JPH09232671A - 半導体レーザ素子およびその製造方法ならびに半導体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気容量低減型半導体レーザの高出力・長寿
命化。 【解決手段】 ｎ型ＧａＡｓ基板と、前記ｎ型ＧａＡｓ
基板の主面にｎ型ＧａＡｓバッファ層を介して設けられ
たｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層と、前記ｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰ光導波層上に設けられた活性層（ＧａＩｎＰ／Ａｌ
_X Ｇａ_1-X ＩｎＰ歪多重量子井戸構造活性層）と、前記
活性層上に設けられたｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層と、
前記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層側から設けられかつ前
記活性層を貫いて前記ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層の表
層部分にまで到達する２条の溝と、前記２条の溝に挟ま
れかつ光導波路を含む帯状の光導波路形成部とを有する
半導体レーザ素子であって、前記溝は前記光導波路形成
部の端側で屈曲し前記光導波路形成部の端部分の幅が他
の部分に比較して広くなっている。 【効果】 光導波路形成部の端での放熱性が高く高出力
化・長寿命化が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子お
よびその製造方法ならびに半導体レーザ装置に関し、特
に電気容量低減のため半導体レーザ素子の素子幅よりも
光導波路形成領域を帯状に細くした電気容量低減型半導
体レーザ素子の製造技術に関し、たとえば、戻り光雑音
低減のために高周波重畳を掛けて使用する半導体レーザ
の製造に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信機器，光情報処理機器，光応用計
測機器等の光源として、半導体レーザが使用されてい
る。たとえば、高密度な光磁気ディスクや相変化光ディ
スクの光源として、６８０ｎｍ帯の赤色ＡｌＧａＩｎＰ
半導体レーザが使用されている。６８０ｎｍ帯の赤色Ａ
ｌＧａＩｎＰ半導体レーザは、７８０〜８３０ｎｍ帯の
赤外レーザに比べて集光スポット径が小さく、さらに光
ディスクの高密度化を図ることができる。

【０００３】しかし、６８０ｎｍ帯の赤色ＡｌＧａＩｎ
Ｐ半導体レーザは、赤外レーザに比較して戻り光雑音を
抑制するための高周波重畳が掛かり難く使用し難い。

【０００４】一方、光導波路の両側に１対の分離溝（ダ
ブルチャンネル）を設けることによって電気容量を低減
して高周波重畳を掛けやすくした６８０ｎｍ帯の赤色Ａ
ｌＧａＩｎＰ半導体レーザ（ダブルチャンネル構造半導
体レーザ）が提案されている。

【０００５】ダブルチャンネル構造半導体レーザについ
ては、「テクニカルダイジェストオブ シンポジウム
オン オプティカル メモリ（technical digest of
Symposium on Optical Memory ）」1994年７月、pp.95
〜96、あるいは「第55回応用物理学会学術講演会予稿
集」No.3,20p-S-14 、pp.9〜38（1994・9)に記載されて
いる。

【０００６】また、株式会社新技術コミュニケーション
ズ発行、「オー プラス イー（Ｏｐｌｕｓ Ｅ）」19
94年10月５日発行、Ｐ68〜Ｐ70には、一対の分離溝の間
隔を３０μｍ（レーザの横幅３００μｍ）とした場合、
電気容量は〜３５ｐＦとなり従来の１／３〜１／４とな
ること、遮断周波数測定値は２．５〜５．０ｍＷ（読出
し動作相当）において８００ＭＨｚとなり従来の赤外レ
ーザの２２０ＭＨｚに比較して３倍以上に改善されるこ
と、長時間動作信頼性は６０℃，３０ｍＷ，ＣＷで２５
００時間以上安定すること等が記載されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】光導波路の両側にそれ
ぞれ分離溝を設けた電気容量低減型ＡｌＧａＩｎＰ半導
体レーザは、電気容量の低減から高周波重畳が効果的に
掛かり戻り光による雑音の低減が図れる。

【０００８】しかし、このようなダブルチャンネル構造
の半導体レーザ（半導体レーザ素子そのものまたは半導
体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置）は、以下
のような問題があることが本発明者によってあきらかに
された。

【０００９】（１）光導波路（共振器）の両側に分離溝
を設けるため、光導波路の端面部分の放熱性が低下し、
高出力化が図り難い。すなわち、一対の溝で挟まれた光
導波路形成部は、３０μｍと細い短冊状となるため、光
導波路を構成する活性層に近い電極（Ｐ電極）面を接合
材を介してサブマウント等の支持体に固定した場合、活
性層部分で発熱した熱は分離溝があることから素子の幅
方向に広がらず、狭い光導波路形成部を介してサブマウ
ントに伝達されることになり、放熱性の低下から高出力
化が図り難い。

【００１０】（２）特に、光導波路の端（出射面）部分
は放熱経路が少なくなるため、光導波路の中央部分に比
較して放熱性が悪い。したがって、光出力を高めれば高
める程、光導波路の端面部分での光吸収が増加して端面
温度が上昇し、光学損傷が起き、素子が劣化し易くな
る。この結果、高光出力での使用において半導体レーザ
の長寿命化が図れなくなる。

【００１１】（３）半導体レーザ素子の製造において
は、最終工程で半導体基板を縦横に分断（劈開）して矩
形状の半導体レーザ素子を製造するが、前記劈開時、前
記分離溝底に応力集中が生じ、分離溝の底で劈開した
り、あるいは分離溝の底にクラックが入ったりすること
がある。これにより、半導体レーザ素子の製造歩留りの
低下を引き起こしたり、あるいは半導体レーザ素子の信
頼性を低下させる原因となる。特に、半導体基板を光導
波路に直交する方向に沿って劈開して短冊体とした後、
この短冊体の下縁にカッター等によって外力を加えて劈
開を行って半導体レーザ素子とする場合、前記分離溝底
での劈開やクラックが入り易い。不所望位置の劈開は製
品不良を引き起こし、クラックは活性層破壊等によって
半導体レーザ特性を劣化させる。

【００１２】本発明の目的は、電気容量低減型の半導体
レーザ素子および半導体レーザ装置の高出力化を図るこ
とにある。

【００１３】本発明の他の目的は、電気容量低減型の半
導体レーザ素子および半導体レーザ装置の長寿命化を図
ることにある。

【００１４】本発明の他の目的は、信頼性の高い電気容
量低減型半導体レーザ素子を高歩留りで製造する方法を
提供することにある。

【００１５】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００１７】（１）化合物半導体基板と、前記化合物半
導体基板の主面側に直接または所望の化合物半導体層を
介して設けられた化合物半導体層からなる第１導電型光
導波層と、前記第１導電型光導波層上に設けられた化合
物半導体層からなる活性層と、前記活性層上に設けられ
た化合物半導体層からなる第２導電型光導波層と、前記
第２導電型光導波層側から設けられかつ前記活性層を貫
いて前記第１導電型光導波層の表層部分にまで到達する
２条の溝と、前記２条の溝に挟まれかつ光導波路を含む
帯状の光導波路形成部とを有する半導体レーザ素子であ
って、前記溝は前記光導波路形成部の端側で屈曲し前記
光導波路形成部の端部分の幅が他の部分に比較して広く
なっている。前記活性層は複数個の量子井戸層による量
子井戸構造となっている。前記溝の側面はいずれの結晶
方向においても順メサ構造となり、前記溝上には絶縁膜
が設けられかつ一部の絶縁膜上には電極が形成されてい
る。前記第１導電型光導波層，活性層および第２導電型
光導波層はＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎＰ層で形成
されている。

【００１８】（２）化合物半導体基板の主面に直接また
は所望の化合物半導体層を介して化合物半導体層からな
る第１導電型光導波層，化合物半導体層からなる活性
層，化合物半導体層からなる第２導電型光導波層等を順
次重ねて形成する工程と、前記第２導電型光導波層側か
ら前記活性層を貫いて前記第１導電型光導波層の表層部
分にまで到達する２条の溝を形成して前記２条の溝によ
って挟まれかつ光導波路を含む帯状の光導波路形成部を
形成する工程とを有する半導体レーザ素子の製造方法で
あって、前記溝を所定の形状として前記光導波路形成部
の端部分の幅が他の部分に比較して広くなるように形成
する。たとえば、光導波路形成部の端部分は半導体レー
ザ素子の幅一杯または幅に近似した幅に広げて形成す
る。前記溝の形成時、前記溝の側面がいずれの結晶方向
においても順メサ構造になるようなエッチング方法でエ
ッチングする。前記活性層は複数個の量子井戸層を有す
る量子井戸構造となっている。前記第１導電型光導波
層，活性層および第２導電型光導波層をＡｌＧａＩｎＰ
層またはＧａＩｎＰ層で形成する。

【００１９】（３）支持体と、前記支持体に接合材を介
して固定される半導体レーザ素子とを有し、前記半導体
レーザ素子は化合物半導体基板の主面側に光導波路を形
成する活性層等が設けられるとともに、前記化合物半導
体基板の主面側に設けられた電極面が接合材を介して前
記支持体に固定され、かつ前記化合物半導体基板の主面
側に設けられ前記活性層を貫く２条の溝間に光導波路を
含みかつ帯状となる光導波路形成部を有することを特徴
とする半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素
子の前記溝は前記光導波路形成部の端側で屈曲し前記光
導波路形成部の端部分の幅が他の部分に比較して広くな
っている。

【００２０】前記（１）の手段によれば、２条の溝によ
って帯状の光導波路形成部を形成して電気容量を低減
し、高周波重畳が掛かり易くして戻り光による雑音が発
生し難くした半導体レーザ素子において、前記溝を屈曲
させて前記光導波路形成部の両端部分を幅広くすること
から、光導波路の端部分（出射面部分）の放熱性が向上
する。このため、光出力の向上を図ることができる。ま
た、光導波路の出射面部分の熱に伴う光学損傷を防ぐこ
とができるため、半導体レーザ素子の長寿命化が達成で
きる。

【００２１】前記（２）の手段によれば、２条の溝によ
って帯状の光導波路形成部を形成して電気容量を低減
し、高周波重畳が掛かり易くして戻り光による雑音が発
生し難くした半導体レーザ素子の製造方法において、前
記溝を屈曲させて前記光導波路形成部の両端部分を幅広
くすることから、光導波路の端部分（出射面部分）の放
熱性を向上できる半導体レーザ素子を製造することがで
きる。したがって、光出力を高くできる半導体レーザ素
子を製造することができる。また、光導波路の出射面部
分の熱に伴う光学損傷を防ぐことができるため、寿命の
長い半導体レーザ素子を製造することができる。また、
半導体基板を縦横に分断（劈開）して半導体レーザ素子
を製造する場合、光導波路形成部の幅が広い部分を劈開
させるため、劈開時の応力集中によって半導体レーザ素
子の劈開不良やクラック発生を防止でき、信頼性の高い
半導体レーザ素子を高歩留りで製造することができる。

【００２２】前記（３）の手段によれば、高周波重畳が
掛けやすい構造からなる半導体レーザ素子は光導波路形
成部上に設けられる電極を支持体に接合材を介して固定
するが、光導波路形成部の両端部分は幅広となっている
ことから、光導波路の端面である出射面部分での放熱性
が向上するため、半導体レーザ装置の高出力化が達成で
きるとともに、長寿命化が達成できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００２４】図１乃至図５は本発明の一実施形態である
半導体レーザ素子に係わる図であって、図１は半導体レ
ーザ素子の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面
図、図３は半導体レーザ素子における多重量子井戸活性
層の構造を示す一部の断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線に
沿う断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図であ
る。

【００２５】本実施形態１では、ＧａＩｎＰ／Ａｌ_X Ｇ
ａ_1-X ＩｎＰ系の６８０ｎｍの赤外半導体レーザに本発
明を適用した例について説明する。

【００２６】最初に半導体レーザ素子の概略構造につい
て説明する。半導体レーザ素子１は、図１に示すよう
に、光導波路（共振器）２の両端（出射面）からレーザ
光３（図では前方光のみを示す）を出射する。半導体レ
ーザ素子１の大きさは、光導波路２の延在方向に沿う縦
が６００μｍ、光導波路２と直交する方向の幅が３００
μｍ、高さが１００μｍとなっている。

【００２７】半導体レーザ素子１は、第１導電型の化合
物半導体基板５、たとえば、ｎ型ＧａＡｓ基板５の（１
００）面からなる主面にＧａＩｎＰ／Ａｌ_X Ｇａ_1-X Ｉ
ｎＰ系の多層成長層６を形成するとともに、この多層成
長層６内の活性層７を一対の溝１０で分断し、帯状の光
導波路形成部１１を形成した構造となっている。また、
前記光導波路形成部１１の両端、すなわち、光導波路２
の端部分では、幅が広くなり、放熱部１２を形成してい
る。したがって、前記光導波路形成部１１は、その殆ど
の部分を構成する細幅部１３と、この細幅部１３の両端
にそれぞれ連なる幅広の放熱部１２となる。前記細幅部
１３は、たとえば、３５μｍとなり、放熱部１２の幅は
１８０μｍとなる。

【００２８】また、半導体レーザ素子１の主面の両側に
は、縁に沿って一定幅の溝１４が形成されている。この
溝１４は、半導体基板を縦横に分断して半導体レーザ素
子を形成する際の半導体基板における劈開領域の一部で
あり、たとえば、１２０μｍ幅の劈開領域の中心を劈開
することによって生ずることから、６０μｍの幅とな
る。

【００２９】前記光導波路形成部１１を形成するための
２条の溝１０は、その殆どの部分で３５μｍの間隔を隔
てて平行に延在するが、光導波路形成部１１の両端部分
では相互に徐々に離れるように延在し、再び１８０μｍ
の間隔を隔てて平行に延在している。光導波路形成部１
１の広がり部分から端までの長さは、５０μｍ程度とな
る。

【００３０】前記溝１０および溝１４は、結晶方向の如
何を問わず、図１，図２および図４に示すように、その
側面は順メサ構造となっている。これは、溝形成時、Ｂ
ｒとＣＨ₃ＯＨの混合液（たとえば、Ｂｒ：ＣＨ₃ＯＨ＝
１：１００）やＨＢｒ系のエッチング液によるウエット
エッチングによってＧａＩｎＰ／Ａｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰ
系化合物半導体をエッチングすることによって形成され
る。この結果、前記溝上には絶縁膜を介して電極が形成
されるが、溝が順メサ構造となり、垂直面や逆メサ構造
とならないことから、絶縁膜が途切れなくなり、電極と
化合物半導体層が直接接触するショートが防止でき、信
頼性の高い半導体レーザ素子となる。

【００３１】本実施形態では、前記溝１０によって活性
層７を分断することによって、半導体レーザ素子１の略
全面に電気容量を形成することなく、光導波路形成部１
１上にのみ電気容量が形成されるようにして電気容量低
減型としている。

【００３２】一方、ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面側にはア
ノード電極（ｐ電極））１６が設けられている。また、
ｎ型ＧａＡｓ基板５の裏面側にはカソード電極（ｎ電
極）１７が設けられている。

【００３３】前記アノード電極１６およびカソード電極
１７間に所定の電圧を印加することによって、活性層７
の略中央部分に形成される光導波路２の端からレーザ光
３を出射する。

【００３４】つぎに、半導体レーザ素子１の詳細な構造
について説明する。半導体レーザ素子１は、図２および
図５に示すように、厚さ１００μｍ弱のｎ型ＧａＡｓ基
板５の（１００）面からなる主面上に、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２０，ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２１，活性
層７，第２導電型（ｐ型）ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２
２，ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層２３が順次積層形成され
ている。

【００３５】前記各層の不純物濃度および厚さ等の一例
を挙げると、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０はドナー濃度
Ｎｄが１×１０¹⁸ｃｍ~³で厚さが０．５μｍ、ｎ型Ａｌ
ＧａＩｎＰ光導波層２１はドナー濃度Ｎｄが５〜１０×
１０¹⁷ｃｍ~³で厚さが２μｍ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層２２はアクセプタ濃度Ｎａが３．５×１０¹⁷ｃｍ~³
で厚さが１．４μｍ、ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層２３は
アクセプタ濃度Ｎａが１．０×１０¹⁸ｃｍ~³で厚さが２
０ｎｍとなっている。

【００３６】また、活性層７はＧａＩｎＰ／Ａｌ_X Ｇａ
_1-X ＩｎＰ多重量子井戸構造となり、図３に示すよう
に、２層の膜厚１３ｎｍのアンドープＧａＩｎＰ量子井
戸層３０と、１層の膜厚４〜６ｎｍのアンドープＡｌ_X
Ｇａ_1-X ＩｎＰ量子障壁層（ｘ＝０．３〜０．５）３１
と、２層の膜厚５〜２０ｎｍのアンドープＡｌ_X Ｇａ
_1-X ＩｎＰガイド層（ｘ＝０．４〜０．６５）３２によ
って形成されている。前記２層のアンドープＧａＩｎＰ
量子井戸層３０間にアンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰ量
子障壁層３１を挟み、全体をアンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X
ＩｎＰガイド層３２で挟む構造となっている。

【００３７】また、ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面中央に
は、リッジ３３が形成されている。このリッジ３３は、
前記ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層２３をエッチング除去す
るとともに、ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層２３の下層のｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２２の表層部分に亘るエッチ
ングによって形成されている。リッジ３３は、たとえ
ば、幅が４〜５μｍ程度となる。

【００３８】一方、前記リッジ３３の両側のエッチング
除去空間を埋めるように、前記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導
波層２２上にはｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２４が設けられ
ている。このｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２４は、たとえ
ば、アクセプタ濃度Ｎａが２×１０¹⁸ｃｍ~³で厚さが
１．４μｍ程度となっている。また、前記リッジ３３お
よびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２４の上面はｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層２５によって被われている。このｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２５は、電極との間でオーミックをと
るため不純物濃度は１０²⁰ｃｍ~³程度の高不純物濃度と
なるとともに、膜厚は２．０μｍとなっている。

【００３９】また、前記ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面側の
両側部分は、縁に沿って溝１４が設けられている。この
溝１４は、ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面に設けられた多層
成長層６の一部をエッチングすることによって形成され
ている。すなわち、前記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２５
から前記活性層７を貫きｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２
１の表層部分に到達するようにエッチングがなされ、溝
１４が形成されている。

【００４０】他方、前記光導波路形成部１１を形成する
ために、ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面側の多層成長層６の
一部をエッチングして溝１０が形成されている。すなわ
ち、前記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２５から前記活性層
７を貫きｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２１の表層部分に
到達するように２条の溝１０が形成される。前記溝１０
は、中間に前記リッジ３３を位置させかつ３５μｍ程度
離れた平行な２条の溝となるが、前記リッジ３３の両端
部分では徐々に離れ、その後再び１８０μｍ程度の間隔
を隔てて平行に延在する。これによって、図２および図
４に示すように、光導波路形成部１１は、光導波路形成
部１１の両端部分の幅広の放熱部１２と、幅の狭い細幅
部１３とが形成される。前記溝１０および溝１４は、同
一のエッチングによって同時に形成されている。

【００４１】また、前記ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面側
は、前記リッジ３３上のｐ型ＧａＡｓコンタクト層２５
領域を除いてＰＳＧ／ＳｉＯ₂による絶縁膜層２６で被
われている。また、前記露出するｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層２５上および絶縁膜層２６上にはアノード電極１６
が設けられている。たとえば、アノード電極１６は、Ｃ
ｒ／Ａｕで形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板５
の裏面にはカソード電極１７が設けられている。たとえ
ば、カソード電極１７は、ＡｕＧｅＮｉ／Ｃｒ／Ａｕで
形成されている。

【００４２】なお、ＡｌＧａＩｎＰ結晶は、ＧａＡｓと
同様に閃亜鉛鉱形結晶構造となるため、結晶方向（結晶
面）によってエッチング面は順メサ構造、または庇状の
逆メサ構造となる。そこで、本実施形態では、ＧａＩｎ
Ｐ／Ａｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰをエッチングする際、Ｂｒと
ＣＨ₃ＯＨの混合液（たとえば、Ｂｒ：ＣＨ₃ＯＨ＝１：
１００）やＨＢｒ系のエッチング液を使用してウエット
エッチングを行い、いかなる結晶方向でも溝の側面が順
メサ構造となるようにしてある。これによって絶縁膜層
２６によるステップカバレッジ性が良好となり、前記絶
縁膜層２６上に設けられたアノード電極１６と、絶縁膜
層２６の下のｐ型ＧａＡｓコンタクト層２５やｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層２４等の化合物半導体層との電気的短絡
は発生しなくなり、半導体レーザ素子１の信頼性が高く
なる。

【００４３】さらに、半導体レーザ素子１の両出射面は
コーティング膜によって被われている。すなわち、図５
に示すように、半導体レーザ素子１の端面には前方コー
ティング膜（ＡＲコート）３５または後方コーティング
膜（ＨＲコート）３６が設けられている。前方コーティ
ング膜３５は、１１５ｎｍの厚さのＳｉＯ₂膜で形成さ
れ、反射率が５％程度となっている。また、後方コーテ
ィング膜３６は、出射面にλ／４の厚さのＳｉＯ₂膜を
付けた後それぞれλ／４の厚さのＳｉＯ₂膜とａ−Ｓ
ｉ；Ｈ膜を交互に重ね、全体で４層となる膜となってい
て、反射率は９４％程度となっている。

【００４４】前記コーティング膜の構成によって、しき
い値，発光効率（スロープ効率）等は変化する。また、
遮断周波数（ｆ_c）特性は、しきい値が低くなる程、ま
た発光効率が高くなる程高くなることが実験的にも確認
されている。

【００４５】本実施形態の半導体レーザ素子１は、支持
体にｐダウンで固定してレーザ発振させた場合、しきい
値は４６ｍＡ程度となり、発光効率は０．７ｍＷ／ｍＡ
程度となり、遮断周波数（ｆ_c）は８００ＭＨｚ程度と
高くなる。

【００４６】本実施形態の半導体レーザ素子１は、２条
の溝１０によって光導波路形成部１１を形成する構造と
なることから、電気容量が低減される。たとえば、溝１
０を設けない構造の場合、ＣＲ時定数は８００〜１００
０ｐＦΩであるが、本実施形態の半導体レーザ素子１の
場合、ＣＲ時定数は２３０ｐＦΩと１／４程度に低減で
きる。これにより、戻り光雑音を低減するための高周波
重畳が掛けやすくなる。

【００４７】つぎに、本実施形態の半導体レーザ素子の
製造方法について説明する。

【００４８】最初に、図６および図７に示すように、４
００μｍ前後の厚さの第１導電型の化合物半導体基板、
たとえば、ｎ型ＧａＡｓ基板５を用意する。このｎ型Ｇ
ａＡｓ基板５は、その主面が（１００）となっている。

【００４９】つぎに、前記ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面
に、ＭＯＣＶＤ（Metalorganic Chemical Vapor Deposi
tion）法によって、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０，ｎ型
ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２１，活性層（多重量子井戸構
造活性層）７，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２２，ｐ型
ＧａＩｎＰバッファ層２３を順次積層形成する。

【００５０】図７において、活性層７は黒塗りの層で示
してある。なお、図が不明瞭となることを避けるため、
多くの箇所のハッチングを省略し、一部のみにハッチン
グを施してある。

【００５１】前記各層の１例を挙げればつぎの通りであ
る。ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０は、ドナー濃度Ｎｄが
１×１０¹⁸ｃｍ~³であり、厚さが０．５μｍである。

【００５２】ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２１は、ドナ
ー濃度Ｎｄが５〜１０×１０¹⁷ｃｍ~³であり、厚さが２
μｍである。

【００５３】ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２２は、アク
セプタ濃度Ｎａが３．５×１０¹⁷ｃｍ~³であり、厚さが
１．４μｍである。

【００５４】ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層２３は、アクセ
プタ濃度Ｎａが１．０×１０¹⁸ｃｍ~³であり、厚さが２
０ｎｍである。

【００５５】また、活性層７は、ＧａＩｎＰ／Ａｌ_X Ｇ
ａ_1-X ＩｎＰ多重量子井戸構造となり、図３に示すよう
に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２１上にアンドープＡ
ｌ_XＧａ_1-X ＩｎＰガイド層３２が設けられるととも
に、このアンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰガイド層３２
上に膜厚１３ｎｍのアンドープＧａＩｎＰ量子井戸層３
０と、膜厚４〜６ｎｍのアンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X Ｉｎ
Ｐ量子障壁層（ｘ＝０．３〜０．５）３１が交互に重な
り、前記アンドープＧａＩｎＰ量子井戸層３０が２層と
なり、アンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰ量子障壁層３１
が１層となる。また、最上層は前記アンドープＧａＩｎ
Ｐ量子井戸層３０上に載るアンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X Ｉ
ｎＰガイド層３２となり、全体で５層となっている。

【００５６】つぎに、図８に示すように、前記ｐ型Ｇａ
ＩｎＰバッファ層２３上に厚さ０．２μｍのＳｉＯ₂膜
を形成した後、このＳｉＯ₂膜を選択的にエッチングし
て５〜６μｍ程度の幅の帯状のエッチングマスク４０を
形成する。エッチングマスク４０は、図では中央に示す
が、たとえば、３００μｍ程度の間隔で多数平行に形成
される。これは幅３００μｍの半導体レーザ素子１を製
造するためである。

【００５７】つぎに、前記エッチングマスク４０をマス
クとしてエッチングを行う。エッチングは前記活性層７
を貫いて活性層７の下のｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２
１の表層部分に到達するまで行われる。この結果、前記
エッチング用マスク４０の下には順メサ構造のリッジ３
３が形成される。このリッジ３３の幅は４〜５μｍ程度
となる。なお、前記エッチングにおいて、ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰ光導波層２１は０．１〜０．２μｍ程度の厚さが
残留するようにエッチングする。

【００５８】つぎに、図９に示すように、ＭＯＣＶＤ法
によって、エッチングされたｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波
層２２上にｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層２４を形成して、リ
ッジ３３の両側の窪みを埋め込む。ＧａＡｓ電流狭窄層
２４は不純物濃度が２×１０¹⁸ｃｍ~³となり、厚さは、
約１．４μｍ程度となる。

【００５９】つぎに、前記エッチングマスク４０を除去
した後、図９に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５の主面
側全域にｐ型ＧａＡｓコンタクト層２５を形成する。こ
のｐ型ＧａＡｓコンタクト層２５は、上面に形成される
電極との間でオーミックコンタクトをとるため、不純物
濃度が１０²⁰ｃｍ~³程度の高不純物濃度とされる。ま
た、厚さは２．０μｍとなる。

【００６０】つぎに、図１０に示すように、前記ｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層２５上に０．３μｍの厚さのＳｉＯ
₂膜を形成した後、このＳｉＯ₂膜を選択的にエッチング
してエッチングマスク４１を形成し、このエッチングマ
スク４１をマスクとして、エッチングを行い、活性層７
を貫きｎ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波層２１の表層に到達す
る２条の溝１０および２本の溝１４を形成する。前記溝
１４は、図１１に示すように、二点鎖線で示される分割
線ａ，ｂで囲まれる単位素子形成領域４２（幅Ｗ，長さ
Ｌ）の両側に沿って形成され、たとえば、その幅ｄは１
２０μｍとなる。前記単位素子形成領域４２の幅は３０
０μｍ、長さは６００μｍとなる。ｎ型ＧａＡｓ基板５
を分断して半導体レーザ素子１を製造する場合、前記幅
ｄの中心線に沿って劈開が行われる。

【００６１】また、２条の溝１０は、前記単位素子形成
領域４２の長さ方向に沿って平行に延在し細幅部１３を
形成するが、前記溝１０は分割線ｂの近傍、すなわち、
半導体レーザ素子１の光導波路２の端近傍で徐々に離れ
て広がった後、再び平行となり幅広部４３を形成する。
この幅広部４３は前記細幅部１３に比較して充分広く面
積が大きいことから放熱部１２を形成する。たとえば、
前記細幅部１３の幅は３５μｍとなり、幅広部４３の幅
は１８０μｍとなる。また、溝１０の側面は前記幅広部
４３の部分では溝１４の側面と一致する。

【００６２】ＧａＩｎＰ／Ａｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰは、閃
亜鉛鉱形結晶構造となることから、一般のエッチング手
法では、結晶方向によっては、比較的なだらかな順メサ
構造（順メサ形状）以外に、庇状の逆メサ構造や垂直面
構造となってしまう。すなわち、本実施形態では、前記
溝１０は直線とはならず、途中で斜めに曲がったりする
ことから、溝１０の全ての縁部分を順メサ構造とするこ
とができない。

【００６３】そこで、本実施形態では、エッチングは、
ＢｒとＣＨ₃ＯＨの混合液（たとえば、Ｂｒ：ＣＨ₃ＯＨ
＝１：１００）やＨＢｒ系のエッチング液を使用したウ
エットエッチングによって行う。

【００６４】したがって、前記溝１０，１４を被うよう
に絶縁膜を設けた場合、絶縁膜は溝の縁で途切れるよう
なこともなく、ステップカバレッジ性の高いものとな
る。この結果、前記絶縁膜上に電極を形成した場合、電
極と絶縁膜の下の化合物半導体との電気的絶縁は確実に
維持され、短絡が起きなくなる。

【００６５】つぎに、図１２に示すように、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板５の主面側全域に厚さ０．２〜０．３μｍのＰＳ
Ｇ／ＳｉＯ₂からなる絶縁膜層２６を形成するととも
に、常用のホトリソグラフィによって、前記リッジ３３
上の絶縁膜層２６を除去してコンタクト穴を形成する。
その後、表面ライトエッチを行い、露出するｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層２５の表面の清浄化を図る。

【００６６】つぎに、図１３に示すように、前記ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板５の主面側に電極材料４５を蒸着によって形
成する。たとえば、電極材料４５として、Ｃｒ，Ａｕを
順次蒸着する。その後、前記電極材料４５上にホトレジ
スト膜を塗布した後、常用のホトリソグラフィによって
パターニングしてエッチングマスク４６を形成する。つ
いで、前記エッチングマスク４６をマスクとして前記電
極材料４５をエッチングして、選択的にアノード電極
（ｐ電極）１６を形成する。図１５には、ｐ電極１６を
ハッチングで示してある。

【００６７】つぎに、前記エッチングマスク４６を除去
する。その後、図１４に示すように、前記ｎ型ＧａＡｓ
基板５の裏面を研磨（バックラップ）するとともに、エ
ッチング（バックエッチ）して、全体の厚さを１００μ
ｍ程度とする。その後、ｎ型ＧａＡｓ基板５の裏面に電
極材料を蒸着した後、前記電極材料を選択的にエッチン
グして所望パターンのカソード電極（ｎ電極）１７を形
成する。このカソード電極１７は、たとえば、ＡｕＧｅ
Ｎｉ／Ｃｒ／Ａｕで形成される。

【００６８】つぎに、図１５に示されるｎ型ＧａＡｓ基
板５を、二点鎖線で示す分割線ａ，ｂに沿って縦横に分
断して半導体レーザ素子１を製造する。

【００６９】具体的には、先ず、ｎ型ＧａＡｓ基板５を
光導波路に直交する分割線ｂに沿って分断、すなわち、
溝１０や溝１４に直交する方向に沿って劈開して短冊体
を製造する。

【００７０】つぎに、前記短冊体の前記溝１４の裏側縁
にカッターによって外力を加え、溝１４の中心線（分割
線ａ）に沿って劈開を行って分断し、半導体レーザ素子
１を製造する。この際、前記溝１４の中心線部分の裏側
にカッターで外力を加えても、前記幅広部４３には溝１
０が存在しないことから、幅広部４３には溝に掛かる応
力集中に起因する劈開やクラックが発生しなくなる。

【００７１】また、短冊体の裏面の縁にカッターによっ
て劈開力が加えられるため、縁から外れた光導波路形成
部１１の細幅部１３を形成する溝１０の部分での劈開や
クラックの発生は防止できる。

【００７２】この結果、ｎ型ＧａＡｓ基板５の不所望部
分での劈開（分断）やクラックの発生がなくなるため、
半導体レーザ素子１の製造歩留りが向上するとともに、
製造された半導体レーザ素子１の信頼性が高くなる。

【００７３】つぎに、レーザ光の発光特性の調整のた
め、常用の方法によって前記半導体レーザ素子１の両出
射面にコーティング膜を形成する。すなわち、図５に示
すように、コーティング膜は、半導体レーザ素子１の前
方出射面には前方コーティング膜（ＡＲコート）３５が
形成され、後方出射面には後方コーティング膜（ＨＲコ
ート）３６が設けられる。

【００７４】前方コーティング膜３５は、１１５ｎｍの
厚さの単層のＳｉＯ₂膜からなり、出射面に直接形成さ
れる。この前方コーティング膜３５の反射率は５％程度
となる。

【００７５】また、後方コーティング膜３６は、後方出
射面に直接形成される波長（λ）の１／４の厚さのＳｉ
Ｏ₂膜と、このλ／４のＳｉＯ₂膜上にλ／４の厚さのａ
−Ｓｉ；Ｈ膜とＳｉＯ₂膜を交互に積層した層とからな
り、全体で４層の多層膜となる。後方コーティング膜３
６の反射率は９４％程度となる。

【００７６】製造された半導体レーザ素子１は、幅３０
０μｍ，長さ６００μｍ，厚さ１００μｍとなり、長さ
方向に６８０μｍの波長のレーザ光を出射する。

【００７７】本実施形態の半導体レーザ素子１は、たと
えば、図１６に示すようなパッケージに組み込まれ半導
体レーザ装置となる。図１６は本実施形態の半導体レー
ザ装置を示す一部を切り欠いた斜視図、図１７は半導体
レーザ素子の固定状態を示す断面図である。

【００７８】半導体レーザ装置は、図１６に示されるよ
うに、それぞれアセンブリの主体部品となる板状のステ
ム５０と、このステム５０の主面側に気密固定されたキ
ャップ５１とからなっている。前記ステム５０は数ｍｍ
の厚さの円形の金属板となっていて、その主面（上面）
の中央部には銅製のヒートシンク５２が鑞材等で固定さ
れている。このヒートシンク５２の側面にはサブマウン
ト５３を介して半導体レーザ素子１が固定されている。
この半導体レーザ素子１は、その上下端からレーザ光３
を発光する。

【００７９】前記サブマウント５３は、熱伝導性が良好
なＳｉＣで形成されている。また、図１７に示すよう
に、半導体レーザ素子１は、ｐダウン、すなわち活性層
７が近接するアノード電極（ｐ電極）１６の電極面が、
ＰｂＳｎからなる接合材５４を介してサブマウント５３
に設けられたメタライズ層５３ａ上に固定されている。
アノード電極１６をサブマウント５３に固定するｐダウ
ン構造は、熱源となる活性層７までの距離が、数μｍと
カソード電極１７の場合に比較して大幅に短いことから
熱抵抗が低くなり放熱性が向上する。

【００８０】しかし、電気容量を低減するために２条の
溝を設けた半導体レーザ素子は、前記溝が熱発生源から
の放熱の抵抗となるが、本実施形態の半導体レーザ素子
１は、熱が溜まりやすい光導波路の端部分を構成する光
導波路形成部１１の端部分を幅広部４３として放熱部１
２を構成しているため、放熱面積が増大し、光導波路の
端の部分の放熱性が高くなる。

【００８１】これによって光出力の向上を高くすること
ができるとともに、光導波路の端部分が光学的損傷を受
け難くなるため半導体レーザ素子の長寿命化が図れる。

【００８２】一方、前記ステム５０の主面には半導体レ
ーザ素子１の下端から発光されるレーザ光３を受光し、
レーザ光３の光出力をモニターする受光素子５５が固定
されている。また、前記ステム５０には３本のリード５
６が固定されている。１本のリード５６はステム５０の
裏面に電気的および機械的に固定され、他の２本のリー
ド５６はステム５０を貫通し、かつガラスのような絶縁
体５７を介してステム５０に対し電気的に絶縁されて固
定されている。前記ステム５０の主面に突出する２本の
リード５６の上端は、それぞれワイヤ６０を介して半導
体レーザ素子１および受光素子５５の各電極に接続され
ている。

【００８３】他方、前記ステム５０の主面には窓６１を
有する金属製のキャップ５１に固定され、半導体レーザ
素子１およびヒートシンク５２を封止している。前記窓
６１はキャップ５１の天井部に設けた円形孔を透明なガ
ラス板６２で気密的に塞ぐことによって形成されてい
る。したがって、半導体レーザ素子１の上端から出射し
たレーザ光３は、前記透明なガラス板６２を透過してス
テム５０とキャップ５１とによって形成されたパッケー
ジ外に放射される。なお、前記ステム５０の外周部分に
は、相互に対峙して設けられる一対のＶ字状切欠部６５
と、矩形状切欠部６６が設けられ、組立時の位置決めに
使用されるようになっている。

【００８４】本実施形態の半導体レーザ装置は、所定の
リード５６に所定の電圧を印加することによって半導体
レーザ素子１からレーザ光３を発光する。

【００８５】本実施形態の半導体レーザ素子は、２条の
溝１０によって帯状の光導波路形成部１１を形成して電
気容量を低減し、高周波重畳が掛かり易くして戻り光に
よる雑音が発生し難くした構造となっているが、前記溝
１０は屈曲して前記光導波路形成部１１の両端部分を幅
広くして放熱部１２を形成してあることから、光導波路
（共振器）２の端部分（出射面部分）の放熱性を向上さ
せることができる。

【００８６】本実施形態の半導体レーザ素子は、２条の
溝１０によって帯状の光導波路形成部１１を形成して電
気容量を低減し、高周波重畳が掛かり易くして戻り光に
よる雑音が発生し難くした構造となっているが、前記溝
１０は屈曲して前記光導波路形成部１１の両端部分を幅
広くして放熱部１２を形成した構造となっていることか
ら、化合物半導体基板を縦横に分断して半導体レーザ素
子１を製造する場合、放熱部１２の部分で劈開が発生し
たり、あるいはクラックが発生することがなくなり、半
導体レーザ素子１の信頼性が高くなる。

【００８７】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
においては、２条の溝１０によって帯状の光導波路形成
部１１を形成して電気容量を低減し、高周波重畳が掛か
り易くして戻り光による雑音が発生し難くした半導体レ
ーザ素子１の製造方法において、前記溝１０を屈曲させ
て前記光導波路形成部１１の両端部分を幅広くすること
から、光導波路２の端部分（出射面部分）の放熱性を向
上できる半導体レーザ素子１を製造することができる。

【００８８】したがって、光出力を高くできる半導体レ
ーザ素子１を製造することができる。

【００８９】また、光導波路２の出射面部分の熱に伴う
光学損傷を防ぐことができるため、寿命の長い半導体レ
ーザ素子１を製造することができる。

【００９０】また、化合物半導体基板を縦横に分断（劈
開）して半導体レーザ素子１を製造する場合、光導波路
形成部１１の幅が広い部分を劈開させるため、劈開時の
応力集中によって劈開不良やクラック発生を防止でき、
信頼性の高い半導体レーザ素子１を高歩留りに製造する
ことができる。

【００９１】本実施形態の場合劈開時の端面ステップ発
生を１００％防ぐことができる。

【００９２】本実施形態の半導体レーザ装置において
は、高周波重畳が掛けやすい電気容量低減構造からなる
半導体レーザ素子１にあっては、光導波路形成部１１上
に設けられる電極（アノード電極１６）を支持体（サブ
マウント５３）に接合材５４を介して固定する構造とな
っているが、前記光導波路形成部１１の両端部分は幅広
の放熱部１２を構成していることから、熱伝達面積が多
くなり、光導波路２の端面である出射面部分での放熱性
が向上するため、半導体レーザ装置の高出力化が達成で
きるとともに、長寿命化が達成できる。

【００９３】たとえば、光導波路形成部を設けない従来
の半導体レーザ素子（半導体レーザ装置）の場合、遮断
周波数（ｆ_c）は２００〜３００ＭＨｚ、最大光出力４
０〜５０ｍＷであるが、本実施形態の半導体レーザ装置
（半導体レーザ素子）の場合、遮断周波数は８００ＭＨ
ｚと４倍程度向上させることができるとともに、２５℃
において８０〜９０ｍＷ、６０℃において７０〜８０ｍ
Ｗの最大光出力を得ることができた。

【００９４】また、半導体レーザ素子１の出射面に非対
称コーティングを施すことにより、６０℃において３０
ｍＷ定出力で２０００時間以上の安定動作が得られた。

【００９５】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００９６】すなわち、光導波路形成部の細幅部の幅は
前記実施例に限定されるものではなく、レーザ光の発光
特性や放熱特性等を勘案して決定すればよい。たとえ
ば、前記半導体レーザ素子１において、前記光導波路形
成部１１の細幅部１３の幅を６０〜８０μｍとした半導
体レーザ素子の場合、遮断周波数（ｆ_c）は５００ＭＨ
ｚとなり、最大光出力は２５℃で８０〜９０ｍＷ、６０
℃で７０〜８０ｍＷとなる。また、信頼性に関しては、
６０℃において３０ｍＷの定出力動作で２０００時間以
上の安定動作が得られる。

【００９７】また、光導波路形成部の両端の放熱部の幅
を半導体レーザ素子の幅一杯に広くしてもよい。この場
合、さらに放熱性が向上する。

【００９８】また、図１８に示すように、光導波路形成
部１１の両側部分全体を低く形成してもよい。

【００９９】また、前記実施形態では、活性層を多重量
子井戸構造としたが単一の量子井戸構造であっても前記
実施例同様な効果が得られる。

【０１００】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるｎ型Ｇ
ａＡｓ基板上にＧａＩｎＰやＡｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰによ
る多層成長層を形成した半導体レーザに適用した場合に
ついて説明したが、それに限定されるものではなく、た
とえば、他の化合物半導体による半導体レーザあるいは
長波長帯の半導体レーザにも同様に適用できる。

【０１０１】本発明は少なくともリッジ構造の半導体レ
ーザ素子の製造技術には適用できる。

【０１０２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【０１０３】（１）半導体レーザ素子は、２条の溝によ
って帯状の光導波路形成部を形成して電気容量を低減
し、高周波重畳が掛かり易くして戻り光による雑音が発
生し難くした構造となっているが、さらに前記溝は屈曲
して前記光導波路形成部の両端部分を幅広くして放熱部
を形成してあることから、光導波路の端部分の放熱性を
向上させることができる。

【０１０４】（２）光導波路の端部分の放熱性が向上す
ることから、光出力の増大を図ることができる。

【０１０５】（３）光導波路の端部分の放熱性が向上す
ることから、出射面部分の熱に伴う光学損傷を防ぐこと
ができるため、半導体レーザの長寿命化が達成できる。

【０１０６】（４）化合物半導体基板を分断して半導体
レーザ素子を製造する際、分断部分に細い溝が存在しな
いため、細い溝での劈開やクラック発生が防止でき、信
頼性の高い半導体レーザ素子を高歩留りで製造すること
ができる。この結果、半導体レーザ素子および半導体レ
ーザ装置のコストの低減が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である半導体レーザ素子を
示す斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本実施形態の半導体レーザ素子における多重量
子井戸活性層の構造を示す一部の断面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図５】図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図６】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、化合物半導体基板の主面に所望の化合物半導体層を
積層形成した状態を示す断面図である。

【図７】図６の一部を示す拡大断面図である。

【図８】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、リッジを形成した状態を示す断面図である。

【図９】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、リッジの両側に電流狭窄層を形成し、かつリッジお
よび電流狭窄層上にキャップ層を形成した状態を示す断
面図である。

【図１０】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、メサエッチングを形成した状態を示す断面図であ
る。

【図１１】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、メサエッチングを形成した状態を示す平面図であ
る。

【図１２】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、半導体基板の主面側に絶縁膜を形成した状態を示す
断面図である。

【図１３】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、半導体基板の裏面側に電極を形成した状態を示す断
面図である。

【図１４】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、半導体基板の裏面側に電極を形成した状態を示す断
面図である。

【図１５】本実施形態の半導体レーザ素子の製造におい
て、半導体基板の裏面側に電極を形成した状態を示す平
面図である。

【図１６】本実施形態の半導体レーザ装置を示す一部を
切り欠いた斜視図である。

【図１７】本実施形態の半導体レーザ装置における半導
体レーザ素子の固定状態を示す断面図である。

【図１８】本発明の他の実施形態である半導体レーザ素
子を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ素子、２…光導波路（共振器）、３…
レーザ光、５…化合物半導体基板（ｎ型ＧａＡｓ基
板）、６…多層成長層、７…活性層（ＧａＩｎＰ／Ａｌ
_X Ｇａ_1-X ＩｎＰ歪多重量子井戸構造活性層）、１０…
溝、１１…光導波路形成部、１２…放熱部、１３…細幅
部、１４…溝、１６…アノード電極、１７…カソード電
極、２０…ｎ型ＧａＡｓバッファ層、２１…ｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ光導波層、２２…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ光導波
層、２３…ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層、２４…ｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層、２５…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、２
６…絶縁膜層、３０…アンドープＧａＩｎＰ量子井戸
層、３１…アンドープＡｌ_X Ｇａ_{1- X} ＩｎＰ量子障壁
層、３２…アンドープＡｌ_X Ｇａ_1-X ＩｎＰガイド層、
３３…リッジ、３５…前方コーティング膜、３６…後方
コーティング膜、４０，４１…エッチングマスク、４２
…単位素子形成領域、４３…幅広部、４５…電極材料、
４６…エッチングマスク、５０…ステム、５１…キャッ
プ、５２…ヒートシンク、５３…サブマウント、５３ａ
…メタライズ層、５４…接合材、５５…受光素子、５６
…リード、５７…絶縁体、６０…ワイヤ、６１…窓、６
２…ガラス板、６５…Ｖ字状切欠部、６６…矩形状切欠
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川中 敏 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 田中 俊明 東京都国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化合物半導体基板と、前記化合物半導体
   基板の主面側に直接または所望の化合物半導体層を介し
   て設けられた化合物半導体層からなる第１導電型光導波
   層と、前記第１導電型光導波層上に設けられた化合物半
   導体層からなる活性層と、前記活性層上に設けられた化
   合物半導体層からなる第２導電型光導波層と、前記第２
   導電型光導波層側から設けられかつ前記活性層を貫いて
   前記第１導電型光導波層の表層部分にまで到達する２条
   の溝と、前記２条の溝に挟まれかつ光導波路を含む帯状
   の光導波路形成部とを有する半導体レーザ素子であっ
   て、前記溝は前記光導波路形成部の端側で屈曲し前記光
   導波路形成部の端部分の幅が他の部分に比較して広くな
   っていることを特徴とする半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 前記光導波路形成部の端部分は半導体レ
   ーザ素子の幅一杯に広がっていることを特徴とする請求
   項１記載の半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】 前記活性層は単一の量子井戸層または複
   数個の量子井戸層による量子井戸構造で構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体
   レーザ素子。
4. 【請求項４】 前記溝の側面はいずれの結晶方向におい
   ても順メサ構造となり、前記溝上には絶縁膜が設けられ
   かつ一部の絶縁膜上には電極が形成されていることを特
   徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の半
   導体レーザ素子。
5. 【請求項５】 前記第１導電型光導波層，活性層および
   第２導電型光導波層はＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎ
   Ｐ層で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請
   求項４のいずれか１項記載の半導体レーザ素子。
6. 【請求項６】 化合物半導体基板の主面に直接または所
   望の化合物半導体層を介して化合物半導体層からなる第
   １導電型光導波層，化合物半導体層からなる活性層，化
   合物半導体層からなる第２導電型光導波層等を順次重ね
   て形成する工程と、前記第２導電型光導波層側から前記
   活性層を貫いて前記第１導電型光導波層の表層部分にま
   で到達する２条の溝を形成して前記２条の溝によって挟
   まれかつ光導波路を含む帯状の光導波路形成部を形成す
   る工程とを有する半導体レーザ素子の製造方法であっ
   て、前記溝を所定の形状として前記光導波路形成部の端
   部分の幅が他の部分に比較して広くなるように形成する
   ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記溝の形成時、前記溝の側面がいずれ
   の結晶方向においても順メサ構造になるようなエッチン
   グ方法でエッチングすることを特徴とする請求項６記載
   の半導体レーザ素子の製造方法。
8. 【請求項８】 前記活性層を単一の量子井戸層または複
   数個の量子井戸層による量子井戸構造で形成することを
   特徴とする請求項６または請求項７記載の半導体レーザ
   素子の製造方法。
9. 【請求項９】 前記第１導電型光導波層，活性層および
   第２導電型光導波層をＡｌＧａＩｎＰ層またはＧａＩｎ
   Ｐ層で形成することを特徴とする請求項６乃至請求項８
   のいずれか１項記載の半導体レーザ素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 支持体と、前記支持体に接合材を介し
    て固定される半導体レーザ素子とを有し、前記半導体レ
    ーザ素子は化合物半導体基板の主面側に光導波路を形成
    する活性層等が設けられるとともに、前記化合物半導体
    基板の主面側に設けられた電極面が接合材を介して前記
    支持体に固定され、かつ前記化合物半導体基板の主面側
    に設けられ前記活性層を貫く２条の溝間に光導波路を含
    みかつ帯状となる光導波路形成部を有することを特徴と
    する半導体レーザ装置であって、前記半導体レーザ素子
    の前記溝は前記光導波路形成部の端側で屈曲し前記光導
    波路形成部の端部分の幅が他の部分に比較して広くなっ
    ていることを特徴とする半導体レーザ装置。