JPH09232674A

JPH09232674A - 半導体レーザ装置

Info

Publication number: JPH09232674A
Application number: JP5850896A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 孝志高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】温度特性を改善するためにクラッド層のドー
ピング濃度を高くする場合にも、良好な電流狭搾機能を
維持し、かつ、屈折率導波形レーザを実現可能なＡｌＧ
ａＩｎＰ系の半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】｛１００｝面を主平面としストライプ状
の凸部１１３を有する第１導電型ＧａＡｓ基板１０１上
に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３，アン
ドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層１０４，アンドー
プＡｌＧａＩｎＰ活性層１０５，アンドープＡｌＧａＩ
ｎＰ上部拡散防止層１０６，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層１０７，第２導電型ＧａＡｓコンタクト層１
０９が、基板１０１の主平面と平行な結晶面とこの結晶
面に対して傾いた斜面とを有するように順次に積層さ
れ、コンタクト層１０９と第２導電型クラッド層１０７
の凸部を除いた領域が高抵抗領域１１２となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信，光情報処
理などに利用される半導体レーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平６−１８８５０６号に
は、可視半導体レーザとしてＡｌＧａＩｎＰ系材料を用
いた半導体レーザが示されている。図９は、このような
半導体レーザの構成例を示す図である。図９を参照する
と、この半導体レーザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２，ｎ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層３，ＧａＩｎＰ活性層４，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層５が順次に積層されており、ｐ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層５には、リッジストライプが形成されて
いる。そして、このリッジの頂部上にはｐ型ＧａＩｎＰ
中間層６が形成され、またリッジの両側面にはｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭搾層７が設けられている。さらに、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰ中間層６とｎ型ＧａＡｓ電流狭搾層７との上に
は、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８が形成されている。ま
た、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８上には電極９が形成さ
れ、基板１の裏面には電極１０が形成されている。

【０００３】このような構成の半導体レーザにおいて
は、ｎ型ＧａＡｓ電流狭搾層７が形成されていることに
よって、電流は、クラッド層５のリッジストライプの部
分を流れて活性層４に流入し、活性層４を発光させる。
さらに、ｎ型ＧａＡｓ電流狭搾層７は、活性層４で発光
した光を吸収するため、リッジとその外側とで損失差を
形成し、これによって、屈折率導波型の半導体レーザを
提供することができる。

【０００４】しかしながら、図９に示すような半導体レ
ーザ装置は、活性層４内において水平横方向のキャリア
の閉じ込め機構を有していない。従って、活性層４内に
注入されたキャリア(活性層４内に流入した電流)は、水
平横方向へ拡散してしまい、利得領域幅が広くなってし
まう。そして、リッジストライプより離れた領域に注入
されたキャリアは、レーザ発振に寄与しないため、余分
のキャリアが注入されることになり、発振閾電流を低減
することが困難である。

【０００５】水平横方向のキャリア閉じ込め機構を有し
た代表的な構造としては、ＢＨ構造(buried heteristru
cture)や、特開平６−５３６０４号に示されているよう
な不純物拡散による無秩序化技術を利用した構造等がよ
く知られている。図１０は、不純物拡散による無秩序化
技術を応用したＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの構成例
を示す図である。図１０を参照すると、この半導体レー
ザ装置は、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッ
ファ層２，ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１１，ｎ型ＡｌＩ
ｎＰクラッド層１２，アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部光
閉じ込め層１３，アンドープＧａＩｎＰ活性層４(厚さ
〜１００Å)，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部光閉じ込
め層１４，ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層１５，ｐ型ＧａＩ
ｎＰバッファ層１６，ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８が順
次に積層されている。なお、図１０において、１７はＳ
ｉ層であり、熱処理によりＳｉ拡散領域１９が形成され
ている。また、１８はＳｉＯ₂層である。

【０００６】図１０の半導体レーザにおいては、下部光
閉じ込め層１３，活性層４，上部活性層１４においてＳ
ｉ拡散領域１９は、無秩序化してＡｌＧａＩｎＰの４元
混晶となる。従って、活性層４において４元混晶化した
領域は、３元混晶であるＧａＩｎＰ領域よりもバンドギ
ャップエネルギーが増大するため、活性層の水平横方向
にヘテロ接合が形成される。これにより、活性層４に注
入されたキャリアは、バンドギャップエネルギーの狭い
３元混晶領域に閉じこめられる。さらに、４元混晶化し
た活性層は屈折率が低下するので、同時に屈折率導波路
も形成される。

【０００７】また、図１０においては、ＡｌＧａＡｓ系
結晶とＡｌＧａＩｎＰ系結晶界面で不純物拡散後に転位
が発生するのを防止するために、Ｓｉ拡散領域１９がＧ
ａＡｓコンタクト層８と接しないようにしている。な
お、そのためには、Ｓｉ層１７，コンタクト層８，Ｓｉ
Ｏ₂層１８の３回のパターン形成を精密に行なう必要が
ある。

【０００８】また、ＡｌＧａＩｎＰ系レーザにおいて
は、不純物拡散によらず超格子構造を無秩序化する技術
を応用した屈折率導波型レーザも提案されている。図１
１は、特開平５−１８３２３１号に示されている半導体
レーザの断面図である。図１１を参照すると、この半導
体レーザでは、｛１００｝面方位のｎ型ＧａＡｓ基板１
には、傾斜した側面を有するストライプ状の凸部２２が
形成されている。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１上には、
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３，ノンドープＧａＩｎ
Ｐ活性層４，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５，ｐ型Ｇ
ａＩｎＰコンタクト層２０が、気相エピタキシャル成長
により順次に形成されている。そして、凸部のｐ型Ｇａ
ＩｎＰコンタクト層２０上には、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層２１が設けられている。なお、図１１において、９，
１０はそれぞれｐ側，ｎ側の電極である。

【０００９】一般に、｛１００｝面方位のＧａＡｓ基板
上に気相エピタキシャル成長法で形成したＡｌＧａＩｎ
Ｐ層は、自然超格子構造として形成されることが知られ
ている。一方、｛５１１｝，｛３１１｝，｛１１１｝面
などの｛１００｝面に対して傾斜した面上に結晶成長さ
せた場合には自然超格子は形成されないため、同じ混晶
比でも｛１００｝面に成長させた層よりもバンドキャッ
プエネルギーが大きくなる。図１１の半導体レーザは、
この原理を利用したものであり、図１１において、基板
１の凸部２２の上部は｛１００｝面であり、凸部２２の
側面は傾斜面となっているため、傾斜面上に成長させた
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３，ＧａＩｎＰ活性層４は、
凸部２２の上部よりもバンドキャップエネルギーが大き
い。従って、凸部上部の活性層領域にキャリアが閉じ込
められる屈折率導波型半導体レーザとなっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいては、クラッド層
が４元混晶であるためＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに比
べて熱抵抗や素子抵抗が大きいという問題がある。ま
た、活性層であるＧａＩｎＰとクラッド層であるＡｌＧ
ａＩｎＰとの伝導帯のバンド不連続が小さいため、電子
が活性層からあふれやすいという問題もある。

【００１１】そこで、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザに
おいては、温度特性を改善するためにｐ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐ層のドーピング濃度を高くする必要があるが、ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰ層のドーピング濃度を高くすると、結晶成
長中にドーパントが拡散して、｛１００｝面上のｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層の自然超格子が無秩序化され
て、凸部上面と側面においてバンドギャップエネルギー
差がなくなるため、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層中で
電流の狭搾ができなくなってしまう。さらに、ＧａＩｎ
Ｐ活性層にまでクラッド層からドーパントが拡散してし
まうと、凸部上面の活性層領域も無秩序化されて、傾斜
面とのバンドギャップエネルギー差が消失してしまい、
屈折率導波型レーザを実現することができなくなってし
まう。

【００１２】本発明は、温度特性を改善するためにクラ
ッド層のドーピング濃度を高くする場合にも、良好な電
流狭搾機能を維持し、かつ、屈折率導波形レーザを実現
することの可能なＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザ装置
を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、請求項１記載の発明では、｛１００｝面を主平面と
しストライプ状の凸部または凹部が設けられた第１導電
型ＧａＡｓ基板上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アン
ドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎ
Ｐ上部拡散防止層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層，第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が、該基板の主平
面と平行な結晶面とこの結晶面に対して傾いた斜面とを
有するように、順次に積層され、コンタクト層と第２導
電型クラッド層の凹部または凸部を除いた領域が高抵抗
領域となっている。これにより、温度特性を改善するた
めにクラッド層のドーピング濃度を高める場合にも、キ
ャリアを良好に閉じ込め、また、安定した屈折率導波路
構造をもたせることができる。

【００１４】また、請求項２記載の発明では、｛１０
０｝面を主平面としストライプ状の凹部が設けられた第
１導電型ＧａＡｓ基板と、基板の凹部を除いた面に形成
された絶縁層とを有し、該絶縁層に覆われていない基板
凹部内に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，アン
ドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープＡｌ
ＧａＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散
防止層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導
電型ＧａＡｓコンタクト層が、基板の主平面と平行な結
晶面とこの結晶面に対して傾いた斜面を有するように、
順次に積層されている。これにより、温度特性を改善す
るためにクラッド層のドーピング濃度を高める場合に
も、キャリアを良好に閉じ込め、また、安定した屈折率
導波路構造をもたせることができる。

【００１５】また、請求項３記載の発明では、｛１０
０｝面を主平面とする第１導電型ＧａＡｓ基板と、基板
にストライプ形状の開口部を有する絶縁層とを有し、ス
トライプ形状の開口部のところで基板上に、第１導電型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ
下部拡散防止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，ア
ンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電型ＧａＡｓコンタク
ト層が、ストライプ形状の開口部に基板の主平面と平行
な結晶面とこの結晶面に対して斜めに形成された｛１１
１｝Ａ面とを有するように、順次に積層されている。こ
れにより、温度特性を改善するためにクラッド層のドー
ピング濃度を高める場合にも、キャリアを良好に閉じ込
め、また、安定した屈折率導波路構造をもたせることが
できる。

【００１６】また、請求項４記載の発明では、｛１０
０｝面を主平面とする第１導電型ＧａＡｓ基板上に、第
１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電型ＡｌＧ
ａＩｎＰ電流ブロック層，第１導電型ＧａＩｎＰキャッ
プ層が順次に積層され、キャップ層及び電流ブロック層
を、その底部が第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に
達するような深さでエッチングにより除去して形成した
ストライプ状の凹部に沿って、第１導電型クラッド層及
びキャップ層上に、アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散
防止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，アンドープ
ＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層，第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が順
次に積層されている。これにより、温度特性を改善する
ためにクラッド層のドーピング濃度を高める場合にも、
キャリアを良好に閉じ込め、また、安定した屈折率導波
路構造をもたせることができる。

【００１７】また、請求項５記載の発明では、｛１０
０｝面を主平面としストライプ状の凸部または凹部が設
けられた第１導電型ＧａＡｓ基板上に、第１導電型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部
拡散防止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，アンド
ープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層，ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層
が、基板の主平面と平行な結晶面とこの結晶面に対して
傾いた斜面を有するように、順次に積層され、また、該
電流ブロック層の凸部の上面または凹部の底面には、第
２導電型ＧａＡｓコンタクト層が形成されており、斜面
に形成されたＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層が第１導電
型であり、基板の主平面と平行な面に形成された電流ブ
ロック層が第２導電型となっている。これにより、温度
特性を改善するためにクラッド層のドーピング濃度を高
める場合にも、キャリアを良好に閉じ込め、また、安定
した屈折率導波路構造をもたせることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、以下の例では、ｎ型ドーパン
トとしてＳｅを用い、ｐ型ドーパントとしてＺｎを用い
ている。図１は、本発明に係る半導体レーザ装置の第１
の構成例を示す図である。図１を参照すると、この半導
体レーザ装置は、｛１００｝面を主平面とするｎ型Ｇａ
Ａｓ基板１０１にストライプ状の凸部１１３が形成され
ている。凸部１１３の側面は、｛１００｝面から傾いた
面、例えば｛１１１｝面，｛３１１｝面，｛５１１｝面
等になっている。

【００１９】そして、凸部１１３を有する基板１０１上
には、ＳｅドープＧａＡｓバッファ層１０２，Ｓｅドー
プ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１０３，ア
ンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡散防止層
１０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１０５，ア
ンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡散防止層
１０６，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラ
ッド層１０７，ＺｎドープＧａＩｎＰスパイク防止層１
０８，ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層１０９が順次に
積層されている。このとき、結晶成長方法としてはＭＯ
ＣＶＤ(metalorganic chemical vapour deposition)法
が用いられ、これにより、各成長層は基板の凸型形状に
沿って屈曲して形成される。また、ＧａＡｓコンタクト
層１０９，ＧａＩｎＰスパイク防止層１０８，ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０７には、凸部を除いた領域に
プロトンが打ち込まれており、高抵抗領域１１２が形成
されている。また、ＧａＡｓコンタクト層１０９上に
は、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極１１
０が形成されており、基板１０１の裏面には、Ａｕ−Ｇ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電極１１１が形
成されている。

【００２０】図１の構成例によれば、プロトンはＡｌＧ
ａＩｎＰ上部拡散防止層１０６の直上まで打ち込まれて
高抵抗領域１１２が形成されているので、電流はｐ型ク
ラッド層１０７中で拡がることなく凸部に集中する。こ
れにより、凸部の両外側の｛１００｝面となっているＧ
ａＩｎＰ活性層１０５にキャリアが注入されることを防
止できる。

【００２１】さらに、凸部上面は基板主平面と平行な
｛１００｝面となっており、凸部側面は｛１００｝面か
ら傾斜した面となっている。従って、前述のように、
｛１００｝面にＭＯＣＶＤ法で結晶成長されたＧａＩｎ
Ｐ活性層１０５は自然超格子構造となる一方、傾斜面に
結晶成長されたＧａＩｎＰ活性層１０５は自然超格子が
無秩序化されている。これにより、凸部上面のＧａＩｎ
Ｐ活性層１０５に比べて、傾斜面のＧａＩｎＰ活性層１
０５はバンドギャップエネルギーが約５０ｍｅＶ程度大
きくなるため、ＧａＩｎＰ活性層１０５内でキャリアは
凸部上面に閉じ込められる。また、屈折率は、｛１０
０｝面上のＧａＩｎＰ活性層１０５の方が傾斜面上のＧ
ａＩｎＰ活性層１０５よりも高くなるため、上記キャリ
アの閉じ込めと同時に、屈折率導波路が形成されて光を
閉じ込めることができる。このように、水平横方向に対
してキャリアと光を同じ領域に閉じ込めることができる
ため、閾電流を低減することができる。すなわち、レー
ザの低閾電流動作を実現することができる。

【００２２】また、図１の構成例では、ＧａＩｎＰ活性
層１０５の上下にアンドープＡｌＧａＩｎＰ拡散防止層
１０４、１０６が形成されているので、クラッド層１０
３，１０７のキャリア濃度を３×１０¹⁸ｃｍ^-3以上に設
定してもＧａＩｎＰ活性層１０５にまでドーパントであ
るＺｎまたＳｅが拡散することはない。これにより、
｛１００｝面上のＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子
構造が無秩序化されることがなく、キャリア閉じ込め機
構と屈折率導波路構造を安定してもたせることが可能と
なる。従って、ｐ型クラッド層１０７のドーピング濃度
を高くすることができ、この場合には、素子抵抗を低減
できるためｐ型クラッド層でのジュール熱の発生を少な
くすることができる。また、活性層１０５とｐ型クラッ
ド層１０７との伝導帯バンド不連続を大きくできるた
め、キャリア，すなわち電子の閉じ込め効果が増大し、
素子の温度特性を向上させることができる。

【００２３】図２は本発明に係る半導体レーザ装置の第
２の構成例を示す図である。図２の半導体レーザでは、
｛１００｝面を主平面とするｎ型ＧａＡｓ基板１０１に
ストライプ状の凹部２０１が形成されている。凹部２０
１の側面は、｛１００｝面から傾いた面、例えば｛１１
１｝面，｛３１１｝面，｛５１１｝面等になっている。

【００２４】そして、凹部２０１を有する基板１０１上
には、ＭＯＣＶＤ法により、ＳｅドープＧａＡｓバッフ
ァ層１０２，Ｓｅドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ
クラッド層１０３，アンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐ下部拡散防止層１０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐ活性層１０５，アンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐ上部拡散防止層１０６，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇ
ａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１０７，ＺｎドープＧａ
ＩｎＰスパイク防止層１０８，ＺｎドープＧａＡｓコン
タクト層１０９が順次に積層されている。また、ＧａＡ
ｓコンタクト層１０９，ＧａＩｎＰスパイク防止層１０
８，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７には、凹部底
面を除いてプロトンが打ち込まれており、高抵抗領域１
１２が形成されている。また、ＧａＡｓコンタクト層１
０９上には、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オーミック
電極１１０が形成されており、基板１０１の裏面には、
Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電極１
１１が形成されている。

【００２５】図２の構成例においても、図１の構成例と
同様に、プロトン打ち込みを行ない高抵抗領域１１２を
形成することにより電流狭窄を行ない、また、ＧａＩｎ
Ｐ活性層１０５の上下にはアンドープＡｌＧａＩｎＰ拡
散防止層１０４、１０６が形成されているが、図２の構
成例では、基板１０１にストライプ状の凹部２０１が形
成され、その上にＭＯＣＶＤ法で活性層を含む積層構造
が形成されていることにより、ＧａＩｎＰ活性層１０５
は基板１０１の凹部形状に沿って屈曲し、基板１の主平
面と平行な｛１００｝面と、｛１００｝面から傾斜した
面とを有している。

【００２６】この場合、｛１００｝面にＭＯＣＶＤ法で
結晶成長されたＧａＩｎＰ活性層１０５は自然超格子構
造となる一方、傾斜面に結晶成長されたＧａＩｎＰ活性
層１０５は自然超格子が抑制されて無秩序化しているた
め、｛１００｝面のＧａＩｎＰ活性層１０５に比べて傾
斜面のＧａＩｎＰ活性層１０５はバンドギャップエネル
ギーが大きくなっている。従って、プロトン打ち込み高
抵抗領域１１２により凹部２０１に集中してＧａＩｎＰ
活性層１０５に注入されたキャリアは、ＧａＩｎＰ活性
層１０５内で凹部底面に閉じ込められる。また、ＧａＩ
ｎＰ活性層１０５の屈折率は、傾斜面に比べて凹部底面
の方が高くなるため、上記キャリアの閉じ込めと同時
に、屈折率導波路が形成されて光を閉じ込めることがで
き、従って、素子の閾電流を低減することができる。す
なわち、レーザの低閾電流動作を実現することができ
る。

【００２７】また、第１の構成例と同様に、活性層１０
５の上下に設けられているアンドープのＡｌＧａＩｎＰ
拡散防止層１０４，１０６によって、クラッド層のドー
パントであるＺｎまたはＳｅが活性層１０５に拡散して
ＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子を無秩序化するの
を防止することができる。従って、ｐ型クラッド層１０
７のドーピング濃度を高くすることができて、素子の温
度特性を改善することができる。

【００２８】図３は本発明に係る半導体レーザ装置の第
３の構成例を示す図である。図３の構成例では、｛１０
０｝面を主平面とするｎ型ＧａＡｓ基板１０１にＳｉＮ
_x膜３０１が形成されている。ＳｉＮ_x膜３０１には〈０
１−１〉方向にストライプ状の窓が形成されており、Ｇ
ａＡｓ基板１０１には、このＳｉＮ_x膜３０１をマスク
としてＧａＡｓ基板１０１をウエットエッチングして形
成したストライプ状凹部２０１が設けられている。凹部
２０１はその底面が基板主平面と平行な｛１００｝面と
なっており、その側面は｛１００｝面から傾斜した面と
なっている。

【００２９】そして、この凹部２０１には、ＭＯＣＶＤ
法により、ＳｅドープＧａＡｓバッファ層１０２，Ｓｅ
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１０
３，アンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡散
防止層１０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１０
５，アンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡散
防止層１０６，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5
Ｐクラッド層１０７，ＺｎドープＧａＩｎＰスパイク防
止層１０８，ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層１０９が
順次積層されている。

【００３０】ここで、上記ＳｉＮ_x膜３０１は、絶縁層
として機能することに加えて、ＭＯＣＶＤ法による選択
エピタキシャル成長のマスク層にもなっており、従っ
て、ＳｉＮ_x膜３０１の上にはエピタキシャル成長はな
されずに、凹部２０１のＧａＡｓ基板１０１表面が露出
している部分にのみ選択的に結晶成長がなされる。ま
た、各成長層は基板の凹型形状に沿って屈曲して形成さ
れている。さらに、ＳｉＮ_x膜３０１，ＧａＡｓコンタ
クト層１０９上には、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オ
ーミック電極１１０が形成されており、基板１０１の裏
面には、Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オーミッ
ク電極１１１が形成されている。

【００３１】図３の構成例によれば、活性層１０５を含
むＤＨ構造がストライプ状凹部２０１内に選択的にエピ
タキシャル成長されており、凹部２０１の両外側のＧａ
Ａｓ基板１０１表面は、絶縁層であるＳｉＮ_x膜３０１
に覆われているので、電流は凹部２０１にのみ流れ込む
ことになる。

【００３２】また、活性層１０５は、凹部底面では｛１
００｝面となり、凹部側面では｛１００｝面から傾斜し
た面となっている。｛１００｝面にＭＯＣＶＤ法で結晶
成長されたＧａＩｎＰ活性層１０５は自然超格子構造と
なっており、一方傾斜面に結晶成長されたＧａＩｎＰ活
性層１０５は自然超格子が抑制されて無秩序化している
ため、｛１００｝面のＧａＩｎＰ活性層１０５に比べて
傾斜面のＧａＩｎＰ活性層１０５はバンドギャップエネ
ルギーが大きくなっている。従って、活性層１０５に注
入されたキャリアは、活性層１０５内で凹部底面に閉じ
込められる。また、活性層１０５の屈折率は傾斜面に比
べて凹部底面の方が高くなるため、上記キャリアの閉じ
込めと同時に、屈折率導波路が形成されて光を閉じ込め
ることができ、素子の閾電流を低減することができる。
すなわち、レーザの低閾電流動作を実現することができ
る。

【００３３】また、第１の構成例と同様に、活性層１０
５の上下に設けられているアンドープのＡｌＧａＩｎＰ
拡散防止層１０４，１０６によって、クラッド層のドー
パントであるＺｎまたはＳｅが活性層１０５に拡散して
ＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子を無秩序化するの
を防止することができる。従って、ｐ型クラッド層１０
７のドーピング濃度を高くすることができて、素子の温
度特性を改善することができる。

【００３４】図４は本発明に係る半導体レーザ装置の第
４の構成例を示す図である。図４の構成例においても、
図３の構成例と同様に、｛１００｝面を主平面とするｎ
型ＧａＡｓ基板１０１にＳｉＮ_x膜３０１が形成され、
ＳｉＮ_x膜３０１には〈０１−１〉方向にストライプ状
の窓４０１が形成されているが、図４の構成例では、Ｓ
ｉＮ_x膜３０１に覆われていないストライプ状の窓４０
１のところにおいて、ＧａＡｓ基板１０１上に、ＭＯＣ
ＶＤ法により、ＳｅドープＧａＡｓバッファ層１０２，
Ｓｅドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１
０３，アンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡
散防止層１０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１
０５，アンドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡
散防止層１０６，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐクラッド層１０７，ＺｎドープＧａＩｎＰスパイ
ク防止層１０８，ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層１０
９が順次に積層されている。

【００３５】ここで、上記ＳｉＮ_x膜３０１は、絶縁膜
として機能することに加えて、ＭＯＣＶＤ法による選択
エピタキシャル成長のマスク層にもなっており、従っ
て、ＳｉＮ_x膜３０１の上にはエピタキシャル成長はな
されずに、ストライプ状窓部４０１のＧａＡｓ基板１０
１表面が露出している部分にのみ選択的に結晶成長がな
される。そして、ストライプの方向を〈０１−１〉方向
に形成しているため、選択成長させた結晶層は、基板主
平面と平行な｛１００｝面と、｛１００｝面から傾いた
｛１１１｝Ａ面が結晶成長し、さらに側面に成長停止面
である｛１１１｝Ｂ面が現われる。さらに、逆テーパ形
状になった｛１１１｝Ｂ面はポリイミド４０２で埋め込
まれており、該ポリイミド４０２とＧａＡｓコンタクト
層１０９上には、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オーミ
ック電極１１０が形成され、また、基板１０１の裏面に
は、Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電
極１１１が形成されている。

【００３６】図４の構成例によれば、活性層１０５を含
むＤＨ構造がストライプ状窓部４０１に選択的にエピタ
キシャル成長されており、ストライプ状窓部４０１の両
外側のＧａＡｓ基板１０１表面は絶縁層であるＳｉＮ_x
膜３０１，ポリイミド４０２で覆われている。従って、
電流はストライプ状窓部４０１にのみ流れ込むことにな
る。

【００３７】また、選択成長によって形成された活性層
１０５には、｛１００｝面と｛１１１｝Ａ面が現れてい
る。｛１００｝面にＭＯＣＶＤ法で結晶成長されたＧａ
ＩｎＰ活性層１０５は自然超格子構造となる一方、｛１
１１｝Ａ面に結晶成長されたＧａＩｎＰ活性層１０５は
自然超格子が抑制されて無秩序化しているため、｛１０
０｝面のＧａＩｎＰ層に比べて｛１１１｝Ａ面のＧａＩ
ｎＰ層はバンドギャップエネルギーが大きくなってい
る。従って、活性層１０５に注入されたキャリアは、活
性層１０５内で｛１００｝面に閉じ込められる。また、
活性層１０５の屈折率は｛１１１｝Ａ面に比べて｛１０
０｝面の方が高くなるため、上記キャリアの閉じ込めと
同時に、屈折率導波路が形成されて、光を閉じ込めるこ
とができ、素子の閾電流を低減することができる。すな
わち、レーザの低閾電流動作を実現することができる。

【００３８】また、第１の構成例と同様に、活性層１０
５の上下に設けられているアンドープのＡｌＧａＩｎＰ
拡散防止層１０４，１０６によって、クラッド層のドー
パントであるＺｎまたはＳｅが活性層１０５に拡散して
ＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子を無秩序化するの
を防止することができる。従って、ｐ型クラッド層１０
７のドーピング濃度を高くすることができて、素子の温
度特性を改善することができる。

【００３９】図５は本発明に係る半導体レーザ装置の第
５の構成例を示す図である。図５の構成例では、｛１０
０｝面を主平面とするｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、Ｓ
ｅドープＧａＡｓバッファ層１０２，Ｓｅドープ(Ａｌ
_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１０３，Ｚｎドー
プ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロック層５０
１，ＳｅドープＧａＩｎＰキャップ層５０２が順次に積
層されている。そして、上記キャップ層５０２および電
流ブロック層５０１には、その底部がｎ型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１０３に達するような深さでエッチングに
より除去したストライプ状の凹部２０１が形成されてい
る。

【００４０】さらに、図５の構成例では、ストライプ状
の凹部２０１が形成されているｎ型クラッド層１０３お
よびキャップ層５０２上に、ＭＯＣＶＤ法により、アン
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡散防止層１
０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１０５，アン
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡散防止層１
０６，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッ
ド層１０７，ＺｎドープＧａＩｎＰスパイク防止層１０
８，ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層１０９が順次形成
されている。そして、ＧａＡｓコンタクト層１０９上に
は、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極１１
０が形成されており、基板１０１の裏面には、Ａｕ−Ｇ
ｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電極１１１が形
成されている。

【００４１】図６は、図５に示した半導体レーザ装置の
製造工程例を示す図である。図６を参照すると、最初に
図６(ａ)に示すように、｛１００｝面を主平面とするｎ
型ＧａＡｓ基板１０１上に、ＳｅドープＧａＡｓバッフ
ァ層１０２，Ｓｅドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ
クラッド層１０３，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐ電流ブロック層５０１，ＳｅドープＧａＩｎＰ
キャップ層５０２を、例えばＭＯＣＶＤ法により順次に
エピタキシャル成長させる。

【００４２】次に、図６(ｂ)に示すように、ＧａＩｎＰ
キャップ層５０２上にフォトレジスト６０１を塗布し
て、フォトリソグラフィー技術によりフォトレジスト６
０１に幅５μｍのストライプ状の窓６０２を形成し、ス
トライプ状の窓６０２が形成されたフォトレジスト６０
１をマスクとしてウエットエッチングによりストライプ
状凹部２０１を形成する。なお、エッチングの深さは、
ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０３に達するように設
定する。

【００４３】次に、フォトレジスト６０１を除去した
後、図６(ｃ)に示すように、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層１０３，ＧａＩｎＰキャップ層５０２上に、アンド
ープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡散防止層１０
４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１０５，アンド
ープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡散防止層１０
６，Ｚｎドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド
層１０７，ＺｎドープＧａＩｎＰスパイク防止層１０
８，ＺｎドープＧａＡｓコンタクト層１０９を、例えば
ＭＯＣＶＤ法により、順次に結晶成長させる。これによ
り、活性層１０５は凹部２０１の形状に沿って屈曲した
形状に形成される。

【００４４】最後に、図６(ｄ)に示すように、ｎ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層１０９表面に、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕから
なるｐ側オーミック電極１１０を例えば真空蒸着法によ
り形成し、また、基板１０１の裏面には、Ａｕ−Ｇｅ／
Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オーミック電極１１１を例えば
真空蒸着法により形成して、図５の半導体レーザ装置
(素子)を完成させる。

【００４５】このようにして作製した素子，すなわち図
５の半導体レーザ装置においては、ストライプ状凹部２
０１の外側ではｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層５０
１とｎ型ＧａＩｎＰキャップ層５０２が存在するため、
ｐｎｐｎ構造となっている。従って、正孔(ホール)と電
子の両方が逆バイアス接合によりブロックされ、電流を
凹部２０１に集中させることができる。

【００４６】また、ＧａＩｎＰ活性層１０５は、凹部２
０１の形状に沿って屈曲し、基板主平面と平行な｛１０
０｝面と、｛１００｝面から傾斜した面とを有してい
る。ここで、｛１００｝面にＭＯＣＶＤ法で結晶成長さ
れたＧａＩｎＰ活性層１０５は自然超格子構造となる一
方、傾斜面に結晶成長されたＧａＩｎＰ活性層１０５は
自然超格子が抑制された無秩序化しているため、｛１０
０｝面のＧａＩｎＰ層に比べて傾斜面のＧａＩｎＰ層は
バンドギャップエネルギーが大きくなっている。従っ
て、キャリアは活性層１０５内で凹部底面に閉じ込めら
れる。

【００４７】また、活性層１０５の屈折率は、傾斜面に
比べて凹部底面の方が高くなっている。また、凹部の両
外側ではＧａＩｎＰキャップ層が存在するため、活性層
１０５で発生した光は吸収損失を受ける。この両者の効
果により複素屈折率導波路が形成されて光を閉じ込める
ことができる。

【００４８】また、第１の構成例と同様に、活性層１０
５の上下に設けられているアンドープのＡｌＧａＩｎＰ
拡散防止層１０４，１０６によって、クラッド層のドー
パントであるＺｎまたはＳｅが活性層１０５に拡散して
ＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子を無秩序化するの
を防止することができる。従って、ｐ型クラッド層１０
７のドーピング濃度を高くすることができて、素子の温
度特性を改善することができる。

【００４９】図７は本発明に係る半導体レーザ装置の第
６の構成例を示す図である。図７の構成例では、｛１０
０｝面を主平面とするｐ型ＧａＡｓ基板７０１にストラ
イプ状の凸部１１３が形成されている。このとき、スト
ライプ状の凸部１１３は、〈０１−１〉方向と平行に形
成されており、凸部１１３の側面は、｛１００｝面から
〈０１１〉方向に傾斜した面となっている。

【００５０】そして、基板７０１上には、ＭＯＣＶＤ法
により、ＺｎドープＧａＡｓバッファ層７０２，Ｚｎド
ープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐバッファ層７０３，Ｚｎドープ
(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１０７，アン
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡散防止層１
０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１０５，アン
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡散防止層１
０６，Ｓｅドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッ
ド層１０３，(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロッ
ク層７０４が順次に積層されている。そして、凸部の上
面にはＳｅドープＧａＡｓコンタクト層７０５が設けら
れており、このＧａＡｓコンタクト層７０５と電流ブロ
ック層表７０４の面には、Ａｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕから
なるｎ側オーミック電極１１１が、また基板７０１の裏
面には、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極
１１０が形成されている。

【００５１】ＭＯＣＶＤ法で結晶成長したＡｌＧａＩｎ
Ｐ層では、結晶面方位によってドーパントの取り込まれ
効率が異なっており、｛１００｝面から〈０１１〉方向
に傾斜させた場合には、ｐ型ドーパントであるＺｎの取
り込まれ効率は大きくなる一方、ｎ型ドーパントである
Ｓｅの取り込まれ効率は低下する。従って、図７の構成
例では、｛１００｝面から〈０１１〉方向に傾斜した凹
部側面ではＺｎの取り込まれ効率が増加し、Ｓｅの取り
込まれ効率は低下する。そこで、ＡｌＧａＩｎＰ電流ブ
ロック層７０４を結晶成長するときに、ＺｎとＳｅの原
料供給量を制御して、ＺｎとＳｅとを同時に供給するこ
とにより、１回の成長で、｛１００｝面ではｎ型，傾斜
面(図中横線部)ではｐ型となるように形成することがで
きる。すなわち、斜面に形成されたＡｌＧａＩｎＰ電流
ブロック層をｐ型に形成し、基板の主平面｛１００｝と
平行な面に形成されたＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層を
ｎ型に形成することができる。

【００５２】この場合、ｎ側電極１１１は、ｎ型ＧａＡ
ｓコンタクト層７０５とはオーミックコンタクトとなる
が、ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７０４とはショット
キー接合となる。このため、電流は、凸部上面に形成さ
れたＧａＡｓコンタクト層７０５より注入される。そし
て凸部側面においては、電流ブロック層７０４がｐ型と
なっているため、ｎｐｎｐ構造となり電流が流れない
(電流をブロックできる)。一方、凸部上面では電流ブロ
ック層７０４がｎ型であるため、電流は、ｎ型クラッド
層１０３，拡散防止層１０６を通って活性層１０５へ流
れ込む。

【００５３】さらに、｛１００｝面にＭＯＣＶＤ法で結
晶成長されたＧａＩｎＰ活性層１０５は自然超格子構造
となる一方、傾斜面に結晶成長されたＧａＩｎＰ活性層
１０５は自然超格子が無秩序化されている。これによ
り、凸部上面のＧａＩｎＰ層の比べて、傾斜面のＧａＩ
ｎＰ層はバンドギャップエネルギーが大きくなり、活性
層１０５内でキャリアは凸部上面に閉じ込められる。ま
た、屈折率は傾斜面に比べて｛１００｝面上のＧａＩｎ
Ｐ層の方が高くなるため、上記キャリアの閉じ込めと同
時に、屈折率導波路を形成することができて、素子の閾
電流を低減することができる。すなわち、レーザの低閾
電流動作を実現することができる。

【００５４】また、第１の構成例と同様に、活性層１０
５の上下に設けられているアンドープのＡｌＧａＩｎＰ
拡散防止層１０４，１０６によって、クラッド層のドー
パントであるＺｎまたはＳｅが活性層１０５に拡散して
ＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子を無秩序化するの
を防止することができる。従って、ｐ型クラッド層１０
７のドーピング濃度を高くすることができて、素子の温
度特性を改善することができる。

【００５５】図８は本発明に係る半導体レーザ装置の第
７の構成例を示す図である。図８の構成例では、｛１０
０｝面を主平面とするｐ型ＧａＡｓ基板７０１にストラ
イプ状の凹部２０１が形成されている。このとき、スト
ライプ状の凹部２０１は、〈０１−１〉方向と平行に形
成されており、凹部２０１の側面は｛１００｝面から
〈０１１〉方向に傾斜した面となっている。

【００５６】そして、基板７０１上には、ＭＯＣＶＤ法
により、ＺｎドープＧａＡｓバッファ層７０２，Ｚｎド
ープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐバッファ層７０３，Ｚｎドープ
(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層１０７，アン
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ下部拡散防止層１
０４，アンドープＧａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ活性層１０５，アン
ドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ上部拡散防止層１
０６，Ｓｅドープ(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッ
ド層１０３，(Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3)_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ電流ブロッ
ク層７０４が順次に積層されている。

【００５７】ここで、ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７
０４は、図７の構成例と同様に、ＭＯＣＶＤ法で結晶成
長するときに、ＺｎとＳｅの原料供給量を制御して、Ｚ
ｎとＳｅを同時に供給することにより、１回の成長で、
｛１００｝面ではｎ型，凹部側面(図中横線部)ではｐ型
となるように形成することができる。そして、凹部底面
にはＳｅドープＧａＡｓコンタクト層が設けられてお
り、このＧａＡｓコンタクト層７０５と電流ブロック層
７０４表面にはＡｕ−Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕからなるｎ側オ
ーミック電極１１１が形成され、また、基板１０１裏面
には、Ａｕ−Ｚｎ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極１
１０が形成されている。

【００５８】図８の構成例では、電流は、凹部底面に形
成されたＧａＡｓコンタクト層７０５から注入され、電
流ブロック層７０４によって凹部底面に狭窄されｎ型ク
ラッド層１０３，拡散防止層１０６を通って活性層１０
５へ流れ込む。活性層１０５に注入されたキャリアは、
凹部側面に比べてバンドギャップエネルギーが小さい凹
部底面に閉じ込められる。また、活性層１０５の屈折率
は、傾斜面に比べて凹部底面の方が高くなるため、上記
キャリアの閉じ込めと同時に、屈折率導波路が形成され
て光を閉じ込めることができる。従って、素子の閾電流
を低減することができる。すなわち、レーザの低閾電流
動作を実現することができる。

【００５９】また、第１の構成例と同様に、活性層１０
５の上下に設けられているアンドープのＡｌＧａＩｎＰ
拡散防止層１０４，１０６によって、クラッド層のドー
パントであるＺｎまたはＳｅが活性層１０５に拡散して
ＧａＩｎＰ活性層１０５の自然超格子を無秩序化するの
を防止することができる。従って、ｐ型クラッド層１０
７のドーピング濃度を高くすることができて、素子の温
度特性を改善することができる。

【００６０】以上のように、上述の各構成例では、斜面
上のＡｌＧａＩｎＰ活性層のバンドギャップエネルギー
を、｛１００｝面上のバンドギャップエネルギーよりも
大きくすることができ、活性層に注入されたキャリアを
バンドギャップエネルギーの小さい｛１００｝面の領域
に閉じ込めることができるので(注入されたキャリアを
両側面を斜面ではさまれた｛１００｝面上の活性層領域
に集中させることができるので)、レーザの低閾電流動
作を実現することができる。

【００６１】また、斜面上のＡｌＧａＩｎＰ活性層より
も｛１００｝面上のＧａＩｎＰ活性層の方が屈折率が高
いため、キャリアの閉じ込めと自己整合的に屈折率導波
路構造も形成され、これにより、安定な水平横モードで
動作させることができる。

【００６２】また、ＡｌＧａＩｎＰ活性層の上下にはＡ
ｌＧａＩｎＰ拡散防止層が形成されているため、クラッ
ド層のドーピング濃度を高くしてもクラッド層のドーパ
ントが活性層に拡散されず、上記のキャリア閉じ込め機
構，屈折率導波路構造が失われることがない。そして、
ｐ型クラッド層のドーピング濃度を高くすることによ
り、素子抵抗を低減し、かつ活性層とｐ型クラッド層の
伝導帯バンド不連続を大きくできるため、素子の温度特
性を向上させることができる。

【００６３】なお、上述の各構成例においては、活性層
をＧａＩｎＰ層としたが、活性層のバンドギャップエネ
ルギーが拡散防止層，クラッド層よりも小さいものであ
れば、ＧａＩｎＰ層以外のものとすることができ、例え
ば、活性層をＡｌＧａＩｎＰ層などとすることもでき
る。また、活性層近傍の構造は、ＤＨ構造に限定される
ものではなく、量子井戸構造，多重量子井戸構造，歪量
子井戸構造などであってもよい。

【００６４】また、上述の第１乃至第５の構成例(図１
乃至図６の構成例)では、基板にｎ型のものを用い、第
１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型としているが、
場合に応じ、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型
とすることもできる。

【００６５】また、上述の第６，第７の構成例(図７，
図８の構成例)では、基板にｐ型のものを用い、第１導
電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としているが、場合
に応じ、第１導電型をｎ型とし、第２導電型をｐ型とす
ることもできる。

【００６６】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、｛１００｝面を主平面としストライプ状
の凸部または凹部が設けられた第１導電型ＧａＡｓ基板
上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，アンドー
プＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープＡｌＧａ
ＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止
層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電型
ＧａＡｓコンタクト層が、該基板の主平面と平行な結晶
面とこの結晶面に対して傾いた斜面とを有するように、
順次に積層され、コンタクト層と第２導電型クラッド層
の凹部または凸部を除いた領域が高抵抗領域となってい
るので、温度特性を改善するためにクラッド層のドーピ
ング濃度を高める場合にも、キャリアを良好に閉じ込
め、また、安定した屈折率導波路構造をもたせることが
できる。

【００６７】また、請求項２記載の発明によれば、｛１
００｝面を主平面としストライプ状の凹部が設けられた
第１導電型ＧａＡｓ基板と、基板の凹部を除いた面に形
成された絶縁層とを有し、該絶縁層に覆われていない基
板凹部内に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，ア
ンドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡
散防止層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２
導電型ＧａＡｓコンタクト層が、基板の主平面と平行な
結晶面とこの結晶面に対して傾いた斜面を有するよう
に、順次に積層されているので、温度特性を改善するた
めにクラッド層のドーピング濃度を高める場合にも、キ
ャリアを良好に閉じ込め、また、安定した屈折率導波路
構造をもたせることができる。

【００６８】また、請求項３記載の発明によれば、｛１
００｝面を主平面とする第１導電型ＧａＡｓ基板と、基
板にストライプ形状の開口部を有する絶縁層とを有し、
ストライプ形状の開口部のところで基板上に、第１導電
型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，アンドープＡｌＧａＩｎ
Ｐ下部拡散防止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，
アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電型ＧａＡｓコンタ
クト層が、ストライプ形状の開口部に基板の主平面と平
行な結晶面とこの結晶面に対して斜めに形成された｛１
１１｝Ａ面とを有するように、順次に積層されているの
で、温度特性を改善するためにクラッド層のドーピング
濃度を高める場合にも、キャリアを良好に閉じ込め、ま
た、安定した屈折率導波路構造をもたせることができ
る。

【００６９】また、請求項４記載の発明によれば、｛１
００｝面を主平面とする第１導電型ＧａＡｓ基板上に、
第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電型Ａｌ
ＧａＩｎＰ電流ブロック層，第１導電型ＧａＩｎＰキャ
ップ層が順次に積層され、キャップ層及び電流ブロック
層を、その底部が第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
に達するような深さでエッチングにより除去して形成し
たストライプ状の凹部に沿って、第１導電型クラッド層
及びキャップ層上に、アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡
散防止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，アンドー
プＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層，第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が
順次に積層されているので、温度特性を改善するために
クラッド層のドーピング濃度を高める場合にも、キャリ
アを良好に閉じ込め、また、安定した屈折率導波路構造
をもたせることができる。

【００７０】また、請求項５記載の発明によれば、｛１
００｝面を主平面としストライプ状の凸部または凹部が
設けられた第１導電型ＧａＡｓ基板上に、第１導電型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ下
部拡散防止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，アン
ドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層，ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層
が、基板の主平面と平行な結晶面とこの結晶面に対して
傾いた斜面を有するように、順次に積層され、また、該
電流ブロック層の凸部の上面または凹部の底面には、第
２導電型ＧａＡｓコンタクト層が形成されており、斜面
に形成されたＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層が第１導電
型であり、基板の主平面と平行な面に形成された電流ブ
ロック層が第２導電型となっているので、温度特性を改
善するためにクラッド層のドーピング濃度を高める場合
にも、キャリアを良好に閉じ込め、また、安定した屈折
率導波路構造をもたせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザ装置の第１の構成例
を示す図である。

【図２】本発明に係る半導体レーザ装置の第２の構成例
を示す図である。

【図３】本発明に係る半導体レーザ装置の第３の構成例
を示す図である。

【図４】本発明に係る半導体レーザ装置の第４の構成例
を示す図である。

【図５】本発明に係る半導体レーザ装置の第５の構成例
を示す図である。

【図６】図５に示した半導体レーザ装置の製造工程例を
示す図である。

【図７】本発明に係る半導体レーザ装置の第６の構成例
を示す図である。

【図８】本発明に係る半導体レーザ装置の第７の構成例
を示す図である。

【図９】従来の選択リッジ埋め込み型半導体レーザの構
成図である。

【図１０】従来の不純物拡散による無秩序化技術を応用
した半導体レーザの構成図である。

【図１１】従来の自然超格子を応用した半導体レーザの
構成図である。

【符号の説明】

１ｎ型ＧａＡｓ基板２ｎ型ＧａＡｓバッファ層３ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４ＧａＩｎＰ活性層５ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｐ型ＧａＩｎＰ中間層７ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９ｐ側電極１０ｎ側電極１１ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１２ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層１３アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部光閉じ込
め層１４アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部光閉じ込
め層１５ｐ型ＡｌＩｎＰクラッド層１６ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層１７Ｓｉ層１８ＳｉＯ₂層１９Ｓｉ拡散領域２０ｐ型ＧａＩｎＰコンタクト層２１ｐ型ＧａＡｓキャップ層２２ストライプ状凸部１０１ｎ型ＧａＡｓ基板１０２ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０３ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０４アンドープＡｌＧａＩｎＰ拡散防止層１０５アンドープＧａＩｎＰ活性層１０６アンドープＡｌＧａＩｎＰ拡散防止層１０７ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０８ｐ型ＧａＩｎＰスパイク防止層１０９ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０ｐ側電極１１１ｎ側電極１１２プロトン打ち込み領域１１３ストライプ状凸部２０１ストライプ状凹部３０１ＳｉＮ_x膜４０１ストライプ状窓４０２ポリイミド５０１ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層５０２ｎ型ＧａＩｎＰキャップ層６０１フォトレジスト７０１ｐ型ＧａＡｓ基板７０２ｐ型ＧａＡｓバッファ層７０３ｐ型ＧａＩｎＰバッファ層７０４ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層７０５ｎ型ＧａＡｓコンタクト層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】｛１００｝面を主平面としストライプ状
の凸部または凹部が設けられた第１導電型ＧａＡｓ基板
上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，アンドー
プＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープＡｌＧａ
ＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止
層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電型
ＧａＡｓコンタクト層が、該基板の主平面と平行な結晶
面とこの結晶面に対して傾いた斜面とを有するように、
順次に積層され、前記コンタクト層と前記第２導電型ク
ラッド層の凹部または凸部を除いた領域が高抵抗領域と
なっていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】｛１００｝面を主平面としストライプ状
の凹部が設けられた第１導電型ＧａＡｓ基板と、基板の
凹部を除いた面に形成された絶縁層とを有し、該絶縁層
に覆われていない基板凹部内に、第１導電型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防
止層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ活性層，アンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ上部拡散防止層，第２導電型ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層，第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が、基
板の主平面と平行な結晶面とこの結晶面に対して傾いた
斜面を有するように、順次に積層されていることを特徴
とする半導体レーザ装置。
【請求項３】｛１００｝面を主平面とする第１導電型
ＧａＡｓ基板と、基板にストライプ形状の開口部を有す
る絶縁層とを有し、前記ストライプ形状の開口部のとこ
ろで基板上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，
アンドープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープ
ＡｌＧａＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部
拡散防止層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第
２導電型ＧａＡｓコンタクト層が、ストライプ形状の開
口部に基板の主平面と平行な結晶面とこの結晶面に対し
て斜めに形成された｛１１１｝Ａ面とを有するように、
順次に積層されていることを特徴とする半導体レーザ装
置。
【請求項４】｛１００｝面を主平面とする第１導電型
ＧａＡｓ基板上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰ電流ブロック層，第１導
電型ＧａＩｎＰキャップ層が順次に積層され、前記キャ
ップ層及び電流ブロック層を、その底部が第１導電型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層に達するような深さでエッチン
グにより除去して形成したストライプ状の凹部に沿っ
て、第１導電型クラッド層及びキャップ層上に、アンド
ープＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープＡｌＧ
ａＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防
止層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，第２導電
型ＧａＡｓコンタクト層が順次に積層されていることを
特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】｛１００｝面を主平面としストライプ状
の凸部または凹部が設けられた第１導電型ＧａＡｓ基板
上に、第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，アンドー
プＡｌＧａＩｎＰ下部拡散防止層，アンドープＡｌＧａ
ＩｎＰ活性層，アンドープＡｌＧａＩｎＰ上部拡散防止
層，第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，ＡｌＧａＩ
ｎＰ電流ブロック層が、基板の主平面と平行な結晶面と
この結晶面に対して傾いた斜面を有するように、順次に
積層され、また、該電流ブロック層の凸部の上面または
凹部の底面には、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が形
成されており、斜面に形成されたＡｌＧａＩｎＰ電流ブ
ロック層が第１導電型であり、基板の主平面と平行な面
に形成された電流ブロック層が第２導電型となっている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。