JPH10512720A

JPH10512720A - レーザ増幅器として使用可能な半導体ダイオードレーザ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10512720A
Application number: JP9518009A
Authority: JP
Inventors: ルーカスフレデリクティーメイエル; ヨハネスヨルダヌスマリアビンスマ; ペトルスヨハネスアドリアヌステイス
Original assignee: フィリップスエレクトロニクスネムローゼフェンノートシャップ
Priority date: 1995-11-08
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-12-02
Also published as: DE69606701T2; US5737352A; EP0808522A1; EP0808522B1; WO1997017750A1; DE69606701D1

Abstract

(57)【要約】本発明は、活性両側（４Ａ）が、端面（５０，５１）と小角をなすとともに、好ましくは電流阻止層である第３のクラッド層（５）によって前記端面（５０，５１）から分離され、さらに、第１の側面（４２）と同一の側面（４２）を有し、かつ第２の側面（４３）と、端面（５０，５１）の垂線とが鋭角状をなしたテーパー部（４０）を有するIII −Ｖ族半導体レーザ（半導体ダイオードレーザ）に関する。このレーザは、増幅率の変動が発生するという好ましくない性質を有する。本発明は、テーパー部（４０）の第２の側面（４３）と端面（５０，５１）の垂線とのなす角度を、０〜３０°、好ましくは０〜１０°、さらに好ましくは約０°としたものである。本発明のレーザは、反射を非常に低く抑えることができるので、増幅に伴って発生するリップルを消滅させることができるか、あるいは極めて低くすることができる。活性領域（４Ａ）の第１及び第２の側面（４２，４３）は実質上互いに平行であるため、両側面における成長過程に差が生じることはない。したがって、本発明のレーザは、埋め込みヘテロ型のレーザとして用いるのが好ましい。本発明における活性領域（４Ａ）周囲の成長は極めて均一であるため、利得や特性の良好なレーザを得ることができる。本発明のレーザは、反射を減少させるために、端面（５０，５１）に反射防止層を設けた構成とすることが好ましい。また、本発明は、目的とするレーザを簡易な方法で製造することができる製造方法に関する。

Description

【発明の詳細な説明】レーザ増幅器として使用可能な半導体ダイオードレーザ及びその製造方法本発明は、半導体ダイオードレーザ、特に、基板及びこの基板上に形成された半導体層構造を有するIII −Ｖ族半導体材料から造られた半導体本体を具え、前記半導体層構造には少なくとも第１の導電型の第１のクラッド層と、これとは反対の導電型の第２のクラッド層と、これら第１及び第２のクラッド層の間に挟まれた活性層と、第１及び第２のクラッド層への電流供給手段とを設け、前記第１及び第２のクラッド層はＰＮ接合を形成し、このＰＮ接合順方向に十分大きな電流を流すことにより、２つの平行な端面間に形成された共振空洞内に存在し、かつ活性層の一部を構成しているストリップ形状の活性領域において、電磁波の生成と増幅を行うように構成され、また、前記共振空洞の縦軸線が前記端面の垂線と小角をなすとともに、前記ストリップ形状の活性領域は、前記端面に近接した少なくとも一つの端部を有し、この端部を好ましくは電流阻止層である第３のクラッド層によって前記端面から分離し、前記活性領域の端部にはテーパー部を設け、その第１の側面を前記ストリップ形状の活性領域のテーパー部以外の部分の側面と一致させ、第２の側面を前記端面の垂線に対して鋭角状とした半導体ダイオードレーザ増幅器（以下、単にレーザと呼ぶ）に関する。本発明のレーザは、オプティカル・レジストレーション・システム又はガラスファイバー通信システムにおける、光源又は増幅器として使用することができる。本明細書中におけるレーザとは、広義に解釈して、レーザ増幅器をも含むものである。本発明におけるレーザの発信波長は、約 0.5〜1.5 μｍである。また、本発明は、これらレーザの製造方法にも関する。上述した構成のレーザは、公開日本特許出願の特開平5-175611号公報の英文抄録No.62，E 1452（Vol.17，No.17，No.583，1993年10月22日発行）に記載されている。この抄録はレーザ増幅器に関するものである。本抄録に記載されたレーザ増幅器は、増幅すべき電磁波あるいは増幅された電磁波の共振器端面における反射を減少させるために、共振器内部のストリップ形状の活性領域が前記共振器端面と小角をなしており、さらに好ましくは、前記共振器端面に反射防止層を有した構造となっている。さらに、同じく前記共振器端面における反射を減少させるために、前記ストリップ形状の活性領域は、クラッド層によって前記共振器端面から分離され、前記共振器端面からある程度離れて存在している。増幅すべき電磁波あるいは増幅された電磁波を、簡易にガラスファイバーに導入するためには、前記電磁波と前記共振器端面とのなす角度がほぼ90°でなければならない。この目的のために、前記ストリップ形状の活性領域にはテーパー部を設け、その第１の側面を前記ストリップ形状の活性領域のテーパー部以外の部分の側面と一致させ、かつ他の側面が前記共振器端面の垂線と約90〜60°の角度をなすように構成されている。この角度は、前記ストリップ形状の活性領域の縦軸と前記共振器端面の垂線とのなす角度、及び前記ストリップ形状の活性領域と前記（第３の）クラッド層の屈折率差に依存する。前記ストリップ形状の活性領域の縦軸線と、前記共振器端面の垂線とのなす角度が約０°であると、前記ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の側面と、前記共振器端面の垂線とがなす前記角度は約90°になる。同様に、前記ストリップ形状の活性領域の縦軸線と、前記共振器端面の垂線とのなす前記角度が約20°（この角度は、実際の装置における上限値である）の場合は、前記ストリップ形状の活性領域のテーパー部の側面と、前記共振器端面の垂線とがなす前記角度は約60°である。既知のレーザにおける欠点は、増幅率の変動が非常に大きいこと、すなわち、増幅すべき電磁波の波長が僅かに変化すると一様に増幅することができないという欠点を有する。これは望ましくないことである。本発明は、上述のような欠点のない、又は上述した欠点が極めて少ないレーザ、すなわち、実質上、増幅率の変動が生じないレーザを提供するものである。また、本発明は、このようなレーザの製造方法を提供するものである。すなわち、本発明は、明細書前文に記載したようなレーザにおいて、前記ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の第２の側面が、前記共振空洞の端面の垂線と０〜30°の角度をなすことを特徴とするものである。本発明は、第１に、増幅率の変動が、共振器端面の極めて高い反射率と密接に関係するという認識に基づいてなされたものである。第２に、本発明は、活性領域と第３のクラッド層間で生じる反射を減少させることにより、前記共振器端面での反射を低く押さえることができるという認識に基づいてなされたものである。すなわち、本発明のレーザは、ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の第２の側面を、共振空洞端面の垂線に対して０〜30°の角度にして、活性層中のテーパー部分を増大させるものであり、これにより、活性領域と第３のクラッド層間の実屈折率差、すなわち、これらの層間における反射を減少させることが可能となるものである。前記ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の第２の側面と、共振空洞端面の垂線とのなす角は、好ましくは０〜10°であり、さらに好ましくは約０ °である。これにより前記反射は著しく減少する。入力あるいは出力される電磁波は、本発明のレーザの場合、もはや共振空洞端面に対して垂直ではないが、この欠点は、ガラスファイバーを共振空洞端面に対して約35°の角度に取り付けることによって、容易に取り除くことができる。ガラスファイバーをこのように取り付けることにより、事実上、十分大きな結合効率が得られる。本発明のレーザにおけるさらなる重要点は、活性領域のテーパー部における第１及び第２の側面が互いに、さらには、共振空洞端面と非常に小さい角度をなしていることである。ることができる。したがって、このように配向が異なる表面に III−Ｖ族半導体を成長させた場合は、配向の相違のために幾分か異なった成長過程を示す。本発明のレーザは、第１及び第２の側面が実質的に同じ方向を向いているため、前記のような差が生じることはない。本発明のレーザは、いわゆる埋込みヘテロ型のレーザに対して特に適している。この型の場合、（電流阻止）クラッド層は、活性領域と共振空洞端面間のみならず、活性領域の両側にも存在する。本発明の実施例では、ストリップ形状の活性領域が、ストリップ形状のメサ構造の一部を構成している。このメサ構造は、第１のクラッド層、第２のクラッド層、及び前記ストリップ形状の活性領域からなる活性層を具えており、さらに、電流阻止層である追加のクラッド層によって側面を囲まれている。このレーザは、いわゆる半絶縁性平坦埋込みヘテロ型（SIPNH type:Insulating Planar Burie d Hetero tvpe）であり、ガラスファイバー伝達システムに対して特に適している。レーザ製作にあたっては、有機金属気相成長法（MOVPE:Metal Organic Vaper Ph ase Epitaxy）を用いることによって、比較的簡単に製造することができる。この有機金属気相成長法は極めて魅力的な技術である。本実施例においては、ストリップ形状のメサ構造の両側に、電流阻止層としての第４のクラップ層を設け、側面が前記ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の第２の側面と同一であり、かつ第３のクラッド層で囲まれた追加のストリップ形状のメサを形成している。追加のストリップ形状のメサを形成するに際しては、ストリップ形状のメサ側面に、第３のクラッド層を直接設けるよりも数多くの工程が必要となるが、反面、追加のストリップ形状のメサを形成することは、非常に有効である。ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部のエッチング不十分や、先端が丸くなるという現象は、第２の側面をエッチングによって形成するストリップ形状の構造の側面（すなわち、ストリップ形状の活性領域の側面）に設けられた第４のクラッド層によって、防ぐことができるか、あるいは抑制することができる。実際に、第４のクラッド層を設けることによってエッチングにより先端が丸くなるという現象は、この第４のクラッド層においてのみ生じるようになる。エッチングの際に使用し、さらに、第３のクラッド層を形成する際にも使用するマスクが、メサ構造の上面から出っ張るような場合において、第３のクラッド層を形成すると種々の問題が生じる。例えば、第３のクラッド層に使用している III−Ｖ族材料の結晶中に空洞のような欠陥が発生する。しかしながら、メサ構造によって十分広く形成された導波路中には、このような欠陥は存在しない。したがって、本発明の導波路パターンは最適な状態となり、何ら妨害も受けることがない。以上のことについては、以下に示す本発明に関わるレーザ製造方法の説明において詳細に論じる。好ましくは、追加のストリップ形状のメサの幅は、両側を第４のクラッド層によって囲まれたメサの幅の１〜10倍である。このようにすると、第３のクラッド層を基板上の広範囲に形成することができる。したがって、第３のクラッド層を制御しやすい方法で形成することができ、また、結晶性及び平坦性も良好なものとなる。本発明においては、ストリップ形状の活性領域の縦軸と共振空洞端面の垂線とのなす角度が、好ましくは０〜20°であり、さらに好ましくは約０°である。これにより、共振空洞端面での反射は極めて低くなり、電磁波を有効に取り出すことが可能となる。好ましくは、本発明のレーザをInP/InGaAsP 材料系の半導体本体で構成し、共振空洞端面には、反射防止層を形成する。本発明のレーザは、１〜1.6 μｍの波長窓を有する光伝達システムの増幅器として特に適している。本発明の半導体ダイオードレーザの製造方法は以下に示すとおりである。すなわち、基板上に、少なくとも第１のクラッド層、活性層、及び第１の導電型の第１のクラッド層と異なる導電型の第２のクラッド層を積層し、さらに、この第１及び第２のクラッド層に電流を流すための電流供給手段を設けるとともに、縦軸線が共振空洞端面の垂線と小角をなし、さらに、前記活性層の少なくとも一端が第３のクラッド層によって共振空洞端面から分離するとともに、前記活性領域の端部にはテーパー部を設け、その第１の側面を前記ストリップ形状の活性領域のテーパー部以外の部分の側面と一致させ、第２の側面を共振空洞端面の垂線と一定の角度をなすようにしたストリップ形状の活性領域を前記活性層中に形成する方法において、前記ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の第２の側面と共振空洞端面の垂線とのなす角を大きくとも30°、好ましくは大きくとも10° 、さらに好ましくは約０°にしたことを特徴とするものである。本発明のレーザは、簡易な方法によって得ることができる。本発明に関わる製造方法の好ましい態様としては、最初の工程においてストリップ形状の活性層中に形成し、次の工程において、マスクを用いたエッチング処理を施すことにより、テーパー部を有するストリップ形状の活性領域を形成する。しかしながら、最初の工程においてエッチング処理を施し、テーパー部を有するストリップ形状の活性領域を形成することもできる。また、湿式のエッチング法を用いる代わりに蒸着を選択的に施すことにより、テーパー部を有するストリップ形状の活性領域を形成することもできる。しかしながら、前記の２段階工程でエッチングを実施することにより、ストリップ形状の活性領域のテーパー部を、非常に平坦な側面と鋭利な先端とを有するように形成することができる。これに対して、１段階工程においてエッチングを行うと、エッチング不十分のために、ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の側面が曲がった形態になるとともに、その先端も丸くなってきてしまう。このような状態でメサ上にマスクを設けると、前記の部分からはマスクが若干突き出た状態となってしまう。これは、メサ構造に対してさらなる成長を行う際に、前記のような不利益を伴う。本発明の構造方法に対する重要な変更としては、ストリップ形状のメサを以下に示すような半導体層構造中に形成する。すなわち、ストリップ形状のメサの両側に電流阻止層である第４のクラッド層を設け、これによって前記ストリップ形状のメサと、第４のクラッド層とからなる追加のメサを形成し、このメサに対してマスクを用いたエッチング処理を施すことにより、追加のストリップ形状のメサにおける第１の側面が前記ストリップ形状のメサの側面と同一になり、かつ第２の側面が共振空洞の端面の垂線方向に平行であって、さらに、追加のストリップ形状のメサ周囲に第３のクラッド層を設けた半導体層構造を形成する。このように、追加のストリップ形状のメサを形成することにより、上述のようにエッチングが不十分てことに起因して生じる現象を抑制することができる。したがって、ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部の第２の側面を極めて平坦にすることができる。また、たとえエッチング不十分な部分が生じたとしても、それは光導波路の外において生じることになる。以上より、本発明のレーザの製造方法を用いることにより、最適なレーザを製造することができる。以下、本発明を図面とともに実施例に則して詳細に説明する。第１図は、本発明に係わるレーザダイオードの斜視図である。第２図は、第１図におけるレーザダイオードのII−II線断面図である。第３図は、第１図におけるレーザダイオードの III−III 線断面図である。第４図は、第１図におけるレーザダイオードのIV−IV線断面図である。第５図から第１０図は、本発明に係わる製造方法の製造工程を連続的に示した斜視図である。これらの図は、あくまでも図面としての役割を果たすものであり、スケール的に正確なものではない。また、その構成を明確に示すために、膜厚方向の大きさは、特に誇張して描かれている。各図面において、同一の部分は可能な限り同一の符号を用いて表した。第１図は、増幅器として構成された本発明に係わる半導体ダイオードレーザの斜視図を示したものである。第２図、第３図、及び第４図は、それぞれ第１図におけるレーザダイオードのII−II線、及びIV−IV線断面図である。本発明のレーザは、厚さが約 100μｍであり、かつドープ量が５×10¹⁸Ｓ原子／cm³であって、さらに（００１）配向したＮ型InP 基板１を有する半導体本体１０を具える（第２図参照）。基板１における 1.5μｍの厚さを有する層２は、0.1 μｍの厚さのIn_0.57Ga_0.43As_0.91Ｐ_0.09（波長1.55μｍ）からなるストリップ形状の活性領域４Ａを有する活性層４に対して、第１のクラッド層として作用する。また、ドープ量が５×10¹⁷Zn 原子／cm³であり、厚さが約１μｍのｐ型InP からなる層３は、同様に、第２のクラッド層として作用する。クラッド層２、３の間に形成されたPN接合部に順方向の電流を流すことにより、電磁波は、ストリップ形状の活性領域４Ａ内において生成及び増幅される。このため、通常は電極１１及び１２が設けられており、本実施例のようなInP クラッド層／InGaAsP 活性層の構成においては、通常、電極１１、１２として金属層が用いられる。ストリップ形状の活性領域４Ａは、２つの平行な端面５０、５１の間に形成された共振空洞内に位置し（第４図参照）、また、その縦軸線は端面５０、５１の垂線方向からわずかに傾いた状態となっている。さらに、ストリップ形状の活性領域４Ａは、半絶縁性InP で形成され、かつ厚さは約2.2 μｍの第３の電流阻止クラッド層５によって、端面５０、５１から分離されている。また、ストリップ形状の活性領域４Ａには、テーパー部４０が設けられ、その第１の側面がストリップ形状の活性領域４Ａのテーパー部以外の部分の側面４２と一致し、第２の側面４３が端面５０、５１の垂線方向と鋭角状をなしている。本発明において、ストリップ形状の活性領域４Ａのテーパー部４０における第２の側面４３は、端面５０、５１の垂線方向と０〜30°の角度をなしていることが必要であり、好ましくは０〜10°、さらに好ましくは約０°である。したがって、ストリップ形状の活性領域４Ａは、比較的大きなテーパー部を有することになる。この結果、ストリップ形状の活性領域４Ａと第３のクラッド層５間の実効屈折率差が減少するため、その層間における反射も大きく減少する。テーパー部４０の第２の側面４３と、端面５０、５１の垂線とのなす角度が約０°である場合は、前記の反射が最も低くなるためにリップルも最低となり、最も好ましい状態を呈する。この場合、レーザに入力する電磁波又はレーザから出力される電磁波は、端面５０、５１に対して約35°の角度をなして射出されるが、この角度でも、ガラスファイバー（図示せず）と連結することは十分可能である。本発明のレーザは、光伝達システム用レーザとして特に適したものである。ストリップ形状の活性領域４Ａ及びテーパー部４０の第１の側面４２及び第２の側面４３は、 InGaAsP 結晶の〈０１１〉方向とほぼ平行であるため、これらの側面に対してさらに成長させた場合は、極めて均一なものが得られる。したがって、埋込みヘテロ型のレーザの場合においては、第２の側面４３がこのように均一な状態を呈すると、レーザの利得及び特性が著しく向上する。最初に述べたような、半絶縁性平坦埋込みヘテロ型のレーザにおけるストリップ形状の活性領域４Ａは、第２図に見られるように、２つのクラッド層２、３を具えたストリップ形状のメサ２０における層構造の一部を構成するとともに、厚さが２μｍを超える半絶縁性のInP からなる第４のクラッド層６によって囲まれた状態となっており、結果として、ストリップ形状のメサ２０は、第２の側面４３と一致した側面を有し、第３のクラッド層５に囲まれた追加のストリップ形状のメサ２１を形成する。本実施例では、第３及び第４のクラッド層５、６は、約 0.3 μｍ厚の比較的薄いN 型InP 層を具えている。また、0.5 μｍ厚のＰ型InP からなる第５のクラッド層７が、レーザの全体に亘って形成されている。さらに、膜厚が0.5 μｍであって、ドープ量が１×10¹⁹Zn原子／cm³であるＰ型のIn_0.5 ₇ Ga_0.43As_0.91P_0.09からなるコンタクト層８が、第５のクラッド層７上に形成されている。メサ２０及び２１の長さはともに820 μｍであり、メサ２０の幅は２〜３μｍ、メサ２１の幅は10μｍである。半導体本体１０の大きさは、850 ×300 ×100 μｍである。ストリップ形状の活性領域４Ａの縦軸方向と端面５０、５１とがなす角度は０〜20°、好ましくは約10°である。この場合、ストリップ形状の活性領域４Ａのテーパー部４０における第２の側面４３の長さは、メサ２０の幅の値に依存して11.5〜17.5μｍの範囲で変化する。また、端面５０、５１上には、屈折率が1.78である酸窒化シリコンの１／４波長反射防止層（図示せず）が形成されている。第５図から第１０図は、本発明に係わるレーザダイオードの製造工程を連続的に示した斜視図である。最初に、約350 μｍ厚の（００１）配向基板１とクラッド層２及び３、さらに、クラッド層２及び３に挟まれた活性層４を有する半導体本体１０を形成する（第５図参照）。この場合において、第１のクラッド層２は基板１の上層部で形成する。第２のクラッド層３及び活性層４は有機金属気相成長法により形成する。各層の材料、膜厚、ドープ量、及び組成は、第１図から第４図において説明したとおりである。半導体本体１０を反応容器から取り出した後、ストリップ形状のメサ２０を、例えば、SiO₂製のストリップ形状のマスク（図示せず）を用いたエッチング処理により形成する。すなわち、このエッチング工程において、メサ２０を、マスクと同じ形状、かつInGaAsP 結晶の〈０１１〉方向と１０°の角度をなすように、基板１表面全体に亘って形成する（第６図参照）。エッチング処理条件は、米国特許第5,266,518 号に記載されている。このエッチング処理により、メサ２０の層構造の一部を構成するストリップ形状の活性領域４Ａを得ることができる。次に、反応容器中で原料ガスを反応させることにより、メサ２０の両側に第４のクラッド層６及び６Ａを選択的に形成する（第７図参照）。半導体本体１０を反応容器から取り出した後、再度、例えば、SiO₂製のストリップ形状のマスク（図示せず）を用いてエッチング処理を施すことにより、メサ２０をマスクと同じ形状に形成し、最終的な形態としてのストリップ形状の活性領域４Ａを得ることができる（第８図参照）。このエッチング処理条件についても、上述した米国特許第 5,266,518 号に記載されている。マスクの作製にあたっては、ストリップ形状の活性領域４Ａがテーパー部４０を具え、その第１の側面４２とストリップ形状の活性領域４Ａのテーパー部以外の部分の側面４２とが一致し、かつ第２の側面４３と端面５０、５１の垂線とが鋭角状をなすようにマスク形状を設計する。本発明においては、テーパー部４０の第２の側面４３と端面５０、５１の垂線方向とのなす角度が０〜30°であることが必要であり、好ましくは０〜10°、さらに好ましくは約０°である。ストリップ形状の活性領域４Ａの形成にあたっては、本実施例に示すように、２段階で実施することが好ましい。すなわち、第１段階として、メサ２０の形成過程において、活性層４中に、ストリップ形状の活性領域４Ｂを、その縦軸方向が切断されないように基板１の全体に亘って形成し（第６図参照）、第２段階において、ストリップ形状の活性領域４Ｂに対してエッチング処理を施すことにより、テーパー部４０を具えるストリップ形状の活性領域４Ａを形成する（第８図参照）。このような２段階の工程を経てストリップ形状の活性領域４Ａを形成すると、１段階の工程でストリップ形状の活性領域４Ａを形成する場合に生じる、エッチングが不十分なためにテーパー部４０の先端が丸くなってしまうという現象を防ぐことができる。本発明のように、尖った先端を有するテーパー部４０を形成する場合には、このような２段階工程と１段階工程との違いから生じる現象は特に顕著になる。ストリップ形状の活性領域４Ａの両側に存在している第４のクラッド層６も、テーパー部４０の第２の側面４３を形成する際、エッチング不十分によって、テーパー部４０の先端が丸くなるという現象を防止する効果がある（第７図及び第８図参照）。したがって、メサ２１上にマスクを設けた場合に、それがメサ２１から極端にはみ出すということがなくなる。したがって、メサ２１に対して、さらにある材料を成長させた場合に、材料中に欠陥が発生するのを防止することができる。欠陥が存在するとしても、第４のクラッド層６の部分に集中し、ストリップ形状の活性領域４Ａ、すなわち、導波路中には存在しない。次に、半導体本体１０を反応容器から取り出し、メサ２０、２１を形成する際に使用したマスクを取り外す。その後、最終の層形成工程において、第５のクラッド層７及びコンタクト層８を形成する。さらに、基板１を厚さが約100 μｍになるまで研磨し、金属層を形成する。端面５０、５１を繰り返しのへき開によって形成し、さらに端面５０、５１上に反射防止膜を形成する。本実施例においてながら、端面５０、５１の縦軸方向を〈０１１〉方向となるようにしても、好ましい結果を得ることができる。以上の工程を経ることにより、本発明に係わるレーザを、実際に使用可能な形態に作製することができる。共振空洞内のストリップ形状の活性領域４Ａ近傍に回折格子を設けると、分布帰還型(DFB type ：Dist ributed Feed Back type)のレーザを得ることができる。本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、当業者であれば、この実施例に対しさらなる変更と変形を行うことが可能である。例えば、各層の厚さ、半導体材料、組成、及び導電型として前記実施例で述べた以外のものを使用することもできる。また、半絶縁性の基板を使用することもできる。特に、本発明の半導体材料としては、実施例で述べた外、GaAs/AlGaAs、InGaP/InAlGaP、及び InP/AlGaInAsを使用することもできる。また、上述した実施例では、メサ構造を総てエッチングにより形成したが、エッチングに代わる、他の選択的な成長工程により形成することもできる。さらに、本実施例におけるメサ構造の形成工程を簡略化して行うこともできる。この簡略化した工程を実施することによって、多くの製造工程を省くことができ、レーザの作製を簡易に行うことができるようになる。しかしながら、本発明のストリップ形状の活性領域４Ａを、好ましくは、２段階工程でメサを形成することにより、前記したような利点を得ることができる。本発明は、上述したようなSIPBH 型のレーザに限定されるものではない。電流阻止クラッド層として本実施例に記載した以外の他の材料を使用することもできる。例えば、半絶縁性層の代わりにPNP ３層構造を用いることもできる。このPN P ３層構造は電流阻止PN接合を具え、いわゆる逆バイアスの状態となる。本発明は、好ましくは埋込み構造である、リッジ型レーザのような屈折率導波型レーザに対しても使用することもできる。同様に、酸化物ストリップ型又はプロトン衝撃型レーザのような利得導波型のレーザにも使用することもできる。さらに、本発明に係わるレーザの製造に際しては、有機金属気相成長法の外に、液相成長法(LPE：Liquid Phase Epitaxy)、気相成長法(VPE：Vaper Phase Epi taxy)、及び分子ビーム成長法(MBE：Molecular Beam Epitaxy)を用いることができ、さらにこれらを組み合わせて使用することもできる。また、本実施例のような湿式のエッチング法の代わりに、反応性イオンエッチング(RIE：Reactive Ion Etching)を用いることもできる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者テイスペトルスヨハネスアドリアヌスオランダ国 5656 アーアーアインドーフェンプロフホルストラーン６【要約の続き】好ましい。本発明における活性領域（４Ａ）周囲の成長は極めて均一であるため、利得や特性の良好なレーザを得ることができる。本発明のレーザは、反射を減少させるために、端面（５０，５１）に反射防止層を設けた構成とすることが好ましい。また、本発明は、目的とするレーザを簡易な方法で製造することができる製造方法に関する。

Claims

【特許請求の範囲】１．基板（１）及びこの基板上に形成された半導体層構造を有するIII −Ｖ族半導体材料から造られた半導体本体部分を具え、前記半導体層構造には、少なくとも第１の導電型の第１のクラッド層（２）と、これとは反対の導電型を有する第２のクラッド層（３）と、第１及び第２のクラッド層に挟まれた活性層（４）と、第１及び第２のクラッド層への電流供給手段（１１，１２）とを設け、第１及び第２のクラッド層はＰＮ接合を形成し、このＰＮ接合に順方向の電流を流すことにより、２つの平行な端面（５０，５１）間に形成された共振空洞内に存在し、かつ活性層（４）の一部を構成しているストリップ形状の活性領域（４Ａ）において、電磁波の生成と増幅を行うように構成され、また、前記共振空洞の縦軸線が端面（５０，５１）の垂線と小角をなすとともに、ストリップ形状の活性領域（４Ａ）は、端面（５０，５１）に近接した少なくとも一つの端面（４０）を有し、この端部を、好ましくは電流阻止層である第３のクラッド層（５，５Ａ）によって前記端面（５０，５１）から分離し、活性領域（４Ａ）の端部には、テーパー部（４０）を設け、その第１の端面（４２）とストリップ形状の活性領域（４Ａ）のテーパー部（４０）以外の部分の側面（４２）とが同一であり、かつ第２の側面（４３）と端面（５０，５１）の垂線とのなす角を鋭角状とした半導体ダイオードレーザにおいて、ストリップ形状の活性領域におけるテーパー部（４０）の第２の側面（４３）と、端面（５０，５１）の垂線とのなす前記角度が０〜３０°であることを特徴とする半導体ダイオードレーザ。２．ストリップ形状の活性領域（４Ａ）におけるテーパー部（４０）の第２の側面（４３）と、端面（５０，５１）の垂線とのなす角度が、０〜１０°、好ましくは約０°であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ダイオードレーザ。３．ストリップ形状の活性領域（４Ａ）が、第１のクラッド層（２）及び第２のクラッド層（３）を具えたメサ構造の層構造の一部を形成し、かつ電流阻止層であるクラッド層（５，５Ａ；６，６Ａ）によって囲まれていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ダイオードレーザ。４．ストリップ形状のメサ（２０）の側面に電流阻止層である第４のクラッド層（６，６Ａ）を設け、かつ側面（４３）を第３のクラッド層（５，５Ａ）によって囲まれた第２の側面（４３）と一致させた、追加のメサ構造（２１）を形成したことを特徴とする請求項３に記載の半導体ダイオードレーザ。５．ストリップ形状の活性領域（４Ａ）の縦軸線と端面（５０，５１）の垂線とのなす角度が０〜２０°、好ましくは約１０°であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一に記載の半導体ダイオードレーザ。６．半導体本体（１０）が InP／InGaAsP 系の材料を用いて構成され、かつ端面（５０，５１）に反射防止層が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載の半導体ダイオードレーザ。７．基板（１）及びこの基板上に形成された半導体層構成を有するIII −Ｖ族半導体材料から造られる半導体本体（１０）を具え、前記半導体層構造には、少なくとも第１の導電型の第１のクラッド層（２）と、活性層（４）と、第１のクラッド層と反対の導電型式を有する第２のクラッド層（３）と、第１及び第２のクラッド層（２，３）への電流供給手段（１１，１２）とを設け、縦軸線が端面（５０，５１）の垂線と小角をなすとともに、少なくとも一つの端部（４０）が、好ましくは電流阻止層である第３のクラッド層（５）によって前記端面（５０，５１）から分離し、活性領域（４Ａ）の端部にはテーパー部（４０）を設け、その第１の側面（４２）が側面テーパー部（４０）以外の部分の（４２）と同一であり、かつ第２の側面（４３）と端面（５０，５１）の垂線とのなす角を鋭角状としたストリップ形状の活性領域（４Ａ）を、端面（５０，５１）間の活性層（４）中に形成する半導体ダイオードレーザの製造方法において、ストリップ形状の活性領域（４Ａ）における前記テーパー部（４０）の第２の側面（４３）と、端面（５０，５１）の垂線とのなす前記角度を大きくとも３０°、好ましくは大きくとも１０°、さらに好ましくは約０°とすることを特徴とする半導体ダイオードレーザの製造方法。８．ストリップ形状の領域（４Ｂ）を活性領域（４）中に形成した後、マスクを用いたエッチング処理を行うことにより、テーパー部（４０）を有するストリップ形状の活性領域（４Ａ）を形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体ダイオードレーザの製造方法。９．ストリップ形状のメサ（２０）を、ストリップ形状のメサ（２０）の両側に電流阻止層である第４のクラッド層（６，６Ａ）を設けることにより、ストリップ形状のメサ（２０）と、第４のクラッド層（６，６Ａ）とからなる追加のメサ（２１）が形成され、さらに、追加のストリップ形状のメサ（２１）に対して、マスクを用いたエッチング処理を施すことにより、第１の側面（４４）が追加のストリップ形状のメサ（２１）の側面（４４）と同一であり、かつ第２の側面が端面（５０，５１）の垂線と平行であって、さらに、ストリップ形状のメサ（２１）が第３のクラッド層（５，５Ａ）で囲まれた半導体層構造に形成することを特徴とする請求項７又は８のいずれか一に記載の半導体ダイオードレーザの製造方法。 10．半導体本体（１０）が InP／InGaAsP 系の材料を用いて構成され、かつ端面（５０，５１）に反射防止層が設けられていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一に記載の半導体ダイオードレーザ。