JPH1154841A

JPH1154841A - 半導体レーザ装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1154841A
Application number: JP20498697A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Mukohara; 智一向原; Takuya Ishikawa; 卓哉石川; Akihiko Kasukawa; 秋彦粕川
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-07-30
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】精度の高いモードフィールド変換領域を備
え、低閾値電流で横モード特性の安定な屈折率導波路構
造の半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】半導体基板上に形成される量子井戸活性
層上のクラッド層を、屈折率導波路型のレーザ活性領域
を規定する所定幅のストライプ部と、このストライプ部
に連なってその幅が暫減するモードフィールド変換領域
を規定するテーパ部からなるメサ構造として実現し、こ
のストライプ部とテープ部とからなるメサ形状のクラッ
ド層の下部領域を除く量子井戸活性層を、上記クラッド
層の周囲の該量子井戸活性層上に設けたＺnＯ／ＳiＯ₂
層を用いたＺnの拡散により選択的に混晶化した後、上
記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を除去した素子構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モードフィールド
変換領域を備えた屈折率導波型の半導体レーザ装置に係
り、特に温度等に対する横モード特性が安定で、光ファ
イバとの結合効率の高い素子構造の半導体レーザ装置と
その製造方法に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】光通信に用いられる半導体レーザ
装置は、注入電流や温度に対する横モード特性が安定で
あることが要求される。このような要求を満たす半導体
レーザ装置の素子構造として、例えば「Jpn.J.Appl.Phy
s., vol.33, p.5777,(1994)」には、ｎ-ＩnＰ基板上に
ｎ-ＡlＧaＩnＡsクラッド層、ＩnＧaＡs／ＡlＧaＩnＡs
量子井戸活性層、ｐ-ＡlＧaＩnＡsクラッド層、そして
ＧaＩnＡsキャップ層を有機金属気相成長（ＭＯＣＶ
Ｄ）法により順に成長させ、上記ＧaＩnＡsキャップ層
上に設けたＺnＯ／ＳiＯ₂膜をパターニングした後、６
００℃で約１時間加熱処理することで前記ＺnＯ／ＳiＯ
₂膜の下方の量子井戸活性層にＺnを拡散させてＺn拡散
領域を形成し、これによって前記量子井戸活性層を選択
的に無秩序化した構造が示される。

【０００３】一方、半導体レーザ装置と光ファイバとの
結合効率を高めるべく、該半導体レーザ装置にモードフ
ィールド変換領域を同時集積することが試みられてい
る。例えば「1996年電子情報通信学会エレクトロニクス
ソサエティ大会，講演予講集，C-301」には、ＩnＧaＡs
Ｐ系の半導体レーザ装置においてモードフィールド変換
領域をなすテーパ状の導波路を、選択成長用マスクの開
口幅に依存するエピタキシャル層の成長速度の違いを利
用した領域選択成長技術を用いて、その膜厚を暫減させ
て形成することが開示される。また「1996年電子情報通
信学会エレクトロニクスソサエティ大会，講演予講集，
C-304」には、一対のクラッド層で挟まれる活性層を、
所定幅のストライプ部（レーザ活性領域）とテーパ部
（モードフィールド変換領域）とからなるメサ上に埋め
込んだ素子構造の半導体レーザ装置が開示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら量子井戸
活性層にＺn拡散領域を形成した素子構造の半導体レー
ザ装置にあっては、一般的にＺn拡散領域のホール濃度
が１×１０¹⁹ｃｍ^-3以上と高いので、吸収損失が大きく
なり、しかもレーザ発振の閾値電流が高くなると言う問
題があった。また閾値電流を低くするには、例えば活性
層（レーザ活性領域）の幅を１μｍ程度まで狭くする必
要があるが、その際、吸収損失の影響が更に大きくな
る。しかも幅の狭いリッジ導波路構造や、埋め込み構造
による屈折率導波路構造を実現する場合には、例えば１
〜３μｍ程度の微細加工技術が必要であり、製造歩留り
の向上を図ることが困難であった。

【０００５】またモードフィールド変換領域を同時集積
した半導体レーザ装置を実現する場合、前述した選択成
長技術を用いて、特にＡlを含む活性層を成長させよう
とすると、その選択成長用マスク上にポリ（多結晶）が
堆積するので、活性層の選択成長自体が困難化すると言
う問題がある。また活性層をメサ上に直接埋め込む場合
であっても、Ａlを含む活性層が空気に晒されることに
なるので、活性層の酸化等の新たな問題が生じた。しか
もモードフィールド変換領域をなすテーパ部の先端を、
エッチングによるメサの形成時に０.５μｍ程度の幅に
高精度に制御することが非常に困難である。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、精度の高いモードフィールド変
換領域を備えると共に、レーザ発振の閾値電流を低減
し、且つ安定な屈折率導波による横モード特性の安定化
を図った素子構造の半導体レーザ装置を提供することに
ある。また本発明は上記素子構造の半導体レーザ装置を
高精度に、しかも歩留り良く製造することのできる半導
体レーザ装置の製造方法を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明は、半導体基板上に一対のクラッド層で挟ま
れた量子井戸活性層を成長させてなる半導体レーザ装置
に係り、特に前記量子井戸活性層上のクラッド層を、屈
折率導波路型のレーザ活性領域を規定する所定幅のスト
ライプ部と、このストライプ部に連なってその幅が暫減
して前記レーザ活性領域に連なるモードフィールド変換
領域を規定するテーパ部として実現し、このストライプ
部とテーパ部とからなるメサ形状のクラッド層の下部領
域を除く前記量子井戸活性層を、上記クラッド層の周囲
の該量子井戸活性層上に設けたＺnＯ／ＳiＯ₂層を用い
たＺnの拡散により選択的に混晶化した素子構造とした
ことを特徴としている。

【０００８】即ち、本発明に係る半導体レーザ装置は、
量子井戸活性層上の上部クラッド層をストライプ部とテ
ーパ部とからなるメサ構造とし、この上部クラッド層の
周囲の前記量子井戸活性層上に蒸着したＺnＯ／ＳiＯ₂
層を熱処理することで量子井戸活性層にＺnを選択的に
拡散させ、これによって該量子井戸活性層（Ｚn拡散領
域）を選択的に混晶化（無秩序化）することで、レーザ
活性領域およびモードフィールド変換領域の幅を高精度
に規定した素子構造を実現したことを特徴とするもので
ある。

【０００９】また本発明に係る半導体レーザ装置の製造
方法は、請求項２に記載するように半導体基板上に下部
クラッド層および量子井戸活性層を順に成長させた後、
該量子井戸活性層上に所定幅のストライプ領域と該スト
ライプ領域に連なってその幅が暫減するテーパ領域とを
除く領域にＺnＯ／ＳiＯ₂層からなるマスクパターンを
形成し、次いでこのマスクパターンを用いて前記量子井
戸活性層上に上部クラッド層を選択成長させることで、
ストライプ部とこのストライプ部に連なるテーパ部とか
らなるメサ形状の上部クラッド層を生成し、一方、前記
ＺnＯ／ＳiＯ₂層を用いて前記量子井戸活性層にＺnを熱
拡散させた後、前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を除去することを
特徴としている。

【００１０】また本発明に係る半導体レーザ装置の別の
製造方法は、請求項３に記載するように半導体基板上に
下部クラッド層，量子井戸活性層，および上部クラッド
層を順に成長させた後、該上部クラッド層上に所定幅の
ストライプ領域と該ストライプ領域に連なってその幅が
漸減するテーパ領域とからなるマスクパターンを形成
し、次いでこのマスクパターンを用いて前記上部クラッ
ド層を選択エッチングすることでストライプ部とこのス
トライプ部に連なるテーパ部とからなるメサを形成す
る。その後、エッチングにより露出した前記量子井戸活
性層上にＺnＯ／ＳiＯ₂層を形成し、このＺnＯ／ＳiＯ₂
層を用いて前記量子井戸活性層にＺnを熱拡散させた
後、前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を除去することを特徴として
いる。

【００１１】尚、ＺnＯ／ＳiＯ₂層を用いた前記量子井
戸活性層へのＺnの拡散処理は、好ましくは５００℃以
下の拡散温度で実施される。上述した如くして製造され
る半導体レーザ装置によれば、上部クラッド層を所定幅
のストライプ部と、このストライプ部に連なってその幅
が暫減するテーパ部とからなるメサとして実現し、この
メサの周囲の量子井戸活性層がＺnの拡散によ理選択的
に混晶化（無秩序化）されるので、レーザ活性領域とモ
ードフィールド領域とを高精度に規定した素子構造とす
ることができる。しかも簡単な制御の下で微小幅化され
た上記レーザ活性領域およびモードフィールド領域を高
精度に得ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しして本発明の
実施形態に係る半導体レーザ装置とその製造方法につい
て説明する。図１(ａ)(ｂ)は本発明の第１の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を概略的に示すもの
で、先ずｎ-ＩnＰ基板１１上に、例えば有機金属気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ-ＩnＰ下部クラッド層１
２を２μｍ厚、（歪）量子井戸と光閉じ込め層とを含む
波長１.５μｍのＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１３
を０.３μｍ厚に順に成長させる。次いで上記ＧaＩnＡs
／ＡlＧaＩnＡs系活性層１３上に、ＺnＯ層１４とＳiＯ
₂層１５とをそれぞれ１００ｎｍずつスパッタリング形
成し、このＺnＯ／ＳiＯ₂層をパターニングして図２に
示すような一対のマスクパターン１６とする。

【００１３】この一対のマスクパターン１６は、レーザ
活性領域ＬＤを規定する所定幅のストライプ領域２１を
隔てて平行に対向する平行パターン部１６ａと、上記ス
トライプ領域２１に連続して連なってその幅が暫減し、
前記レーザ活性領域ＬＤに連なるモードフィールド変換
領域ＭＦＣを規定するテーパ領域２２を隔てて対向する
傾斜パターン部１６ｂとからなる。尚、上記平行パター
ン部１６ａの各マスクパターン幅は、例えば１５μｍで
あって、ストライプ領域２１の幅は１０μｍである。そ
して傾斜パターン部１６ｂは、テーパ領域２２の端部で
の幅が８.５μｍとなるように、その両側から次第に近
接する対向辺部を備えたテーパ形状を有する。換言すれ
ば上記の如きストライプ領域２１とテーパ領域２２とを
設定するべく、マスクパターン１６の平行パターン部１
６ａと傾斜パターン部１６ｂの形状が決定されている。

【００１４】しかして上述したようにしてＺnＯ／ＳiＯ
₂層からなるマスクパターン１６を形成したならば、こ
のマスクパターン１６を選択成長用のマスクとして、再
びＭＯＣＶＤ法により、図１(ｂ)に示すようにｐ-ＩnＰ
上部クラッド層１７を２μｍ厚に、更にｐ-ＧaＩnＡsキ
ャップ層１８を０.３μｍ厚に順に選択成長させる。こ
のとき上記ｐ-ＩnＰ上部クラッド層１７、およびｐ-Ｇa
ＩnＡsキャップ層１８は、マスクパターン１６により覆
われていない前記ＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１
３上にだけ選択成長し、マスクパターン１６によって形
状が規定されたストライプ領域２１上のストライプ部と
テーパ領域２２上のテーパ部とからなるメサを形成す
る。

【００１５】このｐ-ＩnＰ上部クラッド層１７およびｐ
-ＧaＩnＡsキャップ層１８からなるメサの選択成長時に
は、その成長温度によって前記マスクパターン１６をな
すＺnＯ／ＳiＯ₂層からＺnがマスクの下部に拡散し、前
記ＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１３を選択的に無
秩序化してＺn拡散領域１９を形成する。特に前記成長
温度を５００℃と低く設定し、成長時間を３０分程度と
すると、ＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１３が真性
（ｉ層）であり、その拡散速度が速いことからＺnは横
方向にも４μｍ程度拡散する。この結果、Ｚn拡散領域
１９はマスクパターン１６の下部のみならず、ｐ-ＩnＰ
上部クラッド層１７のエッジ部から４μｍ入り込んだ領
域まで形成され、ＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１
３を選択的に混晶化することになる。

【００１６】この結果、図３(ａ)にレーザ活性領域ＬＤ
の素子断面構造を示すように、該レーザ活性領域ＬＤに
おける活性層１３の幅は、Ｚn拡散領域１９により規定
されて２μｍとなり、また図３(ｂ)にモードフィールド
変換領域ＭＦＣの素子断面構成を示すように、その端部
での活性層１３の幅は、Ｚn拡散領域１９により規定さ
れて０.５μｍと微小化される。

【００１７】以上のようにしてｐ-ＩnＰ上部クラッド層
１７およびｐ-ＧaＩnＡsキャップ層１８を選択成長さ
せ、且つＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１３に選択
的にＺnを拡散させてＺn拡散領域１９を形成した後、前
記ＺnＯ／ＳiＯ₂層からなるマスクパターン１６を除去
する。次いでその全面に保護層としてのＳiＮを形成し
た後、前記ｐ-ＩnＰ上部クラッド層１７およびｐ-ＧaＩ
nＡsキャップ層１８からなるメサの上部に電極形成用の
窓を開け、その窓にＰ電極としてのＴi／Ｐt／Ａuを蒸
着形成する。またｎ-ＩnＰ基板１１の裏面にＮ電極とし
てのＡuＧe／Ｎi／Ａuを蒸着形成する。

【００１８】かくしてこのようにして製造される半導体
レーザ装置によれば、ｐ-ＩnＰ上部クラッド層１７およ
びｐ-ＧaＩnＡsキャップ層１８からなるメサの下部領域
の周縁部およびその側部に位置する活性層１３は、Ｚn
が拡散されて混晶化した組成１.３μｍのバルク層（Ｚn
拡散領域１９）となる。ちなみに１０μｍ幅のリッジ導
波路型の半導体レーザ装置にあっては単一な横モード発
振が得られ難いが、上述した構造では、レーザ活性領域
ＬＤでの活性層１３の幅が２μｍ、その屈折率が３.５
となり、上記混晶化したＺn拡散領域１９の屈折率が３.
３となるので、屈折率導波型の半導体レーザ装置を実現
することが可能となる。

【００１９】またモードフィールド変換領域ＭＦＣにお
いては、その活性層１３がテーパ形状をなすして次第に
絞り込まれた構造をなすので、通常の積層方向で遠視野
像が３０°程度に広がるものの、上記テーパ形状によっ
て縦方向のスポットサイズが広がるので、結果的にその
遠視野像は約１２°程度の円形なものとなる。従ってモ
ードフィールド変換領域ＭＦＣの端面に結合される光フ
ァイバとの結合効率を十分に高めることが可能となる。

【００２０】特に活性層１３にＺnを拡散して混晶化
し、このＺn拡散領域１９によってレーザ活性領域ＬＤ
における活性層１３の幅、およびモードフィールド変換
領域ＭＦＣにおける活性層１３の幅と形状とをそれぞれ
規定するので、非常に簡単な製造制御の下で、安定に高
精度に寸法管理された半導体レーザ装置を製造すること
ができ、その製造歩留りを向上させることができる。し
かも諸特性に優れた高安定な半導体レーザ装置を簡易に
製造することができる。

【００２１】尚、上述した如く製造される半導体レーザ
装置の、前記レーザ活性領域ＬＤの長さＬ1と、モード
フィールド変換領域ＭＦＣの長さＬ2とを合わせた共振
器長を５００μｍとし、その片側端面に反射率９０％の
高反射膜を形成したときのレーザ特性である閾値電流は
２０ｍＡであった。また屈折率導波路構造を有し、且つ
高次の横モードに対する損失が大きいことから、注入電
流や温度に対する横モード特性が安定であることが確認
された。特にその動作電流が閾値電流の５倍であり、動
作温度が８５℃に至るまでその横モード特性が安定であ
ることが確認された。更には遠視野像を観測したとこ
ろ、出射光の遠視野像は水平・垂直方向とも１２°であ
り、シングルモード光ファイバとの結合損失が３dＢ程
度と良好な特性を示すことが確認された。

【００２２】次に本発明の第２の実施形態に係る半導体
レーザ装置の製造方法について説明する。図４(ａ)(ｂ)
および図５(ａ)(ｂ)はその製造工程を概略的に示すもの
である。この製造方法は、先ず図４(ａ)に示すようにｎ
-ＩnＰ基板３１上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法により、ｎ-ＩnＰ下部クラッド層３２を２μｍ
厚、（歪）量子井戸と光閉じ込め層とを含む波長１.５
μｍのＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層３３を０.３μ
ｍ厚、ｐ-ＩnＰ上部クラッド層３４を２μｍ厚に、そし
てｐ-ＧaＩnＡsキャップ層３５を０.３μｍ厚に順に選
択成長させることから開始される。次いで前記ｐ-ＧaＩ
nＡsキャップ層３５上にＳiＮ膜を形成し、このＳiＮ膜
をパターニングして図６に示すようなマスクパターン３
６とする。

【００２３】このマスクパターン３６は、レーザ活性領
域ＬＤを規定する所定幅のストライプ領域２１に相当す
る平行パターン部３６ａと、上記ストライプ領域２１に
連続して連なってその幅が暫減し、前記レーザ活性領域
ＬＤに連なるモードフィールド変換領域ＭＦＣを規定す
るテーパ領域２２に相当する傾斜パターン部３６ｂとか
らなる。尚、上記平行パターン部３６ａのマスクパター
ン幅は、例えば１０μｍであって、傾斜パターン部３６
ｂは、その端部での幅が８.５μｍとなるように、その
両側から次第に幅狭となるテーパ形状を有する。

【００２４】しかして上記マスクパターン３６を形成し
たならば、このマスクパターン３６を用いて前記ｐ-Ｇa
ＩnＡsキャップ層３５とｐ-ＩnＰ上部クラッド層３４と
を選択的にエッチングして、図４(ｂ)に示すようにスト
ライプ部とテーパ部とからなるメサを形成する。上記ｐ
-ＧaＩnＡsキャップ層３５のエッチングは酒石酸を用い
て行われ、またｐ-ＩnＰ上部クラッド層３４のエッチン
グは塩酸とリン酸との混合液を用いて、ＧaＩnＡs／Ａl
ＧaＩnＡs系活性層３３の直上まで行われる。

【００２５】次いで図５(ａ)に示すように、上記エッチ
ングによって露出したＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性
層３３上に、ＺnＯ層３７とＳiＯ₂層３８とをそれぞれ
１００ｎｍずつスパッタリング形成する。そして、この
エピタキシャル膜を、例えば５００℃で加熱処理し、前
記ＺnＯ／ＳiＯ₂層の下部にＺnを拡散させる。このＺn
の拡散によって、前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層３７／３８の下
部のＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層３３が選択的に
無秩序化されてＺn拡散領域３９が形成される。この
際、その熱拡散時間を３０分程度とすると、ＧaＩnＡs
／ＡlＧaＩnＡs系活性層３３が真性（ｉ層）であり、そ
の拡散速度が速いことからＺnは横方向にも４μｍ程度
拡散する。この結果、Ｚn拡散領域１９はＺnＯ／ＳiＯ₂
層３７／３８の下部のみならず、ｐ-ＩnＰ上部クラッド
層３４のエッジ部から４μｍ入り込んだ領域まで形成さ
れ、ＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層３３を選択的に
混晶化することになる。

【００２６】この結果、図７(ａ)にレーザ活性領域ＬＤ
の素子断面構造を示すように、該レーザ活性領域ＬＤに
おける活性層３３の幅は、Ｚn拡散領域３９により規定
されて２μｍとなり、また図７(ｂ)にモードフィールド
変換領域ＭＦＣの素子断面構成を示すように、その端部
での活性層３３の幅は、Ｚn拡散領域３９により規定さ
れて０.５μｍと微小化される。

【００２７】しかる後、図５(ｂ)に示すように前記Ｚn
Ｏ／ＳiＯ₂層３７／３８を除去し、次いでその全面に保
護層としてのＳiＮを形成する。そして前記ｐ-ＩnＰ上
部クラッド層３４およびｐ-ＧaＩnＡsキャップ層３５か
らなるメサの上部のＳiＮ膜に電極形成用の窓を開け、
これらの窓にＰ電極としてのＴi／Ｐt／Ａuを蒸着形成
する。またｎ-ＩnＰ基板３１の裏面側にＮ電極としての
ＡuＧe／Ｎi／Ａuを蒸着形成する。

【００２８】かくしてこのようにして製造される半導体
レーザ装置によれば、ｐ-ＩnＰ上部クラッド層３４およ
びｐ-ＧaＩnＡsキャップ層３５からなるメサの下部領域
の周縁部およびその側部に位置する活性層３３は、Ｚn
が拡散されて混晶化した組成１.３μｍのバルク層（Ｚn
拡散領域３９）となる。従って先の実施形態に示した半
導体レーザ装置と同様に、屈折率導波型の半導体レーザ
装置を実現することが可能となる。またモードフィール
ド変換領域ＭＦＣにおいては、その活性層３３がテーパ
形状をなすして次第に絞り込まれた構造をなすので、そ
の遠視野像は約１２°程度の円形なものとなり、光ファ
イバとの結合効率を十分に高めることが可能となる。

【００２９】従って先の実施形態に示す半導体レーザ装
置と同様な効果を奏することが可能となる。またその特
性についても前述した半導体レーザ装置とほぼ同程度の
良好な特性が得られることが確認された。また上述した
如くして製造される半導体レーザ装置によれば、メサの
側面がエッチングによって多少荒れるにも拘わらず、そ
の活性領域の幅をＺn拡散領域３９によって高精度に規
定することができるので、エッチング精度に拘わること
なく、活性層３３の幅を高精度に規制した安定性の良い
半導体レーザ装置を歩留り良く製造することができ、製
造コストの低減を図ることが可能となる。

【００３０】特に上記各実施形態によれば、真性（ｉ
層）の量子井戸に対するＺnの拡散速度が速いことを利
用して、低温度でＺnの拡散を行うので、Ｚn拡散領域の
ホール濃度を低くすることができ、低閾値電流で、横モ
ード特性の安定な半導体レーザ装置を簡易に製造するこ
とができる。また５μｍ以上の広いパターンから量子井
戸を混晶させる際、横方向にもＺnを拡散させるので、
高精度に幅狭化された活性層を簡単に得ることができ。
その製造制御性にも優れている等の効果が奏せられる。
また量子井戸活性層に、その直上からＺnを拡散させる
ので、その制御性が非常に優れている。この場合、Ｚn
Ｏ／ＳiＯ₂層の活性層からの距離を０.５μｍ以下とす
ることが望ましい。

【００３１】尚、本発明は上述した各実施形態に限定さ
れるものではない。例えば実施形態においては、ＡlＧa
ＩnＡs系の量子井戸活性層を形成したが、ＡlＧaＩnＰ
系の量子井戸活性層や、ＡlＧaＡs系の量子井戸活性層
を設ける場合であっても同様に実施することができる。
特に上述した製造方法は、Ａlを含む量子井戸活性層を
選択成長させる場合に特に有用であり、従来のようなマ
スクパターン上へのポリの堆積等の不具合を招く虞がな
い。その他、活性層の幅や長さ、更には各層の厚みにつ
いては、その仕様に応じて定めれば良いものであり、そ
の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが
できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、量
子井戸活性層の上のクラッド層をストライプ部とテーパ
部とからなるメサ形状とし、量子井戸活性層にＺnを拡
散して上記メサの下部領域のレーザ活性領域における活
性層の幅、モードフィールド変換領域における活性層の
幅を規定するので、簡易にして精度良く半導体レーザ装
置を製造することができ、また製造した半導体レーザ装
置の低閾値電流化と、横モード特性の安定化を図りうる
等の実用上多大なる効果が奏せられる。しかも高精度に
幅狭化したモードフィールド変換領域を備えるので、光
ファイバとの結合効率を十分に高くすることができる等
の効果が奏せられる。

【００３３】特に埋め込み構造やリッジ導波路構造を採
用することなく、低閾値電流の湯固モード特性の安定し
た屈折率導波型の半導体レーザ装置を容易に実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示すものであって、その製造過程を概略
的に示す図。

【図２】図１に示す半導体レーザ装置の製造方法で用い
られる選択成長用のマスクパターンの例を示す図。

【図３】図１に示す製造方法にて製造された半導体レー
ザ装置の素子構造を示す図。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示すものであって、その製造過程の前段
階を概略的に示す図。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示すものであって、その製造過程を後段
階を概略的に示す図。

【図６】図４に示す半導体レーザ装置の製造方法で用い
られるエッチング用のマスクパターンの例を示す図。

【図７】図４および図５に示す製造方法にて製造された
半導体レーザ装置の素子構造を示す図。

【符号の説明】

１１,３１ｎ-ＩnＰ基板１２,３２ｎ-ＩnＰ下部クラッド層１３,３３ＧaＩnＡs／ＡlＧaＩnＡs系活性層１４,３６ＺnＯ層１５,３７ＳiＯ₂層１６選択成長用のマスクパターン（ＺnＯ／ＳiＯ₂）１７,３４ｐ-ＩnＰ上部クラッド層１８,３５ｐ-ＧaＩnＡsキャップ層１９,３９Ｚn拡散領域３６エッチング用のマスクパターン（ＳiＮ）２１ストライプ領域２２テーパ領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に一対のクラッド層で挟ま
れた量子井戸活性層を成長させてなる半導体レーザ装置
であって、前記量子井戸活性層上のクラッド層は、屈折率導波路型
のレーザ活性領域を規定する所定幅のストライプ部と、
このストライプ部に連なってその幅が暫減して前記レー
ザ活性領域に連なるモードフィールド変換領域を規定す
るテーパ部とからなり、前記ストライプ部とテーパ部とからなるクラッド層の下
部領域を除く前記量子井戸活性層を、該量子井戸活性層
上に設けたＺnＯ／ＳiＯ₂層を用いたＺnの拡散により選
択的に混晶化してなることを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項２】半導体基板上に下部クラッド層および量
子井戸活性層を順に成長させた後、該量子井戸活性層上
に所定幅のストライプ領域と該ストライプ領域に連なっ
てその幅が暫減するテーパ領域とを除く領域にＺnＯ／
ＳiＯ₂層からなる選択成長用のマスクパターンを形成す
る工程と、上記マスクパターンを用いて前記量子井戸活性層上にス
トライプ部とこのストライプ部に連なるテーパ部とから
なるメサ形状の上部クラッド層を選択成長させると共
に、前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を用いて前記量子井戸活性層
にＺnを熱拡散させた後、前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を除去す
る工程とを具備したことを特徴とする半導体レーザ装置
の製造方法。
【請求項３】半導体基板上に下部クラッド層，量子井
戸活性層，および上部クラッド層を順に成長させた後、
該上部クラッド層上に所定幅のストライプ領域と該スト
ライプ領域に連なってその幅が漸減するテーパ領域とか
らなるエッチング用のマスクパターンを形成する工程
と、このマスクパターンを用いて前記上部クラッド層を選択
エッチングしてストライプ部とこのストライプ部に連な
るテーパ部とからなるメサを形成した後、エッチングに
より露出した前記量子井戸活性層上にＺnＯ／ＳiＯ₂層
を形成する工程と、このＺnＯ／ＳiＯ₂層を用いて前記量子井戸活性層にＺn
を熱拡散させた後、前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を除去する工
程とを具備したことを特徴とする半導体レーザ装置の製
造方法。
【請求項４】前記ＺnＯ／ＳiＯ₂層を用いた前記量子
井戸活性層へのＺnの拡散処理は、５００℃以下の拡散
温度で実施されることを特徴とする請求項２または３に
記載の半導体レーザ装置の製造方法。