WO2020100608A1 - 半導体レーザおよび電子機器 - Google Patents

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WO2020100608A1
WO2020100608A1 PCT/JP2019/042758 JP2019042758W WO2020100608A1 WO 2020100608 A1 WO2020100608 A1 WO 2020100608A1 JP 2019042758 W JP2019042758 W JP 2019042758W WO 2020100608 A1 WO2020100608 A1 WO 2020100608A1
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semiconductor
layer
semiconductor laser
ridge portion
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PCT/JP2019/042758
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耕太 徳田
佐藤　慎也
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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    • H01S5/3432—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer having only As as V-compound, e.g. AlGaAs, InGaAs the whole junction comprising only (AI)GaAs

Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor laser and an electronic device including the semiconductor laser.
  • the edge emitting semiconductor laser is disclosed in, for example, Patent Documents 1 to 3 below.
  • a semiconductor laser includes a semiconductor laminated portion.
  • the semiconductor laminated portion includes a first conductive type first semiconductor layer, a second conductive type second semiconductor layer laminated on the first semiconductor layer and provided with a strip-shaped ridge portion, and an active layer.
  • the semiconductor laminated portion is further at least part of a region not facing the ridge portion, and at a position deeper than at least the active layer, the impurity concentration of the second conductivity type faces the ridge portion of the second semiconductor layer.
  • the impurity region has a higher impurity concentration than the second conductivity type impurity region.
  • the electronic device includes a semiconductor laser as a light source.
  • the semiconductor laser provided in the electronic device has the same configuration as the above semiconductor laser.
  • the second conductivity type impurity concentration is set to a second impurity concentration at least at a position deeper than the active layer in at least a part of the region not facing the ridge portion.
  • An impurity region having a higher impurity concentration than the second conductivity type in a region of the semiconductor layer facing the ridge portion is provided. This hinders the transport of electrons or holes to the active layer on both sides of the ridge.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a top surface configuration example of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present disclosure. It is a figure showing the cross-sectional structural example in the AA line of the semiconductor laser of FIG.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration example of the semiconductor laser of FIG. 1 taken along line BB.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a planar configuration example of a second region and a fourth region in the semiconductor laser of FIG. 2. It is a figure showing an example of a relation between p type impurity concentration of the 2nd field, and the amount of reduction of threshold current. It is a figure showing an example of the current path in the semiconductor laser concerning an example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the semiconductor laser of FIG. 1. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10A. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10B. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10C. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10D.
  • FIG. 10E It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10E. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10F. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10G. It is a figure showing an example of the manufacturing process following FIG. 10H.
  • FIG. 10C is a diagram illustrating an example of the manufacturing process following FIG. 10I.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a modification of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 2.
  • FIG. 8 is a diagram showing a modification of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 3.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a modification of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 2.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a modified example of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 11.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a modification of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 2.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a modified example of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 11.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a modification of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 2.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a modified example of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 11.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a modification of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 2.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a modified example of the cross-sectional configuration of the semiconductor laser of FIG. 11. It is a figure showing the example of schematic composition of the distance measuring device concerning a 2nd embodiment of this indication.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a schematic configuration example of a projector according to
  • FIG. 1 shows an example of a top surface configuration of a semiconductor laser 1 according to this embodiment.
  • the semiconductor laser 1 has a structure in which a semiconductor laminated portion 20 described later is sandwiched between a pair of resonator end faces S1 and S2 from the resonator direction.
  • the resonator end face S1 is a front end face through which laser light is emitted to the outside
  • the resonator end face S2 is a rear end face that is arranged so as to face the resonator end face S1. Therefore, the semiconductor laser 1 is a kind of so-called edge emitting semiconductor laser.
  • the semiconductor laser 1 (semiconductor laminated portion 20) includes resonator end faces S1 and S2 facing each other in the resonator direction, and a convex ridge portion 20A sandwiched between the resonator end face S1 and the resonator end face S2. ing.
  • the ridge portion 20A has a strip shape extending in the resonator direction.
  • the ridge portion 20A is formed, for example, by etching removal from the surface of the contact layer 26 described later to the middle of the upper cladding layer 25 described later. That is, a part of the upper cladding layer 25 is formed on both sides of the ridge portion 20A.
  • the width of the ridge portion 20A is, for example, 0.5 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less.
  • One end surface of the ridge portion 20A is exposed to the resonator end surface S1, and the other end surface of the ridge portion 20A is exposed to the resonator end surface S2.
  • the resonator end faces S1 and S2 are faces formed by cleavage.
  • the resonator end faces S1 and S2 function as a resonator mirror, and the ridge portion 20A functions as an optical waveguide.
  • the resonator end face S1 is provided with, for example, an antireflection film configured so that the reflectance at the resonator end face S1 is about 15%.
  • the resonator end face S2 is provided with, for example, a multilayer reflective film configured such that the reflectance at the resonator end face S2 is about 85%.
  • the semiconductor laser 1 semiconductor layered portion 20 further has end faces S3 and S4 that face each other in a direction intersecting the cavity direction (hereinafter, referred to as “width direction”). That is, the end surfaces S3 and S4 are formed on both sides of the ridge portion 20A.
  • the end surfaces S3 and S4 are surfaces formed by cutting by dicing.
  • Window structures 10A and 10B are provided at both ends of the ridge portion 20A.
  • the window structure 10A is formed in a region including the resonator end face S1, and the window structure 10B is formed in a region including the resonator end face S2.
  • the window structures 10A and 10B suppress destabilization of oscillation due to current flowing near the resonator end faces S1 and S2.
  • the contact layer 26 and the upper electrode layer 31 described later are not provided in the window structure 10B. Therefore, no current is directly injected into the window structure 10B from the upper electrode layer 31.
  • the window structures 10A and 10B may be appropriately omitted if necessary.
  • An insulating layer 32 is formed on the surface of the semiconductor laser 1 (semiconductor laminated portion 20). The insulating layer 32 protects the semiconductor stacked unit 20 and defines a region where a current is injected into the semiconductor stacked unit 20 (that is, a region where the semiconductor stacked unit 20 and the upper electrode layer 31 are in contact with each other).
  • FIG. 2 shows an example of a sectional structure of the semiconductor laser 1 taken along the line AA.
  • FIG. 3 shows an example of a sectional configuration of the semiconductor laser 1 taken along the line BB.
  • FIG. 2 shows a cross-sectional configuration example of the central portion of the semiconductor laser 1 in the cavity direction (extending direction of the ridge portion 20A).
  • FIG. 3 shows a cross-sectional configuration example in the vicinity of the cavity end faces S1 and S2 of the semiconductor laser 1 (window structures 10A and 10B).
  • the semiconductor laser 1 has a semiconductor laminated portion 20 on a substrate 10.
  • the semiconductor laminated portion 20 has, for example, a lower clad layer 21, a lower guide layer 22, an active layer 23, an upper guide layer 24, an upper clad layer 25, and a contact layer 26 in this order from the substrate 10 side.
  • the lower clad layer 21 and the lower guide layer 22 correspond to a specific example of “first semiconductor layer” of the present disclosure.
  • the upper guide layer 24, the upper cladding layer 25, and the contact layer 26 correspond to one specific example of the “second semiconductor layer” of the present disclosure.
  • the semiconductor stacked unit 20 may be further provided with a layer (for example, a buffer layer) other than the above layers.
  • the substrate 10 is, for example, an Si-doped n-type GaAs substrate.
  • the semiconductor laminated portion 20 is formed to include, for example, an Al x Ga 1-x As based (0 ⁇ x ⁇ 1) semiconductor material.
  • the semiconductor laminated portion 20 has a structure in which a p-type semiconductor layer is laminated on an n-type semiconductor layer.
  • the n-type corresponds to a specific example of “first conductivity type” of the present disclosure.
  • the p-type corresponds to a specific example of “second conductivity type” of the present disclosure.
  • the lower clad layer 21 corresponds to an n-type semiconductor layer
  • the lower guide layer 22, the active layer 23, the upper guide layer 24, the upper clad layer 25 and the contact layer 26 are p-type semiconductor layers. It corresponds to. That is, the active layer 23 is provided in the p-type semiconductor layer.
  • the lower clad layer 21 is made of, for example, Si-doped n-type Al x1 Ga 1 -x1 As.
  • the lower guide layer 22 is made of, for example, C-doped p-type Al x2 Ga 1 -x2 As.
  • the active layer 23 has, for example, a multiple quantum well structure.
  • the multiple quantum well structure is, for example, a structure in which barrier layers and well layers are alternately stacked.
  • the barrier layer is made of, for example, Al x3 Ga 1-x3 As.
  • the well layer is made of, for example, Al x4 Ga 1 -x4 As (x4> x3).
  • the dopant and doping concentration in the multiple quantum well structure forming the active layer 23 are adjusted so that the average electrical characteristics of the active layer 23 are p-type.
  • the upper guide layer 24 is made of, for example, C-doped p-type Al x5 Ga 1 -x5 As.
  • the upper cladding layer 25 is made of, for example, C-doped p-type Al x6 Ga 1 -x6 As.
  • the contact layer 26 is made of, for example, C-doped p-type GaAs.
  • the semiconductor laser 1 further includes an upper electrode layer 31 on the semiconductor laminated portion 20, and a lower electrode layer 33 on the back surface side of the semiconductor laminated portion 20.
  • the upper electrode layer 31 is formed on the ridge portion 20A and is in contact with the contact layer 26 formed on the ridge portion 20A.
  • the upper electrode layer 31 is in contact with the upper surface of the ridge portion 20A except the window structures 10A and 10B.
  • the upper electrode layer 31 has, for example, a structure in which a Ti layer, a Pt layer, and an Au layer are stacked in this order from the side close to the ridge portion 20A.
  • the upper electrode layer 31 has only to be electrically connected to the upper surface of the ridge portion 20A, and its layer structure is not limited to the above structure.
  • the lower electrode layer 33 is formed, for example, in contact with the back surface of the substrate 10.
  • the lower electrode layer 33 has, for example, a structure in which a Ti layer and an Al layer are stacked in this order from the side closer to the substrate 10.
  • the lower electrode layer 33 has only to be electrically connected to the substrate 10, and the layer configuration is not limited to the above configuration.
  • the lower electrode layer 33 may be in contact with the entire back surface of the substrate 10, or may be in contact with only a part of the back surface of the substrate 10.
  • impurity regions first region R1, second region R2, third region R3, fourth region R4 provided in the semiconductor laminated portion 20 will be described.
  • the semiconductor stacked unit 20 has a first region R1 in a region facing the ridge 20A.
  • the first region R1 is formed in the p-type semiconductor layer in the semiconductor laminated portion 20, and is formed, for example, in the semiconductor laminated portion 20 to a depth reaching the lower guide layer 22 from the contact layer 26. ..
  • the first region R1 is formed so as to extend in the resonator direction, and is formed, for example, in a region other than the window structures 10A and 10B in the semiconductor stacked unit 20.
  • the first region R1 is an impurity region containing p-type impurities.
  • the p-type impurity contained in the first region R1 is C, for example.
  • the p-type impurity concentration in the first region R1 is a value within the range of, for example, 1.0 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 4.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less.
  • the semiconductor laminated portion 20 has second regions R2 on both sides of the ridge portion 20A.
  • the second region R2 corresponds to a specific but not limitative example of “first impurity region” in one embodiment of the present disclosure.
  • Each of the second regions R2 is formed in the semiconductor laminated portion 20 on both sides of the ridge portion 20A and at a position deeper than at least the active layer 23.
  • Each second region R2 is formed not only in the p-type semiconductor layer in the semiconductor stacked unit 20 but also in the n-type semiconductor layer.
  • Each of the second regions R2 is provided in the semiconductor laminated portion 20 from a portion corresponding to the ridge of the ridge portion 20A (the upper surface of the upper cladding layer 25) to a position deeper than the active layer 23.
  • Each of the second regions R2 is formed, for example, in the semiconductor laminated portion 20 from a portion corresponding to the skirt of the ridge portion 20A (the upper surface of the upper cladding layer 25) to a depth reaching the lower cla
  • each of the second regions R2 is formed so as to extend in the resonator direction, and is formed in a region other than the window structures 10A and 10B in the semiconductor laminated portion 20, for example.
  • the one second region R2 is further formed in a region including the end surface S3, as shown in FIG. 4, for example.
  • the other second region R2 is further formed in a region including the end surface S4, for example, as shown in FIG.
  • Each second region R2 is an impurity region containing p-type impurities.
  • the p-type impurity contained in each second region R2 is, for example, Zn.
  • the p-type impurity concentration in each second region R2 is higher than the p-type impurity concentration in the first region R1, and is, for example, 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 2.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less. The value is within the range.
  • the p-type impurity concentration in each of the second regions R2 is preferably 6.0 ⁇ 10 17 / cm 3 or more, for example, as shown in FIG.
  • the horizontal axis of FIG. 5 is the p-type impurity concentration of the second region R2, and the vertical axis of FIG. 5 is the reduction amount of the threshold current.
  • the first region R1 it is not necessary that the p-type impurity concentration and the composition ratio of the constituent materials are uniform. In the first region R1, the p-type impurity concentration and the composition ratio of the constituent materials may be changed gently depending on the position.
  • the first region R1 may be composed of a plurality of layers having different p-type impurity concentrations and different composition ratios of constituent materials.
  • the second region R2 it is not necessary that the p-type impurity concentration and the composition ratio of the constituent materials be uniform. In the second region R2, the p-type impurity concentration and the composition ratio of the constituent materials may change gently depending on the position.
  • the second region R2 may be composed of a plurality of layers having different p-type impurity concentrations and composition ratios of constituent materials. In any case, it is preferable that the p-type impurity concentration in the second region R2 is higher than the p-type impurity concentration in the first region R1 at the common depth.
  • the semiconductor laminated portion 20 has third regions R3 on both sides of the ridge portion 20A.
  • Each third region R3 is located between the ridge portion 20A and the second region R2, and is located in a region other than the window structures 10A and 10B.
  • Each third region R3 is an impurity region containing p-type impurities.
  • the p-type impurity contained in each third region R3 is, for example, C.
  • the p-type impurity concentration in each third region R3 is higher than the p-type impurity concentration in the first region R1, for example, 1.0 ⁇ 10 16 cm ⁇ 3 or more and 4.0 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 or less. The value is within the range.
  • each second region R2 is formed in the semiconductor laminated portion 20 to a depth reaching the lower cladding layer 21 from the contact layer 26.
  • the interface between the bottom surface of each second region R2 and the lower clad layer 21 is formed at a position away from the active layer 23 on the substrate 10 side and forms a pn junction.
  • the bottom surface of each second region R2 is a pn junction formed by the second region R2 and the lower cladding layer 21. That is, the semiconductor laminated portion 20 has a pn junction on both sides of the ridge portion 20A at a position apart from the active layer 23 toward the substrate 10. This pn junction prevents injection of electrons from the lower electrode layer 33 to the active layer 23.
  • the low-resistance upper cladding layer 25 is also provided on both sides of the ridge portion 20A.
  • the holes injected from the upper electrode layer 31 can reach the vicinity of the end faces S3, S4 through the upper cladding layer 25.
  • the second regions R2 are formed on both sides of the ridge portion 20A, and a pn junction is formed at a position away from the active layer 23 toward the substrate 10. Therefore, for example, as shown in FIG. 6, electrons injected from the lower electrode layer 33 are prevented from being recombined with holes injected from the upper electrode layer 31 by this pn junction.
  • the amount of current (current leakage amount) flowing on both sides of the ridge portion 20A is significantly increased. Decrease.
  • the amount of current (the amount of current leakage) flowing on both sides of the ridge portion 20A becomes smaller as the distance between the bottom surface of the second region R2 (that is, the pn junction described above) and the active layer 23 increases.
  • the distance d between the bottom surface of the second region R2 (that is, the pn junction described above) and the active layer 23 is preferably 0.3 ⁇ m or more, for example, as shown in FIG.
  • FIG. 8 is the distance d between the bottom surface of the second region R2 (that is, the pn junction described above) and the active layer 23, and the vertical axis of FIG. 8 is the reduction amount of the threshold current.
  • FIG. 8 illustrates simulation results when the p-type impurity concentration of the second region R2 is 1.5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 and 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 . From FIG.
  • the reduction amount of the threshold current when the p-type impurity concentration of the second region R2 is 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 is the maximum reduction amount of the threshold current (second When the p-type impurity concentration in the region R2 is 1.5 ⁇ 10 18 cm ⁇ 3 ), 50% or more of the reduction amount of the threshold current is that the distance d is 0.3 ⁇ m or more. It turns out that this is the case.
  • each second region R2 functions as a high resistance region in the semiconductor laminated portion 20.
  • the current path of the semiconductor laser 1 is narrower than that of the semiconductor laser 200 by the amount of each second region R2.
  • the threshold current of the semiconductor laser 1 becomes lower than the threshold current of the semiconductor laser 200.
  • a simulator using Maxwell's equations, Poisson's equations, rate equations, etc. can be used for the simulation of FIG.
  • the semiconductor laminated portion 20 further has a fourth region R4 in each of the region including the resonator end face S1 and the region including the resonator end face S2.
  • Each of the fourth regions R4 is a region including the resonator end faces S1 and S2 in the semiconductor stacked unit 20, and is formed at a position including at least the active layer 23.
  • Each fourth region R4 is formed, for example, not only in the p-type semiconductor layer in the semiconductor stacked unit 20 but also in the n-type semiconductor layer. For example, in the semiconductor stacked unit 20, from the contact layer 26 to the lower part. It is formed to a depth reaching the clad layer 21.
  • Each fourth region R4 is an impurity region containing p-type impurities.
  • the p-type impurity contained in each fourth region R4 is, for example, Zn.
  • the p-type impurity concentration in each of the fourth regions R4 is higher than the p-type impurity concentration in the first region R1, for example, 1.0 ⁇ 10 17 cm ⁇ 3 or more and 2.0 ⁇ 10 19 cm ⁇ 3 or less. The value is within the range.
  • Each fourth region R4 may be in contact with the end of each second region R2, for example, as shown in FIG.
  • the resonator end faces S1 and S2 are faces where crystals are discontinuously discontinued. Therefore, many dangling bonds are formed on the resonator end faces S1 and S2. Dangling bonds act as non-radiative recombination centers. Therefore, the carriers (electron-hole pairs) injected from the upper electrode layer 31 and the lower electrode layer 33 are recombined at these non-radiative recombination centers, and the energy generated at this time is converted into heat. Further, in the non-radiative recombination center, the effective energy band gap is smaller than the central portion between the resonator end faces S1 and S2.
  • the light (recombination light) that reciprocates between the resonator end faces S1 and S2 is easily absorbed by the non-radiative recombination center.
  • the energy of the absorbed light causes carriers to generate heat due to recombination at the non-radiative recombination center.
  • COD catastrophic optical damage
  • the window structures 10A and 10B are formed by providing the fourth region R4 near the cavity end faces S1 and S2. That is, the fourth region R4 is an impurity region provided to form the window structure near the resonator end faces S1 and S2. Therefore, the fourth region R4 has the same configuration as the above-mentioned second region R2, but is different from the above-mentioned second region R2 in terms of formation purpose.
  • FIG. 10A shows an example of a sectional configuration of a wafer in the process of manufacturing the semiconductor laser 1.
  • FIG. 10B shows an example of a cross-sectional structure of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10A.
  • FIG. 10C shows an example of a cross-sectional configuration of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10B.
  • FIG. 10D shows an example of a cross-sectional configuration of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10C.
  • FIG. 10E illustrates an example of a cross-sectional configuration of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10D.
  • FIG. 10F shows an example of a cross-sectional configuration of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10E.
  • FIG. 10G shows an example of a cross-sectional configuration of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10F.
  • FIG. 10H shows an example of a cross-sectional configuration of the wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10G.
  • FIG. 10I shows an example of a cross-sectional configuration of a wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10H.
  • 10J illustrates an example of a cross-sectional configuration of a wafer in the manufacturing process subsequent to FIG. 10I. Note that in FIGS. 10A to 10I, both side surfaces correspond to locations where cleavage is to be performed on the wafer.
  • an epitaxial crystal such as a MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method is used to form a compound semiconductor on a substrate 10 made of n-type GaAs doped with Si. It is formed collectively by a growth method.
  • a methyl-based organometallic gas such as trimethylaluminum (TMAl), trimethylgallium (TMGa), trimethylindium (TMIn), arsine (AsH 3 ) is used as TMAl), trimethylgallium (TMGa), trimethylindium (TMIn), arsine (AsH 3 ) is used.
  • the substrate 10 put the substrate 10 (wafer) in the MOCVD furnace.
  • the lower clad layer 21, the lower guide layer 22, the active layer 23, the upper guide layer 24, the upper clad layer 25, and the contact layer 26 are formed in this order on the substrate 10 (FIG. 10A).
  • the substrate 10 (wafer) is taken out from the MOCVD furnace.
  • a resist layer 110 having an opening 110A at a predetermined position is formed (FIG. 10B).
  • Zn is diffused through the opening 110A to a depth reaching the lower guide layer 22 from the contact layer 26.
  • the first region R1 is formed (FIG. 10C).
  • the resist layer 110 is removed.
  • a resist layer 120 having an opening 120A at a predetermined position is formed (FIG. 10D). Subsequently, Zn is diffused through the opening 120A to a depth reaching the lower cladding layer 21 from the contact layer 26. As a result, the second region R2 is formed (FIG. 10E). At this time, the fourth region R4 may also be formed together. Then, the resist layer 120 is removed (FIG. 10F).
  • a solid phase diffusion method using a ZnO film, a vapor phase diffusion method, or the like can be used.
  • a ZnO film is formed at a portion exposed in the opening 110A or the opening 120A, solid phase diffusion is performed, and then the ZnO film is peeled off. Cover the entire surface of.
  • Zn is diffused from the surface layer of the contact layer 26 to a deep portion, and the Zn concentration can be controlled to a desired concentration.
  • a hard mask 130 having a predetermined pattern is formed on the surface of the contact layer 26 by using, for example, the CVD method (FIG. 10G).
  • the hard mask 130 is, for example, a SiO 2 film.
  • the contact layer 26 and the upper cladding layer 25 are selectively etched using the hard mask 130 as a mask, for example, using a dry etching method.
  • the ridge portion 20A is formed immediately below the hard mask 130, and the semiconductor laminated portion 20 including the ridge portion 20A is formed (FIG. 10H).
  • the hard mask 130 is removed (FIG. 10I).
  • the insulating layer 32 having the opening 32A is formed on the upper surface of the ridge portion 20A by using, for example, the CVD method or the sputtering method (FIG. 10J).
  • the upper electrode layer 31 is formed in the opening 32A using, for example, a vapor deposition method.
  • the lower electrode layer 33 is formed on the back surface of the substrate 10 (wafer) by using, for example, a vapor deposition method.
  • the substrate 10 (wafer) is cleaved to form the resonator end faces S1 and S2.
  • the end faces S3 and S4 are formed by cutting the substrate 10 (wafer) by dicing.
  • an antireflection film is formed on the resonator end surface S1 and a multilayer reflection film is formed on the resonator end surface S2. In this way, the semiconductor laser 1 is manufactured.
  • each second region R2 functions as a high resistance region in the semiconductor stacked unit 20.
  • the current path of the semiconductor laser 1 is narrower than that of the semiconductor laser 200 by the amount of each second region R2.
  • the threshold current of the semiconductor laser 1 can be made lower than that of the semiconductor laser 200. Further, since the amount of current (current leakage amount) flowing on both sides of the ridge portion 20A is significantly reduced, the efficiency is improved and unnecessary heat generation is suppressed, so that the defect growth rate in the active layer 23 is reduced. , Good reliability is obtained.
  • each second region R2 is formed including the end faces S3, S4.
  • the dark current in the end surfaces S3 and S4 can also be reduced by the respective second regions R2.
  • the threshold current of the semiconductor laser 1 can be further reduced.
  • each second region R2 is provided from a position corresponding to the ridge of the ridge 20A (the surface of the upper cladding layer 25) to a position deeper than the active layer 23.
  • each of the second regions R2 can be formed by, for example, Zn diffusion, it is possible to reduce damage to the semiconductor stacked unit 20 due to the formation of each of the second regions R2. As a result, it is possible to reduce the amount of current leakage caused by the damage formed in the semiconductor stacked unit 20.
  • the active layer 23 is provided in the p-type semiconductor layer. Accordingly, for example, as compared with the case where the active layer 23 is provided between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, the pn formed at the interface between each second region R2 and the lower clad layer 21. The distance between the junction and the active layer 23 can be increased. The larger this distance, the lower the possibility of recombination on both sides of the ridge portion 20A, and the significantly smaller amount of current (current leakage amount) flowing on both sides of the ridge portion 20A. it can.
  • the window structures 10A and 10B are formed by the impurity region (third region R3) having a p-type impurity concentration higher than the p-type impurity concentration in the region (first region R1) facing the ridge portion 20A. Has been formed. As a result, not only the amount of current flowing on both sides of the ridge portion 20A (current leakage amount) but also the amount of current flowing on the resonator end faces S1 and S2 (current leakage amount) can be reduced. As a result, the threshold current of the semiconductor laser 1 can be lowered. Further, the window structures 10A and 10B can prevent the generation of COD and improve the reliability of the element.
  • each second region R2 is Zn and the p-type impurity of each third region R3 is also Zn, so that each second region R2 and each third region R3 are Can be collectively formed by Zn diffusion. In this case, it is possible to suppress an increase in takt time and manufacturing cost.
  • FIG. 11 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • FIG. 12 shows a modification of the cross-sectional structure of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • the semiconductor laminated portion 20 is located on both sides of the ridge portion 20A and between the ridge portion 20A and a portion facing the second region R2 in the laminating direction (that is, the third region R3).
  • each may have a band-shaped groove 35 having a depth that does not reach the active layer 23.
  • the semiconductor laminated portion 20 has the base portion 34 between the groove portion 35 and the end surfaces S3 and S4.
  • the base portion 34 corresponds to a portion left unetched when the ridge portion 20A is formed by forming two groove portions 35 that are parallel to each other by using etching in the manufacturing process. Therefore, the base portion 34 includes, in addition to the upper cladding layer 25, the contact layer 26 having higher conductivity than the upper cladding layer 25.
  • the height of the base portion 34 is substantially equal to the height of the ridge portion 20A. Therefore, by providing the base portion 34, concentration of external force or stress on the ridge portion 20A can be avoided. Therefore, the durability of the semiconductor laser 1 can be improved.
  • the base portion 34 includes, in addition to the upper cladding layer 25, the contact layer 26 having higher conductivity than the upper cladding layer 25. Therefore, the amount of current flowing through the contact layer 26 and the upper clad layer 25 on both sides of the ridge portion 20A (current leakage amount) may increase.
  • the second regions R2 are formed on both sides of the ridge 20A (that is, the regions facing the base portion 34). Therefore, although the base portion 34 is provided, the current leakage on both sides of the ridge portion 20A is suppressed by the second region R2. As a result, the threshold current of the semiconductor laser 1 can be lowered.
  • the amount of current (current leakage amount) flowing on both sides of the ridge portion 20A is significantly reduced, the efficiency is improved and unnecessary heat generation is suppressed, so that the defect growth rate in the active layer 23 is reduced. , Good reliability is obtained.
  • FIG. 13 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • FIG. 14 shows a modification of the cross-sectional structure of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • each second region R2 may be provided only between the active layer 23 and the substrate 10. At this time, each second region R2 is preferably provided in contact with the active layer 23.
  • Each second region R2 can be formed, for example, by implanting Zn to a desired depth of the semiconductor stacked unit 20 using an ion implantation method. Even when each second region R2 is provided only between the active layer 23 and the substrate 10, the same effects as those of the above-described embodiment and its modification A can be obtained.
  • FIG. 15 shows a modification of the cross-sectional structure of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • FIG. 16 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • the first region R1 may be provided only in the p-type semiconductor layer.
  • the first region R1 may be formed only in the portion of the upper cladding layer 25 and the contact layer 26 that faces the ridge portion 20A. Even in this case, the same effect as that of the above-described embodiment and its modification A can be obtained.
  • FIG. 17 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • FIG. 18 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • each second region R2 may be formed only in the p-type semiconductor layer in the semiconductor stacked unit 20.
  • each second region R2 is formed in the semiconductor laminated portion 20 to a depth reaching from the contact layer 26 or the upper cladding layer 25 to the lower guide layer 22. Good. Even in this case, the same effect as that of the above-described embodiment and its modification A can be obtained.
  • FIG. 19 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • FIG. 20 shows a modification of the sectional configuration of the semiconductor laser 1 of FIG.
  • the first region R1 may be omitted in the above embodiment and the modifications A to D thereof. Even in this case, the same effect as that of the above-described embodiment and its modification A can be obtained.
  • Modification F The conductivity types may be reversed in the above-described embodiment and the modifications A to E thereof.
  • the p-type may be the n-type and the n-type may be the p-type. Even in this case, it is possible to obtain the same effects as those of the above-described embodiment and the modifications A to E thereof.
  • the semiconductor material forming the semiconductor laminated portion 20 includes, for example, nitrogen (N), boron (B), antimony (Sb), and phosphorus (P). It may be a group V semiconductor.
  • a resin layer filling the ridge portion 20A may be provided instead of the insulating layer 32.
  • the insulating layer 32 may be omitted in the above-described embodiment and the modifications A to G thereof.
  • the second region R2 may be provided in at least a part of the region not facing the ridge portion 20A. Further, in the above-described embodiment and its modifications AH, the second region R2 may include at least a part of the end faces S3, S4. Even in such a case, the current amount (current leakage amount) flowing on both sides of the ridge portion 20A is reduced as compared with the general semiconductor laser 200 in which the second region R2 is not provided. As a result, the threshold current of the semiconductor laser 1 can be made lower than that of the semiconductor laser 200. Further, since the amount of current (current leakage amount) flowing on both sides of the ridge portion 20A decreases, wasteful heat generation is suppressed by improving efficiency, and the defect growth rate in the active layer 23 decreases, which is favorable. Reliable.
  • FIG. 19 illustrates an example of a schematic configuration of the distance measuring device 2.
  • the distance measuring device 2 measures the distance to the subject 300 by the TOF (Time Of Flight) method.
  • the distance measuring device 2 includes the semiconductor laser 1 as a light source.
  • the distance measuring device 2 includes, for example, the semiconductor laser 1, the light receiving unit 41, the lenses 42 and 43, the laser driver 44, the amplifying unit 45, the measuring unit 46, the control unit 47, and the calculating unit 48.
  • the light receiving unit 41 detects the light reflected by the subject 300.
  • the light receiving section 41 is composed of, for example, a photo detector.
  • the light receiving unit 41 may be configured by an avalanche photodiode (APD), a single photon avalanche diode (SPAD), a multi-pixel single photon avalanche diode (MP-SPAD), or the like.
  • the lens 42 is a lens for collimating the light emitted from the semiconductor laser 1 and is a collimating lens.
  • the lens 43 is a lens for condensing the light reflected by the subject 300 and guiding it to the light receiving unit 41, and is a condensing lens.
  • the laser driver 44 is, for example, a driver circuit for driving the semiconductor laser 1.
  • the amplifier 45 is, for example, an amplifier circuit for amplifying the detection signal output from the light receiver 41.
  • the measurement unit 46 is, for example, a circuit for generating a signal corresponding to the difference between the signal input from the amplification unit 45 and the reference signal.
  • the measuring unit 46 is composed of, for example, a Time to Digital Converter (TDC).
  • TDC Time to Digital Converter
  • the reference signal may be a signal input from the control unit 47 or may be an output signal of a detection unit that directly detects the output of the semiconductor laser 1.
  • the control unit 47 is, for example, a processor that controls the light receiving unit 41, the laser driver 44, the amplification unit 45, and the measurement unit 46.
  • the calculation unit 48 is a circuit that derives distance information based on the signal generated by the measurement unit 46.
  • the semiconductor laser 1 is used as the light source in the distance measuring device 2. With this, it is possible to emit a high-power laser beam, so that it is possible to improve the detection accuracy.
  • FIG. 20 shows an example of a schematic configuration of the projector 3.
  • the projector 3 is a device that projects an image based on the image signal Din input from the outside onto a screen or the like.
  • the projector 3 includes a video signal processing circuit 51, a laser drive circuit 52, a light source section 53, a scanner section 54, and a scanner drive circuit 55.
  • the video signal processing circuit 51 generates a projection video signal for each color based on the video signal Din.
  • the laser drive circuit 52 controls the peak value of the current pulse applied to the light sources 53R, 53G, 53B, which will be described later, based on the projection video signal for each color.
  • the light source unit 53 has a plurality of light sources, for example, three light sources 53R, 53G, 53B.
  • the three light sources 53R, 53G, and 53B are used as laser light sources that emit laser light having wavelengths of red (R), green (G), and blue (B), for example.
  • At least one of the light sources 53B and 53G is configured to include the semiconductor laser 1 according to the first embodiment and its modification.
  • the laser beams emitted from the three light sources 53R, 53G, 53B are collimated by a collimator lens, for example, and then collimated into a single laser beam by the beam splitters 53sR, 53sG, 53sB.
  • the beam splitter 53sR reflects, for example, red light.
  • the beam splitter 53sG reflects, for example, green light and transmits red light.
  • the beam splitter 53sB reflects, for example, blue light and transmits red light and green light.
  • the scanner unit 54 is configured by using, for example, one biaxial scanner.
  • the incident laser light is projected on the screen after the irradiation angle is modulated in the horizontal and vertical directions by the biaxial scanner.
  • the scanner unit 54 may be configured to scan in the horizontal direction and the vertical direction by using two uniaxial scanners.
  • the scanner unit 54 has a sensor such as a two-axis scanner that detects the irradiation angle, and the sensor outputs horizontal and vertical angle signals. These angle signals are input to the scanner drive circuit 55.
  • the scanner drive circuit 55 drives the scanner unit 54 so as to have a desired irradiation angle based on, for example, the horizontal angle signal and the vertical angle signal input from the scanner unit 54.
  • the semiconductor laser 1 according to the first embodiment and its modification is used in at least one of the light sources 53B and 53G. This makes it possible to obtain high emission intensity with low power consumption.
  • a semiconductor laminated portion including a first conductive type first semiconductor layer, a second conductive type second semiconductor layer laminated on the first semiconductor layer and provided with a band-shaped ridge portion, and an active layer.
  • the semiconductor laminated portion is at least a part of a region that does not face the ridge portion, and is located at a position deeper than at least the active layer, and the impurity concentration of the second conductivity type is the second semiconductor layer.
  • the semiconductor laminated portion has an end surface on each side of the ridge portion,
  • the first impurity region is provided from a portion of the surface of the second semiconductor layer corresponding to the ridge of the ridge portion to a position deeper than the active layer (1) or (2).
  • the second semiconductor layer is at least a part of a region that does not face the ridge portion, and is formed on the active layer between the ridge portion and a portion that faces the first impurity region in the stacking direction.
  • the first conductivity type is n-type
  • the second conductivity type is p-type
  • the second conductivity type impurity included in a region of the second semiconductor layer facing the ridge portion is C
  • the semiconductor laser of any one of (1) to (5), wherein the impurity of the second conductivity type contained in the first impurity region is Zn.
  • the bottom surface of the first impurity region is a pn junction formed by the first impurity region and the first semiconductor layer,
  • the semiconductor laser according to any one of (1) to (7), wherein a distance between the bottom surface of the first impurity region and the active layer is 0.3 ⁇ m or more.
  • the semiconductor laminated portion further has a resonator end face and a window structure including the resonator end face at both ends of the ridge portion, respectively.
  • the window structure is composed of a second impurity region having an impurity concentration of the second conductivity type higher than an impurity concentration of the second conductivity type in a region of the second semiconductor layer facing the ridge portion.
  • the semiconductor laser as described in any one of 1) to (9). (11) The semiconductor laser according to (10), wherein the second conductivity type impurity contained in the second impurity region is Zn. (12) Equipped with a semiconductor laser as a light source, The semiconductor laser includes a first semiconductor layer of a first conductivity type, a second semiconductor layer of a second conductivity type laminated on the first semiconductor layer and provided with a strip-shaped ridge portion, and an active layer.
  • the semiconductor laminated portion is at least a part of a region that does not face the ridge portion, and is located at a position deeper than at least the active layer.
  • An electronic device having an impurity region having a higher impurity concentration than the second conductivity type in a region facing the ridge portion.
  • the transport of electrons or holes to the active layer is blocked in at least a part of the region not facing the ridge portion. It is possible to suppress current leakage to both sides of the ridge portion. As a result, a good threshold current can be obtained. Note that the effects of the present disclosure are not necessarily limited to the effects described here, and may be any effects described in the present specification.

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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

半導体レーザおよび電子機器
　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。
特開平４－３０３９８３号公報 特開２０１２－１８２３７５号公報 特開２０１２－１８２３７４号公報
　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。
本開示の第１の実施形態に係る半導体レーザの上面構成例を表す図である。 図１の半導体レーザのＡ－Ａ線での断面構成例を表す図である。 図１の半導体レーザのＢ－Ｂ線での断面構成例を表す図である。 図２の半導体レーザにおける第２領域および第４領域の平面構成例を表す図である。 第２領域のｐ型不純物濃度と閾値電流の低減量との関係の一例を表す図である。 実施例に係る半導体レーザにおける電流経路の一例を表す図である。 比較例に係る半導体レーザにおける電流経路の一例を表す図である。 第２領域の底面と活性層との距離と、閾値電流の低減量との関係の一例を表す図である。 比較例および実施例に係る半導体レーザの閾値電流の一例を表す図である。 図１の半導体レーザの製造方法の一例を表す図である。 図１０Ａに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｂに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｃに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｄに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｅに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｆに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｇに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｈに続く製造過程の一例を表す図である。 図１０Ｉに続く製造過程の一例を表す図である。 図２の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図３の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図２の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図２の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図２の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図２の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 図１１の半導体レーザの断面構成の一変形例を表す図である。 本開示の第２の実施形態に係る距離測定装置の概略構成例を表す図である。 本開示の第３の実施形態に係るプロジェクタの概略構成例を表す図である。
　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＞
[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。
　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。
[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。
　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。
[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。
　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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[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。
＜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。
　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。
　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。
　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)

  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
    　請求項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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項１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
    　請求項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。
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