JP4497606B2 - 半導体レーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置に係り、特に短波長のレーザ光を安定して発振することができる半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時では、光ディスク等の高記録密度化に対応しうる光源として、波長４００ｎｍ前後の青紫色で発振しうるＧａＮ系の半導体レーザ装置が提案されている。
【０００３】
提案されている半導体レーザ装置を図１０を用いて説明する。図１０は、提案されている半導体レーザ装置を示す断面図である。
【０００４】
図１０に示すように、ｎ形のＳｉＣ基板１１０上には、ｎ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る下部クラッド層１１２、ｎ形ＧａＮより成る光ガイド層１１４が順次形成されている。
【０００５】
光ガイド層１１４上には、３層の井戸層と４層のバリア層とが交互に積層されてなるＭＱＷ（Multi-Quantum Well、多重量子井戸）活性層１１６が形成されている。井戸層にはアンドープのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎが用いられており、バリア層にはアンドープのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎが用いられている。
【０００６】
ＭＱＷ活性層１１６上には、ｐ形Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎより成るエレクトロンブロック層１１８、ｐ形ＧａＮより成る光ガイド層１２０、ｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層１２２、ｐ形ＧａＮより成るコンタクト層１２８が順次形成されている。
【０００７】
上部クラッド層１２２中には、ストライプ状の開口部１２６が形成されたＡｌＮより成る電流狭窄層１２４が埋め込まれている。電流狭窄層１２４により電流狭窄が行われるため、無効電流を少なくすることが可能となる。
【０００８】
コンタクト層１２８上には、ストライプ状の開口部１３２が形成されたＳｉＯ2膜１３０が形成されており、ＳｉＯ2膜１３０上には、開口部１３２を介してコンタクト層１２８に接続されるｐ電極１３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１１０の下側には、ｎ電極１３６が形成されている。
【０００９】
このようなＧａＮ系の半導体レーザ装置は、短波長の光を発振し得るため、高密度化された光ディスク等の光源として用いられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡｌＮより成る電流狭窄層１２４は、厚く形成するとクラックが生じてしまうため、約３０ｎｍ以下に形成しなければならない。このため、電流狭窄機能は十分に果たすものの、光の横モード発振を電流狭窄層１２４によっては制御することは困難であった。特に、ＭＱＷ活性層１１６から離間して電流狭窄層１２４を形成した場合には、光閉じ込め効果を十分に得ることはできなかった。
【００１１】
また、電流狭窄層１２４上に上部クラッド層１２２を再成長する過程で、上部クラッド層１２２に導入されるｐ形不純物であるＭｇ（マグネシウム）がＭＱＷ活性層１１６まで拡散してしまうことがあり、これによりＭＱＷ活性層１１６の特性が劣化して、しきい値電流が大きくなってしまうことがあった。ＭＱＷ拡散層１１６にｐ形不純物が拡散するのを抑制するためには、上部クラッド層１２２を形成する際に導入するｐ形不純物を少なくすることが考えられるが、この場合には上部クラッド層１２２の電気抵抗が増加してしまう。また、上部クラッド層１２２を薄く形成して成膜時間を短くすれば、ＭＱＷ拡散層１１６に拡散するｐ形不純物の量を少なくすることが可能と考えられるが、上部クラッド層１２２を薄く形成した場合には光の垂直方向の閉じ込め効果が十分に得られなくなってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、短波長のレーザ光を安定して発振することができる半導体レーザ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、ＧａＮ系半導体より成る多重量子井戸層を有する活性層と、前記活性層上に形成され、ストライプ状の開口部が形成された電流狭窄層と、前記電流狭窄層上に形成された光ガイド層と、前記光ガイド層上に形成されたコンタクト層と、前記コンタクト層上であって、前記ストライプ状の開口部に対応する領域に形成され、不純物濃度が１×１０ １７ ｃｍ −３ 以下であるメサストライプ状の第２のクラッド層と、少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記コンタクト層上に形成された電極とを有することを特徴とする半導体レーザ装置により達成される。
【００１５】
また、上記目的は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、ＧａＮ系半導体より成る多重量子井戸層を有する活性層と、前記活性層上に形成され、ストライプ状の開口部が形成された電流狭窄層と、前記電流狭窄層上に形成された光ガイド層と、前記光ガイド層上であって、前記ストライプ状の開口部に対応する領域に形成され、不純物濃度が１×１０ １７ ｃｍ −３ 以下であるメサストライプ状の第２のクラッド層と、少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記光ガイド層上に形成されたコンタクト層と、少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記コンタクト層上に形成された電極とを有することを特徴とする半導体レーザ装置により達成される。
【００１６】
また、上記の半導体レーザ装置において、前記電流狭窄層が窒化アルミニウムであることが望ましい。
また、上記の半導体レーザ装置において、前記第２のクラッド層がアンドープであることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法を図１乃至図図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。図２乃至図４は、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】
図１に示すように、面方位（０００１）のｎ形のＳｉＣ基板１０上には、厚さ１．５μｍのｎ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る下部クラッド層１２、膜厚１００ｎｍのｎ形ＧａＮより成る光ガイド層１４が順次形成されている。
【００１９】
光ガイド層１４上には、３層の井戸層と４層のバリア層とが交互に積層されてなるＭＱＷ活性層１６が形成されている。井戸層には膜厚４ｎｍのアンドープのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎが用いられており、バリア層には膜厚５ｎｍのアンドープのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎが用いられている。
【００２０】
ＭＱＷ活性層１６上には、膜厚２０ｎｍのｐ形Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎより成るエレクトロンブロック層１８、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層２０が順次形成されている。
【００２１】
光ガイド層２０上には、膜厚６００ｎｍのｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層２２が形成されており、上部クラッド層２２中には、膜厚２０ｎｍのＡｌＮより成る電流狭窄層２４が埋め込まれている。電流狭窄層２４は、上部クラッド層２２と光ガイド層２０との界面から約０〜２００ｎｍ離間して上部クラッド層２２中に埋め込まれている。
【００２２】
電流狭窄層２４には、幅１．５μｍのストライプ状の開口部２６が形成されている。電流狭窄層２４により電流狭窄が行われるため、無効電流を少なくすることができ、半導体レーザ装置の低消費電流化が図られる。上部クラッド層２２上には、ｐ形ＧａＮより成るコンタクト層２８が形成されている。
【００２３】
コンタクト層２８及び上部クラッド層２２は、コンタクト層２８表面から上部クラッド層２２の一部までストライプ状にメサエッチングが為されており、このストライプ状のリッジ２３により横モード発振が制御される。なお、ストライプ状のリッジ２３の延在方向の中心線は、開口部２６の延在方向の中心線とほぼ一致している。
【００２４】
本実施形態による半導体レーザ装置は、電流狭窄を電流狭窄層２４により行い、横モードの発振制御をストライプ状のリッジ２３により行うことに主な特徴がある。図１０に示す従来の半導体レーザ装置では、電流狭窄層１２４により電流狭窄は可能であったが、横モードの発振制御は電流狭窄層１２４によって行うことは困難であった。即ち、電流狭窄層１２４を埋め込む位置によって光の閉じ込め効果が変化してしまい、例えば、電流狭窄層１２４がＭＱＷ活性層１１６から離間している場合等には十分な光閉じ込め効果を得ることができなかった。
【００２５】
これに対し、本実施形態では、電流狭窄を行う電流狭窄層２４と別個にストライプ状のリッジ２３が設けられており、このストライプ状のリッジ２３により横モード発振の制御を行うので、高出力まで基本横モードでの発振を可能とすることができる。
【００２６】
なお、電流狭窄層２４の厚さ、電流狭窄層２４の開口部２６の幅、電流狭窄層２４を埋め込む位置、ストライプ状のリッジ２３の幅、ストライプ状のリッジ２３を形成する際のエッチング深さ等は、所望の発振特性等が得られるように適宜設定することが望ましい。
【００２７】
そして、メサエッチングされた上部クラッド層２２上及びコンタクト層２８上には、ＳｉＯ2膜３０が形成されており、ＳｉＯ2膜３０には、コンタクト層２８に達する開口部３２が形成されている。開口部３２が形成されたＳｉＯ2膜３０上には、開口部３２を介してコンタクト層２８に接続されるｐ電極３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１０の下側には、ｎ電極３６が形成されている。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が構成されている。
【００２８】
このように本実施形態によれば、電流狭窄を行う電流狭窄層と別個に、横モード制御を行うストライプ状のリッジが設けられているので、高出力まで基本横モードで発振し得る半導体レーザ装置を提供することができる。
【００２９】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を図２乃至図４を用いて説明する。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示すように、面方位（０００１）のｎ形のＳｉＣ基板１０上の全面に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition、有機金属化学気相堆積）法により、膜厚１．５μｍのｎ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る下部クラッド層１２を形成する。下部クラッド層１２の不純物濃度は、例えば１×１０18ｃｍ-3とする。次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのｎ−ＧａＮより成る光ガイド層１４を形成する。
【００３１】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚４ｎｍのアンドープのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎより成るバリア層と、膜厚５ｎｍのアンドープのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎより成る井戸層とを交互に積層する。これにより、４層のバリア層と３層の井戸層よりなるＭＱＷ活性層１６を形成する。
【００３２】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚２０ｎｍのｐ形Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎより成るエレクトロンブロック層１８、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層２０を順次形成する。
【００３３】
次に、全面に、膜厚５０ｎｍのｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層２２を形成する。
【００３４】
次に、全面に、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ2膜をパターニングし、これにより、ＳｉＯ2膜より成る幅１．５μｍのストライプ状のマスク３８を形成する。なお、ＳｉＯ2膜をパターニングする際には、例えばフッ酸系のエッチング液を用いることができる（図２（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、全面に、ＥＣＲ（Electron Coupling Resonance）スパッタ法により、膜厚１０〜１００ｎｍのＡｌＮ膜２４を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００３６】
次に、フッ酸系のエッチング液を用いて、マスク３８をエッチングし、マスク３８上のＡｌＮ膜２４をリフトオフする。こうして、幅１．５μｍのストライプ状の開口部２６が形成されたＡｌＮより成る電流狭窄層２４が形成される（図３（ａ）参照）。
【００３７】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚５５０ｎｍのｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層２２を再成長する。こうして、厚さ６００ｎｍの上部クラッド層２２に電流狭窄層２４が埋め込まれることとなる。
【００３８】
次に、全面に、膜厚１０ｎｍのｐ形ＧａＮより成るコンタクト層２８を形成する。
【００３９】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜（図示せず）を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ2膜をパターニングし、これにより、ＳｉＯ2膜より成る幅２μｍのストライプ状のマスク（図示せず）を形成する。なお、マスクの延在方向における中心線は、開口部２６の延在方向における中心線とほぼ一致することが望ましい。
【００４０】
次に、マスクを用いて、コンタクト層２８及び上部クラッド層２２をドライエッチングし、これによりストライプ状のリッジ２３を形成する。ストライプ状のリッジ２３を形成する際のエッチングの深さは、所望の特性の半導体レーザ装置を得られるように適宜設定することが望ましい。
【００４１】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜３０を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＳｉＯ2膜３０に、コンタクト層２８に達する開口部３２を形成する。
【００４２】
次に、ＳｉＯ2膜３０上に、開口部３２を介してコンタクト層２８に接続されるｐ電極３４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の下側に、ｎ電極３６を形成する。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が製造される。
【００４３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法を図５乃至図６を用いて説明する。図５は、本実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。図６は、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図４に示す第１実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００４４】
ＳｉＣ基板１０上に順次形成された下部クラッド層１２、光ガイド層１４、ＭＱＷ活性層１６、エレクトロンブロック層１８については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４５】
エレクトロンブロック層１８上には、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ａが形成されており、光ガイド層２０ａ上には、幅１．５μｍのストライプ状の開口部２６が形成された電流狭窄層２４が形成されている。電流狭窄層２４上には、膜厚３０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ｂが形成されている。こうして光ガイド層４０ａ、４０ｂより成る光ガイド層４０に、電流狭窄層２４が埋め込まれている。
【００４６】
光ガイド層４０上には、ｐ形不純物が高濃度に導入されたＧａＮより成る膜厚２０ｎｍのコンタクト層４２が形成されている。
【００４７】
コンタクト層４２上には、アンドープのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層４４が形成されており、上部クラッド層４４はストライプ状にエッチングされている。このストライプ状にエッチングされた上部クラッド層４４により、横モード制御を行うリッジ２３ａが構成されている。リッジ２３ａの延在方向における中心線は、開口部２６の延在方向における中心線とほぼ一致している。
【００４８】
本実施形態による半導体レーザ装置は、上部クラッド層４４にアンドープの材料を用いていることに主な特徴がある。上部クラッド層４４にアンドープの材料を用いるため、上部クラッド層４４を厚く形成する場合であってもドーパントがＭＱＷ活性層１６に拡散するのを防止することができ、ＭＱＷ活性層１６が劣化するのを抑制することができる。ＭＱＷ活性層１６の劣化を抑制することができるので、しきい値電流を低く抑えることができ、また、上部クラッド層４４を厚く形成することができるので、垂直方向の光閉じ込め効果を向上することができる。
【００４９】
コンタクト層４２上には、ＳｉＯ2膜４６が形成されており、ＳｉＯ2膜４６には、コンタクト層４２に達する幅１０μｍの開口部４８が形成されている。開口部４８の延在方向における中心線は、ストライプ状のリッジ２３ａの延在方向における中心線とほぼ一致している。
【００５０】
開口部４８が形成されたＳｉＯ2膜４６上、及び上部クラッド層４４上には、開口部４８内においてコンタクト層４２に接続されるｐ電極３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１０の下側には、ｎ電極３６が形成されている。このように構成された半導体レーザ装置では、図５に矢印で示した経路で電流が流れる。
【００５１】
このように本実施形態によれば、上部クラッド層にアンドープの材料が用いられているので、ＭＱＷ活性層に不純物が拡散して特性が劣化するのを防止することができ、これにより、しきい値電流を低く抑えることができる。また、上部クラッド層を厚く形成してもＭＱＷ活性層の特性を劣化することがないので、上部クラッド層を厚く形成することができ、ひいては垂直方向の光閉じ込め効果を向上することができる。また、本実施形態によれば、光ガイド層上にコンタクト層を介して電極を形成するので、電気抵抗を低くすることができる。
【００５２】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を図６を用いて説明する。
【００５３】
まず、電子供給層１８を形成する工程までは、図２（ａ）に示す第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ａを形成する。
【００５５】
次に、第１実施形態と同様にして、ストライプ状の開口部２６が形成されたＡｌＮより成る電流狭窄層２４を形成する。
【００５６】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ｂを形成する。こうして、光ガイド層４０に、電流狭窄層２４が埋め込まれることとなる。
【００５７】
次に、全面に、ｐ形不純物が高濃度に導入された膜厚２０ｎｍのＧａＮより成るコンタクト層４２を形成する。
【００５８】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚７００ｎｍのアンドープのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層４４を形成する（図６（ａ）参照）。
【００５９】
次に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜（図示せず）を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ2膜をパターニングし、これにより、ＳｉＯ2膜より成る幅２μｍのストライプ状のマスク（図示せず）を形成する。なお、マスクの延在方向における中心線は、開口部２６の延在方向における中心線とほぼ一致することが望ましい。
【００６０】
次に、ＳｉＯ2膜より成るマスクを用いて、上部クラッド層４４をドライエッチングし、これによりストライプ状のリッジ２３ａを形成する。ストライプ状のリッジ２３ａを形成する際のエッチングの深さは、例えば、コンタクト層４２の一部までとする（図６（ｂ）参照）。
【００６１】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜４６を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＳｉＯ2膜４６に、コンタクト層４２に達する幅１０μｍのストライプ状の開口部４８を形成する。開口部４８の延在方向における中心線は、ストライプ状のリッジ２３ａの延在方向における中心線とほぼ一致することが望ましい。
【００６２】
次に、上部クラッド層４４上及びＳｉＯ2膜４６上に、開口部４８を介してコンタクト層４２に接続されるｐ電極３４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の下側に、ｎ電極３６を形成する。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が製造される。
【００６３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法を図７乃至図９を用いて説明する。図７は、本実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。図８及び図９は、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図６に示す第１又は第２実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００６４】
ＳｉＣ基板１０上に順次形成された下部クラッド層１２、光ガイド層１４、ＭＱＷ活性層１６、エレクトロンブロック層１８、光ガイド層４０、及び電流狭窄層２４については、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
光ガイド層４０上には、第２実施形態と同様にストライプ状にエッチングされた上部クラッド層４４が形成されており、これによりリッジ２３ａが構成されている。
上部クラッド層４４上、及び光ガイド層４０上には、ｐ形ＧａＮより成るコンタクト層５０が形成されており、コンタクト層５０上には、第２実施形態と同様のＳｉＯ2膜４６が形成されている。
【００６６】
開口部４８が形成されたＳｉＯ2膜４６上、及びコンタクト層５０上には、開口部４８内においてコンタクト層５０に接続されるｐ電極３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１０の下側には、ｎ電極３６が形成されている。このように構成された半導体レーザ装置では、図７に矢印で示した経路で電流が流れる。
【００６７】
本実施形態による半導体レーザ装置は、光ガイド層４０上及びクラッド層４４上にコンタクト層５０が形成されていることが第２実施形態による半導体レーザ装置と異なっているが、このように構成した場合であっても、コンタクト層５０を介してｐ電極３４からデバイス中に電流が流れ込むので、第２実施形態と同様に、短波長のレーザ光を安定して発生することができる。
【００６８】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を図８及び図９を用いて説明する。
【００６９】
まず、光ガイド層４０を形成する工程までは、図６（ａ）に示す第２実施形態による半導体レーザ装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚７００ｎｍのアンドープのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層４４を形成する（図８（ａ）参照）。
【００７１】
次に、図６（ｂ）に示す第２実施形態による半導体レーザ装置の製造方法と同様にして上部クラッド層４４をパターニングし、これによりストライプ状のリッジ２３ａを形成する（図８（ｂ）参照）。
【００７２】
次に、全面に、ｐ形不純物が高濃度に導入された膜厚２０ｎｍのＧａＮより成るコンタクト層５０を形成する（図８（ｃ）参照）。
【００７３】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜４６を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＳｉＯ2膜４６に、コンタクト層４２に達する幅１０μｍの開口部４８を形成する。
【００７４】
次に、コンタクト層５０上及びＳｉＯ2膜４６上に、開口部４８を介してコンタクト層４２に接続されるｐ電極３４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の下側に、ｎ電極３６を形成する。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が製造される。
【００７５】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００７６】
例えば、第１実施形態では、電流狭窄層２４を上部クラッド層２２中に埋め込んだが、電流狭窄層２４は上部クラッド層２２中に埋め込まなくてもよい。例えば、電流狭窄層２４を光ガイド層２０中に埋め込んでもよいし、光ガイド層２０と上部クラッド層２２との界面に電流狭窄層２４を形成してもよい。
【００７７】
また、第２実施形態では、アンドープの上部クラッド層４４を形成したが、上部クラッド層４４はアンドープのみならずロードープにしてもよい。ロードープの上部クラッド層４４を形成する場合には、上部クラッド層４４に導入する不純物は、例えば１×１０17ｃｍ-3以下にすればよい。なお、ロードープの上部クラッド層４４を形成した場合には、わずかな電流が上部クラッド層４４を介してデバイス中に流れ込む。
【００７８】
また、第２実施形態では、上部クラッド層４４上にもｐ電極３４を形成したが、ｐ電極３４は少なくとも上部クラッド層４４が形成されていない領域のコンタクト層４２上に形成されていればよい。
【００７９】
また、第３実施形態では、上部クラッド層４４上にもコンタクト層５０を形成したが、コンタクト層５０は少なくとも上部クラッド層４４が形成されていない領域の光ガイド層４０上に形成されていればよい。
【００８０】
また、第３実施形態では、上部クラッド層４４の上方にもｐ電極３４を形成したが、ｐ電極３４は少なくとも上部クラッド層４４が形成されていない領域のコンタクト層５０上に形成されていればよい。
【００８１】
また、クラッド層の組成や厚さ、ＭＱＷ活性層の組成や厚さ、井戸層や障壁層の組成、厚さ、数等は、第１乃至第３実施形態に示したものに限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００８２】
また、第１乃至第３実施形態ではＳｉＣ基板を用いたが、基板はＳｉＣ基板に限定されるものではなく、サファイア基板やＧａＮ基板等あらゆる基板を用いることができる。
【００８３】
また、ストライプ状のリッジの幅、電流狭窄層に形成された開口部の幅、ＳｉＯ2膜に形成された開口部の幅等は、第１乃至第３実施形態に限定されるものではなく、適宜設定することができる。例えば、ストライプ状のリッジの幅は、電流狭窄層に形成された開口部の幅より広くてもよいし、等しくてもよいし、狭くてもよい。
【００８４】
また、ストライプ状のリッジを形成する際のエッチングの深さや、コンタクト層の位置は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、電流狭窄を行う電流狭窄層と別個に、横モード制御を行うストライプ状のリッジが設けられているので、高出力まで基本横モードで発振し得る半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図９】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１０】提案されている半導体レーザ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ＳｉＣ基板
１２…下部クラッド層
１４…光ガイド層
１６…ＭＱＷ活性層
１８…エレクトロンブロック層
２０…光ガイド層
２２…上部クラッド層
２３…リッジ
２３ａ…リッジ
２４…電流狭窄層
２６…開口部
２８…コンタクト層
３０…ＳｉＯ2膜
３２…開口部
３４…ｐ電極
３６…ｎ電極
３８…マスク
４０…光ガイド層
４０ａ…光ガイド層
４０ｂ…光ガイド層
４２…コンタクト層
４４…上部クラッド層
４６…ＳｉＯ2膜
４８…開口部
５０…コンタクト層
１１０…ＳｉＣ基板
１１２…下部クラッド層
１１４…光ガイド層
１１６…ＭＱＷ活性層
１１８…エレクトロンブロック層
１２０…光ガイド層
１２２…上部クラッド層
１２４…電流狭窄層
１２６…開口部
１２８…コンタクト層
１３０…ＳｉＯ2膜
１３２…開口部
１３４…ｐ電極
１３６…ｎ電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置に係り、特に短波長のレーザ光を安定して発振することができる半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時では、光ディスク等の高記録密度化に対応しうる光源として、波長４００ｎｍ前後の青紫色で発振しうるＧａＮ系の半導体レーザ装置が提案されている。
【０００３】
提案されている半導体レーザ装置を図１０を用いて説明する。図１０は、提案されている半導体レーザ装置を示す断面図である。
【０００４】
図１０に示すように、ｎ形のＳｉＣ基板１１０上には、ｎ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る下部クラッド層１１２、ｎ形ＧａＮより成る光ガイド層１１４が順次形成されている。
【０００５】
光ガイド層１１４上には、３層の井戸層と４層のバリア層とが交互に積層されてなるＭＱＷ（Multi-Quantum Well、多重量子井戸）活性層１１６が形成されている。井戸層にはアンドープのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎが用いられており、バリア層にはアンドープのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎが用いられている。
【０００６】
ＭＱＷ活性層１１６上には、ｐ形Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎより成るエレクトロンブロック層１１８、ｐ形ＧａＮより成る光ガイド層１２０、ｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層１２２、ｐ形ＧａＮより成るコンタクト層１２８が順次形成されている。
【０００７】
上部クラッド層１２２中には、ストライプ状の開口部１２６が形成されたＡｌＮより成る電流狭窄層１２４が埋め込まれている。電流狭窄層１２４により電流狭窄が行われるため、無効電流を少なくすることが可能となる。
【０００８】
コンタクト層１２８上には、ストライプ状の開口部１３２が形成されたＳｉＯ2膜１３０が形成されており、ＳｉＯ2膜１３０上には、開口部１３２を介してコンタクト層１２８に接続されるｐ電極１３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１１０の下側には、ｎ電極１３６が形成されている。
【０００９】
このようなＧａＮ系の半導体レーザ装置は、短波長の光を発振し得るため、高密度化された光ディスク等の光源として用いられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡｌＮより成る電流狭窄層１２４は、厚く形成するとクラックが生じてしまうため、約３０ｎｍ以下に形成しなければならない。このため、電流狭窄機能は十分に果たすものの、光の横モード発振を電流狭窄層１２４によっては制御することは困難であった。特に、ＭＱＷ活性層１１６から離間して電流狭窄層１２４を形成した場合には、光閉じ込め効果を十分に得ることはできなかった。
【００１１】
また、電流狭窄層１２４上に上部クラッド層１２２を再成長する過程で、上部クラッド層１２２に導入されるｐ形不純物であるＭｇ（マグネシウム）がＭＱＷ活性層１１６まで拡散してしまうことがあり、これによりＭＱＷ活性層１１６の特性が劣化して、しきい値電流が大きくなってしまうことがあった。ＭＱＷ拡散層１１６にｐ形不純物が拡散するのを抑制するためには、上部クラッド層１２２を形成する際に導入するｐ形不純物を少なくすることが考えられるが、この場合には上部クラッド層１２２の電気抵抗が増加してしまう。また、上部クラッド層１２２を薄く形成して成膜時間を短くすれば、ＭＱＷ拡散層１１６に拡散するｐ形不純物の量を少なくすることが可能と考えられるが、上部クラッド層１２２を薄く形成した場合には光の垂直方向の閉じ込め効果が十分に得られなくなってしまう。
【００１２】
本発明の目的は、短波長のレーザ光を安定して発振することができる半導体レーザ装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、ＧａＮ系半導体より成る多重量子井戸層を有する活性層と、前記活性層上に形成され、ストライプ状の開口部が形成された電流狭窄層と、前記電流狭窄層上に形成された光ガイド層と、前記光ガイド層上に形成されたコンタクト層と、前記コンタクト層上であって、前記ストライプ状の開口部に対応する領域に形成され、不純物濃度が１×１０ １７ ｃｍ −３ 以下であるメサストライプ状の第２のクラッド層と、少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記コンタクト層上に形成された電極とを有することを特徴とする半導体レーザ装置により達成される。
【００１５】
また、上記目的は、第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層上に形成され、ＧａＮ系半導体より成る多重量子井戸層を有する活性層と、前記活性層上に形成され、ストライプ状の開口部が形成された電流狭窄層と、前記電流狭窄層上に形成された光ガイド層と、前記光ガイド層上であって、前記ストライプ状の開口部に対応する領域に形成され、不純物濃度が１×１０ １７ ｃｍ −３ 以下であるメサストライプ状の第２のクラッド層と、少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記光ガイド層上に形成されたコンタクト層と、少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記コンタクト層上に形成された電極とを有することを特徴とする半導体レーザ装置により達成される。
【００１６】
また、上記の半導体レーザ装置において、前記電流狭窄層が窒化アルミニウムであることが望ましい。
また、上記の半導体レーザ装置において、前記第２のクラッド層がアンドープであることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法を図１乃至図図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。図２乃至図４は、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００１８】
図１に示すように、面方位（０００１）のｎ形のＳｉＣ基板１０上には、厚さ１．５μｍのｎ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る下部クラッド層１２、膜厚１００ｎｍのｎ形ＧａＮより成る光ガイド層１４が順次形成されている。
【００１９】
光ガイド層１４上には、３層の井戸層と４層のバリア層とが交互に積層されてなるＭＱＷ活性層１６が形成されている。井戸層には膜厚４ｎｍのアンドープのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎが用いられており、バリア層には膜厚５ｎｍのアンドープのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎが用いられている。
【００２０】
ＭＱＷ活性層１６上には、膜厚２０ｎｍのｐ形Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎより成るエレクトロンブロック層１８、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層２０が順次形成されている。
【００２１】
光ガイド層２０上には、膜厚６００ｎｍのｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層２２が形成されており、上部クラッド層２２中には、膜厚２０ｎｍのＡｌＮより成る電流狭窄層２４が埋め込まれている。電流狭窄層２４は、上部クラッド層２２と光ガイド層２０との界面から約０〜２００ｎｍ離間して上部クラッド層２２中に埋め込まれている。
【００２２】
電流狭窄層２４には、幅１．５μｍのストライプ状の開口部２６が形成されている。電流狭窄層２４により電流狭窄が行われるため、無効電流を少なくすることができ、半導体レーザ装置の低消費電流化が図られる。上部クラッド層２２上には、ｐ形ＧａＮより成るコンタクト層２８が形成されている。
【００２３】
コンタクト層２８及び上部クラッド層２２は、コンタクト層２８表面から上部クラッド層２２の一部までストライプ状にメサエッチングが為されており、このストライプ状のリッジ２３により横モード発振が制御される。なお、ストライプ状のリッジ２３の延在方向の中心線は、開口部２６の延在方向の中心線とほぼ一致している。
【００２４】
本実施形態による半導体レーザ装置は、電流狭窄を電流狭窄層２４により行い、横モードの発振制御をストライプ状のリッジ２３により行うことに主な特徴がある。図１０に示す従来の半導体レーザ装置では、電流狭窄層１２４により電流狭窄は可能であったが、横モードの発振制御は電流狭窄層１２４によって行うことは困難であった。即ち、電流狭窄層１２４を埋め込む位置によって光の閉じ込め効果が変化してしまい、例えば、電流狭窄層１２４がＭＱＷ活性層１１６から離間している場合等には十分な光閉じ込め効果を得ることができなかった。
【００２５】
これに対し、本実施形態では、電流狭窄を行う電流狭窄層２４と別個にストライプ状のリッジ２３が設けられており、このストライプ状のリッジ２３により横モード発振の制御を行うので、高出力まで基本横モードでの発振を可能とすることができる。
【００２６】
なお、電流狭窄層２４の厚さ、電流狭窄層２４の開口部２６の幅、電流狭窄層２４を埋め込む位置、ストライプ状のリッジ２３の幅、ストライプ状のリッジ２３を形成する際のエッチング深さ等は、所望の発振特性等が得られるように適宜設定することが望ましい。
【００２７】
そして、メサエッチングされた上部クラッド層２２上及びコンタクト層２８上には、ＳｉＯ2膜３０が形成されており、ＳｉＯ2膜３０には、コンタクト層２８に達する開口部３２が形成されている。開口部３２が形成されたＳｉＯ2膜３０上には、開口部３２を介してコンタクト層２８に接続されるｐ電極３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１０の下側には、ｎ電極３６が形成されている。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が構成されている。
【００２８】
このように本実施形態によれば、電流狭窄を行う電流狭窄層と別個に、横モード制御を行うストライプ状のリッジが設けられているので、高出力まで基本横モードで発振し得る半導体レーザ装置を提供することができる。
【００２９】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を図２乃至図４を用いて説明する。
【００３０】
まず、図２（ａ）に示すように、面方位（０００１）のｎ形のＳｉＣ基板１０上の全面に、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition、有機金属化学気相堆積）法により、膜厚１．５μｍのｎ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る下部クラッド層１２を形成する。下部クラッド層１２の不純物濃度は、例えば１×１０18ｃｍ-3とする。次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚１００ｎｍのｎ−ＧａＮより成る光ガイド層１４を形成する。
【００３１】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚４ｎｍのアンドープのＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎより成るバリア層と、膜厚５ｎｍのアンドープのＩｎ0.03Ｇａ0.97Ｎより成る井戸層とを交互に積層する。これにより、４層のバリア層と３層の井戸層よりなるＭＱＷ活性層１６を形成する。
【００３２】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚２０ｎｍのｐ形Ａｌ0.18Ｇａ0.82Ｎより成るエレクトロンブロック層１８、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層２０を順次形成する。
【００３３】
次に、全面に、膜厚５０ｎｍのｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層２２を形成する。
【００３４】
次に、全面に、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition、化学気相堆積）法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ2膜をパターニングし、これにより、ＳｉＯ2膜より成る幅１．５μｍのストライプ状のマスク３８を形成する。なお、ＳｉＯ2膜をパターニングする際には、例えばフッ酸系のエッチング液を用いることができる（図２（ｂ）参照）。
【００３５】
次に、全面に、ＥＣＲ（Electron Coupling Resonance）スパッタ法により、膜厚１０〜１００ｎｍのＡｌＮ膜２４を形成する（図２（ｃ）参照）。
【００３６】
次に、フッ酸系のエッチング液を用いて、マスク３８をエッチングし、マスク３８上のＡｌＮ膜２４をリフトオフする。こうして、幅１．５μｍのストライプ状の開口部２６が形成されたＡｌＮより成る電流狭窄層２４が形成される（図３（ａ）参照）。
【００３７】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚５５０ｎｍのｐ形Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層２２を再成長する。こうして、厚さ６００ｎｍの上部クラッド層２２に電流狭窄層２４が埋め込まれることとなる。
【００３８】
次に、全面に、膜厚１０ｎｍのｐ形ＧａＮより成るコンタクト層２８を形成する。
【００３９】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜（図示せず）を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ2膜をパターニングし、これにより、ＳｉＯ2膜より成る幅２μｍのストライプ状のマスク（図示せず）を形成する。なお、マスクの延在方向における中心線は、開口部２６の延在方向における中心線とほぼ一致することが望ましい。
【００４０】
次に、マスクを用いて、コンタクト層２８及び上部クラッド層２２をドライエッチングし、これによりストライプ状のリッジ２３を形成する。ストライプ状のリッジ２３を形成する際のエッチングの深さは、所望の特性の半導体レーザ装置を得られるように適宜設定することが望ましい。
【００４１】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜３０を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＳｉＯ2膜３０に、コンタクト層２８に達する開口部３２を形成する。
【００４２】
次に、ＳｉＯ2膜３０上に、開口部３２を介してコンタクト層２８に接続されるｐ電極３４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の下側に、ｎ電極３６を形成する。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が製造される。
【００４３】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法を図５乃至図６を用いて説明する。図５は、本実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。図６は、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図４に示す第１実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００４４】
ＳｉＣ基板１０上に順次形成された下部クラッド層１２、光ガイド層１４、ＭＱＷ活性層１６、エレクトロンブロック層１８については、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００４５】
エレクトロンブロック層１８上には、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ａが形成されており、光ガイド層２０ａ上には、幅１．５μｍのストライプ状の開口部２６が形成された電流狭窄層２４が形成されている。電流狭窄層２４上には、膜厚３０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ｂが形成されている。こうして光ガイド層４０ａ、４０ｂより成る光ガイド層４０に、電流狭窄層２４が埋め込まれている。
【００４６】
光ガイド層４０上には、ｐ形不純物が高濃度に導入されたＧａＮより成る膜厚２０ｎｍのコンタクト層４２が形成されている。
【００４７】
コンタクト層４２上には、アンドープのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層４４が形成されており、上部クラッド層４４はストライプ状にエッチングされている。このストライプ状にエッチングされた上部クラッド層４４により、横モード制御を行うリッジ２３ａが構成されている。リッジ２３ａの延在方向における中心線は、開口部２６の延在方向における中心線とほぼ一致している。
【００４８】
本実施形態による半導体レーザ装置は、上部クラッド層４４にアンドープの材料を用いていることに主な特徴がある。上部クラッド層４４にアンドープの材料を用いるため、上部クラッド層４４を厚く形成する場合であってもドーパントがＭＱＷ活性層１６に拡散するのを防止することができ、ＭＱＷ活性層１６が劣化するのを抑制することができる。ＭＱＷ活性層１６の劣化を抑制することができるので、しきい値電流を低く抑えることができ、また、上部クラッド層４４を厚く形成することができるので、垂直方向の光閉じ込め効果を向上することができる。
【００４９】
コンタクト層４２上には、ＳｉＯ2膜４６が形成されており、ＳｉＯ2膜４６には、コンタクト層４２に達する幅１０μｍの開口部４８が形成されている。開口部４８の延在方向における中心線は、ストライプ状のリッジ２３ａの延在方向における中心線とほぼ一致している。
【００５０】
開口部４８が形成されたＳｉＯ2膜４６上、及び上部クラッド層４４上には、開口部４８内においてコンタクト層４２に接続されるｐ電極３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１０の下側には、ｎ電極３６が形成されている。このように構成された半導体レーザ装置では、図５に矢印で示した経路で電流が流れる。
【００５１】
このように本実施形態によれば、上部クラッド層にアンドープの材料が用いられているので、ＭＱＷ活性層に不純物が拡散して特性が劣化するのを防止することができ、これにより、しきい値電流を低く抑えることができる。また、上部クラッド層を厚く形成してもＭＱＷ活性層の特性を劣化することがないので、上部クラッド層を厚く形成することができ、ひいては垂直方向の光閉じ込め効果を向上することができる。また、本実施形態によれば、光ガイド層上にコンタクト層を介して電極を形成するので、電気抵抗を低くすることができる。
【００５２】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を図６を用いて説明する。
【００５３】
まず、電子供給層１８を形成する工程までは、図２（ａ）に示す第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚５０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ａを形成する。
【００５５】
次に、第１実施形態と同様にして、ストライプ状の開口部２６が形成されたＡｌＮより成る電流狭窄層２４を形成する。
【００５６】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚３０ｎｍのｐ形ＧａＮより成る光ガイド層４０ｂを形成する。こうして、光ガイド層４０に、電流狭窄層２４が埋め込まれることとなる。
【００５７】
次に、全面に、ｐ形不純物が高濃度に導入された膜厚２０ｎｍのＧａＮより成るコンタクト層４２を形成する。
【００５８】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚７００ｎｍのアンドープのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層４４を形成する（図６（ａ）参照）。
【００５９】
次に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜（図示せず）を形成する。この後、フォトリソグラフィ技術によりＳｉＯ2膜をパターニングし、これにより、ＳｉＯ2膜より成る幅２μｍのストライプ状のマスク（図示せず）を形成する。なお、マスクの延在方向における中心線は、開口部２６の延在方向における中心線とほぼ一致することが望ましい。
【００６０】
次に、ＳｉＯ2膜より成るマスクを用いて、上部クラッド層４４をドライエッチングし、これによりストライプ状のリッジ２３ａを形成する。ストライプ状のリッジ２３ａを形成する際のエッチングの深さは、例えば、コンタクト層４２の一部までとする（図６（ｂ）参照）。
【００６１】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜４６を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＳｉＯ2膜４６に、コンタクト層４２に達する幅１０μｍのストライプ状の開口部４８を形成する。開口部４８の延在方向における中心線は、ストライプ状のリッジ２３ａの延在方向における中心線とほぼ一致することが望ましい。
【００６２】
次に、上部クラッド層４４上及びＳｉＯ2膜４６上に、開口部４８を介してコンタクト層４２に接続されるｐ電極３４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の下側に、ｎ電極３６を形成する。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が製造される。
【００６３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法を図７乃至図９を用いて説明する。図７は、本実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。図８及び図９は、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。図１乃至図６に示す第１又は第２実施形態による半導体レーザ装置及びその製造方法と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略または簡潔にする。
【００６４】
ＳｉＣ基板１０上に順次形成された下部クラッド層１２、光ガイド層１４、ＭＱＷ活性層１６、エレクトロンブロック層１８、光ガイド層４０、及び電流狭窄層２４については、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
光ガイド層４０上には、第２実施形態と同様にストライプ状にエッチングされた上部クラッド層４４が形成されており、これによりリッジ２３ａが構成されている。
上部クラッド層４４上、及び光ガイド層４０上には、ｐ形ＧａＮより成るコンタクト層５０が形成されており、コンタクト層５０上には、第２実施形態と同様のＳｉＯ2膜４６が形成されている。
【００６６】
開口部４８が形成されたＳｉＯ2膜４６上、及びコンタクト層５０上には、開口部４８内においてコンタクト層５０に接続されるｐ電極３４が形成されている。一方、ＳｉＣ基板１０の下側には、ｎ電極３６が形成されている。このように構成された半導体レーザ装置では、図７に矢印で示した経路で電流が流れる。
【００６７】
本実施形態による半導体レーザ装置は、光ガイド層４０上及びクラッド層４４上にコンタクト層５０が形成されていることが第２実施形態による半導体レーザ装置と異なっているが、このように構成した場合であっても、コンタクト層５０を介してｐ電極３４からデバイス中に電流が流れ込むので、第２実施形態と同様に、短波長のレーザ光を安定して発生することができる。
【００６８】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、本実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を図８及び図９を用いて説明する。
【００６９】
まず、光ガイド層４０を形成する工程までは、図６（ａ）に示す第２実施形態による半導体レーザ装置の製造方法と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
次に、全面に、ＭＯＣＶＤ法により、膜厚７００ｎｍのアンドープのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎより成る上部クラッド層４４を形成する（図８（ａ）参照）。
【００７１】
次に、図６（ｂ）に示す第２実施形態による半導体レーザ装置の製造方法と同様にして上部クラッド層４４をパターニングし、これによりストライプ状のリッジ２３ａを形成する（図８（ｂ）参照）。
【００７２】
次に、全面に、ｐ形不純物が高濃度に導入された膜厚２０ｎｍのＧａＮより成るコンタクト層５０を形成する（図８（ｃ）参照）。
【００７３】
次に、全面に、熱ＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍのＳｉＯ2膜４６を形成する。次に、フォトリソグラフィ技術を用い、ＳｉＯ2膜４６に、コンタクト層４２に達する幅１０μｍの開口部４８を形成する。
【００７４】
次に、コンタクト層５０上及びＳｉＯ2膜４６上に、開口部４８を介してコンタクト層４２に接続されるｐ電極３４を形成する。また、ＳｉＣ基板１０の下側に、ｎ電極３６を形成する。こうして本実施形態による半導体レーザ装置が製造される。
【００７５】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００７６】
例えば、第１実施形態では、電流狭窄層２４を上部クラッド層２２中に埋め込んだが、電流狭窄層２４は上部クラッド層２２中に埋め込まなくてもよい。例えば、電流狭窄層２４を光ガイド層２０中に埋め込んでもよいし、光ガイド層２０と上部クラッド層２２との界面に電流狭窄層２４を形成してもよい。
【００７７】
また、第２実施形態では、アンドープの上部クラッド層４４を形成したが、上部クラッド層４４はアンドープのみならずロードープにしてもよい。ロードープの上部クラッド層４４を形成する場合には、上部クラッド層４４に導入する不純物は、例えば１×１０17ｃｍ-3以下にすればよい。なお、ロードープの上部クラッド層４４を形成した場合には、わずかな電流が上部クラッド層４４を介してデバイス中に流れ込む。
【００７８】
また、第２実施形態では、上部クラッド層４４上にもｐ電極３４を形成したが、ｐ電極３４は少なくとも上部クラッド層４４が形成されていない領域のコンタクト層４２上に形成されていればよい。
【００７９】
また、第３実施形態では、上部クラッド層４４上にもコンタクト層５０を形成したが、コンタクト層５０は少なくとも上部クラッド層４４が形成されていない領域の光ガイド層４０上に形成されていればよい。
【００８０】
また、第３実施形態では、上部クラッド層４４の上方にもｐ電極３４を形成したが、ｐ電極３４は少なくとも上部クラッド層４４が形成されていない領域のコンタクト層５０上に形成されていればよい。
【００８１】
また、クラッド層の組成や厚さ、ＭＱＷ活性層の組成や厚さ、井戸層や障壁層の組成、厚さ、数等は、第１乃至第３実施形態に示したものに限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００８２】
また、第１乃至第３実施形態ではＳｉＣ基板を用いたが、基板はＳｉＣ基板に限定されるものではなく、サファイア基板やＧａＮ基板等あらゆる基板を用いることができる。
【００８３】
また、ストライプ状のリッジの幅、電流狭窄層に形成された開口部の幅、ＳｉＯ2膜に形成された開口部の幅等は、第１乃至第３実施形態に限定されるものではなく、適宜設定することができる。例えば、ストライプ状のリッジの幅は、電流狭窄層に形成された開口部の幅より広くてもよいし、等しくてもよいし、狭くてもよい。
【００８４】
また、ストライプ状のリッジを形成する際のエッチングの深さや、コンタクト層の位置は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設定することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、電流狭窄を行う電流狭窄層と別個に、横モード制御を行うストライプ状のリッジが設けられているので、高出力まで基本横モードで発振し得る半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図３】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図４】本発明の第１実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その３）である。
【図５】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その１）である。
【図９】本発明の第３実施形態による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図（その２）である。
【図１０】提案されている半導体レーザ装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…ＳｉＣ基板
１２…下部クラッド層
１４…光ガイド層
１６…ＭＱＷ活性層
１８…エレクトロンブロック層
２０…光ガイド層
２２…上部クラッド層
２３…リッジ
２３ａ…リッジ
２４…電流狭窄層
２６…開口部
２８…コンタクト層
３０…ＳｉＯ2膜
３２…開口部
３４…ｐ電極
３６…ｎ電極
３８…マスク
４０…光ガイド層
４０ａ…光ガイド層
４０ｂ…光ガイド層
４２…コンタクト層
４４…上部クラッド層
４６…ＳｉＯ2膜
４８…開口部
５０…コンタクト層
１１０…ＳｉＣ基板
１１２…下部クラッド層
１１４…光ガイド層
１１６…ＭＱＷ活性層
１１８…エレクトロンブロック層
１２０…光ガイド層
１２２…上部クラッド層
１２４…電流狭窄層
１２６…開口部
１２８…コンタクト層
１３０…ＳｉＯ2膜
１３２…開口部
１３４…ｐ電極
１３６…ｎ電極
Claims (4)
- 第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に形成され、ＧａＮ系半導体より成る多重量子井戸層を有する活性層と、
前記活性層上に形成され、ストライプ状の開口部が形成された電流狭窄層と、
前記電流狭窄層上に形成された光ガイド層と、
前記光ガイド層上に形成されたコンタクト層と、
前記コンタクト層上であって、前記ストライプ状の開口部に対応する領域に形成され、不純物濃度が１×１０ １７ ｃｍ −３ 以下であるメサストライプ状の第２のクラッド層と、
少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記コンタクト層上に形成された電極と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に形成され、ＧａＮ系半導体より成る多重量子井戸層を有する活性層と、
前記活性層上に形成され、ストライプ状の開口部が形成された電流狭窄層と、
前記電流狭窄層上に形成された光ガイド層と、
前記光ガイド層上であって、前記ストライプ状の開口部に対応する領域に形成され、不純物濃度が１×１０ １７ ｃｍ −３ 以下であるメサストライプ状の第２のクラッド層と、
少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記光ガイド層上に形成されたコンタクト層と、
少なくとも前記第２のクラッド層が形成されていない領域の前記コンタクト層上に形成された電極と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 - 前記電流狭窄層が窒化アルミニウムであること
を特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザ装置。 - 前記第２のクラッド層がアンドープであること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
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