JP3246148B2 - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザおよびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、雑音特性の良好で単一
横モード性に優れた半導体レーザおよびその製造方法に
関するものである。
横モード性に優れた半導体レーザおよびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】可視光領域でレーザ発振を生じて発光す
る半導体レーザは、レーザ・ビーム・プリンターや光デ
ィスク等の光情報処理用光源などの用途があり、最近そ
の重要性を増している。中でも、（ＡｌxＧａ1-x）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ系の材料は、良質の基板であるＧａＡｓに格
子整合し、組成ｘを変化させることで波長０．６９μｍ
から０．５６μｍの範囲でレーザ発振を得ることができ
るため注目されている。
る半導体レーザは、レーザ・ビーム・プリンターや光デ
ィスク等の光情報処理用光源などの用途があり、最近そ
の重要性を増している。中でも、（ＡｌxＧａ1-x）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ系の材料は、良質の基板であるＧａＡｓに格
子整合し、組成ｘを変化させることで波長０．６９μｍ
から０．５６μｍの範囲でレーザ発振を得ることができ
るため注目されている。
【０００３】以下、図１６を参照して従来のダブルヘテ
ロ構造の横モード制御型の赤色領域に発振波長を有する
半導体レーザについて説明する。この半導体レーザは、
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ
−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４、ｐ− （Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0. 5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層５、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６、ｎ
−ＧａＡｓ電流狭窄層８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９
を備えている。そのコンタクト層９上にはｐ側電極１０
が、基板１の裏面にはｎ側電極１１が形成されている。
ロ構造の横モード制御型の赤色領域に発振波長を有する
半導体レーザについて説明する。この半導体レーザは、
ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ
−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ
0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４、ｐ− （Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0. 5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層５、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６、ｎ
−ＧａＡｓ電流狭窄層８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９
を備えている。そのコンタクト層９上にはｐ側電極１０
が、基板１の裏面にはｎ側電極１１が形成されている。
【０００４】この半導体レーザでは、有機金属気相成長
法（ＭＯＶＰＥ法）などの結晶成長技術が用いられる。
これらの結晶成長技術を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１上
にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層
４、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５
およびｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６を順次堆積する。次に
ホトリソグラフィー技術とエッチング技術により、ｐ−
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６とｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4） 0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層５の一部とを台形状にエッチングし
てストライプ状リッジをクラッド層５に形成する。その
後ＭＯＶＰＥ法などを用いてｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８
をストライプの外部に選択的に堆積し、さらにｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層９を堆積する。
法（ＭＯＶＰＥ法）などの結晶成長技術が用いられる。
これらの結晶成長技術を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１上
にｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層
４、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５
およびｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６を順次堆積する。次に
ホトリソグラフィー技術とエッチング技術により、ｐ−
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６とｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4） 0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層５の一部とを台形状にエッチングし
てストライプ状リッジをクラッド層５に形成する。その
後ＭＯＶＰＥ法などを用いてｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８
をストライプの外部に選択的に堆積し、さらにｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層９を堆積する。
【０００５】このような半導体レーザの構造では、ｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層８により電流の狭窄を行うことがで
き、またｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド
層５を台形上にエッチングする際に、ストライプ状リッ
ジの外部のクラッド層５の厚さ及びストライプ状リッジ
の幅を最適化することにより、単一横モードの条件を満
足する実効屈折率差を台形状のストライプの内外でつけ
ることができ、活性層４のうち、クラッド層５のストラ
イプ状リッジ下部に光を効果的に閉じこめることができ
る。ストライプの幅は典型的には約５μｍである。
ＧａＡｓ電流狭窄層８により電流の狭窄を行うことがで
き、またｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド
層５を台形上にエッチングする際に、ストライプ状リッ
ジの外部のクラッド層５の厚さ及びストライプ状リッジ
の幅を最適化することにより、単一横モードの条件を満
足する実効屈折率差を台形状のストライプの内外でつけ
ることができ、活性層４のうち、クラッド層５のストラ
イプ状リッジ下部に光を効果的に閉じこめることができ
る。ストライプの幅は典型的には約５μｍである。
【０００６】ところが、上記の構造では縦モードが単一
モード化する傾向がある。このため、光ディスク等に用
いた場合、雑音の原因となる。雑音には、戻り光誘起雑
音、モードホッピング雑音等がある。
モード化する傾向がある。このため、光ディスク等に用
いた場合、雑音の原因となる。雑音には、戻り光誘起雑
音、モードホッピング雑音等がある。
【０００７】戻り光誘起雑音は半導体レーザから出射さ
れたレーザ光が、レンズ、光ディスク等によって反射
し、半導体レーザの共振器内に戻るために発生する雑音
である。単一縦モードの半導体レーザでは可干渉性が強
く、レンズ、光ディスク面等の反射面位置や反射された
光の強度によって光出力の変動、スペクトルの変動（モ
ードホッピング）が生じ、雑音となる。
れたレーザ光が、レンズ、光ディスク等によって反射
し、半導体レーザの共振器内に戻るために発生する雑音
である。単一縦モードの半導体レーザでは可干渉性が強
く、レンズ、光ディスク面等の反射面位置や反射された
光の強度によって光出力の変動、スペクトルの変動（モ
ードホッピング）が生じ、雑音となる。
【０００８】モードホッピング雑音は特に、半導体レー
ザの環境温度が変化する時に発生する。温度の変化に伴
い、縦モードが次のモードに飛び移る時、すなわちモー
ドホッピングする時に縦モード間で交互にランダムな発
振を繰り返すことや、縦モード間で光出力レベルが異な
り光出力が変動することの両方から雑音が生じる。
ザの環境温度が変化する時に発生する。温度の変化に伴
い、縦モードが次のモードに飛び移る時、すなわちモー
ドホッピングする時に縦モード間で交互にランダムな発
振を繰り返すことや、縦モード間で光出力レベルが異な
り光出力が変動することの両方から雑音が生じる。
【０００９】これらの雑音は、半導体レーザを光ディス
クに応用した場合、音質や画質を損なうために実用上、
問題となる。
クに応用した場合、音質や画質を損なうために実用上、
問題となる。
【００１０】そこで、雑音特性を改善するための構造が
提案されている（特開昭６２−３９０８４号公報）。こ
の半導体レーザは図１７に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基
板２０１、内部電流狭窄層２０３、バッファー層２０
４、ｎ−クラッド層２０５、活性層２０６、ｐ−クラッ
ド層２０７、ｐ−ＧａＡｓ層２０８、ｐ電極２０９、ｎ
電極２１０から成る。この半導体レーザを構成する材料
は、ＡｌＧａＡｓである。共振器端面付近のＢ領域では
図１７（ｃ）のような屈曲した導波構造となっている。
これに対し、中央付近のＡ領域ではストライプ幅の広い
構造となっている。電流は内部電流狭窄層２０３によっ
て活性層２０６の所望の領域に注入されるようになって
いる。共振器長は約３００μｍ、Ｂ領域の長さは約３０
μｍ、幅は約２．５μｍ、Ａ領域の長さは約２４０μ
ｍ、幅は約８μｍとなっている。
提案されている（特開昭６２−３９０８４号公報）。こ
の半導体レーザは図１７に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基
板２０１、内部電流狭窄層２０３、バッファー層２０
４、ｎ−クラッド層２０５、活性層２０６、ｐ−クラッ
ド層２０７、ｐ−ＧａＡｓ層２０８、ｐ電極２０９、ｎ
電極２１０から成る。この半導体レーザを構成する材料
は、ＡｌＧａＡｓである。共振器端面付近のＢ領域では
図１７（ｃ）のような屈曲した導波構造となっている。
これに対し、中央付近のＡ領域ではストライプ幅の広い
構造となっている。電流は内部電流狭窄層２０３によっ
て活性層２０６の所望の領域に注入されるようになって
いる。共振器長は約３００μｍ、Ｂ領域の長さは約３０
μｍ、幅は約２．５μｍ、Ａ領域の長さは約２４０μ
ｍ、幅は約８μｍとなっている。
【００１１】中央のＡ領域では縦モードが多モード化
し、そのことによって雑音特性を向上させる試みであ
る。
し、そのことによって雑音特性を向上させる試みであ
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図１７に示
す従来例の構造のように、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１側に
内部電流狭窄層を設けた場合、電子の移動度が大きいこ
とにより電流が各層に水平方向に広がりすぎ、電流を所
望の活性層領域に注入することが困難となる。そのため
に、横モードが不安定になったり、半導体レーザの駆動
電流が上昇したりといった問題が生じる。
す従来例の構造のように、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１側に
内部電流狭窄層を設けた場合、電子の移動度が大きいこ
とにより電流が各層に水平方向に広がりすぎ、電流を所
望の活性層領域に注入することが困難となる。そのため
に、横モードが不安定になったり、半導体レーザの駆動
電流が上昇したりといった問題が生じる。
【００１３】これに対し、仮に電流狭窄層２０３をｐ−
クラッド層２０７側に設けたとする。この場合、ｐ−ク
ラッド層２０７と、その上に電極を設けるためにｐ−ク
ラッド層２０７の上に設けたｐ−ＧａＡｓ層２０８の間
の、正孔に対するヘテロ障壁が大きいために、Ａ領域に
おいてｐ電極２０９から注入された正孔が広がりすぎ、
半導体レーザの駆動電流が上昇したり、環境温度の変動
に伴い注入された正孔の広がり方が変動したりするとい
った問題が生じる。特に、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料に図
１７に示すような構造を用いた場合、価電子帯のヘテロ
障壁がＡｌＧａＡｓ系よりもさらに大きいために、その
影響が大きくなる。例えば、６７０ｎｍ帯に発振波長を
持つ赤色半導体レーザでは、注入された正孔が各層に水
平方向に５０μｍ近くも広がってしまい、駆動電流を上
昇させ、実用的ではない。
クラッド層２０７側に設けたとする。この場合、ｐ−ク
ラッド層２０７と、その上に電極を設けるためにｐ−ク
ラッド層２０７の上に設けたｐ−ＧａＡｓ層２０８の間
の、正孔に対するヘテロ障壁が大きいために、Ａ領域に
おいてｐ電極２０９から注入された正孔が広がりすぎ、
半導体レーザの駆動電流が上昇したり、環境温度の変動
に伴い注入された正孔の広がり方が変動したりするとい
った問題が生じる。特に、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料に図
１７に示すような構造を用いた場合、価電子帯のヘテロ
障壁がＡｌＧａＡｓ系よりもさらに大きいために、その
影響が大きくなる。例えば、６７０ｎｍ帯に発振波長を
持つ赤色半導体レーザでは、注入された正孔が各層に水
平方向に５０μｍ近くも広がってしまい、駆動電流を上
昇させ、実用的ではない。
【００１４】また、横モード制御のされていないストラ
イプ幅の広い中央付近のＡ領域が存在するために、横モ
ードの安定な光出力が低くなる恐れが生じる。
イプ幅の広い中央付近のＡ領域が存在するために、横モ
ードの安定な光出力が低くなる恐れが生じる。
【００１５】この発明の目的は、このような課題を解決
し、雑音の低く、横モードの安定な半導体レーザおよび
その製造方法を提供することである。
し、雑音の低く、横モードの安定な半導体レーザおよび
その製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、半導体基板と、該半導体基板上に形成され、活性層
と、該活性層を挟む一対のクラッド層と、該活性層のス
トライプ状所定領域に電流を注入するための電流狭窄層
とを有する積層構造とを備えた半導体レーザであって、
該電流狭窄層は、該活性層の該所定領域に対応する領域
以外の領域に形成された第１の電流狭窄層を備えてお
り、該電流狭窄層は、該活性層の禁制帯幅よりも大きい
禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さな屈折率を有
しているおり、そのことにより、上記目的が達成され
る。
は、半導体基板と、該半導体基板上に形成され、活性層
と、該活性層を挟む一対のクラッド層と、該活性層のス
トライプ状所定領域に電流を注入するための電流狭窄層
とを有する積層構造とを備えた半導体レーザであって、
該電流狭窄層は、該活性層の該所定領域に対応する領域
以外の領域に形成された第１の電流狭窄層を備えてお
り、該電流狭窄層は、該活性層の禁制帯幅よりも大きい
禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さな屈折率を有
しているおり、そのことにより、上記目的が達成され
る。
【００１７】ある実施例では、前記一対のクラッド層の
うち、前記活性層よりも上方に位置するクラッド層は、
該半導体レーザの共振器方向に沿って延びるストライプ
状リッジを有しており、前記第１の電流狭窄層は、該ス
トライプ状リッジを有する該クラッド層上において、該
ストライプ状リッジ以外の領域を覆っている。
うち、前記活性層よりも上方に位置するクラッド層は、
該半導体レーザの共振器方向に沿って延びるストライプ
状リッジを有しており、前記第１の電流狭窄層は、該ス
トライプ状リッジを有する該クラッド層上において、該
ストライプ状リッジ以外の領域を覆っている。
【００１８】ある実施例では、前記電流狭窄層は、前記
第１の電流狭窄層上に設けられた第２電流狭窄層を更に
具備しており、該第２の電流狭窄層は、前記活性層の禁
制帯幅よりも小さな禁制帯幅を有している。
第１の電流狭窄層上に設けられた第２電流狭窄層を更に
具備しており、該第２の電流狭窄層は、前記活性層の禁
制帯幅よりも小さな禁制帯幅を有している。
【００１９】ある実施例では、前記半導体基板は、Ｇａ
Ａｓから形成されており、前記活性層は、ＧａＩｎＰか
ら形成されており、前記一対のクラッド層は、ＡｌＧａ
ＩｎＰから形成されており、前記第１の電流狭窄層がＡ
ｌＧａＡｓ若しくはＡｌＧａＩｎＰ、前記第２の電流狭
窄層がＧａＡｓから形成されている。
Ａｓから形成されており、前記活性層は、ＧａＩｎＰか
ら形成されており、前記一対のクラッド層は、ＡｌＧａ
ＩｎＰから形成されており、前記第１の電流狭窄層がＡ
ｌＧａＡｓ若しくはＡｌＧａＩｎＰ、前記第２の電流狭
窄層がＧａＡｓから形成されている。
【００２０】ある実施例では、前記活性層は、多重量子
井戸構造または歪量子井戸構造を有している。
井戸構造または歪量子井戸構造を有している。
【００２１】本発明の半導体レーザの製造方法は、半導
体基板上に積層構造を形成する工程を包含する半導体レ
ーザを製造する方法であって、該工程は、更に、第１ク
ラッド層を形成する工程と、該第１クラッド層上に活性
層を形成する工程と、該活性層上に第２クラッド層とな
る膜を形成する工程と、該膜の一部を選択的にエッチン
グすることにより、該半導体レーザの共振器方向に延び
るストライプ状リッジを該膜に形成して、それによって
第２クラッド層を形成する工程と、該第２クラッド層の
うち該ストライプ状リッジ部以外の部分の上に、該活性
層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さな第１
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層上に、
該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２の半導
体層を形成する工程と、を包含しており、そのことによ
り上記目的を達成される。。
体基板上に積層構造を形成する工程を包含する半導体レ
ーザを製造する方法であって、該工程は、更に、第１ク
ラッド層を形成する工程と、該第１クラッド層上に活性
層を形成する工程と、該活性層上に第２クラッド層とな
る膜を形成する工程と、該膜の一部を選択的にエッチン
グすることにより、該半導体レーザの共振器方向に延び
るストライプ状リッジを該膜に形成して、それによって
第２クラッド層を形成する工程と、該第２クラッド層の
うち該ストライプ状リッジ部以外の部分の上に、該活性
層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さな第１
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層上に、
該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２の半導
体層を形成する工程と、を包含しており、そのことによ
り上記目的を達成される。。
【００２２】本発明の半導体レーザの別の製造方法は、
半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含する半導
体レーザを製造する方法であって、該工程は、更に、第
１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド層上に
活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラッド層
となる膜を形成する工程と、該第２クラッド上に該活性
層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さな第１
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層上に、
該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２の半導
体層を形成する工程と、該第１の半導体層と該第２の半
導体層とをストライプ状にリセス・エッチングして除去
する工程と、更にその上に第３クラッド層となる膜を形
成する工程と、を包含しており、そのことにより上記目
的を達成できる。
半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含する半導
体レーザを製造する方法であって、該工程は、更に、第
１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド層上に
活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラッド層
となる膜を形成する工程と、該第２クラッド上に該活性
層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さな第１
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層上に、
該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２の半導
体層を形成する工程と、該第１の半導体層と該第２の半
導体層とをストライプ状にリセス・エッチングして除去
する工程と、更にその上に第３クラッド層となる膜を形
成する工程と、を包含しており、そのことにより上記目
的を達成できる。
【００２３】
【作用】本発明の半導体レーザは、半導体基板と、該半
導体基板上に形成され、活性層と、該活性層を挟む一対
のクラッド層と、該活性層のストライプ状所定領域に電
流を注入するための電流狭窄層とを有する積層構造とを
備えた半導体レーザであって、該電流狭窄層は、該活性
層の該所定領域に対応する領域以外の領域に形成された
第１の電流狭窄層を備えており、該電流狭窄層は、該活
性層の禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有し、かつ該活
性層よりも小さな屈折率を有しているおり、そのことに
より、ストライプ状リッジの外部に漏れる光が増え、セ
ルフ・パルセーションを起こし、その結果縦モードが多
モード化して相対雑音強度（ＲＩＮ）を低くすることが
できる。
導体基板上に形成され、活性層と、該活性層を挟む一対
のクラッド層と、該活性層のストライプ状所定領域に電
流を注入するための電流狭窄層とを有する積層構造とを
備えた半導体レーザであって、該電流狭窄層は、該活性
層の該所定領域に対応する領域以外の領域に形成された
第１の電流狭窄層を備えており、該電流狭窄層は、該活
性層の禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有し、かつ該活
性層よりも小さな屈折率を有しているおり、そのことに
より、ストライプ状リッジの外部に漏れる光が増え、セ
ルフ・パルセーションを起こし、その結果縦モードが多
モード化して相対雑音強度（ＲＩＮ）を低くすることが
できる。
【００２４】本発明の半導体レーザによれば、前記一対
のクラッド層のうち、前記活性層よりも上方に位置する
クラッド層は、該半導体レーザの共振器方向に沿って延
びるストライプ状リッジを有しており、前記第１の電流
狭窄層は、該ストライプ状リッジを有する該クラッド層
上において、該ストライプ状リッジ以外の領域を覆って
おり、該活性層の所望の部分に効率よくキャリアを注入
できる。
のクラッド層のうち、前記活性層よりも上方に位置する
クラッド層は、該半導体レーザの共振器方向に沿って延
びるストライプ状リッジを有しており、前記第１の電流
狭窄層は、該ストライプ状リッジを有する該クラッド層
上において、該ストライプ状リッジ以外の領域を覆って
おり、該活性層の所望の部分に効率よくキャリアを注入
できる。
【００２５】本発明の半導体レーザによれば、前記電流
狭窄層は、前記第１の電流狭窄層上に設けられた第２の
電流狭窄層を更に具備しており、該第２の電流狭窄層
は、前記活性層の禁制帯幅よりも小さな禁制帯幅を有し
ており、単一横モードでのレーザ発振を可能たらしめて
いる。
狭窄層は、前記第１の電流狭窄層上に設けられた第２の
電流狭窄層を更に具備しており、該第２の電流狭窄層
は、前記活性層の禁制帯幅よりも小さな禁制帯幅を有し
ており、単一横モードでのレーザ発振を可能たらしめて
いる。
【００２６】本発明の半導体レーザによれば、前記半導
体基板は、ＧａＡｓから形成されており、前記活性層
は、ＧａＩｎＰから形成されており、前記一対のクラッ
ド層は、ＡｌＧａＩｎＰから形成されており、前記第１
の電流狭窄層がＡｌＧａＡｓ若しくはＡｌＧａＩｎＰ、
前記第２の電流狭窄層がＧａＡｓから形成されているた
め、ＲＩＮが低く、且つ横モード安定性の高い半導体レ
ーザを得ることができる。
体基板は、ＧａＡｓから形成されており、前記活性層
は、ＧａＩｎＰから形成されており、前記一対のクラッ
ド層は、ＡｌＧａＩｎＰから形成されており、前記第１
の電流狭窄層がＡｌＧａＡｓ若しくはＡｌＧａＩｎＰ、
前記第２の電流狭窄層がＧａＡｓから形成されているた
め、ＲＩＮが低く、且つ横モード安定性の高い半導体レ
ーザを得ることができる。
【００２７】本発明の半導体レーザによれば、前記活性
層が多重量子井戸構造または歪量子井戸構造を有してお
り、発振効率を上げることができ、しきい値電流を低減
できる。
層が多重量子井戸構造または歪量子井戸構造を有してお
り、発振効率を上げることができ、しきい値電流を低減
できる。
【００２８】本発明の半導体レーザの製造方法によれ
ば、半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含する
半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該膜の一部を選択的
にエッチングすることにより、該半導体レーザの共振器
方向に延びるストライプ状リッジを該膜に形成して、そ
れによって第２クラッド層を形成する工程と、該第２ク
ラッド層のうち該ストライプ状リッジ部以外の部分の上
に、該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の
小さな第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導
体層上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している
第２の半導体層を形成する工程とを包含しており、その
ことによりＲＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体
レーザを歩留まりよく作製することができる。
ば、半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含する
半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該膜の一部を選択的
にエッチングすることにより、該半導体レーザの共振器
方向に延びるストライプ状リッジを該膜に形成して、そ
れによって第２クラッド層を形成する工程と、該第２ク
ラッド層のうち該ストライプ状リッジ部以外の部分の上
に、該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の
小さな第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導
体層上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している
第２の半導体層を形成する工程とを包含しており、その
ことによりＲＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体
レーザを歩留まりよく作製することができる。
【００２９】本発明の半導体レーザの別の製造方法で
は、半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含する
半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該第２クラッド上に
該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さ
な第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層
上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層と該第
２の半導体層とをストライプ状にリセス・エッチングし
て除去する工程と、更にその上に第３クラッド層となる
膜を形成する工程とを包含しており、そのことによりＲ
ＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体レーザを歩留
まりよく作製することができる。
は、半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含する
半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該第２クラッド上に
該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さ
な第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層
上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層と該第
２の半導体層とをストライプ状にリセス・エッチングし
て除去する工程と、更にその上に第３クラッド層となる
膜を形成する工程とを包含しており、そのことによりＲ
ＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体レーザを歩留
まりよく作製することができる。
【００３０】
（実施例１）以下、この発明の実施例を図面を参照しな
がら説明する。
がら説明する。
【００３１】図１にこの発明の一実施例の横モード制御
型の赤色半導体レーザの断面図を示す。
型の赤色半導体レーザの断面図を示す。
【００３２】この半導体レーザは、図１に示すように、
例えばｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層
２を介してＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４（厚さ６００Å）
をｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３お
よびｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4） 0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５
で挟むダブルヘテロ構造を有している。ｐ−（Ａｌ0. 6
Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５（屈折率３．３３
７）の上部には、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６（厚さ０．
１μｍ）を有し、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６およびｐ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の一部
は、台形状のストライプ状リッジに加工されている。ク
ラッド層５においてストライプ状リッジの部分の厚さは
１μｍ、ストライプ状リッジ部分以外の部分の厚さは
０．２５μｍである。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９側に
はｐ側電極１０がｎ−ＧａＡｓ基板１側にはｎ側電極１
１が設けてある。
例えばｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層
２を介してＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４（厚さ６００Å）
をｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３お
よびｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4） 0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５
で挟むダブルヘテロ構造を有している。ｐ−（Ａｌ0. 6
Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５（屈折率３．３３
７）の上部には、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６（厚さ０．
１μｍ）を有し、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６およびｐ−
（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の一部
は、台形状のストライプ状リッジに加工されている。ク
ラッド層５においてストライプ状リッジの部分の厚さは
１μｍ、ストライプ状リッジ部分以外の部分の厚さは
０．２５μｍである。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９側に
はｐ側電極１０がｎ−ＧａＡｓ基板１側にはｎ側電極１
１が設けてある。
【００３３】ストライプ状リッジの両脇のｐ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の上には、０．
１μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７と０．５
μｍのｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８が堆積されている。ｎ
−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流
狭窄層８は、活性層４の所望の領域にキャリアを注入す
る働きとともに、半導体レーザの横モード制御の働きも
具備する。本発明のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層
７の禁制帯幅は約２ｅＶで活性層の禁制帯幅より大き
く、屈折率は３．３８である。ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
８の禁制帯幅は活性層４のそれよりも小さく、キャリア
の再結合で発生した光の一部はｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
８によって吸収される。ストライプ状リッジの幅が約５
μｍでは、１次モード以上の高次の横モードに対する光
の吸収量が大きく、導波損失が大きくなるために単一横
モードでの発振を可能たらしめる。
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の上には、０．
１μｍのｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７と０．５
μｍのｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８が堆積されている。ｎ
−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流
狭窄層８は、活性層４の所望の領域にキャリアを注入す
る働きとともに、半導体レーザの横モード制御の働きも
具備する。本発明のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層
７の禁制帯幅は約２ｅＶで活性層の禁制帯幅より大き
く、屈折率は３．３８である。ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
８の禁制帯幅は活性層４のそれよりも小さく、キャリア
の再結合で発生した光の一部はｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層
８によって吸収される。ストライプ状リッジの幅が約５
μｍでは、１次モード以上の高次の横モードに対する光
の吸収量が大きく、導波損失が大きくなるために単一横
モードでの発振を可能たらしめる。
【００３４】本発明では電流狭窄層７および８はｐ−ク
ラッド層５側に設けてある。もし仮にｎ−クラッド層側
に設けてあるとする。この場合、ｎ−クラッド層の多数
キャリアである電子の移動度は大きいために、電流狭窄
層を通過した電子は容易に各層と水平方向に広がってし
まい、電流狭窄としての効果が薄れ、駆動電流の上昇、
横モードの不安定化といった問題が生じる。
ラッド層５側に設けてある。もし仮にｎ−クラッド層側
に設けてあるとする。この場合、ｎ−クラッド層の多数
キャリアである電子の移動度は大きいために、電流狭窄
層を通過した電子は容易に各層と水平方向に広がってし
まい、電流狭窄としての効果が薄れ、駆動電流の上昇、
横モードの不安定化といった問題が生じる。
【００３５】ストライプ状リッジの幅は、基本横モード
と高次の横モードとの利得の差が十分得られるような幅
となっており、半導体レーザの単一横モード発振を可能
としている。ストライプ状リッジの外部、すなわち電流
狭窄層７の下のｐ−（Ａｌ0. 6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層５の厚さは共振器方向で均一となっており、厚
さは０．２５μｍである。この厚さが厚いと、ストライ
プ状リッジの外部に漏れ出すキャリアが増大し、駆動電
流が上昇して信頼性の低下につながったり、高次のモー
ドが発振しやすくなって横モードが不安定となったりす
る。
と高次の横モードとの利得の差が十分得られるような幅
となっており、半導体レーザの単一横モード発振を可能
としている。ストライプ状リッジの外部、すなわち電流
狭窄層７の下のｐ−（Ａｌ0. 6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層５の厚さは共振器方向で均一となっており、厚
さは０．２５μｍである。この厚さが厚いと、ストライ
プ状リッジの外部に漏れ出すキャリアが増大し、駆動電
流が上昇して信頼性の低下につながったり、高次のモー
ドが発振しやすくなって横モードが不安定となったりす
る。
【００３６】本実施例ではストライプ状リッジの断面形
状は台形であるが、この断面形状は長方形であってもよ
い。
状は台形であるが、この断面形状は長方形であってもよ
い。
【００３７】図２は図１の本発明の半導体レーザと、図
１６の従来構造の半導体レーザのストライプ状リッジ近
傍の光の分布を示したものである。実線の従来構造に比
べ、本発明の半導体レーザではストライプ状リッジの外
部への光のしみだしが多くなっている。これは図３に示
す横方向の実効屈折率分布において、本発明の半導体レ
ーザのストライプ状リッジ内外での実効屈折率差が、従
来構造のそれに比べて小さく、光の閉じ込めが小さくな
っているためである。ストライプ状リッジの外部にしみ
だした光は、この領域に利得が存在しないためにセルフ
・パルセーション（自励発振）が起こり、縦モードが多
モード化する。その結果、ＲＩＮを−１３５ｄＢ／Ｈｚ
以下にまで下げることができる。本発明のような２層の
電流狭窄層が存在しない構造、すなわち図１６に示す従
来構造ではＲＩＮは約−１２０ｄＢ／Ｈｚである。
１６の従来構造の半導体レーザのストライプ状リッジ近
傍の光の分布を示したものである。実線の従来構造に比
べ、本発明の半導体レーザではストライプ状リッジの外
部への光のしみだしが多くなっている。これは図３に示
す横方向の実効屈折率分布において、本発明の半導体レ
ーザのストライプ状リッジ内外での実効屈折率差が、従
来構造のそれに比べて小さく、光の閉じ込めが小さくな
っているためである。ストライプ状リッジの外部にしみ
だした光は、この領域に利得が存在しないためにセルフ
・パルセーション（自励発振）が起こり、縦モードが多
モード化する。その結果、ＲＩＮを−１３５ｄＢ／Ｈｚ
以下にまで下げることができる。本発明のような２層の
電流狭窄層が存在しない構造、すなわち図１６に示す従
来構造ではＲＩＮは約−１２０ｄＢ／Ｈｚである。
【００３８】セルフ・パルセーションを起こさせる方法
として、図１６に示す従来構造において、ｎ−ＧａＡｓ
電流狭窄層８下のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層５の厚さを厚くし、ストライプの外部に漏れ
出す光を増加させるという方法も考えられる。しかし、
この場合、基本横モードと高次の横モードとのしきい値
利得の差を十分大きくとることができず、横モードが不
安定となる恐れが生じて実用的ではない。また、ストラ
イプの外部に漏れ出すキャリアも増大し、駆動電流の増
大も招いて信頼性を低下させる恐れも生じる。
として、図１６に示す従来構造において、ｎ−ＧａＡｓ
電流狭窄層８下のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
クラッド層５の厚さを厚くし、ストライプの外部に漏れ
出す光を増加させるという方法も考えられる。しかし、
この場合、基本横モードと高次の横モードとのしきい値
利得の差を十分大きくとることができず、横モードが不
安定となる恐れが生じて実用的ではない。また、ストラ
イプの外部に漏れ出すキャリアも増大し、駆動電流の増
大も招いて信頼性を低下させる恐れも生じる。
【００３９】図２の光強度分布において、本発明の半導
体レーザでは光強度のピークの高さが従来構造のピーク
の高さに比べ小さくなっている。これにより、空間的ホ
ールバーニングに起因する横モードの不安定さも低減で
き、半導体レーザの電流−光出力特性におけるキンクの
発生を抑制できるという効果も生じる。
体レーザでは光強度のピークの高さが従来構造のピーク
の高さに比べ小さくなっている。これにより、空間的ホ
ールバーニングに起因する横モードの不安定さも低減で
き、半導体レーザの電流−光出力特性におけるキンクの
発生を抑制できるという効果も生じる。
【００４０】図４にｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層
７の厚さを変えた時のしきい値利得の変化を示す。厚さ
が０（横軸の０の位置）の時は図１６の従来構造の場合
である。ｍ＝０が基本横モードで、ｍ＝１が１次モード
である。図４ではミラー損失を３４ｃｍ-1、フリーキャ
リア損失を５ｃｍ-1としている。従来構造に比べｎ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７を有する構造では基本モ
ードと１次モードとのしきい値利得の差が大きくなって
おり、本発明の方が従来構造よりも基本横モードの安定
性が高いことがわかる。ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭
窄層７が厚いほど、しきい値利得の差は大きくなってい
くが、厚くなりすぎると基本モードに対するしきい値利
得が増大し、レーザ発振を困難にしたり、発振しても外
部微分量子効率を低下させて駆動電流が上昇したりす
る。図１の実施例の材料の構成ではｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ電流狭窄層７の厚さは０．３μｍ以下が望ましい。
しかし、この厚さは半導体レーザを構成する各層の屈折
率やレーザ光に対する吸収係数等で変わってくる。ま
た、電流狭窄層の材料によっても変化する。
７の厚さを変えた時のしきい値利得の変化を示す。厚さ
が０（横軸の０の位置）の時は図１６の従来構造の場合
である。ｍ＝０が基本横モードで、ｍ＝１が１次モード
である。図４ではミラー損失を３４ｃｍ-1、フリーキャ
リア損失を５ｃｍ-1としている。従来構造に比べｎ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７を有する構造では基本モ
ードと１次モードとのしきい値利得の差が大きくなって
おり、本発明の方が従来構造よりも基本横モードの安定
性が高いことがわかる。ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭
窄層７が厚いほど、しきい値利得の差は大きくなってい
くが、厚くなりすぎると基本モードに対するしきい値利
得が増大し、レーザ発振を困難にしたり、発振しても外
部微分量子効率を低下させて駆動電流が上昇したりす
る。図１の実施例の材料の構成ではｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ電流狭窄層７の厚さは０．３μｍ以下が望ましい。
しかし、この厚さは半導体レーザを構成する各層の屈折
率やレーザ光に対する吸収係数等で変わってくる。ま
た、電流狭窄層の材料によっても変化する。
【００４１】電流狭窄層の厚さや組成は半導体レーザに
よって変わってくるが、半導体レーザが、活性層のスト
ライプ状所定領域に電流を注入するための２層の電流狭
窄層とを有し、第１の電流狭窄層が、活性層の禁制帯幅
よりも大きい禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さ
な屈折率を有しており、第１の電流狭窄層の上に設けら
れた第２の電流狭窄層が活性層の禁制帯幅よりも小さな
禁制帯幅を有するような構成とすれば、セルフ・パルセ
ーションを起こし、縦モードが多モード化してＲＩＮを
下げることができる。
よって変わってくるが、半導体レーザが、活性層のスト
ライプ状所定領域に電流を注入するための２層の電流狭
窄層とを有し、第１の電流狭窄層が、活性層の禁制帯幅
よりも大きい禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さ
な屈折率を有しており、第１の電流狭窄層の上に設けら
れた第２の電流狭窄層が活性層の禁制帯幅よりも小さな
禁制帯幅を有するような構成とすれば、セルフ・パルセ
ーションを起こし、縦モードが多モード化してＲＩＮを
下げることができる。
【００４２】図１の実施例においては電流狭窄層を２層
としたが、活性層に近い方の第１の電流狭窄層すなわち
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７が活性層のストラ
イプ状所定領域に電流を注入する能力が十分であるなら
ば、前記第２電流狭窄層すなわちｎ−ＧａＡｓ電流狭窄
層８はストライプ状リッジの形状を有するクラッド層と
同じ伝導型でも構わず、ｐ型伝導としてもよい。即ち図
１８に示すような構造でも構わない。
としたが、活性層に近い方の第１の電流狭窄層すなわち
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７が活性層のストラ
イプ状所定領域に電流を注入する能力が十分であるなら
ば、前記第２電流狭窄層すなわちｎ−ＧａＡｓ電流狭窄
層８はストライプ状リッジの形状を有するクラッド層と
同じ伝導型でも構わず、ｐ型伝導としてもよい。即ち図
１８に示すような構造でも構わない。
【００４３】つぎに、この半導体レーザの作製方法を図
５から図９を用いて説明する。まず、ＭＯＶＰＥ法など
の結晶成長方法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−
ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ0. 5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４、ｐ
−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５、ｐ−
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６をエピタキシャル成長する（図
５）。熱ＣＶＤによってＳｉＯ2１０１をｐ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層６上に堆積させた後、ホトリソグラフィー技
術とエッチング技術を用いて、ＳｉＯ2１０１をストラ
イプ状に加工し、ＳｉＯ2１０１をエッチングマスクと
してｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６とｐ−（Ａｌ0 .6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の一部をエッチング
する（図６）。ＳｉＯ2１０１の幅は約５μｍである。
そして、ＭＯＶＰＥ法の選択成長技術を用いて、電流ブ
ロック層としてｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７と
ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８をＳｉＯ2１０１上に堆積さ
せることなく、ストライプの両脇のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５上に結晶成長させる
（図７）。その後、ＳｉＯ2１０１を除去し、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層９を結晶成長させる（図８）。最後に
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９上にＣｒ／Ｐｔ／Ａｕを堆
積してｐ側電極１０とし、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＡｕ
／Ｇｅ／Ｎｉを堆積してｎ側電極１１とする（図９）。
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７下のｐ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の厚さは０．２
５μｍである。
５から図９を用いて説明する。まず、ＭＯＶＰＥ法など
の結晶成長方法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−
ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ0. 5Ｉｎ0.5Ｐ活性層４、ｐ
−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５、ｐ−
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６をエピタキシャル成長する（図
５）。熱ＣＶＤによってＳｉＯ2１０１をｐ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層６上に堆積させた後、ホトリソグラフィー技
術とエッチング技術を用いて、ＳｉＯ2１０１をストラ
イプ状に加工し、ＳｉＯ2１０１をエッチングマスクと
してｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６とｐ−（Ａｌ0 .6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の一部をエッチング
する（図６）。ＳｉＯ2１０１の幅は約５μｍである。
そして、ＭＯＶＰＥ法の選択成長技術を用いて、電流ブ
ロック層としてｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７と
ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８をＳｉＯ2１０１上に堆積さ
せることなく、ストライプの両脇のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５上に結晶成長させる
（図７）。その後、ＳｉＯ2１０１を除去し、ｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層９を結晶成長させる（図８）。最後に
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９上にＣｒ／Ｐｔ／Ａｕを堆
積してｐ側電極１０とし、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＡｕ
／Ｇｅ／Ｎｉを堆積してｎ側電極１１とする（図９）。
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７下のｐ−（Ａｌ
0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の厚さは０．２
５μｍである。
【００４４】このような製造方法により、図１に示すよ
うな横モード制御型の赤色半導体レーザを作製すること
ができる。
うな横モード制御型の赤色半導体レーザを作製すること
ができる。
【００４５】電流ブロック層のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８は、ＭＯＶＰ
Ｅ法等の選択成長技術を用いて堆積するのが望ましい。
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７の厚さは半導体レ
ーザの横モード安定性や雑音特性を決定する重要な要素
であり、エッチング等ではなく、膜厚の制御性に優れた
結晶成長によって作製する必要がある。また、ｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７はＡｌを含むためＡｌの酸
化物を形成しやすく、信頼性の低下を招くことから、大
気中に曝すことはさける必要がある。そのために、ｎ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流狭
窄層８は連続して堆積することが望ましい。
電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８は、ＭＯＶＰ
Ｅ法等の選択成長技術を用いて堆積するのが望ましい。
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７の厚さは半導体レ
ーザの横モード安定性や雑音特性を決定する重要な要素
であり、エッチング等ではなく、膜厚の制御性に優れた
結晶成長によって作製する必要がある。また、ｎ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７はＡｌを含むためＡｌの酸
化物を形成しやすく、信頼性の低下を招くことから、大
気中に曝すことはさける必要がある。そのために、ｎ−
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流狭
窄層８は連続して堆積することが望ましい。
【００４６】従って、本発明の作製方法によれば、ＲＩ
Ｎの低い半導体レーザを歩留まりよく作製することが可
能である。、をＳｉＯ2１０１上に堆積させることな
く、ストライプの両脇のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層５上に結晶成長させる（図７）上記
実施例では半導体レーザを構成する材料を指定したが、
クラッド層が（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、活性層が
（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ここで、０≦ｚ≦ｙ≦
１）の場合でも、ＲＩＮの低い半導体レーザを容易に作
製することができる。活性層に多重量子井戸、歪多重量
子井戸を用いた場合、単一縦モード性が強く、雑音特性
が悪化しがちであるが、本発明半導体レーザによればＲ
ＩＮの低い半導体レーザを得ることができる。
Ｎの低い半導体レーザを歩留まりよく作製することが可
能である。、をＳｉＯ2１０１上に堆積させることな
く、ストライプの両脇のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐクラッド層５上に結晶成長させる（図７）上記
実施例では半導体レーザを構成する材料を指定したが、
クラッド層が（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、活性層が
（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（ここで、０≦ｚ≦ｙ≦
１）の場合でも、ＲＩＮの低い半導体レーザを容易に作
製することができる。活性層に多重量子井戸、歪多重量
子井戸を用いた場合、単一縦モード性が強く、雑音特性
が悪化しがちであるが、本発明半導体レーザによればＲ
ＩＮの低い半導体レーザを得ることができる。
【００４７】また、上記実施例では材料にＡｌＧａＩｎ
Ｐを用いた半導体レーザについて説明したが、他の材料
でも本発明の効果が大きいことは言うまでもない。III-
V族の半導体レーザのみならず、II-VI族の材料から成る
半導体レーザでも、半導体レーザが電流狭窄層として活
性層より禁制帯幅が大きい層を少なくとも１層有し、そ
の上に活性層よりも禁制帯幅の小さな層を有する構造と
することにより、ＲＩＮの低い半導体レーザを得ること
ができる。
Ｐを用いた半導体レーザについて説明したが、他の材料
でも本発明の効果が大きいことは言うまでもない。III-
V族の半導体レーザのみならず、II-VI族の材料から成る
半導体レーザでも、半導体レーザが電流狭窄層として活
性層より禁制帯幅が大きい層を少なくとも１層有し、そ
の上に活性層よりも禁制帯幅の小さな層を有する構造と
することにより、ＲＩＮの低い半導体レーザを得ること
ができる。
【００４８】（実施例２）図１０を参照して、本発明に
よる他の半導体レーザを説明する。
よる他の半導体レーザを説明する。
【００４９】この半導体レーザは、ｎ−ＧａＡｓ基板１
上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２を介してＧａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ活性層４（厚さ６００Å）をｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３およびｐ−（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５で挟むダブルヘテロ
構造を有している。ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層５の上部には、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッ
チング停止層３０１（厚さ０．０１μｍ）を有し、ｐ−
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層３０１の上部にはｎ
−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７およびｎ−ＧａＡｓ
電流狭窄層８が堆積されている。Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性
層４のストライプ状の所定領域にキャリアを注入するた
めに、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７およびｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層８はストライプ状の開口部が存在す
る。ストライプ状に露出したｐ−Ｇａ 0.5Ｉｎ0.5Ｐエッ
チング停止層３０１およびｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８の
上部には第２のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層３０２が堆積され、さらにその上部にはｐ−Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９が堆
積されている。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９の上にはｐ
側電極１０が、ｎ−ＧａＡｓ基板１側にはｎ側電極１１
が設けてある。
上にｎ−ＧａＡｓバッファ層２を介してＧａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ活性層４（厚さ６００Å）をｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３およびｐ−（Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５で挟むダブルヘテロ
構造を有している。ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5
Ｐクラッド層５の上部には、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッ
チング停止層３０１（厚さ０．０１μｍ）を有し、ｐ−
Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層３０１の上部にはｎ
−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７およびｎ−ＧａＡｓ
電流狭窄層８が堆積されている。Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性
層４のストライプ状の所定領域にキャリアを注入するた
めに、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７およびｎ−
ＧａＡｓ電流狭窄層８はストライプ状の開口部が存在す
る。ストライプ状に露出したｐ−Ｇａ 0.5Ｉｎ0.5Ｐエッ
チング停止層３０１およびｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８の
上部には第２のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐク
ラッド層３０２が堆積され、さらにその上部にはｐ−Ｇ
ａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９が堆
積されている。ｐ−ＧａＡｓコンタクト層９の上にはｐ
側電極１０が、ｎ−ＧａＡｓ基板１側にはｎ側電極１１
が設けてある。
【００５０】ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ
−ＧａＡｓ電流狭窄層８は、活性層４の所望の領域にキ
ャリアを注入する働きとともに、半導体レーザの横モー
ド制御の働きも具備する。本発明のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ電流狭窄層７の禁制帯幅は約２ｅＶで活性層の禁制
帯幅より大きく、屈折率は３．３８である。ｎ−ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８の禁制帯幅は活性層４のそれよりも小さ
く、キャリアの再結合で発生した光の一部はｎ−ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８によって吸収される。ストライプの幅
は、基本横モードと高次の横モードとの利得の差が十分
得られるような幅となっており、半導体レーザの単一横
モード発振を可能としている。開口したストライプの幅
が約５μｍでは、基本モードに比べ、１次モード以上の
高次の横モードに対する光の吸収量が大きく、導波損失
が十分大きくなるために単一横モードでの発振を可能た
らしめる。
−ＧａＡｓ電流狭窄層８は、活性層４の所望の領域にキ
ャリアを注入する働きとともに、半導体レーザの横モー
ド制御の働きも具備する。本発明のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ電流狭窄層７の禁制帯幅は約２ｅＶで活性層の禁制
帯幅より大きく、屈折率は３．３８である。ｎ−ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８の禁制帯幅は活性層４のそれよりも小さ
く、キャリアの再結合で発生した光の一部はｎ−ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８によって吸収される。ストライプの幅
は、基本横モードと高次の横モードとの利得の差が十分
得られるような幅となっており、半導体レーザの単一横
モード発振を可能としている。開口したストライプの幅
が約５μｍでは、基本モードに比べ、１次モード以上の
高次の横モードに対する光の吸収量が大きく、導波損失
が十分大きくなるために単一横モードでの発振を可能た
らしめる。
【００５１】本発明では電流狭窄層７および８はｐ−ク
ラッド層５側に設けてある。もし仮にｎ−クラッド層側
に設けてあるとする。この場合、ｎ−クラッド層の多数
キャリアである電子の移動度は大きいために、電流狭窄
層を通過した電子は容易に各層と水平方向に広がってし
まい、電流狭窄としての効果が薄れ、駆動電流の上昇、
横モードの不安定化といった問題が生じる。
ラッド層５側に設けてある。もし仮にｎ−クラッド層側
に設けてあるとする。この場合、ｎ−クラッド層の多数
キャリアである電子の移動度は大きいために、電流狭窄
層を通過した電子は容易に各層と水平方向に広がってし
まい、電流狭窄としての効果が薄れ、駆動電流の上昇、
横モードの不安定化といった問題が生じる。
【００５２】ストライプの外部、すなわち電流狭窄層７
の下のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
５の厚さは０．２５μｍである。この厚さが厚いと、ス
トライプの外部に漏れ出すキャリアが増大し、駆動電流
が上昇して信頼性の低下につながったり、高次のモード
が発振しやすくなって横モードが不安定となったりす
る。
の下のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
５の厚さは０．２５μｍである。この厚さが厚いと、ス
トライプの外部に漏れ出すキャリアが増大し、駆動電流
が上昇して信頼性の低下につながったり、高次のモード
が発振しやすくなって横モードが不安定となったりす
る。
【００５３】図１１は図１０の本発明の半導体レーザ
と、図１６の従来構造の半導体レーザのストライプ状リ
ッジ近傍の光の分布を示したものである。実線の従来構
造に比べ、本発明の半導体レーザではストライプ状リッ
ジの外部への光のしみだしが多くなっている。これは本
発明の半導体レーザのストライプ状リッジ内外での実効
屈折率差が、従来構造のそれに比べて小さく、光の閉じ
込めが小さくなっているためである。ストライプ状リッ
ジの外部にしみだした光は、この領域に利得が存在しな
いためにセルフ・パルセーションが起こり、縦モードが
多モード化する。その結果、ＲＩＮを−１３５ｄＢ／Ｈ
ｚ以下にまで下げることができる。本発明のような２層
の電流狭窄層が存在しない構造、すなわち図１６に示す
従来構造ではＲＩＮは約−１２０ｄＢ／Ｈｚである。
と、図１６の従来構造の半導体レーザのストライプ状リ
ッジ近傍の光の分布を示したものである。実線の従来構
造に比べ、本発明の半導体レーザではストライプ状リッ
ジの外部への光のしみだしが多くなっている。これは本
発明の半導体レーザのストライプ状リッジ内外での実効
屈折率差が、従来構造のそれに比べて小さく、光の閉じ
込めが小さくなっているためである。ストライプ状リッ
ジの外部にしみだした光は、この領域に利得が存在しな
いためにセルフ・パルセーションが起こり、縦モードが
多モード化する。その結果、ＲＩＮを−１３５ｄＢ／Ｈ
ｚ以下にまで下げることができる。本発明のような２層
の電流狭窄層が存在しない構造、すなわち図１６に示す
従来構造ではＲＩＮは約−１２０ｄＢ／Ｈｚである。
【００５４】図１１の光強度分布において、本発明の半
導体レーザでは光強度のピークの高さが従来構造のピー
クの高さに比べ小さくなっている。これにより、空間的
ホールバーニングに起因する横モードの不安定さも低減
でき、半導体レーザの電流−光出力特性におけるキンク
の発生を抑制できるという効果も生じる。
導体レーザでは光強度のピークの高さが従来構造のピー
クの高さに比べ小さくなっている。これにより、空間的
ホールバーニングに起因する横モードの不安定さも低減
でき、半導体レーザの電流−光出力特性におけるキンク
の発生を抑制できるという効果も生じる。
【００５５】電流狭窄層の厚さや材料は半導体レーザに
よって変わってくるが、半導体レーザが、活性層のスト
ライプ状所定領域に電流を注入するための２層の電流狭
窄層とを有し、第１の電流狭窄層が、活性層の禁制帯幅
よりも大きい禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さ
な屈折率を有しており、第１の電流狭窄層の上に設けら
れた第２の電流狭窄層が、活性層の禁制帯幅よりも小さ
な禁制帯幅を有するような構成とすれば、セルフ・パル
セーションを起こし、縦モードが多モード化してＲＩＮ
を下げることができる。
よって変わってくるが、半導体レーザが、活性層のスト
ライプ状所定領域に電流を注入するための２層の電流狭
窄層とを有し、第１の電流狭窄層が、活性層の禁制帯幅
よりも大きい禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さ
な屈折率を有しており、第１の電流狭窄層の上に設けら
れた第２の電流狭窄層が、活性層の禁制帯幅よりも小さ
な禁制帯幅を有するような構成とすれば、セルフ・パル
セーションを起こし、縦モードが多モード化してＲＩＮ
を下げることができる。
【００５６】図１０の実施例においては電流狭窄層を２
層としたが、活性層に近い方の第１電流狭窄層すなわち
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７が活性層のストラ
イプ状所定領域に電流を注入する能力が十分であるなら
ば、前記第２電流狭窄層すなわちｎ−ＧａＡｓ電流狭窄
層８はストライプ状リッジの形状を有するクラッド層と
同じ伝導型でも構わず、ｐ型伝導としてもよい。
層としたが、活性層に近い方の第１電流狭窄層すなわち
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７が活性層のストラ
イプ状所定領域に電流を注入する能力が十分であるなら
ば、前記第２電流狭窄層すなわちｎ−ＧａＡｓ電流狭窄
層８はストライプ状リッジの形状を有するクラッド層と
同じ伝導型でも構わず、ｐ型伝導としてもよい。
【００５７】つぎに、この半導体レーザの作製方法を図
１２から図１５を用いて説明する。まず、ＭＯＶＰＥ法
などの結晶成長方法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に
ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層
４、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
５、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層３０１、ｎ
−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７、ｎ−ＧａＡｓ電流
狭窄層８をエピタキシャル成長する（図１２）。熱ＣＶ
ＤによってＳｉＯ2１０１をｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８
上に堆積させた後、ホトリソグラフィー技術とエッチン
グ技術を用いて、ＳｉＯ2１０１をストライプ状にエッ
チングし、ＳｉＯ2１０１をエッチングマスクとしてｎ
−ＧａＡｓ電流狭窄層８およびｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
電流狭窄層７をエッチングし、ｐ−Ｇａ 0.5Ｉｎ0.5Ｐエ
ッチング停止層３０１をストライプ状に露出させる（図
１３）。エッチングのよって作製されたストライプの幅
は約５μｍである。そして、ＭＯＶＰＥ法の選択成長技
術を用いて、ストライプ状に露出したｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐエッチング停止層３０１およびｎ−ＧａＡｓ電流
狭窄層８の上部には第２のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３０２、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
６が堆積され、さらにその上部にはｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層９を結晶成長させる（図１４）。最後にｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層９上にＣｒ／Ｐｔ／Ａｕを堆積してｐ
側電極１０とし、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉを堆積してｎ側電極１１とする（図１５）。ｎ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７下のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の厚さは０．２５μｍ
である。
１２から図１５を用いて説明する。まず、ＭＯＶＰＥ法
などの結晶成長方法を用いて、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に
ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）
0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層
４、ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層
５、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層３０１、ｎ
−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７、ｎ−ＧａＡｓ電流
狭窄層８をエピタキシャル成長する（図１２）。熱ＣＶ
ＤによってＳｉＯ2１０１をｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８
上に堆積させた後、ホトリソグラフィー技術とエッチン
グ技術を用いて、ＳｉＯ2１０１をストライプ状にエッ
チングし、ＳｉＯ2１０１をエッチングマスクとしてｎ
−ＧａＡｓ電流狭窄層８およびｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
電流狭窄層７をエッチングし、ｐ−Ｇａ 0.5Ｉｎ0.5Ｐエ
ッチング停止層３０１をストライプ状に露出させる（図
１３）。エッチングのよって作製されたストライプの幅
は約５μｍである。そして、ＭＯＶＰＥ法の選択成長技
術を用いて、ストライプ状に露出したｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐエッチング停止層３０１およびｎ−ＧａＡｓ電流
狭窄層８の上部には第２のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5
Ｉｎ0.5Ｐクラッド層３０２、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
６が堆積され、さらにその上部にはｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層９を結晶成長させる（図１４）。最後にｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層９上にＣｒ／Ｐｔ／Ａｕを堆積してｐ
側電極１０とし、ｎ−ＧａＡｓ基板１上にＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉを堆積してｎ側電極１１とする（図１５）。ｎ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７下のｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ
0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層５の厚さは０．２５μｍ
である。
【００５８】このような製造方法により、図１０に示す
ような横モード制御型の赤色半導体レーザを作製するこ
とができる。
ような横モード制御型の赤色半導体レーザを作製するこ
とができる。
【００５９】電流ブロック層のｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８は、ＭＯＶＰ
Ｅ法等の結晶成長技術を用いて堆積するのが望ましい。
それは、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７の厚さが
半導体レーザの雑音特性や横モード安定性を決定する重
要な要素であり、エッチング等ではなく、膜厚の制御性
に優れた結晶成長によって作製する必要がある。また、
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７はＡｌを含むため
Ａｌの酸化物を形成しやすく、信頼性の低下を招くこと
から、大気中に曝すことはさける必要がある。そのため
に、ｎ−Ａｌ0. 5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ−ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８は連続して堆積することが望ましい。
電流狭窄層７とｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層８は、ＭＯＶＰ
Ｅ法等の結晶成長技術を用いて堆積するのが望ましい。
それは、ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７の厚さが
半導体レーザの雑音特性や横モード安定性を決定する重
要な要素であり、エッチング等ではなく、膜厚の制御性
に優れた結晶成長によって作製する必要がある。また、
ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７はＡｌを含むため
Ａｌの酸化物を形成しやすく、信頼性の低下を招くこと
から、大気中に曝すことはさける必要がある。そのため
に、ｎ−Ａｌ0. 5Ｇａ0.5Ａｓ電流狭窄層７とｎ−ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８は連続して堆積することが望ましい。
【００６０】従って、本発明の作製方法によれば、ＲＩ
Ｎの低い半導体レーザを歩留まりよく作製することが可
能である。
Ｎの低い半導体レーザを歩留まりよく作製することが可
能である。
【００６１】上記実施例では半導体レーザを構成する材
料を指定したが、クラッド層が（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ、活性層が（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（こ
こで、０≦ｚ≦ｙ≦１）の場合でも、ＲＩＮの低い半導
体レーザを容易に作製することができる。活性層に多重
量子井戸、歪多重量子井戸を用いた場合、単一縦モード
性が強く、雑音特性が悪化しがちであるが、本発明半導
体レーザによればＲＩＮの低い半導体レーザを得ること
ができる。
料を指定したが、クラッド層が（ＡｌyＧａ1-y）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ、活性層が（ＡｌzＧａ1-z）0.5Ｉｎ0.5Ｐ（こ
こで、０≦ｚ≦ｙ≦１）の場合でも、ＲＩＮの低い半導
体レーザを容易に作製することができる。活性層に多重
量子井戸、歪多重量子井戸を用いた場合、単一縦モード
性が強く、雑音特性が悪化しがちであるが、本発明半導
体レーザによればＲＩＮの低い半導体レーザを得ること
ができる。
【００６２】また、上記実施例では材料にＡｌＧａＩｎ
Ｐを用いた半導体レーザについて説明したが、他の材料
でも本発明の効果が大きいことは言うまでもない。III-
V族の半導体レーザのみならず、II-VI族の材料から成る
半導体レーザでも、半導体レーザが電流狭窄層として活
性層より禁制帯幅が大きい層を少なくとも１層有し、そ
の上に活性層よりも禁制帯幅の小さな層を有する構造と
することにより、ＲＩＮの低い半導体レーザを得ること
ができる。例えば、ＡｌＧａＡｓ系を材料とする半導体
レーザにおいては図１９に示すような構造とすればよ
い。
Ｐを用いた半導体レーザについて説明したが、他の材料
でも本発明の効果が大きいことは言うまでもない。III-
V族の半導体レーザのみならず、II-VI族の材料から成る
半導体レーザでも、半導体レーザが電流狭窄層として活
性層より禁制帯幅が大きい層を少なくとも１層有し、そ
の上に活性層よりも禁制帯幅の小さな層を有する構造と
することにより、ＲＩＮの低い半導体レーザを得ること
ができる。例えば、ＡｌＧａＡｓ系を材料とする半導体
レーザにおいては図１９に示すような構造とすればよ
い。
【００６３】
【発明の効果】本発明の半導体レーザによれば、 （１）半導体基板と、該半導体基板上に形成され、活性
層と、該活性層を挟む一対のクラッド層と、該活性層の
ストライプ状所定領域に電流を注入するための電流狭窄
層とを有する積層構造とを備えた半導体レーザであっ
て、該電流狭窄層は、該活性層の該所定領域に対応する
領域以外の領域に形成された第１の電流狭窄層を備えて
おり、該電流狭窄層は、該活性層の禁制帯幅よりも大き
い禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さな屈折率を
有しているおり、そのことにより、ストライプ状リッジ
内外の実効屈折率差を小さくできてストライプ状リッジ
の外部に漏れる光が増え、セルフ・パルセーションを起
こし、その結果縦モードが多モード化して相対雑音強度
（ＲＩＮ）を低くすることができる。
層と、該活性層を挟む一対のクラッド層と、該活性層の
ストライプ状所定領域に電流を注入するための電流狭窄
層とを有する積層構造とを備えた半導体レーザであっ
て、該電流狭窄層は、該活性層の該所定領域に対応する
領域以外の領域に形成された第１の電流狭窄層を備えて
おり、該電流狭窄層は、該活性層の禁制帯幅よりも大き
い禁制帯幅を有し、かつ該活性層よりも小さな屈折率を
有しているおり、そのことにより、ストライプ状リッジ
内外の実効屈折率差を小さくできてストライプ状リッジ
の外部に漏れる光が増え、セルフ・パルセーションを起
こし、その結果縦モードが多モード化して相対雑音強度
（ＲＩＮ）を低くすることができる。
【００６４】本発明の半導体レーザによれば、 （２）前記一対のクラッド層のうち、前記活性層よりも
上方に位置するクラッド層は、該半導体レーザの共振器
方向に沿って延びるストライプ状リッジを有しており、
前記第１の電流狭窄層は、該ストライプ状リッジを有す
る該クラッド層上において、該ストライプ状リッジ以外
の領域を覆っており、該活性層の所望の部分に効率よく
キャリアを注入できる。
上方に位置するクラッド層は、該半導体レーザの共振器
方向に沿って延びるストライプ状リッジを有しており、
前記第１の電流狭窄層は、該ストライプ状リッジを有す
る該クラッド層上において、該ストライプ状リッジ以外
の領域を覆っており、該活性層の所望の部分に効率よく
キャリアを注入できる。
【００６５】本発明の半導体レーザによれば、 （３）前記電流狭窄層は、前記第１の電流狭窄層上に設
けられた第２の電流狭窄層を更に具備しており、該第２
の電流狭窄層は、前記活性層の禁制帯幅よりも小さな禁
制帯幅を有しており、単一横モードでのレーザ発振を可
能たらしめている。
けられた第２の電流狭窄層を更に具備しており、該第２
の電流狭窄層は、前記活性層の禁制帯幅よりも小さな禁
制帯幅を有しており、単一横モードでのレーザ発振を可
能たらしめている。
【００６６】本発明の半導体レーザによれば、 （４）前記半導体基板は、ＧａＡｓから形成されてお
り、前記活性層は、ＧａＩｎＰから形成されており、前
記一対のクラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰから形成されて
おり、前記第１の電流狭窄層がＡｌＧａＡｓ若しくはＡ
ｌＧａＩｎＰ、前記第２の電流狭窄層がＧａＡｓから形
成されているため、ＲＩＮが低く、且つ横モード安定性
の高い半導体レーザを得ることができる。
り、前記活性層は、ＧａＩｎＰから形成されており、前
記一対のクラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰから形成されて
おり、前記第１の電流狭窄層がＡｌＧａＡｓ若しくはＡ
ｌＧａＩｎＰ、前記第２の電流狭窄層がＧａＡｓから形
成されているため、ＲＩＮが低く、且つ横モード安定性
の高い半導体レーザを得ることができる。
【００６７】本発明の半導体レーザによれば、 （５）前記活性層が多重量子井戸構造または歪量子井戸
構造を有しており、発振効率を上げることができ、しき
い値電流を低減できる。
構造を有しており、発振効率を上げることができ、しき
い値電流を低減できる。
【００６８】本発明の半導体レーザの製造方法によれ
ば、 （６）半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含す
る半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該膜の一部を選択的
にエッチングすることにより、該半導体レーザの共振器
方向に延びるストライプ状リッジを該膜に形成して、そ
れによって第２クラッド層を形成する工程と、該第２ク
ラッド層のうち該ストライプ状リッジ部以外の部分の上
に、該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の
小さな第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導
体層上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している
第２の半導体層を形成する工程とを包含しており、その
ことによりＲＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体
レーザを歩留まりよく作製することができる。
ば、 （６）半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含す
る半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該膜の一部を選択的
にエッチングすることにより、該半導体レーザの共振器
方向に延びるストライプ状リッジを該膜に形成して、そ
れによって第２クラッド層を形成する工程と、該第２ク
ラッド層のうち該ストライプ状リッジ部以外の部分の上
に、該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の
小さな第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導
体層上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している
第２の半導体層を形成する工程とを包含しており、その
ことによりＲＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体
レーザを歩留まりよく作製することができる。
【００６９】本発明の半導体レーザの別の製造方法によ
れば、 （７）半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含す
る半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該第２クラッド上に
該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さ
な第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層
上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層と該第
２の半導体層とをストライプ状にリセス・エッチングし
て除去する工程と、更にその上に第３クラッド層となる
膜を形成する工程とを包含しており、そのことによりＲ
ＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体レーザを歩留
まりよく作製することができる。
れば、 （７）半導体基板上に積層構造を形成する工程を包含す
る半導体レーザを製造する方法であって、該工程は、更
に、第１クラッド層を形成する工程と、該第１クラッド
層上に活性層を形成する工程と、該活性層上に第２クラ
ッド層となる膜を形成する工程と、該第２クラッド上に
該活性層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さ
な第１の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層
上に、該活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第２
の半導体層を形成する工程と、該第１の半導体層と該第
２の半導体層とをストライプ状にリセス・エッチングし
て除去する工程と、更にその上に第３クラッド層となる
膜を形成する工程とを包含しており、そのことによりＲ
ＩＮが低く、横モード安定性の高い半導体レーザを歩留
まりよく作製することができる。
【図１】本発明の実施例の横モード制御型の赤色半導体
レーザの断面図
レーザの断面図
【図２】本発明の実施例の半導体レーザと従来構造の半
導体レーザの各層に水平な方向の光の強度分布を示した
図
導体レーザの各層に水平な方向の光の強度分布を示した
図
【図３】本発明の実施例の半導体レーザと従来構造の半
導体レーザの各層に水平な方向の実効屈折率の分布を示
した図
導体レーザの各層に水平な方向の実効屈折率の分布を示
した図
【図４】本発明の半導体レーザの効果を説明するための
図で、しきい値利得と第１の電流狭窄層の厚さとの関係
を示す図
図で、しきい値利得と第１の電流狭窄層の厚さとの関係
を示す図
【図５】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第１の
工程順断面図
工程順断面図
【図６】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第２の
工程順断面図
工程順断面図
【図７】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第３の
工程順断面図
工程順断面図
【図８】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第４の
工程順断面図
工程順断面図
【図９】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第５の
工程順断面図
工程順断面図
【図１０】本発明の別の実施例の横モード制御型の赤色
半導体レーザの断面図
半導体レーザの断面図
【図１１】本発明の別の実施例の半導体レーザと従来構
造の半導体レーザの各層に水平な方向の光の強度分布を
示した図
造の半導体レーザの各層に水平な方向の光の強度分布を
示した図
【図１２】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第１
の工程順断面図
の工程順断面図
【図１３】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第２
の工程順断面図
の工程順断面図
【図１４】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第３
の工程順断面図
の工程順断面図
【図１５】本発明の半導体レーザの製造工程を表す第４
の工程順断面図
の工程順断面図
【図１６】従来例の赤色半導体レーザの断面図
【図１７】別の従来例の半導体レーザの上面図及び断面
図
図
【図１８】本発明の別の実施例の横モード制御型の赤色
半導体レーザの断面図
半導体レーザの断面図
【図１９】本発明の別の実施例の横モード制御型の赤色
半導体レーザの断面図
半導体レーザの断面図
１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ３ ｎ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ４ Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ活性層 ５ ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層 ６ ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層 ７ ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層 ８ ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層 ９ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １０ ｐ側電極 １１ ｎ側電極 １０１ ＳｉＯ2 ２０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２０３ 内部電流狭窄層 ２０４ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ２０５ ｎーＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層 ２０６ Ｇａ0.86Ａｌ0.14Ａｓ活性層 ２０７ ｐーＧａ0.5Ａｌ0.5Ａｓクラッド層 ２０８ ｐ−ＧａＡｓ層 ２０９ ｐ電極 ２１０ ｎ電極 ３０１ ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチング停止層 ３０２ ｐ−（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド
層 ３０３ ｐ−ＧａＡｓ層 ３０４ ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層 ３０５ 活性層 ３０６ ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層 ３０７ ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ層 ３０８ ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層 ３０９ ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層
層 ３０３ ｐ−ＧａＡｓ層 ３０４ ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層 ３０５ 活性層 ３０６ ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層 ３０７ ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ層 ３０８ ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層 ３０９ ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大仲 清司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−45683（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−97575（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−30189（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−162093（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−97286（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−303778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−137089（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−152680（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50
Claims (7)
- 【請求項１】 基板と、前記基板の上方に形成された第
一のクラッド層と、前記第一のクラッド層の上方に形成
された多重量子井戸構造又は歪量子井戸構造を有する活
性層と、前記活性層の上方に形成された第二のクラッド
層と、前記第二のクラッド層の上方に形成された第一の
電流狭窄層と、前記第一の電流狭窄層の上方に形成され
た第二の電流狭窄層とを備えた半導体レーザであって、 前記第一の電流狭窄層は、前記活性層の禁制帯幅よりも
大きな禁制帯幅を有し、かつ前記活性層の屈折率よりも
小さな屈折率を有しており、 前記第二の電流狭窄層は、前記活性層の禁制帯幅よりも
小さな禁制帯幅を有しており、 前記活性層の構成元素と前記第一の電流狭窄層の構成元
素とが異なることを特徴とする 半導体レーザ。 - 【請求項２】 第二のクラッド層が、半導体レーザの共
振器方向に沿ってのびるストライプ状リッジを有してお
り、 第一の電流狭窄層が、前記第二のクラッド層上におい
て、前記ストライプ状リッジ以外の領域を覆っているこ
とを特徴とする請求項１に記載の 半導体レーザ。 - 【請求項３】 活性層の構成元素がＧａＩｎＰ、第一の
電流狭窄層の構成元素がＡｌＧａＡｓであることを特徴
とする請求項１に記載の半導体レーザ。 - 【請求項４】 第二の電流狭窄層の構成元素がＧａＡｓ
であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レー
ザ。 - 【請求項５】 基板の構成元素がＧａＡｓ、第一のクラ
ッド層および第二のクラッド層の構成元素がＡｌＧａＩ
ｎＰであることを特徴とする請求項４に記載の半導体レ
ーザ。 - 【請求項６】 基板の上方に第一のクラッド層を形成す
る工程と、前記第一のクラッド層の上方に多重量子井戸
構造又は歪量子井戸構造を有する活性層を形成する工程
と、前記活性層の上方に第二のクラッド層となる膜を形
成する工程と、前記膜の一部を選択的にエッチングし、
半導体レーザの共振器方向にのびるストライプ状リッジ
を前記膜に形成して第二のクラッド層を形成する工程
と、前記第二のクラッド層のうち前記ストライプ状リッ
ジ部以外の部分の上に、前記活性層よりも禁制帯幅が大
きく、かつ、屈折率の小さな第一の半導体層を形成する
工程と、前記第一の半導体層上に、前記活性層よりも小
さな禁制帯幅を有している第二の半導体層を形成する工
程と、を包含する半導体レーザの製造方法であって、前
記活性層の構成元素と前記第一の電流狭窄層の構成元素
とが異なることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項７】 基板の上方に第一のクラッド層を形成す
る工程と、前記第一のクラッド層の上方に多重量子井戸
構造又は歪量子井戸構造を有する活性層を形成する工程
と、前記活性層の上方に第二のクラッド層となる膜を形
成する工程と、前記第二のクラッド層上に、前記活性層
よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率の小さな第一の
半導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層上に、
前記活性層よりも小さな禁制帯幅を有している第二の半
導体層を形成する工程と、前記第一の半導体層と前記第
二の半導体層とをストライプ状にリセス・エッチングし
て除去する工程と、更にその上に第三のクラッド層とな
る膜を形成する工程と、を包含する半導体レーザの製造
方法であって、前記活性層の構成元素と前記第一の電流
狭窄層の構成元素とが異なることを特徴とする半導体レ
ーザの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33637393A JP3246148B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| US08/278,395 US5523256A (en) | 1993-07-21 | 1994-07-21 | Method for producing a semiconductor laser |
| US08/822,409 US5974068A (en) | 1993-07-21 | 1997-03-21 | Semiconductor laser and a method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33637393A JP3246148B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07202336A JPH07202336A (ja) | 1995-08-04 |
| JP3246148B2 true JP3246148B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=18298469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33637393A Expired - Fee Related JP3246148B2 (ja) | 1993-07-21 | 1993-12-28 | 半導体レーザおよびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246148B2 (ja) |
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| JP2929990B2 (ja) * | 1996-01-26 | 1999-08-03 | 日本電気株式会社 | 半導体レーザ |
| JP4897944B2 (ja) * | 2000-07-28 | 2012-03-14 | 古河電気工業株式会社 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
| JP2007287755A (ja) * | 2006-04-12 | 2007-11-01 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33637393A patent/JP3246148B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07202336A (ja) | 1995-08-04 |
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