JP2001135895A

JP2001135895A - 半導体発光装置

Info

Publication number: JP2001135895A
Application number: JP31793499A
Authority: JP
Inventors: Kenji Shimoyama; 謙司下山; Nobuyuki Hosoi; 信行細井
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2001-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】低しきい値電流及び高効率を維持しつつ、高
出力においてもＣＯＤを受けることがない高性能な半導
体発光装置を提供する。【解決手段】基板上に、活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層上に形成された開口部を有する保
護膜、該開口部上に形成され前記活性層より屈折率の小
さいリッジ型の化合物半導体層を有し、光導波路の両端
部分において前記活性層のバンドギャップが光導波路中
央の電流注入領域における活性層のバンドギャップより
も大きくなっていることを特徴とする半導体発光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザなどとし
て有用な半導体発光装置に関し、特に高出力動作におい
て信頼性が高い半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体レーザ素子は、光出力を大
きくすると、出射端面での光密度が上昇し、端面での光
の吸収により温度が上昇し、非可逆的な破壊（以下、
「ＣＯＤ」（ＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＯｐｔｉｃａ
ｌＤａｍａｇｅ）という）を生じてレーザ発振をしな
くなってしまう。

【０００３】このようなＣＯＤを防ぎつつ高出力を得る
ために、現在主として以下の２つのレーザが用いられて
いる。１つはブロードエリアレーザであり、発光領域を
大きくすることにより、光の密度は低いままで全光出力
を大きくするものである。しかし、ブロードエリアレー
ザは発光領域が大きいため、単一モードで安定作動させ
るのは困難である。

【０００４】もう１つは、光を実質的に吸収しない非吸
収領域を端面に設けたレーザ素子であり、端面の反射鏡
の部分が非吸収領域（ＮＡＭ領域）となっているため、
通常ＮＡＭレーザ（Ｎｏｎ−ＡｂｓｏｒｂｉｎｇＭｉ
ｒｒｏｒ）と呼ばれている。ＮＡＭレーザは端面での光
の吸収が起こらなくすることができるため、ＣＯＤを完
全に抑制することが可能である。また、誘導放出が行わ
れる活性層付近の構造はブロードエリアレーザの場合の
ように制限されることなく、端面の非吸収領域とは独立
に自由に設計できるために、単一モードの高い光出力で
動作させることができる。

【０００５】このようなＮＡＭレーザの代表的な作製例
として、（１）端部領域での量子井戸構造無秩序化プロ
セス（H.Nakashima et al., Japanese Journal of Appl
iedPhysics, vol.24, No.8, L647 (1985)）および
（２）端部領域での活性層埋込プロセス（H.Naito et a
l., IEEE Journal Quantum Electronics, vol.QE-25, 1
495 (1989)）が挙げられる。

【０００６】上記（２）には、優れたレーザ特性の実現
が可能となるという利点があるものの、素子構造および
作製プロセスが複雑であるという欠点がある。また、上
記（１）では、不純物拡散あるいは構成元素の空格子拡
散を用いるために作製プロセスが容易であるという利点
がある。しかしながら、不純物拡散の場合、活性層内部
の高濃度の不純物により内部損失が増大し、一方、構成
元素の空格子拡散の場合は、比較的高温プロセスが要求
されるために活性層へのプロセスダメージが懸念され
る。

【０００７】上記（１）の端部領域での量子井戸構造無
秩序化プロセスを用いて作製することにより、リッジ構
造を有する窓構造レーザが特開平２−２０３５８５号公
報に記載されている。これにより、ＣＯＤレベルの高い
高出力レーザが実現できている。特開平１０−２９００
４３号公報に記載される従来の窓構造レーザ素子は、基
板上に第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラ
ッド層を形成して、レーザ光出射面を含む端部領域に不
純物（亜鉛（Ｚｎ））を拡散し、活性層を混晶化させる
ことにより形成されているが、端部でのリーク電流の抑
制するために、かなり複雑な構造となってしまうという
問題がある。

【０００８】一方、非リッジ部の活性層上部のクラッド
層の厚みを結晶成長時の結晶成長速度を用いて決定し、
非リッジ部に保護膜を形成して、リッジ部分を再成長す
る方法が提案されている（特開平５−１２１８２２号公
報、特開平９−１９９７９１号公報、特開平１０−３２
６９３４〜８号公報、特開平１０−３２６９４５号公報
等）。この選択リッジ成長（ＳＲＧ；Ｓｅｌｅｃｔｉｖ
ｅＲｉｄｇｅＧｒｏｗｔｈ）レーザは、基本的に
は、２回の結晶成長のみで作製することが可能であるこ
とから、容易に素子を作製できる。具体的には、リッジ
部が形成される際、保護膜をマスクとしてストライプ状
の窓上に選択再成長が行われ、成長速度の面方位に対す
る異方性により、台形等の形状にクラッド層とコンタク
ト層が順次積層される。このような方法によれば、非リ
ッジ部の活性層上部のクラッド層の厚みを精密に制御す
ることが可能となり、実効屈折率の制御が容易になる。
しかし、最近ではさらに高性能な選択リッジ成長レーザ
を簡素で再現性が高いプロセスにより製造することが求
められている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来技術の問題点を解決することを課題とした。すなわち
本発明は、低しきい値電流及び高効率を維持しつつ、高
出力においてもＣＯＤすることがない高性能な半導体発
光装置を提供することを解決すべき課題とした。また本
発明は、簡素で再現性が高いプロセスにより製造するこ
とが可能な半導体発光装置を提供することも解決すべき
課題とした。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討を進めた結果、光導波路の端部
での活性層のバンドギャップを大きくした窓構造レーザ
の作製において、選択リッジ成長構造をベースとして、
活性層に近傍の上部に不純物拡散層を形成したことによ
り、不純物拡散フロントの位置制御性の向上や端部での
リーク電流低減を図ることができ、所期の効果を示す優
れた半導体発光装置が得られることを見出し、本発明を
提供するに至った。

【００１１】すなわち本発明は、基板上に、活性層を含
む化合物半導体層、該化合物半導体層上に形成された開
口部を有する保護膜、該開口部上に形成され前記活性層
より屈折率の小さいリッジ型の化合物半導体層を有し、
光導波路の両端部分において前記活性層のバンドギャッ
プが光導波路中央の電流注入領域における活性層のバン
ドギャップよりも大きくなっていることを特徴とする半
導体発光装置を提供する。

【００１２】本発明の好ましい態様として、前記リッジ
型の化合物半導体層が、前記開口部内部および少なくと
も開口部両脇の保護膜上の一部に形成されている態様；
前記活性層を含む化合物半導体層が、該活性層の上下に
それぞれ活性層より屈折率の小さい層を含む態様；前記
活性層の上下の活性層より屈折率の小さい層のうち、基
板側の層が第１導電型クラッド層であり、他方の層が第
２導電型第１クラッド層である態様；前記第２導電型第
１クラッド層上の光導波路の両端部分に保護膜を有する
態様；前記第２導電型第１クラッド層上の少なくとも前
記開口部に酸化防止層を有する態様；前記活性層が量子
井戸構造を有している態様；前記光導波路の両端部分に
おける前記活性層内の量子井戸層が混晶化している態
様；前記光導波路の両端部分における前記活性層に不純
物が拡散されている態様；前記不純物の拡散により光導
波路の両端部分におけるｐｎ接合が少なくとも第１導電
型クラッド層内に形成されている態様；前記活性層が単
一の井戸層を有している態様；前記活性層が複数の井戸
層および該井戸層に挟まれたバリア層を有していて、該
バリア層の厚みが該井戸層よりも大きい態様；前記井戸
層に圧縮歪みがかっかっている態様；前記井戸層の構成
元素にＩｎが含まれている態様；前記井戸層を挟むバリ
ア層あるいはガイド層の構成元素にＩｎが含まれていな
い態様；前記井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の
構成元素にＡｌが含まれている態様；前記開口部を有す
る保護膜の外側に電流ブロック層を有する態様；前記電
流ブロック層が少なくとも第１導電型あるいは高抵抗の
半導体層で構成されている態様；前記第２導電型第１ク
ラッド層と前記電流ブロック層との間に１層以上のエッ
チング阻止層を有する態様；前記開口部を有する保護膜
の該開口部上に形成され、活性層より屈折率の小さい層
を含む化合物半導体層を有する態様；前記活性層の屈折
率が前記開口部を有する保護膜の屈折率よりも小さい態
様；前記開口部の幅が、装置端面近傍で装置中央部より
広くなっている態様；前記開口部の幅が、装置端面近傍
で装置中央部より狭くなっている態様；前記開口部が両
端部まで伸長しているストライプ状の開口部である態
様；前記開口部が一方の端部まで伸長しているが他方の
端部までは伸長していない開口部である態様；前記開口
部が両端部まで伸長していない開口部である態様；前記
開口部から活性層に電流が注入される態様；前記基板の
表面が低次の面方位に対してオフアングルを有する態
様；遠視野像が単一ピークである態様；前記光導波路の
両端部分においる活性層が、前記光導波路中央の電流注
入領域における活性層内にて発生した光に対して透明と
なるバンドギャップを有する態様；前記活性層が少なく
ともＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａ
ＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓ
Ｐ、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮあるいはＩｎＧａＮか
らなる態様；前記電流ブロック層の側壁が（１１１）Ｂ
面からなる態様；前記電流ブロック層が選択成長により
形成された態様；光ファイバー増幅器励起用光源とし
て用いられる態様；結晶成長装置内で上記不純物拡散層
を形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこ
とにより製造される態様；前記結晶成長装置が有機金属
気相成長装置である態様；表面を局所的に高温にして混
晶化した態様；表面を局所的に高温にする方法として、
電子線やレーザ光の照射を用いる態様；ハロゲン元素を
含むガスを添加しながら有機金属気相成長法を行うこと
により、前記開口部上にリッジ型の化合物半導体層を選
択成長させて形成した態様；前記開口部の伸びる方向
を、コンタクト層がリッジ形状の実質的全面に形成され
る様に選択する態様；前記基板の結晶成長面が（１０
０）面又はそれと結晶学的に等価な面であり、前記保護
膜の開口部の伸びる方向を［０１−１］方向又はそれと
結晶学的に等価な方向とする態様；前記リッジ型の化合
物半導体層の側面の少なくとも一部が電極と接している
態様を挙げることができる。

【００１３】

【発明の実施の態様】以下において、本発明の半導体発
光装置についてその構造と製造方法を詳細に説明する。
本発明の半導体発光装置は、基板上に、活性層を含む化
合物半導体層、該化合物半導体層上に形成された開口部
を有する保護膜、該開口部内部および少なくとも開口部
両脇の保護膜上の一部に形成され前記活性層より屈折率
の小さいリッジ型の化合物半導体層を有し、光導波路の
両端部分において前記活性層のバンドギャップが光導波
路中央の電流注入領域における活性層のバンドギャップ
よりも大きくなっていることを特徴とする。本発明の半
導体発光装置は、これらの層の他に半導体発光装置に通
常形成される層を適宜有していてもよい。

【００１４】本明細書において「Ａ層の上に形成された
Ｂ層」という表現は、Ａ層の上面にＢ層の底面が接する
ようにＢ層が形成されている場合と、Ａ層の上面に１以
上の層が形成されさらにその層の上にＢ層が形成されて
いる場合の両方を含むものである。また、Ａ層の上面と
Ｂ層の底面が部分的に接していて、その他の部分ではＡ
層とＢ層の間に１以上の層が存在している場合も、上記
表現に含まれる。具体的な態様については、以下の各層
の説明と実施例の具体例から明らかである。

【００１５】図１は本発明の半導体発光装置の一例の斜
視図であり、図２は前記一例の断面であって図１のＩＩ
―ＩＩ線断面であり、図３は前記一例の断面であって図
１のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面である。半導体発光装置の一
例の構造は概略的に、化合物半導体からなる基板２１上
に、第１導電型第１クラッド層２２、第１導電型第２ク
ラッド層２３、活性層２４、および第２導電型第１クラ
ッド層２５を積層し、その上に酸化防止層（エッチング
阻止層）２６を介してストライプ状に開口された保護膜
２７を有している。さらに保護膜２７の開口した開口部
３２から選択成長した第２導電型第２クラッド層２８が
形成され、その第２導電型第２クラッド層２８上にコン
タクト層２９と電極３０が形成されている。また、基板
２１の底部側にも電極３１が形成されている。

【００１６】該半導体発光装置においては、光導波路の
両端部分において前記活性層２４のバンドギャップが光
導波路中央の電流注入領域における活性層２４のバンド
ギャップよりも大きくされた窓領域が形成されている。
この窓領域は不純物拡散によって無秩序化された領域で
あり、活性層２４の光導波路の端面は混晶領域になって
いる。図１〜３において、斜線で示される領域は不純物
拡散がなされた領域である。通常、活性層２４は、本例
の三重量子井戸構造のように多重量子井戸（ＭＱＷ）構
造を有するため図６（ｂ）のようなバンドギャップを示
すが、その窓領域は不純物拡散によって無秩序化されて
いるために、図６（ａ）に示すように通常の活性層２４
のバンドギャップより大きくなっている。このため本例
の半導体発光装置ではレーザー端面においてフォトンの
吸収を抑制して、ＣＯＤを未然に防止できる。

【００１７】本発明の半導体発光装置を構成する基板２
１は、その上にダブルへテロ構造の結晶を成長すること
が可能なものであれば、その導電性や材料については特
に限定されない。好ましいものは、導電性がある基板で
ある。具体的には、基板上への結晶薄膜成長に適したＧ
ａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、Ｓｉ、Ａ
ｌ₂Ｏ₃等の結晶基板、特に閃亜鉛鉱型構造を有する結晶
基板を用いるのが好ましい。その場合、基板結晶成長面
は低次な面またはそれと結晶学的に等価な面が好まし
く、（１００）面が最も好ましい。なお、本明細書にお
いて（１００）面という場合、必ずしも厳密に（１０
０）丁度の面である必要はなく、最大３０°程度のオフ
アングルを有する場合まで包含する。オフアングルの大
きさの上限は３０°以下が好ましく、１６°以下がより
好ましい。下限は０．５°以上が好ましく、２°以上が
より好ましく、６°以上がさらに好ましく、１０°以上
が最も好ましい。

【００１８】また、基板２１は六方晶型の基板でもよ
く、例えばＡｌ₂Ｏ₃、６Ｈ−ＳｉＣ等からなる基板を用
いることもできる。基板２１上には、通常基板の欠陥を
エピタキシャル成長層に持ち込まないために厚さ０．２
〜２μｍ程度のバッファ層を形成しておくことが好まし
い。

【００１９】基板上には、活性層２４を含む化合物半導
体層を形成する。化合物半導体層は、活性層の上下に活
性層より屈折率の小さい層を含んでおり、そのうち基板
側の層は第１導電型クラッド層、他方のエピタキシャル
側の層は第２導電型クラッド層として機能する。このほ
か光ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。こ
れらの屈折率の大小関係は、各層の材料組成を当業者に
公知の方法にしたがって適宜選択することにより調節す
ることができる。例えば、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ、（Ａｌ_x
Ｇａ_1-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ、Ａｌ_xＧａ_1-xＮなどのＡｌ組
成を変化させることによって屈折率を調節することがで
きる。

【００２０】第１導電型クラッド層は、活性層よりも屈
折率の小さい材料で形成される。また、第１導電型クラ
ッド層の屈折率は、第２導電型クラッド層の屈折率より
も大きいことが好ましい。例えば、第１導電型のＧａＩ
ｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、Ａ
ｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、Ｇ
ａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳ
ｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩ
ＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体を用いることができ
る。第１導電型クラッド層のキャリア濃度は、下限は１
×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が好ましく、３×１０¹⁸ｃｍ^-3以上
がより好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が最も好まし
い。上限は２×１０²⁰ｃｍ^-3以下が好ましく、５×１０
¹⁹ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が
最も好ましい。

【００２１】第１導電型クラッド層は、単層からなるも
のであるときは、好ましくは０．５〜４μｍ、より好ま
しくは１〜３μｍ程度の厚みを有するが、本例のように
第１導電型クラッド層は第１導電型第１クラッド層２２
と第１導電型第２クラッド層２３の複数層からなるもの
であってもよい。具体的には活性層側にＧａＩｎＰ、Ａ
ｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰからなるクラッド層と、そ
の層よりも基板側に第１導電型のＡｌＧａＡｓ又はＡｌ
ＧａＡｓＰからなるクラッド層が形成されている態様を
例示することができる。このとき、活性層側の層の厚さ
は薄くすることが好ましく、厚さの下限としては０．０
１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好まし
い。上限としては、０．５μｍ以下が好ましく、０．３
μｍ以下がより好ましい。また、基板側の層のキャリア
濃度は、下限２×１０¹⁷ｃｍ^-3〜以上が好ましく、５×
１０¹⁷ｃｍ^-3以上がより好ましい。上限は３×１０¹⁸ｃ
ｍ ^-3以下が好ましく、２×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ま
しい。

【００２２】本発明の半導体発光装置を構成する活性層
２４の構造は、特に制限されず、本例においては、三重
量子井戸構造（ＴＱＷ）を有している。この三重量子井
戸構造（ＴＱＷ）は具体的には光閉じ込め層（ノンドー
プ）５１、量子井戸層（ノンドープ）５２、バリア層
（ノンドープ）５３、量子井戸層（ノンドープ）５４、
バリア層（ノンドープ）５５、量子井戸層（ノンドー
プ）５６及び閉じ込め層（ノンドープ）５７を順次積層
した構造を有する。この三重量子井戸構造以外にも、例
えば、量子井戸層及び前記量子井戸層を上下から挟む光
閉じ込め層からなる単一量子井戸構造（ＳＱＷ）や、複
数の量子井戸層及びそれらに挟まれたバリア層ならびに
最上の量子井戸層の上及び最下の量子井戸層の下に積層
された光閉じ込め層からなる二重量子井戸構造（ＤＱ
Ｗ）や４層以上の量子井戸層を有する多量子井戸構造
（ＭＱＷ）であってもよい。活性層を量子井戸構造とす
ることにより、単層のバルク活性層と比較して、短波長
化（６３０ｎｍ〜６６０ｎｍ）かつ低しきい値化を達成
することができる。

【００２３】活性層２４の材料としては、ＧａＡｓ、Ａ
ｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡ
ｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、Ｇａ
ＩｎＮなどを例示することができる。ＧａとＩｎを構成
元素として含む材料である場合は、自然超格子が形成さ
れやすいために、オフ基板を用いることによる自然超格
子抑制の効果が大きくなる。

【００２４】活性層２４が量子井戸構造を有している場
合、混晶化の容易さの観点から、（１）混晶化前後での組成の変化量を大きくできること
から、活性層が単一の井戸層を有している（単一量子井
戸）こと（２）活性層が複数の井戸層を有している（多重量子井
戸）場合、混晶化領域中央付近でのバンドギャップの低
減を抑制するために、混晶組成井戸層に挟まれたバリア
層の厚みが井戸層よりも大きいこと（３）混晶化前後でのバンドギャップ変化を大きくする
ために、井戸層に圧縮歪みがかっかっていること（４）井戸層の構成元素に比較的低温で拡散しやすいＩ
ｎが含まれていること（５）井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の構成元
素にバンドギャップを小さくするＩｎが含まれていない
こと（６）井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の構成元
素にバンドギャップを大きくするＡｌが含まれているこ
とが好ましい。

【００２５】保護膜２７の開口部上に形成される活性層
２４より屈折率の小さい層を含むリッジ型の化合物半導
体層は、通常、大部分が第２導電型第２クラッド層から
なる。ほかに光ガイド層として機能する層を含んでいて
もよい。表面の実質的全面は、低抵抗のコンタクト層か
らなることが好ましい。クラッド層、活性層及びコンタ
クト層についても特に限定はしないが、ＡｌＧａＡｓ、
ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、
ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、
ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体を用いて、活性層を２層のクラッド層で挟ん
だダブルへテロ構造を作製すればよい。また、このと
き、クラッド層は、活性層より屈折率が小さい材料が選
択され、コンタクト層としては、通常、バンドギャップ
がクラッド層のそれよりも小さい材料が選択され、金属
電極とのオーミック性を取るための低抵抗で、適当なキ
ャリア密度（ｃｍ^-3）、即ち、下限は、１×１０¹⁸以上
が好ましく、３×１０¹⁸以上がより好ましく、５×１０
¹⁸以上が最も好ましい。上限は、２×１０²⁰以下が好ま
しく、５×１０¹⁹以下がより好ましく、３×１０¹⁸以下
が最も好ましい。

【００２６】保護膜２７についても特に限定しないが、
保護膜２７の開口部３２上に形成されたリッジ部の下の
活性層の領域にのみ電流注入を行えるように、開口部両
脇の保護膜で電流狭窄を行うために絶縁性を有する必要
があり、また、活性層に水平方向にリッジ部と非リッジ
部の間で実効屈折率差をつけ、レーザ発振の横モードの
安定化を図るために、保護膜の屈折率はクラッド層の屈
折率よりも小さいことが好ましい。しかし、しかし、実
用上は、保護膜とクラッド層との屈折率差が大きすぎる
と活性層内での横方向の有効屈折率段差が大きくなり易
いために、リッジ下の第１クラッド層２５を厚くしなけ
ればならなくなり、横方向に漏れ電流が大きくなるとい
う問題が生じる。一方、保護膜とクラッド層との屈折率
差が小さすぎる場合、保護膜の外側へ光が漏れやすくな
るために保護膜をある程度厚くする必要があるが、この
ことにより劈開性が悪くなるという問題が生じる。これ
らのことを考え併せて、保護膜とクラッド層との屈折率
差は、下限は０．３以上が好ましく、０．２以上がより
好ましく、０．５以上が最も好ましい。上限は、３．０
以下が好ましく、２．５以下がより好ましく、１．８以
下が最も好ましい。また、保護膜の厚みは、絶縁特性を
充分に示すことができ、かつ保護膜の外側に光が漏れな
い程度の厚さがあれば、特に問題はない。保護膜の厚み
は、下限は１０ｎｍ以上が好ましく、３０ｎｍ以上がよ
り好ましく、５０以上が最も好ましい。上限は５００ｎ
ｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましく、２
００ｎｍ以下が最も好ましい。

【００２７】保護膜２７は、誘電体であることが好まし
く、具体的には、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ
膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜、ＳｉＣ膜及びアモルファス
Ｓｉからなる群から選択される。保護膜２７は、マスク
としてＭＯＣＶＤなどを用いてリッジ部を選択再成長に
より形成する場合に用いられるとともに、電流狭窄の目
的でも用いられる。プロセスの簡便さから、電流狭窄用
の保護膜と選択成長用の保護膜は同一組成のものを使用
することが好ましいが、必要に応じて組成の異なる層を
多層に成膜してもよい。

【００２８】閃亜鉛鉱型基板を用い、かつ基板表面が
（１００）面又はそれと結晶学的に等価な面の場合、リ
ッジ部側面に後述するコンタクト層２９が成長しやすく
するためには、保護膜２７の開口部３２で定義されるス
トライプ領域が［０１−１］方向又はそれと結晶学的に
等価な方向に伸びていることが好ましい。その場合リッ
ジ側面の大部分が（３１１）Ａ面となることが多く、リ
ッジを形成する第２導電型第２クラッド層２８上の成長
可能な実質的全面にコンタクト層２９を成長させること
ができる。この傾向は第２導電型第２クラッド層２８が
ＡｌＧａＡｓ特にＡｌＡｓ混晶比０．２〜１．０、好ま
しくは０．３〜０．９、最も好ましくは０．４〜０．８
のときに特に顕著である。オフアングルの方向は、スト
ライプの伸びる方向に直交する方向から、±３０°以内
の方向が好ましく、±７°以内の方向がより好ましく、
±２°以内の方向が最も好ましい。また、ストライプ領
域の方向は、基板の面方位が（１００）の場合、［０−
１１］またはそれと等価な方向が、オフアングルの方向
は［０１１］方向またはそれと等価な方向から±３０°
以内の方向が好ましく、±７°以内の方向がより好まし
く、±２°以内の方向が最も好ましい。なお、本明細書
において「［０１−１］方向」という場合は、一般的な
ＩＩＩ −Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体において、（１０
０）面と［０１−１］面との間に存在する［１１−１］
面が、それぞれＶ族又はＶＩ族元素が現れる面であるよ
うに［０１−１］方向を定義する。

【００２９】本発明の実施態様は上記のストライプ領域
が［０１−１］方向の場合に限定されない。以下に他の
実施態様を説明する。ストライプ領域が［０１１］方向
又はそれと結晶学的に等価な方向に伸びている場合、例
えば、成長条件により、成長速度に異方性をもたせるこ
とができ、（１００）面では速く、（１１１）Ｂ面では
ほとんど成長しないようにすることができる。その場
合、ストライプ状の窓部（１００）面に選択的に成長を
行うと、（１１１）Ｂ面を側面とするリッジ状第２導電
型第２クラッド層が形成される。この場合も次にコンタ
クト層を形成する際、より等方性の強い成長が起こる条
件を選ぶことにより、（１００）面のリッジ頂部ととも
に（１１１）Ｂ面からなるリッジ側面にも全面的にコン
タクト層が形成される。

【００３０】同様の理由により、ウルツァイト型の基板
を用いた場合には、ストライプ領域の伸びる方向は、例
えば（０００１）面上では［１１−２０］又は［１−１
００］が好ましい。ＨＶＰＥ（ＨｙｄｒｉｄｅＶａｐ
ｏｒＰｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）ではどちらの方向
でもよいが、ＭＯＶＰＥでは［１１−２０］方向がより
好ましい。

【００３１】活性層の上には、第２導電型クラッド層が
形成される。本発明の第２導電型クラッド層は１層以上
形成する。本例の説明では、活性層に近い方から順に第
２導電型第１クラッド層２５と選択成長により形成され
た第２導電型第２クラッド層２８の２層を有する好まし
い態様を例にとって説明する。

【００３２】第２導電型第１クラッド層２５は、活性層
よりも屈折率の小さい材料で形成される。例えば、第２
導電型のＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、
ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、
ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、
ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−Ｖ
Ｉ族半導体を用いることができる。第２導電型クラッド
層がＡｌを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で構成されて
いる場合は、その成長可能な実質的全面をＧａＡｓ、Ｇ
ａＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＮ等の
Ａｌを含まないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で覆えば表面
酸化を防止することができるため好ましい。

【００３３】第２導電型第１クラッド層２５のキャリア
濃度は、下限は２×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましく、５×
１０¹⁷ｃｍ^-3以上がより好ましく、７×１０¹⁷ｃｍ^-3以
上が最も好ましい。上限は５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が好ま
しく、３×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましく、２×１０
¹⁸ｃｍ^-3以下が最も好ましい。厚さの下限としては０．
０１μｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ま
しく、０．０７μｍ以上が最も好ましい。上限として
は、０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより
好ましく、０．２μｍ以下が最も好ましい。

【００３４】第２導電型第１クラッド層２５は活性層２
４の上に形成する。本発明の好ましい実施様態では、第
２導電型第１クラッド層２５の屈折率は、第１導電型ク
ラッド層の屈折率よりも小さい。このような態様を採用
することにより、活性層から光ガイド層側へ有効に光が
しみ出すように光分布（近視野像）を制御することがで
きる。また、活性領域（活性層の存在する部分）から不
純物拡散領域への光導波損失を低減することもできるた
め、高出力動作におけるレーザ特性や信頼性の向上を達
成することができる。

【００３５】第２導電型第１クラッド層２５の上に第２
導電型キャップ層として機能する酸化防止層（エッチン
グ阻止層）２６を形成することにより、少なくとも開口
部３２内に第２導電型第２クラッド層２８を再成長させ
る際に、再成長界面で通過抵抗を増大させるような高抵
抗層の発生を容易に防ぐことができるようになる。

【００３６】酸化防止層２６の材料は、酸化されにくい
か或いは酸化されてもクリーニングが容易な材料であれ
ば特に限定されない。具体的には、Ａｌ等の酸化されや
すい元素の含有率の低い（０．３以下程度）ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層が挙げられる。また、材料と厚みを選
択することによって活性層からの光を吸収しないように
することが好ましい。キャップ層の材料は、一般に活性
層の材料よりもバンドギャップが大きい材料から選択さ
れるが、バンドギャップが小さい材料であっても、厚さ
が５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、最も好
ましくは１０ｎｍ以下であれば、実質的に光の吸収が無
視できるので使用可能である。

【００３７】本発明の半導体発光装置における窓領域の
作製方法は特に制限されるものではない。好ましい方法
は、活性層２４の上部から窓領域作製のための処理を行
う方法である。例えば、窓領域を作製するための一つの
手法として不純物拡散があるが、本発明では、活性層２
４の上部に不純物拡散層を形成することにより、容易に
窓領域を作製することができる。特に、本発明の構成を
有する半導体発光装置は、活性層２４の上部であって比
較的活性層からの距離が短い箇所から不純物拡散を行う
ことが可能である。例えば、図１に示す一例では、酸化
防止層２６上から不純物拡散を行うことができる。この
とき不純物は、比較的厚さが小さい酸化防止層２６と第
２導電型第１クラッド層２５を通って活性層２４に達す
るため、不純物拡散フロントの位置制御性の向上や端部
でのリーク電流低減を容易に図ることができる。

【００３８】光導波路における活性層から不純物拡散層
までの距離は、短かすぎると活性層内の不純物濃度が高
くなり過ぎたり、再成長界面による品質の劣化の影響を
受けやすくなる。一方、距離が長すぎると、拡散フロン
ト位置の制御性の低下や端部でのリーク電流の増加を招
いてしまうという問題がある。特に第１導電型クラッド
層よりも下側の比較的バンドギャップの小さい層まで不
純物が拡散してしまうと、リーク電流増加が大きくなっ
て発光素子としての性能を大きく損ねてしまう。さら
に、活性層にＩｎ（さらにＡｓ）を含む場合は、拡散距
離が長いと高温あるいは長時間の拡散が必要となるため
に、熱拡散中に窓構造以外の導波路中央において活性層
の界面が乱れたり、熱的なダメージで活性層の品質が劣
化する可能性がある。これらを考慮すると、光導波路に
おける活性層から不純物拡散層までの距離の下限は０μ
ｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましく、
０．１μｍ以上が最も好ましい。拡散距離の上限は０．
５μｍ以下が好ましく、０．４５μｍ以下がより好まし
く、０．４μｍ以下が最も好ましい。不純物の拡散距離
が比較的短かいために、比較的低温で不純物拡散を行う
ことができるという利点もある。不純物拡散温度は、８
５０℃以下であることが好ましく、７７０℃以下である
ことがより好ましく、７３０℃以下であることがさらに
より好ましい。

【００３９】製造上の容易性や制御性を考慮すると、不
純物拡散プロセスとして、薄膜成長装置内で拡散源を有
する層の成長とアニールプロセスとを一貫して行うこと
が好ましい。さらに、端部でのリーク電流低減のために
不純物拡散層は少なくともレーザチップ作製プロセス終
了までに除去しておくことが好ましい。端部での不純物
の拡散フロントは、混晶化を行うために活性層内の量子
井戸層よりも下側になるようにする必要があり、活性層
よりもバンドギャップの大きい第１導電型クラッド層内
に形成されることが電流リーク抑制の観点から好まし
い。

【００４０】拡散させる不純物は、拡散プロセス温度の
低減の観点から、拡散定数の大きいものが好ましく、例
えば亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、リチウム（Ｌｉ）、銅
（Ｃｕ）などが挙げられる。また、光導波路での内部損
失の増加を防ぐ観点からは、ｎ型の不純物が好ましく、
例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体に対しては、シリコン（Ｓ
ｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、硫黄
（Ｓ）、セレン（Ｓｅ）、テルル（Ｔｅ）など、ＩＩ−
ＶＩ族半導体に対しては窒素（Ｎ）、塩素（Ｃｌ）など
が挙げられる。端部でのリーク電流低減の観点から、高
抵抗化することができる不純物が好ましく、例えば、銅
（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）などの遷移元
素、水素（Ｈ）など、特にＩＩＩ−Ｖ族半導体に対して
は、ボロン（Ｂ）、酸素（Ｏ）などが挙げられる。

【００４１】また、窓領域への不純物のドーピング法と
して、上記の好ましい方法以外に例えばイオン注入法を
採用してもよい。イオン注入後に熱処理を行い、不純物
を拡散させ、量子井戸構造を混晶化させることができ
る。ただし、高エネルギーであるいは質量数の大きい不
純物を注入すると、多量の欠陥（特に、ドーズ量が多い
場合）が発生するので好ましくない。特に、活性層２４
にまで注入不純物が到達すると、活性層内部に欠陥が発
生するので好ましくなく、活性層への損傷を低減させる
観点から、注入深さを浅くして、活性層の上部に注入不
純物プロフィールのピークがあることが好ましい。注入
不純物としては、シリコン（Ｓｉ）、フッ素（Ｆ）、ア
ルミニウム（Ａｌ）、ボロン（Ｂ）、カーボン（Ｃ）、
窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、砒素（Ａｓ）、ガ
リウム（Ｇａ）などが好適である。ダメージ低減の観点
から、比較的質量の小さいＢ、Ｃ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ等が
好ましい。ｌｌｌ−Ｖ族半導体に注入する場合、フリー
キャリアの吸収の影響を排除する観点から、キャリアと
して働かないＮ、Ｆ、Ａｓ、Ａｌ、Ｇａ等好ましい。混
晶化には、直接寄与しないが、水素（Ｈ），アルゴン
（Ａｒ）などを注入することにより、キャリアの活性化
率の低減や高抵抗層の形成を行うことができる。

【００４２】また、不純物を用いない（不純物フリー）
方法でも、端部窓構造の作製は可能である。例えば、表
面にＳｉＯ₂などの誘電体膜を形成し、高温（不純物拡
散よりも比較的高温が必要）で処理することにより、表
面側のＧａなどの母体原子が誘電体膜中に移動し、この
とき生成した空格子が膜中に拡散し、量子井戸を混晶化
させる方法がある。このときにも、上記のように、活性
層近傍の上部に誘電体膜を形成することにより、空格子
の拡散距離を浅くできるので、従来の構造よりも比較的
低温および短時間でプロセスができる。これにより、混
晶化させる必要のない領域（例えば、電流注入領域）の
活性層へのダメージやドーピングプロファイルの乱れを
抑制することが可能となる。

【００４３】さらに、窓領域の形成にレーザ光や電子線
などを使用して、局所的に高温にして混晶化してもよ
い。この方法は、混晶化させる必要のない領域（例え
ば、電流注入領域）の活性層へのダメージやドーピング
プロファイルの乱れを抑制する観点から、不純物を用い
ない場合のみならず不純物を用いた場合にも有効であ
る。

【００４４】不純物拡散のために形成する不純物拡散層
の上には、表面からの不純物の蒸発防止、表面酸化の抑
制、プロセスによる汚染防止、ダメージの保護等を目的
として、表面保護層を形成してもよい。

【００４５】プロセスの制御性を向上するために、第２
導電型クラッド層の下側一部分を第２導電型第１クラッ
ド層とすることが好ましい。また、第２導電型第１クラ
ッド層の上に形成された保護膜（電流ブロック層）２７
をエッチングにて除去するときは、第２導電型第１クラ
ッド層との界面に１層以上のエッチング阻止層を挿入す
ることがさらに好ましい。

【００４６】本発明の半導体発光装置を構成する保護膜
２７は、第２導電型第１クラッド層上に形成され、開口
部を有する。基本的には、該開口部３２から活性層に電
流が注入される。保護膜２７の材料は特に限定されず、
誘電体であっても半導体であってもよいが、一般的に
は、選択成長に使用するため、保護膜２７は、誘電体で
あることが好ましく、具体的には、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯ
₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜、ＳｉＣ膜及
びアモルファスＳｉからなる群から選択される。この保
護膜は、マスクとしてＭＯＣＶＤなどを用いて選択再成
長により形成する場合に用いられる。保護膜２７として
誘電体を用いると、低屈折率でかつ絶縁特性の優れた層
を形成することができるなどの利点がある反面、熱伝導
率が低いために放熱性が悪い、劈開性が悪い、平坦化し
にくいためにジャンクション・ダウンで組み立てにくい
などの欠点も有している。一方、保護膜２７の材料とし
て半導体を用いた場合は、誘電体膜と比較して熱伝導率
が高いために放熱性が良い、劈開性が良い、平坦化しや
すいためにジャンクション・アップで組み立てやすい、
コンタクト層を全面に形成しやすいのでコンタクト抵抗
を下げやすいなどの利点がある反面、低屈折率にするた
めにＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＰなどの高Ａｌ組成化合物
が必要になる時は表面酸化などの対策が必要であるなど
の欠点がある。

【００４７】保護膜２７は、光分布（特に横方向の光分
布）を制御したり電流阻止の機能を向上させるために、
屈折率、キャリア濃度又は導電型が異なる２つ以上の層
から形成してもよい。保護膜２７の上に表面保護層を形
成して、表面酸化の抑制あるいはプロセス上の表面保護
を図ることができる。表面保護層の導電型は特に規定さ
れないが、第２導電型とすることにより、電流阻止機能
の向上を図ることができる。

【００４８】保護膜２７の導電型は、第１導電型又は高
抵抗（アンドープもしくは深い順位を形成する不純物
（Ｏ、Ｃｒ、Ｆｅなど）をドープ）、あるいはこれら２
つの組み合わせのいずれであってもよく、導電型あるい
は組成の異なる複数の層から形成されていてもよい。例
えば、活性層に近い側から第２導電型あるいは高抵抗の
半導体層、および第１導電型の半導体層の順に形成され
ている保護膜２７を好ましく用いることができる。ま
た、あまり薄いと電流阻止に支障を生じる可能性がある
ため、厚さは０．１μｍ以上であるのが好ましく、０．
５μｍ以上であるのがより好ましい。素子としてのサイ
ズ等を勘案すれば、０．１〜３μｍ程度の範囲から選択
するのが好ましい。

【００４９】保護膜２７の開口部上の少なくとも一部に
は、第２導電型第２クラッド層２８が形成される。第２
導電型第２クラッド層２８は、通常は開口部３２の上側
表面をすべて覆うように形成される。第２導電型第２ク
ラッド層２８のキャリア濃度は、下限は５×１０¹⁷ｃｍ
^-3以上が好ましく、７×１０¹⁷ｃｍ^-3以上がより好まし
く、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が最も好ましい。上限は１×
１０¹⁹ｃｍ^-3以下が好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が
より好ましく、３×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が最も好ましい。

【００５０】第２導電型第２クラッド層２８の厚さは、
薄くなりすぎると光閉じ込めが不十分となり、厚くなり
すぎりと通過抵抗が増加してしまうことを考慮して、下
限は０．５μｍ以上が好ましく、１．０μｍ以上がより
好ましい。上限は３．０μｍ以下が好ましく、２．０μ
ｍ以下がより好ましい。保護膜２７と第２導電型第２ク
ラッド層２８を形成した後にさらに電極を形成するに先
立ち、電極材料との接触抵抗を低減するために、低抵抗
（高キャリア濃度）のコンタクト層２９を形成すること
が好ましい。特に電極を形成しようとする最上層表面の
全体にコンタクト層を形成したうえで電極を形成するこ
とが好ましい。さらに電極との接触面積を大きくするた
めに、リッジ型の化合物半導体層の側面の少なくとも一
部が電極と接していることが好ましい。

【００５１】このとき、コンタクト層２９の材料は、通
常はクラッド層よりバンドギャップが小さい材料の中か
ら選択し、金属電極とのオーミック性を取るため低抵抗
で適当なキャリア密度を有するのが好ましい。キャリア
密度の下限は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が好ましく、３×
１０¹⁸ｃｍ^-3以上がより好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以
上が最も好ましい。上限は、２×１０²⁰ｃｍ^-3以下が好
ましく、５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１
０¹⁸ｃｍ^-3以下が最も好ましい。コンタクト層２９の厚
みは、０．１〜１０μｍが好ましく、１〜８μｍがより
好ましく、２〜６μｍがもっとも好ましい。

【００５２】次に、保護膜２７に形成される開口部３２
について説明する。保護膜２７の開口部３２は、上側
（コンタクト層側）よりも下側（活性層側）の方が小さ
くなるようにする方が、通過抵抗の低減（動作電圧及ぶ
発熱の低減）の観点から好ましい。保護膜２７を端部窓
構造領域（例えば、不純物拡散領域）上に形成すること
により、端部窓構造領域でのリーク電流を無くすことが
できる。また、保護膜２７を端部窓構造領域よりもさら
に内側に形成することにより、活性層２７の端部への電
流注入も抑制することができる。これにより、再成長界
面を有する端部領域での劣化（特にバルブ劣化）を低減
することができる。

【００５３】保護膜２７の開口部３２は、両端部まで伸
長しているストライプ状の開口部であってもよいし、一
方の端部まで伸長しているが他方の端部までは伸長して
いない開口部であってもよいし、また、両端部まで伸長
していない開口部であってもよい。開口部が両端部まで
伸長しているストライプ状の開口部である場合は、端部
窓構造領域における光の制御がより容易になり、端面に
おける横方向の光の拡がりを小さくすることができる。
一方、開口部が端面からある程度内側に入った部分に形
成されている場合は、端面付近で電流を非注入にするこ
とができるため、端面での電流の再結合を防ぐととも
に、クラッド層などからの電流の回り込みを最小限にと
どめることができる。開口部の構造はこのような利点を
考慮しながら、使用目的に応じて適宜決定することが好
ましい。

【００５４】オフアングルの方向は、保護膜２７に形成
される開口部３２の伸びる方向（長手方向）に直交する
方向から、±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内
の方向がより好ましく、±２°以内の方向が最も好まし
い。また、開口部の方向は、基板の面方位が（１００）
の場合、［０−１１］またはそれと等価な方向が、オフ
アングルの方向は［０１１］方向またはそれと等価な方
向から±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内の方
向がより好ましく、±２°以内の方向が最も好ましい。
なお、本明細書において「［０１−１］方向」という場
合は、一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体にお
いて、（１００）面と［０１−１］面との間に存在する
［１１−１］面が、それぞれＶ族又はＶＩ族元素が現れ
る面であるように［０１−１］方向を定義する。

【００５５】本発明の実施態様は上記の開口部３２が
［０１−１］方向の場合に限定されない。例えば、開口
部が［０１１］方向又はそれと結晶学的に等価な方向に
伸びている場合、例えば、成長条件により、成長速度に
異方性をもたせることができ、（１００）面では速く、
（１１１）Ｂ面ではほとんど成長しないようにすること
ができる。その場合、（１１１）Ｂ面を側面とする第２
導電型第２クラッド層が形成される。この場合も次にコ
ンタクト層を形成する際、より等方性の強い成長が起こ
る条件を選ぶことにより、（１００）面の頂部とともに
（１１１）Ｂ面からなる側面にも全面的にコンタクト層
が形成される。

【００５６】同様の理由により、ウルツァイト型の基板
を用いた場合には、開口部の伸びる方向は、例えば（０
００１）面上では［１１−２０］又は［１−１００］が
好ましい。ＨＶＰＥ（ＨｙｄｒｉｄｅＶａｐｏｒＰ
ｈａｓｅＥｐｉｔａｘｙ）ではどちらの方向でもよい
が、ＭＯＶＰＥでは［１１−２０］方向がより好まし
い。

【００５７】本発明の半導体発光装置を設計するに際し
ては、まず、所望の垂直拡がり角を得るために活性層の
厚みとクラッド層の組成を決定する。通常、垂直拡がり
角を狭くすると活性層からクラッド層への光の浸みだし
が促進され、端面での光密度が小さくなり、出射端面の
光学的損傷（ＣＯＤ）レベルが向上することができるの
で、高出力動作を必要とする時には比較的に狭めに設定
されるが、下限は活性層内の光閉じ込めの低減による発
振しきい値電流の増大及びキャリアのオーバーフローに
よる温度特性の低下を抑制することで制限があり、下限
は、１５°以上が好ましく、１７°以上がより好まし
く、１９°以上が最も好ましい。上限は、３３°以下が
好ましく、３１°以下がより好ましく、３０°以下が最
も好ましい。

【００５８】次に、垂直拡がり角を決定すると、高出力
特性を大きく支配する構造パラメータは活性層と電流ブ
ロック層との間の距離ｄｐと開口部底部における幅（以
下「開口幅」という）Ｗとなる。なお、活性層と電流ブ
ロック層との間に第２導電型第１クラッド層のみが存在
する場合、ｄｐは第２導電型第１クラッド層の厚みとな
る。また、活性層が量子井戸構造の場合、最も電流ブロ
ック層に近い活性層と電流ブロック層との距離がｄｐに
なる。

【００５９】ｄｐについては、上限は０．５０μｍ以下
が好ましく、０．４５μｍ以下がより好ましく、０．４
０μｍ以下がもっとも好ましい。下限は０．０３μｍ以
上が好ましく、０．１μｍ以上がより好ましく、０．１
５μｍ以上がもっとも好ましい。ただし、使用目的（広
がり角をどこに設定するかなど）、材料系（屈折率、抵
抗率等）などが異なると、上記の最適範囲も少しシフト
する。また、この最適範囲は上記の各構造パラメータが
お互いに影響し合うことにも注意を要する。

【００６０】開口部底部における開口幅Ｗは、上限が１
００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であ
ることがより好ましい。下限が１μｍ以上であることが
好ましく、１．５μｍ以上であることがより好ましく、
２μｍ以上であることがもっとも好ましい。また、横モ
ードをシングルモード（単一ピークの横方向光強度分
布）にするためには、高次モードのカットオフ及び空間
的ホールバーニングの防止の観点からＷをあまり大きく
することができず、Ｗの上限は７μｍ以下が好ましく、
６μｍ以下がより好ましい。

【００６１】高出力動作を実現するには、開口部底部に
おける開口幅Ｗを広くすることが端面での光密度低減の
観点から有効であるが、動作電流を低減するためには開
口幅を狭くすることが、導波路ロス低減の観点から好ま
しい。そこで、ゲイン領域となる中央付近の開口幅Ｗ２
を比較的狭くし、端部付近の開口幅Ｗ１を比較的広くな
るようにすることにより、低動作電流と高出力動作を同
時に実現することができ、高い信頼性も確保することが
できる（図１０（ａ））。すなわち、端部（劈開面）幅
Ｗ１については、上限が１０００μｍ以下であることが
好ましく、５００μｍ以下であるがより好ましい。下限
が２μｍ以上であることが好ましく、３μｍ以上である
ことがより好ましい。中央部幅Ｗ２については、上限が
１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下で
あることがより好ましい。下限が１μｍ以上であること
が好ましく、１．５μｍ以上であることがより好まし
く、２μｍ以上であることがもっとも好ましい。端部幅
Ｗ１と中央部幅Ｗ２の差については、上限は１０００μ
ｍ以下が好ましく、５００μｍ以下がより好ましい。下
限については、０．２μｍ以上が好ましく、０．５μｍ
以上がより好ましい。

【００６２】さらに横モードをシングルモードにするた
めには、端部幅Ｗ１の上限は、７μｍ以下が好ましく、
６μｍ以下がより好ましい。中央部幅Ｗ２の上限は、６
μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。端部
幅Ｗ１と中央部幅Ｗ２の差については、上限は５μｍ以
下が好ましく、３μｍ以下がより好ましく、２μｍ以下
が最も好ましい。下限については、０．２μｍ以上が好
ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。

【００６３】高い信頼性を維持しつつビームが円形に近
いレーザを達成するためには、上記ｄｐとＷを適切な範
囲に制御性良く納めることが必要となる。円形に近いビ
ームを実現するには、開口幅を狭くすることが有効であ
るが、開口幅を狭くすると注入電流密度が密度がバルク
劣化抑制の観点から好まくない。そこで、ゲイン領域と
なる中央部幅Ｗ２を比較的広くし、端部付近を比較的狭
くなるようにすることにより、ビームスポット低減と低
動作電流を同時に実現することができ、高い信頼性も確
保することができる（図１０（ｂ））。すなわち、端部
（劈開面）幅Ｗ１については、上限が１０μｍ以下であ
ることが好ましく、５μｍ以下であるがより好ましく、
３μｍ以下であるがもっとも好ましい。下限が０．５μ
ｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることが
より好ましい。中央部幅Ｗ２については、上限が１００
μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であるこ
とがより好ましい。下限が１μｍ以上であることが好ま
しく、１．５μｍ以上であることがより好ましく、２μ
ｍ以上であることがもっとも好ましい。端部幅Ｗ１と中
央部幅Ｗ２の差については、上限は１００μｍ以下が好
ましく、５０μｍ以下がより好ましい。下限について
は、０．２μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより
好ましい。

【００６４】上記の漸増部分あるいは漸減部分、端部の
長さは所望の特性に応じて、設計すればよいが、漸減部
分の長さは、導波路損失低減の観点から、それぞれ５〜
１０μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好ましい。
端部の長さは、劈開精度の観点から５〜３０μｍが好ま
しく、１０〜２０μｍがより好ましい。ただし、必要に
応じて、以下のように窓を作製してもよい。（１）端部、漸増部分あるいは漸減部分の開口幅あるい
は長さがチップ両側で非対称となるもの。（２）端部の幅一定となる領域を設定せずに、端部まで
漸増あるいは漸減としたもの。（３）端面の片側（通常、高出力光取り出し（前端面）
側）だけ開口幅が漸増あるいは漸減するようにしたも
の。（４）端部開口幅が前端面と後端面とで異なるもの。（５）上記の（１）〜（４）のいくつかを組み合わせた
もの。また、端面付近に電極を設けないようにして、端部近傍
の開口部への電流注入によるバルク劣化の抑制や端面で
の再結合電流を低減することは、高い信頼性での小スポ
ット径のレーザ作製の観点から有効である。

【００６５】通常、半導体層をエッチング（特にウェッ
トエッチング）でストライプ幅を決定するときは、特定
の面が選択的に出やすくなるために、ストライプ幅を漸
減させようとするとストライプエッジが揺らいでしまう
ためにストライプのエッジが階段状に変化してしまい、
この階段状のエッジのうねりが水平方向の遠視野像にリ
ップルや大きなサイドピークなどの乱れが発生しやすく
なる。一方、本発明では、ストライプ幅漸増あるいは漸
減部分はＳｉＮｘアモルファス膜のエッチングしてで形
成されているために、直線的にストライプ幅を増加ある
いは減少させることができることから、リップルやサイ
ドピークのない良好な単峰性のピークを容易に得ること
ができる。

【００６６】端部での共振器方向における窓構造領域の
長さは、短くなりすぎると再現性よく劈開することが困
難となり、一方、長くなりすぎると窓構造領域での損失
が増加するためにしきい値電流の増大やスロープ効率の
低減などレーザ特性の劣化を招いてしまう。そこで、窓
構造領域の長さは、下限として、１μｍ以上が好まし
く、５μｍ以上がより好ましい。上限としては、５０μ
ｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましい。

【００６７】窓領域は、両端部に形成されていることが
好ましいが、片側の側面にだけ形成されていてもよい。
片側にだけ形成されている場合は、より高出力のレーザ
光が出射される端面側に形成されていることが好まし
い。なお、本明細書でいう「端面近傍」は、このような
窓構造領域が形成される部分をさす。

【００６８】本発明の半導体発光装置を製造する方法は
特に制限されない。いかなる方法により製造されたもの
であっても、上記請求項１の要件を満たすものであれば
本発明の範囲に含まれる。

【００６９】本発明の半導体発光装置を製造する際に
は、従来から用いられている方法を適宜選択して使用す
ることができる。結晶の成長方法は特に限定されるもの
ではなく、ダブルヘテロ構造の結晶成長や電流ブロック
層等の選択成長には、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ
法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドライ
ドあるいはハライド気相成長法（ＶＰＥ法）、液相成長
法（ＬＰＥ法）等の公知の成長方法を適宜選択して用い
ることができる。

【００７０】本発明の半導体発光装置の製造方法として
は、基板上に、活性層を含む化合物半導体層、該化合物
半導体層上に形成された開口部を有する保護膜、該開口
部上に形成された活性層より屈折率の小さいリッジ型の
化合物半導体層を形成し、その形成過程ないしは形成後
に、光導波路の両端部分において前記活性層のバンドギ
ャップが光導波路中央の電流注入領域における活性層の
バンドギャップよりも大きくする工程を行う方法を例示
することができる。

【００７１】各層の具体的成長条件等は、層の組成、成
長方法、装置の形状等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ法
を用いてＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長する場合、
ダブルへテロ構造は、成長温度６５０〜７５０℃程度、
Ｖ／ＩＩＩ比２０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓの場合）あ
るいは３００〜６００程度（ＩｎＧａＡｓＰ、ＡｌＧａ
ＩｎＰの場合）、ブロック領域は成長温度６００〜７０
０℃、Ｖ／ＩＩＩ比４０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓの場
合）あるいは３５０〜５５０程度（ＩｎＧａＡｓＰ、Ａ
ｌＧａＩｎＰの場合）、不純物拡散領域は成長温度５０
０〜６５０℃、Ｖ／ＩＩＩ比２０〜８０程度（ＡｌＧａ
Ａｓの場合）あるいは３００〜６００程度（ＩｎＧａＡ
ｓＰ、ＡｌＧａＩｎＰの場合）、熱処理（アニール）は
６００〜８００℃、３時間以内で行うのが好ましい。

【００７２】特に保護膜を用いて選択成長する部分がＡ
ｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰのようにＡｌを含む場合、
成長中に微量のＨＣｌガスを導入することにより、マス
ク上へのポリの堆積を防止することができるため非常に
好ましい。Ａｌの組成が高いほど、あるいはマスク幅あ
るいはマスク面積比が大きいほど、他の成長条件を一定
とした場合、ポリの堆積を防止し、かつ半導体表面露出
部のみに選択成長を行う（セレクティブモード）のに必
要なＨＣｌ導入量は増加する。一方、ＨＣｌガスの導入
量が多すぎるとＡｌＧａＡｓ層の成長が起こらず、逆に
半導体層がエッチングされてしまうが（エッチングモー
ド）が、Ａｌ組成が高くなるほど他の成長条件を一定と
した場合、エッチングモードになるのに必要なＨＣｌ導
入量は増加する。このため、最適なＨＣｌ導入量はトリ
メチルアルミニウム等のＡｌを含んだＩＩＩ族原料供給
モル数に大きく依存する。具体的には、ＨＣｌの供給モ
ル数とＡｌを含んだＩＩＩ族原料供給モル数の比（ＨＣ
ｌ／ＩＩＩ族）は、下限は０．０１以上が好ましく、
０．０５以上がより好ましく、０．１以上が最も好まし
い。上限は、５０以下が好ましく、１０以下がより好ま
しく、５以下が最も好ましい。ただし、Ｉｎを含む化合
物半導体層を選択成長（特に、ＨＣｌ導入）させる場合
は、組成制御が困難になりやすい。

【００７３】以下において、本発明の半導体発光装置の
別の好ましい実施態様について効果と関連づけながら説
明する。本発明の半導体発光装置においては、基板上
に、活性層を含む化合物半導体層、該化合物半導体層上
に形成された開口部を有する保護膜、前記開口部上に活
性層より屈折率の小さいリッジ型の化合物半導体層、実
質的リッジ形状の全面に形成されたコンタクト層から少
なくとも構成されていて、前記開口部の幅が２．２〜１
０００μｍであるものが好ましく、該半導体発光装置に
よれば高出力動作を実現することができる。さらにコン
タクト層に隣接する電極及び前記第２導電型第２クラッ
ド層とコンタクト層に十分な接触面積を持たせることに
より装置全体の抵抗を低く抑えることができる。コンタ
クト層が形成されたリッジの側面及び上面の一部は、更
に酸化防止等の目的で保護膜で覆うことも可能である。
その場合も、リッジ側面にコンタクト層を形成せずに保
護膜を形成するよりは装置全体の抵抗を小さく抑えるこ
とができ、その限りにおいて、本発明に包含されるもの
である。特に、ＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＮ系な
ど比抵抗の高い材料（とりわけｐ型において）におい
て、装置全体の抵抗低減には有効である。

【００７４】本発明では、開口部上に活性層より屈折率
の小さいリッジ型の化合物半導体層の一部が保護膜にの
りかかる様に、すなわち該開口部内部および少なくとも
開口部両脇の保護膜上の一部に第２導電型第２クラッド
層２８が形成されていることが好ましい。第２導電型第
２クラッド層２８の保護膜２７上への重なりの部分は下
限は０．０１μｍが好ましく、０．１μｍ以上がより好
ましく、上限は２．０μｍ未満（２．０μｍを除く）が
好ましく、１．０μｍ以下がより好ましい。このような
態様を採用することにより、保護膜２７とリッジ底部と
の境界近傍にしみ出す光分布の制御性を向上させること
ができたり、リッジ側面に形成されるコンタクト層の光
吸収を低減することができる。この場合、従来のリッジ
導波型レーザのように必ずしもリッジの側面に保護膜２
７を形成する必要がなくなり、プロセスの簡素化、コス
ト低減においても有効である。

【００７５】また本発明では、開口部３２の幅を４μｍ
以下に設定することができる。４μｍ以下にすることに
よって横モードをシングルモード（単一ピークの横方向
光強度分布）にすることが可能になる。また、遠視野像
が単一ピークであることを特徴とすることにより、情報
処理や光通信などの幅広い用途に好適なレーザを供する
ことができる。

【００７６】本発明では、前記活性層と前記保護膜との
間に形成されたクラッド層の厚みを０．１０〜０．５０
μｍにすることにより、上記の開口部幅（ストライプ
幅）において高出力動作を実現し易くなる。

【００７７】さらに、前記保護膜２７をＳｉＮｘ膜、Ｓ
ｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜及びＳｉ
Ｃ膜等の誘電体から構成することより、上記の条件にお
いて高出力動作を実現しやすくなる。このとき、保護膜
２７と第２導電型第１クラッド層２５との発振波長にお
ける屈折率差は０．５〜２．０とすることが好ましい。

【００７８】また、第２導電型第２クラッド層２８の厚
さは、前述の保護膜開口部幅Ｗに対して、０．２５〜
２．０倍程度が好ましい。この範囲であれば、周囲（後
述する電流ブロック層やリッジダミー領域）に比して著
しく突出することがなく、ジャンクションダウンで用い
た場合にリッジ部にストレスがかかって寿命に悪影響を
与えることもなく、また、逆に周囲に比して著しく低い
ために電極形成工程等の後工程が行いづらくなることも
ないため、好ましい。

【００７９】本発明の構造に加えて、ＤＨ構造のエピタ
キシャル面側に酸化防止層を設けた状態で、リッジ形状
のクラッドを再成長により形成することにより、再成長
界面で通過抵抗を増大させるような高抵抗層の発生を防
ぐことが容易に可能になる。

【００８０】酸化防止層としては、酸化されにくいか或
いは酸化されてもクリーニングが容易な材料であれば特
に限定されない。具体的には、Ａｌ等の酸化されやすい
元素を含まない元素の含有率の低い（０．３以下程度）
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が挙げられる。また、材
料または厚みの選択により活性層からの光を吸収しない
ことが好ましく、活性層材料よりバンドギャップの大き
い材料から選択されるが、バンドギャップが小さい材料
であっても、厚さが５０ｎｍ以下、より好ましくは３０
ｎｍ以下、最も好ましくは１０ｎｍ以下であれば、実質
的に光の吸収が無視できるので使用可能である。

【００８１】本発明では、再成長部のクラッド層を絶縁
体からなる保護膜の上面にかかるように成長し、保護膜
とリッジの近傍にしみ出す光の分布の制御性を良くした
り、再成長部のクラッド層上の成長可能な面の実質的全
面にコンタクト層を成長させ、クラッド層側面の酸化を
抑制したり、エピタキシャル面側の電極との接触面積の
増加を行い、電極とのコンタクト抵抗を低減したりする
ことが特に好ましい。これら再成長部のクラッド層やコ
ンタクト層を絶縁膜上部にかかるように成長することは
それぞれ単独に行っても良いし、両方を組み合わせても
良い。さらに、再成長でリッジを形成する場合にはリッ
ジ部の組成、キャリア濃度や成長速度の制御性を向上す
るために電流注入されるリッジ部より大面積となる電流
注入を行わないリッジダミー層を設けることも可能であ
る。この際、リッジダミー層の部分には電流の通過を防
止するために酸化膜等との絶縁性の被服層やサイリスタ
構造等を作製している。また、本発明の製造方法により
オフ基板上に電流注入ストライプをオフ方向となるべく
垂直な方向に形成された場合、再成長のリッジは左右非
対称となるが、従来の半導体からなるブロック層より
も、保護膜とリッジ部のクラッド層との屈折率差を容易
に大きくすることができたり、ストライプ方向を適切に
選ぶことにより再成長部のクラッド層が保護膜の上面に
かかるように成長させることができるので、保護膜とリ
ッジ近傍にしみ出す光の分布の対称性は良好であり、高
出力まで安定な基本横モード発振が得られる。このよう
に、本発明は様々なリッジストライプ型導波路構造半導
体発光装置に応用可能である。

【００８２】本発明の望ましい実施様態では、第２導電
型第１クラッド層２５の屈折率が第２導電型第２クラッ
ド層２８の屈折率よりも大きい。これにより、リッジ部
分への光分布（近視野像）の裾引きを抑制することがで
き、垂直広がり角（遠視野像）の対象性向上、水平広が
り角（遠視野像）のサイドピーク抑制、或いはコントク
ト層での光吸収抑制によるレーザ特性や信頼性の向上を
達成できる。

【００８３】本発明の望ましい別の実施様態では、第２
導電型第１クラッド層上の少なくとも保護膜開口部直
下、即ち、ストライプ領域及び好ましくはその両側にも
酸化防止層を有する。これによりリッジ部のクラッド層
を再成長により形成する場合、再成長界面で通過抵抗を
増大させるような高抵抗層の発生を防ぐことが可能にな
る。また、再成長界面に酸素等の不純物が多量に存在す
ると、結晶品質を低下による界面での光吸収（発熱）や
欠陥を介した不純物拡散の促進などを引き起こし、特性
や信頼性の劣化を招いてしまう。

【００８４】上記以外に、以下に列挙する様な実施態様
と組み合わせることが可能である等、本発明は様々なリ
ッジ導波型半導体発光装置に応用可能である。（１）ストライプ領域の両側を覆う保護膜の更に外側に
半導体、誘電体等の電流ブロック層を形成することによ
り、劈開、組立時の歩留まりを向上させ、ジャンクショ
ンダウンで組み立てた際のリッジ部へのストレスを軽減
して長寿命とする。（２）開口部の幅及び活性層と保護膜との距離を適切な
範囲内に設定すること、光の垂直広がり角が特定範囲と
なる様な構成とすること等を採用することにより、自励
発振を可能とする。（３）ストライプ領域の両側を覆う保護膜の更に外側に
リッジダミー領域を有する構造を形成することにより、
ストライプ部分の厚みや組成、キャリア濃度の制御を容
易に行う。本発明の半導体発光装置を利用した半導体レーザ装置と
して、情報処理用光源（通常ＡｌＧａＡｓ系（波長７８
０ｎｍ近傍）、ＡｌＧａＩｎＰ系（波長６００ｎｍ
帯）、ＩｎＧａＮ系（波長４００ｎｍ近傍））、通信用
信号光源（通常ＩｎＧａＡｓＰあるいはＩｎＧａＡｓを
活性層とする１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）レーザ、フ
ァイバー励起用光源（ＩｎＧａＡｓ歪み量子井戸活性層
／ＧａＡｓ基板を用いる９８０ｎｍ近傍、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ歪み量井戸活性層／ＩｎＰ基板を用いる１４８０ｎｍ
近傍など）レーザなどの通信用半導体レーザ装置など
の、特に高出力動作が求められる多用な装置を挙げるこ
とができる。また、通信用レーザでも、円形に近いレー
ザはファイバーとの結合効率を高める点で有効である。
また、遠視野像が単一ピークであるものは、情報処理や
光通信などの幅広い用途に好適なレーザとして供するこ
とができる。

【００８５】さらに、本発明は半導体レーザ以外に端面
発光型などの発光ダイオード（ＬＥＤ）としても応用可
能である。

【００８６】

【実施例】以下に具体例を挙げて、本発明を更に詳細に
説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作
等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更するこ
とができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具
体例に制限されるものではない。

【００８７】（実施例１）本実施例において、図４に示
す順に各層を形成することにより半導体発光装置を製造
した。なお図４（ａ）〜図４（ｆ）には、構造を把握し
やすくするために敢えて寸法を変えている部分がある
が、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりであ
る。

【００８８】厚さ３５０μｍで表面が（１００）面であ
るｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3）基板１０１上
に、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ２．０μｍのｎ型Ａｌ
_0.35Ｇａ_0.65Ａｓ（Ｓｉドープ：ｎ＝１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）からなるｎ型クラッド層１０２、二重量子井戸
（ＤＱＷ）活性層１０３、厚さ０．２５μｍのｐ型Ａｌ
_0.35Ｇａ_0.65Ａｓ（Ｂｅドープ：ｐ＝１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）からなるｐ型第１クラッド層１０４、厚さ１０ｎ
ｍのｐ型ＧａＡｓ（Ｂｅドープ：ｐ＝１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3）酸化防止層（エッチング阻止層）１０５を順次積
層した。二重量子井戸（ＤＱＷ）活性層１０３は、厚さ
３０ｎｍのＧａＡｓ光閉じ込め層（ノンドープ）、厚さ
６ｎｍのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ井戸層（ノンドープ）、厚
さ８ｎｍのＧａＡｓバリア層（ノンドープ）、厚さ６ｎ
ｍのＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ井戸層（ノンドープ）及び厚さ
３０ｎｍのＧａＡｓ光閉じ込め層（ノンドープ）を順次
積層した構造を有する。

【００８９】不純物の拡散領域を形成するために、ま
ず、このダブルヘテロ基板の表面に厚さ１００ｎｍのＳ
ｉＮｘ保護膜をプラズマＣＶＤにより堆積させ、フォト
リソグラフィーおよびエッチングにより［０−１１］Ｂ
方向に矩形状のＳｉＮｘ保護膜１０６を形成した（図４
（ａ））。なお、［０１−１］Ｂ方向は、一般的なＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体において、（１００）面と（０１
−１）面の間に存在する（１１−１）面が、Ｖ族元素が
現れる面である様に定義する。このとき、ＳｉＮｘ保護
膜のエッチングには緩衝フッ酸液などのウェットエッチ
ングもしくはＳＦ ₆、ＣＦ₄などのガスを用いたドライエ
ッチングを使用した。矩形状のＳｉＮｘ保護膜の長さは
７００μｍ、横幅は２０μｍとし、矩形状の保護膜の横
方向スペース間隔は３３０μｍ、縦方向のスペース間隔
は４０μｍとした。

【００９０】このストライプ状のＳｉＮｘ膜１０６の周
囲にＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、厚さ０．３
μｍの高濃度ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ（Ｚｎドープ：ｐ
＝１×１０²⁰ｃｍ^-3）不純物拡散層１０７、厚さ０．２
μｍのアンドープＧａＡｓキャップ層１０８を５８０℃
で形成した。

【００９１】この後、ＭＯＣＶＤ装置内でアニール（７
１５℃、１時間）を施すことにより、ｐ型ＧａＡｓ酸化
防止層１０５の表面から０．４μｍの深さまで、不純物
（Ｚｎ）拡散を行った（図４（ｂ））。この不純物拡散
のためのアニール工程は、不純物拡散層１０７とキャッ
プ層１０８の選択成長工程と同じＭＯＣＶＤ装置内で連
続して行った。このため、製造プロセスは簡略化されて
おり、Ｚｎからなる不純物の分布も再現性が高かった。
アニール工程によって、不純物は図４（ｂ）中で斜線を
付した領域に拡散し、素子端面の拡散フロント位置はｎ
型クラッド層１０２の内部に達した。このとき、図４
（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面では、ＳｉＮｘ保護膜１０
６の下を除く領域に不純物が拡散した（図４（ｃ））。
また、深さ方向の組成プロファイルをＡｒスパッタしな
がらオージェ電子分光法にて分析したところ、二重量子
井戸（ＤＱＷ）活性層１０３において混晶化が起こって
いることが判明した（図７（ａ）、図７（ｂ）参照）。
これは、高濃度（〜１×１０ ¹⁹ｃｍ^-3）のＺｎの拡散に
より、Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ井戸層とＧａＡｓバリア層及
びガイド層において、相互拡散（インターミキシング）
が生じたからである。また、フォトルミネッセンス（Ｐ
Ｌ）法において活性層からの発光波長を測定したとこ
ろ、図８に示すように、Ｚｎ拡散（すなわち混晶化）し
た領域においてＰＬピーク波長が４０ｎｍ短波長化（９
７０ｎｍから９３０ｎｍに変化）していることが判明し
た。すなわちバンドギャップが拡大（５５ｍｅＶ）して
いることが判明したことから、レーザ光出射端面部にお
いて窓構造が形成されていることが確認できた。

【００９２】次に、アンドープＧａＡｓキャップ層１０
８、高濃度ｐ型ＧａＡｓ不純物拡散層１０７をエッチン
グにより除去した。このとき、燐酸／過酸化水素系のエ
ッチング液でアンドープＧａＡｓキャップ層１０８及び
高濃度ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ不純物拡散層１０７の途
中まで除去し、フッ酸系のエッチング液により高濃度ｐ
型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ不純物拡散層１０７の残りを除去
し、ｐ型ＧａＡｓ酸化防止層１０５の表面でエッチング
停止させた。このあと、矩形状のＳｉＮｘ保護膜１０６
を緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくはＳＦ
₆、ＣＦ₄などのガスを用いたドライエッチングを用いて
除去した。

【００９３】このあと、このダブルヘテロ基板の表面に
厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ保護膜１０９をプラズマＣＶ
Ｄにより堆積させ、フォトリソグラフィーにより［０−
１１］Ｂ方向を長手方向とするストライプ状の開口部１
１０（ｐ型ＧａＡｓ酸化防止層１０５が露出）を形成し
た（図４（ｄ））。ストライプ状の開口部の幅は２．５
μｍとし、ストライプ状の開口部の横方向スペース間隔
は３３０μｍとした。

【００９４】この後、ＭＯＣＶＤ法により厚さ１．８μ
ｍのｐ型Ａｌ_0.4Ｇａ_0.6Ａｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝１×１
０¹⁸ｃｍ^-3）からなるｐ型第２クラッド層１１１及び厚
さ０．５μｍのｐ型ＧａＡｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝２×１
０¹⁹ｃｍ^-3）からなるコンタクト層１１２を成長させた
（図４（ｅ））。上記のＭＯＣＶＤ法において、ＩＩＩ
族原料にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチル
アルミニウム（ＴＭＡ）及びトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）を、Ｖ族原料にはアルシン及びホスフィンを、キ
ャリアガスには水素を用いた。また、ｐ型ドーパントに
はジメチル亜鉛、ｎ型ドーパントにはジシランを用い
た。また、リッジの成長時にはＨＣｌガスをＨＣｌ／Ｉ
ＩＩ族のモル比が０．２、特にＨＣｌ／ＴＭＡのモル比
が０．３となる様に導入した。

【００９５】この後、ｐ側の電極１１３を蒸着し、基板
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極１１４を蒸着
し、アロイした（図４（ｆ））。こうして作製したウエ
ハーにおいて、４０μｍ幅の不純物拡散領域のほぼ中央
で劈開して、レーザ光出射端面を形成（１次劈開）する
ようにチップバーに切り出し、端面窓構造レーザを作製
した。このときの共振器長は７４０μｍとした。前端面
５％−後端面９５％の非対称コーティングを施した後、
２次劈開によりチップに分離した。チップをジャンクシ
ョンダウンで組立した後、２５℃で連続通電（ＣＷ）に
て電流−光出力、電流−電圧特性を測定した。

【００９６】このようにして作製したレーザ素子の電流
−光出力特性を、図９に示す。本実施例によって作製し
た窓構造レーザでは動作電流の増加とともに光出力が増
加し、約４００ｍＷまでキンクフリーでかつ約５５０ｍ
ＷまでＣＯＤせずに光出力が得られた。しかし、それ以
上に動作電流を増加させても光出力は増加せず、素子自
体の発熱による熱飽和によって光出力が制限された。発
振波長は平均９７６ｎｍ、しきい値電流は平均２０ｍ
Ａ、スロープ効率は平均０．８ｍＷ／ｍＡであり、特性
は非常に良好であった。また、２５０ｍＷ出力時におけ
る垂直広がり角は平均２８°、水平拡がり角は平均８．
５°であった。このとき、非点隔差は２μｍ以下と非常
に小さくすることができ、光ファイバーとの光結合特性
に優れた光源となることが判明した。さらに、高い信頼
性（７０℃、２５０ｍＷの高温、高出力における３００
０時間以上の安定動作）が得られることが判明した。ま
た、電流注入のための開口部をエッチング阻止層により
形成しているため、素子構造の均一性を高めることがで
き、上記の半導体レーザ素子を高歩留まりで作製するこ
とができた。

【００９７】（実施例２）この実施例は図５に示すもの
である。なお図５（ａ）〜図５（ｆ）には、構造を把握
しやすくするために敢えて寸法を変えている部分がある
が、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりであ
る。

【００９８】まず、最初に（１００）面から［０−１−
１］Ａ方向に１０°オフさせた厚さ３５０μｍのＧａＡ
ｓ基板２０１の上に、ＭＯＣＶＤ法により厚さ０．５μ
ｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層（ｎ＝１ｘ１０
¹⁸ｃｍ^-3）（図示せず）、厚さ１．５μｍのＳｉドープ
ｎ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ第１クラッド層（ｎ＝１ｘ１
０¹⁸ｃｍ^-3）２０２、厚さ０．２５μｍのＳｉドープｎ
型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3） _0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第２クラッド層（ｎ
＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）２０３、厚さ５０ｎｍのノンドー
プ（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ光ガイド層あるいは
厚さ５ｎｍのノンドープ（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐバリア層に挟まれた厚さ５〜６ｎｍのノンドープＧａ
_0.44Ｉｎ_0.56Ｐ井戸層（３層）からなる三重量子井戸
（ＴＱＷ）活性層２０４、厚さ０．３μｍのＺｎドープ
ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ第１クラッド層
（ｐ＝７ｘ１０¹⁷ｃｍ^-3）２０５、厚さ５ｎｍのＺｎド
ープｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ酸化防止層（ｐ＝１ｘ１０¹⁸
ｃｍ^-3）２０６を順次積層することにより、ダブルへテ
ロ構造を形成した。

【００９９】このとき、酸化防止層２０６は活性層で再
結合した光を吸収しないように組成を選択する方がしき
い値電流を低減する上では好ましいが、セルフパルセー
ションさせるために意図的に光を吸収させて過飽和吸収
層として利用することも可能である。なお、光を吸収さ
せないようにするために、上記Ｇａ_XＩｎ_1-XＰ酸化防止
層の組成をＧａリッチ側（Ｘ＝０．５〜１）に変えた
り、Ａｌを若干量加える（（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐ、Ｘ＝０．１〜０．２程度）ことがさらに有効であ
る。

【０１００】不純物拡散領域を形成するために、まず、
このダブルヘテロ基板の表面に厚さ１００ｎｍのＳｉＮ
ｘ保護膜２０７をプラズマＣＶＤにより堆積させ、フォ
トリソグラフィーおよびエッチングにより［０−１１］
方向に矩形状のＳｉＮｘ膜２０７を形成した（図５
（ａ））。このとき、ＳｉＮｘ保護膜２０７のエッチン
グには緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくは
ＳＦ₆、ＣＦ₄などのガスを用いたドライエッチングを使
用した。矩形状のＳｉＮｘ保護膜の長さは４７０μｍ、
横幅は２０μｍとし、矩形状の保護膜の横方向スペース
間隔は２８０μｍ、縦方向のスペース間隔は３０μｍと
した。

【０１０１】この矩形状のＳｉＮｘ膜２０７の周囲にＭ
ＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、厚さ０．３μｍの
高濃度ｐ型ＧａＡｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝１×１０²⁰ｃｍ
^-3）不純物拡散層２０８、厚さ０．２μｍのアンドープ
ＧａＡｓキャップ層２０９を５８０℃で形成した。

【０１０２】この後、ＭＯＣＶＤ装置内でアニール（７
００℃、１時間）を施すことにより、ｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐ酸化防止層２０６の表面から０．５μｍの深さま
で、不純物（Ｚｎ）拡散を行った（図５（ｂ））。この
アニール工程によって、不純物は図５（ｂ）中で斜線を
付した領域に拡散し、素子端面の拡散フロント位置はｎ
型第１クラッド層２０２の内部に達した。このとき、図
５（ｂ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面では、ＳｉＮｘ保護膜２
０７の下を除く領域に不純物が拡散した（図５
（ｃ））。このとき、深さ方向の組成プロファイルをＡ
ｒスパッタしながらオージェ電子分光法にて分析したと
ころ、実施例１と同様に、三重量子井戸（ＴＱＷ）活性
層２０４において混晶化が起こっていることが判明し
た。これは、高濃度（〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3）のＺｎの拡
散により、Ｇａ_0.44Ｉｎ_0.56Ｐ井戸層と（Ａｌ _0.5Ｇａ
_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ａｓ井戸層及びガイド層において、相
互拡散（インターミキシング）が生じたからである。ま
た、フォトルミネッセンス（ＰＬ）法において活性層か
らの発光波長を測定したところ、Ｚｎ拡散（すなわち混
晶化）した領域においてＰＬピーク波長が３０ｎｍ短波
長化（６４５ｎｍから６１５ｎｍに変化）していること
が判明した。すなわちバンドギャップが拡大（９４ｍｅ
Ｖ）していることが判明したことから、レーザ光出射端
面部において窓構造が形成されていることが確認でき
た。

【０１０３】次に、アンドープＧａＡｓキャップ層２０
９、高濃度ｐ型ＧａＡｓ不純物拡散層２０８をエッチン
グにより除去した。このとき、燐酸／過酸化水素系のエ
ッチング液でアンドープＧａＡｓキャップ層２０９及び
高濃度ｐ型ＧａＡｓ不純物拡散層２０８を除去し、ｐ型
Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ酸化防止層２０６の表面でエッチング
停止させた。このあと、矩形状のＳｉＮｘ保護膜２０７
を緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくはＳＦ
₆、ＣＦ₄などのガスを用いたドライエッチングを用いて
除去した。

【０１０４】次にこのダブルへテロ基板の表面に絶縁性
のＳｉＮｘ保護膜（屈折率１．９、波長６５０ｎｍ近
傍）２１０を２００ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィ
法によりこのＳｉＮｘ膜２１０にオフアングルの方向と
直交する［０１−１］Ｂ方向に幅３．５μｍのストライ
プ状の開口部２１１を開けた（図５（ｄ））。

【０１０５】このストライプ状の開口部２１１に、ＭＯ
ＣＶＤ法を用いた選択成長により、リッジ中央での高さ
２．０μｍのＺｎドープｐ型Ａｌ_0.77Ｇａ_0.23Ａｓクラ
ッド層（ｐ＝１．５ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3；屈折率３．３、波
長６５５ｎｍ）２１２と厚さ０．５μｍのＺｎドープＧ
ａＡｓコンタクト層２１３からなるリッジを形成した
（図５（ｅ））。このとき、リッジの側面の大部分が
（３１１）Ａ面もしくはこれに近い面となることが多
く、再成長部のクラッド層を絶縁体からなる保護膜の上
面にかかるように成長し、再成長部のクラッド層上の成
長可能な面の実質的全面にコンタクト層２１３を成長さ
せた。ＳＥＭ観察によって、リッジ状のｐ型第２クラッ
ド層２１２は、ＳｉＮｘ保護膜２１０上に約０．４μｍ
重なって形成されていることが確認された。また、すべ
てのストライプ幅において、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
はリッジ側壁全面を覆っていた。このような構造を形成
したことにより、保護膜２１２とリッジの近傍にしみ出
す光の分布の制御性を良くし、クラッド層側面が露出す
ることによる表面酸化を抑制し、エピタキシャル面側の
電極との接触面積を増加し、電極とのコンタクト抵抗を
低減することができた。この傾向は再成長リッジ部がＡ
ｌＧａＡｓ、特にＡｌＡｓ混晶比（Ａｌ組成）０．２〜
０．９、好ましくは０．３〜０．８の時に顕著である。

【０１０６】なお、リッジ成長後に、従来法のようにリ
ッジ側壁の一部或いは全面をＳｉＮｘ保護膜で覆っても
特に問題はないが、本実施例においては、プロセスの簡
素化、コンタクト抵抗の低減等を考慮してリッジ側面に
誘電体等からなる保護膜は形成しなかった。基板のオフ
角度の影響により、リッジ形状が若干左右非対称となっ
た（図示せず）。

【０１０７】上記のＭＯＣＶＤ法において、ＩＩＩ族原
料にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）及びトリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）を、Ｖ族原料にはアルシン及びホスフィンを、キャ
リアガスには水素を用いた。また、ｐ型ドーパントには
ジメチル亜鉛、ｎ型ドーパントにはジシランを用いた。
また、リッジの成長時にはＨＣｌガスをＨＣｌ／ＩＩＩ
族のモル比が０．２、特にＨＣｌ／ＴＭＡのモル比が
０．３となる様に導入した。

【０１０８】この後、ｐ側の電極２１４を蒸着し、基板
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極２１５を蒸着
し、アロイした（図５（ｆ））。こうして作製したウエ
ハーより、３０μｍ幅の不純物拡散領域のほぼ中央で劈
開して、レーザ光出射端面を形成（１次劈開）するよう
にチップバーに切り出して、レーザ共振器構造を形成し
た。このときの共振器長は５００μｍとした。前端面１
０％−後端面９０％の非対称コーティングを施した後、
２次劈開によりチップに分離した。チップジャンクショ
ンダウンで組立した後、２５℃で連続通電（ＣＷ）にて
電流−光出力、電流−電圧特性を測定した。非常に良好
な電流−電圧特性及び電流−出力特性を示し、しきい値
も１．９Ｖと活性層のバンドギャップに対応する低い値
で、高抵抗層が存在しないことが確認できた。また、直
列抵抗が５〜６Ωと小さく、ｐ型コンタクト層とｐ型電
極の間の接触抵抗が極めて小さいことが確認された。本
実施例のレーザは、光出力２００ｍＷ動作までの高出力
を達成できており、発振波長が平均６５５ｎｍ、しきい
値電流が平均２０ｍＡ、スロープ効率が平均０．８５ｍ
Ｗ／ｍＡである等特性が非常に良好であり、垂直広がり
角は平均２３°であり、設計通りの単一ピークの遠視野
像（ビーム広がり角）が得られ、光分布の制御が非常に
良好であることが確認された。この結果より、ＳｉＮｘ
絶縁膜で横モードが基本的に制御されていることから、
再成長リッジ形状が若干非対称であることによるキンク
レベル等への悪影響は現れていないと考えられる。な
お、本願明細書において「単一ピーク」とは、必ずしも
１本のピークの存在しか許さない意味ではなく、最大ピ
ークの１／１０以上の強度を有する他のピークが存在し
ないことを意味する。また、水平方向の拡がり角におい
ても、リップルやサイドピークのない良好な単峰性のピ
ークが得られた。これらの結果から、本発明のレーザ構
造において、ＤＶＤ等の光ディスクの書き込み用光源な
どに利用されることがわかる。また、高い信頼性（６０
℃、５０ｍＷの高温、高出力における１０００時間以上
安定動作）が得られることが判明した。さらに、開口部
を選択成長により形成しているため、開口幅の均一性を
高めることができ、上記の半導体レーザ素子を高歩留ま
りで作製することができ、諸特性のバッチ内及びバッチ
間のばらつきも小さいことが判明した。

【０１０９】また、本実施例よりもストライプ状開口部
の幅を広くした半導体レーザ素子を製造したところ、幅
が５μｍ以上になると、ほとんどの素子が単一横モード
（単一ピークの横方向光強度分布）で発振しなくなって
しまうこともわかった。このことから、単一横モード発
振を実現させるためには、ストライプ状開口部の幅が５
μｍ以下であることが望ましいことが判明した。

【０１１０】さらに、実験結果から高出力動作ができる
領域をシミュレーションにて確認した結果、活性層内部
での横方向有効屈折率段差は５ｘ１０^-3〜１．３ｘ１０
^-2程度に設定する必要があることが判った。

【０１１１】本実施例では、ｎ側クラッド層が、厚さ
１．５μｍのＳｉドープＡｌ_0.75Ｇａ _0.25Ａｓ第１クラ
ッド層（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）２０２と、厚さ０．２
５μｍのＳｉドープｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐ第２クラッド層（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）２０３との
２層構造になっているが、いずれかの組成からなる１層
構造にしてもよい。このとき、１層のｎ側クラッド層の
厚みはほぼ２層分の厚みと同程度にすることができる。
また、ＧａＡｓ基板に完全に格子整合させるために、Ａ
ｌＧａＡｓ層に少量のＰを加えて、ＡｌＧａＡｓＰ層と
してもよく、例えば、Ｚｎドープｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25
Ａｓクラッド層（ｐ＝１．５ｘ１０¹⁸ｃｍ ^-3）は、Ａｌ
_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ_0.97Ｐ_0.03とすることもできる。これ
らの改変は、当業者に自明な範囲内で適宜行うことが可
能である。

【０１１２】（比較例）端部領域を窓構造としていない
ことを除き、実施例１と同じ工程によってレーザ素子を
作製した。すなわち、本比較例のレーザ素子は、実施例
とは不純物拡散領域を有していない点で異なっている。
この素子構造のレーザでは、動作電流を増加させたとこ
ろ、約３５０ｍＷの光出力が得られた時にＣＯＤが発生
し、レーザ素子が壊れてしまった（図９）。

【０１１３】

【発明の効果】本発明の半導体発光装置は、光導波路の
端部を窓構造とすることにより端面劣化を抑制できるこ
とから、高出力動作における素子の信頼性を高めること
ができる。このため、本発明は、半導体レーザなどをは
じめとして広範な分野に応用されうるものであり、特に
光通信システムに用いる光ファイバー増幅器励起用光源
に適している。

【０１１４】また、選択リッジ成長（ＳＲＧ；Ｓｅｌｅ
ｃｔｉｖｅＲｉｄｇｅＧｒｏｗｔｈ）構造をベース
として、活性層に近傍の上部に不純物拡散層を形成した
ことにより、不純物拡散フロントの位置制御性の向上や
端部でのリーク電流低減を図ることができる。

【０１１５】本発明の素子構造では、絶縁体からなる保
護膜を用いて、電流が注入されるストライプ領域にリッ
ジを選択成長により形成し、リッジ側面には絶縁体から
なる保護膜を形成しない構造としているので、ストライ
プ幅を直線的に増加、減少できている。また、リッジ部
分が横方向に成長していてストライプ漸減部分のリッジ
のうねりの影響を受けにくくなっていることから、水平
方向の遠視野像において、リップルやサイドピークのな
い良好な単峰性のピークが容易に得られる。また、成長
により形成したリッジ部分の頂部及び側面部を含む実質
的全面にコンタクト層を形成し、コンタクト層と電極と
の接触面積を増大させることにより、接触抵抗が下がる
とともに、リッジ側壁のクラッド層（特にＡｌを含んで
いる場合）の表面酸化も防止され、レーザ特性や信頼性
が向上する。

【０１１６】さらに、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系可
視レーザのように、短波長化のために低次の面方位
（（１００）等）に対してオフ角度の大きい基板を用い
た場合にも、上記リッジ導波型レーザにおけるリッジ形
状の左右非対称性が、光強度分布の左右非対称性に影響
をほとんど受けることなく、安定な基本横モードが高出
力動作まで得ることができる。

【０１１７】また、本発明では、開口部を選択成長によ
り形成しうるため、開口幅の均一性を高めることがで
き、上記の半導体レーザ素子を高歩留まりで作製するこ
とができる。特に、構造設計マージンの小さいレーザの
作製においては、本発明のレーザの作製方法は有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体発光装置の一実施例の斜視図
である。

【図２】図１に示した本発明の半導体発光装置の一実
施例の断面図であって、図１のＩＩ‐ＩＩ線に沿った矢
視方向の断面図である。

【図３】図１に示した本発明の半導体発光装置の一実
施例の断面図であって、図１のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿っ
た矢視方向の断面図である。

【図４】本発明の半導体発光装置の製造工程の一例を
説明する工程図である。

【図５】本発明の半導体発光装置の製造工程の他の一
例を説明する工程図である。

【図６】本発明の半導体発光装置の一実施例の活性層
のバンドギャップを示す図であり、（ａ）は窓領域のバ
ンドギャップを示す図であり、（ｂ）は電流注入領域の
バンドギャップを示す図である。

【図７】本発明の半導体発光装置におけるオージェ電
子分光法を用いた測定結果を示す図であり、（ａ）は比
較のための拡散の無い装置を示す図であり、（ｂ）は本
発明の半導体発光装置の一実施例であって不純物拡散に
よる混晶を示す図である。

【図８】本発明の半導体発光装置におけるフォトルミ
ネッセンス（ＰＬ）法を用いた測定結果を示す図であ
る。

【図９】本発明の半導体発光装置の一実施例と比較例
の動作電流と光出力の関係図である。

【図１０】本発明の半導体発光装置の一実施例の上面
図である。

【符号の説明】

２１：基板２２：第１導電型クラッド層２３：第１導電型クラッド層２４：活性層２５：第２導電型第１クラッド層２６：酸化防止層（エッチング阻止層）２７：保護層２８：第２導電型第２クラッド層２９：コンタクト層３０：エピタキシャル側電極３１：基板側電極３２：開口部５１、５７：光閉じ込め層５２、５４、５６：井戸層５３、５５：バリア層１０１：基板１０２：ｎ型クラッド層１０３：活性層１０４：ｐ型第１クラッド層１０５：酸化防止層（エッチング阻止層）１０６：ＳｉＮｘ保護膜１０７：不純物拡散層１０８：キャップ層１０９：ＳｉＮｘ保護膜１１０：ストライプ状の開口部１１１：ｐ型第２クラッド層１１２：コンタクト層１１３：ｐ側電極１１４：ｎ側電極２０１：基板２０２：ｎ型第１クラッド層２０３：ｎ型第２クラッド層２０４：活性層２０５：ｐ型第１クラッド層２０６：酸化防止層２０７：ＳｉＮｘ保護膜２０８：不純物拡散層２０９：キャップ層２１０：ＳｉＮｘ保護膜２１１：ストライプ状の開口部２１２：ｐ型第２クラッド層２１３：コンタクト層２１４：ｐ側電極２１５：ｎ側電極Ｗ１：端部幅Ｗ２：中央部幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層上に形成された開口部を有する保
護膜、該開口部上に形成され前記活性層より屈折率の小
さいリッジ型の化合物半導体層を有し、光導波路の両端
部分において前記活性層のバンドギャップが光導波路中
央の電流注入領域における活性層のバンドギャップより
も大きくなっていることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】前記リッジ型の化合物半導体層が、前記
開口部内部および少なくとも開口部両脇の保護膜上の一
部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
半導体発光装置。
【請求項３】前記活性層を含む化合物半導体層が、該
活性層の上下にそれぞれ活性層より屈折率の小さい層を
含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体
発光装置。
【請求項４】前記活性層の上下の活性層より屈折率の
小さい層のうち、基板側の層が第１導電型クラッド層で
あり、他方の層が第２導電型第１クラッド層であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体発
光装置。
【請求項５】前記第２導電型第１クラッド層上の光導
波路の両端部分に保護膜を有することを特徴とする請求
項４に記載の半導体発光装置。
【請求項６】前記第２導電型第１クラッド層上の少な
くとも前記開口部に酸化防止層を有することを特徴とす
る請求項４または５に記載の半導体発光装置。
【請求項７】前記活性層が量子井戸構造を有している
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導
体発光装置。
【請求項８】前記光導波路の両端部分における前記活
性層内の量子井戸層が混晶化していることを特徴とする
請求項１〜７のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項９】前記光導波路の両端部分における前記活
性層に不純物が拡散されていることを特徴とする請求項
１〜８のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１０】前記不純物の拡散により光導波路の両
端部分におけるｐｎ接合が少なくとも第１導電型クラッ
ド層内に形成されていることを特徴とする請求項９に記
載の半導体発光装置。
【請求項１１】前記活性層が単一の井戸層を有してい
ることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の
半導体発光装置。
【請求項１２】前記活性層が複数の井戸層および該井
戸層に挟まれたバリア層を有していて、該バリア層の厚
みが該井戸層よりも大きいことを特徴とする請求項１〜
１０のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１３】前記井戸層に圧縮歪みがかっかってい
ることを特徴とする請求項１１または１２に記載の半導
体発光装置。
【請求項１４】前記井戸層の構成元素にＩｎが含まれ
ていることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに
記載の半導体発光装置。
【請求項１５】前記井戸層を挟むバリア層あるいはガ
イド層の構成元素にＩｎが含まれていないことを特徴と
する請求項１１〜１４のいずれかに記載の半導体発光装
置。
【請求項１６】前記井戸層を挟むバリア層あるいはガ
イド層の構成元素にＡｌが含まれていることを特徴とす
る請求項１１〜１５のいずれかに記載の半導体発光装
置。
【請求項１７】前記開口部を有する保護膜の外側に電
流ブロック層を有することを特徴とする請求項１〜１６
のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項１８】前記電流ブロック層が少なくとも第１
導電型あるいは高抵抗の半導体層で構成されていること
を特徴とする請求項１７に記載の半導体発光装置。
【請求項１９】前記第２導電型第１クラッド層と前記
電流ブロック層との間に１層以上のエッチング阻止層を
有することを特徴とする請求項１７または１８に記載の
半導体発光装置。
【請求項２０】前記開口部を有する保護膜の該開口部
上に形成され、活性層より屈折率の小さい層を含む化合
物半導体層を有することを特徴とする請求項１〜１９の
いずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項２１】前記活性層の屈折率が前記開口部を有
する保護膜の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求
項１〜２０のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項２２】前記開口部の幅が、装置端面近傍で装
置中央部より広くなっていることを特徴とする請求項１
〜２１のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項２３】前記開口部の幅が、装置端面近傍で装
置中央部より狭くなっていることを特徴とする請求項１
〜２１のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項２４】前記開口部が両端部まで伸長している
ストライプ状の開口部であることを特徴とする請求項１
〜２３のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項２５】前記開口部が一方の端部まで伸長して
いるが他方の端部までは伸長していない開口部であるこ
とを特徴とする請求項１〜２３のいずれかに記載の半導
体発光装置。
【請求項２６】前記開口部が両端部まで伸長していな
い開口部であることを特徴とする請求項１〜２３のいず
れかに記載の半導体発光装置。
【請求項２７】前記開口部から活性層に電流が注入さ
れることを特徴とする請求項１〜２６のいずれかに記載
の半導体発光装置。
【請求項２８】前記基板の表面が低次の面方位に対し
てオフアングルを有することを特徴とする請求項１〜２
７のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項２９】遠視野像が単一ピークであることを特
徴とする請求項１〜２８のいずれかに記載の半導体発光
装置。
【請求項３０】前記光導波路の両端部分においる活性
層が、前記光導波路中央の電流注入領域における活性層
内にて発生した光に対して透明となるバンドギャップを
有することを特徴とする請求項１〜２９のいずれかに記
載の半導体発光装置。
【請求項３１】前記活性層が少なくともＧａＡｓ、Ａ
ｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩ
ｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎ
ＡｓＰ、ＧａＮあるいはＩｎＧａＮからなることを特徴
とする請求項１〜３０のいずれかに記載の半導体発光装
置。
【請求項３２】前記電流ブロック層の側壁が（１１
１）Ｂ面からなることを特徴とする請求項１〜３１のい
ずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項３３】前記電流ブロック層が選択成長により
形成されたことを特徴とする請求項１〜３２のいずれか
に記載の半導体発光装置。
【請求項３４】光ファイバー増幅器励起用光源として
用いられることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか
に記載の半導体発光装置。
【請求項３５】結晶成長装置内で上記不純物拡散層を
形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこと
により製造されることを特徴とする請求項１〜３４のい
ずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項３６】前記結晶成長装置が有機金属気相成長
装置であることを特徴とする請求項３５に記載の半導体
発光装置。
【請求項３７】表面を局所的に高温にして混晶化した
ことを特徴とする請求項８〜３６のいずれかに記載の半
導体発光装置。
【請求項３８】表面を局所的に高温にする方法とし
て、電子線やレーザ光の照射を用いることを特徴とする
請求項３７に記載の半導体発光装置。
【請求項３９】ハロゲン元素を含むガスを添加しなが
ら有機金属気相成長法を行うことにより、前記開口部上
にリッジ型の化合物半導体層を選択成長させて形成した
ことを特徴とする請求項１〜３８のいずれかに記載の半
導体発光装置。
【請求項４０】前記開口部の伸びる方向を、コンタク
ト層がリッジ形状の実質的全面に形成される様に選択す
ることを特徴とする請求項１〜３９のいずれかに記載の
半導体発光装置。
【請求項４１】前記基板の結晶成長面が（１００）面
又はそれと結晶学的に等価な面であり、前記保護膜の開
口部の伸びる方向を［０１−１］方向又はそれと結晶学
的に等価な方向とすることを特徴とする請求項１〜４０
のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項４２】前記リッジ型の化合物半導体層の側面
の少なくとも一部が電極と接していることを特徴とする
請求項１〜４１のいずれかに記載の半導体発光装置。