JP2000340891A - 半導体光デバイス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リッジの形状やリッジを構成する半導体層の
混晶組成（格子定数、屈折率など）の制御性や再現性が
良好で、かつレーザ特性が安定しておりレーザ動作の信
頼性が高い半導体発光素子を提供すること。 【解決手段】 基板上に、活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層の上に形成された開口部を有する
保護膜、該開口部を覆うように形成された前記活性層よ
り屈折率が小さいリッジ型の化合物半導体層、および該
リッジ型の化合物半導体層の上に形成された電極を少な
くとも有し、前記活性層を含む化合物半導体層中にＩｎ
混晶組成が５％以上である層を有し、前記リッジ型化合
物半導体層のＩｎ混晶組成が１０％以下であることを特
徴とする半導体光デバイス装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ等の
半導体発光素子に関するものであり、特にレーザ特性が
安定しておりレーザ動作の信頼性が高いリッジ型ストラ
イプ構造を有する半導体レーザに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体光デバイス装置を簡易に作製する
場合に、リッジ導波型と呼ばれる構造がよく用いられ
る。図４にその構造の作製方法を示す。まず、最初に基
板４０１上に第１導電型クラッド層４０２、活性層４０
３、第２導電型クラッド層４０４及び第２導電型コンタ
クト層４０５を成長する。次に、フォトリソグラフィー
によるパターニングにより、ストライプ状のレジスト４
１１をウエハー表面に形成し、このレジストをマスクと
して第２導電型クラッド層４０４を所望の厚みだけ残る
ようにウェットエッチングすることにより、ストライプ
状のリッジが形成される。この後、ウエハー全面に絶縁
膜４０６を形成し、フォトリソグラフィーによりリッジ
の頂部の絶縁膜を除去し、さらにエピタキシャル側電極
４０７及び基板電極４０８を形成する。このとき、リッ
ジ構造にすることにより、レーザ発振において横モード
の安定化としきい値電流の低減を行うことができる。

【０００３】しかしながら、このような従来のリッジ導
波路半導体光デバイス装置の製造法では、リッジ部をエ
ッチングにより形成するため、非リッジ部４１０におけ
る活性層上のクラッド層の厚みを精度よく制御すること
が困難であった。その結果、この非リッジ部のクラッド
層の厚みのわずかな違いにより、この部分の実効屈折率
が大きく変化し、しきい値電流や拡がり角などの半導体
光デバイス装置のレーザ特性が変動するために、製品歩
留まりを向上させることが難しかった。

【０００４】このような問題を解決するために、非リッ
ジ部の活性層上部のクラッド層の厚みを結晶成長時の結
晶成長速度を用いて決定し、非リッジ部に保護膜を形成
して、リッジ部分を再成長する方法が提案されている
（特開平５−１２１８２２号公報、特開平９−１９９７
９１号公報、特開平１０−３２６９３４〜８号公報、特
開平１０−３２６９４５号公報等）。このようなレーザ
の作製方法と構造を図３に示す。このような作製法で、
リッジ部が形成される際、保護膜３０６をマスクとして
ストライプ状開口部３０７上に選択再成長が行われ、成
長速度の面方位に対する異方性により、台形等の形状に
第２導電型第２クラッド層３０８、第２導電型コンタク
ト層３０９が順次積層される。このような方法を採用す
ることにより、非リッジ部の活性層上部の第２導電型第
１クラッド層３０４の厚みを精密に制御することが可能
となり、実効屈折率の制御が容易になった。

【０００５】基板に格子整合を行う必要があることか
ら、ＩｎＰ基板上のＩｎＧａＡｓＰ／Ｉｎ（ＡｌＧａ）
ＡｓＰ／ＩｎＰ系、ＩｎＧａＡｓ／Ｉｎ（ＡｌＧａ）Ａ
ｓ／ＩｎＰ系や、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＰ／Ｉｎ
（ＡｌＧａ）Ｐ系、ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ／Ｉ
ｎＧａＰ系のように、第１導電型クラッド層、活性層、
第２導電型第１クラッド層を含むダブルヘテロ構造にお
ける各層のＩｎ組成は約５０％もしくはそれ以上に設定
されている。通常、Ｉｎ組成は基板との格子整合に必要
な組成に、ＡｌとＧａの組成は屈折率やバンドギャップ
の大小の調整に必要な組成にそれぞれ決定される。

【０００６】例えば、図６に示すように、ＧａＡｓ基板
上に作製される（ＡｌＧａ）ＩｎＰ系赤色可視レーザ
（６００ｎｍ帯）においては、活性層及びクラッド層と
もにほぼ基板と格子整合するようにＩｎ組成をＩＩＩ族
全体の約５０％とし、活性層のＡｌ組成を小さく（通常
Ａｌ組成は０％）、クラッド層のＡｌ組成を大きく（通
常Ａｌ組成は３０〜５０％）となるようにして、屈折率
及びバンドギャップの調整を行っている。最近は、レー
ザ特性向上のために、量子井戸活性層に歪みをかけるこ
とが多く、この場合のＩｎ組成は通常４０％〜６０％の
間で変化させている。

【０００７】特開平９−１９９７９１号公報において
も、第１導電型第１クラッド層、活性層、第２導電型第
１クラッド層からなるダブルヘテロ構造がＩｎ（ＡｌＧ
ａ）ＡｓＰ／ＩｎＰ系から構成されている場合、リッジ
部の再成長において、Ｉｎを含んだ層（ＩｎＰクラッド
層）を成長している。Ｉｎを含んだ層をリッジ形状に保
護膜開口部に選択成長を行うと、保護膜開口部幅と保護
膜マスク領域幅との比、成長条件（基板温度、Ｖ／ＩＩ
Ｉ比など）により、リッジ領域に堆積する層の成長速
度、混晶組成などが大きく変動しやすい。この理由は、
ＩｎはＧａやＡｌなどと比べて蒸気圧が高いために特に
保護膜上等において脱離しやすいことが原因と考えられ
る。また、保護膜上への化合物（特にＡｌを含んだ化合
物）の堆積を抑制するために、特開平５−５０２１４７
号公報、特開平７−２９７１３４号公報等に有機金属気
相成長中に微量のＨＣｌガスを添加する方法が記載され
ている。ただし、特開平７−２９７１３４号公報におい
て、ＩｎとＡｌを含んだＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成
長させた場合、膜中へのＩｎ取り込み量がＨＣｌとＩｎ
との供給モル比に大きく依存しやすく、ＨＣｌを添加し
たＩｎ含んだ化合物の混晶組成を再現性制御することが
困難であるために、供給モル比をＨＣｌ／（Ａｌ＋Ｉ
ｎ）をできる限り小さくする必要があることが記載され
ており、成長条件にかなりの制約を受けることがわか
る。一般的には、ダブルヘテロ構造部のＩｎ組成が高く
なればなるほど、リッジ部のＩｎ組成は高くなり、か
つ、リッジ部のＩｎ組成が大きくなればなるほど、上記
の問題は深刻になり、特にリッジ部のＩｎ組成の変化量
の絶対値は大きくなる（屈折率や格子定数などの量が大
きくなる）ことは容易に考えられる。

【０００８】このように、再成長部分の化合物半導体層
（クラッド層など）にＩｎがある程度多く含むと、Ｉｎ
含んだ化合物の成長速度や混晶組成が変化し、所望のリ
ッジ形状や屈折率を再現性良く得られなくなってしま
い、リッジ導波型レーザのレーザ特性（しきい値電流、
拡がり角など）が変動してしまうという問題がある。さ
らに、Ｉｎを含んだ化合物半導体層の混晶組成のずれは
格子定数の変化をもたらし、リッジ再成長界面に転位の
発生し、レーザ動作の信頼性が大幅に低下してしまうと
いう問題も生じる。また、リッジ開口部の幅を装置中央
部よりも装置端部で広くしたり、狭くしたりすることに
より、端面での近視野像、すなわちビーム拡がり角（出
射角）を変化させることが可能となる。しかしながら、
Ｉｎを含んだ層をリッジ形状に成長する場合、端部付近
での開口部の変化は保護膜開口部幅と保護膜マスク領域
幅との比を変化させるために、装置中央と端部付近での
Ｉｎを含んだ化合物半導体層の混晶組成のずれが生じて
しまうために、ビーム拡がり角（出射角）の制御性、再
現性が低下するという問題も生じる。

【０００９】また、ディジタルビデオディスクを中心と
する記録密度向上のために、情報処理用光源として従来
のＡｌＧａＡｓ（波長７８０ｎｍ近傍）に変わって、Ａ
ｌＧａＩｎＰ系を用いた可視（通常６３０〜６９０ｎ
ｍ）レーザが実用化され始めているが、短波長化かつ低
しきい値・高温動作に向けて以下に述べる検討がなされ
てきた。ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系からなる可視レ
ーザの作製において、（１００）面から［０１１］方向
（もしくは［０−１−１］方向）にオフした基板を用い
ることにより、自然超格子の形成（オーダーリング）に
よるバンドギャップの縮小を抑制し、短波長化しやすく
したり、ｐ型ドーパント（たとえばＺｎ、Ｂｅ、Ｍｇ）
の高濃度ドーピングをしやすくし、ヘテロ障壁の増大に
よる素子の発振しきい値電流や温度特性を向上させるこ
とが可能となる。ただし、オフ角度が小さいときには、
ステップバンチングが顕著に現れ、ヘテロ界面に大きな
凹凸が形成されてしまい、量子井戸構造（約１０ｎｍ以
下のＧａＩｎＰ井戸層）を作製したときに、バルク活性
層に対する量子効果によるＰＬ波長（あるいは発振波
長）の短波長化シフト量が設計値より小さくなってしま
う。オフ角度を大きくすることにより、ステップバンチ
ングを抑制し、ヘテロ界面が平坦となり、設計通りに量
子効果による短波長化が可能となる。このように、短波
長化の阻害要因となっている自然超格子の形成やステッ
プバンチングの発生を抑制し、かつｐ型高濃度ドーピン
グにより短波長化による発振しきい値電流の増加及び温
度特性の劣化を抑制するために、通常（１００）面から
［０１１］方向（もしくは［０−１−１］方向）に８〜
１６度程度オフした基板が用いられる。ただし、６５０
ｎｍ、６３５ｎｍなどの目的とする波長により、ＧａＩ
ｎＰ井戸層の厚みや歪み量を考慮して、適切なオフ角度
を選択する必要がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにこれまで
に様々な技術が開発されるに至っているが、Ｉｎを利用
したリッジ導波型の半導体光デバイス装置にはいまだ改
善の余地が残されており、改良技術の開発が待たれてい
る。そこで、本発明は上記の従来技術の問題点に対処
し、より優れた半導体光デバイス装置を提供することを
課題とした。すなわち本発明は、リッジの形状やリッジ
を構成する半導体層の混晶組成（格子定数、屈折率な
ど）の制御性や再現性が良好で、かつレーザ特性が安定
しておりレーザ動作の信頼性が高い半導体発光素子を提
供することを解決すべき課題とした。

【００１１】

【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、基板上に、活性層を
含む化合物半導体層、その上に形成された開口部を有す
る保護膜、該開口部上に形成された活性層より屈折率の
小さいリッジ型の化合物半導体層およびその上に形成さ
れた電極から少なくとも構成され、前記活性層を含む化
合物半導体層にＩｎ（インジウム）混晶組成を５％以上
である含む層を有し、前記リッジ型化合物半導体層はＩ
ｎ混晶組成が１０％以下とすることにより、リッジ（メ
サ）の形状やリッジを構成する半導体層の混晶組成（格
子定数、屈折率など）の制御性、再現性を向上し、かつ
レーザ特性の安定化及びレーザ動作の信頼性の向上が図
れることを見出し、本発明に達した。

【００１２】すなわち本発明は、基板上に、活性層を含
む化合物半導体層、該化合物半導体層の上に形成された
開口部を有する保護膜、該開口部を覆うように形成され
た前記活性層より屈折率が小さいリッジ型の化合物半導
体層、および該リッジ型の化合物半導体層の上に形成さ
れた電極を少なくとも有し、前記活性層を含む化合物半
導体層中にＩｎ混晶組成が５％以上である層を有し、前
記リッジ型化合物半導体層のＩｎ混晶組成が１０％以下
であることを特徴とする半導体光デバイス装置を提供す
るものである。

【００１３】本発明の半導体光デバイス装置は、活性層
を含む化合物半導体層が、活性層の下に形成され活性層
より屈折率が小さい第１導電型クラッド層と、活性層の
上に形成され活性層より屈折率が小さい第２導電型第１
クラッド層を含むものであるのが好ましい。中でも、第
２導電型第１クラッド層がＩｎを５％以上含む態様；第
１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１クラッド
層のうち少なくとも１つの層が（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ
_1-yＰ［０≦ｘ≦１，０．０５≦ｙ≦１］で表される化
合物である態様；リッジ型化合物半導体層のＩｎ混晶組
成が５％以下、特に１％以下である態様；リッジ型の化
合物半導体層が第２導電型第２クラッド層を含む態様；
第２導電型第２クラッド層の屈折率が第２導電型第１ク
ラッド層の屈折率の±０．２の範囲内にあり、かつリッ
ジ型化合物半導体層が第２導電型第１クラッド層と異な
る組成を有する態様が好ましい。本発明の半導体光デバ
イス装置には、開口部がストライプ状であって、該スト
ライプの幅は開口中央部より開口前端部の方が狭く、開
口中央部より開口後端部の方が狭いかまたは広い態様；
該ストライプの幅は開口中央部より開口前端部の方が広
く、開口中央部より開口後端部の方が広いかまたは狭い
態様を包含する。さらに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、および遠視野像が単一
ピークであることが好ましい。

【００１４】本発明には、前記リッジ型化合物半導体層
がＡｌ_XＧａ_1-XＡｓ［０≦ｘ≦１］またはＡｌ_XＧａ_1-X
Ａｓ_yＰ_1-y［０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１］で表される化合
物である態様；前記リッジの側面には保護膜が形成され
ていない態様；前記開口部の端面における幅が０．５μ
ｍ以上１０００μｍ以下である態様；前記活性層と前記
保護膜との間の距離が０．２μｍ以上０．５μｍ以下で
ある態様；前記リッジ型化合物半導体層の実質的全面に
コンタクト層が形成されている態様；前記リッジ型化合
物半導体層を構成する少なくとも一つの層にＡｌが含ま
れている態様；前記リッジ型化合物半導体層を保護膜開
口部に有機金属気相成長法を用いて選択成長する際にハ
ロゲン元素を含むガスを少量添加する態様；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した態様；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した態様；前記の
リッジ型の化合物半導体層の一部が、保護膜にのりかか
る様に形成されている態様；前記活性層の屈折率が前記
保護膜の屈折率よりも小さい態様；前記活性層が単数も
しくは複数の量子井戸層及び光ガイド層によって構成さ
れている態様；前記第２導電型第１クラッド層上であっ
て、少なくとも前記保護膜の開口部に、酸化防止層を有
する態様が、好ましい態様として包含される。本発明の
半導体光デバイス装置は、半導体発光装置、半導体レー
ザや半導体光増幅器などとして有用である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の半導体光デバイス装置に
ついて、以下に各層の詳細と製造工程例を示しながら具
体的に説明する。本発明の半導体光デバイス装置は、基
板上、該基板上に形成された活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層の上に形成された開口部を有する
保護膜、該開口部を覆うように形成された前記活性層よ
り屈折率が小さいリッジ型の化合物半導体層、および該
リッジ型の化合物半導体層の上に形成された電極を少な
くとも有する。本発明の半導体光デバイス装置の基板
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、導電性や材料については特に限定
されない。好ましいのは導電性があるものであり、望ま
しくはその上への結晶薄膜成長に適したＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ、ＧａＰ、ＺｎＳｅ、ＺｎＯ、Ｓｉ、Ａｌ₂Ｏ₃等の結
晶基板、特に閃亜鉛鉱型構造を有する結晶基板であり、
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（１００）シャスト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
含することとする。オフアングルの大きさは上限は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。
また、基板は六方晶型の基板でもよく、その場合はＡｌ
₂Ｏ₃、６Ｈ−ＳｉＣ等の上にも形成される。

【００１６】基板上に形成される化合物半導体層は、活
性層を含んでおり、かつＩｎ混晶組成が５％以上である
層を含む。該化合物半導体層は、通常、活性層の上下に
活性層より屈折率の小さい層を含んでいる。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導電型第１クラッド層として機能する態
様が好ましい。また、該化合物半導体層は光ガイド層と
して機能する層を含んでいてもよい。本発明の半導体光
デバイス装置を作製する際の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には
ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法等の公知の成長法を用いること
ができる。Ｉｎ混晶組成が５％以上である層は、化合物
半導体層を構成する層のいずれであってもよい。好まし
いのは、第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第
１クラッド層の少なくとも１層である。特に第２導電型
第１クラッド層のＩｎ混晶組成が５％以上であるのが好
ましい。化合物半導体層全体のＩｎ混晶組成の平均値は
高い方が好ましい。具体的には、５％以上であることが
好ましく、１５％以上であることがより好ましく、３０
％以上であることが最も好ましい。

【００１７】保護膜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クラッド層からなる。ほ
かに光ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。
表面の実質的全面は、低抵抗のコンタクト層からなるこ
とが好ましい。クラッド層、活性層及びコンタクト層に
ついても特に限定されないが、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａ
ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａ
ＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎ
ＳｅＴｅ等の一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導
体を用いて、活性層を２層のクラッド層で挟んだダブル
へテロ構造を作製するのが好ましい。また、このとき、
クラッド層は、活性層より屈折率が小さい材料が選択さ
れ、コンタクト層としては、通常、バンドギャップがク
ラッド層のそれよりも小さい材料が選択され、金属電極
とのオーミック性を取るための低抵抗で、適当なキャリ
ア密度（ｃｍ^-3）、即ち、下限は、１×１０¹⁸以上が好
ましく、３×１０¹⁸以上がより好ましく、５×１０¹⁸以
上が最も好ましい。上限は、２×１０²⁰以下が好まし
く、５×１０¹⁹以下がより好ましく、３×１０¹⁹以下が
最も好ましい。また、活性層は、単一の層からなる場合
に限定されず、量子井戸層及び前記量子井戸層を上下か
ら挟む光ガイド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
に積層された光ガイド層からなる多量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）であってもよい。

【００１８】保護膜についても特に限定されないが、保
護膜の開口部上に形成されたリッジ部の下の活性層の領
域にのみ電流注入しうるように、開口部両脇の保護膜で
電流狭窄を行うために絶縁性を有する必要があり、ま
た、活性層に水平方向にリッジ部と非リッジ部の間で実
効屈折率差をつけ、レーザ発振の横モードの安定化を図
るために、保護膜の屈折率はリッジ部の化合物半導体
層、具体的には第２導電型第２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
リッジ部の第２導電型第２クラッド層との屈折率差が大
きすぎると活性層内での横方向の有効屈折率段差が大き
くなり易いために、リッジ下の第１クラッド層を厚くし
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、保護膜とリッジ部の第２導
電型第２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、
保護膜とリッジ部の第２導電型第２クラッド層との屈折
率差は、下限は０．２以上が好ましく、０．３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５００
ｎｍ以下が好ましく、３００ｎｍ以下がより好ましく、
２００ｎｍ以下が最も好ましい。また、保護膜の厚みは
１００〜３００ｎｍの範囲が特に推奨される。

【００１９】保護膜は、誘電体であることが好ましく、
具体的には、ＳｉＮｘ膜、ＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａ
ｌ₂Ｏ₃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のが好ましい。保護膜は、マス
クとしてＭＯＣＶＤなどを用いてリッジ部を選択再成長
により形成する場合に用いられるとともに、電流狭窄の
目的でも用いられる。プロセスの簡便さから、電流狭窄
用の保護膜と選択成長用の保護膜は同一組成のものを使
用することが好ましいが、必要に応じて組成の異なる層
を多層に成膜してもよい。閃亜鉛鉱型基板を用い、かつ
基板表面が（１００）面又はそれと結晶学的に等価な面
の場合、リッジ部側面に後述するコンタクト層が成長し
やすくするためには、保護膜の開口部で定義されるスト
ライプ領域が［０１−１］方向又はそれと結晶学的に等
価な方向に伸びていることが好ましい。その場合リッジ
側面の大部分が（３１１）Ａ面となることが多く、リッ
ジを形成する第２導電型第２クラッド層上の成長可能な
実質的全面にコンタクト層を成長させることができる。
この傾向は第２導電型第２クラッド層がＡｌＧａＡｓ特
にＡｌＡｓ混晶比０．２〜１．０、好ましくは０．３〜
０．９、最も好ましくは０．４〜０．８のときに特に顕
著である。オフアングルの方向は、ストライプ領域の長
手方向（ストライプの伸びる方向）に直交する方向から
±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内の方向がよ
り好ましく、±２°以内の方向が最も好ましい。また、
ストライプ領域の長手方向は、基板の面方位が（１０
０）の場合、［０−１１］またはそれと等価な方向が、
オフアングルの方向は［０１１］方向またはそれと等価
な方向から±３０°以内の方向が好ましく、±７°以内
の方向がより好ましく、±２°以内の方向が最も好まし
い。なお、本明細書において「［０１−１］方向」とい
う場合は、一般的なＩＩＩ−Ｖ族、ＩＩ−ＶＩ族半導体
において、（１００）面と［０１−１］面との間に存在
する［１１−１］面が、それぞれＶ族又はＶＩ族元素が
現れる面であるように［０１−１］方向を定義する。

【００２０】本発明の半導体光デバイス装置は、上記の
ストライプ領域の長手方向が［０１−１］の場合に限定
されない。以下に他の実施態様を説明する。ストライプ
領域の長手方向が［０１１］又はそれと結晶学的に等価
な方向に伸びている場合、例えば、成長条件により、成
長速度に異方性をもたせることができ、（１００）面で
は速く、（１１１）Ｂ面ではほとんど成長しないように
することができる。その場合、ストライプ状開口部（１
００）面に選択的に成長を行うと、（１１１）Ｂ面を側
面とするリッジ状第２導電型第２クラッド層が形成され
る。この場合も次にコンタクト層を形成する際、より等
方性の強い成長が起こる条件を選ぶことにより、（１０
０）面のリッジ頂部とともに（１１１）Ｂ面からなるリ
ッジ側面にも全面的にコンタクト層が形成される。同様
の理由により、ウルツァイト型の基板を用いた場合に
は、ストライプ領域の伸びる方向は、例えば（０００
１）面上では［１１−２０］又は［１−１００］が好ま
しい。ＨＶＰＥ（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａ
ｓｅ 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。

【００２１】本発明の半導体光デバイス装置を設計する
にあたっては、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
直広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。したがって、高出力動作を必要とする時には比
較的に狭めに設定するが、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
限がある。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、３
０°以下が好ましく、２７°以下がより好ましく、２５
°以下が最も好ましい。次に、垂直広がり角を決定する
と、高出力特性を大きく支配する構造パラメータは活性
層と保護膜との間の距離ｄｐと、化合物半導体層に垂直
な方向から見たときのストライプ状開口部の幅（以下
「ストライプ幅」ともいう）Ｗとなる。なお、通常、活
性層と保護膜との間には第２導電型第１クラッド層のみ
が介在するが、その場合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である場
合は、最も保護膜に近い活性層と保護膜との間の距離が
ｄｐとなる。高出力動作の達成や、高信頼性を維持しつ
つビームが円形に近いレーザを実現を図るためには、上
記のｄｐとＷを適切な範囲に制御性良くおさめることが
必要となる。

【００２２】高出力動作を実現するには、ストライプ幅
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ストライプ幅を狭
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ストライプ幅を比較
的狭くし、端部付近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（本発明の第
１の態様）。すなわち、本発明の第１の態様では、前端
部（劈開面）の幅（Ｗ_F）および後端部（劈開面）の幅
（Ｗ_R）については、上限が１０００μｍ以下であるこ
とが好ましく、５００μｍ以下であるのがより好まし
い。下限は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（Ｗｃ）につい
ては、上限が１００μｍ以下であることが好ましく、５
０μｍ以下であることがより好ましい。下限は０．５μ
ｍ以上が通常用いられ、１．０μｍ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、
２．２μｍ以上であることが最も好ましい。端部幅と中
央部幅の差（Ｗ_F−Ｗｃ、Ｗ_R−Ｗｃ）については、上限
は１０００μｍ以下であることが好ましく、５００μｍ
以下であることがより好ましい。下限については、０．
２μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であ
ることがより好ましい。ストライプ状開口部の端部幅と
中央部幅の比（Ｗ_F／Ｗ_C、Ｗ_R／Ｗ_C）は、上限は５０以
下であることが好ましく、１０以下であることがより好
ましい。下限については１．２以上であることが好まし
く、１．５以上であることがより好ましい。

【００２３】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、高次モード
のカットオフ及び空間的ホールバーニングの防止の観点
からストライプ幅をあまり大きくすることができず、端
部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）の上限は７μｍ以下であることが好ま
しく、６μｍ以下であることがより好ましい。中央部幅
（Ｗｃ）の上限は６μｍ以下であることが好ましく、５
μｍ以下であることがより好ましい。このとき、中央部
幅（Ｗｃ）については１．５〜４．０μｍの範囲が特に
推奨される。端部幅と中央部幅の差（Ｗ_F−Ｗｃ、Ｗ_R−
Ｗｃ）については、上限は５μｍ以下であることが好ま
しく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以
下であることが最も好ましい。下限については、０．２
μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上である
ことがより好ましい。

【００２４】一方、円形に近いビームを実現するには、
ストライプ幅を狭くすることが有効であるが、ストライ
プ幅を狭くすると注入電流密度がバルク劣化抑制の観点
から好ましくなくなる。そこで、ゲイン領域となるスト
ライプ状開口部の中央部幅（Ｗｃ）を比較的広くし、端
部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）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
とともに、高い信頼性も確保することが可能になる（本
発明の第２の態様）。すなわち、本発明の第２の態様で
は、端部（劈開面）幅（Ｗ_F、Ｗ_R）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。下限は０．５μｍ以上であることが好ましく、１μ
ｍ以上であることがより好ましい。中央部幅（Ｗｃ）に
ついては、上限が１００μｍ以下であることが好まし
く、５０μｍ以下であることがより好ましい。下限は
０．５μｍ以上が通常用いられ、１．０μｍ以上である
ことが好ましく、１．２μｍ以上であることがより好ま
しく、１．７μｍ以上であることが最も好ましい。端部
幅と中央部幅の差（Ｗｃ−Ｗ_F、Ｗｃ−Ｗ_R）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以上がより好ましく、０．７μｍ以上
が最も好ましい。ストライプ状開口部の端部幅と中央部
幅の比（Ｗ_F／Ｗ_C、Ｗ_R／Ｗ_C）は、上限は０．８５以下
であることが好ましく、０．７以下であることがより好
ましい。下限については０．０２以上であることが好ま
しく、０．１以上であることがより好ましい。

【００２５】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、高次モード
のカットオフ及び空間的ホールバーニングの防止の観点
からストライプ幅をあまり大きくすることができず、端
部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）の上限は５μｍ以下であることが好ま
しく、４μｍ以下であることがより好ましい。中央部幅
（Ｗｃ）の上限は６μｍ以下であることが好ましく、５
μｍ以下であることがより好ましい。このとき、中央部
幅（Ｗｃ）については１．５〜４．０μｍの範囲が特に
推奨される。端部幅と中央部幅の差（Ｗｃ−Ｗ_F、Ｗｃ
−Ｗ_R）については、上限は５μｍ以下であることが好
ましく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ
以下であることが最も好ましい。下限については、０．
２μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であ
ることがより好ましい。

【００２６】これらの第１の態様と第２の態様におい
て、ストライプ状開口部は、中央部から端部へ向かって
ストライプ幅が漸増または漸減している部分を有するの
が好ましい。また、端部ではストライプ幅が一定の部分
を有しているのが好ましい。これらの漸増部分または漸
減部分と幅一定の端部の長さは、半導体光デバイス装置
の目的とする特性に応じて適宜決定すればよい。漸増部
分または漸減部分の長さは、導波路損失低減の観点から
５〜１０μｍが好ましく、１０〜５０μｍがより好まし
い。幅一定の端部の長さは、劈開精度の観点から５〜３
０μｍが好ましく、１０〜２０μｍがより好ましい。た
だし、必要に応じて、以下のようにストライプ状開口部
を作製してもよい。 （１）幅一定の端部や漸増または漸減部分のストライプ
幅あるいは長さがチップ両側で非対称となるもの。 （２）幅一定の端部を形成せずに、端部まで幅が漸増ま
たは漸減するようにしたもの。 （３）片側（通常は高出力光取り出し側である前端面）
の端部だけストライプ幅が漸増または漸減するようにし
たもの。 （４）端部におけるストライプ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。

【００２７】第１の態様では、端面付近に電極を設けな
いようにして、端部での再結合電流を低減することが、
高い信頼性で高出力動作を可能にする点で有効である。
第２の態様では、端面付近に電極を設けないようにし
て、端部近傍のストライプ状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
が、高い信頼性でスポット径の小さなレーザの作製を可
能にする点で有効である。

【００２８】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
増または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、本発明の好ましい実施態様で
は、ストライプ幅漸増または漸減部分はＳｉＮ_Xアモル
ファス膜のエッチングで形成されるために、直線的にス
トライプ幅を増加また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。

【００２９】本発明の第３の態様は、ストライプ状開口
部の幅が前端部、中央部、後端部の順に広くなる態様
と、前端部、中央部、後端部の順に狭くなる態様を包含
する。ストライプ状開口部の前端部の幅と後端部の幅の
差（│Ｗ_F−Ｗ_R│）は、上限は１００μｍ以下であるこ
とが好ましく、５０μｍであることがより好ましい。下
限は０．５μｍ以上であることが好ましい。本発明の第
３の目的を達成するためには、特にストライプ状開口部
の幅が前端部、中央部、後端部の順に狭くなる態様が好
ましい。このようにストライプ状開口部をテーパー形状
にすることによって、利得飽和のレベルを向上し、ワッ
ト級の高出力素子の作製が可能になる。本発明の第３の
目的を効果的に達成するためには、ストライプ状開口部
の前端部の幅と後端部の幅の比（Ｗ_F／Ｗ_R）は、上限は
５０以下であることが好ましく、１０以下であることが
より好ましい。下限については１．２以上であることが
好ましく、１．５以上であることがより好ましい。

【００３０】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、高次モード
のカットオフ及び空間的ホールバーニングの防止の観点
からストライプ幅をあまり大きくすることができず、端
部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）の上限は７μｍ以下であることが好ま
しく、６μｍ以下であることがより好ましい。中央部幅
（Ｗｃ）の上限は６μｍ以下であることが好ましく、５
μｍ以下であることがより好ましい。このとき、中央部
幅（Ｗｃ）については１．５〜４．０μｍの範囲が特に
推奨される。端部幅と中央部幅の差（│Ｗ_F−Ｗｃ│、
│Ｗ_R−Ｗｃ│）については、上限は５μｍ以下である
ことが好ましく、３μｍ以下であることがより好まし
く、２μｍ以下であることが最も好ましい。下限につい
ては、０．２μｍ以上であることが好ましく、０．５μ
ｍ以上であることがより好ましい。

【００３１】ストライプ状開口部がテーパー状であるリ
ッジ構造の形成方法として、従来から用いられているウ
エットエッチングを採用すると、エッチングレートの結
晶面方位依存によるリッジ両脇でのエッジの波打ちが大
きくなり、光導波ロスが大きくなったり、遠視野像に乱
れが生じるといった問題がある。特に、ストライプ幅が
狭い領域においては深刻な問題となる。このため本発明
では、アモルファス膜（誘電体保護膜）をフォトリソグ
ラフィーでパターニングして電流ブロック領域を作製
し、リッジ部がアモルファス膜（誘電体保護膜）にのり
かかるように選択成長により形成することが好ましい。
この方法によれば、任意の活性領域パターンの形状制御
が可能となり、例えば直線のみならず放物線状のテーパ
ー形成も容易に行うことができる。さらに、ストライプ
幅が狭くてもアモルファス膜の開口部エッジに大きな波
打が生じないことから、光導波ロスの顕著な増加は起こ
らない。

【００３２】本発明の半導体光デバイス装置における共
振器方向でのストライプ状開口部の幅の変化を図３に具
体的に示す。図３（ａ）は本発明の第１の態様の具体例
を示したものであり、図３（ｂ）は本発明の第２の態様
の具体例を示したものであり、図３（ｃ）および（ｄ）
は本発明の第３の態様の具体例を示したものであるが、
各態様の具体例はこれらに限定されるものではない。

【００３３】ｄｐについては、上限は０．６０μｍ以下
が通常用いられ、０．５０μｍ以下が好ましく、０．４
５μｍ以下がより好ましく、０．４０μｍ以下が最も好
ましい。下限は０．１０μｍ以上が好ましく、０．１５
μｍ以上がより好ましく、０．２０μｍ以上が最も好ま
しい。このとき、ｄｐについては０．２５〜０．４５μ
ｍの範囲が特に推奨される。ただし、使用目的（広がり
角をどこに設定するか等）、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。

【００３４】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
際には、基板上に、まずダブルヘテロ構造を形成後、保
護膜を用いてリッジ型の第２導電型第２クラッド層及び
第２導電型コンタクト層を選択成長し、さらに、該リッ
ジ頂部および側面に保護膜を形成することなく該リッジ
の頂部および側面に電極を形成するのが好ましい。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３５０〜５５０程度
（ＡｌＧａＩｎＰの場合）、リッジ部分は成長温度６０
０〜７００℃、Ｖ/III比４０〜６０程度（ＡｌＧａＡｓ
の場合）あるいは３５０〜５５０程度（ＡｌＧａＩｎＰ
の場合）で行うのが好ましい。特に保護膜を用いて選択
成長するリッジ部分がＡｌＧａＡｓ、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が防止され
ため非常に好ましい。Ａｌの組成が高いほど、あるいは
マスク部／ストライプ状開口部の比が大きいほど、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
ストライプ状開口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。そこで、最適なＨＣ
ｌ導入量はトリメチルアルミニウム等のＡｌを含んだII
I族原料供給モル数に大きく依存する。具体的には、Ｈ
Ｃｌの供給モル数とＡｌを含んだIII族原料供給モル数
の比（ＨＣｌ／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。

【００３５】リッジ部分に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、上述のよ
うにリッジの組成制御が困難になりやすい。そこで、本
発明の半導体光デバイス装置は、活性層を含む化合物半
導体層中にＩｎ混晶組成が５％以上である層を有し、リ
ッジ型化合物半導体層のＩｎ混晶組成が１０％以下であ
ることを特徴とする。このような本発明によれば、リッ
ジ形状やリッジを構成する半導体層の混晶組成（格子定
数、屈折率など）の制御性、再現性を向上し、かつレー
ザ特性の安定化及びレーザ動作の信頼性の向上を図るこ
とができる。

【００３６】Ｉｎ混晶組成が５％以上である層は、化合
物半導体層を構成する層のいずれであってもよい。好ま
しいのは、第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型
第１クラッド層の少なくとも１層である。特に第２導電
型第１クラッド層のＩｎ混晶組成が５％以上であるのが
好ましい。また、Ｉｎ混晶組成が５％以上である層の組
成は、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰ［０≦ｘ≦１，０．
０５≦ｙ≦１］であることが好ましい。化合物半導体層
全体のＩｎ混晶組成の平均値は高い方が好ましい。具体
的には、５％以上であることが好ましく、１５％以上で
あることがより好ましく、３０％以上であることが最も
好ましい。

【００３７】逆に、リッジ型化合物半導体層はＩｎ混晶
組成が低ければ低いほど、格子定数、屈折率等への変化
は小さくなるために、好ましい。例えば、半導体膜中へ
のＩｎ取り込み量が１０％以上も変動する可能性がある
場合、リッジ型化合物半導体層のＩｎ組成が１０％であ
るとＩｎ組成変動量は１％以上となる。一般に、Ｉｎを
含むＩＩＩ−Ｖ族半導体において、格子整合条件からＩ
ｎ組成が１％ずれると、臨界膜厚は１μｍ程度となり、
リッジ作製時に高密度の転位の発生してしまい、素子の
特性や信頼性を劣化させるという問題が発生する可能性
がある。これを回避するためには、Ｉｎ取り込み量が割
合として１０％程度よりも小さくなるように成長条件や
保護膜形状等を厳密に制御することが要求される等、あ
る程度の制約が生じる。一方、Ｉｎ組成が小さければ、
さらに半導体膜中へのＩｎ取り込み量が大きく変化して
も、Ｉｎ組成変動量は１％未満に抑えることが可能とな
る。このことより、リッジ型化合物半導体層のＩｎ混晶
組成は、１０％以下とし、５％以下がより好ましく、１
％以下が最も好ましい。

【００３８】なお、第２導電型第２クラッド層がＡｌ
（Ｇａ）Ａｓ、Ａｌ（Ｇａ）ＡｓＰ、Ａｌ（ＧａＩｎ）
Ａｓ、Ａｌ（ＧａＩｎ）Ｐ、Ａｌ（ＧａＩｎ）Ｎ等Ａｌ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で構成されている場合
は、その成長可能な実質的全面をＧａＡｓ、ＧａＡｓ
Ｐ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＮ等のＡｌを
含まないＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体で覆うことにより、
表面酸化防止が可能となり好ましい。

【００３９】本発明の好ましい半導体光デバイス装置に
おいては、基板上に、活性層を含む化合物半導体層、そ
の上に形成されたストライプ状開口部を有する保護膜、
該ストライプ状開口部上に活性層より屈折率の小さいリ
ッジ型の化合物半導体層、実質的リッジ形状の全面に形
成されたコンタクト層を少なくとも有し、該ストライプ
状開口部の幅を２．２μｍ以上１０００μｍ以下にする
ことによって、高出力動作を実現することができ、さら
にコンタクト層に隣接する電極及び該第２導電型第２ク
ラッド層とコンタクト層に十分な接触面積を持たせるこ
とにより装置全体の抵抗を低く抑えることができる。コ
ンタクト層が形成されたリッジの頂部および側面の一部
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。この態様も、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、本発明に包含される。特に、ＡｌＧａ
ＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＮ系など比抵抗の高い材料（と
りわけｐ型において）において、装置全体の抵抗低減に
は有効である。

【００４０】本発明の別の好ましい実施態様では、スト
ライプ状開口部の上に活性層より屈折率の小さいリッジ
型の化合物半導体層の一部が保護膜上に重なるように形
成されていることを特徴とし、第２導電型第２クラッド
層の絶縁層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、リッジ頂部および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。この態様を採用すれ
ば、従来のリッジ導波型レーザのように必ずしもリッジ
の側面に保護膜を形成する必要がなくなり、プロセスの
簡素化とコスト低減に有効である。リッジ側面に絶縁体
からなる保護膜を有しない構造は、リッジ部分が横方向
に成長しているためストライプ幅漸減または漸増部分の
リッジのうねりの影響を受けにくくなっている。したが
って、このような構造を有する半導体光デバイス装置
は、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。

【００４１】本発明の別の好ましい実施態様では、スト
ライプ状開口部の幅が４μｍ以下であることを特徴と
し、該特徴により横モードをシングルモード（単一ピー
クの横方向光強度分布）にすることを可能にする。ま
た、本発明の半導体光デバイス装置は遠視野像が単一ピ
ークであるように構成することが可能であり、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。

【００４２】また、本発明の半導体光デバイス装置で
は、活性層と保護膜との間にクラッド層を形成し、該ク
ラッド層の厚みを０．１０μｍ以上０．５０μｍ以下に
することによって、ストライプ状開口部の幅において高
出力動作を実現し易くすることができる。さらに、本発
明の半導体光デバイス装置では、保護膜をＳｉＮ_X膜、
ＳｉＯ₂膜、ＳｉＯＮ膜、Ａｌ₂Ｏ₃膜、ＺｎＯ膜及びＳ
ｉＣ膜等の誘電体から構成することにより、上記条件に
おいて高出力動作を実現しやすくすることができる。こ
のとき、保護膜と第２導電型第１クラッド層との発振波
長における屈折率差が０．５以上２．０以下とすること
が好ましい。

【００４３】また、第２導電型第２クラッド層の高さ
（厚さ）は、前述のストライプ状開口部の幅Ｗの０．２
５倍から２．０倍程度であるのが好ましい。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
難くなることもないため好ましい。本発明の半導体光デ
バイス装置では、ダブルヘテロ構造のエピタキシャル面
側に酸化防止層を設けた状態で、リッジ形状のクラッド
を再成長により形成することにより、再成長界面で通過
抵抗を増大させるような高抵抗層の発生を防ぐことが容
易にできるようになる。

【００４４】酸化防止層としては、酸化されにくいか或
いは酸化されてもクリーニングが容易な材料であれば特
に限定されない。具体的には、Ａｌ等の酸化されやすい
元素を含まない元素の含有率が低い（０．３以下程度）
III-Ｖ族化合物半導体層が挙げられる。また、動作電流
の上昇を防ぐためには、材料または厚みの選択により活
性層からの光を吸収しないことが好ましく、活性層材料
よりバンドギャップの大きい材料から選択されるが、バ
ンドギャップが小さい材料であっても、厚さが５０ｎｍ
以下、より好ましくは３０ｎｍ以下、最も好ましくは１
０ｎｍ以下であれば、実質的に光の吸収がほとんど無視
できる。また、酸化防止層のバンドギャップを活性層と
同等以下とすることにより、酸化防止層を過飽和吸収層
として機能させることができ、低非点隔差と低ノイズ特
性の両立を図ることができる。

【００４５】さらには、再成長部のクラッド層を絶縁体
からなる保護膜の上面にかかるように成長し、保護膜と
リッジの近傍にしみ出す光の分布の制御性を良くした
り、再成長部のクラッド層上の成長可能な面の実質的全
面にコンタクト層を成長させ、クラッド層側面の酸化を
抑制したり、エピタキシャル面側の電極との接触面積の
増加を行い、電極とのコンタクト抵抗を低減したりする
こともできる。これら再成長部のクラッド層やコンタク
ト層を保護膜上部にかかるように成長する工程は、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
タ構造等を作製する。また、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せた場
合、再成長のリッジは左右非対称となるが、図６に示す
ような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、ストライプ状開口部の方向を適切に
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を得ることができる。
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。

【００４６】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が第２導電型第２クラッド層
の屈折率よりも大きい。これにより、リッジ部分への光
分布（近視野像）の裾引きを抑制することができ、垂直
広がり角（遠視野像）の対象性向上、水平広がり角（遠
視野像）のサイドピーク抑制、或いはコントクト層での
光吸収抑制によるレーザ特性や信頼性の向上を達成する
ことができる。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ストライプ状開
口部直下、即ち、ストライプ状開口部及び好ましくはそ
の両側にも酸化防止層を有する。これによりリッジ部の
クラッド層を再成長により形成する場合、再成長界面で
通過抵抗を増大させるような高抵抗層の発生を防ぐこと
が可能になる。また、再成長界面に酸素等の不純物が多
量に存在すると、結晶品質を低下による界面での光吸収
（発熱）や欠陥を介した不純物拡散の促進などを引き起
こし、特性や信頼性の劣化を招いてしまう。

【００４７】また、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系可視
レーザのように、短波長化のために（１００）等の低次
の面方位に対してオフ角度の大きい基板を用いた場合に
は、上記リッジ導波型レーザにおけるリッジ形状が左右
対称な形状でも、光密度分布（あるいはビームプロファ
イル）の横方向の対称性が良好であるため、高出力まで
安定な基本横モードで発振することが可能であり、かつ
素子の作製歩留まりも大幅に向上させるとともに高い信
頼性を得ることもできる。

【００４８】上記以外に、以下に列挙する様な実施態様
と組み合わせることが可能である等、本発明は様々なリ
ッジ導波型半導体光デバイス装置に応用可能である。 （１）ストライプ状開口部の両側を構成する保護膜の更
に外側に半導体、誘電体等の電流ブロック層を形成する
ことにより、劈開、組立時の歩留まりを向上させ、ジャ
ンクションダウンで組み立てた際のリッジ部へのストレ
スを軽減して長寿命とする。 （２）ストライプ状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により、自励発
振を可能とする。 （３）ストライプ状開口部の両側を構成する保護膜の更
に外側にリッジダミー領域を有する構造を形成すること
により、ストライプ状開口部の厚みや組成、キャリア濃
度の制御を容易に行う。

【００４９】本発明の半導体光デバイス装置は、従来の
ような複雑かつ微細なフォトリソグラフィ技術を用いず
に簡素化した工程で製造することができるため、作製歩
留まりも大幅に向上させることができるという利点もあ
る。

【００５０】本発明を用いた半導体レーザ装置として、
情報処理用光源（通常ＡｌＧａＡｓ系（波長７８０ｎｍ
近傍）、ＡｌＧａＩｎＰ系（波長６００ｎｍ帯）、Ｉｎ
ＧａＮ系（波長４００ｎｍ近傍））について述べたが、
本発明はこれ以外にも、通信用信号光源（通常ＩｎＧａ
ＡｓＰあるいはＩｎＧａＡｓを活性層とする１．３μｍ
帯、１．５μｍ帯）レーザ、ファイバー励起用光源（Ｉ
ｎＧａＡｓ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／Ｉ
ｎＰ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幅広い用途（特に、高出力
動作）に適用することができる。通信用レーザでは、特
にビームが円形に近いレーザはファイバとの結合効率を
高める点で有効である。

【００５１】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。半導体光増幅器について
は、特にストライプ状開口部の幅がテーパー状であるも
の、なかでも前端部から後端部へ向かってストライプ幅
が減少している構造を有するものを好ましく用いること
ができる。本発明による半導体光増幅器は、利得飽和の
レベルが向上しており、ワット級の高出力素子の作製を
可能にするものである。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。

【００５２】

【実施例】以下に実施例および比較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、濃
度、厚さ、操作手順等は、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
範囲は以下の実施例に示す具体例に制限されるものでは
ない。

【００５３】（実施例１）本実施例において、図１に示
す断面構造を有する本発明の半導体光デバイス装置を製
造した。まず、最初に（１００）面から［０−１−１］
Ａ方向に１０°あるいは１５°程度オフさせた厚さ３５
０μｍのＧａＡｓ基板１０１の上に、ＭＯＣＶＤ法によ
り厚さ０．５μｍのＳｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層
（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）（図示せず）、厚さ１．５μ
ｍのＳｉドープＡｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓクラッド層（ｎ＝
１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）１０２、厚さ０．２５μｍのＳｉド
ープｎ型（Ａｌ_{0. 7}Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層
（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）１０３、厚さ５０ｎｍのアン
ドープ（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ光ガイド層１０
４あるいは厚さ５ｎｍのアンドープ（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）
_0.5Ｉｎ_0.5Ｐバリア層１０５に挟まれた厚さ５〜６ｎｍ
のアンドープＧａ_0.44Ｉｎ_0.56Ｐ井戸層１０６（３層）
からなる三重量子井戸（ＴＱＷ）活性層１０７、厚さ
０．３μｍのＺｎドープｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐクラッド層（ｐ＝７ｘ１０¹⁷ｃｍ^-3）１０８、
厚さ５ｎｍのＺｎドープｐ型Ｇａ_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ酸化抑制
層（ｐ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）１０９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（図１（ａ））。
このとき、酸化抑制層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可飽和吸収層として利用するこ
とも可能である。なお、光を吸収させないようにするた
めに、上記Ｇａ_XＩｎ_1-XＰ酸化抑制層の組成をＧａリッ
チ側（ｘ＝０．５〜１）に変えたり、Ａｌを若干量加え
る（（Ａｌ_XＧａ_1-X）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ、ｘ＝０．１〜０．
２程度）ことがさらに有効である。

【００５４】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）１１０を２００ｎｍ堆積させ、フォトリソグラフィ
法によりこのＳｉＮｘ膜１１０にオフアングルの方向と
直交する［０１−１］Ｂ方向に幅４μｍのストライプ状
の窓１０７を多数開ける。ここで［０１−１］Ｂ方向
は、一般的なＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体において、（１
００）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。このス
トライプ状の窓１１１に、ＭＯＣＶＤ法を用いた選択成
長により、リッジ中央での高さ２．０μｍのＺｎドープ
ｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓクラッド層（ｐ＝１．５ｘ１
０¹⁸ｃｍ^-3；屈折率３．３、波長６５５ｎｍ）１１２と
厚さ０．５μｍのＺｎドープＧａＡｓコンタクト層１１
３からなるリッジを形成した（図１（ｂ））。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
ンタクト層を成長させることができる。そのため、保護
膜とリッジの近傍にしみ出す光の分布の制御性を良くし
たり、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もできる。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。

【００５５】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。

【００５６】また、ＳＥＭ観察によりＺｎドープＡｌ_x
Ｇａ_1-xＡｓ（ｘ＝０．７５）からなるリッジ状のｐ型
第２クラッド層（第２導電型第２クラッド層）は、図１
にその断面説明図を示す様に、ＳｉＮｘからなる保護膜
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−Ｇａ
Ａｓコンタクト層はリッジ側壁全面を覆った。これによ
り、ＺｎドープＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（ｘ＝０．７５）から
なるリッジ状のｐ型第２クラッド層が表面に露出し、表
面酸化が進行することを防止することができた。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）。

【００５７】この後、ｐ側の電極１１０を蒸着し、基板
を１００μｍまで薄くした後に、ｎ側電極１１１を蒸着
し、アロイした（図１（ｃ））。こうして作製したウエ
ハーより、劈開により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５００μ
ｍ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極めて小さいこ
とが確認された。本実施例のレーザは、光出力１２０ｍ
Ｗ動作までの高出力を達成できており、発振波長が平均
６５５ｎｍ、しきい値電流が平均２０ｍＡ、スロープ効
率が平均１．０ｍＷ／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℃、３５ｍＷの高温、高出力における１
０００時間以上安定動作）が得られることが判明した。
また、これらの諸特性のバッチ内及びバッチ間のばらつ
きも小さいことが確認された。

【００５８】また、上記の態様よりもストライプ状開口
部の幅を広くしていったところ、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５μｍ以下であることが
望ましい。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。

【００５９】本実施例では、ｎ側クラッド層が、厚さ
１．５μｍのＳｉドープＡｌ_0.75Ｇａ _0.25Ａｓクラッド
層（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）１０２と、厚さ０．２５μ
ｍのＳｉドープｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐク
ラッド層（ｎ＝１ｘ１０¹⁸ｃｍ ^-3）１０３との２層構造
になっているが、どちらかの組成からなる１層構造（た
だし、厚みはほぼ２層分の厚みと同程度）としてもよ
い。また、ＧａＡｓ基板に完全に格子整合させるため
に、ＡｌＧａＡｓ層に少量のＰを加えて、ＡｌＧａＡｓ
Ｐ層としてもよく、例えば、Ｚｎドープｐ型Ａｌ_0.75Ｇ
ａ_0.25Ａｓクラッド層（ｐ＝１．５ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3）１
１２は、Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ_0.97Ｐ_0.03としてもよ
い。

【００６０】（実施例２）図２（ａ）に示すように、ス
トライプ状開口部の中央部幅（Ｗｃ）を４μｍで一定と
し、端部付近でストライプ幅が漸減し、劈開面での端部
幅（Ｗ_F、Ｗ_R）を５μｍで一定になるようにパターニン
グしたこと以外は実施例１と同じ方法でチップを作製し
た。これにより、最大光出力１５０ｍＷまで向上し、６
０℃、５０ｍＷにおいて１０００時間以上安定に動作
し、従来（３５ｍＷ）よりも高出力において高い信頼性
が得られることが判明した。この結果から、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
（従来よりも高速書き込み）用光源などに利用できるこ
とがわかる。

【００６１】（実施例３）アンドープ（Ａｌ_0.5Ｇ
ａ_0.5）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐガイド層の厚みが７０ｎｍ、アン
ドープＧａ_0.44Ｉｎ_0.56Ｐ井戸層の数が４つであるすな
わち四重量子井戸（ＱＱＷ）活性層、Ｚｎドープｐ型
（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（ｐ＝７ｘ
１０¹⁷ｃｍ^-3）の厚さ０．３５μｍ、図２（ｂ）に示す
ようにストライプ状開口部の中央部（Ｗｃ）を２．５μ
ｍで一定とし、端部付近でストライプ幅が漸減し、劈開
面での端部幅（Ｗ_F、Ｗ_R）を１．５μｍで一定となるよ
うにパターニングしたこと、このとき中央部の長さは２
００μｍとしたこと、Ｚｎドープｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25
Ａｓクラッド層（ｐ＝１．５ｘ１０¹⁸ｃｍ^-3；屈折率
３．３、波長６５５ｎｍ）のリッジ中央での高さを１．
５μｍとしたこと、共振器の長さを３５０μｍとしたこ
と、前端面３２％−後端面８０％の非対称コーティング
を施したこと以外は実施例１と同じ方法でチップを製造
した。

【００６２】本実施例のレーザは、高温（７０℃）にお
いても光出力５ｍＷ以上の動作までの自励発振を達成で
きており、発振波長が平均６５５ｎｍ、しきい値電流が
平均２５ｍＡ、スロープ効率が平均０．５ｍＷ／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３
０°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。水平方向の拡がり角は平均１５°で
あり、垂直拡がり角の１／２程度の大きさにすることが
でき、従来の自励発振レーザよりも円形に近くなった。
また、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得られた。このこ
とは、ストライプ幅を直線的に減少できていることのみ
ならず、リッジ部分が横方向に成長していることからス
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
なっていることも要因と考えられる。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。これらの結果から、本発明のレーザ構造におい
て、ＣＤ、ＭＤ等の光ディスクの読み取り用光源などに
利用されることがわかる。また、高い信頼性（７０℃の
高温における５ｍＷ出力での１０００時間以上安定動
作）が得られることが判明した。また、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確認された。

【００６３】また、本実施例の態様よりもストライプ状
開口部の中央部幅（Ｗｃ）を広くしていったところ、３
μｍ以上になると、ほとんどの素子が自励発振しなくな
ることもわかった。このことから、自励発振を実現させ
るためには、中央部幅（Ｗｃ）が３μｍ以下であること
が望ましい。さらに、実験結果から中央部幅（Ｗｃ）と
第２導電型第１クラッド層の厚みｄｐが自励発振条件を
満たす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２〜７ｘ１０^-3程
度、リッジ両脇への光浸み出し割合Γａｃｔ．ｏｕｔを
１０〜４０％程度に設定する必要があることが判った。

【００６４】（比較例１）ストライプ状の窓１１１に、
ＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、Ｚｎドープｐ型
（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（ｐ＝７ｘ
１０¹⁷ｃｍ^-3；屈折率３．３、波長６５５ｎｍ）と厚さ
０．５μｍのＺｎドープＧａＡｓコンタクト層からなる
リッジを形成したこと以外、実施例１と同一の条件でレ
ーザチップを作製した。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
力を測定したが、通過抵抗は約１０Ωと高く、光出力は
最大７０ｍＷ程度までしか得られなかった。また、実施
例１と同じ６０℃、３５ｍＷの高温、高出力における信
頼性試験において、すべての素子（ｎ＝２０ヶ）が通電
開始後数十時間から数百時間の間で動作電流が急上昇
し、光出力が得られなくなるという現象が発生した。ｐ
型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるリッジ部ク
ラッド層の組成が設計値より少しずれており（微少領域
のため実測困難）、屈折率のずれによる近視野像（ビー
ム拡がり角）の不安定化、格子不整による転位の発生が
生じていること、さらにｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉ
ｎ_0.5Ｐクラッド層は実施例１のｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25
Ａｓ層に比べて抵抗率や熱抵抗が大きくなってしまうこ
となどが、実施例１に比べて、通過抵抗の増大、最大光
出力の低下、さらに高温、高出力動作での信頼性の低下
を招いた原因と考えられる。

【００６５】（比較例２）ストライプ状の窓１１１に、
ＭＯＣＶＤ法を用いた選択成長により、Ｚｎドープｐ型
（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐクラッド層（ｐ＝７ｘ
１０¹⁷ｃｍ^-3；屈折率３．３、波長６５５ｎｍ）と厚さ
０．５μｍのＺｎドープＧａＡｓコンタクト層からなる
リッジを形成ししたこと以外、実施例３と同一の条件で
レーザチップを作製した。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
出力を測定したが、しきい値電流が平均３０ｍＡに上昇
し、高温（７０℃）では自励発振は達成できなかった。
また、実施例１と同じ７０℃、５ｍＷにおける信頼性試
験において、すべての素子（ｎ＝２０ヶ）が通電開始後
数十時間から数百時間の間で動作電流が急上昇し、光出
力が得られなくなるという現象が発生した。ｐ型（Ａｌ
_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐからなるリッジ部クラッド層
の組成が設計値より少しずれており（微少領域のため実
測困難）、屈折率のずれによる近視野像（ビーム拡がり
角）の不安定化、格子不整による転位の発生が生じてい
ること、さらにｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐク
ラッド層は実施例１のｐ型Ａｌ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ層に比
べて抵抗率や熱抵抗が大きいために、電流拡がり分布が
変化し、高温での動作電流が上昇しやすい、実施例１に
比べて、高温（７０℃）での自励発振の停止、さらに高
温動作での信頼性の低下を招いた原因と考えられる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、リッジ導波型ストライ
プレーザ等の半導体光デバイス装置において、基板上
に、活性層を含む化合物半導体層、その上に形成された
開口部を有する保護膜、該開口部上に形成された活性層
より屈折率の小さいリッジ型の化合物半導体層およびそ
の上に形成された電極から少なくとも構成され、前記活
性層を含む半導体層にＩｎ混晶組成を５％以上である含
む層を有し、前記リッジ型化合物半導体層はＩｎ混晶組
成が１０％以下とすることにより、リッジ（メサ）の形
状やリッジを構成する半導体層の混晶組成（格子定数、
屈折率など）の制御性、再現性を向上させ、かつレーザ
特性の安定化及びレーザ動作の信頼性の向上を図ること
ができる。

【００６７】本発明において、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すれば、ストライプ幅を直線的
に増加、減少できていることのみならず、リッジ部分が
横方向に成長していることから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。さらに、本発明の素子を作製する場合に、従
来のような複雑かつ微細なフォトリソグラフィ技術が必
要ではなくなるので、素子の作製工程を簡素化し、素子
の作製歩留まりも大幅に向上させることができる。

【００６８】また、本発明では、端部でのストライプ幅
を中央部に比べて広くすることにより低い動作電流を維
持しつつ、高出力動作を実現することができる。一方、
リッジ導波型ストライプレーザ等の半導体光デバイス装
置において、保護膜の開口部の幅が、装置端面近傍で装
置中央部より狭くなっていることにより、高い信頼性を
維持しつつビームが円形に近いレーザとすることが可能
となる。このため、光学系での光の損失を低減でき、水
平方向の光軸調整が容易となるため、光ピックアップに
組み立てたときのレーザ特性や組立歩留まりが非常に良
好となる。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（（１
００）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。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の半導体光デバイス装置及びその製
造方法を説明する断面説明図である。

【図２】 実施例２及び３の半導体光デバイス装置にお
ける共振器方向でのストライプ状開口部の幅の変化を説
明する平面説明図である。

【図３】 非リッジ部に保護膜を形成してリッジ部分を
再成長ににより形成し、リッジ上部のみにコンタクト層
を形成した従来の半導体光デバイス装置及びその製造方
法を説明する断面説明図である。

【図４】 リッジ部をエッチングにより形成してなる従
来の半導体光デバイス装置及びその製造方法を説明する
断面説明図である。

【図５】 半導体からなる電流ブロック層を用いたリッ
ジ型あるいはグルーブ型のインナーストライプ構造の半
導体光デバイス装置及びその製造方法を説明する断面説
明図である。

【図６】 ＧａＡｓ基板上に作製される従来の（ＡｌＧ
ａ）ＩｎＰ系赤色可視レーザの断面説明図である。

【符号の説明】

１０１： 基板 １０２： 第１導電型第１クラッド層 １０３： 第１導電型第２クラッド層 １０４： 光ガイド層 １０５： バリア層 １０６： 井戸層 １０７： ＭＱＷ活性層 １０８： 第２導電型第１クラッド層 １０９： 酸化抑制層 １１０： 保護膜 １１１： ストライプ領域 １１２： 第２導電型第２クラッド層 １１３： コンタクト層 １１４： エピタキシャル側電極 １１５： 基板側電極 Ｗ_F ： ストライプ状開口部の開口前端部の幅 Ｗｃ： ストライプ状開口部の開口中央部の幅 Ｗ_R ： ストライプ状開口部の開口後端部の幅 ３０１： 基板 ３０２： 第１導電型クラッド層 ３０３： 活性層 ３０４： 第２導電型第１クラッド層 ３０５： 酸化防止層 ３０６： 保護膜 ３０７： ストライプ状開口部 ３０８： 第２導電型第２クラッド層 ３０９： コンタクト層 ３１０： エピタキシャル側電極 ３１１： 基板側電極 ４０１： 基板 ４０２： 第１導電型クラッド層 ４０３： 活性層 ４０４： 第２導電型クラッド層 ４０５： コンタクト層 ４０６： 保護膜 ４０７： エピタキシャル側電極 ４０８： 基板側電極 ４０９： リッジ部 ４１０： 非リッジ部 ４１１： レジスト ５０１： 基板 ５０２： 第１導電型クラッド層 ５０３： 活性層 ５０４： 第２導電型クラッド層 ５０５： 第１導電型電流ブロック層 ５０６： 第２導電型コンタクト層 ５０７： エピタキシャル側電極 ５０８： 基板側電極 ５１１： 基板 ５１２： 第１導電型クラッド層 ５１３： 活性層 ５１４： 第２導電型第１クラッド層 ５１５： 第１導電型電流ブロック層 ５１６： 第２導電型第２クラッド層 ５１７： 第２導電型コンタクト層 ５１８： エピタキシャル側電極 ５１９： 基板側電極 ６０１： ｎ型ＧａＡｓ基板 ６０２： ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ６０３： アンドープＧａＩｎＰ活性層 ６０４： ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ６０５： ｎ型ＧａＡｓブロック層 ６０６： ｐ型ＧａＡｓコンタクト層

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、活性層を含む化合物半導体
   層、該化合物半導体層の上に形成された開口部を有する
   保護膜、該開口部を覆うように形成された前記活性層よ
   り屈折率が小さいリッジ型の化合物半導体層、および該
   リッジ型の化合物半導体層の上に形成された電極を少な
   くとも有し、前記活性層を含む化合物半導体層中にＩｎ
   混晶組成が５％以上である層を有し、前記リッジ型化合
   物半導体層のＩｎ混晶組成が１０％以下であることを特
   徴とする半導体光デバイス装置。
2. 【請求項２】 前記の活性層を含む化合物半導体層が、
   活性層の下に形成され活性層より屈折率が小さい第１導
   電型クラッド層と、活性層の上に形成され活性層より屈
   折率が小さい第２導電型第１クラッド層を含むことを特
   徴とする請求項１記載の半導体光デバイス装置。
3. 【請求項３】 前記第２導電型第１クラッド層がＩｎを
   ５％以上含むことを特徴とする請求項２に記載の半導体
   光デバイス装置。
4. 【請求項４】 前記第１導電型クラッド層、前記活性
   層、前記第２導電型第１クラッド層のうち少なくとも１
   つの層が（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰ［０≦ｘ≦１，
   ０．０５≦ｙ≦１］で表される化合物であることを特徴
   とする請求項２または３に記載の半導体光デバイス装
   置。
5. 【請求項５】 リッジ型化合物半導体層のＩｎ混晶組成
   が５％以下であることを特徴とする請求項１〜４のいず
   れかに記載の半導体光デバイス装置。
6. 【請求項６】 リッジ型化合物半導体層のＩｎ混晶組成
   が１％以下であることを特徴とする請求項５に記載の半
   導体光デバイス装置。
7. 【請求項７】 前記のリッジ型の化合物半導体層が第２
   導電型第２クラッド層を含むことを特徴とする請求項１
   〜６のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
8. 【請求項８】 前記第２導電型第２クラッド層の屈折率
   が前記第２導電型第１クラッド層の屈折率の±０．２の
   範囲内にあり、かつ前記リッジ型化合物半導体層が前記
   第２導電型第１クラッド層と異なる組成を有することを
   特徴とする請求項７に記載の半導体光デバイス装置。
9. 【請求項９】 前記開口部がストライプ状であって、該
   ストライプの幅は開口中央部より開口前端部の方が狭い
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半導
   体光デバイス装置。
10. 【請求項１０】 前記開口部がストライプ状であって、
    該ストライプの幅は開口中央部より開口前端部の方が広
    いことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の半
    導体光デバイス装置。
11. 【請求項１１】 前記開口部がストライプ状であって、
    該ストライプの幅は開口中央部より開口後端部の方が狭
    いことを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導
    体光デバイス装置。
12. 【請求項１２】 前記開口部がストライプ状であって、
    該ストライプの幅は開口中央部より開口後端部の方が広
    いことを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導
    体光デバイス装置。
13. 【請求項１３】 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１〜１
    ２のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
14. 【請求項１４】 遠視野像が単一ピークであることを特
    徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体光デ
    バイス装置。
15. 【請求項１５】 半導体発光装置である請求項１〜１４
    のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。
16. 【請求項１６】 半導体レーザである請求項１〜１４の
    いずれかに記載の半導体光デバイス装置。
17. 【請求項１７】 半導体光増幅器である請求項１〜１４
    のいずれかに記載の半導体光デバイス装置。