JP2000340887A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い歩留まりで自励発振を得ることのできる
半導体レーザおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 活性層４上の第１のｐ型クラッド層５の
上に、エッチング停止層６を介して電流通路をストライ
プ状に制限する第２のｐ型クラッド層７が設けられたＤ
Ｈ構造の自励発振型半導体レーザにおいて、第２のｐ型
クラッド層の下層部７ａを第１のストライプ幅Ｗ１の第
１のリッジストライプ形状とし、第２のクラッド層７の
上層部７ｂを第１のストライプ幅Ｗ１より狭い第２のス
トライプ幅Ｗ２の第２のストライプ形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザおよ
びその製造方法に関し、特に、自励発振型半導体レーザ
およびその製造に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザを光ディスク記録／再生装
置などの光源として応用する上で、この半導体レーザか
らのレーザ光がディスク表面で反射されて半導体レーザ
自身に戻るために発生する、いわゆる戻り光雑音をいか
に抑制するかが重要となっている。この戻り光雑音の問
題を解決する手段として、半導体レーザの縦モードを多
モード化する手法が採られている。

【０００３】この多モード化の手法として、半導体レー
ザに高周波重畳を行う方法や半導体レーザ自身を自励発
振させる方法が知られている。これらのうち、前者の方
法は、高周波重畳を行うための回路を設ける必要がある
ため、このような半導体レーザーを光ディスク記録／再
生装置に用いる場合、その小型化、軽量化、低コスト化
の点で不利である。そのため、高周波重畳回路を必要と
しない自励発振型半導体レーザの必要性が高まってい
る。

【０００４】図１６は、従来の自励発振型半導体レーザ
の一例を示す。この自励発振型半導体レーザはＤＨ構造
（Double Heterostructure）のＡｌＧａＡｓ系の自励発
振型半導体レーザである。

【０００５】図１６に示すように、この従来のＡｌＧａ
Ａｓ系の自励発振型半導体レーザにおいては、ｎ型Ｇａ
Ａｓ基板のようなｎ型半導体基板１０１上に、ｎ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7 Ａｓからなるバッファ層１０２を介して、
ｎ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなるｎ型クラッド層１０
３、ノンドープのＡｌ_0.13Ｇａ_0.87Ａｓからなる活性層
１０４、ｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなる第１のｐ型
クラッド層１０５、ｐ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓからなる
エッチング停止層１０６およびｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａ
ｓからなる第２のｐ型クラッド層１０７が順次積層され
ている。

【０００６】エッチング停止層１０６および第２のｐ型
クラッド層１０７は、共振器長方向に延在する所定のス
トライプ幅Ｗのリッジストライプ形状を有する。符号１
０８は、そのリッジストライプ部を示す。このリッジス
トライプ部１０８のストライプ幅Ｗは２．５〜３．５μ
ｍ程度である。

【０００７】リッジストライプ部１０８の両側の第１の
ｐ型クラッド層１０５上および第２のクラッド層１０７
上には、ｎ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層１０９が
設けられ、これによって電流狭窄構造が形成されてい
る。電流ブロック層１０９の表層近傍は、亜鉛（Ｚｎ）
の拡散によってｐ型化されている。符号１１０はそのＺ
ｎ拡散領域を示す。このＺｎ拡散領域１１０は、リッジ
ストライプ部１０８に対応する部分において、第２のｐ
型クラッド層１０７の上層部に達する深さを有する。

【０００８】Ｚｎ拡散領域１１０上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ電極のようなｐ側電極１１１がオーミックコンタクト
して設けられている。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の
裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１
１２がオーミックコンタクトして設けられている。

【０００９】上述のように構成されたこの従来の自励発
振型半導体レーザにおいて、ｐ側電極１１１およびｎ側
電極１１２間に所定の順方向電圧を印加して通電を行っ
たとき、電流通路はリッジストライプ部１０８によって
ストライプ状に制限され、したがって、電流は図１６中
矢印１１３で表されるようにリッジストライプ部１０８
の内部を流れる。この場合、活性層１０４の内部におい
て、電流はほぼリッジストライプ部１０８に対応する部
分に広がる。

【００１０】一方、この自励発振型半導体レーザにおい
ては、ｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなる第１のｐ型ク
ラッド層１０５と第２のｐ型クラッド層１０７との間
に、それらよりも高屈折率のｐ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓ
からなるエッチング停止層１０６が挿入されることによ
って、ヘテロ接合と平行な方向（横方向）の光導波を行
うのに必要な屈折率差が作り付けられているが、この場
合、リッジストライプ部１０８に対応する高屈折率の部
分とその両側の低屈折率の部分との屈折率差が、通常の
屈折率導波型半導体レーザに比べて小さくされている。
そのため、活性層１０４の内部において、光はリッジス
トライプ部１０８に対応する部分を越えて広がる。

【００１１】その結果、活性層１０４中のリッジストラ
イプ部１０８の両側近傍に対応する部分に可飽和吸収領
域１１４が形成され、このことによって自励発振が実現
される。

【００１２】ところで、自励発振型半導体レーザにおい
て、活性層に形成される可飽和吸収領域の広さは、活性
層の内部での光の広がりと電流の広がりとの微妙な差に
より決まる。そのため、自励発振型半導体レーザは、レ
ーザ構造を形成する半導体層の厚さや不純物濃度に対し
て敏感である。特に、図１６に示す従来の自励発振型半
導体レーザにおいて、活性層１０４の内部における電流
の広がりは、リッジストライプ部１０８の両側の部分に
おけるクラッド層の厚さ（この場合、第１のｐ型クラッ
ド層１０５の厚さ）や、その部分の不純物濃度に大きく
左右され、自励発振の有無や自励発振レベルなどの特性
を変化させる。ここで、自励発振レベルとは、自励発振
可能な最大の光出力のことを言う。

【００１３】そのため、従来の自励発振型半導体レーザ
においては、自励発振を実現するために、言い換えれ
ば、活性層１０４中に安定的に可飽和吸収領域１１４を
形成するために、その製造時に、第１のｐ型クラッド層
１０５の厚さおよび不純物濃度を精密に制御する必要が
ある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の自励発振型半導体レーザにおいては、その製造
時に、レーザ構造を形成する半導体層を、有機金属化学
気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー（ＭＢ
Ｅ）法など、再現性が良く、かつ、膜厚および不純物濃
度の面内均一性が良好な結晶成長方法を用いて成長させ
た場合であっても、第１のｐ型クラッド層１０５の厚さ
や不純物濃度のバラツキが自励発振を実現するための許
容値を越えてしまい、特に、厚さに関してはウェーハ間
同士でも数％以上のバラツキが生じていているのが現状
である。そのため、従来技術では、自励発振型半導体レ
ーザを製造する際に、その半導体レーザが自励発振型と
なる歩留まりが低いという問題があった。

【００１５】したがって、この発明の目的は、高い歩留
まりで自励発振を得ることのできる半導体レーザおよび
その製造方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、第１導電型の第１のクラ
ッド層と、第１のクラッド層上の活性層と、活性層上の
第２導電型の第２のクラッド層とを有し、第２のクラッ
ド層上に電流通路をストライプ状に制限する第２導電型
の第３のクラッド層が設けられた半導体レーザにおい
て、第３のクラッド層は、第２のクラッド層側の下層部
が第１のストライプ幅の第１のストライプ形状を有する
と共に、上層部が第１のストライプ幅より狭い第２のス
トライプ幅の第２のストライプ形状を有することを特徴
とするものである。

【００１７】この発明の第２の発明による半導体レーザ
の製造方法は、基板上に第１導電型の第１のクラッド
層、活性層、第２導電型の第２のクラッド層および第２
導電型の第３のクラッド層を順次成長させる工程と、第
３のクラッド層をストライプ形状にパターニングし、こ
の際、第３のクラッド層のうち、第２のクラッド層側の
下層部を第１のストライプ幅の第１のストライプ形状に
パターニングすると共に、上層部を第１のストライプ幅
より狭い第２のストライプ幅の第２のストライプ形状に
パターニングする工程とを有することを特徴とするもの
である。

【００１８】この発明において、半導体レーザは典型的
には自励発振型半導体レーザである。

【００１９】この発明においては、第３のクラッド層を
ストライプ形状にパターニングする際のエッチングの制
御性を向上させる観点から、好適には、第２のクラッド
層と第３のクラッド層との間に、第２のクラッド層と組
成の異なる材料からなるエッチング停止層が設けられ
る。

【００２０】この発明においては、電流狭窄を良好に行
う観点から、好適には、ストライプ部の両側の部分に電
流ブロック層が設けられる。

【００２１】この発明においては、ヘテロ接合と平行な
方向の光導波などに悪影響を及ぼさないようにする観点
から、好適には、第３のクラッド層の下層部および上層
部が同一組成の材料により構成される。また、第３のク
ラッド層は好適には第２のクラッド層と同一組成の材料
により構成される。

【００２２】この発明の第２の発明においては、第３の
クラッド層をストライプ形状にパターニングする際に、
第３のクラッド層の上層部を第２のストライプ幅の第２
のストライプ形状にパターニングした後、第３のクラッ
ド層の下層部を第１のストライプ幅の第１のストライプ
形状にパターニングしてもよく、逆に、第３のクラッド
層の全体を第１のストライプ幅の第１のストライプ形状
にパターニングした後、第３のクラッド層の上層部を第
２のストライプ幅の第２のストライプ形状にパターニン
グしてもよい。

【００２３】この発明の第２の発明においては、例え
ば、第３のクラッド層の下層部と上層部とを互いに組成
の異なる材料により構成し、第３のクラッド層の全体を
所定のストライプ形状にパターニングした後、下層部と
上層部との化学的性質の違いを利用して、そのストライ
プ部の両側から第３のクラッド層の上層部のみを選択的
にエッチングし、あるいは、下層部に対して上層部を高
選択比条件でエッチングするなどして、上層部の幅を下
層部の幅に対して相対的に狭くすることにより、下層部
を第１のストライプ幅の第１のストライプ形状に、上層
部を第１のストライプ幅より狭い第２のストライプ幅の
第２のストライプ形状にパターニングしてもよい。この
場合、第３のクラッド層をストライプ形状にパターニン
グする際のフォトレジスト工程が１回で済む。このよう
な手法は、例えば製造すべき半導体レーザがＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザである場合、第３のクラッド層の上層
部を下層部よりＡｌ組成の大きいＡｌＧａＡｓにより構
成することで実現可能である。

【００２４】この発明の第２の発明においては、例え
ば、第３のクラッド層の下層部と上層部との間に両者と
組成の異なる材料からなる中間部を設け、第３のクラッ
ド層をその上層側からエッチングする際に、上層部と中
間部との化学的性質の違いを利用して、中間部が露出し
た時点で深さ方向のエッチング速度を低下させ、この間
に、上層部のサイドエッチングを進行させることによ
り、下層部を第１のストライプ幅の第１のストライプ形
状に、上層部を第１のストライプ幅より狭い第２のスト
ライプ幅の第２のストライプ形状にパターニングしても
よい。この場合、第３のクラッド層をストライプ形状に
パターニングする際のフォトレジスト工程が１回で済
む。このような手法は、例えば製造すべき半導体レーザ
がＡｌＧａＡｓ系半導体レーザである場合、第３のクラ
ッド層の中間部を下層部および上層部よりＡｌ組成の小
さいＡｌＧａＡｓにより構成することで実現可能であ
る。この場合、中間部のＡｌ組成は、第３のクラッド層
をその上層側からエッチングする際に、この部分がエッ
チング停止層とならないように選ぶことが望ましい。な
お、第３のクラッド層をその上層側からエッチングする
際に、中間部がエッチング停止層となるような場合は、
例えばリン酸系のエッチャントを用いてこの中間部をエ
ッチオフすればよい。

【００２５】上述のように構成されたこの発明による半
導体レーザおよびその製造方法によれば、第３のクラッ
ド層は、第２のクラッド層側の下層部が第１のストライ
プ幅の第１のストライプ形状を有すると共に、上層部が
第１のストライプ幅より狭い第２のストライプ幅の第２
のストライプ形状を有することにより、ヘテロ接合と平
行な方向の光の広がりに対して電流の広がりを狭くする
ことができるようになる。そのため、従来に比べて活性
層に形成される可飽和吸収領域の幅を広くすることがで
きるので、第２のクラッド層の厚さおよび不純物濃度の
バラツキに対する自励発振のマージンを大きくすること
ができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。

【００２７】まず、この発明の第１の実施形態について
説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による自
励発振型半導体レーザの断面図である。この自励発振型
半導体レーザは、ＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系の自励発振
型半導体レーザである。

【００２８】図１に示すように、この第１の実施形態に
よる自励発振型半導体レーザにおいては、例えばｎ型Ｇ
ａＡｓ基板のようなｎ型半導体基板１上に、例えばｎ型
Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓからなるバッファ層２を介して、
例えばｎ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなるｎ型クラッド
層３、例えばノンドープのＡｌ_0.13Ｇａ_0.87Ａｓからな
る活性層４、例えばｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなる
第１のｐ型クラッド層５、例えばｐ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7
Ａｓからなるエッチング停止層６および例えばｐ型Ａｌ
_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなる第２のｐ型クラッド層７が順
次積層されている。

【００２９】エッチング停止層６および第２のｐ型クラ
ッド層７の下層部７ａは、共振器長方向に延在する第１
のストライプ幅Ｗ１の第１のリッジストライプ形状（第
１のリッジストライプ部８ａ）を有し、第２のｐ型クラ
ッド層７の上層部７ｂは、共振器長方向に延在する第２
のストライプ幅Ｗ２（ただしＷ２＜Ｗ１）の第２のリッ
ジストライプ形状（第２のリッジストライプ部８ｂ）を
有する。符号８は、それらの第１のリッジストライプ部
８ａおよび第２のリッジストライプ部８ｂからなるリッ
ジストライプ部を示す。なお、第１のリッジストライプ
部８ａのストライプ幅Ｗ１および第２のリッジストライ
プ部８ｂのストライプ幅Ｗ２は、それぞれ下端の幅に対
応する。

【００３０】リッジストライプ部８の両側の部分の第１
のｐ型クラッド層５上および第２のｐ型クラッド層７上
には、例えばｎ型ＧａＡｓからなる電流ブロック層９が
設けられ、これによって電流狭窄構造が形成されてい
る。電流ブロック層９の表層近傍は、例えばＺｎの拡散
によりｐ型化されている。符号１０はそのＺｎ拡散領域
を示す。このＺｎ拡散領域１０は、リッジストライプ部
８に対応する部分において、第２のｐ型クラッド層７の
上層部７ｂに達する深さを有する。

【００３１】Ｚｎ拡散領域１０上には、例えばＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１がオーミックコンタ
クトして設けられている。一方、ｎ型半導体基板１の裏
面側には、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ
側電極１２がオーミックコンタクトして設けられてい
る。

【００３２】上述のように構成されたこの第１の実施形
態による自励発振型半導体レーザにおいては、電流通路
をストライプ状に制限するリッジストライプ部８のう
ち、エッチング停止層６および第２のｐ型クラッド層７
の下層部７ａからなる第１のリッジストライプ部８ａが
第１のストライプ幅Ｗ１とされると共に、その上の第２
のｐ型クラッド層７の上層部７ｂからなる第２のリッジ
ストライプ部８ｂが第１のストライプ幅Ｗ１より狭い第
２のストライプ幅Ｗ２とされ、これによって、電流が横
方向に広がるのを抑制しているのが特徴的である。

【００３３】ここで、このリッジストライプ部８のう
ち、下層側の第１のリッジストライプ部８ａのストライ
プ幅Ｗ１と、上層側の第２のリッジストライプ部８ｂの
ストライプ幅Ｗ２との差Ｗ１−Ｗ２は、例えば０．５μ
ｍ程度に選ばれる。この関係を満たした上で、第１のス
トライプ幅Ｗ１は例えば２．５〜３．５μｍ程度、第２
のストライプ幅Ｗ２は例えば２．０μｍ〜３．０μｍ程
度に選ばれる。ただし、第１のｐ型クラッド層５および
第２のｐ型クラッド層７の不純物濃度が変化すれば電流
の広がり具合も変化するため、それに応じて第１のスト
ライプ幅Ｗ１および第２のストライプ幅Ｗ２を設定する
必要がある。具体的には、例えば、温度特性を改善する
ため第１のｐ型クラッド層５の不純物濃度を高くした場
合（例えば１×１０¹⁸／ｃｍ³ 程度）などは、第１のｐ
型クラッド層５での電流の広がりが大きくなり、半導体
レーザは自励発振しにくくなる。このような場合、第１
のストライプ幅Ｗ１および第２のストライプ幅Ｗ２は、
上記の範囲よりも小さく設定される。

【００３４】また、リッジストライプ部８の厚さＴに関
して、その下限は、半導体レーザの出力などにもよる
が、動作電流の増大につながる電流ブロック層９による
吸収ロスを低減する観点から、例えば０．８μｍ程度に
選ばれる。一方、リッジストライプ部８の厚さＴの上限
は、発熱量の増大につながる直列抵抗を低減する観点か
ら、例えば１．４μｍ程度に選ばれる。この際、下層側
の第１のリッジストライプ部８ａの厚さＴ１および上層
側の第２のリッジストライプ部８ｂの厚さＴ２は、電流
の横方向への広がりを効果的に抑制する観点から、Ｔ１
＜Ｔ２とすることが好ましい。なお、これらの厚さＴ
１，Ｔ２の比率は、ストライプ幅Ｗ１，Ｗ２と同様に第
１のｐ型クラッド層５および第２のｐ型クラッド層７の
不純物濃度により変化させる必要がある。特に、第１の
ｐ型クラッド層５の不純物濃度が高い場合は、第１のリ
ッジストライプ部８ａに対して第２のリッジストライプ
８ｂをより厚く（Ｔ２／Ｔ１をより大きく）し、電流の
広がりを抑えることが望ましい。

【００３５】次に、この第１の実施形態による自励発振
型半導体レーザの動作について説明する。この自励発振
型半導体レーザの動作時には、ｐ側電極１１およびｎ側
電極１２間に所定の順方向電圧が印加される。このと
き、電流通路は、リッジストライプ部８の上層側の第２
のリッジストライプ部８ｂによってストライプ状に制限
され、したがって、電流は図１中矢印１３で表されるよ
うにリッジストライプ部８の内部を流れる。この場合、
活性層４の内部において、電流はほぼ第２のリッジスト
ライプ部８ｂに対応する部分に広がる。

【００３６】一方、この自励発振型半導体レーザにおい
ては、ｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなる第１のｐ型ク
ラッド層５と第２のｐ型クラッド層７との間に、それら
よりも高屈折率のｐ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓからなるエ
ッチング停止層６が挿入されることによって、横方向の
光導波を行うのに必要な屈折率差が作り付けられている
が、この場合、リッジストライプ部８（第１のリッジス
トライプ部８ａ）に対応する高屈折率の部分とその両側
の低屈折率の部分との屈折率差が、通常の屈折率導波型
半導体レーザに比べて小さくされている。そのため、活
性層４の内部において、光は第１のリッジストライプ部
８ａに対応する部分を越えて広がる。

【００３７】その結果、活性層４における光の広がりと
電流の広がりとの差に応じて、図１に示すように、活性
層４中のリッジストライプ部８の両側近傍に対応する部
分に可飽和吸収領域１４が形成され、これによって自励
発振が実現される。この場合、光は第１のリッジストラ
イプ部８ａに対応する部分を越えて広がるのに対して、
電流は幅の狭い第２のリッジストライプ部８ｂによって
制限されているため、活性層４中において電流分布が狭
く光分布が広い状態が実現され、活性層４中に十分な幅
の可飽和吸収領域１４が確保される。

【００３８】次に、この第１の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法について説明する。

【００３９】この第１の実施形態による自励発振型半導
体レーザを製造するには、まず、図２に示すように、ｎ
型ＧａＡｓ基板のようなｎ型半導体基板１上に、例えば
ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓからな
るバッファ層２、ｎ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなるｎ
型クラッド層３、ノンドープのＡｌ_0.13Ｇａ_0.87Ａｓか
らなる活性層４、ｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓからなる第
１のｐ型クラッド層５、ｐ型Ａｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓから
なるエッチング停止層６、ｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_{0. 53}Ａｓか
らなる第２のｐ型クラッド層７およびＧａＡｓからなる
キャップ層２１を順次成長させる。ここで、キャップ層
２１は、半導体レーザの製造過程でＡｌを含む第２のｐ
型クラッド層７の表面が酸化するのを防止する役割を有
する。

【００４０】次に、図３に示すように、キャップ層２１
上に例えばリソグラフィ法により一方向に延在する所定
幅のストライプ形状のレジストパターン２２を形成す
る。次に、このレジストパターン２２をマスクとして、
例えば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法またはウェ
ットエッチング法により第２のクラッド層７の厚さ方向
の途中の深さまでエッチングする。これにより、第２の
ｐ型クラッド層７の上層部７ｂが共振器長方向に延在
し、かつ、所望のストライプ幅Ｗ２を有するリッジスト
ライプ形状にパターニングされ、この部分に第２のリッ
ジストライプ部８ｂが形成される。その後、エッチング
マスクとして用いたレジストパターン２２を除去する。

【００４１】次に、図４に示すように、第２のリッジス
トライプ部８ｂを覆うように所定形状のレジストパター
ン２３を形成する。次に、このレジストパターン２３を
マスクとして、例えばＨＦ系のエッチャントを用いたウ
ェットエッチング法により、第２のｐ型クラッド層７の
残りの厚さの部分をエッチング停止層６の表面が露出す
るまでエッチングする。次に、図５に示すように、レジ
ストパターン２３をマスクとして、例えばリン酸系のエ
ッチャントを用いたウェットエッチング法により、エッ
チング停止層６を除去する。これにより、エッチング停
止層６および第２のｐ型クラッド層７の下層部７ａが共
振器長方向に延在し、かつ、所望のストライプ幅Ｗ１を
有するリッジストライプ形状にパターニングされ、第１
のリッジストライプ部８ａが形成される。ここまでの工
程により、所望のリッジストライプ構造が形成される。
その後、エッチングマスクとして用いたレジストパター
ン２３を除去する。

【００４２】次に、キャップ層２１を除去した後、図６
に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、リッジスト
ライプ部８の両側の第１のｐ型クラッド層５上および第
２のｐ型クラッド層７上に、例えばｎ型ＧａＡｓからな
る電流ブロック層９を成長させる。

【００４３】次に、図７に示すように、電流ブロック層
９上に、リソグラフィ法によりリッジストライプ部８に
対応する部分に開口部２４ａを有する所定形状のレジス
トパターン２４を形成する。次に、このレジストパター
ン２４をマスクとして、例えばＲＩＥ法またはウェット
エッチング法により、開口部２４ａにおける電流狭窄層
９を、その下層の第２のｐ型クラッド層７が露出しない
程度にエッチングする。その後、エッチングマスクとし
て用いたレジストパターン２４を除去する。

【００４４】次に、図８に示すように、全面にＺｎを拡
散することにより、電流ブロック層９の表層近傍をｐ型
化する。このとき、リッジストライプ部８の近傍におい
て、Ｚｎ拡散フロントが第２のｐ型クラッド層７の上層
部７ｂに達するようにＺｎの拡散深さを制御する。これ
により、ｐ側電極コンタクト部としてのＺｎ拡散領域１
０が形成される。

【００４５】次に、図１に示すように、Ｚｎ拡散領域１
０上にｐ側電極１１を形成すると共に、ｎ型半導体基板
１の裏面にｎ側電極１２を形成する。その後、上述のよ
うにレーザ構造が形成されたｎ型半導体基板１をバー状
に劈開することにより両共振器端面を形成し、必要に応
じて両共振器端面に端面コーティングを施した後、その
バーをチップ化する。以上により、目的とする自励発振
型半導体レーザが製造される。

【００４６】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、エッチング停止層６および第２のｐ型クラッド層７
の下層部７ａが第１のストライプ幅の第１のストライプ
形状を有すると共に、第２のｐ型クラッド層７の上層部
７ｂが第１のストライプ幅より狭い第２のストライプ幅
の第２のストライプ形状を有することにより、活性層４
において、横方向の光の広がり（光分布）に対して電流
の広がり（電流分布）を狭くすることができるようにな
る。そのため、従来に比べて活性層４に形成される可飽
和吸収領域１４の幅を広くすることができるので、第１
のｐ型クラッド層５の厚さおよび不純物濃度のバラツキ
に対する自励発振のマージンを大きくすることができ、
高い製造歩留まりで自励発振型半導体レーザを得ること
ができる。

【００４７】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。上述の第１の実施形態においては、２回のフ
ォトレジスト工程を経て第１のリッジストライプ部８ａ
および第２のリッジストライプ部８ｂからなるリッジス
トライプ部８が形成されるが、この第２の実施形態にお
いては、第２のｐ型クラッド層７の下層部７ａおよび上
層部７ｂが互いに組成の異なる材料により構成され、両
者のエッチングレートの差を利用することで、同様のリ
ッジストライプ部８が形成される。

【００４８】すなわち、図９に示すように、この第２の
実施形態による自励発振型半導体レーザにおいては、第
２のｐ型クラッド層７の上層部７ｂが下層部７ａに比べ
てＡｌ組成の大きいｐ型ＡｌＧａＡｓにより構成されて
いる。ただし、第２のｐ型クラッド層７において、下層
部７ａと上層部７ｂとのＡｌ組成の差を極端に変化させ
ると、ストライプ内外の屈折率差に対して影響を与える
可能性があるため、下層部７ａと上層部７ｂの組成は、
この点を考慮して選定される。ここでは、第２のクラッ
ド層７ａの下層部７ａは例えばｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａ
ｓにより構成され、上層部７ｂは例えばｐ型Ａｌ_0.5 Ｇ
ａ_0.5 Ａｓにより構成される。

【００４９】この第２の実施形態による自励発振型半導
体レーザの上記以外の構成は、第１の実施形態による自
励発振型半導体レーザと同様であるので説明を省略す
る。

【００５０】次に、この第２の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法について説明する。

【００５１】この第２の実施形態による自励発振型半導
体レーザを製造するには、まず、第１の実施形態におけ
ると同様の工程に従って、ｎ型半導体基板１上に、ＭＯ
ＣＶＤ法によりバッファ層２、ｎ型クラッド層３、活性
層４、第１のｐ型クラッド層５、エッチング停止層６、
第２のｐ型クラッド層７およびキャップ層２１を順次成
長させる。ただし、第２のｐ型クラッド層７を成長させ
る際、下層部７ａに対応する所定の厚さの部分にはｐ型
Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓを成長させ、上層部７ｂに対応す
る残りの厚さの部分にはｐ型Ａｌ_0.5 Ｇａ_0.5 Ａｓを成
長させる。

【００５２】次に、図１０に示すように、キャップ層２
１上にリソグラフィ法により一方向に延在する所定幅の
レジストパターン３１を形成する。次に、このレジスト
パターン３１をマスクとして、例えばＲＩＥ法またはウ
ェットエッチング法により、エッチング停止層６の表面
が露出するまでエッチングする。これにより、第２のｐ
型クラッド層７が所定のリッジストライプ形状にパター
ニングされる。

【００５３】次に、図１１に示すように、例えばＨＦ系
のエッチャントを用いたウェットエッチング法により、
リッジストライプ形状にパターニングされた第２のｐ型
クラッド層７をその両側からエッチングする。このと
き、第２のｐ型クラッド層７においては、下層部７ａお
よび上層部７ｂが共にサイドエッチングされるが、エッ
チングレートはＡｌ組成の大きい上層部７ｂの方が高い
ため、上層部７ｂは下層部７ａより速くサイドエッチン
グされる。その結果、図１１に示すように、上層部７ｂ
の幅が相対的に狭くなり、下層部７ａと上層部７ｂとの
間に段差が生じる。次に、第１の実施形態におけると同
様に、リン酸系のエッチャントを用いたウェットエッチ
ング法により、エッチング停止層６を除去する。これに
より、エッチング停止層６および第２のｐ型クラッド層
７の下層部７ａが共振器長方向に延在し、かつ、第１の
ストライプ幅Ｗ１の第１のリッジストライプ形状にパタ
ーニングされると共に、第２のｐ型クラッド層７の上層
部７ｂが共振器長方向に延在し、かつ、第２のストライ
プ幅Ｗ２の第２のリッジストライプ形状にパターニング
され、所望のリッジストライプ構造が形成される。この
ように、この第２の実施形態では、リッジストライプ部
８を形成する際のフォトレジスト工程が１回で済むた
め、マスク数および工程数の削減を図ることができる。

【００５４】以降、第１の実施形態におけると同様に工
程を進めて、図１１に示すように、目的とする自励発振
型半導体レーザを完成させる。

【００５５】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様の利点が得ることができる。

【００５６】次に、この発明の第３の実施形態について
説明する。上述の第１の実施形態においては、２回のフ
ォトレジスト工程を経て第１のリッジストライプ部８ａ
および第２のリッジストライプ部８ｂからなるリッジス
トライプ部８が形成されるが、この第３の実施形態にお
いては、第２のｐ型クラッド層７の下層部７ａおよび上
層部７ｂの間に両者と組成の異なる材料からなる中間部
７ｃが設けられ、上層部７ａと中間部７ｃとのエッチン
グレートの差を利用することで、同様のリッジストライ
プ部８を形成される。

【００５７】すなわち、図１２に示すように、この第３
の実施形態による自励発振型半導体レーザにおいては、
第２のｐ型クラッド層７の下層部７ａと上層部７ｂとの
間に、これらの下層部７ａおよび上層部７ｂに比べてＡ
ｌ組成の小さいｐ型ＡｌＧａＡｓからなる中間部７ｃが
設けられている。エッチング停止層６および第２のｐ型
クラッド層７の下層部７ａは共振器長方向に延在する第
１のストライプ幅Ｗ１の第１のストライプ形状を有し、
第２のｐ型クラッド層７の中間部７ｃおよび上層部７ｂ
は共振器長方向に延在する第２のストライプ幅Ｗ２の第
２のストライプ形状を有する。第２のクラッド層７ａの
下層部７ａおよび上層部７ｂは例えばｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ
_0.53Ａｓにより構成され、中間部７ｃは、後述のように
第２のｐ型クラッド層７をその上層部７ｂの側からエッ
チングする際に、この中間部７ｃがエッチング停止層と
ならないように、例えばＡｌ組成が０．３５〜０．３８
程度のｐ型ＡｌＧａＡｓにより構成される。

【００５８】この第３の実施形態による自励発振型半導
体レーザの上記以外の構成は、第１の実施形態による自
励発振型半導体レーザと同様であるので説明を省略す
る。

【００５９】次に、この第３の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法について説明する。

【００６０】この第３の実施形態による自励発振型半導
体レーザを製造するには、まず、第１の実施形態におけ
ると同様の工程に従って、ｎ型半導体基板１上に、ＭＯ
ＣＶＤ法によりバッファ層２、ｎ型クラッド層３、活性
層４、第１のｐ型クラッド層５、エッチング停止層６、
第２のｐ型クラッド層７およびキャップ層２１を順次成
長させる。ただし、第２のｐ型クラッド層７を成長させ
る際、下層部７ａに対応する所定の厚さの部分にはｐ型
Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓを成長させ、中間層７ｃに対応す
る所定の厚さの部分にはＡｌ組成が０．３５〜０．３８
のｐ型ＡｌＧａＡｓを成長させ、上層部７ｂに対応する
残りの厚さの部分にはｐ型Ａｌ_0.47Ｇａ_0.53Ａｓを成長
させる。

【００６１】次に、図１３に示すように、キャップ層２
１上にリソグラフィ法により所定形状のレジストパター
ン４１を形成した後、このレジストパターン４１をマス
クとして、ＲＩＥ法またはウェットエッチング法により
キャップ層２１を選択的にエッチングする。

【００６２】次に、レジストパターン４１をマスクとし
て、例えばＨＦ系のエッチャントを用いたウェットエッ
チング法により、第２のｐ型クラッド層７をその上層部
７ｂの側からエッチングする。このとき、第２のｐ型ク
ラッド層７の上層部７ｂが次第にエッチングされてゆ
き、図１４に示すように、上層部７ｂを構成するｐ型Ａ
ｌＧａＡｓよりＡｌ組成の小さいｐ型ＡｌＧａＡｓから
なる中間部７ｃが表面に露出した時点で、垂直方向のエ
ッチング速度が低下する。ｐ型クラッド層７の下層部７
ａのエッチングは、中間部７ｃが除去された時点から開
始され、エッチング停止層６が露出した時点で終了す
る。このとき、この中間部７ｃがエッチングされる間
に、上層部７ｂにおいてはサイドエッチングが進行す
る。その結果、図１５に示すように、上層部７ｂの幅が
相対的に狭くなり、下層部７ａと上層部７ｂとの間に段
差が生じる。次に、第１の実施形態におけると同様に、
リン酸系のエッチャントを用いたウェットエッチング法
により、エッチング停止層６を除去する。これにより、
エッチング停止層６および第２のｐ型クラッド層７の下
層部７ａが共振器長方向に延在し、かつ、第１のストラ
イプ幅Ｗ１の第１のリッジストライプ形状にパターニン
グされると共に、第２のｐ型クラッド層７の中間部７ｃ
および上層部７ｂが共振器長方向に延在し、かつ、第２
のストライプ幅Ｗ２の第２のリッジストライプ形状にパ
ターニングされ、所望のリッジストライプ構造が形成さ
れる。このように、この第３の実施形態では、リッジス
トライプ部８を形成する際のフォトレジスト工程が１回
で済むため、マスク数および工程数の削減を図ることが
できる。なお、この第３の実施形態においては、第２の
ｐ型クラッド層７をその上層部７ｂの側からエッチング
する際に、中間部７ｃがエッチング停止層とならないよ
うにそのＡｌ組成が選定されているが、中間部７ｃのＡ
ｌ組成が例えば０．３程度と小さく選定され、図１４に
示す工程で、この中間部７ｃがエッチング停止層となる
ような場合は、その後に、例えばリン酸系のエッチャン
トを用いてこの中間部７ｃを除去すればよい。

【００６３】以降、第１の実施形態におけると同様に工
程を進めて、図１３に示すように、目的とする自励発振
型半導体レーザを完成させる。

【００６４】この第３の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様の利点を得ることができる。

【００６５】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。

【００６６】例えば、上述の第１〜第３の実施形態にお
いて挙げた数値、構造、材料、プロセスなどはあくまで
例にすぎず、必要に応じてこれらと異なる数値、構造、
材料、プロセスなどを用いてもよい。具体的には、上述
の第１〜第３の実施形態において挙げたレーザ構造を形
成する各半導体層の組成は例に過ぎず、必要に応じて例
示したものと異なる組成のものを用いてもよい。また、
レーザ構造に関しても、例示したものと異なるレーザ構
造としてもよい。

【００６７】例えば、上述の第１〜第３の実施形態にお
いては、レーザ構造を構成する半導体層の成長をＭＯＣ
ＶＤ法により行うようにしているが、これは、ＭＢＥ法
など他の方法により行うことも可能である。

【００６８】また、上述の第１〜第３の実施形態におい
て、基板やレーザ構造を形成する各半導体層の導電型を
反対にしてもよい。

【００６９】また、上述の第１〜第３の実施形態におい
ては、この発明をＤＨ構造の自励発振型半導体レーザに
適用した場合について説明したが、この発明は、ＳＣＨ
構造（Separate Confinement Heterostructure）の自励
発振型半導体レーザに適用することも可能である。

【００７０】また、上述の第１〜第３の実施形態におい
ては、この発明をＡｌＧａＡｓ系の自励発振型半導体レ
ーザに適用した場合について説明したが、この発明は、
例えばＡｌＧａＩｎＰ系の自励発振型半導体レーザなど
他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた自励発振型半導
体レーザは勿論のこと、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を用
いた自励発振型半導体レーザおよび窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた自励発振型半導体レーザに適用
することも可能である。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体レーザおよびその製造方法によれば、第３のクラッ
ド層は、第２のクラッド層側の下層部が第１のストライ
プ幅の第１のストライプ形状を有すると共に、上層部が
第１のストライプ幅より狭い第２のストライプ幅の第２
のストライプ形状を有することにより、ヘテロ接合と平
行な方向の光の広がりに対して電流の広がりを狭くする
ことができるようになる。そのため、従来に比べて活性
層に形成される可飽和吸収領域の幅を広くすることがで
きるので、第２のクラッド層の厚さおよび不純物濃度の
バラツキに対する自励発振のマージンを大きくすること
ができ、高い製造歩留まりで自励発振型半導体レーザを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの断面図である。

【図２】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図３】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図４】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図５】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図６】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図７】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図８】 この発明の第１の実施形態による自励発振型
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図９】 この発明の第２の実施形態による自励発振型
半導体レーザの断面図である。

【図１０】 この発明の第２の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図１１】 この発明の第２の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図１２】 この発明の第３の実施形態による自励発振
型半導体レーザの断面図である。

【図１３】 この発明の第３の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図１４】 この発明の第３の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図１５】 この発明の第３の実施形態による自励発振
型半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図１６】 従来の自励発振型半導体レーザの断面図で
ある。

【符号の説明】

１・・・ｎ型半導体基板、２・・・バッファ層、３・・
・ｎ型クラッド層、４・・・活性層、５・・・第１のｐ
型クラッド層、６・・・エッチング停止層、７・・・第
２のｐ型クラッド層、７ａ・・・下層部、７ｂ・・・上
層部、８・・・リッジストライプ部、８ａ・・・第１の
リッジストライプ部、８ｂ・・・第２のリッジストライ
プ部、９・・・電流ブロック層、１０・・・Ｚｎ拡散領
域、１１・・・ｐ側電極、１２・・・ｎ側電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１導電型の第１のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上の活性層と、 上記活性層上の第２導電型の第２のクラッド層とを有
   し、 上記第２のクラッド層上に電流通路をストライプ状に制
   限する第２導電型の第３のクラッド層が設けられた半導
   体レーザにおいて、 上記第３のクラッド層は、上記第２のクラッド層側の下
   層部が第１のストライプ幅の第１のストライプ形状を有
   すると共に、上層部が上記第１のストライプ幅より狭い
   第２のストライプ幅の第２のストライプ形状を有するこ
   とを特徴とする半導体レーザ。
2. 【請求項２】 上記第２のクラッド層と上記第３のクラ
   ッド層との間にエッチング停止層が設けられていること
   を特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
3. 【請求項３】 上記第３のクラッド層の上記下層部およ
   び上記上層部が同一組成の材料からなることを特徴とす
   る請求項１記載の半導体レーザ。
4. 【請求項４】 基板上に第１導電型の第１のクラッド
   層、活性層、第２導電型の第２のクラッド層および第２
   導電型の第３のクラッド層を順次成長させる工程と、 上記第３のクラッド層をストライプ形状にパターニング
   し、この際、上記第３のクラッド層のうち、上記第２の
   クラッド層側の下層部を第１のストライプ幅の第１のス
   トライプ形状にパターニングすると共に、上層部を上記
   第１のストライプ幅より狭い第２のストライプ幅の第２
   のストライプ形状にパターニングする工程とを有するこ
   とを特徴とする半導体レーザの製造方法。