JP2000232254A - 半導体レーザおよび半導体レーザの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】低コストで簡単に作製できる高出力且つ高信頼
性を具備した半導体レーザおよび半導体レーザの製造方
法を提供する。 【解決手段】ＧａＡｌＡｓの下部クラッド層１２、Ｇａ
Ａｓのバルク活性層１３、ＧａＡｌＡｓの上部クラッド
層１４をＧａＡｓの基板１１上に成長させ、光出射端面
周辺を下部クラッド層１２に達する深さまでエッチング
し、当該部分にアンドープＧａＡｌＡｓの下部クラッド
層１５、アンドープＧａＡｌＡｓのコア層１６、アンド
ープＧａＡｌＡｓの上部クラッド層１７をＭＯＶＰＥ法
により選択領域的に再成長させ、ＧａＡｌＡｓの上部ク
ラッド層１８およびＧａＡｓのコンタクト層１９を成長
させた後、ＥＣＲプラズマエッチングにより光出射方向
に沿って光導波路１０を形成し、表面電極および裏面電
極を形成して劈開したら、前端面に反射防止膜を形成
し、後端面に高反射膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用、固
体レーザ励起用、レーザビームプリンタ用、光ファイバ
増幅器励起用、光通信用、レーザ加工用、レーザ治療用
などに利用される高出力の半導体レーザおよび半導体レ
ーザの製造方法に関し、特に、ＧａＡｌＡｓやＩｎＧａ
ＡｌＰなどのようなＡｌ含有材料系において高出力化を
図る場合に適用すると有効である。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスクやレーザプリンタ用光
源、あるいは光ファイバ増幅器や固体レーザ励起用光源
として、半導体レーザの高出力化の要請が高まってい
る。半導体レーザの高出力動作でしばしば問題になるの
が、強い光密度によって誘発される光出射側端面の劣化
による突発的故障（ＣＯＤ）である。この問題は、Ａｌ
を含む短波系の半導体レーザで特に顕著に発生する。こ
のため、活性層よりも広いバンドギャップを有する、す
なわち、発振光に対して非吸収性を有する半導体層から
なる領域（以下「ウィンドウ領域」という。）を、当該
活性層を備えた活性領域の光出射側端面周辺に設けた構
造（以下「ウィンドウ構造」という。）とすることによ
り、上記問題を解決するようにしている。

【０００３】このようなウィンドウ構造を備えた半導体
レーザは、例えば、ｐｎ埋め込みレーザの製造工程にお
いて、ウィンドウ領域の活性層をストライプ作製エッチ
ングと同時にエッチング除去し、その除去した部分を全
体的にｐｎ埋め込み成長させる（以下「ｐｎ埋め込み成
長法」という。）ことで製造することができる（例え
ば、“Electron.Lett.”Vol.30;p.1766;(1994)等参
照）。

【０００４】また、例えば、量子井戸半導体レーザの製
造工程において、ウィンドウ領域に不純物を拡散した
り、イオン注入後に熱処理を行うことにより、ウィンド
ウ領域の量子井戸を混晶化させて非吸収化させる（以下
「量子井戸混晶化法」という。）ことでも製造すること
ができる（例えば、「第58回応用物理学会学術講演会予
稿集」; 1127頁;4a-ZC-12; (1997年３月) や、「第45回
応用物理学関係連合講演会予稿集」; 1113頁;29a-ZH-9;
(1998年３月) 等参照）。

【０００５】さらに、例えば、一般的な半導体レーザの
製造工程において、共振器を構成するチップ端面を形成
するためにウェハを劈開により短冊状に分割して多数の
レーザエレメントをアレイ状に並べた状態（以下「バ
ー」という。）で、上記チップ端面に前記半導体層をエ
ピタキシャル成長させる（以下「チップ端面上エピタキ
シャル成長法」という。）ことでも製造することができ
る（例えば、特開平5-251824号等参照）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したようなウィン
ドウ構造を備えた半導体レーザにおいては、ウィンドウ
領域が非電導性であると、良好な素子特性が得られて好
ましい。なぜなら、ウィンドウ領域が電導性であると、
ウィンドウ領域への無効電流に起因する閾値の上昇や微
分効率の低下が避けられないからである。また、ウィン
ドウ領域における発振光の発散による閾値の増大や微分
効率の低下を抑制するため、ウィンドウ領域は、光導波
路構造を有することが望ましい。さらに言えば、ウィン
ドウ領域の光導波路構造は、活性領域の光導波路構造と
別に独立して設計できることが望ましい。なぜなら、ウ
ィンドウ領域と活性領域との屈折率分布が異なることに
起因する両者の光導波路間の接続損失（以下「放射モー
ド」という。）の最小化を図るためである。

【０００７】ところが、前述したｐｎ埋め込み成長法で
製造された半導体レーザは、ウィンドウ領域に光導波路
構造がないため、ウィンドウ領域における発振光の発散
による閾値の増大や微分効率の低下を抑制することがで
きない。また、ｐｎ埋め込みレーザを前提としているた
め、生産性に優れた凸状をなす光導波路型レーザ（リッ
ジ導波型レーザ）の製造に適用することができない。

【０００８】さらに、埋め込み再成長させたｐｎ接合の
逆バイアスを利用して電流狭搾を行うために、活性層か
ら１μｍ程度の深さまでエッチングして２μｍ程度の厚
さで埋め込み再成長させる必要があるが、ＧａＡｌＡｓ
やＩｎＧａＡｌＰなどのようなＡｌ含有材料系の半導体
レーザの場合には、次のような難点がある。 活性層から離れるにしたがってＡｌ組成率が高まるた
め、上述のような深いエッチングを行うと、Ａｌ組成率
の高い層が現れてしまい、エッチング表面に生じた酸化
層を十分に除去することが困難であり、信頼性を長期に
わたって維持することが難しい。 ＧａＡｌＡｓやＩｎＧａＡｌＰは、選択領域的な再成
長が難しく、特に、再成長層のＡｌ組成が高いほど、ま
た、成長膜厚が大きいほど顕著になる。

【０００９】また、前述した量子井戸混晶化法では、熱
拡散やイオン注入によりウィンドウ構造を作製するた
め、ウィンドウ領域を非電導性にすることが難しく、多
くの場合、ウィンドウ領域が電導性になってしまい、ウ
ィンドウ領域への無効電流の注入が生じ、閾値が増大し
てしまう。この問題を解決する一方法として、ウィンド
ウ領域にプロトンを注入して半絶縁化を図ることが行わ
れている。しかしながら、このようにしてウィンドウ構
造を作製された半導体レーザは、初期の特性値が大幅に
向上するものの、注入されたプロトンが長期動作中に移
動してしまうため、高い信頼性を長期にわたって維持す
ることが難しかった。また、混晶化したウィンドウ領域
の屈折率が活性領域のエピタキシャル構造により一義的
に決まるため、ウィンドウ領域と活性領域との間の放射
モードを最小化するための設計上の自由度がない。さら
に、量子井戸活性層を有する半導体レーザを前提として
いるため、バルク活性層を有する半導体レーザに適用す
ることができない。

【００１０】一方、前述したチップ端面上エピタキシャ
ル成長法では、チップ端面へのエピタキシャル成長によ
って数十〜数百ｎｍ厚のウィンドウ構造を作製するの
で、発振光の発散や無効電流の注入といった問題が事実
上起こらないものの、前記バーの幅が数百μｍと非常に
細いため、ハンドリング性が非常に悪かった。また、上
記バーの側面にエピタキシャル成長を行うことを前提と
しているため、製造効率が非常に悪かった。

【００１１】このようなことから、本発明は、低コスト
で簡単に作製できる高出力且つ高信頼性を具備した半導
体レーザおよび半導体レーザの製造方法を提供すること
を目的とした。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、第一番目の発明による半導体レーザは、活性層
を備えた活性領域の光出射側端面周辺に当該活性層より
もバンドギャップの広い半導体層からなるウィンドウ領
域が設けられ、当該ウィンドウ領域がアンドープ高屈折
率半導体層を下部低屈折率半導体層および上部低屈折率
半導体層で挟んだ構造をなすと共に、積層方向にエピタ
キシャル構造をなし、凸状をなす光導波路を光出射方向
に沿って有することを特徴とする。

【００１３】第二番目の発明による半導体レーザは、第
一番目の発明の半導体レーザにおいて、前記活性領域と
前記ウィンドウ領域との固有モードを整合させるように
当該ウィンドウ領域の前記アンドープ高屈折率半導体層
の厚さが設定されていることを特徴とする。

【００１４】第三番目の発明による半導体レーザは、第
二番目の発明の半導体レーザにおいて、前記アンドープ
高屈折率半導体層が前記活性層よりも薄いことを特徴と
する。

【００１５】第四番目の発明による半導体レーザは、第
一番目の発明の半導体レーザにおいて、前記活性層と前
記ウィンドウ領域との固有モードを整合させるように当
該ウィンドウ領域の前記アンドープ高屈折率半導体層の
屈折率が設定されていることを特徴とする。

【００１６】第五番目の発明による半導体レーザは、第
四番目の発明の半導体レーザにおいて、前記アンドープ
高屈折率半導体層の屈折率が前記活性層の屈折率と略同
一であることを特徴とする。

【００１７】第六番目の発明による半導体レーザは、第
一番目の発明の半導体レーザにおいて、前記活性層およ
び前記アンドープ高屈折率半導体層がＩｎＧａＡｓ系の
単一または多重の歪量子井戸からなることを特徴とす
る。

【００１８】また、前述した課題を解決するための、第
七番目の発明による半導体レーザの製造方法は、下部低
屈折率半導体層を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部低屈折率半導体層上に活性層を成長させたら、
当該活性層の光出射側端面周辺をエッチングにより除去
した後、当該除去部分に、当該活性層よりも広いバンド
ギャップを有するアンドープ高屈折率半導体層を積層方
向にエピタキシャル成長させ、当該活性層および当該ア
ンドープ高屈折率半導体層上に上部低屈折率半導体層を
エピタキシャル成長させ、当該上部低屈折率半導体層上
に上部層を成長させると共に、凸状をなす光導波路を光
出射方向に沿って形成することを特徴とする。

【００１９】第八番目の発明による半導体レーザの製造
方法は、第七番目の発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記活性層がＧａＡｓからなると共に、前記下部
低屈折率半導体層がＧａＡｌＡｓの層を有し、当該活性
層の光出射側端面周辺をアンモニア／過酸化水素系のエ
ッチング液によりエッチングすることを特徴とする。

【００２０】第九番目の発明による半導体レーザの製造
方法は、第七番目の発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記活性層がＩｎＧａＡｓ系の単一または多重の
歪量子井戸からなると共に、前記下部低屈折率半導体層
がＧａＡｓの層またはＧａＡｌＡｓの層を有し、当該活
性層の光出射側端面周辺をカルボン酸系のエッチング液
とアンモニア／過酸化水素系のエッチング液とで交互に
エッチングすることを特徴とする。

【００２１】第十番目の発明による半導体レーザの製造
方法は、第七番目の発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記活性層がＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓまたはＩｎ
ＧａＡｓＰのうちのいずれかまたはこれらの組み合わせ
からなると共に、前記下部低屈折率半導体層がＩｎＧａ
Ｐの層またはＩｎＧａＡｌＰの層を有し、当該活性層の
光出射側端面周辺を硫酸系のエッチング液によりエッチ
ングすることを特徴とする。

【００２２】［作用］本発明による半導体レーザは、ウ
ィンドウ領域がエピタキシャル積層方向にはエピタキシ
ャル構造により光導波構造をなすと共に、エピタキシャ
ル面内方向には光出射方向に沿った凸状の形状（リッジ
ストライプ）により光導波路をなしているため、ウィン
ドウ領域における発振光の発散による閾値の増大や微分
効率の低下を抑制することができる。

【００２３】また、ウィンドウ領域の高屈折率半導体層
がアンドープであるため、ウィンドウ領域への無効電流
の注入を低減することができ、プロトン注入等の半絶縁
化が不要となる。

【００２４】さらに、ウィンドウ領域を選択領域的エピ
タキシャル成長させることにより、活性領域とは別に独
立してウィンドウ領域に光導波路構造を設計することが
できる。このため、ウィンドウ領域のアンドープ高屈折
率半導体層の屈折率や厚さを調整することにより、ウィ
ンドウ領域の固有モードを活性領域の固有モードに整合
させることができ、活性領域とウィンドウ領域との間の
放射モードを実用上問題のないレベルにまで低減するこ
とができる。

【００２５】一方、本発明による半導体レーザの製造方
法は、ウィンドウ領域作製のためのエッチングを活性層
やその近傍の層についてのみ行えばよいため、Ａｌ含有
材料系の半導体レーザでも、Ａｌ組成率の高い層を露出
させることがない。このため、エッチング表面の酸化に
起因した劣化を避けることができる。

【００２６】また、半導体層の選択領域的再成長を活性
層と同程度の厚さだけ行えばよいばかりでなく、発振光
に対して非吸収性であればよいので、Ａｌ含有材料系の
半導体レーザでも、高Ａｌ組成の層を成長させる必要が
ない。よって、Ａｌを含む材料に関する選択成長の困難
さを大幅に緩和することができる。

【００２７】また、バー状態への分割前に前記半導体層
を選択領域的に成長させることによってウィンドウ領域
を作製するため、生産性を低下させることなくウィンド
ウ構造を有する半導体レーザを製造することができる。

【００２８】さらに、生産性のよい凸状をなす光導波路
型（リッジ導波型）を前提としていることや、活性層が
量子井戸やバルクであってもよいこと等から、ウィンド
ウ構造を有する従来の半導体レーザの製造方法と比べて
大きな利点がある。

【００２９】また、前記活性層と前記下部低屈折率半導
体層と前記エッチング液とが上述のような組成を有すれ
ば、下部低屈折率半導体層を除去することなく活性層を
エッチングできる、すなわち、活性層のエッチングを下
部低屈折率半導体層で停止することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】本発明による半導体レーザおよび
半導体レーザの製造方法の種々の実施の形態を以下に説
明するが、本発明は、これらの実施の形態に限定される
ものではない。

【００３１】［第一番目の実施の形態］本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第一番目の
実施の形態を図１，２を用いて説明する。なお、図１
は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図２
は、図１のII−II線断面矢視図であり、ＧａＡｓのバル
ク活性層を適用した場合である。

【００３２】まず、ＧａＡｓの基板１１上にＧａＡｌＡ
ｓの下部クラッド層１２、ＧａＡｓのバルク活性層１３
およびＧａＡｌＡｓの上部クラッド層１４を積層方向に
エピタキシャル成長させる。

【００３３】続いて、ウィンドウ領域となる光出射側端
面周辺を下部クラッド層１２に達する深さまで硫酸／過
酸化水素系のウエットエッチング液によりエッチングす
る。

【００３４】次に、エッチングした上記光出射側端面周
辺にアンドープＧａＡｌＡｓの下部クラッド層１５、ア
ンドープＧａＡｌＡｓのコア層１６、アンドープＧａＡ
ｌＡｓの上部クラッド層１７を有機金属気相エピタキシ
（ＭＯＶＰＥ）法により選択領域的に再成長させる。こ
こで、下部クラッド層１５とコア層１６との界面位置を
下部クラッド層１２とバルク活性層１３との界面位置に
一致させ、コア層１６と上部クラッド層１７との界面位
置をバルク活性層１３と上部クラッド層１４との界面位
置に一致させ、上部クラッド層１７の表面を上部クラッ
ド層１４の表面と面一になるようにした。

【００３５】続いて、上部クラッド層１４，１７上の全
面にわたってＧａＡｌＡｓの上部クラッド層１８および
ＧａＡｓのコンタクト層１９をＭＯＶＰＥ法により成長
させる。

【００３６】このようにして作製したウェハに三塩化ホ
ウ素（ＢＣｌ₃ ）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスとの混合
ガスを用いた電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズ
マエッチングにより凸状をなす光導波路（以下「リッジ
ストライプ」という。）１０を光出射方向に沿って形成
した後、表面電極および裏面電極を形成して劈開により
分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後端面に高
反射膜を形成する。

【００３７】すなわち、下部クラッド層１２（下部低屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層１２上にバルク活性層１３（活性
層）を成長させたら、当該バルク活性層１３上に成長さ
せた上部クラッド層１４の光出射側端面周辺と共にバル
ク活性層１３の光出射側端面周辺をエッチングにより除
去した後、当該除去部分に成長させた下部クラッド層１
５上に、当該活性層１３よりも広いバンドギャップを有
するコア層１６（アンドープ高屈折率半導体層）を積層
方向にエピタキシャル成長させ、バルク活性層１３およ
びコア層１６上に上部クラッド層１４，１７を介して上
部クラッド層１８（上部低屈折率半導体層）をエピタキ
シャル成長させ、上部クラッド層１８上にコンタクト層
１９（上部層）を成長させると共に、リッジストライプ
１０を光出射方向に沿って形成したのである。

【００３８】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層１２、バル
ク活性層１３、上部クラッド層１４，１８などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、上記バルク活性層１３
よりもバンドギャップの広いコア層１６を下部クラッド
層１５および上部クラッド層１７を介して下部クラッド
層１２および上部クラッド層１８で挟んだ構造をなし
て、積層方向にエピタキシャル構造をなし、リッジスト
ライプ１０を光出射方向に沿って有するウィンドウ領域
が設けられるのである。

【００３９】なお、本実施の形態では、バルク活性層１
３にＧａＡｓを適用したが、ＧａＡｌＡｓを適用するこ
とも可能である。また、バルク活性層１３に代えて、Ｇ
ａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系の量子井戸活性層を適用するこ
とも可能である。

【００４０】［第二番目の実施の形態］本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第二番目の
実施の形態を図３，４を用いて説明する。なお、図３
は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図４
は、図３のIV−IV線断面矢視図であり、ＩｎＧａＰのバ
ルク活性層を適用した場合である。

【００４１】まず、ＧａＡｓの基板１１上にＩｎＧａＡ
ｌＰの下部クラッド層２２、ＩｎＧａＰのバルク活性層
２３およびＩｎＧａＡｌＰの上部クラッド層２４をエピ
タキシャル成長させる。

【００４２】続いて、ウィンドウ領域となる光出射側端
面周辺を下部クラッド層２２に達する深さまでエッチン
グしたら、当該エッチング部分にアンドープＩｎＧａＡ
ｌＰの下部クラッド層２５、アンドープＩｎＧａＡｌＰ
のコア層２６、アンドープＩｎＧａＡｌＰの上部クラッ
ド層２７をＭＯＶＰＥ法により選択領域的に再成長させ
る。ここで、下部クラッド層２５とコア層２６との界面
位置を下部クラッド層２２とバルク活性層２３との界面
位置に一致させ、コア層２６と上部クラッド層２７との
界面位置をバルク活性層２３と上部クラッド層２４との
界面位置に一致させ、上部クラッド層２７の表面を上部
クラッド層２４の表面と面一になるようにした。

【００４３】次に、上部クラッド層２４，２７上の全面
にわたってＩｎＧａＡｌＰの上部クラッド層２８および
ＧａＡｓのコンタクト層１９をＭＯＶＰＥ法により成長
させる。

【００４４】このようにして作製したウェハにＢＣｌ₃
ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いたＥＣＲプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ２０を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。

【００４５】すなわち、下部クラッド層２２（下部低屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層２２上にバルク活性層２３（活性
層）を成長させたら、バルク活性層２３上に成長させた
上部クラッド層２４の光出射側端面周辺と共にバルク活
性層２３の光出射側端面周辺をエッチングにより除去し
た後、当該除去部分に成長させた下部クラッド層２５上
に、バルク活性層２３よりも広いバンドギャップを有す
るコア層２６（アンドープ高屈折率半導体層）を積層方
向にエピタキシャル成長させ、バルク活性層２３および
コア層２６上に上部クラッド層２４，２７を介して上部
クラッド層２８（上部低屈折率半導体層）をエピタキシ
ャル成長させ、上部クラッド層２８上にコンタクト層１
９（上部層）を成長させると共に、リッジストライプ２
０を光出射方向に沿って形成したのである。

【００４６】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層２２、バル
ク活性層２３、上部クラッド層２４，２８などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、上記バルク活性層２３
よりもバンドギャップの広いコア層２６を下部クラッド
層２５および上部クラッド層２７を介して下部クラッド
層２２および上部クラッド層２８で挟んだ構造をなし
て、積層方向にエピタキシャル構造をなし、リッジスト
ライプ２０を光出射方向に沿って有するウィンドウ領域
が設けられるのである。

【００４７】なお、本実施の形態では、バルク活性層２
３にＩｎＧａＰを適用したが、ＩｎＧａＡｌＰを適用す
ることも可能である。また、バルク活性層２３に代え
て、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ系の量子井戸活性層を
適用することも可能である。

【００４８】［第三番目の実施の形態］本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第三番目の
実施の形態を図５，６を用いて説明する。なお、図５
は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図６
は、図５のVI−VI線断面矢視図であり、光分離閉じ込め
層を有する構造にＧａＡｓのバルク活性層を適用した場
合である。

【００４９】まず、Ｇａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓの下部クラッ
ド層３２、Ｇａ_0.75Ａｌ_0.25Ａｓの下部光分離閉じ込め
層３２ａ、ＧａＡｓのバルク活性層１３、Ｇａ_0.75Ａｌ
_0.25Ａｓの上部光分離閉じ込め層３４ａをＧａＡｓの基
板１１上にＭＯＶＰＥ法により成長させる。

【００５０】続いて、ウィンドウ領域となる光出射側端
面周辺の上部光分離閉じ込め層３４ａをＢＣｌ₃ ガスと
Ａｒガスとの混合ガスを用いたＥＣＲプラズマエッチン
グにより除去したら、アンモニア／過酸化水素系のエッ
チング液に浸漬することにより、光出射側端面周辺のバ
ルク活性層１３を除去する。なお、アンモニア／過酸化
水素系エッチング液は、ＧａＡｓに対する浸食性が高い
ものの、ＧａＡｌＡｓに対する浸食性が低いので、下部
光分離閉じ込め層３２ａを除去することなくバルク活性
層１３をエッチング除去することが容易にできる、すな
わち、バルク活性層１３のエッチングを下部光分離閉じ
込め層３２ａで停止することができる。

【００５１】次に、硫酸系のウエットエッチング液によ
り表面処理を行ったら、上記ウィンドウ領域にアンドー
プＧａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓのコア層３６およびアンドープ
Ｇａ _0.75Ａｌ_0.25Ａｓの上部光分離閉じ込め層３７ａを
ＭＯＶＰＥ法により選択領域的に再成長させる。ここ
で、コア層３６と上部光分離閉じ込め層３７ａとの界面
位置をバルク活性層１３と上部光分離閉じ込め層３４ａ
との界面位置に一致させ、上部光分離閉じ込め層３７ａ
の表面を上部光分離閉じ込め層３４ａの表面と面一にな
るようにした。

【００５２】次に、上部光分離閉じ込め層３４ａ，３７
ａ上の全面にわたってＧａ_0.5 Ａｌ _0.5 Ａｓの上部クラ
ッド層３８およびＧａＡｓのコンタクト層１９をＭＯＶ
ＰＥ法により成長させた。

【００５３】このようにして作製したウェハにＢＣｌ₃
ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いたＥＣＲプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ３０を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。

【００５４】すなわち、下部クラッド層３２（下部低屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層３２上に下部光分離閉じ込め層３２
ａ（下部低屈折率半導体層）を介してバルク活性層１３
（活性層）を成長させたら、当該バルク活性層１３上に
成長させた上部光分離閉じ込め層３４ａの光出射側端面
周辺と共にバルク活性層１３の光出射側端面周辺をエッ
チングにより除去した後、当該除去部分に、バルク活性
層１３よりも広いバンドギャップを有するコア層３６
（アンドープ高屈折率半導体層）を積層方向にエピタキ
シャル成長させ、バルク活性層１３およびコア層３６上
に上部光分離閉じ込め層３４ａ，３７ａを介して上部ク
ラッド層３８（上部低屈折率半導体層）をエピタキシャ
ル成長させ、上部クラッド層３８上にコンタクト層１９
（上部層）を成長させると共に、リッジストライプ３０
を光出射方向に沿って形成したのである。

【００５５】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層３２、下部
光分離閉じ込め層３２ａ、バルク活性層１３、上部光分
離閉じ込め層３４ａ、上部クラッド層３８などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、バルク活性層１３より
もバンドギャップの広いコア層３６を下部光分離閉じ込
め層３２ａおよび上部光分離閉じ込め層３７ａを介して
下部クラッド層３２および上部クラッド層３８で挟んだ
構造をなして、積層方向にエピタキシャル構造をなし、
リッジストライプ３０を光出射方向に沿って有するウィ
ンドウ領域が設けられるのである。

【００５６】このようにして製造された半導体レーザ
は、２５ｍＡの閾値電流で発振し、最大光出力が４００
ｍＷであった。また、定光出力動作（５０℃、２００ｍ
Ｗ）で劣化加速試験を行ったところ、ＣＯＤ（Catastro
phic Optical Damage)フリー動作が確認できた。また、
１００００時間経過時における駆動電流の増加率は、１
％以下であった。

【００５７】ウィンドウ構造を有する半導体レーザで
は、活性領域とウィンドウ領域との屈折率分布を完全に
一致させることができないことから、活性領域とウィン
ドウ領域との間の結合損失を完全になくすことができな
い。活性領域とウィンドウ領域との間の結合モードと放
射モードとを単一スポットに集光することができないた
め、光ディスクやレーザプリンタへの応用では集光スポ
ット径の増大といった問題を誘起し、光ファイバ増幅器
への応用では単一モード光ファイバ結合効率の低下とい
った問題を誘起してしまう。しかしながら、本発明によ
る半導体レーザでは、ウィンドウ領域のコア層の屈折率
や厚さを調整することにより、実用上問題のないレベル
にまで放射モードを低減することができる。

【００５８】図７は、ウィンドウ領域のコア層３６の厚
さをバルク活性層１３と同一にした場合の縦方向遠視野
像を示し、図８は、ウィンドウ領域のコア層３６の厚さ
をバルク活性層１３よりも薄くした場合の縦方向遠視野
像を示し、図９は、ウィンドウ領域のコア層３６の厚さ
を図８と同一にしながらも当該コア層３６のＡｌ組成を
５％にした場合（図８では１０％）、すなわち、コア層
３６の屈折率をバルク活性層１３の屈折率と略同一にし
た場合の縦方向遠視野像を示したグラフである。図７，
８中、負の角度側に現れるショルダ部分は、モード不整
合に起因した放射モードである。

【００５９】図７，８からわかるように、コア層３６の
厚さをバルク活性層１３よりも薄くすると、放射モード
を低減できる。このとき、単一モードファイバ結合効率
が約１０％程度向上した。また、図９からわかるよう
に、さらにＡｌ組成を５％にする、すなわち、屈折率を
略同一にすれば、ショルダ部分をほとんどなくすことが
でき、単一モードファイバ結合効率がさらに数％向上し
た。単一モードファイバ結合効率の向上は、活性領域と
ウィンドウ領域との間の固有モードの整合に起因するも
のである。

【００６０】［第四番目の実施の形態］本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第四番目の
実施の形態を図１０，１１を用いて説明する。なお、図
１０は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図
１１は、図１０のXI−XI線断面矢視図であり、光分離閉
じ込め層を有する構造にＩｎＧａＡｓ系の単一または多
重の歪量子井戸活性層を適用した場合である。

【００６１】まず、Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓの下部クラッ
ド層４２、Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓの下部第二光分離閉じ
込め層４２ｂ、ＧａＡｓの下部第一光分離閉じ込め層４
２ａ、井戸層となるＩｎＧａＡｓと障壁層となるＧａＡ
ｓとを積層（単一）または交互に複数積層（多重）した
歪量子井戸活性層４３、ＧａＡｓの上部第一光分離閉じ
込め層４４ａ、Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓの上部第二光分離
閉じ込め層４４ｂをＧａＡｓの基板１１上にＭＯＶＰＥ
法により成長させる。

【００６２】続いて、光出射側端面周辺の上部第二光分
離閉じ込め層４４ｂをＢＣｌ₃ ガスとＡｒガスとの混合
ガスを用いたＥＣＲプラズマエッチングにより除去した
ら、アンモニア／過酸化水素系エッチング液によりウィ
ンドウ領域の上部第一光分離閉じ込め層４２ａをエッチ
ング除去し、続いて、クエン酸や酒石酸などのカルボン
酸系エッチング液とアンモニア／過酸化水素系エッチン
グ液とに交互に浸漬することにより、ウィンドウ領域の
歪量子井戸活性層４３をエッチング除去、すなわち、歪
量子井戸活性層４３が単一の場合にはカルボン酸系エッ
チング液により井戸層をエッチング除去した後にアンモ
ニア／過酸化水素系エッチング液により障壁層をエッチ
ング除去し、歪量子井戸活性層４３が多重の場合にはカ
ルボン酸系エッチング液により井戸層をエッチング除去
することとアンモニア／過酸化水素系エッチング液によ
り障壁層をエッチング除去することとを交互に必要回数
繰り返す。

【００６３】なお、アンモニア／過酸化水素系エッチン
グ液は、ＩｎＧａＡｓに対するＧａＡｓの選択エッチン
グが可能であり、カルボン酸系エッチング液は、ＧａＡ
ｓに対するＩｎＧａＡｓの選択エッチングが可能である
ため、上述したようにしてエッチング処理することによ
り、下部第一光分離閉じ込め層４２ａを除去することな
く上部第一光分離閉じ込め層４４ａおよび歪量子井戸活
性層４３を除去することが容易にできる、すなわち、歪
量子井戸活性層４３のエッチングを下部第一光分離閉じ
込め層４２ａで停止することができる。

【００６４】次に、硫酸系のウエットエッチング液によ
り表面処理を行ったら、上記ウィンドウ領域にアンドー
プＧａＡｓのコア層４６およびＧａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓの
上部第三光分離閉じ込め層４７ｂをＭＯＶＰＥ法により
選択領域的に再成長させる。ここで、コア層４６とウィ
ンドウ領域の上部第三光分離閉じ込め層４７ｂとの界面
位置を前記上部第一光分離閉じ込め層４４ａの間に位置
させ、ウィンドウ領域の上部第三光分離閉じ込め層４７
ｂの表面を上部第二光分離閉じ込め層４４ｂの表面と面
一になるようにした。

【００６５】次に、上部第二，三光分離閉じ込め層４４
ｂ，４７ｂ上の全面にわたってＧａ _0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓの
上部クラッド層４８およびＧａＡｓのコンタクト層１９
をＭＯＶＰＥ法により成長させた。

【００６６】このようにして作製したウェハにＢＣｌ₃
ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いたＥＣＲプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ４０を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。

【００６７】すなわち、下部クラッド層４２（下部低屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層４２上に下部第一，二光分離閉じ込
め層４２ａ，４２ｂ（下部低屈折率半導体層）を介して
歪量子井戸活性層４３（活性層）を成長させたら、当該
歪量子井戸活性層４３上に成長させた上部第一，二光分
離閉じ込め層４４ａ，４４ｂの光出射側端面周辺と共に
歪量子井戸活性層４３の光出射側端面周辺をエッチング
により除去した後、当該除去部分に、歪量子井戸活性層
４３よりも広いバンドギャップを有するコア層４６（ア
ンドープ高屈折率半導体層）を積層方向にエピタキシャ
ル成長させ、歪量子井戸活性層４３およびコア層４６上
に上部第一〜三光分離閉じ込め層４４ａ，４４ｂ，４７
ｂを介して上部クラッド層４８（上部低屈折率半導体
層）をエピタキシャル成長させ、上部クラッド層４８上
にコンタクト層１９（上部層）を成長させると共に、リ
ッジストライプ４０を光出射方向に沿って形成したので
ある。

【００６８】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層４２、下部
第一，二光分離閉じ込め層４２ａ，４２ｂ、歪量子井戸
活性層４３、上部第一，二光分離閉じ込め層４４ａ，４
４ｂ、上部クラッド層４８などを備えた活性領域の光出
射側端面周辺に、歪量子井戸活性層４３よりもバンドギ
ャップの広いコア層４６を下部第一，二光分離閉じ込め
層４２ａ，４２ｂおよび上部第三光分離閉じ込め層４７
ｂを介して下部クラッド層４２および上部クラッド層４
８で挟んだ構造をなして、積層方向にエピタキシャル構
造をなし、リッジストライプ４０を光出射方向に沿って
有するウィンドウ領域が設けられるのである。

【００６９】このようにして製造された半導体レーザ
は、３０ｍＡの閾値電流で発振し、最大光出力が７００
ｍＷであった。また、定光出力動作（５０℃、３００ｍ
Ｗ）で劣化加速試験を行ったところ、ＣＯＤフリー動作
が確認できた。また、１００００時間経過時における駆
動電流の増加率は、１％以下であった。

【００７０】図１２は、ウィンドウ領域のコア層４６の
厚さを歪量子井戸活性層４３と上部第一光分離閉じ込め
層４４ａとを合わせた厚さと同一にした場合の縦方向遠
視野像を示し、図１３は、ウィンドウ領域のコア層４６
の厚さを歪量子井戸活性層４３と上部第一光分離閉じ込
め層４４ａとを合わせた厚さよりも薄くした場合の縦方
向遠視野像を示し、図１４は、ウィンドウ領域のコア層
４６の厚さを図１３と同一にしながらも当該コア層４６
をＧａＡｓからＩｎＧａＡｓ系の歪量子井戸（ただし、
歪量子井戸活性層４３よりもＩｎの組成比が少ない。）
に変更した、すなわち、コア層４６の屈折率を歪量子井
戸活性層４３の屈折率と略同一にした場合の縦方向遠視
野像を示したグラフである。

【００７１】図１２，１３からわかるように、コア層４
６の厚さを歪量子井戸活性層４３と上部第一光分離閉じ
込め層４４ａとを合わせた厚さよりも薄くすると、放射
モードを低減できる。また、図１３からわかるように、
コア層４６をＧａＡｓからＩｎＧａＡｓ系の歪量子井戸
に変更すれば、放射モードをさらに低減することができ
る。

【００７２】なお、本実施の形態では、歪量子井戸活性
層４３の障壁層や下部第一光分離閉じ込め層４２ａとし
てＧａＡｓを用いたが、これに代えて、アンモニア／過
酸化水素系のエッチング液およびカルボン酸系のエッチ
ング液に対してＧａＡｓと同等の侵食性を有するＧａＡ
ｌＡｓ（ただし、Ａｌ組成率は１５％以下）を用いるこ
ともできる。

【００７３】［第五番目の実施の形態］本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第五番目の
実施の形態を図１５，１６を用いて説明する。なお、図
１５は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図
１６は、図１５のＸVI−ＸVI線断面矢視図であり、光分
離閉じ込め層を有する構造にＩｎＧａＡｓ系の単一また
は多重の歪量子井戸活性層を適用した場合である。

【００７４】まず、Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓの下部クラッ
ド層４２、Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓの下部第二光分離閉じ
込め層４２ｂ、ＧａＡｓの下部第一光分離閉じ込め層４
２ａ、井戸層となるＩｎＧａＡｓと障壁層となるＧａＡ
ｓとを積層（単一）または交互に複数積層（多重）した
歪量子井戸活性層４３、ＧａＡｓの上部第一光分離閉じ
込め層４４ａをＧａＡｓの基板１１上にＭＯＶＰＥ法に
より成長させる。

【００７５】続いて、光出射側端面周辺の上部第一光分
離閉じ込め層４４ａをアンモニア／過酸化水素系のエッ
チング液によりエッチング除去したら、クエン酸や酒石
酸などのカルボン酸系エッチング液とアンモニア／過酸
化水素系エッチング液とに交互に浸漬することにより、
ウィンドウ領域の歪量子井戸活性層４３を除去、すなわ
ち、歪量子井戸活性層４３が単一の場合にはカルボン酸
系エッチング液により井戸層をエッチング除去した後に
アンモニア／過酸化水素系エッチング液により障壁層を
エッチング除去し、歪量子井戸活性層４３が多重の場合
にはカルボン酸系エッチング液により井戸層をエッチン
グ除去することとアンモニア／過酸化水素系エッチング
液により障壁層をエッチング除去することを交互に必要
回数繰り返す。

【００７６】なお、アンモニア／過酸化水素系エッチン
グ液は、ＩｎＧａＡｓに対するＧａＡｓの選択エッチン
グが可能であり、カルボン酸系エッチング液は、ＧａＡ
ｓに対するＩｎＧａＡｓの選択エッチングが可能である
ため、上述したようにしてエッチング処理することによ
り、下部第一光分離閉じ込め層４２ａを除去することな
く上部第一光分離閉じ込め層４４ａおよび歪量子井戸活
性層４３を除去することが容易にできる、すなわち、歪
量子井戸活性層４３のエッチングを下部第一光分離閉じ
込め層４２ａで停止することができる。

【００７７】次に、硫酸系のウエットエッチング液によ
り表面処理を行ったら、上記ウィンドウ領域にアンドー
プＧａＡｓのコア層４６をＭＯＶＰＥ法により選択領域
的に再成長させた後、Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓの上部第二
光分離閉じ込め層５４ｂを上部第一光分離閉じ込め層４
４ａ上およびコア層４６上に成長させる。ここで、コア
層４６と上部第二光分離閉じ込め層５４ｂとの界面位置
を前記上部第一光分離閉じ込め層４４ａの間に位置させ
るようにした。

【００７８】次に、上部第二光分離閉じ込め層５４ｂ上
に全面にわたってＧａ_0.8 Ａｌ_0.2Ａｓの上部クラッド
層４８およびＧａＡｓのコンタクト層１９をＭＯＶＰＥ
法により成長させた。

【００７９】このようにして作製したウェハにＢＣｌ₃
ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いたＥＣＲプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ４０を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。

【００８０】すなわち、下部クラッド層４２（下部低屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層４２上に下部第一，二光分離閉じ込
め層４２ａ，４２ｂ（下部低屈折率半導体層）を介して
歪量子井戸活性層４３（活性層）を成長させたら、当該
歪量子井戸活性層４３上に成長させた上部第一光分離閉
じ込め層４４ａの光出射側端面周辺と共に歪量子井戸活
性層４３の光出射側端面周辺をエッチングにより除去し
た後、当該除去部分に、歪量子井戸活性層４３よりも広
いバンドギャップを有するコア層４６（アンドープ高屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
歪量子井戸活性層４３およびコア層４６上に上部第一，
二光分離閉じ込め層４４ａ，５４ｂを介して上部クラッ
ド層４８（上部低屈折率半導体層）をエピタキシャル成
長させ、上部クラッド層４８上にコンタクト層１９（上
部層）を成長させると共に、リッジストライプ４０を光
出射方向に沿って形成したのである。

【００８１】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層４２、下部
第一，二光分離閉じ込め層４２ａ，４２ｂ、歪量子井戸
活性層４３、上部第一，二光分離閉じ込め層４４ａ，５
４ｂ、上部クラッド層４８などを備えた活性領域の光出
射側端面周辺に、歪量子井戸活性層４３よりもバンドギ
ャップの広いコア層４６を下部第一，二光分離閉じ込め
層４２ａ，４２ｂおよび上部第二光分離閉じ込め層５４
ｂを介して下部クラッド層４２および上部クラッド層４
８で挟んだ構造をなして、積層方向にエピタキシャル構
造をなし、リッジストライプ４０を光出射方向に沿って
有するウィンドウ領域が設けられるのである。

【００８２】このようにして製造された半導体レーザ
は、３０ｍＡの閾値電流で発振し、最大光出力が７００
ｍＷであった。また、定光出力動作（５０℃、３００ｍ
Ｗ）で劣化加速試験を行ったところ、ＣＯＤフリー動作
が確認できた。また、１００００時間経過時における駆
動電流の増加率は、０．２％以下であった。

【００８３】すなわち、本実施の形態では、エッチング
端面を含め、Ａｌを含有する層を大気に一切曝すことな
く製造するようにしたので、前述した実施の形態の場合
よりも信頼性をさらに向上させることができる。

【００８４】［第六番目の実施の形態］本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第六番目の
実施の形態を図１７，１８を用いて説明する。なお、図
１７は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図
１８は、図１７のＸVIII−ＸVIII線断面矢視図であり、
光分離閉じ込め層を有する構造にＩｎＧａＡｓＰ系のバ
ルク活性層を適用した場合である。

【００８５】まず、Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.4 Ａｌ_0.1 Ｐの下部
クラッド層６２、Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.5Ｐの下部光分離閉じ
込め層６２ａ、Ｉｎ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ_0.1 Ｐ_0.9 のバル
ク活性層６３、Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.5 Ｐの上部光分離閉じ込
め層６４ａをＧａＡｓの基板１１上にＭＯＶＰＥ法によ
り成長させる。

【００８６】続いて、塩酸（ＨＣｌ）系のエッチング液
により、光出射側端面周辺の上部光分離閉じ込め層６４
ａを除去した後、Ｈ₂ ＳＯ₄ 系のエッチング液により、
下部光閉じ込め層６２ａを除去することなくバルク活性
層６３をエッチングする、すなわち、バルク活性層６３
のエッチングを下部光分離閉じ込め層６２ａで停止する
ことができる。

【００８７】次に、Ｈ₂ ＳＯ₄ 系のエッチング液による
処理を行った後、光出射側端面周辺のウィンドウ領域に
アンドープＩｎ_0.5 Ｇａ_0.5 Ｐのコア層６６を成長さ
せ、Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.4 Ａｌ_0.1 Ｐの上部クラッド層６８
を前記上部光分離閉じ込め層６４ａ上およびコア層６６
上にＭＯＶＰＥ法により成長させる。ここで、コア層６
６と上部クラッド層６８との界面位置を上記上部光閉じ
込め層６４ａの間に位置させるようにした。

【００８８】続いて、上部クラッド層６８上に全面にわ
たってＧａＡｓのコンタクト層１９をＭＯＶＰＥ法によ
り成長させた。

【００８９】このようにして作製したウェハにＢＣｌ₃
ガスとＡｒガスとの混合ガスを用いたＥＣＲプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ６０を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。

【００９０】すなわち、下部クラッド層６２（下部低屈
折率半導体層）を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層６２上に下部光分離閉じ込め層６２
ａ（下部低屈折率半導体層）を介してバルク活性層６３
（活性層）を成長させたら、当該バルク活性層６３上に
成長させた上部光分離閉じ込め層６４ａの光出射側端面
周辺と共にバルク活性層６３の光出射側端面周辺をエッ
チングにより除去した後、当該除去部分に、バルク活性
層６３よりも広いバンドギャップを有するコア層６６
（アンドープ高屈折率半導体層）を積層方向にエピタキ
シャル成長させ、バルク活性層６３およびコア層６６上
に上部クラッド層６８（上部低屈折率半導体層）をエピ
タキシャル成長させ、上部クラッド層６８上にコンタク
ト層１９（上部層）を成長させると共に、リッジストラ
イプ６０を光出射方向に沿って形成したのである。

【００９１】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層６２、下部
光分離閉じ込め層６２ａ、バルク活性層６３、上部光分
離閉じ込め層６４ａ、上部クラッド層６８などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、バルク活性層６３より
もバンドギャップの広いコア層６６を下部光分離閉じ込
め層６２ａを介して下部クラッド層６２および上部クラ
ッド層６８で挟んだ構造をなして、積層方向にエピタキ
シャル構造をなし、リッジストライプ６０を光出射方向
に沿って有するウィンドウ領域が設けられるのである。

【００９２】このようにして製造された半導体レーザ
は、３０ｍＡの閾値電流で発振し、最大光出力が３００
ｍＷであった。また、定光出力動作（５０℃、１５０ｍ
Ｗ）で劣化加速試験を行ったところ、ＣＯＤフリー動作
が確認できた。また、１００００時間経過時における駆
動電流の増加率は、１％以下であった。

【００９３】

【発明の効果】本発明による半導体レーザは、ウィンド
ウ領域がエピタキシャル積層方向にはエピタキシャル構
造により光導波構造をなすと共に、エピタキシャル面内
方向には光出射方向に沿った凸状の形状により光導波路
をなしているため、ウィンドウ領域における発振光の発
散による閾値の増大や微分効率の低下を抑制することが
できる。

【００９４】また、半導体層の高屈折率半導体層がアン
ドープであるため、ウィンドウ領域への無効電流の注入
を低減することができる。このため、プロトン注入等の
半絶縁化を不要とすることができる。

【００９５】さらに、ウィンドウ領域を選択領域的エピ
タキシャル成長させることにより、活性領域とは別に独
立してウィンドウ領域に光導波路構造を設計することが
できる。このため、ウィンドウ領域のアンドープ高屈折
率半導体層の屈折率や厚さを調整することにより、ウィ
ンドウ領域の固有モードを活性領域の固有モードに整合
させることができ、活性領域とウィンドウ領域との間の
放射モードを実用上問題のないレベルにまで低減するこ
とができる。

【００９６】一方、本発明による半導体レーザの製造方
法は、ウィンドウ領域作製のためのエッチングを活性層
やその近傍の層についてのみ行えばよいため、Ａｌ含有
材料系の半導体レーザでも、Ａｌ組成率の高い層を露出
させることがない。このため、Ａｌ組成率の高い表面の
酸化に起因した劣化を避けることができる。

【００９７】また、半導体層の成長を活性層と同程度の
厚さまたは極く薄く行えばよいばかりでなく、発振光に
対して非吸収性であればよいので、高Ａｌ組成の層を成
長させる必要がない。よって、Ａｌを含む材料に関する
選択成長の困難さを大幅に緩和することができる。

【００９８】また、バー状態への分割前に前記半導体層
を選択領域的に成長させることによってウィンドウ領域
を作製するため、生産性を低下させることなくウィンド
ウ構造を有する半導体レーザを製造することができる。

【００９９】さらに、生産性のよい凸状をなす光導波路
型（リッジ導波型）を前提としていることや、活性層が
量子井戸やバルクであってもよいこと等から、ウィンド
ウ構造を有する従来の半導体レーザの製造方法と比べて
大きな利点がある。

【０１００】具体的には、例えば、ｐｎ埋め込み法で作
製した半導体レーザとは、ウィンドウ領域が積層方向お
よび面内方向の両方向で光導波路構造を有する点、およ
び生産性に優れたリッジ導波路を有する点が異なる。

【０１０１】また、量子井戸混晶化法で作製した半導体
レーザとは、ウィンドウ領域の半導体層の高屈折率半導
体層がアンドープである点、および活性層が量子井戸構
造でなくてもよい点が異なる。

【０１０２】また、チップ端面上エピタキシャル成長法
で作製した半導体レーザとは、ウィンドウ領域がアンド
ープ層を含む光導波路構造を有するため、ウィンドウ領
域長をことさら短くする必要のない点が異なる。

【０１０３】一方、ｐｎ埋め込み法とは、ウィンドウ領
域のエッチング深さが浅いため、Ａｌ含有材料系の半導
体レーザでも、エッチング時にＡｌ組成の高い層を露出
させないで済む点、およびウィンドウ領域への再成長工
程をＡｌ組成の低い層について極く薄く行えば済む点が
異なる。

【０１０４】また、量子井戸混晶化法とは、ウィンドウ
領域への無効電流の注入を低減するためのプロトン注入
等を行う必要がない点、およびウィンドウ領域を選択領
域的エピタキシャル成長で作製するため、活性領域とは
別に独立してウィンドウ領域の光導波路構造を設計でき
る点が異なる。

【０１０５】また、チップ端面上エピタキシャル成長法
とは、ウェハをバー状態に分割する前にウィンドウ領域
を作製する点が異なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体レーザの第一番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。

【図２】図１のII−II線断面矢視図である。

【図３】本発明による半導体レーザの第二番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。

【図４】図２のIV−IV線断面矢視図である。

【図５】本発明による半導体レーザの第三番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。

【図６】図５のVI−VI線断面矢視図である。

【図７】図５の半導体レーザにおける縦方向遠視野像の
グラフである。

【図８】図５の半導体レーザのウィンドウ領域のコア層
の厚さをバルク活性層よりも薄くした場合の縦方向遠視
野像のグラフである。

【図９】図５の半導体レーザのウィンドウ領域のコア層
の厚さをバルク活性層よりも薄くすると共にコア層のＡ
ｌ組成を５％にした場合の縦方向遠視野像のグラフであ
る。

【図１０】本発明による半導体レーザの第四番目の実施
の形態の概略構造を表す断面図である。

【図１１】図１０のXI−XI線断面矢視図である。

【図１２】図１０の半導体レーザにおける縦方向遠視野
像のグラフである。

【図１３】図１０の半導体レーザのウィンドウ領域のコ
ア層の厚さを歪量子井戸活性層と上部第一光分離閉じ込
め層とを合わせた厚さよりも薄くした場合の縦方向遠視
野像のグラフである。

【図１４】図１０の半導体レーザのウィンドウ領域のコ
ア層の厚さを歪量子井戸活性層と上部第一光分離閉じ込
め層とを合わせた厚さよりも薄くすると共にコア層をＧ
ａＡｓからＩｎＧａＡｓ系の歪量子井戸に変更した場合
の縦方向遠視野像のグラフである。

【図１５】本発明による半導体レーザの第五番目の実施
の形態の概略構造を表す断面図である。

【図１６】図１５のＸVI−ＸVI線断面矢視図である。

【図１７】本発明による半導体レーザの第六番目の実施
の形態の概略構造を表す断面図である。

【図１８】図１７のXVII−XVII線断面矢視図である。

【符号の説明】

１０ 光導波路（リッジストライプ） １１ 基板（ＧａＡｓ） １２ 下部クラッド層（ＧａＡｌＡｓ） １３ バルク活性層（ＧａＡｓ） １４ 上部クラッド層（ＧａＡｌＡｓ） １５ 下部クラッド層（アンドープＧａＡｌＡｓ） １６ コア層（アンドープＧａＡｌＡｓ） １７ 上部クラッド層（アンドープＧａＡｌＡｓ） １８ 上部クラッド層（ＧａＡｌＡｓ） １９ コンタクト層（ＧａＡｓ） ２０ 光導波路（リッジストライプ） ２２ 下部クラッド層（ＩｎＧａＡｌＰ） ２３ バルク活性層（ＩｎＧａＰ） ２４ 上部クラッド層（ＩｎＧａＡｌＰ） ２５ 下部クラッド層（アンドープＩｎＧａＡｌＰ） ２６ コア層（アンドープＩｎＧａＡｌＰ） ２７ 上部クラッド層（アンドープＩｎＧａＡｌＰ） ２８ 上部クラッド層（ＩｎＧａＡｌＰ） ３０ 光導波路（リッジストライプ） ３２ 下部クラッド層（Ｇａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓ） ３２ａ 下部光分離閉じ込め層（Ｇａ_0.75Ａｌ_0.25Ａ
ｓ） ３４ａ 上部光分離閉じ込め層（Ｇａ_0.75Ａｌ_0.25Ａ
ｓ） ３６ コア層（アンドープＧａ_0.9 Ａｌ_0.1 Ａｓ） ３７ａ 上部光分離閉じ込め層（アンドープＧａ_0.75Ａ
ｌ_0.25Ａｓ） ３８ 上部クラッド層（Ｇａ_0.5 Ａｌ_0.5 Ａｓ） ４０ 光導波路（リッジストライプ） ４２ 下部クラッド層（Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓ） ４２ａ 下部第一光分離閉じ込め層（ＧａＡｓ） ４２ｂ 下部第二光分離閉じ込め層（Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1
Ａｓ） ４３ 歪量子井戸活性層（ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ） ４４ａ 上部第一光分離閉じ込め層（ＧａＡｓ） ４４ｂ 上部第二光分離閉じ込め層（Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1
Ａｓ） ４６ コア層（アンドープＧａＡｓ） ４７ｂ 上部第三光分離閉じ込め層（Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1
Ａｓ） ４８ 上部クラッド層（Ｇａ_0.8 Ａｌ_0.2 Ａｓ） ５４ｂ 上部第二光分離閉じ込め層（Ｇａ_0.9 Ａｌ_0.1
Ａｓ） ６０ 光導波路（リッジストライプ） ６２ 下部クラッド層（Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.4 Ａｌ_0.1 Ｐ） ６２ａ 下部光分離閉じ込め層（Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.5 Ｐ） ６３ バルク活性層（Ｉｎ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ_0.1 Ｐ） ６４ａ 上部光分離閉じ込め層（Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.5 Ｐ） ６６ コア層（アンドープＩｎ_0.5 Ｇａ_0.5 Ｐ） ６８ 上部クラッド層（Ｉｎ_0.5 Ｇａ_0.4 Ａｌ_0.1 Ｐ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/343 Ｈ０１Ｓ 3/18 ６４８ ６７７ (72)発明者 天明 二郎 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 柴田 知尋 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 須郷 満 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F004 AA16 BA14 DA11 DA23 DB19 EA10 EA22 EA23 EA28 5F043 AA14 BB07 BB27 DD15 FF01 FF04 FF10 GG10 5F073 AA13 AA74 AA83 AA87 AA89 CA04 CA07 CA14 CA17 DA05 DA23 DA26 EA28

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活性層を備えた活性領域の光出射側端面
   周辺に当該活性層よりもバンドギャップの広い半導体層
   からなるウィンドウ領域が設けられ、当該ウィンドウ領
   域がアンドープ高屈折率半導体層を下部低屈折率半導体
   層および上部低屈折率半導体層で挟んだ構造をなすと共
   に、積層方向にエピタキシャル構造をなし、凸状をなす
   光導波路を光出射方向に沿って有することを特徴とする
   半導体レーザ。
2. 【請求項２】 前記活性領域と前記ウィンドウ領域との
   固有モードを整合させるように当該ウィンドウ領域の前
   記アンドープ高屈折率半導体層の厚さが設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
3. 【請求項３】 前記アンドープ高屈折率半導体層が前記
   活性層よりも薄いことを特徴とする請求項２に記載の半
   導体レーザ。
4. 【請求項４】 前記活性領域と前記ウィンドウ領域との
   固有モードを整合させるように当該ウィンドウ領域の前
   記アンドープ高屈折率半導体層の屈折率が設定されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
5. 【請求項５】 前記アンドープ高屈折率半導体層の屈折
   率が前記活性層の屈折率と略同一であることを特徴とす
   る請求項４に記載の半導体レーザ。
6. 【請求項６】 前記活性層および前記アンドープ高屈折
   率半導体層がＩｎＧａＡｓ系の単一または多重の歪量子
   井戸からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体
   レーザ。
7. 【請求項７】 下部低屈折率半導体層を積層方向にエピ
   タキシャル成長させ、当該下部低屈折率半導体層上に活
   性層を成長させたら、当該活性層の光出射側端面周辺を
   エッチングにより除去した後、当該除去部分に、当該活
   性層よりも広いバンドギャップを有するアンドープ高屈
   折率半導体層を積層方向にエピタキシャル成長させ、当
   該活性層および当該アンドープ高屈折率半導体層上に上
   部低屈折率半導体層をエピタキシャル成長させ、当該上
   部低屈折率半導体層上に上部層を成長させると共に、凸
   状をなす光導波路を光出射方向に沿って形成することを
   特徴とする半導体レーザの製造方法。
8. 【請求項８】 前記活性層がＧａＡｓからなると共に、
   前記下部低屈折率半導体層がＧａＡｌＡｓの層を有し、
   当該活性層の光出射側端面周辺をアンモニア／過酸化水
   素系のエッチング液によりエッチングすることを特徴と
   する請求項７に記載の半導体レーザの製造方法。
9. 【請求項９】 前記活性層がＩｎＧａＡｓ系の単一また
   は多重の歪量子井戸からなると共に、前記下部低屈折率
   半導体層がＧａＡｓの層またはＧａＡｌＡｓの層を有
   し、当該活性層の光出射側端面周辺をカルボン酸系のエ
   ッチング液とアンモニア／過酸化水素系のエッチング液
   とで交互にエッチングすることを特徴とする請求項７に
   記載の半導体レーザの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記活性層がＧａＡｓ、ＧａＡｌＡｓ
    またはＩｎＧａＡｓＰのうちのいずれかまたはこれらの
    組み合わせからなると共に、前記下部低屈折率半導体層
    がＩｎＧａＰの層またはＩｎＧａＡｌＰの層を有し、当
    該活性層の光出射側端面周辺を硫酸系のエッチング液に
    よりエッチングすることを特徴とする請求項７に記載の
    半導体レーザの製造方法。