JPH11112081A - 半導体レーザ,及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ,及びその製造方法

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JPH11112081A
JPH11112081A JP9268392A JP26839297A JPH11112081A JP H11112081 A JPH11112081 A JP H11112081A JP 9268392 A JP9268392 A JP 9268392A JP 26839297 A JP26839297 A JP 26839297A JP H11112081 A JPH11112081 A JP H11112081A
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cladding layer
layer
semiconductor laser
spot size
ridge
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Tatsuya Kimura
達也 木村
Muneharu Miyashita
宗治 宮下
Yutaka Mihashi
豊 三橋
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い信頼性を有する、スポットサイズ変換部
と利得部とを同一基板上に集積してなる半導体レーザ,
及びその製造方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 下クラッド層3上に配置された、利得部
300においては厚さが一定であり、スポットサイズ変
換部200においては上記利得領域から離れるにつれて
その厚さが順次薄くなっている活性層4と、この活性層
4上に配置されたその上部に、上記利得部300とスポ
ットサイズ変換部200との配列方向に向かって伸びる
リッジ形状部10を有する、第1上クラッド層5と第2
上クラッド層7とからなる上クラッド層と、リッジ形状
部10の上部平坦面上にコンタクト層8を挟んで配置さ
れたp側電極12とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体レーザ及び
その製造方法に関し、特に、スポットサイズ変換部と利
得部とを集積してなるスポットサイズ変換型短波長半導
体レーザ及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11は従来の発振波長が0.98μm
である短波長半導体レーザの構造を示す斜視図であり、
図において、面方位が(001)であるn型(以下、n
−と称す)GaAs基板1上に、キャリア濃度が1×1
018cm-3であるn−GaAsバッファ層2、キャリア
濃度が1×1018cm-3で、厚さが1.5μmであるn
−AlGaAs下クラッド層3、InGaAs層とGa
As層とを交互に積層してなるアンドープの多重量子井
戸(MQW)活性層4、厚さが1.5μmでキャリア濃
度が1×1018cm-3であるp型(以下、p−と称す)
AlGaAs上クラッド層16、キャリア濃度が0.5
μmで厚さが1×1019cm-3であるp−GaAsコン
タクト層8が順次配置されている。上クラッド層16の
上部とコンタクト層8には、レーザ共振器長方向に伸び
るそれぞれの幅が20μm程度である2本の溝が設けら
れており、この溝に挟まれた領域がリッジ形状部10と
なっている。このリッジ形状部10の上部の幅は約1μ
mである。コンタクト層8上には、SiO2 等の絶縁膜
11が設けられており、この絶縁膜11のリッジ形状部
10の上部の平坦面上には、幅1μm程度の開口部11
aが設けられている。p側電極12は絶縁膜11上に、
上記開口部11aを覆うように配置されており、p側電
極12は開口部11aを介してコンタクト層8とオーミ
ック接触している。n側電極13は基板1の裏面側に配
置されている。1対のレーザ共振器端面14はリッジ形
状部10の伸びる方向に対して垂直に形成されている。
【0003】図12は従来の半導体レーザの製造方法を
示す断面図であり、図において、図11と同一符号は同
一又は相当する部分を示している。以下、図12に基づ
いて製造方法について説明する。
【0004】まず、図12(a) に示すように、ウエハ状
態のn−GaAs基板1上にn−GaAsバッファ層
2、n−AlGaAsクラッド層3、MQW活性層4、
p−AlGaAs上クラッド層16、p−GaAsコン
タクト層8を順次、MOCVD(metal organic chemica
l vapor deposition) 法を用いて成長させる。
【0005】次に、図12(b) に示すように、コンタク
ト層8の上面全体にSiO2 膜をスパッタ法により蒸着
し、このSiO2 膜を露光技術と,フッ酸系エッチャン
トを用いたウエットエッチングまたはCF4 ガスを用い
たドライエッチング等のエッチング技術とを用いて加工
して、レーザ共振器長方向となる方向に伸びる互いに平
行な2本の溝15aを備えたSiO2 からなる選択マス
ク15を形成する。このマスク15の2本の溝15aに
挟まれた中央のマスク幅は約1μm、溝15aのそれぞ
れの幅は約20μmとする。
【0006】続いて、図12(c) に示すように、選択マ
スク21をマスクとしてp−GaAsコンタクト層8及
びp−AlGaAs上クラッド層16の上部を酒石酸系
のエッチング液を用いたウェットエッチングで除去す
る。このエッチングの深さは1.1μmとする。これに
より、選択マスク15の中央のマスクの下部にリッジ形
状部10が形成される。
【0007】その後、選択マスク15を除去後、再度絶
縁膜として例えばSiO2 膜をスパッタ法により基板1
の上方全面に蒸着し、写真製版技術を用いて、図12
(d) に示すように、リッジ形状部10の上部の平坦面に
幅1μmの開口部11aを形成して、開口部11aを備
えた絶縁膜11を設ける。
【0008】最後に、絶縁膜11上の開口部11a上の
領域を含めた領域にp側電極12を形成し、基板1の裏
面にn側電極13を形成し、へき開により共振器端面1
4を形成するとともに、ウエハから各素子を分離するこ
とにより、図11に示すような半導体レーザを得る。
【0009】次に、従来の半導体レーザの動作原理につ
いて説明する。p側電極12から注入されるホールは、
共振器長方向に対して垂直な断面形状が台形形状である
リッジ形状部10内に狭窄され効率よく活性層4に注入
されて、n側電極13から注入される電子と再結合し光
を放出する。光は縦方向、即ち基板1表面に対して垂直
な方向においては活性層4の上下に設けられた下クラッ
ド層3,上クラッド層16,とにより、また横方向,即
ち基板1表面に対して平行,かつレーザ共振器長方向に
対して垂直である方向においてはリッジ形状部10の横
には屈折率が半導体層よりも小さい空気が存在している
ため、横方向の実効的な屈折率分布により閉じ込められ
る。
【0010】ここで、この半導体レーザのレーザ共振器
端面14から放出されるレーザ光のファフィールド(far
field) ,即ち遠視野像に対する基板1表面に垂直な方
向の放射角度,及び基板1表面に水平な方向の放射角度
は、それぞれ27゜及び8゜であり、ファフィールドは
縦方向に伸びる楕円形形状である。このため、このレー
ザ光を光ファイバに結合させた場合、レーザ光が円形の
ものを光ファイバに結合させた場合に比べて20〜30
%程度、結合効率が悪いという問題があった。したがっ
て、この従来の半導体レーザを用いて、レーザ光と光フ
ァイバとの十分な結合効率を得るためには、レーザ光の
出力を高出力にしなければならなかったが、高出力動作
させると半導体レーザの劣化が起こりやすく、信頼性が
低下するという問題があった。
【0011】また、この半導体レーザにおいては、レー
ザ光が半導体レーザ内においては活性層4に閉じ込めら
れて導波される結果、レーザ共振器端面の発光スポット
が小さくなり、レーザ光がレーザ共振器端面から広がっ
て出射される。このため、出射されるレーザ光のスポッ
トサイズが大きいため、光ファイバと半導体レーザとの
間に、光ファイバとレーザ光とを結合させるためのレン
ズを設ける必要がある。これにより、レンズを位置合わ
せして取り付ける工程が増え、アセンブリコストが高く
なるという問題があった。
【0012】また、このような従来の半導体レーザは、
約200mWの高出力で発振させると、レーザ共振器端
面における光の吸収によって端面破壊が起こるため、経
時的な信頼性が低いという問題があった。
【0013】このような問題点を解決するために、光を
発生させる利得部とスポットサイズを変換する機能を備
えたスポットサイズ変換部とを集積したスポットサイズ
変換型半導体レーザの構造がElectronics Letters Vol.
31 (1995) p.1071等に開示されている。
【0014】例えば、特公平8−31652号公報に
は、図21に示すように、p−GaAs基板61の所定
の領域のみに配置された、その間に基板61の表面が露
出した一定幅のストライプ部を備えた1対のSiO2 膜
69を選択成長マスクとして、p−Alx Ga1-x As
クラッド層62、p−Aly Ga1-y As活性層63、
n−Alx Ga1-x Asクラッド層64、n−GaAs
コンタクト層65を選択成長させてなる、従来の他の半
導体レーザが開示されている。この半導体レーザにおい
ては、レーザ共振器端面部付近の活性層63の厚さが活
性層63の他の部分の厚さよりも薄くなるため、レーザ
共振器端面部付近で活性層63から上下のクラッド層に
しみだす光が増加して、端面での発光スポットが大きく
なり、端面から放射される放射ビームが狭くなる。ま
た、レーザ端面における光密度が低減され、端面破壊が
起こりにくくなり、高出力動作が可能となる。
【0015】図13は従来のスポットサイズ変換型半導
体レーザの構造を示す斜視図(図13(a)),及びこの図
13(a) のXIIIb −XIIIb 線による断面に相当する図
(図13(b))であり、この半導体レーザは、スポットサ
イズ変換部200と、レーザ光を発生させるための利得
部300とを同一基板上に互いに隣接するよう集積して
なる長波長半導体レーザである。図において、n−In
P基板101上に、n−InP下クラッド層102、組
成の異なる2種類のInGaAsP層を交互に積層して
なるアンドープの多重量子井戸(MQW)活性層10
3、p−InP第1上クラッド層104が順次積層され
ている。第1上クラッド層104,活性層103,及び
下クラッド層102は平面形状が一定幅のストライプ形
状であるリッジ形状部113となっている。p−InP
電流ブロック層105,及びn−InP電流ブロック層
106はリッジ形状部113の両側に、リッジ形状部1
13を埋め込むように順次配置されている。p−InP
第2上クラッド層107、p−InGaAsコンタクト
層108はリッジ形状部113,及びn−InP電流ブ
ロック層106上に順次配置されている。下クラッド層
102,活性層103,及び第1上クラッド層104
は、利得部300においては厚さが一定であるととも
に、スポットサイズ変換部200においては厚さが利得
部300から離れるに従って、その利得部300におけ
る厚さより順次厚さが薄くなっている。p側電極109
はコンタクト層108の利得部300上の領域に配置さ
れている。n側電極110は基板101の裏面上に配置
されている。
【0016】図14は従来のスポットサイズ変換型半導
体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図において、
利得領域300aは基板1上の利得部300を形成する
領域,スポットサイズ変換領域200aは基板1上のス
ポットサイズ変換部200を形成する領域を示してい
る。以下、この図14に基づいて半導体レーザの製造方
法を説明する。
【0017】まず、図14(a) に示すように、n−In
P基板101上に、SiO2 等の絶縁膜を形成し、この
絶縁膜の所定の領域を露光技術とエッチング技術とを用
いて除去することにより、利得領域300a上に選択マ
スク111を形成する。この選択マスクは、利得領域3
00aとスポットサイズ変換領域200aとの配列方
向、即ち共振器長方向となる方向に向かって伸びる,平
面形状がストライプ状の長方形形状である一対の絶縁膜
からなり、それぞれの絶縁膜は所定の間隔を隔てて互い
に平行に配置されている。
【0018】次に、図14(b) に示すように、上記選択
マスク111をマスクとして基板101上に、下クラッ
ド層102、MQW活性層103、第1上クラッド層1
04をMOCVD法を用いて順次結晶成長させる。この
時、選択マスク111が設けられているため、基板10
1の表面において結晶成長速度の分布が生じ、利得領域
300aの,選択マスク111に挟まれた領域における
結晶成長速度が、スポットサイズ変換領域200aにお
ける結晶成長速度よりも速くなる。さらに、スポットサ
イズ変換領域200aにおいては、選択マスク111か
ら離れるにしたがって、その結晶成長速度が遅くなる。
この結果、上記基板101上に形成される各半導体層
は、利得領域300aにおいては均一な厚さを有するも
のとなるとともに、スポットサイズ変換領域200aに
おいては、利得領域300aから離れるに従って順次そ
の厚さが利得領域300aの厚さよりも薄いものとな
る。
【0019】次に、図14(c) に示すように、選択マス
ク111を除去した後、第1上クラッド層104上に、
利得領域300aとスポットサイズ変換領域200aと
の配列方向に向かって伸びる一定幅のストライプ形状の
選択マスク112を形成し、これをマスクとして第1上
クラッド層104から、基板1に達するまでウエットエ
ッチングを行い、選択マスク112の下部に、リッジ形
状部113を形成する。
【0020】さらに、図14(d) に示すように、この選
択マスク112を選択成長マスクとして用いて、リッジ
形状部113を埋め込むようにp−InP電流ブロック
層105,及びn−InP電流ブロック層106とを順
次成長させる。
【0021】その後、選択マスク112を除去した後、
リッジ形状部113上及びn−InP電流ブロック層1
06上に第2上クラッド層107と、コンタクト層10
8とを順次結晶成長させ、コンタクト層108の利得領
域300a上にp側電極109を形成し、基板101の
裏面上にn側電極110を形成し、へき開を行ってレー
ザ共振器端面を形成することにより、図13に示すよう
な半導体レーザを得る。
【0022】次に、この従来のスポットサイズ変換型半
導体レーザにおいては、利得部300において、p側電
極109から注入されるホールは、一定の幅のリッジ形
状部113内で狭窄されて効率よく活性層103に注入
されて、n側電極110から注入される電子と再結合し
光を放出する。この光は活性層103近傍を導波されて
スポットサイズ変換部200に入射される。
【0023】ここで、スポットサイズ変換部200で
は、レーザ共振器端面に近づくにしたがって順次活性層
103の層厚が薄くなっているので、レーザ共振器端面
に近づくにしたがって活性層104から下クラッド層1
02,第1上クラッド層104,及び第2上クラッド層
107にしみ出す光が多くなる。このため、スポットサ
イズ変換部200内ではレーザ光は共振器端面に近づく
にしたがい縦方向に広がって導波される。この結果、レ
ーザ共振器端面の発光スポットの縦方向の幅が広くな
り、レーザ共振器端面から出力されるレーザ光のファフ
ィールドの縦方向の幅は狭くなる。従って、この従来の
半導体レーザにおいては、ファフィールドをほぼ円形形
状とすることができ、レーザ光と光ファイバ等との結合
効率を向上させることができる。
【0024】また、スポットサイズ変換部200内で
は、レーザ共振器端面に近づくにつれてレーザ光が縦方
向において広がりながら導波されるため、レーザ共振器
端面から出力されるレーザ光の発光スポットを大きくし
て、レーザ共振器端面から出射されるレーザ光のスポッ
トサイズを小さくして、直接光ファイバ等にレーザ光を
入射させるようにすることができるので、光ファイバと
半導体レーザとの間にスポットサイズを小さくするため
のレンズを設ける必要を無くしてアセンブリコストを安
価にすることができる。
【0025】また、活性層103内に閉じ込められるレ
ーザ光が、スポットサイズ変換部200側のレーザ共振
器端面では少なくなるので、レーザ共振器端面での光密
度が下がり、高出力動作時におけるレーザ共振器端面で
の光吸収によって起こる端面破壊を防ぐことができ、経
時的な信頼性を向上させることができる。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図13
に示すような従来のスポットサイズ変換型半導体レーザ
においては、電流を狭窄して流すためのリッジ形状部1
13に活性層103が含まれているため、エッチングを
行ってリッジ形状部113を形成し、このリッジ形状部
113を埋め込むように電流ブロック層102を再成長
させる工程において、再成長界面となる活性層103の
側部が一旦外気に露出して酸化される。このように、活
性層103の電流が注入される部分の一部にこのような
酸化された部分が存在すると、この酸化されている部分
のバンドギャップエネルギーが活性層の他の部分よりも
狭くなって、半導体レーザの駆動時に活性層103に電
流が注入されることにより発生した光がこの酸化された
部分において吸収されるため、この部分で発熱が起こ
り、活性層103の側部近傍の半導体層が溶けて、半導
体レーザの内部構造が破壊され、レーザ特性が急激に劣
化してしまう。この結果、経時的な信頼性が得られなく
なるという問題があった。
【0027】特に、図13に示した構造を有する半導体
レーザにおいて、出射光の波長を短波長とするために、
AlやGaを含む混晶半導体材料を活性層等の材料に用
いる場合、活性層が特に酸化しやすいAlを含む材料か
らなるため、活性層の再成長界面となる側部に酸化が起
こりやすく、経時的な信頼性を得ることが非常に困難で
あるという問題があった。
【0028】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あり、高い信頼性を有する、スポ
ットサイズ変換部と利得部とを同一基板上に集積してな
る半導体レーザ、及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【0029】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、互いに隣接するよう配列されている利得領域
と,スポットサイズ変換領域とを有する第1導電型半導
体基板と、該基板上に配置された第1導電型下クラッド
層と、該第1導電型下クラッド層上に配置された、利得
領域においては厚さが一定であり、スポットサイズ変換
領域においては上記利得領域から離れるにつれてその厚
さが順次薄くなっている活性層と、該活性層上に配置さ
れた、その上部に、上記利得領域とスポットサイズ変換
領域との配列方向に向かって伸びるリッジ形状部を有す
る第2導電型上クラッド層と、上記上クラッド層のリッ
ジ形状部上に、第2導電型コンタクト層を挟んで配置さ
れた第1の電極と、上記基板の裏面上に配置された第2
の電極とを備えたものである。
【0030】また、上記半導体レーザにおいて、上記下
クラッド層は、第1の下クラッド層と、該第1の下クラ
ッド層上に配置された第2の下クラッド層とからなり、
上記第1下クラッド層の厚さは、均一な厚さであり、上
記第2下クラッド層は、その厚さが利得領域においては
一定で、スポットサイズ変換領域においては上記利得領
域から離れるにつれて順次薄くなっているようにしたも
のである。
【0031】また、上記半導体レーザにおいて、上記第
2下クラッド層の厚さを、上記第1下クラッド層の厚さ
よりも薄くしたものである。
【0032】また、上記半導体レーザにおいて、上記上
クラッド層は、第1の上クラッド層と、該第1の上クラ
ッド層上に配置された、その上部に上記リッジ形状部を
有する第2の上クラッド層とからなり、上記第1上クラ
ッド層は、その厚さが利得領域においては一定で、スポ
ットサイズ変換領域においては上記利得領域から離れる
につれて順次薄くなっており、上記第2上クラッド層の
厚さを、均一な厚さとしたものである。
【0033】また、上記半導体レーザにおいて、上記第
1上クラッド層の厚さを、上記第2上クラッド層の厚さ
よりも薄くしたものである。
【0034】また、上記半導体レーザにおいて、上記リ
ッジ形状部を、上記利得領域上においてはその幅が一定
であり、上記スポットサイズ変換部上においてはその幅
が、上記利得領域から離れるに従って順次狭くなってい
るようにしたものである。
【0035】また、上記半導体レーザにおいて、上記リ
ッジ形状部の周囲の第2上クラッド層上に、該リッジ形
状部を埋め込むように、第1導電型電流ブロック層が配
置するようにしたものである。
【0036】また、上記半導体レーザにおいて、上記活
性層は量子井戸構造を有しており、上記基板、下クラッ
ド層、活性層、及び上クラッド層は、上記リッジ形状部
の伸びる方向に対して垂直な1対のレーザ共振器端面を
備えており、上記活性層のスポットサイズ変換領域側の
レーザ共振器端面近傍部分を、その量子井戸構造が無秩
序化されているようにしたものである。
【0037】また、上記半導体レーザにおいて、上記基
板の利得領域上に配置された下クラッド層、活性層、及
び上クラッド層を、上記基板の幅方向の中央部近傍のみ
に配置するようにしたものである。
【0038】また、上記半導体レーザにおいて、上記活
性層を、AlまたはGaの少なくとも一方を含む混晶半
導体層からなるようにしたものである。
【0039】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、互いに隣接するよう配列されている利得領域
と,スポットサイズ変換領域とを有する第1導電型半導
体基板を用意し、該基板上に、第1導電型下クラッド層
と、利得領域においては厚さが一定で,スポットサイズ
変換領域においては、上記利得領域から離れるにつれて
その厚さが順次薄くなっている活性層と、上記利得領域
とスポットサイズ変換領域との配列方向に向かって伸び
るリッジ形状部をその上部に有する第2導電型上クラッ
ド層を形成する工程とを備えるようにしたものである。
【0040】また、上記半導体レーザの製造方法におい
て、上記活性層は、上記利得領域とスポットサイズ変換
領域との配列方向に向かって伸びる,それぞれの上記利
得領域における幅が一定であるとともに、それぞれの上
記スポットサイズ変換領域における幅が上記利得領域の
幅よりも狭い,または0である、所定の間隔を隔てて互
いに平行に配置された2つの絶縁膜からなる選択成長マ
スクを用いて選択成長させることにより形成するように
したものである。
【0041】また、上記半導体レーザの製造方法におい
て、上記下クラッド層は、第1下クラッド層と、第2下
クラッド層とからなり、上記下クラッド層を形成する工
程は、上記第1下クラッド層を上記基板上に均一な厚さ
となるよう形成する工程と、上記選択成長マスクを用い
て上記第2下クラッド層を上記第1下クラッド層上に選
択成長させる工程とからなるようにしたものである。
【0042】また、上記半導体レーザの製造方法におい
て、上記上クラッド層は、第1上クラッド層と、第2上
クラッド層とからなり、上記上クラッド層を形成する工
程は、上記第1上クラッド層を上記選択成長マスクを用
いて上記活性層上に結晶成長させる工程と、上記選択成
長マスクを除去し、該第1上クラッド層上に上記第2上
クラッド層を結晶成長させる工程と、該第2上クラッド
層の上部を上記リッジ形状部となるよう選択エッチング
する工程とからなるようにしたものである。
【0043】また、上記半導体レーザの製造方法におい
て、上記上クラッド層は、第1上クラッド層と、第2上
クラッド層とからなり、上記上クラッド層を形成する工
程は、上記第1上クラッド層を上記選択成長マスクを用
いて上記活性層上に結晶成長させる工程と、上記選択成
長マスクを除去し、該第1上クラッド層上に上記第2上
クラッド層をリッジ形状となるよう選択成長させる工程
とからなるようにしたものである。
【0044】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1は本発明の実施の形態1に係る半導
体レーザの構造を示す斜視図(図1(a)),及びこの図1
(a) のIb−Ib線による断面に相当する図(図1(b))であ
り、この半導体レーザは、スポットサイズ変換部200
と、レーザ光を発生させるための利得部300とを同一
基板上に互いに隣接するよう集積してなる、発振波長が
0.98μmであるスポットサイズ変換型短波長半導体
レーザである。図において、面方位が(001)である
n−GaAs基板1上に、キャリア濃度が1×1018c
m-3であるn−GaAsバッファ層2、キャリア濃度が
1×1018cm-3で、厚さが1.5μmであるn−Al
GaAs下クラッド層3、InGaAs層とGaAs層
とを交互に積層してなるアンドープの多重量子井戸(M
QW)活性層4、厚さが0.1μmでキャリア濃度が1
×1018cm-3であるp型(以下、p−と称す)AlG
aAs第1上クラッド層5、厚さが10nmでキャリア
濃度が1×1018cm-3であるp−GaAsキャップ層
6、キャリア濃度が1×1018cm-3で厚さが1.4μ
mであるp−AlGaAs第2上クラッド層7、キャリ
ア濃度が0.5μmで厚さが1×1019cm-3であるp
−GaAsコンタクト層8が順次配置されている。な
お、ここで述べている厚さは、各半導体層の最も厚さの
厚い部分の厚さである。下クラッド層3,活性層4,第
1上クラッド層5は、利得部300においては厚さが一
定であるとともに、スポットサイズ変換部200におい
ては厚さが利得部300から離れるに従って、その利得
部の厚さより順次厚さが薄くなっている。キャップ層6
の厚さは非常に薄く、ここでは光の吸収は起こらない。
このため、第1上クラッド層5と第2上クラッド層7と
は実質的に1つの上クラッド層に相当するものとなって
いる。第2上クラッド層7の上部とコンタクト層8に
は、それぞれ、利得部300とスポットサイズ変換部2
00との配列方向,即ちレーザ共振器長方向に伸びるそ
れぞれの幅が20μm程度である2本の溝が設けられて
おり、この溝に挟まれた領域がリッジ形状部10となっ
ている。このリッジ形状部10の上部の幅は約1μmで
ある。なお、ここでは、リッジ形状部10の溝部を介し
た両側にも、リッジ形状部10と同じ高さの第2上クラ
ッド層7とコンタクト層8とが設けられているが、これ
は、この半導体レーザを載置台等に、その基板1上方の
面が載置台側となるように載置する際に、基板1上にお
いて半導体レーザの高さをできるだけ均一にして、半導
体レーザを安定して取り付けられるようにするためのも
のである。コンタクト層8上には、SiO2 等の絶縁膜
22が設けられており、この絶縁膜22のリッジ形状部
10の上部の平坦面上には、幅1μm程度の開口部22
bが設けられている。第1の電極であるp側電極12は
絶縁膜22上に、上記開口部22aを覆うように配置さ
れており、p側電極12は開口部22aを介してリッジ
形状部10の上部平坦面のコンタクト層8とオーミック
接触している。つまり、p側電極12はコンタクト層8
を挟んで第2上クラッド層7のリッジ形状を有する部分
上に配置されている。第2の電極であるn側電極13は
基板1の裏面側に配置されている。1対のレーザ共振器
端面14はリッジ形状部10の伸びる方向に対して垂直
に形成されている。この半導体レーザのスポットサイズ
変換部200のレーザ共振器長方向の長さは150μm
で、利得部300のレーザ共振器長方向の長さは900
μmである。
【0045】図2は本発明の実施の形態1に係る半導体
レーザの製造方法を示す斜視図であり、利得領域300
aは基板1上の利得部300を形成する領域,スポット
サイズ変換領域200aは基板1上のスポットサイズ変
換部200を形成する領域を示している。以下この図2
を用いて半導体レーザの製造方法を説明する。
【0046】まず、図2(a) に示すように、互いに隣接
した利得領域300aとスポットサイズ変換領域200
aとを有する,面方位が(001)であるウエハ状態の
n−GaAs基板1上に、SiO2 等の絶縁膜を形成
し、この絶縁膜の所定の領域を露光技術とエッチング技
術とを用いて除去することにより、利得領域300a上
に、選択マスク20を形成する。
【0047】図3はこの実施の形態1に係る半導体レー
ザの製造方法に用いられる選択マスク20の平面形状を
説明するための、ウエハ状態の基板1をその上方からみ
た平面図であり、図3において素子形成領域100が図
2において示している半導体レーザの1素子を形成する
領域に相当する。選択マスク20は、図3に示すよう
に、利得領域300aとスポットサイズ変換領域200
aとの配列方向、即ちレーザ共振器長方向となる方向に
向かって伸びる,平面形状がストライプ状の長方形形状
である一対の絶縁膜20aからなり、絶縁膜20aのそ
れぞれの幅は70μm、共振器長方向の長さは1800
μmである。この2つの誘電体膜20aは互いに平行に
配置されており、この誘電体膜20a同士の間隔は50
μmである。ここでは特にこの誘電体膜20aの伸びる
方向を</110>方向としている。なお、本明細書中
/1はバー1を示すものとする。
【0048】次に、図2(b) に示すように、上記選択マ
スク20をマスクとして基板1上に、n−GaAsバッ
ファ層2、n−AlGaAsクラッド層3、MQW活性
層4、p−AlGaAs第1クラッド層5、第1上クラ
ッド層5の表面を外気から保護するためのp−GaAs
キャップ層6をMOCVD法を用いて順次結晶成長させ
る。この時、選択マスク20が設けられているため、基
板1の表面において成長速度の分布が生じ、利得領域3
00aの,選択マスク20を構成する誘電体膜20a同
士に挟まれた領域における結晶成長速度が、スポットサ
イズ変換領域200aにおける結晶成長速度よりも速く
なる。さらに、スポットサイズ変換領域200aにおい
ては、選択マスク20から離れるにしたがって、その結
晶成長速度が遅くなる。この結果、上記基板1上に形成
される各半導体層は、利得領域300aにおいては均一
な厚さを有するものとなるとともに、スポットサイズ変
換領域200aにおいては、利得領域300aから離れ
るに従って順次その厚さが順次利得領域300aに形成
される厚さよりも薄いものとなる。
【0049】図15は、図2(b) のXV−XV線による断面
図であり、この図15に示すように、選択マスク20の
ある利得領域300aでは、マスクのない領域であるス
ポットサイズ変換領域200aに比べて成長速度が増加
し成長膜厚が厚くなる。また、選択マスク20の端部か
らはマスクのない領域に向かって徐々に成長膜厚が薄く
なっている。
【0050】次に、図2(c) に示すように、選択マスク
20を除去し、基板1の上方全面にp−AlGaAs第
2上クラッド層7、p−GaAsコンタクト層8をMO
CVD法を用いて成長する。
【0051】続いて、図2(d) に示すように、基板上方
全面にSiO2 等の絶縁膜を堆積させ、これをパターン
形成したレジスト等をマスクとして用いてエッチングし
て、選択マスク21を形成する。この選択マスク21
は、利得領域300aとスポットサイズ変換領域200
aとの配列方向に向かって伸びる平面形状がストライプ
形状の選択マスク21aと、この両側に所定の間隔を隔
てて平行に配列された選択マスク21bとからなり、選
択マスク21aは、利得領域300a上においては、上
記選択マスク20に挟まれた領域上に、この挟まれた領
域の中央部分を貫通するように、配置されている。選択
マスク21aのマスク幅は約1μm、選択マスク21a
と選択マスク21bのそれぞれとの間隔は約20μmと
する。
【0052】次に、図2(e) に示すように、この選択マ
スク21をマスクとしてp−GaAsコンタクト層8及
びp−AlGaAs第2上クラッド層7を、コンタクト
層8の表面から深さが1.1μmとなるまで、酒石酸系
エッチング液を用いたウェットエッチングにより除去す
る。これにより、選択マスク21aと選択マスク21b
とに挟まれた領域に溝が形成されるとともに、選択マス
ク21aの下部に、コンタクト層8と第2上クラッド層
7とからなる、ストライプ形状のリッジ形状部10が形
成される。このとき、上述したように、活性層4及び第
1上クラッド層5の厚さは、基板1表面においては均一
ではないが、p−GaAsコンタクト層8及びp−Al
GaAs第2上クラッド層7は選択マスク20を用いず
に結晶成長させたものであるため、その層厚が基板1表
面ではほぼ一定の厚さとなっている。従って、基板1表
面の利得領域300a及びスポットサイズ変換領域20
0a上のコンタクト層8と第2上クラッド層7とを同時
に一定の深さまでウェットエッチングしてリッジ形状部
10を形成することにより、活性層4を表面に露出させ
ることなくリッジ形状部10を得ることができる。ま
た、均一な深さとなるようにエッチングすればよいので
エッチングの制御が容易である。なお、リッジ形状部1
0を形成する際のエッチングの深さを制御するために、
予め、第2上クラッド層7のエッチングを停止させたい
所定の高さ位置に、第2上クラッド層7よりもエッチン
グレートが低い、十分に厚さが薄いエッチングストッパ
層を設けておくようにしてもよい。
【0053】次に、選択マスク21を除去後、再度Si
O2 等の絶縁膜22をスパッタ法により基板1の上方全
面に蒸着し、写真製版技術を用いて、図2(f) に示すよ
うに、この絶縁膜22の、リッジ形状部10の上部の平
坦面上の領域に、幅が約1μmのストライプ形状の開口
部22aを設ける。最後に、利得領域300a上の領域
にp側電極12を形成し、基板1の裏面側にn側電極1
3を形成して、リッジ形状部10の伸びる方向に対して
垂直な方向においてへき開を行うことにより、レーザ共
振器端面14を形成するとともに、ウエハから半導体レ
ーザの素子を分離して、図1に示すような半導体レーザ
を得る。
【0054】次に、本実施の形態1に係る半導体レーザ
の動作原理について説明する。利得部300において、
p側電極12から注入されるホールは、共振器長方向に
対して垂直な断面形状が台形形状であるリッジ形状部1
0内で狭窄されて、効率よくリッジ形状部10下の活性
層4に注入されて、n側電極13から注入される電子と
再結合し光を放出する。光は縦方向では活性層4の上下
に設けられた下クラッド層3,第1上クラッド層5,第
2上クラッド層7とにより活性層4近傍に閉じ込められ
る。また横方向では、リッジ形状部10の両側に屈折率
がリッジ形状部10を構成する半導体層よりも小さい空
気が存在していることによって生じる横方向の実効的な
屈折率分布により閉じ込められる。利得部300により
発生された光は、活性層4のリッジ形状部10の下方に
位置する部分に沿って導波されてスポットサイズ変換部
200に入射される。
【0055】ここで、図1(b) に示すように、この実施
の形態1に係る半導体レーザにおいては、スポットサイ
ズ変換部200では、導波路方向に活性層4の層厚が薄
くなっているので、活性層4の厚さの薄い部分、即ちス
ポットサイズ変換部200側の共振器端面14付近で
は、活性層4から下クラッド層3,第1上クラッド層
5,及び第2上クラッド層7にしみ出す光が多くなる。
このため、スポットサイズ変換部200内においては共
振器端面14に近づくにつれてレーザ光は縦方向に広が
りながら導波される。この結果、レーザ共振器端面の発
光スポットが大きくなり、レーザ共振器端面14から出
力されるレーザ光のファフィールドの縦方向の幅は狭く
なる。従って、本実施の形態1においては、ファフィー
ルドの基板1表面に対して垂直な方向の長さを狭くし
て、ファフィールドをほぼ円形形状とすることができ、
レーザ光と光ファイバ等との結合効率を向上させること
ができる。
【0056】また、スポットサイズ変換部200内にお
いて、共振器端面14に近づくにつれてレーザ光を縦方
向において広がるよう導波させることによって、レーザ
共振器端面14から出力されるレーザ光のスポットサイ
ズを小さくして、直接光ファイバ等にレーザ光を入射さ
せるようにすることができるので、光ファイバ等と半導
体レーザとの間にスポットサイズを小さくするためのレ
ンズを設ける必要がなくし、アセンブリコストを安価に
することができる。
【0057】また、活性層4内に閉じ込められるレーザ
光が、スポットサイズ変換部200側のレーザ共振器端
面14では少なくなるので、レーザ共振器端面14での
光密度が下がり、高出力動作時におけるレーザ共振器端
面14での光吸収による端面破壊が起こりにくくなり、
経時的な信頼性を向上させることができる。
【0058】さらに、この実施の形態1に係る半導体レ
ーザにおいては、活性層4上にリッジ形状部10を形成
し、このリッジ形状部10によりリッジ形状部10の下
方の活性層4に電流を狭窄して注入するようにしてい
る。したがって、図13に示した従来のスポットサイズ
変換部と利得部とを集積した半導体レーザにおいては、
活性層の電流注入される部分の側部が、電流狭窄を行う
ためのリッジ形状部を形成する工程において外気に露出
されることにより酸化され、この活性層の酸化された部
分によって光が吸収されることにより、レーザの信頼性
を低下させていたが、この実施の形態1に係る半導体レ
ーザにおいては、活性層4の電流が注入される部分に酸
化された部分が存在しないために、活性層4の電流注入
させる領域における光の吸収がなく、半導体レーザ特性
の経時的な劣化をなくして、信頼性の高い半導体レーザ
を提供することができる。
【0059】また、この実施の形態1に係る半導体レー
ザにおいては、第2の上クラッド層のリッジ形状を有す
る部分の厚さを、利得部300とスポットサイズ変換部
200との間で均一としているので、光が導波される活
性層4の近傍部分と、この活性層4に導波される光を吸
収する材料であるGaAsからなるコンタクト層8との
距離を、スポットサイズ変換部200の領域においても
十分に離すことができ、レーザ光のコンタクト層8にお
ける吸収を無くして、レーザ特性の劣化を防ぐことがで
きる。
【0060】このように、本実施の形態1においては、
下クラッド層3上に配置された、利得部300において
は厚さが一定であり、スポットサイズ変換部200にお
いては上記利得領域から離れるにつれてその厚さが順次
薄くなっている活性層4と、この活性層4上に配置され
た,その上部に上記利得部300とスポットサイズ変換
部200との配列方向に向かって伸びるリッジ形状部1
0を有する,第1上クラッド層5と第2上クラッド層7
とからなる上クラッド層と、該リッジ形状部10の上部
平坦面上にコンタクト層8を挟んで配置されたp側電極
12とを備えるようにしたから、リッジ形状部10にお
いて電流を狭窄できるとともに、リッジ形状部10を形
成する際に、活性層4の電流が注入される領域が外気に
露出されないので、活性層4の電流が注入される領域に
酸化された部分が存在しないようにすることができ、信
頼性に優れた,スポットサイズ変換部と利得部とを同一
基板上に集積してなる半導体レーザを提供することがで
きる。
【0061】実施の形態2.図16は本発明の実施の形
態2に係る半導体レーザの構造を示す斜視図(図16
(a)),及び図16(a) のXVIb-XVIb 線による断面図(図
16(b))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ている。この実施の形態2に係
る半導体レーザは、上記実施の形態1に係る半導体レー
ザにおいて、スポットサイズ変換部300と利得部20
0とにおいて厚さの異なる下クラッド層3を設ける代わ
りに、厚さが基板1上において均一であるキャリア濃度
が1×1018cm-3のn−AlGaAs第1下クラッド
層30と、この第1の下クラッド層30上に配置され
た、利得部300においては均一な厚さを有するととも
に、スポットサイズ変換部300においては利得部30
0から離れるにつれてその厚さが薄くなっているキャリ
ア濃度が1×1018cm-3である第2のn−AlGaA
s下クラッド層33とを積層してなる下クラッド層34
を設けるようにしたものであり、第2の下クラッド層3
3の厚さは第1の下クラッド層30よりも十分に厚さが
薄くなるようにする。ここでは、第1の下クラッド層3
0の厚さは1.0μmとし、第2の下クラッド層33の
厚さは、厚さの厚い部分が0.5μmとする。なお、第
2の下クラッド層33の厚さは、0.1以上0.5μm
以下程度であれば良く、下クラッド層34の全体の厚さ
は1.5μm程度となるようにする。また、第1の下ク
ラッド層30と第2の下クラッド層31との間にはキャ
リア濃度が1×1018cm-3で厚さが5nmであるn−
GaAsキャップ層31とキャリア濃度が1×1018c
m-3で厚さが5nmであるn−GaAsバッファ層32
とが配置されている。このキャップ層31とバッファ層
32とは厚さが十分に薄いため、ここでは光の吸収は生
じない。
【0062】図4はこの実施の形態2に係る半導体レー
ザの製造方法の主要工程を示す斜視図であり、図におい
て、図16と同一符号は同一又は相当する部分を示して
いる。以下、本実施の形態2に係る半導体レーザの製造
方法について説明する。
【0063】まず、図4(a) に示すように、面方位が
(001)であるn−GaAs基板1上にn−GaAs
バッファ層2、n−AlGaAs第1下クラッド層3
0、n−GaAsキャップ層31をMOCVD法等を用
いて均一な厚さに結晶成長させる。このキャップ層31
は酸化されやすい第1下クラッド層30が外気に触れる
ことを防ぐために設けられている。そして、上記実施の
形態1において説明した活性層等を選択成長させる際に
用いた選択マスクと同様の選択マスク20をn−GaA
sキャップ層31上に形成する。
【0064】続いて、図4(b) に示すように、n−Ga
Asバッファ層32、n−AlGaAs第2下クラッド
層33、MQW活性層4、p−AlGaAs第1上クラ
ッド層5、p−GaAsキャップ層6を、MOCVD法
を用いて順次成長する。その後、上記実施の形態1にお
いて説明した図1(c) 以降と同様の工程により、図16
に示すような半導体レーザを得る。
【0065】本実施の形態2においても、選択マスク2
0を用いて形成される活性層4は、スポットサイズ変換
部200においては、利得部300から離れるに従い、
その厚さが薄くなっているものであるため、上記実施の
形態1と同様の効果を奏する。また、選択成長されたn
−AlGaAs第2下クラッド層33の層厚が厚さの厚
い部分でも0.5μm程度と薄いため、下クラッド層3
4全体の層厚変化量は下クラッド層全体を選択成長によ
り形成する上記実施の形態1に係る半導体レーザと比較
して小さい。これにより、スポットサイズ変換部200
と利得部300との間における活性層4の縦方向の曲が
りが小さくなり、レーザ光の利得部300とスポットサ
イズ変換部200との間の光の導波される方向を基板1
の表面とほぼ平行にできるとともに、レーザ光の出射方
向は基板1の表面とほぼ平行にできる。
【0066】また、第1下クラッド層30の厚さが均一
な厚さであるため、光が導波される活性層4と、この活
性層4に導波される光を吸収する材料であるGaAsか
らなる基板1との距離を、スポットサイズ変換部200
の領域においても十分に離すことができ、レーザ光の基
板1における吸収を無くして、レーザ特性の劣化を防ぐ
ことができる。
【0067】実施の形態3.図5は本発明の実施の形態
3に係る半導体レーザの製造方法の主要工程を示す斜視
図であり、図において、図2と同一符号は同一又は相当
する部分を示している。この実施の形態3は、上記実施
の形態1に係る半導体レーザの製造方法において、第2
上クラッド層とコンタクト層とをストライプ形状のマス
クを用いてエッチングしてリッジ形状部を形成する代わ
りに、キャリア濃度が1×1018cm-3である厚さ0.
4μmのp−AlGaAs第1上クラッド層5a上に、
キャリア濃度が1×1018cm-3で厚さが1.0μmの
第2上クラッド層7aとコンタクト層8とからなるリッ
ジ形状部10aを選択成長するようにして、上記実施の
形態1において説明した半導体レーザと同様の構造の半
導体レーザを得るようにしたものである。
【0068】以下、図5に基づいて本実施の形態3に係
る半導体レーザの製造方法について説明する。まず、上
記実施の形態1に係る半導体レーザの製造方法の、図1
(b)までに示した工程と同様の工程により、基板1上
に、選択マスク20を用いて下クラッド層3,活性層
4,厚さ0.4μmの第1上クラッド層5a,及びキャ
ップ層6を順次結晶成長させた後、図5(a) に示すよう
に、キャップ層6上にSiO2 等の絶縁膜をスパッタ法
により蒸着し、これを露光技術とエッチング技術とを用
いてパターン形成して、リッジ形状部10aを形成する
領域の両側に2本の選択マスク23を形成する。マスク
間隔は約4μm、マスク幅は約20μmとする。この選
択マスク23を選択成長用のマスクとして用いてキャッ
プ層6上にp−AlGaAsクラッド層7,及びp−G
aAsコンタクト層8をMOCVD法を用いて成長す
る。この時、選択マスク23上には結晶は成長されない
ために、図5(b) に示すように、選択マスク23に挟ま
れた領域にリッジ形状部10aが選択成長される。この
後、上記実施の形態1の製造方法と同様に、絶縁膜2
2,p側電極12,及びn側電極13を形成することに
より、図5(c) に示すような半導体レーザが得られる。
【0069】このような本実施の形態3においても、上
記実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、リッジ
形状部10aの高さが結晶成長されて形成された成長層
厚で決定されるので、上記実施の形態1のようにウエッ
トエッチングによりコンタクト層と上クラッド層とを除
去してリッジ形状部を形成するよりも、精度よくリッジ
形状部10aの高さを制御でき、リッジ形状部10aの
高さの基板1表面内における均一性を向上させることが
でき、高品質な半導体レーザを得ることができる。
【0070】実施の形態4.図17は本発明の実施の形
態4に係る半導体レーザの構造を示す斜視図(図17
(a)),及び平面図(図17(b))であり、図において、図
1と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、1
0bはリッジ形状部である。本実施の形態4に係る半導
体レーザは、上記実施の形態1に係る半導体レーザにお
いて、利得部では一定の幅を有するとともに、スポット
サイズ変換部では利得部から離れるに従って、その利得
部における幅から、順次、幅が狭くなっている、平面形
状がストライプ形状であるリッジ部10bを設けるよう
にしたものである。
【0071】図6はこの実施の形態4に係る半導体レー
ザの主要工程を説明するための、基板上方からみた平面
図であり、21cはリッジ形状部10bを形成するため
に用いられるSiO2 等の絶縁膜からなる選択マスクで
ある。以下、図6を用いてこの実施の形態4に係る半導
体レーザの製造方法について説明する。
【0072】まず、上記実施の形態1において説明した
半導体レーザの製造方法の,図2(a) から図2(c) まで
の工程と同様の工程により、基板1上に、選択マスク2
0を用いて下クラッド層3,活性層4,第1上クラッド
層5,及びキャップ層6を順次結晶成長させた後、選択
マスク20を除去して、第2上クラッド層7及びコンタ
クト層8を結晶成長させる。その後、図2(d) に示す工
程と同様の工程により、コンタクト層8上にリッジ形状
部10bを形成するための選択マスク21cを形成する
が、この選択マスク21cの平面形状を、図6に示すよ
うに、利得領域300aにおいては一定の幅を有し、か
つ、スポットサイズ変換領域200aにおいては、利得
部から離れるに従って、その利得領域300aにおける
幅から、順次、幅が狭くなっているようなストライプ形
状とする。そして、この選択マスク21cをエッチング
用マスクとしてコンタクト層8と第2上クラッド層7の
上部とをエッチングにより選択的に除去することによ
り、リッジ形状部10bを形成し、その後、図2(f) 以
降の製造工程と同様の工程により、絶縁膜22,p側電
極12,及びn側電極13を形成して、図17に示すよ
うな半導体レーザを得る。
【0073】上記実施の形態1に係る半導体レーザにお
いては、スポットサイズ変換部200のレーザ出射端面
近傍領域の活性層4の層厚を薄くすることにより、基板
1表面に垂直方向の光のしみだしを大きくして、ファフ
ィールドの縦方向の幅を狭くして、レーザ光のファフィ
ールドをほぼ円形にしたが、本実施の形態4において
は、さらに、スポットサイズ変換部200で、リッジ形
状部10bの幅を、利得部300から離れるに従って薄
くなるようにして、レーザ共振器端面14近傍のリッジ
形状部10bの幅を狭くした。これにより、このリッジ
幅が狭い部分においては、光の基板1の表面に水平な方
向、即ち横方向の閉じ込めが弱くなり、この結果、横方
向においてファフィールドの幅を容易に調整できるよう
になり、ファフィールドを円形にする効果を高めること
ができる。
【0074】実施の形態5.図18は本発明の実施の形
態5に係る半導体レーザの構造を示す斜視図であり、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
示しており、この実施の形態5に係る半導体レーザは、
上記実施の形態1に係る半導体レーザにおいて、リッジ
形状部10cを第2上クラッド層7の上部とp−GaA
sキャップ層26とからなるようにするとともに、この
リッジ形状部10cの両側を、厚さ1.5μm、キャリ
ア濃度が4×1018cm-3であるn−GaAs電流ブロ
ック層27で埋め込み、さらにこのリッジ形状部10c
上及び電流ブロック層27上に厚さ0.5μmでキャリ
ア濃度が1×1019m-3であるp−GaAsコンタクト
層28を配置するようにしたものである。
【0075】図7はこの実施の形態5に係る半導体レー
ザの製造方法の主要工程を示す図であり、図において、
図18と同一符号は同一または相当する部分を示してい
る。
【0076】以下、図7に基づいてこの実施の形態5に
係る半導体レーザの製造方法について説明する。まず、
上記実施の形態1において説明した半導体レーザの製造
方法の図2(a) から図2(c) までの工程と同様の工程に
より、基板1上に、選択マスク20を用いて下クラッド
層3,活性層4,第1上クラッド層5,及びキャップ層
6を順次結晶成長させた後、選択マスク20を除去し
て、第2上クラッド層7及びキャップ層26を結晶成長
させる。
【0077】その後、キャップ層26の表面全体にSi
O2 等の絶縁膜をスパッタ法により蒸着し、露光技術と
エッチング技術を用いてこれをパターン形成し、リッジ
形状部を形成する領域上のみに、幅約2μmの選択マス
ク25を1本形成する。この選択マスク25をマスクと
して、図7(a) に示すように、p−GaAsキャップ層
26及びp−AlGaAsクラッド層7の上部を深さが
1.1μmとなるようウェットエッチングで除去してリ
ッジ形状部10cを形成する。次に、図7(b)に示すよ
うに、選択マスク25を成長用マスクとして用いて、n
−GaAs電流ブロック層27をリッジ形状部10cの
両側を埋め込むように選択成長させ、選択マスク25を
除去後、図7(c) に示すように、p−GaAsコンタク
ト層28を基板1上の全面に成長させる。最後に、p側
電極12,及びn側電極13をそれぞれコンタクト層2
8上、及び基板1の裏面上に形成して、図18に示すよ
うな半導体レーザを得る。
【0078】この半導体レーザの動作原理について説明
する。p側電極12から利得部300に注入されるホー
ルは、断面形状が台形形状のリッジ形状部10c内に狭
窄され、効率よく活性層4に注入されて、電子と再結合
し光を放出する。
【0079】ここで、光は縦方向においては、上下に配
置されたクラッド層、即ち下クラッド層3,第1上クラ
ッド層5,第2上クラッド層7とにより、また横方向に
おいてはリッジ形状部10bの幅方向の両側に配置され
た、電流ブロック層27の材料であるGaAs結晶とリ
ッジ形状部10bの上部を除いた部分の材料であるAl
GaAs結晶との屈折率差により閉じ込められて導波さ
れる。即ち横方向においては、電流ブロック層27に達
した光が、この電流ブロック層27において吸収される
ことにより光が閉じ込められる。
【0080】したがって、この実施の形態5において
は、上記実施の形態1と同様の効果を奏するとともに、
横方向においては、光を半導体結晶である電流ブロック
層27を用いて閉じ込めることができるため、より高出
力化が可能となり、400mW程度の光を出すことがで
きる。
【0081】なお、この実施の形態5においては、活性
層4において発生する光を吸収する材料からなる電流ブ
ロック層27を用いるようにしたが、本発明において
は、電流ブロック層をリッジ形状部10の屈折率よりも
屈折率の小さい材料として、横方向の実効的な屈折率分
布を変化させて、光を横方向において閉じ込めるように
してもよい。
【0082】実施の形態6.図19は本発明の実施の形
態6に係る半導体レーザの構造を示す斜視図であり、図
において、図1と同一符号は同一又は相当する部分を示
しており、この実施の形態6に係る半導体レーザは、ス
ポットサイズ変換部200側のレーザ共振器端面14近
傍にイオン注入領域35を設け、このイオン注入領域3
5内の活性層4を無秩序化することにより、このレーザ
共振器端面14近傍の活性層4を窓構造としたものであ
る。
【0083】図8は本実施の形態6に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を示す斜視図であり、図におい
て、図19と同一符号は同一または相当する部分を示し
ている。
【0084】以下、図8を用いてこの実施の形態6に係
る半導体レーザの製造方法について説明する。まず、上
記実施の形態1において説明した半導体レーザの製造方
法の図2(a) から図2(b) までの工程と同様の工程によ
り、基板1上に、選択マスク20を用いて下クラッド層
3,活性層4,第1上クラッド層5,及びキャップ層6
を順次結晶成長させる。続いて、図8に示すように、レ
ジスト膜等をマスクとして活性層4に達するまでスポッ
トサイズ変換領域200aのレーザ共振器端面を形成す
る領域近傍に基板1上方からSiのイオン注入を行い、
イオン注入領域を形成する。なおイオン注入の代わり
に、SiやZn等の拡散を行うようにしてもよい。その
後、アニールを行うことにより、Siイオン注入された
領域35内のMQW活性層4はMQW構造が無秩序化さ
れ、無秩序化されていない領域のMQW活性層4のPL
波長より、無秩序化された領域のPL波長が短波長化さ
れ、このイオン注入領域35内の活性層4が窓構造とな
る。その後、上記実施の形態1に係る半導体レーザの製
造方法と同様に、選択マスク20を除去して、第2上ク
ラッド層7及びコンタクト層8を結晶成長させ、リッジ
形状部10を形成し、絶縁膜22及びp側電極12,n
側電極13を形成して、図19に示すような半導体レー
ザを得る。
【0085】この実施の形態5においては、上記実施の
形態1と同様の効果を奏するとともに、スポットサイズ
変換部200内のレーザ共振器端面14近傍の活性層4
をイオン注入により無秩序化して、窓構造としているた
め、レーザ光のレーザ共振器端面における吸収を低減し
て、より端面劣化を抑えることができ、半導体レーザの
高出力化を実現できる。
【0086】実施の形態7.図9は本発明の実施の形態
7に係る半導体レーザの製造方法を説明するための平面
図である。本発明は、上記実施の形態1に係る半導体レ
ーザの製造方法において、活性層4を選択成長させる選
択マスクとして、SiO2 等の絶縁膜からなる選択マス
ク50を用いるようにしたものである。
【0087】上記実施の形態1においては、図2に示す
ように、選択マスク20を用いて、活性層4を基板1上
に選択成長させることにより、利得部300においては
厚さが均一であるとともに、スポットサイズ変換部20
0においては厚さが、利得部300から離れるにつれて
順次薄くなっている活性層4を形成していた。
【0088】図10(a) は、選択マスク20を用いて活
性層を選択成長させた場合における,スポットサイズ変
換部側の共振器端面からの距離と、活性層の相対層厚と
の関係を示す図であり、実線で示した部分は、実際に形
成される活性層の層厚プロファイルを示し、点線で示し
た部分は、理想的な層厚プロファイルを示す。
【0089】この図からわかるように、選択マスク20
を用いた選択成長では、利得部300の層厚プロファイ
ルがスポットサイズ変換部200においては完全には平
坦とはならないため、この平坦でない領域を流れる電流
はレーザ発振に寄与せずに、しきい値電流増加等の,レ
ーザ特性を劣化させる原因となる可能性がある。
【0090】そこで、この実施の形態7においては、活
性層4を図10(a) において点線に示したような理想的
な層厚プロファイルにするために、上記実施の形態1に
係る半導体レーザの製造方法において、活性層4を選択
成長させる選択マスクとして、利得部300とスポット
サイズ変換部200との境界部分近傍の活性層4の層厚
を、実施の形態1において用いた選択マスク20よりも
増加させることができるような平面形状を有する選択マ
スク50を用いるようにしたものである。
【0091】この選択マスク50は、図9に示すよう
に、利得領域300a上のみに一定の間隔を隔てて互い
に平行に配置された、レーザ共振器長方向となる方向に
伸びる一定幅である2本のストライプ形状の絶縁膜50
aと、この2本の絶縁膜50aのそれぞれの、互いに向
かい合っている側部に対して反対側に位置する側部の、
スポットサイズ変換領域200a側の端部近傍に接する
よう配置された、一定幅であるレーザ共振器長方向とな
る方向に伸びるストライプ形状の2本の絶縁膜50bか
らなっている。例えば、絶縁膜50aのそれぞれのレー
ザ共振器長方向の長さは約1800μm、幅は70μm
であり、絶縁膜50a同士の間隔は50μmである。ま
た、絶縁膜50bのレーザ共振器長方向の長さは50μ
mで、幅は20μmである。
【0092】この実施の形態7に係る半導体レーザの製
造方法においては、上記実施の形態1に係る半導体レー
ザの製造方法の、図2(a),(b) に示す工程において、こ
の選択マスク50を用いて活性層4を含む半導体層を結
晶成長させることにより理想的な層厚プロファイル、即
ち、利得部300においては層厚がほぼ一定である活性
層4を得ることができる。
【0093】図10(b) は、選択マスク50を用いて活
性層4を選択成長させた場合における,スポットサイズ
変換部200側の共振器端面14からの距離と、活性層
4の相対層厚との関係を示す図であり、実線で示した部
分は、実際に形成される活性層の層厚プロファイルを示
し、点線で示した部分は、理想的な層厚プロファイルを
示す。この図から、利得部300においては、層厚がほ
ぼ一定である活性層4を備えた半導体レーザを得られる
ことがわかる。
【0094】したがって、この実施の形態7に係る半導
体レーザの製造方法においては、選択マスク50を用い
て活性層4を形成することにより、利得部300におい
ては層厚が一定である活性層4を得ることができ、これ
により、レーザ発振に寄与しない電流成分を低減するこ
とができ、半導体レーザの低しきい値化を図ることがで
きる。
【0095】なお、上記実施の形態7においては、活性
層を選択成長させる際に選択マスク50を用いるように
したが、本発明においては、図20(a) に示すような、
利得領域300a上のみに一定の間隔を隔てて互いに平
行に配置された、レーザ共振器長方向となる方向に伸び
る一定幅である2本のストライプ形状のSiO2 等の絶
縁膜51aと、この2本の絶縁膜51aのそれぞれの、
互いに向かい合っている側部の、スポットサイズ変換領
域200a側の端部近傍に接するよう配置された、一定
幅であるレーザ共振器長方向となる方向に伸びるストラ
イプ形状の2本のSiO2 等の絶縁膜51bとからなる
成長マスク51を用いるようにしてもよい。例えば、絶
縁膜51aのそれぞれのレーザ共振器長方向の長さは約
1800μm、幅は70μmであり、絶縁膜51a同士
の間隔は50μmである。また、各絶縁膜51bのレー
ザ共振器長方向の長さは50μmで、幅は10μmであ
る。このような場合においても上記実施の形態7と同様
の効果を奏する。
【0096】また、上記実施の形態7においては、活性
層4を選択成長させる際に選択マスク50を用いるよう
にしたが、本発明においては、図20(b) に示すよう
な、利得領域300a上から、スポットサイズ変換領域
200a上のレーザ共振器端面となる部分に達しない位
置まで、互いに平行に配置された、利得領域300aに
おいては互いに一定の間隔を隔てており、スポットサイ
ズ変換領域200a上においては利得領域300aから
離れるにしたがって両者の間隔が広がっているととも
に、利得領域300aにおいてはその幅が一定であり、
スポットサイズ変換領域200aにおいては、利得領域
300aから離れるにしたがってその幅が狭くなってい
る、レーザ共振器長方向となる方向に伸びる2本のスト
ライプ形状のSiO2 等の絶縁膜52aからなる成長マ
スク52を用いるようにしてもよい。例えば、絶縁膜5
2aのそれぞれのレーザ共振器長方向の長さは約200
0μm、スポットサイズ変換領域200a上におけるレ
ーザ共振器長方向の長さは100μm、利得領域300
aにおける幅は70μm、スポットサイズ変換領域20
0aの、利得領域300aに最も近い部分における幅は
70μm、絶縁膜52a同士の利得領域300aにおけ
る間隔は4μm、スポットサイズ変換領域200a側の
レーザ共振器端面と絶縁膜52aとの距離は50μmで
ある。このような場合においても上記実施の形態7と同
様の効果を奏する。
【0097】また、上記実施の形態7においては、活性
層4を選択成長させる際に選択マスク50を用いるよう
にしたが、本発明においては、図20(c) に示すよう
な、利得領域300a上から、スポットサイズ変換領域
200a上のレーザ共振器端面となる部分に達しない位
置まで、互いに平行に一定の間隔を隔てて配置された、
利得領域300aにおいては一定幅であり、スポットサ
イズ変換領域200aにおいては、利得領域300aか
ら離れるに従ってその幅が狭くなっている、レーザ共振
器長方向となる方向に伸びる、2本のストライプ形状の
SiO2 等の絶縁膜53aからなる成長マスク53を用
いるようにしてもよい。例えば、絶縁膜53aのそれぞ
れのレーザ共振器長方向の長さは約2000μm、スポ
ットサイズ変換領域200a上におけるレーザ共振器長
方向の長さは100μm、利得領域300aにおける幅
は70μm、スポットサイズ変換領域200aの、利得
領域300aに最も近い部分における幅は70μm、絶
縁膜52a同士の間隔は4μm、スポットサイズ変換領
域200a側のレーザ共振器端面と絶縁膜52aとの距
離は50μmである。このような場合においても上記実
施の形態7と同様の効果を奏する。
【0098】なお、上記実施の形態1〜7においては発
振波長が0.98μmである半導体レーザについて説明
したが、本発明は、活性層の仕様を変えたその他の波長
で発振する半導体レーザであってもよく、このような場
合においても、上記実施の形態1〜7と同様の効果を奏
する。
【0099】また、上記実施の形態1〜7においては基
板として導電型がn型の半導体層を用いるようにした
が、本発明においては、基板の導電型がp型で、上記各
実施の形態においてn型である層をp型とし、p型であ
る層をn型としてもよく、このような場合においても上
記実施の形態1〜7と同様の効果を奏する。
【0100】また、上記実施の形態1〜7においては、
いわゆるファブリペロー型半導体レーザについて説明し
たが、本発明は、例えば分布帰還型半導体レーザ等の他
の構造の半導体レーザであってもよく、このような場合
においても上記実施の形態1〜7と同様の効果を奏す
る。
【0101】また、上記実施の形態1〜7においては、
材料系がGaAs系である半導体レーザについて説明し
たが、本発明は他の材料系の半導体レーザであってもよ
く、このような場合においても上記実施の形態1〜7と
同様の効果を奏する。
【0102】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、互いに
隣接するよう配列されている利得領域と,スポットサイ
ズ変換領域とを有する第1導電型半導体基板と、該基板
上に配置された第1導電型下クラッド層と、該第1導電
型下クラッド層上に配置された、利得領域においては厚
さが一定であり、スポットサイズ変換領域においては上
記利得領域から離れるにつれてその厚さが順次薄くなっ
ている活性層と、該活性層上に配置された、その上部
に、上記利得領域とスポットサイズ変換領域との配列方
向に向かって伸びるリッジ形状部を有する第2導電型上
クラッド層と、上記上クラッド層のリッジ形状部上に、
第2導電型コンタクト層を挟んで配置された第1の電極
と、上記基板の裏面上に配置された第2の電極とを備え
るようにしたから、上クラッド層のリッジ形状部におい
て電流を狭窄できるとともに、このリッジ形状部を形成
する際に、活性層の電流が注入される領域が外気に露出
されず、活性層の電流が注入される領域に酸化された部
分が存在しないようにすることができ、高い信頼性を有
する、スポットサイズ変換部と利得部とを同一基板上に
集積してなる半導体レーザを提供できる効果がある。
【0103】また、この発明によれば、上記下クラッド
層は、第1の下クラッド層と、該第1の下クラッド層上
に配置された第2の下クラッド層とからなり、上記第1
下クラッド層の厚さは、均一な厚さであり、上記第2下
クラッド層は、その厚さが利得領域においては一定で、
スポットサイズ変換領域においては上記利得領域から離
れるにつれて順次薄くなっているようにしたから、スポ
ットサイズ変換領域と利得領域との間での、活性層の基
板に垂直な方向の曲がりを小さくして、光の導波される
方向,及びレーザ光の出射方向を基板の表面とほぼ平行
にできるとともに、均一な厚さの第1下クラッド層によ
り、光が導波される活性層と、基板との距離を、スポッ
トサイズ変換領域上においても十分に離すことができ、
レーザ光の基板における吸収を無くして、レーザ特性の
劣化を防ぐことができる効果がある。
【0104】また、この発明によれば、上記第2下クラ
ッド層の厚さを、上記第1下クラッド層の厚さよりも薄
くしたから、スポットサイズ変換領域と利得領域との間
での、活性層の基板に垂直な方向の曲がりをさらに小さ
くして、光の導波される方向,及びレーザ光の出射方向
を基板の表面とより平行に近くすることができる効果が
ある。
【0105】また、この発明によれば、上記上クラッド
層は、第1の上クラッド層と、該第1の上クラッド層上
に配置された、その上部に上記リッジ形状部を有する第
2の上クラッド層とからなり、上記第1上クラッド層
は、その厚さが利得領域においては一定で、スポットサ
イズ変換領域においては上記利得領域から離れるにつれ
て順次薄くなっており、上記第2上クラッド層の厚さ
を、均一な厚さとしたから、均一な厚さの第2上クラッ
ド層により、光が導波される活性層と、コンタクト層と
の距離を、スポットサイズ変換領域上においても十分に
離すことができ、レーザ光のコンタクト層における吸収
を無くして、レーザ特性の劣化を防ぐことができる効果
がある。
【0106】また、この発明によれば、上記第1上クラ
ッド層の厚さを、上記第2上クラッド層の厚さよりも薄
くしたから、スポットサイズ変換領域上における活性層
と、コンタクト層との距離を、さらに十分に離すことが
でき、レーザ光のコンタクト層における吸収を無くし
て、レーザ特性の劣化をさらに防ぐことができる効果が
ある。
【0107】また、この発明によれば、上記リッジ形状
部を、上記利得領域上においてはその幅が一定であり、
上記スポットサイズ変換部上においてはその幅が、上記
利得領域から離れるに従って順次狭くなっているように
したから、リッジ幅が狭い部分で、光の横方向の閉じ込
めを弱くして、横方向でのファフィールドの幅を容易に
調整できるようになり、ファフィールドを円形にする効
果を高めることができる効果がある。
【0108】また、この発明によれば、上記リッジ形状
部の周囲の第2上クラッド層上に、該リッジ形状部を埋
め込むように、第1導電型電流ブロック層が配置するよ
うにしたから、横方向においては、光を半導体結晶であ
る電流ブロック層を用いて閉じ込めることができ、半導
体レーザの高出力化を図ることができる効果がある。
【0109】また、この発明によれば、上記活性層は量
子井戸構造を有しており、上記基板、下クラッド層、活
性層、及び上クラッド層は、上記リッジ形状部の伸びる
方向に対して垂直な1対のレーザ共振器端面を備えてお
り、上記活性層のスポットサイズ変換領域側のレーザ共
振器端面近傍部分を、その量子井戸構造が無秩序化され
ているようにしたから、レーザ共振器端面における光の
吸収を防いで、高出力動作の可能な半導体レーザを提供
できる効果がある。
【0110】また、この発明によれば、上記基板の利得
領域上に配置された下クラッド層、活性層、及び上クラ
ッド層を、上記基板の幅方向の中央部近傍のみに配置す
るようにしたから、高い信頼性を有する、スポットサイ
ズ変換部と利得部とを同一基板上に集積してなる半導体
レーザを提供できる効果がある。
【0111】また、この発明によれば、上記活性層を、
AlまたはGaの少なくとも一方を含む混晶半導体層か
らなるようにしたから、高い信頼性を有する、スポット
サイズ変換部と利得部とを同一基板上に集積してなる半
導体レーザを提供できる効果がある。
【0112】また、この発明によれば、互いに隣接する
よう配列されている利得領域と,スポットサイズ変換領
域とを有する第1導電型半導体基板を用意し、該基板上
に、第1導電型下クラッド層と、利得領域においては厚
さが一定で,スポットサイズ変換領域においては、上記
利得領域から離れるにつれてその厚さが順次薄くなって
いる活性層と、上記利得領域とスポットサイズ変換領域
との配列方向に向かって伸びるリッジ形状部をその上部
に有する第2導電型上クラッド層を形成する工程とを備
えるようにしたから、活性層の電流が注入される領域を
外気に露出させることなく、電流狭窄のための構造であ
るリッジ形状部を形成することができ、活性層の電流が
注入される領域に酸化された部分が存在しないようにす
ることができ、高い信頼性を有する、スポットサイズ変
換部と利得部とを同一基板上に集積してなる半導体レー
ザを提供できる効果がある。
【0113】また、この発明によれば、上記活性層は、
上記利得領域とスポットサイズ変換領域との配列方向に
向かって伸びる,それぞれの上記利得領域における幅が
一定であるとともに、それぞれの上記スポットサイズ変
換領域における幅が上記利得領域の幅よりも狭い,また
は0である、所定の間隔を隔てて互いに平行に配置され
た2つの絶縁膜からなる選択成長マスクを用いて選択成
長させることにより形成するようにしたから、高い信頼
性を有する、スポットサイズ変換部と利得部とを同一基
板上に集積してなる半導体レーザを提供できる効果があ
る。
【0114】また、この発明によれば、上記下クラッド
層は、第1下クラッド層と、第2下クラッド層とからな
り、上記下クラッド層を形成する工程は、上記第1下ク
ラッド層を上記基板上に均一な厚さとなるよう形成する
工程と、上記選択成長マスクを用いて上記第2下クラッ
ド層を上記第1下クラッド層上に選択成長させる工程と
からなるようにしたから、上記第1下クラッド層の厚さ
は、均一な厚さとし、上記第2下クラッド層は、その厚
さが利得領域においては一定で、スポットサイズ変換領
域においては上記利得領域から離れるにつれて順次薄く
なっているようにすることができ、スポットサイズ変換
領域と利得領域との間での、活性層の基板に垂直な方向
の曲がりを小さくして、光の導波される方向,及びレー
ザ光の出射方向を基板の表面とほぼ平行にできるととも
に、均一な厚さの第1下クラッド層によって、光が導波
される活性層と、基板との距離を、スポットサイズ変換
領域上においても十分に離すことができ、レーザ光の基
板における吸収を無くして、レーザ特性の劣化を防ぐこ
とができる効果がある。
【0115】また、この発明によれば、上記上クラッド
層は、第1上クラッド層と、第2上クラッド層とからな
り、上記上クラッド層を形成する工程は、上記第1上ク
ラッド層を上記選択成長マスクを用いて上記活性層上に
結晶成長させる工程と、上記選択成長マスクを除去し、
該第1上クラッド層上に上記第2上クラッド層を結晶成
長させる工程と、該第2上クラッド層の上部を上記リッ
ジ形状部となるよう選択エッチングする工程とからなる
ようにしたから、第1上クラッド層を、その厚さが利得
領域においては一定で、スポットサイズ変換領域におい
ては上記利得領域から離れるにつれて順次薄くなってい
るようにし、上記第2上クラッド層の厚さを、均一な厚
さとなるようにすることができ、均一な厚さの第2上ク
ラッド層により、光が導波される活性層と、コンタクト
層との距離を、スポットサイズ変換領域上においても十
分に離すことができ、レーザ光のコンタクト層における
吸収を無くして、レーザ特性の劣化を防ぐことができる
効果がある。
【0116】また、この発明によれば、上記上クラッド
層は、第1上クラッド層と、第2上クラッド層とからな
り、上記上クラッド層を形成する工程は、上記第1上ク
ラッド層を上記選択成長マスクを用いて上記活性層上に
結晶成長させる工程と、上記選択成長マスクを除去し、
該第1上クラッド層上に上記第2上クラッド層をリッジ
形状となるよう選択成長させる工程とからなるようにし
たから、リッジ形状部の高さを結晶成長させた第2上ク
ラッド層の成長層厚で決定されるので、精度よくリッジ
形状部の高さを制御でき、リッジ形状部の高さの基板表
面内における均一性を向上させることができ、高品質な
半導体レーザを提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係る半導体レーザ
の構造を示す図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係る半導体レーザ
の製造方法を示す工程図である。
【図3】 この発明に実施の形態1に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を説明するための平面図である。
【図4】 この発明の実施の形態2に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を示す工程図である。
【図5】 この発明の実施の形態3に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を示す工程図である。
【図6】 この発明の実施の形態4に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を説明するための平面図である。
【図7】 この発明の実施の形態5に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を示す工程図である。
【図8】 この発明の実施の形態6に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を示す工程図である。
【図9】 この発明の実施の形態7に係る半導体レーザ
の製造方法の主要工程を説明するための平面図である。
【図10】 この発明の実施の形態7に係る半導体レー
ザの製造方法を説明するための図である。
【図11】 従来の半導体レーザの構造を示す斜視図で
ある。
【図12】 従来の半導体レーザの製造方法を示す工程
図である。
【図13】 従来のスポットサイズ変換型半導体レーザ
の構造を示す斜視図である。
【図14】 従来のスポットサイズ変換型半導体レーザ
の製造方法を示す工程図である。
【図15】 この発明に実施の形態1に係る半導体レー
ザの製造方法の主要工程を説明するための断面図であ
る。
【図16】 この発明の実施の形態2に係る半導体レー
ザの構造を示す図である。
【図17】 この発明の実施の形態4に係る半導体レー
ザの構造を示す図である。
【図18】 この発明の実施の形態5に係る半導体レー
ザの構造を示す図である。
【図19】 この発明の実施の形態6に係る半導体レー
ザの構造を示す図である。
【図20】 この発明の実施の形態7に係る半導体レー
ザの製造方法の主要工程を説明するための平面図であ
る。
【図21】 従来の半導体レーザの製造方法を示す工程
図である。
【符号の説明】
1 n−GaAs基板、2 n−GaAsバッファ層、
3 n−AlGaAs下クラッド層、4 MQW活性
層、5,5a p−AlGaAs第1上クラッド層、
6,26 p−GaAsキャップ層、7,7a p−A
lGaAs第2上クラッド埋込層、8,28 p−Ga
Asコンタクト層、10,10a,10b,10c リ
ッジ形状部、11,22 絶縁膜、11a,22a 開
口部、12 p側電極、13 n側電極、14 レーザ
共振器端面、15,20,21,21a,21b,21
c、50,51,52,53 選択マスク、20a,2
2,50a,50b,51a,51b,52a,53a
絶縁膜、15a 開口部、27 n−GaAs電流ブ
ロック層、30 n−AlGaAs第1下クラッド層、
31 n−GaAsキャップ層、32 n−GaAsバ
ッファ層、33 n−AlGaAs第2下クラッド層、
34 下クラッド層、35 イオン注入領域、61 p
−GaAs基板、62 p−AlGaAsクラッド層、
63 p−AlGaAs活性層、64 n−AlGaA
sクラッド層、65 n−GaAsコンタクト層、69
SiO2 膜、100 素子形成領域、101 n−I
nP基板、102 n−InP下クラッド層、103
MQW活性層、104 p−InP第1上クラッド層、
105 p−InP電流ブロック層、106 n−In
P電流ブロック層、107 p−InP第2上クラッド
層、108 p−InGaAsコンタクト層、109
p側電極、110 n側電極、111,112 選択マ
スク、113 リッジ形状部、200 スポットサイズ
変換部、200a スポットサイズ変換領域、300
利得部、300a 利得領域。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに隣接するよう配列されている利得
    領域と,スポットサイズ変換領域とを有する第1導電型
    半導体基板と、 該基板上に配置された第1導電型下クラッド層と、 該第1導電型下クラッド層上に配置された、利得領域に
    おいては厚さが一定であり、スポットサイズ変換領域に
    おいては上記利得領域から離れるにつれてその厚さが順
    次薄くなっている活性層と、 該活性層上に配置された、その上部に、上記利得領域と
    スポットサイズ変換領域との配列方向に向かって伸びる
    リッジ形状部を有する第2導電型上クラッド層と、 上記上クラッド層のリッジ形状部上に、第2導電型コン
    タクト層を挟んで配置された第1の電極と、 上記基板の裏面上に配置された第2の電極とを備えたこ
    とを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記下クラッド層は、第1の下クラッド層と、該第1の
    下クラッド層上に配置された第2の下クラッド層とから
    なり、 上記第1下クラッド層の厚さは、均一な厚さであり、 上記第2下クラッド層は、その厚さが利得領域において
    は一定で、スポットサイズ変換領域においては上記利得
    領域から離れるにつれて順次薄くなっていることを特徴
    とする半導体レーザ。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記第2下クラッド層の厚さは、上記第1下クラッド層
    の厚さよりも薄いことを特徴とする半導体レーザ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記上クラッド層は、第1の上クラッド層と、該第1の
    上クラッド層上に配置された、その上部に上記リッジ形
    状部を有する第2の上クラッド層とからなり、上記第1
    上クラッド層は、その厚さが利得領域においては一定
    で、スポットサイズ変換領域においては上記利得領域か
    ら離れるにつれて順次薄くなっており、 上記第2上クラッド層の厚さは、均一な厚さであること
    を特徴とする半導体レーザ。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記第1上クラッド層の厚さは、上記第2上クラッド層
    の厚さよりも薄いことを特徴とする半導体レーザ。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記リッジ形状部は、上記利得領域上においてはその幅
    が一定であり、上記スポットサイズ変換部上においては
    その幅が、上記利得領域から離れるに従って順次狭くな
    っていることを特徴とする半導体レーザ。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記リッジ形状部の周囲の第2上クラッド層上には、該
    リッジ形状部を埋め込むように、第1導電型電流ブロッ
    ク層が配置されていることを特徴とする半導体レーザ。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記活性層は量子井戸構造を有しており、 上記基板、下クラッド層、活性層、及び上クラッド層
    は、上記リッジ形状部の伸びる方向に対して垂直な1対
    のレーザ共振器端面を備えており、 上記活性層のスポットサイズ変換領域側のレーザ共振器
    端面近傍部分は、その量子井戸構造が無秩序化されてい
    ることを特徴とする半導体レーザ。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記基板の利得領域上に配置された下クラッド層、活性
    層、及び上クラッド層は、上記基板の幅方向の中央部近
    傍のみに配置されていることを特徴とする半導体レー
    ザ。
  10. 【請求項10】 請求項1に記載の半導体レーザにおい
    て、 上記活性層は、AlまたはGaの少なくとも一方を含む
    混晶半導体層からなることを特徴とする半導体レーザ。
  11. 【請求項11】 互いに隣接するよう配列されている利
    得領域と,スポットサイズ変換領域とを有する第1導電
    型半導体基板を用意し、 該基板上に、第1導電型下クラッド層と、利得領域にお
    いては厚さが一定で,スポットサイズ変換領域において
    は、上記利得領域から離れるにつれてその厚さが順次薄
    くなっている活性層と、上記利得領域とスポットサイズ
    変換領域との配列方向に向かって伸びるリッジ形状部を
    その上部に有する第2導電型上クラッド層を形成する工
    程とを備えたことを特徴とする半導体レーザの製造方
    法。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の半導体レーザの製
    造方法において、 上記活性層は、上記利得領域とスポットサイズ変換領域
    との配列方向に向かって伸びる,それぞれの上記利得領
    域における幅が一定であるとともに、それぞれの上記ス
    ポットサイズ変換領域における幅が上記利得領域の幅よ
    りも狭い,または0である、所定の間隔を隔てて互いに
    平行に配置された2つの絶縁膜からなる選択成長マスク
    を用いて選択成長させることにより形成することを特徴
    とする半導体レーザの製造方法。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載の半導体レーザの製
    造方法において、 上記下クラッド層は、第1下クラッド層と、第2下クラ
    ッド層とからなり、 上記下クラッド層を形成する工程は、 上記第1下クラッド層を上記基板上に均一な厚さとなる
    よう形成する工程と、 上記選択成長マスクを用いて上記第2下クラッド層を上
    記第1下クラッド層上に選択成長させる工程とからなる
    ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  14. 【請求項14】 請求項12に記載の半導体レーザの製
    造方法において、 上記上クラッド層は、第1上クラッド層と、第2上クラ
    ッド層とからなり、 上記上クラッド層を形成する工程は、 上記第1上クラッド層を上記選択成長マスクを用いて上
    記活性層上に結晶成長させる工程と、 上記選択成長マスクを除去し、該第1上クラッド層上に
    上記第2上クラッド層を結晶成長させる工程と、 該第2上クラッド層の上部を上記リッジ形状部となるよ
    う選択エッチングする工程とからなることを特徴とする
    半導体レーザの製造方法。
  15. 【請求項15】 請求項12に記載の半導体レーザの製
    造方法において、 上記上クラッド層は、第1上クラッド層と、第2上クラ
    ッド層とからなり、 上記上クラッド層を形成する工程は、 上記第1上クラッド層を上記選択成長マスクを用いて上
    記活性層上に結晶成長させる工程と、 上記選択成長マスクを除去し、該第1上クラッド層上に
    上記第2上クラッド層をリッジ形状となるよう選択成長
    させる工程とからなることを特徴とする半導体レーザの
    製造方法。
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