JPH0786678A - 半導体レーザ装置 - Google Patents

半導体レーザ装置

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JPH0786678A
JPH0786678A JP5230393A JP23039393A JPH0786678A JP H0786678 A JPH0786678 A JP H0786678A JP 5230393 A JP5230393 A JP 5230393A JP 23039393 A JP23039393 A JP 23039393A JP H0786678 A JPH0786678 A JP H0786678A
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吉裕 小久保
Seiji Nanbara
成二 南原
Koji Yamashita
光二 山下
Katsuhiko Goto
勝彦 後藤
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 リーク電流を低減できる半導体レーザ装置を
得る。 【構成】 ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰ下クラッド
層２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層３及びｐ−ＩｎＰ上クラッ
ド層２を順次積層してなる利得導波型半導体レーザにお
いて、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３となる部
分を除く他の部分とｐ−ＩｎＰ上クラッド層２との間に
多重量子障壁層４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、民生用，産業用，通
信用光源として用いられる半導体レーザ装置（以下、単
に半導体レーザとも呼ぶ。）に関し、特に、リーク電流
が低減した半導体レーザ装置，及び，リーク電流が低減
し、かつ、活性層への電子の閉じ込め効率が向上した半
導体レーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は、従来の利得導波型半導体レー
ザの主要部の構造を示す断面図であり、図において、５
００は利得導波型半導体レーザで、これは、ｎ−ＩｎＰ
基板１上に、ｎ−ＩｎＰ下クラッド層２，ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層３，ｐ−ＩｎＰ上クラッド層５，及びｐ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層６がこの順に配設され、ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層６の，ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の
発光領域１３となるべき部分の上方に位置する部分を除
く他の部分上に、ＳｉＯ2 絶縁膜７が配設され、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層６の，ＩｎＧａＡｓＰ活性層
３の発光領域１３となるべき部分の上方に位置する部分
と、上記ＳｉＯ2 絶縁膜７とを覆うように、ｐ側電極８
が配設され、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面にｎ側電極９が配
設されて、構成されている。図中１０はｐ側電極８から
該半導体レーザ装置５００内部に注入される注入電流、
１１は上記注入電流１０の内の上記発光領域１３に流れ
込む有効電流、１２は上記注入電流１０の内の上記発光
領域１３以外の部分を流れるリーク電流である。また、
上記ＳｉＯ2 絶縁膜７は電流注入時、できるだけ電流が
ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３とすべき部分へ
向けて集中的に注入されるように設けられたものであ
る。
【０００３】次に、この利得導波型半導体レーザ５００
の製造方法について説明する。ｎ−ＩｎＰ基板１上に、
有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法と称す。）等
を用いて、ｎ−ＩｎＰ下クラッド層２，ＩｎＧａＡｓＰ
活性層３，ｐ−ＩｎＰ上クラッド層５，及びｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層６をこの順にエピタキシャル成長
させる。この後、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６
の，ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３とすべき部
分の上方に位置する部分を除いて、他の部分上に絶縁膜
７を選択的に形成し、次いで、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコン
タクト層６の露出部と絶縁膜７を覆うように、ｐ側電極
８を形成した後、基板１の裏面にｎ側電極９を形成する
と、利得導波型半導体レーザ５００が完成する。
【０００４】次に、この利得導波型半導体レーザ５００
の動作について説明する。ｐ側電極８とｎ側電極９との
間に電圧を印加すると、ｐ側電極８の絶縁膜７で挟まれ
た部分から、上記ｎ側電極９へ向かって電流が流れる。
この時、電流は上記ｐ側電極８の絶縁膜７で挟まれた部
分から、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６，ｐ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層５を、これらの内部で横方向に広がりな
がら、通過して、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３へ達し、この
電流の内の該活性層３における発光領域１３に流れ込ん
だ有効電流１１により、レーザ発振が生ずる。
【０００５】また、図１３は、従来の埋込みヘテロ型
（Buried Heterostructure）半導体レーザの主要部の構
成を概略的に示した断面図であり、図において、図１２
と同一符号は同一または相当する部分を示し、６００は
埋込みヘテロ型半導体レーザで、これは、ｐ−ＩｎＰ基
板２１と、該ｐ−ＩｎＰ基板２１上に順次配設され、該
ｐ−ＩｎＰ基板２１とともにメサストライプ２２０を構
成するｐ−ＩｎＰ下クラッド層２２，ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２３，及び，ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４と、該メ
サストライプ２２０の両側に順次配設された，ｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２
８，及び，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９と、ｎ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層２４及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９
上に配設されたｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０と、該ｎ−
ＩｎＰ上クラッド層３０上に配設されたｎ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層３１と、該ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層３１上に配設されたｎ側電極９と、上記基板２１
の裏面に配設されたｐ側電極８とから、構成されてい
る。図中、１０はｐ側電極８から該半導体レーザ装置６
００内部に注入される注入電流、２３０は該注入電流１
０の有効電流経路、２３１は該注入電流１０の第１のリ
ーク電流経路である。
【０００６】次に、この埋込みヘテロ型半導体レーザ６
００の製造方法について説明する。先ず、ｐ−ＩｎＰ基
板２１上にｐ−ＩｎＰクラッド層２２，ＩｎＧａＡｓＰ
活性層２３，及び，ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４をＭＯ
ＣＶＤ法等を用いてこの順にエピタキシャル成長させた
後、通常の写真製版及びエッチング技術を用いて、該ｐ
−ＩｎＰ基板２１及び該ｐ−ＩｎＰ基板２１上にエピタ
キシャル成長した半導体層（ｐ−ＩｎＰクラッド層２
２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，及び，ｎ−ＩｎＰ上ク
ラッド層２４）をメサストライプ２２０となるように成
形する。そして、この後、例えば液相エピタキシャル成
長法（以下、ＬＰＥ法と称す。）を用いて、メサストラ
イプ２２０の両脇を埋め込むように、ｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，及び，
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９をこの順にエピタキシャ
ル成長し、更に、上記ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４及び
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９の表面にｎ−ＩｎＰ上ク
ラッド層３０，ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３１を
順次エピタキシャル成長した後、ｐ−ＩｎＰ基板２１の
底面にｐ側電極８を形成し、ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタ
クト層３１の上面にｎ側電極９を形成すると、埋込みヘ
テロ型半導体レーザ６００が完成する。
【０００７】次に、この埋込みヘテロ型半導体レーザ６
００の動作について説明する。ｐ側電極８とｎ側電極９
との間に電圧を印加して、ｐ−ＩｎＰ基板２１とｎ−Ｉ
ｎＰ上クラッド層３０との間に注入電流１０を流すと、
活性層２３に有効電流２３０が流れて、レーザ発振が生
じる。しかるに、この動作時、該埋込みヘテロ型半導体
レーザ６００の内部には、ｐ−ＩｎＰ基板２１，ｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層２６，及び，ｎ−ＩｎＰ上クラッド
層２４からなる電流経路（第１のリーク電流経路）２３
１（図１３参照）と、ｐ−ＩｎＰ基板２１，ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層２６，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９，
及び，ｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０からなる電流経路
（第２のリーク電流経路）２３２（図１４参照）が形成
され、これらが双方とも順バイアス接合のみで構成され
ることから、レーザ内部に注入された注入電流１０の全
てが活性層２３に注入されず、該注入電流１０の一部
は、上記電流経路２３１又は経路２３２を流れるレーザ
発振に寄与しないリーク電流になる。また、ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９，及びｎ−ＩｎＰ上クラ
ッド層３０がｐｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）を形
成しており、これら各層には非常に少ないキャリアしか
存在しない、このため、通常は、これらｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，ｐ−
ＩｎＰ電流ブロック層２９，及びｎ−ＩｎＰ上クラッド
層３０を通過する電流経路（第３のリーク電流経路）２
３３（図１５参照）には、リーク電流は殆ど流れない。
しかしながら、その製造時に何らかの原因により、例え
ばｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８の厚さが非常に薄くな
ってしまった場合や、高い動作電圧でレーザを動作させ
る場合には、この経路２３３にもリーク電流が流れてし
まう。また、メサ溝（メサストライプ２２０の両脇）に
ＬＰＥ法等で半導体層を埋込成長する場合、その膜厚等
のコントロールは非常に難しく、図１６に示すように、
ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８とｎ−ＩｎＰクラッド層
２４が接触した状態でレーザが形成される場合があり、
このような場合、上記のリーク電流経路以外に、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板２１，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層２８，及びｎ−ＩｎＰクラッド層２
４からなる，順バイアス接合のみで構成された第４のリ
ーク電流経路２３４が形成されてしまう。
【０００８】一方、図１７は、従来の活性層とクラッド
層間に多重量子障壁（Multi-Quantum Barrier ：以下Ｍ
ＱＢとも称す。）層を挿入した埋込みヘテロ型半導体レ
ーザの構造を示す断面図であり、図において、図１２と
同一符号は同一または相当する部分を示し、７００は埋
込みヘテロ型半導体レーザで、これは、ｐ−ＩｎＰ基板
１と、該ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次配設されて、メサス
トライプ２２０ａを構成する，ｎ−ＩｎＰ下クラッド層
１２ａ，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，ＩｎＧａＰバリア
層とＩｎＧａＡｓＰウエル層からなる多重量子障壁層２
５，及びｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａと、上記メサス
トライプ２２０ａの両側に順次配設された，ｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，
及び，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９と、ｐ−ＩｎＰ上
クラッド層２２ａ及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９上
に配設されたｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６と、該
コンタクト層６の上面に配設されたｐ側電極８と、上記
基板１の裏面に配設されたｎ側電極９とから、構成され
ている。ここで、この埋込みヘテロ型半導体レーザ７０
０は、その導電型を上記図１３に示した埋込みヘテロ型
半導体レーザ６００のそれと逆にした構造からなってい
る。
【０００９】尚、この埋込みヘテロ型半導体レーザ７０
０の製造方法は、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３とｐ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層２２ａとの間に多重量子障壁層２５を形
成する以外は、上記埋込みヘテロ型半導体レーザ６００
のそれと基本的に同じであるので、ここでは説明を省略
する。
【００１０】次に、動作について説明する。ｐ側電極８
とｎ側電極９との間に電圧が印加されると、ＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２３に、ｎ−ＩｎＰ下１２ａから電子が、ｐ
−ＩｎＰ上クラッド層２２ａから正孔がそれぞれ注入さ
れ、該ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３で、これら両者が結合
して、レーザ発振する。このレーザ発振時、電子の有効
質量は正孔のそれよりも数倍軽く、ｎ−ＩｎＰ下クラッ
ド層１２ａからＩｎＧａＡｓＰ活性層２３に電子が注入
された電子の一部が、正孔と結合することなく、該Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層２３を隔てた反対側のｐ−ＩｎＰ上ク
ラッド層２２ａに漏れ出すことがあり、この電子の漏れ
出しが生ずると、発光効率が低下してしまう。特に、こ
の電子の漏れ出しは、活性層の周囲温度が高くなり、高
い位置エネルギーをもった電子が多くなると、より顕著
に現れる。上記多重量子障壁層２５は、このＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２３からｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａへの
電子の漏れ出しを抑制するために設けられたもので、該
多重量子障壁層２５によって、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２
３とｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａの間に、その実効上
のエネルギーがｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａのバンド
エネルギーより大きいエネルギー障壁が形成され、該エ
ネルギー障壁によって上記電子の漏れ出しを防止してい
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】従来の利得導波型半導
体レーザ装置は上記のように構成されおり、レーザ内部
に注入された電流の全てが、活性層の発光領域に有効電
流として流れるわけではなく、その一部は該発光領域以
外を流れる，レーザ発振に全く寄与しないリーク電流と
なってしまうので、高光出力を得ることが困難であると
いう問題点があった。また、活性層の厚みによって上記
リーク電流の該活性層を流れる電流量が変化することか
ら、該活性層の発光領域に流れる有効電流の電流量も変
化することになる。このため、その製造時に、活性層が
所定の厚みに形成されなかった場合、所要の動作特性で
動作する半導体レーザ装置を得ることができなくなって
しまうという問題点があった。
【００１２】また、従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ
装置は以上のように構成されており、この埋込みヘテロ
型半導体レーザ装置においても、上述したように、メサ
ストライプの両側に形成した電流ブロック層をリーク経
路とするリーク電流が流れるため、上記と同様に高光出
力を得ることが困難であり、また、アナログ変調時の歪
を低減することができないという問題点があった。ま
た、上述したように、電流ブロック層の厚みが変化する
と、該電流ブロック層をリーク経路として流れるリーク
電流の電流量が変化するので、活性層に流れる有効電流
の電流量も変化する。従って、上記と同様に、その製造
時に、ブッロク層が所定の厚みとなるように形成できな
い場合、所要の動作特性で動作する半導体レーザ装置を
得ることができなくなってしまうという問題点があっ
た。
【００１３】また、上記何れの半導体レーザ装置におい
ても、上記リーク電流は、注入電流の増加，または動作
温度の上昇によって増加するので、高出力特性及び温度
特性優れた半導体レーザを得ることができないという問
題点があった。また、上述したように、上記図１７に示
した従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ７００では、ｎ
−クラッド層から活性層に一旦注入された電子が、ｐ−
クラッド層に漏れ出さないように、活性層とｐ−クラッ
ド層の間に、多重量子障壁層を形成している。図１８は
この従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ７００をレーザ
発振させた時の活性層付近における電子と正孔の様子を
模式的に示した図（図中−が電子，＋が正孔である。）
である。この図に示すように、上記図１７に示した従来
の埋込みヘテロ型半導体レーザ７００では、多重量子障
壁層２５により、活性層２３からｐ−上クラッド層２２
ａへ直接電子が漏れ出すことを抑制することはできる
が、活性層２３からｐ−電流ブロック層２６への電子の
漏れ出しが依然として生じ、未だレーザ光の発光効率を
満足できるレベルに高めることができないという問題点
があった。
【００１４】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、リーク電流が低減した半導体レ
ーザ装置を得ることを目的とする。更に、この発明の他
の目的は、リーク電流が低減するとともに、活性層へ一
旦注入された電子の，該活性層に近接するｐ型半導体層
への漏れ出しを抑制することができる半導体レーザ装置
を得ることを目的とする。更に、この発明の他の目的
は、その活性層，またはその電流ブロック層の厚みが変
動してもその動作特性が大きく変動することがない素子
構造を有する半導体レーザ装置を得ることを目的とす
る。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、利得導波型半導体レーザにおいて、活性層
の発光領域とすべき部分を除く他の部分と、クラッド層
との間に、多重量子障壁層を挿入したものである。更
に、この発明に係る半導体レーザ装置は、埋込みヘテロ
型半導体レーザ（以下、ＢＨレーザとも称す。）におい
て、メサストライプと該メサストライプの両脇を埋め込
む電流ブロック層との間，該電流ブロック層を構成する
第１導電型半導体層と第２導電型半導体層との間，及び
該電流ブロック層と該電流ブロック層の上方に配設され
るクラッド層との間のうちの，少なくとも１つの箇所に
多重量子障壁層を設けたものである。
【００１６】更に、この発明に係る半導体レーザ装置
は、メサストライプを構成する活性層とｐ型クラッド層
間に多重領域障壁層を設けてなる埋込みヘテロ型半導体
レーザにおいて、該メサストライプと、該メサストライ
プの両脇を埋め込む電流ブロック層との間に多重量子障
壁層を設けたものである。
【００１７】更に、この発明に係る半導体レーザ装置
は、三日月埋込型レーザ（以下、ＢＣレーザとも称
す。）において、電流ブロック層を構成する第１導電型
半導体層と第２導電型半導体層との間，及び該電流ブロ
ック層と下クラッド層との間の，少なくとも一方に多重
量子障壁層を設けたものである。
【００１８】
【作用】この発明においては、活性層の発光領域とすべ
き部分を除く他の部分と、クラッド層との間に、多重量
子障壁層を設けたから、上記発光領域以外を流れるリー
ク電流が低減して、上記発光領域に流れる有効電流を増
大させることができる。また、リーク電流が低減するの
で、活性層の厚みによって変動するリーク電流の変動量
を小さくすることができ、上記有効電流の変動量を小さ
くすることができる。
【００１９】更に、この発明においては、メサストライ
プと該メサストライプの両脇を埋め込む電流ブロック層
との間，該電流ブロック層を構成する第１導電型半導体
層と第２導電型半導体層との間，及び該電流ブロック層
と該電流ブロック層の上方または下方に配設されるクラ
ッド層との間の，少なくとも１つの箇所に多重量子障壁
層を設けたから、上記メサストライプ内の活性層以外を
流れるリーク電流が低減して、上記活性層を流れる有効
電流を増大させることができる。また、リーク電流が低
減するので、電流ブロック層の厚みによって変動するリ
ーク電流の変動量を小さくすることができ、上記有効電
流の変動量を小さくすることができる。
【００２０】更に、この発明においては、メサストライ
プ内の活性層とｐ型クラッド層との間，及び，該メサス
トライプと該メサストライプの両脇を埋め込む電流ブロ
ック層との間に多重量子障壁層を設けたから、上記メサ
ストライプ内の活性層以外を流れるリーク電流が低減し
て、上記活性層を流れる有効電流を増大させることがで
き、しかも、上記活性層内に一旦注入された電子が該活
性層の周囲のｐ型層に漏れ出すことを防止することがで
きる。
【００２１】更に、この発明においては、電流ブロック
層を構成する第１導電型半導体層と第２導電型半導体層
との間，及び電流ブロック層と下クラッド層との間の，
少なくとも一方に多重量子障壁層を設けたから、埋込層
内の活性層以外を流れるリーク電流が低減して、上記活
性層を流れる有効電流を増大させることができる。
【００２２】
【実施例】実施例１．図１は、この発明の実施例１によ
る利得導波型半導体レーザ装置の主要部の構成を概略的
に示した断面図である。図において、図１２と同一符号
は同一または相当する部分を示し、１００は利得導波型
半導体レーザで、これは、ｎ−ＩｎＰ基板１上に、ｎ−
ＩｎＰクラッド層２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層３，及びｐ
−ＩｎＰエッチングストッパ層１４がこの順に配設さ
れ、ｐ−ＩｎＰエッチングストッパ層１４の，ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層３の発光領域１３とすべき部分の上方に位
置する部分を除く他の部分上に、厚みが約２０〜３０オ
ングストローム程度のＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓウエル層と
Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバリア層を、交互に各々１０〜２
０層程度積層してなる多重量子障壁層４が配設され、ｐ
−ＩｎＰエッチングストッパ層１４及び多重量子障壁層
４上にｐ−ＩｎＰクラッド層５が配設され、ｐ−ＩｎＰ
クラッド層５上にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６が
配設され、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６の，Ｉｎ
ＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３となるべき部分の上
方に位置する部分を除く他の部分上にＳｉＯ2 絶縁膜７
が配設され、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６のＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３とすべき部分の上方
に位置する部分の表面と、上記ＳｉＯ2 絶縁膜７の表面
を覆うように、ｐ側電極８が配設され、ｎ−ＩｎＰ基板
１の裏面にｎ側電極９が配設されて、構成されている。
【００２３】図２は、上記図１に示した本実施例の利得
導波型半導体レーザの製造工程を示す工程別断面図であ
り、図において、図１と同一符号は同一または相当する
部分を示し、１５はレジストパターンである。
【００２４】以下、この図２に基づいて製造方法を説明
する。まず、図２(a) に示すように、ｎ−ＩｎＰ基板１
上に、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、成長温度を６００
〜６５０℃として、ｎ−ＩｎＰ下クラッド層２，ＩｎＧ
ａＡｓ活性層３，ｐ−ＩｎＰエッチングストッパ層１
４，及びＭＱＢ層４を順次エピタキシャル成長する。
【００２５】次に、図２(b) に示すように、ＭＱＢ層４
のＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域とすべき部分の上
方に位置する部分を除く他の部分上にレジストパターン
１５を形成し、該レジストパターン１５をマスクにし
て、ケミカルエッチングにより、上記ＭＱＢ層４のＩｎ
ＧａＡｓ活性層３の発光領域とすべき部分の上方に位置
する部分を残して、他の部分をエッチングストッパ層１
４までエッチング除去する。
【００２６】次に、上記レジストパターン１５を除去し
た後、図２(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ法，またはＬ
ＰＥ法を用いて、上記工程を経て残されたＭＱＢ層４及
びエッチングストッパ層１４上にｐ−ＩｎＰ上クラッド
層５，及びｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６を順次エ
ピタキシャル成長する。
【００２７】次に、図２(d) に示すように、ｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層６のＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発
光領域とすべき部分の上方に位置する部分を除いて、他
の部分上にＳｉＯ2 絶縁膜７を形成し、この後、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１の裏面にｎ側電極９を、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層６の露出面及びＳｉＯ2 絶縁膜７表面にｐ
側電極８を形成すると、図１に示した利得導波型半導体
レーザ１００が完成する。
【００２８】次に、動作について説明する。図８(a)
は、この利得導波型半導体レーザ１００における、ＭＱ
Ｂ層４とその周辺部のバンドエネルギーを概略的に示し
た図である。尚、エッチングストッパ層１４は動作に影
響を与えない非常に薄い層厚に形成するので、図中エッ
チングストッパ層１４のバンドエネルギーは省略してい
る。この図に示すように、ＭＱＢ層４により、ｐ−Ｉｎ
Ｐクラッド層５とＩｎＧａＡｓＰ活性層３との間に
は、、その実効上のエネルギーがｐ−ＩｎＰクラッド層
５のバンドエネルギーより大きい，エネルギー障壁が形
成されている。従って、ｐ側電極８とｎ側電極９との間
に電圧を印加してレーザ発振させると、ｐ側電極８によ
りレーザ装置内部に注入された電流１０は、最初はレー
ザ装置内を従来と同様に広がりながら流れようとする
が、ｐ−ＩｎＰクラッド層５の多数キャリアであるホー
ルは、ＭＱＢ層４によって形成された上記エネルギー障
壁によって反射されるので、上記注入電流１０はその殆
どがｐ−ＩｎＰクラッド層５のＭＱＢ層４で挟まれた領
域を通過して、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３
に有効電流１１として流れることになる。
【００２９】このように本実施例の利得導波型半導体レ
ーザでは、ＩｎＧａＡｓＰ活性層３の発光領域１３とす
べき部分を除く他の部分とｐ−ＩｎＰ上クラッド層５と
の間にＭＱＢ層４を設けたので、活性層３の発光領域１
３以外に流れ込もうとするリーク電流を大幅に低減で
き、該発光領域１３に流れ込む有効電流を増大させるこ
とができる。従って、従来に比して、高光出力のレーザ
光が得られるとともに、出力特性及び温度特性を向上さ
せることができる。また、リーク電流が大幅に低減する
ので、従来のように、活性層の厚みによってリーク電流
量が変動し、これによって有効電流量も変動してしまう
ということが無くなり、その製造時に活性層の厚みが変
動した場合も、所要の動作特性で動作する装置を安定に
製造することができる。
【００３０】尚、上記実施例では、活性層の発光領域と
すべき部分を除く他の部分と上クラッド層との間にＭＱ
Ｂ層を設けたが、活性層の発光領域とすべき部分を除く
他の部分と下クラッド層との間，または活性層の発光領
域とすべき部分を除く他の部分と上クラッド層，及び活
性層の発光領域とすべき部分を除く他の部分と下クラッ
ド層との間の両者にＭＱＢ層を設けもよく、この場合も
同様の効果を得ることができる。
【００３１】実施例２．図３はこの発明の実施例２によ
るＢＨレーザの主要部の構成を概略的に示した断面図で
あり、図において、図１３〜図１６と同一符号は同一ま
たは相当する部分を示し、２００はＢＨレーザで、これ
は、図１３〜図１６に示した従来のＢＨレーザ６００に
おいて、そのメサストライプ２２０の側壁と電流ブロッ
ク層（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流
ブロック層２８，及び，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２
９）との間に、ＭＱＢ層４０を設けて構成されている。
図中、５０はＩｎＧａＡｓＰ活性層２２を流れる有効電
流であり、また、多重量子障壁層４０は、上記実施例１
の多重量子障壁層４と同じように、層厚が約２０〜３０
オングストローム程度のＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓウエル層
とＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバリア層を、交互に各々１０〜
２０層程度積層したものである。
【００３２】図４は、図３に示した本実施例のＢＨレー
ザの製造工程を示す工程別断面図であり、図において、
図３と同一符号は同一または相当する部分を示し、２
５，３２はメサ溝、３３，３７は絶縁膜である。
【００３３】以下、この図４に基づいて製造方法を説明
する。先ず、図４(a) に示すように、例えばＭＯＣＶＤ
法を用いてｐ−ＩｎＰ基板２１上にｐ−ＩｎＰ下クラッ
ド層２２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，及びｎ−ＩｎＰ
上クラッド層２４を順次エピタキシャル成長する。そし
て、該ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４の全面に絶縁膜３７
を形成し、該絶縁膜３７を通常の写真製版とエッチング
技術により所定幅のストライプ状にパターニングした
後、図４(b) に示すように、該パターニングされた絶縁
膜３７をマスクにして、上記ｐ−ＩｎＰ基板２１，ｐ−
ＩｎＰ下クラッド層２２，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，
及びｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４に、例えばＨＢｒをエ
ッチャントとするウエットエッチング等のケミカルエッ
チングを施して、メサストライプ２２０を形成する。
【００３４】次に、上記絶縁膜３７をマスクにして、図
４(c) に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、メサスト
ライプ２２０の両脇のメサ溝２５を埋め込むように、Ｍ
ＱＢ層４０，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層２８，及びｐ−ＩｎＰブロック層２９
を順次エピタキシャル成長する。
【００３５】次に、上記絶縁膜３７を除去した後、図４
(d) に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ−ＩｎＰ
上クラッド層３０及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
３１を順次エピタキシャル成長する。次に、上記ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層３１の上面に図示しない、レ
ジストパターンを形成した後、該レジストパターンをマ
スクにして、例えばＨＢｒをエッチャントとするウエッ
トエッチング等のケミカルエッチングを施して、メサ溝
３２を形成すると、図４(e) に示す状態になる。
【００３６】次に、図４(f) に示すように、ｎ−ＩｎＧ
ａＡｓコンタクト層３１の上記メサストライプ２２０の
上面の上方に位置する部分を除く他の部分の表面，及び
上記メサ溝３２の形成によって露出した上記ＭＱＢ層４
０，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２８，ｐ−ＩｎＰブロック層２９，及びｎ−Ｉ
ｎＰ上クラッド層３０の側面を覆うように、例えばＳｉ
Ｏ2 からなる絶縁膜３３を形成し、次いで、該絶縁膜３
３の表面，及びｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層３１の
露出面を覆うようにｎ側電極９を形成し、ｐ−ＩｎＰ基
板の裏面にｐ側電極８を形成すると、図３に示したＢＨ
レーザ２００が完成する。
【００３７】尚、上記説明した工程において、ｎ−Ｉｎ
ＧａＡｓＰコンタクト層３１の形成後、メサ溝３２及び
絶縁膜３３の形成を行い、この後、ｎ側電極９を形成す
るようにしたが、メサ溝３２の形成は、電流ブロック層
（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層２８，及びｐ−ＩｎＰブロック層２９）の不要な
容量成分を除去するためであり、また、絶縁膜３３の形
成は、電流注入時のメサストライプ２２０への注入効率
を向上させるために行ったものであり、これらメサ溝３
２及び絶縁膜３３の形成は必ずしも必要ではなく、図４
(d) に示す工程の後、直ちに電極の形成を行うようにし
てもよい。
【００３８】また、上記説明した工程では、絶縁膜３７
をマスクにして、メサストライプ２２０の形成と、ＭＱ
Ｂ層４０及び電流ブロック層（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，及びｐ−Ｉｎ
Ｐブロック層２９）の形成を行ったが、レジストパター
ンをマスクにしてメサストライプ２２０を形成した後、
このレジストパターンを除去し、ＬＰＥ法を用いて、成
長温度を６００〜６５０℃程度にして、メサストライプ
２２０の側壁にＭＱＢ層４０と電流ブロック層（ｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２
８，及びｐ−ＩｎＰブロック層２９）を選択的に形成
し、これに続いてｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０，ｎ−Ｉ
ｎＧａＡｓＰコンタクト層３１を順次形成するようにし
てもよい。
【００３９】次に動作について説明する。図３におい
て、ｎ側電極９，ｐ側電極８に電圧を印加して、ｐ−Ｉ
ｎＰ基板２１とｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０との間に電
流１０を流すと、活性層２３に有効電流５０が流れ、レ
ーザ発振が生じる。ここで、本実施例のＢＨレーザ２０
０では、メサストライプ２２０の側壁と、ｐ−ＩｎＰ電
流ブロック層２６との間に設けられたＭＱＢ層４０によ
って、図８(b) に示すように、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層２６とＭＱＢ層４０との境界に、その実効上のエネル
ギーがｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４のバンドエネルギー
より大きいエネルギー障壁が形成され、また、ｎ−Ｉｎ
Ｐ上クラッド層２４とＭＱＢ層４０との境界に、その実
効上のエネルギーがｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６のバ
ンドエネルギーより大きいエネルギー障壁が形成される
ことになる。従って、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６と
ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４では、上記エネルギー障壁
によって、これら２層間におけるホール及び電子の移動
が抑制されることになり、図１３に示した従来のＢＨレ
ーザ６００で発生していた，第１のリーク電流経路２３
１を流れようとするリーク電流が殆ど流れなくなる。ま
た、ｐ−ＩｎＰ基板１の多数キャリアであるホールがｐ
−ＩｎＰ電流ブロック層２６を介してｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２４へ向かって移動することも上記エネルギー
障壁によって抑制されるので、従来の図１５に示したｐ
ｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）のターンオンを防止
でき、第３のリーク電流経路２３１を流れようとするリ
ーク電流を無くすことができる。
【００４０】このように本実施例のＢＨレーザでは、従
来に比して電流ブロック層を経由して流れるリーク電流
を低減でき、これにより、メサストライプ２２０（活性
層２３）へ流れる有効電流５０を増大させることができ
る。従って、従来に比して、高光出力のレーザ光が得ら
れるとともに、出力特性及び温度特性を向上させること
ができる。また、リーク電流を低減できるので、従来の
ように、電流ブロック層の形成状態（特に、層厚の変
動）によってリーク電流量が変動し、これによって有効
電流量も変動してしまうということが無くなり、所要の
動作特性で動作する装置を再現性よく得ることができ
る。
【００４１】実施例３．図５(a) は本発明の実施例３に
よるＢＨレーザの主要部の構成を概略的に示した断面図
であり、図において、図１３〜図１６と同一符号は同一
又は相当する部分を示し、３００はＢＨレーザで、これ
は、図１３〜図１６に示した従来のＢＨレーザ６００に
おいて、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６と、ｎ−ＩｎＰ
電流ブロック層２８との間に、ＭＱＢ層４１を設けて構
成されている。ここで、上記ＭＱＢ層４１は、上記実施
例２のＭＱＢ層４０と同じように、層厚が約２０〜３０
オングストロームのＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓウエル層と、
Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバリア層とを、交互に１０〜２０
層程度積層したものである。尚、この本実施例のＢＨレ
ーザ３００の製造方法は、実施例２のＢＨレーザ２００
のそれと基本的に同じであり、メサストライプ２２０の
両脇に電流ブロック層（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２
６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，及びｐ−ＩｎＰブ
ロック層２９）を埋込成長する時に、ｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２６の成長後，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８
の成長前に、ＭＱＢ層４１を成長させるようにすればよ
い。
【００４２】このような本実施例のＢＨレーザ３００で
は、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８とｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２６との間に設けたＭＱＢ層４１により、ｎ−
ＩｎＰ電流ブロック層２８とＭＱＢ層４１との境界，及
びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６とＭＱＢ層４１との境
界に上記実施例２で説明したエネルギー障壁と同様のエ
ネルギー障壁が形成されるので、ｐ−ＩｎＰ電流ブロッ
ク層２６とｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８間におけるホ
ール及び電子の移動が抑制されることになり、従来の図
１５に示した，ｐｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）の
ターンオンを防止することができ、第３のリーク電流経
路２３１を流れようとするリーク電流を無くすことがで
きる。特に、図５(b) に示すように、ｎ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２８が、ｎ−ＩｎＰ上クラッド層２４に接触す
るようこれらが形成された場合は、上述したように、上
記ＭＱＢ層４１によってｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６
とｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８間におけるホール及び
電子の移動が抑制されるので、従来の図１６に示した第
４のリーク電流経路２３４を流れようとするリーク電流
を低減することができる。
【００４３】従って、本実施例のＢＨレーザ３００にお
いても、実施例２のＢＨレーザ２００と同様に、従来に
比してリーク電流を低減でき、メサストライプ２２０
（活性層２３）へ流れる有効電流５０を増大させること
ができるので、高光出力のレーザ光が得られるととも
に、出力特性及び温度特性を向上させることができる。
【００４４】実施例４．図６は本発明の実施例４による
ＢＨレーザの主要部の構成を断面図であり、図におい
て、図１３〜図１６と同一符号は同一又は相当する部分
を示し、４００はＢＨレーザで、これは、図１３〜図１
６に示した従来のＢＨレーザ６００において、ｐ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層２９と、ｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０
との間に、ＭＱＢ層４２を設けて構成されている。ここ
で、ＭＱＢ層４２は、上記実施例２のＭＱＢ層４０と同
じように、層厚が約２０〜３０オングストロームのＩｎ
0.52Ａｌ0.48Ａｓウエル層と、Ｉｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバ
リア層とを、交互に１０〜２０層程度積層したものであ
る。尚、この本実施例のＢＨレーザ４００の製造方法
は、実施例２のＢＨレーザ２００のそれと基本的に同じ
であり、メサストライプ２２０の両脇に電流ブロック層
（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層２８，及びｐ−ＩｎＰブロック層２９）を埋込成
長する時に、ｐ−ＩｎＰブロック層２９の成長後、多重
量子障壁層４１を成長させるようにすればよい。
【００４５】このような本実施例のＢＨレーザ４００で
は、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９とｎ−ＩｎＰ上クラ
ッド層３０との間に設けたＭＱＢ層４２により、ｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層２９とＭＱＢ層４２との境界，及び
ｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０とＭＱＢ層４２との境界に
上記実施例２で説明したエネルギー障壁と同様のエネル
ギー障壁が形成されるので、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
２９とｎ−ＩｎＰ上クラッド層３０間におけるホール及
び電子の移動が抑制されることになり、従来の図１４に
示した第２のリーク電流経路２３２を流れようとするリ
ーク電流を低減することができ、かつ、従来の図１５に
示した，ｐｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）のターン
オンを防止することができ、第３のリーク電流経路２３
１を流れようとうするリーク電流を無くすことができ
る。
【００４６】従って、本実施例のＢＨレーザ４００にお
いても、実施例２のＢＨレーザ２００と同様に、従来に
比してリーク電流を低減でき、メサストライプ２２０
（活性層２３）へ流れる有効電流５０を増大させること
ができるので、高光出力のレーザ光が得られるととも
に、出力特性及び温度特性を向上させることができる。
【００４７】なお、上記実施例２〜３のＢＨレーザ２０
０，３００，４００は、いずれも、従来の図１３〜１６
に示した電流ブロック層を経由して流れる第１〜第４の
リーク電流の全てを同時に低減することはできない。従
って、これら実施例２〜３のＢＨレーザ２００，３０
０，４００の各々レーザ構造を組み合わせることによ
り、第１〜第４のリーク電流の全てを同時に低減するこ
とが可能になる。
【００４８】また、実施例１〜４では、ＩｎＰに格子整
合するＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａｓウエル層とＩｎＰに格子整
合するＩｎ0.53Ｇａ0.47Ａｓバリア層からなるＭＱＢ層
を用いたが、バリア層，またはウェル層がＩｎＰに格子
整合しない、即ち、その内部に歪が加わったＭＱＢ層を
用いても良く、例えば、バリア層をＩｎ0.3 Ａｌ0.7Ａ
ｓとすると、そのバンドギャップはＩｎ0.52Ａｌ0.48Ａ
ｓウエル層のそれと比べて０．４５ｅＶ程度大きいの
で、実効上のエネルギー障壁が非常に高くなり、リーク
電流を抑止する効果を更に向上させることができる。バ
リア層をＩｎＧａＰにした場合も同様の効果が得られ
る。また、例えば、ウェル層をＩｎ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓに
すると、そのバンドギャップは小さくなるので、Ｉｎ0.
53Ｇａ0.47Ａｓバリア層のそれとの差が大きくなり、実
効上のエネルギー障壁が非常に高くなって、リーク電流
を抑止する効果を更に向上させることができる。
【００４９】実施例５．図７は、本発明の実施例５によ
るＢＨレーザの主要部の構成を概略的に示した断面図で
あり、図において、図１７と同一符号は同一または相当
する部分を示し、５００はＢＨレーザで、これは、ｎ−
ＩｎＰ基板１と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次配設され
て、メサストライプ２２０ａを構成するｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１２ａ，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，及びｐ−Ｉ
ｎＰ上クラッド層２２ａと、メサストライプ２２０ａの
両側を埋め込むように順次配設されたｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８，ＭＱＢ
層４３，及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９と、ｐ−Ｉ
ｎＰ上クラッド層２２ａ及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
２９上に配設されたｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６
と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６上に配設された
ｐ側電極８と、基板１の裏面上に配設されたｎ側電極９
とから、構成されている。ここで、上記ＭＱＢ層４３
は、層厚が約２０〜５００オングストロームのＩｎＧａ
ＡｓＰウエル層とＩｎＧａＰバリア層を、交互に各々１
０〜２０層程度積層したもので、ＩｎＧａＰバリア層が
ＩｎＰに格子接合しない，上述した歪の加わったＭＱＢ
層である。
【００５０】このＢＨレーザ５００は、上述した実施例
２〜４のＢＨレーザとはその能動領域（メサストライ
プ）の導電型を逆にしたもので、コンタクト層側から基
板側へ注入電流が流れてレーザ発振するようになってい
る。
【００５１】このような本実施例のＢＨレーザでは、ｎ
−ＩｎＰ電流ブロック層２８とｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層２９との間に設けたＭＱＢ層４３により、ｎ−ＩｎＰ
電流ブロック層２８とＭＱＢ層４３との境界，及びｐ−
ＩｎＰ電流ブロック層２９とＭＱＢ層４３との境界に上
記実施例２で説明したエネルギー障壁と同様のエネルギ
ー障壁が形成されるので、ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２
８とｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９間におけるホール及
び電子の移動が抑制されることになり、電流ブロック層
（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層２８，及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９）とク
ラッド層（ｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａ）からなるｐｎ
ｐｎ接合（サイリスタ類似構造）のターン・オンを防止
することができる。従って、本実施例のＢＨレーザ５０
０においても、実施例２のＢＨレーザ２００と同様に、
従来に比してリーク電流を低減でき、メサストライプ２
２０ａ（活性層２３）へ流れる有効電流５０を増大させ
ることができるので、高光出力のレーザ光が得られると
ともに、出力特性及び温度特性を向上させることができ
る。
【００５２】なお、本実施例５による埋込ヘテロ型半導
体レーザでは、上記のように電流ブロック層とクラッド
層からなるｐｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）のター
ン・オンを防止できるが、ｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２
ａ，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，及びｎ−ＩｎＰク
ラッド層１２ａをリーク経路とするリーク電流を低減で
きない。従って、実施例２と同じように、メサストライ
プ２２０ａの側壁と電流ブロック層との間に上記ＭＱＢ
層４３と同様のＭＱＢ層を形成すれば、ｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層２６とｎ−ＩｎＰクラッド層１２間における
ホール及び電子の移動を抑制できるので、より優れた効
果を得ることができる。
【００５３】実施例６．図９は、本発明の実施例６によ
るＢＣレーザの主要部の構成を示した断面図であり、図
において、図１７と同一符号は同一または相当する部分
を示し、２５０はＢＣレーザで、これは、ｎ−ＩｎＰ基
板１上にｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａが配設され、該ｎ
−ＩｎＰクラッド層１２ａの中央の一定幅分の領域を除
く他の領域上にＭＱＢ層４４，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック
層２６ａ，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８ａ，及びｐ−
ＩｎＰ電流ブロック層２９ａが順次配設され、該ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層１２ａの中央の一定幅分の領域上にｎ−
ＩｎＰクラッド層１２ｂ，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３
ａ，及びｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａが順次配設さ
れ、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９ａ及びｐ−ＩｎＰ上
クラッド層２２ａ上にｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層
６が配設され、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６上に
ｐ側電極８が、ｎ−ＩｎＰ基板１の裏面にｎ側電極９が
配設されて、構成されている。ここで、ＭＱＢ層４４は
実施例５のＭＱＢ層４３と同様に、層厚が約２０〜５０
０オングストロームのＩｎＧａＡｓＰウエル層とＩｎＧ
ａＰバリア層を、交互に各々１０〜２０層程度積層した
ものである。図１０はこのＢＣレーザの製造工程を示す
工程別断面図であり、図において、図９と同一符号は同
一または相当する部分を示し、１６はレジストパターン
である。
【００５４】以下、この図に基づいて製造方法を説明す
る。まず、図１０(a) に示すように、ＭＯＣＶＤ法また
はＬＰＥ法を用いて、ｎ−ＩｎＰ基板１上にｎ−ＩｎＰ
クラッド層１２ａ，ＭＱＢ層４４，ｐ−ＩｎＰ電流ブロ
ック層２６ａ，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８ａ，及び
ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９ａを順次エピタキシャル
成長する。
【００５５】次に、上記ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９
ａの表面に所定幅の開口が形成されるように、該ｐ−Ｉ
ｎＰ電流ブロック層２９ａ上にレジストパターン１６を
形成した後、レジストパターン１６をマスクにして、図
１０(b) に示すように、上記ｎ−ＩｎＰクラッド層１２
ａ，ＭＱＢ層４４，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６ａ，
ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８ａ，及びｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層２９ａにＨＣｌをエッチャットとして用いた
ウエットエッチングを施し、その底部が上記ｎ−ＩｎＰ
クラッド層１２ａまで届く，一定幅の溝１７を形成す
る。
【００５６】次に、上記レジストパターン１６を除去し
た後、ＬＰＥ法を用いて上記溝１７を埋め込むように、
ｎ−ＩｎＰクラッド層１２ｂ，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２
３ａ，及びｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａを順次エピタ
キシャル成長し、続いて、ｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２
ａ及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９ａ上にｐ−ＩｎＧ
ａＡｓＰコンタクト層６をエピタキシャル成長すると、
図１０(c) に示す状態になり、この後、ｐ−ＩｎＧａＡ
ｓＰコンタクト層６の上面にｐ側電極８を、ｎ−ＩｎＰ
基板１の裏面にｎ側電極９を形成すると、図９に示すＢ
Ｃレーザ２５０が完成する。
【００５７】このような本実施例のＢＣレーザ２５０で
は、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６ａとｎ−ＩｎＰ下ク
ラッド層１２ａとの間に設けたＭＱＢ層４４により、ｐ
−ＩｎＰ電流ブロック層２６ａとＭＱＢ層４４との境
界，及びｎ−ＩｎＰ下クラッド層１２ａとＭＱＢ層４４
との境界に上記実施例２で説明したエネルギー障壁と同
様のエネルギー障壁が形成されるので、ｐ−ＩｎＰ電流
ブロック層２６ａとｎ−ＩｎＰ下クラッド層１２ａ間に
おけるホール及び電子の移動が抑制されることになり、
電流ブロック層（ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６ａ，ｎ
−ＩｎＰ電流ブロック層２８ａ，及びｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２９ａ）とｎ−ＩｎＰ下クラッド層１２ａから
なるｐｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）のターン・オ
ンを防止できる。従って、本実施例のＢＨレーザ２５０
においても、リーク電流を低減でき、活性層２３ａへ流
れる有効電流を増大させることができるので、高光出力
のレーザ光が得られるとともに、出力特性及び温度特性
を向上させることができる。
【００５８】なお、上記実施例では、ｎ−ＩｎＰ基板１
上にｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａを形成し、溝１７の底
部がｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａに達するようにした
が、このｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａは必ずしも必要で
なく、該ｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａを形成することな
く、ｎ−ＩｎＰ基板１上にＭＱＢ層４４，ｐ−ＩｎＰ電
流ブロック層２６ａ，ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８
ａ，及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２９ａを順次エピタ
キシャル成長し、その底部がｎ−ＩｎＰ基板１に達する
ように溝１７を形成してＢＣレーザを構成するようにし
ても、同様の効果を得ることができる。
【００５９】また、上記実施例では、ｎ−ＩｎＰ下クラ
ッド層１２ａとｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６ａとの間
にＭＱＢ層４４を設けたが、ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
２６ａとｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８ａとの間，また
はｎ−ＩｎＰ電流ブロック層２８ａとｐ−ＩｎＰ電流ブ
ロック層２９ａとの間にＭＱＢ層４４を設けても、ま
た、これら複数の箇所にＭＱＢ層４４を設けても、上記
ｐｎｐｎ接合（サイリスタ類似構造）のターン・オンを
防止でき、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６０】実施例７．図１１は、本発明の実施例７に
よるＢＨレーザの主要部の構成を概略的に示した断面図
であり、図において、図１７と同一符号は同一または相
当する部分を示し、３５０はＢＨレーザで、これは、ｎ
−ＩｎＰ基板１と、ｎ−ＩｎＰ基板１上に順次配設され
て、メサストライプ２２０ａを構成するｎ−ＩｎＰクラ
ッド層１２ａ，ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３，ＭＱＢ層２
５，及びｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａと、メサストラ
イプ２２０ａの両側を埋め込むように順次配設されたＭ
ＱＢ層４５，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，ｎ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層２８，及びｐ−ＩｎＰ電流ブロック層
２９と、ｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａ及びｐ−ＩｎＰ
電流ブロック層２９上に配設されたｐ−ＩｎＧａＡｓＰ
コンタクト層６と、ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層６
上に配設されたｐ側電極８と、基板１の裏面上に配設さ
れたｎ側電極９とから、構成されている。ここで、上記
ＭＱＢ層４５は、実施例５のＭＱＢ層４３と同様に、層
厚が約２０〜５００オングストロームのＩｎＧａＡｓＰ
ウエル層とＩｎＧａＰバリア層を、交互に各々１０〜２
０層程度積層したものである。また、このＢＨレーザ３
５０の製造方法は、メサストライプ２２０ａの両脇に電
流ブロック層を形成する際に、ＭＱＢ層４５を形成する
以外は、図１７に示した従来のＢＨレーザ７００と同じ
である。
【００６１】次に、動作について説明する。基本的な動
作は図１７に示した従来のＢＨレーザ７００と同じであ
るが、本実施例のＢＨレーザ３５０においては、ＩｎＧ
ａＡｓＰ活性層２３とｐ−ＩｎＰ上クラッド層２２ａと
の間に設けられたＭＱＢ層２５のエネルギー障壁によっ
て、ｎ−ＩｎＰ下クラッド層１２ａからＩｎＧａＡｓＰ
活性層２３へ注入された電子が、ｐ−ＩｎＰ上クラッド
層２２ａへ漏れ出すことを抑制でき、しかも、メサスト
ライプ２２０ａの側壁とｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６
との間に設けられたＭＱＢ層４５によるエネルギー障壁
によって、上記ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３へ注入された
電子がｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６へ漏れ出すことも
抑制される。従って、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３内に一
旦注入された電子は、該ＩｎＧａＡｓＰ活性層２３内に
有効に閉じ込められることになり、その結果、優れた発
光効率でもってレーザ発振が行われる。
【００６２】このような本実施例のＢＨレーザ３５０で
は、ＭＱＢ層４５によってＩｎＧａＡｓＰ活性層２３内
に電子が有効に閉じ込められ、しかも、該ＭＱＢ層４５
によってｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６とｎ−ＩｎＰク
ラッド層１２ａ間に上記実施例２で説明したエネルギー
障壁と同様のエネルギー障壁が形成されて、ｐ−ＩｎＰ
上クラッド層２２ａ，ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層２６，
及びｎ−ＩｎＰクラッド層１２ａをリーク経路とするリ
ーク電流を低減することができる。従って、本実施例の
ＢＨレーザ３５０においては、従来に比してレーザ光の
光出力を大幅に高めることができ、かつ、出力特性及び
温度特性を大幅に向上させることができる。
【００６３】なお、実施例５〜７においては、ＩｎＰに
格子整合するＩｎＧａＡｓＰウエル層とＩｎＰに格子整
合しないＩｎＧａＰバリア層とからなる，その内部に歪
みが加わったＭＱＢ層を用いたが、実施例５〜７におい
ても、実施例１〜４で用いたウエル層とバリア層の何れ
もがＩｎＰに格子整合するＭＱＢ層や、前述したバリア
層がＩｎＰに格子接合し、ウエル層がＩｎＰに格子整合
しない，その内部に歪みが加わったＭＱＢ層を用いて
も、同様の効果を得ることができる。
【００６４】また、上記実施例１〜７の何れにおいて
も、装置内部の一箇所または二箇所にＭＱＢ層を設けた
場合について説明したが、装置内部のリーク電流経路に
対応して装置内部の三箇所以上にＭＱＢ層を設けてもよ
く、このように構成することにより、より確実にリーク
電流を低減することができる。
【００６５】また、上記実施例１〜７の何れにおいて
も、ＩｎＰ系半導体レーザについて説明したが、本発明
はＧａＡｓ系等の他のIII-Ｖ族化合物系の半導体レーザ
にも適用できることは言うまでもない。
【００６６】
【発明の効果】この発明に係る半導体レーザ装置によれ
ば、利得導波型半導体レーザにおいて、活性層の発光領
域とすべき部分を除く他の部分と、クラッド層との間
に、多重量子障壁層を設けたので、上記発光領域以外を
流れるリーク電流が低減し、上記発光領域に流れる有効
電流を増大させることができ、その結果、高光出力のレ
ーザ光が得られるとともに、高出力特性及び温度特性に
優れた半導体レーザを得ることができる効果がある。ま
た、リーク電流の低減により、活性層の厚みによって変
動するリーク電流の変動量が小さくなるので、活性層の
厚みの変動によってその動作特性が大きく変動すること
がなくなり、その結果、所望の動作特性で動作する半導
体レーザを効率良く製造できる効果がある。
【００６７】更に、この発明に係る半導体レーザ装置に
よれば、埋込みヘテロ型半導体レーザにおいて、メサス
トライプと該メサストライプの両脇を埋め込む電流ブロ
ック層との間，該電流ブロック層を構成する第１導電型
半導体層と第２導電型半導体層との間，及び該電流ブロ
ック層と該電流ブロック層の上方に配設されるクラッド
層との間の，少なくとも１つの箇所に多重量子障壁層を
設けたので、電流ブロック層を経由して流れるリーク電
流が低減し、上記活性層を流れる有効電流を増大させる
ことができ、その結果、高光出力のレーザ光が得られる
とともに、高出力特性及び温度特性に優れた半導体レー
ザを得ることができる効果がある。また、リーク電流の
低減により、電流ブロック層の厚みによって変動するリ
ーク電流の変動量が小さくなるので、電流ブロック層の
厚みの変動によってその動作特性が大きく変動すること
がなくなり、その結果、所望の動作特性で動作する半導
体レーザを効率良く製造できる効果がある。
【００６８】更に、この発明に係る半導体レーザ装置に
よれば、メサストライプの活性層とｐ型クラッド層間に
多重領域障壁層を設けてなる埋込みヘテロ型半導体レー
ザにおいて、該メサストライプと、該メサストライプの
両脇を埋め込む電流ブロック層との間に多重量子障壁層
を設けたので、電流ブロックを経由して流れるリーク電
流が低減し、上記活性層を流れる有効電流を増大させる
ことができるとともに、上記活性層内に一旦注入された
電子が該活性層の周囲のｐ型層に漏れ出すことを防止で
き、その結果、光出力が大幅に高められたレーザ光が得
られるとともに、高出力特性及び温度特性に優れた半導
体レーザを得ることができる効果がある。
【００６９】更に、この発明に係る半導体レーザ装置に
よれば、三日月埋込型半導体レーザにおいて、電流ブロ
ック層を構成する第１導電型半導体層と第２導電型半導
体層との間，及び電流ブロック層と下クラッド層との間
の，少なくとも一方に多重量子障壁層を設けたので、電
流ブロックを経由して流れるリーク電流が低減し、埋込
層内の活性層を流れる有効電流を増大させることがで
き、その結果、高光出力のレーザ光が得られるととも
に、高出力特性及び温度特性に優れた半導体レーザを得
ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１による利得導波型半導体レ
ーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図であ
る。
【図２】図１に示す利得導波型半導体レーザ装置の製造
工程を示す工程別断面図である。
【図３】この発明の実施例２による埋込みヘテロ型半導
体レーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図で
ある。
【図４】図３に示す埋込みヘテロ型半導体レーザ装置の
製造工程を示す工程別断面図である。
【図５】この発明の実施例３による埋込みヘテロ型半導
体レーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図で
ある。
【図６】この発明の実施例４による埋込みヘテロ型半導
体レーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図で
ある。
【図７】この発明の実施例５による埋込みヘテロ型半導
体レーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図で
ある。
【図８】図１に示した利得導波型半導体レーザにおける
ＭＱＢ層とその周辺のバンドエネルギー図，及び図３に
示した埋込みヘテロ型半導体レーザ装置におけるＭＱＢ
層とその周辺のバンドエネルギー図である。
【図９】この発明の実施例６による三日月埋込み型半導
体レーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図で
ある。
【図１０】図９に示す三日月埋込み型半導体レーザ装置
の製造工程を示す工程別断面図である。
【図１１】この発明の実施例７による埋込みヘテロ型半
導体レーザ装置の主要部の構成を概略的に示した断面図
である。
【図１２】従来の利得導波型半導体レーザ装置の主要部
の構成を概略的に示した断面図である。
【図１３】従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ装置の主
要部の構成を概略的に示した断面図である。
【図１４】従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ装置の主
要部の構成を概略的に示した断面図である。
【図１５】従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ装置の主
要部の構成を概略的に示した断面図である。
【図１６】従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ装置の主
要部の構成を概略的に示した断面図である。
【図１７】従来の埋込みヘテロ型半導体レーザ装置の主
要部の構成を概略的に示した断面図である。
【図１８】図１７に示す埋込みヘテロ型半導体レーザ装
置の活性層付近における電子と正孔の様子を模式的に示
した図である。
【符号の説明】
１ ｎ−ＩｎＰ基板 ２ ｎ−ＩｎＰ下クラッド層 ３，２３ ＩｎＧａＡｓＰ活性層 ４，２５，４０，４１，４２，４３，４４，４５ ＭＱ
Ｂ（多重量子障壁）層 ５ ｐ−ＩｎＰ上クラッド層 ６ ｐ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 ７ 絶縁膜 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極 １０ 注入電流 １１，５０ 有効電流 １２，１１２ リーク電流 １３ 発光領域 ２１ ｐ−ＩｎＰ基板 ２２，３０ ｐ−ＩｎＰ下クラッド層 ２４ ｎ−ＩｎＰ上クラッド層 ２６，２９ ｐ−ＩｎＰ電流ブロック層 ２８ ｎ−ＩｎＰ電流ブロック層 ３０ ｎ−ＩｎＰ上クラッド層 ３１ ｎ−ＩｎＧａＡｓＰコンタクト層 １００，５００ 利得導波型半導体レーザ装置 １５０，２００，２５０，３００，３５０，４００，５
００，６００，７００埋込みヘテロ型半導体レーザ装置 ２２０，２２０ａ メサストライプ ２３１，２３２，２３３，２３４ リーク電流経路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 光二 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社北伊丹製作所内 (72)発明者 後藤 勝彦 兵庫県伊丹市瑞原４丁目１番地 三菱電機 株式会社光・マイクロ波デバイス開発研究 所内

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型半導体基板上に、第１導電型
    下クラッド層，活性層，及び第２導電型上クラッド層を
    順次積層してなる利得導波型半導体レーザ構造と、 上記活性層の発光領域とすべき部分を除く他の部分と上
    記上クラッド層との間，及び上記活性層の発光領域とす
    べき部分を除く他の部分と上記下クラッド層との間の何
    れか一方、または両方に挿設された多重量子障壁層とを
    備えてなることを特徴とする半導体レーザ装置。
  2. 【請求項２】 第１導電型半導体基板と、 該第１導電型半導体基板上に配設された、第１導電型下
    クラッド層，活性層，及び第２導電型上クラッド層を順
    次積層してなるメサストライプと、 該メサストライプの両脇に配設された、第１導電型半導
    体層と第２導電型半導体層を交互に積層してなる電流ブ
    ロック層と、 上記メサストライプの側壁と上記電流ブロック層との間
    に挿設された多重量子障壁層とを備えてなることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の半導体レーザ装置にお
    いて、 上記電流ブロック層を構成する第１導電型半導体層と第
    ２導電型半導体層との間に多重量子障壁層を挿設したこ
    とを特徴とする半導体レーザ装置。
  4. 【請求項４】 第１導電型半導体基板と、 該第１導電型半導体基板上に配設された、第１導電型下
    クラッド層，活性層，及び第２導電型上クラッド層を順
    次積層してなるメサストライプと、 該メサストライプの両脇に配設された、第１または第２
    導電型の第１の半導体層，該第１の半導体層とはその導
    電型が異なる第２の半導体層，及び該第１の半導体層と
    同じ導電型の第３の半導体層を順次積層してなる電流ブ
    ロック層と、 上記メサストライプの側壁と上記電流ブロック層との
    間，上記第１の半導体層と上記第２の半導体層との間，
    上記第２の半導体層と上記第３の半導体層との間のうち
    の、何れか一箇所，または複数箇所に挿設された多重量
    子障壁層とを備えてなることを特徴とする半導体レーザ
    装置。
  5. 【請求項５】 第１導電型半導体基板と、 該第１導電型半導体基板上に配設された、第１導電型下
    クラッド層，活性層，及び第１の第２導電型上クラッド
    層を順次積層してなるメサストライプと、 該メサストライプの両脇に配設された、第１の第１導電
    型半導体層，第２導電型半導体層，及び第２の第１導電
    型半導体層を順次積層してなる電流ブロック層と、 上記メサストライプ及び上記第２の第１導電型半導体層
    上に配設された第２の第２導電型上クラッド層と、 上記メサストライプの側壁と上記電流ブロック層との
    間，上記第１の第１導電型半導体層と上記第２導電型半
    導体層との間，上記第２導電型半導体層と上記第２の第
    １導電型半導体層との間，及び上記第２の第１導電型半
    導体層と上記第２の第２導電型上クラッド層との間のう
    ちの、何れか一箇所，または複数箇所に挿設された多重
    量子障壁層とを備えてなることを特徴とする半導体レー
    ザ装置。
  6. 【請求項６】 第１導電型半導体基板と、 該第１導電型半導体基板上に配設された、第１導電型下
    クラッド層，活性層，及び第２導電型上クラッド層を順
    次積層してなるメサストライプと、 該メサストライプの両脇に配設された、第１導電型半導
    体層と第２導電型半導体層を交互に積層してなる電流ブ
    ロック層と、 上記第１導電型下クラッド層と活性層との間，または上
    記活性層と第２導電型上クラッド層との間に挿設された
    多重量子障壁層と、 上記メサストライプの側壁と上記電流ブロック層との間
    に挿設された多重量子障壁層とを備えてなることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  7. 【請求項７】 請求項５に記載の半導体レーザ装置にお
    いて、 上記電流ブロック層を構成する第１導電型半導体層と第
    ２導電型半導体層との間に多重量子障壁層を挿設したこ
    とを特徴とする半導体レーザ装置。
  8. 【請求項８】 第１導電型半導体基板と、 該第１導電型半導体基板上に配設された、第１の第２導
    電型電流ブロック層，第１導電型電流ブロック層，及び
    第２の第２導電型電流ブロック層を順次積層してなる第
    １の積層体と、 該第１の積層体に形成された、その底部が上記第１導電
    型半導体基板に達する一定幅のストライプ状溝と、 該ストライプ状溝に埋め込まれた、第１導電型下クラッ
    ド層，活性層，及び第２導電型上クラッド層を順次積層
    してなる第２の積層体と、 上記第１導電型半導体基板と上記第１の第２導電型電流
    ブロック層との間，上記第１の第２導電型電流ブロック
    層と上記第１導電型電流ブロック層との間，及び上記第
    １導電型電流ブロック層と上記第２の第２導電型電流ブ
    ロック層との間のうちの何れか一箇所、または複数箇所
    に挿設された多重量子障壁層とを備えてなることを特徴
    とする半導体レーザ装置。
  9. 【請求項９】 第１導電型半導体基板と、 該第１導電型半導体基板上に配設された、第１の第１導
    電型下クラッド層，第１の第２導電型電流ブロック層，
    第１導電型電流ブロック層，及び第２の第２導電型電流
    ブロック層を順次積層してなる第１の積層体と、 該第１の積層体に形成された、その底部が上記第１の第
    １導電型下クラッド層に達する一定幅のストライプ状溝
    と、 該ストライプ状溝に埋め込まれた、第２の第１導電型下
    クラッド層，活性層，及び第２導電型上クラッド層を順
    次積層してなる第２の積層体と、 上記第１の第１導電型下クラッド層と上記第１の第２導
    電型電流ブロック層との間，上記第１の第２導電型電流
    ブロック層と上記第１導電型電流ブロック層との間，及
    び上記第１導電型電流ブロック層と上記第２の第２導電
    型電流ブロック層との間のうちの何れか一箇所、または
    複数箇所に挿設された多重量子障壁層とを備えてなるこ
    とを特徴とする半導体レーザ装置。
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