半導体レーザ構造
【課題】活性層内において「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」ことが可能な半導体レーザ構造を提供する。
【解決手段】半導体レーザ構造１０では、ｎ型クラッド層２、ｎ型光ガイド層４、多重量子井戸発光層５、ｐ型光ガイド層６、及びｐ型クラッド層８を積層して構成された構造であって、ｎ型クラッド層２内におけるｎ型光ガイド層４と当接する領域、及び、ｐ型クラッド層８内におけるｐ型光ガイド層６と当接する領域のうち、少なくとも一方の領域の両端部にだけ、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４よりも絶縁性の高い材質からなる電流狭窄部３，７を設けるようにした。この構成では、駆動電流が無駄なく活性層に供給され、且つ、活性層内において、光が電流狭窄部３，７に遮られずに増幅される。
【解決手段】半導体レーザ構造１０では、ｎ型クラッド層２、ｎ型光ガイド層４、多重量子井戸発光層５、ｐ型光ガイド層６、及びｐ型クラッド層８を積層して構成された構造であって、ｎ型クラッド層２内におけるｎ型光ガイド層４と当接する領域、及び、ｐ型クラッド層８内におけるｐ型光ガイド層６と当接する領域のうち、少なくとも一方の領域の両端部にだけ、ｎ型クラッド層２およびｐ型クラッド層４よりも絶縁性の高い材質からなる電流狭窄部３，７を設けるようにした。この構成では、駆動電流が無駄なく活性層に供給され、且つ、活性層内において、光が電流狭窄部３，７に遮られずに増幅される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ構造を、例えばレーザレーダ等、パルス大電流による「高出力」が必要な装置に適用する場合、レーザ構造単位（ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層等の総称）を、基板の成長面に対して垂直方向に複数積層し、且つ、活性層内において、電流を狭窄する（「電流を閉じ込める」）ための構造が用いられる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の半導体レーザ構造は、電極の下方両端側に絶縁層を隣接させてなるストライプ状の電極部と、電極部のストライプ幅とほぼ一致する幅を有する高導電性半導体層とによって、ｐ型クラッド層、活性層、及びｎ型クラッド層が挟まれるように各層を積層した構造である。この構造では、電極部から高導電性半導体層への電流経路を狭窄することが期待される。
【０００４】
また、特許文献２及び３に記載の半導体レーザ構造は、発光層とクラッド層（ｐ型，ｎ型）との間に、両者の中間の屈折率を有し、ある程度厚みをもった光ガイド層（ｐ型，ｎ型）を設け、ｎ型光ガイド層の両端に絶縁層（あるいは結晶欠陥）が形成されるように各層を積層した構造である。この構造では、電極部からｎ型光ガイド層への電流経路を狭窄することが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−４２８８２号公報
【特許文献２】特開平２−１８１９８５号公報
【特許文献３】特開平９−２９３９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体レーザ構造を、例えば車載レーダ装置等、「高出力」が必要なことに加えて、光の出力に関し、ある程度の照射面積の確保が必要である装置に適用する場合、一つの導波モードの光が共振するシングルモードではなく、複数の導波モードの光が共振するマルチモードを採用する必要があるため、発光層と光ガイド層とからなる活性層内において、光を狭窄しない（「光を閉じ込めない」）構造がさらに求められる。
【０００７】
以上により、半導体レーザ構造を、車載レーダ装置等に適用し得るようにするには、活性層内において、「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」構造とすることが望ましい。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体レーザ構造では、電極部および高導電性半導体層がともに、活性層から離間して配置されているため、電極部から高導電性半導体層への電流経路が、活性層で迂回する可能性があり、活性層内において、「電流を閉じ込める」ことができない虞があるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２及び３に記載の半導体レーザ構造では、光ガイド層の両端に電流狭窄部（例えば絶縁層，結晶欠陥）が形成されているため、マルチモードを採用する場合に、活性層内において、光が電流狭窄部に遮られることにより、「光を閉じ込めない」構造にならないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために、活性層内において、「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」ことが可能な半導体レーザ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の半導体レーザ構造は、ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、発光層、ｐ型光ガイド層、及びｐ型クラッド層を積層して構成された構造である。なお、ｎ型光ガイド層、発光層、及びｐ型光ガイド層は、複数の導波モードの光が共振する光導波路として活性層を構成する。また、活性層は、レーザ発振が始まる電流値を有する電流（しきい電流）よりも電流値が大きい電流（以下「駆動電流）という）が流れると、光増幅が起き、これによりレーザ光が発生する層である。
【００１２】
そして、本発明では、ｎ型クラッド層内においてｎ型光ガイド層と当接する領域、及び、ｐ型クラッド層内においてｐ型光ガイド層と当接する領域のうち、少なくとも一方の領域の両端部にだけ、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層よりも絶縁性の高い材質からなる電流狭窄部を設けるようにした。
【００１３】
このように構成された本発明の半導体レーザ構造では、電流狭窄部が活性層に当接して配置されているため、電流狭窄部によって電流の直進性が向上し、これにより、駆動電流を無駄なく活性層に供給することができ、ひいては、活性層内において、「電流を閉じ込める」ことが可能となる。
【００１４】
また、このように構成された本発明の半導体レーザ構造では、電流狭窄部が活性層の外部に形成されているため、活性層内において、光が電流狭窄部に遮られずに増幅され、これにより、複数の導波モードの光を共振させることができ、ひいては、「光を閉じ込めない」ことが可能となる。
【００１５】
したがって、本発明の半導体レーザ構造によれば、活性層内において、「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」ことが可能となり、その結果、「高出力」が必要なことに加えて、光の出力に関し、ある程度の照射面積の確保が必要である装置に好適に用いることができる。
【００１６】
ところで、上記特許文献２及び３に記載の半導体レーザ構造では、「光を閉じ込めない」構造にならない問題に加えて、以下の問題も考えられる。
即ち、特許文献２に記載の半導体レーザ構造は、イオン注入により結晶格子を破壊し、電気伝導性を失わせることで、電流狭窄部の絶縁化を図っているため、光ガイド層において、中央部と両端部との屈折率が異なることとなり、結晶格子の損傷、及び、原子密度の減少による屈折率の低下の少なくとも一方の理由により、発光特性異常の発生が懸念される。
【００１７】
また、特許文献３に記載の半導体レーザ構造は、ｎ型クラッド層の電流狭窄部において、結晶欠陥密度の高い複数種類のクラッド層を積層させているため、各クラッド層の界面、及び、クラッド層と電極部との界面において、結晶格子の整合性がなくなることとなり、これらの界面に高抵抗領域が生じ、エピタキシャル成長を好適に行うことが困難であると考えられる。
【００１８】
よって、本発明の半導体レーザ構造では、例えば、請求項２に記載のように、ｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層が不純物半導体である構成において、電流狭窄部が、ｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体であることが好ましい。なお、不純物半導体は、不純物を調整してドープすることで、電子や正孔であるキャリアの密度を上げて、電気伝導性を高めた半導体である。一方、真性半導体は、不純物をドープしないノンドープの半導体である。
【００１９】
この場合、結晶格子を破壊することなく、電流狭窄部の電気伝導性を低くすることができるため、発光特性異常の発生を抑制することが可能となり、しかも電流狭窄部が隣接するガイド層と同じ組成であるため、エピタキシャル成長を好適に行うことが可能となる点で有利になる。
【００２０】
あるいは、請求項３に記載のように、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層が不純物半導体である構成において、電流狭窄部が、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体であってもよい。この場合も、請求項２に記載の構成と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
ところで、本発明の半導体レーザ構造では、請求項４に記載のように、電極の下方両端側に絶縁層を隣接させてなるストライプ状の電極部を備える構成において、電流狭窄部が、上記絶縁層に対向するように配置されていることが好ましい。
【００２２】
この場合、電極部のストライプ幅と、クラッド層において電流狭窄部に挟まれてなる中央部（電流通過部）の幅とがほぼ一致するため、活性層に到達しない無効電流の発生を抑制し、且つ、これらの幅を調整することにより、活性層内において、効率よく「電流を閉じ込める」ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体レーザ構造の構成を表す断面図である。
【図２】半導体レーザ素子の構成を表す斜視図である。
【図３】他の実施形態としての半導体レーザ構造の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明が適用された実施形態の半導体レーザ構造１０について説明する。
［実施例］
＜半導体レーザ構造の製造＞
半導体レーザ構造１０の製造方法を図１及び表１に基づいて説明する。ｎ型InP基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、キャリア濃度5×1017cm-3、厚さ0.8μmのInPからなるｎ型クラッド層２を積層する。なお、本実施例のｎ型クラッド層２は、不純物（ドーパント）としてSeがドープされた不純物半導体である。
【００２５】
その後、ｎ型クラッド層２と同様の組成（InP）であるがSeをドープしない真性半導体であるInPノンドープ層３ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。次に、InPノンドープ層３ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、InPノンドープ層３ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。さらに、そのストライプ状の開口が埋まるように、InPノンドープ層３ａの厚み分、再度、ｎ型クラッド層２を成長させる。
【００２６】
これにより、厚さ0.81〜0.9μmの不純物半導体（InP）からなるｎ型クラッド層２において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（InP）からなるInPノンドープ層３ａが設けられることになる。なお、真性半導体（InP）の電気伝導性は、不純物半導体（InP）の電気伝導性よりも低い。このため、ｎ型クラッド層２において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｎ型クラッド層２の中央部の領域に狭窄することになる。よって、以下では、このｎ型クラッド層２に設けられたInPノンドープ層３ａを、第１電流狭窄層３と称する。
【００２７】
次に、ｎ型クラッド層２および第１電流狭窄層３の表面上に、キャリア濃度5×1017cm-3、厚さ0.1μmのAlGaInAsからなるｎ型光ガイド層４、ｎ型光ガイド層４（及びｐ型光ガイド層６）よりも光の屈折率が高くなるようにキャリア濃度が異なる２種類のAlGaInAsの積層構造を有する多重量子井戸発光層５、キャリア濃度1×1018cm-3、厚さ0.1μmのAlGaInAsからなるｐ型光ガイド層６を順に積層する。なお、本実施例のｎ型光ガイド層４およびｐ型光ガイド層６はいずれも、ドーパントとしてZnがドープされた不純物半導体である。
【００２８】
その後、ｐ型光ガイド層６上に、ｐ型光ガイド層６と同様の組成（AlGaInAs）であるがZnをドープしない真性半導体であるAlGaInAsノンドープ層７ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。
【００２９】
次に、AlGaInAsノンドープ層７ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、AlGaInAsノンドープ層７ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。なお、ここでは、ｐ型光ガイド層６上の両端側に残存するAlGaInAsノンドープ層７ａが、第１電流狭窄層３に対向する領域に形成されるように、AlGaInAsノンドープ層７ａをエッチングする。本実施例において、第１電流狭窄層３に対向する領域とは、多重量子井戸発光層５に対して、第１電流狭窄層３と面対称の関係を有する領域である。
【００３０】
さらに、ｐ型光ガイド層６およびAlGaInAsノンドープ層７ａの表面上に、キャリア濃度1×1018cm-3、厚さ1.5μmのInPからなるｐ型クラッド層８を積層する。なお、本実施例のｐ型クラッド層８は、ｎ型クラッド層２と同様に、ドーパントとしてSeがドープされた不純物半導体である。
【００３１】
これにより、厚さ1.51〜1.6μmの不純物半導体（InP）からなるｐ型クラッド層８において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（AlGaInAs）からなるAlGaInAsノンドープ層７ａが設けられることになる。なお、本実施例では、不純物半導体（InP）の電気伝導性が、少なくとも真性半導体（AlGaInAs）の電気伝導性よりも高くなるように、ドーパント量が調整されている。このため、ｐ型クラッド層８において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｐ型クラッド層８の中央部の領域に狭窄することになる。よって、以下では、このｐ型クラッド層８に設けられたAlGaInAsノンドープ層７ａを、第２電流狭窄層７と称する。
【００３２】
そして、ｐ型クラッド層８上の中央部に、上記パターンエッチングにより、ｐ型光ガイド層６との界面に平行且つ同じストライプ幅を有する開口を形成し、その後、キャリア濃度1×1019cm-3、厚さ0.2μmのInGaAsからなるｐ型キャップ層９を積層する。
【００３３】
各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表１に示すとおりである。なお、各層の積層時（成長時）の基板温度は５５０〜８００℃とした。
【００３４】
【表１】
【００３５】
＜半導体レーザ素子の製造＞
上記のように製造した半導体レーザ構造１０を用いて、図２に示す半導体レーザ素子１００を製造した。
【００３６】
ｐ型キャップ層９上の中央部に、上記パターンエッチングにより、ｐ型クラッド層８とｐ型光ガイド層６との界面に平行且つ同じストライプ幅を有する開口を形成し、その後、所定の材料からなる絶縁膜１０５を形成する。
【００３７】
次に、その絶縁膜１０５の表面上の中央部に、上記パターンエッチングにより、底面がＰ型キャップ層９、側面が絶縁膜１０５であり、ｐ型クラッド層８とｐ型光ガイド層６との界面に平行且つほぼ同じ（若干小さい）ストライプ幅を有する開口を形成する。
【００３８】
そして、絶縁膜１０５およびＰ型キャップ層９の表面上に、Cr/Pt/Auからなる電極１０７を真空蒸着法で成膜する。なお、電極１０７では、Crの厚さが15nm、Ptの厚さが50nm、Auの厚さが600nmとなるように、Cr、Pt、Auを基板１側から順に成膜する。
【００３９】
以上のように形成された電極１０７および絶縁膜１０５を、ｐ電極部１０１と総称する。
次に、ｎ型InP基板１の膜厚が１２０μm程度となるように、#2000番手の砥石を用い、ｎ型InP基板１を研削する。この場合、研削面はRa:10-15nm、Rmax:55-170程度となる。なお、この研削面にケミカルエッチングを行うと、転位の導入原因となる加工変質層（破砕層）を取り除くことができる。また、研削面を鏡面に仕上げずに用いることで、表面積が増すため、電極や半田の密着性が向上するメリットがある。
【００４０】
そして、このｎ型InP基板１の研削面に、Au-Ge/Ni/Auからなる電極１０９を真空蒸着法で成膜する。なお、電極１０９では、Au-Geの厚さが100nm、Niの厚さが20nm、Auの厚さが100nmとなるように、Au-Ge、Ni、Auを基板１側から順に成膜する。また、電極１０９と半導体レーザ構造１０とのコンタクトを安定化させるために３８５℃で約２分間の熱処理を実施する。熱処理は、コンタクト比抵抗が10-6〜10-7（Ω・cm2）となる条件が望ましい。
【００４１】
さらに、電極１０９上に、Ni/AuSnからなる半田層１１１を真空蒸着法で成膜する。なお、半田層１１１では、Niの厚さが100nm、AuSnの厚さが1350nmとなるように、Ni、AuSnを基板１側から順に成膜する。
【００４２】
以上のように形成された電極１０９および半田層１１１を、ｎ電極部１０３と総称する。なお、本実施例では、説明の便宜上、半導体レーザ素子１００が、ｐ電極部１０１およびｎ電極部１０３を備えるようにしたが、半導体レーザ構造１０が、ｐ電極部１０１およびｎ電極部１０３を備えると捉えることができる。
【００４３】
次に、共振器を形成するために壁開により幅500μｍで短冊化し、Al2O3，a-Si等の材料を用い、一方の端面にレーザ光の波長に対して低反射率の低反射率膜１１３を形成し、もう一方の端面に高反射率の反射層１１５を形成し、所定の大きさに素子化することで半導体レーザ素子１００を作製する。
【００４４】
＜効果＞
このように製造された半導体レーザ素子１００では、半導体レーザ構造１０の各層の厚み方向に、ｐ電極部１０１からｎ電極部１０３へ順方向の電流（以下「順方向電流」という）が流れるように電圧を印加し、活性層内に「駆動電流」が到達すると、発生した光が低反射率膜１１３と反射層１１５との間を往復し、複数の導波モードの光が共振することで、光増幅が起き、これにより発生したレーザ光が低反射率膜１１３から出射される。
【００４５】
なお、活性層は、ｎ型光ガイド層４、多重量子井戸発光層５、及びｐ型光ガイド層６からなり、ｎ型クラッド層２および第１電流狭窄層３、ｐ型光ガイド層６および第２電流狭窄層７よりもバンドギャップエネルギーが小さく、且つ屈折率が高い層である。
【００４６】
ここで、半導体レーザ素子１００における半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７が活性層に当接して配置されているため、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７によって「順方向電流」の直進性が向上する。これにより、活性層に到達しない（発光に寄与しない）電流（以下「無効電流」という）を低減させることができるので、「駆動電流」を効率よく活性層内に供給することができる。
【００４７】
また、半導体レーザ素子１００における半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７が活性層の外部に形成されているため、活性層内において、発生した光が、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７に遮られることなく、低反射率膜１１３と反射層１１５との間を往復することが可能となり、複数の導波モードの光が共振することで、「高出力」のマルチモードレーザ光を得ることができる。
【００４８】
よって、本実施例の半導体レーザ素子１００を、例えば車載レーダ装置の構成として好適に用いることができる。
また、半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３がInPノンドープ層３ａであり、第２電流狭窄層７がAlGaInAsノンドープ層７ａであるため、それぞれｎ型クラッド層２とｐ型クラッド層８の原子間隔（格子定数）が一致し、質の高い結晶層を作製することができる。
【００４９】
さらに、半導体レーザ素子１００では、ｐ電極部１０１のストライプ幅と、クラッド層２，８において電流狭窄層３，７に挟まれてなる中央部（電流通過部）の幅とがほぼ一致するため、半導体レーザ構造１０において「無効電流」の発生をより好適に抑制し、ひいては、活性層内において効率よく「電流を閉じ込める」ことが可能となる。
【００５０】
＜発明との対応＞
なお、本実施例において、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７の少なくとも一方が電流狭窄部、ｐ電極部１０１が電極部、絶縁膜１０５が絶縁層に相当する。
【００５１】
［変形例１］
上記実施例では、半導体レーザ構造１０において、第１電流狭窄層３がInPノンドープ層３ａであり、第２電流狭窄層７がAlGaInAsノンドープ層７ａである構成について説明した。例えば、第１電流狭窄層３がInPノンドープ層３ａであることに代えて、AlGaInAsノンドープ層７ａであってもよい。
【００５２】
＜半導体レーザ構造の製造＞
半導体レーザ構造１０の製造方法を図１及び表２に基づいて説明する。ｎ型InP基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、キャリア濃度5×1017cm-3、厚さ0.8μmのInPからなるｎ型クラッド層２を積層する。なお、ｎ型クラッド層２は、不純物（ドーパント）としてSeがドープされた不純物半導体である。
【００５３】
その後、ｎ型光ガイド層４と同様の組成（AlGaInAs）であるがZnをドープしない真性半導体であるAlGaInAsノンドープ層７ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。次に、AlGaInAsノンドープ層７ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、AlGaInAsノンドープ層７ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。さらに、そのストライプ状の開口が埋まるように、AlGaInAsノンドープ層７ａの厚み分、再度、ｎ型クラッド層２を成長させる。
【００５４】
これにより、厚さ0.81〜0.9μmの不純物半導体（InP）からなるｎ型クラッド層２において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（AlGaInAs）からなるAlGaInAsノンドープ層７ａが設けられることになる。なお、真性半導体（AlGaInAs）の電気伝導性は、不純物半導体（InP）の電気伝導性よりも低い。このため、ｎ型クラッド層２において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｎ型クラッド層２の中央部の領域に狭窄することになる。よって、このｎ型クラッド層２に設けられたAlGaInAsノンドープ層７ａを、第１電流狭窄層３とする。以下、実施例と共通するため、説明を省略する。
【００５５】
なお、各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表２に示すとおりである。
【００５６】
【表２】
【００５７】
［変形例２］
また、上記実施例の第２電流狭窄層７がAlGaInAsノンドープ層７ａであることに代えて、第２電流狭窄層７がInPノンドープ層３ａであってもよい。
【００５８】
＜半導体レーザ構造の製造＞
半導体レーザ構造１０の製造方法を図１及び表３に基づいて説明する。なお、ｎ型クラッド層２〜ｐ型光ガイド層６を作製するところは、上記実施例と共通するため、説明を省略する。
【００５９】
ｐ型光ガイド層６の作製後、ｐ型光ガイド層６上に、ｐ型クラッド層８と同様の組成（InP）であるがSeをドープしない真性半導体であるInPノンドープ層３ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。
【００６０】
次に、InPノンドープ層３ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、InPノンドープ層３ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。なお、ここでは、ｐ型光ガイド層６上の両端側に残存するInPノンドープ層３ａが、第１電流狭窄層３に対向する領域に形成されるように、InPノンドープ層３ａをエッチングする。
【００６１】
さらに、ｐ型光ガイド層６およびInPノンドープ層３ａの表面上に、キャリア濃度1×1018cm-3、厚さ1.5μmのInPからなるｐ型クラッド層８を積層する。なお、本実施例のｐ型クラッド層８は、ｎ型クラッド層２と同様に、ドーパントとしてSeがドープされた不純物半導体である。
【００６２】
これにより、厚さ1.51〜1.6μmの不純物半導体（InP）からなるｐ型クラッド層８において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（InP）からなるInPノンドープ層３ａが設けられることになる。なお、真性半導体（InP）の電気伝導性は、不純物半導体（InP）の電気伝導性よりも低い。このため、ｐ型クラッド層８において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｐ型クラッド層８の中央部の領域に狭窄することになる。よって、このｐ型クラッド層８に設けられたInPノンドープ層３ａを、第２電流狭窄層７とする。
【００６３】
そして、ｐ型クラッド層８上の中央部に、上記パターンエッチングにより、ｐ型光ガイド層６との界面に平行且つ同じストライプ幅を有する開口を形成し、その後、キャリア濃度1×1019cm-3、厚さ0.2μmのInGaAsからなるｐ型キャップ層９を積層する。
【００６４】
なお、各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表３に示すとおりである。
【００６５】
【表３】
【００６６】
［変形例３］
さらに、上記変形例１及び２を組み合わせとして、第１電流狭窄層３がAlGaInAsノンドープ層７ａであり、第２電流狭窄層７がInPノンドープ層３ａであってもよい。なお、半導体レーザ構造１０の製造については、上記変形例１及び２の単なる組み合わせであるため、説明を省略する。ちなみに、各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表３に示すとおりである。
【００６７】
【表４】
【００６８】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００６９】
例えば、上記実施形態の半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７が活性層に当接して配置されているが、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７のうち、いずれか一方の電流狭窄層が活性層に当接して配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…ｎ型InP基板、２…ｎ型クラッド層、３…第１電流狭窄層、３ａ…InPノンドープ層、４…ｎ型光ガイド層、５…多重量子井戸発光層、６…ｐ型光ガイド層、７…第２電流狭窄層、７ａ…AlGaInAsノンドープ層、８…ｐ型クラッド層、９…ｐ型キャップ層、１０…半導体レーザ構造、１００…半導体レーザ素子、１０１…ｐ電極部、１０３…ｎ電極部、１０５…絶縁膜、１０７…電極、１０９…電極、１１１…半田層、１１３…低反射率膜、１１５…反射層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体レーザ構造を、例えばレーザレーダ等、パルス大電流による「高出力」が必要な装置に適用する場合、レーザ構造単位（ｎ型クラッド層，活性層，ｐ型クラッド層等の総称）を、基板の成長面に対して垂直方向に複数積層し、且つ、活性層内において、電流を狭窄する（「電流を閉じ込める」）ための構造が用いられる（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の半導体レーザ構造は、電極の下方両端側に絶縁層を隣接させてなるストライプ状の電極部と、電極部のストライプ幅とほぼ一致する幅を有する高導電性半導体層とによって、ｐ型クラッド層、活性層、及びｎ型クラッド層が挟まれるように各層を積層した構造である。この構造では、電極部から高導電性半導体層への電流経路を狭窄することが期待される。
【０００４】
また、特許文献２及び３に記載の半導体レーザ構造は、発光層とクラッド層（ｐ型，ｎ型）との間に、両者の中間の屈折率を有し、ある程度厚みをもった光ガイド層（ｐ型，ｎ型）を設け、ｎ型光ガイド層の両端に絶縁層（あるいは結晶欠陥）が形成されるように各層を積層した構造である。この構造では、電極部からｎ型光ガイド層への電流経路を狭窄することが期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６４−４２８８２号公報
【特許文献２】特開平２−１８１９８５号公報
【特許文献３】特開平９−２９３９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、半導体レーザ構造を、例えば車載レーダ装置等、「高出力」が必要なことに加えて、光の出力に関し、ある程度の照射面積の確保が必要である装置に適用する場合、一つの導波モードの光が共振するシングルモードではなく、複数の導波モードの光が共振するマルチモードを採用する必要があるため、発光層と光ガイド層とからなる活性層内において、光を狭窄しない（「光を閉じ込めない」）構造がさらに求められる。
【０００７】
以上により、半導体レーザ構造を、車載レーダ装置等に適用し得るようにするには、活性層内において、「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」構造とすることが望ましい。
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載の半導体レーザ構造では、電極部および高導電性半導体層がともに、活性層から離間して配置されているため、電極部から高導電性半導体層への電流経路が、活性層で迂回する可能性があり、活性層内において、「電流を閉じ込める」ことができない虞があるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２及び３に記載の半導体レーザ構造では、光ガイド層の両端に電流狭窄部（例えば絶縁層，結晶欠陥）が形成されているため、マルチモードを採用する場合に、活性層内において、光が電流狭窄部に遮られることにより、「光を閉じ込めない」構造にならないという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するために、活性層内において、「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」ことが可能な半導体レーザ構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するためになされた発明である請求項１に記載の半導体レーザ構造は、ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、発光層、ｐ型光ガイド層、及びｐ型クラッド層を積層して構成された構造である。なお、ｎ型光ガイド層、発光層、及びｐ型光ガイド層は、複数の導波モードの光が共振する光導波路として活性層を構成する。また、活性層は、レーザ発振が始まる電流値を有する電流（しきい電流）よりも電流値が大きい電流（以下「駆動電流）という）が流れると、光増幅が起き、これによりレーザ光が発生する層である。
【００１２】
そして、本発明では、ｎ型クラッド層内においてｎ型光ガイド層と当接する領域、及び、ｐ型クラッド層内においてｐ型光ガイド層と当接する領域のうち、少なくとも一方の領域の両端部にだけ、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層よりも絶縁性の高い材質からなる電流狭窄部を設けるようにした。
【００１３】
このように構成された本発明の半導体レーザ構造では、電流狭窄部が活性層に当接して配置されているため、電流狭窄部によって電流の直進性が向上し、これにより、駆動電流を無駄なく活性層に供給することができ、ひいては、活性層内において、「電流を閉じ込める」ことが可能となる。
【００１４】
また、このように構成された本発明の半導体レーザ構造では、電流狭窄部が活性層の外部に形成されているため、活性層内において、光が電流狭窄部に遮られずに増幅され、これにより、複数の導波モードの光を共振させることができ、ひいては、「光を閉じ込めない」ことが可能となる。
【００１５】
したがって、本発明の半導体レーザ構造によれば、活性層内において、「電流を閉じ込め、且つ、光を閉じ込めない」ことが可能となり、その結果、「高出力」が必要なことに加えて、光の出力に関し、ある程度の照射面積の確保が必要である装置に好適に用いることができる。
【００１６】
ところで、上記特許文献２及び３に記載の半導体レーザ構造では、「光を閉じ込めない」構造にならない問題に加えて、以下の問題も考えられる。
即ち、特許文献２に記載の半導体レーザ構造は、イオン注入により結晶格子を破壊し、電気伝導性を失わせることで、電流狭窄部の絶縁化を図っているため、光ガイド層において、中央部と両端部との屈折率が異なることとなり、結晶格子の損傷、及び、原子密度の減少による屈折率の低下の少なくとも一方の理由により、発光特性異常の発生が懸念される。
【００１７】
また、特許文献３に記載の半導体レーザ構造は、ｎ型クラッド層の電流狭窄部において、結晶欠陥密度の高い複数種類のクラッド層を積層させているため、各クラッド層の界面、及び、クラッド層と電極部との界面において、結晶格子の整合性がなくなることとなり、これらの界面に高抵抗領域が生じ、エピタキシャル成長を好適に行うことが困難であると考えられる。
【００１８】
よって、本発明の半導体レーザ構造では、例えば、請求項２に記載のように、ｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層が不純物半導体である構成において、電流狭窄部が、ｎ型光ガイド層およびｐ型光ガイド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体であることが好ましい。なお、不純物半導体は、不純物を調整してドープすることで、電子や正孔であるキャリアの密度を上げて、電気伝導性を高めた半導体である。一方、真性半導体は、不純物をドープしないノンドープの半導体である。
【００１９】
この場合、結晶格子を破壊することなく、電流狭窄部の電気伝導性を低くすることができるため、発光特性異常の発生を抑制することが可能となり、しかも電流狭窄部が隣接するガイド層と同じ組成であるため、エピタキシャル成長を好適に行うことが可能となる点で有利になる。
【００２０】
あるいは、請求項３に記載のように、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層が不純物半導体である構成において、電流狭窄部が、ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体であってもよい。この場合も、請求項２に記載の構成と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
ところで、本発明の半導体レーザ構造では、請求項４に記載のように、電極の下方両端側に絶縁層を隣接させてなるストライプ状の電極部を備える構成において、電流狭窄部が、上記絶縁層に対向するように配置されていることが好ましい。
【００２２】
この場合、電極部のストライプ幅と、クラッド層において電流狭窄部に挟まれてなる中央部（電流通過部）の幅とがほぼ一致するため、活性層に到達しない無効電流の発生を抑制し、且つ、これらの幅を調整することにより、活性層内において、効率よく「電流を閉じ込める」ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】半導体レーザ構造の構成を表す断面図である。
【図２】半導体レーザ素子の構成を表す斜視図である。
【図３】他の実施形態としての半導体レーザ構造の構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、本発明が適用された実施形態の半導体レーザ構造１０について説明する。
［実施例］
＜半導体レーザ構造の製造＞
半導体レーザ構造１０の製造方法を図１及び表１に基づいて説明する。ｎ型InP基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、キャリア濃度5×1017cm-3、厚さ0.8μmのInPからなるｎ型クラッド層２を積層する。なお、本実施例のｎ型クラッド層２は、不純物（ドーパント）としてSeがドープされた不純物半導体である。
【００２５】
その後、ｎ型クラッド層２と同様の組成（InP）であるがSeをドープしない真性半導体であるInPノンドープ層３ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。次に、InPノンドープ層３ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、InPノンドープ層３ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。さらに、そのストライプ状の開口が埋まるように、InPノンドープ層３ａの厚み分、再度、ｎ型クラッド層２を成長させる。
【００２６】
これにより、厚さ0.81〜0.9μmの不純物半導体（InP）からなるｎ型クラッド層２において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（InP）からなるInPノンドープ層３ａが設けられることになる。なお、真性半導体（InP）の電気伝導性は、不純物半導体（InP）の電気伝導性よりも低い。このため、ｎ型クラッド層２において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｎ型クラッド層２の中央部の領域に狭窄することになる。よって、以下では、このｎ型クラッド層２に設けられたInPノンドープ層３ａを、第１電流狭窄層３と称する。
【００２７】
次に、ｎ型クラッド層２および第１電流狭窄層３の表面上に、キャリア濃度5×1017cm-3、厚さ0.1μmのAlGaInAsからなるｎ型光ガイド層４、ｎ型光ガイド層４（及びｐ型光ガイド層６）よりも光の屈折率が高くなるようにキャリア濃度が異なる２種類のAlGaInAsの積層構造を有する多重量子井戸発光層５、キャリア濃度1×1018cm-3、厚さ0.1μmのAlGaInAsからなるｐ型光ガイド層６を順に積層する。なお、本実施例のｎ型光ガイド層４およびｐ型光ガイド層６はいずれも、ドーパントとしてZnがドープされた不純物半導体である。
【００２８】
その後、ｐ型光ガイド層６上に、ｐ型光ガイド層６と同様の組成（AlGaInAs）であるがZnをドープしない真性半導体であるAlGaInAsノンドープ層７ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。
【００２９】
次に、AlGaInAsノンドープ層７ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、AlGaInAsノンドープ層７ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。なお、ここでは、ｐ型光ガイド層６上の両端側に残存するAlGaInAsノンドープ層７ａが、第１電流狭窄層３に対向する領域に形成されるように、AlGaInAsノンドープ層７ａをエッチングする。本実施例において、第１電流狭窄層３に対向する領域とは、多重量子井戸発光層５に対して、第１電流狭窄層３と面対称の関係を有する領域である。
【００３０】
さらに、ｐ型光ガイド層６およびAlGaInAsノンドープ層７ａの表面上に、キャリア濃度1×1018cm-3、厚さ1.5μmのInPからなるｐ型クラッド層８を積層する。なお、本実施例のｐ型クラッド層８は、ｎ型クラッド層２と同様に、ドーパントとしてSeがドープされた不純物半導体である。
【００３１】
これにより、厚さ1.51〜1.6μmの不純物半導体（InP）からなるｐ型クラッド層８において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（AlGaInAs）からなるAlGaInAsノンドープ層７ａが設けられることになる。なお、本実施例では、不純物半導体（InP）の電気伝導性が、少なくとも真性半導体（AlGaInAs）の電気伝導性よりも高くなるように、ドーパント量が調整されている。このため、ｐ型クラッド層８において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｐ型クラッド層８の中央部の領域に狭窄することになる。よって、以下では、このｐ型クラッド層８に設けられたAlGaInAsノンドープ層７ａを、第２電流狭窄層７と称する。
【００３２】
そして、ｐ型クラッド層８上の中央部に、上記パターンエッチングにより、ｐ型光ガイド層６との界面に平行且つ同じストライプ幅を有する開口を形成し、その後、キャリア濃度1×1019cm-3、厚さ0.2μmのInGaAsからなるｐ型キャップ層９を積層する。
【００３３】
各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表１に示すとおりである。なお、各層の積層時（成長時）の基板温度は５５０〜８００℃とした。
【００３４】
【表１】
【００３５】
＜半導体レーザ素子の製造＞
上記のように製造した半導体レーザ構造１０を用いて、図２に示す半導体レーザ素子１００を製造した。
【００３６】
ｐ型キャップ層９上の中央部に、上記パターンエッチングにより、ｐ型クラッド層８とｐ型光ガイド層６との界面に平行且つ同じストライプ幅を有する開口を形成し、その後、所定の材料からなる絶縁膜１０５を形成する。
【００３７】
次に、その絶縁膜１０５の表面上の中央部に、上記パターンエッチングにより、底面がＰ型キャップ層９、側面が絶縁膜１０５であり、ｐ型クラッド層８とｐ型光ガイド層６との界面に平行且つほぼ同じ（若干小さい）ストライプ幅を有する開口を形成する。
【００３８】
そして、絶縁膜１０５およびＰ型キャップ層９の表面上に、Cr/Pt/Auからなる電極１０７を真空蒸着法で成膜する。なお、電極１０７では、Crの厚さが15nm、Ptの厚さが50nm、Auの厚さが600nmとなるように、Cr、Pt、Auを基板１側から順に成膜する。
【００３９】
以上のように形成された電極１０７および絶縁膜１０５を、ｐ電極部１０１と総称する。
次に、ｎ型InP基板１の膜厚が１２０μm程度となるように、#2000番手の砥石を用い、ｎ型InP基板１を研削する。この場合、研削面はRa:10-15nm、Rmax:55-170程度となる。なお、この研削面にケミカルエッチングを行うと、転位の導入原因となる加工変質層（破砕層）を取り除くことができる。また、研削面を鏡面に仕上げずに用いることで、表面積が増すため、電極や半田の密着性が向上するメリットがある。
【００４０】
そして、このｎ型InP基板１の研削面に、Au-Ge/Ni/Auからなる電極１０９を真空蒸着法で成膜する。なお、電極１０９では、Au-Geの厚さが100nm、Niの厚さが20nm、Auの厚さが100nmとなるように、Au-Ge、Ni、Auを基板１側から順に成膜する。また、電極１０９と半導体レーザ構造１０とのコンタクトを安定化させるために３８５℃で約２分間の熱処理を実施する。熱処理は、コンタクト比抵抗が10-6〜10-7（Ω・cm2）となる条件が望ましい。
【００４１】
さらに、電極１０９上に、Ni/AuSnからなる半田層１１１を真空蒸着法で成膜する。なお、半田層１１１では、Niの厚さが100nm、AuSnの厚さが1350nmとなるように、Ni、AuSnを基板１側から順に成膜する。
【００４２】
以上のように形成された電極１０９および半田層１１１を、ｎ電極部１０３と総称する。なお、本実施例では、説明の便宜上、半導体レーザ素子１００が、ｐ電極部１０１およびｎ電極部１０３を備えるようにしたが、半導体レーザ構造１０が、ｐ電極部１０１およびｎ電極部１０３を備えると捉えることができる。
【００４３】
次に、共振器を形成するために壁開により幅500μｍで短冊化し、Al2O3，a-Si等の材料を用い、一方の端面にレーザ光の波長に対して低反射率の低反射率膜１１３を形成し、もう一方の端面に高反射率の反射層１１５を形成し、所定の大きさに素子化することで半導体レーザ素子１００を作製する。
【００４４】
＜効果＞
このように製造された半導体レーザ素子１００では、半導体レーザ構造１０の各層の厚み方向に、ｐ電極部１０１からｎ電極部１０３へ順方向の電流（以下「順方向電流」という）が流れるように電圧を印加し、活性層内に「駆動電流」が到達すると、発生した光が低反射率膜１１３と反射層１１５との間を往復し、複数の導波モードの光が共振することで、光増幅が起き、これにより発生したレーザ光が低反射率膜１１３から出射される。
【００４５】
なお、活性層は、ｎ型光ガイド層４、多重量子井戸発光層５、及びｐ型光ガイド層６からなり、ｎ型クラッド層２および第１電流狭窄層３、ｐ型光ガイド層６および第２電流狭窄層７よりもバンドギャップエネルギーが小さく、且つ屈折率が高い層である。
【００４６】
ここで、半導体レーザ素子１００における半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７が活性層に当接して配置されているため、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７によって「順方向電流」の直進性が向上する。これにより、活性層に到達しない（発光に寄与しない）電流（以下「無効電流」という）を低減させることができるので、「駆動電流」を効率よく活性層内に供給することができる。
【００４７】
また、半導体レーザ素子１００における半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７が活性層の外部に形成されているため、活性層内において、発生した光が、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７に遮られることなく、低反射率膜１１３と反射層１１５との間を往復することが可能となり、複数の導波モードの光が共振することで、「高出力」のマルチモードレーザ光を得ることができる。
【００４８】
よって、本実施例の半導体レーザ素子１００を、例えば車載レーダ装置の構成として好適に用いることができる。
また、半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３がInPノンドープ層３ａであり、第２電流狭窄層７がAlGaInAsノンドープ層７ａであるため、それぞれｎ型クラッド層２とｐ型クラッド層８の原子間隔（格子定数）が一致し、質の高い結晶層を作製することができる。
【００４９】
さらに、半導体レーザ素子１００では、ｐ電極部１０１のストライプ幅と、クラッド層２，８において電流狭窄層３，７に挟まれてなる中央部（電流通過部）の幅とがほぼ一致するため、半導体レーザ構造１０において「無効電流」の発生をより好適に抑制し、ひいては、活性層内において効率よく「電流を閉じ込める」ことが可能となる。
【００５０】
＜発明との対応＞
なお、本実施例において、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７の少なくとも一方が電流狭窄部、ｐ電極部１０１が電極部、絶縁膜１０５が絶縁層に相当する。
【００５１】
［変形例１］
上記実施例では、半導体レーザ構造１０において、第１電流狭窄層３がInPノンドープ層３ａであり、第２電流狭窄層７がAlGaInAsノンドープ層７ａである構成について説明した。例えば、第１電流狭窄層３がInPノンドープ層３ａであることに代えて、AlGaInAsノンドープ層７ａであってもよい。
【００５２】
＜半導体レーザ構造の製造＞
半導体レーザ構造１０の製造方法を図１及び表２に基づいて説明する。ｎ型InP基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、キャリア濃度5×1017cm-3、厚さ0.8μmのInPからなるｎ型クラッド層２を積層する。なお、ｎ型クラッド層２は、不純物（ドーパント）としてSeがドープされた不純物半導体である。
【００５３】
その後、ｎ型光ガイド層４と同様の組成（AlGaInAs）であるがZnをドープしない真性半導体であるAlGaInAsノンドープ層７ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。次に、AlGaInAsノンドープ層７ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、AlGaInAsノンドープ層７ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。さらに、そのストライプ状の開口が埋まるように、AlGaInAsノンドープ層７ａの厚み分、再度、ｎ型クラッド層２を成長させる。
【００５４】
これにより、厚さ0.81〜0.9μmの不純物半導体（InP）からなるｎ型クラッド層２において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（AlGaInAs）からなるAlGaInAsノンドープ層７ａが設けられることになる。なお、真性半導体（AlGaInAs）の電気伝導性は、不純物半導体（InP）の電気伝導性よりも低い。このため、ｎ型クラッド層２において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｎ型クラッド層２の中央部の領域に狭窄することになる。よって、このｎ型クラッド層２に設けられたAlGaInAsノンドープ層７ａを、第１電流狭窄層３とする。以下、実施例と共通するため、説明を省略する。
【００５５】
なお、各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表２に示すとおりである。
【００５６】
【表２】
【００５７】
［変形例２］
また、上記実施例の第２電流狭窄層７がAlGaInAsノンドープ層７ａであることに代えて、第２電流狭窄層７がInPノンドープ層３ａであってもよい。
【００５８】
＜半導体レーザ構造の製造＞
半導体レーザ構造１０の製造方法を図１及び表３に基づいて説明する。なお、ｎ型クラッド層２〜ｐ型光ガイド層６を作製するところは、上記実施例と共通するため、説明を省略する。
【００５９】
ｐ型光ガイド層６の作製後、ｐ型光ガイド層６上に、ｐ型クラッド層８と同様の組成（InP）であるがSeをドープしない真性半導体であるInPノンドープ層３ａを、厚みが0.01〜0.1μmとなるように成長させる。
【００６０】
次に、InPノンドープ層３ａ上の中央部に、例えばフォトリソグラフィによるパターンエッチングにより、InPノンドープ層３ａの厚み分の開口をストライプ状に形成する。なお、ここでは、ｐ型光ガイド層６上の両端側に残存するInPノンドープ層３ａが、第１電流狭窄層３に対向する領域に形成されるように、InPノンドープ層３ａをエッチングする。
【００６１】
さらに、ｐ型光ガイド層６およびInPノンドープ層３ａの表面上に、キャリア濃度1×1018cm-3、厚さ1.5μmのInPからなるｐ型クラッド層８を積層する。なお、本実施例のｐ型クラッド層８は、ｎ型クラッド層２と同様に、ドーパントとしてSeがドープされた不純物半導体である。
【００６２】
これにより、厚さ1.51〜1.6μmの不純物半導体（InP）からなるｐ型クラッド層８において、両端部の領域にそれぞれ厚さ0.01〜0.1μmの真性半導体（InP）からなるInPノンドープ層３ａが設けられることになる。なお、真性半導体（InP）の電気伝導性は、不純物半導体（InP）の電気伝導性よりも低い。このため、ｐ型クラッド層８において、厚み方向に流れる電流は、不純物半導体（InP）であるｐ型クラッド層８の中央部の領域に狭窄することになる。よって、このｐ型クラッド層８に設けられたInPノンドープ層３ａを、第２電流狭窄層７とする。
【００６３】
そして、ｐ型クラッド層８上の中央部に、上記パターンエッチングにより、ｐ型光ガイド層６との界面に平行且つ同じストライプ幅を有する開口を形成し、その後、キャリア濃度1×1019cm-3、厚さ0.2μmのInGaAsからなるｐ型キャップ層９を積層する。
【００６４】
なお、各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表３に示すとおりである。
【００６５】
【表３】
【００６６】
［変形例３］
さらに、上記変形例１及び２を組み合わせとして、第１電流狭窄層３がAlGaInAsノンドープ層７ａであり、第２電流狭窄層７がInPノンドープ層３ａであってもよい。なお、半導体レーザ構造１０の製造については、上記変形例１及び２の単なる組み合わせであるため、説明を省略する。ちなみに、各層のキャリア濃度、厚さ、組成は、表３に示すとおりである。
【００６７】
【表４】
【００６８】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００６９】
例えば、上記実施形態の半導体レーザ構造１０では、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７が活性層に当接して配置されているが、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第１電流狭窄層３および第２電流狭窄層７のうち、いずれか一方の電流狭窄層が活性層に当接して配置されていてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１…ｎ型InP基板、２…ｎ型クラッド層、３…第１電流狭窄層、３ａ…InPノンドープ層、４…ｎ型光ガイド層、５…多重量子井戸発光層、６…ｐ型光ガイド層、７…第２電流狭窄層、７ａ…AlGaInAsノンドープ層、８…ｐ型クラッド層、９…ｐ型キャップ層、１０…半導体レーザ構造、１００…半導体レーザ素子、１０１…ｐ電極部、１０３…ｎ電極部、１０５…絶縁膜、１０７…電極、１０９…電極、１１１…半田層、１１３…低反射率膜、１１５…反射層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、発光層、ｐ型光ガイド層、及びｐ型クラッド層を積層して構成された半導体レーザ構造であって、
前記ｎ型クラッド層内において前記ｎ型光ガイド層と当接する領域、及び、前記ｐ型クラッド層内において前記ｐ型光ガイド層と当接する領域のうち、少なくとも一方の領域の両端部にだけ、前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層よりも絶縁性の高い材質からなる電流狭窄部が設けられていることを特徴とする半導体レーザ構造。
【請求項２】
前記ｎ型光ガイド層および前記ｐ型光ガイド層は、不純物半導体であり、
前記電流狭窄部は、前記ｎ型光ガイド層および前記ｐ型光ガイド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体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構造。
【請求項３】
前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層は、不純物半導体であり、
前記電流狭窄部は、前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体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構造。
【請求項４】
電極の下方両端側に絶縁層を隣接させてなるストライプ状の電極部を備え、
前記電流狭窄部は、前記絶縁層に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ構造。
【請求項１】
ｎ型クラッド層、ｎ型光ガイド層、発光層、ｐ型光ガイド層、及びｐ型クラッド層を積層して構成された半導体レーザ構造であって、
前記ｎ型クラッド層内において前記ｎ型光ガイド層と当接する領域、及び、前記ｐ型クラッド層内において前記ｐ型光ガイド層と当接する領域のうち、少なくとも一方の領域の両端部にだけ、前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層よりも絶縁性の高い材質からなる電流狭窄部が設けられていることを特徴とする半導体レーザ構造。
【請求項２】
前記ｎ型光ガイド層および前記ｐ型光ガイド層は、不純物半導体であり、
前記電流狭窄部は、前記ｎ型光ガイド層および前記ｐ型光ガイド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体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構造。
【請求項３】
前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層は、不純物半導体であり、
前記電流狭窄部は、前記ｎ型クラッド層および前記ｐ型クラッド層と同じ組成であり、且つ、真性半導体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構造。
【請求項４】
電極の下方両端側に絶縁層を隣接させてなるストライプ状の電極部を備え、
前記電流狭窄部は、前記絶縁層に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４１８７４（Ｐ２０１３−４１８７４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６０３２（Ｐ２０１１−１７６０３２）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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