JP3229085B2 - 半導体レーザ装置，及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ装置，及
びその製造方法に関し、特に高効率化及び低動作電流化
が図れる、半導体レーザ装置，及びその製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来のＩ² ＳＰＢ（Inverted I
nner Stripe laser with a P-GaAs Buffer layer, 特開
昭６３−２６９５９３号）の構造を示す断面図である。
図において、１０１は厚さが約８０μｍで、不純物濃度
が１×１０¹⁹cm^-3であるｎ−ＧａＡｓ基板、１０２は基
板１上に配置された厚さが約１．５μｍで、不純物濃度
が１×１０¹⁸cm^-3であるｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラ
ッド層、１０３は下クラッド層１０２上に配置された厚
さが約０．１μｍで、不純物濃度が２×１０¹⁸cm^-3であ
るｐ−Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ活性層、１０４は活性層１０
３上に配置された厚さが約０．３μｍで、不純物濃度が
２×１０¹⁸cm^-3であるｐ−Ａｌx Ｇａ1-xＡｓ上クラッ
ド層、１０５は活性層３上に配置された厚さが約１．６
μｍで、不純物濃度が２×１０¹⁸cm^-3である電流通路用
のストライプ状のリッジ、１０６はリッジ１０５の側面
および、上クラッド層１０４上に配置された厚さが約
０．１μｍで、不純物濃度が１×１０¹⁹cm^-3であるｐ−
ＧａＡｓバッファ層、１０７は上記リッジ１０５を埋め
込むようにバッファ層１０６上に配置された厚さが約
１．５μｍで、不純物濃度が２×１０¹⁸cm^-3であるｎ−
ＧａＡｓ電流ブロック層、１０８は上記リッジ１０５，
及び上記電流ブロック層１０７上に形成された厚さが約
３μｍで、不純物濃度が１×１０¹⁹cm^-3であるｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層、１１０ａ，１１０ｂはそれぞれ上記キ
ャップ層１０８，上記基板１０１にオーミック接触する
電極である。

【０００３】次にこの従来のＩ² ＳＰＢの製造方法を図
５について説明する。まず基板１０１上にＭＯＣＶＤ法
等によるエピタキシャル成長により、順次下クラッド層
１０２，活性層１０３，上クラッド層１０４を形成す
る。つぎに写真製版を利用して、上記上クラッド層１０
４上にストライプ形状のＳｉＮ膜やＳｉＯ2 膜等の誘電
体膜を形成し、これをマスクとして上クラッド層１０４
をエッチングし、上クラッド層１０４上部にリッジ１０
５を形成する。次に、再度リッジ１０５側面及び上クラ
ッド層１０４上に選択的にバッファ層１０６を形成す
る。このバッファ層１０６はＧａＡｓがリッジ上部に配
置されているストライプ形状のＳｉＮ膜等の誘電体膜上
にはエピタキシャル成長されない性質を利用して形成し
たものである。さらに上記バッファ層１０６と同様に、
バッファ層１０６上に上記リッジ１０５の高さと同程度
の高さとなるように電流ブロック層７をエピタキシャル
成長し、上記誘電体膜を除去した後、リッジ１０５上部
及び電流ブロック層１０７表面にキャップ層１０８をエ
ピタキシャル成長し、キャップ層１０８表面及び基板１
裏面に、オーミック接触する電極１１０ａ及び１１０ｂ
を形成してＩ² ＳＰＢを得る。

【０００４】次に動作について説明する。電極１１０ａ
と，電極１１０ｂとの間に電極１１０ａが正となるよう
に電圧を印加すると、キャップ層１０８，リッジ１０
５，上クラッド層１０４，バッファ層１０６のｐ形半導
体と、基板１０１，下クラッド層１０２のｎ型半導体と
を介して活性層１０３に順方向バイアスが印加され、順
方向電流が流れる。この際、電流ブロック層１０７と上
クラッド層１０４との間には、ｐｎ接合による空乏層が
生じるため、順方向電流はリッジ１０５のみを選択的に
流れて活性層１０３に流入する。注入されたキャリア
は、活性層１０３に対する上クラッド層１０４と下クラ
ッド層１０２とのバンドギャップ差により活性層１０３
に閉じ込められ、再結合過程により発光する。活性層１
０３の屈折率は上クラッド層１０４，下クラッド層１０
２の屈折率よりも大きいため、発光によって発生したフ
ォトン密度は活性層１０３を中心に分布し、さらに順方
向電流を大きくして発光再結合量を増大させフォトン密
度を増大させると、フォトンの誘導放出によってレーザ
発振が起こる。レーザ光は、活性層１０３からしみ出
し、電流ブロック層１０７に吸収され、この吸収により
活性層１０３の主面内において屈折率分布が生じ、この
屈折率分布により安定な横モードでレーザ発振動作を行
うことができる。

【０００５】図６は図５に示した上記Ｉ² ＳＰＢのレー
ザ光の発光部近傍を示す断面図で、図において、図５と
同一符号は同一部分を示し、１１１は活性層１０３に流
入する順方向電流、１１２はレーザ光の発光部近傍での
強度分布，広がりを示すもの、１１３はしみ出したレー
ザ光が、レーザ光のフォトンエネルギよりも小さいバン
ドギャップを持つ，ｐ−ＧａＡｓからなるｐ−ＧａＡｓ
バッファ層１０６に吸収される領域を示している。従来
のＩ² ＳＰＢにおいては、この吸収領域１１３による吸
収損失によって生じる屈折率の差異によって、横方向に
複素屈折率分布を生じさせ、横方向の強いモード閉じ込
めを行うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体レーザ装
置は、以上のように構成されており、しみ出した光１１
２のＧａＡｓバッファ層１０６及びＧａＡｓ電流ブロッ
ク層１０７による吸収損失が生じていた。この吸収損失
は、横モードを充分に閉じ込めるためには有効である
が、注入電流に対する光出力の比、即ちスロープ効率が
低くなり、特に高い光出力を得ようとする場合にはしき
い値が高くなり、動作電流が上昇し、これにより、発熱
が大きくなり、特性が劣化して、半導体レーザ装置の信
頼性が低下するなどの問題があった。図７は半導体レー
ザ装置の電流−光出力特性を表す模式図であり、図にお
いて５０は従来の半導体装置の電流−光出力特性を示し
ている。上記スロープ効率はレーザ発振状態での電流−
光出力特性の傾きであるΔＰ／ΔＩで表され、吸収損失
が大きいものほど、電流−光出力特性の傾きが小さく、
スロープ効率が低くなっており、スロープ効率が低いも
のほどしきい値が高くなっていることがわかる。

【０００７】また、ＧａＡｓバッファ層１０６及び電流
ブロック層１０７による光１１２の吸収損失を抑えるた
めには、リッジ１０５以外の領域の上クラッド層１０４
の残し厚を厚くして、吸収領域１１３を小さくする必要
があるが、この厚さが厚くなるに従い、リッジ１０５を
流れる電流の一部が、上クラッド層１０４の部分で広が
って流れて、レーザ発振に寄与しないリーク電流となっ
てしまい、このリーク電流が増えることによりスロープ
効率が劣化するという問題点があった。

【０００８】このような問題を解決する方法として、バ
ッファ層１０６，電流ブロック層１０７の組成を、Ｇａ
ＡｓからＡｌz Ｇａ1-z Ａｓに変更することが容易に考
えられる。このような構造とした場合、Ａｌz Ｇａ1-z
ＡｓはＧａＡｓよりも禁制帯幅が大きいので、バッファ
層１０６，電流ブロック層１０７による光の吸収損失の
割合が減り、半導体レーザ装置のスロープ効率が向上す
るので、上記のような問題点を解消することが可能であ
る。また、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓバッファ層１０６，Ａｌ
z Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層１０７の屈折率がｐ−Ａ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ層からなるリッジ１０５より小さくな
るようにＡｌ組成比ｚの値を調節することにより、リッ
ジ部１０５近傍の等価屈折率がその他の部分の等価屈折
率より大きくなり、実屈折率分布が生じ、横方向の強い
モード閉じ込めが可能となる。

【０００９】しかし、従来の製造方法でＡｌz Ｇａ1-z
Ａｓバッファ層１０６，Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロッ
ク層１０７を形成する場合、リッジ１０５の上部に形成
されたＳｉＮ膜等の誘電体膜上にもＡｌＧａＡｓの多結
晶が付着してしまうため、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓバッファ
層１０６，Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層１０７を
リッジ１０５の周囲のみに選択成長させることができ
ず、従って、リッジ１０５上に形成された多結晶によ
り、電流通路が遮断されてしまうという問題点があっ
た。

【００１０】また、その他の方法でＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ
バッファ層１０６，Ａｌz Ｇａ1-zＡｓ電流ブロック層
１０７を選択的に成長させることも可能ではあるが、条
件設定等が非常に難しく、容易に半導体レーザ装置を作
製することができないという問題点があった。

【００１１】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、低動作電流で高い光出力を得るこ
とができ、信頼性が高く、かつ容易に製造することがで
きる半導体レーザ装置，及びその製造方法を提供するこ
とを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第１導電形Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド
層と、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ活性層と、表面にリッジスト
ライプ部を形成した第２導電形のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ上
クラッド層とからなるレーザ動作可能な半導体領域と、
上記上クラッド層上に順次エピタキシャル成長した第１
導電形のＡｌzＧａ1-z Ａｓ層及び第２導電形ＧａＡｓ
キャップ層とを備え、上記ＧａＡｓキャップ層は、上記
リッジストライプ部上の領域の厚さがリッジストライプ
部両側部分の厚さより薄くなるようエッチング加工され
ており、上記ＧａＡｓキャップ層の表面全面からの不純
物の導入による、上記第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層
の上記リッジストライプ部上の部分への不純物の導入に
より、この部分を第２導電形反転領域として、上記第１
導電形のＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ層の、上記リッジストライ
プ部の両側部分を電流ブロック層としたものである。

【００１３】また、この発明は上記半導体レーザ装置に
おいて、上記リッジストライプ部と、その上の第２導電
形反転領域との間に、第２導電形ＧａＡｓ拡散ストッパ
層を備えたものである。

【００１４】

【００１５】

【００１６】また、この発明に係る半導体レーザ装置の
製造方法は、第１導電形ＧａＡｓ基板上に、第１導電形
Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ
活性層、及び第２導電形Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド
層をエピタキシャル成長により順次形成し、該上クラッ
ド層の上部にリッジストライプ部を形成した後、上記上
クラッド層上に第１導電形のＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ層及び
第２導電形ＧａＡｓキャップ層を順次エピタキシャル成
長させ、上記ＧａＡｓキャップ層形成後、その上記リッ
ジストライプ部上の領域の厚さがリッジストライプ部両
側部分の厚さより薄くなるように、上記ＧａＡｓキャッ
プ層の表面を選択的にエッチングし、上記ＧａＡｓキャ
ップ層の表面全面から不純物を拡散させて、上記第１導
電形Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ層の、上記リッジストライプ部
上の部分に、不純物を選択的に導入して、この部分を第
２導電形反転領域とすると同時に、上記第１導電形のＡ
ｌz Ｇａ1-z Ａｓ層の、上記リッジストライプ部の両側
部分を電流ブロック層とするものである。

【００１７】また、この発明は上記半導体レーザ装置の
製造方法において、上記第２導電形Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
上クラッド層をエピタキシャル成長させた後、該上クラ
ッド層上に第２導電形ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長
により形成し、この第２導電形ＧａＡｓ層、及び上記上
クラッド層上部を選択的にエッチングして、上記上クラ
ッド層上部にリッジストライプ部を形成するとともに、
該リッジストライプ部上に上記不純物の導入の深さを抑
制する第２導電形ＧａＡｓ拡散ストッパ層を形成するも
のである。

【００１８】

【００１９】

【作用】この発明においては、リッジストライプ部を有
する第２導電形のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層上に
エピタキシャル成長により第１導電形のＡｌz Ｇａ1-z
Ａｓ層及び第２導電形ＧａＡｓキャップ層を順次形成
後、上記ＧａＡｓキャップ層の表面を、その上記リッジ
ストライプ部上の領域の厚さがリッジストライプ部両側
部分の厚さより薄くなるようにエッチング加工し、この
ＧａＡｓキャップ層の表面全面からの不純物の拡散によ
る、上記第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層の、上記リッ
ジストライプ部上の部分への不純物の導入により、この
部分を第２導電形反転領域として、上記第１導電型のＡ
ｌz Ｇａ1-z Ａｓ層の、上記リッジストライプ部の両側
部分を電流ブロック層としたから、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ
電流ブロック層をリッジの側面での選択的な成長によら
ずに形成することができ、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロ
ック層を用いた半導体レーザ装置を容易に作製すること
ができる。これにより、電流ブロック層のバンドギャッ
プを大きくして、電流ブロック層での光の吸収損出を減
らすことができるから、低動作電流で高い光出力が得ら
れる半導体レーザ装置を容易に提供することができる。
さらに、高光出力動作時の発熱を抑えることができるか
ら、高い信頼性を有する半導体レーザ装置を提供するこ
とができる。

【００２０】また、この発明においては、上記リッジス
トライプ部と、その上の第２導電形反転領域との間に、
第２導電形ＧａＡｓ拡散ストッパ層を備えたから、上記
不純物の導入の際、不純物がリッジストライプ部に侵入
するのを回避することができる。

【００２１】

【実施例】実施例１．図１はこの発明の第１の実施例に
よる半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、図に
おいて、１は厚さが約８０μｍで、不純物濃度が１×１
０¹⁹cm^-3であるｎ−ＧａＡｓ基板、２は基板１上に配置
された厚さが約１．５μｍで、不純物濃度が１×１０¹⁸
cm^-3であるｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層、３は
下クラッド層２上に配置された厚さが約０．１μｍで、
不純物濃度が２×１０¹⁸cm^-3であるｐ−Ａｌy Ｇａ1-y
Ａｓ活性層（ｘ＞ｙ）、４は活性層３上に配置された厚
さが０．１〜０．３μｍで、不純物濃度が２×１０¹⁸cm
^-3であるｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層、５は活
性層３上に配置された厚さが約１．５μｍで、不純物濃
度が２×１０¹⁸cm^-3である電流通路用のストライプ状の
リッジ、２０はＳｅなどのドナーを２×１０¹⁸cm^-3程度
にドーピングした，厚さが約１．５μｍであるｎ型のＡ
ｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層であり、これはリッジ
５を含む上クラッド層４上の全面を覆う形で形成されて
いる。２１は電流ブロック層２０上にエピタキシャル形
成された，厚さが約３μｍで、Ｚｎなどのアクセプタを
１×１０¹⁹cm^-3程度ドーピングしたｐ形ＧａＡｓキャッ
プ層、２２はリッジ部のみに選択的に、表面から少なく
とも上クラッド層４に達するように、Ｚｎなどのアクセ
プタを拡散させ、導電型をｎ形からｐ形に反転してなる
電流ブロック層２０の導電形反転領域、１０ａはキャッ
プ層２１表面に形成されたｐ側電極、１０ｂは基板１の
裏面に形成されたｎ側電極である。図４は、図１に示し
た本発明の第１の実施例による半導体レーザ装置の製造
方法を示した図であり、図１と同一符号は同一部分を示
す。

【００２２】次に製造方法を図４について説明する。ま
ず、図４(a) に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、
ＭＯＣＶＤ法等を用い第１のエピタキシャル成長によ
り、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層２、ｐ−Ａｌ
y Ｇａ1-y Ａｓ活性層３、及びｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
上クラッド層４を順次形成してダブルヘテロ構造を得
る。次に、図４(b) に示すように、写真製版とエッチン
グを用いて、上クラッド層４の一部領域上にストライプ
状の写真製版用のレジストパターンを形成した後、これ
をマスクとして、上クラッド層４の厚さが例えば０．１
μｍ〜０．３μｍ程度残るように選択エッチングし、上
記写真製版用のレジストなどを除去することにより、電
流通路用のストライプ状のリッジ５を得る。該電流通路
用のリッジ５を得た後に、図４(c) に示すように、上記
リッジ５表面を含む上クラッド層４全面にｎ形Ａｌz Ｇ
ａ1-z Ａｓ電流ブロック層２０、及びその上にｐ形のＧ
ａＡｓキャップ層２１を、第２のエピタキシャル成長に
より順次形成する。さらに、図４(d) に示すように、上
記第２のエピタキシャル成長を完了した後に、キャップ
層２１表面からリッジ５上部近傍にのみに選択的に、少
なくともリッジ５に達する深さまで、Ｚｎなどのアクセ
プタ不純物によるｐ形拡散を行うことによって拡散領域
２３を形成する。この拡散は、リッジ上部の電流ブロッ
ク層２０の厚さ等により異なるが、例えば、６５０℃で
約４時間行われる。これにより、該拡散領域２３中の上
記電流ブロック層２０の領域を、該拡散により導電形を
ｎ形からｐ形へ反転させ、導電形反転領域２２とする。
その後、１０ａ，１０ｂをそれぞれキャップ層２１表
面，及び基板１の裏面に形成して、図１に示した半導体
レーザ装置を得る。

【００２３】次に動作について説明する。本実施例の半
導体レーザ装置では、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック
層２０の導電形反転領域２２以外の領域、即ちリッジの
両側の部分の導電形はｎ型であり、この部分ではキャッ
プ層２１，電流ブロック層２０，上クラッド層４，活性
層３，下クラッド層２の間でｐｎｐｎ接合が形成されて
いるので、従来の半導体レーザ装置と同様電流は流れな
い。しかし、上記電流ブロック層２０のうちの上記リッ
ジ部５上の導電形反転領域２２の導電形はｐ形であるた
め、キャップ層２１，導電形反転領域２２，リッジ部５
はすべて同じ導電形となるので、電極１０ａ，１０ｂ間
に、電極１０ａが正となるように電圧を印加すると、電
流がキャップ層２１から、導電形反転領域２２を経て、
リッジ部５へ流れる。即ち、電流は上クラッド層４のリ
ッジ部５のみを選択的に流れ、従来のものと同様にレー
ザ動作が可能となる。

【００２４】本実施例１においては、リッジ５の側面の
みにＡｌz Ｇａ1-z Ａｓからなる電流ブロック層を選択
的にエピタキシャル成長する場合に比べて容易にＡｌz
Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層２０を形成することができ
るので、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層を備えた半
導体レーザ装置を容易に作成することができる。

【００２５】また、電流ブロック層２０がＡｌz Ｇａ1-
z Ａｓによって形成されているから、電流ブロック層が
ＧａＡｓからなる場合に比べ、バンドギャップが大きい
ので、吸収損失が小さく、スロープ効率を従来の半導体
レーザ装置に対して向上させることができる。図７にお
いて、５１は本実施例に示した半導体レーザ装置の電流
−光出力特性であり、従来の半導体レーザ装置に対して
スロープ効率が向上していることがわかる。したがっ
て、しきい値を低くすることができ、低動作電流で高い
光出力を得ることができ、さらに、高動作電流で動作さ
せる場合に比べて発熱を抑えることができ、半導体レー
ザ装置の信頼性を向上させることができる。

【００２６】また、電流ブロック層２０がＡｌz Ｇａ1-
z Ａｓによって形成されており、電流ブロック層２０に
よる光の吸収損失を減らすことができるから、リッジ５
が形成されている領域以外の領域の上クラッド層４の厚
さを約０．１μｍまで薄くして、上クラッド層４に流れ
るリーク電流を低減することもできる。図７において、
５２は上記電流−光出力特性５１を有する半導体レーザ
装置よりも上クラッド層４の厚さが薄い半導体レーザ装
置の電流−光出力特性を示しており、上クラッド層４の
厚さを薄くしてリーク電流を低減することによりスロー
プ効率を更に向上させられることを示している。

【００２７】さらに、上記不純物拡散領域２３の拡散深
さは、リッジ５直上部の電流ブロック層２０の導電形を
反転させることができればよいので、その深さは浅くて
良く、このため、上記拡散深さのばらつきが直接レーザ
の特性に悪影響を与えることもないため、レーザ特性の
均一な半導体レーザ装置を、再現性良く得ることができ
る。

【００２８】ここで、吸収損失が小さくなることに起因
して、レーザ光の横モードの閉じ込め効果が薄れること
となり、これにより、レーザ動作時のビーム変動や、図
８に示すように、電流−光出力特性にキンク（曲がり）
が発生する等の問題が生じることも考えらえる。

【００２９】しかるに、本実施例１においては、リッジ
５が形成されている領域以外の上クラッド層４の層厚を
薄くし、活性層３にリッジから注入される電流が、上ク
ラッド層４において広がることによって起こる電流分布
の広がりを抑えることにより、横方向に光を閉じ込める
ことができる。また、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック
層２０のＡｌ組成比ｚを上クラッド層４のＡｌ組成比ｘ
よりも小さくし、さらに、Ａｌ組成比ｚを０に近づけて
その組成をＧａＡｓに近づけ、スロープ効率が極端に悪
くならない範囲で、電流ブロック層２０による光の吸収
損失を増加させることにより、従来の半導体レーザ装置
と同様に横方向に複素屈折率分布を生じさせ、かつ、従
来よりも高性能な半導体レーザ装置を得ることができ
る。さらに、Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層２０の
Ａｌ組成比ｚをリッジ５のＡｌ組成比ｘよりも大きくし
て屈折率をリッジ５より小さくし、横方向の実屈折率分
布を生じさせて横モードの安定性を高めることができ
る。以上のような対策を行うことにより、レーザ光を横
方向に閉じ込めることができ、上記のような問題点を解
決することができる。

【００３０】このように本実施例１においては、リッジ
ストライプ部５を有するｐ−ＡｌxＧａ1-x Ａｓ上クラ
ッド層４上にエピタキシャル成長によりｎ−Ａｌz Ｇａ
１−ｚＡｓ層２０を形成し、該Ａｌｚ Ｇａ1-z Ａｓ層
の、上記リッジストライプ部５上の部分を、この部分へ
の不純物の導入によりｐ−導電形反転領域２２として、
上記ｎ−Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ層２０の、上記リッジスト
ライプ部５の両側部分を電流ブロック層としたから、Ａ
ｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層をリッジ５の側面での
選択的な成長によらずに形成することができ、Ａｌz Ｇ
ａ1-z Ａｓ電流ブロック層を用いた半導体レーザ装置を
容易に作製することができる。これによって、電流ブロ
ック層による光の吸収損失を低減させることができ、ス
ロープ効率を改善して、しきい値が低く、低動作電流で
高出力が得られる半導体レーザ装置を提供することがで
きる。さらに、高出力動作時の発熱を抑えることができ
るから、高い信頼性を有する半導体レーザ装置を提供す
ることができる。

【００３１】実施例２．図２は本発明の第２の実施例に
よる半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、図に
おいて、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示
し、３０は、リッジ５上に配置された，厚さが約０．５
μｍで、Ｚｎなどのアクセプタを１×１０¹⁹程度ドーピ
ングしたＧａＡｓ拡散ストッパ層である。本第２の実施
例は、上記第１の実施例においてｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａ
ｓ上クラッド層４を形成した後に、さらに、該上クラッ
ド層４上に連続的にエピタキシャル成長によりｐ型Ｇａ
Ａｓ拡散ストッパ層３０を形成し、その後、リッジ部５
を加工形成して半導体レーザ装置を作製するようにした
ものである。

【００３２】このような本第２の実施例においては、Ａ
ｌz Ｇａ1-z Ａｓよりも拡散速度が遅いＧａＡｓからな
る拡散ストッパ層３０をリッジ５上に配置したことによ
り、キャップ層２１の表面から選択的にＺｎ拡散を行っ
た場合、拡散が拡散ストッパ層３０に達した時点で止ま
るから、不純物がリッジストライプ部に侵入するのを回
避することができ、拡散を深さ方向において高精度に制
御することができる。

【００３３】実施例３．図３は本発明の第３の実施例に
よる半導体レーザ装置の構造を示す断面図である。図に
おいて、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示
し、４１はＡｌzＧａ1-z Ａｓ電流ブロック層２０上
に、連続的なエピタキシャル成長により形成された，ｎ
形もしくはｐ形もしくは真性のＧａＡｓキャップ層で、
リッジ５直上部のみに選択的にエッチング加工されたス
トライプ状の掘込溝４２を有している。４３はキャップ
層４１の表面から全面的にＺｎなどのアクセプタを拡散
した拡散領域、４４は上記拡散によって一部の導電形が
反転した、電流ブロック層２０の導電形反転領域であ
る。

【００３４】本第３の実施例は、上記第１の実施例にお
いて、ＧａＡｓキャップ層２１を形成した後、リッジ５
の直上部のみに選択的にアクセプタ拡散を行う代わり
に、リッジ５の直上部にストライプ状の堀込溝４２を形
成することにより、リッジ５直上部の厚さを部分的に薄
くし、その後、全面にアクセプタ拡散を施すようにした
ものである。図３に示すように、リッジ５直上部の厚さ
が他の領域の厚さよりも薄いので、拡散領域４３がリッ
ジ５の側部に配置された電流ブロック層２０に達する前
に、拡散領域４３がリッジ５に達する。従って、電流ブ
ロック層２０の導電形を反転させる必要のあるリッジ直
上部の領域のみに導電形反転領域４４を形成することが
できる。

【００３５】このような本実施例においても、リッジ５
の直上部の電流ブロック層２０の導電形を反転させて、
電流の通路となる導電形反転領域４４を形成することが
でき、上記第１の実施例と同様の効果を奏する。

【００３６】なお、本第３の実施例においては、リッジ
５上に直接電流ブロック層２０を配置するようにした
が、上記第２の実施例と同様に、リッジ５上にｐ−Ｇａ
Ａｓストッパ層を形成するようにしても上記第２の実施
例と同様の効果を奏する。また、上記各実施例と反対の
導電形を有する半導体レーザ装置に本発明を適用するこ
ともでき、上記と同様の効果を奏する。

【００３７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、リッジ
ストライプ部を有する第２導電形のＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
上クラッド層上にエピタキシャル成長により第１導電形
のＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ層及び第２導電形ＧａＡｓキャッ
プ層を順次形成後、上記ＧａＡｓキャップ層の表面を、
その上記リッジストライプ部上の領域の厚さがリッジス
トライプ部両側部分の厚さより薄くなるようにエッチン
グ加工し、このＧａＡｓキャップ層の表面全面からの不
純物の拡散による、上記第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ
層の、上記リッジストライプ部上の部分への不純物の導
入により、この部分を第２導電形反転領域として、上記
第１導電形のＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ層の、上記リッジスト
ライプ含浸部の両側部分を電流ブロック層としたから、
Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロック層をリッジの側面での
選択的な成長によらずに形成することができ、Ａｌz Ｇ
ａ1-z Ａｓ電流ブロック層を用いた半導体レーザ装置を
容易に作製することができる。これにより、電流ブロッ
ク層のバンドギャップを大きくして、電流ブロック層で
の光の吸収損出を減らすことができるから、スロープ効
率を改善して、低動作電流で高い光出力が得られる半導
体レーザ装置を容易に提供することができる効果があ
る。さらに、高光出力動作時の発熱を抑えることができ
るから、高い信頼性を有する半導体レーザ装置を提供す
ることができる効果がある。

【００３８】また、この発明においては、上記リッジス
トライプ部と、その上の第２導電形反転領域との間に、
第２導電形ＧａＡｓ拡散ストッパ層を備えたから、上記
不純物の導入の際、不純物がリッジストライプ部に侵入
するのを回避することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による半導体レーザ装置
の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例による半導体レーザ装置
の構造を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施例による半導体レーザ装置
の構造を示す断面図である。

【図４】本発明の第１の実施例による半導体レーザ装置
の製造工程を示す図である。

【図５】従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図で
ある。

【図６】従来の半導体レーザ装置の主要部の構造を示す
断面図である。

【図７】従来の半導体レーザ装置の電流−光出力特性を
示す模式図である。

【図８】本発明の第１の実施例による半導体レーザ装置
の電流−光出力特性におけるキンク（曲がり）を示す図
である。

【符号の説明】

１，１０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２，１０２ ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド
層 ３，１０３ ｐ−Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ活性層 ４，１０４ ｐ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド
層 ５，１０５ 電流通路用のリッジ １０ａ，１１０ａ 電極 １０ｂ，１１０ｂ 電極 ２０ ｎ−Ａｌz Ｇａ1-z Ａｓ電流ブロッ
ク層 ２１ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ２２，４４ 導電形反転領域 ２３，４３ 不純物拡散領域 ３０ ｐ−ＧａＡｓ拡散ストッパ層 ４１ ＧａＡｓキャップ層 ４２ 掘込溝 ５０，５１，５２ 電流−光出力特性 １０６ ｐ−ＧａＡｓバッファ層 １０７ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 １０８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 １１１ 電流の流れ １１２ 光の強度分布 １１３ 光が吸収される領域

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−220393（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−258092（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−12584（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−223187（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−57782（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−73689（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−174789（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電形ＧａＡｓ基板上にエピタキシ
   ャル成長により形成され、ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層を、
   第１導電形ＡｌxＧａ1-xＡｓ下クラッド層と、その表面
   にリッジストライプ部を形成した第２導電形のＡｌxＧ
   ａ1-xＡｓ上クラッド層とにより挟み込んでなる、ダブ
   ルヘテロ接合構造を有するレーザ動作可能な半導体領域
   と、 上記上クラッド層上に順次エピタキシャル成長した第１
   導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層及び第２導電形ＧａＡｓキ
   ャップ層とを備え、上記ＧａＡｓキャップ層は、上記リッジストライプ部上
   の領域の厚さがリッジストライプ部両側部分の厚さより
   薄くなるようエッチング加工されており、 上記ＧａＡｓキャップ層の表面全面からの不純物の導入
   による、 上記第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層の、上記
   リッジストライプ部上の部分への不純物の導入により、
   この部分を第２導電形反転領域とするとともに、上記第
   １導電型のＡｌzＧａ1-zＡｓ層の、上記リッジストライ
   プ部の両側部分を電流ブロック層としたことを特徴とす
   る半導体レーザ装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザ装置におい
   て、 上記リッジストライプ部と、その上の第２導電形反転領
   域との間には、上記不純物の導入の深さを抑制する第２
   導電形ＧａＡｓ拡散ストッパ層を備えていることを特徴
   とする半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 第１導電形ＧａＡｓ基板上に、第１導電
   形ＡｌxＧａ1-xＡｓ下クラッド層、ＡｌyＧａ1-yＡｓ活
   性層、及び第２導電形ＡｌxＧａ1-xＡｓ上クラッド層を
   順次エピタキシャル成長させる工程と、 該上クラッド層の表面を選択的にエッチングして、該上
   クラッド層上部にリッジストライプ部を形成する工程
   と、 上記上クラッド層上に第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層
   及び第２導電形ＧａＡｓキャップ層を順次エピタキシャ
   ル成長する工程と、 上記ＧａＡｓキャップ層形成後、その上記リッジストラ
   イプ部上の領域の厚さがリッジストライプ部両側部分の
   厚さより薄くなるように、上記ＧａＡｓキャップ層の表
   面を選択的にエッチングする工程と、 上記ＧａＡｓキャップ層の表面全面から不純物を拡散さ
   せて、上記第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層の、上記リ
   ッジストライプ部上の部分に不純物を選択的に導入し
   て、この部分を第２導電形反転領域とすると同時に、上
   記第１導電形のＡｌzＧａ1-zＡｓ層の、上記リッジスト
   ライプ部の両側部分を電流ブロック層とする工程とを含
   むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の半導体レーザ装置の製造
   方法において、 上記第２導電形Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ上クラッド層をエピ
   タキシャル成長させた後、該上クラッド層上に第２導電
   形ＧａＡｓ層をエピタキシャル成長により形成する工程
   と、 該第２導電形ＧａＡｓ層、及び上記上クラッド層上部を
   選択的にエッチングして、該上クラッド層上部にリッジ
   ストライプ部を形成するとともに、該リッジストライプ
   部上に上記不純物の導入の深さを抑制する第２導電形Ｇ
   ａＡｓ拡散ストッパ層を形成する工程とを含むことを特
   徴とする半導体レーザ装置の製造方法。