JPH06302908A - 半導体レーザ - Google Patents

半導体レーザ

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JPH06302908A
JPH06302908A JP5088582A JP8858293A JPH06302908A JP H06302908 A JPH06302908 A JP H06302908A JP 5088582 A JP5088582 A JP 5088582A JP 8858293 A JP8858293 A JP 8858293A JP H06302908 A JPH06302908 A JP H06302908A
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active layer
slope
shaped
conductivity type
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Akira Furuya
章 古谷
Chikashi Anayama
親志 穴山
Masato Kondo
真人 近藤
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】光情報読み取り用の光源、光通信用モジュール
などに使用される半導体レーザに関し、活性層のストラ
イプ幅を広げることなく、ＣＯＤ破壊を生じ難くするこ
と。 【構成】上下方向の段差によって屈曲される活性層のス
トライプの端部を断面Ｖ字状にしてその部分の禁制帯幅
を大きくするか、又は、そのストライプの端部近傍を横
方向に曲げることを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザに関し、
より詳しくは、光情報読み取り用の光源、光通信用モジ
ュールなどに使用される半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】端面発光型の半導体レーザは、屈折率の
小さなｎ型、ｐ型のクラッド層と、それらの間に形成さ
れる禁制帯幅の小さな活性層とを備え、活性層の端面か
ら光を出射するように構成されている。そのような半導
体レーザの横モードを制御するために種々の構造が提案
されており、活性層に段差を設ける屈曲導波路型や、導
波路に沿った領域の活性層を厚くするリブ型などが提案
されている。
【０００３】屈曲導波路型にも種々の構造があり、次に
その例を説明する。図１２(A) は、半導体レーザの第１
の従来例を示す斜視図である。その半導体レーザは、n-
GaAs基板101 の（００１）面の上に溝102 が形成され、
その上に、n-GaAsバッファ層103 、n-AlGaInP クラッド
層104 、InGaP 活性層105 、p-AlGaInP クラッド層106
、p-InGaP 層107 及びn-GaAs電流狭窄層108 が順に成
長されるとともに、溝101 の上方にあるn-GaAs電流狭窄
層108 にZnが拡散されてなるコンタクト層109 から構成
されている。
【０００４】これによれば、溝102 の凹凸に沿ってクラ
ッド層104,106 及び活性層105 が屈曲され、斜面に挟ま
れた活性層105 にストライプ状の光利得領域が形成され
ることになり、その光利得領域の端部から出るレーザビ
ームは非点収差が小さく、良好な特性が実現される。図
１２(B) は、半導体レーザの第２の従来例を示す正面図
である。
【０００５】その半導体レーザは、n-GaAs基板101 から
活性層105 までの各層構造は同図(A) と同じである。し
かし、活性層105 の上に積層されるp-AlGaInP クラッド
層110 は導波路に沿ってメサ状に突出し、その突出した
部分にはさらにp-InGaP 層111 を介してp-GaAs層112 が
積層され、これらにより生じた凸部113 の両側にはn-Ga
Asからなる電流狭窄層114 が形成され、さらに、電流狭
窄層114 及び凸部113の上にはp-GaAsコンタクト層115
が形成されている点で構造上の相違がある。
【０００６】このような装置によれば、電流狭窄層114
がストライプ状の活性層105 の近傍まで近づくので、低
閾値、高効率のレーザ動作が実現される。図１３は、半
導体レーザの第３の関連技術を示す斜視図である。この
半導体レーザは、GaAs基板101 の上に形成する溝117 の
幅を段階的又は連続的に変化させることにより、光出力
端部から離れた領域の溝117 を広くしたものである。こ
れによってレーザのモード体積が増大してて多モード発
振し、戻り光ノイズを小さくすることできるようにな
る。
【０００７】それ以外の積層構造は、図１２(B) に示す
半導体レーザと同じであって同一符号は同じ要素を示し
ているので、ここでは説明を省略している。図１４は、
半導体レーザの第４の関連技術を示す斜視図である。こ
の半導体レーザは、（００１）面から＜１１０＞方向
（Ａ方向）に６°傾けた面のあるn-GaAs基板120 の上
に、異種の半導体層を積層して構成されている。そのn-
GaAs基板120 の上面には、Ａ方向に略２０°傾斜させた
ストライプ状の斜面121 のある段部が＜１１０＞方向に
形成され、その上面に、n-(Al0.7Ga0.3)InP クラッド層
122 、InGaP 活性層123 、p-(Al0.7Ga0.3)InP クラッド
層124 、Zn-Se 同時ドーピングAlGaInP 層125 、p-(Al
0.7Ga0.3)InP 層126 、p-InGaP 層127 及びp-GaAsコン
タクト層128 が順に積層され、これにより半導体レーザ
が構成される。
【０００８】その傾いた斜面121 は、ＭＯＶＰＥ法によ
る成膜の際にII族よりもVI族のドーパントの方が取り込
まれ易いＡ面であり、II族とVI族の元素を同時にドーピ
ングして成膜すれば、そのストライプの斜面121 の上の
層だけがｐ型化し、その他の平坦な領域はｎ型化する。
この方法により形成されたのがZn-Se 同時ドーピングAl
GaInP 層125 であり、活性層123 の斜面の上方にはｐ型
層、その他の領域の上にはｎ型層が形成されており、こ
の結果、斜面121 の両側にはｐｎｐの電流狭窄構造が形
成され、斜面に沿った活性層123 が光利得領域となる。
【０００９】なお、特に図示していないが、以上に述べ
たそれぞれの基板の下面とコンタクト層の上面には電極
が形成されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した活
性層は禁制帯幅が狭く、その端面はレーザ発振時に高光
密度の状態に晒されるので、その端面では非発光再結合
による光吸収が生じる。そして、半導体レーザの動作出
力を上げていくと、活性層の光吸収量が大きくなって温
度が上昇し、その温度上昇により禁制帯幅がさらに小さ
くなって光吸収量がさらに増え、ついにはＣＯＤ(Catas
trophic Optical Damage) 破壊が生じるといった問題が
ある。上記した半導体レーザでのＣＯＤ破壊が生じる出
力は６０mW程度である。
【００１１】この場合、活性層のストライプ幅を広くす
ることによって活性層の端面での光密度を低減し、高出
力化を図ることも考えられる。しかし、この構造によれ
ば活性層のストライプ幅方向のビーム広がりが小さく、
出射された光のアスペクト比が大きくなり、機器応用上
要求されている丸いレーザビームの形状からかけ離れて
しまうので適当でない。
【００１２】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、活性層のストライプーを広げることな
く、ＣＯＤ破壊を生じ難くすることができる半導体レー
ザをを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図２に
例示するように、上層には光導波路に沿って形成さた凹
部を有し、かつ該凹部のうち光出射端近傍がＶ字状斜面
４である第一導電型クラッド層３と、前記第一導電型ク
ラッド層３の上面に沿ってエピタキシャル成長され、前
記凹部に沿った領域は光利得領域であり、かつ前記Ｖ字
状斜面４の上に形成されたＶ字状端部５ａの禁制帯幅が
その他の平坦な部分よりも大きく形成された活性層５
と、前記活性層５の上に形成される第二導電型クラッド
層１２とを有することを特徴とする半導体レーザによっ
て達成する。
【００１４】または、前記活性層５の光利得領域のうち
の前記Ｖ字状端部５ａの幅はその他の領域の幅よりも狭
くなっていることを特徴とする半導体レーザによって達
成する。または、前記活性層５の前記光利得領域の上に
位置する前記第二導電型クラッド層１２は厚く形成され
たメサ構造であり、該メサ構造の側部には第一導電型電
流狭窄層１５が形成されていることを特徴とする半導体
レーザにより達成する。
【００１５】または、前記第二導電型クラッド層１２の
うち、前記活性層５の前記Ｖ字状端部５ａの上に位置す
る部分には、第一導電型電流狭窄層１８が積層されてい
ることを特徴とする半導体レーザによって達成する。ま
たは、図９、１０に例示するように、導波路に沿った領
域に形成され、かつ、光出力端近傍で横方向にまげられ
たメサ状ストライプ又はストライプ状溝を有する第一導
電型クラッド層３６、４４と、前記第一導電型クラッド
層３６、４４の上面に沿って成長され、かつ、前記メサ
状ストライプ又は前記ストライプ状溝の上の領域に沿っ
た光利得領域を有する活性層３７、４５と、前記活性層
３７、４５の上に積層される第二導電型クラッド層３
８、４６とを有することを特徴とする半導体レーザによ
って達成する。
【００１６】または、図６、８に例示するように、導波
路に沿って形成されたストライプ状の第１の斜面２２を
有し、該第１の斜面２２が光出力端部近傍で横方向に曲
げられている上面を有する基板２１と、前記基板２１の
前記上面に沿って積層され、かつ、前記第１の斜面の上
に形成された第２の斜面を有する第一導電型クラッド層
２３と、前記第一導電型クラッド層２３の上面に沿って
成長され、かつ、前記第２の斜面に沿った領域がストラ
イプ状の光利得領域となる活性層２４と、前記活性層２
４の上に積層される第二導電型クラッド層２５と、前記
活性層２４の前記光利得領域の両側に形成される電流狭
窄構造とを有することを特徴とする半導体レーザによっ
て達成する。 または、前記第１の斜面２２はＡ面方向
の面方位を有し、前記斜面２２の両側にある前記電流狭
窄構造の少なくとも一部の層２６は、II族・VI族元素を
同時にドーピングする気相成長法によって選択的に形成
された第一導電型の半導体層であることを特徴とする半
導体レーザによって達成する。
【００１７】または、前記光利得領域の端部の上の前記
第二導電型クラッド層２５には第一導電型の電流狭窄層
が積層されていることを特徴とする半導体レーザによっ
て達成する。
【００１８】
【作 用】本発明によれば、導波方向に沿った活性層の
出力端近傍を断面Ｖ字状にし、その他の領域を平坦にし
ている。この場合、ＭＯＶＰＥ成長法により形成される
活性層は、平坦な領域で自然超格子構造となる一方、断
面Ｖ字状の部分では無秩序化する。
【００１９】その無秩序化した領域は自然超格子構造の
領域よりも禁制帯幅が大きくなるので、出力端面での光
吸収量が減少し、ＣＯＤ破壊に至る出力が大きくなる。
また、活性層の光出力端がＶ字状であれば、その頂点部
分から光が出射されるので、出射端面の横方向の広がり
が抑えられ、レーザのビーム広がりが大きくなる。
【００２０】さらに、活性層の断面Ｖ字状の端部を反対
側の端部よりも狭くすれば、戻り光ノイズが小さくな
る。また、そのＶ字状の光出力端の上に電流狭窄層を形
成すれば、その端部が非電流注入領域となり、端部の温
度上昇が更に抑制されるため、ＣＯＤ破壊に至る出力は
更に大きくなる。一方、別の本発明によれば、活性層の
ストライプ状の光利得領域の端部を横方向に曲げてい
る。この場合、活性層の光利得領域は、図９に例示する
ようにクラッド層のメサ状のストライプ又は図１０に示
すようにクラッド層のストライプ状溝の上に形成される
場合と、図６に例示するように段差の斜面に形成される
場合がある。
【００２１】その活性層のストライプ状の光利得領域の
端部近傍は横方向に曲げられているために、実際の光出
力端面は、活性層を挟むクラッド層の端面か、或いは利
得領域の両側に形成される電流狭窄構造の端面となる。
これらの層は、キャリアを閉じ込める関係上、禁制帯幅
の大きな材料から形成されるので、光出力端面の禁制帯
幅も大きくなって光吸収量が低減し、ＣＯＤ破壊に至る
出力が大きくなる。
【００２２】また、光利得領域端部の上のクラッド層に
電流狭窄層を積層すれば、その領域における光再結合が
低減し、光出力端におけるキャリア密度が小さくなる。
【００２３】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１は、本発明の第１実施例を示す半導体レーザの斜視
断面図である。図において符号１は、断面逆メサ状の溝
が上面に形成されたn-GaAs基板で、その上面の面方位
（００１）の上には、＜１１０＞方向に溝２が形成さ
れ、その溝２の幅は連続的又は段階的に変化しており、
光出射端側の近傍で１０μｍ程度と狭く、それ以外の領
域では１６μｍ程度になっている。また、溝２の両側に
は、上から観察できるメサ状の斜面２ａが形成されてお
り、その斜面２ａは、基板面から＜１１０＞方向に約１
０°程度傾いた面、即ちＡ面となっている。
【００２４】また、n-GaAs基板１の上には、膜厚２μｍ
で不純物濃度７×１０17／cm3 のn-AlGaInP クラッド層
３がＭＯＶＰＥ法により形成され、光出力端近傍では溝
２の形状の影響により幅５μｍ程度のＶ字状の斜面４が
生じており、その斜面４は所謂Ａ面となる。また、溝２
の広い部分の上方にあるクラッド層３には略Ｕ字状の凹
部が形成されている。
【００２５】このようなn-AlGaInP クラッド層３の上面
には、厚さ０．０３μｍのノンドープInGaP 活性層５が
形成され、その活性層５は、クラッド層３の上面形状に
沿った起伏があり、溝２の上方には屈曲によってストラ
イプ状の利得領域が形成されている。ところで、ＭＯＶ
ＰＥ法により形成される活性層５のうち、クラッド層３
の斜面（Ａ面）の上では構成元素が無秩序に配列される
が、その他の平坦な面では自然超格子が形成されること
が知られている。無秩序InGaP は自然超格子InGaP に比
べて禁制帯幅が大きいので、活性層５のうちＶ字状斜面
４は他の平坦な領域よりも禁制帯幅が大きくなる。この
部分は禁制帯幅増大部５ａとなる。
【００２６】この実施例の層構成によれば、自然超格子
部分と無秩序部分での禁制帯幅の差は約３０meV であ
る。さらに、活性層５の上には、膜厚２μｍで不純物濃
度７×１０17／cm3 のp-AlGaInP クラッド層６と、膜厚
０．１μｍで不純物濃度２×１０18／cm3 のp-InGaP 層
７と、膜厚２μｍで不純物濃度５×１０18／cm3 のn-Ga
As層８が形成され、そのn-GaAs層８のうち溝２の上方領
域にはZn拡散によりp-GaAsコンタクト層９が形成されて
おり、これによってストライプ状の利得領域の両側にｎ
ｐｎ接合による電流狭窄構造が生じている。
【００２７】なお、特に図示しないが、活性層５の出力
端が露出する劈開面には、反射率２〜１０％の低反射膜
が形成され、その反対側の面には反射率７０〜９０％の
高反射膜が形成され、また、コンタクト層９の上にはｐ
電極が形成され、基板１の下面にはｎ電極が形成され
る。このような実施例によれば、光が出射される活性層
５の端面は、無秩序InGaP層であり、自然超格子構造よ
りも禁制帯幅が大きいウインド構造となっているので、
その領域では光吸収能力が低減し、ＣＯＤ破壊に至る出
力が大きくなる。
【００２８】しかも、その端部ではＶ字状の活性層５の
頂点部に沿って光が導波するので、端面での光の横方向
の広がりが抑えられ、非点隔差が小さくなって出射光の
ビームアスペクト比が良好に保たれる。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 上記した実施例では、n-GaAs層８にZnを拡散してコンタ
クト層９を形成するとともに、そのn-GaAs層８により電
流を狭窄しているが、ｐ側のクラッド層６をリッジ構造
にし、その両側に電流狭窄層を形成してもよく、次にそ
の実施例について説明する。
【００２９】図２は、本発明の第２実施例を示す半導体
レーザの斜視断面図であり、図１と同一符号は、同一要
素を示している。図２において、第１実施例と同様に、
n-GaAs基板１の（００１）面の上には、一端が狭くなさ
れた溝２が＜１１０＞方向に形成されている。また、基
板１の上に積層されるn-AlGaInP クラッド層３のうち、
溝２の狭い部分に対応するその上面はＶ字状の斜面（Ａ
面）４となっている。
【００３０】また、n-AlGaInP クラッド層３の上にはノ
ンドープInGaP 活性層５が形成され、そのうち溝２の上
方部分は光利得領域となり、その出力端のＶ字状の部分
には無秩序InGaP が存在し、禁制帯幅増大部５ａとなっ
ている。さらに、活性層５の上には、p-AlGaInP クラッ
ド層１１が積層され、そのうち溝の上方にはメサ状凸部
１２が形成されている。その凸部１２の上面には、p-In
GaP 層１３とp-GaAs層１４が積層され、それらの両側方
には、n-GaAs電流狭窄層１５が形成されている。また、
電流狭窄層１５及びp-GaAs層の上にはp-GaAsコンタクト
層１６が積層されている。
【００３１】なお、特に図示しないが、活性層５の出力
端が露出する劈開面には、反射率２〜１２％の低反射膜
が形成され、その反対側の面には反射率７０〜９０％の
高反射膜が形成されており、低反射膜側の活性層５のＶ
字状の禁制帯幅増大部５ａから光を放出させるように構
成されている。また、コンタクト層１６の上にはｐ電極
が形成され、基板１の下面にはｎ電極が形成される。
【００３２】この半導体レーザの活性層５の光出力端に
は、第１実施例と同様に、無秩序InGaP からなる禁制帯
幅増大部５ａが存在しているので、ここから出力される
光を吸収する能力は他の部分よりも低下し、ＣＯＤ破壊
に至る出力が大きくなる。しかも、電流狭窄層１５が第
１実施例よりも活性層５の近くに設けられているため
に、電流狭窄効果が増大し、レーザの低閾値化が図れ
る。
【００３３】なお、凸部１２の上のp-InGaP 層１３は、
AlGaInP クラッド層１１とその上のGaAsコンタクト層１
６のエネルギーギャップの差を緩和するために設けられ
ている。 （ｃ）本発明の第３実施例の説明 本実施例は、第２実施例とほぼ同様な構造をしている
が、p-AlGaInP クラッド層の凸部１２の出力端近傍の上
にn-GaAs電流狭窄層を設けている点で構造上の違いがあ
る。
【００３４】図５は、その斜視断面を示しており、第２
実施例と同一符号は同一要素を示している。この半導体
レーザでは、活性層５の端部に禁制帯幅増大部５ａを設
けただけでなく、活性層５の端部近傍の上に電流狭窄層
１８を設けているので、出力端領域での発熱が抑制され
るため、ＣＯＤ破壊を生じさせるレーザ出力がさらに大
きくなり、端面劣化が生じ難くなる。
【００３５】次に、本実施例の半導体レーザの形成工程
を図３、４に基づいて説明する。まず、図３(A) に示す
ように、n-GaAs基板１の（００１）面に、テーパ状の斜
面を両側に備えた溝２を深さ１μｍに形成する。その溝
２は、＜１１０＞方向に延在するとともに、光出射端近
傍の幅が１０μｍと狭く、他の部分が１６μｍと広くな
るような不均一幅を有し、その幅の平面形状が図のよう
にテーパー状であってもよいし、また階段状に変化して
もよい。
【００３６】この後に、図３(B) に示すように、ＭＯＶ
ＰＥ法により、n-Alx Ga1-x InP （ｘ＝０．７）クラッ
ド層３を２μｍ程度積層すると、そのクラッド層３の上
面のうち溝２の幅の狭い領域では傾斜角約１０°のＶ字
状の斜面（Ａ面）４が５μｍ程度の幅に形成され、その
他の溝２の上には傾斜した側面を有する凹部（不図示）
が形成される。
【００３７】次に、そのクラッド層３の上にノンドープ
InGaP 活性層５をＭＯＶＰＥ法により０．１μｍの厚さ
に積層すると、基板１に平行な平坦面ではIn、Ga、P が
一定の秩序で配列して自然超格子構造となり、また、ク
ラッド層３のＶ字状斜面４の上ではIn、Ga、P が無秩序
に結合する構造となる。その無秩序InGaP のエネルギー
バンドは、自然超格子構造のInGaP よりも禁制帯幅が約
３０meV 大きくなる。
【００３８】この後に、ＭＯＶＰＥ法によって、p-Alx
Ga1-x InP （ｘ＝０．７）クラッド層１１を２μｍ、p-
InGaP 層１３を０．１μｍ、p-GaAs層１４を０．２μｍ
ずつ順に積層する。この場合の最上層のp-GaAs層１４の
上面は殆ど平坦になる。ついで、ＣＶＤ法によりSiO2膜
を積層した後に、これをフォトリソグラフィー法により
パターニングして活性層５の導波領域に沿った幅３．５
μｍのストライプ状SiO2マスク１７を形成する。
【００３９】そして、そのSiO2マスク１７の両側の各半
導体層をｐ側クラッド層１１が僅かに残る厚さまでエッ
チングすると、そのクラッド層１１は図４(A) に示すよ
うに導波路に沿ったメサ型の凸部１２が形成され、リッ
ジ構造となる。ところで、凸部１２の側方にn-GaAs電流
狭窄層を形成し、SiO2マスク１７を除去し、全体にp-Ga
Asコンタクト層を積層すれば第２実施例の構造になる
が、本実施例では、フォトリソグラフィー法により、Ｖ
字状斜面４の上方にあるSiO2マスク１７を部分的に除去
する。そして、ＭＯＶＰＥ法により、SiO2マスク１７に
覆われていない領域にn-GaAsを選択成長すると、図４
(B) に示すように、クラッド層１１の凸部１２の両側
方、および出力端部近傍にはn-GaAs電流狭窄層１８が形
成される。
【００４０】次に、フッ酸を用いてSiO2膜１７を除去し
た後に、全体にp-GaAsコンタクト層１９を形成する。図
５はこの段階での斜視分解図である。この後に、コンタ
クト層の上にAu／Zn／Auからなるｐ電極（不図示）を形
成し、さらにGaAs基板１の下にAuGe／Auよりなるｎ電極
（不図示）を形成する。ついで、Ｖ字状の禁制帯幅増大
部が端面となって共振器長が７０μｍとなるように、基
板１及び各半導体層を劈開した後に、そのウインド端面
にSiO2からなる反射率１０％の低反射膜（不図示）を形
成し、また、その反対側の端面にSiO2／Siを交互に２層
ずつ積層してなる反射率９０％の高反射膜（不図示）を
形成する。
【００４１】このような工程を経て形成された半導体レ
ーザは、閾値電流７０mAで発振し、ＣＯＤ破壊となる出
力は１００mW以上と良好な結果が得られた。また、横方
向のビーム広がりも１２°と良好な結果が得られた。 （ｄ）本発明の第４実施例の説明 図６は、本発明の第４実施例を示す装置の斜視断面図で
ある。
【００４２】図６(A) において、n-GaAs基板２１の上面
は、（００１）面から＜１１０＞方向に６°傾けた面、
即ち、６°オフした面を有している。その上面には、約
２０°のメサ状斜面２２を有する段差が形成されてい
る。その斜面２２は、基板中央領域では導波方向である
＜１１０＞方向に延在し、かつ、光出射端の近傍では約
３０°横方向に曲げられたストライプ形状となってい
る。
【００４３】これにより、n-GaAs基板２１の上面と斜面
２２はともに所謂Ａ面となる。このような斜面２２が設
けられた基板面には、図６(B) に示すように、ＭＯＶＰ
Ｅ法による膜の成長によって、n-(Al0.7Ga0.3)InP クラ
ッド層２３、InGaP 活性層２４、p-(Al0.7Ga0.3)InP ク
ラッド層２５がそれぞれ２μｍ、０．０３μｍ、２μｍ
ずつ積層されている。
【００４４】また、斜面２２の両側に沿った領域のp-(A
l0.7Ga0.3)InP クラッド層２５の上にはn-(Al0.7Ga0.3)
InP 層２６が形成され、それらの上にはp-AlGaInP 層２
７が積層されている。n-(Al0.7Ga0.3)InP 層２６は次の
方法で形成されている。III-Ｖ族化合物半導体のＭＯＶ
ＰＥ成長の際に、II族元素とVI族元素を同時にドープし
てみると、図７に示すように、Ａ面の角度が６°程度と
小さければVI族元素が多く取り込まれるが、その角度が
数十度に大きくなればII族元素が取り込まれ易くなると
いう性質がある。そこで、ドーピング量を適宜調整して
例えばZnとSeを同時にドープして成膜すると、オフ角度
の大きな斜面２２の上にはｐ型層が形成され、その他の
平坦な領域にはｎ型層が積層される。このような方法に
よって形成された層がn-(Al0.7Ga0.3)InP 層２６であ
る。
【００４５】以上により斜面２２の両側の上にはｐｎｐ
接合の電流狭窄構造が形成され、また電流狭窄構造に挟
まれる斜面に沿ったストライプ領域の活性層２４が光利
得領域となる。これに引き続いて、p-AlGaInP 層２７の
上にはp-InGaP 層２８を介してp-GaAsコンタクト層２９
が形成されている。この場合のp-InGaP 層２８は、エネ
ルギーバンド端の差を段階的に変化させるために設けら
れている。
【００４６】なお、特に図示していないが、光出射端側
の面には低反射膜が形成され、その反対側には高反射膜
が形成され、さらに、コンタクト層２９の上にはｐ電極
が形成される一方、GaAs基板２１の下面にはｎ電極が形
成されている。以上のような構造の半導体レーザにおい
ては、斜面２２の上のストライプ状の活性層２４が光利
得領域となるが、その活性層２４が出力端近傍で横方向
に曲がっているために、光出力端面は、活性層２４でな
くその横方向の(Al0.7Ga0.3)InP 層２４，２５，２６と
なる。
【００４７】この結果、光出力端面の禁制帯幅がレーザ
光のフォトンエネルギーよりも大きくなり、光出射端面
での光吸収が抑制され、ＣＯＤ破壊に至るレーザ出力レ
ベルが大きくなる。ところで、上記した説明では、斜面
２２に沿った活性層２４を端面近傍で曲げるようにした
が、その曲げられた斜面は所謂Ｂ面方向の成分を次第に
多くもつようになる。このＢ面は、（００１）面から＜
１１０＞方向に傾けたIII-Ｖ族半導体基板に現れる面で
あって、ＭＯＶＰＥ成長の際には、図７に示すようにＢ
面ではII族元素よりもVI族元素の方が取り込まれ易い性
質がある。
【００４８】従って、この曲がり角度とII族・VI族元素
のダブルドーピング量を調整すれば、その横方向に曲げ
られた斜面２２の上のｐ側クラッド層２５の上部をｎ型
化することができる。その構造は図８(A) のようにな
り、活性層の端部に電流非注入領域３０が形成される。
このことは、電流による端面部での発熱を抑制し、さら
にＣＯＤに至る出力レベルを増大させることを可能にす
る。
【００４９】この電流非注入領域３０は、ダブルドーピ
ング法により電流狭窄用のn-(Al0.7Ga0.3)InP 層２６を
形成する際に同時に形成することができるので、新たに
工程を追加する必要はなく、量産性にも優れている。な
お、上記した構造はｐ側のクラッド層２５を形成した後
に、ダブルドーピング法を用いて電流狭窄用のn-(Al0.7
Ga0.3)InP 層２６を形成するようにしているが、活性層
２４を形成した後に、ダブルドーピング法を用いて(Al
0.7Ga0.3)InPを堆積し、図８(B) に示すように光利得領
域でない活性層２４の上にn-(Al0.7Ga 0.3)InP 層３１を
積層してリモート接合層としてもよい。これによれば、
レーザ発振の閾値電流が小さくなる。
【００５０】なお、リモート接合層と上記したｐｎｐ電
流狭窄構造を組み合わせてもよい。 （ｅ）本発明の第５実施例の説明 図９は、本発明の第５実施例の半導体レーザを示す斜視
断面図である。図９において符号３３はp-GaAs基板で、
その上面には断面メサ状のストライプ３４が突出して形
成されている。そのストライプ３４は、出力端近傍を除
いて直線状に延在するとともに、その出力端近傍におい
ては横方向に曲げられている。
【００５１】また、基板３３の上にはＭＯＶＰＥ法によ
り次のような複数の層が成長されている。まず、メサ状
ストライプ３４の両側にはn-GaAs埋込層３５が１μｍの
厚さに形成され、また、その埋込層３５及びメサ状スト
ライプ３４の上にはp-AlGaInP クラッド層３６が２μｍ
の厚さに積層されている。この場合、クラッド層３６の
上部はメサ状ストライプとなる。
【００５２】さらに、クラッド層３６の上には、膜厚
０．０３μｍのノンドープInGaP 活性層３７、膜厚２μ
ｍのn-AlGaInP クラッド層３８、膜厚０．５μｍのn-Ga
Asコンタクト層３９が順に形成されている。なお、特に
図示しないが、メサ状ストライプ３４の上にあるコンタ
クト層３９にはｎ電極が形成され、また、GaAs基板３３
の下にはｐ電極が形成されている。
【００５３】この実施例によれば、GaAs基板３３のメサ
状ストライプ３４の形状に沿って活性層３７に段差が生
じるので、それらの斜面に挟まれた平坦なストライプ部
分が光利得領域となる。この場合、そのストライップ状
の活性層３７が光出射端近傍で基板面に沿って横方向に
曲げられているので、直進する光の出力端面は活性層３
７でなくｎ側クラッド層３８となる。そのクラッド層３
８はAlGaInP から構成されているために、InGaAsよりな
る活性層３７よりも禁制帯幅が大きくなる。
【００５４】この結果、光出力端面での光の吸収量は低
減し、出力端面の溶融破壊であるＣＯＤレベルが大きく
なる。 （ｆ）本発明の第６実施例の説明 図１０は、本発明の第６実施例の半導体レーザを示す斜
視断面図である。図中符号４１はp-GaAs基板であって、
その上面には断面逆メサ状の溝４２を有するn-GaAs層４
３が形成されている。その溝４２は、光出射端部近傍を
除いて導波方向に直線状に延在するとともに、その光出
射端部近傍においては横方向に曲げられている。
【００５５】GaAs基板４１の上にはＭＯＶＰＥ法により
複数の層が成長されている。まず、溝２４及びn-GaAs層
４３の上にはp-AlGaInP クラッド層４４が２μｍの厚さ
に形成され、その上面にも溝が転写されている。また、
クラッド層４４の上には膜厚０．０３μｍのInGaP 活性
層４５、膜厚２μｍのn-AlGaInP クラッド層４６、膜厚
０．５μｍのn-GaAsコンタクト層４７が順に積層されて
いる。
【００５６】なお、特に図示していなが、溝４２の上方
にあるコンタクト層４７にはｎ電極が形成され、GaAs基
板４１の下に形成されたｐ電極が設けられている。この
ような実施例によれば、活性層４４は、その下のクラッ
ド層４４の溝に沿って屈曲されるために、その活性層４
４にはストライプ状の光利得領域が形成されている。ま
た、活性層４５の端部は、光出射端部近傍で横方向に曲
げられているので、実際の光の出力端面は活性層４５で
なくｐ側クラッド層４４となる。
【００５７】クラッド層４４はAlGaInP から形成されて
いるので、光出射面の禁制帯幅がInGaAs活性層４５より
も大きくなり、端面での光吸収が少なくなり、ＣＯＤ溶
融破壊が抑えられる。 （ｇ）本発明のその他の実施例の説明 上記した第４〜第６実施例において、図１１に示すよう
に光利得領域となるストライプ状の活性層５０の出力端
近傍の曲げの平面形状は、図１１(A),(B) に示すように
‘く’字状に右又は左に曲げてもよいし、同図(C),(D)
に示すように、階段状に右又は左に曲げてもよいし、図
(E),(F) に示すようにＬ字状にしていもよい。それらの
曲げは、活性層に段差を生じさせて横モード制御を制御
する構造の半導体レーザの全てに適用できる。この場
合、従来のパターン設計を変えるだけでよく、新たな工
程を追加する必要はない。
【００５８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、導波
方向に沿った活性層の出力端近傍を断面Ｖ字状にし、そ
の他の領域を平坦にしている。この場合、エピタキシャ
ル成長により形成される活性層は、平坦な領域で自然超
格子構造となる一方、断面Ｖ字状の部分では無秩序化す
るので、部分的に出力端近傍の禁制帯幅を大きくして光
吸収量を減少させ、ＣＯＤ破壊に至る出力を増大させる
ことができる。
【００５９】また、光出力端がＶ字状であるので、頂点
部分から光を出力し、端面の横方向の広がりを抑えてレ
ーザのビーム広がりを大きくすることができる。また、
その活性層の断面Ｖ字状の端部を反対側の端部よりも狭
くすれば、戻り光ノイズを小さくできる。さらに、その
Ｖ字状の光出力端の上に電流狭窄層を形成し、その端部
を非電流注入領域としているので、出力端における温度
上昇が更に抑制され、ＣＯＤ破壊に至る出力を更に大き
くできる。
【００６０】一方、別の本発明によれば、段差によって
区画した光利得領域を有する活性層の端部を横方向に曲
げているので、実際の光出力端面は、その側方にある禁
制帯幅の大きなクラッド層又は電流狭窄構造となり、そ
の光出力端面における光吸収量が低減し、ＣＯＤ破壊に
至る出力を大きくできる。また、光利得領域の端部の上
に電流狭窄層を形成しているので、その領域における光
再結合を低減し、光出力端におけるキャリア密度を小さ
くして光出力端面の温度を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例装置を示す斜視断面図であ
る。
【図２】本発明の第２実施例装置を示す斜視断面図であ
る。
【図３】本発明の第３実施例装置の製造工程を示す斜視
図（その１）である。
【図４】本発明の第３実施例装置の製造工程を示す斜視
図（その２）である。
【図５】本発明の第３実施例装置を示す斜視断面図であ
る。
【図６】本発明の第４実施例装置を示す斜視図である。
【図７】ダブルドーピング法による不純物含有量と斜面
角度との関係を示す図である。
【図８】本発明の第４実施例装置の変形例を示す斜視図
である。
【図９】本発明の第５実施例装置を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６実施例装置を示す斜視図であ
る。
【図１１】本発明のその他の実施例を示す平面図であ
る。
【図１２】従来装置の第１例、第２例を示す斜視図と端
面図である。
【図１３】従来装置の第３例を示す斜視断面図である。
【図１４】従来装置の第４例を示す斜視図である。
【符号の説明】 １ n-GaAs基板 ２ 溝 ３ n-AlGaInP クラッド層 ４ 斜面 ５ i-InGaP 活性層 ５ａ 禁制帯幅増大部 ６ p-AlGaInP クラッド層 ７ p-InGaP 層 ８ n-GaAs層 ９ p-GaAsコンタクト層 １１ p-AlGaInP クラッド層 １２ 凸部 １３ p-InGaP 層 １４ p-GaAs層 １５ n-GaAs電流狭窄層 １６ p-GaAsコンタクト層 １７ SiO2マスク １８ n-GaAs電流狭窄層 １９ p-GaAsコンタクト層 ２１ n-GaAs基板 ２２ 斜面 ２３ n-AlGaInP クラッド層 ２４ i-InGaP 活性層 ２５ p-AlGaInP クラッド層 ２６ n-AlGaInP 層 ２７ p-AlGaInP 層 ２８ p-InGaP 層 ３３、４１ p-GaAs基板 ３４ メサ状ストライプ ３５ n-GaAs埋込層 ３６、４４ p-AlGaInP クラッド層 ３７、４５ i-InGaP 活性層 ３８、４６ n-AlGaInP クラッド層 ３９、４７ n-GaAsコンタクト層 ４２ 溝 ４３ n-GaAs層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】上層には光導波路に沿って形成された凹部
    を有し、かつ該凹部のうち光出力端近傍がＶ字状斜面
    （４）である第一導電型クラッド層（３）と、 前記第一導電型クラッド層（３）の上面に沿ってエピタ
    キシャル成長され、前記凹部に沿った領域は光利得領域
    であり、かつ前記Ｖ字状斜面（４）の上に形成されたＶ
    字状端部（５ａ）の禁制帯幅がその他の平坦な部分より
    も大きく形成された活性層（５）と、 前記活性層（５）の上に形成される第二導電型クラッド
    層（１２）とを有することを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項２】前記活性層（５）の光利得領域のうちの前
    記Ｖ字状端部（５ａ）の幅はその他の領域の幅よりも狭
    くなっていることを特徴とする請求項１記載の半導体レ
    ーザ。
  3. 【請求項３】前記活性層（５）の前記光利得領域の上に
    位置する前記第二導電型クラッド層（１２）は厚く形成
    されたメサ構造であり、該メサ構造の側部には第一導電
    型電流狭窄層（１５）が形成されていることを特徴とす
    る請求項１又は２記載の半導体レーザ。
  4. 【請求項４】前記第二導電型クラッド層（１２）のう
    ち、前記活性層（５）の前記Ｖ字状端部（５ａ）の上に
    位置する部分には、第一導電型電流狭窄層（１８）が積
    層されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半
    導体レーザ。
  5. 【請求項５】導波路に沿った領域に形成され、かつ、光
    出力端近傍で横方向に曲げられたメサ状ストライプ又は
    ストライプ状溝を有する第一導電型クラッド層（３６、
    ４４）と、 前記第一導電型クラッド層（３６、４４）の上面に沿っ
    て成長され、かつ、前記メサ状ストライプ又は前記スト
    ライプ状溝の上の領域に沿った光利得領域を有する活性
    層（３７、４５）と、 前記活性層（３７、４５）の上に積層される第二導電型
    クラッド層（３８、４６）とを有することを特徴とする
    半導体レーザ。
  6. 【請求項６】導波路に沿って形成されたストライプ状の
    第１の斜面（２２）を有し、該第１の斜面（２２）が光
    出力端近傍で横方向に曲げられている上面を有する基板
    （２１）と、 前記基板（２１）の前記上面に沿って積層され、かつ、
    前記第１の斜面の上に形成された第２の斜面を有する第
    一導電型クラッド層（２３）と、 前記第一導電型クラッド層（２３）の上面に沿って成長
    され、かつ、前記第２の斜面に沿った領域がストライプ
    状の光利得領域となる活性層（２４）と、 前記活性層（２４）の上に積層される第二導電型クラッ
    ド層（２５）と、 前記活性層（２４）の前記光利得領域の両側に形成され
    る電流狭窄構造とを有することを特徴とする半導体レー
    ザ。
  7. 【請求項７】前記第１の斜面（２２）はＡ面方向の面方
    位を有し、前記斜面（２２）の両側にある前記電流狭窄
    構造の少なくとも一部の層（２６）は、II族・VI族元素
    を同時にドーピングする気相成長法によって選択的に形
    成された第一導電型の半導体層であることを特徴とする
    請求項６記載の半導体レーザ。
  8. 【請求項８】前記光利得領域の端部の上の前記第二導電
    型クラッド層（２５）には第一導電型の電流狭窄層が積
    層されていることを特徴とする請求項６記載の半導体レ
    ーザ。
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