JPWO2020100608A1 - 半導体レーザおよび電子機器 - Google Patents
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Abstract
本開示の一実施形態に係る半導体レーザは、半導体積層部を備えている。半導体積層部は、第１導電型の第１半導体層と、第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む。半導体積層部は、さらに、リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも活性層よりも深い位置に、第２導電型の不純物濃度が第２半導体層のうちリッジ部と対向する領域における第２導電型の不純物濃度よりも高い不純物領域を有する。
Description
本開示は、半導体レーザおよびそれを備えた電子機器に関する。
端面出射型の半導体レーザについては、例えば、下記の特許文献１〜３に開示されている。
端面出射型の半導体レーザにおいてリッジ部を設けた場合、リッジ部の両脇への電流リークにより、電流の利用効率が低下し、良好な閾値電流が得られないことがあった。従って、リッジ部の両脇への電流リークを抑えることの可能な半導体レーザおよびそれを備えた電子機器を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態に係る半導体レーザは、半導体積層部を備えている。半導体積層部は、第１導電型の第１半導体層と、第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む。半導体積層部は、さらに、リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも活性層よりも深い位置に、第２導電型の不純物濃度が第２半導体層のうちリッジ部と対向する領域における第２導電型の不純物濃度よりも高い不純物領域を有する。
本開示の一実施形態に係る電子機器は、半導体レーザを光源として備えている。電子機器に設けられる半導体レーザは、上記の半導体レーザと同様の構成を有している。
本開示の一実施形態に係る半導体レーザおよび電子機器では、リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも活性層よりも深い位置に、第２導電型の不純物濃度が第２半導体層のうちリッジ部と対向する領域における第２導電型の不純物濃度よりも高い不純物領域が設けられている。これにより、リッジ部の両脇において、電子または正孔の、活性層への輸送が阻害される。
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比などについても、それらに限定されるものではない。なお、説明は、以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（半導体レーザ）
２．変形例（半導体レーザ）
３．第２の実施の形態（距離測定装置）
４．第３の実施の形態（プロジェクタ）
１．第１の実施の形態（半導体レーザ）
２．変形例（半導体レーザ）
３．第２の実施の形態（距離測定装置）
４．第３の実施の形態（プロジェクタ）
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
本開示の第１の実施の形態に係る半導体レーザ１について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体レーザ１の上面構成例を表したものである。半導体レーザ１は、後述の半導体積層部２０を共振器方向から一対の共振器端面Ｓ１，Ｓ２によって挟み込んだ構造となっている。共振器端面Ｓ１は、レーザ光が外部に出射される前端面となっており、共振器端面Ｓ２は、共振器端面Ｓ１と対向配置された後端面となっている。従って、半導体レーザ１は、いわゆる端面発光型の半導体レーザの一種である。
[構成]
本開示の第１の実施の形態に係る半導体レーザ１について説明する。図１は、本実施の形態に係る半導体レーザ１の上面構成例を表したものである。半導体レーザ１は、後述の半導体積層部２０を共振器方向から一対の共振器端面Ｓ１，Ｓ２によって挟み込んだ構造となっている。共振器端面Ｓ１は、レーザ光が外部に出射される前端面となっており、共振器端面Ｓ２は、共振器端面Ｓ１と対向配置された後端面となっている。従って、半導体レーザ１は、いわゆる端面発光型の半導体レーザの一種である。
半導体レーザ１（半導体積層部２０）は、共振器方向において互いに対向する共振器端面Ｓ１，Ｓ２と、共振器端面Ｓ１および共振器端面Ｓ２の間に挟まれた凸形状のリッジ部２０Ａとを備えている。リッジ部２０Ａは、共振器方向に延在する帯状の形状となっている。リッジ部２０Ａは、例えば、後述のコンタクト層２６の表面から後述の上部クラッド層２５の中途にかけてエッチング除去がなされることにより形成される。つまり、リッジ部２０Ａの両脇には、上部クラッド層２５の一部が形成されている。
リッジ部２０Ａの幅は、例えば、０．５μｍ以上５．０μｍ以下となっている。リッジ部２０Ａの一方の端面が、共振器端面Ｓ１に露出しており、リッジ部２０Ａの他方の端面が、共振器端面Ｓ２に露出している。共振器端面Ｓ１，Ｓ２は、へき開によって形成された面である。共振器端面Ｓ１，Ｓ２は、共振器ミラーとして機能し、リッジ部２０Ａは、光導波路として機能する。共振器端面Ｓ１には、例えば、共振器端面Ｓ１での反射率が１５％程度となるように構成された反射防止膜が設けられている。共振器端面Ｓ２には、例えば、共振器端面Ｓ２での反射率が８５％程度となるように構成された多層反射膜が設けられている。半導体レーザ１（半導体積層部２０）は、さらに、共振器方向と交差する方向（以下、「幅方向」と称する。）において互いに対向する端面Ｓ３，Ｓ４を有している。つまり、リッジ部２０Ａの両脇には、端面Ｓ３，Ｓ４が形成されている。端面Ｓ３，Ｓ４は、ダイシングによる割断によって形成された面である。
リッジ部２０Ａの両端部には、窓構造１０Ａ，１０Ｂが設けられている。窓構造１０Ａは、共振器端面Ｓ１を含む領域に形成されており、窓構造１０Ｂは、共振器端面Ｓ２を含む領域に形成されている。窓構造１０Ａ，１０Ｂは、共振器端面Ｓ１，Ｓ２の近傍に電流が流れることによる発振の不安定化を抑制する。窓構造１０Ｂには、後述のコンタクト層２６や上部電極層３１が設けられていない。そのため、窓構造１０Ｂには、電流が上部電極層３１から直接、注入されない。窓構造１０Ａ，１０Ｂは、必要に応じて適宜、省略されてもよい。半導体レーザ１（半導体積層部２０）の表面には、絶縁層３２が形成されている。絶縁層３２は、半導体積層部２０を保護するとともに、半導体積層部２０に電流を注入する領域（つまり、半導体積層部２０と上部電極層３１とが互いに接する領域）を規定する。
図２は、半導体レーザ１のＡ−Ａ線での断面構成例を表したものである。図３は、半導体レーザ１のＢ−Ｂ線での断面構成例を表したものである。図２には、半導体レーザ１の共振器方向（リッジ部２０Ａの延在方向）における中央部分の断面構成例が示されている。図３には、半導体レーザ１の共振器端面Ｓ１，Ｓ２近傍（窓構造１０Ａ，１０Ｂ）の断面構成例が示されている。
半導体レーザ１は、基板１０上に半導体積層部２０を備えたものである。半導体積層部２０は、例えば、下部クラッド層２１、下部ガイド層２２、活性層２３、上部ガイド層２４、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６を基板１０側からこの順に有している。下部クラッド層２１および下部ガイド層２２が、本開示の「第１半導体層」の一具体例に対応する。上部ガイド層２４、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６が、本開示の「第２半導体層」の一具体例に対応する。なお、半導体積層部２０には、上記した層以外の層（例えばバッファ層など）が更に設けられていてもよい。
基板１０は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＡｓ基板である。半導体積層部２０は、例えば、ＡｌxＧａ1-xＡｓ系（０≦ｘ＜１）の半導体材料を含んで形成されている。半導体積層部２０は、ｎ型の半導体層上にｐ型の半導体層が積層された構成となっている。ｎ型が、本開示の「第１導電型」の一具体例に対応する。ｐ型が、本開示の「第２導電型」の一具体例に対応する。半導体積層部２０において、下部クラッド層２１がｎ型の半導体層に対応しており、下部ガイド層２２、活性層２３、上部ガイド層２４、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６がｐ型の半導体層に対応している。つまり、活性層２３は、ｐ型の半導体層内に設けられている。
下部クラッド層２１は、例えば、Ｓｉがドープされたｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓからなる。下部ガイド層２２は、例えば、Ｃがドープされたｐ型Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓからなる。活性層２３は、例えば、多重量子井戸構造となっている。多重量子井戸構造は、例えば、障壁層および井戸層が交互に積層された構造となっている。障壁層は、例えば、Ａｌx3Ｇａ1-x3Ａｓからなる。井戸層は、例えば、Ａｌx4Ｇａ1-x4Ａｓ（ｘ４＞ｘ３）からなる。活性層２３では、活性層２３の平均的な電気特性がｐ型となるように、活性層２３を構成する多重量子井戸構造におけるドーパントおよびドーピング濃度が調整されている。上部ガイド層２４は、例えば、Ｃがドープされたｐ型Ａｌx5Ｇａ1-x5Ａｓからなる。上部クラッド層２５は、例えば、Ｃがドープされたｐ型Ａｌx6Ｇａ1-x6Ａｓからなる。コンタクト層２６は、例えば、Ｃがドープされたｐ型ＧａＡｓからなる。
半導体レーザ１は、さらに、半導体積層部２０上に上部電極層３１を備えており、半導体積層部２０の裏面側に下部電極層３３を備えている。
上部電極層３１は、リッジ部２０Ａ上に形成されており、リッジ部２０Ａの上部に形成されたコンタクト層２６に接している。上部電極層３１は、リッジ部２０Ａの上面のうち、窓構造１０Ａ，１０Ｂを除いた箇所に接している。上部電極層３１は、例えば、Ｔｉ層、Ｐｔ層、Ａｕ層がリッジ部２０Ａに近い側からこの順に積層された構成となっている。上部電極層３１は、リッジ部２０Ａの上面と電気的に接続されていればよく、その層構成は上記の構成に限らない。
下部電極層３３は、例えば、基板１０の裏面に接して形成されている。下部電極層３３は、例えば、Ｔｉ層、Ａｌ層が基板１０に近い側からこの順に積層された構成となっている。下部電極層３３は、基板１０と電気的に接続されていればよく、その層構成は上記の構成に限らない。また、下部電極層３３は、基板１０の裏面全体と接触していてもよいし、基板１０の裏面の一部とだけ接していてもよい。
次に、半導体積層部２０内に設けられた不純物領域（第１領域Ｒ１，第２領域Ｒ２，第３領域Ｒ３，第４領域Ｒ４）について説明する。
半導体積層部２０は、リッジ部２０Ａと対向する領域に、第１領域Ｒ１を有している。第１領域Ｒ１は、半導体積層部２０におけるｐ型の半導体層内に形成されており、例えば、半導体積層部２０において、コンタクト層２６から下部ガイド層２２に到達する深さにまで形成されている。第１領域Ｒ１は、共振器方向に延在して形成されており、例えば、半導体積層部２０において、窓構造１０Ａ，１０Ｂ以外の領域に形成されている。第１領域Ｒ１は、ｐ型の不純物を含む不純物領域である。第１領域Ｒ１に含まれるｐ型の不純物は、例えば、Ｃである。第１領域Ｒ１におけるｐ型の不純物濃度は、例えば、１．０×１０16ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下の範囲内の値となっている。
半導体積層部２０は、リッジ部２０Ａの両脇に、それぞれ、第２領域Ｒ２を有している。第２領域Ｒ２は、本開示の「第１不純物領域」の一具体例に対応する。各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において、リッジ部２０Ａの両脇であって、かつ少なくとも活性層２３よりも深い位置に形成されている。各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０におけるｐ型の半導体層内だけでなく、ｎ型の半導体層内にまで形成されている。各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において、リッジ部２０Ａのすそ野に相当する箇所（上部クラッド層２５の上面）から活性層２３よりも深い位置に渡って設けられている。各第２領域Ｒ２は、例えば、半導体積層部２０において、リッジ部２０Ａのすそ野に相当する箇所（上部クラッド層２５の上面）から、下部クラッド層２１に到達する深さにまで形成されている。
各第２領域Ｒ２は、例えば、図４に示したように、共振器方向に延在して形成されており、例えば、半導体積層部２０において、窓構造１０Ａ，１０Ｂ以外の領域に形成されている。一方の第２領域Ｒ２は、さらに、例えば、図４に示したように、端面Ｓ３を含む領域に形成されている。他方の第２領域Ｒ２は、さらに、例えば、図４に示したように、端面Ｓ４を含む領域に形成されている。各第２領域Ｒ２は、ｐ型の不純物を含む不純物領域である。各第２領域Ｒ２に含まれるｐ型の不純物は、例えば、Ｚｎである。各第２領域Ｒ２におけるｐ型の不純物濃度は、第１領域Ｒ１におけるｐ型の不純物濃度よりも高く、例えば、１．０×１０17ｃｍ-3以上２．０×１０19ｃｍ-3以下の範囲内の値となっている。各第２領域Ｒ２におけるｐ型の不純物濃度は、例えば、図５に示したように、６．０×１０17／ｃｍ3以上となっていることが好ましい。なお、図５の横軸は、第２領域Ｒ２のｐ型の不純物濃度であり、図５の縦軸は、閾値電流の低減量である。図５には、第２領域Ｒ２の底面（つまり、上述のｐｎジャンクション）と、活性層２３との距離ｄが０．０５μｍのときと、１．０５μｍのときのシミュレーション結果が例示されている。図５から、距離ｄが非常に狭いとき（ｄ＝０．０５μｍ）の閾値電流の低減量が、閾値電流の低減量が最も大きくなるとき（距離ｄ（＝１．０５μｍ））の閾値電流の低減量（＝１．４ｍＡ）に対して５０％以上となるのは、各第２領域Ｒ２におけるｐ型の不純物濃度が６．０×１０17／ｃｍ3以上となっている場合であることがわかる。
第１領域Ｒ１において、ｐ型の不純物濃度や構成材料の組成比が均一となっている必要はない。第１領域Ｒ１において、ｐ型の不純物濃度や構成材料の組成比が位置に応じてなだらかに変化していてもよい。また、第１領域Ｒ１が、ｐ型の不純物濃度や構成材料の組成比が互いに異なる複数の層によって構成されていてもよい。第２領域Ｒ２において、ｐ型の不純物濃度や構成材料の組成比が均一となっている必要はない。第２領域Ｒ２において、ｐ型の不純物濃度や構成材料の組成比が位置に応じてなだらかに変化していてもよい。また、第２領域Ｒ２が、ｐ型の不純物濃度や構成材料の組成比が互いに異なる複数の層によって構成されていてもよい。いずれにしても、共通の深さにおいて、第２領域Ｒ２におけるｐ型の不純物濃度が、第１領域Ｒ１におけるｐ型の不純物濃度よりも高くなっていることが好ましい。
半導体積層部２０は、リッジ部２０Ａの両脇に、それぞれ、第３領域Ｒ３を有している。各第３領域Ｒ３は、リッジ部２０Ａと第２領域Ｒ２との間に位置しており、窓構造１０Ａ，１０Ｂ以外の領域に位置している。各第３領域Ｒ３は、ｐ型の不純物を含む不純物領域である。各第３領域Ｒ３に含まれるｐ型の不純物は、例えば、Ｃである。各第３領域Ｒ３におけるｐ型の不純物濃度は、第１領域Ｒ１におけるｐ型の不純物濃度よりも高く、例えば、１．０×１０16ｃｍ-3以上４．０×１０18ｃｍ-3以下の範囲内の値となっている。
ところで、上述したように、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において、コンタクト層２６から下部クラッド層２１に到達する深さにまで形成されている。このとき、各第２領域Ｒ２の底面と下部クラッド層２１との界面は、活性層２３から、基板１０側に離れた位置に形成されており、ｐｎジャンクションとなっている。各第２領域Ｒ２の底面は、第２領域Ｒ２と下部クラッド層２１とによるｐｎジャンクションとなっている。つまり、半導体積層部２０は、リッジ部２０Ａの両脇において、活性層２３から、基板１０側に離れた位置に、ｐｎジャンクションを有している。このｐｎジャンクションは、下部電極層３３から活性層２３への電子の注入を妨げる。
ここで、レーザダイオードでは、電子と正孔の再結合により電流が流れ、発光が生じる。半導体レーザ１では、リッジ部２０Ａの両脇にも、低抵抗の上部クラッド層２５が設けられている。上部電極層３１から注入された正孔は、上部クラッド層２５を通じて、端面Ｓ３，Ｓ４の近傍にまで到達し得る。しかし、半導体積層部２０において、リッジ部２０Ａの両脇には、それぞれ、第２領域Ｒ２が形成されており、活性層２３から、基板１０側に離れた位置に、ｐｎジャンクションが形成される。そのため、例えば、図６に示したように、下部電極層３３から注入された電子は、このｐｎジャンクションによって、上部電極層３１から注入された正孔と再結合することが妨げられる。その結果、例えば、図７に示したような、第２領域Ｒ２が設けられていない一般的な半導体レーザ２００と比べると、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が大幅に減少する。リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）は、第２領域Ｒ２の底面（つまり、上述のｐｎジャンクション）と、活性層２３との距離が大きくなるほど、小さくなる。第２領域Ｒ２の底面（つまり、上述のｐｎジャンクション）と、活性層２３との距離ｄは、例えば、図８に示したように、０．３μｍ以上となっていることが好ましい。なお、図８の横軸は、第２領域Ｒ２の底面（つまり、上述のｐｎジャンクション）と、活性層２３との距離ｄであり、図８の縦軸は、閾値電流の低減量である。図８には、第２領域Ｒ２のｐ型の不純物濃度が１．５×１０18ｃｍ-3のときと、１．０×１０17ｃｍ-3のときのシミュレーション結果が例示されている。図８から、第２領域Ｒ２のｐ型の不純物濃度が１．０×１０17ｃｍ-3となっているときの閾値電流の低減量が、閾値電流の低減量が最も大きくなるとき（第２領域Ｒ２のｐ型の不純物濃度が１．５×１０18ｃｍ-3となっているとき）の閾値電流の低減量に対して５０％以上となるのは、距離ｄが０．３μｍ以上となっている場合であることがわかる。
以上のことから、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において高抵抗領域として機能することがわかる。各第２領域Ｒ２が高抵抗領域として機能する結果、半導体レーザ１の電流経路は、半導体レーザ２００の電流経路と比べて、各第２領域Ｒ２が設けられている分だけ狭くなる。その結果、例えば、図９のシミュレーション結果に示したように、半導体レーザ１の閾値電流は、半導体レーザ２００の閾値電流よりも低くなる。なお、図９のシミュレーションには、マクスウエル方程式、ポアソン方程式、レート方程式等を用いたシミュレータを用いることができる。
半導体積層部２０は、さらに、共振器端面Ｓ１を含む領域と、共振器端面Ｓ２を含む領域とに、それぞれ、第４領域Ｒ４を有している。各第４領域Ｒ４は、半導体積層部２０において、共振器端面Ｓ１，Ｓ２を含む領域であって、かつ少なくとも活性層２３を含む位置に形成されている。各第４領域Ｒ４は、例えば、半導体積層部２０におけるｐ型の半導体層内だけでなく、ｎ型の半導体層内にまで形成されており、例えば、半導体積層部２０において、コンタクト層２６から下部クラッド層２１に到達する深さにまで形成されている。
各第４領域Ｒ４は、ｐ型の不純物を含む不純物領域である。各第４領域Ｒ４に含まれるｐ型の不純物は、例えば、Ｚｎである。各第４領域Ｒ４におけるｐ型の不純物濃度は、第１領域Ｒ１におけるｐ型の不純物濃度よりも高く、例えば、１．０×１０17ｃｍ-3以上２．０×１０19ｃｍ-3以下の範囲内の値となっている。各第４領域Ｒ４は、例えば、図４に示したように、各第２領域Ｒ２の端部と接していてもよい。
ここで、共振器端面Ｓ１，Ｓ２は結晶が不連続に途切れた面である。そのため、共振器端面Ｓ１，Ｓ２には多数のダングリングボンドが形成される。ダングリングボンドは非発光再結合中心として作用する。そのため、上部電極層３１および下部電極層３３から注入されたキャリア（電子正孔対）は、これら非発光再結合中心で再結合し、このとき発生したエネルギーは熱に変換される。また、非発光再結合中心では、実効的なエネルギー・バンドギャップが共振器端面Ｓ１，Ｓ２間の中心部分と比べて小さい。そのため、共振器端面Ｓ１，Ｓ２間を往復した光（再結合光）は非発光再結合中心で吸収されやすい。吸収された光のエネルギーはキャリアを生じさせ、非発光再結合中心において再結合による熱が発生する。このように、非発光再結合中心では、光吸収と局所的な発熱とが促進され、やがて、破壊的光学損傷（Catastrophic Optical Damage：ＣＯＤ）が生じ得る。
ＣＯＤを回避するためには、共振器端面Ｓ１，Ｓ２におけるエネルギー・バンドギャップを、共振器端面Ｓ１，Ｓ２間の中心部分よりも大きくすることが有効である。共振器端面Ｓ１，Ｓ２における、このようなバンドギャップ構造を窓構造と称する。半導体レーザ１では、共振器端面Ｓ１，Ｓ２近傍に第４領域Ｒ４を設けることで、窓構造１０Ａ，１０Ｂが形成されている。つまり、第４領域Ｒ４は、共振器端面Ｓ１，Ｓ２近傍に窓構造を形成するために設けられた不純物領域である。従って、第４領域Ｒ４は、上述の第２領域Ｒ２と共通する構成を有しているものの、形成目的においては上述の第２領域Ｒ２とは異なっている。
[製造方法]
次に、図１０Ａ〜図１０Ｊを参考にして、半導体レーザ１の製造方法について説明する。図１０Ａは、半導体レーザ１の製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｂは、図１０Ａに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｃは、図１０Ｂに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｄは、図１０Ｃに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｅは、図１０Ｄに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｆは、図１０Ｅに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｇは、図１０Ｆに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｈは、図１０Ｇに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｉは、図１０Ｈに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｊは、図１０Ｉに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。なお、図１０Ａ〜図１０Ｉにおいて、両側面は、ウェハに対してへき開をすることになる箇所に対応している。
次に、図１０Ａ〜図１０Ｊを参考にして、半導体レーザ１の製造方法について説明する。図１０Ａは、半導体レーザ１の製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｂは、図１０Ａに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｃは、図１０Ｂに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｄは、図１０Ｃに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｅは、図１０Ｄに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｆは、図１０Ｅに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｇは、図１０Ｆに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｈは、図１０Ｇに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｉは、図１０Ｈに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。図１０Ｊは、図１０Ｉに続く製造過程におけるウェハの断面構成例を表したものである。なお、図１０Ａ〜図１０Ｉにおいて、両側面は、ウェハに対してへき開をすることになる箇所に対応している。
半導体レーザ１を製造するためには、例えばＳｉがドープされたｎ型ＧａＡｓからなる基板１０上に、化合物半導体を、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ：有機金属気相成長）法などのエピタキシャル結晶成長法により一括に形成する。この際、化合物半導体の原料としては、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、アルシン(ＡｓＨ3)などのメチル系有機金属ガスを用いる。
まず、基板１０（ウェハ）をＭＯＣＶＤ炉に入れる。次に、基板１０上に、下部クラッド層２１、下部ガイド層２２、活性層２３、上部ガイド層２４、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６をこの順に形成する（図１０Ａ）。次に、基板１０（ウェハ）をＭＯＣＶＤ炉から取り出す。次に、コンタクト層２６の表面に、所定の箇所に開口部１１０Ａを有するレジスト層１１０を形成する（図１０Ｂ）。続いて、開口部１１０Ａを介して、コンタクト層２６から下部ガイド層２２にまで達する深さに、Ｚｎを拡散する。これにより、第１領域Ｒ１が形成される（図１０Ｃ）。その後、レジスト層１１０を除去する。
次に、コンタクト層２６の表面に、所定の箇所に開口部１２０Ａを有するレジスト層１２０を形成する（図１０Ｄ）。続いて、開口部１２０Ａを介して、コンタクト層２６から下部クラッド層２１にまで達する深さに、Ｚｎを拡散する。これにより、第２領域Ｒ２が形成される（図１０Ｅ）。このとき、併せて、第４領域Ｒ４を形成してもよい。その後、レジスト層１２０を除去する（図１０Ｆ）。
ところで、上述のＺｎの拡散には、ＺｎＯ膜を用いた固相拡散法、または、気相拡散法などを用いることができる。例えば、コンタクト層２６の表面のうち、開口部１１０Ａまたは開口部１２０Ａ内に露出する箇所にＺｎＯ膜を形成して固相拡散を行ったのち、ＺｎＯ膜を剥離し、ＳｉＮ等で、コンタクト層２６の表面全体を覆う。その後、基板１０（ウェハ）をアニールすることにより、コンタクト層２６の表層から深部にＺｎが拡散し、Ｚｎ濃度を所望の濃度に制御することができる。
次に、例えばＣＶＤ法などを用いて、コンタクト層２６の表面に、所定のパターンのハードマスク１３０を形成する（図１０Ｇ）。ハードマスク１３０は、例えば、ＳｉＯ2膜である。次に、例えばドライエッチング法を用いて、ハードマスク１３０をマスクとして、コンタクト層２６および上部クラッド層２５を選択的にエッチングする。その結果、ハードマスク１３０の直下にリッジ部２０Ａが形成されるとともに、リッジ部２０Ａを含む半導体積層部２０が形成される（図１０Ｈ）。その後、ハードマスク１３０を除去する（図１０Ｉ）。
次に、例えばＣＶＤ法やスパッタ法などを用いて、リッジ部２０Ａの上面に開口部３２Ａを有する絶縁層３２を形成する（図１０Ｊ）。次に、例えば蒸着法などを用いて、開口部３２Ａ内に上部電極層３１を形成する。また、例えば蒸着法などを用いて、基板１０（ウェハ）の裏面に下部電極層３３を形成する。次に、基板１０（ウェハ）をへき開することにより、共振器端面Ｓ１，Ｓ２を形成する。さらに、基板１０（ウェハ）をダイシングによって割断することにより、端面Ｓ３，Ｓ４を形成する。最後に、共振器端面Ｓ１に反射防止膜を形成するとともに、共振器端面Ｓ２に多層反射膜を形成する。このようにして、半導体レーザ１が製造される。
[動作]
このような構成の半導体レーザ１では、上部電極層３１と下部電極層３３との間に所定の電圧が印加されると、リッジ部２０Ａを通して活性層２３に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の共振器端面Ｓ１，Ｓ２により反射されるとともに、下部クラッド層２１および上部クラッド層２５によって閉じ込められることにより、所定の発振波長でレーザ発振が生じる。このとき、半導体積層部２０内には、発振したレーザ光が導波する光導波領域が形成される。そして、一方の共振器端面から発振波長のレーザ光が外部に出射される。光導波領域は、活性層２３を中心としたリッジ部２０Ａの直下の領域に生成される。
このような構成の半導体レーザ１では、上部電極層３１と下部電極層３３との間に所定の電圧が印加されると、リッジ部２０Ａを通して活性層２３に電流が注入され、これにより電子と正孔の再結合による発光が生じる。この光は、一対の共振器端面Ｓ１，Ｓ２により反射されるとともに、下部クラッド層２１および上部クラッド層２５によって閉じ込められることにより、所定の発振波長でレーザ発振が生じる。このとき、半導体積層部２０内には、発振したレーザ光が導波する光導波領域が形成される。そして、一方の共振器端面から発振波長のレーザ光が外部に出射される。光導波領域は、活性層２３を中心としたリッジ部２０Ａの直下の領域に生成される。
[効果]
次に、半導体レーザ１の効果について、比較例と対比して説明する。
次に、半導体レーザ１の効果について、比較例と対比して説明する。
端面出射型の半導体レーザにおいてリッジ部を設けた場合、リッジ部の両脇への電流リークにより、電流の利用効率が低下し、良好な閾値電流が得られないことがあった。一方、本実施の形態では、リッジ部２０Ａの両脇であって、かつ少なくとも活性層２３よりも深い位置に、それぞれ、ｐ型不純物濃度がリッジ部２０Ａと対向する領域（第１領域Ｒ１）におけるｐ型不純物濃度よりも高い第２領域Ｒ２が設けられている。これにより、半導体積層部２０において、リッジ部２０Ａの両脇には、活性層２３から、基板１０側に離れた位置に、ｐｎジャンクションが形成される。そのため、例えば、図６に示したように、下部電極層３３から注入された電子は、このｐｎジャンクションによって、上部電極層３１から注入された正孔と再結合することが妨げられる。その結果、例えば、図７に示したような、第２領域Ｒ２が設けられていない一般的な半導体レーザ２００と比べると、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が大幅に減少する。このように、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において高抵抗領域として機能する。各第２領域Ｒ２が高抵抗領域として機能する結果、半導体レーザ１の電流経路は、半導体レーザ２００の電流経路と比べて、各第２領域Ｒ２が設けられている分だけ狭くなる。その結果、例えば、図９に示したように、半導体レーザ１の閾値電流を、半導体レーザ２００の閾値電流よりも低くすることができる。また、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が大幅に減少することから、効率が改善することで無駄な発熱が抑制されるため活性層２３内の欠陥増殖速度が低下し、良好な信頼性が得られる。
また、本実施の形態では、各第２領域Ｒ２が端面Ｓ３，Ｓ４を含んで形成されている。これにより、各第２領域Ｒ２によって、端面Ｓ３，Ｓ４での暗電流も低減することができる。その結果、半導体レーザ１の閾値電流をより一層低くすることができる。
また、本実施の形態では、各第２領域Ｒ２がリッジ部２０Ａのすそ野に相当する箇所（上部クラッド層２５の表面）から活性層２３よりも深い位置に渡って設けられている。この場合、各第２領域Ｒ２を、例えば、Ｚｎ拡散によって形成することができるので、各第２領域Ｒ２を形成することによる、半導体積層部２０へのダメージを小さくすることができる。その結果、半導体積層部２０に形成されたダメージに起因する電流リーク量を低減することができる。
また、本実施の形態では、活性層２３は、ｐ型の半導体層内に設けられている。これにより、例えば、活性層２３を、ｐ型の半導体層とｎ型の半導体層との間に設けた場合と比べて、各第２領域Ｒ２と下部クラッド層２１との界面に形成されるｐｎジャンクションと、活性層２３との距離を大きくすることができる。この距離が大きくなればなる程、リッジ部２０Ａの両脇における再結合の可能性を低くすることができ、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）を大幅に小さくすることができる。
また、本実施の形態では、リッジ部２０Ａと対向する領域（第１領域Ｒ１）におけるｐ型不純物濃度よりも高いｐ型不純物濃度の不純物領域（第３領域Ｒ３）によって、窓構造１０Ａ，１０Ｂが形成されている。これにより、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）だけでなく、共振器端面Ｓ１，Ｓ２に流れる電流量（電流リーク量）を低減することができる。その結果、半導体レーザ１の閾値電流を低くすることができる。さらに、窓構造１０Ａ，１０Ｂによって、ＣＯＤの発生も防止することができ、また、素子の信頼性を向上させることができる。
また、本実施の形態において、各第２領域Ｒ２のｐ型不純物をＺｎとし、各第３領域Ｒ３のｐ型不純物もＺｎとすることにより、各第２領域Ｒ２と、各第３領域Ｒ３とを、Ｚｎ拡散によって一括して形成することが可能となる。このようにした場合には、タクトタイムや製造コストの増大を抑えることができる。
＜２．変形例＞
次に、上記実施の形態に係る半導体レーザ１の変形例ついて説明する。
次に、上記実施の形態に係る半導体レーザ１の変形例ついて説明する。
[変形例Ａ]
図１１は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１２は、図３の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態において、半導体積層部２０は、リッジ部２０Ａの両脇であって、かつリッジ部２０Ａと、第２領域Ｒ２と積層方向において対向する箇所との間（つまり、第３領域Ｒ３）に、ぞれぞれ、活性層２３にまで到達しない深さの帯状の溝部３５を有していてもよい。
図１１は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１２は、図３の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態において、半導体積層部２０は、リッジ部２０Ａの両脇であって、かつリッジ部２０Ａと、第２領域Ｒ２と積層方向において対向する箇所との間（つまり、第３領域Ｒ３）に、ぞれぞれ、活性層２３にまで到達しない深さの帯状の溝部３５を有していてもよい。
この場合、半導体積層部２０は、溝部３５と端面Ｓ３，Ｓ４との間に、それぞれ、土台部３４を有している。土台部３４は、製造過程においてエッチングを用いて、互いに平行な２本の溝部３５を形成することによりリッジ部２０Ａを形成したときに、エッチングされずに残った箇所に相当する。従って、土台部３４には、上部クラッド層２５の他に、上部クラッド層２５よりも更に導電性の高いコンタクト層２６も含まれている。土台部３４の高さは、リッジ部２０Ａの高さと概ね等しくなっている。そのため、土台部３４を設けることにより、リッジ部２０Ａに外力や応力が集中するのを回避することができる。従って、半導体レーザ１の耐久性を高めることができる。
上述したように、土台部３４には、上部クラッド層２５の他に、上部クラッド層２５よりも更に導電性の高いコンタクト層２６も含まれている。そのため、コンタクト層２６や上部クラッド層２５を通じてリッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が増大するおそれがある。しかし、本変形例では、上記実施の形態と同様、リッジ部２０Ａの両脇（つまり、土台部３４と対向する領域）には、それぞれ、第２領域Ｒ２が形成されている。そのため、土台部３４が設けられているにもかかわらず、リッジ部２０Ａの両脇での電流リークは、第２領域Ｒ２によって抑制される。その結果、半導体レーザ１の閾値電流を低くすることができる。また、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が大幅に減少することから、効率が改善することで無駄な発熱が抑制されるため活性層２３内の欠陥増殖速度が低下し、良好な信頼性が得られる。
[変形例Ｂ]
図１３は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１４は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、各第２領域Ｒ２は、活性層２３と基板１０との間にだけ設けられていてもよい。このとき、各第２領域Ｒ２は、活性層２３に接して設けられていることが好ましい。各第２領域Ｒ２は、例えば、イオン注入法を用いて、Ｚｎを半導体積層部２０の所望の深さに注入することにより形成することが可能である。各第２領域Ｒ２を、活性層２３と基板１０との間にだけ設けた場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
図１３は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１４は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、各第２領域Ｒ２は、活性層２３と基板１０との間にだけ設けられていてもよい。このとき、各第２領域Ｒ２は、活性層２３に接して設けられていることが好ましい。各第２領域Ｒ２は、例えば、イオン注入法を用いて、Ｚｎを半導体積層部２０の所望の深さに注入することにより形成することが可能である。各第２領域Ｒ２を、活性層２３と基板１０との間にだけ設けた場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
[変形例Ｃ]
図１５は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１６は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、第１領域Ｒ１は、ｐ型の半導体層内にだけ設けられていてもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、第１領域Ｒ１は、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６のうち、リッジ部２０Ａと対向する部分にだけ形成されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
図１５は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１６は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、第１領域Ｒ１は、ｐ型の半導体層内にだけ設けられていてもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、第１領域Ｒ１は、上部クラッド層２５およびコンタクト層２６のうち、リッジ部２０Ａと対向する部分にだけ形成されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
[変形例Ｄ]
図１７は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１８は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０におけるｐ型の半導体層内だけに形成されていてもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において、コンタクト層２６もしくは上部クラッド層２５から下部ガイド層２２に到達する深さにまで形成されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
図１７は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図１８は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０におけるｐ型の半導体層内だけに形成されていてもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例Ａにおいて、各第２領域Ｒ２は、半導体積層部２０において、コンタクト層２６もしくは上部クラッド層２５から下部ガイド層２２に到達する深さにまで形成されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
[変形例Ｅ]
図１９は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図２０は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｄにおいて、第１領域Ｒ１が省略されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
図１９は、図２の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。図２０は、図１１の半導体レーザ１の断面構成の一変形例を表したものである。上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｄにおいて、第１領域Ｒ１が省略されていてもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａと同様の効果を得ることができる。
[変形例Ｆ]
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｅにおいて、導電型が逆になっていてもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｅにおいて、ｐ型がｎ型になるとともに、ｎ型がｐ型になってもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｅと同様の効果を得ることができる。
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｅにおいて、導電型が逆になっていてもよい。例えば、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｅにおいて、ｐ型がｎ型になるとともに、ｎ型がｐ型になってもよい。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｅと同様の効果を得ることができる。
[変形例Ｇ]
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｆにおいて、半導体積層部２０を構成する半導体材料は、例えば、窒素（Ｎ）、ホウ素（Ｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、リン（Ｐ）を含む、ＩＩＩ−Ｖ族半導体であってもよい。
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｆにおいて、半導体積層部２０を構成する半導体材料は、例えば、窒素（Ｎ）、ホウ素（Ｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、リン（Ｐ）を含む、ＩＩＩ−Ｖ族半導体であってもよい。
[変形例Ｈ]
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｇにおいて、絶縁層３２の代わりに、リッジ部２０Ａを埋め込む樹脂層が設けられていてもよい。また、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｇにおいて、絶縁層３２が省略されていてもよい。
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｇにおいて、絶縁層３２の代わりに、リッジ部２０Ａを埋め込む樹脂層が設けられていてもよい。また、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｇにおいて、絶縁層３２が省略されていてもよい。
[変形例Ｉ]
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｈにおいて、第２領域Ｒ２は、リッジ部２０Ａと非対向の領域の少なくとも一部に設けられていてもよい。また、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｈにおいて、第２領域Ｒ２は、端面Ｓ３，Ｓ４の少なくとも一部を含んでいてもよい。このようにした場合であっても、第２領域Ｒ２が設けられていない一般的な半導体レーザ２００と比べると、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が減少する。その結果、半導体レーザ１の閾値電流を、半導体レーザ２００の閾値電流よりも低くすることができる。また、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が減少することから、効率が改善することで無駄な発熱が抑制されるため活性層２３内の欠陥増殖速度が低下し、良好な信頼性が得られる。
上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｈにおいて、第２領域Ｒ２は、リッジ部２０Ａと非対向の領域の少なくとも一部に設けられていてもよい。また、上記実施の形態およびその変形例Ａ〜Ｈにおいて、第２領域Ｒ２は、端面Ｓ３，Ｓ４の少なくとも一部を含んでいてもよい。このようにした場合であっても、第２領域Ｒ２が設けられていない一般的な半導体レーザ２００と比べると、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が減少する。その結果、半導体レーザ１の閾値電流を、半導体レーザ２００の閾値電流よりも低くすることができる。また、リッジ部２０Ａの両脇に流れる電流量（電流リーク量）が減少することから、効率が改善することで無駄な発熱が抑制されるため活性層２３内の欠陥増殖速度が低下し、良好な信頼性が得られる。
＜３．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態に係る距離測定装置２について説明する。図１９は、距離測定装置２の概略構成の一例を表したものである。距離測定装置２は、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式により被検体３００までの距離を測定するものである。距離測定装置２は、光源として半導体レーザ１を備えたものである。距離測定装置２は、例えば、半導体レーザ１、受光部４１、レンズ４２，４３、レーザドライバ４４、増幅部４５、計測部４６、制御部４７および演算部４８を備えている。
次に、本開示の第２の実施の形態に係る距離測定装置２について説明する。図１９は、距離測定装置２の概略構成の一例を表したものである。距離測定装置２は、ＴＯＦ（Time Of Flight）方式により被検体３００までの距離を測定するものである。距離測定装置２は、光源として半導体レーザ１を備えたものである。距離測定装置２は、例えば、半導体レーザ１、受光部４１、レンズ４２，４３、レーザドライバ４４、増幅部４５、計測部４６、制御部４７および演算部４８を備えている。
受光部４１は、被検体３００で反射された光を検出する。受光部４１は、例えば、フォトディテクタによって構成されている。受光部４１は、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）、シングルフォトンアバランシェダイオード（ＳＰＡＤ）、または、マルチピクセルシングルフォトンアバランシェダイオード（ＭＰ−ＳＰＡＤ）などによって構成されていてもよい。レンズ４２は、半導体レーザ１から出射された光を平行光化するためのレンズであり、コリメートレンズである。レンズ４３は、被検体３００で反射された光を集光し、受光部４１に導くためのレンズであり、集光レンズである。
レーザドライバ４４は、例えば、半導体レーザ１を駆動するためのドライバ回路である。増幅部４５は、例えば、受光部４１から出力された検出信号を増幅するためのアンプ回路である。計測部４６は、例えば、増幅部４５から入力された信号と、参照信号との差分に対応する信号を生成するための回路である。計測部４６は、例えば、Time to Digital Converter (ＴＤＣ)によって構成されている。参照信号は、制御部４７から入力される信号であってもよいし、半導体レーザ１の出力を直接検出する検出部の出力信号であってもよい。制御部４７は、例えば、受光部４１、レーザドライバ４４、増幅部４５および計測部４６を制御するプロセッサである。演算部４８は、計測部４６で生成された信号に基づいて、距離情報を導出する回路である。
本実施の形態では、距離測定装置２において、光源として半導体レーザ１が用いられる。これにより、高出力のレーザ光を出射させることができるので、検出精度を向上させることができる。
＜４．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態に係るプロジェクタ３について説明する。図２０は、プロジェクタ３の概略構成の一例を表したものである。プロジェクタ３は、外部から入力された映像信号Ｄｉｎに基づく映像をスクリーンなどに投影する装置である。プロジェクタ３は、ビデオ信号処理回路５１、レーザ駆動回路５２、光源部５３、スキャナ部５４およびスキャナ駆動回路５５を備えている。
次に、本開示の第３の実施の形態に係るプロジェクタ３について説明する。図２０は、プロジェクタ３の概略構成の一例を表したものである。プロジェクタ３は、外部から入力された映像信号Ｄｉｎに基づく映像をスクリーンなどに投影する装置である。プロジェクタ３は、ビデオ信号処理回路５１、レーザ駆動回路５２、光源部５３、スキャナ部５４およびスキャナ駆動回路５５を備えている。
ビデオ信号処理回路５１は、映像信号Ｄｉｎに基づいて色ごとに投影映像信号を生成する。レーザ駆動回路５２は、色ごとの投影映像信号に基づいて、後述の光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂに印加する電流パルスの波高値を制御する。
光源部５３は、複数の光源、例えば３つの光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂを有する。３つの光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂは、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の波長のレーザ光を出射するレーザ光源として用いられる。光源５３Ｂ，５３Ｇのうち、少なくとも一方が、上記第１の実施の形態およびその変形例に係る半導体レーザ１を含んで構成されている。３つの光源５３Ｒ，５３Ｇ，５３Ｂから出射された各レーザ光は、例えば、コリメートレンズによってほぼ平行光にされた後、ビームスプリッタ５３ｓＲ，５３ｓＧ，５３ｓＢなどによって１本のレーザ光に束ねられる。ビームスプリッタ５３ｓＲは、例えば、赤色光を反射する。ビームスプリッタ５３ｓＧは、例えば、緑色光を反射するとともに、赤色光を透過する。ビームスプリッタ５３ｓＢは、例えば、青色光を反射するとともに、赤色光および緑色光を透過する。
ビームスプリッタ５３ｓＲ，５３ｓＧ，５３ｓＢで透過・反射されたレーザ光は、スキャナ部５４に入射する。スキャナ部５４は、例えば、１つの２軸スキャナを用いて構成されている。入射したレーザ光は、２軸スキャナによって水平及び垂直方向に照射角度に変調が加えられてからスクリーンに投影される。なお、スキャナ部５４は、１軸スキャナを２つ用いて水平方向及び垂直方向に走査する構成となっていてもよい。
通常、スキャナ部５４は、２軸スキャナなどの照射角度を検出するセンサを有しており、当該センサは、水平・垂直それぞれの角度信号を出力する。これらの角度信号は、スキャナ駆動回路５５に入力される。スキャナ駆動回路５５は、例えば、スキャナ部５４から入力される水平角度信号および垂直角度信号に基づいて、所望の照射角度になるようにスキャナ部５４を駆動する。
本実施の形態では、光源５３Ｂ，５３Ｇのうち、少なくとも一方において、上記第１の実施の形態およびその変形例に係る半導体レーザ１が用いられる。これにより、低消費電力で、高い発光強度を得ることができる。
以上、複数の実施の形態を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記各実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む半導体積層部を備え、
前記半導体積層部は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも前記活性層よりも深い位置に、前記第２導電型の不純物濃度が前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い第１不純物領域を有する
半導体レーザ。
（２）
前記半導体積層部は、前記リッジ部の両脇に、それぞれ、端面を有し、
前記第１不純物領域は、前記端面の少なくとも一部を含む
（１）に記載の半導体レーザ。
（３）
前記第１不純物領域は、前記第２半導体層の表面のうち前記リッジ部のすそ野に相当する箇所から前記活性層よりも深い位置に渡って設けられている
（１）または（２）に記載の半導体レーザ。
（４）
前記第２半導体層は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ前記リッジ部と、前記第１不純物領域と積層方向において対向する箇所との間に、前記活性層にまで到達しない深さの帯状の溝部を有する
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（５）
前記活性層は、前記第２半導体層内に設けられている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（６）
前記第１導電型は、ｎ型であり、
前記第２導電型は、ｐ型であり、
前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｃであり、
前記第１不純物領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｚｎである
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（７）
前記半導体積層部は、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含んで形成されている
（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（８）
前記第１不純物領域の底面は、当該第１不純物領域と前記第１半導体層とによるｐｎジャンクションとなっており、
前記第１不純物領域の底面と、前記活性層との距離は、０．３μｍ以上となっている
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（９）
前記第１不純物領域における前記第２導電型の不純物濃度は、６．０×１０17／ｃｍ3以上となっている
（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（１０）
前記半導体積層部は、前記リッジ部の両端に、それぞれ、共振器端面と、前記共振器端面を含む窓構造とを更に有し、
前記窓構造は、前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い前記第２導電型の不純物濃度の第２不純物領域によって構成されている
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（１１）
前記第２不純物領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｚｎである
（１０）に記載の半導体レーザ。
（１２）
半導体レーザを光源として備え、
前記半導体レーザは、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む半導体積層部を有し、
前記半導体積層部は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも前記活性層よりも深い位置に、前記第２導電型の不純物濃度が前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い不純物領域を有する
電子機器。
（１）
第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む半導体積層部を備え、
前記半導体積層部は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも前記活性層よりも深い位置に、前記第２導電型の不純物濃度が前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い第１不純物領域を有する
半導体レーザ。
（２）
前記半導体積層部は、前記リッジ部の両脇に、それぞれ、端面を有し、
前記第１不純物領域は、前記端面の少なくとも一部を含む
（１）に記載の半導体レーザ。
（３）
前記第１不純物領域は、前記第２半導体層の表面のうち前記リッジ部のすそ野に相当する箇所から前記活性層よりも深い位置に渡って設けられている
（１）または（２）に記載の半導体レーザ。
（４）
前記第２半導体層は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ前記リッジ部と、前記第１不純物領域と積層方向において対向する箇所との間に、前記活性層にまで到達しない深さの帯状の溝部を有する
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（５）
前記活性層は、前記第２半導体層内に設けられている
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（６）
前記第１導電型は、ｎ型であり、
前記第２導電型は、ｐ型であり、
前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｃであり、
前記第１不純物領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｚｎである
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（７）
前記半導体積層部は、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含んで形成されている
（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（８）
前記第１不純物領域の底面は、当該第１不純物領域と前記第１半導体層とによるｐｎジャンクションとなっており、
前記第１不純物領域の底面と、前記活性層との距離は、０．３μｍ以上となっている
（１）ないし（７）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（９）
前記第１不純物領域における前記第２導電型の不純物濃度は、６．０×１０17／ｃｍ3以上となっている
（１）ないし（８）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（１０）
前記半導体積層部は、前記リッジ部の両端に、それぞれ、共振器端面と、前記共振器端面を含む窓構造とを更に有し、
前記窓構造は、前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い前記第２導電型の不純物濃度の第２不純物領域によって構成されている
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
（１１）
前記第２不純物領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｚｎである
（１０）に記載の半導体レーザ。
（１２）
半導体レーザを光源として備え、
前記半導体レーザは、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む半導体積層部を有し、
前記半導体積層部は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも前記活性層よりも深い位置に、前記第２導電型の不純物濃度が前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い不純物領域を有する
電子機器。
本開示の一実施形態に係る半導体レーザおよび電子機器によれば、リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部において、電子または正孔の、活性層への輸送が阻害されるようにしたので、リッジ部の両脇への電流リークを抑制することができる。その結果、良好な閾値電流を得ることができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
本出願は、日本国特許庁において２０１８年１１月１５日に出願された日本特許出願番号第２０１８−２１４９５６号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
Claims (12)
- 第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む半導体積層部を備え、
前記半導体積層部は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも前記活性層よりも深い位置に、前記第２導電型の不純物濃度が前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い第１不純物領域を有する
半導体レーザ。 - 前記半導体積層部は、前記リッジ部の両脇に、それぞれ、端面を有し、
前記第１不純物領域は、前記端面の少なくとも一部を含む
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記第１不純物領域は、前記第２半導体層の表面のうち前記リッジ部のすそ野に相当する箇所から前記活性層よりも深い位置に渡って設けられている
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記第２半導体層は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ前記リッジ部と、前記第１不純物領域と積層方向において対向する箇所との間に、前記活性層にまで到達しない深さの帯状の溝部を有する
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記活性層は、前記第２半導体層内に設けられている
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記第１導電型は、ｎ型であり、
前記第２導電型は、ｐ型であり、
前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｃであり、
前記第１不純物領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｚｎである
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記半導体積層部は、ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料を含んで形成されている
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記第１不純物領域の底面は、当該第１不純物領域と前記第１半導体層とによるｐｎジャンクションとなっており、
前記第１不純物領域の底面と、前記活性層との距離は、０．３μｍ以上となっている
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記第１不純物領域における前記第２導電型の不純物濃度は、６．０×１０17／ｃｍ3以上となっている
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記半導体積層部は、前記リッジ部の両端に、それぞれ、共振器端面と、前記共振器端面を含む窓構造とを更に有し、
前記窓構造は、前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い前記第２導電型の不純物濃度の第２不純物領域によって構成されている
請求項１に記載の半導体レーザ。 - 前記第２不純物領域に含まれる前記第２導電型の不純物は、Ｚｎである
請求項１０に記載の半導体レーザ。 - 半導体レーザを光源として備え、
前記半導体レーザは、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層上に積層され、帯状のリッジ部が設けられた第２導電型の第２半導体層と、活性層とを含む半導体積層部を有し、
前記半導体積層部は、前記リッジ部と非対向の領域の少なくとも一部であって、かつ少なくとも前記活性層よりも深い位置に、前記第２導電型の不純物濃度が前記第２半導体層のうち前記リッジ部と対向する領域における前記第２導電型の不純物濃度よりも高い不純物領域を有する
電子機器。
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