JPH11220209A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率や寿命の低下を引き起こすことなく、リ
ーク電流の小さい、低しきい値電流でかつ温度特性の良
い半導体レーザ装置を得る。 【解決手段】 この半導体レーザ装置は、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３と、その両側面を覆うＦｅをドーピングした
高抵抗のＩｎＰコーティング層５を有するストライプ部
９と、ストライプ部９の上面を覆い、ストライプ部９の
長辺方向に垂直な断面における幅がこのストライプ部９
の幅より広いＮ型ＡｌＩｎＡｓクラッド層４と、上記ス
トライプ部９の下面を覆い、ストライプ部９の長辺方向
に垂直な断面における幅が上記ストライプ部９の幅より
広いＰ型ＡｌＩｎＡｓクラッド層２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はリーク電流の小さ
い半導体レーザ装置、及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来の埋め込み型レーザ装置の
断面図である。図１５において、５１はＰ型ＩｎＰ基
板、５２は基板５１上に、例えばＰ型キャリア濃度が約
１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μｍのメサスプライト状
に形成されたＰ型ＩｎＰクラッド層、５３はクラッド層
５２上に形成されたＩｎＧａＡｓＰ活性層、５４は活性
層５３上に、例えばＮ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3、厚さが約０．５μｍのスプライト状に形成された
Ｎ型ＩｎＰクラッド層である。

【０００３】又、５５はスプライト状に形成されたクラ
ッド層５２、５４及び活性層５３の側面に埋め込まれた
Ｐ型ＩｎＰ層、５６はＩｎＰ層５５上に埋め込まれたＮ
型ＩｎＰ電流阻止層、５７は電流阻止層５６上に形成さ
れたＰ型ＩｎＰ層、５８はクラッド層５４上に形成され
たＮ型ＩｎＰ層、５９はＩｎＰ層５８上に形成されたＮ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、６０はコンタクト層５９
上に形成された、例えばＳｉＯ₂からなる絶縁膜であ
る。

【０００４】又、６１はコンタクト層５９に接するよう
に形成された、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜か
らなるレーザのＮ型電極、６２は基板５１の下に形成さ
れた、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜からなるＰ型電極
である。

【０００５】図１６は従来の埋め込み型レーザ装置の電
流経路を示す概念図である。ここで、経路１は活性層５
３を流れる場合、経路２は活性層５３の脇を流れる場
合、経路３は電流阻止層５６を流れる場合をそれぞれ表
している。レーザの電極から電流を注入すると、図１６
の経路１の電流は発光に寄与するが、経路２、３の電流
はリーク電流として発光に寄与せず、このリーク電流が
大きいほど、レーザの特性は悪い。特に、高温では経路
３のリーク電流が大きくなり、レーザの特性は悪くな
る。

【０００６】図１７は従来のリッジ型レーザ装置の断面
図である。図１７において、７１はＮ型ＩｎＰ基板、７
２は基板７１上に、例えばＮ型キャリア濃度が約１×１
０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μｍとなるように形成されたＮ
型ＩｎＰクラッド層、７３はクラッド層７２上に形成さ
れたＩｎＧａＡｓＰ活性層、７４は活性層７３上に、例
えばＰ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約
０．１μｍのリッジ状に形成されたＰ型ＩｎＰクラッド
層である。

【０００７】又、７５はＩｎＰ層７４のリッジ部の上に
形成されたＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、７６はコン
タクト層７５及びクラッド層７４上に形成された、例え
ばＳｉＯ₂からなる絶縁膜である。７７はコンタクト層
７５に接するように形成された、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ積層膜からなるレーザのＰ型電極、７８は基板７１の
下に形成された、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜
からなるＮ型電極である。

【０００８】図１８は従来のリッジ型レーザ装置の電流
経路を示す概念図である。ここで、経路１は活性層７３
を流れる場合、経路２、３は基板面に対し垂直な方向に
流れることなく、水平成分を有し、横方向に流れる場合
をそれぞれ表している。レーザの電極から電流を注入す
ると、経路１にて示す電流は、発光に寄与する。しか
し、このような構造の半導体レーザ装置においては、発
光に寄与しない経路２、３を通る電流が大きく、しきい
値電流が高い。

【０００９】加えて、Ｐ型ＩｎＰ層７４の抵抗が高いた
め、レーザの特性は悪い。ここで、上クラッド層７４を
Ｎ型にすれば、抵抗は減少するが、その分、逆に、発光
に寄与しない経路２、３を通る電流も大きくなり、しき
い値電流が高くなってしまう。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、上記のような
従来の半導体レーザ装置における問題点、即ち、リーク
電流が大きく、しきい値電流が高いという好ましくない
特性を改善するために、実開昭５９−１０７１６３号公
報に示されるように、図１９に示すような、上及び下ク
ラッド層８２、８４の間に挟まれるとともに、両クラッ
ド層より狭い幅の活性層８３の側面に接している絶縁膜
８５を備えた半導体レーザ装置が発明されている。図１
９は上記公報に記載された従来の半導体レーザ装置の断
面図である。

【００１１】しかるに、このような活性層８３の側面に
直接絶縁膜８５が接するような構造の半導体レーザ装置
においては、該活性層８３の側面において結晶欠陥が発
生し、そのため、効率の低下、しきい値電流の増大、寿
命の低下などの特性劣化が生ずるという新たな問題も発
生する。

【００１２】この発明は上記した種々の問題点に鑑みて
なされたものであり、効率や寿命の低下を引き起こすこ
となく、リーク電流の小さい、低しきい値電流でかつ温
度特性の良い半導体レーザ装置を得ることを目的とする
ものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、活性層と、該活性層をそれぞれ上下から挟
持する上及び下クラッド層と、上記活性層のレーザ光の
出射端面を除く側面のほぼ全面に形成された化合物半導
体エピタキシャル層とを備え、上記活性層と化合物半導
体エピタキシャル層からなる構造体の側面は、上記上及
び下クラッド層の側面に接するか、又はその内側に位置
することを特徴とするものである。

【００１４】又、上記構造体はストライプ状であること
を特徴とするものである。

【００１５】又、上記構造体は円柱状であることを特徴
とするものである。

【００１６】又、上記化合物半導体エピタキシャル層に
接するとともに、上及び下クラッド層間に挟持された絶
縁部材を備えるものである。

【００１７】又、この発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、下クラッド層、活性層、及び上クラッド層
を、この順となるように積層する工程と、上記活性層の
上及び下クラッド層と接していない面を選択的にエッチ
ングして、該活性層の側面を上記上及び下クラッド層の
側面よりも内側になるようにする工程と、エピタキシャ
ル成長法により、上記エッチングされた活性層の側面に
化合物半導体エピタキシャル層を選択的に形成し、上記
活性層の表面が露出しないようにする工程とを含むもの
である。

【００１８】又、上記絶縁部材を、化合物半導体エピタ
キシャル層に接するとともに、上及び下クラッド層間に
挟まれるように形成する工程を含むものである。

【００１９】又、上記活性層をＩｎＧａＡｓＰを用いて
形成するとともに、上記上及び下クラッド層をＡｌＩｎ
Ａｓを用いて形成し、上記活性層の側面を選択的にエッ
チングする工程において、メタン系又はＨＣｌ系ガスを
用いることを特徴とするものである。

【００２０】又、上記化合物半導体エピタキシャル層を
ＩｎＰを用いて形成することを特徴とするものである。

【００２１】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下に、この発明
の実施の形態１について、図１及び図２に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施の形態である、ストライプ
構造を有する半導体レーザ装置の斜視図である。図２は
上記ストライプ構造のストライプに垂直な面における要
部断面図である。

【００２２】ここで、図１及び図２において、１はＰ型
ＩｎＰ基板、２は基板１上に、例えばＰ型キャリア濃度
が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μｍ、メサ状に形成
された部分の幅が約３μｍとして形成されたＰ型ＡｌＩ
ｎＡｓクラッド層、３はクラッド層２上に形成された、
例えば幅が約１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層、４は
活性層３上に、例えばＮ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸
ｃｍ^-3、厚さが約１μｍ、幅が約３μｍとして形成され
たＮ型ＡｌＩｎＡｓクラッド層である。

【００２３】又、５は活性層３の両側面を覆うように形
成され、Ｆｅをドーピングした（例えば、Ｆｅの濃度が
約４×１０¹⁶ｃｍ^-3となるように）、高抵抗（例えば、
抵抗率が約１０⁸Ω・ｃｍ）の厚さの薄い（例えば、厚
さが０．１μｍ程度）ＩｎＰエピタキシャル層、６はク
ラッド層２、４に上下から挟まれるとともに、エピタキ
シャル層５に接するように形成された、ＳｉＮやポリイ
ミド等からなる絶縁膜、７はクラッド層４上に形成され
た、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜からなるレー
ザのＮ型電極、８は基板の下に形成された、例えばＴｉ
／Ｐｔ／Ａｕ積層膜からなるＰ型電極である。

【００２４】又、９は活性層３とエピタキシャル層５か
らなるストライプ部であり、その長辺方向に垂直な断面
における幅は、クラッド層２、４の当該断面における幅
と同じか、又はそれより狭く形成されている。ここで、
レーザ光を出力する出射端面は、図１における活性層３
側面の内、一番手前及び最後方の露出面に相当する。

【００２５】次に、図１及び図２に示す半導体レーザ装
置の製造方法について、図３及び図４に基づいて説明す
る。図３及び図４は本発明に係る半導体レーザ装置の製
造工程を工程順に示す要部断面図である。

【００２６】まず、図３（ａ）に示すように、Ｐ型Ｉｎ
Ｐ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法でＰ型ＡｌＩｎＡｓクラッ
ド層２、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３、Ｎ型ＡｌＩｎＡｓク
ラッド層４を順次成長させる。その上にＳｉＯ₂絶縁膜
１０を形成し、パターニングする。

【００２７】次に、図３（ｂ）に示すように、ブロモメ
タノールや臭化水素酸等によるウエットエッチ、また
は、塩素系ＥＣＲエッチング等により、クラッド層２、
４及び活性層３を同時にエッチングしてメサ構造を形成
する。ここでメサ状に形成された部分の幅は３μｍ程度
にする。

【００２８】次に、図３（ｃ）に示すように、メタン系
ドライエッチング、または、ＨＣｌ気相エッチング等に
より、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３をメサ側面から選択的に
エッチングすることにより、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の
幅を１．３μｍ程度に加工する。

【００２９】ここで、メタン系ドライエッチング、また
は、ＨＣｌ気相エッチングでは、ＡｌＩｎＡｓ層（即
ち、上及び下クラッド層２、４）はエッチングされず、
ＩｎＧａＡｓＰ層のみエッチングされるので、このよう
な、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３のみのサイドエッチングが
可能となる。

【００３０】次に、図４（ａ）に示すように、ＭＯＣＶ
Ｄ法でＦｅをドーピングしたＩｎＰエピタキシャル層５
を成長する。このとき、ＭＯＣＶＤ法では、ＩｎＰ層は
ＡｌＩｎＡｓ層（即ち、上及び下クラッド層２、４）表
面にほとんど成長せず、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の側面
にのみ成長する。

【００３１】次に、図４（ｂ）に示すように、ＳｉＮや
ポリイミド等の表面被覆性に優れた絶縁膜６を形成す
る。次に、図４（ｃ）に示すように、ＳｉＯ₂絶縁膜１
０を除去する。その後、クラッド層４上にＡｕ／Ｇｅ／
Ｎｉ／Ａｕ積層膜からなるＮ型電極７を、基板１の下に
Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕからなるＰ型電極８をそれぞれ形成
し、図１及び図２に示されるストライプ構造の半導体レ
ーザ装置を得る。

【００３２】本発明では、図１５、１６に示した従来の
埋め込み型レーザ装置に比べ、リーク電流経路２（図１
６参照）となる領域が小さいので、リーク電流が非常に
小さく、そのため、しきい値電流が小さい。また、本発
明では、図１６に示したリーク電流経路３が存在しない
ので、高温でリーク電流が増加しにくく、そのため、温
度特性が改善される。

【００３３】また、図１７、１８に示した従来のリッジ
型レーザ装置に比べて、活性層の幅に対する上クラッド
層の幅を相対的に大きくすることが可能で、そのため、
抵抗を小さくすることが可能となる。具体的には、例え
ば、従来のリッジ型レーザ装置においては上クラッド層
の上部（メサ状に形成された部分）の幅は、一般的に１
〜２μｍ程度であるのに対して、本発明における半導体
レーザ装置においては、上クラッド層の幅を４μｍ以上
にすることが可能である。但し、これは、活性層の幅を
１〜２μｍ程度とした場合である。

【００３４】また、本発明においては上クラッド層４を
Ｎ型にしているが、この場合においても、従来のリッジ
型レーザ装置と異なり、発光に寄与しないリーク電流の
発生を抑制することができるので、しきい値電流を小さ
くすることが可能となる。

【００３５】したがって、本発明によれば、従来の埋め
込み型レーザ装置、リッジ型レーザ装置に比べ、リーク
電流の小さい、低しきい値電流でかつ温度特性のレーザ
良いが得られる。加えて、活性層の側面に高抵抗の化合
物半導体エピタキシャル層を備えているので、効率及び
寿命の低下といった特性劣化を起こすこともない。

【００３６】又、本発明では、図５に示すように、Ｐ型
とＮ型を上下逆転した構造においても、同様な効果を得
ることができる。ここで、図５は上記の実施の形態に対
して、Ｐ型とＮ型を上下逆転した構造を有する半導体レ
ーザ装置の要部断面図である。

【００３７】ここで、図５において、１１はＮ型ＩｎＰ
基板、１２は基板１１上に、Ｎ型キャリア濃度約１×１
０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μｍ、メサ状に形成された部分
の幅が約３μｍとして形成されたＮ型ＡｌＩｎＡｓクラ
ッド層、１３はクラッド層１２上に形成された、幅が約
１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層、１４は活性層１３
上に、例えばＰ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、
厚さが約１μｍ、幅が約３μｍとして形成されたＰ型Ａ
ｌＩｎＡｓクラッド層である。

【００３８】又、１５は活性層１４の両側面を覆うよう
に形成され、Ｆｅをドーピングした（例えば、Ｆｅの濃
度が約４×１０¹⁶ｃｍ^-3となるように）、高抵抗（例え
ば、抵抗率が約１０⁸Ω・ｃｍ）の厚さの薄い（例え
ば、厚さが０．１μｍ程度）ＩｎＰエピタキシャル層、
１６はクラッド層１２、１４に上下から挟まれるととも
に、エピタキシャル層１５に接するように形成された、
ＳｉＮやポリイミド等からなる絶縁膜、１７はクラッド
層１４上に形成された、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜
からなるレーザのＰ型電極、１８は基板１１の下に形成
された、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層膜からなる
Ｎ型電極である。

【００３９】又、１９は活性層１３とエピタキシャル層
１５からなるストライプ部であり、その長辺方向に垂直
な断面における幅は、クラッド層１２、１４の当該断面
における幅と同じか、又はそれより狭く形成されてい
る。

【００４０】また、本発明に係る半導体レーザ装置にお
いては、図６に示すように、Ｎ型ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層２０を、Ｎ型クラッド層４とＮ型電極７との間に設
けた場合においても、コンタクト抵抗が減少するので、
上記と同様の効果が得られる。

【００４１】また、同様な構造を有するものであれば、
材料自体は問題とせず、例えば、ＧａＡｓ系のレーザ装
置、ＧａＮ系のレーザ装置においても同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００４２】又、ここで、上記高抵抗の化合物半導体エ
ピタキシャル層５、１５は、１原子層の厚みしか持たな
い場合であっても良く、この場合においても、上記のよ
うな特性劣化を防止する機能を有する。

【００４３】又、ここでは、化合物半導体エピタキシャ
ル層５、１５として高抵抗のものを用いているが、高抵
抗のものに限らず、その厚さが活性層３、１３の幅に比
べて充分に薄ければ、リーク電流を抑制することが可能
となる。

【００４４】実施の形態２．図７は本発明の一実施の形
態である、狭メサ型導波路レンズ付レーザ装置の斜視図
である。図７に示すように、当該レーザ装置は、ストラ
イプ構造を有するレーザ部と、それに連続して配置され
ている導波路レンズ部からなり。レーザ部の活性層幅が
約１．３μｍであるのに対して、レーザ光の出射端にお
ける導波路レンズ部の活性層幅が約０．３μｍと、活性
層幅がレーザ光の出射端に近づくにつれ狭くなっている
構造を有する。このような構造にすることによって、図
８（ａ）に示すように、レーザ光が出射端で広がり、か
つレーザ光の出射角が小さくなる。

【００４５】このように、本実施の形態においては、レ
ーザ光の出射角が小さいので、例えば、当該レーザ装置
と光ファイバーとを接続する場合において、その接続性
能が向上するという特徴がある。

【００４６】ここで、対比のため、図８（ｂ）に、活性
層幅が一定の場合における、レーザ光の広がり及び出射
角を示す。この場合には、図から分かるように出射角は
大きくなる。

【００４７】図９は図７に示される狭メサ型導波路レン
ズ付レーザ装置のレーザ部のストライプに対し垂直な面
における要部断面図である。図９において、２１はＰ型
ＩｎＰ基板、２２は基板２１上に、例えばＰ型キャリア
濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μｍ、メサ状に
形成された部分の幅が約３μｍとして形成されたＰ型Ａ
ｌＩｎＡｓクラッド層、２３はクラッド層２２上に形成
された、例えば幅が約１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性
層、２４は活性層２３上に、例えばＮ型キャリア濃度が
約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μｍ、幅が約３μｍと
して形成されたＮ型ＡｌＩｎＡｓクラッド層である。

【００４８】又、２５は活性層２３の両側面を覆うよう
に形成され、Ｆｅをドーピングした（例えば、Ｆｅの濃
度が約４×１０¹⁶ｃｍ^-3となるように）、高抵抗（例え
ば、抵抗率が約１０⁸Ω・ｃｍ）の厚さの薄い（例え
ば、厚さが０．１μｍ程度）ＩｎＰエピタキシャル層、
２６はクラッド層２２、２４に上下から挟まれるととも
に、エピタキシャル層２５に接するように形成された、
ＳｉＮやポリイミド等からなる絶縁膜、２７はクラッド
層２４上に形成された、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ
積層膜からなるレーザのＮ型電極、２８は基板２１の下
に形成された、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜からなる
Ｐ型電極である。

【００４９】又、２９は活性層２３とエピタキシャル層
２５からなるストライプ部であり、その長辺方向に垂直
な断面における幅は、クラッド層２２、２４の当該断面
における幅と同じか、又はそれより狭く形成されてい
る。

【００５０】従来、このような狭メサ型導波路レンズ付
レーザ装置を製造するには、レーザ光の出射端における
導波路レンズ部の活性層２３の幅を約０．３μｍに再現
性良く、しかも均一性良く正確に制御する必要があり、
その製造は非常に困難であった。

【００５１】ここで、本発明に係る狭メサ型導波路レン
ズ付レーザ装置の製造方法について、図１０を用いて説
明する。図１０は当該レーザ装置の製造方法を示す概念
図である。ここで、製造工程は、実施の形態１の場合と
ほぼ同一であるので、異なる点について、実施の形態１
に示した図３及び図４を参照しながら以下に説明を行
う。

【００５２】まず、図３（ａ）におけるメサ部形成用の
エッチングマスク１０の形成と同様に絶縁膜のパターニ
ングを行い、ＳｉＯ₂絶縁膜３０の基板２１に水平な面
におけるパターニング形状を、図１０（ａ）に示すよう
な先細りの形状とする。ここで、レーザ部に対応する部
分の幅を約１．９μｍ、導波路レンズ部に対応する先端
部分の幅を約０．９μｍとする。このように、０．９μ
ｍと幅が広いので正確なパターニングが可能となる。

【００５３】次に、実施の形態１の図３（ｂ）と同様
に、絶縁膜３０をマスクとする、ブロモメタノール、臭
化水素酸等によるウエットエッチ、または、塩素系ＥＣ
Ｒエッチング等により、メサ構造を形成する。

【００５４】次に、図３（ｃ）と同様に、図１０（ｂ）
に示すように、メタン系ドライエッチング、または、Ｈ
Ｃｌ気相エッチング等により、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２
３をメサ側面から一様に０．３μｍずつエッチングす
る。

【００５５】これにより、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３の
広い部分の幅を１．３μｍ、狭い先端部分の幅を０．３
μｍにすることができる。エッチング量はエッチング時
間で正確に制御できるので、狭い先端部分の幅を０．３
μｍと再現性良く、均一性良く正確に制御することが可
能となる。以降の工程は、実施の形態１の図４（ａ）以
下に示したものと同様とすればよい。

【００５６】本発明によれば、従来の狭メサ型導波路レ
ンズ付レーザ装置に比べ、レーザ光の出射端における導
波路レンズ部の活性層幅を再現性良く、均一性良く正確
に制御することが可能となる。そのため、該レーザ装置
の製造において、歩留まりを向上することが可能とな
る。

【００５７】また、実施の形態１で述べたように、効率
及び寿命の低下といった特性劣化を起こすことがなく、
従来に比べリーク電流の小さい、低しきい値電流でかつ
温度特性の良いレーザを得ることができる。

【００５８】また、本発明に係る半導体レーザ装置にお
いては、Ｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を、Ｎ型クラッ
ド層とＮ型電極との間に設けた場合においても、コンタ
クト抵抗が減少するので、上記と同様の効果が得られ
る。

【００５９】また、同様な構造を有するものであれば、
材料自体は問題とせず、例えば、ＧａＡｓ系のレーザ装
置、ＧａＮ系のレーザ装置においても同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００６０】又、ここで、上記高抵抗の化合物半導体エ
ピタキシャル層２５は、１原子層の厚みしか持たない場
合であっても良く、この場合においても、上記のような
特性劣化を防止する機能を有する。

【００６１】又、ここでは、化合物半導体エピタキシャ
ル層２５として高抵抗のものを用いているが、高抵抗の
ものに限らず、その厚さが活性層２３の幅に比べて充分
に薄ければ、リーク電流を抑制することが可能となる。

【００６２】実施の形態３．図１１は本発明の一実施の
形態である、フォトダイオード集積型レーザ装置の斜視
図である。図１１に示すように、フォトダイオード集積
型レーザ装置は、ストライプ構造を有するレーザ部と、
レーザ光の出射端と反対側に上記レーザ部と対置して同
一基板に形成されたフォトダイオード部とから形成され
ている。又、フォトダイオード集積型レーザ装置は、一
般に、レーザ部とフォトダイオード部を一括して作製で
きるので、レーザ部とフォトダイオード部の位置合わせ
が不要で、ダウンサイジング、低コスト化が可能とな
る。

【００６３】図１２はレーザ部のストライプに垂直な面
における上記レーザ装置の要部断面図である。図１２に
おいて、３１はＰ型ＩｎＰ基板、３２は基板３１上に、
例えばＰ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが
約１μｍ、メサ状に形成された部分の幅が約３μｍとし
て形成されたＰ型ＡｌＩｎＡｓクラッド層、３３はクラ
ッド層３２上に形成された、例えば幅が約１．３μｍの
ＩｎＧａＡｓＰ活性層、３４は活性層３３上に、例えば
Ｎ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ^-3、厚さが約１μ
ｍ、幅が約３μｍとして形成されたＮ型ＡｌＩｎＡｓク
ラッド層である。

【００６４】又、３５は活性層３３の両側面を覆うよう
に形成され、Ｆｅをドーピングした（例えば、Ｆｅの濃
度が約４×１０¹⁶ｃｍ^-3となるように）、高抵抗（例え
ば、抵抗率が約１０⁸Ω・ｃｍ）の厚さの薄い（例え
ば、厚さが０．１μｍ程度）ＩｎＰエピタキシャル層、
３６はクラッド層３２、３４に上下から挟まれるととも
に、エピタキシャル層３５に接するように形成された、
ＳｉＮやポリイミド等からなる絶縁膜、３７はクラッド
層３４上に形成された、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ
積層膜からなるレーザのＮ型電極、３８は基板の下に形
成された、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜からなるＰ型
電極である。

【００６５】又、３９は活性層３３とエピタキシャル層
３５からなるストライプ部であり、その長辺方向に垂直
な断面における幅は、クラッド層３２、３４の当該断面
における幅と同じか、又はそれより狭く形成されてい
る。

【００６６】本実施の形態においては、ＩｎＧａＡｓＰ
活性層３３の側面をＦｅをドーピングした高抵抗のＩｎ
Ｐエピタキシャル層３５でコーティングしているので、
漏洩電流成分が減少し、そのため、フォトダイオードの
暗電流が小さくなる。加えて、容量の大きいＩｎＰエピ
タキシャル層３５の体積が小さく、該エピタキシャル層
３５の外側を容量の小さいポリイミド等の絶縁膜３６で
覆っているので、フォトダイオードの容量を小さくで
き、そのため、応答速度を高速にすることが可能とな
る。

【００６７】加えて、効率及び寿命の低下といった特性
劣化を起こすことがなく、従来に比べ、リーク電流の小
さい、低しきい値電流でかつ温度特性の良いレーザも同
時に得られる。

【００６８】また、本発明に係る半導体レーザ装置にお
いては、Ｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を、Ｎ型クラッ
ド層とＮ型電極との間に設けた場合においても、コンタ
クト抵抗が減少するので、上記と同様の効果が得られ
る。

【００６９】また、同様な構造を有するものであれば、
材料自体は問題とせず、例えば、ＧａＡｓ系のレーザ装
置、ＧａＮ系のレーザ装置においても同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００７０】又、ここで、上記高抵抗の化合物半導体エ
ピタキシャル層３５は、１原子層の厚みしか持たない場
合であっても良く、この場合においても、上記のような
特性劣化を防止する機能を有する。

【００７１】実施の形態４．図１３は本発明の一実施の
形態である、面発光レーザ装置の平面図である。ここ
で、面発光レーザは、活性層とクラッド層との接合面に
垂直な方向にレーザ光を出力するものであり、本実施の
形態においては、図１３に示すように、活性層等のメサ
状に形成された部分は略円柱形の構造を有する。

【００７２】図１４は図１３のＡ−Ａ線断面図である。
図１４において、４１はＰ型ＩｎＰ基板、４２は基板４
１上に、例えばＰ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3、厚さが約１μｍ、メサ状に形成された部分の直径
が約３μｍとして形成されたＰ型ＡｌＩｎＡｓクラッド
層、４３はクラッド層４２上に形成された、例えば直径
が約１．３μｍのＩｎＧａＡｓＰ活性層、４４は活性層
４３上に、例えばＮ型キャリア濃度が約１×１０¹⁸ｃｍ
^-3、厚さが約１μｍ、直径が約３μｍとして形成された
Ｎ型ＡｌＩｎＡｓクラッド層である。

【００７３】又、４５は活性層４３の側面を覆うように
形成され、Ｆｅをドーピングした（例えば、Ｆｅの濃度
が約４×１０¹⁶ｃｍ^-3となるように）、高抵抗（例え
ば、抵抗率が約１０⁸Ω・ｃｍ）の厚さの薄い（例え
ば、厚さが０．１μｍ程度）ＩｎＰエピタキシャル層、
４６はクラッド層４２、４４に上下から挟まれるととも
に、エピタキシャル層４５に接するように形成された、
ＳｉＮやポリイミド等からなる絶縁膜、４７はクラッド
層４４上に形成された、例えばＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ
積層膜からなるレーザのＮ型電極、４８は基板の下に形
成された、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜からなるＰ型
電極である。

【００７４】又、４９は活性層４３とエピタキシャル層
４５からなる円柱部であり、その直径は、クラッド層４
２のメサ状に形成された部分の直径及びクラッド層４４
の直径と同じか、又はそれより狭く形成されている。

【００７５】本実施の形態における面発光レーザ装置
は、実施の形態１と同様に、効率及び寿命の低下といっ
た特性劣化を起こすことがなく、加えて、従来の埋め込
み型面発光レーザ装置に比べ、リーク電流経路の領域が
小さいので、リーク電流が非常に小さく、しきい値電流
が小さい。また、高温でリーク電流が増加しにくく、温
度特性が良好である。

【００７６】また、本発明に係る半導体レーザ装置にお
いては、Ｎ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層を、Ｎ型クラッ
ド層とＮ型電極との間に設けた場合においても、コンタ
クト抵抗が減少するので、上記と同様の効果が得られ
る。

【００７７】また、同様な構造を有するものであれば、
材料自体は問題とせず、例えば、ＧａＡｓ系のレーザ装
置、ＧａＮ系のレーザ装置においても同様の効果を得る
ことが可能となる。

【００７８】又、ここで、上記高抵抗の化合物半導体エ
ピタキシャル層４５は、１原子層の厚みしか持たない場
合であっても良く、この場合においても、上記のような
特性劣化を防止する機能を有する。

【００７９】又、ここでは、化合物半導体エピタキシャ
ル層４５として高抵抗のものを用いているが、高抵抗の
ものに限らず、その厚さが活性層４３の径に比べて充分
に薄ければ、リーク電流を抑制することが可能となる。

【００８０】

【発明の効果】この発明に係る半導体レーザ装置は、活
性層と、該活性層をそれぞれ上下から挟持する上及び下
クラッド層と、上記活性層のレーザ光の出射端面を除く
側面のほぼ全面に形成された化合物半導体エピタキシャ
ル層とを備え、上記活性層と化合物半導体エピタキシャ
ル層からなる構造体の側面は、上記上及び下クラッド層
の側面に接するか、又はその内側に位置することを特徴
とするので、当該半導体レーザ装置は、効率や寿命の低
下を引き起こすことなく、リーク電流を小さくでき、低
しきい値電流でかつ該しきい値電流の温度特性を向上す
ることができる。

【００８１】又、上記構造体はストライプ状であること
を特徴とするので、当該半導体レーザ装置は、効率や寿
命の低下を引き起こすことなく、リーク電流を小さくで
き、低しきい値電流でかつ該しきい値電流の温度特性を
向上することができる。

【００８２】又、上記構造体は円柱状であることを特徴
とするので、当該半導体レーザ装置は、効率や寿命の低
下を引き起こすことなく、リーク電流を小さくでき、低
しきい値電流でかつ該しきい値電流の温度特性を向上す
ることができる。

【００８３】又、上記化合物半導体エピタキシャル層に
接するとともに、上及び下クラッド層間に挟持された絶
縁部材を備えるので、さらに、リーク電流の発生を抑制
できる効果が大きく、そのため、電気的特性を向上する
ことが可能となる。

【００８４】又、この発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、下クラッド層、活性層、及び上クラッド層
を、この順となるように積層する工程と、上記活性層の
上及び下クラッド層と接していない面を選択的にエッチ
ングして、該活性層の側面を上記上及び下クラッド層の
側面よりも内側になるようにする工程と、エピタキシャ
ル成長法により、上記エッチングされた活性層の側面に
化合物半導体エピタキシャル層を選択的に形成し、上記
活性層の表面が露出しないようにする工程とを含むの
で、効率や寿命の低下を引き起こすことなく、リーク電
流の小さい、低しきい値電流でかつ温度特性の良い半導
体レーザ装置を得ることができる。

【００８５】又、上記絶縁部材を、化合物半導体エピタ
キシャル層に接するとともに、上及び下クラッド層間に
挟まれるように形成する工程を含むので、さらに、リー
ク電流を小さすることが可能となる。

【００８６】又、上記活性層をＩｎＧａＡｓＰを用いて
形成するとともに、上記上及び下クラッド層をＡｌＩｎ
Ａｓを用いて形成し、上記活性層の側面を選択的にエッ
チングする工程において、メタン系又はＨＣｌ系ガスを
用いることを特徴とするので、容易に、上記活性層の側
面を選択的にエッチングすることができる。

【００８７】又、上記化合物半導体エピタキシャル層を
ＩｎＰを用いて形成することを特徴とするので、容易
に、上記エッチングされた活性層の側面に、化合物半導
体エピタキシャル層を選択的に形成することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る半導体レーザ装置の一実施の形
態を示す斜視図である。

【図２】 本発明に係る半導体レーザ装置の一実施の形
態を示す要部断面図である。

【図３】 本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法を
工程順に示す要部断面図である。

【図４】 本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法を
工程順に示す要部断面図である。

【図５】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施の
形態を示す要部断面図である。

【図６】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施の
形態を示す要部断面図である。

【図７】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施の
形態を示す斜視図である。

【図８】 レーザ光の出射端の形状と、レーザ光の広が
り及び出射角の関係を示す模式図である。

【図９】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施の
形態を示す要部断面図である。

【図１０】 本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法
を示す概念図である。

【図１１】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施
の形態を示す斜視図である。

【図１２】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施
の形態を示す要部断面図である。

【図１３】 本発明に係る半導体レーザ装置の他の実施
の形態を示す平面図である。

【図１４】 図１３のＡ−Ａ線断面図である。

【図１５】 従来の埋め込み型レーザ装置の構造を示す
断面図である。

【図１６】 従来の埋め込み型レーザ装置の電流経路を
示す概念図である。

【図１７】 従来のリッジ型レーザ装置の構造を示す断
面図である。

【図１８】 従来のリッジ型レーザ装置の電流経路を示
す概念図である。

【図１９】 従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

２、１２、２２、３２、４２ 下クラッド層、 ３、１３、２３、３３、４３ 活性層、 ４、１４、２４、３４、４４ 上クラッド層、 ５、１５、２５、３５、４５ 化合物半導体エピタキシ
ャル層、 ９、１９、２９、３９ 構造体（ストライプ部）、 ４９ 構造体（円柱部）、

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性層と、該活性層をそれぞれ上下から
   挟持する上及び下クラッド層と、上記活性層のレーザ光
   の出射端面を除く側面のほぼ全面に形成された化合物半
   導体エピタキシャル層とを備え、 上記活性層と化合物半導体エピタキシャル層からなる構
   造体の側面は、上記上及び下クラッド層の側面に接する
   か、又はその内側に位置することを特徴とする半導体レ
   ーザ装置。
2. 【請求項２】 構造体はストライプ状であることを特徴
   とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 構造体は円柱状であることを特徴とする
   請求項１記載の半導体レーザ装置。
4. 【請求項４】 化合物半導体エピタキシャル層に接する
   とともに、上及び下クラッド層間に挟持された絶縁部材
   を備える請求項１乃至３のいずれか１項記載の半導体レ
   ーザ装置。
5. 【請求項５】 下クラッド層、活性層、及び上クラッド
   層を、この順となるように積層する工程と、 上記活性層の上及び下クラッド層と接していない面を選
   択的にエッチングして、該活性層の側面を上記上及び下
   クラッド層の側面よりも内側になるようにする工程と、 エピタキシャル成長法により、上記エッチングされた活
   性層の側面に化合物半導体エピタキシャル層を選択的に
   形成し、上記活性層の表面が露出しないようにする工程
   とを含む半導体レーザ装置の製造方法。
6. 【請求項６】 絶縁部材を、化合物半導体エピタキシャ
   ル層に接するとともに、上及び下クラッド層間に挟まれ
   るように形成する工程を含む請求項５記載の半導体レー
   ザ装置の製造方法。
7. 【請求項７】 活性層をＩｎＧａＡｓＰを用いて形成す
   るとともに、上及び下クラッド層をＡｌＩｎＡｓを用い
   て形成し、 活性層の側面を選択的にエッチングする工程において、
   メタン系又はＨＣｌ系ガスを用いることを特徴とする請
   求項５又は６記載の半導体レーザ装置の製造方法。
8. 【請求項８】 化合物半導体エピタキシャル層をＩｎＰ
   を用いて形成することを特徴とする請求項５乃至７のい
   ずれか１項記載の半導体レーザ装置の製造方法。