JPH08242033A - 半導体レーザ，及び半導体レーザの製造方法 - Google Patents

半導体レーザ，及び半導体レーザの製造方法

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JPH08242033A
JPH08242033A JP7042775A JP4277595A JPH08242033A JP H08242033 A JPH08242033 A JP H08242033A JP 7042775 A JP7042775 A JP 7042775A JP 4277595 A JP4277595 A JP 4277595A JP H08242033 A JPH08242033 A JP H08242033A
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豊 永井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 窓構造を有しており、かつ、スポット径の小
さなレーザ光を得ることができる半導体レーザ、及び半
導体レーザの製造方法を提供する。 【構成】 活性層である量子井戸構造層３のレーザ共振
器端面近傍をディスオーダして窓構造領域３１とすると
ともに、リッジ構造２２の発光領域３０上の領域をｐ型
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層１０とし、窓構
造領域３１上の領域をｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋
込み層１１ａとし、このリッジ構造２２をｎ型Ａｌ0.7
Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層６で埋め込む構成とした。

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，及び半
導体レーザの製造方法に関し、特に端面部分に窓構造を
有する高光出力動作が可能な半導体レーザ，及び半導体
レーザの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は本願発明者が特願平5-84738 号に
提案した従来の半導体レーザの構造を示す断面図であ
り、図４(a) は半導体レーザ全体を示す斜視図、図４
(b) は図１(a) のIVａ−IVａ断面における断面図，即ち
半導体レーザの共振器長方向の断面図であり、図１(c)
は図１(a) のIVｂ−IVｂ断面における断面図，即ち、リ
ッジ構造領域を含む共振器幅方向の断面図である。図に
おいて、１はｎ型ＧａＡｓ半導体基板、２は厚さが１．
５〜２μｍであるｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド
層、３はＡｌ0.05Ｇａ0.95Ａｓウエル層（図示せず）と
アルミ組成比ｚが０．３〜０．３５であるＡｌｚＧａ1-
ｚＡｓバリア層（図示せず）から構成されている活性層
として機能する量子井戸構造で、両端に厚さ０．２〜
０．３μｍの上記バリア層と同じ組成の光ガイド層を備
え、その間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と
厚さ５０〜８０オングストロームのバリア層が交互に合
わせて３層、即ちウエル層２層とバリア層１層が積層さ
れて構成されている。４は厚さが０．２〜０．３μｍで
あるｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層、５は
厚さが約２００オングストロームであるｐ型Ａｌ0.7 Ｇ
ａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層、６は厚さが１．５〜
２μｍであるｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック
層、７は厚さが２〜３μｍのｐ型ＧａＡｓ第２コンタク
ト層、８はｐ側電極、９はｎ側電極、１０は厚さ０．８
〜１．３μｍのｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッ
ド層、１１は厚さが約０．７μｍのｐ型ＧａＡｓ第１コ
ンタクト層、１２はリッジ構造で、ｎ側電極９側の共振
器幅方向の幅が約４μｍ，ｐ側電極８側の共振器幅方向
の幅が約５〜６μｍとなるような逆台形形状に形成され
ており、その共振器長方向においてはリッジ構造１２の
端部がレーザ共振器端面に達しない長さとなるように形
成されている。１４はシリコン（Ｓｉ）のイオン注入に
よりディスオーダされた量子井戸構造層、３０は半導体
レーザの発光領域、３１は半導体レーザの窓構造領域、
ｄはレーザ共振器長方向におけるレーザ共振器端面とリ
ッジ構造１２との距離、即ち非点収差を示している。ま
た、このレーザ素子の大きさは、共振器長方向の長さが
３００〜６００μｍ、幅が約３００μｍである。
【０００３】図５は従来の半導体レーザの製造方法を半
導体レーザの１チップについて示す工程図であり、図に
おいて、図４と同一符号は同一又は相当する部分を示
し、２０ａは絶縁膜，２５はＳｉのイオン注入を示して
いる。
【０００４】次に、製造方法を図５について説明する。
ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１上に、下クラッド層２、量子
井戸構造層３、第１上クラッド層４、エッチングストッ
パ層５、第２上クラッド層１０、及び第１コンタクト層
１１を順次エピタキシャル結晶成長させ、半導体積層構
造を得る。成長後の半導体積層構造の斜視図を図５(a)
に示す。次に、この半導体積層構造上の全面に絶縁膜２
０ａを形成する。材質としてはＳｉ3 Ｎ4 、ＳｉＯ2 等
を用いる。この絶縁膜を図５(b) に示すように、半導体
レーザの共振器端面から約２０μｍの間隔をあけて、共
振器幅方向の長さが約５〜６μｍとなるようにストライ
プ状にパターニングする。
【０００５】この絶縁膜２０ａはリッジエッチングのマ
スクとして機能するもので、図５(c) に示すように、こ
の絶縁膜２０ａをマスクとしてリッジ構造１２が形成さ
れるようエッチングを行う。このエッチングはｐ型Ｇａ
Ａｓ第１コンタクト層１１、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ
第２上クラッド層１０はエッチングできるが、ｐ型Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層５はエッチング
されないような選択エッチャントを用いることにより、
再現性良くリッジ構造１２を形成できる。このようなエ
ッチャントの例として酒石酸と過酸化水素の混合液が挙
げられる。リッジ構造１２を形成した後、エッチングに
より露出した面の上方から量子井戸構造層３にシリコン
のイオン注入２５を行なう。このイオン注入は、半導体
積層構造の上面に対して同時に行なわれるが、リッジ構
造１２の上部には絶縁膜２０ａが形成されており、この
高さの分だけリッジ構造１２の第１コンタクト層１１の
上面と絶縁膜２０ａの上面とが該絶縁膜２０ａにより離
されているため、イオンはリッジ構造１２には達せず、
該リッジ構造１２にはイオン注入がなされないが、リッ
ジ構造１２の下方領域以外の領域の量子井戸構造層３に
はシリコンがイオン注入された領域が形成される。イオ
ン注入しただけでは量子井戸構造層３にはディスオーダ
は起こらず、なんらかの熱処理によりシリコン原子を結
晶中で拡散させて初めてディスオーダが生じるので、イ
オン注入後、半導体積層構造をアニールするか、又はこ
の工程以後の結晶成長時の熱を利用して該半導体積層構
造を加熱することによって、シリコン原子が拡散され、
ディスオーダされた量子井戸構造層１４が形成される。
このディスオーダされた量子井戸構造層１４のレーザ共
振器端面近傍部が窓構造として機能する窓構造領域３１
となる。ここでは、まず、アニールを行いディスオーダ
された量子井戸構造層１４を形成する。次に、図５(d)
のように、リッジ構造１２を埋め込むようにｎ型Ａｌ0.
7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層６を選択成長させる。な
お、リッジ部分１２上には、上記絶縁膜２０が結晶成長
時のマスクともなるため、結晶成長はおこらない。次
に、ウエットあるいはドライエッチングにより絶縁膜２
０を除去した後、さらにｐ型ＧａＡｓ第２コンタクト層
７を結晶成長し、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１側にｎ側電
極９、ｐ型ＧａＡｓ第２コンタクト層７側にｐ側電極８
を形成し、図４(a) に示す窓構造を有する半導体レーザ
が得られる。
【０００６】次に動作について説明する。図４(a) に示
すリッジ構造を有する半導体レーザ１５において、ｎ型
Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層６により埋め込ま
れている領域では、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層
４と、ｎ型電流ブロック層６と、ｐ型ＧａＡｓ第２コン
タクト層７との間でそれぞれｐｎｐ接合が形成されてお
り、ｐ側電極１０８側が正になるよう電圧を印加して
も、該ブロック層６を有する領域には上記ｐｎｐ接合の
うちのいずれかの接合が逆バイアスとなるため電流は流
れない。つまりｎ型電流ブロック層６は文字通り電流を
ブロックする機能を果たすものとなる。よって、ｐ側電
極８側に正、ｎ側電極９側に負となるように電圧を印加
すると、ホールはリッジ構造１２のｐ型第１コンタクト
層１１、ｐ型第２上クラッド層１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
第１上クラッド層６を経てリッジ構造１２下部の量子井
戸構造層３に、また電子はｎ型ＧａＡｓ半導体基板１、
ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２を経て、量子井戸構造層
３に集中して注入され、該量子井戸構造層内で電子とホ
ールの再結合が発生し、誘導放出光が生ずる。そしてキ
ャリアの注入量を十分高くして導波路の損失を越える光
が発生すればレーザ発振が生ずる。
【０００７】ここで、リッジ構造１２が形成されている
領域、即ち、レーザ光が生ずる発光領域３０に導波され
る光について説明する。半導体レーザの縦方向、つまり
基板１の成長面と垂直な方向では、活性層となる量子井
戸構造層３は、該量子井戸構造層３よりもバンドギャッ
プエネルギーが大きい第２上クラッド層１０と下クラッ
ド層２により挟み込まれているため、半導体レーザの縦
方向に屈折率分布が生じ、光は量子井戸構造層３近傍に
閉じ込められて量子井戸構造層３に沿って導波される。
また、半導体レーザの横方向、即ち共振器幅方向におい
ては、リッジ構造１２の両側の領域には、該リッジ構造
１２を構成するｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッ
ド層１０よりもバンドギャップエネルギーの大きいｎ型
Ａｌ0.7Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層６が上記リッジ構
造１２を挟みこむように形成されているため、半導体レ
ーザの横方向において屈折率分布が生じ、レーザ光は第
２上クラッド層１０と電流ブロック層６との屈折率差に
より横方向に閉じ込められ、リッジ構造１２に沿って導
波される。
【０００８】次に窓構造について説明する。一般にコン
パクトディスク（ＣＤ）等の光ディスク装置の光源とし
て用いられる０．８μｍ帯の波長のレーザ光を発するＡ
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザでは、その最大光出力は、
レーザ共振器端面破壊が発生する光出力で決定される。
即ち、端面破壊は、端面領域の表面凖位の影響で端面近
傍のバンドギャップエネルギーが実効的に大きくなるこ
とによって生じるレーザ光の吸収によって発生した熱
で、半導体レーザの量子井戸構造層を構成する結晶自体
が溶融するために発生するものであり、この端面破壊が
発生すると共振器の機能を果たさなくなるからである。
よって高光出力動作を実現するためには、より高い光出
力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。このため
には端面領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、つま
りレーザ光に対して“透明”となるような窓構造を設け
ることが非常に有効である。この窓構造は、端面近傍の
領域のバンドギャップエネルギーがレーザ光を発する量
子井戸構造層のバンドキャップエネルギーよりも高くな
るようにして形成される。図４(a) に示す従来の半導体
レーザ１５においては、活性層が量子井戸構造層３とな
っており、このレーザ共振器端面近傍の量子井戸構造層
３の近傍部はＳｉのイオン注入によりディスオーダされ
ており、このディスオーダはＳｉ等の不純物を拡散させ
ることにより、量子井戸構造層３を構成する厚さの非常
に薄い各層の構成原子を混じりあわせてほぼ均一な組成
の層とするもので、ディスオーダされた領域の量子井戸
構造層１４は、その他の領域の量子井戸構造層３よりも
実効的なバンドギャップエネルギーが大きくなる。この
ため、上記従来の半導体レーザにおいては、レーザ光の
導波路となるリッジ構造１２の下方の量子井戸構造層３
よりもレーザ共振器端面近傍の量子井戸構造層のほうが
バンドギャップエネルギーが大きくなっており、この端
面近傍が窓構造として機能する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の窓構造を有する
リッジ構造の半導体レーザは以上のように構成されてお
り、レーザ共振器端面破壊を防止するには非常に有効で
あるが、以下のような問題があった。すなわち、半導体
レーザの縦方向においては、発光領域３０と、窓構造領
域３１とのいずれの領域においても、活性層である量子
井戸構造層３は、該量子井戸構造層３よりもバンドギャ
ップエネルギーの大きいｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下ク
ラッド層２とｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド
層１０とにより，または上記上クラッド層２とｎ型Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層６とにより挟み込まれ
ているため、縦方向の屈折率分布が存在しており、これ
によりレーザ光は半導体レーザの端面に達するまで量子
井戸構造層３に沿って広がらずに進み、レーザ端面から
出射された時点で広がりながら出射される。
【００１０】また、半導体レーザ１５の横方向において
は、発光領域３０は、上述したように、リッジ構造１２
を構成するｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層
１０の両側部に、該第２上クラッド層１０よりもバンド
ギャップエネルギーの大きいｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ
電流ブロック層６が設けられているので、横方向に屈折
率分布が生じ、第２上クラッド層１０の下方の領域に光
が閉じ込められて、リッジ構造１２の下方の量子井戸構
造層３において発生した光はリッジ構造１２に沿って導
波される。
【００１１】しかしながら、窓構造領域３１において
は、光が導波されるリッジ構造１２の延長上の領域に
も、導波路領域以外の領域と，同じ電流ブロック層６が
形成されており、横方向においては屈折率分布が存在し
ないため、横方向の屈折率分布の存在する発光領域３０
では、横方向に閉じ込められて広がらずに導波されたレ
ーザ光が、該窓構造領域３１では横方向に広がりながら
導波される。この結果、縦方向と横方向においてレーザ
光の広がり始める地点が異なり、リッジ端部とレーザ端
面との距離の非点収差ｄが発生する。通常の半導体レー
ザを用いた装置においては、半導体レーザから出射され
た光をレンズにより集光してスポット径の非常に小さい
光として利用されることが多く、このような場合におい
ては、スポット径を微細なものとすることが望まれる
が、このような非点収差ｄが発生すると、上記レーザ出
射光を集光するレンズの焦点が半導体レーザの縦方向と
横方向とで非点収差分だけずれてしまうため、縦方向と
横方向の焦点を同時に合わせることができず、結果的に
スポット径の大きなレーザ光しか得られないという問題
があった。
【００１２】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あり、窓構造を有しており、か
つ、スポット径の小さなレーザ光を得ることができる半
導体レーザ、及び半導体レーザの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】
【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、第１導電型の半導体基板上に配置された第１導
電型下クラッド層と、この下クラッド層上に配置され
た、バリア層とウエル層が交互に積層されてなる量子井
戸構造活性層と、レーザ共振器端面近傍の上記量子井戸
構造活性層に、不純物の導入により形成されたディスオ
ーダ領域と、この量子井戸構造活性層上に配置された第
２導電型の第１上クラッド層と、この第１上クラッド層
上に配置された、半導体レーザの共振器長方向に伸び
る、そのレーザ共振器端面近傍を除いた領域部分が、第
２導電型の第２上クラッド層と、該第２上クラッド層上
に配置された第２導電型の第１コンタクト層とからな
り、そのレーザ共振器端面近傍の領域部分が、上記第２
上クラッド層と材料が同じで上記第２上クラッド層と高
さが同じである第１導電型の第１の半導体層と、この第
１の半導体層上に配置された上記第１コンタクト層と材
料が同じである第１導電型の第２の半導体層とからな
る、レーザ共振器端面に達する長さのリッジ構造と、上
記第１上クラッド層上に上記リッジ構造を埋め込むよう
に配置された上記第２上クラッド層よりもバンドギャッ
プエネルギーが大きい第１導電型電流ブロック層と、こ
の電流ブロック層，及び上記リッジ構造上に配置された
第２導電型第２コンタクト層とを備えたものである。
【００１４】また、上記半導体レーザにおいて、上記半
導体基板をｎ型ＧａＡｓとし、上記下クラッド層をｎ型
ＡｌｘＧａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）とし、上記量子井戸構造
活性層を、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞０）バリア層とＡ
ｌｚＧａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエル層とにより構成
された、その実効的なバンドギャップエネルギーが上記
下クラッド層よりも小さいものとし、上記第１，第２の
上クラッド層を、実効的なバンドギャップエネルギーが
上記量子井戸構造活性層よりも大きいｐ型ＡｌｗＧａ1-
ｗＡｓとし、上記第１，第２のコンタクト層をｐ型Ｇａ
Ａｓとし、上記第１の半導体層をｎ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡ
ｓとし、上記第２の半導体層をｎ型ＧａＡｓとし、上記
電流ブロック層をｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞ｗ）と
したものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、第１導電型の半導体基板上に、第１導電型下ク
ラッド層と、バリア層とウエル層が交互に積層されてな
る量子井戸構造活性層と、第２導電型の第１上クラッド
層と、第２導電型の第２上クラッド層と、第２導電型の
第１コンタクト層とを順次エピタキシャル成長させ、こ
の第１コンタクト層上のレーザ共振器端面近傍となる領
域上を除いたレーザ発光領域となる領域を含む領域上に
第１の絶縁膜を形成し、これをマスクとして、レーザ共
振器端面近傍となる領域上の上記第１コンタクト層及び
第２上クラッド層を第１の除去工程により除去し、この
第１の除去工程により除去された領域の下方の量子井戸
構造活性層に、上記第２上クラッド層上から該第２上ク
ラッド層の導電型を反転させない濃度で不純物のイオン
注入を行った後、このイオン注入領域の量子井戸構造活
性層を熱処理によりディスオーダさせ、上記第１の絶縁
膜をマスクとして、上記第１の除去工程により除去され
た領域を埋め込むように、該第２上クラッド層と同じ材
料からなる第１導電型の第１半導体層を、上記第２上ク
ラッド層と同じ高さに再結晶成長させ、さらに、上記第
１半導体層上に、上記第１の絶縁膜をマスクとして、該
第１コンタクト層と同じ材料からなる第１導電型の第２
半導体層を、上記第１コンタクト層と同じ高さに再結晶
成長させ、上記第１の絶縁膜を除去した後、上記第１コ
ンタクト層のレーザ発光領域となる領域上の領域を含む
よう、上記第１コンタクト層上，及び第２半導体層上
に、レーザ共振器端面に達する長さのストライプ状の第
２の絶縁膜を形成し、これをマスクとして、上記第１コ
ンタクト層，第２半導体層，第２上クラッド層，及び第
１半導体層を第２の除去工程により除去してリッジ構造
を形成した後、上記第２の除去工程で露出した上記第１
上クラッド層上に、上記リッジ構造を埋め込むように上
記第２上クラッド層よりもバンドギャップエネルギーが
大きい第１導電型の電流ブロック層を形成し、さらに、
上記第２の絶縁膜を除去した後、上記リッジ構造上，及
び電流ブロック層上に第２導電型の第２コンタクト層を
形成するようにしたものである。
【００１６】また、上記半導体レーザの製造方法におい
て、上記半導体基板をｎ型ＧａＡｓとし、上記下クラッ
ド層をｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）とし、上記量
子井戸構造活性層を、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞０）バ
リア層とＡｌｚＧａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエル層と
により構成された、その実効的なバンドギャップエネル
ギーが上記下クラッド層よりも小さいものとし、上記第
１，第２の上クラッド層を、実効的なバンドギャップエ
ネルギーが上記量子井戸構造活性層よりも大きいｐ型Ａ
ｌｗＧａ1-ｗＡｓとし、上記第１，第２のコンタクト層
をｐ型ＧａＡｓとし、上記第１の半導体層をｎ型Ａｌｗ
Ｇａ1-ｗＡｓとし、上記第２の半導体層をｎ型ＧａＡｓ
とし、上記電流ブロック層をｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ
（ｖ＞ｗ）としたものである。
【００１７】また、上記半導体レーザの製造方法におい
て、上記第２導電型の第１上クラッド層と第２導電型の
第２上クラッド層との間に第２導電型エッチングストッ
パ層をエピタキシャル成長させる工程をさらに含み、上
記第１の除去工程を、上記第１の絶縁膜をマスクとし
て、上記第１コンタクト層及び第２上クラッド層を上記
エッチングストッパ層まで選択的にエッチングして行な
うようにし、上記第２の除去工程を、上記第２の絶縁膜
をマスクとして、上記第１コンタクト層，第２半導体
層，第２上クラッド層，及び第１半導体層を上記エッチ
ングストッパ層まで選択的にエッチングして行なうよう
にしたものである。
【００１８】
【作用】この発明においては、第１導電型の半導体基板
上に配置された第１導電型下クラッド層と、この下クラ
ッド層上に配置された、バリア層とウエル層が交互に積
層されてなる量子井戸構造活性層と、レーザ共振器端面
近傍の上記量子井戸構造活性層に、不純物の導入により
形成されたディスオーダ領域と、この量子井戸構造活性
層上に配置された第２導電型の第１上クラッド層と、こ
の第１上クラッド層上に配置された、半導体レーザの共
振器長方向に伸びる、そのレーザ共振器端面近傍を除い
た領域部分が、第２導電型の第２上クラッド層と、該第
２上クラッド層上に配置された第２導電型の第１コンタ
クト層とからなり、そのレーザ共振器端面近傍の領域部
分が、上記第２上クラッド層と材料が同じで上記第２上
クラッド層と高さが同じである第１導電型の第１の半導
体層と、この第１の半導体層上に配置された上記第１コ
ンタクト層と材料が同じである第１導電型の第２の半導
体層とからなる、レーザ共振器端面に達する長さのリッ
ジ構造と、上記第１上クラッド層上に上記リッジ構造を
埋め込むように配置された上記第２上クラッド層よりも
バンドギャップエネルギーが大きい第１導電型電流ブロ
ック層とを備えたから、上記量子井戸構造活性層のレー
ザ共振器端面近傍の領域をその他の領域よりもそのバン
ドギャップエネルギーを大きくして、これを窓構造とす
ることができるとともに、該窓構造が形成された領域に
おいても横方向の屈折率分布を得ることができ、レーザ
光を共振器端面間の全体のリッジ構造の下方にて横方向
に閉じ込めることができ、レーザの縦方向と横方向の屈
折率分布の有無による非点収差をなくすことができる。
【００１９】また、この発明においては、上記半導体基
板をｎ型ＧａＡｓとし、上記下クラッド層をｎ型Ａｌｘ
Ｇａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）とし、上記量子井戸構造活性層
を、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞０）バリア層とＡｌｚＧ
ａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエル層とにより構成され
た、その実効的なバンドギャップエネルギーが上記下ク
ラッド層よりも小さいものとし、上記第１，第２の上ク
ラッド層を、その実効的なバンドギャップエネルギーが
上記量子井戸構造活性層よりも大きいｐ型ＡｌｗＧａ1-
ｗＡｓからなるものとし、上記第１コンタクト層をｐ型
ＧａＡｓとし、上記第１の半導体層をｎ型ＡｌｗＧａ1-
ｗＡｓとし、上記第２の半導体層をｎ型ＧａＡｓとし、
上記電流ブロック層をｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞
ｗ）としたから、レーザ共振器端面近傍に窓構造を形成
できるとともに、該窓構造が形成された領域においても
横方向に屈折率分布を形成することができ、レーザ光を
共振器端面間の全体のリッジ構造の下方にて横方向に閉
じ込めることができ、レーザの縦方向と横方向の屈折率
分布の有無の差による非点収差をなくすことができる。
【００２０】また、この発明においては、第１導電型の
半導体基板上に、第１導電型下クラッド層と、バリア層
とウエル層が交互に積層されてなる量子井戸構造活性層
と、第２導電型の第１上クラッド層と、第２導電型の第
２上クラッド層と、第２導電型の第１コンタクト層とを
順次エピタキシャル成長させ、この第１コンタクト層上
のレーザ共振器端面近傍となる領域上を除いたレーザ発
光領域となる領域を含む領域上に第１の絶縁膜を形成
し、これをマスクとして、レーザ共振器端面近傍となる
領域上の上記第１コンタクト層及び第２上クラッド層を
第１の除去工程により除去し、この第１の除去工程によ
り除去された領域の下方の量子井戸構造活性層に、上記
第２上クラッド層上から該第２上クラッド層の導電型を
反転させない濃度で不純物のイオン注入を行った後、こ
のイオン注入領域の量子井戸構造活性層を熱処理により
ディスオーダさせ、上記第１の絶縁膜をマスクとして、
上記第１の除去工程により除去された領域を埋め込むよ
うに、該第２上クラッド層と同じ材料からなる第１導電
型の第１半導体層を、上記第２上クラッド層と同じ高さ
に再結晶成長させ、さらに、上記第１半導体層上に、上
記第１の絶縁膜をマスクとして、該第１コンタクト層と
同じ材料からなる第１導電型の第２半導体層を、上記第
１コンタクト層と同じ高さに再結晶成長させ、上記第１
の絶縁膜を除去した後、上記第１コンタクト層のレーザ
発光領域となる領域上の領域を含むよう、上記第１コン
タクト層上，及び第２半導体層上に、レーザ共振器端面
に達する長さのストライプ状の第２の絶縁膜を形成し、
これをマスクとして、上記第１コンタクト層，第２半導
体層，第２上クラッド層，及び第１半導体層を第２の除
去工程により除去してリッジ構造を形成した後、上記第
２の除去工程で露出した上記第１上クラッド層上に、上
記リッジ構造を埋め込むように上記第２上クラッド層よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の電
流ブロック層を形成するようにしたから、上記量子井戸
構造活性層のレーザ共振器端面近傍の領域をその他の領
域よりもそのバンドギャップエネルギーを大きくして、
これを窓構造とすることができるとともに、該窓構造が
形成された領域においても横方向の屈折率分布を得るこ
とができ、レーザ光を共振器端面間の全体のリッジ構造
の下方にて横方向に閉じ込めることができ、レーザの縦
方向と横方向の屈折率分布の有無による非点収差をなく
すことができる。
【００２１】また、この発明においては、上記半導体基
板をｎ型ＧａＡｓとし、上記下クラッド層をｎ型Ａｌｘ
Ｇａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）とし、上記量子井戸構造活性層
を、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞０）バリア層とＡｌｚＧ
ａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエル層とにより構成され
た、その実効的なバンドギャップエネルギーが上記下ク
ラッド層よりも小さいものとし、上記第１，第２の上ク
ラッド層を、実効的なバンドギャップエネルギーが上記
量子井戸構造活性層よりも大きいｐ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡ
ｓからなるものとし、上記第１コンタクト層をｐ型Ｇａ
Ａｓとし、上記第１の半導体層をｎ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡ
ｓとし、上記第２の半導体層をｎ型ＧａＡｓとし、上記
電流ブロック層をｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞ｗ）と
したから、レーザ共振器端面近傍に窓構造を形成できる
とともに、該窓構造が形成された領域においても横方向
の屈折率分布を得ることができ、レーザ光を共振器端面
間の全体のリッジ構造の下方にて横方向に閉じ込めるこ
とができ、レーザの縦方向と横方向の屈折率分布の有無
による非点収差をなくすことができる。
【００２２】また、この発明においては、上記第２導電
型の第１上クラッド層と第２導電型の第２上クラッド層
との間に第２導電型エッチングストッパ層をエピタキシ
ャル成長させる工程をさらに含み、上記第１の除去工程
を、上記第１の絶縁膜をマスクとして、上記第１コンタ
クト層及び第２上クラッド層を上記エッチングストッパ
層まで選択的にエッチングして行なうようにし、上記第
２の除去工程を、上記第２の絶縁膜をマスクとして、上
記第１コンタクト層，第２半導体層，第２上クラッド
層，及び第１半導体層を上記エッチングストッパ層まで
選択的にエッチングして行なうようにしたから、制御性
よく容易にエッチングを行なうことができる。
【００２３】
【実施例】
実施例１．図１は本発明の第１の実施例による半導体レ
ーザの構造を示す断面図であり、図１(a) は半導体レー
ザ全体を示す斜視図、図１(b) は図１(a) のＩａ−Ｉａ
断面における断面図，即ち半導体レーザの共振器長方向
の断面図であり、図１(c)は図１(a) のＩｂ−Ｉｂ断面
における断面図，即ちリッジ構造領域を含む共振器幅方
向の断面図である。図において、１はｎ型ＧａＡｓ半導
体基板、２は厚さが１．５〜２μｍであるｎ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層、３はＡｌ0.05Ｇａ0.95Ａｓ
ウエル層（図示せず）とアルミ組成比ｚが０．３〜０．
３５であるＡｌｚＧａ1-ｚＡｓバリア層（図示せず）か
ら構成されている活性層として機能する量子井戸構造層
で、両端に厚さ０．２〜０．３μｍの上記バリア層と同
じ組成の光ガイド層を備え、その間に厚さ約８０オング
ストロームのウエル層と厚さ５０〜８０オングストロー
ムのバリア層が交互に３層、即ちウエル層２層とバリア
層１層が積層されて構成されている。４は厚さが０．０
５〜０．５μｍであるｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上
クラッド層、５は厚さが約２００オングストロームであ
るｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層、６
は厚さが１．５〜２μｍであるｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａ
ｓ電流ブロック層、７は厚さが２〜３μｍのｐ型ＧａＡ
ｓ第２コンタクト層、８はｐ側電極、９はｎ側電極、１
０は厚さ０．８〜１．３μｍのｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａ
ｓ第２上クラッド層、１１は厚さが約０．７μｍのｐ型
ＧａＡｓ第１コンタクト層、２２はリッジ構造で、ｎ側
電極９側の共振器幅方向の幅が約４μｍ，ｐ側電極８側
の共振器幅方向の長さが約５〜６μｍとなるような逆台
形形状に形成されており、その共振器長方向においては
その端部がレーザ共振器端面に達する長さに形成されて
おり、そのレーザ共振器端面近傍以外の領域はｐ型Ａｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０と該第２上クラ
ッド層１０上に形成されたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
１とにより構成され、そのレーザ共振器端面近傍部分は
上記ｐ型第２上クラッド層１０と組成が等しく導電型が
反対であるｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０
ａと、該第１埋込み層１０ａ上に形成された、上記ｐ型
第１コンタクト層１１と組成が等しく導電型が反対であ
るｎ型ＧａＡｓ第２埋込み層１１ａとにより構成されて
いる。１４はシリコン（Ｓｉ）のイオン注入によりディ
スオーダされた量子井戸構造層３を示している。本実施
例の半導体レーザの大きさは共振器長方向の長さが３０
０〜６００μｍ、幅が約３００μｍとなっている。
【００２４】図２は本実施例１の半導体レーザの製造方
法を半導体レーザの１チップについて示す工程図であ
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、２０は第１の絶縁膜，２１は第２の絶縁
膜、２５はＳｉのイオン注入、３２は台状構造で、その
共振器幅方向の長さは、上記第１のリッジ構造よりも長
く、その共振器長方向の長さは、上記第２上クラッド層
１０と第１コンタクト層１１の共振器長方向の長さと等
しく、この台状構造３２のレーザ出射端面側の端部とレ
ーザ出射端面との距離は両側とも約２０μｍとなってい
る。
【００２５】次に、製造方法について説明する。まず、
ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１上に、ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5
Ａｓクラッド層２、量子井戸構造層３、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇ
ａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層４、ｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3
Ａｓエッチングストッパ層５、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａ
ｓ第２上クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ第１コンタクト
層１１を順次エピタキシャル結晶成長させて、半導体積
層構造を得る。成長後の半導体積層構造の斜視図を図２
(a) に示す。
【００２６】続いて、半導体積層構造の上面にＳｉ3 Ｎ
4 、ＳｉＯ2 等の絶縁膜２０を形成し、該絶縁膜２０に
窓構造領域３１とする領域で一部途切れているストライ
プ形状のパターニングを行なう。このストライプ状の絶
縁膜２０の幅は、その後工程で形成するリッジ構造２２
の幅よりも広い値となるようにする。この絶縁膜２０は
エッチングのマスクとして機能する。図２(b) に絶縁膜
２０のパターニング後の斜視図を示す。
【００２７】次にこの絶縁膜２０をマスクとしてエッチ
ングを行なう。このエッチングによりｐ型ＧａＡｓ第１
コンタクト層１１、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上ク
ラッド層１０のみをエッチングし、ｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.
3 Ａｓエッチングストッパ層５でエッチングを止めて、
台状構造３２を形成する。このエッチングストッパ層５
はエッチング時にエッチングをこの層５でストップさせ
る機能を有するもので、ｐ型ＧａＡｓ第１コンタクト層
７とｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層６をエ
ッチングし、ｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングスト
ッパ層５でストップするような選択エッチングとして
は、酒石酸と過酸化水素の混合液を用いることによって
これを実現できる。さらに、図２(c) に示すように、上
記エッチングの後に、上記エッチングにより除去した領
域から量子井戸構造層３にイオン注入２５を行う。ここ
で、ディスオーダを生じさせるためのイオン種としては
Ｓｉが適当である。この結果、第１のリッジ構造３２の
下部領域以外の量子井戸構造層３にはＳｉイオンが注入
された領域が形成される。なお、このイオン注入は上記
半導体積層構造の上面の全領域に対して行なわれるが、
台状構造３２に対しては、これはその上部に絶縁膜２０
を有しており、その表面の第１コンタクト層１１と絶縁
膜２０の表面との間には絶縁膜２０の厚さ分だけの距離
があるため、イオン注入が行なわれない。ここで、イオ
ン注入しただけでは量子井戸構造層３のディスオーダは
起こらず、なんらかの熱処理によりＳｉ原子を結晶中で
拡散させて始めてディスオーダが生じる。この熱処理と
してはウエハにＡｓ圧をかけながら７００℃以上でアニ
ールする方法が一般的である。このような熱処理を行な
うことで、量子井戸構造層３ではＳｉが拡散しウエル層
のディスオーダが生じて、そのＳｉイオンが注入された
領域がディスオーダされた量子井戸構造層領域１４とな
り、このディスオーダされた領域１４の実効的バンドギ
ャップエネルギーは、台状構造３２の下方に位置するデ
ィスオーダされていない量子井戸構造層３の領域のバン
ドギャップエネルギーよりも大きくなり、このディスオ
ーダされた量子井戸構造層領域１４のレーザ共振器端面
近傍がレーザ光の窓構造部として機能する窓構造領域３
１となる。ここで、本実施例では、台状構造３２以外の
領域の半導体積層構造の表面から量子井戸構造層３まで
の距離、すなわちｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラ
ッド層４の層厚は上述したように０．０５〜０．５μｍ
であるので、イオン注入時の加速電圧は６０〜６００ｋ
ｅＶ程度とする。また、このイオン注入は、上記第１上
クラッド層４の導電型がイオン注入によって反転させな
いような条件に設定する。
【００２８】その後、第１の絶縁膜２０を選択成長マス
クとしてｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０
ａ，及びｎ型ＧａＡｓ第２埋込み層１１ａを、それぞれ
ｐ型第２上クラッド層１０，及びｐ型第１コンタクト層
１１と同じ高さとなるように成長させる。図２(d) はそ
の埋込み成長後の斜視図である。この選択成長後、第１
の絶縁膜２０を除去する。除去方法としてはフッ酸系エ
ッチャントによるウェットエッチングあるいはＣＦ4 ガ
スによるドライエッチング等の方法が挙げられる。
【００２９】次に、再度、半導体積層構造全面に第２の
絶縁膜２１を形成し、幅約５〜６μｍのストライプ状に
パターニングする。その材質としてはＳｉ3 Ｎ4 、Ｓｉ
Ｏ2等が用いられる。この第２の絶縁膜２１のストライ
プは、上記第１コンタクト層１１上を経てレーザ共振器
端面に達するよう伸びている。この絶縁膜１６はリッジ
エッチングのマスクとして機能する。図２(e) に絶縁膜
１６のパターニング後の斜視図を示す。
【００３０】続いて、この絶縁膜１６をリッジエッチン
グのマスクとして再度選択エッチングを行ない、第２の
リッジ構造２２を形成する。このエッチングにおいて
も、上記台状構造３２を形成する際のエッチングと同様
に、第１コンタクト層１０，第２上クラッド層１１，ｎ
型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０ａ，及びｎ型
ＧａＡｓ第２埋込み層１０ｂをエッチングし、ｐ型Ａｌ
0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層５でエッチング
を止める。よってエッチングストッパ層５は２度のエッ
チングのストッパ層として機能する。図２(f) にエッチ
ング後の斜視図を示す。
【００３１】さらに、図２(g) に示すように、第２の絶
縁膜２１をマスクとして選択再成長を行い、リッジ構造
２２を埋め込むようにｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブ
ロック層６を形成する。この時、リッジ構造２２部分に
対しては上記第２の絶縁膜２１が結晶成長時のマスクと
なり、この上には結晶成長は行なわれない。
【００３２】最後に、図示していないが、ウェットある
いはドライエッチングにより第２の絶縁膜２１を除去し
た後、さらにｐ型ＧａＡｓ第２コンタクト層１１を結晶
成長し、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１側にｎ側電極１３、
ｐ型ＧａＡｓ第２コンタクト層１１側にｐ側電極１２を
形成することにより、図１(a) に示すような窓構造を有
する半導体レーザが得られる。
【００３３】次に動作について説明する。図１(a) に示
すリッジ構造を有する半導体レーザ１６において、スト
ライプ状のリッジ構造２２が形成されている領域以外の
領域である、ｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層
６が形成されている領域では、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａ
ｓ第１上クラッド層４と，ｎ型電流ブロック層６と，ｐ
型ＧａＡｓ第２コンタクト層７との間でｐｎｐ接合が形
成されており、ｐ側電極８側が正になるよう電圧を印加
しても上記ｐｎｐ接合のうちのいずれかの接合が逆バイ
アスとなるため電流は流れない。つまり、ｎ型電流ブロ
ック層６は文字通り電流をブロックする機能を果たすも
のとなる。また、リッジ構造２２のレーザ共振器端面近
傍においては、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッ
ド層４と、ｎ型ＧａＡｓ第２埋込み層１１ａ及びｎ型Ａ
ｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層と、ｐ型ＧａＡｓ第２
コンタクト層７との間でｐｎｐ接合か形成されており、
よって、ｐ側電極８側に正、ｎ側電極９側に負となるよ
うに電圧を印加すると、ホールはｐ側電極８より、リッ
ジ構造２２の共振器端面近傍を除いた領域であるｐ型第
１コンタクト層１１、ｐ型第２上クラッド層１０、ｐ型
第１上クラッド層６を経てリッジ構造２２の下方に位置
する量子井戸構造層３へ、また電子はｎ側電極９よりｎ
型ＧａＡｓ半導体基板１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド
層２を経て、リッジ構造２２の下部の量子井戸構造層３
に注入され、リッジ構造２２のｐ型第２上クラッド層１
０下部の量子井戸構造層３内で電子とホールの再結合が
発生し、誘導放出光が生ずる。そしてキャリアの注入量
を十分高くして導波路の損失を越える光が発生すればレ
ーザ発振が生ずる。これにより、ｐ型第２上クラッド層
１０の下方の領域がこの半導体レーザの発光領域３０と
なる。
【００３４】本実施例の半導体レーザにおいては、レー
ザ共振器端面近傍のディスオーダされた量子井戸構造層
１４が、発光領域３０の量子井戸構造層３よりも大きな
バンドギャップエネルギーを有するものとなっているた
め、該ディスオーダされた量子井戸構造層１４のレーザ
端面近傍の領域においては、レーザ光が吸収されず、こ
のディスオーダされた量子井戸構造層１４のレーザ共振
器端面近傍が窓構造部として機能する。これにより、レ
ーザ光の吸収による端面破壊を防ぐことができ、通常の
窓構造部を有しない半導体レーザの２〜３倍の光出力で
も充分実用に耐え得る高信頼性の半導体レーザを得るこ
とができる。
【００３５】ここで、この半導体レーザは、その縦方
向，即ち半導体基板１の成長面と垂直な方向について
は、リッジ構造２２の下方に位置する量子井戸構造層３
は、その発光領域３０部分がｐ型Ａｌ0.Ｇａ0.5 Ａｓ第
２上クラッド層１０とｎ型Ａｌ0.Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッ
ド層２により挟み込まれ、また、その窓構造領域３１部
分がｎ型Ａｌ0.Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０ａとｎ型
Ａｌ0.Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２により挟み込まれ
て、そのいずれの領域も上下をバンドギャップエネルギ
ーの大きい半導体層で挟み込まれた構造となっている。
このため、この半導体レーザ１６はその縦方向において
屈折率分布を生じ、レーザ光はその縦方向において量子
井戸構造層３近傍に閉じ込められて量子井戸構造層３に
沿って、広がらずに導波されレーザ共振器端面より出射
される。
【００３６】また、この半導体レーザ１６は、その横方
向、即ち共振器幅方向については、まず、上記発光領域
３０では、リッジ構造２２の共振器幅方向の両側の領域
にはリッジ構造２２を構成するｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａ
ｓ第２上クラッド層１０よりもバンドギャップエネルギ
ーの大きいｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層６
が形成されているため、リッジ構造２２下方の量子井戸
構造層３とその両側の量子井戸構造層３とにわたって屈
折率分布が生じ、リッジ構造２２の下部の量子井戸構造
層３において発生したレーザ光は、第２上クラッド層１
０と電流ブロック層６との屈折率差によりリッジ構造２
２の下方に閉じ込められ、リッジ構造２２に沿って広が
らずに導波される。一方、リッジ構造２２のｎ型Ａｌ0.
Ｇａ0.5Ａｓ第１埋込み層１０ａにより構成される領域,
即ち窓構造領域３１では、リッジ構造２２の共振器幅
方向の両側の領域には、リッジ構造２２を構成するｎ型
Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層よりもバンドギャッ
プエネルギーの大きいｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブ
ロック層６が形成されているため、量子井戸構造層３の
リッジ構造２２の下部の領域とその両側の領域とにわた
って屈折率分布が生じ、発光領域３０において発生した
光は、窓構造領域３１においてもリッジ構造２２の下方
に閉じ込められてリッジ構造２２に沿って、広がらずに
導波され、レーザ共振器端面から出射される。このた
め、従来の半導体レーザにおいては、縦方向と横方向に
おいて非点収差が存在し、レーザ光が縦方向においては
レーザ共振器端面より広がって出射され、横方向におい
ては窓構造領域より広がって導波および出射されてしま
い、スポット径を小さくすることができなかったが、本
実施例においては、このような非点収差をなくして、レ
ーザ光を半導体レーザの内部においては縦方向と横方向
ともに広がらないように導波させて、レーザ共振器端面
から出射させることができ、縦方向と横方向ともにレー
ザ光の焦点を合わせることができ、スポット径を小さく
することができる。
【００３７】なお、発光領域３０上のリッジ構造２２
と、窓構造領域３１上のリッジ構造２２とは、バンドギ
ャップエネルギーの等しい材料により構成されているた
め、レーザ特性に影響を与えることはない。
【００３８】このように本発明の第１の実施例では、レ
ーザ共振器端面近傍の活性層である量子井戸構造層３を
ディスオーダするとともに、レーザ共振器端面近傍領域
がｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０ａと、そ
の上のｎ型ＧａＡｓ第２埋込み層１１ａからなり、その
他の領域がｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層
１０と、その上のｐ型ＧａＡｓ第１コンタクト層１１か
らなるリッジ構造２２を設け、このリッジ構造２２を上
記ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０ａ，及び
ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０よりも
バンドギャップエネルギーの大きいｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.
3 Ａｓ電流ブロック層６で埋め込む構成としたから、レ
ーザ共振器端面近傍の量子井戸構造層のバンドギャップ
エネルギーを発光領域の量子井戸構造層のバンドギャッ
プエネルギーよりも大きくして窓構造を形成できるとと
ともに、レーザの縦方向と横方向の屈折率分布の有無の
差による非点収差をなくすことができ、窓構造を備え
た、スポット径の小さい半導体レーザを提供することが
できる効果がある。
【００３９】実施例２．図３は本発明の第２の実施例に
よる半導体レーザの製造方法の主要工程を示す斜視図で
あり、図において、図２と同一符号は同一または相当す
る部分を示しており、４２は絶縁膜である。
【００４０】本実施例２は、上記実施例１において示し
た半導体レーザの製造方法において、台状構造３２を形
成する代わりに、図３に示すように、レーザ共振器端面
近傍に開口部を有する絶縁膜４２をマスクとして、半導
体積層構造を選択的にエッチングストッパ層５に達する
までエッチングし、該エッチングにより除去された領域
にＳｉイオン注入２５を行い、量子井戸構造層をディス
オーダした後、上記エッチングにより除去した領域にｎ
型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層１０ａとｎ型Ｇａ
Ａｓ第２埋込み層１１ａとを形成し、上記図２(e) に示
す工程以降と同様の工程により半導体レーザを形成する
ようにしたものであり、このような実施例においても、
上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００４１】なお、上記実施例１，２においては半導体
基板としてｎ型の基板を用いるようにしたが、本発明は
ｐ型の基板を用いた場合においても適用できるものであ
り、このような場合においても上記実施例と同様の効果
を奏する。
【００４２】また、上記実施例１，２においては、活性
層である量子井戸構造層として３層構造の量子井戸構造
層を用いるようにしたが、本発明は例えば多重量子井戸
構造層等のその他の構造の量子井戸構造層にも適用でき
るものであり、このような場合においても上記実施例と
同様の効果を奏する。
【００４３】さらに、上記実施例１，２においては、Ａ
ｌＧａＡｓ系材料を用いた半導体レーザについて説明し
たが、本発明はその他のＩｎＰ系等の材料を用いた半導
体レーザについても適用できるものであり、このような
場合においても上記実施例と同様の効果を奏する。
【００４４】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１導
電型の半導体基板上に配置された第１導電型下クラッド
層と、この下クラッド層上に配置された、バリア層とウ
エル層が交互に積層されてなる量子井戸構造活性層と、
レーザ共振器端面近傍の上記量子井戸構造活性層に、不
純物の導入により形成されたディスオーダ領域と、この
量子井戸構造活性層上に配置された第２導電型の第１上
クラッド層と、この第１上クラッド層上に配置された、
半導体レーザの共振器長方向に伸びる、そのレーザ共振
器端面近傍を除いた領域部分が、第２導電型の第２上ク
ラッド層と、該第２上クラッド層上に配置された第２導
電型の第１コンタクト層とからなり、そのレーザ共振器
端面近傍の領域部分が、上記第２上クラッド層と材料が
同じで上記第２上クラッド層と高さが同じである第１導
電型の第１の半導体層と、この第１の半導体層上に配置
された上記第１コンタクト層と材料が同じである第１導
電型の第２の半導体層とからなる、レーザ共振器端面に
達する長さのリッジ構造と、上記第１上クラッド層上に
上記リッジ構造を埋め込むように配置された上記第２上
クラッド層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第
１導電型電流ブロック層とを備えたから、レーザ共振器
端面近傍を窓構造とすることができるとともに、非点収
差をなくすことができ、窓構造を備えたスポット径の小
さい半導体レーザを提供できる効果がある。
【００４５】また、この発明によれば、上記半導体基板
をｎ型ＧａＡｓとし、上記下クラッド層をｎ型ＡｌｘＧ
ａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）とし、上記量子井戸構造活性層
を、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞０）バリア層とＡｌｚＧ
ａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエル層とにより構成され
た、その実効的なバンドギャップエネルギーが上記下ク
ラッド層よりも小さいものとし、上記第１，第２の上ク
ラッド層を、実効的なバンドギャップエネルギーが上記
量子井戸構造活性層よりも大きいｐ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡ
ｓとし、上記第１コンタクト層をｐ型ＧａＡｓとし、上
記第１の半導体層をｎ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡｓとし、上記
第２の半導体層をｎ型ＧａＡｓとし、上記電流ブロック
層をｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞ｗ）としたから、窓
構造を備えたスポット径の小さい半導体レーザを提供で
きる効果がある。
【００４６】また、この発明によれば、第１導電型の半
導体基板上に、第１導電型下クラッド層と、バリア層と
ウエル層が交互に積層されてなる量子井戸構造活性層
と、第２導電型の第１上クラッド層と、第２導電型の第
２上クラッド層と、第２導電型の第１コンタクト層とを
順次エピタキシャル成長させ、この第１コンタクト層上
のレーザ共振器端面近傍となる領域上を除いたレーザ発
光領域となる領域を含む領域上に第１の絶縁膜を形成
し、これをマスクとして、レーザ共振器端面近傍となる
領域上の上記第１コンタクト層及び第２上クラッド層を
第１の除去工程により除去し、この第１の除去工程によ
り除去された領域の下方の量子井戸構造活性層に、上記
第２上クラッド層上から該第２上クラッド層の導電型を
反転させない濃度で不純物のイオン注入を行った後、こ
のイオン注入領域の量子井戸構造活性層を熱処理により
ディスオーダさせ、上記第１の絶縁膜をマスクとして、
上記第１の除去工程により除去された領域を埋め込むよ
うに、該第２上クラッド層と同じ材料からなる第１導電
型の第１半導体層を、上記第２上クラッド層と同じ高さ
に再結晶成長させ、さらに、上記第１半導体層上に、上
記第１の絶縁膜をマスクとして、該第１コンタクト層と
同じ材料からなる第１導電型の第２半導体層を、上記第
１コンタクト層と同じ高さに再結晶成長させ、上記第１
の絶縁膜を除去した後、上記第１コンタクト層のレーザ
発光領域となる領域上の領域を含むよう、上記第１コン
タクト層上，及び第２半導体層上に、レーザ共振器端面
に達する長さのストライプ状の第２の絶縁膜を形成し、
これをマスクとして、上記第１コンタクト層，第２半導
体層，第２上クラッド層，及び第１半導体層を第２の除
去工程により除去してリッジ構造を形成した後、上記第
２の除去工程で露出した上記台上クラッド層上に、上記
リッジ構造を埋め込むように上記第２上クラッド層より
もバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型の電流
ブロック層を形成するようにしたから、レーザ共振器端
面近傍に窓構造を形成できるとともに、非点収差をなく
すことができ、窓構造を備えたスポット径の小さい半導
体レーザを提供できる効果がある。
【００４７】また、この発明によれば、上記半導体基板
をｎ型ＧａＡｓとし、上記下クラッド層をｎ型ＡｌｘＧ
ａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）とし、上記量子井戸構造活性層
を、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞０）バリア層とＡｌｚＧ
ａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエル層とにより構成され
た、その実効的なバンドギャップエネルギーが上記下ク
ラッド層よりも小さいものとし、上記第１，第２の上ク
ラッド層を、実効的なバンドギャップエネルギーが上記
量子井戸構造活性層よりも大きいｐ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡ
ｓとし、上記第１コンタクト層をｐ型ＧａＡｓとし、上
記第１の半導体層をｎ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡｓとし、上記
第２の半導体層をｎ型ＧａＡｓとし、上記電流ブロック
層をｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞ｗ）としたから、レ
ーザ共振器端面近傍に窓構造を形成できるとともに、非
点収差をなくすことができ、窓構造を備えたスポット径
の小さい半導体レーザを提供できる効果がある。
【００４８】また、この発明によれば、上記第２導電型
の第１上クラッド層と第２導電型の第２上クラッド層と
の間に第２導電型エッチングストッパ層をエピタキシャ
ル成長させる工程をさらに含み、上記第１の除去工程
を、上記第１の絶縁膜をマスクとして、上記第１コンタ
クト層及び第２上クラッド層を上記エッチングストッパ
層まで選択的にエッチングして行なうようにし、上記第
２の除去工程を、上記第２の絶縁膜をマスクとして、上
記第１コンタクト層，第２半導体層，第２上クラッド
層，及び第１半導体層を上記エッチングストッパ層まで
選択的にエッチングして行なうようにしたから、制御性
よく容易にエッチングを行なう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の
構造を示す図である。
【図２】 本発明の第１の実施例による半導体レーザの
製造方法を示す工程図である。
【図３】 本発明の第２の実施例による半導体レーザの
製造方法の主要工程を示す図である。
【図４】 従来の半導体レーザの構造を示す図である。
【図５】 従来の半導体レーザの製造方法を示す工程図
である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＡｓ半導体基板、２ ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.
5 Ａｓ下クラッド層、３ 量子井戸構造層（活性層）、
４ ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層、５
ｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層、６
ｎ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓ電流ブロック層、７ ｐ型Ｇ
ａＡｓ第２コンタクト層、８ ｐ側電極、９ ｎ側電
極、１０ ｐ側Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド
層、１０ａｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１埋込み層、１
１ ｐ型ＧａＡｓ第１コンタクト層、１１ａ ｎ型Ｇａ
Ａｓ第２埋込み層、１２，２２ リッジ構造、１４ デ
ィスオーダされた量子井戸構造層、２０，２０ａ，２
１，４２ 絶縁膜、２５ Ｓｉイオン注入、３０ 発光
領域、３１ 窓構造領域、３２ 台状構造。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に配置された
    第１導電型下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、バリア層とウエル層が
    交互に積層されてなる量子井戸構造活性層と、 レーザ共振器端面近傍の上記量子井戸構造活性層に、不
    純物の導入により形成されたディスオーダ領域と、 該量子井戸構造活性層上に配置された第２導電型の第１
    上クラッド層と、 該第１上クラッド層上に配置された、半導体レーザの共
    振器長方向に伸びる、そのレーザ共振器端面近傍を除い
    た領域部分が、第２導電型の第２上クラッド層と、該第
    ２上クラッド層上に配置された第２導電型の第１コンタ
    クト層とからなり、そのレーザ共振器端面近傍の領域部
    分が、上記第２上クラッド層と材料が同じで上記第２上
    クラッド層と高さが同じである第１導電型の第１の半導
    体層と、該第１の半導体層上に配置された上記第１コン
    タクト層と材料が同じである第１導電型の第２の半導体
    層とからなる、レーザ共振器端面に達する長さのリッジ
    構造と、 上記第１上クラッド層上に上記リッジ構造を埋め込むよ
    うに配置された上記第２上クラッド層よりもバンドギャ
    ップエネルギーが大きい第１導電型電流ブロック層と、 該電流ブロック層，及び上記リッジ構造上に配置された
    第２導電型第２コンタクト層とを備えたことを特徴とす
    る半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記半導体基板はｎ型ＧａＡｓからなり、 上記下クラッド層はｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）
    からなり、 上記量子井戸構造活性層は、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞
    ０）バリア層とＡｌｚＧａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエ
    ル層とからなり、その実効的なバンドギャップエネルギ
    ーが上記下クラッド層よりも小さいものであり、 上記第１，第２の上クラッド層は、実効的なバンドギャ
    ップエネルギーが上記量子井戸構造活性層よりも大きい
    ｐ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡｓからなり、 上記第１，第２のコンタクト層は、ｐ型ＧａＡｓからな
    り、 上記第１の半導体層は、ｎ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡｓからな
    り、 上記第２の半導体層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、 上記電流ブロック層は、ｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞
    ｗ）からなることを特徴とする半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 第１導電型の半導体基板上に第１導電型
    下クラッド層と、バリア層とウエル層が交互に積層され
    てなる量子井戸構造活性層と、第２導電型の第１上クラ
    ッド層と、第２導電型の第２上クラッド層と、第２導電
    型の第１コンタクト層とを順次エピタキシャル成長させ
    る工程と、 該第１コンタクト層上のレーザ共振器端面近傍となる領
    域上を除いたレーザ発光領域となる領域を含む領域上
    に、第１の絶縁膜を形成する工程と、 上記第１の絶縁膜をマスクとして、レーザ共振器端面近
    傍となる領域上の上記第１コンタクト層及び第２上クラ
    ッド層を除去する第１の除去工程と、 上記第１の除去工程により除去された領域の下方の量子
    井戸構造活性層に、上記第２上クラッド層上から該第２
    上クラッド層の導電型を反転させない濃度で不純物のイ
    オン注入を行う工程と、 上記イオン注入を行なった領域の量子井戸構造活性層を
    熱処理によりディスオーダさせる工程と、 上記第１の絶縁膜をマスクとして、上記第１の除去工程
    により除去された領域を埋め込むように、上記第２上ク
    ラッド層と同じ材料からなる第１導電型の第１半導体層
    を、上記第２上クラッド層と同じ高さに再結晶成長させ
    る工程と、 上記第１半導体層上に、上記第１の絶縁膜をマスクとし
    て、上記第１コンタクト層と同じ材料からなる第１導電
    型の第２半導体層を、上記第１コンタクト層と同じ高さ
    に再結晶成長させる工程と、 上記第１の絶縁膜を除去した後、上記第１コンタクト層
    のレーザ発光領域となる領域上の領域を含むよう、上記
    第１コンタクト層上，及び第２半導体層上に、レーザ共
    振器端面に達する長さのストライプ状の第２の絶縁膜を
    形成する工程と、 上記第２の絶縁膜をマスクとして、上記第１コンタクト
    層，第２半導体層，第２上クラッド層，及び第１半導体
    層を除去してリッジ構造を形成する第２の除去工程と、 上記第２の除去工程で露出した上記第１上クラッド層上
    に、該リッジ構造を埋め込むように上記第２上クラッド
    層よりもバンドギャップエネルギーが大きい第１導電型
    の電流ブロック層を結晶成長する工程と、 上記第２の絶縁膜を除去した後、上記リッジ構造上，及
    び電流ブロック層上に第２導電型の第２コンタクト層を
    形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体レーザ
    の製造方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の半導体レーザの製造方
    法において、 上記半導体基板はｎ型ＧａＡｓからなり、 上記下クラッド層はｎ型ＡｌｘＧａ1-ｘＡｓ（ｘ＞０）
    からなり、 上記量子井戸構造活性層は、ＡｌｙＧａ1-ｙＡｓ（ｙ＞
    ０）バリア層とＡｌｚＧａ1-ｚＡｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウエ
    ル層とからなり、その実効的なバンドギャップエネルギ
    ーが上記下クラッド層よりも小さいものであり、 上記第１，第２のクラッド層は、実効的なバンドギャッ
    プエネルギーが上記量子井戸構造活性層よりも大きいｐ
    型ＡｌｗＧａ1-ｗＡｓからなり、 上記第１，第２のコンタクト層は、ｐ型ＧａＡｓからな
    り、 上記第１の半導体層は、ｎ型ＡｌｗＧａ1-ｗＡｓからな
    り、 上記第２の半導体層は、ｎ型ＧａＡｓからなり、 上記電流ブロック層は、ｎ型ＡｌｖＧａ1-ｖＡｓ（ｖ＞
    ｗ）からなることを特徴とする半導体レーザの製造方
    法。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載の半導体レーザの製造方
    法において、 上記第２導電型の第１上クラッド層と第２導電型の第２
    上クラッド層との間に第２導電型エッチングストッパ層
    をエピタキシャル成長する工程をさらに含み、 上記第１の除去工程は、上記第１の絶縁膜をマスクとし
    て、上記第１コンタクト層及び第２上クラッド層を、上
    記エッチングストッパ層まで選択的にエッチングするこ
    とにより行なうものであり、 上記第２の除去工程は、上記第２の絶縁膜をマスクとし
    て、上記第１コンタクト層，第２半導体層，第２上クラ
    ッド層，及び第１半導体層を、上記エッチングストッパ
    層まで選択的にエッチングすることにより行なうもので
    あることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
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