JPH0766491A

JPH0766491A - 半導体レーザ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0766491A
Application number: JP21246293A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Isshiki; 邦彦一色
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-08-27
Filing date: 1993-08-27
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】低消費電力で、非点収差の生じない、窓構造
を有する赤色半導体レーザを得る。【構成】｛１００｝面に対する傾きが所定角度以下で
ある第１の結晶面，及び該第１の結晶面と共振器端面と
の間に配置された、｛１００｝面に対する傾きの角度が
上記第１の結晶面の｛１００｝面に対する傾きの角度よ
りも大きい第２の結晶面を有する下クラッド層４と、該
下クラッド層４上に配置された、｛１００｝面上に成長
させた場合に結晶を構成する原子が規則正しく配列され
た秩序状態で結晶成長し、｛１００｝面に対し傾きを有
する面上に成長させた場合に原子の配列の規則性が乱れ
た無秩序状態で結晶成長する成長条件で結晶成長された
ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる結晶薄膜を含
む活性層５と、該活性層５上に配置された上クラッド層
６とを備えた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザおよびそ
の製造方法に関し、特に半導体レーザの高出力，高信頼
度化を可能とするＮＡＭ（non-absorbing mirror）構造
を有する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】図１２は例えば、第１８回コンフェレン
スオンソリッドステートデバイスアンドマテリアル
ズのエクステンディッドアブストラクト（Extended Abs
tractof the 18th (1986 International) Conference o
n Solid State Devices and Materials,Tokyo,1986,p.1
53-156 ）に示された従来のＧａＩｎＰ系半導体レーザ
を示す断面図である。図において、３１はｎ型ＧａＡｓ
基板である。ｎ型ＧａＡｓ層３２は基板３１上に配置さ
れ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３４はｎ型ＧａＡ
ｓ層３２上に配置され、アンドープＧａＩｎＰ活性層３
５は下クラッド層３４上に配置される。ストライプ状リ
ッジを有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層３６は活
性層３５上に配置され、ｐ型ＧａＡｓ層３７は上クラッ
ド層３６のリッジ上部に配置され、ｎ型ＧａＡｓ電流狭
窄層３３は上クラッド層３６のリッジ両サイド上にリッ
ジを埋め込むように配置される。ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層３８はｐ型ＧａＡｓ層３７上及び電流狭窄層３３上
に配置される。金属電極３９ａ及び３９ｂはそれぞれコ
ンタクト層３８上及び基板３１裏面に設けられている。

【０００３】次に動作について説明する。上下の金属電
極３９ａ，３９ｂの間に電圧を印加すると、電流狭窄層
３３で狭窄された電流が活性層３５に注入されて発光が
生じる。この光は、クラッド層３４，３６と活性層３５
との間の屈折率差、並びに、電流狭窄層３３による光の
吸収に起因する実効的屈折率分布によって構成される導
波路に沿って導波され、対向するへき開端面によって構
成されるファブリ・ペロー共振器によってレーザ発振に
至る。

【０００４】図１２に示す従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導
体レーザでは、表面準位に起因してへき開端面がレーザ
光の吸収領域となっている。このため、最大光出力がへ
き開端面でのＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage ，
光学損傷）によって規定されるので、高出力動作が制限
され、また、レーザ光の吸収による発熱によって促進さ
れるへき開端面の酸化に起因する緩やかな特性劣化，例
えば光出力対電流特性の劣化が半導体レーザ装置の信頼
性を損なうなどの問題点があった。

【０００５】上述のＣＯＤを防ぐには、界面準位が生じ
得る領域の活性層のバンドギャップを、それ以外の領域
の活性層のバンドギャップと比べ大きくすれば良い。例
えば、９０年春の応物学会（予稿集２９ａ−ＳＡ−７）
においては、レーザ端面近傍の活性層の禁制帯幅をレー
ザ中央部の活性層の禁制帯幅よりも高エネルギ化した窓
構造によって、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザのＣＯ
Ｄ光出力を大幅に高め、高出力化を可能としたものが開
示されている。

【０００６】ＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＰ結晶材料の特
有の現象として、これを所定の成長条件で結晶成長させ
た場合に、その構成原子が周期的に配列された、いわゆ
る自然超格子が形成されることが知られている。また、
この自然超格子構造の結晶中にＺｎ等の不純物を導入し
て超格子構造を無秩序化すると、無秩序化された領域の
禁制帯幅は無秩序化されていない領域の禁制帯幅よりも
大きくなることが知られている。上記文献では、ＧａＩ
ｎＰ又はＡｌＧａＩｎＰからなる活性層を、上記自然超
格子が形成される条件で成長した後、レーザ端面近傍に
不純物導入を行ない、窓構造を形成している。

【０００７】図１５は、上述した，自然超格子の無秩序
化を利用して作製された、従来の窓構造付きＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの共振器長方向に沿った断面を示す
模式図である。図において、１０１はｎ型ＧａＡｓ基
板、１０２は基板１０１上に配置されたｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ下クラッド層、１０３は下クラッド層１０２上に配
置された自然超格子構造のＧａＩｎＰ量子井戸（Quantu
m-Well：ＱＷ）活性層、１０４は活性層１０３上に配置
されたｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層、１０５は上ク
ラッド層１０４上に配置されたｐ型ＧａＡｓコンタクト
層である。また、１０６はｎ側電極、１０７はｐ側電極
である。１０８はレーザ端面近傍に形成されたＺｎ拡散
領域であり、１０９は活性層１０３のうちＺｎ拡散によ
り自然超格子が無秩序化（ディスオーダリング）された
領域である。１２０は出射レーザ光である。

【０００８】図１７は図１５に示す窓構造付きＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面
工程図であり、図において図１５と同一符号は同一又は
相当部分である。以下、図１５に示す半導体レーザの製
造工程を図１７に沿って説明する。

【０００９】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、例え
ばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により、ｎ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ下クラッド層１０２，ＡｌＧａＩｎＰ量子井
戸活性層１０３，及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層
１０４を順次結晶成長し、さらに、上クラッド層１０４
上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０５を結晶成長して、
図１７(a) に示すようなレーザ積層構造を形成する。こ
のとき、活性層１０３はその結晶構造が自然超格子構造
となるように、その成長条件をコントロールする。

【００１０】次に、図１７(b) に示すように、コンタク
ト層１０５上に、図中二点鎖線で示す劈開位置近傍に開
口１１０ａを有するＳｉＯ2 膜パターン１１０を形成す
る。開口部１１０ａの幅ｗは、劈開の精度を考慮して２
０μｍ程度とする。

【００１１】次に、図１７(c) に示すように、ＳｉＯ2
膜パターン１１０をマスクとして、気相拡散，又は固相
拡散により、レーザ積層構造中にＺｎ原子を拡散し、Ｚ
ｎ拡散領域１０８を形成する。このＺｎの拡散によって
活性層１０３のレーザ端面近傍の領域は、自然超格子構
造が無秩序化された領域１０９となる。Ｚｎ拡散は、Ｇ
ａＡｓとＡｌＧａＩｎＰでは進む拡散速度が違い、通
常、ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸活性層１０３，及びその上
下に配置されたＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４，１０
２中の方が、ＧａＡｓからなる基板１０１，及びコンタ
クト層１０５中よりも早くその拡散が進む。

【００１２】この後、ＳｉＯ2 膜パターン１１０を除去
し、図１７(d) に示すように、基板１０１の裏面にｎ側
電極１０６を、コンタクト層１０５上にｐ側電極１０７
を形成する工程、劈開により素子分離を行ない共振器端
面１５０を形成する工程等を経て、図１５に示す半導体
レーザが完成する。

【００１３】次に動作について説明する。ｎ側電極１０
６，ｐ側電極１０７に、レーザのｐｎ接合に対して順方
向のバイアスを印加すると、電子及び正孔は活性層１０
３に注入され、活性層１０３内で再結合して光を発生す
る。活性層１０３内で発生した光は一対の共振器端面１
５０間を活性層に沿って導波され、反射，増幅を繰り返
し、レーザ発振に至る。ここで、活性層１０３の共振器
端面近傍の領域はＺｎの拡散によりその自然超格子構造
が無秩序化された領域１０９となっており、この領域１
０９の禁制帯幅は、自然超格子構造が無秩序化されてい
ないレーザ中央部の活性層の禁制帯幅より広くなってい
る。これにより、本従来例においては、レーザ端面での
光の吸収が抑えられ、高出力のレーザ動作が可能であ
る。

【００１４】また、図１６は、自然超格子の無秩序化を
利用して作製された、従来の他の窓構造付きＡｌＧａＩ
ｎＰ系半導体レーザの共振器長方向に沿った断面を示す
模式図である。図において、図１５と同一符号は同一又
は相当部分であり、１１８はレーザ端面からの不純物導
入によりレーザ端面近傍に形成されたＺｎ拡散領域であ
る。

【００１５】図１８は図１６に示す窓構造付きＡｌＧａ
ＩｎＰ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面
工程図であり、図において図１６と同一符号は同一又は
相当部分である。以下、図６に示す半導体レーザの製造
工程を図１８に沿って説明する。

【００１６】まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、例え
ばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド
層１０２，ＡｌＧａＩｎＰ量子井戸活性層１０３，及び
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層１０４を順次結晶成長
し、さらに、上クラッド層１０４上にｐ型ＧａＡｓコン
タクト層１０５を結晶成長して、図１８(a) に示すよう
なレーザ積層構造を形成する。このとき、活性層１０３
はその結晶構造が自然超格子構造となるように、その成
長条件をコントロールする。

【００１７】次に、図１８(b) に示すように、図１８
(a) 中二点鎖線で示す位置で劈開して共振器端面１５０
を形成する。

【００１８】この後、気相拡散又は固相拡散により共振
器端面１５０からレーザ積層構造中にＺｎ原子を拡散
し、図１８(c) に示すように、Ｚｎ拡散領域１０８を形
成する。このＺｎの拡散によって活性層１０３のレーザ
端面近傍の領域は、自然超格子構造が無秩序化された領
域１０９となる。ここで、不純物拡散の深さは、無秩序
化領域１０９の長さ（窓領域の長さ）ｄが４〜５μｍ程
度となるような深さとする。

【００１９】この後、図１８(d) に示すように、基板１
０１の裏面にｎ側電極１０６を、コンタクト層１０５上
にｐ側電極１０７を形成する工程等を経て、図１６に示
す半導体レーザが完成する。

【００２０】次に動作について説明する。ｎ側電極１０
６，ｐ側電極１０７に、レーザのｐｎ接合に対して順方
向のバイアスを印加すると、電子及び正孔は活性層１０
３に注入され、活性層１０３内で再結合して光を発生す
る。活性層１０３内で発生した光は一対の共振器端面１
５０間を活性層１０３に沿って導波され、反射，増幅を
繰り返し、レーザ発振に至る。ここで、活性層１０３の
共振器端面近傍の領域はＺｎの拡散によりその自然超格
子構造が無秩序化された領域１０９となっており、この
領域１０９の禁制帯幅は、自然超格子構造が無秩序化さ
れていないレーザ中央部の活性層１０３の禁制帯幅より
広くなっている。これにより、本従来例においても図１
５に示す従来例と同様、レーザ端面での光の吸収が抑え
られ、高出力のレーザ動作が可能である。また、本従来
例では、不純物の導入を共振器端面から直接行なうこと
により、不純物が拡散された窓領域の長さを、図１５に
示す従来例よりも短く形成することが可能であるので、
窓領域の不純物による吸収損失を低減することができ
る。

【００２１】また、図１３は例えばジャパニーズジャー
ナルオブアプライドフィジックス，21巻，サプルメント
21-1， 347頁〜 351頁（１９８２年）に開示された、ク
ランクタイプＴＪＳ（Transverse Junction Stripe）レ
ーザを示す図である。

【００２２】図において、４１はｉ型ＧａＡｓ基板であ
る。ｎ型Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ下クラッド層４２は基板４
１上に配置され、ｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＜ｙ）活
性層４３は下クラッド層４２上に配置され、ｎ型Ａｌy
Ｇａ1-y Ａｓ上クラッド層４４は活性層４３上に配置さ
れ、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層４５は上クラッド層４４
上に配置される。また、素子の左半分の領域には、コン
タクト層４５表面からのＺｎ拡散によりｐ⁺領域４６が
形成され、このｐ⁺型領域４６からのＺｎの拡散により
ｐ型領域４７が形成されている。金属電極４８ａ及び４
８ｂはｐ⁺型領域４６のコンタクト層４５上及びｎ型領
域のコンタクト層４５上にそれぞれ設けられている。

【００２３】図１４は図１３に示す半導体レーザのレー
ザ共振器端面近傍の活性層４３を示す上面図である。図
において、５０はＺｎ拡散により形成されたｐ⁺型領域
であり、５１はｐ⁺領域５０からのＺｎの押し出し拡散
により形成されたｐ型領域である。

【００２４】次に動作について説明する。電極４８ａ，
４８ｂ間に電圧を印加すると、電流は活性層４３に注入
され、図１４中のｐ型領域５１で発光が生じる。発生し
た光は、クラッド層４２，４４と活性層４３との間の屈
折率差、並びに、ｐ型領域５１はｐ⁺型領域５０及びｎ
型領域に比してキャリア濃度が低下しており、その屈折
率がｐ⁺型領域５０及びｎ型領域に比して高くなってい
ることによって構成される導波路に沿って導波され、対
向するへき開端面によって構成されるファブリ・ペロー
共振器によってレーザ発振に至る。ここで、活性領域
（ｐ型領域５１）がクランク形状となっているため、レ
ーザ光はレーザ共振器端面近傍でｎ型領域を通過して出
射される。ｎ型領域は価電子帯のバンドテイリングがな
いため、活性領域であるｐ型領域よりもその禁制帯幅が
広く、ｐ型領域で発生した光はこのｎ型領域では吸収さ
れにくい。このため、クランクタイプＴＪＳレーザで
は、レーザ端面での光の吸収が抑えられ、高出力のレー
ザ動作が可能である。

【００２５】なお、この従来例では、活性層を構成する
材料としてＡｌx Ｇａ1-x Ａｓを用いているが、活性層
としてＧａＩｎＰやＡｌＧａＩｎＰを使用することも可
能である。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】従来の超格子の無秩序
化を利用して作製された窓構造付きの半導体レーザは以
上のように、その共振器端面近傍に不純物を導入して量
子井戸活性層の共振器端面近傍の領域の量子井戸構造を
無秩序化した構造を有しており、この不純物導入領域
（Ｚｎ拡散領域１０８）はコンタクト層から基板にまで
広がって形成されている。ここで、この不純物導入領域
（Ｚｎ拡散領域１０８）は、他の領域に比してキャリア
濃度が高く、抵抗が低くなっているため、電極から注入
された電流はこの領域を介して流れやすくなる。このた
め電極から注入された電流の一部が、、レーザを動作さ
せる際に、図１９又は図２０に示すように、Ｚｎ拡散領
域１０８を介して流れるリーク電流１３０となる。この
リーク電流１３０はレーザ発振に寄与しない無効電流で
あり、このリーク電流１３０により、従来の窓構造付き
の半導体レーザでは、レーザのしきい値電流や所望の光
出力を発生させるための電流が大きくなり、消費電力が
大きくなるという問題点があった。

【００２７】ここで、図１５に示す従来例の場合、ウエ
ハ表面からＺｎの拡散を行なって超格子を無秩序化する
際に、Ｚｎの拡散フロントを下クラッド層１０２中で止
めるように制御すれば、上述のリーク電流を低減するこ
とができる。しかし、一般に拡散の深さの制御性は低
く、特にＡｌＧａＩｎＰ層中ではＺｎ拡散速度が速いた
め、ＡｌＧａＩｎＰ層中での拡散フロントの制御は非常
に困難である。このため、拡散フロントがＡｌＧａＩｎ
Ｐ下クラッド層１０２中で停まらずに基板にまで達して
しまうことが多く、また、ウエハ内での拡散フロントの
ばらつきも生じることから、特性の揃った素子が得られ
ないという問題点があった。

【００２８】また、図１３に示すクランクタイプＴＪＳ
レーザは、共振器端面近傍のクランク状の領域では幅方
向の光の閉じ込め構造がないため、図１４に示すよう
に、ビームが反射面に至る前に拡がってしまい、これに
より実効的反射率の低下が生じたり、ビームの垂直方向
と水平方向とでビームウエストの位置が異なる，いわゆ
る非点隔差が生じるという問題点があった。

【００２９】この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、高出力動作が可能で、信頼性が
高く、低消費電力を実現でき、かつビームの非点収差を
抑制できる、ＮＡＭ（non-absorbing mirror）構造を有
する半導体レーザおよびその製造方法を提供することを
目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、活性層との界面に、｛１００｝面に対する傾き
が所定角度以下である第１の結晶面，及び該第１の結晶
面と共振器端面との間に配置された、｛１００｝面に対
する傾きの角度が上記第１の結晶面の｛１００｝面に対
する傾きの角度よりも大きい第２の結晶面を有する第１
導電型半導体層と、該第１導電型半導体層上に配置され
た、｛１００｝面上に成長させた場合に結晶を構成する
原子が規則正しく配列された秩序状態で結晶成長し、
｛１００｝面に対し傾きを有する面上に成長させた場合
に原子の配列の規則性が乱れた無秩序状態で結晶成長す
る成長条件で結晶成長されたＧａＩｎＰまたはＡｌＧａ
ＩｎＰからなる結晶薄膜を含む活性層と、該活性層上に
配置された第２導電型半導体層とを備えたものである。

【００３１】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、第１導電型基板上に、その表面に｛１００｝面
に対する傾きが所定角度以下である第１の結晶面，及び
該第１の結晶面と共振器端面との間に配置された、｛１
００｝面に対する傾きの角度が上記第１の結晶面の｛１
００｝面に対する傾きの角度よりも大きい第２の結晶面
を有する第１導電型半導体層を形成する工程と、該第１
導電型半導体層上に、｛１００｝面上に成長させた場合
に結晶を構成する原子が規則正しく配列された秩序状態
で結晶成長し、｛１００｝面に対し傾きを有する面上に
成長させた場合に原子の配列の規則性が乱れた無秩序状
態で結晶成長する成長条件でＧａＩｎＰまたはＡｌＧａ
ＩｎＰからなる結晶薄膜を含む活性層を形成する工程と
を含むものである。

【００３２】

【作用】この発明においては、活性層との界面に、｛１
００｝面に対する傾きが所定角度以下である第１の結晶
面，及び該第１の結晶面と共振器端面との間に配置され
た、｛１００｝面に対する傾きの角度が上記第１の結晶
面の｛１００｝面に対する傾きの角度よりも大きい第２
の結晶面を有する第１導電型半導体層と、該第１導電型
半導体層上に配置された、｛１００｝面上に成長させた
場合に結晶を構成する原子が規則正しく配列された秩序
状態で結晶成長し、｛１００｝面に対し傾きを有する面
上に成長させた場合に原子の配列の規則性が乱れた無秩
序状態で結晶成長する成長条件で結晶成長されたＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる結晶薄膜を含む活性
層と、該活性層上に配置された第２導電型半導体層とを
備えた構成としたから、上記活性層は、レーザ内部では
その結晶を構成する原子が規則正しく配列した秩序状態
となっており、レーザ共振器端面近傍ではその結晶を構
成する原子が無秩序状態となっており、無秩序状態にあ
る活性層は、秩序状態にある活性層と比べて禁制帯幅が
広いので、端面近傍の光導波路の禁制帯幅が広いことに
よりレーザ光を吸収しないＮＡＭ構造として機能し、こ
れにより、信頼性が高く、高出力動作が可能な半導体レ
ーザを実現できる。しかも、窓部のキャリア濃度はレー
ザ内部のキャリア濃度と同じであるので、抵消費電力を
実現でき、さらに、窓部にも導波機構を有するため、実
効的反射率の低下，非点収差の発生を抑えることができ
る。

【００３３】また、この発明においては、第１導電型基
板上に、その表面に｛１００｝面に対する傾きが所定角
度以下である第１の結晶面，及び該第１の結晶面と共振
器端面との間に配置された、｛１００｝面に対する傾き
の角度が上記第１の結晶面の｛１００｝面に対する傾き
の角度よりも大きい第２の結晶面を有する第１導電型半
導体層を形成し、該第１導電型半導体層上に、｛１０
０｝面上に成長させた場合に結晶を構成する原子が規則
正しく配列された秩序状態で結晶成長し、｛１００｝面
に対し傾きを有する面上に成長させた場合に原子の配列
の規則性が乱れた無秩序状態で結晶成長する成長条件で
ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる結晶薄膜を含
む活性層を形成するようにしたから、信頼性が高く、高
出力動作が可能な半導体レーザを容易に作製できる。

【００３４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は本発明の第１の実施例による半
導体レーザの構造を示す斜視図であり、図において、１
はｐ型ＧａＡｓ基板である。ｐ型ＡｌＧａＡｓ層２は基
板１上に配置され、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３はｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ層２上に配置される。電流狭窄層３には、そ
の幅がレーザ内部で広くレーザ共振器端面近傍で狭いス
トライプ状の順メサ溝１１が形成されている。ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ下クラッド層４は電流狭窄層３上，メサ溝１
１側壁上，及びメサ溝１１底部に露出したｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ層２上に配置される。アンドープＧａＩｎＰ活性層
５は下クラッド層４上に配置され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ
上クラッド層６は活性層５上に配置され、ｎ型ＧａＡｓ
コンタクト層７は上クラッド層６上に配置される。金属
電極８ａ及び８ｂはそれぞれコンタクト層７上及び基板
１裏面に設けられている。また、９は活性層５のうち、
基板の主面に対して傾斜した面上に配置され、その結晶
構成原子の配列が無秩序状態となっている領域である。
また、１０は活性層５のうち、基板の主面とほぼ一致し
た平坦な面上に配置され、その構成原子が周期性をもっ
て配列された（秩序状態である）領域であり、このスト
ライプ状の秩序状態の領域が本実施例による半導体レー
ザの活性領域、即ち、光の発生領域である。

【００３５】次に本実施例による半導体レーザの製造工
程を説明する。まず、（１００）面を主表面とするｐ型
ＧａＡｓ基板１の該主表面上にＭＯＣＶＤ（有機金属気
相成長）法によってｐ型Ａｌ0.43Ｇａ0.57Ａｓ層２、及
びｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３を成長する（１回目成
長）。

【００３６】次に、写真製版の手法を用いた選択化学エ
ッチングによってｎ型ＧａＡｓ層３を部分的に除去し
て、ストライプ状の順メサ溝１１を形成する。ここでエ
ッチング液として、例えばアンモニア水と過酸化水素水
の混合液を用いれば、ｎ型ＧａＡｓ層３のみをエッチン
グし、ｐ型Ａｌ0.43Ｇａ0.57Ａｓ層２との界面でエッチ
ングを停止させることができる。このとき、溝１１の形
状は、図２に示すように両端面付近では幅を狭く、内部
では幅を広くする。

【００３７】次に、上述のように溝１１を形成した１回
成長基板上にＭＯＣＶＤ法によってｎ型（Ａｌ0.5 Ｇａ
0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ下クラッド層４，アンドープＧａ
0.5Ｉｎ0.5 Ｐ活性層５，ｐ型（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5
Ｉｎ0.5 Ｐ上クラッド層６，及びｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層７を順次結晶成長する（２回目成長）。

【００３８】図３はこの２回目成長において、下クラッ
ド層４を成長した段階のウエハ状態を示す図であり、図
３(a) は斜視図、図３(b) は図３(a) 中のVIｂ−VIｂ線
における断面図、図３(c) は図３(a) 中のVIｃ−VIｃ線
における断面図である。図３に示すように、下クラッド
層４はその表面に順メサ溝１１の形状に対応した凹部を
有し、かつレーザ内部の領域ではその凹部が基板の主面
とほぼ一致した平坦な底面１５とその両側に配置された
傾斜面１６とを含む形状となり、レーザ共振器端面近傍
の領域ではその凹部が傾斜面１６のみを含む形状となる
ように結晶成長する。

【００３９】図４は、例えばＩＥＥＥジャーナルオ
ブカンタムエレクトロニクス，２７巻，６号，１４
８３〜１４８９頁（IEEE Journal of Quantum Electron
ics,Vol.27, No.6, June 1991 p.1483 〜1489）に掲載
された、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層，及び（Ａｌ0.5 Ｇａ0.
5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ層を、主面として（１００）面に対
し〔０１１〕方向へある角度傾けた面（オフアングル
面）をもつＧａＡｓ基板上に、所定の成長条件で結晶成
長したときの、成長層のフォトルミネッセンスピークエ
ネルギー，即ちバンドギャップエネルギーのシフト量を
示す図である。

【００４０】図４からわかるように、Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5
ＰをＭＯＣＶＤ法を用いて、成長温度６８０℃，Ｖ族原
子とIII 族原子の比、即ちＶ／III 比を５５０の条件下
で結晶成長した場合、（１００）ＧａＡｓ面（オフアン
グル＝０°）上に結晶成長したものに比して、オフアン
グルを有する面上に結晶成長したものの方がバンドギャ
ップが大きく、オフアングルが７°以上になると、（１
００）面、即ちオフアングル０°の面上よりバンドギャ
ップが０．０７４ｅＶ以上大きくなる。

【００４１】このバンドギャップのシフトは、成長層の
結晶状態に起因するものである。即ち、ＧａＩｎＰを例
えば上述のような所定の成長条件で結晶成長した場合、
（１００）面上では、図５に模式的に示すように、ガリ
ウム１２０，リン１２１，及びインジウム１２２の各原
子が規則的に並んだ状態（秩序状態）で結晶が形成され
る。一方、オフアングル面上では、図６に示すように、
ガリウム１２０とインジウム１２２の位置が周期性を持
たない状態（無秩序状態）で結晶が形成され、バンドギ
ャップが大きくなる。オフアングルが大きくなるにつれ
てバンドギャップのシフト量が大きくなるのは、無秩序
化の程度がオフアングルが大きくなるにつれて大きくな
るためである。なお、応用物理，第５９巻，第９号（１
９８９年）の１３６０頁〜１３６７頁には、このような
ＧａＩｎＰの結晶状態とバンドギャップのシフトとの関
係についての論文が掲載されている。

【００４２】図３のように下クラッド層４を結晶成長し
たウエハ上にＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層５を成長温度６
８０℃，Ｖ／III 比５５０の条件で結晶成長すると、上
述のメカニズムよって、平坦な底面１５上には秩序状態
の領域１０が、傾斜面１６上には無秩序状態の領域９が
形成される。図７はこのようにして形成された活性層５
の構造を示す上面図である。図に示すように、レーザ内
部に共振器長方向に延びるストライプ形状を有する秩序
状態の領域１０が形成され、この秩序状態の領域１０と
共振器端面との間には無秩序状態の領域９が配置された
構造となる。

【００４３】次に本実施例の半導体レーザの動作につい
て説明する。本実施例による半導体レーザ装置の動作機
構は従来例の半導体レーザ装置の動作機構とほぼ同様で
あるが、秩序状態に結晶成長された活性領域１０で発生
した光は、端面近傍ではＶ形状の無秩序領域９で導波さ
れて出射する。ここで、無秩序領域９の禁制帯幅は、前
述のように秩序状態の活性領域１０からのレーザ光のエ
ネルギーよりも大きくなっている。従って、レーザ光は
無秩序化層９では吸収されないので、いわゆるＮＡＭ構
造が構成されることになる。このため、端面でのＣＯＤ
レベルが増大し、かつレーザ光の吸収による発熱によっ
て促進される端面の酸化に起因するレーザ装置特性の緩
やかな劣化を防止でき、高出力動作においても信頼度の
高いＧａＩｎＰ半導体レーザ装置を実現することができ
る。

【００４４】しかも本実施例においては、共振器端面近
傍でも活性層５はその上下をクラッド層で挟まれた構造
となっており、かつ活性層５がＶ字形状に屈曲してお
り、これにより、垂直，及び水平方向の導波機構が形成
されるので、ビームが反射面に至る前に拡がりにくくな
り、クランクタイプＴＪＳレーザで生ずるような実効的
反射率の低下や非点隔差は生じにくい。さらに本実施例
ではレーザ内部のキャリア濃度と共振器端面近傍のキャ
リア濃度は同じであるので、図１９，図２０に示すよう
な、窓領域を通過して流れるリーク電流が生じにくいた
め、消費電流の少ない半導体レーザを実現できる。

【００４５】実施例２．また、本発明は、従来知られる
他の構造の半導体レーザにもこれを適用することができ
る。図８は、例えば昭和６２年秋季応用物理学会学術講
演会予稿集第３分冊７３８ページに示されたＳＡＲ（Se
lf-Aligned Ridge substrate）レーザに本発明を適用し
た，本発明の第２の実施例による半導体レーザの構造を
示す斜視図である。

【００４６】図において、１ｂはその（１００）表面
に、端面近傍で幅が狭く，内部で幅の広いリッジ１１ｂ
を有するように成形されたｐ型ＧａＡｓ基板である。図
９は基板１ｂの形状を示す斜視図である。リッジ１１ｂ
の両サイドには表面が平坦な形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ層
２ｂが、リッジ１１ｂ上には断面三角形形状のｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ層２ｂが配置される。断面三角形形状のｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ層２ｂの側壁は非結晶成長面で構成されてい
る。また、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３ｂはリッジ１１ｂ
の両サイドに配置された平坦なｐ型ＡｌＧａＡｓ層２ｂ
上にリッジを埋め込むように配置される。ここで、断面
三角形形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ層２ｂの頂上部分は電流
狭窄層３ｂに埋め込まれることなく露出している。ｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層４ｂは電流狭窄層３ｂ上，
及び電流狭窄層３ｂから露出した断面三角形形状のｐ型
ＡｌＧａＡｓ層２ｂの頂上部分上に配置される。アンド
ープＧａＩｎＰ活性層５ｂは下クラッド層４ｂ上に配置
され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層６ｂは活性層５
ｂ上に配置され、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層７ｂは上ク
ラッド層６ｂ上に配置される。金属電極８ａ及び８ｂは
それぞれコンタクト層７ｂ上及び基板１ｂ裏面に設けら
れている。また、９ｂは活性層５ｂのうち、基板の主面
に対して傾斜した面上に配置され、その結晶構成原子の
配列が無秩序状態となっている領域である。また、１０
ｂは活性層５ｂのうち、基板の主面とほぼ一致した平坦
な面上に配置され、その構成原子が周期性をもって配列
された（秩序状態である）領域であり、このストライプ
状の秩序状態の領域が本実施例による半導体レーザの活
性領域、即ち、光の発生領域である。１２は光の導波領
域である。

【００４７】本実施例では、図９に示すような、端面近
傍で幅が狭く，内部で幅の広いリッジ１１ｂを有するよ
うに成形されたｐ型ＧａＡｓ基板１ｂ上に、ＭＯＣＶＤ
法によって各層を順次成長する。この時、下クラッド層
４ｂは、その表面にリッジ１１ｂの形状に対応した凸部
を有し、かつレーザ内部の領域ではその凸部が基板の主
面とほぼ一致した平坦な頂上面とその両側に配置された
傾斜面とを含む形状となり、レーザ共振器端面近傍の領
域ではその凸部が傾斜面のみを含む形状となるように結
晶成長する。このように下クラッド層４ｂを結晶成長し
たウエハ上にＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層５ｂを成長温度
６８０℃，Ｖ／III 比５５０の条件で結晶成長すると、
前述のメカニズムよって、平坦な頂上面上には秩序状態
の領域１０ｂが、傾斜面上には無秩序状態の領域９ｂが
形成される。従って、本実施例においても、上記第１の
実施例と同様、レーザ内部に共振器長方向に延びるスト
ライプ形状を有する秩序状態の領域１０ｂが形成され、
この秩序状態の領域１０ｂと共振器端面との間には無秩
序状態の領域９ｂが配置された構造が得られる。

【００４８】この第２の実施例の半導体レーザの動作、
及びそれにより得られる効果は上記第１の実施例のそれ
と同様である。即ち、電極８ａ，８ｂがら電流を注入す
ることにより、秩序状態に結晶成長された活性領域１０
ｂで発生した光は、端面近傍では逆Ｖ字形状の無秩序領
域９ｂで導波されて出射する。ここで、無秩序領域９ｂ
の禁制帯幅は、前述のように秩序状態の活性領域１０ｂ
からのレーザ光のエネルギーよりも大きくなっている。
従って、レーザ光は無秩序化層９ｂでは吸収されないの
で、いわゆるＮＡＭ構造が構成されることになる。この
ため、端面でのＣＯＤレベルが増大し、かつレーザ光の
吸収による発熱によって促進される端面の酸化に起因す
るレーザ装置特性の緩やかな劣化を防止でき、高出力動
作においても信頼度の高いＧａＩｎＰ半導体レーザ装置
を実現することができる。

【００４９】しかも本実施例においては、共振器端面近
傍でも活性層５ｂはその上下をクラッド層で挟まれた構
造となっており、かつ活性層５が逆Ｖ字形状に屈曲して
おり、これにより、垂直，及び水平方向の導波機構が形
成されるので、ビームが反射面に至る前に拡がりにくく
なり、クランクタイプＴＪＳレーザで生ずるような実効
的反射率の低下や非点隔差は生じにくい。さらに本実施
例ではレーザ内部のキャリア濃度と共振器端面近傍のキ
ャリア濃度は同じであるので、図１９，図２０に示すよ
うな、窓領域を通過して流れるリーク電流が生じにくい
ため、消費電流の少ない半導体レーザを実現できる。

【００５０】実施例３．また、図１０はＤ．Ｅ．アクレ
イがエレクトロニクスレターズ，第２０巻，１２号，５
０９〜５１１頁（D.E.Ackley,Electronics Letters,Vo
l.20,No.12,pp.509〜511 ）に示されたＴＣＳＭ（Twin-
Channel Substrate Mesa guide ）レーザに本発明を適
用した第３の実施例による半導体レーザの構造を示す斜
視図である。

【００５１】図において、２１はその（１００）表面
に、その配置間隔が端面近傍で狭く，内部で広い２本の
Ｖ字溝１１ｃを形成したｎ型ＧａＡｓ基板である。図１
１は基板２１の形状を示す斜視図である。ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ下クラッド層２４は基板２１上に配置され、アン
ドープＧａＩｎＰ活性層２５は下クラッド層２４上に配
置され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層２６は活性層
２５上に配置され、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２７は上
クラッド層２６上に配置される。金属電極８ａ及び８ｂ
はそれぞれコンタクト層２７上及び基板２１裏面に設け
られている。また、９ｃは活性層２５のうち、基板の主
面に対して傾斜した面上に配置され、その結晶構成原子
の配列が無秩序状態となっている領域である。２３はプ
ロトン注入等によって形成された高抵抗領域であり、本
実施例ではこの高抵抗領域２３により電流狭窄構造を形
成している。また、１０ｃは活性層２５のうち、基板の
主面とほぼ一致した平坦な面上に配置され、その構成原
子が周期性をもって配列された（秩序状態である）領域
であり、このストライプ状の秩序状態の領域が本実施例
による半導体レーザの活性領域、即ち、光の発生領域で
ある。１２は光の導波領域である。

【００５２】本実施例では、図１１に示すような、その
配置間隔が端面近傍で狭く，内部で広い２本のＶ字溝１
１ｃを形成したｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、ＭＯＣＶＤ
法によって各層を順次成長する。この時、下クラッド層
２４は、その表面に、レーザ内部の領域では基板の主面
とほぼ一致した平坦な面を挟んで配置され，レーザ共振
器端面近傍の領域では相互に接して配置された，その側
壁が基板の主面に対し傾いた面である２本の断面Ｖ字形
状のストライプ状溝を有する形状に結晶成長する。この
ように下クラッド層２４を結晶成長したウエハ上に、Ｇ
ａ0.5 Ｉｎ0.5Ｐ活性層２５を成長温度６８０℃，Ｖ／I
II 比５５０の条件で結晶成長すると、前述のメカニズ
ムによって平坦な頂上面上には秩序状態の領域１０ｃ
が、傾斜面上には無秩序状態の領域９ｃが形成される。
従って、本実施例においても、上記第１，第２の実施例
と同様、レーザ内部に共振器長方向に延びるストライプ
形状を有する秩序状態の領域１０ｃが形成され、この秩
序状態の領域１０ｃと共振器端面との間には無秩序状態
の領域９ｃが配置された構造が得られる。

【００５３】この第３の実施例の半導体レーザの動作、
及びそれにより得られる効果は上記第１，第２の実施例
のそれと同様である。即ち、電極８ａ，８ｂから電流を
注入することにより、秩序状態に結晶成長された活性領
域１０ｃで発生した光は、端面近傍ではＷ字形状の無秩
序領域９ｃの中央部分で導波されて出射する。ここで、
無秩序領域９ｃの禁制帯幅は、前述のように秩序状態の
活性領域１０ｃからのレーザ光のエネルギーよりも大き
くなっている。従って、レーザ光は無秩序化層９ｃでは
吸収されないので、いわゆるＮＡＭ構造が構成されるこ
とになる。このため、端面でのＣＯＤレベルが増大し、
かつレーザ光の吸収による発熱によって促進される端面
の酸化に起因するレーザ装置特性の緩やかな劣化を防止
でき、高出力動作においても信頼度の高いＧａＩｎＰ半
導体レーザ装置を実現することができる。

【００５４】しかも本実施例においては、共振器端面近
傍でも活性層２５はその上下をクラッド層で挟まれた構
造となっており、かつ活性層２５がＷ字形状に屈曲して
おり、これにより、垂直，及び水平方向の導波機構が形
成されるので、ビームが反射面に至る前に拡がりにくく
なり、クランクタイプＴＪＳレーザで生ずるような実効
的反射率の低下や非点隔差は生じにくい。さらに本実施
例ではレーザ内部のキャリア濃度と共振器端面近傍のキ
ャリア濃度は同じであるので、図１９，図２０に示すよ
うな、窓領域を通過して流れるリーク電流が生じにくい
ため、消費電流の少ない半導体レーザを実現できる。

【００５５】実施例４．なお、上記第２の実施例では基
板に共振器の全長にわたるストライプ状のリッジを形成
したものについて示したが、共振器端面近傍にのみ凸部
を形成するようにしてもよい。このような構造とした本
発明の第４の実施例では、基板上に配置される下クラッ
ド層は、その表面が、基板主面と同じ（１００）面であ
り、かつ光導波路が形成される線上の，レーザ共振器長
方向の両端部分に、その側壁が（１００）面に対し傾き
を有する傾斜面である断面三角形状の凸部を備えた形状
に結晶成長される。このように下クラッド層を結晶成長
したウエハ上にＧａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐ活性層５ｂを成長温
度６８０℃，Ｖ／III 比５５０の条件で結晶成長する
と、前述のメカニズムによって平坦な下クラッド層表面
上には秩序状態の領域が、傾斜面上には無秩序状態の領
域が形成される。ここで、下クラッド層表面に形成され
る断面三角形状の凸部の高さがあまり高くなりすぎると
共振器端面近傍の活性層の高さ位置とレーザ内部の活性
層の高さ位置が大きくずれてしまい、光が共振器端面近
傍において活性層中を導波されなくなるので、下クラッ
ド層表面に形成される断面三角形状の凸部の高さがあま
り高くなりすぎないように、基板に形成する凸部の高さ
等の設計を行なう必要がある。また、本第４の実施例で
はレーザ内部にリッジを設けていないので、第２の実施
例のような電流狭窄層の埋め込み成長によっては電流狭
窄構造を実現できないが、上記第３の実施例のようなプ
ロトン注入等によって高抵抗領域を形成する方法を用い
ればよい。

【００５６】実施例５．なお、上記第３の実施例では基
板に共振器の全長にわたるストライプ状のＶ溝を形成し
たものについて示したが、共振器端面近傍にのみＶ字形
状又はＷ字形状の溝部を形成するようにしてもよい。こ
のような構造とした本発明の第５の実施例では、基板上
に配置される下クラッド層は、その表面が基板主面と同
じ（１００）面であり、かつ光導波路が形成される線上
のレーザ共振器長方向の両端部分に、その側壁が（１０
０）面に対し傾きを有する傾斜面であるＶ字形状又はＷ
字形状の凹部を備えた形状に結晶成長される。このよう
に下クラッド層を結晶成長したウエハ上に、Ｇａ0.5 Ｉ
ｎ0.5 Ｐ活性層５ｂを成長温度６８０℃，Ｖ／III比５
５０の条件で結晶成長すると、前述のメカニズムによっ
て平坦な下クラッド層表面上には秩序状態の領域が、傾
斜面上には無秩序状態の領域が形成される。ここで、基
板にＶ字形状の溝を設ける場合には、下クラッド層表面
に形成されるＶ字形状の凹部の深さがあまり深くなりす
ぎると共振器端面近傍の活性層の高さ位置とレーザ内部
の活性層の高さ位置が大きくずれてしまい、光が共振器
端面近傍において活性層中を導波されなくなるので、下
クラッド層表面に形成される断面Ｖ字形状の凹部の深さ
があまり深くなりすぎないように、基板に形成するＶ字
溝の深さ等の設計を行なう必要がある。また、本第５の
実施例においてもその電流狭窄構造は、上記第３の実施
例のようなプロトン注入等によって高抵抗領域を形成す
る方法を用いて形成すればよい。

【００５７】なお、上記各実施例では、活性層にＧａ0.
5 Ｉｎ0.5 Ｐを用いた例について示したが、ＧａＰとＩ
ｎＰの組成比がこれとは異なるＧａＩｎＰを用いて歪み
入り構造としてもよい。また図４に示すように、結晶成
長面の（１００）に対するオフアングル角度の増加によ
る成長層のバンドギャップエネルギの増大の効果は、Ｇ
ａＩｎＰのみならずＡｌＧａＩｎＰにおいても生ずるの
で、活性層としてＡｌＧａＩｎＰを用いることも可能で
ある。また、活性層をＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰから
なる単一あるいは多重量子井戸とすることも実現可能で
ある。

【００５８】また、上記各実施例では、クラッド層とし
て（Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 ）0.5 Ｉｎ0.5 Ｐを用いたものに
ついて説明したが、クラッド層を構成する半導体の組成
比はこれに限られるものではない。またＡｌＧａＩｎＰ
ではなく、例えばＡｌＧａＡｓ系等の他の材料系を用い
てもよい。

【００５９】また、上記各実施例においては、基板表面
の面方位が（１００）面であり、下クラッド層の平坦な
表面の面方位がこれと同じ（１００）面となるものにつ
いて説明したが、下クラッド層の平坦な表面、即ち、そ
の上に結晶成長される活性層が秩序状態となる面の面方
位は（１００）面と等価の面，即ち｛１００｝面であれ
ばよいので、基板としては、その主表面の面方位が｛１
００｝面であるものを用いればよい。

【００６０】また、ＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰは、
図４からわかるように、｛１００｝面に対して傾いた面
上には無秩序化して形成され、さらに、該傾斜面の｛１
００｝面に対する傾きが大きくなるほど無秩序化の程度
も大きくなり、禁制帯幅も大きくなる。従って、下クラ
ッド層の平坦な面は、傾斜面よりも｛１００｝に対する
傾きが小さい面であれば｛１００｝ジャスト面でなくて
もよい。但し、ここで｛１００｝面に対する傾きが所定
角度以上の領域（例えば傾きが７°以上の領域）では、
傾きが大きくなることによる禁制帯幅の増加率は小さく
なるので、下クラッド層の平坦な面の｛１００｝面に対
する傾きは、所定角度（例えば７°）以下であることが
望ましい。

【００６１】また、上記各実施例において、基板を含め
て各層の導電型を反転した構成としてもよく、上記各実
施例と同様の効果を奏する。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、活性
層との界面に、｛１００｝面に対する傾きが所定角度以
下である第１の結晶面，及び該第１の結晶面と共振器端
面との間に配置された、｛１００｝面に対する傾きの角
度が上記第１の結晶面の｛１００｝面に対する傾きの角
度よりも大きい第２の結晶面を有する第１導電型半導体
層と、該第１導電型半導体層上に配置された、｛１０
０｝面上に成長させた場合に結晶を構成する原子が規則
正しく配列された秩序状態で結晶成長し、｛１００｝面
に対し傾きを有する面上に成長させた場合に原子の配列
の規則性が乱れた無秩序状態で結晶成長する成長条件で
結晶成長されたＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからな
る結晶薄膜を含む活性層と、該活性層上に配置された第
２導電型半導体層とを備えた構成としたから、上記活性
層は、レーザ内部ではその結晶を構成する原子が規則正
しく配列した秩序状態となっており、レーザ共振器端面
近傍ではその結晶を構成する原子が無秩序状態となって
おり、無秩序状態にある活性層は秩序状態にある活性層
と比べて禁制帯幅が広いので、端面近傍の光導波路の禁
制帯幅が広いことによりレーザ光を吸収しないＮＡＭ構
造として機能し、これにより信頼性が高く、高出力動作
が可能な半導体レーザを実現できる効果がある。

【００６３】また、この発明によれば、第１導電型基板
上に、その表面に｛１００｝面に対する傾きが所定角度
以下である第１の結晶面，及び該第１の結晶面と共振器
端面との間に配置された、｛１００｝面に対する傾きの
角度が上記第１の結晶面の｛１００｝面に対する傾きの
角度よりも大きい第２の結晶面を有する第１導電型半導
体層を形成し、該第１導電型半導体層上に、｛１００｝
面上に成長させた場合に結晶を構成する原子が規則正し
く配列された秩序状態で結晶成長し、｛１００｝面に対
し傾きを有する面上に成長させた場合に原子の配列の規
則性が乱れた無秩序状態で結晶成長する成長条件でＧａ
ＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなる結晶薄膜を含む活
性層を形成するようにしたから、信頼性が高く、高出力
動作が可能な半導体レーザを容易に作製できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例による半導体レーザの
構造を示す斜視図である。

【図２】図１の半導体レーザの製造過程を示す斜視図で
ある。

【図３】図１の半導体レーザの製造過程を示す図であ
る。

【図４】上記実施例１におけるように、ＧａＩｎＰ及び
ＡｌＧａＩｎＰを（１００）面に対しオフアングルをも
つＧａＡｓ基板上に所定の成長条件で結晶成長したとき
の成長層のフォトルミネッセンスピークエネルギーのシ
フト量を示す図である。

【図５】秩序状態に結晶成長されたＧａＩｎＰ結晶の構
造を示す模式図である。

【図６】無秩序状態に結晶成長されたＧａＩｎＰ結晶の
構造を示す模式図である。

【図７】図１の半導体レーザの活性層の構造を示す上面
図である。

【図８】本発明の第２の実施例による半導体レーザの構
造を示す斜視図である。

【図９】図８の半導体レーザの基板の加工形状を示す斜
視図である。

【図１０】本発明の第３の実施例による半導体レーザの
構造を示す斜視図である。

【図１１】図１０の半導体レーザの基板の加工形状を示
す斜視図である。

【図１２】従来のＧａＩｎＰ系半導体レーザを示す断面
図である。

【図１３】クランクタイプＴＪＳレーザを示す斜視図で
ある。

【図１４】クランクタイプＴＪＳレーザの活性層の構造
を示す図である。

【図１５】自然超格子の無秩序化を利用して作製された
従来の窓構造付きＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの共振
器長方向に沿った断面を示す模式図である。

【図１６】自然超格子の無秩序化を利用して作製された
従来の他の窓構造付きＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの
共振器長方向に沿った断面を示す模式図である。

【図１７】図１５の半導体レーザの製造方法を示す断面
工程図である。

【図１８】図１６の半導体レーザの製造方法を示す断面
工程図である。

【図１９】図１５の半導体レーザの問題点を示す図であ
る。

【図２０】図１６の半導体レーザの問題点を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ｐ型ＧａＡｓ基板２ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層４ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層５アンドープＧａＩｎＰ活性層６ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層７ｎ型ＧａＡｓコンタクト層８ａ，８ｂ金属電極９無秩序領域１０活性領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型基板上に順次結晶成長され
た、第１導電型半導体層，活性層，及び第２導電型半導
体層とを有する半導体レーザにおいて、上記第１導電型半導体層は、その上に上記活性層が配置
される主表面に、｛１００｝面に対する傾きが所定角度
以下である第１の結晶面，及び該第１の結晶面と共振器
端面との間に配置された、｛１００｝面に対する傾きの
角度が上記第１の結晶面の｛１００｝面に対する傾きの
角度よりも大きい第２の結晶面を有するものであり、上記活性層は、｛１００｝面上に成長させた場合に結晶
を構成する原子が規則正しく配列された秩序状態で結晶
成長し、｛１００｝面に対し傾きを有する面上に成長さ
せた場合に原子の配列の規則性が乱れた無秩序状態で結
晶成長する成長条件で結晶成長されたＧａＩｎＰまたは
ＡｌＧａＩｎＰからなる結晶薄膜を含むものであること
を特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】請求項１記載の半導体レーザにおいて、上記第１導電型半導体層は、上記主表面に、レーザ内部
の領域では｛１００｝面に対する傾きが所定角度以下で
ある底面とその両側に配置された傾斜面とを含む形状で
あり、レーザ共振器端面近傍の領域では｛１００｝面に
対する傾きの角度が上記底面の｛１００｝面に対する傾
きの角度よりも大きい傾斜面のみを含む形状であるスト
ライプ状の凹部を備えたものであることを特徴とする半
導体レーザ。
【請求項３】請求項１記載の半導体レーザにおいて、上記第１導電型半導体層は、上記主表面に、レーザ内部
の領域では｛１００｝面に対する傾きが所定角度以下で
ある頂上面とその両側に配置された傾斜面とを含む形状
であり、レーザ共振器端面近傍の領域では｛１００｝面
に対する傾きの角度が上記頂上面の｛１００｝面に対す
る傾きの角度よりも大きい傾斜面のみを含む形状である
ストライプ状の凸部を備えたものであることを特徴とす
る半導体レーザ。
【請求項４】請求項１記載の半導体レーザにおいて、上記第１導電型半導体層は、上記主表面に、レーザ内部
の領域では｛１００｝面に対する傾きが所定角度以下で
ある面を挟んで配置され、レーザ共振器端面近傍の領域
では相互に接して配置された、その側壁の｛１００｝面
に対する傾きの角度が上記面の｛１００｝面に対する傾
きの角度よりも大きい２本の断面Ｖ字形状のストライプ
状溝を備えたものであることを特徴とする半導体レー
ザ。
【請求項５】請求項１記載の半導体レーザにおいて、上記第１導電型半導体層は、上記主表面が｛１００｝面
に対する傾きが所定角度以下である面であり、かつ光導
波路が形成される線上の，レーザ共振器長方向の両端部
分に、その側壁が｛１００｝面に対する傾きの角度が上
記主表面の｛１００｝面に対する傾きの角度よりも大き
い傾斜面である断面Ｖ字形状の凹部を備えたものである
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】請求項１記載の半導体レーザにおいて、上記第１導電型半導体層は、上記主表面が｛１００｝面
に対する傾きが所定角度以下である面であり、かつ光導
波路が形成される線上の，レーザ共振器長方向の両端部
分に、その側壁が｛１００｝面に対する傾きの角度が上
記主表面の｛１００｝面に対する傾きの角度よりも大き
い傾斜面である断面三角形状の凸部を備えたものである
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の半
導体レーザにおいて、上記活性層はＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰを交互に積層
してなる単一又は多重量子井戸構造であることを特徴と
する半導体レーザ。
【請求項８】第１導電型基板上に、その表面に、｛１
００｝面に対する傾きが所定角度以下である第１の結晶
面，及び該第１の結晶面と共振器端面との間に配置され
た、｛１００｝面に対する傾きの角度が上記第１の結晶
面の｛１００｝面に対する傾きの角度よりも大きい第２
の結晶面を有する第１導電型半導体層を形成する工程
と、該第１導電型半導体層上に、｛１００｝面上に成長させ
た場合に結晶を構成する原子が規則正しく配列された秩
序状態で結晶成長し、｛１００｝面に対し傾きを有する
面上に成長させた場合に原子の配列の規則性が乱れた無
秩序状態で結晶成長する成長条件でＧａＩｎＰまたはＡ
ｌＧａＩｎＰからなる結晶薄膜を含む活性層を形成する
工程とを含むことを特徴とする半導体レーザの製造方
法。