JPH0677607A

JPH0677607A - 半導体レーザ素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0677607A
Application number: JP25072892A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tsunekane; 正樹常包
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1992-08-26
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】高出力で安定して動作する半導体レーザ素子
を提供する。【構成】ＡｌＧａＡｓを主原料とし量子井戸を活性層
３とする半導体レーザ素子である。レーザ共振器面を含
む共振器面近傍の領域において、発振光に対して透明で
且つ活性層３からの発振光を著しく散乱させることなく
導波する光ガイド層５が、活性層３に代わり形成されて
おり、さらに発振光に対して透明で且つ隣接するクラッ
ド層６とは伝導型が異なる電流ブロック層７が、光ガイ
ド層５に近接して設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光情報処理システムある
いは将来の衛星間光通信システムの光源として要求され
る高出力半導体レーザ素子とその生産性の高い製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】発振波長０．７から１．０μｍ帯で５０
ｍＷ以上の高出力で、しかも単一横モードで安定して動
作する半導体レーザ素子が多方面で求められている。例
えば光情報処理の分野では光ディスク装置の光源として
５０ｍＷ以上の単一基本横モード出力で安定して動作す
る半導体レーザ素子が求められている。また衛星間光通
信の光源としても同じ波長帯で１００ｍＷ以上の高出力
で安定した基本横モード出力で動作するレーザ素子が将
来必要とされている。またこのような高出力レーザは固
体レーザや第２高調波光の励起用光源としても注目され
ている。この波長帯で用いられる半導体の活性領域の材
料としてはＡｌＧａＡｓの三元結晶が広く用いられてい
る。この材料を活性領域とするレーザ素子の場合、共振
器の反射面を形成する端面（共振器面）に露出している
活性層端面において多数の表面準位が存在し、これを介
したキャリヤーの非発光再結合が多い。共振器面近傍の
活性層に注入されたキャリヤーはこの再結合によって失
われ、キャリヤー濃度は中央部に比べて少なくなってい
る。その結果中央部の高い注入キャリヤー密度によって
つくられる最大利得波長すなわち発振するレーザ光の波
長に対して、共振器面近傍の活性層は吸収領域になる。
高出力動作時に、活性層端面での光密度が平方センチメ
ートル当り数メガワット程度にまで高まると、その吸収
領域での局所的発熱によってついには共振器面が、融解
し、破壊され、レーザ素子が動作不良になることが一般
に知られている。また短時間で破壊にまで至らなくて
も、長時間にわたる活性層端面での局所的発熱により酸
化反応が進み、素子特性の劣化の大きな原因となる。安
定した単一横モードを高出力まで維持するためには横方
向の導波路幅を５〜６μｍ以下の有限な値にしなければ
ならず、共振器面における活性層端面の光密度を下げる
には限界がある。このように活性層端面における表面準
位はこれらの材料とする単一横モードレーザの高出力動
作及び高出力動作時の信頼性に重大な影響を及ぼしてい
る。

【０００３】この共振器面における光吸収を少なくし、
より高出力までの動作及び高出力時の安定動作を可能に
するレーザ素子として、ウィンドウレーザと呼ばれる共
振器方向に構造を持ったレーザ素子がこれまで提案、試
作されている。これはレーザ素子の共振器面近傍の領域
の、発振光が導波する半導体層のエネルギーギャップを
活性層より広げ、発振光に対して共振器面の出射領域が
透明になるようにした構造である。その具体的な一つの
製造方法として、共振器面を形成する領域の活性層をエ
ッチングで取り除き、そこに活性層よりエネルギーギャ
ップの広い半導体を結晶成長して埋め込む方法が知られ
ている。発振光はその埋め込んだ半導体層（埋め込みガ
イド層）を通して共振器面より出射され、活性層は共振
器面に露出しない。そのため共振器面における光吸収が
なく、より高出力でしかも安定動作が可能な半導体レー
ザ素子を製造することができる。以下では活性層を除去
した領域をウィンドウ領域、活性層がある領域を発光領
域と呼ぶ。

【０００４】ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプラ
イド・フィジックス誌（ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎ
ａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ）１７巻
（１９７８年）８６５頁をはじめ、アプライド・フィジ
ックス・レターズ誌（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）４０巻（１９８２年）１０２９頁、
エレクトロニクスレターズ誌（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ
Ｌｅｔｔｅｒｓ）２０巻（１９８４年）５３０頁にウ
ィンドウレーザの例がある。これらの例ではダブルヘテ
ロ構造の形成及び活性層をエッチングで除去したウィン
ドウ領域の埋め込み成長を、液相エピタキシャル成長法
により行っていた。液相エピタキシャル成長法は、熱平
衡状態での成長法のため、成長しようとする半導体の表
面状態の影響を受け易い。活性層をエッチングで除去し
た後にはＡｌＧａＡｓクラッド層表面が大気に露出す
る。Ａｌは酸化が進み易く、しかも形成された酸化膜が
熱的に安定なため、１度大気に曝して酸化したアルミニ
ウム組成が０．３を越えるＡｌＧａＡｓ層上には、液相
エピタキシャル成長法で、良好な結晶性を持つ半導体層
を成長させることが困難であることが一般に知られてい
る。このためこれらの従来例のウィンドウレーザ素子
は、いずれも期待されるような良好な高出力特性は得ら
れておらず、特性の再現性も乏しいため、生産性を向上
させることが難しかった。

【０００５】これに対し近年、半導体レーザ結晶の新し
い成長法として有機金属気相成長法が実用化された。有
機金属気相成長法は非熱平衡状態での成長法のために、
成長温度を上げることにより、酸化したアルミニウム組
成が０．３を越えるＡｌＧａＡｓ層上にも結晶性の良好
な半導体層を成長することができる。さらに液相エピタ
キシャル成長法に比べ成長層の組成や層厚の制御性に優
れ、しかも大面積で均一性の高い製膜が可能なため、特
性の揃ったレーザ素子を大量に生産する能力に優れてい
る。また従来液相エピタキシャル成長法では作製が困難
であった層厚０．０１μｍ以下の半導体薄膜も、比較的
容易に形成することができるので、活性層に量子井戸構
造を導入して、発振閾値電流の低減や温度特性の向上な
どレーザ素子の高性能化を図ることも可能である。ＩＥ
ＥＥ、ジャーナル・オブ・クワンタム・エレクトロニク
ス誌（ＩＥＥＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＱＵＡＮＴＵ
ＭＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ）２５巻（１９８９年）１４
９５頁には、ウィンドウ領域における活性層除去の埋め
込み成長に、初めて有機金属気相成長法を用いたウィン
ドウレーザ素子が記載されている。しかしこの例では活
性層を含むダブルヘテロ構造は液相エピタキシャル法に
より形成されていた。

【０００６】第５０回応用物理学会学術講演会講演予稿
集、２８ｐ−ＺＧ−１０、第３分冊、８９９頁（１９８
９）には、量子井戸構造の活性層を含むすべての半導体
層を、有機金属気相成長法で作製したウィンドウレーザ
素子が記載されている。図８にその断面構造図を示す。
ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層１０５からの発振光はウ
ィンドウ領域においてｎ−ガイド層１０４とｐ−埋め込
みガイド層１１０を通して共振器面４０より出射され
る。またＭＱＷ活性層１０５上部に近接して設けたＧａ
Ａｓのｎ−光吸収電流狭搾層１０８によってストライプ
状の発振領域への電流の限定と発振光の横モード制御が
行われる。またウィンドウ領域のｐ−キャップ層１１２
上には酸化膜（ＳｉＯ₂）１２０を形成し、ウィンドウ
領域への漏れ電流の狭搾を行っている。製作方法は、ま
ずｎ−ＧａＡｓ基板１０１上にＭＱＷ活性層１０５を含
むダブルヘテロ構造と、ｎ−光吸収電流狭搾層１０８、
ｎ−エッチングマスク層１０９を一様に成長した後、ウ
ィンドウ領域ではＭＱＷ活性層１０５まで、発光領域で
はｎ−光吸収電流狭搾層１０８までウェットエッチング
により除去する。次に再成長によりｐ−埋め込みガイド
層１１０、ｐ−埋め込みクラッド層１１１、ｐ−キャッ
プ層１１２を一様に成長する。ウィンドウ領域に酸化膜
１２０を形成した後、ｐｎ両電極１５０，１５１を形成
し、ウィンドウ領域でへき開して共振器面４０を形成
し、レーザ素子が完成した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ構造で
は、ウィンドウ領域への漏れ電流の狭搾をｐ−キャップ
層１１２上に形成した酸化膜１２０により行っていた。
しかし酸化膜１２０とウィンドウ領域のｐ−埋め込みガ
イド層１１０とは、１μｍ以上も距離が離れているため
電流狭搾の効果が不十分で、隣接する発光領域からの電
流の漏れが大きかった。特に電気抵抗の低いｐ−キャッ
プ層１１２を通して顕著に電流が漏れる可能性があっ
た。この発振に寄与しない無効電流によって閾値電流の
増加、変換効率の低下が見られ、十分な高出力特性が得
られなかった。さらには無効電流によるウィンドウ領域
の発熱によって信頼性が低下する恐れもあった。

【０００８】さらに従来例では、ＧａＡｓのｎ−光吸収
電流狭搾層１０８による光の吸収を利用して横方向のモ
ード制御を行っていた。しかしＧａＡｓに吸収された光
は損失となるため、発振閾値電流の上昇や発振効率の低
下をまねいた。さらに吸収による発熱による出力特性の
劣化によって、ウィンドウレーザとして期待される十分
な高出力動作が得られなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明によれば、
ＡｌＧａＡｓを主原料とし量子井戸を活性層とする半導
体レーザ素子であって、レーザ共振器面を含む共振器面
近傍の領域において、発振光に対して透明で且つ活性層
からの発振光を著しく散乱させることなく導波する光ガ
イド層が活性層に代わり形成されており、さらに発振光
に対して透明で且つ隣接するクラッド層とは伝導型が異
なる電流ブロック層が光ガイド層に近接して設けられて
いることを特徴とする半導体レーザ素子が得られる。

【００１０】（２）また本発明によれば、半導体レーザ
素子の横モード制御構造に関し、リッジ形状を有するク
ラッド層の側面にＧａＩｎＰ層を設けることを特徴とす
る上記（１）に記載の半導体レーザ素子が得られる。

【００１１】（３）また本発明によれば、有機金属気相
成長法によるＡｌＧａＡｓを主原料とする半導体レーザ
の製造方法であって、活性層とその上方に層厚０．５μ
ｍ以下のクラッド層を有するダブルヘテロ半導体多層構
造をＧａＡｓ基板上に一様に形成し、共振器面を形成す
る領域の前記活性層をエッチングで除去した後、発振光
に対して透明で且つ隣接するクラッド層とは伝導型の異
なる電流ブロック層を含んだ半導体層を成長し、さらに
前記活性層上の電流ブロック層をエッチングで除去する
ことを特徴とする上記（１）に記載の半導体レーザ素子
を製造する方法が得られる。

【００１２】（４）また本発明によれば、電流ブロック
層をエッチングで除去する際、活性層及び光ガイド層の
中心を基準として、それぞれ活性層がある領域とない領
域での、上方に露出した半導体層表面までの層厚を同じ
にすることを特徴とする上記（３）に記載の半導体レー
ザ素子の製造方法が得られる。

【００１３】（５）さらに本発明によれば活性層の下に
近接して、発振光の電界分布を大きく乱さない程度に薄
くしたＧａＩｎＰ層を設け、前記活性層をエッチングで
除去する際、ＧａＩｎＰ層に対するエッチングレートが
ＡｌＧａＡｓ層に比べ遅いエッチング液を用いて、Ｇａ
ＩｎＰ層中でエッチングを止めることを特徴とする上記
（３）または（４）に記載の半導体レーザ素子の製造方
法が得られる。

【００１４】

【作用】本発明によれば、ウィンドウ領域の光ガイド層
に近接して電流ブロック層を設けることにより、ウィン
ドウ領域に流れ込む漏れ電流を最小限に抑えることがで
きる。さらに電流ブロック層が発振光に対して透明であ
るため、光ガイド層に近接して設けても光の損失がな
く、効率よく発振光を取り出すことができる。さらに活
性層に量子井戸構造を採用しているため、発振閾値電流
が低く、温度特性に優れた素子特性が期待できる。

【００１５】また本発明によれば、リッジ形状を有する
クラッド層の側面に、発振光を吸収せず且つ屈折率の低
いＧａＩｎＰ層を設けることにより、横方向のモード制
御において光の吸収がない実屈折率導波構造が形成で
き、低い発振閾値電流と高い変換効率を持つウィンドウ
レーザ素子が得られる。

【００１６】また本発明によれば、ダブルヘテロ構造形
成の際に活性層上のクラッド層厚を０．５μｍ以下とす
ることにより、ウィンドウ領域の活性層を除去するエッ
チングにおいて、ウェハ面内での層厚やエッチングレー
トのばらつきによるエッチング深さのばらつきを小さく
抑え、加工精度を高めることができる。その結果、完成
したレーザ素子の発振特性の均一性を向上させることが
できる。さらに活性層を除去した後、発振光に対し透明
な電流ブロック層を光ガイド層に近接して形成すること
により、ウィンドウ領域への漏れ電流を効果的に防止す
ることができる。かつ発振光の損失のないウィンドウ領
域を形成できる。さらに活性層上に形成された電流ブロ
ック層をエッチングで除去することにより、発光領域の
活性層のみに電流が注入される構造が形成できる。

【００１７】また本発明によるウィンドウレーザの製造
法によれば、活性層及び光ガイド層の中心を基準とし、
それぞれ発光領域とウィンドウ領域の表面までの半導体
層厚を同じにすることにより、クラッド層をリッジ状に
加工して横モード制御構造を形成する際、発光領域にお
ける活性層の中心とリッジの底部との距離と、ウィンド
ウ領域における光ガイド層の中心とメサ底部との距離
が、１回のエッチングで同じになるので、両領域におけ
る横方向の実効屈折率をほぼ同じ値にすることができ
る。そのためウィンドウ構造を持たないレーザ素子と同
じ設計と作製方法により、簡便に安定した横モード制御
構造を形成することができる。

【００１８】また本発明によれば、活性層の下にＧａＩ
ｎＰの薄い層を設け、ウィンドウ領域の活性層を除去す
る際に、ＧａＩｎＰ層のエッチングレートがＡｌＧａＡ
ｓ層に比べ遅いエッチング液を用いることにより、エッ
チング深さがＧａＩｎＰ層に達した時点でエッチングス
ピードが低下するので、エッチング深さを、時間に大き
く依存せず精度よく制御できる。さらに、ＧａＩｎＰ層
がエッチングによって完全になくならない時間内でエッ
チング時間を長くすることにより、ウェハ面内で層厚分
布を持つＡｌＧａＡｓ層も完全に除去することができ
る。その結果、素子特性の面内均一特性を向上させるこ
とができ、歩留まりよくウィンドウレーザ素子を製造で
きる。

【００１９】

【実施例】図１は、本発明による請求項１に記載のＡｌ
ＧａＡｓを主原料とする高出力半導体レーザ素子の構造
の一実施例を示す断面図である。量子井戸活性層３は図
１ｂに示すように２層の層厚０．００８μｍのＧａＡｓ
量子井戸層２１，２３よりなり、光ディスク装置に広く
用いられている０．８３μｍ帯の波長の光を発する。図
１ａに示すように量子井戸活性層３の発振光は、共振器
面４０近傍のウィンドウ領域に設けたｐ−埋め込みガイ
ド層（アルミニウム組成０．３７）５を導波し、左右の
共振器面４０より出射される。ｐ−埋め込みガイド層５
は発振光に対し透明であり、共振器面４０において発振
光が吸収されないので、発熱による破壊がなく高出力ま
で安定に動作できる。さらに発光領域とウィンドウ領域
の境界において量子井戸活性層３とｐ−埋め込みガイド
層５の中心は一致しており、発光領域の発振光は大きく
散乱することなくウィンドウ領域を導波する。またｐ−
クラッド層（アルミニウム組成０．４２）４，６及び８
と同じアルミニウム組成を持ち、伝導型の異なるｎ−電
流ブロック層７を、ウィンドウ領域の光ガイド層５上の
０．３μｍの位置に近接して設けており、ウィンドウ領
域に流れ込む漏れ電流を効果的に抑えることができる。
同時にｎ−電流ブロック層７は発振光を吸収しないの
で、レーザ素子の発振特性を悪化させない。

【００２０】図２は、本発明による請求項２に記載の高
出力半導体レーザ素子の構造の一実施例を示す。図２ａ
は、図１に例示した構造を持つレーザ素子のｐ−クラッ
ド層側をリッジ形状に加工し、リッジの側面をｎ−Ｇａ
ＩｎＰ層２５で埋め込んだ構造になっている。リッジの
幅は４μｍである。ｎ−ＧａＩｎＰ層２５はリッジの領
域に電流を狭搾すると同時に０．８３μｍの発振光を吸
収せず、且つｐ−クラッド層４，６及び８に比べ屈折率
が低いので、実屈折率導波の横モード制御構造が形成さ
れ、高い変換効率が得られる。図２ｂは発光領域の断面
構造図を示したものである。

【００２１】図３及び図４は、本発明による請求項３に
記載のＡｌＧａＡｓを主原料とする高出力レーザ素子の
製造方法の一実施例を示したものである。まず図３ａに
示すように有機金属気相成長法によりｎ−ＧａＡｓ基板
１上に層厚１．５μｍのｎ−クラッド層（アルミニウム
組成０．４２）２、量子井戸活性層３、層厚０．４μｍ
のｐ−クラッド層（アルミニウム組成０．４２）４のダ
ブルヘテロ構造を一様に成長する。成長温度は７６０℃
である。量子井戸活性層３は図１ｂに示したように、層
厚０．００５μｍのバリア層（アルミニウム組成０．
３）２２を、層厚０．００８μｍのＧａＡｓ量子井戸２
１，２３で挟み、その外側をさらに層厚０．０６μｍの
ガイド層（アルミニウム組成０．３）２０，２４で挟ん
だ２層の量子井戸構造になっている。次にウィンドウ領
域の形成のために、ｐ−クラッド層４上にフォトリソグ
ラフィ技術を用いて＜０−１１＞方向に幅９００μｍの
ストライプ形状のレジストマスクを形成する。これを燐
酸系のエッチング液（Ｈ₂ＰＯ₄：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝
１：１：５）により室温２０℃で１０秒程度エッチング
し、量子井戸活性層３まで完全に除去する。

【００２２】このエッチングは図６に示すようにｎ−ク
ラッド層２中の０．０３μｍの深さまで行う。図６に示
した位置までオーバーエッチングすることにより、次の
結晶成長でｐ−埋め込みガイド層５を形成した際に、量
子井戸活性層３の中心とｐ−埋め込みガイド層５の中心
が一致し、発光領域とウィンドウ領域の境界における光
の結合効率を９０％以上まで高めることができる。

【００２３】図３ｂはエッチング後の様子を示した図で
ある。この上に図３ｃに示すように層厚０．２μｍのｐ
−埋め込みガイド層（アルミニウム組成０．３７）５、
層厚０．３μｍのｐ−第１埋め込みクラッド層（アルミ
ニウム組成０．４２）６、層厚０．３μｍのｎ−電流ブ
ロック層（アルミニウム組成０．４２）７を同じく有機
金属気相成長法により成長する。成長温度は８００℃で
ある。この上にリソグラフィ技術を用いて＜０−１１＞
方向に、発光領域の上部にレジストのストライプ形状の
窓を形成し、燐酸系のエッチング液によりｎ−電流ブロ
ック層７の表面より０．３μｍの深さまでエッチングす
る。このエッチングにより、発光領域ではｎ−電流ブロ
ック層７が除去され、量子井戸活性層３に電流が注入さ
れる。同時にウィンドウ領域においては電流が流れない
構造が形成される。

【００２４】図４ｄはエッチング後を示した図である。
この上に図４ｅに示すように層厚０．７μｍのｐ−第２
埋め込みクラッド層（アルミニウム組成０．４２）８、
層厚０．５μｍのｐ−キャップ層（ＧａＡｓ）９を再び
有機金属気相成長法で成長し、ウィンドウレーザ構造が
完成した。次にｐ−キャップ層９上に０．３μｍ厚のＳ
ｉＯ₂膜３０をイオンビームスパッタリングにて形成
し、フォトリソグラフィ技術とエッチングにより＜０−
１−１＞方向に幅５０μｍの窓を開けた後、ｐｎ両電極
５０，５１を全面に形成し、ウィンドウ領域において＜
０−１１＞方向にへき開して、共振器面４０を形成し
た。図４ｆは完成したウィンドウレーザを素子を示す。

【００２５】図５は、本発明による請求項４に記載の高
出力レーザ素子の製造方法の一実施例を示したものであ
る。図３及び図４に例示したレーザ素子の製造方法にお
いて、発光領域のｎ−電流ブロック層７をエッチングで
除去する際、さらにｐ−第１埋め込みクラッド層６内に
０．１μｍの深さまでオーバーエッチングする。このオ
ーバーエッチングにより図５ａでｔと示す、量子井戸活
性層３の中心から発光領域表面までの層厚と、ｐ−埋め
込みガイド層５の中心からウィンドウ領域表面までの層
厚が約０．９μｍで同じになる。この上に図５ｂに示す
ように層厚０．７μｍのｐ−第２埋め込みクラッド層
（アルミニウム組成０．４２）８、層厚０．５μｍのｐ
−キャップ層９を再び有機金属気相成長法で成長する。
成長後においても量子井戸活性層３及びｐ−埋め込みガ
イド層５の中心と、それぞれ発光領域とウィンドウ領域
の表面までの層厚は２．１μｍでほぼ同じになる。これ
をフォトリソグラフィ技術とウェットエッチングによ
り、ｐ−クラッド層側に幅４μｍのリッジを＜０−１−
１＞方向に形成した後、リッジ側面にｎ−ＧａＩｎＰ層
２５を有機金属気相成長法で埋め込んで、横モード制御
構造を作製した。ｐｎ両電極５０，５１を形成し、ウィ
ンドウ領域で＜０−１１＞方向にへき開し、共振器面４
０を形成した。図５ｃは完成したレーザを素子を示す。

【００２６】図７は、本発明による請求項５に記載の高
出力半導体レーザ素子の製造方法の一実施例を示したも
のである。ダブルヘテロ構造を形成する際、図７ａに示
すように量子井戸活性層３の下０．０３μｍのｎ−クラ
ッド層２内に、層厚０．００１μｍのｎ−ＧａＩｎＰエ
ッチングストップ層１０を設けておく。ウィンドウ領域
の活性層を除去する際、臭素酸水溶液をエッチング液と
して用いることによりＡｌＧａＡｓ層に比べＧａＩｎＰ
層内ではエッチングレートが遅いため、エッチング時間
に大きく依存せず、図７ｂに示すようにエッチング深さ
を常に薄いｎ−ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０内
で保つことができる。またｎ−ＧａＩｎＰエッチングス
トップ層１０がエッチングによって完全に除去されるま
でエッチング時間を延長することにより、ｎ−ＧａＩｎ
Ｐ層エッチングストップ１０上のｐ−クラッド層４の層
厚やエッチングの面内不均一性の影響を小さくさ抑える
ことができる。これによりウェハ面内で精度よく均一な
エッチング加工が可能になり、レーザ素子の生産性を向
上させることができる。

【００２７】

【発明の効果】図９に図５に示した実施例により製作し
たウィンドウレーザ素子の室温、直流電流駆動による電
流−光出力特性を示す。共振器面へのコーティングは行
っていない。発振閾値電流は０．０５Ａ、片面での変換
効率０．５５Ｗ／Ａで、最大光出力０．３４Ｗが得られ
た。本発明により従来例では得られなかった低閾値電
流、高効率、高出力動作が可能になった。またウェハ面
内での発振特性の均一性も良好であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載した発明の実施例である高出力
半導体レーザ素子の構造を示した図である。

【図２】請求項２に記載した発明の実施例である高出力
半導体レーザ素子の構造を示した図である。

【図３】請求項３に記載した発明の実施例である高出力
半導体レーザ素子の製造方法を示した図である。

【図４】請求項３に記載した発明の実施例である高出力
半導体レーザ素子の製造方法を示した図である。

【図５】請求項４に記載した発明の実施例である高出力
半導体レーザ素子の製造方法を示した図である。

【図６】請求項３に記載した発明の実施例である半導体
レーザにおけるウィンドウ領域の活性層のエッチングの
様子を示した図である。

【図７】請求項５に記載した発明の実施例である半導体
レーザにおけるウィンドウ領域の活性層のエッチングの
様子を示した図である。

【図８】従来の高出力半導体レーザ素子の構造を示した
図である。

【図９】図５の実施例の効果を示した図である。

【符号の説明】

１ｎ−ＧａＡｓ基板２ｎ−クラッド層（アルミニウム組成０．４２）３量子井戸活性層４ｐ−クラッド層（アルミニウム組成０．４２）５ｐ−埋め込みガイド層（アルミニウム組成０．３
７）６ｐ−第１埋め込みクラッド層（アルミニウム組成
０．４２）７ｎ−電流ブロック層（アルミニウム組成０．４
２）８ｐ−第２埋め込みクラッド層（アルミニウム組成
０．４２）９ｐ−キャップ層（ＧａＡｓ）１０ｎ−ＧａＩｎＰエッチングストップ層２０，２４ガイド層（アルミニウム組成０．３）２１，２３ＧａＡｓ量子井戸層２２バリア層（アルミニウム組成０．３）２５ｎ−ＧａＩｎＰ層３０ＳｉＯ₂膜４０共振器面５０ｎ−電極５１ｐ−電極１０１ｎ−ＧａＡｓ基板１０２ｎ−バッファ層１０３ｎ−クラッド層１０４ｎ−ガイド層１０５ＭＱＷ活性層１０６ｐ−クラッド層１０７ｐ−ＩＬＡ層１０８ｎ−光吸収電流狭搾層（ＧａＡｓ）１０９ｎ−エッチングマスク層１１０ｐ−埋め込みガイド層１１１ｐ−埋め込みクラッド層１１２ｐ−キヤップ層１２０酸化膜１５０ｎ−電極１５１ｐ−電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＡｌＧａＡｓを主原料とし量子井戸を活
性層とする半導体レーザ素子であって、レーザ共振器面
を含む共振器面近傍の領域において、発振光に対して透
明で且つ活性層からの発振光を著しく散乱させることな
く導波する光ガイド層が活性層に代わり形成されてお
り、さらに発振光に対して透明で且つ隣接するクラッド
層とは伝導型が異なる電流ブロック層が光ガイド層に近
接して設けられていることを特徴とする半導体レーザ素
子。
【請求項２】リッジ形状を有するクラッド層の側面に
ＧａＩｎＰ層を設けることを特徴とする請求項１に記載
の半導体レーザ素子。
【請求項３】ＡｌＧａＡｓを主原料とするとともに量
子井戸を活性層とし、レーザ共振器面を含む共振器面近
傍の領域において、発振光に対して透明で且つ活性層か
らの発振光を著しく散乱させることなく導波する光ガイ
ド層が活性層に代わり形成されており、さらに、発振光
に対して透明で且つ隣接するクラッド層とは伝導型が異
なる電流ブロック層が光ガイド層に近接して設けられて
いる半導体レーザ素子の製造方法において、活性層とその上方に層厚０．５μｍ以下のクラッド層を
有するダブルヘテロ半導体多層構造をＧａＡｓ基板上に
一様に形成し、共振器面を形成する領域の前記活性層を
エッチングで除去した後、発振光に対して透明で且つ隣
接するクラッド層とは伝導型の異なる電流ブロック層を
含んだ半導体層を成長し、さらに前記活性層上の電流ブ
ロック層をエッチングで除去することを特徴とする半導
体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】電流ブロック層をエッチングで除去する
際、活性層及び光ガイド層の中心を基準として、それぞ
れ活性層がある領域とない領域での、上方に露出した半
導体層表面までの層厚を同じにすることを特徴とする請
求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】活性層の下に近接して、発振光の電界分
布を大きく乱さない程度に薄くしたＧａＩｎＰ層を設
け、前記活性層をエッチングで除去する際、ＧａＩｎＰ
層に対するエッチングレートがＡｌＧａＡｓ層に比べ遅
いエッチング液を用いて、ＧａＩｎＰ層中でエッチング
を止めることを特徴とする請求項３または４に記載の半
導体レーザ素子の製造方法。