JP2000269603A

JP2000269603A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JP2000269603A
Application number: JP11069702A
Authority: JP
Inventors: Hajime Shoji; 元小路
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】埋込構造を有する半導体レーザに関し、高温・
高電流注入の条件下でもレーザ特性の劣化が少なく、低
閾値、高効率の動作を可能にし、しかも設計の自由度を
広げることことを目的とする。【解決手段】第１導電型の半導体基板１の上に形成され
た第１導電型の第１のクラッド層２と活性層３と第２導
電型の第２のクラッド層４を含むメサストライプ６と、
メサストライプ６の両側方で半導体基板１の上に形成さ
れた第２導電型の埋込層８と、埋込層８の上に形成され
た第１導電型の電流ブロック層９と、メサストライプ６
の下側部に接し、メサストライプ６の両側方で半導体基
板１と埋込層８の間でヘテロ接合し、埋込層８の吸収端
波長よりも短い吸収端波長を有し且つ半導体基板１に格
子整合する材料からなる少なくとも１つの量子井戸層７
ｗを含む電流リーク防止層７とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、より詳しくは、埋込構造を有する半導体レーザに関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在、一般的に、特に光通信の用途にお
いては、活性層の両脇にｐｎｐｎ接合サイリスタ型の電
流ブロック層を備えた埋め込み構造を有する半導体レー
ザが広く用いられている。この構造は、低い閾値電流を
実現することができ、横モードの制御にも優れている。

【０００３】従来型の埋め込み型半導体レーザは、例え
ば図１に示すような構造を有している。図１において、
ｎ型の半導体基板100 上面にはｎ型のクラッド層101 と
活性層102 とｐ型のクラッド層103 が順に形成されてい
る。ｎ型のクラッド層101 の上部と活性層102 とｐ型の
クラッド層103 はともに１枚のマスクを使用して平面が
ストライプ状であって断面がメサ状に加工されていて、
そのメサストライプ部分の両側の半導体基板100 の上に
はｐ型の埋込層104 、ｎ型の電流ブロック層105が順に
形成されている。

【０００４】ｐ型のクラッド層103 と電流ブロック層10
5 の上にはｐ型のクラッド層106 が形成され、さらにそ
の上にはコンタクト層107 が形成されている。コンタク
ト層107 の上にはｐ側電極108 が形成され、また、半導
体基板100 の下面にはｎ側電極109 が形成されている。
そのような埋込型の半導体レーザにおいてはメサストラ
イプの両側にｐｎｐｎ接合が形成されているので、半導
体レーザの動作状態においては埋込層104 と電流ブロッ
ク層105 の間の接合が逆バイアスされて電流がブロック
され、これによりｎ側電極109 とｐ側電極108 の間に流
れる電流が狭窄されることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高温・
高注入電流の条件に置かれた埋込型の半導体レーザで
は、電流ブロック層105 と活性層102 の間を流れるリー
ク電流が増大し、レーザ特性が劣化することが知られて
いる。これは、電流ブロック層105 と活性層102 の間を
流れる電流が, 電流ブロック層105 、埋め込み層104 、
半導体基板100 からなるｎｐｎトランジスタのゲート電
流として作用し、この部分に一定以上の電圧が印可され
るとターンオンしてしまうことによる。このような現象
は、ｎ側電極109 ・ｐ側電極108 間に大きな電圧が印可
される高電流注入動作時や、ビルトイン電圧が低くなる
高温時に生じやすい。

【０００６】そのようなターンオンを防止するために、
エネルギーバンドギャップが半導体基板より小さな半導
体層（ターンオン防止層）を半導体基板と埋込層の間に
介在させる半導体レーザが特開昭58-84485号公報、特開
昭64-82684号公報に記載されている。しかし、そのよう
なターンオン防止層は、バッファ層との格子整合を確保
するために選択される材料の範囲が極めて狭く、ターン
オンを十分に防止できない傾向にある。

【０００７】また、埋込層と半導体基板の間に歪超格子
層を介在させた構造の半導体レーザが特開平 5-41559号
公報に記載されている。しかし、そのような歪超格子層
を構成する膜の厚さが極めて薄いために膜厚制御が難し
い。本発明の目的は、高温・高電流注入の条件下でもレ
ーザ特性の劣化が少なく、低閾値、高効率の動作を可能
にし、しかも膜厚制御が容易な埋込構造を有する半導体
レーザを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した課題は、図４、
図６又は図７(b) に例示するように、第１導電型の半導
体基板１の上に形成された第１導電型の第１のクラッド
層２と活性層３（１３）と第２導電型の第２のクラッド
層４を含み、かつ、前記活性層３（１３）の下面よりも
低い位置まで形成されたメサストライプ６と、前記メサ
ストライプ６の両側方で前記半導体基板１の上に形成さ
れた第２導電型の埋込層８と、前記埋込層８の上に形成
された第１導電型の電流ブロック層９と、前記メサスト
ライプ６の下側部に接し、前記メサストライプ６の両側
方で前記半導体基板１と前記埋込層８の間でヘテロ接合
し、前記埋込層８の吸収端波長よりも短い吸収端波長を
有し且つ前記半導体基板１に格子整合する材料からなる
少なくとも１つの量子井戸層７ｗ（１７ｗ）を含む電流
リーク防止層７（１７）とを有する半導体レーザによっ
て解決する。

【０００９】上記した半導体レーザにおいて、図７(b)
に例示するように、前記電流リーク防止層７（１７）と
前記半導体基板１の間に形成された第１導電型の半導体
層２１をさらに加えてもよい。上記した半導体レーザに
おいて、前記電流リーク防止層７（１７）内の前記量子
井戸層７ｗ（１７ｗ）を構成する材料の組成波長が、前
記活性層３（１３）の発光波長よりも短波長であること
が好ましい。

【００１０】上記した半導体レーザにおいて、前記活性
層３を単層であるバルク半導体から構成し、さらに前記
電流リーク防止層７（１７）内の前記量子井戸層７ｗ
（１７ｗ）の量子準位に対応する波長を前記活性層３の
発光波長よりも短波長となる材料から量子井戸層７ｗを
形成してもよい。上記した半導体レーザにおいて、前記
電流リーク防止層７（１７）内の前記量子井戸層７ｗ
（１７ｗ）を、前記活性層３と同一構成元素で同一組成
比である材料から構成してもよい。

【００１１】上記した半導体レーザにおいて、前記電流
リーク防止層７（１７）内の前記量子井戸層７ｗ（１７
ｗ）を、前記活性層３と同一構成元素であって組成比の
みが異なる材料から構成してもよい。上記した半導体レ
ーザにおいて、前記電流リーク防止層７（１７）内の前
記量子井戸層７ｗ（１７ｗ）を前記活性層３と異なる構
成元素から構成してもよい。

【００１２】上記した半導体レーザにおいて、前記活性
層１３を量子井戸を含む層から構成し、さらに、前記電
流リーク防止層７（１７）内の前記量子井戸層７ｗ（１
７ｗ）の量子準位に対応する波長を前記活性層１３の量
子井戸層１３ｗの量子準位に対応する発光波長よりも短
くすることが好ましい。上記した半導体レーザにおい
て、前記電流リーク防止層７（１７）内の前記量子井戸
層７ｗ（１７ｗ）を、前記活性層３（１３）の前記量子
井戸層３ｗ（１３ｗ）と同一構成元素であって同一組成
比の材料から構成するようにしてもよい。

【００１３】上記した半導体レーザにおいて、前記電流
リーク防止層７（１７）内の前記量子井戸層７ｗ（１７
ｗ）を、前記活性層１３の前記量子井戸層１３ｗと同一
構成元素で組成波長のみ異なる材料から構成してもよ
い。上記した半導体レーザにおいて、前記電流リーク防
止層７（１７）内の前記量子井戸層７ｗ（１７ｗ）を、
前記活性層１３の前記量子井戸層１３ｗと異なる構成元
素から構成してもよい。

【００１４】なお、上記した図番、符号は、発明の理解
を容易にするために引用されたものであって、発明がそ
れらに限定されるものではない。次に、本発明の作用に
ついて説明する。本発明によれば、活性層を有するメサ
ストライプの両側で半導体基板と埋込層にヘテロ接合す
る量子井戸構造の電流リーク防止層を半導体基板と埋込
層の間に挿入し、かつ、その電流リーク防止層の吸収端
波長をレーザの発光波長よりも短波長に設定している。
これにより、電流ブロック層とその下の層のｐｎｐｎ
又はｐｎｐ接合の高温・高電流注入時の耐圧が増し、半
導体レーザの埋込構造がターンオンし難くなる。また、
電流リーク防止層を量子井戸構造としたので、電流リー
ク防止層での再結合電流が少なくなるとともに、構成元
素、組成比などの材料の選択の幅が広がる。また、電流
リーク防止層は、量子井戸構造固有の特徴である急峻な
吸収端が得られるので、そのような電流リーク防止層の
追加による過剰な光学損失の発生が抑制される。

【００１５】また、その電流リーク防止層内に含まれる
量子井戸は、半導体基板と格子整合する材料から構成さ
れているので、歪量子井戸を採用する場合よりも膜厚を
厚くすることができ、歪量子井戸よりも膜厚および層数
の選択範囲が広くなって量子井戸の基底準位の調整が容
易になる。なお、半導体基板、埋込層、電流ブロック
層、クラッド層などを構成する化合物半導体は成長時に
不純物が導入されてｐ型又はｎ型となる。ｐ型又はｎ型
のうちの一方は第１導電型、他方は第２導電型と表現さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。（第１の実施の形態）図１は、本発明の第１実施形態に
おける半導体レーザの製造工程を示す断面図である。

【００１７】まず、図１(a) に示すように、n-InP 基板
（半導体基板）１の（１００）面上に、シリコン(Si)が
濃度５×１０¹⁷/cm³でドープされたn-InP よりなる厚さ
約０．５μｍのｎ型クラッド層２と、InP に格子整合す
る組成波長１．３μｍのアンドープInGaAsP よりなる厚
さ0.１５μｍのバルク活性層３と、亜鉛(Zn)が濃度５×
１０¹⁷/cm³でドープされた厚さ約0.２５μｍのp-InP よ
りなる第一のｐ型クラッド層４を例えばＭＯＶＰＥ（有
機金属気相成長法）により順に形成する。

【００１８】続いて、第一のｐ型クラッド層４上に例え
ばSiO₂よりなる絶縁膜５を例えばＣＶＤ（化学気相成長
法）により０．３μｍの厚さに形成する。そして、絶縁
膜５をフォトリソグラフィー技術により幅約１．５μｍ
のストライプの平面形状に加工する。次に、図１(b) に
示すように、ストライプ状の絶縁膜５をマスクに使用し
て、例えばエタン系のガスを用いたドライエッチングに
より第一のｐ型クラッド層４、バルク活性層３、ｎ型ク
ラッド層２を順にエッチングして、第一のｐ型クラッド
層４、バルク活性層３，ｎ型クラッド層２を含むメサス
トライプ部６を形成する。このエッチングは少なくとも
バルク活性層３の底面よりも下まで行う。エッチング停
止面は、図１(b) ではn-InP 基板１の上部に現れてい
る。

【００１９】次に、図３(a) に示すように、絶縁膜５を
マスクに使用してメサストライプ部６の両側のn-InP 基
板１の上に、量子井戸構造を備えた電流リーク防止層７
をＭＯＶＰＥ法により形成する。この電流リーク防止層
７は、その上面がバルク活性層３の底面よりも下側に位
置するように形成される。電流リーク防止層７を構成す
る量子井戸構造は、バルク活性層３と同一の材料、同一
の組成のInGaAsP よりなる厚さ７ｎｍの井戸層７ｗと、
その井戸層７ｗを上下から挟む組成波長１．１μｍのIn
GaAsP よりなる厚さ１０ｎｍの障壁層７ｂとを交互に形
成した構造を有している。井戸層７ｗの層数は２、井戸
層７ｂの層数は３の計５層形成されている。それらの井
戸層７ｗと障壁層７ｂは歪超格子構造とはなっていな
い。

【００２０】なお、井戸層７ｗは、バルク活性層３と同
じ材料（InGaAsP ）で組成比のみ異ならせた半導体層か
ら構成されてもよく、また、InAlGaAsのようなバルク活
性層３とは異なる材料であっても構わない。電流リーク
防止層７をn-InP 基板１の上に選択的に成長するために
は、電流リーク防止層７を成長するための雰囲気中に塩
化メチルガス（CH₃Cl)のような塩素化合物ガス又は塩素
を導入する方法を採用する。これにより、電流リーク防
止層７がメサストライプ部６の側壁の下から順に成長す
ることになる。

【００２１】そのような量子井戸構造の電流リーク防止
層７は、n-InP 基板１に対してヘテロ接合となり、ま
た、その量子井戸構造の光吸収端波長はレーザの発光波
長よりも短波長になる。なお、量子井戸構造は、１つの
井戸層７ｗを有する単一量子井戸構造であってもよい。
次に、図３(b) に示すように、メサストライプ６の両側
の電流リーク防止層７の上に、亜鉛(Zn)が濃度５×１０
¹⁷/cm³でドープされたp-InP 埋込層８とシリコンが濃度
２×１０¹⁸/cm³でドープされたInP 電流ブロック層９を
例えばＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長法）により順に形
成し、これにより埋込結晶成長が完了する。そのp-InGa
As埋込層８は、電流リーク防止層７に対してヘテロ接合
となる。

【００２２】なお、電流ブロック層９は、第一のｐ型ク
ラッド層４の上面の縁に接するように成長するような条
件とする。続いて、フッ酸などの酸により絶縁膜５を除
去した後に、図４に示すように、ＭＯＶＰＥ法により亜
鉛を濃度２×１０¹⁸/cm³でドーピングされたp-InP より
なる厚さ１μｍの第二のｐ型クラッド層１０と亜鉛を濃
度１×１０¹⁹/cm³でドーピングされたp-InGaAsよりなる
厚さ０．５μｍのコンタクト層１１を、第一のｐ型クラ
ッド層４と電流ブロック層９の上に順に形成する。

【００２３】さらに、コンタクト層１１の上には例えば
チタン(Ti)／白金(Pt)／金(Au)よりなるｐ側電極１２を
形成し、n-InP 基板１０の裏面には金ゲルマニウム(AuG
e)／金(Au)よりなるｎ側電極１４を形成する。これによ
り、埋込型の半導体レーザの基本的な構造が完成する。
なお、ＭＯＶＰＥ法による化合物半導体の成長には、イ
ンジウムの供給源としてトリメチルインジウムを用い、
燐の供給源としてホスフィン（PH₃)を用い、ガリウムの
供給源としてトリメチルガリウムを用い、砒素の供給源
としてアルシン（AsH₃) を用い、アルミニウムの供給源
としてトリメチルアルミニウムを用いる。また、ｐ型不
純物である亜鉛の供給ガスとしてジメチルジンクを用
い、ｎ型不純物であるシリコンの供給ガスとしてジシラ
ン(Si₂H₆）を用いる。これらのガスは後述する実施形態
でも同様に適用される。

【００２４】図４に示した埋込型の半導体レーザは、埋
込層８とn-InP 基板１に対してヘテロ接合となる電流リ
ーク防止層７を埋込層８とn-InP 基板１の間に挿入し、
かつ、電流リーク防止層７の吸収端波長をレーザの発光
波長（即ち、バルク活性層３の発光波長）よりも短い波
長に設定しているので、図１に示す従来の半導体レーザ
に比べて、電流ブロック層の高温、高電流注入時の耐圧
が増し、レーザの発振状態で埋込領域のｎｐｎｐ接合が
ターンオンしにくくなる。

【００２５】また、電流リーク防止層７を量子井戸構造
としているので、バルク構造（単層構造）を採用する場
合に比べて、再結合電流が少なくなるとともに材料や組
成の自由度が広くなる。しかも、量子井戸構造によれば
その固有の特徴として急峻な光吸収端が得られため、電
流リーク防止層７による過剰な光学損失の増大を抑制す
ることができる。

【００２６】電流リーク防止層７の障壁層７ｂの組成波
長は、その上方の埋込層８の組成波長よりも短くしてい
るので、ヘテロ障壁におけるキャリアの流れをエネルギ
ーバリア高さによって効果的に阻止し、これにより高温
・高電流注入時のブロック層耐圧が向上する。上記した
半導体レーザでは、電流リーク防止層７内の井戸層７ｗ
の量子準位に対応する波長がバルク活性層３の発光波長
より短くなっているので、メサストライプ部６を導波す
るレーザ光の一部が電流リーク防止層７で吸収され難く
なる。

【００２７】また、電流リーク防止層７を構成する井戸
層７ｗを薄くすることにより、同一材料、同一組成のバ
ルク活性層３のバンドギャップよりも井戸層７ｗの量子
準位を短波長側にシフトすることが容易である。しか
も、井戸層７ｗをバルク活性層３と同一材料、同一組織
にすることにより格子欠陥を発生させずに簡便に井戸層
７ｗを結晶成長することができる。

【００２８】電流リーク防止層７を構成する井戸層７ｗ
の構成材料がバルク活性層３と同じであっても、その組
成比を変えることにより格子整合条件を維持したままで
吸収端波長のみを変化させることができ、設計の自由度
が高くなる。ところで、電流リーク防止層７を構成する
井戸層７ｗは、障壁層７ｂと実質的に格子整合し且つ障
壁層７ｂよりもバンドギャップが狭い材料が選択され、
歪量子井戸ではない。従って、歪量子井戸を採用する場
合に比べて、電流リーク防止層７の井戸層７ｗの膜厚の
選択の範囲が広くなり、これにより井戸層７ｗでの基底
準位の調整が容易になる。

【００２９】なお、電流リーク防止層７内の井戸層７ｗ
の材料系をバルク活性層３の材料系とは異なるようにす
ることも可能である。（第２の実施の形態）本発明の第２の実施の形態につい
て、図２を用いて説明する。まず、n-InP 基板１の上に
ｎ型クラッド層２、活性層１３とｐ型クラッド層４をＭ
ＯＶＰＥ法により形成した後に、ｐ型クラッド層４上に
ストライプ状の絶縁膜５を形成する。

【００３０】ｎ型クラッド層２とｐ型クラッド層４の膜
厚、材料は、第１の実施形態と同一とする。また、絶縁
膜５の膜厚、材料も第１の実施形態と同じにする。活性
層１３は、第１の実施形態とは異なり、組成波長１．１
μｍのInGaAsP よりなる厚さ１０ｎｍの障壁層１３ｂ
と、組成波長１．４μｍのInGaAsP よりなる厚さ７ｎｍ
の井戸層１３ｗとを交互に総数１７層、形成した多重量
子井戸構造から構成されている。なお、活性層１３は、
１つの井戸層１３ｗを有する単一量子井戸構造であって
もよい。

【００３１】次に、第１実施形態と同様に、ストライプ
状に加工された絶縁膜５をマスクに使用して、例えばエ
タン系のガスを用いたドライエッチングにより第一のｐ
型クラッド層４、活性層１３、ｎ型クラッド層２を断面
メサ状にエッチングし、第一のｐ型クラッド層４、バル
ク活性層１３，ｎ型クラッド層２を含むメサストライプ
部６を形成する。このときのエッチングの停止位置は少
なくともバルク活性層３の底面よりも下にする。本実施
形態では、そのエッチング停止位置はn-InP 基板１の上
部となっている。

【００３２】続いて、図５(b) に示すように、絶縁膜５
をマスクに使用して、メサストライプ部６の両側のn-In
P 基板１の上に、量子井戸構造の電流リーク防止層１
７、p-InP 埋込層８及びn-InP 電流ブロック層９を順に
ＭＯＶＰＥ法により形成する。電流リーク防止層１７は
その上面がバルク活性層３の底面よりも下側に位置する
ような条件で形成され、また、電流ブロック層９は、第
一のｐ型クラッド層４の上面の縁に接するように成長す
るような条件とする。

【００３３】電流リーク防止層１７を構成する量子井戸
構造は、組成波長１．１μｍのInGaAsP よりなる厚さ１
０ｎｍの障壁１７ｂと、活性層１３の井戸層１３ｗと同
一構成元素、同一組成比のInGaAsP よりなる厚さ３ｎｍ
の井戸層１７ｗとを交互に総計５層形成した構造となっ
ている。ここで、井戸層１７ｗは、組成波長がInGaAsP
よりも短波長のInAlGaAsなどの他の材料であっても構わ
ない。量子井戸構造は１つの井戸層１７ｗを有する単一
量子井戸構造であってもよい。

【００３４】なお、電流リーク防止層１７を成長する際
には、その成長雰囲気中に塩素化合物ガス又は塩素を導
入する。これにより、そのような量子井戸構造を有する
電流リーク防止層１７は、n-InP 基板１とp-InP 埋込層
８に対してヘテロ接合となり、また、その量子井戸構造
の吸収端波長はレーザの発光波長よりも短波長になる。

【００３５】次に、フッ酸などの酸により絶縁膜５を除
去した後に、図６に示すように、第一のｐ型クラッド層
４と電流ブロック層９の上にp-InP よりなる厚さ１μｍ
の第二のｐ型クラッド層１０、p-InGaAsよりなる厚さ
０．５μｍのコンタクト層１１を順に形成する。そし
て、コンタクト層１１の上には第１実施形態と同じ構造
のｐ側電極１２を、n-InP 基板１０の裏面には第１実施
形態と同じ構造のｎ側電極１４を形成する。

【００３６】これにより、埋込型の半導体レーザの基本
的な構造が完成する。本実施形態の半導体レーザにおい
ても、第１実施形態の半導体レーザと同様にヘテロ障壁
におけるキャリアの流れを効果的に阻止し、高温・高電
流注入時の電流ブロック層耐圧を向上させることができ
る。また、本実施形態の半導体レーザによれば、電流リ
ーク防止層１７内の井戸層１７ｗの量子準位に対応する
発光波長を活性層１３の井戸層１３ｗの量子準位に対応
する発光波長よりも短波長とすることにより、メサスト
ライプ部６を導波するレーザ光の一部が電流リーク防止
層１７において吸収されにくくなる。

【００３７】さらに、電流リーク防止層１７内の井戸層
１７ｗを構成する材料として、活性層１３内の井戸層１
３ｗと構成元素が同一であって井戸層１３ｗよりも短波
長となる組成比の材料を選択してもよい。また、電流リ
ーク防止層１７の井戸層１７ｗとして、InAlGaAsのよう
に活性層１３の井戸層１３ｗとは構成元素が異なるよう
にしてもよい。また、電流リーク防止層７内の障壁層７
ｂとして、InP よりも組成波長が短波長のInAlGaAsを用
いてヘテロ接合部分のバリアを高くするようにしてもよ
い。（第３の実施の形態）第１及び第２の実施形態では、n-
InP 基板１の上に、直に電流リーク防止層７を形成する
ようにした。しかし、本発明の半導体レーザはそのよう
な構造に限定されるものではなく、n-InP 基板１と電流
リーク防止層７の間にn-InP 層を介在させてもよい。

【００３８】即ち、図２(b) に示すような状態から、図
７(a) に示すように、メサストライプ部６の両側のn-In
P 基板１の上にＭＯＶＰＥ法によりn-InP 層２１を１０
０ｎｍの厚さに形成したあとに、第１実施形態と同様
に、電流リーク防止層７、埋込層８、電流ブロック層９
を順にＭＯＶＰＥ法により形成する。そのn-InP バッフ
ァ層２１を成長する際に成長ガスに塩素化合物ガス又は
塩素を含有させるようにする。

【００３９】その後に、メサストライプ部６の両側のn-
InP バッファ層２１の上に、第１の実施の形態と同じ条
件で、ｐ型埋込層８、ｎ型の電流ブロック層９をＭＯＶ
ＰＥ法により形成する。ついで、絶縁膜５を除去した後
に、第１の実施の形態と同じ条件で、図７(b)に示すよ
うに、電流ブロック層９と第一のｐ型クラッド層４の上
に第二のｐ型クラッド層１０とコンタクト層１１を形成
する。さらに、コンタクト層１１の上にｐ側電極１２を
形成し、p-InP 基板１の下にｎ側電極１４を形成する。

【００４０】本実施形態の半導体レーザによれば、第１
実施形態と同様に、ヘテロ障壁におけるキャリアの流れ
を効果的に阻止し、高温・高電流注入時の電流ブロック
層耐圧を向上させることができる。また、電流リーク防
止層７とn-InP 基板１の間に、n-InP 基板１と同一の導
電型（ｎ型）の半導体層（n-InP 層）２１を挿入してい
るので、メサストライプ部６の形成時に生じる可能性の
ある基板ダメージを解消するとともに、メサストライプ
部６の形態後に基板が大気に曝されることによる不具合
を防止することができる。

【００４１】ここでは、便宜上、第１の実施形態で示し
た構造を基にして説明したが、本構造は第２の実施の形
態で示した構造に基づいて形成してもよい。なお、上記
した第１〜第３の実施の形態において、量子井戸構造は
全てアンドープで形成されている。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、活性
層を有するメサストライプの両側で半導体基板と埋込層
の間にヘテロ接合する量子井戸構造の電流リーク防止層
を挿入し、かつ、その電流リーク防止層の吸収端波長を
レーザの発光波長よりも短波長に設定したので、電流ブ
ロック層とその下のｐｎｐｎ又はｎｐｎｐ接合の高温・
高電流注入時の耐圧を高くし、半導体レーザの埋込構造
をターンオンし難くすることができる。

【００４３】また、電流リーク防止層を量子井戸構造と
したので、電流リーク防止層での再結合電流が少なくな
るとともに、構成元素、組成比などの材料の選択の幅を
広くすることができる。また、電流リーク防止層は、量
子井戸構造固有の特徴である急峻な吸収端が得られるの
で、そのような電流リーク防止層の追加による過剰な光
学損失の発生を抑制することができる。

【００４４】その電流リーク防止層内に含まれる量子井
戸は、半導体基板と格子整合する材料から構成されてい
るので、歪量子井戸を採用する場合よりも膜厚を厚くす
ることができ、歪量子井戸よりも膜厚および層数の選択
範囲が広くなって量子井戸の基底準位の調整が容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の埋込型半導体レーザを示す断面
図である。

【図２】図２(a),(b) は、本発明の第１の実施形態に係
る半導体レーザの製造工程を示す断面図（その１）であ
る。

【図３】図３(a),(b) は、本発明の第１の実施形態に係
る半導体レーザの製造工程を示す断面図（その２）であ
る。

【図４】図４は、本発明の第１の実施形態に係る半導体
レーザを示す断面図である。

【図５】図５(a),(b) は、本発明の第２の実施形態に係
る半導体レーザの製造工程を示す断面図である。

【図６】図６は、本発明の第２の実施形態に係る半導体
レーザを示す断面図である。

【図７】図７(a),(b) は、本発明の第３の実施形態に係
る半導体レーザの製造工程の一部とその半導体レーザを
示す断面図である。

【符号の説明】

１…n-InP 基板（半導体基板）、２…ｎ型クラッド層、
３…バルク活性層、４…ｐ型クラッド層、５…絶縁膜、
６…メサストライプ部、７, １７…電流リーク防止層、
７ｗ，１７ｗ…井戸層、７ｂ，１７ｂ…障壁層、８…埋
込層、９…電流ブロック層、１０…第２のｐ型クラッド
層、１１…コンタクト層、１２…ｐ側電極、１３…活性
層、１４…ｎ側電極、２１…バッファ層。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型の半導体基板の上に形成された
第１導電型の第１のクラッド層と活性層と第２導電型の
第２のクラッド層を含み、かつ、前記活性層の下面より
も低い位置まで形成されたメサストライプと、前記メサストライプの両側方で前記半導体基板の上に形
成された第２導電型の埋込層と、前記埋込層の上に形成された第１導電型の電流ブロック
層と、前記メサストライプの下側部に接し、前記メサストライ
プの両側方で前記半導体基板１と前記埋込層の間でヘテ
ロ接合し、前記埋込層の吸収端波長よりも短い吸収端波
長を有し且つ前記半導体基板１に格子整合する材料から
なる少なくとも１つの量子井戸層を含む電流リーク防止
層とを有する半導体レーザ。
【請求項２】前記電流リーク防止層と前記半導体基板の
間に形成された第１導電型の半導体層をさらに有するこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】前記電流リーク防止層内の前記量子井戸層
を構成する材料の組成波長が、前記活性層の発光波長よ
りも短波長であることを特徴とする請求項１又は請求項
２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】前記活性層は単層であるバルク半導体から
なり、さらに前記電流リーク防止層内の前記量子井戸層の量子
準位に対応する波長は前記活性層３の発光波長よりも短
波長であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請
求項３のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項５】前記活性層は、量子井戸を含む層からな
り、さらに、前記電流リーク防止層内の前記量子井戸層の量
子準位に対応する波長が前記活性層の量子井戸層の量子
準位に対応する発光波長よりも短波長であることを特徴
とする請求項１，請求項２又は請求項３のいずれかに記
載の半導体レーザ。