JP2001185810A - 半導体光デバイス装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体光デバイス装置及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 劈開や組立てが容易で、電流が十分に狭窄さ
れて歩留まりが高く、優れたＬＤ特性を得ることができ
る半導体光デバイス素子を提供すること。 【解決手段】 基板上に形成された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、該開口部に形成されたリッジ型の化合物半
導体層を有する半導体光デバイス装置において、活性層
の下側に電流ブロック領域または電流ブロック層が形成
されていることを特徴とする半導体光デバイス装置。
れて歩留まりが高く、優れたＬＤ特性を得ることができ
る半導体光デバイス素子を提供すること。 【解決手段】 基板上に形成された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、該開口部に形成されたリッジ型の化合物半
導体層を有する半導体光デバイス装置において、活性層
の下側に電流ブロック領域または電流ブロック層が形成
されていることを特徴とする半導体光デバイス装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光デバイス
装置及びその製造方法に係わり、特に半導体レーザとし
て好適な、リッジ型ストライプ構造を有する半導体光デ
バイス装置及びその製造方法に関するものである。
装置及びその製造方法に係わり、特に半導体レーザとし
て好適な、リッジ型ストライプ構造を有する半導体光デ
バイス装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来型のリッジ導波路型ストライプ構造
半導体レーザの構造及びその作成方法を図３（ａ）〜
（ｃ）に示す。図３（ａ）に示す様に、基板４１上に第
１導電型クラッド層４２、活性層４３及び第２導電型ク
ラッド層４４及び第２導電型コンタクト層４５を成長し
た後、図３（ｂ）の様にエッチングにより第２導電型コ
ンタクト層４５及び第２導電型クラッド層４４をエッチ
ングすることによってリッジ部を形成する。この際、リ
ッジ以外の部分は活性層４３の上部にある第２導電型ク
ラッド層４４の途中までエッチングし、その後、このリ
ッジ部側面およびリッジ以外の部分の表面を絶縁層４６
を用いて電流が流れないようにし、その上にリッジ上部
を含めて電極４７を形成し、基板側にも電極４８を形成
することにより作成する（図３（ｃ））。
半導体レーザの構造及びその作成方法を図３（ａ）〜
（ｃ）に示す。図３（ａ）に示す様に、基板４１上に第
１導電型クラッド層４２、活性層４３及び第２導電型ク
ラッド層４４及び第２導電型コンタクト層４５を成長し
た後、図３（ｂ）の様にエッチングにより第２導電型コ
ンタクト層４５及び第２導電型クラッド層４４をエッチ
ングすることによってリッジ部を形成する。この際、リ
ッジ以外の部分は活性層４３の上部にある第２導電型ク
ラッド層４４の途中までエッチングし、その後、このリ
ッジ部側面およびリッジ以外の部分の表面を絶縁層４６
を用いて電流が流れないようにし、その上にリッジ上部
を含めて電極４７を形成し、基板側にも電極４８を形成
することにより作成する（図３（ｃ））。
【０００３】このような構造にすることで、電流はリッ
ジ部を通じて活性層１２に注入され、リッジ部の下の活
性層１２で活性層１２の組成に対応した光が発生する。
一方、半導体部分に比べて屈折率の小さい絶縁層３１を
形成しているため、リッジ以外の部分の活性層の実効屈
折率はリッジ部の実効屈折率より小さくなる。その結
果、発生した光はリッジ下部の光導波路に閉じこめられ
ることになる。
ジ部を通じて活性層１２に注入され、リッジ部の下の活
性層１２で活性層１２の組成に対応した光が発生する。
一方、半導体部分に比べて屈折率の小さい絶縁層３１を
形成しているため、リッジ以外の部分の活性層の実効屈
折率はリッジ部の実効屈折率より小さくなる。その結
果、発生した光はリッジ下部の光導波路に閉じこめられ
ることになる。
【０００４】このリッジ導波路型ストライプ構造半導体
光デバイス装置はリッジ部分をエッチングにて形成して
いるため、活性層上のリッジ以外の部分のエッチングさ
れたクラッド層部分の厚みを一定にすることが困難であ
った。その結果、このリッジ以外の部分のクラッド層の
厚みのわずかな違いにより、この部分の活性層の実効屈
折率が大きく変動する。また電流注入の幅を決定するリ
ッジ底部の幅も変動し、そのために、低しきい値で光広
がり角を一定にしたレーザを再現性良く作成することは
困難であった。
光デバイス装置はリッジ部分をエッチングにて形成して
いるため、活性層上のリッジ以外の部分のエッチングさ
れたクラッド層部分の厚みを一定にすることが困難であ
った。その結果、このリッジ以外の部分のクラッド層の
厚みのわずかな違いにより、この部分の活性層の実効屈
折率が大きく変動する。また電流注入の幅を決定するリ
ッジ底部の幅も変動し、そのために、低しきい値で光広
がり角を一定にしたレーザを再現性良く作成することは
困難であった。
【０００５】このような問題を解決するために、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、リッジ部分以外に保護膜を作成して、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
等）。このようなレーザの構造とその作成方法を図３
（ａ’）〜（ｃ’）に示す。まず、基板５１上に、第１
導電型クラッド層５２、活性層５３及び第２導電型第１
クラッド層５４を成長した（図３（ａ’））後、該第２
導電型第１クラッド層５４表面をＳｉＯ2等の保護膜５
５で被覆し、フォトリソグラフィ法でストライプ状の窓
を開け、該ストライプ領域にのみ第２導電型第２クラッ
ド層５６と第２導電型コンタクト層５７を選択成長する
（図３（ｂ’））。次いで、リッジ以外の部分を覆う保
護膜５５、リッジを形成する第２導電型第２クラッド層
５６の側面及び第２導電型コンタクト層５７の表面全体
をＳｉＮｘ等の絶縁層５８で被覆し、再度リッジ頂部の
ＳｉＮｘ絶縁層をフォトリソグラフィ法で除去した後、
表面全体に電極５９を形成し、基板側にも電極６０を形
成する（図３（ｃ’））。
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、リッジ部分以外に保護膜を作成して、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
等）。このようなレーザの構造とその作成方法を図３
（ａ’）〜（ｃ’）に示す。まず、基板５１上に、第１
導電型クラッド層５２、活性層５３及び第２導電型第１
クラッド層５４を成長した（図３（ａ’））後、該第２
導電型第１クラッド層５４表面をＳｉＯ2等の保護膜５
５で被覆し、フォトリソグラフィ法でストライプ状の窓
を開け、該ストライプ領域にのみ第２導電型第２クラッ
ド層５６と第２導電型コンタクト層５７を選択成長する
（図３（ｂ’））。次いで、リッジ以外の部分を覆う保
護膜５５、リッジを形成する第２導電型第２クラッド層
５６の側面及び第２導電型コンタクト層５７の表面全体
をＳｉＮｘ等の絶縁層５８で被覆し、再度リッジ頂部の
ＳｉＮｘ絶縁層をフォトリソグラフィ法で除去した後、
表面全体に電極５９を形成し、基板側にも電極６０を形
成する（図３（ｃ’））。
【０００６】このように絶縁層で、リッジ以外の部分に
電流が流れないようにすると表面は絶縁層で覆われてし
まい劈開がしづらく、また電極剥がれなどの問題があっ
た。また、絶縁層にピンホール等が存在した場合に、リ
ッジ以外の部分に、電流が流れてしまいリッジ部分で十
分に電流を狭窄できないという問題もあった。さらに図
４のように、基板側を上にエピタキシャル層側を下にす
るジャンクション・ダウンで組み立てた際には、半田材
が電極と保護膜の厚み分回り込むだけでその下の化合物
半導体層に達してしまい電流漏れを生じやすい。また、
リッジ部分が他の部分に比べて、とびだしている場合
は、ストレスによる劣化を招きやすい等の問題があり好
ましい状態ではない。
電流が流れないようにすると表面は絶縁層で覆われてし
まい劈開がしづらく、また電極剥がれなどの問題があっ
た。また、絶縁層にピンホール等が存在した場合に、リ
ッジ以外の部分に、電流が流れてしまいリッジ部分で十
分に電流を狭窄できないという問題もあった。さらに図
４のように、基板側を上にエピタキシャル層側を下にす
るジャンクション・ダウンで組み立てた際には、半田材
が電極と保護膜の厚み分回り込むだけでその下の化合物
半導体層に達してしまい電流漏れを生じやすい。また、
リッジ部分が他の部分に比べて、とびだしている場合
は、ストレスによる劣化を招きやすい等の問題があり好
ましい状態ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように従来型のリ
ッジストライプ型導波路構造半導体光デバイス装置は、
再成長を用いて作成する場合でも、絶縁層等でリッジ以
外の部分に電流が流れないようにしたＬＤでは、劈開、
組立がしづらくまた、保護膜等で十分に電流が狭窄され
ずに歩留まりが低下する場合があった。またジャンクシ
ョン・ダウンに組み立てた場合には、リッジ以外の部分
への電流漏れによる劣化を招き、十分なＬＤ特性が得ら
れない場合があった。上記の従来技術の問題点に鑑み
て、本発明は、劈開や組立てが容易で、電流が十分に狭
窄されて歩留まりが高く、優れたＬＤ特性を得ることが
できる半導体光デバイス素子を提供すること、およびそ
のような特性を有する半導体光デバイス素子を簡便に製
造する方法を提供することを課題とした。
ッジストライプ型導波路構造半導体光デバイス装置は、
再成長を用いて作成する場合でも、絶縁層等でリッジ以
外の部分に電流が流れないようにしたＬＤでは、劈開、
組立がしづらくまた、保護膜等で十分に電流が狭窄され
ずに歩留まりが低下する場合があった。またジャンクシ
ョン・ダウンに組み立てた場合には、リッジ以外の部分
への電流漏れによる劣化を招き、十分なＬＤ特性が得ら
れない場合があった。上記の従来技術の問題点に鑑み
て、本発明は、劈開や組立てが容易で、電流が十分に狭
窄されて歩留まりが高く、優れたＬＤ特性を得ることが
できる半導体光デバイス素子を提供すること、およびそ
のような特性を有する半導体光デバイス素子を簡便に製
造する方法を提供することを課題とした。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、活性層の下側（例え
ば基板内部）に電流ブロック領域あるいは活性層の下側
（例えば基板上）に電流ブロック層を形成した構造を有
する半導体光デバイス装置とすることで、保護膜の存在
を最小限にし、劈開、組立等の歩留まりを向上すること
を見いだし、また、ジャンクション・ダウンで組み立て
た場合に十分なＬＤ特性が得られることを見いだし、さ
らに、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素
子の信頼性を向上させることを見いだし、本発明に到達
した。
題を解決すべく鋭意検討した結果、活性層の下側（例え
ば基板内部）に電流ブロック領域あるいは活性層の下側
（例えば基板上）に電流ブロック層を形成した構造を有
する半導体光デバイス装置とすることで、保護膜の存在
を最小限にし、劈開、組立等の歩留まりを向上すること
を見いだし、また、ジャンクション・ダウンで組み立て
た場合に十分なＬＤ特性が得られることを見いだし、さ
らに、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素
子の信頼性を向上させることを見いだし、本発明に到達
した。
【０００９】すなわち本発明は、基板上に形成された活
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、該開口部に形成されたリ
ッジ型の化合物半導体層を有する半導体光デバイス装置
において、活性層の下側に電流ブロック領域または電流
ブロック層が形成されていることを特徴とする半導体光
デバイス装置を提供する。
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、該開口部に形成されたリ
ッジ型の化合物半導体層を有する半導体光デバイス装置
において、活性層の下側に電流ブロック領域または電流
ブロック層が形成されていることを特徴とする半導体光
デバイス装置を提供する。
【００１０】本発明の半導体光デバイス装置の好ましい
態様として、前記の活性層を含む化合物半導体層が、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；前記のリッジ型の化合物半導体層が、
活性層より屈折率の小さい層を含む態様；前記の活性層
より屈折率の小さい層が、第２導電型第２クラッド層で
ある態様；前記電流ブロック領域あるいは電流ブロック
層が、少なくとも基板または活性層の下にある化合物半
導体層の側面近傍に形成されている態様；前記の電流ブ
ロック領域あるいは電流ブロック層により挟まれた電流
狭窄領域を前記開口部直下近傍のみに形成する態様；前
記の電流ブロック領域あるいは電流ブロック層が、第２
導電型または高抵抗である態様；前記電流ブロック領域
が、基板およびあるいは活性層の下にある化合物半導体
層の内部に選択的に形成されている態様；前記の電流ブ
ロック領域あるいは電流ブロック層が、端面近傍に形成
されている態様；前記電流ブロック領域が、光導波路に
段差が生じることなく、端面近傍に形成されている態
様；前記電流ブロック層が、基板および／または活性層
の下にある化合物半導体層の上に選択的に形成されてい
る態様；前記活性層と前記電流ブロック層との間に光ガ
イド層が形成されている態様；前記電流ブロック層が、
半導体層である態様；前記電流ブロック層が、絶縁体膜
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；前記ブロック層が形成されていない領域から活性
層に電流が注入される態様；光導波路の端部にレーザ光
に対して透明な領域を形成している態様；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表面側電極と接している
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
活性層が少なくともＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮある
いはＩｎＧａＮからなる態様；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ことを特徴とする
態様；前記保護膜の外側にリッジダミー領域を有する態
様；前記リッジダミー領域にリッジダミー層が形成され
ている態様；前記リッジダミー領域の下側の少なくとも
一部に電流ブロック層が形成されている態様；前記リッ
ジダミー層の少なくとも一部が前記表面側電極と接して
いる態様；レーザチップがジャンクション・ダウンにて
組み立てられている態様を挙げることができる。
態様として、前記の活性層を含む化合物半導体層が、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；前記のリッジ型の化合物半導体層が、
活性層より屈折率の小さい層を含む態様；前記の活性層
より屈折率の小さい層が、第２導電型第２クラッド層で
ある態様；前記電流ブロック領域あるいは電流ブロック
層が、少なくとも基板または活性層の下にある化合物半
導体層の側面近傍に形成されている態様；前記の電流ブ
ロック領域あるいは電流ブロック層により挟まれた電流
狭窄領域を前記開口部直下近傍のみに形成する態様；前
記の電流ブロック領域あるいは電流ブロック層が、第２
導電型または高抵抗である態様；前記電流ブロック領域
が、基板およびあるいは活性層の下にある化合物半導体
層の内部に選択的に形成されている態様；前記の電流ブ
ロック領域あるいは電流ブロック層が、端面近傍に形成
されている態様；前記電流ブロック領域が、光導波路に
段差が生じることなく、端面近傍に形成されている態
様；前記電流ブロック層が、基板および／または活性層
の下にある化合物半導体層の上に選択的に形成されてい
る態様；前記活性層と前記電流ブロック層との間に光ガ
イド層が形成されている態様；前記電流ブロック層が、
半導体層である態様；前記電流ブロック層が、絶縁体膜
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；前記ブロック層が形成されていない領域から活性
層に電流が注入される態様；光導波路の端部にレーザ光
に対して透明な領域を形成している態様；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表面側電極と接している
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
活性層が少なくともＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮある
いはＩｎＧａＮからなる態様；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ことを特徴とする
態様；前記保護膜の外側にリッジダミー領域を有する態
様；前記リッジダミー領域にリッジダミー層が形成され
ている態様；前記リッジダミー領域の下側の少なくとも
一部に電流ブロック層が形成されている態様；前記リッ
ジダミー層の少なくとも一部が前記表面側電極と接して
いる態様；レーザチップがジャンクション・ダウンにて
組み立てられている態様を挙げることができる。
【００１１】また、本発明は、基板内部もしくは基板上
側に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層を形成す
る工程、活性層を含む化合物半導体層及び保護膜をこの
順に形成する工程、該保護膜に開口部を形成する工程、
該開口部にリッジ型の化合物半導体層を選択成長する工
程を含むことを特徴とする半導体光デバイス装置の製造
方法も提供する。
側に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層を形成す
る工程、活性層を含む化合物半導体層及び保護膜をこの
順に形成する工程、該保護膜に開口部を形成する工程、
該開口部にリッジ型の化合物半導体層を選択成長する工
程を含むことを特徴とする半導体光デバイス装置の製造
方法も提供する。
【００１２】本発明の半導体光デバイス装置の製造方法
の好ましい態様として、前記電流ブロック領域を不純物
拡散あるいは不純物注入により形成する態様；結晶成長
装置内で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；前記不
純物拡散層が前記電流ブロック領域に対して選択エッチ
ングにより除去する態様；前記電流ブロック層を選択成
長により形成する態様；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
成する態様；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（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
向とする態様を挙げることができる。
の好ましい態様として、前記電流ブロック領域を不純物
拡散あるいは不純物注入により形成する態様；結晶成長
装置内で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；前記不
純物拡散層が前記電流ブロック領域に対して選択エッチ
ングにより除去する態様；前記電流ブロック層を選択成
長により形成する態様；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
成する態様；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（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、本発明の半導体光
デバイス装置およびその製造方法について詳細に説明す
る。 本発明の半導体光デバイス装置は、基板上に形成
された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、該開口部に形成
されたリッジ型の化合物半導体層を少なくとも有する半
導体光デバイス装置である。本発明の半導体光デバイス
装置は、これらの層の他に半導体光デバイス装置に通常
形成される層を適宜有していてもよい。本発明の特徴
は、活性層の下側に電流ブロック領域または電流ブロッ
ク層が形成されている点にある。
デバイス装置およびその製造方法について詳細に説明す
る。 本発明の半導体光デバイス装置は、基板上に形成
された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、該開口部に形成
されたリッジ型の化合物半導体層を少なくとも有する半
導体光デバイス装置である。本発明の半導体光デバイス
装置は、これらの層の他に半導体光デバイス装置に通常
形成される層を適宜有していてもよい。本発明の特徴
は、活性層の下側に電流ブロック領域または電流ブロッ
ク層が形成されている点にある。
【００１４】本明細書において「電流ブロック領域」と
は、ある層の一部を構成する領域であって電流をブロッ
クする機能を有するものをいう。また、「電流ブロック
層」とは、全体が電流をブロックする機能を有する層を
いう。本発明の半導体光デバイス装置は、活性層の下側
に電流ブロック領域か電流ブロック層のいずれか一方の
みが形成されていてもよいし、電流ブロック領域と電流
ブロック層の両方が形成されていてもよい。
は、ある層の一部を構成する領域であって電流をブロッ
クする機能を有するものをいう。また、「電流ブロック
層」とは、全体が電流をブロックする機能を有する層を
いう。本発明の半導体光デバイス装置は、活性層の下側
に電流ブロック領域か電流ブロック層のいずれか一方の
みが形成されていてもよいし、電流ブロック領域と電流
ブロック層の両方が形成されていてもよい。
【００１５】このような特徴を有する本発明の半導体光
デバイス装置の構造を、図１および図２に示す態様を参
照しながら具体的に説明する。図１（ａ）および（ｂ）
は、電流ブロック領域を有する本発明の半導体光デバイ
ス装置の具体的態様を示すものである。図１（ａ）およ
び（ｂ）では、基板１１の中に電流ブロック領域１２が
形成されている。図１（ａ）では、電流ブロック領域１
２は、光導波路の直下には形成されず、光導波路の直下
にあたる部分の左右に基板の側面にかけて形成されてい
る。また、図１（ｂ）では、電流ブロック領域１２は、
図１（ａ）の部分に加えてさらに端部にも形成されてい
る。電流ブロック領域の形状および形成位置は、これら
の態様に限定されるものではない。例えば、電流ブロッ
ク領域は、活性層の下側に形成されているバッファー層
やクラッド層の内部に形成されていてもよい。また、複
数の層にまたがって形成されていてもよい。
デバイス装置の構造を、図１および図２に示す態様を参
照しながら具体的に説明する。図１（ａ）および（ｂ）
は、電流ブロック領域を有する本発明の半導体光デバイ
ス装置の具体的態様を示すものである。図１（ａ）およ
び（ｂ）では、基板１１の中に電流ブロック領域１２が
形成されている。図１（ａ）では、電流ブロック領域１
２は、光導波路の直下には形成されず、光導波路の直下
にあたる部分の左右に基板の側面にかけて形成されてい
る。また、図１（ｂ）では、電流ブロック領域１２は、
図１（ａ）の部分に加えてさらに端部にも形成されてい
る。電流ブロック領域の形状および形成位置は、これら
の態様に限定されるものではない。例えば、電流ブロッ
ク領域は、活性層の下側に形成されているバッファー層
やクラッド層の内部に形成されていてもよい。また、複
数の層にまたがって形成されていてもよい。
【００１６】図２（ａ）および（ｂ）は、電流ブロック
層を有する本発明の半導体光デバイス装置の具体的態様
を示すものである。図２（ａ）および（ｂ）では、基板
１１の上に電流ブロック層１３が形成されている。図２
（ａ）では、電流ブロック層１３は、光導波路の直下に
は形成されず、光導波路の直下にあたる部分の左右に基
板の側面にかけて形成されている。また、図２（ｂ）で
は、電流ブロック層１３は、図２（ａ）の部分に加えて
さらに端部にも形成されている。電流ブロック層の形状
および形成位置は、これらの態様に限定されるものでは
ない。例えば、電流ブロック層は活性層の下側に形成さ
れている任意の層の間に形成されていてもよく、バッフ
ァー層とクラッド層の間に形成されていてもよい。ま
た、電流ブロック層の数は１つでも複数であってもよ
い。
層を有する本発明の半導体光デバイス装置の具体的態様
を示すものである。図２（ａ）および（ｂ）では、基板
１１の上に電流ブロック層１３が形成されている。図２
（ａ）では、電流ブロック層１３は、光導波路の直下に
は形成されず、光導波路の直下にあたる部分の左右に基
板の側面にかけて形成されている。また、図２（ｂ）で
は、電流ブロック層１３は、図２（ａ）の部分に加えて
さらに端部にも形成されている。電流ブロック層の形状
および形成位置は、これらの態様に限定されるものでは
ない。例えば、電流ブロック層は活性層の下側に形成さ
れている任意の層の間に形成されていてもよく、バッフ
ァー層とクラッド層の間に形成されていてもよい。ま
た、電流ブロック層の数は１つでも複数であってもよ
い。
【００１７】本発明では、電流ブロック領域は基板内に
形成されていることが好ましく、電流ブロック層は基板
上に形成されていることが好ましい。特に、図１や図２
に示すように、電流ブロック領域は基板内にのみ形成さ
れていることが好ましく、電流ブロック層は基板上にの
み形成されていることが、成長回数低減や表面酸化抑制
の観点から好ましい。これにより、保護膜の存在を最小
限にし、劈開、組立等の歩留まりを向上させることがで
きる。また、ジャンクション・ダウンで組み立てた場合
に十分なＬＤ特性を得ることができ、さらに、非可逆的
光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素子の信頼性を向
上させることもできる。
形成されていることが好ましく、電流ブロック層は基板
上に形成されていることが好ましい。特に、図１や図２
に示すように、電流ブロック領域は基板内にのみ形成さ
れていることが好ましく、電流ブロック層は基板上にの
み形成されていることが、成長回数低減や表面酸化抑制
の観点から好ましい。これにより、保護膜の存在を最小
限にし、劈開、組立等の歩留まりを向上させることがで
きる。また、ジャンクション・ダウンで組み立てた場合
に十分なＬＤ特性を得ることができ、さらに、非可逆的
光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素子の信頼性を向
上させることもできる。
【００１８】電流ブロック領域または電流ブロック層の
厚みは、薄すぎると電流ブロックの機能が不十分とな
り、厚くなりすぎると通過抵抗が大きくなるなってしま
う。具体的には、下限は０．０１μｍ以上が好ましく、
０．１μｍ以上がより好ましい。上限は５μｍ以下が好
ましく、３μｍ以下がより好ましい。また、図１および
図２に示すように、電流ブロック領域または電流ブロッ
ク層は、光導波路の直下にあたる部分には形成されず、
光導波路の直下にあたる部の左右に基板の側面にかけて
形成されていることが好ましい。これにより、劈開にお
けるチップ側面での電極の垂れ下がりやジャンクション
・ダウンで組み立てた時の半田材の回り込み等による光
導波路端面あるいは側面での電流リークの発生を防止す
ることができるようになる。
厚みは、薄すぎると電流ブロックの機能が不十分とな
り、厚くなりすぎると通過抵抗が大きくなるなってしま
う。具体的には、下限は０．０１μｍ以上が好ましく、
０．１μｍ以上がより好ましい。上限は５μｍ以下が好
ましく、３μｍ以下がより好ましい。また、図１および
図２に示すように、電流ブロック領域または電流ブロッ
ク層は、光導波路の直下にあたる部分には形成されず、
光導波路の直下にあたる部の左右に基板の側面にかけて
形成されていることが好ましい。これにより、劈開にお
けるチップ側面での電極の垂れ下がりやジャンクション
・ダウンで組み立てた時の半田材の回り込み等による光
導波路端面あるいは側面での電流リークの発生を防止す
ることができるようになる。
【００１９】電流ブロック領域あるいは電流ブロック層
により挟まれた電流狭窄領域を、光導波路の直下にあた
る部分の近傍のみに形成することにより、リッジダミー
領域上に保護膜を介さずに直接電極を形成しても素子内
部での電流リークも防止することができる。電流狭窄領
域の幅は、広すぎると電流ブロックの機能が不十分とな
り、狭くなりすぎると通過抵抗が大きくなるなってしま
う。具体的には、下限は０．５μｍ以上が好ましく、１
μｍ以上がより好ましい。上限は５０μｍ以下が好まし
く、２０μｍ以下がより好ましい。図２に示すように、
リッジダミー領域の下側の少なくとも一部に電流ブロッ
ク層を形成することにより、リッジ部分をリッジダミー
領域の少なくとも一部に比べて低くすることができ、ジ
ャンクション・ダウン組立時におけるストレスを低減す
ることが可能となる。
により挟まれた電流狭窄領域を、光導波路の直下にあた
る部分の近傍のみに形成することにより、リッジダミー
領域上に保護膜を介さずに直接電極を形成しても素子内
部での電流リークも防止することができる。電流狭窄領
域の幅は、広すぎると電流ブロックの機能が不十分とな
り、狭くなりすぎると通過抵抗が大きくなるなってしま
う。具体的には、下限は０．５μｍ以上が好ましく、１
μｍ以上がより好ましい。上限は５０μｍ以下が好まし
く、２０μｍ以下がより好ましい。図２に示すように、
リッジダミー領域の下側の少なくとも一部に電流ブロッ
ク層を形成することにより、リッジ部分をリッジダミー
領域の少なくとも一部に比べて低くすることができ、ジ
ャンクション・ダウン組立時におけるストレスを低減す
ることが可能となる。
【００２０】図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すよう
に、端面近傍にも電流ブロック領域または電流ブロック
層を形成することができる。このように端部に電流非注
入領域を形成することにより、端面での電流再結合を低
減することが可能となり、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レ
ベルを高めて、素子の信頼性を向上させることができ
る。不純物拡散などの手法を用いて、光導波路の端部に
レーザ光に対して透明な領域を形成した窓構造レーザに
おいても、同様に端面での再結合電流の発生を防止でき
る。このとき、図２（ｂ）に示すように、電流ブロック
層が端面近傍に形成されていて、端面近傍で光導波路に
段差がある場合、端面近傍では光が活性層からクラッド
層などのよりバンドギャップの大きい層に漏れだして、
実質的に端面が光に対して透明、すなわち端面窓構造と
することも可能となる。
に、端面近傍にも電流ブロック領域または電流ブロック
層を形成することができる。このように端部に電流非注
入領域を形成することにより、端面での電流再結合を低
減することが可能となり、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レ
ベルを高めて、素子の信頼性を向上させることができ
る。不純物拡散などの手法を用いて、光導波路の端部に
レーザ光に対して透明な領域を形成した窓構造レーザに
おいても、同様に端面での再結合電流の発生を防止でき
る。このとき、図２（ｂ）に示すように、電流ブロック
層が端面近傍に形成されていて、端面近傍で光導波路に
段差がある場合、端面近傍では光が活性層からクラッド
層などのよりバンドギャップの大きい層に漏れだして、
実質的に端面が光に対して透明、すなわち端面窓構造と
することも可能となる。
【００２１】一方、図１に示すように、電流ブロック領
域を平坦に埋め込む場合には、光導波路に段差が生じる
ことなく、端面近傍にも電流ブロック領域を形成するこ
とができ、端部での光導波損失の発生を防止できる。こ
のとき、光導波路が実質的に一直線上にあることが好ま
しく、具体的には端部における光導波路の段差が波長の
１／１０以下であることが好ましい。端面での電流ブロ
ック領域あるいは電流ブロック層の幅は、狭すぎると、
電流非注入の効果が低減したり、劈開が困難になるなど
の問題が生じてしまい、広すぎると、電流非注入領域で
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、電流非注入領域の長さは、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、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ま
しい。
域を平坦に埋め込む場合には、光導波路に段差が生じる
ことなく、端面近傍にも電流ブロック領域を形成するこ
とができ、端部での光導波損失の発生を防止できる。こ
のとき、光導波路が実質的に一直線上にあることが好ま
しく、具体的には端部における光導波路の段差が波長の
１／１０以下であることが好ましい。端面での電流ブロ
ック領域あるいは電流ブロック層の幅は、狭すぎると、
電流非注入の効果が低減したり、劈開が困難になるなど
の問題が生じてしまい、広すぎると、電流非注入領域で
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、電流非注入領域の長さは、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、５０μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ま
しい。
【００２２】電流非注入領域は、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
ような電流非注入領域が形成される部分をさす。
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
ような電流非注入領域が形成される部分をさす。
【００２３】電流ブロック層あるいは電流ブロック領域
の形成方法は特に限定されない。電流ブロック層は、プ
ロセスの簡素化や形状制御性の観点から、選択成長によ
り形成することが好ましい。一方、電流ブロック領域
は、不純物拡散あるいは不純物注入により形成すること
が好ましい。このとき、結晶成長装置内で不純物拡散層
を形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこ
とが好ましい。結晶成長装置は有機金属気相成長装置で
あることがさらに好ましい。また、不純物拡散層は、前
記電流ブロック領域に対して選択エッチングにより除去
することが、平坦化の観点から好ましい。
の形成方法は特に限定されない。電流ブロック層は、プ
ロセスの簡素化や形状制御性の観点から、選択成長によ
り形成することが好ましい。一方、電流ブロック領域
は、不純物拡散あるいは不純物注入により形成すること
が好ましい。このとき、結晶成長装置内で不純物拡散層
を形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこ
とが好ましい。結晶成長装置は有機金属気相成長装置で
あることがさらに好ましい。また、不純物拡散層は、前
記電流ブロック領域に対して選択エッチングにより除去
することが、平坦化の観点から好ましい。
【００２４】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
は、不純物拡散層を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。
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
は、不純物拡散層を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。
【００２５】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、ＩＩＩ−Ｖ族半導体
に対しては、例えば、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚ
ｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）な
ど、ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓ
ｅ）、テルル（Ｔｅ）などが挙げられる。また、高抵抗
化することができる不純物でもよく、例えば、銅（Ｃ
ｕ）、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。
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、ＩＩＩ−Ｖ族半導体
に対しては、例えば、ｐ型不純物として、亜鉛（Ｚ
ｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ベリリウム（Ｂｅ）な
ど、ｎ型不純物として、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウ
ム（Ｇｅ）、錫（Ｓｎ）、硫黄（Ｓ）、セレン（Ｓ
ｅ）、テルル（Ｔｅ）などが挙げられる。また、高抵抗
化することができる不純物でもよく、例えば、銅（Ｃ
ｕ）、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。
【００２６】また、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
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。
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
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。
【００２７】図１および図２において、電流ブロック領
域１２を形成した基板１１、あるいは電流ブロック層１
３を形成した基板１１の上には、活性層を含む化合物半
導体層が形成されている。活性層を含む化合物半導体層
は、通常、活性層１５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１４、他方のエピタキシャル側の層は第２導電
型第１クラッド層１６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。通常は、２
層のクラッド層で活性層を挟んでなるダブルへテロ（Ｄ
Ｈ）構造であり、基板１１上に第１導電型クラッド層１
４、活性層１５、第２導電型第１クラッド層１６が順次
積層されている。このとき、第２導電型クラッド層１３
の上にさらに表面酸化を防止する機能をもつ酸化防止層
が形成されていてもよく、例えば直接酸化防止層１７が
形成されていることが好ましい。酸化防止層１７の上に
は、絶縁層である保護膜１８が形成されている。保護膜
１８はストライプ状の開口部１９を有しており、外側は
リッジダミー領域を形成するために除去されている。こ
のような保護膜１８は、通常は堆積後にフォトリソグラ
フィー法により形成される。本明細書において「リッジ
ダミー領域」とは、エピタキシャル層側から見て、保護
膜の外側部分を基板からエピタキシャル層を含めた領域
をいう。リッジダミー領域には、保護膜１８に乗りかか
るように成長したエピタキシャル層２０ａ、２１ａも含
むこととする。開口部１９上には、リッジ型の化合物半
導体層、即ち、通常は活性層よりも屈折率の低い化合物
半導体層である第２導電型第２クラッド層２０と抵抗低
減のためのコンタクト層２１が形成されている。このほ
かに光ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。
このようなリッジ部分とリッジダミー領域は、第２導電
型第２クラッド層２０、２０ａとコンタクト層２１、２
１ａを同時に堆積することにより形成するのが一般的で
ある。コンタクト層２１、２１ａの上面側と、基板１１
の底部側にはそれぞれ電極２２、２３が形成されてい
る。
域１２を形成した基板１１、あるいは電流ブロック層１
３を形成した基板１１の上には、活性層を含む化合物半
導体層が形成されている。活性層を含む化合物半導体層
は、通常、活性層１５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１４、他方のエピタキシャル側の層は第２導電
型第１クラッド層１６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。通常は、２
層のクラッド層で活性層を挟んでなるダブルへテロ（Ｄ
Ｈ）構造であり、基板１１上に第１導電型クラッド層１
４、活性層１５、第２導電型第１クラッド層１６が順次
積層されている。このとき、第２導電型クラッド層１３
の上にさらに表面酸化を防止する機能をもつ酸化防止層
が形成されていてもよく、例えば直接酸化防止層１７が
形成されていることが好ましい。酸化防止層１７の上に
は、絶縁層である保護膜１８が形成されている。保護膜
１８はストライプ状の開口部１９を有しており、外側は
リッジダミー領域を形成するために除去されている。こ
のような保護膜１８は、通常は堆積後にフォトリソグラ
フィー法により形成される。本明細書において「リッジ
ダミー領域」とは、エピタキシャル層側から見て、保護
膜の外側部分を基板からエピタキシャル層を含めた領域
をいう。リッジダミー領域には、保護膜１８に乗りかか
るように成長したエピタキシャル層２０ａ、２１ａも含
むこととする。開口部１９上には、リッジ型の化合物半
導体層、即ち、通常は活性層よりも屈折率の低い化合物
半導体層である第２導電型第２クラッド層２０と抵抗低
減のためのコンタクト層２１が形成されている。このほ
かに光ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。
このようなリッジ部分とリッジダミー領域は、第２導電
型第２クラッド層２０、２０ａとコンタクト層２１、２
１ａを同時に堆積することにより形成するのが一般的で
ある。コンタクト層２１、２１ａの上面側と、基板１１
の底部側にはそれぞれ電極２２、２３が形成されてい
る。
【００２８】なお、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。
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。
【００２９】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
基板１１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ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、Ｓ
ｉ、Ａｌ2Ｏ3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（１
００）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。
基板１１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ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、Ｓ
ｉ、Ａｌ2Ｏ3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（１
００）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。
【００３０】また、基板は六方晶型の基板でもよく、そ
の場合はＡｌ2Ｏ3、６Ｈ−ＳｉＣ等の上にも形成される
ものである。基板１１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０．２〜２μ
ｍ程度のバッファ層を形成しておくことが好ましい。こ
のダブルヘテロ構造の作成や再成長にはＭＯＣＶＤやＭ
ＢＥなどの公知の成長方法を用いればよい。
の場合はＡｌ2Ｏ3、６Ｈ−ＳｉＣ等の上にも形成される
ものである。基板１１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０．２〜２μ
ｍ程度のバッファ層を形成しておくことが好ましい。こ
のダブルヘテロ構造の作成や再成長にはＭＯＣＶＤやＭ
ＢＥなどの公知の成長方法を用いればよい。
【００３１】基板上にバッファー層を形成する場合、バ
ッファ層は比較的低抵抗となるため、バッファ層が厚く
なりすぎると、電流ブロック領域あるいは電流ブロック
層により挟まれた電流狭窄領域を開口部直下近傍のみに
形成することにより、リッジダミー領域上に保護膜を介
さずに直接電極を形成しても素子内部での電流リークを
防止することが困難になってしまう。このため、バッフ
ァ層の厚みは１μｍ以下にすることが好ましく、０．５
μｍ以下にすることがより好ましい。さらに、できれば
バッファ層を形成しないことがもっとも好ましい。
ッファ層は比較的低抵抗となるため、バッファ層が厚く
なりすぎると、電流ブロック領域あるいは電流ブロック
層により挟まれた電流狭窄領域を開口部直下近傍のみに
形成することにより、リッジダミー領域上に保護膜を介
さずに直接電極を形成しても素子内部での電流リークを
防止することが困難になってしまう。このため、バッフ
ァ層の厚みは１μｍ以下にすることが好ましく、０．５
μｍ以下にすることがより好ましい。さらに、できれば
バッファ層を形成しないことがもっとも好ましい。
【００３２】基板１１上には、活性層を含む化合物半導
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、ＡｌxＧａ1-xＡｓ、（Ａｌx
Ｇａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、ＡｌxＧａ1-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。
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、ＡｌxＧａ1-xＡｓ、（Ａｌx
Ｇａ1-x）0.5Ｉｎ0.5Ｐ、ＡｌxＧａ1-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。
【００３３】第１導電型クラッド層１４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Ｇ
ａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ
Ｐ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺ
ｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的
なＩＩＩ−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。
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Ｇ
ａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ
Ｐ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺ
ｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的
なＩＩＩ−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。
【００３４】第１導電型クラッド層１４は、単層からな
るものであるときは、厚みは０．５〜４μｍであるのが
好ましく、１〜３μｍであるのがより好ましい。第１導
電型クラッド層は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、ＡｌＧａＩｎＰ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ＡｌＧａＡｓＰ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０．０１μｍ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、０．３μｍ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３×１０ 18ｃｍ-3以下が好ま
しく、２×１０18ｃｍ-3以下がより好ましい。
るものであるときは、厚みは０．５〜４μｍであるのが
好ましく、１〜３μｍであるのがより好ましい。第１導
電型クラッド層は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、ＡｌＧａＩｎＰ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ＡｌＧａＡｓＰ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０．０１μｍ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、０．３μｍ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３×１０ 18ｃｍ-3以下が好ま
しく、２×１０18ｃｍ-3以下がより好ましい。
【００３５】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
活性層１５の構造は、特に制限されず、図１（ａ）の態
様においては、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（ＤＱＷ）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、短波長化かつ低しきい値化を達成することがで
きる。
活性層１５の構造は、特に制限されず、図１（ａ）の態
様においては、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（ＤＱＷ）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、短波長化かつ低しきい値化を達成することがで
きる。
【００３６】本発明の半導体光デバイス装置において
は、光導波路の両端部分における活性層のバンドギャッ
プを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した窓領域が形成されていても
よい。この窓領域は無秩序化された領域であり、活性層
の光導波路の端面は混晶領域になっている。
は、光導波路の両端部分における活性層のバンドギャッ
プを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した窓領域が形成されていても
よい。この窓領域は無秩序化された領域であり、活性層
の光導波路の端面は混晶領域になっている。
【００３７】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、活
性層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、後述
する酸化防止層１７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
１７と第２導電型第１クラッド層１６を通って活性層１
５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。
はない。好ましい方法は、活性層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、活
性層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、後述
する酸化防止層１７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
１７と第２導電型第１クラッド層１６を通って活性層１
５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０μｍ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０．５μ
ｍ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、８５０℃
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。
までの距離は、短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０μｍ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０．５μ
ｍ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、８５０℃
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１
４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。
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１
４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。
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（Ａ
ｒ）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。
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（Ａ
ｒ）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。
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。
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】窓構造を形成するために不純物を拡散した
領域と、活性層の下に形成した電流ブロック層または電
流ブロック領域の好ましい寸法関係について、図５を参
照しながら説明する。図５において、窓構造を形成する
ために不純物を拡散した領域はＡの部分に相当しａ、
ｃ、ｅで規定され、活性層の下に形成した電流ブロック
層または電流ブロック領域はＢの部分に相当しｂ、ｄ、
ｆで規定されている。上面図の３つの図はそれぞれ異な
る態様を示したものである。また、Ｗは後述する開口部
１９の幅を示すものである。
領域と、活性層の下に形成した電流ブロック層または電
流ブロック領域の好ましい寸法関係について、図５を参
照しながら説明する。図５において、窓構造を形成する
ために不純物を拡散した領域はＡの部分に相当しａ、
ｃ、ｅで規定され、活性層の下に形成した電流ブロック
層または電流ブロック領域はＢの部分に相当しｂ、ｄ、
ｆで規定されている。上面図の３つの図はそれぞれ異な
る態様を示したものである。また、Ｗは後述する開口部
１９の幅を示すものである。
【００４５】これらのパラメーターは、 ｂ≧ａ／２ ｃ≧Ｗ、 ｄ≧Ｗ ｆ≧ｅ／２ の関係を満足することが好ましく、 ｂ≧ａ ｄ≧ｃ≧Ｗ ｆ≧ｅ の関係を満足することがより好ましい。
【００４６】第２導電型第１クラッド層１６は、活性層
１５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、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ
Ｐ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳ
ｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ
−ＶＩ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ＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎ
Ｎ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。
１５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、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓ
Ｐ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳ
ｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ
−ＶＩ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ＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎ
Ｎ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。
【００４７】第２導電型第１クラッド層１６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。
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。
【００４８】第２導電型第１クラッド層１６は活性層１
５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。
５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。
【００４９】第２導電型第１クラッド層１６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）１７を形成することにより、少なくとも開口
部１９内に第２導電型第２クラッド層２０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。
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）１７を形成することにより、少なくとも開口
部１９内に第２導電型第２クラッド層２０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。
【００５０】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酸
化防止層を有する。これによりリッジ部の第２導電型第
２クラッド層２０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。
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酸
化防止層を有する。これによりリッジ部の第２導電型第
２クラッド層２０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。
【００５１】酸化防止層１７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。
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。
【００５２】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
保護膜１８は、第２導電型第１クラッド層より上に形成
され、開口部１９を有する。基本的には、該開口部１９
から活性層に電流が注入される。保護膜１８の材料は電
流阻止機能を有する絶縁体であれば、特に限定されな
い。一般的には、誘電体が好ましく用いられ、具体的に
は、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯ2膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ2Ｏ
3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ＭＯ
ＣＶＤ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１８には、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
などの欠点も有している。したがって、素子の表面を覆
う割合を小さくし、端面にかかる長さも短くすることが
好ましいが、本発明はこのことを可能にするものであ
る。
保護膜１８は、第２導電型第１クラッド層より上に形成
され、開口部１９を有する。基本的には、該開口部１９
から活性層に電流が注入される。保護膜１８の材料は電
流阻止機能を有する絶縁体であれば、特に限定されな
い。一般的には、誘電体が好ましく用いられ、具体的に
は、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯ2膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ2Ｏ
3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ＭＯ
ＣＶＤ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１８には、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
などの欠点も有している。したがって、素子の表面を覆
う割合を小さくし、端面にかかる長さも短くすることが
好ましいが、本発明はこのことを可能にするものであ
る。
【００５３】保護膜１８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、
屈折率等が異なる２つ以上の層から形成してもよい。
布）を制御したり電流阻止の機能を向上させるために、
屈折率等が異なる２つ以上の層から形成してもよい。
【００５４】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、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２導電型第１クラッド層１６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。
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、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２導電型第１クラッド層１６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。
【００５５】保護膜１８の開口部上に形成される活性層
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２０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。
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２０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。
【００５６】保護膜１８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２０が形成される。第２
導電型第２クラッド層２０は、通常は開口部１９の上側
表面をすべて覆うように形成される。本発明の望ましい
実施様態では、第２導電型第２クラッド層２０の屈折率
は第２導電型第１クラッド層１６の屈折率はよりも小さ
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。
は、第２導電型第２クラッド層２０が形成される。第２
導電型第２クラッド層２０は、通常は開口部１９の上側
表面をすべて覆うように形成される。本発明の望ましい
実施様態では、第２導電型第２クラッド層２０の屈折率
は第２導電型第１クラッド層１６の屈折率はよりも小さ
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。
【００５７】第２導電型第２クラッド層２０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、３×１０
18ｃｍ-3以下が最も好ましい。第２導電型第２クラッド
層２０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、２．０μｍ以下がより好ましい。
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、３×１０
18ｃｍ-3以下が最も好ましい。第２導電型第２クラッド
層２０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、２．０μｍ以下がより好ましい。
【００５８】また、第２導電型第２クラッド層２０の厚
さは、後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。
さは、後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。
【００５９】保護膜１８と第２導電型第２クラッド層２
０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２１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。
０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２１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。
【００６０】このとき、コンタクト層２１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。例えば、
ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、Ｇ
ａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、Ｍ
ｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−
Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体を用いることができる。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
×１０18ｃｍ-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。
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。例えば、
ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、Ｇ
ａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、Ｍ
ｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−
Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体を用いることができる。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
×１０18ｃｍ-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。
【００６１】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）を用いれば、装置全体の抵抗低減に有効
である。
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）を用いれば、装置全体の抵抗低減に有効
である。
【００６２】本発明では、開口部上に形成される活性層
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２０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２０の保護膜１８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１８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１８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。
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２０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２０の保護膜１８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１８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１８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。
【００６３】本発明では、再成長部の第２導電型第２ク
ラッド層２０を絶縁体からなる保護膜１８の上面にかか
るように成長し、保護膜１８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、再成長部の第２導電型
第２クラッド層２０上の成長可能な面の実質的全面にコ
ンタクト層２１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
体光デバイス装置に応用可能である。
ラッド層２０を絶縁体からなる保護膜１８の上面にかか
るように成長し、保護膜１８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、再成長部の第２導電型
第２クラッド層２０上の成長可能な面の実質的全面にコ
ンタクト層２１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
体光デバイス装置に応用可能である。
【００６４】リッジダミー領域を有する本発明の半導体
光デバイス装置における好ましい寸法範囲を図６を参照
しながら説明する。図６において、ａ1およびａ2は保護
膜の幅であり、Ｗは保護膜に開けられた開口部の幅であ
る。幅ｄはａ1＋ａ2＋Ｗであり、ｂ1およびｂ2はリッジ
ダミー領域形成用に保護膜で覆われていない部分の長さ
である。ｅ1およびｅ2は活性層より下に存在する電流ブ
ロック領域または電流ブロック層の長さであり、Ｃは電
流ブロック層または電流ブロック領域にはさまれた領域
の幅である。ｄ1およびｄ2は、Ｗの中点とＣの中点のず
れ幅を示す。ｄ 1は、Ｃの中点がＷの中点よりもａ1側に
ずれているときに存在するずれ幅であり（図示のとお
り）、ｄ2はＣの中点がＷの中点よりもａ2側にずれてい
るときに存在するずれ幅である（図示せず）。
光デバイス装置における好ましい寸法範囲を図６を参照
しながら説明する。図６において、ａ1およびａ2は保護
膜の幅であり、Ｗは保護膜に開けられた開口部の幅であ
る。幅ｄはａ1＋ａ2＋Ｗであり、ｂ1およびｂ2はリッジ
ダミー領域形成用に保護膜で覆われていない部分の長さ
である。ｅ1およびｅ2は活性層より下に存在する電流ブ
ロック領域または電流ブロック層の長さであり、Ｃは電
流ブロック層または電流ブロック領域にはさまれた領域
の幅である。ｄ1およびｄ2は、Ｗの中点とＣの中点のず
れ幅を示す。ｄ 1は、Ｃの中点がＷの中点よりもａ1側に
ずれているときに存在するずれ幅であり（図示のとお
り）、ｄ2はＣの中点がＷの中点よりもａ2側にずれてい
るときに存在するずれ幅である（図示せず）。
【００６５】ｄ1およびｄ2の好ましい範囲は、 ０≦ｄ1≦（Ｗ＋ａ1）／２ ０≦ｄ2≦（Ｗ＋ａ2）／２ であり、より好ましい範囲は、 ０≦ｄ1≦（Ｗ＋ａ1）／４ ０≦ｄ2≦（Ｗ＋ａ2）／４ である。ｄ1またはｄ2が上記の好ましい範囲内にあれ
ば、開口部１９への電流注入が均一になるという利点が
ある。ｅ1およびｅ2の好ましい範囲は、 ｂ1≦ｅ1≦ｂ1＋ａ1＋Ｗ／２ ｂ2≦ｅ2≦ｂ2＋ａ2＋Ｗ／２ であり、より好ましい範囲は、 ｂ1≦ｅ1≦ｂ1＋ａ1 ｂ2≦ｅ2≦ｂ2＋ａ2 である。ｅ1およびｅ2が上記の好ましい下限値以上であ
れば素子内部の電流リークを抑制することができる。
ば、開口部１９への電流注入が均一になるという利点が
ある。ｅ1およびｅ2の好ましい範囲は、 ｂ1≦ｅ1≦ｂ1＋ａ1＋Ｗ／２ ｂ2≦ｅ2≦ｂ2＋ａ2＋Ｗ／２ であり、より好ましい範囲は、 ｂ1≦ｅ1≦ｂ1＋ａ1 ｂ2≦ｅ2≦ｂ2＋ａ2 である。ｅ1およびｅ2が上記の好ましい下限値以上であ
れば素子内部の電流リークを抑制することができる。
【００６６】Ｃの好ましい範囲は、 Ｗ／２≦Ｃ≦Ｗ＋ａ1＋ａ2 であり、より好ましい範囲は、 Ｗ／２≦Ｃ≦Ｗ＋（ａ1＋ａ2）／２ である。Ｃが上記の好ましい下限値以上であれば開口部
１９への電流注入が均一になるという利点がある。ｂ1
およびｂ2の好ましい範囲は、 ａ1≦ｂ1≦３Ｌ／４ ａ2≦ｂ2≦３Ｌ／４ であり、より好ましい範囲は、 ２ａ1≦ｂ1≦Ｌ／２ ２ａ2≦ｂ2≦Ｌ／２ である。ｂ1およびｂ2が上記の好ましい下限値以上であ
ればリッジ形状の制御性が良くなるという利点があり、
上記の好ましい上限値以下であればリッジダミー領域の
対称性が良くなるという利点がある。
１９への電流注入が均一になるという利点がある。ｂ1
およびｂ2の好ましい範囲は、 ａ1≦ｂ1≦３Ｌ／４ ａ2≦ｂ2≦３Ｌ／４ であり、より好ましい範囲は、 ２ａ1≦ｂ1≦Ｌ／２ ２ａ2≦ｂ2≦Ｌ／２ である。ｂ1およびｂ2が上記の好ましい下限値以上であ
ればリッジ形状の制御性が良くなるという利点があり、
上記の好ましい上限値以下であればリッジダミー領域の
対称性が良くなるという利点がある。
【００６７】ストライプ領域の両側を覆う保護膜の更に
外側には、半導体、誘電体等からなる電流ブロック層を
形成することもできる。すなわち、リッジダミー領域に
電流ブロック層を形成することもできる。電流ブロック
層は保護膜に乗り上げるように形成されていてもよい
し、逆に電流ブロック層の上に保護膜が乗り上げるよう
に形成されていてもよい。保護膜と電流ブロック層の境
界部分での電流の漏れを防ぐためには、電流ブロック層
は保護膜上に乗り上げるように形成されることがより好
ましい。このような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
して長寿命化を図ることができる。
外側には、半導体、誘電体等からなる電流ブロック層を
形成することもできる。すなわち、リッジダミー領域に
電流ブロック層を形成することもできる。電流ブロック
層は保護膜に乗り上げるように形成されていてもよい
し、逆に電流ブロック層の上に保護膜が乗り上げるよう
に形成されていてもよい。保護膜と電流ブロック層の境
界部分での電流の漏れを防ぐためには、電流ブロック層
は保護膜上に乗り上げるように形成されることがより好
ましい。このような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
して長寿命化を図ることができる。
【００６８】電流ブロック層は、リッジ部分に電流を集
中させ、リッジ部分でのみレーザー発振を起こせるよう
な材料であればその種類は特に制限されない。例えばＡ
ｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＡｌＧ
ａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の
一般的なIII −Ｖ族、II−VI族半導体を用いることがで
きる。電流ブロック層の厚みは、厚過ぎると例えばリッ
ジストライプ幅の制御性が悪くなり、薄いとジャンクシ
ョンダウンに組立てた場合にリッジストライプ部分への
ストレスを回避する効果が薄れる。そのため電流ブロッ
ク層の厚みは、下限は１００ｎｍ以上、好ましくは３０
０ｎｍ以上、特に好ましくは５００ｎｍ以上であり、上
限は２０００ｎｍ以下、好ましくは１５００ｎｍ以下が
用いられる。これらの上限および下限を使用目的等に応
じて適宜選択することによって定まる範囲内に厚みを制
御すれば、好ましい半導体光デバイス装置を製造するこ
とができる。電流ブロック層は、絶縁層でもよいが、半
導体層であることが好ましい。この場合、導電型半導体
層としては第１導電型の半導体層であるかまたは高抵抗
の半導体層であることが好ましい。そして、キャリア濃
度は、下限は、１×１０17ｃｍ-3以上、好ましくは５×
１０17ｃｍ-3以上、特に好ましくは７×１０17ｃｍ-3以
上であり、上限は、１×１０19ｃｍ-3以下、好ましくは
５×１０18ｃｍ-3以下、特に好ましくは３×１０18ｃｍ
-3以下である。これらの上限および下限を使用目的等に
応じて適宜選択することによって定まる範囲内にキャリ
ア濃度を制御すれば、好ましい半導体光デバイス装置を
製造することができる。
中させ、リッジ部分でのみレーザー発振を起こせるよう
な材料であればその種類は特に制限されない。例えばＡ
ｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰＡｓ、ＡｌＧ
ａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の
一般的なIII −Ｖ族、II−VI族半導体を用いることがで
きる。電流ブロック層の厚みは、厚過ぎると例えばリッ
ジストライプ幅の制御性が悪くなり、薄いとジャンクシ
ョンダウンに組立てた場合にリッジストライプ部分への
ストレスを回避する効果が薄れる。そのため電流ブロッ
ク層の厚みは、下限は１００ｎｍ以上、好ましくは３０
０ｎｍ以上、特に好ましくは５００ｎｍ以上であり、上
限は２０００ｎｍ以下、好ましくは１５００ｎｍ以下が
用いられる。これらの上限および下限を使用目的等に応
じて適宜選択することによって定まる範囲内に厚みを制
御すれば、好ましい半導体光デバイス装置を製造するこ
とができる。電流ブロック層は、絶縁層でもよいが、半
導体層であることが好ましい。この場合、導電型半導体
層としては第１導電型の半導体層であるかまたは高抵抗
の半導体層であることが好ましい。そして、キャリア濃
度は、下限は、１×１０17ｃｍ-3以上、好ましくは５×
１０17ｃｍ-3以上、特に好ましくは７×１０17ｃｍ-3以
上であり、上限は、１×１０19ｃｍ-3以下、好ましくは
５×１０18ｃｍ-3以下、特に好ましくは３×１０18ｃｍ
-3以下である。これらの上限および下限を使用目的等に
応じて適宜選択することによって定まる範囲内にキャリ
ア濃度を制御すれば、好ましい半導体光デバイス装置を
製造することができる。
【００６９】電流ブロック層を成長する際の保護膜の幅
ｄ（図６）とこの保護膜の繰り返し幅Ｌ（図６）につい
ては、特に限定されない。ただし、保護膜の幅ｄと保護
膜の繰り返し幅Ｌの比ｄ／Ｌが、０．００２〜０．５で
ある場合にはリッジの厚みや、キャリア濃度の制御が容
易となるので好ましい。なお、先に電流ブロック層を形
成してから、保護膜にリッジ形成用の開口部を開けてリ
ッジを形成するときには、後で保護膜に開口部を開ける
必要があるため、保護膜の幅ｄが開口部の幅Ｗに近い
と、精度良く開口部を開けることが難しくなり、保護膜
にリッジ部分やリッジダミー領域が乗りかかるような選
択成長をすることが不可能となる。この時、リッジ再成
長用の保護膜の幅ＤをＤ＝（ｄ−Ｗ）／２と定義したと
き、保護膜Ｄの幅についても特に限定しないが、上記の
理由により、下限は好ましくは５μｍ以上、より好まし
くは７μｍ以上、最も好ましくは１０μｍ以上であり上
限については、ｄ／Ｌの比を満たしていれば好ましい。
ｄ（図６）とこの保護膜の繰り返し幅Ｌ（図６）につい
ては、特に限定されない。ただし、保護膜の幅ｄと保護
膜の繰り返し幅Ｌの比ｄ／Ｌが、０．００２〜０．５で
ある場合にはリッジの厚みや、キャリア濃度の制御が容
易となるので好ましい。なお、先に電流ブロック層を形
成してから、保護膜にリッジ形成用の開口部を開けてリ
ッジを形成するときには、後で保護膜に開口部を開ける
必要があるため、保護膜の幅ｄが開口部の幅Ｗに近い
と、精度良く開口部を開けることが難しくなり、保護膜
にリッジ部分やリッジダミー領域が乗りかかるような選
択成長をすることが不可能となる。この時、リッジ再成
長用の保護膜の幅ＤをＤ＝（ｄ−Ｗ）／２と定義したと
き、保護膜Ｄの幅についても特に限定しないが、上記の
理由により、下限は好ましくは５μｍ以上、より好まし
くは７μｍ以上、最も好ましくは１０μｍ以上であり上
限については、ｄ／Ｌの比を満たしていれば好ましい。
【００７０】また、保護膜の幅Ｄとリッジ部分の繰り返
し幅Ｌについては特に限定しないが、この保護膜の幅Ｄ
とリッジ部分の繰り返し幅Ｌとの比Ｄ／Ｌが０．００１
〜０．２５である場合には、リッジ部分の厚みやキャリ
ア濃度の制御が容易となるので好ましい。ここで保護膜
の幅Ｄやリッジ部分の繰り返し幅Ｌは、それぞれの繰り
返し単位中での幅が同一ならその同一の幅を、各繰り返
し単位中での幅にばらつきがあれば、それぞれの幅の平
均値を用いればよい。
し幅Ｌについては特に限定しないが、この保護膜の幅Ｄ
とリッジ部分の繰り返し幅Ｌとの比Ｄ／Ｌが０．００１
〜０．２５である場合には、リッジ部分の厚みやキャリ
ア濃度の制御が容易となるので好ましい。ここで保護膜
の幅Ｄやリッジ部分の繰り返し幅Ｌは、それぞれの繰り
返し単位中での幅が同一ならその同一の幅を、各繰り返
し単位中での幅にばらつきがあれば、それぞれの幅の平
均値を用いればよい。
【００７１】オフアングルの方向は、保護膜１８に形成
される開口部１９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、［０１−１］またはそれと等価な方向又はそれ
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
２０上の成長可能な実質的全面にコンタクト層２１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２０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［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。
される開口部１９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、［０１−１］またはそれと等価な方向又はそれ
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
２０上の成長可能な実質的全面にコンタクト層２１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２０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［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。
【００７２】本発明の実施態様は上記の開口部１９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。
［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。
【００７３】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（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐ
ｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）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。
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（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐ
ｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）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。
【００７４】本発明の半導体光デバイス装置を設計する
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。
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。
【００７５】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。
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。
【００７６】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。
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。
【００７７】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。
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。
【００７８】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７（ａ））。すなわち、端部（劈開面）幅Ｗ
１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。端部幅Ｗ１
と中央部幅Ｗ２の差については、上限は１０００μｍ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。
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７（ａ））。すなわち、端部（劈開面）幅Ｗ
１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。端部幅Ｗ１
と中央部幅Ｗ２の差については、上限は１０００μｍ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。
【００７９】さらに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、端部幅Ｗ１
の上限は、７μｍ以下が好ましく、６μｍ以下がより好
ましく、４μｍ以下がさらにより好ましい。中央部幅Ｗ
２の上限は、６μｍ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。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。本発明では、活性層と保護
膜との間に形成された第２導電型第１クラッド層の厚み
を０．１０〜０．５０μｍ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。
ークの横方向光強度分布）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
ましく、４μｍ以下がさらにより好ましい。中央部幅Ｗ
２の上限は、６μｍ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。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。本発明では、活性層と保護
膜との間に形成された第２導電型第１クラッド層の厚み
を０．１０〜０．５０μｍ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。
【００８０】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７（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。
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７（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。
【００８１】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。
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。
【００８２】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。
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。
【００８３】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
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。
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。
【００８４】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
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（ＭＯＣ
ＶＤ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。
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（ＭＯＣ
ＶＤ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。
【００８５】好ましい製造方法として、基板内部もしく
は基板上側に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層
を形成する工程、活性層を含む化合物半導体層及び保護
膜をこの順に形成する工程、該保護膜に開口部を形成す
る工程、該開口部にリッジ型の化合物半導体層を選択成
長する工程を含むことを特徴とする本発明の半導体光デ
バイス装置の製造方法を挙げることができる。
は基板上側に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層
を形成する工程、活性層を含む化合物半導体層及び保護
膜をこの順に形成する工程、該保護膜に開口部を形成す
る工程、該開口部にリッジ型の化合物半導体層を選択成
長する工程を含むことを特徴とする本発明の半導体光デ
バイス装置の製造方法を挙げることができる。
【００８６】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）、電流ブロック層は成長温度６００〜７
００℃、Ｖ／ＩＩＩ比４０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓの
場合）あるいは３５０〜５５０程度（ＩｎＧａＡｓＰ、
ＡｌＧａＩｎＰの場合）、電流ブロック領域は成長温度
５００〜７００℃、Ｖ／ＩＩＩ比２０〜８０程度（Ａｌ
ＧａＡｓの場合）あるいは３００〜６００程度（ＩｎＧ
ａＡｓＰ、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。
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）、電流ブロック層は成長温度６００〜７
００℃、Ｖ／ＩＩＩ比４０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓの
場合）あるいは３５０〜５５０程度（ＩｎＧａＡｓＰ、
ＡｌＧａＩｎＰの場合）、電流ブロック領域は成長温度
５００〜７００℃、Ｖ／ＩＩＩ比２０〜８０程度（Ａｌ
ＧａＡｓの場合）あるいは３００〜６００程度（ＩｎＧ
ａＡｓＰ、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。
【００８７】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。
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。
【００８８】本発明では、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、自励発振型の半導体光デバイス装置を提
供することも可能である。
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、自励発振型の半導体光デバイス装置を提
供することも可能である。
【００８９】本発明の半導体光デバイス装置を利用した
半導体レーザ装置として、情報処理用光源（通常ＡｌＧ
ａＡｓ系（波長７８０ｎｍ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、１．５μ
ｍ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、ＩｎＧａＡｓＰ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。また、本発明の半導体光デ
バイス装置は、半導体レーザ以外に半導体光増幅器、光
検出器、光変調器、光スイッチなどの光素子およびこれ
らの集積装置についても応用が可能である。
半導体レーザ装置として、情報処理用光源（通常ＡｌＧ
ａＡｓ系（波長７８０ｎｍ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、１．５μ
ｍ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、ＩｎＧａＡｓＰ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。また、本発明の半導体光デ
バイス装置は、半導体レーザ以外に半導体光増幅器、光
検出器、光変調器、光スイッチなどの光素子およびこれ
らの集積装置についても応用が可能である。
【００９０】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。
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。
【００９１】
【実施例】以下に実施例および試験例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。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。 （実施例１）本実施例において、図８に示す順に各層を
形成することにより半導体光デバイス装置を製造した。
なお図８（ａ）〜図８（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。
さらに具体的に説明する。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。 （実施例１）本実施例において、図８に示す順に各層を
形成することにより半導体光デバイス装置を製造した。
なお図８（ａ）〜図８（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。
【００９２】不純物拡散にて電流ブロック領域を形成す
るために、まず、厚さ３５０μｍで表面が（１００）面
であるｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）基板１０
１の表面に、厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ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［０１−１］Ｂ方向に矩形状のＳｉＮ
ｘ保護膜１０６を形成した（図８（ａ））。なお、［０
１−１］Ｂ方向は、一般的なＩＩＩ−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７６０μｍ、横幅
は２０μｍとし、矩形状の保護膜の横方向スペース間隔
は４８０μｍ、縦方向のスペース間隔は４０μｍとし
た。
るために、まず、厚さ３５０μｍで表面が（１００）面
であるｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０18ｃｍ-3）基板１０
１の表面に、厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ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［０１−１］Ｂ方向に矩形状のＳｉＮ
ｘ保護膜１０６を形成した（図８（ａ））。なお、［０
１−１］Ｂ方向は、一般的なＩＩＩ−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７６０μｍ、横幅
は２０μｍとし、矩形状の保護膜の横方向スペース間隔
は４８０μｍ、縦方向のスペース間隔は４０μｍとし
た。
【００９３】このストライプ状のＳｉＮｘ保護膜１０６
の周囲にＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、厚さ
０．５μｍの高濃度ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ（Ｚｎドー
プ：ｐ＝１×１０20ｃｍ-3）不純物拡散層１０７、厚さ
０．１μｍのアンドープＧａＡｓキャップ層１０８を５
８０℃で形成した。
の周囲にＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、厚さ
０．５μｍの高濃度ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ（Ｚｎドー
プ：ｐ＝１×１０20ｃｍ-3）不純物拡散層１０７、厚さ
０．１μｍのアンドープＧａＡｓキャップ層１０８を５
８０℃で形成した。
【００９４】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、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１の表面から約０．７μｍの深さまで、不純物（Ｚ
ｎ）拡散を行い、ｐ型電流ブロック領域（１×１０19ｃ
ｍ-3程度）を形成した（図８（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８（ｂ）中で斜線を
付した領域に拡散した。このとき、図８（ｂ）のＩＩＩ
−ＩＩＩ断面では、ＳｉＮｘ保護膜１０６の下を除く領
域に不純物が拡散した（図８（ｃ））。
１５℃、１時間）を施すことにより、ｎ型ＧａＡｓ基板
１０１の表面から約０．７μｍの深さまで、不純物（Ｚ
ｎ）拡散を行い、ｐ型電流ブロック領域（１×１０19ｃ
ｍ-3程度）を形成した（図８（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８（ｂ）中で斜線を
付した領域に拡散した。このとき、図８（ｂ）のＩＩＩ
−ＩＩＩ断面では、ＳｉＮｘ保護膜１０６の下を除く領
域に不純物が拡散した（図８（ｃ））。
【００９５】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Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ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Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ不純物拡散層１０７の残りを除去
し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１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ＳＦ6、Ｃ
Ｆ4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。
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Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ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Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ不純物拡散層１０７の残りを除去
し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１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ＳＦ6、Ｃ
Ｆ4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。
【００９６】次に、矩形状のＳｉＮｘ保護膜１０６を除
去したｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０ 18ｃｍ-3）基板１０
１上に、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ２．０μｍのｎ型Ａ
ｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ（Ｓｉドープ：ｎ＝１×１０18ｃｍ
-3）からなるｎ型クラッド層１０２、二重量子井戸（Ｄ
ＱＷ）活性層１０３、厚さ０．２５μｍのｐ型Ａｌ0. 35
Ｇａ0.65Ａｓ（Ｂｅドープ：ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）か
らなるｐ型第１クラッド層１０４、厚さ１０ｎｍのｐ型
ＧａＡｓ（Ｂｅドープ：ｐ＝１×１０18ｃｍ-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Ｇ
ａＡｓ光閉じ込め層（ノンドープ）、厚さ６ｎｍのＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸層（ノンドープ）、厚さ８ｎｍのＧ
ａＡｓバリア層（ノンドープ）、厚さ６ｎｍのＩｎ0.2
Ｇａ0.8Ａｓ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。
去したｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝１×１０ 18ｃｍ-3）基板１０
１上に、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ２．０μｍのｎ型Ａ
ｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ（Ｓｉドープ：ｎ＝１×１０18ｃｍ
-3）からなるｎ型クラッド層１０２、二重量子井戸（Ｄ
ＱＷ）活性層１０３、厚さ０．２５μｍのｐ型Ａｌ0. 35
Ｇａ0.65Ａｓ（Ｂｅドープ：ｐ＝１×１０18ｃｍ-3）か
らなるｐ型第１クラッド層１０４、厚さ１０ｎｍのｐ型
ＧａＡｓ（Ｂｅドープ：ｐ＝１×１０18ｃｍ-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Ｇ
ａＡｓ光閉じ込め層（ノンドープ）、厚さ６ｎｍのＩｎ
0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸層（ノンドープ）、厚さ８ｎｍのＧ
ａＡｓバリア層（ノンドープ）、厚さ６ｎｍのＩｎ0.2
Ｇａ0.8Ａｓ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。
【００９７】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［０１
−１］Ｂ方向を長手方向とし、ストライプ状の開口部１
１０（ｐ型ＧａＡｓ酸化防止層１０５が露出）を有する
ＳｉＮｘ膜を形成した（図８（ｄ））。ストライプ状の
開口部の幅は２．５μｍとし、ストライプ状開口部左右
のＳｉＮｘ膜の幅はいずれも２０μｍとし、ストライプ
状の開口部の横方向スペース間隔は約５００μｍとし
た。
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［０１
−１］Ｂ方向を長手方向とし、ストライプ状の開口部１
１０（ｐ型ＧａＡｓ酸化防止層１０５が露出）を有する
ＳｉＮｘ膜を形成した（図８（ｄ））。ストライプ状の
開口部の幅は２．５μｍとし、ストライプ状開口部左右
のＳｉＮｘ膜の幅はいずれも２０μｍとし、ストライプ
状の開口部の横方向スペース間隔は約５００μｍとし
た。
【００９８】この後、ＭＯＣＶＤ法により厚さ１．８μ
ｍのｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（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８（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。
ｍのｐ型Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（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８（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。
【００９９】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８（ｆ））。こうして作製したウエ
ハーにおいて、４０μｍ幅の電流ブロック領域のほぼ中
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、端面非注入構造レーザ
を作製した。このときの共振器長は８００μｍ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（Ｃ
Ｗ）にて電流−光出力、電流−電圧特性を測定した。
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８（ｆ））。こうして作製したウエ
ハーにおいて、４０μｍ幅の電流ブロック領域のほぼ中
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、端面非注入構造レーザ
を作製した。このときの共振器長は８００μｍ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（Ｃ
Ｗ）にて電流−光出力、電流−電圧特性を測定した。
【０１００】このようにして作製した窓構造レーザ素子
の電流−光出力特性を調べたところ、動作電流の増加と
ともに光出力が増加し、約４５０ｍＷまでキンクフリー
でかつ約５００ｍＷ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９７０ｎｍ、しきい値
電流は平均２０ｍＡ、スロープ効率は平均０．８３ｍＷ
／ｍＡであり、特性は非常に良好であった。また、２５
０ｍＷ出力時における垂直広がり角は平均２９°、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℃、２００ｍＷの高温、
高出力における３０００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（酸化防止層）１０５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。
の電流−光出力特性を調べたところ、動作電流の増加と
ともに光出力が増加し、約４５０ｍＷまでキンクフリー
でかつ約５００ｍＷ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９７０ｎｍ、しきい値
電流は平均２０ｍＡ、スロープ効率は平均０．８３ｍＷ
／ｍＡであり、特性は非常に良好であった。また、２５
０ｍＷ出力時における垂直広がり角は平均２９°、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℃、２００ｍＷの高温、
高出力における３０００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（酸化防止層）１０５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。
【０１０１】（実施例２）本実施例において、図９に示
す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装置
を製造した。なお図９（ａ）〜図９（ｅ）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。不純物拡散のために基板上に形成した矩形状のＳ
ｉＮｘ保護膜の縦方向の長さを７５０μｍにし、縦方向
のスペース間隔を５０μｍとしたこと以外は、実施例１
と同じ手順でダブルヘテロ成長を行った。この後、端面
窓構造を作製するために、以下の手順で端部近傍に不純
物を拡散し、量子井戸層を混晶化させた。すなわち、ダ
ブルヘテロ基板の表面に厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ保護
膜２０６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［０１１］Ａ方向に
ストライプ状の開口部を有するＳｉＮｘ保護膜２０６を
形成した（図９（ｂ））。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ＳＦ6、ＣＦ4などのガスを用いたドライエッチ
ングを使用した。ストライプ状の開口部幅は４０μｍ、
この開口部のＳｉＮｘ膜によるスペース間隔は７６０μ
ｍとした。
す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装置
を製造した。なお図９（ａ）〜図９（ｅ）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。不純物拡散のために基板上に形成した矩形状のＳ
ｉＮｘ保護膜の縦方向の長さを７５０μｍにし、縦方向
のスペース間隔を５０μｍとしたこと以外は、実施例１
と同じ手順でダブルヘテロ成長を行った。この後、端面
窓構造を作製するために、以下の手順で端部近傍に不純
物を拡散し、量子井戸層を混晶化させた。すなわち、ダ
ブルヘテロ基板の表面に厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ保護
膜２０６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［０１１］Ａ方向に
ストライプ状の開口部を有するＳｉＮｘ保護膜２０６を
形成した（図９（ｂ））。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ＳＦ6、ＣＦ4などのガスを用いたドライエッチ
ングを使用した。ストライプ状の開口部幅は４０μｍ、
この開口部のＳｉＮｘ膜によるスペース間隔は７６０μ
ｍとした。
【０１０２】このストライプ状開口部にＭＯＣＶＤ法を
用いた選択成長により、厚さ０．５μｍの高濃度ｐ型Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝１×１０20ｃ
ｍ-3）不純物拡散層２０７、厚さ０．１μｍのアンドー
プＧａＡｓキャップ層２０８を５８０℃で形成した。
用いた選択成長により、厚さ０．５μｍの高濃度ｐ型Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝１×１０20ｃ
ｍ-3）不純物拡散層２０７、厚さ０．１μｍのアンドー
プＧａＡｓキャップ層２０８を５８０℃で形成した。
【０１０３】この後、同じＭＯＣＶＤ装置内でアニール
（７００℃、１時間）を施すことにより、ｐ型ＧａＡｓ
表面保護層の表面から０．４μｍの深さまで、不純物
（Ｚｎ）拡散を行った（図９（ｂ））。このアニール工
程は、不純物拡散層２０７とキャップ層２０８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９（ｂ）中で斜線を付した領域に拡散
し、開口部直下では素子端面の拡散フロント位置はｎ型
クラッド層２０２の内部に達した。このとき、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２０３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（〜１ｘ１０19ｃｍ-3）のＺｎの
拡散により、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸層とＧａＡｓバリ
ア層およ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４０ｎｍ短波長化（９７０ｎｍから
９３０ｎｍに変化）していることが確認された。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。
（７００℃、１時間）を施すことにより、ｐ型ＧａＡｓ
表面保護層の表面から０．４μｍの深さまで、不純物
（Ｚｎ）拡散を行った（図９（ｂ））。このアニール工
程は、不純物拡散層２０７とキャップ層２０８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９（ｂ）中で斜線を付した領域に拡散
し、開口部直下では素子端面の拡散フロント位置はｎ型
クラッド層２０２の内部に達した。このとき、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２０３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（〜１ｘ１０19ｃｍ-3）のＺｎの
拡散により、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ井戸層とＧａＡｓバリ
ア層およ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４０ｎｍ短波長化（９７０ｎｍから
９３０ｎｍに変化）していることが確認された。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。
【０１０４】次に、アンドープＧａＡｓキャップ層２０
８および高濃度ｐ型ＧａＡｓ不純物拡散層２０７をエッ
チングにより除去した。このとき、リン酸／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２０
８および高濃度ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ不純物拡散層２
０７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Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ不純物拡散層２０７の残
りを除去し、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層２０５の表面でエ
ッチング停止させた。この後、矩形状のＳｉＮｘ保護膜
２０６を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
用いて除去した。
８および高濃度ｐ型ＧａＡｓ不純物拡散層２０７をエッ
チングにより除去した。このとき、リン酸／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２０
８および高濃度ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ不純物拡散層２
０７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Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ不純物拡散層２０７の残
りを除去し、ｐ型ＧａＡｓ表面保護層２０５の表面でエ
ッチング停止させた。この後、矩形状のＳｉＮｘ保護膜
２０６を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
用いて除去した。
【０１０５】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２０９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［０１
−１］Ｂ方向を長手方向とし、ストライプ状の開口部２
１０（ｐ型ＧａＡｓ酸化防止層２０５が露出）を有する
ＳｉＮｘ膜を形成した（図９（ｃ））。ストライプ状の
開口部の幅は２．５μｍとし、ストライプ状開口部左右
のＳｉＮｘ膜の幅はいずれも２０μｍとし、ストライプ
状の開口部の横方向スペース間隔は約５００μｍとし
た。
厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ保護膜２０９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［０１
−１］Ｂ方向を長手方向とし、ストライプ状の開口部２
１０（ｐ型ＧａＡｓ酸化防止層２０５が露出）を有する
ＳｉＮｘ膜を形成した（図９（ｃ））。ストライプ状の
開口部の幅は２．５μｍとし、ストライプ状開口部左右
のＳｉＮｘ膜の幅はいずれも２０μｍとし、ストライプ
状の開口部の横方向スペース間隔は約５００μｍとし
た。
【０１０６】この後、実施例１と同じ手順でｐ型第２ク
ラッド層２１１およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１２
を成長させ（図９（ｄ））、さらにｐ側電極２１３とｎ
側電極２１４を形成した（図９（ｅ））。こうして作製
したウエハにおいて、４０μｍ幅の不純物拡散領域のほ
ぼ中央で劈開して、共振器長は８００μｍのレーザ光出
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。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、チップをジャンクションダウンで
組み立てた。２５℃で連続通電（ＣＷ）にて電流−光出
力、電流−電圧特性は、実施例１と同様に優れていた。
さらに、端面窓構造および端面非注入の効果により、非
常に高い信頼性（７０℃、３００ｎＷの高温、高出力に
おける３０００時間以上の安定動作）が得られることが
判明した。
ラッド層２１１およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１２
を成長させ（図９（ｄ））、さらにｐ側電極２１３とｎ
側電極２１４を形成した（図９（ｅ））。こうして作製
したウエハにおいて、４０μｍ幅の不純物拡散領域のほ
ぼ中央で劈開して、共振器長は８００μｍのレーザ光出
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。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、チップをジャンクションダウンで
組み立てた。２５℃で連続通電（ＣＷ）にて電流−光出
力、電流−電圧特性は、実施例１と同様に優れていた。
さらに、端面窓構造および端面非注入の効果により、非
常に高い信頼性（７０℃、３００ｎＷの高温、高出力に
おける３０００時間以上の安定動作）が得られることが
判明した。
【０１０７】（実施例３）本実施例において、図１０に
示す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装
置を製造した。なお図１０（ａ）〜図１０（ｅ）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。
示す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装
置を製造した。なお図１０（ａ）〜図１０（ｅ）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。
【０１０８】電流ブロック領域を形成するために、ま
ず、（１００）面から［０−１−１］Ａ方向に１０°オ
フさせた厚さ３５０μｍのＧａＡｓ基板３０１表面上
に、厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ保護膜３０７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［０１−１］方向にストライプ状のＳｉ
Ｎｘ膜３０７を形成した（図１０（ａ））。このとき、
ＳｉＮｘ保護膜３０７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。ストライプ状
のＳｉＮｘ保護膜の横幅は２０μｍとし、ストライプ状
の保護膜の横方向スペース間隔は２８０μｍとした。
ず、（１００）面から［０−１−１］Ａ方向に１０°オ
フさせた厚さ３５０μｍのＧａＡｓ基板３０１表面上
に、厚さ１００ｎｍのＳｉＮｘ保護膜３０７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［０１−１］方向にストライプ状のＳｉ
Ｎｘ膜３０７を形成した（図１０（ａ））。このとき、
ＳｉＮｘ保護膜３０７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。ストライプ状
のＳｉＮｘ保護膜の横幅は２０μｍとし、ストライプ状
の保護膜の横方向スペース間隔は２８０μｍとした。
【０１０９】この矩形状のＳｉＮｘ保護膜３０７の周囲
にＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、厚さ１μｍの
高濃度ｐ型ＧａＡｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝１×１０19ｃｍ
-3）電流ブロック層３０８を６５０℃で形成した。この
あと、ストライプ状のＳｉＮｘ保護膜３０７を緩衝フッ
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用いて除去した。
にＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、厚さ１μｍの
高濃度ｐ型ＧａＡｓ（Ｚｎドープ：ｐ＝１×１０19ｃｍ
-3）電流ブロック層３０８を６５０℃で形成した。この
あと、ストライプ状のＳｉＮｘ保護膜３０７を緩衝フッ
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用いて除去した。
【０１１０】次に、電流ブロック層３０８を形成したＧ
ａＡｓ基板３０１の上に、ＭＯＣＶＤ法により厚さ０．
２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層（ｎ＝１ｘ
１０ 18ｃｍ-3）（図示せず）、厚さ１．５μｍのＳｉド
ープｎ型Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ａｓ第１クラッド層（ｎ＝１
ｘ１０18ｃｍ-3）３０２、厚さ０．２５μｍのＳｉドー
プｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層
（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ -3）３０３、厚さ５０ｎｍのノン
ドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層ある
いは厚さ５ｎｍのノンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐバリア層に挟まれた厚さ５〜６ｎｍのノンドー
プＧａ0.44Ｉｎ0.56Ｐ井戸層（３層）からなる三重量子
井戸（ＴＱＷ）活性層３０４、厚さ０．３μｍのＺｎド
ープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド
層（ｐ＝７ｘ１０17ｃｍ-3）３０５、厚さ５ｎｍのＺｎ
ドープｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ酸化防止層（ｐ＝１ｘ１０
18ｃｍ-3）３０６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。
ａＡｓ基板３０１の上に、ＭＯＣＶＤ法により厚さ０．
２μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層（ｎ＝１ｘ
１０ 18ｃｍ-3）（図示せず）、厚さ１．５μｍのＳｉド
ープｎ型Ａｌ0.75Ｇａ0.25Ａｓ第１クラッド層（ｎ＝１
ｘ１０18ｃｍ-3）３０２、厚さ０．２５μｍのＳｉドー
プｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第２クラッド層
（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ -3）３０３、厚さ５０ｎｍのノン
ドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層ある
いは厚さ５ｎｍのノンドープ（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐバリア層に挟まれた厚さ５〜６ｎｍのノンドー
プＧａ0.44Ｉｎ0.56Ｐ井戸層（３層）からなる三重量子
井戸（ＴＱＷ）活性層３０４、厚さ０．３μｍのＺｎド
ープｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ第１クラッド
層（ｐ＝７ｘ１０17ｃｍ-3）３０５、厚さ５ｎｍのＺｎ
ドープｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ酸化防止層（ｐ＝１ｘ１０
18ｃｍ-3）３０６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。
【０１１１】このとき、酸化防止層３０６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ＧａXＩｎ1-XＰ酸化防止
層３０６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（（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ、Ｘ＝０．１〜０．２程度）ことがさらに有効
である。
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ＧａXＩｎ1-XＰ酸化防止
層３０６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（（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ、Ｘ＝０．１〜０．２程度）ことがさらに有効
である。
【０１１２】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）３０９を２００ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィ
法によりこのＳｉＮｘ保護膜３０９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３１０を開けた。ストライプ状開口部
左右のＳｉＮｘ保護膜の幅はいずれも２０μｍとし、ス
トライプ状開口部の横方向のスペース間隔は約３００μ
ｍとした（図１０（ｃ））。
のＳｉＮｘ保護膜（屈折率１．９、波長６５０ｎｍ近
傍）３０９を２００ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィ
法によりこのＳｉＮｘ保護膜３０９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３１０を開けた。ストライプ状開口部
左右のＳｉＮｘ保護膜の幅はいずれも２０μｍとし、ス
トライプ状開口部の横方向のスペース間隔は約３００μ
ｍとした（図１０（ｃ））。
【０１１３】このストライプ状の開口部３１０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Ａｌ0.77Ｇａ0.23Ａｓクラ
ッド層（ｐ＝１．５ｘ１０18ｃｍ-3；屈折率３．３、波
長６５５ｎｍ）３１１と厚さ０．５μｍのＺｎドープＧ
ａＡｓコンタクト層３１２からなるリッジを形成した。
また、同時に保護膜の外側のリッジダミー領域にも、Ｚ
ｎドープｐ型Ａｌ0.77Ｇａ0.23Ａｓクラッド層（ｐ＝
１．５ｘ１０18ｃｍ-3；屈折率３．３、波長６５５ｎ
ｍ）３１１とＺｎドープＧａＡｓコンタクト層３１２を
成長させた（図１０（ｄ））。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３１２
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３１１は、ＳｉＮｘ保護膜３０９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３０９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ＡｌＧａＡｓ、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。
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Ａｌ0.77Ｇａ0.23Ａｓクラ
ッド層（ｐ＝１．５ｘ１０18ｃｍ-3；屈折率３．３、波
長６５５ｎｍ）３１１と厚さ０．５μｍのＺｎドープＧ
ａＡｓコンタクト層３１２からなるリッジを形成した。
また、同時に保護膜の外側のリッジダミー領域にも、Ｚ
ｎドープｐ型Ａｌ0.77Ｇａ0.23Ａｓクラッド層（ｐ＝
１．５ｘ１０18ｃｍ-3；屈折率３．３、波長６５５ｎ
ｍ）３１１とＺｎドープＧａＡｓコンタクト層３１２を
成長させた（図１０（ｄ））。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３１２
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３１１は、ＳｉＮｘ保護膜３０９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３０９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ＡｌＧａＡｓ、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。
【０１１４】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）。
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）。
【０１１５】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。
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。
【０１１６】この後、ｐ側の電極３１３を蒸着し、基板
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極３１４を蒸着
し、アロイした（図１０（ｅ））。こうして作製したウ
エハーより劈開して、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１０％−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６５５ｎ
ｍ、しきい値電流が平均２０ｍＡ、スロープ効率が平均
０．８５ｍＷ／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１０
００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。
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極３１４を蒸着
し、アロイした（図１０（ｅ））。こうして作製したウ
エハーより劈開して、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１０％−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６５５ｎ
ｍ、しきい値電流が平均２０ｍＡ、スロープ効率が平均
０．８５ｍＷ／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１０
００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。
【０１１７】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。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。
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。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。
【０１１８】本実施例では、ｎ側クラッド層が、厚さ
１．５μｍのＳｉドープＡｌ0.75Ｇａ 0.25Ａｓ第１クラ
ッド層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）３０２と、厚さ０．２
５μｍのＳｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ第２クラッド層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）３０３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Ａｌ0.75Ｇａ0.25
Ａｓクラッド層（ｐ＝１．５ｘ１０18ｃｍ -3）は、Ａｌ
0.75Ｇａ0.25Ａｓ0.97Ｐ0.03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。
１．５μｍのＳｉドープＡｌ0.75Ｇａ 0.25Ａｓ第１クラ
ッド層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）３０２と、厚さ０．２
５μｍのＳｉドープｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ第２クラッド層（ｎ＝１ｘ１０18ｃｍ-3）３０３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Ａｌ0.75Ｇａ0.25
Ａｓクラッド層（ｐ＝１．５ｘ１０18ｃｍ -3）は、Ａｌ
0.75Ｇａ0.25Ａｓ0.97Ｐ0.03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。
【０１１９】（比較例）本比較例のレーザ素子は、電流
ブロック領域を形成せずに、実施例１と同じ工程によっ
て作製した。ただし、電流ブロックを行うために、ｐ型
コンタクト層１１２の上にＳｉＮｘ絶縁膜１２０を２０
０ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィー法によりリッジ
ストライプ上のＳｉＮｘ絶縁膜に［０−１−１］Ａ方向
に幅１０μｍのストライプ状の窓１２１を開けた。これ
以外は全く実施例１と同じにしてレーザ素子を作製した
（図１１）。劈開、組立を行った結果、ｐ側表面にＳｉ
Ｎｘ膜、電極が形成されるために劈開性が悪くなった
り、電極、ＳｉＮｘ膜が剥がれるなどの問題が起こっ
た。近視野像を確認した所、リッジダミー領域での電流
もれにより活性層全体が光デバイスしている様子が確認
されＳｉＮｘ絶縁膜により十分に電流が狭窄されないレ
ーザーが多数認められた。また、ジャンクション・ダウ
ンで組み立てた場合は、電流漏れを生じ、電流−電圧特
性のとれないものが多数発生し、十分なレーザー特性が
得られず、また、歩留まりが低下した。
ブロック領域を形成せずに、実施例１と同じ工程によっ
て作製した。ただし、電流ブロックを行うために、ｐ型
コンタクト層１１２の上にＳｉＮｘ絶縁膜１２０を２０
０ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィー法によりリッジ
ストライプ上のＳｉＮｘ絶縁膜に［０−１−１］Ａ方向
に幅１０μｍのストライプ状の窓１２１を開けた。これ
以外は全く実施例１と同じにしてレーザ素子を作製した
（図１１）。劈開、組立を行った結果、ｐ側表面にＳｉ
Ｎｘ膜、電極が形成されるために劈開性が悪くなった
り、電極、ＳｉＮｘ膜が剥がれるなどの問題が起こっ
た。近視野像を確認した所、リッジダミー領域での電流
もれにより活性層全体が光デバイスしている様子が確認
されＳｉＮｘ絶縁膜により十分に電流が狭窄されないレ
ーザーが多数認められた。また、ジャンクション・ダウ
ンで組み立てた場合は、電流漏れを生じ、電流−電圧特
性のとれないものが多数発生し、十分なレーザー特性が
得られず、また、歩留まりが低下した。
【０１２０】
【発明の効果】本発明の半導体光デバイス装置は、活性
層の下側（例えば基板内部）に電流ブロック領域あるい
は活性層の下側（例えば基板上）に電流ブロック層が形
成されているため、保護膜の存在を最小限にし、劈開、
組立等の歩留まりを向上し、また、ジャンクション・ダ
ウンで組み立てた場合に十分なＬＤ特性が得られ、さら
に、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素子
の信頼性を向上させることができる。
層の下側（例えば基板内部）に電流ブロック領域あるい
は活性層の下側（例えば基板上）に電流ブロック層が形
成されているため、保護膜の存在を最小限にし、劈開、
組立等の歩留まりを向上し、また、ジャンクション・ダ
ウンで組み立てた場合に十分なＬＤ特性が得られ、さら
に、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、素子
の信頼性を向上させることができる。
【０１２１】活性層の下側でかつ光導波路の両側の側面
に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層を形成する
ことにより、劈開におけるチップ側面での電極の垂れ下
がりやジャンクション・ダウンで組み立てる時の半田材
の回り込み等による光導波路端面あるいは側面での電流
リークの発生を防止することが可能となる。このときさ
らに、電流ブロック領域あるいは電流ブロック層により
挟まれた電流狭窄領域を開口部直下近傍のみに形成する
ことにより、リッジダミー領域上に保護膜を介さずに直
接電極を形成しても素子内部での電流リークをも防止す
ることができ、プロセスの簡素化が実現でき、放熱性の
向上による素子特性及び信頼性の向上を図ることが可能
となる。また、活性層の下側（例えば基板上）でかつリ
ッジダミー領域の下側の少なくとも一部に電流ブロック
層を形成することにより、リッジ部分がリッジダミー領
域の少なくとも一部に比べて低くすることができ、ジャ
ンクション・ダウン組立時におけるストレスを低減する
ことが可能となる。
に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層を形成する
ことにより、劈開におけるチップ側面での電極の垂れ下
がりやジャンクション・ダウンで組み立てる時の半田材
の回り込み等による光導波路端面あるいは側面での電流
リークの発生を防止することが可能となる。このときさ
らに、電流ブロック領域あるいは電流ブロック層により
挟まれた電流狭窄領域を開口部直下近傍のみに形成する
ことにより、リッジダミー領域上に保護膜を介さずに直
接電極を形成しても素子内部での電流リークをも防止す
ることができ、プロセスの簡素化が実現でき、放熱性の
向上による素子特性及び信頼性の向上を図ることが可能
となる。また、活性層の下側（例えば基板上）でかつリ
ッジダミー領域の下側の少なくとも一部に電流ブロック
層を形成することにより、リッジ部分がリッジダミー領
域の少なくとも一部に比べて低くすることができ、ジャ
ンクション・ダウン組立時におけるストレスを低減する
ことが可能となる。
【０１２２】活性層の下側に電流ブロック領域あるいは
電流ブロック層が形成されている場合、端面近傍にも電
流ブロック領域を形成することができる。この端部電流
非注入構造により、端面での電流再結合を低減すること
が可能となり、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高め
たり、素子の信頼性を向上させることができる。このと
き、電流ブロック層が端面近傍に形成されていて、端面
近傍で光導波路に段差がある場合、端面近傍では光が活
性層からクラッド層などのよりバンドギャップの大きい
層に漏れだして、実質的に端面が光に対して透明、すな
わち端面窓構造とすることも可能となる。一方、活性層
の下側（例えば基板内部）に電流ブロック領域を平坦に
埋め込む場合には、光導波路に段差が生じることなく、
端面近傍にも電流ブロック領域を形成することができ、
端部での光の導波損失の発生を防止できる。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、特に情報処理あるいは光通
信システムに用いる光源に適している。
電流ブロック層が形成されている場合、端面近傍にも電
流ブロック領域を形成することができる。この端部電流
非注入構造により、端面での電流再結合を低減すること
が可能となり、非可逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高め
たり、素子の信頼性を向上させることができる。このと
き、電流ブロック層が端面近傍に形成されていて、端面
近傍で光導波路に段差がある場合、端面近傍では光が活
性層からクラッド層などのよりバンドギャップの大きい
層に漏れだして、実質的に端面が光に対して透明、すな
わち端面窓構造とすることも可能となる。一方、活性層
の下側（例えば基板内部）に電流ブロック領域を平坦に
埋め込む場合には、光導波路に段差が生じることなく、
端面近傍にも電流ブロック領域を形成することができ、
端部での光の導波損失の発生を防止できる。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、特に情報処理あるいは光通
信システムに用いる光源に適している。
【０１２３】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。
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。
【０１２４】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。
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。
【０１２５】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。
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１】 電流ブロック領域を有する本発明の半導体光
デバイス装置の具体的態様を示す図である。
デバイス装置の具体的態様を示す図である。
【図２】 電流ブロック層を有する本発明の半導体光デ
バイス装置の具体的態様を示す図である。
バイス装置の具体的態様を示す図である。
【図３】 従来型のリッジ導波路型ストライプ構造半導
体レーザの構造及びその作成方法を示す図である。
体レーザの構造及びその作成方法を示す図である。
【図４】 半導体光デバイス装置をジャンクションダウ
ン型に組み立てた様子を示した図である。
ン型に組み立てた様子を示した図である。
【図５】 本発明の半導体光デバイス装置の好ましい寸
法を示すための断面図である。
法を示すための断面図である。
【図６】 本発明の半導体光デバイス装置の好ましい寸
法を示すための断面図である。
法を示すための断面図である。
【図７】 本発明の半導体光デバイス装置の一実施例の
上面図である。
上面図である。
【図８】 本発明の半導体光デバイス装置の製造工程の
一例を説明する工程図である（実施例１）。
一例を説明する工程図である（実施例１）。
【図９】 本発明の半導体光デバイス装置の製造工程の
他の一例を説明する工程図である（実施例２）。
他の一例を説明する工程図である（実施例２）。
【図１０】 本発明の半導体光デバイス装置の製造工程
のさらに他の一例を説明する工程図である（実施例
３）。
のさらに他の一例を説明する工程図である（実施例
３）。
【図１１】 比較例の半導体光デバイス装置を示す図で
ある。
ある。
【図１２】 実施例１の半導体光デバイス装置と比較例
の半導体光デバイス装置の動作電流と光出力の関係図で
ある。
の半導体光デバイス装置の動作電流と光出力の関係図で
ある。
１１： 基板 １２： 電流ブロック領域 １３： 電流ブロック層 １４： 第１導電型クラッド層 １５： 活性層 １６： 第２導電型第１クラッド層 １７： 酸化防止層 １８： 保護層 １９： 開口部 ２０、２０ａ： 第２導電型第２クラッド層 ２１、２１ａ： コンタクト層 ２２： 電極 ２３： 電極 ２４： 光閉じ込め層 ２５： 量子井戸層 ２６： バリア層 ２７： 量子井戸層 ２８： バリア層 ２９： 量子井戸層 ３０： 光閉じ込め層 ３４： ハンダ剤 ３５： ヒートシンク ３６： ボンディングしたワイヤ ４１： 基板 ４２： 第１導電型クラッド層 ４３： 活性層 ４４： 第２導電型クラッド層 ４５： 第２導電型コンタクト層 ４６： 絶縁層 ４７： 電極 ４８： 電極 ５１： 基板 ５２： 第１導電型クラッド層 ５３： 活性層 ５４： 第２導電型第１クラッド層 ５５： 保護膜 ５６： 第２導電型第２クラッド層 ５７： 第２導電型コンタクト層 ５８： 絶縁層 ５９： 電極 ６０： 電極 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 １２０： ＳｉＮｘ保護膜 １２１： ストライプ状の開口部 ２０１： 基板 ２０２： ｎ型クラッド層 ２０３： 活性層 ２０４： ｐ型第１クラッド層 ２０５： 酸化防止層（エッチング阻止層） ２０６： ＳｉＮｘ保護膜 ２０７： 不純物拡散層 ２０８： キャップ層 ２０９： ＳｉＮｘ保護膜 ２１０： ストライプ状の開口部 ２１１： ｐ型第２クラッド層 ２１２： コンタクト層 ２１３： ｐ側電極 ２１４： ｎ側電極 ３０１： 基板 ３０２： ｎ型第１クラッド層 ３０３： ｎ型第２クラッド層 ３０４： 活性層 ３０５： ｐ型第１クラッド層 ３０６： 酸化防止層（エッチング阻止層） ３０７： ＳｉＮｘ保護膜 ３０８： 電流ブロック層 ３０９： ＳｉＮｘ保護膜 ３１０： ストライプ状の開口部 ３１１： ｐ型第２クラッド層 ３１２： コンタクト層 ３１３： ｐ側電極 ３１４： ｎ側電極 Ｗ１： 端部幅 Ｗ２： 中央部幅
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１月１４日（２０００．１．１
４）
４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】削除
Claims (42)
- 【請求項１】 基板上に形成された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、該開口部に形成されたリッジ型の化合物半
導体層を有する半導体光デバイス装置において、活性層
の下側に電流ブロック領域または電流ブロック層が形成
されていることを特徴とする半導体光デバイス装置。 - 【請求項２】 前記の活性層を含む化合物半導体層が、
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
含む請求項１の半導体光デバイス装置。 - 【請求項３】 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請求項１または２の半導
体光デバイス装置。 - 【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クラッド層である請求
項２または３の半導体光デバイス装置。 - 【請求項５】 前記のリッジ型の化合物半導体層が、活
性層より屈折率の小さい層を含む請求項１〜４のいずれ
かの半導体光デバイス装置。 - 【請求項６】 前記の活性層より屈折率の小さい層が、
第２導電型第２クラッド層である請求項５の半導体光デ
バイス装置。 - 【請求項７】 前記電流ブロック領域あるいは電流ブロ
ック層が、少なくとも基板または活性層の下にある化合
物半導体層の側面近傍に形成されている請求項１〜６の
いずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項８】 前記の電流ブロック領域あるいは電流ブ
ロック層により挟まれた電流狭窄領域を前記開口部直下
近傍のみに形成する請求項１〜７のいずれかの半導体光
デバイス装置。 - 【請求項９】 前記の電流ブロック領域あるいは電流ブ
ロック層が、第２導電型または高抵抗である請求項１〜
８のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項１０】 前記電流ブロック領域が、基板および
あるいは活性層の下にある化合物半導体層の内部に選択
的に形成されている請求項１〜９のいずれかの半導体光
デバイス装置。 - 【請求項１１】 前記の電流ブロック領域あるいは電流
ブロック層が、端面近傍に形成されている請求項１〜１
０のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項１２】 前記電流ブロック領域が、光導波路に
段差が生じることなく、端面近傍に形成されている請求
項１１の半導体光デバイス装置。 - 【請求項１３】 前記電流ブロック層が、基板および／
または活性層の下にある化合物半導体層の上に選択的に
形成されている請求項１〜１２のいずれかの半導体光デ
バイス装置。 - 【請求項１４】 前記活性層と前記電流ブロック層との
間に光ガイド層が形成されている請求項１〜１３のいず
れかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項１５】 前記電流ブロック層が、半導体層であ
る請求項１〜１４のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項１６】 前記電流ブロック層が、絶縁体膜であ
る請求項１〜１４のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項１７】 前記開口部から活性層に電流が注入さ
れる請求項１〜１６のいずれかの半導体光デバイス装
置。 - 【請求項１８】 前記ブロック層が形成されていない領
域から活性層に電流が注入される請求項１〜１７のいず
れかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項１９】 光導波路の端部にレーザ光に対して透
明な領域を形成している請求項１〜１８のいずれかの半
導体光デバイス装置。 - 【請求項２０】 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請
求項１〜１９のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項２１】 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表面側電極と接している請求項１〜
２０のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【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請求項１〜２１のいずれか
の半導体光デバイス装置。 - 【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請求項１〜２１のいずれか
の半導体光デバイス装置。 - 【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請求項１〜２３のいずれか
の半導体光デバイス装置。 - 【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請
求項１〜２３のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項２６】 前記開口部が両端部まで伸長していな
い開口部である請求項１〜２３のいずれかの半導体光デ
バイス装置。 - 【請求項２７】 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からなる請求項１〜
２６のいずれかの半導体光デバイス装置。 - 【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光デバイス装置。 - 【請求項２９】 前記保護膜の外側にリッジダミー領域
を有する請求項１〜２８のいずれかの半導体光デバイス
装置。 - 【請求項３０】 前記リッジダミー領域にリッジダミー
層が形成されている請求項２９の半導体光デバイス装
置。 - 【請求項３１】 前記リッジダミー領域の下側の少なく
とも一部に電流ブロック層が形成されている請求項２９
または３０の半導体光デバイス装置。 - 【請求項３２】 前記リッジダミー層の少なくとも一部
が前記表面側電極と接している請求項２９〜３１のいず
れかの半導体光デバイス装置。 - 【請求項３３】 レーザチップがジャンクション・ダウ
ンにて組み立てられている請求項１〜３２のいずれかの
半導体光デバイス装置。 - 【請求項３４】 基板内部もしくは基板上側に電流ブロ
ック領域あるいは電流ブロック層を形成する工程、活性
層を含む化合物半導体層及び保護膜をこの順に形成する
工程、該保護膜に開口部を形成する工程、該開口部にリ
ッジ型の化合物半導体層を選択成長する工程を含むこと
を特徴とする半導体光デバイス装置の製造方法。 - 【請求項３５】 前記電流ブロック領域を不純物拡散あ
るいは不純物注入により形成する請求項３４の半導体光
デバイス装置の製造方法。 - 【請求項３６】 結晶成長装置内で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
り製造される請求項３４または３５の半導体光デバイス
装置の製造方法。 - 【請求項３７】 前記結晶成長装置が有機金属気相成長
装置である請求項３６の半導体光デバイス装置の製造方
法。 - 【請求項３８】 前記不純物拡散層が前記電流ブロック
領域に対して選択エッチングにより除去する請求項３６
または３７の半導体光デバイス装置の製造方法。 - 【請求項３９】 前記電流ブロック層を選択成長により
形成する請求項３４〜３８のいずれかの半導体光デバイ
ス装置の製造方法。 - 【請求項４０】 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する
請求項３４〜３９のいずれかの半導体光デバイス装置の
製造方法。 - 【請求項４１】 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
る請求項３４〜４０のいずれかの半導体光デバイス装置
の製造方法。 - 【請求項４２】 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請求項３４〜４１のいずれかの半
導体光デバイス装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36614799A JP2001185810A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 半導体光デバイス装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36614799A JP2001185810A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 半導体光デバイス装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001185810A true JP2001185810A (ja) | 2001-07-06 |
Family
ID=18486041
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|---|---|---|---|
| JP36614799A Pending JP2001185810A (ja) | 1999-12-24 | 1999-12-24 | 半導体光デバイス装置及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001185810A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005252106A (ja) * | 2004-03-05 | 2005-09-15 | Sony Corp | 半導体発光装置 |
| WO2006013935A1 (ja) * | 2004-08-05 | 2006-02-09 | Hamamatsu Photonics K.K. | 半導体レーザ素子及び半導体レーザ素子アレイ |
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