JPH09283846A

JPH09283846A - 半導体レーザの製造方法

Info

Publication number: JPH09283846A
Application number: JP11418096A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 孝志高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1996-04-11
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】活性層水平方向にキャリアの閉じ込め機構を
有するＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザを、簡単な製造工
程で、かつ、メサエッチングで活性層側面を表面に晒す
ことなく、製造する。【解決手段】Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１０７
は、ドーピング濃度を２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度に設定する
ことによって、メサ側面にのみ選択的に結晶成長され
る。また、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７中のドーパント
であるＳｅが、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７に隣接した
メサ側面のｎ型ＩｎＰキャップ層１０６，ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５に拡散すること
により、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７に隣接したメサ側
面のｎ型ＩｎＰキャップ層１０６，ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５がＳｅの拡散に伴い無
秩序化され、ＩｎＧａＡｓＰ混晶１１２となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信や光接続等
に用いられる半導体レーザの製造方法に関し、特に有機
金属気相成長法で作製したＩｎＧａＡｓＰ系材料の半導
体レーザを製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系半導体
レーザは、光ファイバ通信の光源として広く用いられて
いる。その代表的な構造としては、埋め込みヘテロ構造
(BH;Buried Heterostructure)が挙げられる。

【０００３】図１３は特開平７−２２６９２号に示され
ているＢＨレーザの一例を示す図である。図１３のＢＨ
レーザを製造する場合には、先ず、ＭＯＶＰＥにより、
ｐ−ＩｎＰ基板１上にｐ−ＩｎＰクラッド層２を形成し
た後、アンドープＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＧａＡｓＰ−多
重量子井戸(ＭＱＷ)活性層３，ｎ−ＩｎＰクラッド層４
を順次に形成する。この後、ＳｉＯ₂膜を被着しフォト
リソグラフィ工程を経た後に、ＳｉＯ₂膜をマスクとし
てウエットエッチングにより、変曲点の無い滑らかな側
面を有するメサストライプを形成する。次に、ＳｉＯ₂
膜を被着したまま、ＭＯＶＰＥにより、メサストライプ
側面をｐ−ＩｎＰ埋め込み層５，ｎ−ＩｎＰ埋め込み層
６，ｐ−ＩｎＰ埋め込み層７，ｎ−ＩｎＰ埋め込み層８
で埋め込む。次に、ＳｉＯ₂膜を除去した後、ＭＯＶＰ
Ｅによりｎ−ＩｎＰ平坦化層９，ｎ−ＩｎＧａＡｓＰキ
ャップ層１０を積層する。その後、ＳｉＯ₂膜１１によ
り電流狭窄部を形成し、しかる後、ｎ電極１２を形成す
る。また、基板１の裏面に、ｐ電極１３を蒸着により形
成する。

【０００４】しかしながら、上述したようなＢＨレーザ
においては、結晶成長工程を３回行なわなければならな
いため、プロセスが複雑であリ、コスト上昇を招いてい
る。また、１回目の結晶成長で形成したＩｎＰ層とＩｎ
ＧａＡｓＰ層の側面が、メサエッチングにより露出す
る。この場合、その後のＭＯＶＰＥで２回目の埋め込み
成長を行なうための昇温時に、ＩｎＧａＡｓＰ活性層側
面のＡｓ脱けを防止するために、ＰＨ₃に加えてＡｓＨ₃
を流さなければならないが、ＩｎＰ表面にＡｓＨ₃を接
触させると、ＰとＡｓの置換が発生してしまう。この結
果、表面に非常に薄いＩｎＡｓが形成されたり、点欠陥
が発生し、これらはリーク電流の原因となってしまう。
なお、このような問題は、蒸気圧の高いＶ族元素を２つ
含むＩｎＧａＡｓＰ系に特有のものである。

【０００５】図１４は、特開平６−９７５８８号に示さ
れている他のＢＨレーザの例を示す図である。図１４の
ＢＨレーザを製造する場合には、先ず、ｎ型ＩｎＰ基板
１４上にＩｎＧａＡｓＰ活性層１５，ｐ型ＩｎＰクラッ
ド層１６を順次エピタキシャル成長させる。次に、ｐ型
ＩｎＰクラッド層１６の上面にストライプ状の誘電体膜
を形成し、該誘電体膜をマスクとしたエッチングを行な
い、〈111〉方向にストライプ状のリッジを形成する。
そして誘電体膜を除去した後に、(111)Ｂ面を保存する
成長条件で、ｐ型ＩｎＰクラッド層１７，ｐ型ＩｎＰブ
ロック層１８，ｎ型ＩｎＰブロック層１９を順次エピタ
キシャル成長させる。続いて、基板全面に対してｐ型Ｉ
ｎＰクラッド層２０を形成する。

【０００６】このＢＨレーザにおいては、結晶成長工程
が２回で済むため、図１３に示した構造よりも作製が容
易となっている。しかしながら、図１４のＢＨレーザに
おいても、１回目の成長後のメサエッチングで活性層側
面が露出してしまう点は、図１３のＢＨレーザと同様で
ある。

【０００７】活性層側面を露出させない構造として、図
１５に示すような半導体レーザ構造が提案されている
(特開平６−１７７４８２号)。図１５の半導体レーザで
は、ｐ型ＩｎＰ基板１の表面をメサエッチングしてスト
ライプ状のメサ２１を形成する。次に、メサ２１が形成
されたｐ型ＩｎＰ基板１上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層２
２と、高濃度にＳｅ(セレン)を含有した半導体電流狭窄
層２３とを、順次に成長させて、前記メサ２１を自己整
合埋め込みしてから、引き続きｐ型ＩｎＰクラッド層２
４，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２５，ｎ型ＩｎＰクラッド層
２６，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層２７を成長させ
ている。なお、図中の２８は電流狭窄用の絶縁膜であ
る。

【０００８】図１５の半導体レーザ構造では、これを１
回の連続した結晶成長で作製できるため、製造工程を非
常に簡単化することができ、また、電流狭窄構造は、高
濃度にＳｅをドーピングした層を用いることにより、活
性層２５の下に自己整合的に形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
の半導体レーザ構造は、図１３，図１４に示した構造と
は異なり、活性層２５の水平方向にキャリアの閉じ込め
機構を有していない。そのため、活性層２５に注入され
たキャリアは水平横方法に拡散してしまい、図１３，図
１４に示すようなＢＨレーザに比べて、閾電流を低減す
ることが難かしいという問題があった。

【００１０】本発明は、活性層水平方向にキャリアの閉
じ込め機構を有するＩｎＧａＡｓＰ系半導体レーザを、
簡単な製造工程で、かつ、メサエッチングで活性層側面
を表面に晒すことなく(露出させることなく)、製造する
ことの可能な半導体レーザの製造方法を提供することを
目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ｐ型ＩｎＰ基板にメサスト
ライプ構造を形成する工程と、メサストライプ構造が形
成されたｐ型ＩｎＰ基板上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層，
量子井戸構造を含むＩｎＧａＡｓＰ活性層，ｎ型ＩｎＰ
キャップ層を順次に形成する工程と、引き続いて、Ｓｅ
ドープｎ型ＩｎＰブロック層をメサ側面に自己整合的に
埋め込んだ後に、ｐ型ＩｎＰブロック層を形成する工程
と、メサ頂上部のｐ型ＩｎＰブロック層を除去した後
に、全面にｎ型ＩｎＰクラッド層，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層を順次に形成する工程とを有し、さらに、
Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層に隣接したＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層を無秩序化してＩｎＧａＡｓＰ混晶にする工
程を含むことを特徴としている。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の半導体レーザの製造方法において、Ｓｅドープｎ型
ＩｎＰブロック層を形成後、ｐ型ＩｎＰブロック層を形
成するに先立って、メサ形状に沿ってｎ型ＩｎＧａＡｓ
Ｐ層を形成することを特徴としている。

【００１３】また、請求項３記載の発明は、ｎ型ＩｎＰ
基板上にマスク層を被着して、ｎ型ＩｎＰ基板上にメサ
ストライプ構造を形成する工程と、前記マスク層を被着
したままで、メサストライプ構造の側面にｐ型ＩｎＰブ
ロック層を形成する工程と、前記マスク層を除去した後
に、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層をメサ側面に自己
整合埋め込みする工程と、引き続き、量子井戸構造を含
むＩｎＧａＡｓＰ活性層，ｐ型ＩｎＰクラッド層，ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を順次に形成する工程とを
有し、さらに、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層に隣接
したＩｎＧａＡｓＰ活性層を無秩序化してＩｎＧａＡｓ
Ｐ混晶にする工程を含むことを特徴としている。

【００１４】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の半導体レーザの製造方法において、マスク層を除去
した後、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層を成長するに
先立って、メサ形状に沿ってｎ型ＩｎＰ層を形成するこ
とを特徴としている。

【００１５】また、請求項５記載の発明は、請求項３記
載の半導体レーザの製造方法において、ｎ型ＩｎＰ基板
とｐ型ＩｎＰブロック層との間のメサ側面に、電子波を
反射する多重量子障壁構造を設けることを特徴としてい
る。

【００１６】また、請求項６記載の発明は、請求項３ま
たは請求項４記載の半導体レーザの製造方法において、
ｐ型ＩｎＰブロック層の形成をｎ型ＩｎＰ基板にｐ型不
純物を拡散することによって形成することを特徴として
いる。

【００１７】また、請求項７記載の発明は、請求項１乃
至請求項４のいずれか一項に記載の半導体レーザの製造
方法において、ｐ型ＩｎＰブロック層に替えて、半絶縁
性ＩｎＰブロック層を形成することを特徴としている。

【００１８】また、請求項８記載の発明は、請求項１乃
至請求項７のいずれか一項に記載の半導体レーザの製造
方法において、無秩序化したＩｎＧａＡｓＰ混晶がＩｎ
Ｐ基板と格子整合するように、活性層に歪量子井戸層と
歪バリア層とを設けることを特徴としている。

【００１９】また、請求項９記載の発明は、ｎ型ＩｎＰ
基板上にマスク層を形成して、ｎ型ＩｎＰ基板上にメサ
ストライプ構造を形成する工程と、前記マスク層を除去
した後に、メサ形状に沿って、ｎ型ＩｎＰクラッド層，
量子井戸構造を含むＩｎＧａＡｓＰ活性層，ｐ型ＩｎＰ
第１クラッド層を形成する工程と、引き続き、Ｓｅドー
プｎ型ＩｎＰブロック層をメサ側面に自己整合埋め込み
する工程と、引き続き、全面にｐ型ＩｎＰ第２クラッド
層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を形成する工程と
を有し、前記ＩｎＧａＡｓＰ活性層の厚さは、メサ平坦
部に比べてメサ斜面の部分が薄くなっていることを特徴
としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る半導体レーザの
第１の構成例を示す図である。図１を参照すると、この
半導体レーザは、メサストライプ構造１０２が形成され
たｐ型ＩｎＰ基板１０１上に、Ｚｎドープｐ型ＩｎＰク
ラッド層１０４，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸活性層１０５，ｎ型ＩｎＰキャップ層１０６，高濃度
にＳｅをドーピングしたｎ型ＩｎＰブロック層(Ｓｅド
ープｎ型ＩｎＰブロック層)１０７が順次に形成されて
いる。

【００２１】ここで、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層
１０７は、ドーピング濃度を２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度に設
定することによって、メサ頂上には結晶成長されず、メ
サ側面にのみ選択的に結晶成長されるようになってい
る。また、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７中のドーパント
であるＳｅが、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７に隣接した
メサ側面のｎ型ＩｎＰキャップ層１０６，ＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５に拡散すること
により、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７に隣接したメサ側
面のｎ型ＩｎＰキャップ層１０６，ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ
ＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５がＳｅの拡散に伴い無
秩序化され、ＩｎＧａＡｓＰ混晶１１２となっている。

【００２２】また、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７，Ｉｎ
Ｐキャップ層１０６上には、メサ側面に形成されたｎ型
ＩｎＰブロック層１０７との間で逆バイアス接合による
電流狭窄機能をもつＺｎドープｐ型ＩｎＰブロック層１
０８と、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰクラッド層１１０と、Ｓ
ｅドープＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１１とが順次に
形成されており、また、ｎ型ＩｎＰコンタクト層１１１
表面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ電極１１３が形成され、また、
ｐ型ＩｎＰ基板１０１裏面にはＡｕＺｎ／Ａｕ電極１１
４が形成されている。

【００２３】図２は図１の半導体レーザの製造工程例を
示す図である。図２の製造工程例では、先ず最初に、図
２(ａ)に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１０１上に幅１μ
ｍ程度のメサストライプ構造１０２を形成する。このメ
サストライプ構造１０２は、フォトリソグラフィ工程に
よりパターン形成した絶縁膜(ＳｉＯ₂膜)１０３をマス
クとしてドライエッチングにより形成できる。

【００２４】次に、上記ＳｉＯ₂膜１０３を除去した後
に、図２(ｂ)に示すように、有機金属気相成長法で、Ｚ
ｎドープｐ型ＩｎＰクラッド層１０４，ＩｎＧａＡｓ／
ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５，ｎ型ＩｎＰキャ
ップ層１０６，Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１０
７，Ｚｎドープｐ型ＩｎＰブロック層１０８を順次エピ
タキシャル成長させる。

【００２５】ここで、量子井戸活性層１０５は、例え
ば、厚さ１００Å程度のＩｎ_0.53Ｇａ_0.47Ａｓ量子井戸
層を厚さ５００Å程度のＩｎＧａＡｓＰ(バンドギャッ
プ波長１．３μｍ)バリア層で挾んだ構成となってい
る。また、ＩｎＰキャップ層１０６の厚さは５０Å程度
である。また、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１０７
は、ドーピング濃度を２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度に設定する
ことによって、メサ頂上には結晶成長されず、メサ側面
にのみ選択的に結晶成長される。

【００２６】次に、図２(ｃ)に示すように、基板全面に
ＳｉＯ₂膜１０９を形成し、このＳｉＯ₂膜１０９をマス
クとして、フォトリソグラフィ工程によりメサ頂上部に
ストライプ窓を開ける。ここで、ストライプ窓の幅はｎ
型ＩｎＰブロック層１０７のストライプ幅と同じか、そ
れよりも少し大きくする必要がある。これは、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１０４から活性層１０５を通って、ｐ型Ｉ
ｎＰブロック層１０８に抜ける電流のリークが発生しな
いようにするためである。そして、ＳｉＯ₂膜１０９を
マスクとして、ｐ型ＩｎＰブロック層１０８をドライエ
ッチングする。このとき、エッチング底面がｎ型ＩｎＰ
キャップ層１０６中になるようにする。

【００２７】次に、ＳｉＯ₂マスク１０９を除去した後
に、図２(ｄ)に示すように、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰクラ
ッド層１１０，ＳｅドープＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
１１１を基板全面に結晶成長させる。ここで、ｎ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１１０のドーピング濃度は１×１０¹⁸ｃｍ
^-3程度である。そして、ｎ型ＩｎＰクラッド層１１０の
成長時間は約２時間程度であり、この間にｎ型ＩｎＰブ
ロック層１０７中のドーパントであるＳｅが、ｎ型Ｉｎ
Ｐブロック層１０７に隣接したメサ側面のｎ型ＩｎＰキ
ャップ層１０６，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井
戸活性層１０５に拡散する。このため、ｎ型ＩｎＰブロ
ック層１０７に隣接したメサ側面のｎ型ＩｎＰキャップ
層１０６，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性
層１０５がＳｅの拡散に伴い無秩序化され、ＩｎＧａＡ
ｓＰ混晶１１２となる。

【００２８】最後に、ｎ型ＩｎＰコンタクト層１１１表
面にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極１１３を形成し、また、ｐ型Ｉ
ｎＰ基板１０１裏面にＡｕＺｎ／Ａｕ電極１１４を形成
することにより、半導体レーザを得る。

【００２９】図２の半導体レーザの製造方法では、Ｉｎ
ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５は１回
目の結晶成長でｐ型ＩｎＰクラッド層１０４とｎ型Ｉｎ
Ｐキャップ層１０６の間に挾まれるため、活性層側面が
露出されることがない。そして、ｎ型ＩｎＰキャップ層
１０６は、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７を成長している
ときに、メサ頂上部のＩｎＧａＡｓＰバリア層表面から
Ａｓが脱離することを防止している。これにより、Ａｓ
脱離やＡｓとＰの置換に起因した欠陥が活性層近傍に形
成されなくなるため、素子特性の信頼性が向上する。

【００３０】また、メサストライプ部への電流狭窄は、
メサ側面に形成されたｎ型ＩｎＰブロック層１０７とｐ
型ＩｎＰブロック層１０８の逆バイアス接合により行な
われる。そして、メサ側面のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ量子井戸活性層１０５は、ｎ型ＩｎＰブロック層１
０７のドーパントであるＳｅの拡散により、電流狭窄領
域と自己整合的に無秩序化され、混晶１１２となる。こ
れにより、メサ頂上部の量子井戸層のエネルギーバンド
ギャップはメサ側面の混晶１１２のエネルギーバンドキ
ャップよりも小さくなり、活性層の水平方向でキャリア
をメサ頂上部に集中させることができる。この結果、素
子の閾電流が低減される。

【００３１】また、無秩序化していない量子井戸層の屈
折率は、無秩序化したＩｎＧａＡｓＰ混晶１１２よりも
大きくなっていることから、上記のような水平方向にお
けるキャリアの閉じ込めと同時に、水平方向にメサ頂上
部へ光を閉じ込めることができ、安定した単一横モード
で発振する半導体レーザを提供できる。

【００３２】図３は、図１の半導体レーザの変形例を示
す図である。図３の半導体レーザは、図１の半導体レー
ザ構造において、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７とｐ型Ｉ
ｎＰブロック層１０８との間に、メサ形状に沿って、さ
らに、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０１が形成されている。

【００３３】図３の半導体レーザも、基本的には、図２
(ａ)乃至(ｄ)の製造工程によって製造できるが、この製
造工程において、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７を成長
後、ｐ型ＩｎＰブロック層１０８を形成する前に、メサ
形状に沿ってｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０１を成長させ
る。

【００３４】すなわち、図２(ｃ)に示したメサ頂上部の
ｐ型ＩｎＰブロック層１０８をエッチングする工程にお
いて、エッチング深さは、精密には制御しにくい。これ
に対し、この第２の構成例，工程例では、ＳｉＯ₂１０
９をマスクとして、ｐ型ＩｎＰブロック層１０８を薄く
残してドライエッチングし、しかる後、塩酸エッチング
溶液で薄く残したｐ型ＩｎＰブロック層１０８をウエッ
トエッチングで除去する。この際、塩酸エッチング溶液
は、ＩｎＧａＡｓＰに比べてＩｎＰのエッチング速度が
速いため、ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０１がエッチングス
トップ層として働く。これにより、メサ頂上部のｐ型Ｉ
ｎＰブロック層１０８を確実に除去でき、かつ、活性層
１０５にまでエッチングが進むのを防止することができ
る。従って、素子特性のばらつきを小さくできる。

【００３５】また、上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０１を
挿入することにより、量子井戸活性層１０５とｐ型Ｉｎ
Ｐブロック層１０８との間隔をｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２
０１の層厚で制御することができ、量子井戸活性層１０
５とｐ型ＩｎＰブロック層１０８との間隔をｎ型ＩｎＧ
ａＡｓＰ層２０１の層厚で離すことにより、ｐ型ＩｎＰ
ブロック層１０８のストライプ幅をｎ型ＩｎＰブロック
層１０７のストライプ幅より狭くしても、ｐ型ＩｎＰク
ラッド層１０４から量子井戸活性層１０５を通ってｐ型
ＩｎＰブロック層１０８に抜けるリーク電流は発生しな
い。従って、電流狭窄幅をより狭くできるため、メサ頂
上部の活性層以外を通って流れる電流成分を少なくで
き、素子の閾電流をより一層低減できる。なお、ｎ型Ｉ
ｎＧａＡｓＰ層２０１の層厚を５００〜１０００Åと薄
く設定することにより、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７か
らｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層２０１を通ってｎ型ＩｎＰクラ
ッド層１１０へ流れる電流広がりを抑制している。

【００３６】また、図３の構成例において、活性層水平
方向のキャリア閉じ込めと、水平横方向の光の閉じ込め
に関しては、図１の構成例と同様に行なうことができ
る。

【００３７】図４は、本発明に係る半導体レーザの第２
の構成例を示す図である。図４を参照すると、この半導
体レーザは、メサストライプ構造１０２が形成されたｐ
型ＩｎＰ基板３０１上に、Ｚｎドープｐ型ＩｎＰブロッ
ク層１０８が形成され、また、メサストライプ構造１０
２上，ｐ型ＩｎＰブロック層１０８上に、Ｓｅドープｎ
型ＩｎＰブロック層１０７，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡ
ｓＰ量子井戸活性層１０５，Ｚｎドープｐ型ＩｎＰクラ
ッド層１０４，Ｚｎドープｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタク
ト層３０２が順次に形成されている。また、ｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層３０２表面にはＡｕＺｎ／Ａｕ電
極１１４が形成され、またｎ型ＩｎＰ基板３０１裏面に
はＡｕＧｅ／Ｎｉ電極１１３が形成されている。

【００３８】ここで、ｐ型ＩｎＰブロック層１０８はＳ
ｉＯ₂膜１０３のマスク上には結晶成長されず、ＳｉＯ₂
膜１０３のマスクで覆われていないメサ側面にのみ結晶
成長される。また、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１
０７は、ドーピング濃度を２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度に設定
することによって、メサ頂上には結晶成長されず、メサ
側面にのみ選択的に結晶成長される。そして、ｎ型Ｉｎ
Ｐブロック層１０７に隣接したメサ側面のＩｎＧａＡｓ
／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５には、ｎ型Ｉｎ
Ｐブロック層１０７中のドーパントであるＳｅが拡散す
ることで、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７に隣接したメサ
側面のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１
０５がＳｅの拡散に伴い無秩序化され、ＩｎＧａＡｓＰ
混晶１１２となっている。

【００３９】図５は図４の半導体レーザの製造工程例を
示す図である。図５の製造工程例では、先ず最初に、図
５(ａ)に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３０１上に幅２μ
ｍ程度のメサストライプ１０２を形成する。このメサス
トライプ構造１０２は、フォトリソグラフィ工程により
パターン形成したＳｉＯ₂膜１０３をマスクとしてウエ
ットエッチングにより形成できる。

【００４０】次に、上記ＳｉＯ₂膜１０３を残したまま
で、図５(ｂ)に示すように、有機金属気相成長法で、Ｚ
ｎドープｐ型ＩｎＰブロック層１０８を選択成長する。
ＳｉＯ₂膜１０３のマスクを使用した選択成長により、
ｐ型ＩｎＰブロック層１０８はＳｉＯ₂膜１０３のマス
ク上には結晶成長されず、ＳｉＯ₂膜１０３のマスクで
覆われていないメサ側面にのみ結晶成長される。

【００４１】次に、図５(ｃ)に示すように、ＳｉＯ₂マ
スク１０３を除去した後に、有機金属気相成長法を用い
て、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１０７，ＩｎＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５，Ｚｎドー
プｐ型ＩｎＰクラッド層１０４，Ｚｎドープｐ型ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層３０２を順次にエピタキシャル成
長させる。この際、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１
０７は、ドーピング濃度を２×１０¹⁹ｃｍ^-3程度に設定
することによって、メサ頂上には結晶成長されず、メサ
側面にのみ選択的に結晶成長される。そして、ｐ型Ｉｎ
Ｐクラッド層１０４の成長時間は約２時間程度であり、
この間にｎ型ＩｎＰブロック層１０７中のドーパントで
あるＳｅが、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７に隣接したメ
サ側面のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層
１０５に拡散することで、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７
に隣接したメサ側面のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量
子井戸活性層１０５がＳｅの拡散に伴い無秩序化され、
ＩｎＧａＡｓＰ混晶１１２となる。

【００４２】最後に、図５(ｄ)に示すように、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層３０２表面にＡｕＺｎ／Ａｕ電
極１１４を形成し、またｎ型ＩｎＰ基板３０１裏面にＡ
ｕＧｅ／Ｎｉ電極１１３を形成することにより、半導体
レーザを得る。

【００４３】図５の半導体レーザの製造方法では、Ｉｎ
ＧａＡｓＰ量子井戸活性層１０５は、２回目の結晶成長
で、ｎ型ＩｎＰ基板３０１またはｎ型ＩｎＰブロック層
１０７とｐ型ＩｎＰクラッド層１０４との間に挾まれる
ため、表面が露出することがない。

【００４４】また、メサストライプ部への電流狭窄は、
メサ側面に形成されたｐ型ＩｎＰブロック層１０８とｎ
型ＩｎＰブロック層１０７との逆バイアス接合により行
なわれる。ここで、ｐ型ＩｎＰブロック層１０８は、基
板３０１のメサエッチングに用いたＳｉＯ₂膜１０３の
マスクと同じマスクを用いて選択的に成長しているた
め、図２の工程例に比べてフォトリソグラフィ工程が１
回少なくなっている。また、半導体層をエッチングする
ことなく電流ブロック層を形成している。従って、製造
工程がより容易となり、素子特性の再現性や歩留りが向
上する。

【００４５】また、図４，図５の半導体レーザでは、メ
サ側面のＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層
１０５は、隣接したｎ型ＩｎＰブロック層１０７のドー
パントであるＳｅが拡散することにより、自己整合的に
無秩序化されている。これにより、活性層１０５の水平
方向において、メサ頂上部にキャリアと光とを閉じ込め
ることができる。従って、素子の閾電流を低減すること
ができる。

【００４６】図６は、図４の半導体レーザの変形例を示
す図である。図６の半導体レーザは、図４の半導体レー
ザ構造において、ｎ型ＩｎＰブロック層１０７とｐ型Ｉ
ｎＰブロック層１０８との間に、メサ形状に沿って、さ
らに、ｎ型ＩｎＰ層４０１が形成されている。

【００４７】図６の半導体レーザも、基本的には、図５
(ａ)乃至(ｄ)の製造工程によって製造できるが、この製
造工程において、メサストライプエッチング用のＳｉＯ
₂膜１０３のマスクを除去した後、ｎ型ＩｎＰブロック
層１０７を成長するに先立って、メサ形状に沿ってｎ型
ＩｎＰ層４０１を成長させる。

【００４８】この場合、ｎ型ＩｎＰ層４０１は、メサ頂
上部において、量子井戸活性層１０５とｎ型ＩｎＰ基板
３０１との間に挿入されるため、ｐｎ接合部分と再成長
界面とを分離している。従って、再成長界面の不純物や
欠陥が活性層１０５に及ぼす影響を低減し、素子の信頼
性をより一層向上させることができる。

【００４９】また、上記ｎ型ＩｎＰ層４０１が設けられ
ることにより、量子井戸活性層１０５とｐ型ＩｎＰブロ
ック層１０８との最短距離を、少なくともｎ型ＩｎＰ層
４０１の層厚だけ離すことができる。これにより、ｐ型
ＩｎＰクラッド１０４から活性層１０５を通ってｐ型Ｉ
ｎＰブロック層１０８に抜けるリーク電流を防止でき
る。そして、上記リーク電流を低減することにより、電
流ブロック構造であるｐｎｐｎサイリスタ構造のターン
オン電圧を増加させることができる。なお、ｎ型ＩｎＰ
層４０１の層厚を厚くしすぎると、ｎ型ＩｎＰ層４０１
内において横方向に電流が広がってしまうので、ｎ型Ｉ
ｎＰ層４０１の層厚としては、例えば１０００Å程度に
する。

【００５０】また、図６の構成例において、活性層水平
方向のキャリア閉じ込めと、水平横方向の光の閉じ込め
に関しては、図４の構成例と同様となっている。

【００５１】また、図７は、図４の半導体レーザの他の
変形例を示す図である。図７の半導体レーザは、図４の
半導体レーザ構造において、ｎ型ＩｎＰ基板３０１とｐ
型ＩｎＰブロック層１０８との間のメサ側面に、電子波
を反射する多重量子障壁構造５０１がさらに設けられて
いる。この多重量子障壁構造５０１は、厚さがそれぞれ
数原子層のｐ型ＧａＩｎＡｓとｐ型ＡｌＩｎＡｓの超格
子構造からなっており、電子の入射波と反射波とが強め
合う位相になるように設定されている。これにより、入
射した電子に対して、ＩｎＰ層よりも実効的に高いエネ
ルギー障壁を形成することができる。また、多重量子障
壁構造５０１は、有機金属気相成長法を用いた選択成長
によってメサ側面にのみ形成されており、従って、ｎ型
ＩｎＰ基板３０１のメサ頂上部に比べてメサ側面のエネ
ルギー障壁が高くなっている。これにより、メサ頂上部
以外を通って再結合するリーク電流を低減することがで
き、素子の閾電流をより一層低減させることができる。

【００５２】また、図８は、図６の半導体レーザの変形
例を示す図である。図８の半導体レーザでは、図６に示
した半導体レーザ構造におけるｐ型ＩｎＰブロック層１
０８に対応するｐ型ブロック層(ｐ型ＩｎＰブロック層)
を選択成長ではなくｎ型ＩｎＰ基板３０１にｐ型不純物
であるＺｎを拡散したＺｎ拡散領域６０１として、形成
している。この場合には、結晶成長工程が１回のみとな
るため、さらに製造が容易となる。

【００５３】また、Ｚｎ拡散領域６０１は、メサ側面か
らメサ頂上部の両側にも拡散される。従って、ｐ型Ｉｎ
Ｐブロック層６０１の間隔を、メサストライプ構造１０
２のメサストライプ幅よりも狭くできるため、より狭い
領域に電流を狭窄できる。従って、素子の閾電流をより
一層低減することができる。

【００５４】一方、図８の構成では、メサ側面からメサ
頂上部の両側にｐ型不純物であるＺｎを拡散したことに
より、活性層１０５とｐ型ＩｎＰブロック層６０１とが
最近接する面積が増加し、ｐ型ＩｎＰクラッド層１０４
から活性層１０５を通ってｐ型ＩｎＰブロック層６０１
に抜けるリーク電流が増加する恐れがある。これを防止
するために、図８の構成では、ｎ型ＩｎＰブロック層１
０７を成長するに先立って、メサ形状に沿ってｎ型Ｉｎ
Ｐ層４０１を成長させている。

【００５５】また、図９は、図６の半導体レーザの他の
変形例を示す図である。図９の半導体レーザでは、図６
に示した半導体レーザ構造におけるｐ型ＩｎＰブロック
層１０８にかえて、半絶縁性ＦｅドープＩｎＰブロック
層７０１を成長させている。図９の半導体レーザでは、
半絶縁性ＦｅドープＩｎＰブロック層７０１がメサ側面
に形成されることによって、メサストライプ構造１０２
に電流が集中する構造となっている。

【００５６】ｐｎ逆バイアス接合を含む素子では、高周
波変調した場合にｐｎ逆バイアス接合部の寄生容量が大
きいため、緩和振動周波数を高くできない。これに対し
て、電流ブロック構造として、ｐｎｐｎサイリスタ構造
ではなく、図９のように半絶縁層を用いた場合には、寄
生容量を小さくでき、素子の変調周波数を高くすること
ができる。

【００５７】また、Ｆｅをドーパントに用いた半絶縁性
ＩｎＰブロック層では、正孔を捕獲しないことが知られ
ている。図９の構造によれば、半絶縁性ＦｅドープＩｎ
Ｐブロック層７０１はｐ型ＩｎＰクラッド層１０４と接
触していないため、正孔のリークが発生しない。

【００５８】さらに、図９の半導体レーザでは、ｎ型Ｉ
ｎＰブロック層１０７を成長するに先立って、ｎ型Ｉｎ
Ｐ層４０１を成長することにより、活性層１０５と半絶
縁性ＦｅドープＩｎＰブロック層７０１との接触を防止
し、半絶縁性ＩｎＰブロック層７０１中のＦｅが活性層
１０５に拡散して発光特性を劣化させる事態が生ずるの
を防止している。

【００５９】上述した各構成例，各変形例の半導体レー
ザの特徴は、メサ側面に自己整合的に形成したＳｅ高濃
度ドープｎ型ＩｎＰ層１０７を用いて、量子井戸活性層
１０５を無秩序化することにより、電流狭窄構造と自己
整合的に水平方向のキャリアと光の閉じ込めとを実現す
ることにある。従って、ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸構造１
０５を無秩序化する工程は重要である。このとき、Ｉｎ
Ｐ基板３０１と格子整合している量子井戸活性層１０５
のＩｎＧａＡｓＰ量子井戸層とＩｎＧａＡｓＰバリア層
を無秩序化させた場合には、無秩序化により形成された
ＩｎＧａＡｓＰ混晶１１２は必ずしもＩｎＰ基板３０１
と格子整合しなくなる。この場合、格子整合していない
ＩｎＧａＡｓＰ混晶１１２の層厚が臨界膜厚以上になる
と、界面に転位が発生してしまい素子特性を劣化させて
しまう。図１０(ａ)は、このような問題が生ずるのを回
避する半導体レーザの構成例を示す図である。

【００６０】図１０(ａ)を参照すると、この半導体レー
ザは、全体的には、図６の半導体レーザと同様の構造の
ものとなっているが、量子井戸活性層について、図６の
半導体レーザと構造を異にしている。図１０(ｂ)は図１
０(ａ)の半導体レーザの量子井戸活性層８０１の構成を
示す図であり、図１０(ｂ)を参照すると、図１０(ａ)の
半導体レーザの量子井戸活性層８０１には、歪量子井戸
層８０２と歪バリア層８０３が設けられている。なお、
各々の層厚は臨界膜厚より小さい値としている。また、
図８(ｂ)中の８０４はＩｎＧａＡｓＰ光導波層であり、
ＩｎＰ基板３０１と格子整合した厚さ１０００Å程度の
Ｉｎ_0.72Ｇａ_0.28Ａｓ_0.61Ｐ_0.39結晶から成っている。

【００６１】図１０(ｂ)において、歪量子井戸層８０２
としては、例えばＩｎ_0.60Ｇａ_0.40Ａｓ結晶が用いら
れ、また、歪バリア層８０３としては、例えばＩｎ_0.83
Ｇａ_0.17Ａｓ_0.23Ｐ_0.77結晶が用いられる。そして、歪
量子井戸層８０２は、例えば、厚さが５０Å程度で４層
程度のものとなっており、また、歪バリア層８０３は、
例えば、厚さが５０Å程度で５層程度のものとなってい
る。この場合、歪量子井戸層８０２は、ＩｎＰ基板３０
１に対して０．５％程度の圧縮歪を受け、一方、歪バリ
ア層８０３は、ＩｎＰ基板３０１に対して０．４７％程
度の引張歪を受ける。

【００６２】上記のような量子井戸活性層８０１(すな
わち、歪量子井戸層８０２と歪バリア層８０３を積層さ
せた超格子構造)をＳｅの拡散で無秩序化して形成した
ＩｎＧａＡｓＰ結晶８０５の組成は、光導波層８０４の
組成とほぼ一致する。これにより、無秩序化されたＩｎ
ＧａＡｓＰ混晶８０５の界面から発生する転位を抑制し
て、素子特性の信頼性を向上させることができる。ま
た、圧縮歪量子井戸構造を活性層に用いることにより、
ＩｎＧａＡｓ層のオージェ再結合確率の低減、価電子帯
間吸収の低減、微分効率の向上が図れ、これにより、閾
電流をより一層低下させることができる。

【００６３】図１１は、本発明に係る半導体レーザの他
の構成例を示す図である。図１１の半導体レーザは、ｎ
型ＩｎＰ基板３０１上にメサ構造９０１が形成され、メ
サ構造９０１が形成されたｎ型ＩｎＰ基板３０１上に、
ｎ型ＩｎＰクラッド層１１０，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａ
ＡｓＰ量子井戸活性層９０２，ｐ型ＩｎＰ第１クラッド
層９０３，Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層１０７，ｐ
型ＩｎＰ第２クラッド層９０４，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層３０２が順次に形成されている。また、ｐ型
ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３０２表面にはＡｕＺｎ／
Ａｕ電極１１４が形成され、またｎ型ＩｎＰ基板３０１
裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ電極１１３が形成されている。

【００６４】図１２は図１１の半導体レーザの製造工程
例を示す図である。図１２の製造工程例では、先ず最初
に、図１２(ａ)に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３０１上
に、ストライプ状の窓を開けたＳｉＯ₂膜１０２のマス
クを形成する。ここで、ＳｉＯ₂膜１０２のマスクのス
トライプ状窓のストライプ幅は、例えば３μｍ程度であ
る。

【００６５】次に、図１２(ｂ)に示すように、有機金属
気相成長を用いた選択成長により、ＳｉＯ₂膜１０２が
除去されてｎ型ＩｎＰ基板３０１表面が露出している領
域(ストライプ状の窓の領域)に、順メサ構造９０１を形
成する。このとき、ＳｉＯ₂膜１０２のマスク上には結
晶成長が起こらないようにする。形成したメサ構造９０
１斜面の結晶面は(１１１)Ｂ面となっている。

【００６６】次に、ＳｉＯ₂膜１０２のマスクを除去し
た後に、図１２(ｃ)に示すように、有機金属気相成長法
により２回目の結晶成長を行なう。すなわち、メサ構造
９０１が形成された基板３０１上に、ｎ型ＩｎＰクラッ
ド層１１０，ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ量子井戸活
性層９０２，ｐ型ＩｎＰ第１クラッド層９０３，Ｓｅド
ープｎ型ＩｎＰブロック層１０７，ｐ型ＩｎＰ第２クラ
ッド層９０４，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３０２
を順次に形成する。ここで、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロ
ック層１０７は、Ｓｅのドーピング濃度を２×１０¹⁹ｃ
ｍ^-3程度に設定することによって、メサ頂上には結晶成
長されず、自己整合的にメサ側面にのみ選択的に結晶成
長される。また、量子井戸活性層９０２においては、メ
サ斜面の層厚がメサ平坦部の層厚よりも薄くなるように
形成される。

【００６７】最後に、図９(ｄ)に示すように、ｐ型Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層３０２表面にＡｕＺｎ／Ａｕ電
極１１４を形成し、またｎ型ＩｎＰ基板３０１裏面にＡ
ｕＧｅ／Ｎｉ電極１１３を形成することにより、半導体
レーザを得る。

【００６８】図１２の半導体レーザの製造方法では、Ｉ
ｎＧａＡｓＰ量子井戸活性層９０２は、２回目の結晶成
長でｎ型ＩｎＰクラッド層１１０とｐ型ＩｎＰ第１クラ
ッド層９０３の間に挟まれるため、表面が露出すること
がない。

【００６９】また、メサストライプ部への電流狭窄は、
ｐ型ＩｎＰクラッド層９０３，９０４とｎ型ＩｎＰブロ
ック層１０７との逆バイアス接合により行なわれる。ま
た、ｎ型ＩｎＰブロック層はメサ側面に自己整合的に形
成されているため、フォトリソグラフィ工程が１回で済
み、マスクパターン合わせをする必要がない。従って、
製造が容易となる。

【００７０】図１１，図１２の半導体レーザの製造工程
は、量子井戸活性層を無秩序化する工程を含まない。図
１１，図１２の半導体レーザでは、量子井戸活性層を無
秩序化せずとも、メサ頂上部へのキャリアの閉じ込めを
次のようにして行なうことができる。すなわち、図１
１，図１２の半導体レーザでは、メサ斜面の量子井戸活
性層厚は、メサ斜面の量子井戸活性層厚よりも薄くなる
ように形成されており、そのため、メサ斜面の量子井戸
の基底準位はメサ平坦部の量子井戸の基底準位よりも高
くなる。従って、メサ頂上部の量子井戸活性層は、エネ
ルギーバンドギャップがより大きいメサ斜面の量子井戸
活性層で挟まれることになる。これにより、活性層に注
入されたキャリアをメサ頂上部に閉じ込めることができ
る。なお、メサ斜面の量子井戸層の層厚が薄いほど、量
子準位が高くなり、キャリアの閉じ込め効果は大きくな
る。ただし、メサ斜面にＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ
量子井戸活性層９０２を全く成長させないと、活性層成
長中にメサ斜面はｎ型ＩｎＰクラッド層１１０が露出し
たままとなってしまう。そのため、露出したＩｎＰ層表
面がＡｓＨ₃にさらされて、ＰとＡｓの置換が発生して
しまい、前述したような従来と同様の問題が生じてしま
う。従って、メサ斜面にも、例えば１０〜２０Å程度の
ＩｎＧａＡｓＰ層を形成することが重要である。

【００７１】また、図１１，図１２の半導体レーザで
は、量子井戸活性層が屈曲導波路を形成しているため、
光は、実屈折率差によりメサ頂上部に(水平方向に)閉じ
込められる。すなわち、水平方向の光の閉じ込めを行な
うことができる。従って、この半導体レーザは、水平横
モードが単一モードで安定して発振する。

【００７２】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項９記載の発明によれば、量子井戸構造を含むＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層がＩｎＰ層に挟まれており、その側面が
露出することがない。従って、活性層成長後にＩｎＰ層
を成長する場合にも、活性層のＡｓ抜けを防止するため
にＡｓＨ₃を流す必要がなく、ＰとＡｓの置換が発生し
ない。これにより、活性層近傍に格子不整合の大きいＩ
ｎＡｓ層が形成されたり、欠陥が発生せず、素子特性の
信頼性を向上できる。

【００７３】また、請求項１乃至請求項８記載の半導体
レーザの製造方法では、メサ側面の量子井戸を含む活性
層が、これに隣接するＳｅドープｎ型ＩｎＰ層からドー
パントであるＳｅが拡散することにより、無秩序化され
る。これにより、メサ頂上部の活性層のエネルギーバン
ドギャップはメサ側面の活性層のエネルギーバンドギャ
ップよりも小さくなリ、キャリアを水平方向においてメ
サ頂上部に閉じ込めることができ、素子の閾電流を低減
することができる。また、これと同時に、無秩序化され
ていない量子井戸構造は、無秩序化されたＩｎＧａＡｓ
Ｐ混晶よりも屈折率が大きくなるため、光をも、水平方
向においてメサ頂上部に閉じ込めることができる。

【００７４】また、上記Ｓｅドープｎ型ＩｎＰ層は、Ｓ
ｅドーピング濃度が例えば８×１０¹⁸ｃｍ^-3以上に設定
されることにより、メサ頂上部には結晶成長せず、メサ
側面にのみ形成される。従って、基板に最初にフォトリ
ソグラフィによるエッチング工程で形成したメサストラ
イプ構造に対して、マスクを用いることなく自己整合的
にキャリアの閉じ込めと光の閉じ込めとを実現すること
ができ、製造がより容易となり、素子特性の再現性や歩
留りを向上させることができる。

【００７５】なお、請求項１記載の半導体レーザの製造
方法において、メサストライプ構造への電流狭窄は、ド
ーパメントにＳｅを用いドーパント濃度を例えば８×１
０¹⁸ｃｍ^-3以上に設定することによりメサ側面に自己整
合的に形成したｎ型ＩｎＰブロック層と、基板全面に結
晶成長した後にフォトリソグラフィによるエッチング工
程で形成したｐ型ＩｎＰブロック層との逆バイアス接合
により行なわれる。

【００７６】また、請求項２記載の半導体レーザの製造
方法では、請求項１記載の製造方法に加えて、Ｓｅを高
濃度にドーピングしたｎ型ＩｎＰブロック層を形成後、
ｐ型ＩｎＰブロック層を形成するに先立って、メサ形状
に沿ってｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層を形成することにより、
メサ頂上部のｐ型ＩｎＰブロック層をエッチングして除
去する工程において、上記ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層がエッ
チングストップ層となり、これによって、エッチング深
さを精密に制御でき、素子特性のばらつきを小さくする
ことができる。また、活性層とｐ型ＩｎＰクラッド層と
の間隔をｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層の層厚で制御して離すこ
とにより、ｐ型ＩｎＰクラッド層から活性層を通ってｐ
型ＩｎＰブロック層に抜けるリーク電流を防止しかつ電
流狭窄幅を狭くできるため、レーザ発振に寄与しない電
流成分を低減し、素子の閾電流を低減することができ
る。

【００７７】また、請求項３記載の半導体レーザの製造
方法において、メサストライプ部への電流狭窄は、メサ
側面にマスクを用いて選択的に結晶成長されたｐ型Ｉｎ
Ｐブロック層と、Ｓｅを高濃度にドーピングしてメサ側
面に自己整合的に形成したｎ型ＩｎＰブロック層との逆
バイアス接合により行なわれる。従って、請求項１，２
記載の製造方法に比べてフォトリソグラフィ工程が１回
少なくなっており、製造がより一層容易となり、素子特
性の再現性や歩留まりを向上させることができる。

【００７８】また、請求項４記載の半導体レーザの製造
方法では、請求項３の製造方法に加えて、メサストライ
プエッチング用マスクを除去した後、Ｓｅドープｎ型Ｉ
ｎＰブロック層を形成するに先立って、メサ形状に沿っ
てｎ型ＩｎＰ層を形成することにより、メサ頂上部にお
いては、活性層とｎ型ＩｎＰ基板との間に上記ｎ型Ｉｎ
Ｐ層が挿入され、これによって、ｐｎ接合部分と再成長
界面とを分離し、素子の信頼性をより一層向上させるこ
とができる。また、活性層とｐ型ＩｎＰブロック層の最
短距離をｎ型ＩｎＰ層の層厚で制御して離すことがで
き、ｐ型ＩｎＰクラッド層から活性層を通ってｐ型Ｉｎ
Ｐブロック層に抜けるリーク電流を低減させることがで
きる。これにより、電流ブロック製造であるｐｎｐｎサ
イリスタ製造のターンオン電圧を高くでき、より高出力
動作が可能となる。

【００７９】また、請求項５記載の半導体レーザの製造
方法では、請求項３の製造方法に加えて、ｎ型ＩｎＰ基
板とｐ型ＩｎＰブロック層との間のメサ側面に、電子波
を反射する多重量子障壁構造を設けることにより、この
多重量子障壁構造によって、ｎ型ＩｎＰ基板のメサ頂上
部以外を流れて再結合するリーク電流を低減させ、素子
の閾電流をより一層低減させることができる。

【００８０】また、請求項６記載の半導体レーザの製造
方法では、請求項３または請求項４の製造方法において
選択成長によって形成していたｐ型ＩｎＰブロック層
を、ｎ型ＩｎＰ基板にｐ型不純物を拡散することで形成
することにより、結晶成長工程が１回のみとなり、製造
が極めて容易となりコストを低減できる。また、ｐ型不
純物を拡散した領域はメサ側面だけでなくメサ頂上部の
両側にも拡散されるため、電流狭窄領域をより狭くで
き、閾電流をより一層低減することができる。

【００８１】また、請求項７記載の半導体レーザの製造
方法では、電流ブロック層として半絶縁性ＩｎＰブロッ
ク層を用いることにより、素子の寄生容量が小さくな
り、変調周波数を高くすることができる。

【００８２】また、請求項８記載の半導体レーザの製造
方法において、量子井戸活性層を無秩序化して形成した
ＩｎＧａＡｓＰ混晶がＩｎＰ基板と格子整合するよう
に、量子井戸層とバリア層のＧａ組成，Ａｓ組成を制御
している。これにより、無秩序化されたＩｎＧａＡｓＰ
混晶の界面から転位の発生を抑制して、素子特性の信頼
性をより一層向上させることができる。

【００８３】また、請求項９記載の半導体レーザの製造
方法では、メサ斜面の活性層の厚さをメサ平坦部の活性
層の厚さよりも薄くなるように形成することにより、メ
サ頂上部の量子井戸層のエネルギーバンドギャップはメ
サ斜面の量子井戸層のエネルギーバンドギャップよりも
小さくなり、活性層に注入されたキャリアをメサ頂上部
に閉じ込めることができ、素子の閾電流を低減すること
ができる。

【００８４】さらに、請求項９記載の発明では、電流狭
窄を行なうためのＳｅドープｎ型ＩｎＰブロック層をメ
サ側面に自己整合的に形成するので、キャリアの閉じ込
め領域と電流狭窄領域のパターンずれが発生せず、素子
特性の再現性や歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザの第１の構成例を示
す図である。

【図２】図１の半導体レーザの製造工程例を示す図であ
る。

【図３】図１の半導体レーザの変形例を示す図である。

【図４】本発明に係る半導体レーザの第２の構成例を示
す図である。

【図５】図４の半導体レーザの製造工程例を示す図であ
る。

【図６】図４の半導体レーザの変形例を示す図である。

【図７】図４の半導体レーザの変形例を示す図である。

【図８】図６の半導体レーザの変形例を示す図である。

【図９】図６の半導体レーザの変形例を示す図である。

【図１０】図６の半導体レーザの変形例を示す図であ
る。

【図１１】本発明に係る半導体レーザの他の構成例を示
す図である。

【図１２】図１１の半導体レーザの製造工程例を示す図
である。

【図１３】従来のＢＨレーザの一例を示す図である。

【図１４】従来のＢＨレーザの一例を示す図である。

【図１５】従来の半導体レーザの構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０１ｐ型ＩｎＰ基板１０２メサストライプ構造１０３ＳｉＯ₂膜(マスク) １０４ｐ型ＩｎＰクラッド層１０５量子井戸活性層１０６ｎ型ＩｎＰキャップ層１０７ｎ型ＩｎＰブロック層１０８ｐ型ＩｎＰブロック層１０９ＳｉＯ₂膜(マスク) １１０ｎ型ＩｎＰクラッド層１１１ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層１１２ＩｎＧａＡｓＰ混晶化領域１１３ｎ電極１１４ｐ電極２０１ｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層３０１ｎ型ＩｎＰ基板３０２ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層４０１ｎ型ＩｎＰ層５０１多重量子障壁構造６０１Ｚｎ拡散領域７０１半絶縁性ＦｅドープＩｎＰブロック層８０１歪量子井戸活性層８０２ＩｎＧａＡｓ圧縮歪量子井戸層８０３ＩｎＧａＡｓＰ引張歪バリア層８０４ＩｎＧａＡｓＰ光導波層９０１選択成長によるメサストライプ構造９０２量子井戸活性層９０３ｐ型ＩｎＰ第１クラッド層９０４ｐ型ＩｎＰ第２クラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ型ＩｎＰ基板にメサストライプ構造を
形成する工程と、メサストライプ構造が形成されたｐ型
ＩｎＰ基板上に、ｐ型ＩｎＰクラッド層，量子井戸構造
を含むＩｎＧａＡｓＰ活性層，ｎ型ＩｎＰキャップ層を
順次に形成する工程と、引き続いて、Ｓｅドープｎ型Ｉ
ｎＰブロック層をメサ側面に自己整合的に埋め込んだ後
に、ｐ型ＩｎＰブロック層を形成する工程と、メサ頂上
部のｐ型ＩｎＰブロック層を除去した後に、全面にｎ型
ＩｎＰクラッド層，ｎ型ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層を
順次に形成する工程とを有し、さらに、Ｓｅドープｎ型
ＩｎＰブロック層に隣接したＩｎＧａＡｓＰ活性層を無
秩序化してＩｎＧａＡｓＰ混晶にする工程を含むことを
特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項２】請求項１記載の半導体レーザの製造方法
において、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層を形成後、
ｐ型ＩｎＰブロック層を形成するに先立って、メサ形状
に沿ってｎ型ＩｎＧａＡｓＰ層を形成することを特徴と
する半導体レーザの製造方法。
【請求項３】ｎ型ＩｎＰ基板上にマスク層を被着し
て、ｎ型ＩｎＰ基板上にメサストライプ構造を形成する
工程と、前記マスク層を被着したままで、メサストライ
プ構造の側面にｐ型ＩｎＰブロック層を形成する工程
と、前記マスク層を除去した後に、Ｓｅドープｎ型Ｉｎ
Ｐブロック層をメサ側面に自己整合埋め込みする工程
と、引き続き、量子井戸構造を含むＩｎＧａＡｓＰ活性
層，ｐ型ＩｎＰクラッド層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層を順次に形成する工程とを有し、さらに、Ｓｅド
ープｎ型ＩｎＰブロック層に隣接したＩｎＧａＡｓＰ活
性層を無秩序化してＩｎＧａＡｓＰ混晶にする工程を含
むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項４】請求項３記載の半導体レーザの製造方法
において、マスク層を除去した後、Ｓｅドープｎ型Ｉｎ
Ｐブロック層を成長するに先立って、メサ形状に沿って
ｎ型ＩｎＰ層を形成することを特徴とする半導体レーザ
の製造方法。
【請求項５】請求項３記載の半導体レーザの製造方法
において、ｎ型ＩｎＰ基板とｐ型ＩｎＰブロック層との
間のメサ側面に、電子波を反射する多重量子障壁構造を
設けることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項６】請求項３または請求項４記載の半導体レ
ーザの製造方法において、ｐ型ＩｎＰブロック層の形成
をｎ型ＩｎＰ基板にｐ型不純物を拡散することによって
形成することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項７】請求項１乃至請求項４のいずれか一項に
記載の半導体レーザの製造方法において、ｐ型ＩｎＰブ
ロック層に替えて、半絶縁性ＩｎＰブロック層を形成す
ることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一項に
記載の半導体レーザの製造方法において、無秩序化した
ＩｎＧａＡｓＰ混晶がＩｎＰ基板と格子整合するよう
に、活性層に歪量子井戸層と歪バリア層とを設けること
を特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項９】ｎ型ＩｎＰ基板上にマスク層を形成し
て、ｎ型ＩｎＰ基板上にメサストライプ構造を形成する
工程と、前記マスク層を除去した後に、メサ形状に沿っ
て、ｎ型ＩｎＰクラッド層，量子井戸構造を含むＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層，ｐ型ＩｎＰ第１クラッド層を形成する
工程と、引き続き、Ｓｅドープｎ型ＩｎＰブロック層を
メサ側面に自己整合埋め込みする工程と、引き続き、全
面にｐ型ＩｎＰ第２クラッド層，ｐ型ＩｎＧａＡｓＰコ
ンタクト層を形成する工程とを有し、前記ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層の厚さは、メサ平坦部に比べてメサ斜面の部分
が薄くなっていることを特徴とする半導体レーザの製造
方法。