JPH11145553A - 半導体レーザ素子及びその作製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高出力の窓構造半導体レーザを再現性よく実
現する。 【解決手段】 端面部のレーザストライプの周辺に亜鉛
拡散を行い、混晶化領域の周辺への広がりを利用して窓
構造を形成する。 【効果】 他のレーザ特性を劣化させずに良好な窓構造
を形成できる。

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
（レーザ・ダイオード）に係り、特に高出力で高信頼度
の動作性能を達成するに好適な半導体レーザ素子の構成
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高出力動作に適した半導体レーザ素子の
構成は、例えばS. Arimoto他IEEE J.Quant. Elec. Vol.
29 pp1874 (1993)に記載されている。当該文献には、図
２３のようにAlGaInP/GaInP系半導体レーザにおいてレ
ーザ共振器の端面の近傍に亜鉛拡散を行いGaInPの自然
超格子を混晶化した窓領域を設けた構成が開示される。

【０００３】ところで、AlGaInP/GaInP系、即ちGaInPな
る３元系混晶半導体（３種類の構成元素からなる）の活
性層とこれより禁制帯幅の大きいAlGaInPなる４元系混
晶半導体（４種類の構成元素からなる）のクラッド層又
は光ガイド層と組み合わせて構成する半導体レーザ素子
において、 上記GaInP活性層内には、しばしばGaP層とI
nP層が周期的に積層した構造が現れる。この周期的な積
層構造は、上記素子を作製する者が意図せずとも結晶成
長条件（例えば、閃亜鉛鉱型結晶構造の（１１１）面上
での結晶成長）により発生するため、「自然超格子」と
呼ばれる（なお、当該結晶成長条件を経験的に割り出
し、素子作製条件として作為的に設定される場合もあ
る）。Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ活性層の例で説明すると、自然
超格子はｎ分子層のＩｎＰ層とｎ分子層のＧａＰ層とが
当該自然超格子領域全体の組成（巨視的な組成）がＩｎ
_0.5Ｇａ_0.5Ｐとなるように繰り返し積層されている。し
かしながら、当該自然超格子領域全体が示す禁制帯幅は
混晶半導体層として形成される（即ち、Ｉｎ原子とＧａ
原子が層中に略ランダムに存在する）Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ
の値と異なり、その相違は積層周期（例えば、上記ｎ分
子層のｎの値）に依存する。そして、自然超格子領域の
禁制帯幅は、その巨視的な組成を有する混晶半導体の禁
制帯幅より小さい値を有する。そこで、半導体レーザ素
子の活性層に上記自然超格子構造を導入し、且つその共
振器端面の少なくとも一方において不純物導入等の手段
を講じて当該自然超格子構造を混晶化した上で、レーザ
光発振のための電流注入を上記自然超格子領域に制限し
て行えば、この領域で発生する光のエネルギ（即ち、レ
ーザ光の発振波長に対応する値）に対して上記混晶化さ
れた端面部の禁制帯幅が大きくなるため、当該端面部で
の光（レーザ光）吸収が抑制され、その結果、当該端面
の破壊現象がなくなる。換言すれば、上記端面部は上記
活性層にて上記レーザ光に対し「透明な領域」（吸収の
少ない領域）となるのである。

【０００４】上記文献に開示された窓領域は、このよう
な自然超格子構造を有する活性層の共振器（レーザ光を
発振するためのキャビティ構造）端面を部分的に混晶化
して、当該端面における発熱を抑制して端面破壊現象を
防止するものであり、これにより204mWという高出力の
半導体レーザを実現している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術では窓領域（混晶化された端面部）を形成するために
当該窓領域を構成する半導体層に不純物を拡散し、その
不純物濃度を大幅に増加させることが要請される。この
ような高濃度の不純物の導入は窓領域の結晶に結晶欠陥
を発生させ、却って窓領域に不必要な光損失を発生させ
る他、活性層における非発光再結合のために窓部の発熱
が完全には抑制されず、窓構造の機能自体も損なわれ
た。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では上記自然超格子領域を有する半導体層
（例えば、活性層）に形成される窓領域（混晶化領域）
の電流注入または光励起による発光強度が、窓領域以外
の上記半導体層の値より小さく且つその値の１／２０以
上となるように上記半導体層への亜鉛等の不純物拡散の
条件（窓領域の形成条件）を制御することを考案した。

【０００７】このように窓領域の発光強度を低く設定す
る手法として、例えば、（１）水素中での酸化亜鉛を拡
散源とした固相拡散、（２）窒素中での酸化亜鉛を拡散
源とした固相拡散並びに当該拡散源を除去した後の窒素
または水素中での熱処理、（３）結晶表面にＧａＡｓ層
を設けた領域への窓領域の横広がりの利用、等がある。

【０００８】また、酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散に
おいて半導体ウエハ全面に酸化亜鉛を形成する工程と拡
散領域以外の酸化亜鉛を除去する工程と前記酸化亜鉛を
除去した領域の一部において最表面の半導体層の少なく
とも一部を除去する工程をにより窓領域以外の領域への
不純物および絶縁膜による応力の影響を防止することも
あわせて考案した。この最表面の半導体層はＧａＡｓ層
であり、半導体レーザのダブルヘテロ構造はガリウム、
インジウム、燐の少なくとも一つを構成要素として含む
場合に有効である。

【０００９】また、以上の亜鉛拡散および熱処理の工程
時に半導体レーザのストライプ（共振器方向…レーザ光
の発振方向…にストライプ状に延伸した光導波路）とな
る領域をＧａＡｓ層により覆われた状態とし、熱処理に
よる結晶表面の欠陥導入を防止することもあわせて考案
した。

【００１０】そして、本発明者は上述の検討に基づき、
以下に示す半導体レーザ素子の構造及び製造方法を着想
した。その代表的なものは、電子のド・ブロイ波長より
も短い周期の組成の変動領域（上述の自然超格子として
特徴づけられる構成）を有する活性層（少なくとも直接
遷移型の半導体領域を含む発光のためのキャリア再結合
が生じる領域）と、この活性層を挟んで設けた活性層よ
りも広い禁制帯幅を有し且つ互いに異なる導電型を有す
る半導体層よりなる（２種類の）クラッド層を含めた積
層構造を有し、この積層構造に略垂直に設けた結晶面
（例えば、結晶のへき開面）を反射鏡として共振器が構
成され且つその少なくとも一方の反射鏡の近傍（反射鏡
側）に不純物導入で上記活性層の周期的組成変動を平滑
化（例えば、上述の混晶化）して活性層の禁制帯幅を部
分的に他の活性層領域よりも大きくした所謂窓構造を有
する半導体レーザ素子を、上記不純物導入による窓構造
が形成された活性層の一部分（第１活性領域）への電流
注入又は光励起による発光強度が窓領域以外の活性層
（上記不純物導入が施されない第２活性領域）に比べ１
／２０以上の発光強度を保つ如く構成することである。
上述の便宜的に名付けた第２活性領域は、発光を起こす
ためのキャリア注入が行われる機能上、利得領域とも表
現できる。これに対し、第１活性領域は直接発光に関わ
らず、むしろ第２活性領域で発生した光を吸収せずに共
振器外へ放射する機能上、窓領域とも表現できる。

【００１１】第１及び第２活性領域を上述のように形成
するに際し、不純物導入に用いる元素の選択やその導入
条件を適正化することが推奨される。これらの条件設定
の指針の一例としては、上記不純物元素として亜鉛を利
用する。また、他の例として、窓構造の形成を水素中で
の酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散で行うことや、窒素
中での酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散と当該拡散源の
除去後の窒素又は水素中の熱処理との併用が挙げられ
る。

【００１２】さらに、酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散
において結晶表面にＧａＡｓ層形成領域を設け、この領
域への窓領域の横広がりを利用するのも一策である。酸
化亜鉛による固相拡散では、半導体ウエハ全面に酸化亜
鉛を形成する工程、拡散領域以外の酸化亜鉛を除去する
工程、及び酸化亜鉛を除去した領域において最表面の半
導体層を除去する工程をこの順に行ってもよい。上述の
ＧａＡｓ層形成領域が設けられる上記積層構造の最表面
の半導体層をＧａＡｓ層とし、半導体レーザ素子のダブ
ルヘテロ構造にはガリウム、インジウム、燐の少なくと
も一つを構成要素として含むIII−Ｖ族化合物半導体材
料を用いるのも推奨される一形態である。

【００１３】一方、ストライプ状導波路を有する半導体
レーザの当該ストライプ（形成）領域は、亜鉛拡散およ
び熱処理の工程時に幅３０μm以下のＧａＡｓ層により
覆うとよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態を実施例１乃至６とその関連図面を用いて説明する。

【００１５】＜実施例１＞本発明第１の実施例の半導体
レーザの構造を図１から図５を用いて説明する。まず、
有機金属気相成長法を用いて図１のような断面構造のダ
ブルへテロ構造を作製する。１０１はＧａＡｓ基板を示
しており、このＧａＡｓ基板１０１の面方位は（１０
０）面である。この基板上にｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ
_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ１．８μｍ程度のｎ型クラッド
層１０２、アンドープＩｎ_0.5（Ｇａ_0.7Ａｌ_0.3）_0.5Ｐ
からなる光ガイド層１０３で挾持されている多重量子井
戸活性層１０４、ｐ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ
からなる厚さ１．５μｍ程度のｐ型クラッド層１０５、
ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６、およびｎ型ＧａＡｓキ
ャップ層１０７を順次結晶成長した。多重量子井戸活性
層は３層のＩｎ_0.6Ｇａ_0.4Ｐ（７ｎｍ）ウエル層１０８
をこれより禁制帯幅の大きいＩｎ_0.5（Ｇａ_0.7Ａ
ｌ_0.3）_0.5Ｐ層１０９を介して積層される。

【００１６】ここで、活性層はダブルヘテロ構造のよう
に一定組成のものでも、多重量子井戸構造のようにエネ
ルギー的に変調を受けている構造のものでもよいが、一
定組成の場合は結晶成長時にＩｎとＧａの周期的な組成
ゆらぎ、いわゆる自然超格子を生じるように形成されて
いることが必要である。

【００１７】つぎに、図２に示す工程によりこのウエハ
の一部にＺｎの拡散を行う。まず、レーザ共振器端面
（図2の上面図左端）においてｎ−ＧａＡｓキャップ層
１０７を部分的に除去し、 ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１
０６を露出する溝１１０を形成する。なお、図2の上面
図は、レーザ共振器の一端面側を示し、他端面（右側に
位置する端面）は省略してある。溝１１０は、レーザス
トライプ形成方向（即ち、レーザ光発振方向に形成され
るストライプ状導波路が延伸する図2の上面図の横方
向）に３０乃至５０μmの範囲の長さで且つ当該ストラ
イプ形成方向と直交する方向（図2の上面図の縦方向）
に５０乃至２００μmの範囲の幅で形成する（図２
（ａ）参照）。

【００１８】次に、スパッタ法によりＺｎＯ膜１１１お
よびＳｉＯ₂膜１１２の堆積を行った上で、ホトリソグ
ラフ技術を用いてＺｎＯ膜１１１をレーザストライプと
なる領域では溝１１０内部にのみ残るように加工する
（図２（ｂ）参照）。図示せざるも、図2の上面図の中
段辺りには後の工程にてストライプ状のレーザ光導波路
が左右に延伸するように形成される（図２の窓部（上面
図左側）断面は図３のように、図２の中央部（上面図右
側）断面は図４のように夫々加工される）。上述の溝１
１０の右側の領域では、後の工程で形成されるストライ
プ状導波路（図４の電流ブロック層１１４に挟まれた領
域）を通した多重量子井戸活性層１０４への電流注入に
よりレーザ光発振を行うため、 ここにＺｎ（亜鉛）元
素の拡散源となるＺｎＯ膜１１１を設けてしまうとレー
ザ光発振に支障を来たす可能性が高くなるのである。さ
らに、ＺｎＯを残した領域以外のｎ型ＧａＡｓキャップ
層１０７を除去する（図２（ｃ）参照）。この状態で、
図２（ｃ）に示す素子の構成単位が複数形成されたウエ
ハを水素雰囲気中で摂氏５００度から６００度に加熱す
ることにより、共振器端部においてＺｎＯ膜１１１から
当該素子を構成する半導体層の積層方向沿いにｎ型クラ
ッド層１０２へ向けて亜鉛拡散を行った。

【００１９】ＺｎＯ膜１１１を除去した後、有機金属気
相成長法によりＧａＡｓ層１１３の再成長を行い（図２
（ｄ）参照）、熱化学堆積法によりＳｉＯ₂膜（図示せ
ず）を堆積する。ホトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ₂
膜を幅約５μmのストライプ状に加工する。このＳｉＯ₂
ストライプをマスクとしてｐ型クラッド層１０５の途中
までをリッジ状に加工し、このＳｉＯ₂ストライプをマ
スクとしてｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１４の選択成
長を行った。

【００２０】ＧａＡｓ再成長層１１３を取り除いた後、
ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１４及びｐ型Ｉｎ_0.5Ｇ
ａ_0.5Ｐ層１０６の上にｐ型ＧａＡｓのコンタクト層１
１５を介してＡｕ・Ｚｎ合金からなるｐ側電極１１６を
設けた。そして、ＧａＡｓ基板１０１の裏面には、Ａｕ
・Ｇｅ合金からなるｎ側電極１１７を設けた。このよう
な構造のウエハを長さ約６００μｍ（図２の上面図の横
方向の長さ…但し、右側は割愛）にへき開してレ−ザチ
ップとした（図２の上面図の左縁がへき開面）。へき開
の位置はＺｎＯ膜１１１のストライプを設けた領域（図
２の「窓部」）となるように制御した。以上の工程によ
り作成した半導体レーザの窓部および窓以外の部分の断
面構造を図３および図４に示す。図中、亜鉛を拡散した
領域１１８を斜線で示す。

【００２１】亜鉛の拡散により量子井戸を混晶化する
際、亜鉛拡散時間が長すぎると窓領域のホトルミネッセ
ンス発光強度が低下する。これは、長時間の亜鉛拡散に
より結晶欠陥が発生することが原因と考えられる。この
ような発光強度の低下を起こした素子では窓構造の効果
が損なわれ、端面破壊レベルの増加が少なくなる傾向が
あった。図５に発光強度と端面破壊レベルの関係を示す
が、端面破壊レベルは発光強度の平方根に比例して変化
し、発光強度の低下がまったく無い窓では窓構造の無い
場合の約４倍の端面破壊レベルが得られることがわかっ
た。これより、窓構造の効果を得るためには最低限窓形
成前の５％以上の発光強度を保つように不純物拡散の条
件を選択する必要があることがわかった。

【００２２】本実施例の半導体レーザは波長６８０ｎ
ｍ、しきい値電流約５０ｍＡで室温連続発振し、最大光
出力は約３００ｍＷで、光出力１００ｍＷにおいて５０
００時間以上の連続動作が可能であった。

【００２３】＜実施例２＞本発明第２の実施例の半導体
レーザの構造を図６から図８を用いて説明する。なお、
本実施例に関連する図６乃至８の夫々は上記実施例１の
図１乃至４の夫々に順次対応するため、各図の見方に関
する詳細な説明は上記実施例１を参照されたい。

【００２４】まず、有機金属気相成長法を用いて図６の
ようなダブルヘテロ構造を作製する。１０１はＧａＡｓ
基板を示しており、このＧａＡｓ基板１０１の面方位は
（１００）面である。この基板上にｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ
_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ１．８μｍ程度のｎ型
クラッド層１０２、アンドープＩｎ_0.5（Ｇａ_0.7Ａｌ
_0.3）_0.5Ｐからなる光ガイド層１０３で挾持されている
Ｉｎ_0.55Ｇａ_0.45Ｐ活性層２０１、ｐ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ
_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ１．５μｍ程度のｐ型
クラッド層１０５、ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６、お
よびｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を順次結晶成長し
た。

【００２５】活性層はダブルヘテロ構造のように一定組
成のものでも、多重量子井戸構造のようにエネルギ−的
に変調を受けている構造のものでも用いることが可能で
あるが、一定組成の場合は結晶成長時にＩｎとＧａの周
期的な組成ゆらぎ、いわゆる自然超格子を生じるように
形成されていることが必要である。本実施例では自然超
格子が形成される条件で結晶成長したＩｎ_0.55Ｇａ_0.45
Ｐを活性層とした。

【００２６】つぎに、図７に示す工程によりこのウエハ
の一部にＺｎの拡散を行う。まず、作製したウエハに通
常の熱化学堆積法によりＳｉＯ₂膜２０２を約２００ｎ
ｍ堆積した。このＳｉＯ₂膜２０２をホトリソグラフ技
術を用いて幅１０から３０μmのストライプ状に除去す
る。さらに、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１０７をこのＳｉ
Ｏ₂膜２０２に直交する幅３０から５０μmの溝１１０状
に除去する。このとき、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１０７
のストライプとＳｉＯ₂膜２０２のストライプが交差す
る領域ではＳｉＯ₂膜により保護されたｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層が除去されずに残る。次に、スパッタ法により
ＺｎＯ膜１１１の堆積を行った上で、ホトリソグラフ技
術を用いてＺｎＯ膜１１１をｎ型ＧａＡｓキャップ層１
０７の溝内部にのみ残るように加工する。さらに、Ｚｎ
Ｏ膜１１１を残した領域およびＳｉＯ₂膜で保護された
領域以外のｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を除去する。
このようなウエハを窒素中で摂氏５００度から６００度
に加熱することによりＺｎＯ膜１１１からの亜鉛拡散を
行った。

【００２７】ＺｎＯ膜１１１を残した領域ではＺｎＯ膜
１１１を拡散源として亜鉛が拡散され亜鉛濃度が約４×
１０¹⁸ｃｍ^-3の亜鉛拡散領域１１０が形成される。一
方、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７の存在する領域にお
いては拡散源からの直接的な亜鉛の拡散は起こらないが
高濃度ドープ領域に誘発された不純物の再拡散が発生し
超格子の混晶化が起こり、短波長化領域２０３が形成さ
れる。このような不純物の再拡散はｎ型ＧａＡｓキャッ
プ層１０７のある領域にそって毎分約５μmの速さで横
方向に広がるため拡散領域の亜鉛拡散が活性層に到達し
てから約１から３分で短波長化領域２０３はｎ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０７のストライプの交差した領域の中央
まで進行する。

【００２８】このような短波長化領域は外部より導入さ
れた不純物ではなく、もともとクラッド層にドーピング
されていた不純物の再拡散による超格子の混晶化により
引き起こされるため、不純物濃度の不必要な増加は起こ
らない。このため、窓領域の不純物吸収による損失や光
励起発光の発光強度の低下は発生しない。

【００２９】ＳｉＯ₂膜及びｎ−ＧａＡｓを幅１０から
３０μmのストライプ状に加工した理由は、これより幅
の広いストライプではストライプ中央部分の短波長化が
不十分であることと、この材料系の場合幅の広いストラ
イプではｎ−ＧａＡｓ下に５から１０ｎｍの意図しない
短波長化が起こったためである。

【００３０】次に、ホトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ
₂膜２０２のストライプの中央付近にＳｉＯ₂膜２０２の
ストライプのストライプと平行な幅約５μmのホトレジ
ストストライプを形成してＳｉＯ₂膜２０２およびその
下のｎ−ＧａＡｓ層１０７を再度幅約５μmのストライ
プ状に加工する。このＳｉＯ₂ストライプをマスクとし
てｐ型クラッド層１０５の途中までをリッジ状に加工
し、このＳｉＯ₂ストライプをマスクとしてｎ型ＧａＡ
ｓ電流ブロック層１１４の選択成長を行った。

【００３１】ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を取り除い
た後、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１４およびｐ型Ｉ
ｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６上には、ｐ型ＧａＡｓからなる
コンタクト層１１５を介してＡｕ・Ｚｎ合金からなるｐ
側電極１１６が設けられている。そして、ＧａＡｓ基板
１０１の裏面には、Ａｕ・Ｇｅ合金からなるｎ側電極１
１７が設けられている。このような構造のウエハを長さ
約６００μｍにへき開してレ−ザチップとした。へき開
の位置はＺｎＯ膜１１１のストライプを設けた領域とな
るようにへき開位置の制御を行った。以上の工程により
作成した半導体レーザの窓部および窓以外の部分の断面
構造を図８および図９に示す。

【００３２】本実施例の半導体レーザは波長６８０ｎ
ｍ、しきい値電流約５０ｍＡで室温連続発振し、最大光
出力は約３００ｍＷで、光出力１００ｍＷにおいて５０
００時間以上の連続動作が可能であった。

【００３３】＜実施例３＞本発明第３の実施例の半導体
レーザの構造を図１０から図１３に示す。なお、本実施
例に関連する図１０乃至１３の夫々は上記実施例１の図
１乃至４の夫々に順次対応するため、各図の見方に関す
る詳細な説明は上記実施例１を参照されたい。

【００３４】まず、有機金属気相成長法により図１０の
ようなダブルヘテロ構造を作製する。３０１はＧａＡｓ
基板を示しており、このＧａＡｓ基板３０１は、（１０
０）面から［０１１］方向に７度傾斜した面方位を有し
ている。この基板上にｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）
_0.5Ｐからなる厚さ1.8μｍ程度のｎ型クラッド層１０
２、多重量子井戸活性層３０２、ｐ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3
Ａｌ_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ1.5μｍ程度のｐ型クラッ
ド層１０５、ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６、およびｎ
−ＧａＡｓキャップ層１０７を順次結晶成長した。

【００３５】活性層３０２は厚さ５ｎｍのＩｎ_0.55Ｇａ
_0.45Ｐ層３０３と厚さ５ｎｍのＩｎ_0.45（Ｇａ_0.5Ａｌ
_0.5）_0.55Ｐ層３０４が４周期積層した多重量子井戸構
造となっている。

【００３６】つぎに、図１１に示す工程によりこのウエ
ハの一部にＺｎの拡散を行う。まず、このような半導体
積層構造を持ったウエハに通常の熱化学堆積法によりＳ
ｉＯ₂膜２０２を約２００ｎｍ堆積した。このＳｉＯ₂膜
２０２をホトリソグラフ技術を用いて幅１０から３０μ
mのストライプ状に加工する。さらに、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層をこのＳｉＯ₂膜に直交する幅３０から５０μm
の溝１１０状に除去する。このとき、ｎ−ＧａＡｓキャ
ップ層のストライプとＳｉＯ₂膜のストライプが交差す
る領域ではＳｉＯ₂膜をｎ−ＧａＡｓキャップ層の除去
の前に取り除いてありこの領域にもｎ−ＧａＡｓキャッ
プ層が除去された溝が形成される。次に、スパッタ法に
よりＺｎＯ膜１１１の堆積を行った上で、ホトリソグラ
フ技術を用いてＺｎＯ膜１１１をｎ型ＧａＡｓキャップ
層１０７の溝内部にのみ残るように加工する。さらに、
ＺｎＯ膜１１１を残した領域およびＳｉＯ₂膜で保護さ
れた領域以外のｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を除去す
る。このようなウエハを窒素中で摂氏５００度から６０
０度に加熱することによりＺｎＯ膜１１１からの亜鉛拡
散を行った。

【００３７】ＺｎＯ膜１１１を残した領域ではＺｎＯ膜
１１１から直接亜鉛が拡散され亜鉛濃度が約１×１０¹⁹
ｃｍ^-3の亜鉛拡散領域１１８が形成される。この領域で
は高濃度の不純物拡散に伴い結晶欠陥が発生し、光励起
発光の発光強度が１／１００程度に低下する。しかし、
この結晶を拡散源を除去した後に再度窒素中で５００度
から６００度で熱処理すると発光強度が回復し発光強度
は１／２０以上に回復した。。

【００３８】ＧａＡｓキャップ層１０７を除去した後、
有機金属気相成長法によりＧａＡｓ層１１３の再成長を
行い、熱化学堆積法によりＳｉＯ₂膜を堆積する。ホト
リソグラフ技術を用いてＳｉＯ₂膜を幅約５μmのストラ
イプ状に加工する。このＳｉＯ₂ストライプをマスクと
してｐ型クラッド層１０５の途中までをリッジ状に加工
し、このＳｉＯ₂ストライプをマスクとしてｎ型ＧａＡ
ｓ電流ブロック層１１４の選択成長を行った。

【００３９】ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を取り除い
た後、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１４およびｐ型In
GaP層１０６上には、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト
層１１５を介してＡｕ・Ｚｎ合金からなるｐ側電極１１
６が設けられている。そして、ＧａＡｓ基板３０１の裏
面には、Ａｕ・Ｇｅ合金からなるｎ側電極１１７が設け
られている。このような構造のウエハを長さ約６００μ
ｍにへき開してレ−ザチップとした。へき開の位置はＺ
ｎＯ膜１１１のストライプを設けた領域となるようにへ
き開位置の制御を行った。以上の工程により作成した半
導体レーザの窓部および窓以外の部分の断面構造を図１
２および図１３に示す。

【００４０】本実施例の半導体レーザは波長６５０ｎ
ｍ、しきい値電流約５０ｍＡで室温連続発振し、最大光
出力は約２００ｍＷで、光出力８０ｍＷにおいて５００
０時間以上の連続動作が可能であった。

【００４１】＜実施例４＞本発明第４の実施例の半導体
レーザの構造を図１４から図１６に示す。本実施例で
は、実施例３と同様に共振器方向に沿って図１０のよう
なダブルヘテロ構造を構成した。なお、本実施例に関連
する図１４乃至１６の夫々は上記実施例１の図２乃至４
の夫々に順次対応するため、各図の見方に関する詳細な
説明は上記実施例１を参照されたい。

【００４２】図１０において、３０１はＧａＡｓ基板を
示しており、このＧａＡｓ基板３０１は、（１００）面
から［０１１］方向に７度傾斜した面方位を有してい
る。この基板上にｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ
からなる厚さ1.8μｍ程度のｎ型クラッド層１０２、多
重量子井戸活性層３０２、ｐ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ
_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ1.5μｍ程度のｐ型クラッド層
１０５、ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６、およびｎ−Ｇ
ａＡｓキャップ層１０７を順次結晶成長した。

【００４３】活性層３０２は厚さ５ｎｍのＩｎ_0.55Ｇａ
_0.45Ｐ層３０３と厚さ５ｎｍのＩｎ_0.45（Ｇａ_0.5Ａｌ
_0.5）_0.55Ｐ層３０４が４周期積層した多重量子井戸構
造となっている。

【００４４】つぎに、図１４に示す工程によりこのウエ
ハの一部にＺｎの拡散を行う。まず、半導体積層構造を
持ったウエハに通常の熱化学堆積法によりＳｉＯ₂膜２
０２を約２００ｎｍ堆積した。このＳｉＯ₂膜２０２お
よびｎ−ＧａＡｓキャップ層１０７にホトリソグラフ技
術を用いて幅４０から６０μmで間隔が１０から２０μm
の穴４０１を形成する。次に、スパッタ法によりＺｎＯ
膜１１１の堆積を行った上で、ホトリソグラフ技術を用
いてＺｎＯ膜１１１をＳｉＯ₂の穴と重なる幅２０から
３０μmのストライプ状に加工する。この時、ＳｉＯ₂膜
２０２およびｎ−ＧａＡｓキャップ層１０７の穴４０１
とＺｎＯ膜１１１のストライプの間には１０から３０μ
mのすきま４０２ができる。このようなウエハを窒素中
で摂氏５００度から６００度で加熱することによりＺｎ
Ｏ膜１１１からの亜鉛拡散を行った。

【００４５】ＺｎＯ膜１１１を残した領域ではＺｎＯ膜
１１１から直接亜鉛が拡散され亜鉛濃度が約１×１０¹⁹
ｃｍ^-3の亜鉛拡散領域１１８が形成される。この領域で
は高濃度の不純物拡散に伴い結晶欠陥が発生し、光励起
発光の発光強度が１／１００程度に低下する。しかし、
この結晶を拡散源を除去した後に水素中で５００度から
６００度で熱処理を行うと発光強度が回復し良好な窓構
造が得られた。

【００４６】次に、ホトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ
₂膜２０２およびＧａＡｓキャップ層１０７の穴４０１
の間を通って幅約５μmのホトレジストストライプを形
成してＳｉＯ₂膜２０２を再度幅約５μmのストライプ状
に加工する。このＳｉＯ₂ストライプをマスクとしてｐ
型クラッド層１０５の途中までをリッジ状に加工し、リ
ッジ外の領域に０．１μmのｎ−Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層４
０３と約１μmのｎ−Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ
４０４ブロック層をもうけた。

【００４７】ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を取り除い
た後、ｎ−Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ４０４ブロ
ック層およびｐ型InGaP層１０６上には、ｐ型ＧａＡｓ
からなるコンタクト層１１５を介してＡｕ・Ｚｎ合金か
らなるｐ側電極１１６が設けられている。そして、Ｇａ
Ａｓ基板３０１の裏面には、Ａｕ・Ｇｅ合金からなるｎ
側電極１１７が設けられている。このような構造のウエ
ハを長さ約６００μｍにへき開してレ−ザチップとし
た。へき開の位置はＺｎＯ膜１１１のストライプを設け
た領域となるようにへき開位置の制御を行った。以上の
工程により作成した半導体レーザの窓部および窓以外の
部分の断面構造を図１５および図１６に示す。

【００４８】本実施例の半導体レーザは波長６５０ｎ
ｍ、しきい値電流約２０ｍＡで室温連続発振し、最大光
出力は約２００ｍＷで、光出力８０ｍＷにおいて５００
０時間以上の連続動作が可能であった。

【００４９】＜実施例５＞本発明第５の実施例の半導体
レーザの構造を図１７から図１９に示す。本実施例で用
いたダブルへテロ構造は、共振器長方向に図６と同様な
断面構造を有するものである。なお、本実施例に関連す
る図１７乃至１９の夫々は上記実施例１の図２乃至４の
夫々に順次対応するため、各図の見方に関する詳細な説
明は上記実施例１を参照されたい。

【００５０】図６，１８並びに１９において、１０１は
ＧａＡｓ基板を示しており、このＧａＡｓ基板１０１
は、（１００）方向の面方位を有している。この基板上
にｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ1.
8μｍ程度のｎ型クラッド層１０２、ｎ−Ｉｎ_0.5Ｇａ
_0.3Ｐ活性層２０１、ｐ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）
_0.5Ｐからなる厚さ1.5μｍ程度のｐ型クラッド層１０
５、ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.3Ｐ層１０６、およびｎ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０７を順次結晶成長した。

【００５１】つぎに、このような半導体積層構造を持っ
たウエハのに厚さ１００ｎｍのＳｉＮ膜５０１をスパッ
タ法により堆積した。このＳｉＮ膜５０１をレーザスト
ライプの方向と直交する幅３０μmから５０μmのストラ
イプ状に取り除き、さらにこのストライプ部分のＧａＡ
ｓも化学エッチングにより除去した。この時、ＧａＡｓ
のエッチングはＳｉＮ膜舌煮サイドエッチングが約２μ
m入る時間とした。次に、スパッタ法によりＺｎＯ膜１
１１の堆積を行った。

【００５２】このようなウエハを摂氏５００度から６０
０度に加熱することによりＺｎＯ膜１１１からの亜鉛拡
散を行った。ＺｎＯ膜１１１が直接半導体層に付着した
領域ではＺｎＯ膜１１１から直接亜鉛が拡散され亜鉛濃
度が約１×１０¹⁹ｃｍ^-3の亜鉛拡散領域１１８が形成さ
れる。

【００５３】この領域では高濃度の不純物拡散に伴い結
晶欠陥が発生し、光励起発光の発光強度が１／１００程
度に低下する。しかし、この結晶を拡散源を除去した後
に再度窒素中で５００度から６００度で熱処理すると発
光強度が回復し良好な窓構造が得られた。

【００５４】このようなウエハのＳｉＮ膜を取り除き、
さらにｎ−ＧａＡｓ層１０７も取り除いた後、ｐ−Ｇａ
Ａｓ再成長層１１３を成長した。さらに、熱化学堆積法
によりＳｉＯ₂膜を堆積し、ホトリソグラフ技術を用い
てＳｉＯ₂膜を幅約５μmのストライプ状に加工する。こ
のＳｉＯ₂ストライプをマスクとしてｐ型クラッド層１
０５の途中までをリッジ状に加工し、このＳｉＯ₂スト
ライプをマスクとしてｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１
４の選択成長を行った。

【００５５】ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を取り除い
た後、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１４およびｐ型Ｉ
ｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６上には、ｐ型ＧａＡｓからなる
コンタクト層１１５を介してＡｕ・Ｚｎ合金からなるｐ
側電極１１６が設けられている。そして、ＧａＡｓ基板
１０１の裏面には、Ａｕ・Ｇｅ合金からなるｎ側電極１
１７が設けられている。このような構造のウエハを長さ
約６００μｍにへき開してレ−ザチップとした。へき開
の位置はＺｎＯ膜１１１のストライプを設けた領域とな
るようにへき開位置の制御を行った。以上のような工程
により図１８および図１９に示すような断面構造を有す
る半導体レーザが作製できる。

【００５６】本実施例の半導体レーザは波長６８０ｎ
ｍ、しきい値電流約５０ｍＡで室温連続発振し、最大光
出力は約３００ｍＷで、光出力１００ｍＷにおいて５０
００時間以上の連続動作が可能であった。

【００５７】＜実施例６＞本発明第６の実施例の半導体
レーザの構造を図２０から図２２を用いて説明する。こ
こで、図２０乃至２２の夫々は上記実施例１の図２乃至
４の夫々に順次対応するため、各図の見方に関する詳細
な説明は上記実施例１を参照されたい。

【００５８】まず、有機金属気相成長法を用いて、共振
器長方向の断面が図６のように示されるダブルヘテロ構
造を作製する。１０１はＧａＡｓ基板を示しており、こ
のＧａＡｓ基板１０１の面方位は（１００）面である。
この基板上にｎ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐから
なる厚さ1.8μｍ程度のｎ型クラッド層１０２、アンド
ープＩｎ_0.5（Ｇａ_0.7Ａｌ_0.3）_0.5Ｐからなる光ガイド
層１０３で挾持されているＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ活性層２０
１、ｐ型Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐからなる厚さ
1.5μｍ程度のｐ型クラッド層１０５、ｐ型Ｉｎ_0.5Ｇａ
_0.5Ｐ層１０６、およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７
を順次結晶成長した。

【００５９】活性層はダブルヘテロ構造のように一定組
成のものでも、多重量子井戸構造のようにエネルギ−的
に変調を受けている構造のものでも用いることが可能で
あるが、一定組成の場合は結晶成長時にInとGaの周期的
な組成ゆらぎ、いわゆる自然超格子を生じるように形成
されていることが必要である。本実施例では自然超格子
が形成される条件で結晶成長したＩｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐを活
性層とした。。

【００６０】つぎに、図２０に示す工程によりこのウエ
ハの一部にＺｎの拡散を行う。まず、作製したウエハに
通常の熱化学堆積法によりＳｉＯ₂膜２０２を約２００
ｎｍ堆積した。このＳｉＯ₂膜２０２およびｎ−ＧａＡ
ｓキャップ層１０７をホトリソグラフ技術を用いて幅１
０から３０μmのストライプ状に除去する。次に、スパ
ッタ法によりＺｎＯ膜１１１の堆積を行った上で、ホト
リソグラフ技術を用いてＺｎＯ膜１１１を幅約３０μm
のＳｉＯ₂膜２０２のストライプと直交するストライプ
状に加工する。このようなウエハを窒素中で摂氏５００
度から６００度に加熱することによりＺｎＯ膜１１１か
らの亜鉛拡散を行った。

【００６１】ＺｎＯ１１１を残した領域ではＺｎＯ膜１
１１を拡散源として亜鉛が拡散され亜鉛濃度が約４×１
０¹⁸ｃｍ^-3の亜鉛拡散領域１１０が形成される。一方、
ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７の存在する領域において
は拡散源からの直接的な亜鉛の拡散は起こらないが亜鉛
拡散領域に隣接した領域では高濃度ドープ領域に誘発さ
れた不純物の再拡散が発生し超格子の混晶化が起こり、
短波長化領域２０３が形成される。このような不純物の
再拡散はｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７のある領域にそ
って毎分約５μmの速さで横方向に広がるため拡散領域
の亜鉛拡散が活性層に到達してから約１から３分で短波
長化領域２０３はｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７のスト
ライプの交差した領域の中央まで進行する。

【００６２】このような短波長化領域は外部より導入さ
れた不純物ではなく、もともとクラッド層にドーピング
されていた不純物の再拡散による超格子の混晶化により
引き起こされるため、不純物濃度の不必要な増加は起こ
らない。このため、窓領域の不純物吸収による損失や光
励起発光の発光強度の低下は発生しない。

【００６３】ＳｉＯ₂膜及びｎ−ＧａＡｓを幅１０から
３０μmのストライプ状に加工した理由は、これより幅
の広いストライプではストライプ中央部分の短波長化が
不十分であることと、この材料系の場合幅の広いストラ
イプではｎ−ＧａＡｓ下に５から１０ｎｍの意図しない
短波長化が起こったためである。

【００６４】次に、ホトリソグラフ技術を用いてＳｉＯ
₂膜のストライプの中央付近にＳｉＯ₂膜のストライプの
ストライプと平行な幅約５μmのホトレジストストライ
プを形成してＳｉＯ₂膜を再度幅約５μmのストライプ状
に加工する。このＳｉＯ₂ストライプをマスクとしてｐ
型クラッド層１０５の途中までをリッジ状に加工し、こ
のＳｉＯ₂ストライプをマスクとしてｎ型ＧａＡｓ電流
ブロック層１１４の選択成長を行った。

【００６５】ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０７を取り除い
た後、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１４およびｐ型Ｉ
ｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層１０６上には、ｐ型ＧａＡｓからなる
コンタクト層１１５を介してＡｕ・Ｚｎ合金からなるｐ
側電極１１６が設けられている。そして、ＧａＡｓ基板
１０１の裏面には、Ａｕ・Ｇｅ合金からなるｎ側電極１
１７が設けられている。このような構造のウエハを長さ
約６００μｍにへき開してレ−ザチップとした。へき開
の位置はＺｎＯ膜１１１のストライプを設けた領域とな
るようにへき開位置の制御を行った。以上の工程により
作成した半導体レーザの窓部および窓以外の部分の断面
構造を図８および図９に示す。

【００６６】本実施例の半導体レーザは波長６８０ｎ
ｍ、しきい値電流約５０ｍＡで室温連続発振し、最大光
出力は約３００ｍＷで、光出力１００ｍＷにおいて５０
００時間以上の連続動作が可能であった。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば半導体レーザの出力を出
力以外の特性を劣化させずに大幅に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１の実施例の半導体レーザ素子の共振
器方向に沿った断面を示す図（左右に共振器端面が位置
する）。

【図２】本発明の第１の実施例における拡散工程の説明
図で、「窓部」はレーザ発振用の共振器の不純物が拡散
される端面の、「中央部」は上記共振器中央部の、レー
ザ発振方向に直交する夫々の断面を示し、「上面図」は
上記共振器の上面を示す（但し、不純物拡散領域を有す
る共振器端面を左端に示すが、もう一方の共振器端面は
割愛してある）。

【図３】本発明の第１の実施例の半導体レーザの窓領域
の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示す）。

【図４】本発明第１の実施例の半導体レーザの窓以外の
領域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示
す）。

【図５】亜鉛拡散された窓領域のホトルミネッセンス発
光強度（ＰＬ強度）の低下率と当該窓領域が形成された
共振器端面の破壊レベル（ＣＯＤ（カタストロフ光学破
壊）レベル）との相関を示す図。

【図６】本発明第２の実施例の半導体レーザ素子の共振
器方向に沿った断面を示す図（左右に共振器端面が位置
する）。

【図７】本発明の第２の実施例における拡散工程の説明
図で、「窓部」はレーザ発振用の共振器の不純物が拡散
される端面の、「中央部」は上記共振器中央部の、レー
ザ発振方向に直交する夫々の断面を示し、「上面図」は
上記共振器の上面を示す（但し、不純物拡散領域を有す
る共振器端面を左端に示すが、もう一方の共振器端面は
割愛してある）。

【図８】本発明の第２の実施例の半導体レーザの窓領域
の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示す）。

【図９】本発明第２の実施例の半導体レーザの窓以外の
領域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示
す）。

【図１０】本発明第３実施例の半導体レーザ素子の共振
器方向に沿った断面を示す図（左右に共振器端面が位置
する）。

【図１１】本発明の第３の実施例における拡散工程の説
明図で、「窓部」はレーザ発振用の共振器の不純物が拡
散される端面の、「中央部」は上記共振器中央部の、レ
ーザ発振方向に直交する夫々の断面を示し、「上面図」
は上記共振器の上面を示す（但し、不純物拡散領域を有
する共振器端面を左端に示すが、もう一方の共振器端面
は割愛してある）。

【図１２】本発明の第３の実施例の半導体レーザの窓領
域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示す）。

【図１３】本発明第３の実施例の半導体レーザの窓以外
の領域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示
す）。

【図１４】本発明の第４の実施例における拡散工程の説
明図で、「窓部」はレーザ発振用の共振器の不純物が拡
散される端面の、「中央部」は上記共振器中央部の、レ
ーザ発振方向に直交する夫々の断面を示し、「上面図」
は上記共振器の上面を示す（但し、不純物拡散領域を有
する共振器端面を左端に示すが、もう一方の共振器端面
は割愛してある）。

【図１５】本発明の第４の実施例の半導体レーザの窓領
域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示す）。

【図１６】本発明第４の実施例の半導体レーザの窓以外
の領域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示
す）。

【図１７】本発明の第５の実施例における拡散工程の説
明図で、「窓部」はレーザ発振用の共振器の不純物が拡
散される端面の、「中央部」は上記共振器中央部の、レ
ーザ発振方向に直交する夫々の断面を示し、「上面図」
は上記共振器の上面を示す（但し、不純物拡散領域を有
する共振器端面を左端に示すが、もう一方の共振器端面
は割愛してある）。

【図１８】本発明の第５の実施例の半導体レーザの窓領
域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示す）。

【図１９】本発明第５の実施例の半導体レーザの窓以外
の領域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示
す）。

【図２０】本発明の第６の実施例における拡散工程の説
明図で、「窓部」はレーザ発振用の共振器の不純物が拡
散される端面の、「中央部」は上記共振器中央部の、レ
ーザ発振方向に直交する夫々の断面を示し、「上面図」
は上記共振器の上面を示す（但し、不純物拡散領域を有
する共振器端面を左端に示すが、もう一方の共振器端面
は割愛してある）。

【図２１】本発明の第６の実施例の半導体レーザの窓領
域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示す）。

【図２２】本発明第６の実施例の半導体レーザの窓以外
の領域の断面構造図（共振器方向に直交した断面を示
す）。

【図２３】従来の窓構造半導体レーザの構造図。

【符号の説明】

１０１…ＧａＡｓ基板、１０２…ｎ型クラッド層、１０
３…アンドープＩｎ_0.5（Ｇａ_0.7Ａｌ_0.3）_0.5Ｐ光ガイ
ド層、１０４…多重量子井戸活性層、１０５…ｐ型Ｉｎ
_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐクラッド層、１０６…ｐ型
Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ層、１０７…ｎ型ＧａＡｓキャップ
層、１０８…Ｉｎ_0.6Ｇａ_0.4Ｐウエル層、１０９…Ｉｎ
_0.5（Ｇａ_0.7Ａｌ_0.3）_0.5Ｐ、１１０…溝、１１１…Ｚ
ｎＯ膜、１１２…ＳｉＯ₂膜、１１３…ＧａＡｓ層、１
１４…ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、１１５…ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層、１１６…Ａｕ・Ｚｎ電極、１１７…
Ａｕ・Ｇｅ電極、１１８…亜鉛を拡散した領域、２０１
…Ｉｎ_0.55Ｇａ_0.45Ｐ活性層、２０２…ＳｉＯ₂膜、２
０３…短波長化領域、３０１…ＧａＡｓ基板、３０２…
多重量子井戸活性層、３０３…Ｉｎ_0.55Ｇａ_0.45Ｐ層、
３０４…Ｉｎ_0.45（Ｇａ_0.5Ａｌ_0.5）_0.55Ｐ層、４０１
…穴、４０２…すきま、４０３…ｎ−Ｉｎ_0.5Ｇａ_0.5Ｐ
層、４０４…ｎ−Ｉｎ_0.5（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.5Ｐ、５
０１…ＳｉＮ膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 佳秋 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも直接遷移型の半導体により構成
   される活性層と、該活性層を挟んで設けた活性層よりも
   広い禁制帯幅で互いに異なる導電型を有する半導体層よ
   りなる２種類のクラッド層を有し、少なくとも該活性層
   は電子のド・ブロイ波長よりも短い周期の組成の変動を
   有しており、層構造に垂直に設けた結晶面を反射鏡とし
   て共振器を構成し、少なくとも一方の反射鏡の近傍にお
   いて不純物を導入することにより活性層の周期的組成変
   動を平滑化して活性層の禁制帯幅を他の領域の活性層よ
   りも大きくした窓構造を有する半導体レーザで、上記禁
   制帯幅を大きくした窓構造は電流注入または光励起によ
   る発光強度が窓領域以外の領域に比べ１／２０以上の発
   光強度を保つ如く制御されていることを特長とする半導
   体レーザ素子。
2. 【請求項２】請求項１記載の不純物が亜鉛であることを
   特長とする半導体レーザ素子。
3. 【請求項３】請求項１記載の窓構造の形成を水素中での
   酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散により実現する半導体
   レーザ素子の作製方法。
4. 【請求項４】請求項１記載の窓構造の形成を窒素中での
   酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散および拡散源を除去し
   た後の窒素または水素中での熱処理により実現する半導
   体レーザ素子の作製方法。
5. 【請求項５】請求項１記載の窓構造の形成を酸化亜鉛を
   拡散源とした固相拡散において結晶表面にＧａＡｓ層を
   設けた領域への窓領域の横広がりを利用して実現する半
   導体レーザ素子の作製方法。
6. 【請求項６】酸化亜鉛を拡散源とした固相拡散において
   半導体ウエハ全面に酸化亜鉛を形成する工程と拡散領域
   以外の酸化亜鉛を除去する工程と前記酸化亜鉛を除去し
   た領域において最表面の半導体層を除去する工程を含む
   半導体レーザ素子の作製方法。
7. 【請求項７】請求項６記載の最表面の半導体層はＧａＡ
   ｓ層であり、半導体レーザのダブルヘテロ構造はガリウ
   ム、インジウム、燐の少なくとも一つを構成要素として
   含むことを特長とする半導体レーザ素子の作製方法。
8. 【請求項８】請求項１から７において、半導体レーザの
   ストライプとなる領域は亜鉛拡散および熱処理の工程時
   には幅３０μm以下のＧａＡｓ層により覆われた状態で
   あることを特長とする半導体レーザの作製方法。