半導体レーザ及びその製造方法
【課題】動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】実屈折率型半導体レーザ１において、基板２と、第１のクラッド層４と、活性層５と、第２のクラッド層６と、リッジ部８と電流狭窄層９とを備え、第２のクラッド層６のリッジ部８直下にｐ型の第１の半導体領域６Ｐが配設され、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にｎ型の第２の半導体領域６Ｎが配設される。第２のクラッド層６の第２の半導体領域６Ｎは電流狭窄層９からのｎ型ドーパントの拡散によりｎ型に反転したものである。
【解決手段】実屈折率型半導体レーザ１において、基板２と、第１のクラッド層４と、活性層５と、第２のクラッド層６と、リッジ部８と電流狭窄層９とを備え、第２のクラッド層６のリッジ部８直下にｐ型の第１の半導体領域６Ｐが配設され、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にｎ型の第２の半導体領域６Ｎが配設される。第２のクラッド層６の第２の半導体領域６Ｎは電流狭窄層９からのｎ型ドーパントの拡散によりｎ型に反転したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関し、特に光情報処理、光計測等の光源として使用される半導体レーザ及びその製造方法に関する。更に、本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を用いた実屈折率型半導体レーザ及びその製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を用いて製作された半導体レーザにおいては、高温動作特性の改善が強く求められている。この高温特性に優れた半導体レーザとして、動作電流を小さくすることができる実屈折率型半導体レーザの開発が進められている。
【０００３】
この種の実屈折率型半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板上にそれぞれ積層されたｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ノンドープ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング停止層、リッジ部を備え、更にリッジ部を挟持する電流狭窄層を備えている。リッジ部は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とその上に積層されたｐ型ＧａＩｎＰキャップ層とを備えている。ｎ型ＧａＡｓ基板のｎ型ＧａＡｓバッファ層が積層された表面とは反対の裏面にｎ型オーミック電極が形成されている。電流狭窄層はｎ型ＡｌＩｎＰ層により形成されている。リッジ部のｐ型ＧａＩｎＰキャップ層上及び電流狭窄層上にはｐ型ＧａＡｓコンタクト層が形成され、このｐ型ＧａＡｓコンタクト層上にはｐ型オーミック電極が形成されている。実屈折率型半導体レーザは、その製造プロセスにおいて上記の内部構造を有する半導体ウエーハをリッジ部に対して垂直な方向に所定の長さで劈開し、この劈開された端面をミラーとして使用する。
【０００４】
実屈折率型半導体レーザの発振動作は以下の通りである。まず最初に、ｐ型オーミック電極からｎ型オーミック電極に向かって順方向電流が注入される。この電流が発振閾値以上になったとき、リッジ部の下部に対応した活性層からレーザ発振が生じ、実屈折率型半導体レーザからレーザ光を出射することができる。
【０００５】
このような実屈折率型半導体レーザにおいては、動作電流が小さいので、高温動作特性が優れている。ところが、同一レベルの動作電流が印加されても大きな光出力において発振が生じるので、小さなサージ電圧によっても端面が破壊され易く、耐サージ特性を十分に確保することが難しい。
【０００６】
例えば下記特許文献１には、耐サージ特性を向上することができる半導体レーザが開示されている。この半導体レーザは、電流狭窄効果がなくならず、かつ適当な電圧によってターンオンするような範囲内に電流狭窄層の厚さを調整している。この半導体レーザにおいては、サージ電圧がある電圧以上になると電流狭窄を行っているｐｎｐｎ構造のサイリスタのターンオン動作が生じ、サージ電流が電流狭窄部を流れ、発光部分の電流が増加しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６８５３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実屈折率型半導体レーザの耐サージ特性を改善するために、実屈折率型半導体レーザの構造に上記特許文献１に開示された半導体レーザの構造を利用した場合、以下の点について配慮がなされていなかった。例えば実屈折率型半導体レーザは２０ｍＡ以下の低い電流で発振するので、サイリスタのターンオン動作が生じる前に端面を破壊するほどの電流が流れてしまう。従って、実屈折率型半導体レーザの耐サージ特性を実効的に改善することができなかった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る第１特徴は、半導体レーザにおいて、基板と、基板上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層と、第１のクラッド層上に配設された活性層と、活性層上の一部に配設され、第１の導電型の第１のドーパント及び第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントの双方を有し、第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第２の導電型の第１の半導体領域、及び活性層上の他の一部に配設され、第１のドーパント及び第２のドーパントの双方を有し、第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第１の導電型の第２の半導体領域を有する第２のクラッド層と、第２のクラッド層の第１の半導体領域上に配設され、第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部と、第２のクラッド層の第２の半導体領域上に配設され、第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層とを備える。
【００１１】
第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、リッジ部下における活性層と第２のクラッド層の第１の半導体領域との接合部のバンドギャップに比べて、電流狭窄層の第３の半導体領域と第４の半導体領域との接合部のバンドギャップが大きいことが好ましい。また、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、第２のドーパントの拡散速度は第１のドーパントの拡散速度に比べて速いことが好ましい。また、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、第１のドーパントはＳｉであり、第２のドーパントはＺｎであることが好ましい。また、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第３の半導体領域から電流狭窄層下の第１のクラッド層に至る活性層、第２のクラッド層の第２の半導体領域が第１の導電型に設定されていることが好ましい。更に、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第３の半導体領域、第４の半導体領域はいずれもＡｌを含む化合物半導体により構成され、第３の半導体領域と第４の半導体領域との間に、第１の導電型を有し、第３の半導体領域のＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の実施例の第２の特徴は、半導体レーザの製造方法において、基板上に第１の導電型の第１のクラッド層を形成する工程と、第１のクラッド層上に活性層を形成する工程と、活性層上に第１の導電型の第１のドーパント及び第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントの双方を有する第２のクラッド層を形成する工程と、第２のクラッド層上の一部に第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部を形成する工程と、第２のクラッド層上の他の一部に第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層を形成する工程と、第２のクラッド層において、リッジ部下に第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第２の導電型の第１の半導体領域を形成し、電流狭窄層下に第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第１の導電型の第２の半導体領域を形成する工程とを備える。
【００１３】
第２の特徴に係る半導体レーザの製造方法において、第２のクラッド層の第１の半導体領域及び第２の半導体領域を形成する工程は、第２のクラッド層を形成した後に熱処理を行い、第２のクラッド層の電流狭窄層下の第２のドーパントを第２のクラッド層のリッジ部下に拡散することにより、リッジ部下に第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第１の半導体領域を形成し、電流狭窄層下に第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第２の半導体領域を形成する工程であることが好ましい。
【００１４】
本発明の実施例に係る第３の特徴は、半導体レーザにおいて、基板と、基板上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層と、第１のクラッド層上に配設された活性層と、活性層上に配設された第２のクラッド層と、第２のクラッド層上の一部に配設され、第１の導電型とは反対の第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部と、第２のクラッド層上の他の一部に配設され、第１の導電型の第１のドーパントを有する第１の導電型の第１の半導体領域及びこの第１の半導体領域上の第２の導電型の第２の半導体領域を有する電流狭窄層と、リッジ部下において第２のクラッド層に配設され、第２の導電型の第２のドーパントを有する第２の導電型の第３の半導体領域と、電流狭窄層下において第２のクラッド層に配設され、電流狭窄層の第１の半導体領域の第１のドーパントと同一の第１のドーパントを有する第１の導電型の第４の半導体領域とを備える。
【００１５】
第３の特徴に係る半導体レーザにおいて、第１のドーパントはＳｅであることが好ましい。また、第３の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第１の半導体領域から電流狭窄層下の第１のクラッド層に至る活性層、第２のクラッド層の第４の半導体領域が第１の導電型に設定されていることが好ましい。また、第３の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第１の半導体領域、第２の半導体領域はいずれもＡｌを含む化合物半導体により構成され、第１の半導体領域と第２の半導体領域との間に、第１の導電型を有し、第１の半導体領域のＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域を更に備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の実施例に係る第４の特徴は、半導体レーザの製造方法において、基板上に第１の導電型の第１のクラッド層を形成する工程と、第１のクラッド層上に活性層を形成する工程と、活性層上に第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントを有し第２の導電型の第１の半導体領域が生成される第２のクラッド層を形成する工程と、第２のクラッド層上の一部に第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部を形成する工程と、第２のクラッド層上の他の一部に第１の導電型の第１のドーパントを有する第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層を形成する工程と、電流狭窄層の第３の半導体領域の第１のドーパントを電流狭窄層下の第２のクラッド層に拡散し、この第２のクラッド層に第１の導電型の第２の半導体領域を形成する工程とを備える。
【００１７】
第４の特徴に係る半導体レーザの製造方法において、第２のクラッド層の第２の半導体領域を形成する工程は、第２のクラッド層上に電流狭窄層を形成した後に熱処理を行い、電流狭窄層下の第２のクラッド層に第３の半導体領域の第１のドーパントを拡散し、電流狭窄層下の第２のクラッド層の第２の導電型を第１の導電型に反転させた第２の半導体領域を形成する工程であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの要部拡大断面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は図１に示す実屈折率型半導体レーザのリッジ部及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は図１に示す実屈折率型半導体レーザの電流狭窄層及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【図４】実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの電流−電圧特性を示す図である。
【図５】実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの光出力−電圧特性を示す図である。
【図６】実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの製造方法を説明する第１の工程断面図である。
【図７】第２の工程断面図である。
【図８】第３の工程断面図である。
【図９】第４の工程断面図である。
【図１０】第５の工程断面図である。
【図１１】第６の工程断面図である。
【図１２】第７の工程断面図である。
【図１３】実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザの要部拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る実屈折率型半導体レーザの要部拡大断面図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は図１４に示す実屈折率型半導体レーザのリッジ部及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）は図１４に示す実屈折率型半導体レーザの電流狭窄層及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２２】
（実施例１）
本発明の実施例１は、本発明を実屈折率型半導体レーザに適用した例を説明するものである。ここで、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ及びその製造方法は、本願発明者が実施した基礎研究により発見された下記現象に基づきなされたものである。すなわち、実屈折率型半導体レーザの製造プロセスにおいて、Ｚｎ（亜鉛）とＳｉ（珪素）とをコドーピングしたＡｌＧａＩｎＰクラッド層を形成し、このＡｌＧａＩｎＰクラッド層上にＺｎをドーピングしたＡｌＧａＩｎＰクラッド層を有するリッジ部を形成した後の熱履歴によって、リッジ部直下のＡｌＧａＩｎＰクラッド層はリッジ部等からのＺｎの拡散によってｐ型のままであるが、リッジ部直下の外周囲のＡｌＧａＩｎＰクラッド層はＺｎが外部に拡散しＳｉのドーピング濃度が支配的となるのでｎ型に反転する、という現象である。Ｚｎはｐ型ドーパントであり、Ｓｉはｎ型ドーパントである。
【００２３】
［実屈折率型半導体レーザのデバイス構造］
図１に示すように、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１は、第１の導電型の基板２と、基板２上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層４と、第１のクラッド層４上に配設された活性層５と、活性層５上の一部に配設され、第１の導電型の第１のドーパント及び第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントの双方を有し、第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第２の導電型の第１の半導体領域６Ｐ、及び活性層５上の他の一部に配設され、第１のドーパント及び第２のドーパントの双方を有し、第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第１の導電型の第２の半導体領域６Ｎを有する第２のクラッド層６と、第２のクラッド層６の第１の半導体領域６Ｐ上に配設され、第２の導電型の第３のクラッド層８Ａを有するリッジ部８と、第２のクラッド層６の第２の半導体領域６Ｎ上に配設され、第１の導電型の第３の半導体領域９Ａ及びこの第３の半導体領域９Ａ上の第２の導電型の第４の半導体領域９Ｂを有する電流狭窄層９とを備えている。リッジ部８は、第２のクラッド層６の第１の半導体領域６Ｐ上に配設された第３のクラッド層８Ａと、この第３のクラッド層８Ａ上に配設された第２の導電型のキャップ層８Ｂとを備えている。
【００２４】
更に、実屈折率型半導体レーザ１は、基板２と第１のクラッド層４との間に配設された第１の導電型のバッファ層３と、第２のクラッド層６とリッジ部８及び電流狭窄層９との間に配設された第２の導電型のエッチング停止層７と、リッジ部８上及び電流狭窄層９上に配設された第２の導電型のコンタクト層１０とを備えている。
【００２５】
実施例１並びにこれ以降の実施例において、第１の導電型とはｎ型であり、第２の導電型とはｐ型である。
【００２６】
実屈折率型半導体レーザ１の基板２にはｎ型ＧａＡｓ基板が使用される。基板２のバッファ層３が配設された表面とは対向する裏面の全域にｎ型オーミック電極１２が配設されている。ｎ型オーミック電極１２には例えばＡｕの単層又はそれを含む複合膜が使用される。なお、基板２の表面上にバッファ層３等の化合物半導体の結晶成長を良好に行うことができ、かつ基板２の表面側にｎ型オーミック電極１２が配設される場合には、基板２は絶縁基板であってもよい。
【００２７】
バッファ層３は例えばｎ型ＧａＡｓ層により構成されている。このｎ型ＧａＡｓ層にはＳｉが例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされており、ｎ型ＧａＡｓ層の厚みは例えば２５０ｎｍ〜５００ｎｍに設定されている。
【００２８】
第１のクラッド層４は例えばｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層にはＳｉが例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされており、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚みは例えば１μｍ〜２μｍに設定されている。
【００２９】
活性層５は例えばノンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ｐウエル層とノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層との二重量子井戸構造により構成されている。また、活性層５は、例えば２０ｎｍ〜４０ｎｍの厚さを有するノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐガイド層、５ｎｍの厚さを有するノンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ｐウエル層、５ｎｍの厚さを有するノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層、５ｎｍの厚さを有するノンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ｐウエル層、２０ｎｍ〜４０ｎｍの厚さを有するノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐガイド層のそれぞれを順次積層して構成してもよい。いずれの場合にも、第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６のそれぞれの接合構造はダブルヘテロ接合構造である。
【００３０】
第２のクラッド層６は例えば（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このＡｌＧａＩｎＰ層には、第１のドーパント（ｎ型ドーパント）として例えばＳｉが２×１０17 atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされており、第２のドーパント（ｐ型ドーパント）として例えばＺｎが５×１０17 atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされている。つまり、第２のクラッド層６には互いに異なる導電型のドーパントであるＳｉ及びＺｎがコドーピングされている。ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．２μｍに設定されている。
【００３１】
図２（Ａ）は熱処理前若しくは熱履歴が生じる前におけるリッジ部８及びその直下を含む縦方向（図１に示すＰ１−Ｐ１線上）のドーパント濃度のプロファイルを示す。図３（Ａ）は同様に熱処理前若しくは熱履歴が生じる前における電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向（図１に示すＰ２−Ｐ２線上）のドーパント濃度のプロファイルを示す。図２（Ｂ）は熱処理後若しくは熱履歴が生じた後のリッジ部８及びその直下を含む縦方向のドーパント濃度のプロファイルを示す。図３（Ｂ）は同様に熱処理後若しくは熱履歴が生じた後の電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向のドーパント濃度のプロファイルを示す。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、横軸は第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６、コンタクト層１０の各領域を示し、縦軸はドーパント濃度（atoms／ｃｍ3）を示す。
【００３２】
図２（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴が生じる前において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＳｉのドーパント濃度は２×１０17 atoms／ｃｍ3であり、Ｚｎのドーパント濃度は５×１０17 atoms／ｃｍ3であり、Ｓｉ及びＺｎの双方が混在している。図２（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＳｉのドーパント濃度並びにＺｎのドーパント濃度のプロファイルの形状に若干変化はあるものの、実効的な変化は生じていない。Ｓｉはほとんど拡散を生じないのに対して、Ｚｎの拡散速度はＳｉの拡散速度に比べて速く、Ｚｎには拡散による移動が発生する。ところが、第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、リッジ部８の第３のクラッド層８Ａからの拡散によるＺｎの供給により、コドーピング直後に対してＺｎのドーピング濃度にはほとんど変化が見られない。従って、この第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、Ｚｎのドーパント濃度が維持され、Ｚｎのドーパント濃度がＳｉのドーパント濃度に比べて高く、ｐ型の第１の半導体領域６Ｐが生成される。
【００３３】
一方、図３（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴を生じる前において、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＳｉのドーパント濃度及びＺｎのドーパント濃度は、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＳｉのドーパント濃度及びＺｎのドーパント濃度と同等である。図３（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＳｉのドーパント濃度は実効的な変化を生じないが、Ｚｎには拡散による移動が発生する。この第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＺｎは電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａ、活性層５の電流狭窄層９直下にそれぞれ拡散され、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下等のＺｎのドーパント濃度はＳｉのドーパント濃度に比べて低くなる。すなわち、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下には、Ｚｎのドーパント濃度の低下に伴いＳｉのドーパント濃度が支配的になるので、ｐ型からｎ型に反転し、第２のクラッド層６にｎ型の第２の半導体領域６Ｎが生成される。更に、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下から拡散により移動されたＺｎは、第２のクラッド層６の上層のエッチング停止層７をｎ型化された第２の半導体領域７Ｎに、第２のクラッド層６の下層の活性層５をｎ型化された第２の半導体領域５Ｎ又はそれに近い状態に改変する。結果的に、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａから第１のクラッド層４に至る経路（第２の半導体領域７Ｎ、６Ｎ及び５Ｎ）、更には第１のクラッド層４から基板２に至る経路はすべてｎ型化される。
【００３４】
エッチング停止層７は例えばｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｐ型ＧａＩｎＰ層には例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＧａＩｎＰ層の厚みは例えば２ｎｍ〜４ｎｍに設定されている。エッチング停止層７は、実屈折率型半導体レーザ１の製造プロセスにおいてリッジ部８のパターンニング（メサエッチング）を行う際のエッチング量を制御し、一定形状具体的にはエッチング停止層７側の底面幅が広く底面に対向する上面幅が狭い断面台形形状のリッジ部８を形成するために使用されている。エッチング停止層７は、レーザ光に対する吸収損失を抑えるために極力薄い膜厚に設定されている。
【００３５】
リッジ部８の第３のクラッド層８Ａは例えばｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層には例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚みは例えば１μｍ〜２μｍに設定されている。キャップ層８Ｂは例えばｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。ｐ型ＧａＩｎＰ層には例えば２×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＧａＩｎＰ層の厚みは例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍに設定されている。
【００３６】
図１に示す実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、紙面の都合上、各層の比率を明確に示していないが、リッジ部８の幅寸法Ｌ１は同一方向の基板２の寸法Ｌ２に対してかなり小さい。例えば、基板２の寸法Ｌ２は２００μｍに設定され、リッジ部８の幅寸法Ｌ１は４μｍ〜５μｍに設定されている。比率としては、基板２の寸法Ｌ２はリッジ部８の幅寸法Ｌ１の約４０倍の大きさに設定されている。リッジ部８の平面形状は、特に図示していないが、同一幅寸法において基板２の表面上の一辺から対向する他の一辺に向かって延伸する細長い長方形形状により構成されている。同様に、リッジ部８の平面面積は基板２の表面面積に対して数十倍の大きさになる。
【００３７】
電流狭窄層９は、基板２の表面上の中央に配設されたリッジ部８を中心に、このリッジ部８の側面にそれぞれ配設され、リッジ部８の領域を除く基板２の表面上の全域に配設されている。電流狭窄層９の第３の半導体領域（ｎ型電流狭窄層）９Ａは例えばｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｎ型ＡｌＩｎＰ層には例えば５×１０17atoms／ｃｍ3の濃度においてＳｉのドーピングが行われ、ｎ型ＡｌＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．３μｍに設定されている。電流狭窄層９の第４の半導体領域（ｐ型電流狭窄層）９Ｂは例えばｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｐ型ＡｌＩｎＰ層には例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＡｌＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．３μｍに設定されている。
【００３８】
コンタクト層１０は例えばｐ型ＧａＡｓ層により構成されている。このｐ型ＧａＡｓ層には例えば２×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎがドーピングされ、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さは例えば１μｍ〜２μｍに設定されている。コンタクト層１０の表面上にはその全域にｐ型オーミック電極１２が配設されている。ｐ型オーミック電極１２には例えばＡｕの単層又はそれを含む複合膜が使用される。
【００３９】
［実屈折率型半導体レーザの動作並びに特性］
前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の発振動作は以下の通りである。まず最初に、ｐ型オーミック電極１１からｎ型オーミック電極１２に向かって順方向電流（発振動作電流）が注入される。図４及び図５に示すように、この電流が発振閾値以上になったとき、リッジ部８の下部に対応した活性層５からレーザ発振が生じ、実屈折率型半導体レーザ１からレーザ光を出射することができる。
【００４０】
ここで、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、第２のクラッド層６のリッジ部８直下にｐ型の第１の半導体領域６Ｐが配設され、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にｎ型の第２の半導体領域７Ｎ、６Ｎ及び５Ｎが配設されているので、リッジ部８直下における活性層５と第２のクラッド層６の第１の半導体領域６Ｐとのヘテロ接合部のバンドギャップに比べて、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａと第４の半導体領域９Ｂとのｐｎ接合部のバンドギャップが大きくなる。電流狭窄部９の立ち上がり電圧は、電流狭窄部９の第３の半導体領域９Ａと第４の半導体領域９Ｂとのｐｎ接合部のバンドギャップにより決まるので、活性層５のバンドギャップで決まる立ち上がり電圧よりも大きくなる。このため、リッジ部８の抵抗による電圧降下がその立ち上がり電圧差に等しくなるまでリッジ部８のみに電流が流れ、低い発振動作電流によって実屈折率型半導体レーザ１の発振が生じるが、それ以上の電流が流れ電圧が上昇すると、電流狭窄効果がなくなり、図４に示すように、電流狭窄層９全体からエッチング停止層７の第２の半導体領域７Ｎ、第２のクラッド層６の第２の半導体領域６Ｎ、活性層５の第２の半導体領域５Ｎ、第１のクラッド層４，バッファ層３、基板２のそれぞれを通じてｎ型オーミック電極１２に電流が流れる。図４において、リッジ部８の電流−電圧特性を示す線と電流狭窄層９の電流−電圧特性を示す線との交点を境に電圧が上昇すると、リッジ部８の面積よりも遙かに大面積の電流狭窄層９を通じてｎ型オーミック電極１２側に電流を流すことができる。
【００４１】
この結果、実屈折率型半導体レーザ１においては、サージ電圧のような高い電圧がｐ型オーミック電極１１に印加されても、或いは極性が反対の高い電圧がｎ型オーミック電極１２に印加されても、図５に示すように、端面が破壊されない光出力でしか発振が生じない。従って、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、低電圧駆動を実現して高温動作特性を改善しつつ、高電圧が印加されても電流狭窄層９の全域において余分な電流を放出することができるので、端面が破壊されず、サージ耐性を向上することができる。実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、発振動作電流が３０ｍＡ〜５０ｍＡに達するとそれをピークとして光出力が劣化する。
【００４２】
［実屈折率型半導体レーザの製造方法］
前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法は以下の通りである。まず最初に、図６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板からなる基板２が準備される。基板２はここでは複数の実屈折率型半導体レーザ１の製作に使用される化合物半導体ウエーハの状態（劈開前の状態）にある。
【００４３】
例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、基板２の表面上の全域にバッファ層３，第１のクラッド層４、活性層５のそれぞれが順次形成される（図７参照。）。引き続き、図７に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、活性層５の表面上の全域に第２のクラッド層６が形成される。第２のクラッド層６はここでは前述のようにｎ型（ＡｌＧａ）ＩｎＰ層により形成され、この第２のクラッド層６にはｎ型ドーパント（第１のドーパント）であるＳｉ及びｐ型ドーパント（第２のドーパント）であるＺｎのコドーピングが行われる。図８に示すように、引き続き、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、第２のクラッド層６の表面上の全域にエッチング停止層７、リッジ部８を形成するための第３のクラッド層８Ａ及びキャップ層８Ｂのそれぞれが順次形成される。
【００４４】
図９に示すように、キャップ層８Ｂの表面上においてリッジ部８の形成領域（基板２の表面上の一部の領域）にマスク２０が形成される。マスク２０には例えばＳｉＯ2膜が使用される。マスク２０は、例えばＣＶＤ法を用いてキャップ層８Ｂの表面上の全域に成膜され、フォトリソグラフィ技術を用いパターンニングを行うことにより、所定形状に形成される。
【００４５】
図１０に示すように、マスク２０を用いてキャップ層８Ｂ及び第３のクラッド層８Ａにパターンニングが行われ、台形形状の断面形状を有し、図示しないが細長いストライプ形状の平面形状を有するリッジ部８が形成される。リッジ部８の形成には例えばメサエッチングが使用される。
【００４６】
図１１に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、マスク２０の領域以外すなわちリッジ部８以外の領域（基板２の表面上の他の一部の領域）であってエッチング停止層７の表面上の全域に電流狭窄層９が形成される。マスク２０をエッチング除去した後、図１２に示すように、引き続き、ＭＯＣＶＤ法を用いて、リッジ部８の表面上及び電流狭窄層９の表面上を含む全域にコンタクト層１０が形成される。
【００４７】
ここで、第２のクラッド層６の形成後、第２のクラッド層６にコドーピングが行われたＺｎの拡散速度がＳｉの拡散速度に比べて非常に速いので、エッチング停止層７及びそれ以降の層の成膜に伴う熱履歴によって、Ｚｎの移動が生じる。Ｓｉの拡散速度はＺｎの拡散速度に比べて非常に遅いので、Ｓｉの移動はほとんど生じない。すなわち、前述の図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＺｎは、第２のクラッド層６の上層の電流狭窄層９に拡散され、Ｚｎのドーピング密度がＳｉのドーピング密度よりも低下し、ｐ型からｎ型に反転された第２の半導体領域５Ｎ、６Ｎ及び７Ｎが電流狭窄層９直下に形成される。一方、前述の図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、リッジ部８の第３のクラッド層８ＡにドーピングがなされたＺｎの拡散があるので、Ｓｉのドーピング密度よりＺｎのドーピング密度が高い状態において維持され、ｐ型の第１の半導体領域６Ｐが形成される。
【００４８】
実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法においては、別途熱処理工程を追加することなく、第２のクラッド層６の形成後の熱履歴を利用して、この第２のクラッド層６のリッジ部８直下に第１の半導体領域６Ｐを形成することができ、同時に第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下に第２の半導体領域６Ｎ等を形成することができる。しかも、第１の半導体領域６Ｐ及び第２の半導体領域６Ｎ等は、製造用マスクを用いてアライメントを行い形成しているのではなく、Ｚｎの拡散により形成されているので、リッジ部８に対してセルフアライメントにより形成されている。つまり、アライメントずれは生じない。なお、製造工程数は若干増加するものの、別途最適な条件によって組み込まれた熱処理を用いて、第２のクラッド層６に第１の半導体領域６Ｐ及び第２の半導体領域６Ｎ等を形成することができる。
【００４９】
次に、コンタクト層１０の表面上の全域にｐ型オーミック電極１１及び基板２の裏面にｎ型オーミック電極１２のそれぞれが形成される（図１参照。）。そして、リッジ部８に対して垂直な方向に所定の長さで劈開して端面を露出させることによって、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１を完成させることができる。
【００５０】
以上説明したように、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、第２のクラッド層６のリッジ部８直下にｐ型の第１の半導体領域６Ｐを備え、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にｎ型の第２の半導体領域６Ｎ等を備えたので、低電圧駆動を実現して高温動作特性を改善しつつ、高電圧が印加されても端面が破壊されないのでサージ耐性を向上することができる。
【００５１】
［実屈折率型半導体レーザの変形例］
この変形例は、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１において、電流狭窄層９の構造を代えた例を説明するものである。
【００５２】
図１３に示すように、変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１は、電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａとｐ型の第４の半導体領域９Ｂとの間に、第３の半導体領域９Ａと同一導電型であるｎ型を有し、第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域（ｎ型電流狭窄層）９Ｃを備えている。第５の半導体領域９Ｃは例えばｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｎ型ＡｌＩｎＰ層には例えば５×１０17atoms／ｃｍ3の濃度においてＳｉがドーピングされ、ｎ型ＡｌＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．３μｍに設定されている。
【００５３】
電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａはリッジ部８との屈折率の関係でＡｌ組成比に一定の割合が必要であり、実屈折率型半導体レーザ１の物理的特性に変化を及ぼすので、第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比は基本的に変えない。一方、電流狭窄部９の立ち上がり電圧は電流狭窄部９のｐｎ接合部のバンドギャップにより決まるので、Ａｌ組成比を調節して電流狭窄層９の立ち上がり電圧レベルを制御するために、第４の半導体領域９Ｂとのｐｎ接合部の生成に第５の半導体領域９Ｃが使用される。
【００５４】
第５の半導体領域９ＣのＡｌ組成比が第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比に比べて大きい場合、電流狭窄層９の立ち上がり電圧は高くなる。逆に、第５の半導体領域９ＣのＡｌ組成比が第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比に比べて小さい場合、電流狭窄層９の立ち上がり電圧は低くなる。
【００５５】
このように構成される実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１により得られる作用効果に加えて、電流狭窄層９の立ち上がり電圧レベルを調節することができる。
【００５６】
なお、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１において、第１のドーパントにＳｉが使用され、第２のドーパントにＺｎが使用されているが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、第１のドーパントとしてｎ型の半導体領域を生成しかつ拡散速度が遅い元素であればよく、第２のドーパントとしてｐ型の半導体領域を生成しかつ拡散速度の速い元素であれば、他の元素を用いてもよい。
【００５７】
（実施例２）
本発明の実施例２は、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の電流狭窄層９直下のｎ型化領域の他の製造方法並びにその製造方法を用いて製作された実屈折率型半導体レーザ１を説明するものである。
【００５８】
［実屈折率型半導体レーザのデバイス構造］
図１４に示すように、実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、基本的には前述の図１に示す実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の断面構造と同一の断面構造を有するが、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のｎ型の第２の半導体領域６Ｎ、エッチング停止層７のｎ型の第２の半導体領域７Ｎ及び活性層５のｎ型の第２の半導体領域５Ｎを生成するｎ型ドーパントと電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａを生成するｎ型ドーパントとを同一としたものである。つまり、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、ｐ型ドーパントとしてＺｎを使用し、第２のクラッド層６にＳｉ及びＺｎのコドーピングを行い、その後の熱処理又は熱履歴によって第２のクラッド層６にｐ型の第１の半導体領域６Ｐ及びｎ型の第２の半導体領域６Ｎ等を生成したが、実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、第２のクラッド層６にｐ型ドーパントとしてのＺｎのドーピングを行い、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のｎ型の第２の半導体領域６Ｎ等を電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａにドーピングを行ったｎ型ドーパンの拡散により生成している。実施例２において、ｎ型ドーパントには拡散速度が速いＳｅが使用され、Ｓｅのドーパント濃度は例えば７×１０17atoms／ｃｍ3〜８×１０17atoms／ｃｍ3に設定されている。
【００５９】
図１５（Ａ）は熱処理前若しくは熱履歴が生じる前におけるリッジ部８及びその直下を含む縦方向（図１４に示すＰ３−Ｐ３線上）のドーパント密度プロファイルを示す。図１６（Ａ）は同様に熱処理前若しくは熱履歴が生じる前における電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向（図１４に示すＰ４−Ｐ４線上）のドーパント密度プロファイルを示す。図１５（Ｂ）は熱処理後若しくは熱履歴が生じた後のリッジ部８及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す。図１６（Ｂ）は同様に熱処理後若しくは熱履歴が生じた後の電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す。図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）において、横軸は第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６、コンタクト層１０の各領域を示し、縦軸はドーパント濃度（atoms／ｃｍ3）を示す。
【００６０】
図１５（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴が生じる前において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＺｎのドーパント濃度は５×１０17 atoms／ｃｍ3である。図１５（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＺｎのドーパント濃度は、若干のプロファイルの形状変化はあるものの、実効的な変化を生じていない。従って、この第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、Ｚｎのドーパント濃度が維持され、ｐ型の第１の半導体領域６Ｐが生成される。
【００６１】
一方、図１６（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴を生じる前において、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にはリッジ部８直下と同様にＺｎがドーピングされているので、クラッド層６の電流狭窄層９直下のＺｎのドーパント濃度はリッジ部８直下のＺｎのドーパント濃度と同等である。電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａには例えば１×１０18 atoms／ｃｍ3のドーパント濃度においてＳｅのドーピングが行われている。図１６（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａからその直下のエッチング停止層７，第２のクラッド層６、活性層５にＳｅの拡散が生じ、Ｓｅのドーピング濃度がＺｎのドーピング濃度を上回り、エッチング停止層７にｎ型の第２の半導体領域７Ｎ、第２のクラッド層６にｎ型の第２の半導体領域６Ｎ、活性層５にｎ型の第２の半導体領域５Ｎが生成される。すなわち、電流狭窄層９直下には、ｐ型からｎ型に反転された、第２の半導体領域７Ｎ、６Ｎ及び５Ｎが生成される。結果的に、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａから第１のクラッド層４に至る経路、更に第１のクラッド層４から基板２に至る経路はすべてｎ型化される。
【００６２】
このように構成される実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、基本的には実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１と同様に、サージ電圧のような高い電圧がｐ型オーミック電極１１に印加されても、或いは極性が反対の高い電圧がｎ型オーミック電極１２に印加されても、前述の図５に示すように、端面が破壊されない光出力でしか発振が生じない。従って、実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、低電圧駆動を実現して高温動作特性を改善しつつ、高電圧が印加されても端面が破壊されないのでサージ耐性を向上することができる。
【００６３】
［実屈折率型半導体レーザの製造方法］
実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法は、基本的には実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法と同様であるが、以下点において異なる。
【００６４】
第１に、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法の図７に示す第２のクラッド層６を形成する工程において、第２のクラッド層６にはｐ型ドーパントであるＺｎのみのドーピングが行われる。
【００６５】
第２に、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法の図９に示す電流狭窄層９を形成する工程において、下層の第３の半導体領域９Ａにはｎ型ドーパントとして拡散速度が速いＳｅのドーピングが行われる。なお、ｎ型ドーパントとしてＳｅに限定されるものではない。
【００６６】
第３に、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法の図１２に示す第２のクラッド層６に第２の半導体領域６Ｎ等を形成する工程において、第２の半導体領域６Ｎは電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａからのｎ型ドーパントの拡散により形成される。
【００６７】
このように構成される実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１により得られる作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００６８】
［実屈折率型半導体レーザの変形例１］
実施例２の変形例１に係る実屈折率型半導体レーザ１は、前述の実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１と同様に、電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａとｐ型の第４の半導体領域９Ｂとの間に第３の半導体領域９ＡとはＡｌ組成比が異なる同一導電型のｎ型の第５の半導体領域９Ｃを備えてもよい。
【００６９】
［実屈折率型半導体レーザの変形例２］
実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１又は実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１に組み合わせることができる。すなわち、変形例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、予めＺｎ及びＳｉの第２のクラッド層６へのコドーピングを行い、一方電流狭窄層９の第３の半導体領域９ＡにはＳｅのドーピングを行う。そして、実屈折率型半導体レーザ１においては、第２のクラッド層６のＺｎの拡散による移動に併せて、電流狭窄層９からのＳｅの拡散によって、活性層５にｎ型の第２の半導体領域５Ｎを形成し、第２のクラッド層６にｎ型の第２の半導体領域６Ｎを形成し、エッチング停止層７にｎ型の第２の半導体領域７Ｎを形成する。
【００７０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を複数の実施例並びに変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…実屈折率型半導体レーザ、２…基板、３…バッファ層、４…第１のクラッド層、５…活性層、５Ｎ、６Ｎ、７Ｎ…第２の半導体領域、６…第２のクラッド層、６Ｐ…第１の半導体領域、７…エッチング停止層、８…リッジ部、９…電流狭窄層、１０…コンタクト層、１１…ｐ型オーミック電極、１２…ｎ型オーミック電極、２０…マスク。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関し、特に光情報処理、光計測等の光源として使用される半導体レーザ及びその製造方法に関する。更に、本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を用いた実屈折率型半導体レーザ及びその製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を用いて製作された半導体レーザにおいては、高温動作特性の改善が強く求められている。この高温特性に優れた半導体レーザとして、動作電流を小さくすることができる実屈折率型半導体レーザの開発が進められている。
【０００３】
この種の実屈折率型半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板上にそれぞれ積層されたｎ型ＧａＡｓバッファ層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ノンドープ多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング停止層、リッジ部を備え、更にリッジ部を挟持する電流狭窄層を備えている。リッジ部は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とその上に積層されたｐ型ＧａＩｎＰキャップ層とを備えている。ｎ型ＧａＡｓ基板のｎ型ＧａＡｓバッファ層が積層された表面とは反対の裏面にｎ型オーミック電極が形成されている。電流狭窄層はｎ型ＡｌＩｎＰ層により形成されている。リッジ部のｐ型ＧａＩｎＰキャップ層上及び電流狭窄層上にはｐ型ＧａＡｓコンタクト層が形成され、このｐ型ＧａＡｓコンタクト層上にはｐ型オーミック電極が形成されている。実屈折率型半導体レーザは、その製造プロセスにおいて上記の内部構造を有する半導体ウエーハをリッジ部に対して垂直な方向に所定の長さで劈開し、この劈開された端面をミラーとして使用する。
【０００４】
実屈折率型半導体レーザの発振動作は以下の通りである。まず最初に、ｐ型オーミック電極からｎ型オーミック電極に向かって順方向電流が注入される。この電流が発振閾値以上になったとき、リッジ部の下部に対応した活性層からレーザ発振が生じ、実屈折率型半導体レーザからレーザ光を出射することができる。
【０００５】
このような実屈折率型半導体レーザにおいては、動作電流が小さいので、高温動作特性が優れている。ところが、同一レベルの動作電流が印加されても大きな光出力において発振が生じるので、小さなサージ電圧によっても端面が破壊され易く、耐サージ特性を十分に確保することが難しい。
【０００６】
例えば下記特許文献１には、耐サージ特性を向上することができる半導体レーザが開示されている。この半導体レーザは、電流狭窄効果がなくならず、かつ適当な電圧によってターンオンするような範囲内に電流狭窄層の厚さを調整している。この半導体レーザにおいては、サージ電圧がある電圧以上になると電流狭窄を行っているｐｎｐｎ構造のサイリスタのターンオン動作が生じ、サージ電流が電流狭窄部を流れ、発光部分の電流が増加しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６８５３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実屈折率型半導体レーザの耐サージ特性を改善するために、実屈折率型半導体レーザの構造に上記特許文献１に開示された半導体レーザの構造を利用した場合、以下の点について配慮がなされていなかった。例えば実屈折率型半導体レーザは２０ｍＡ以下の低い電流で発振するので、サイリスタのターンオン動作が生じる前に端面を破壊するほどの電流が流れてしまう。従って、実屈折率型半導体レーザの耐サージ特性を実効的に改善することができなかった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。従って、本発明は、動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の実施例に係る第１特徴は、半導体レーザにおいて、基板と、基板上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層と、第１のクラッド層上に配設された活性層と、活性層上の一部に配設され、第１の導電型の第１のドーパント及び第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントの双方を有し、第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第２の導電型の第１の半導体領域、及び活性層上の他の一部に配設され、第１のドーパント及び第２のドーパントの双方を有し、第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第１の導電型の第２の半導体領域を有する第２のクラッド層と、第２のクラッド層の第１の半導体領域上に配設され、第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部と、第２のクラッド層の第２の半導体領域上に配設され、第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層とを備える。
【００１１】
第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、リッジ部下における活性層と第２のクラッド層の第１の半導体領域との接合部のバンドギャップに比べて、電流狭窄層の第３の半導体領域と第４の半導体領域との接合部のバンドギャップが大きいことが好ましい。また、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、第２のドーパントの拡散速度は第１のドーパントの拡散速度に比べて速いことが好ましい。また、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、第１のドーパントはＳｉであり、第２のドーパントはＺｎであることが好ましい。また、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第３の半導体領域から電流狭窄層下の第１のクラッド層に至る活性層、第２のクラッド層の第２の半導体領域が第１の導電型に設定されていることが好ましい。更に、第１の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第３の半導体領域、第４の半導体領域はいずれもＡｌを含む化合物半導体により構成され、第３の半導体領域と第４の半導体領域との間に、第１の導電型を有し、第３の半導体領域のＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域を備えることが好ましい。
【００１２】
本発明の実施例の第２の特徴は、半導体レーザの製造方法において、基板上に第１の導電型の第１のクラッド層を形成する工程と、第１のクラッド層上に活性層を形成する工程と、活性層上に第１の導電型の第１のドーパント及び第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントの双方を有する第２のクラッド層を形成する工程と、第２のクラッド層上の一部に第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部を形成する工程と、第２のクラッド層上の他の一部に第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層を形成する工程と、第２のクラッド層において、リッジ部下に第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第２の導電型の第１の半導体領域を形成し、電流狭窄層下に第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第１の導電型の第２の半導体領域を形成する工程とを備える。
【００１３】
第２の特徴に係る半導体レーザの製造方法において、第２のクラッド層の第１の半導体領域及び第２の半導体領域を形成する工程は、第２のクラッド層を形成した後に熱処理を行い、第２のクラッド層の電流狭窄層下の第２のドーパントを第２のクラッド層のリッジ部下に拡散することにより、リッジ部下に第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第１の半導体領域を形成し、電流狭窄層下に第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第２の半導体領域を形成する工程であることが好ましい。
【００１４】
本発明の実施例に係る第３の特徴は、半導体レーザにおいて、基板と、基板上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層と、第１のクラッド層上に配設された活性層と、活性層上に配設された第２のクラッド層と、第２のクラッド層上の一部に配設され、第１の導電型とは反対の第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部と、第２のクラッド層上の他の一部に配設され、第１の導電型の第１のドーパントを有する第１の導電型の第１の半導体領域及びこの第１の半導体領域上の第２の導電型の第２の半導体領域を有する電流狭窄層と、リッジ部下において第２のクラッド層に配設され、第２の導電型の第２のドーパントを有する第２の導電型の第３の半導体領域と、電流狭窄層下において第２のクラッド層に配設され、電流狭窄層の第１の半導体領域の第１のドーパントと同一の第１のドーパントを有する第１の導電型の第４の半導体領域とを備える。
【００１５】
第３の特徴に係る半導体レーザにおいて、第１のドーパントはＳｅであることが好ましい。また、第３の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第１の半導体領域から電流狭窄層下の第１のクラッド層に至る活性層、第２のクラッド層の第４の半導体領域が第１の導電型に設定されていることが好ましい。また、第３の特徴に係る半導体レーザにおいて、電流狭窄層の第１の半導体領域、第２の半導体領域はいずれもＡｌを含む化合物半導体により構成され、第１の半導体領域と第２の半導体領域との間に、第１の導電型を有し、第１の半導体領域のＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域を更に備えることが好ましい。
【００１６】
本発明の実施例に係る第４の特徴は、半導体レーザの製造方法において、基板上に第１の導電型の第１のクラッド層を形成する工程と、第１のクラッド層上に活性層を形成する工程と、活性層上に第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントを有し第２の導電型の第１の半導体領域が生成される第２のクラッド層を形成する工程と、第２のクラッド層上の一部に第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部を形成する工程と、第２のクラッド層上の他の一部に第１の導電型の第１のドーパントを有する第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層を形成する工程と、電流狭窄層の第３の半導体領域の第１のドーパントを電流狭窄層下の第２のクラッド層に拡散し、この第２のクラッド層に第１の導電型の第２の半導体領域を形成する工程とを備える。
【００１７】
第４の特徴に係る半導体レーザの製造方法において、第２のクラッド層の第２の半導体領域を形成する工程は、第２のクラッド層上に電流狭窄層を形成した後に熱処理を行い、電流狭窄層下の第２のクラッド層に第３の半導体領域の第１のドーパントを拡散し、電流狭窄層下の第２のクラッド層の第２の導電型を第１の導電型に反転させた第２の半導体領域を形成する工程であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの要部拡大断面図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は図１に示す実屈折率型半導体レーザのリッジ部及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は図１に示す実屈折率型半導体レーザの電流狭窄層及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【図４】実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの電流−電圧特性を示す図である。
【図５】実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの光出力−電圧特性を示す図である。
【図６】実施例１に係る実屈折率型半導体レーザの製造方法を説明する第１の工程断面図である。
【図７】第２の工程断面図である。
【図８】第３の工程断面図である。
【図９】第４の工程断面図である。
【図１０】第５の工程断面図である。
【図１１】第６の工程断面図である。
【図１２】第７の工程断面図である。
【図１３】実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザの要部拡大断面図である。
【図１４】本発明の実施例２に係る実屈折率型半導体レーザの要部拡大断面図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）は図１４に示す実屈折率型半導体レーザのリッジ部及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【図１６】（Ａ）及び（Ｂ）は図１４に示す実屈折率型半導体レーザの電流狭窄層及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２１】
また、以下に示す実施例はこの発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は各構成部品の配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２２】
（実施例１）
本発明の実施例１は、本発明を実屈折率型半導体レーザに適用した例を説明するものである。ここで、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ及びその製造方法は、本願発明者が実施した基礎研究により発見された下記現象に基づきなされたものである。すなわち、実屈折率型半導体レーザの製造プロセスにおいて、Ｚｎ（亜鉛）とＳｉ（珪素）とをコドーピングしたＡｌＧａＩｎＰクラッド層を形成し、このＡｌＧａＩｎＰクラッド層上にＺｎをドーピングしたＡｌＧａＩｎＰクラッド層を有するリッジ部を形成した後の熱履歴によって、リッジ部直下のＡｌＧａＩｎＰクラッド層はリッジ部等からのＺｎの拡散によってｐ型のままであるが、リッジ部直下の外周囲のＡｌＧａＩｎＰクラッド層はＺｎが外部に拡散しＳｉのドーピング濃度が支配的となるのでｎ型に反転する、という現象である。Ｚｎはｐ型ドーパントであり、Ｓｉはｎ型ドーパントである。
【００２３】
［実屈折率型半導体レーザのデバイス構造］
図１に示すように、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１は、第１の導電型の基板２と、基板２上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層４と、第１のクラッド層４上に配設された活性層５と、活性層５上の一部に配設され、第１の導電型の第１のドーパント及び第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントの双方を有し、第２のドーパントの濃度が第１のドーパントの濃度に比べて高い第２の導電型の第１の半導体領域６Ｐ、及び活性層５上の他の一部に配設され、第１のドーパント及び第２のドーパントの双方を有し、第１のドーパントの濃度が第２のドーパントの濃度に比べて高い第１の導電型の第２の半導体領域６Ｎを有する第２のクラッド層６と、第２のクラッド層６の第１の半導体領域６Ｐ上に配設され、第２の導電型の第３のクラッド層８Ａを有するリッジ部８と、第２のクラッド層６の第２の半導体領域６Ｎ上に配設され、第１の導電型の第３の半導体領域９Ａ及びこの第３の半導体領域９Ａ上の第２の導電型の第４の半導体領域９Ｂを有する電流狭窄層９とを備えている。リッジ部８は、第２のクラッド層６の第１の半導体領域６Ｐ上に配設された第３のクラッド層８Ａと、この第３のクラッド層８Ａ上に配設された第２の導電型のキャップ層８Ｂとを備えている。
【００２４】
更に、実屈折率型半導体レーザ１は、基板２と第１のクラッド層４との間に配設された第１の導電型のバッファ層３と、第２のクラッド層６とリッジ部８及び電流狭窄層９との間に配設された第２の導電型のエッチング停止層７と、リッジ部８上及び電流狭窄層９上に配設された第２の導電型のコンタクト層１０とを備えている。
【００２５】
実施例１並びにこれ以降の実施例において、第１の導電型とはｎ型であり、第２の導電型とはｐ型である。
【００２６】
実屈折率型半導体レーザ１の基板２にはｎ型ＧａＡｓ基板が使用される。基板２のバッファ層３が配設された表面とは対向する裏面の全域にｎ型オーミック電極１２が配設されている。ｎ型オーミック電極１２には例えばＡｕの単層又はそれを含む複合膜が使用される。なお、基板２の表面上にバッファ層３等の化合物半導体の結晶成長を良好に行うことができ、かつ基板２の表面側にｎ型オーミック電極１２が配設される場合には、基板２は絶縁基板であってもよい。
【００２７】
バッファ層３は例えばｎ型ＧａＡｓ層により構成されている。このｎ型ＧａＡｓ層にはＳｉが例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされており、ｎ型ＧａＡｓ層の厚みは例えば２５０ｎｍ〜５００ｎｍに設定されている。
【００２８】
第１のクラッド層４は例えばｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層にはＳｉが例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされており、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚みは例えば１μｍ〜２μｍに設定されている。
【００２９】
活性層５は例えばノンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ｐウエル層とノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層との二重量子井戸構造により構成されている。また、活性層５は、例えば２０ｎｍ〜４０ｎｍの厚さを有するノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐガイド層、５ｎｍの厚さを有するノンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ｐウエル層、５ｎｍの厚さを有するノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層、５ｎｍの厚さを有するノンドープＩｎ0.53Ｇａ0.47Ｐウエル層、２０ｎｍ〜４０ｎｍの厚さを有するノンドープ（Ａｌ0.3Ｇａ0.7）0.5Ｉｎ0.5Ｐガイド層のそれぞれを順次積層して構成してもよい。いずれの場合にも、第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６のそれぞれの接合構造はダブルヘテロ接合構造である。
【００３０】
第２のクラッド層６は例えば（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このＡｌＧａＩｎＰ層には、第１のドーパント（ｎ型ドーパント）として例えばＳｉが２×１０17 atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされており、第２のドーパント（ｐ型ドーパント）として例えばＺｎが５×１０17 atoms／ｃｍ3の濃度にドーピングされている。つまり、第２のクラッド層６には互いに異なる導電型のドーパントであるＳｉ及びＺｎがコドーピングされている。ＡｌＧａＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．２μｍに設定されている。
【００３１】
図２（Ａ）は熱処理前若しくは熱履歴が生じる前におけるリッジ部８及びその直下を含む縦方向（図１に示すＰ１−Ｐ１線上）のドーパント濃度のプロファイルを示す。図３（Ａ）は同様に熱処理前若しくは熱履歴が生じる前における電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向（図１に示すＰ２−Ｐ２線上）のドーパント濃度のプロファイルを示す。図２（Ｂ）は熱処理後若しくは熱履歴が生じた後のリッジ部８及びその直下を含む縦方向のドーパント濃度のプロファイルを示す。図３（Ｂ）は同様に熱処理後若しくは熱履歴が生じた後の電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向のドーパント濃度のプロファイルを示す。図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）において、横軸は第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６、コンタクト層１０の各領域を示し、縦軸はドーパント濃度（atoms／ｃｍ3）を示す。
【００３２】
図２（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴が生じる前において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＳｉのドーパント濃度は２×１０17 atoms／ｃｍ3であり、Ｚｎのドーパント濃度は５×１０17 atoms／ｃｍ3であり、Ｓｉ及びＺｎの双方が混在している。図２（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＳｉのドーパント濃度並びにＺｎのドーパント濃度のプロファイルの形状に若干変化はあるものの、実効的な変化は生じていない。Ｓｉはほとんど拡散を生じないのに対して、Ｚｎの拡散速度はＳｉの拡散速度に比べて速く、Ｚｎには拡散による移動が発生する。ところが、第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、リッジ部８の第３のクラッド層８Ａからの拡散によるＺｎの供給により、コドーピング直後に対してＺｎのドーピング濃度にはほとんど変化が見られない。従って、この第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、Ｚｎのドーパント濃度が維持され、Ｚｎのドーパント濃度がＳｉのドーパント濃度に比べて高く、ｐ型の第１の半導体領域６Ｐが生成される。
【００３３】
一方、図３（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴を生じる前において、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＳｉのドーパント濃度及びＺｎのドーパント濃度は、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＳｉのドーパント濃度及びＺｎのドーパント濃度と同等である。図３（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＳｉのドーパント濃度は実効的な変化を生じないが、Ｚｎには拡散による移動が発生する。この第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＺｎは電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａ、活性層５の電流狭窄層９直下にそれぞれ拡散され、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下等のＺｎのドーパント濃度はＳｉのドーパント濃度に比べて低くなる。すなわち、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下には、Ｚｎのドーパント濃度の低下に伴いＳｉのドーパント濃度が支配的になるので、ｐ型からｎ型に反転し、第２のクラッド層６にｎ型の第２の半導体領域６Ｎが生成される。更に、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下から拡散により移動されたＺｎは、第２のクラッド層６の上層のエッチング停止層７をｎ型化された第２の半導体領域７Ｎに、第２のクラッド層６の下層の活性層５をｎ型化された第２の半導体領域５Ｎ又はそれに近い状態に改変する。結果的に、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａから第１のクラッド層４に至る経路（第２の半導体領域７Ｎ、６Ｎ及び５Ｎ）、更には第１のクラッド層４から基板２に至る経路はすべてｎ型化される。
【００３４】
エッチング停止層７は例えばｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｐ型ＧａＩｎＰ層には例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＧａＩｎＰ層の厚みは例えば２ｎｍ〜４ｎｍに設定されている。エッチング停止層７は、実屈折率型半導体レーザ１の製造プロセスにおいてリッジ部８のパターンニング（メサエッチング）を行う際のエッチング量を制御し、一定形状具体的にはエッチング停止層７側の底面幅が広く底面に対向する上面幅が狭い断面台形形状のリッジ部８を形成するために使用されている。エッチング停止層７は、レーザ光に対する吸収損失を抑えるために極力薄い膜厚に設定されている。
【００３５】
リッジ部８の第３のクラッド層８Ａは例えばｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層には例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ層の厚みは例えば１μｍ〜２μｍに設定されている。キャップ層８Ｂは例えばｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。ｐ型ＧａＩｎＰ層には例えば２×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＧａＩｎＰ層の厚みは例えば１００ｎｍ〜２００ｎｍに設定されている。
【００３６】
図１に示す実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、紙面の都合上、各層の比率を明確に示していないが、リッジ部８の幅寸法Ｌ１は同一方向の基板２の寸法Ｌ２に対してかなり小さい。例えば、基板２の寸法Ｌ２は２００μｍに設定され、リッジ部８の幅寸法Ｌ１は４μｍ〜５μｍに設定されている。比率としては、基板２の寸法Ｌ２はリッジ部８の幅寸法Ｌ１の約４０倍の大きさに設定されている。リッジ部８の平面形状は、特に図示していないが、同一幅寸法において基板２の表面上の一辺から対向する他の一辺に向かって延伸する細長い長方形形状により構成されている。同様に、リッジ部８の平面面積は基板２の表面面積に対して数十倍の大きさになる。
【００３７】
電流狭窄層９は、基板２の表面上の中央に配設されたリッジ部８を中心に、このリッジ部８の側面にそれぞれ配設され、リッジ部８の領域を除く基板２の表面上の全域に配設されている。電流狭窄層９の第３の半導体領域（ｎ型電流狭窄層）９Ａは例えばｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｎ型ＡｌＩｎＰ層には例えば５×１０17atoms／ｃｍ3の濃度においてＳｉのドーピングが行われ、ｎ型ＡｌＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．３μｍに設定されている。電流狭窄層９の第４の半導体領域（ｐ型電流狭窄層）９Ｂは例えばｐ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｐ型ＡｌＩｎＰ層には例えば１×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎのドーピングが行われ、ｐ型ＡｌＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．３μｍに設定されている。
【００３８】
コンタクト層１０は例えばｐ型ＧａＡｓ層により構成されている。このｐ型ＧａＡｓ層には例えば２×１０18atoms／ｃｍ3の濃度においてＺｎがドーピングされ、ｐ型ＧａＡｓ層の厚さは例えば１μｍ〜２μｍに設定されている。コンタクト層１０の表面上にはその全域にｐ型オーミック電極１２が配設されている。ｐ型オーミック電極１２には例えばＡｕの単層又はそれを含む複合膜が使用される。
【００３９】
［実屈折率型半導体レーザの動作並びに特性］
前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の発振動作は以下の通りである。まず最初に、ｐ型オーミック電極１１からｎ型オーミック電極１２に向かって順方向電流（発振動作電流）が注入される。図４及び図５に示すように、この電流が発振閾値以上になったとき、リッジ部８の下部に対応した活性層５からレーザ発振が生じ、実屈折率型半導体レーザ１からレーザ光を出射することができる。
【００４０】
ここで、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、第２のクラッド層６のリッジ部８直下にｐ型の第１の半導体領域６Ｐが配設され、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にｎ型の第２の半導体領域７Ｎ、６Ｎ及び５Ｎが配設されているので、リッジ部８直下における活性層５と第２のクラッド層６の第１の半導体領域６Ｐとのヘテロ接合部のバンドギャップに比べて、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａと第４の半導体領域９Ｂとのｐｎ接合部のバンドギャップが大きくなる。電流狭窄部９の立ち上がり電圧は、電流狭窄部９の第３の半導体領域９Ａと第４の半導体領域９Ｂとのｐｎ接合部のバンドギャップにより決まるので、活性層５のバンドギャップで決まる立ち上がり電圧よりも大きくなる。このため、リッジ部８の抵抗による電圧降下がその立ち上がり電圧差に等しくなるまでリッジ部８のみに電流が流れ、低い発振動作電流によって実屈折率型半導体レーザ１の発振が生じるが、それ以上の電流が流れ電圧が上昇すると、電流狭窄効果がなくなり、図４に示すように、電流狭窄層９全体からエッチング停止層７の第２の半導体領域７Ｎ、第２のクラッド層６の第２の半導体領域６Ｎ、活性層５の第２の半導体領域５Ｎ、第１のクラッド層４，バッファ層３、基板２のそれぞれを通じてｎ型オーミック電極１２に電流が流れる。図４において、リッジ部８の電流−電圧特性を示す線と電流狭窄層９の電流−電圧特性を示す線との交点を境に電圧が上昇すると、リッジ部８の面積よりも遙かに大面積の電流狭窄層９を通じてｎ型オーミック電極１２側に電流を流すことができる。
【００４１】
この結果、実屈折率型半導体レーザ１においては、サージ電圧のような高い電圧がｐ型オーミック電極１１に印加されても、或いは極性が反対の高い電圧がｎ型オーミック電極１２に印加されても、図５に示すように、端面が破壊されない光出力でしか発振が生じない。従って、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、低電圧駆動を実現して高温動作特性を改善しつつ、高電圧が印加されても電流狭窄層９の全域において余分な電流を放出することができるので、端面が破壊されず、サージ耐性を向上することができる。実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、発振動作電流が３０ｍＡ〜５０ｍＡに達するとそれをピークとして光出力が劣化する。
【００４２】
［実屈折率型半導体レーザの製造方法］
前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法は以下の通りである。まず最初に、図６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板からなる基板２が準備される。基板２はここでは複数の実屈折率型半導体レーザ１の製作に使用される化合物半導体ウエーハの状態（劈開前の状態）にある。
【００４３】
例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、基板２の表面上の全域にバッファ層３，第１のクラッド層４、活性層５のそれぞれが順次形成される（図７参照。）。引き続き、図７に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、活性層５の表面上の全域に第２のクラッド層６が形成される。第２のクラッド層６はここでは前述のようにｎ型（ＡｌＧａ）ＩｎＰ層により形成され、この第２のクラッド層６にはｎ型ドーパント（第１のドーパント）であるＳｉ及びｐ型ドーパント（第２のドーパント）であるＺｎのコドーピングが行われる。図８に示すように、引き続き、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、第２のクラッド層６の表面上の全域にエッチング停止層７、リッジ部８を形成するための第３のクラッド層８Ａ及びキャップ層８Ｂのそれぞれが順次形成される。
【００４４】
図９に示すように、キャップ層８Ｂの表面上においてリッジ部８の形成領域（基板２の表面上の一部の領域）にマスク２０が形成される。マスク２０には例えばＳｉＯ2膜が使用される。マスク２０は、例えばＣＶＤ法を用いてキャップ層８Ｂの表面上の全域に成膜され、フォトリソグラフィ技術を用いパターンニングを行うことにより、所定形状に形成される。
【００４５】
図１０に示すように、マスク２０を用いてキャップ層８Ｂ及び第３のクラッド層８Ａにパターンニングが行われ、台形形状の断面形状を有し、図示しないが細長いストライプ形状の平面形状を有するリッジ部８が形成される。リッジ部８の形成には例えばメサエッチングが使用される。
【００４６】
図１１に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、マスク２０の領域以外すなわちリッジ部８以外の領域（基板２の表面上の他の一部の領域）であってエッチング停止層７の表面上の全域に電流狭窄層９が形成される。マスク２０をエッチング除去した後、図１２に示すように、引き続き、ＭＯＣＶＤ法を用いて、リッジ部８の表面上及び電流狭窄層９の表面上を含む全域にコンタクト層１０が形成される。
【００４７】
ここで、第２のクラッド層６の形成後、第２のクラッド層６にコドーピングが行われたＺｎの拡散速度がＳｉの拡散速度に比べて非常に速いので、エッチング停止層７及びそれ以降の層の成膜に伴う熱履歴によって、Ｚｎの移動が生じる。Ｓｉの拡散速度はＺｎの拡散速度に比べて非常に遅いので、Ｓｉの移動はほとんど生じない。すなわち、前述の図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のＺｎは、第２のクラッド層６の上層の電流狭窄層９に拡散され、Ｚｎのドーピング密度がＳｉのドーピング密度よりも低下し、ｐ型からｎ型に反転された第２の半導体領域５Ｎ、６Ｎ及び７Ｎが電流狭窄層９直下に形成される。一方、前述の図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、リッジ部８の第３のクラッド層８ＡにドーピングがなされたＺｎの拡散があるので、Ｓｉのドーピング密度よりＺｎのドーピング密度が高い状態において維持され、ｐ型の第１の半導体領域６Ｐが形成される。
【００４８】
実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法においては、別途熱処理工程を追加することなく、第２のクラッド層６の形成後の熱履歴を利用して、この第２のクラッド層６のリッジ部８直下に第１の半導体領域６Ｐを形成することができ、同時に第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下に第２の半導体領域６Ｎ等を形成することができる。しかも、第１の半導体領域６Ｐ及び第２の半導体領域６Ｎ等は、製造用マスクを用いてアライメントを行い形成しているのではなく、Ｚｎの拡散により形成されているので、リッジ部８に対してセルフアライメントにより形成されている。つまり、アライメントずれは生じない。なお、製造工程数は若干増加するものの、別途最適な条件によって組み込まれた熱処理を用いて、第２のクラッド層６に第１の半導体領域６Ｐ及び第２の半導体領域６Ｎ等を形成することができる。
【００４９】
次に、コンタクト層１０の表面上の全域にｐ型オーミック電極１１及び基板２の裏面にｎ型オーミック電極１２のそれぞれが形成される（図１参照。）。そして、リッジ部８に対して垂直な方向に所定の長さで劈開して端面を露出させることによって、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１を完成させることができる。
【００５０】
以上説明したように、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、第２のクラッド層６のリッジ部８直下にｐ型の第１の半導体領域６Ｐを備え、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にｎ型の第２の半導体領域６Ｎ等を備えたので、低電圧駆動を実現して高温動作特性を改善しつつ、高電圧が印加されても端面が破壊されないのでサージ耐性を向上することができる。
【００５１】
［実屈折率型半導体レーザの変形例］
この変形例は、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１において、電流狭窄層９の構造を代えた例を説明するものである。
【００５２】
図１３に示すように、変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１は、電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａとｐ型の第４の半導体領域９Ｂとの間に、第３の半導体領域９Ａと同一導電型であるｎ型を有し、第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域（ｎ型電流狭窄層）９Ｃを備えている。第５の半導体領域９Ｃは例えばｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層により構成されている。このｎ型ＡｌＩｎＰ層には例えば５×１０17atoms／ｃｍ3の濃度においてＳｉがドーピングされ、ｎ型ＡｌＩｎＰ層の厚さは例えば０．１μｍ〜０．３μｍに設定されている。
【００５３】
電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａはリッジ部８との屈折率の関係でＡｌ組成比に一定の割合が必要であり、実屈折率型半導体レーザ１の物理的特性に変化を及ぼすので、第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比は基本的に変えない。一方、電流狭窄部９の立ち上がり電圧は電流狭窄部９のｐｎ接合部のバンドギャップにより決まるので、Ａｌ組成比を調節して電流狭窄層９の立ち上がり電圧レベルを制御するために、第４の半導体領域９Ｂとのｐｎ接合部の生成に第５の半導体領域９Ｃが使用される。
【００５４】
第５の半導体領域９ＣのＡｌ組成比が第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比に比べて大きい場合、電流狭窄層９の立ち上がり電圧は高くなる。逆に、第５の半導体領域９ＣのＡｌ組成比が第３の半導体領域９ＡのＡｌ組成比に比べて小さい場合、電流狭窄層９の立ち上がり電圧は低くなる。
【００５５】
このように構成される実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１により得られる作用効果に加えて、電流狭窄層９の立ち上がり電圧レベルを調節することができる。
【００５６】
なお、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１において、第１のドーパントにＳｉが使用され、第２のドーパントにＺｎが使用されているが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、第１のドーパントとしてｎ型の半導体領域を生成しかつ拡散速度が遅い元素であればよく、第２のドーパントとしてｐ型の半導体領域を生成しかつ拡散速度の速い元素であれば、他の元素を用いてもよい。
【００５７】
（実施例２）
本発明の実施例２は、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の電流狭窄層９直下のｎ型化領域の他の製造方法並びにその製造方法を用いて製作された実屈折率型半導体レーザ１を説明するものである。
【００５８】
［実屈折率型半導体レーザのデバイス構造］
図１４に示すように、実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、基本的には前述の図１に示す実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の断面構造と同一の断面構造を有するが、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のｎ型の第２の半導体領域６Ｎ、エッチング停止層７のｎ型の第２の半導体領域７Ｎ及び活性層５のｎ型の第２の半導体領域５Ｎを生成するｎ型ドーパントと電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａを生成するｎ型ドーパントとを同一としたものである。つまり、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１は、ｎ型ドーパントとしてＳｉ、ｐ型ドーパントとしてＺｎを使用し、第２のクラッド層６にＳｉ及びＺｎのコドーピングを行い、その後の熱処理又は熱履歴によって第２のクラッド層６にｐ型の第１の半導体領域６Ｐ及びｎ型の第２の半導体領域６Ｎ等を生成したが、実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、第２のクラッド層６にｐ型ドーパントとしてのＺｎのドーピングを行い、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下のｎ型の第２の半導体領域６Ｎ等を電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａにドーピングを行ったｎ型ドーパンの拡散により生成している。実施例２において、ｎ型ドーパントには拡散速度が速いＳｅが使用され、Ｓｅのドーパント濃度は例えば７×１０17atoms／ｃｍ3〜８×１０17atoms／ｃｍ3に設定されている。
【００５９】
図１５（Ａ）は熱処理前若しくは熱履歴が生じる前におけるリッジ部８及びその直下を含む縦方向（図１４に示すＰ３−Ｐ３線上）のドーパント密度プロファイルを示す。図１６（Ａ）は同様に熱処理前若しくは熱履歴が生じる前における電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向（図１４に示すＰ４−Ｐ４線上）のドーパント密度プロファイルを示す。図１５（Ｂ）は熱処理後若しくは熱履歴が生じた後のリッジ部８及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す。図１６（Ｂ）は同様に熱処理後若しくは熱履歴が生じた後の電流狭窄層９及びその直下を含む縦方向のドーパント密度プロファイルを示す。図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）、図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）において、横軸は第１のクラッド層４、活性層５、第２のクラッド層６、コンタクト層１０の各領域を示し、縦軸はドーパント濃度（atoms／ｃｍ3）を示す。
【００６０】
図１５（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴が生じる前において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＺｎのドーパント濃度は５×１０17 atoms／ｃｍ3である。図１５（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、第２のクラッド層６のリッジ部８直下のＺｎのドーパント濃度は、若干のプロファイルの形状変化はあるものの、実効的な変化を生じていない。従って、この第２のクラッド層６のリッジ部８直下においては、Ｚｎのドーパント濃度が維持され、ｐ型の第１の半導体領域６Ｐが生成される。
【００６１】
一方、図１６（Ａ）に示すように、熱処理前若しくは熱履歴を生じる前において、第２のクラッド層６の電流狭窄層９直下にはリッジ部８直下と同様にＺｎがドーピングされているので、クラッド層６の電流狭窄層９直下のＺｎのドーパント濃度はリッジ部８直下のＺｎのドーパント濃度と同等である。電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａには例えば１×１０18 atoms／ｃｍ3のドーパント濃度においてＳｅのドーピングが行われている。図１６（Ｂ）に示すように、熱処理後若しくは熱履歴が生じた後において、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａからその直下のエッチング停止層７，第２のクラッド層６、活性層５にＳｅの拡散が生じ、Ｓｅのドーピング濃度がＺｎのドーピング濃度を上回り、エッチング停止層７にｎ型の第２の半導体領域７Ｎ、第２のクラッド層６にｎ型の第２の半導体領域６Ｎ、活性層５にｎ型の第２の半導体領域５Ｎが生成される。すなわち、電流狭窄層９直下には、ｐ型からｎ型に反転された、第２の半導体領域７Ｎ、６Ｎ及び５Ｎが生成される。結果的に、電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａから第１のクラッド層４に至る経路、更に第１のクラッド層４から基板２に至る経路はすべてｎ型化される。
【００６２】
このように構成される実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、基本的には実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１と同様に、サージ電圧のような高い電圧がｐ型オーミック電極１１に印加されても、或いは極性が反対の高い電圧がｎ型オーミック電極１２に印加されても、前述の図５に示すように、端面が破壊されない光出力でしか発振が生じない。従って、実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、低電圧駆動を実現して高温動作特性を改善しつつ、高電圧が印加されても端面が破壊されないのでサージ耐性を向上することができる。
【００６３】
［実屈折率型半導体レーザの製造方法］
実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法は、基本的には実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法と同様であるが、以下点において異なる。
【００６４】
第１に、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法の図７に示す第２のクラッド層６を形成する工程において、第２のクラッド層６にはｐ型ドーパントであるＺｎのみのドーピングが行われる。
【００６５】
第２に、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法の図９に示す電流狭窄層９を形成する工程において、下層の第３の半導体領域９Ａにはｎ型ドーパントとして拡散速度が速いＳｅのドーピングが行われる。なお、ｎ型ドーパントとしてＳｅに限定されるものではない。
【００６６】
第３に、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１の製造方法の図１２に示す第２のクラッド層６に第２の半導体領域６Ｎ等を形成する工程において、第２の半導体領域６Ｎは電流狭窄層９の第３の半導体領域９Ａからのｎ型ドーパントの拡散により形成される。
【００６７】
このように構成される実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１においては、実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１により得られる作用効果と同様の作用効果を奏することができる。
【００６８】
［実屈折率型半導体レーザの変形例１］
実施例２の変形例１に係る実屈折率型半導体レーザ１は、前述の実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１と同様に、電流狭窄層９のｎ型の第３の半導体領域９Ａとｐ型の第４の半導体領域９Ｂとの間に第３の半導体領域９ＡとはＡｌ組成比が異なる同一導電型のｎ型の第５の半導体領域９Ｃを備えてもよい。
【００６９】
［実屈折率型半導体レーザの変形例２］
実施例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、前述の実施例１に係る実屈折率型半導体レーザ１又は実施例１の変形例に係る実屈折率型半導体レーザ１に組み合わせることができる。すなわち、変形例２に係る実屈折率型半導体レーザ１は、予めＺｎ及びＳｉの第２のクラッド層６へのコドーピングを行い、一方電流狭窄層９の第３の半導体領域９ＡにはＳｅのドーピングを行う。そして、実屈折率型半導体レーザ１においては、第２のクラッド層６のＺｎの拡散による移動に併せて、電流狭窄層９からのＳｅの拡散によって、活性層５にｎ型の第２の半導体領域５Ｎを形成し、第２のクラッド層６にｎ型の第２の半導体領域６Ｎを形成し、エッチング停止層７にｎ型の第２の半導体領域７Ｎを形成する。
【００７０】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明を複数の実施例並びに変形例によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものでない。本発明は様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、動作電流が小さく、高温動作特性に優れ、かつ耐サージ特性に優れた半導体レーザ及びその製造方法に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１…実屈折率型半導体レーザ、２…基板、３…バッファ層、４…第１のクラッド層、５…活性層、５Ｎ、６Ｎ、７Ｎ…第２の半導体領域、６…第２のクラッド層、６Ｐ…第１の半導体領域、７…エッチング停止層、８…リッジ部、９…電流狭窄層、１０…コンタクト層、１１…ｐ型オーミック電極、１２…ｎ型オーミック電極、２０…マスク。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に配設された活性層と、
前記活性層上に配設された第２のクラッド層と、
前記第２のクラッド層上の一部に配設され、前記第１の導電型とは反対の第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部と、
前記第２のクラッド層上の他の一部に配設され、前記第１の導電型の第１のドーパントを有する前記第１の導電型の第１の半導体領域及びこの第１の半導体領域上の前記第２の導電型の第２の半導体領域を有する電流狭窄層と、
前記リッジ部下において前記第２のクラッド層に配設され、前記第２の導電型の第２のドーパントを有する前記第２の導電型の第３の半導体領域と、
前記電流狭窄層下において前記第２のクラッド層に配設され、前記電流狭窄層の前記第１の半導体領域の前記第１のドーパントと同一の第１のドーパントを有する前記第１の導電型の第４の半導体領域と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１のドーパントはＳｅであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記電流狭窄層の前記第１の半導体領域から前記電流狭窄層下の前記第１のクラッド層に至る前記活性層、前記第２のクラッド層の前記第４の半導体領域が前記第１の導電型に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記電流狭窄層の前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域はいずれもＡｌを含む化合物半導体により構成され、
前記第１の半導体領域と前記第２の半導体領域との間に、前記第１の導電型を有し、前記第１の半導体領域のＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項５】
基板上に第１の導電型の第１のクラッド層を形成する工程と、
前記第１のクラッド層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に前記第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントを有し前記第２の導電型の第１の半導体領域が生成される第２のクラッド層を形成する工程と、
前記第２のクラッド層上の一部に前記第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部を形成する工程と、
前記第２のクラッド層上の他の一部に前記第１の導電型の第１のドーパントを有する前記第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の前記第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層を形成する工程と、
前記電流狭窄層の前記第３の半導体領域の前記第１のドーパントを前記電流狭窄層下の前記第２のクラッド層に拡散し、この第２のクラッド層に前記第１の導電型の第２の半導体領域を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記第２のクラッド層の前記第２の半導体領域を形成する工程は、前記第２のクラッド層上に前記電流狭窄層を形成した後に熱処理を行い、前記電流狭窄層下の前記第２のクラッド層に前記第３の半導体領域の前記第１のドーパントを拡散し、前記電流狭窄層下の前記第２のクラッド層の前記第２の導電型を前記第１の導電型に反転させた前記第２の半導体領域を形成する工程であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に配設された第１の導電型の第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に配設された活性層と、
前記活性層上に配設された第２のクラッド層と、
前記第２のクラッド層上の一部に配設され、前記第１の導電型とは反対の第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部と、
前記第２のクラッド層上の他の一部に配設され、前記第１の導電型の第１のドーパントを有する前記第１の導電型の第１の半導体領域及びこの第１の半導体領域上の前記第２の導電型の第２の半導体領域を有する電流狭窄層と、
前記リッジ部下において前記第２のクラッド層に配設され、前記第２の導電型の第２のドーパントを有する前記第２の導電型の第３の半導体領域と、
前記電流狭窄層下において前記第２のクラッド層に配設され、前記電流狭窄層の前記第１の半導体領域の前記第１のドーパントと同一の第１のドーパントを有する前記第１の導電型の第４の半導体領域と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１のドーパントはＳｅであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記電流狭窄層の前記第１の半導体領域から前記電流狭窄層下の前記第１のクラッド層に至る前記活性層、前記第２のクラッド層の前記第４の半導体領域が前記第１の導電型に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記電流狭窄層の前記第１の半導体領域、前記第２の半導体領域はいずれもＡｌを含む化合物半導体により構成され、
前記第１の半導体領域と前記第２の半導体領域との間に、前記第１の導電型を有し、前記第１の半導体領域のＡｌ組成比に対して異なるＡｌ組成比を有する第５の半導体領域を更に備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項５】
基板上に第１の導電型の第１のクラッド層を形成する工程と、
前記第１のクラッド層上に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に前記第１の導電型とは反対の第２の導電型の第２のドーパントを有し前記第２の導電型の第１の半導体領域が生成される第２のクラッド層を形成する工程と、
前記第２のクラッド層上の一部に前記第２の導電型の第３のクラッド層を有するリッジ部を形成する工程と、
前記第２のクラッド層上の他の一部に前記第１の導電型の第１のドーパントを有する前記第１の導電型の第３の半導体領域及びこの第３の半導体領域上の前記第２の導電型の第４の半導体領域を有する電流狭窄層を形成する工程と、
前記電流狭窄層の前記第３の半導体領域の前記第１のドーパントを前記電流狭窄層下の前記第２のクラッド層に拡散し、この第２のクラッド層に前記第１の導電型の第２の半導体領域を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記第２のクラッド層の前記第２の半導体領域を形成する工程は、前記第２のクラッド層上に前記電流狭窄層を形成した後に熱処理を行い、前記電流狭窄層下の前記第２のクラッド層に前記第３の半導体領域の前記第１のドーパントを拡散し、前記電流狭窄層下の前記第２のクラッド層の前記第２の導電型を前記第１の導電型に反転させた前記第２の半導体領域を形成する工程であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−２４５２７２（Ｐ２０１０−２４５２７２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９２１４１（Ｐ２００９−９２１４１）
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【出願人】（０００００４３２９）日本ビクター株式会社 (3,896)
【Ｆターム（参考）】
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