JP2001135889A - 半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＢＨ型半導体レーザにおいて、閾値電流、動
作電流密度の増大を抑制し、長期信頼性を高く保ち、一
方では、ＣＯＤレベルの向上による高出力化が達成でき
る新たな窓構造の提供。 【解決手段】 ＢＨ型半導体レーザの端面の設ける窓領
域において、ストライプ光導波路を構成する上下のクラ
ッド層と同じ半導体材料層を、同じ上下方向位置に配置
し、活性層、あるいは、活性層ならびに光ガイド層に代
えて、発振レーザ光エネルギーより大きなバンドギャッ
プを有する半導体材料の層を配置する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光出射端面に発振
レーザ光を透過する窓構造を設けたＢＨ型発光層を有す
る半導体レーザおよびその製造方法に関する。より具体
的には、光出射端面に設ける窓構造が、発振レーザ光に
相当するエネルギーより大きなバンドギャップを有する
半導体で形成された構造の半導体レーザと、前記窓構造
を形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】端面発光型の半導体レーザにおける発振
レーザ光自体に起因する端面の光学損傷（ＣＯＤ:catas
trophic optical damage）は、高出力化、長寿命・高
信頼性の達成に際して、必ず克服すべき課題の一つであ
る。光学損傷（ＣＯＤ）は、端面発光型の半導体レーザ
において、その光共振器を形成する端面ミラーと半導体
の界面における光吸収、それに伴う発熱に起因して、端
面に融解等の結晶損傷を生じる現象である。この端面破
壊（ＣＯＤ）が発生する発振レーザ光強度レベル（ＣＯ
Ｄレベル）の向上を図る手段の一つに、光出射端面に発
振レーザ光に相当するエネルギーより大きなバンドギャ
ップを有する半導体を利用した窓構造（non absorbing
mirror構造：ＮＡＭ構造）を形成する方法がある。こ
のＮＡＭ構造は、窓構造となる部分をエッチングで除去
した後、大きなバンドギャップを有する半導体を埋め込
み再成長する方法で形成される（特開昭６３−３１６４
９５号公報、特開昭６４−４２８８４号公報などを参
照）。例えば、水平横モード制御、ならびに電流狭窄の
ため電流ブロック層を埋め込み成長し、ＢＨ（Buried-H
eterostructure）型のストライプ導波路を形成する半導
体レーザでは、ＢＨ構造を形成する際、前記窓構造とな
る部分を含めエッチングを行い、その後、発光層の活性
層や光ガイド層よりバンドギャップが大きな半導体材料
を埋め込み再成長する手法が採用される（エレクトロン
・レターズ 第２１巻、第３０号 １７６６頁 （１９
９４年）などを参照）。その他に、半導体レーザの活性
層に達する深い不純物拡散を行うウインドウストライプ
構造、あるいは、逆に端面近傍に部分的なイオン注入を
行って、半導体レーザの活性層に利用している半導体材
料の実効的バンドギャップを広くし、窓構造として利用
する方法もある。

【０００３】埋め込み再成長を利用する端面透明化構造
（ＮＡＭ構造）は、不純物拡散やイオン注入を利用する
窓構造と異なり、窓層に用いる半導体材料のバンドギャ
ップと発振レーザ光エネルギーとのエネルギー差を十分
大きくでき、一般にＣＯＤレベルをより高くできる利点
がある。また、不純物拡散やイオン注入に伴う熱処理工
程は、活性層内部やその近傍の成長界面に、新たな結晶
欠陥を誘起する懸念があり、信頼性の低下をもたらす要
因ともなり得る。埋め込み再成長を利用する窓構造の形
成は、ＢＨ構造を形成する電流ブロック層の埋め込み成
長と併せて実施するので、前記の信頼性低下を誘起する
可能性を持つ余剰な熱処理工程を必要としない。

【０００４】従来の埋め込み再成長を利用する窓構造で
は、窓領域となる部分を基板に達するまでエッチング
し、その溝状部分に埋め込み再成長を行うが、その再成
長表面は、必ずしも平坦ではないものであった。特に、
窓領域を短くするにつれ、前記溝状部分の幅／深さ比は
小さくなり、それに伴い、再成長表面形状を平坦性の高
いものとすることは、ますます困難さを増す。従って、
この埋め込み再成長部中央を劈開して、端面ミラーを形
成する工程は、必ずしも容易なものではない。また、基
板に達するまでエッチングを行うので、光導波路におい
て光閉じ込め作用を果たす構造、具体的には、発光層と
なる活性層や光ガイド層の上下方向に配置されるクラッ
ド層、ならびにＢＨ型ストライプ光導波路の水平横方向
に形成する電流ブロック層のように、屈折率差により光
導波方向に光閉じ込める構造は、この窓領域には本質的
に存在しない。さらには、窓領域は、電流ブロック層と
同じく、発光層となる活性層や光ガイド層と屈折率の異
なる半導体材料が埋め込み成長されており、その界面に
おいて、ＢＨ型光導波路を進んできた光は、屈折ならび
に散乱を受ける。その結果、劈開などで形成した端面ミ
ラーで反射される光が、再びＢＨ型光導波路内に戻る比
率は、窓領域が長くなるにつれ、低下することになる。
この実効的な端面反射率の低下は、レーザ発振効率の低
下、閾値電流の上昇を引き起こす。前記の実効的な端面
反射率の低下を許容できる範囲に抑えるためには、窓領
域長をＢＨ型光導波路内の活性層や光ガイド層幅（スト
ライプ幅）の２倍程度を超えないようにする必要があ
る。ＢＨ型半導体レーザにおいて、高出力時まで水平横
モードを安定化するために、ストライプ幅の上限は１．
５μｍ程度とされるため、従来の窓領域長は３μｍ以下
にする必要があった。そのため、上述する製造上の困難
さはさらに増し、高い歩留まりを達成・維持することは
容易でなく、歩留まり低下による製造コストの増大を起
こす機会も多くなる。

【０００５】ＢＨ型半導体レーザにおいて、ストライプ
幅の上限を１．５μｍ程度とすると、ＢＨ型ストライプ
光導波路の水平横方向に形成される、電流ブロック層に
漏れ出す電流比率は、ストライプ幅が狭くなるにつれ、
高くなる。この種の漏れ出す電流が本質的に少ないリッ
ジ導波路型半導体レーザと比較すると、ＢＨ型半導体レ
ーザは、同一光出力時の電流密度が相対的に高いが、前
記埋め込み成長の窓構造における実効的な端面反射率の
低下は、同一光出力時の電流密度をさらに増大させる。
従来の埋め込み成長の窓構造は、ＣＯＤレベルの向上に
は極めて好適ではあるものの、閾値電流の上昇、狭幅ス
トライプにおける動作電流密度の増大などは、連続動作
時の素子温度、特に、ストライプ内の活性層とその付近
の温度を上昇させ、熱的劣化を促進させる要因となる。
すなわち、連続動作における素子寿命、長期信頼性の低
下を起こす要因を内に含むものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記するように、ＢＨ
型半導体レーザにおいて、従来の埋め込み再成長を利用
する窓構造を設けると、ＣＯＤレベルの向上による高出
力化は達成されるが、一方では、閾値電流、動作電流密
度の増大により、長期信頼性の低下が懸念されるもので
あった。従って、ＢＨ型半導体レーザにおいて、閾値電
流、動作電流密度の増大を抑制し、長期信頼性を高く保
ち、一方では、ＣＯＤレベルの向上による高出力化が達
成できる新たな窓構造の提案が望まれている。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するもので、
本発明の目的は、端面破壊レベルが高く、また、長期信
頼性に優れた構造の窓構造付きＢＨ導波路型半導体レー
ザ、ならびにその製造方法を提供することにある。特
に、端面破壊レベルが高く、また、長期信頼性に優れた
構造であり、加えて、高い生産性で製造が可能な窓構造
付きＢＨ導波路型半導体レーザ、ならびにその生産性向
上に適する製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく、鋭意研究を進めるに際し、従来の埋め込み
再成長を利用する窓構造における閾値電流、動作電流密
度の増大を引き起こす原因につき、詳細な検討を行っ
た。その検討の結果、前記埋め込み成長の窓構造におけ
る実効的な端面反射率の低下は、次に述べる機構で起こ
ると理解された。先ず、活性層ならびに光ガイド層の膜
厚は、その幅より格段に小さいので、光導波路から窓領
域に光が出射する際、実効屈折率差に由来して、回折に
より光ビームが広がるが、主に垂直方向の拡がりが大き
い。それに伴い、端面ミラーで反射された光の内、光導
波路に再び入射する比率が低下する。同じく、水平方向
にも拡がりがあるが、その影響は、垂直方向の拡がりに
起因する実効的反射率の低下より格段に小さなものであ
る。

【０００９】この検討結果に基づき、研究を進める結
果、本発明者は、窓領域において、主に回折により光ビ
ームが垂直方向の拡がる現象を抑制すると、実効的反射
率の低下を大幅に少なくできることを見出した。加え
て、窓領域において、ストライプ光導波路を構成する上
下のクラッド層と同じ半導体材料層を、同じ上下方向位
置に配置し、活性層、あるいは、活性層ならびに光ガイ
ド層に代えて、発振レーザ光エネルギーより大きなバン
ドギャップを有する半導体材料の層を配置する構造とす
ると、光導波路から窓領域に光が出射する際、回折によ
り光ビームが垂直方向に拡がる現象を大部分抑制するこ
とができることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、本発明の半導体レーザは、ＢＨ
型ストライプ導波路半導体レーザであって、前記ＢＨ型
ストライプ導波路は、活性層、あるいは、活性層とそれ
に付設する光ガイド層、ならびに、前記活性層または前
記活性層と光ガイド層より屈折率の小さな第一の半導体
材料で形成されてなるその上下に設けられるクラッド層
を有し、少なくとも一つの端面が光共振器を形成するミ
ラー面として機能し、前記ミラー面として機能する端面
に埋め込み成長で形成される半導体材料を用いて構成さ
れる窓構造が形成され、前記窓構造は、前記ストライプ
導波路における前記クラッド層と同じ第一の半導体材料
層を有し、上下に配置される前記第一の半導体材料層の
間に、前記活性層、あるいは、前記活性層と光ガイド層
に代えて、前記半導体レーザの発振レーザ光エネルギー
より大きなバンドギャップを有する第二の半導体材料層
が、少なくとも前記活性層と同じ幅で、前記活性層の端
より前記ミラー面へ延伸する領域に設けられている構造
であることを特徴とする。前記第二の半導体材料層は、
前記活性層より屈折率の小さな半導体材料を用いると好
ましく、更には、前記窓構造における前記第二の半導体
材料層の実効的屈折率は、前記クラッド層自体の屈折率
を超える構成がより好ましい。

【００１１】本発明の半導体レーザにおいて、実質的
に、前記窓構造部における前記第一の半導体材料層の幅
は、前記ストライプ導波路における前記クラッド層の幅
より狭く、また、前記ストライプ導波路における前記活
性層の幅以上に選択される構造とすると好ましい。さら
に、実質的に、前記窓構造部における前記第一の半導体
材料層の幅は、前記ストライプ導波路における前記クラ
ッド層の幅と前記活性層の幅との差異以下であって、前
記ストライプ導波路における前記活性層の幅以上に選択
される構造とすると一層好ましい。一方、前記窓構造が
形成される端面が、劈開により形成されている、あるい
は、垂直性の高いドライエッチングにより形成されてい
る構造を選択すると好ましい。

【００１２】なお、前記窓構造のストライプ方向の長さ
は、実質的に、前記ストライプ導波路における前記活性
層の幅の２倍を超えない範囲に選択すると好ましい。ま
た、少なくとも、上に位置する前記クラッド層の上面の
一部に、前記第一の半導体材料層ならびにクラッド層を
構成する半導体材料より、屈折率の高い半導体材料から
なるキャップ層が形成されている構造とすると好まし
い。少なくとも、前記第二の半導体材料層は、前記クラ
ッド層を構成する半導体材料と実質的に同じ格子定数を
有する半導体材料で形成される構造を選択すると好まし
い。その際、前記第二の半導体材料層は、前記クラッド
層を構成する半導体材料を構成する元素と実質的に同じ
元素により構成される半導体材料で形成される構造を選
択するとなお好ましい。

【００１３】上述する本発明の半導体レーザは、例え
ば、以下に述べる製造方法で作製することができる。す
なわち、本発明の半導体レーザの製造方法は、上記する
少なくとも一つの端面が光共振器を形成するミラー面と
して機能し、前記ミラー面として機能する端面に埋め込
み成長で形成される半導体材料を用いて構成される窓構
造が形成されてなるＢＨ型ストライプ導波路半導体レー
ザを製造する方法であって、前記ＢＨ型ストライプ導波
路に用いる、少なくとも、活性層、あるいは、活性層と
それに付設する光ガイド層、ならびに、前記活性層また
は前記活性層と光ガイド層より屈折率の小さな第一の半
導体材料で形成され、その上下に設けられるクラッド層
を含んでなるＤＨ構造の半導体積層膜を基板上に形成す
る工程、前記ＤＨ構造の半導体積層膜表面に、所定のス
トライプ導波路形状にエッチングするためのエッチング
マスクを形成する工程、その際、前記エッチングマスク
は、ストライプ導波路部における幅より窓構造部におけ
る幅を狭く、また、所定の活性層の幅以上となるように
選択し、前記エッチングマスクを用いて、少なくとも前
記下に位置するクラッド層に達するまで、垂直性の高い
エッチング手段を用いてストライプメサ形状を形成する
工程、形成された前記ストライプメサ側壁面より、前記
クラッド層を構成する半導体材料と比べて、前記活性層
または前記活性層と光ガイド層を構成する半導体材料に
対する高い選択性を有するエッチング液を用いて、前記
ストライプ導波路部における前記活性層の幅が前記する
所定の幅となるように選択的なエッチングを施し、同時
に前記窓構造部において、前記活性層または前記活性層
と光ガイド層を構成する半導体材料を前記選択的なエッ
チングにより消失させる工程、次いで、前記エッチング
マスクと同じ形状の選択成長用マスクを用いて、前記半
導体レーザの発振レーザ光エネルギーより大きなバンド
ギャップを有する半導体材料を、前記窓構造部において
消失させた前記活性層または前記活性層と光ガイド層が
占めていた空隙を満たすに十分な所定の膜厚を埋め込み
成長する工程、その後、前記ストライプメサの両側部に
所定の電流ブロック層となる層を埋め込み成長する工程
とを含み、前記の工程を一連として実施することを特徴
とする製造方法である。

【００１４】その後、ＢＨ型ストライプ導波路半導体レ
ーザを形成する工程において、前記窓構造を形成した部
位に、端面を劈開により形成する、あるいは、垂直性の
高いドライエッチングにより形成するなどして、光共振
器を形成するミラー面とすると好ましい。なお、前記ス
トライプメサ形成に用いるエッチングマスクと同じ形状
の選択成長マスクは、誘電体膜からなるマスクを用いる
と好ましい。誘電体膜上には、埋め込み成長において、
成長が生じないので好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のＢＨ型ストライプ導波路
半導体レーザは、端面損傷に対して、窓構造を設けて端
面透明化を図り、ＣＯＤレベルの向上を達成するもので
ある。用いる窓構造は、ストライプ導波路の活性層を残
す領域（利得領域）のクラッド層と同じ第一の半導体材
料層が上下に配置され、その層間に第二の半導体材料層
が、活性層、あるいは活性層と光ガイド層と対応する配
置に形成される構造とされている。そのため、ストライ
プ導波路の活性層端からこの窓領域に入射したレーザ光
は、前記第一の半導体材料層と第二の半導体材料層間の
屈折率差により、上下方向の光ビーム拡がりは、前記第
一の半導体材料層により区切られた範囲に制限される。
このレーザ光の一部は、端面に形成されたミラー面によ
り反射され、再びストライプ導波路の活性層端から利得
領域に帰還される。この反射光も、大部分前記第一の半
導体材料層により区切られた範囲に閉じ込めがなされ
る。この作用により、窓構造を形成した端面における実
効的反射率の低下が抑制されるので、発振効率の低下、
閾値電流の上昇が有効に抑えられる。加えて、横方向に
関しても、窓領域にも、ＢＨ型ストライプ導波路と同様
に側面に電流ブロック層が構成されるので、実効的な屈
折率差が形成される。その効果は、上下方向ほど顕著で
はないが、窓領域に入射したレーザ光の光ビーム拡がり
が抑えられる。

【００１６】さらには、ストライプ導波路の活性層の幅
をクラッド層の幅より狭く構成でき、利得領域におい
て、活性層の側部に上記の第二の半導体材料が埋め込み
成長された構成を形成できる。そのため、利得領域にお
いても、水平方向に前記第二の半導体材料と活性層間に
屈折率差を形成することができる。また、前記第二の半
導体材料と活性層間にバンドギャップ差があり、電流狭
窄もより効果的になされる。従って、ストライプ導波路
におけるクラッド層の幅を広く保ちつつ、活性層自体の
幅を狭くできる。ストライプ導波路側部の電流ブロック
層構造により、電流はクラッド層を経て活性層に注入さ
れるが、その際、クラッド層の幅が広くできるので、ク
ラッド層に由来する抵抗を小さくでき、その抵抗に付随
する発熱量の低減もなされる。このように、水平横モー
ドの制御性を維持しつつ、ストライプ導波路自体の幅を
広くできるため、不要な発熱量の低減ができ、閾値電流
をさらに低減する効果ならびに連続動作時の熱的劣化を
さらに抑制できる効果が得られる。

【００１７】また、窓構造は埋め込み成長を利用して形
成されているので、利得領域の活性層に深い不純物拡散
を施すウインドウストライプ構造やイオン打ち込みによ
る高抵抗化による端面透明化のように、余剰の熱的処理
を施す必要がない。そのため、前記する余剰の熱的処理
に伴う、活性層等における結晶欠陥の誘発、界面の乱れ
などもなく、素子寿命を短縮させる要因を極力減ずるこ
とができる。

【００１８】加えて、窓構造部分も、ストライプ導波路
におけるグラッド層と同じ第一の半導体材料層が残され
ており、埋め込み成長後も表面の平坦性が保たれたもの
となる。そのため、この窓構造部分に端面ミラーを形成
する際、端面を劈開により形成する、あるいは、垂直性
の高いドライエッチングにより形成することが、表面の
平坦性が必ずしも高くない、従来の埋め込み成長を利用
する窓構造と比較して、大幅に容易となる。

【００１９】これらの効果により、本発明のＢＨ型スト
ライプ導波路半導体レーザは、ＣＯＤレベルが向上し、
レーザ特性にも優れ、長期信頼性にも優れるものとな
り、加えて、その製造における再現性、歩留まりも高い
ものとなる。

【００２０】以下に、本発明の半導体レーザの構成に関
して、より具体的に説明する。図４は、本発明の半導体
レーザにおける、（Ａ）利得領域となるストライプ導波
路部の構成と（Ｂ）窓構造部分の構成の一例を模式的に
示す断面図である。図４に示す例は、窓構造部分におい
て、活性層に代えて、第二の半導体材料層が配置される
構成を採っている。図４（Ｂ）に示す窓構造部分には、
ストライプ導波路部のクラッド層と同じ第一の半導体材
料層、その内側に光ガイド層と同じ層、中心部には、埋
め込み成長で形成される第二の半導体材料層が形成され
ている。この第二の半導体材料層は、ＢＨ型ストライプ
導波路における電流ブロック層の第一層と同じ半導体材
料からなる。すなわち、図４（Ａ）に示すストライプ導
波路部において、中央にある活性層の側面を埋め込むよ
うに成長される電流ブロック層の第一層と同じ半導体材
料である。窓構造部分の第一の半導体材料層の幅は、ス
トライプ導波路部のクラッド層の幅より狭く、活性層の
幅以上に選択されている。従って、ストライプ導波路の
活性層端から窓構造に入射するレーザ光は、前記第二の
半導体材料層とその上下に配置される光ガイド層に相当
する領域に進む。クラッド層と第一の半導体材料層、光
ガイド層、活性層、電流ブロック層の第一層と第二の半
導体材料層の屈折率を、それぞれｎ_c、ｎ_g、ｎ_a、ｎ_bと
する。その際、ストライプ導波路において、光導波路内
に光閉じ込めを行うため、ｎ_a＞ｎ_g＞ｎ_cに選択されて
いる。一方、ＢＨ型ストライプ導波路では、水平横方向
においても、屈折率差を設けるので、ｎ_a＞ｎ_bとされ
る。

【００２１】例えば、ｎ_g＞ｎ_b＞ｎ_cとなるように第二
の半導体材料（電流ブロック層の第一層）を選択する
と、図４（Ａ）に示すストライプ導波路内の上下方向の
屈折率分布は、図５（ａ）、（ｂ）に示すようになる。
図５（ａ）は、図４（Ａ）中に点線ａで示す部位、活性
層がある利得領域部の屈折率分布を示す。この領域で
は、活性層と光ガイド層が存在するので等価屈折率は、
β₁となる。活性層と光ガイド層に光は主に分布し、ｎ_a
＞β₁＞ｎ_gとなる。図５（ｂ）は、図４（Ａ）中に点線
ｂで示す部位、活性層に代えて、電流ブロック層の第一
層（第二の半導体材料層）が埋め込み成長された領域部
の屈折率分布を示す。この領域でも、光ガイド層と第二
の半導体材料層に光は主に分布し、等価屈折率は、β₂
となる。光分布と層厚に従って、ｎ_g＞β₂＞ｎ_bとな
る。従って、図４（Ａ）に示すストライプ導波路内、水
平方向の等価屈折率分布を模式的に示すと、図５（ｃ）
に示すものとなる。導波路内、活性層がある利得領域部
では、等価屈折率β₁、その両側部分では、等価屈折率
β₂、導波路の外では、電流ブロック層の第一層のみで
あり、屈折率ｎ_bとなり、β₁＞β₂＞ｎ_bの関係となる。
この屈折率分布に由来して、導波路中央に中心を持つ水
平横モードに制御がなされる。

【００２２】図４（Ｂ）中に点線ｃで示す部位は、図４
（Ａ）中に点線ｂで示す部位と実質的に同じ積層構造で
ある。従って、その屈折率分布は、図５（ｄ）に示すも
のとなり、等価屈折率β_cは、β₂と実質的に等しい。図
４（Ｂ）中に点線ｄで示す部位は、電流ブロック層の第
一層のみであり、図５（ｅ）に示すように、屈折率ｎ _b
である。このように、窓構造部分でも、第一の半導体材
料層に挟まれる領域は、周囲より屈折率が高い領域とな
っており、光ガイド層と第二の半導体材料層に光は主に
分布する。結果として、ストライプ導波路の利得領域か
ら伝播してきたレーザ光ビームの上下方向への拡がりが
抑えられる。

【００２３】また、窓構造の第二の半導体材料層中央の
水平方向の等価屈折率分布を模式的に示すと、図５
（ｆ）に示すものとなる。窓領域の第一の半導体材料層
に挟まれる領域では、等価屈折率β_c＝β₂であり、その
外側では、屈折率はｎ_bとなる。従って、この窓構造部
分は、β_c＞ｎ_bと周囲より屈折率が高くなり、横方向へ
の光分布の拡がりが抑制される。

【００２４】このように、窓領域に光ガイド層に相当す
る層を残す場合には、ストライプ導波路において、水平
横モードを制御するには、β₁＞β₂＞ｎｂの関係を満た
す必要があるが、その際、窓領域でも、β₂＝β_c＞ｎ_b
の関係が満たされ、横方向への光分布の拡がりが抑制さ
れる。具体的には、ｎ_g＞ｎ_bの関係が満たされれば、前
記の条件は十分に満たされる。なお、ｎ_c＞ｎ_bとなる
と、β₂＝β_c＞ｎ_bの関係は必ずしも満たされないの
で、ｎ_g＞ｎ_b＞ｎ_cの範囲に選択すると好ましい。

【００２５】図６は、本発明の半導体レーザにおける、
（Ａ）利得領域となるストライプ導波路部の構成と
（Ｂ）窓構造部分の構成の他の一例を模式的に示す断面
図である。図６に示す例は、ストライプ導波路におい
て、光ガイド層を設けず、窓構造部分において、活性層
に代えて、第二の半導体材料層が配置される構成を採っ
ている。この第二の半導体材料層は、ＢＨ型ストライプ
導波路における電流ブロック層の第一層と同じ半導体材
料からなる。すなわち、図６（Ａ）に示すストライプ導
波路部において、中央にある活性層の側面を埋め込むよ
うに成長される電流ブロック層の第一層と同じ半導体材
料である。窓構造部分の第一の半導体材料層の幅は、ス
トライプ導波路部のクラッド層の幅より狭く、活性層の
幅以上に選択されている。クラッド層と第一の半導体材
料層、活性層、電流ブロック層の第一層と第二の半導体
材料層の屈折率を、それぞれｎ_c、ｎ_a、ｎ_bとする。そ
の際、ストライプ導波路において、光導波路内に光閉じ
込めを行うため、ｎ_a＞ｎ_cに選択されている。一方、Ｂ
Ｈ型ストライプ導波路では、水平横方向においても、屈
折率差を設けるので、ｎ_a＞ｎ_bとされる。

【００２６】例えば、ｎ_g＞ｎ_b＞ｎ_cとなるように第二
の半導体材料（電流ブロック層の第一層）を選択する
と、図６（Ａ）に示すストライプ導波路内の上下方向の
屈折率分布は、図７（ａ）、（ｂ）に示すようになる。
図７（ａ）は、図６（Ａ）中に点線ｅで示す部位、活性
層がある利得領域部の屈折率分布を示す。この領域で
は、活性層とクラッド層が存在するので等価屈折率は、
β_eとなる。活性層に光分布の中心があり、ｎ_a＞β_e＞
ｎ_cとなる。図７（ｂ）は、図６（Ａ）中に点線ｆで示
す部位、活性層に代えて、電流ブロック層の第一層（第
二の半導体材料層）が埋め込み成長された領域部の屈折
率分布を示す。この領域でも、光分布の中心は第二の半
導体材料層にあり、等価屈折率は、β_fとなる。光分布
と層厚に従って、ｎ_b＞β_f＞ｎ_cとなる。従って、図６
（Ａ）に示すストライプ導波路内、水平方向の等価屈折
率分布を模式的に示すと、図７（ｃ）に示すものとな
る。導波路内、活性層がある利得領域部では、等価屈折
率β₁、その両側部分では、等価屈折率β_fとなり、β_e
＞β_fの関係になる。この屈折率分布に由来して、導波
路中央に中心を持つ水平横モードに制御がなされる。

【００２７】図６（Ｂ）中に点線ｇで示す部位は、図６
（Ａ）中に点線ｂで示す部位と実質的に同じ積層構造で
ある。従って、その屈折率分布は、図７（ｄ）に示すも
のとなり、等価屈折率β_gは、β_fと実質的に等しい。図
６（Ｂ）中に点線ｈで示す部位は、電流ブロック層の第
一層のみであり、図７（ｅ）に示すように、屈折率ｎｂ
である。窓構造部分でも、第二の半導体材料層は、それ
を挟まむ第一の半導体材料層より屈折率が高い領域とな
っており、第二の半導体材料層に光は主に分布する。結
果として、ストライプ導波路の利得領域から伝播してき
たレーザ光ビームの上下方向への拡がりが抑えられる。

【００２８】一方、窓構造の第二の半導体材料層中央の
水平方向の等価屈折率分布を模式的に示すと、図７
（ｆ）に示すものとなる。窓領域の第一の半導体材料層
に挟まれる領域では、等価屈折率β_g＝β_fであり、その
外側は、屈折率はｎ_bとなる。水平方向では、窓領域の
第一の半導体材料層に挟まれる領域の方が、等価屈折率
が低くなってしまう。しかしながら、窓領域の長さはさ
ほど長くなく、横方向の光ビームの拡がりは、従来の埋
め込み成長の窓構造と大差ない範囲に留まる。少なくと
も、より影響が大きな垂直方向の光ビームの拡がりが抑
えられるため、端面で反射された光が、再び活性層に戻
る比率は向上する。特に、窓領域の第一の半導体材料層
の幅が、活性層の幅より広い際には、横方向の光ビーム
の拡がりはより僅かなものとなり好ましい結果を与え
る。

【００２９】ストライプ導波路において、光ガイド層を
設け、選択的エッチングにより、活性層と光ガイド層を
除去し、第二の半導体材料（電流ブロック層の第一層）
を埋め込み成長した場合も、前記図６、図７に示す例と
類似したものとなる。何れの場合も、垂直方向の光ビー
ムの拡がりが抑制されるので、本発明の発振効率の低
下、閾値電流の上昇を抑制する作用・効果は十分に達成
される。加えて、窓構造部分にも、クラッド層に相当す
る第一の半導体材料層があるので、埋め込み成長後の平
坦性を維持することができるので、端面を劈開により形
成する、あるいは、垂直性の高いドライエッチングによ
り形成する際の歩留まりは、埋め込み成長による窓構造
を持たないＢＨ型半導体レーザと遜色のないものとな
る。

【００３０】本発明の半導体レーザにおいては、上述し
た窓構造と、ストライプ導波路の側部において、活性
層、あるいは、活性層と光ガイド層を選択エッチングに
より除去し、係る部分に埋め込み成長を行う点を除く
と、本質的に従来この種のＢＨ型ストライプ導波路半導
体レーザを製造する工程に準じて、製造を行うことがで
きる。

【００３１】また、ＢＨ型ストライプ導波路を構成する
クラッド層、光ガイド層、活性層などは、設計により適
宜変更されるものである。窓構造において、第二の半導
体材料層となる電流ブロック層の第一層は、上に述べた
屈折率範囲に選択されるが、残る電流ブロック層の第二
層以降も、適宜選択することができる。従って、これら
半導体レーザを構成する各種半導体材料は、目的とする
レーザ発振波長などに応じて適宜選択できるものであ
る。また、活性層、あるいは、活性層と光ガイド層を選
択エッチングにより除去するが、例えば、活性層、ある
いは、活性層と光ガイド層が、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡ
ｓ、Ａｌ含有量の少ないＡｌＧａＡｓを利用するもので
ある際には、選択的エッチング液として、クエン酸系選
択エッチング液、例えば、クエン酸−過酸化水素混合液
を用いるとより好ましい。

【００３２】窓構造部分ならびに利得領域において、上
記選択的エッチングで除去した活性層、あるいは、活性
層と光ガイド層に代えて、第二の半導体材料を埋め込み
成長するが、その際、有機金属気相成長法などを用いる
と、この狭い空隙に良好な成長がなされ、好ましい。さ
らに、成長が進む際、表面上で横方向成長が優位に進む
成長条件を選択するとよい。例えば、III−Ｖ族化合物
半導体などでは、基板面方位を（００１）と選択し、表
面上におけるIII族原子の移動が有効に進む温度条件な
どを選択すると好ましい。

【００３３】

【実施例】以下に具体例を上げて、本発明のＢＨ型スト
ライプ導波路半導体レーザと、その製造方法について、
さらに具体的に説明する。なお、以下に挙げる実施例
は、本発明の最良の実施態様の一例を示すものである
が、本発明はこれら最良の実施態様に限定されるもので
はない。

【００３４】（実施例１）本例は、本発明を９８０ｎｍ
帯ＢＨ型半導体レーザに適用する一例である。図１は、
本例の窓構造を有する９８０ｎｍ帯端面発光型半導体レ
ーザの素子構造を模式化して示す図である。ＢＨ型スト
ライプ導波路の利得領域として、面方位（００１）のｎ
型ＧａＡｓ基板１上に、膜厚２０００ｎｍのｎ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２（Ｓｉ添加、添加濃度１×
１０¹⁷ｃｍ^-3）、膜厚１００ｎｍのｎ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8
Ａｓ光ガイド層３（Ｓｉ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ
^-3）、井戸層厚４．５ｎｍ、バリア層厚５ｎｍのＩｎ
_0.24Ｇａ_0.76Ａｓ／ＧａＡｓ二重量子井戸（無添加）
を、膜厚５０ｎｍのｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ層（Ｓｉ添
加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）および膜厚５０ｎｍの
ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ層（Ｍｇ添加、添加濃度１×１
０¹⁷ｃｍ^-3）で挟んだ活性層４、膜厚１００ｎｍのｐ型
Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ光ガイド層５（Ｍｇ添加、添加濃度
１×１０¹⁷ｃｍ^-3）、膜厚２０００ｎｍのｐ型Ａｌ_0.3
Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層６（Ｍｇ添加、添加濃度１×１
０¹⁷ｃｍ^-3）、膜厚１０００ｎｍのｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層７（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）を順
次、常圧ＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法を用いて積
層する。ｐ型ＧａＡｓキャップ層７上にエッチングマス
クならびに後に選択成長マスクに用いるＳｉＯ₂薄膜８
をスパッタ装置を用いて、膜厚２００ｎｍを堆積する。

【００３５】図２は、前記エッチングマスクの形状を模
式的に示す図である。ストライプ導波路部分ａの幅と比
較し、窓領域の幅は狭くされている。端面は、図２にお
いて、直線ｂで示す位置において、例えば、劈開により
形成する。他方、隣接する素子間の分離は、図２におい
て、直線ｃで示す残る劈開方向においてなされる。フォ
トリソグラフィ法を用いて、図２に示す形状にフォトレ
ジストマスク９をＳｉＯ₂薄膜８上に被覆する。このフ
ォトレジストマスク９を利用して、ＳｉＯ₂薄膜８をフ
ッ酸によりエッチング除去し、ＳｉＯ₂にパターンを転
写する。

【００３６】図３は、前記のフォトレジストマスク９
（およびＳｉＯ₂マスク８）を利用し、気相エッチング
法を用いて、ストライプメサ形成する工程、その後、選
択的エッチングを施し、窓領域の活性層４を除去する工
程を模式的に示す図である。図３の（ａ）は、フォトレ
ジストマスク９を利用して、ＳｉＯ₂薄膜８をフッ酸に
よりエッチング除去し、ＳｉＯ₂にパターンを転写する
工程を模式的に示す。なお、実際のＳｉＯ₂マスク８
は、図２に示すようにエピタキシャル成長膜の上面全体
に形成される。

【００３７】次いで、フォトレジストマスク９（および
ＳｉＯ₂マスク８）を利用し、反応性イオンビームエッ
チング装置を用いて、ストライプメサ形状を形成する。
図３の（ｂ）に、本例におけるエッチング後の形状を模
式的に示す。前記反応性イオンビームエッチング法は、
垂直方向に高い指向性を有するので、エッチングマスク
と一致する形状に積層膜が残される。本例では、エッチ
ング深さは、ｎ型Ａｌ _0.2Ｇａ_0.8Ａｓ光ガイド層３を越
えて、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２の中央に達
する深さとする。すなわち、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓク
ラッド層２の下にあるｎ型ＧａＡｓ基板１が露出しない
ようにする。なお、この後、フォトレジストマスク９
は、ブタノン（エチルメチルケトン）、アルコールなど
の有機溶媒を用いて、超音波洗浄を施し除去する。

【００３８】クエン酸、過酸化水素混合液系のエッチン
グ液を利用し、Ａｌ組成が０．２未満のＡｌＧａＡｓ混
晶、ＩｎＧａＡｓ混晶、ＧａＡｓを選択的にエッチング
除去する。図３の（ｃ）にエッチング後の形状を模式的
に示す。活性領域のストライプ幅は、窓構造部分におけ
るストライプ幅より十分に広くなっており、窓構造部分
のＩｎ_0.24Ｇａ_0.76Ａｓ／ＧａＡｓ二重量子井戸活性層
４がエッチング除去される際にも、活性領域には、二重
量子井戸活性層４がストライプ状に残る。エッチング時
間は、活性領域のみに残る活性層４の幅が所望の値とな
るように選択する。少なくとも、活性領域のみに残る活
性層４の幅が、窓構造部分におけるストライプ幅以下と
なるように、エッチング時間を選択する。その結果、活
性層４の形状は、両端が矢印状になったストライプとな
る。窓構造部分では、ＳｉＯ₂マスク８下のｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層７ならびに二重量子井戸活性層４が除かれ
ている。フッ酸水溶液で１０秒間、ＳｉＯ₂マスク８表
面を洗浄し、５分間水洗後、乾燥する。

【００３９】ＳｉＯ₂マスク８を選択成長マスクとして
用い、電流ブロック層をＭＯＶＰＥ法を用いて積層す
る。電流ブロック層は、膜厚１０００ｎｍのｎ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_{0 .7}Ａｓ第一層１０（Ｓｉ添加、添加濃度１×１
０¹⁷ｃｍ^-3）、膜厚１０００ｎｍのｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ
_0.55Ａｓ第二層１１（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3）、膜厚１０００ｎｍのｎ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ
第三層１２（Ｓｉ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）の
ｎ／ｐ／ｎ三層構造からなる。図３の（ｄ）に示すよう
に、このｎ／ｐ／ｎ三層構造電流ブロック層は、ｎ型Ａ
ｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第一層１０は、先の選択的エッチング
で活性層４を除去した空隙、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７
を除去した空隙にも成長し、メサ側面およびｐ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層６の上表面を覆うように成長
する。次いで、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ第二層１１
は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７を除去した空隙では、ｎ
型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第一層１０を覆うように成長す
る。この時点で、先の選択的エッチングで形成された空
隙は埋められ、ｎ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ第三層１２は
メサ側面のｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ第二層１１を覆う
ように成長する。

【００４０】選択成長マスクとして用いたＳｉＯ₂マス
ク８を、フッ酸水溶液に２分間浸して除去し、５分間水
洗後、乾燥する。さらに、リン酸、過酸化水素水混合液
系のエッチング液で半導体層表面を浄化処理する。表面
全面に、膜厚５００ｎｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
３（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）を成長す
る。成長後のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３表面を、リ
ン酸、過酸化水素水混合液系のエッチング液で処理し、
水洗、乾燥する。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１
３上に、スパッタ法により、Ｔｉ（チタニウム）、Ｐｔ
（白金）、Ａｕ（金）の順に積層して、ｐ電極１４を形
成する。一方、基板１の裏面側を研磨し、８０μｍの厚
さとし、エッチング液で処理し、水洗、乾燥する。基板
１の裏面に、スパッタ法により、Ａｕ、Ｇｅ（ゲルマニ
ウム）、Ｎｉ（ニッケル）を積層して、ｎ電極１５を形
成する。

【００４１】この後、窓領域において、図２に直線ｂで
示す位置で劈開して、端面を形成する。劈開され、レー
ザバーとした後、端面には、レーザ光の出射端とする前
面にＡｌ₂Ｏ₃膜を、モニター光を取り出す裏面にＡｌ₂
Ｏ₃とアモルファスＳｉからなる誘電体多層膜をスパッ
タ法で形成する。本例では、前面のＡｌ₂Ｏ₃膜は反射率
３％、裏面の誘電体多層膜は反射率９５％となるよう
に、それぞれ膜厚を選択する。前面の無反射保護膜、裏
面反射膜を形成により、端面パッシベーションを施した
後、レーザバーを各素子に切断分割し、レーザ素子とす
る。

【００４２】なお、劈開に換えて、垂直性の高いドライ
エッチングを用いて、端面を形成することも可能であ
る。その際には、裏面研磨の工程前に、ドライエッチン
グによる共振器ミラー形成を完了し、その後、裏面研磨
工程とｎ電極形成を行い、レーザバーの作成を行う。ま
た、端面パッシベーションに用いる誘電体膜として、上
記材料の他に、例えば、ＴｉＯ₂、ＡｌＮ、ＣａＦ、Ｚ
ｒＯなどを用いることも可能である。

【００４３】（実施例２）本例は、本発明を９８０ｎｍ
帯ＢＨ型半導体レーザに適用する他の一例である。本例
では、ＢＨ型ストライプ導波路の利得領域において、光
ガイド層を設けない構造を採用している。図８に示すと
おり、この光ガイド層を設けない点を除き、素子構造
は、図１に示す実施例１のレーザと類似の構成をとる。
先ず、ＢＨ型ストライプ導波路の利得領域として、面方
位（００１）のｎ型ＧａＡｓ基板１上に、膜厚２０００
ｎｍのｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２（Ｓｉ添
加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）、井戸層厚４．５ｎ
ｍ、バリア層厚５ｎｍのＩｎ_0.24Ｇａ_0.76Ａｓ／ＧａＡ
ｓ二重量子井戸（無添加）を、膜厚５０ｎｍのｎ型Ａｌ
_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ層（Ｓｉ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ
^-3）および膜厚５０ｎｍのｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ層
（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）で挟んだ活性
層４、膜厚２０００ｎｍのｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラ
ッド層６（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）、膜
厚１０００ｎｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層７（Ｍｇ添
加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）を順次、常圧ＭＯＶＰ
Ｅ（有機金属気相成長）法を用いて積層する。ｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層７上にエッチングマスクならびに後に選
択成長マスクに用いるＳｉＯ₂薄膜をスパッタ装置を用
いて、膜厚２００ｎｍを堆積する。

【００４４】図２は、前記エッチングマスクの形状を模
式的に示す図である。ストライプ導波路部分ａの幅と比
較し、窓領域の幅は狭くされている。端面は、図２にお
いて、直線ｂで示す位置において、例えば、劈開により
形成する。他方、隣接する素子間の分離は、図２におい
て、直線ｃで示す残る劈開方向においてなされる。フォ
トリソグラフィ法を用いて、図２に示す形状にフォトレ
ジストマスクをＳｉＯ₂薄膜上に被覆する。このフォト
レジストマスクを利用して、ＳｉＯ₂薄膜をフッ酸によ
りエッチング除去し、ＳｉＯ₂にパターンを転写する。
次いで、前記のフォトレジストマスク（およびＳｉＯ₂
マスク）を利用し、気相エッチング法を用いて、ストラ
イプメサ形成する。なお、実際のＳｉＯ₂マスクは、図
２に示すようにエピタキシャル成長膜の上面全体に形成
される。

【００４５】フォトレジストマスク（およびＳｉＯ₂マ
スク）を利用し、反応性イオンビームエッチング装置を
用いて、ストライプメサ形状を形成する際、前記反応性
イオンビームエッチング法は、垂直方向に高い指向性を
有するので、エッチングマスクと一致する形状に積層膜
が残される。本例では、エッチング深さは、ｎ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２の中央に達する深さとす
る。すなわち、ｎ型Ａｌ_{0. 3}Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２の
下にあるｎ型ＧａＡｓ基板１が露出しないようにする。
なお、この後、フォトレジストマスクは、ブタノン（エ
チルメチルケトン）、アルコールなどの有機溶媒を用い
て、超音波洗浄を施し除去する。

【００４６】クエン酸、過酸化水素混合液系のエッチン
グ液を利用し、Ａｌ組成が０．２未満のＡｌＧａＡｓ混
晶、ＩｎＧａＡｓ混晶、ＧａＡｓを選択的にエッチング
除去する。活性領域のストライプ幅は、窓構造部分にお
けるストライプ幅より十分に広くなっており、窓構造部
分のＩｎ_0.24Ｇａ_0.76Ａｓ／ＧａＡｓ二重量子井戸活性
層４がエッチング除去される際にも、活性領域には、二
重量子井戸活性層がストライプ状に残る。エッチング時
間は、活性領域のみに残る活性層の幅が所望の値となる
ように選択する。少なくとも、活性領域のみに残る活性
層の幅が、窓構造部分におけるストライプ幅以下となる
ように、エッチング時間を選択する。その結果、活性層
の形状は、両端が矢印状になったストライプとなる。窓
構造部分では、ＳｉＯ₂マスク下のｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層７ならびに二重量子井戸活性層４が除かれている。
フッ酸水溶液で１０秒間、ＳｉＯ₂マスク表面を洗浄
し、５分間水洗後、乾燥する。

【００４７】ＳｉＯ₂マスクを選択成長マスクとして用
い、電流ブロック層をＭＯＶＰＥ法を用いて積層する。
電流ブロック層は、膜厚１０００ｎｍのｎ型Ａｌ_0.3Ｇ
ａ_0.7Ａｓ第一層１０（Ｓｉ添加、添加濃度１×１０¹⁷
ｃｍ^-3）、膜厚１０００ｎｍのｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓ第二層１１（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃ
ｍ^-3）、膜厚１０００ｎｍのｎ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ
第三層１２（Ｓｉ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）の
ｎ／ｐ／ｎ三層構造からなる。このｎ／ｐ／ｎ三層構造
電流ブロック層は、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第一層１０
は、先の選択的エッチングで活性層を除去した空隙、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層７を除去した空隙にも成長し、メ
サ側面およびｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓクラッド層２の上
表面を覆うように成長する。次いで、ｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ
_0.55Ａｓ第二層１１は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層を除去
した空隙では、ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ第一層１０を覆
うように成長する。この時点で、先の選択的エッチング
で形成された空隙は埋められ、ｎ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａ
ｓ第三層１２はメサ側面のｐ型Ａｌ_0.45Ｇａ_0.55Ａｓ第
二層１１を覆うように成長する。

【００４８】選択成長マスクとして用いたＳｉＯ₂マス
クを、フッ酸水溶液に２分間浸して除去し、５分間水洗
後、乾燥する。さらに、リン酸、過酸化水素水混合液系
のエッチング液で半導体層表面を浄化処理する。表面全
面に、膜厚５００ｎｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３
（Ｍｇ添加、添加濃度１×１０¹⁷ｃｍ^-3）を成長する。
成長後のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３表面を、リン
酸、過酸化水素水混合液系のエッチング液で処理し、水
洗、乾燥する。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３
上に、スパッタ法により、Ｔｉ（チタニウム）、Ｐｔ
（白金）、Ａｕ（金）の順に積層して、ｐ電極１４を形
成する。一方、基板の裏面側を研磨し、８０μｍの厚さ
とし、エッチング液で処理し、水洗、乾燥する。基板の
裏面に、スパッタ法により、Ａｕ、Ｇｅ（ゲルマニウ
ム）、Ｎｉ（ニッケル）を積層して、ｎ電極１５を形成
する。

【００４９】この後、窓領域において、図２に直線ｂで
示す位置で劈開して、端面を形成する。劈開され、レー
ザバーとした後、端面には、レーザ光の出射端とする前
面にＡｌ₂Ｏ₃膜を、モニター光を取り出す裏面にＡｌ₂
Ｏ₃とアモルファスＳｉからなる誘電体多層膜をスパッ
タ法で形成する。本例では、前面のＡｌ₂Ｏ₃膜は反射率
３％、裏面の誘電体多層膜は反射率９５％となるよう
に、それぞれ膜厚を選択する。前面の無反射保護膜、裏
面反射膜を形成により、端面パッシベーションを施した
後、レーザバーを各素子に切断分割し、レーザ素子とす
る。

【００５０】なお、劈開に換えて、垂直性の高いドライ
エッチングを用いて、端面を形成することも可能であ
る。その際には、裏面研磨の工程前に、ドライエッチン
グによる共振器ミラー形成を完了し、その後、裏面研磨
工程とｎ電極形成を行い、レーザバーの作成を行う。ま
た、端面パッシベーションに用いる誘電体膜として、上
記材料の他に、例えば、ＴｉＯ₂、ＡｌＮ、ＣａＦ、Ｚ
ｒＯなどを用いることも可能である。

【００５１】

【発明の効果】本発明の半導体レーザにおいては、光出
力端面において、端面透明化を図る窓構造を設けるの
で、ＣＯＤレベルが高くできる。一方、この窓構造は、
活性層に代えて、それよりバンドギャップが大きな半導
体層を、その上下方向にクラッド層に相当する半導体層
で挟む形状に埋め込み成長で形成されるので、光導波路
構造に類する光ビーム広がりの抑制がなされる効果が得
られる。従って、本発明の半導体レーザでは、高い効率
を維持しつつ、ＣＯＤレベルを高くでき、長期信頼性に
優れ、高出力化が可能な半導体レーザとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の窓構造を設けたＢＨ型ストライプ導波
路半導体レーザの一例を示し、窓領域における埋め込み
成長される半導体材料層の構成を模式的に説明する図で
ある。

【図２】本発明の窓構造を設けたＢＨ型ストライプ導波
路半導体レーザの製造に利用されるエッチングマスク、
選択成長マスクの形状ａと、窓領域に作成する端面の位
置ｂ、素子間の分離位置ｃを示す図である。

【図３】本発明の窓構造を設けたＢＨ型ストライプ導波
路半導体レーザの製造工程中、（ａ）エッチングマス
ク、選択成長マスクの形成工程、（ｂ）ストライプメサ
のエッチング形成工程、（ｃ）選択エッチングによる窓
領域の活性層除去工程、および、（ｄ）最終的なレーザ
素子における端面形状を模式的に示す図である。

【図４】本発明の半導体レーザの構成の一例であり、
（Ａ）はストライプ導波路利得領域における各半導体層
の屈折率、ならびに活性層とクラッド層の幅の関係、
（Ｂ）は窓領域における各半導体層の屈折率を示す概念
図である。

【図５】本発明の半導体レーザにおける屈折率分布を模
式的に説明する図であり、（ａ）は図４（Ａ）に点線ａ
で示す縦断面における屈折率分布、（ｂ）は図４（Ａ）
に点線ｂで示す縦断面における屈折率分布、（ｃ）は活
性層を含む横断面における屈折率分布を示し、（ｄ）は
図４（Ｂ）に点線ｃで示す縦断面における屈折率分布、
（ｅ）は図４（Ｂ）に点線ｄで示す縦断面における屈折
率分布、（ｆ）は第二の半導体材料層を含む横断面にお
ける屈折率分布を示す。

【図６】本発明の半導体レーザの構成の他の一例であ
り、（Ａ）はストライプ導波路利得領域における各半導
体層の屈折率、ならびに活性層とクラッド層の幅の関
係、（Ｂ）は窓領域における各半導体層の屈折率を示す
概念図である。

【図７】本発明の半導体レーザにおける屈折率分布を模
式的に説明する図であり、（ａ）は図６（Ａ）に点線ｅ
で示す縦断面における屈折率分布、（ｂ）は図６（Ａ）
に点線ｆで示す縦断面における屈折率分布、（ｃ）は活
性層を含む横断面における屈折率分布を示し、（ｄ）は
図６（Ｂ）に点線ｇで示す縦断面における屈折率分布、
（ｅ）は図６（Ｂ）に点線ｈで示す縦断面における屈折
率分布、（ｆ）は第二の半導体材料層を含む横断面にお
ける屈折率分布を示す。

【図８】本発明の窓構造を設けたＢＨ型ストライプ導波
路半導体レーザの他の一例を示し、窓領域における埋め
込み成長される半導体材料層の構成を模式的に説明する
図である。

【符号の説明】

１ ｎ−基板（n-GaAs） ２ ｎ−クラッド層（n-Al_0.3Ga_0.7As） ３ ｎ−光ガイド層（n-Al_0.2Ga_0.8） ４ 活性層（ In_0.24Ga_0.76As/GaAs二重量子井戸
型） ５ ｐ−光ガイド層（p-Al_0.2Ga_0.8As） ６ ｐ−クラッド層（p-Al_0.3Ga_0.7As） ７ ｐ−キャップ層（p-GaAs） ８ 誘電体膜（SiO₂） ９ フォトレジスト １０ ｎ−電流ブロック層第一層（n-Al_0.3Ga_0.7As） １１ ｐ−電流ブロック層第二層（p-Al_0.45Ga_0.55As） １２ ｎ−電流ブロック層第三層（n-Al_0.45Ga_0.55As） １３ ｐ電極（Ti/Pt/Au） １４ ｎ電極（AuGe/Ni）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＢＨ型ストライプ導波路半導体レーザで
   あって、 前記ＢＨ型ストライプ導波路は、活性層、あるいは、活
   性層とそれに付設する光ガイド層、ならびに、前記活性
   層または前記活性層と光ガイド層より屈折率の小さな第
   一の半導体材料で形成されてなるその上下に設けられる
   クラッド層を有し、 少なくとも一つの端面が光共振器を形成するミラー面と
   して機能し、 前記ミラー面として機能する端面に埋め込み成長で形成
   される半導体材料を用いて構成される窓構造が形成さ
   れ、 前記窓構造は、前記ストライプ導波路における前記クラ
   ッド層と同じ第一の半導体材料層を有し、 上下に配置される前記第一の半導体材料層の間に、前記
   活性層、あるいは、前記活性層と光ガイド層に代えて、
   前記半導体レーザの発振レーザ光エネルギーより大きな
   バンドギャップを有する第二の半導体材料層が、 少なくとも前記活性層と同じ幅で、前記活性層の端より
   前記ミラー面へ延伸する領域に設けられている構造であ
   ることを特徴とする半導体レーザ。
2. 【請求項２】 実質的に、前記窓構造部における前記第
   一の半導体材料層の幅は、前記ストライプ導波路におけ
   る前記クラッド層の幅より狭く、また、前記ストライプ
   導波路における前記活性層の幅以上に選択される構造で
   あ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】 前記窓構造が形成される端面が、劈開に
   より形成されている、あるいは、垂直性の高いドライエ
   ッチングにより形成されていることを特徴とする請求項
   １または２に記載の半導体レーザ。
4. 【請求項４】 少なくとも一つの端面が光共振器を形成
   するミラー面として機能し、前記ミラー面として機能す
   る端面に埋め込み成長で形成される半導体材料を用いて
   構成される窓構造が形成されてなるＢＨ型ストライプ導
   波路半導体レーザを製造する方法であって、 前記ＢＨ型ストライプ導波路に用いる、少なくとも、活
   性層、あるいは、活性層とそれに付設する光ガイド層、
   ならびに、前記活性層または前記活性層と光ガイド層よ
   り屈折率の小さな第一の半導体材料で形成され、その上
   下に設けられるクラッド層を含んでなるＤＨ構造の半導
   体積層膜を基板上に形成する工程、 前記ＤＨ構造の半導体積層膜表面に、所定のストライプ
   導波路形状にエッチングするためのエッチングマスクを
   形成する工程、 その際、前記エッチングマスクは、ストライプ導波路部
   における幅より窓構造部における幅を狭く、また、所定
   の活性層の幅以上となるように選択し、 前記エッチングマスクを用いて、少なくとも前記下に位
   置するクラッド層に達するまで、垂直性の高いエッチン
   グ手段を用いてストライプメサ形状を形成する工程、 形成された前記ストライプメサ側壁面より、前記クラッ
   ド層を構成する半導体材料と比べて、前記活性層または
   前記活性層と光ガイド層を構成する半導体材料に対する
   高い選択性を有するエッチング液を用いて、前記ストラ
   イプ導波路部における前記活性層の幅が前記する所定の
   幅となるように選択的なエッチングを施し、 同時に前記窓構造部において、前記活性層または前記活
   性層と光ガイド層を構成する半導体材料を前記選択的な
   エッチングにより消失させる工程、 次いで、前記エッチングマスクと同形状の選択成長用マ
   スクを用いて、前記半導体レーザの発振レーザ光エネル
   ギーより大きなバンドギャップを有する半導体材料を、
   前記窓構造部において消失させた前記活性層または前記
   活性層と光ガイド層が占めていた空隙を満たすに十分な
   所定の膜厚を埋め込み成長する工程、その後、前記スト
   ライプメサの両側部に所定の電流ブロック層となる層を
   埋め込み成長する工程とを含み、前記の工程を一連とし
   て実施することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
5. 【請求項５】 前記埋め込み成長を有機金属気相成長法
   を用いて行うことを特徴とする請求項４に記載の半導体
   レーザの製造方法。
6. 【請求項６】 前記活性層と光ガイド層が、ＧａＡｓ、
   ＩｎＧａＡｓ、またはＡｌ組成が０．２未満のＡｌＧａ
   Ａｓから選択される半導体材料からなる際、前記高い選
   択性を有するエッチング液として、クエン酸系エッチン
   グ液を用いることを特徴とする請求項４または５に記載
   の半導体レーザの製造方法。