JP2908125B2 - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ｐｎ接合による電流狭
窄機構を備えたストライプ構造の半導体レーザ素子およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、小型・高出力・低価格という利点
を有する半導体レーザ素子の実用化により、従来レーザ
光源の使用が困難であった一般産業機器や民生機器への
レーザの応用が進んでいる。中でも、光通信や光計測、
光ディスク装置のような光学関連機器などの分野におけ
る進歩には目ざましいものがある。今後、半導体レーザ
素子は、さらに多くの分野に応用されて行くものと考え
られる。

【０００３】例として、図７に従来の代表的なストライ
プ構造を有する半導体レーザ素子を示す。この半導体レ
ーザ素子は、屈折率導波型ストライプレーザと呼ばれ、
ｎ型ＧａＡｓ基板７１上に順次形成された、ｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ第１クラッド層７２、ＡｌＧａＡｓ活性層７３、
ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層７４、ｎ型ＧａＡｓ電
流狭窄層７７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３クラッド層７８、
およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層７９からなる積層構造
を有する。基板７１の裏面にはｎ型側電極７１７が設け
られ、コンタクト層７９の表面には、ｐ型側電極７１８
が設けられている。

【０００４】電流狭窄層７７には、ストライプ溝７１２
が形成され、その溝内部には第３クラッド層７８により
埋められている。つまり、ストライプ溝の底部では、第
３クラッド層７８は第２クラッド層７４と接触してい
る。また、電流狭窄層７７は活性層７３より禁制帯幅の
小さい半導体材料から構成されている。それゆえ、活性
層７３においては、接合面に対して平行な方向に等価屈
折率差が生じ、ストライプ溝の下方では等価屈折率が大
きくなり、活性層で発生した光は図７の斜線部で示すよ
うな、発光領域に閉じ込められる。このようにして、基
本横モード共振が得られる。

【０００５】さらに、ストライプ溝の周辺部では、第２
クラッド層７４、電流狭窄層７７、および第３クラッド
層７８がｐｎｐ構造をなしているので、図７の矢印で示
すように、注入された電流もストライプ溝部分に閉じ込
められる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の単
一ストライプ構造の半導体レーザ素子では、図７中斜線
部で示した発光領域の大きさに比べて、第３クラッド層
７４での電流の広がりが大きく、注入キャリアに対して
レーザ発振に寄与する割合が低い。これは図７に示すよ
うに、光導波路の幅に対して電流の広がりが大きいため
であり、レーザ発振に寄与しない注入キャリアが存在す
ることにより閾値電流が増大する。実際、780nm帯で発
振可能なダブルヘテロ（ＤＨ）構造を有する従来の半導
体レーザ素子では、閾値電流は40mAであったが、このう
ち20mA以上がレーザ発振に寄与しない漏れ電流であると
考えられる。

【０００７】このように、従来の単一ストライプ構造半
導体レーザ素子は、電流狭窄層７７が電流阻止層の働き
を兼ねており、注入電流をストライプ溝７１２部分へ閉
じ込めるため、発光領域の大きさに比べて電流の広がり
が大きく、レーザ発振に寄与しない漏れ電流の割合（半
分以上であると考えられる）が増加する。その結果、閾
値電流が増大するので、駆動電流の増大を招くと共に、
特に信頼性および雑音特性に著しい影響を及ぼしてい
た。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、その第１の目的とするところは、漏れ電流が
低減した効率のよい屈折率導波構造を有し、かつ閾値電
流が低く、特に信頼性および雑音特性に優れた半導体レ
ーザ素子を提供することにある。

【０００９】本発明の第２の目的は、上記半導体レーザ
素子を好適に製造することができる方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０以上１
以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからなる第１
クラッド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-zＡｓか
らなる第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで挟んで
なる光発生用の積層部と、離隔された２つの電流阻止層
の間に電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該ストラ
イプ溝を含む該電流阻止層の上にＡｌ_wＧａ_1-wＡｓから
なる第３クラッド層（ｗは０以上１以下）を備えた電流
阻止機構部とをＧａＡｓ基板の上に有し、該第３クラッ
ド層における該ストライプ溝の底の上方にある部分の導
電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分の導電
型が異なり、そのことにより上記第１の目的が達成され
る。

【００１１】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０以上１以下）
の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからなる第１クラッ
ド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-zＡｓからなる
第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで挟んでなる光
発生用の積層部と、離隔された２つの電流阻止層の間に
電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該ストライプ溝
を含む該電流阻止層の上にＡｌ_wＧａ_1-wＡｓからなる第
３クラッド層（ｗは０以上１以下）を備えた電流狭窄機
構部とをＧａＡｓ基板の上に有する半導体レーザ素子の
製造方法であって、該光発生用の積層部を形成する工程
と、該ストライプ溝の底の面方位を（１１１）Ａとしか
つその両側面の面方位を（１００）となし、ストライプ
溝を含む電流阻止層の上に両性不純物をドーピングして
形成された第３クラッド層を積層して、これにより該第
３クラッド層におけるストライプ溝の底の上方にある部
分の導電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分
の導電型が異なる該電流狭窄機構部を形成する工程とを
行い、そのことにより上記第２の目的が達成される。

【００１２】本発明のもう１つの半導体レーザ素子は、
Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０以上１以下）
の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからなる第１クラッ
ド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-zＡｓからなる
第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで挟んでなる光
発生用の積層部を有し、該第１クラッド層または該第２
クラッド層の１方に対し、離隔された２つの電流阻止層
とＧａＡｓ基板がこの順に設けられ、該電流阻止層の間
に該基板に底が達する電流狭窄用のストライプ溝が形成
され、さらに該ストライプ溝内部を該１方のクラッド層
が埋め込み、該１方のクラッド層における該ストライプ
溝の底の上方にある部分の導電型と該ストライプ溝の両
側面の上方にある部分の導電型が異なり、そのことによ
り上記第１の目的が達成される。

【００１３】本発明のもう１つの半導体レーザ素子の製
造方法は、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０以
上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからなる
第１クラッド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-zＡ
ｓからなる第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで挟
んでなる光発生用の積層部を有し、該第１クラッド層ま
たは該第２クラッド層の１方に対し、離隔された２つの
電流阻止層とＧａＡｓ基板がこの順に設けられ、該電流
阻止層の間に該基板に底が達する電流狭窄用のストライ
プ溝が形成され、さらに該ストライプ溝内部を該１方の
クラッド層が埋め込んだ半導体レーザ素子の製造方法で
あって、該ストライプ溝の底の面方位を（１１１）Ａと
しかつその両側面の面方位を（１００）となし、ストラ
イプ溝を含む電流阻止層の上に該１方のクラッド層を積
層して、これにより該１方のクラッド層における該スト
ライプ溝の底の上方にある部分の導電型と該ストライプ
溝の両側面の上方にある部分の導電型が異なるように形
成する工程と、該光発生用の積層部を形成する工程と、
を行い、そのことにより、上記第２の目的が達成され
る。

【００１４】

【００１５】本発明のもう１つの半導体レーザ素子の製
造方法は、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０以
上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからなる
第１クラッド層（ｘは０以上１以下）と電流狭窄用のリ
ッジ部を有するＡｌ_zＧａ_1-zＡｓからなる第２クラッド
層（ｚは０以上１以下）とで挟んでなる光発生用の積層
部と、該リッジ部の少なくとも両側面を含む該第２クラ
ッド層の上にＡｌ_wＧａ_1-wＡｓからなる第３クラッド層
（ｗは０以上１以下）とをＧａＡｓ基板の上に有する半
導体レーザ素子の製造方法であって、該リッジ部の両側
面の面方位を（１００）としかつリッジ部を挟む両側の
第２クラッド層部分の面方位を（１１１）Ａとなし、次
いで該第２クラッド層の上に両性不純物をドーピングし
て形成された第３クラッド層を積層して、該リッジ部の
導電型と該第３クラッド層における該リッジ部の両側面
の上方にある部分の導電型が異なるようにし、そのこと
により上記第２の目的が達成される。

【００１６】

【作用】本発明の半導体レーザ素子にあっては、電流狭
窄用のストライプ溝上に形成された第３クラッド層にお
いて、ストライプ溝の底の上方にある部分の導電型と該
ストライプ溝の両側面の上方にある部分の導電型が異な
るように形成されているため、電流阻止層で挟まれた該
ストライプ溝の底の幅よりもさらに狭い幅で電流を閉じ
込めることができる。

【００１７】また、もう１つの半導体レーザ素子にあっ
ては、電流狭窄用のリッジ部の導電型と該第３クラッド
層の該リッジ部の両側面の上方にある部分の導電型が異
なるように形成されているため、電流阻止層で挟まれた
リッジ部の底の幅よりもさらに狭い幅で電流を閉じ込め
ることができる。よって、これら半導体レーザ素子のい
ずれにおいても電流阻止層により制限された発光領域に
対して、さらに狭いストライプ幅で注入電流が発光領域
に効率よく閉じ込められる。

【００１８】従って、従来の単一ストライプ構造を有す
る半導体レーザ素子に比べて、水平方向への漏れ電流が
低減し、閾値電流が大幅に減少する。その結果、信頼性
が著しく向上することになる。特に活性層に平行な方向
における発光領域の両端部分が注入電流の減少に伴って
過飽和吸収体として機能するので、非常に自励発振しや
すく、雑音特性が著しく向上する。

【００１９】本発明の製造方法にあっては、（１００）
面と（１１１）Ａ面を有し、電流狭窄用のストライプ溝
またはリッジ部を備えた層の上に、両性不純物がドーピ
ングされたＡｌ_wＧａ_1-wＡｓからなる第３クラッド層が
積層される。両性不純物は、面方位の違いによりアクセ
プタまたはドナーとして働くので、上記面方位の違いに
より（１００）面および（１１１）Ａ面に積層された層
は、それぞれ異なる導電型となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００２１】（実施例１）図１（ａ）〜図１（ｅ）は本
発明の実施例１の半導体レーザ素子の製造工程を示す図
である。まず、図１（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ
基板１の（１１１）Ａ面上に、通常の方法を用いてＡｌ
_xＧａ_1-xＡｓ第１クラッド層２、Ａｌ_yＧａ_{1 -y}Ａｓ活性
層３、ｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ第２クラッド層４からなる
光発光用の積層部を形成し、さらに、その上にｐ型Ｇａ
Ａｓ第１保護層５、ｎ型Ａｌ_sＧａ_1-sＡｓエッチングス
トップ層６（ｓは０以上１以下である）、ｎ型ＧａＡｓ
電流阻止層７を順次形成する。以上は１回目の成長工程
で作製される。

【００２２】次に、上記で得られたエピタキシャルウェ
ハー上に、図１（ｂ）に示すように、ホトリソグラフィ
技術によってストライプ状のホトレジストパターン１１
１を形成する。その後、このホトレジストパターン１１
１をエッチングマスクとして使用し、ＧａＡｓ選択エッ
チング液を用いて上記電流阻止層７を上記エッチングス
トップ６の表面に達するまでエッチングする。これによ
り、電流阻止層７７は離隔され、その間にストライプ溝
１１２が形成される。このストライプ溝１１２の両側面
１１３、１１３は対称な（１００）面となるようにす
る。ストライプ溝１１２の底面１１４は（１１１）Ａ面
となる。

【００２３】続いて図１（ｃ）に示すように、ＡｌＧａ
Ａｓ選択エッチング液を用いて上記エッチングストップ
層６を除去し、さらにホトレジストパターン１１１を除
去する。

【００２４】上記エッチングストップ層６を除去した
後、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法による２回目の成
長工程にて、上記ストライプ溝１１２を含む電流阻止層
７上にｐ型Ａｌ_wＧａ_1-wＡｓ第３クラッド層８（ｗは０
以上１以下である）を成長させる。ストライプ溝１１２
を備えた電流阻止層７と第３クラッド層８により電流狭
窄機構部が形成される。

【００２５】第３クラッド層８には、例えば、Ｓｉ等の
両性不純物がドーピングされている。これにより、第３
クラッド層８においては、図中斜線で示した（１００）
面である上記ストライプ溝１１２の側面１１３、１１３
上に積層された溝の側面部１１６、１１６の導電型はｎ
型となり、（１１１）Ａ面上に形成された中央部１１５
および側面部１１６、１１６の外側の部分１５２、１５
２の導電型はｐ型となる。 上記両性不純物は、第３ク
ラッド層８が積層される面の面方位の違いにより、アク
セプタまたはドナーとして作用するため、側面部１１
６、１１６と中央部１１５は反対の導電型となる。この
現象は例えば、Appl.Phys.Lett.,47(12),1309(1985)に
おいて報告されている。この報告によれば、（１００）
面と（１１１）Ａ面を備えたＧａＡｓ基板上に基板温度
610℃、V／III＝２５の条件でＳｉドープしてＧａＡｓ
を成長させると、（１００）面上ではｎ型の導電性を示
すが、（１１１）Ａ面上ではｐ型の導電性を示す。

【００２６】実際に、（１００）面と（１１１）Ａ面の
段差を持つＧａＡｓ基板上にＳｉドープしたＡｌ_0.50Ｇ
ａ_0.50ＡｓをＭＢＥ法を用いて成長させた場合について
説明する。図２に（１１１）面上の導電性に対する成長
中の基板温度とＡｓの圧力の関係の結果を示す。図２に
示すように、基板温度400℃〜800℃においては、Ａｓ圧
が低いほどｐ型になり易く、700℃以上ではほとんどの
条件でｐ型となった。また（１００）面上では全ての条
件でｎ型となった。ＳｉがＡｓの位置に入ったとき、ア
クセプタとして作用し、ｐ型半導体を形成する場合、
（１１１）Ａ面上に吸着したＡｓは、１本の結合手でＧ
ａと結合しているためその付着係数が小さく、不純物Ｓ
ｉがＧａ結合してＡｓ位置に入りやすい状態であるた
め、上記ＡｌＧａＡｓはｐ型となりやすい。基板温度を
上昇させるか、あるいはＡｓ圧をを低くするとＡｓの付
着係数が下がるのでｐ型となり易い。

【００２７】本実施例では、両性不純物としてＳｉを用
い、基板温度720℃、Ａｓ圧4×10^-4Torrにて第３クラッ
ド層を成長させた。

【００２８】次いで第３クラッド層８の上にｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層９を形成し、さらに基板１側にｎ型電極
１１７、コンタクト層９側にｐ型電極１１８を形成す
る。

【００２９】実施例１では、ストライプ溝１１２の幅ｗ
₁を4μmとした。この実施例で基板１上に積層した各半
導体層の組成および厚さは、例えば以下のように形成す
る。

【００３０】第１クラッド層２：ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＡ
ｓ、ｘ＝0.50、厚さ1.5μm、活性層３：Ａｌ_yＧａ_1-yＡ
ｓ、ｙ＝0.13、厚さ500オングストローム、第２クラッ
ド層４：ｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ、ｚ＝0.50、厚さ0.3μ
m、第１保護層５：ｐ型ＧａＡｓ、厚さ50オングストロ
ーム、エッチングストップ層６：ｐ型Ａｌ_sＧａ_1-sＡ
ｓ、ｓ＝0.50、厚さ100オングストローム、電流阻止層
７：ｎ型ＧａＡｓ、厚さ0.7μm、第３クラッド層８：ｐ
型Ａｌ_wＧａ_1-wＡｓ、ｗ＝0.50、厚さ0.5μm、コンタク
ト層９：ｐ型ＧａＡｓ、厚さ1μm。

【００３１】なお、保護層５はＧａＡｓでなるため、そ
の光吸収効果が上記導波構造における妨げとならないよ
うに、その厚さは100オングストローム以下であること
が好ましい。実施例１では保護層５の厚さは50オングス
トローム程度で十分薄く構成されており、光吸収効果は
ほとんどなく上記導波構造の妨げとはならない。

【００３２】本実施例の半導体レーザ素子では、発光領
域は活性層３よりも禁制帯幅が小さい電流阻止層７によ
って閉じ込められるのに対し、注入電流はより幅の狭い
ストライプ溝内部の両側部116により閉じ込められる。
従って、図１（ｅ）の矢印で示すように、注入電流のほ
とんどが領域ａで示す発光領域に注入されており、平行
方向への漏れ電流は、従来のストライプ構造を有する半
導体レーザ素子に比べて大幅に減少する。

【００３３】実際、780nm帯で発振可能なDH構造を採用
した上記実施例の半導体レーザ素子を作製したところ、
閾値電流は25mAであった。これは、従来の単一ストライ
プ構造の半導体レーザ素子閾値電流40mAに比べて大幅な
減少である。さらに、活性層３を多重量子井戸構造と
し、ＳＣＨ構造を採用したところ、閾値電流は、さらに
10mAへ減少した。

【００３４】また、水平方向への漏れ電流の減少は駆動
電流の減少につながり、特に高出力下での信頼性が向上
した。上記実施例の半導体レーザ素子を、50℃、70mWの
条件下で動作させたところ、約5,000時間の信頼性を示
した。これは、従来の単一ストライプ構造の半導体レー
ザ素子を同一条件下で動作させた場合の信頼値（2,000
時間程度）に比べて、大幅な向上である。

【００３５】さらに、上記実施例の半導体レーザ素子
は、図１(e)に示すように、斜線部で示す発光領域にお
ける活性層３に平行な方向の両端部分は、注入電流が少
なく、過飽和吸収体として機能するため、非常に自励発
振しやすく、従来の単一ストライプ構造の半導体レーザ
素子に比べて、雑音特性が著しく優れていた。

【００３６】（実施例２）図３に示される半導体レーザ
素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ａｓ第１クラッド層３２、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ活性層３
３、ｐ型Ａｌ_zＧａ_{1- z}Ａｓ第２クラッド層３４、ｐ型Ｇ
ａＡｓ第１保護層３５、ｎ型Ａｌ_sＧａ_1-sＡｓエッチン
グストップ層３６、ｎ型Ａｌ_uＧａ_1-uＡｓ電流阻止層３
７（ｕは０以上以下である）が積層形成されている。

【００３７】実施例２においては、電流阻止層３７はＡ
ｌＧａＡｓで形成されており、電流阻止層３７の上にｎ
型ＧａＡｓ保護層３１０が形成されている。本実施例に
おいては、電流阻止層３７がＡｌＧａＡｓで形成されて
いるため、後記Ａｌ_wＧａ_1-wＡｓ第３クラッド層３９を
ＭＢＥ法にて成長させる場合に、この保護層３８が必要
となる。

【００３８】電流阻止層３７は、実施例１と同様にスト
ライプ溝３１２が形成されており、該ストライプ溝３１
２の側面３１３、３１３は（１００）面、底面３１４は
（１１１）Ａ面となっている。ｎ型ＧａＡｓ保護層３１
０の上には、実施例１と同様にＭＢＥ法によって第３ク
ラッド層３８、コンタクト層３９が形成されている。電
極３１７、３１８も実施例１と同様である。

【００３９】この実施例では、電流阻止層３７および第
２保護層３１０以外の構造は実施例１と同様であり、第
３クラッド層３８のストライプ溝内の両側部３１６のみ
がｎ型の導電性を示し、他はｐ型の導電性を示した。

【００４０】電流阻止層３７はｎ型Ａｌ_uＧａ_1-uＡｓで
形成し、混晶比ｕは0.20、厚さ1μmであり、第２保護層
３１０はｐ型ＧａＡｓで形成し、その厚さは0.1μmとし
た。また、混晶比ｕを０．５０とした場合でも無論良
い。

【００４１】本実施例の半導体レーザ素子においては、
電流阻止層３７の禁制帯幅が活性層３３よりも大きいた
め、光吸収がない実屈折率導波路が得られ、さらに閾値
電流が減少した。

【００４２】（実施例３）本発明は、基板側に電流狭窄
機構部を形成した半導体レーザ素子においても適用可能
である。その例を図４に示す。

【００４３】この半導体レーザ素子は、ｐ型ＧａＡｓ基
板４１の（１１１）Ａ面上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層４
２が積層形成され、該電流阻止層４２にはストライプ溝
４１２がエッチングによって形成されている。このスト
ライプ溝４１２の側面４１３、４１３は（１００）面で
あり、底面４１４は（１１１）Ａ面である。その上に、
Ａｌ_wＧａ_1-wＡｓ第２クラッド層４３がＭＢＥ法により
成長され、電流狭窄機構部が形成されている。本実施例
においては、第２クラッド層が実施例１、２における第
３クラッド層の働きを兼ねている。

【００４４】かかる構成の上に、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ活性
層４４、ｎ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓ第１クラッド層４５、Ｇ
ａＡｓコンタクト層４６が形成されている。さらに、基
板４１側にｐ型電極４１８、コンタクト層４６側に、ｎ
型電極４１７が形成されている。

【００４５】実施例５の基板６１上に形成された各半導
体層を構成する材料は実施例１においてそれぞれに相当
する部分と同様のものを使用することができる。

【００４６】この構造では第３クラッド層のストライプ
溝の両側部４１６がｎ型の導電性を示すため、活性層４
４に近い領域まで両側部４１６を形成することができ、
さらに電流を閉じ込めることができる。また、活性層４
４が段差を有するので、この部分において実屈折率導波
路が形成される。

【００４７】（実施例４）基板側に電流狭窄機構部を形
成した、半導体レーザ素子の別の例を、図５に示す。

【００４８】この半導体レーザ素子は、ｐ型ＧａＡｓ基
板５１の（１１１）Ａ面上にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５
２が積層形成され、該電流阻止層５２にはストライプ溝
５１２がエッチングによって形成されている。このスト
ライプ溝５１２の側面５１３、５１３は（１００）面で
あり、底面５１４は（１１１）Ａ面である。その上に、
Ａｌ_wＧａ_1-wＡｓ第３クラッド層５３およびｐ型ＧａＡ
ｓ第１保護層５４がＭＢＥ法により成長され、電流狭窄
機構部が形成されている。

【００４９】かかる構成の上に、ＬＰＥ（液相エピタキ
シー）法によりｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ第１クラッド層５
５、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ活性層５６、ｎ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡ
ｓ第２クラッド層５７、ＧａＡｓコンタクト層５８が形
成されている。さらに、基板５１側にｐ型電極５１８、
コンタクト層５８側にｎ型電極５１７が形成されてい
る。

【００５０】実施例４の基板５１上に形成された各半導
体層を構成する材料は実施例１においてそれぞれに相当
する部分と同様のものを使用することができる。

【００５１】本実施例の半導体レーザ素子では、発光領
域は活性層５６よりも禁制帯幅が小さい電流阻止層５２
によって閉じ込められるのに対し、注入電流はより幅の
狭いストライプ溝内部の両側部５１６により閉じ込めら
れる。従って、平行方向への漏れ電流は、従来のストラ
イプ構造を有する半導体レーザ素子に比べて大幅に減少
する。

【００５２】（実施例５）図６に示されたレーザ素子
は、ｎ型ＧａＡｓ基板６１の上に、ｎ型Ａｌ_xＧａ_{1 -x}Ａ
ｓ第１クラッド層６２、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ活性層６３お
よびストライプ状のリッジ部６２０が形成されたｐ型Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＡｓ第２クラッド層６４からなる光発生用の
積層部と、ＧａＡｓ保護層６５、ＧａＡｓ電流阻止層６
７が積層形成されている。この実施例においては、第２
クラッド層６４に形成されたストライプ状のリッジ部６
２０において電流狭窄が行われる。第２クラッド層６４
の上には、リッジ部６２０の上方部分を除いて、Ａｌ_w
Ｇａ_1-wＡｓ第３クラッド層６８、コンタクト層６９が
形成されている。基板７１側にはｎ型電極６１７、コン
タクト層６１０側にはｐ型電極６１８が形成されてい
る。

【００５３】この半導体レーザ素子は、以下のようにし
て作製することができる。まず、基板６１の（１００）
面上に通常の方法による１回目の成長工程にて保護層６
５まで積層し、該保護層６５の上に例えばＡｌ₂Ｏ₃等か
らなる誘電体膜（図示せず）をストライプ状に形成す
る。このストライプをマスクとして第２クラッド層６４
に側面６１３、６１３の面方位が（１００）となるよう
にエッチングし、リッジ部６２０を形成する。第２クラ
ッド層６４には、図中破線で示したようなｐ型ＧａＡｓ
からなるエッチングストップ層６６が備えられている
と、リッジ部６２０をエッチング形成する際に、過剰に
エッチングされることを防止することができる。

【００５４】リッジ部６２０形成後、第３クラッド層６
８および電流阻止層６７をＭＢＥ法よる２回目の成長工
程にて形成する。上記リッジ部側面６１３、６１３の面
方位が（１００）であり、該リッジ部を挟む第２クラッ
ド層部分６１４、６１４の面方位は（１１１）Ａであ
る。

【００５５】本実施例においても実施例１と同様に第３
クラッド層６８にＳｉ等の両性不純物をド−ピングする
ことによって、側面部６１６の導電型と該部分６１５の
導電型とが異なるように構成することができる。これに
より、実施例１と同様に電流狭窄幅をさらに狭くするこ
とができる。

【００５６】各実施例中、積層構造を構成する第１クラ
ッド層および第２クラッド層は、活性層より禁制帯幅が
大きくなるような組成を有していればよく、例えば、層
厚方向にわたって組成が変化していてもよい。さらに、
光導波路を規定する構造としては、１組のクラッド層で
活性層を挟んだＤＨ（double heterostructure）構造だ
けでなく、例えば、活性層とクラッド層との間に光ガイ
ド層を挿入したＳＣＨ（separated confiment heterost
ructure）構造、さらにＧＲＩＮ（graded index）層を
挿入したＧＲＩＮ−ＳＣＨ構造等を採用することができ
る。また、活性層は多重量子井戸構造であってもよい。

【００５７】

【発明の効果】本発明によれば、漏れ電流が低減した効
率のよい屈折率導波構造を有し、安定した基本横モード
で発振する半導体レーザ素子が得られる。この半導体レ
ーザ素子は、閾値電流が低く、特に信頼性および雑音特
性に優れている。また、本発明の製造方法によれば、わ
ずか２回、多くても３回の結晶成長工程で、発振特性に
優れた半導体レーザ素子を歩留まり良く製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の半導体レーザ素子の製造工
程を示す縦断面図である。

【図２】ＧａＡｓ基板の（１１１）Ａ面における導電性
を表す図である。

【図３】本発明の実施例２の半導体レーザ素子の縦断面
図である。

【図４】本発明の実施例３の半導体レーザ素子を示す縦
断面図である。

【図５】本発明の実施例４の半導体レーザ素子の縦断面
図である。

【図６】本発明の実施例５の半導体レーザ素子の縦断面
図である。

【図７】従来の半導体レーザ素子の縦断面図である。

【符号の説明】

１、３１、４１、５１、６１、７１ 基板 ２、３２、４５、５５、６２、７２ 第１クラッド層 ３、３３、４４、５６、６３、７３ 活性層 ４、３４、４３、５７、６４、７４ 第２クラッド層 ８、３８、５３、６８、７８ 第３クラッド層 ７、３７、４２、５２、６７ 電子阻止層 １１２、３１２、４１２、５１２、６１２、７１２ ス
トライプ溝 １１３、３１３、４１３、５１３、６１３ ストライプ
溝側面 １１４、２１４、３１４、４１４、５１４ ストライプ
溝底面 １１５、２１５、３１５、４１５、５１５、６１５ 中
央部 １１６、２１６、３１６、４１６、５１６、６１６ 側
面部 ６２０ リッジ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼岩 進治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 近藤 雅文 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 幡 俊雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−239980（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01S 3/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０
   以上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからな
   る第１クラッド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-z
   Ａｓからなる第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで
   挟んでなる光発生用の積層部と、離隔された２つの電流
   阻止層の間に電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該
   ストライプ溝を含む該電流阻止層の上にＡｌ_wＧａ_1-wＡ
   ｓからなる第３クラッド層（ｗは０以上１以下）を備え
   た電流狭窄機構部とをＧａＡｓ基板の上に有し、該第３
   クラッド層における該ストライプ溝の底の上方にある部
   分の導電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分
   の導電型が異なる半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０
   以上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからな
   る第１クラッド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-z
   Ａｓからなる第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで
   挟んでなる光発生用の積層部と、離隔された２つの電流
   阻止層の間に電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該
   ストライプ溝を含む該電流阻止層の上にＡｌ_wＧａ_1-wＡ
   ｓからなる第３クラッド層（ｗは０以上１以下）を備え
   た電流狭窄機構部とをＧａＡｓ基板の上に有する半導体
   レーザ素子の製造方法であって、 該光発生用の積層部を形成する工程と、 該ストライプ溝の底の面方位を（１１１）Ａとしかつそ
   の両側面の面方位を（１００）となし、ストライプ溝を
   含む電流阻止層の上に両性不純物をドーピングして形成
   された第３クラッド層を積層して、これにより該第３ク
   ラッド層におけるストライプ溝の底の上方にある部分の
   導電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分の導
   電型が異なる該電流狭窄機構部を形成する工程とを行う
   半導体レーザ素子の製造方法。
3. 【請求項３】Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０
   以上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからな
   る第１クラッド層（ｘは０以上１以下）とＡｌ_zＧａ_1-z
   Ａｓからなる第２クラッド層（ｚは０以上１以下）とで
   挟んでなる光発生用の積層部を有し、該第１クラッド層
   または該第２クラッド層の１方に対し、離隔された２つ
   の電流阻止層とＧａＡｓ基板がこの順に設けられ、該電
   流阻止層の間に該基板に底が達する電流狭窄用のストラ
   イプ溝が形成され、さらに該ストライプ溝内部を該１方
   のクラッド層が埋め込み、該１方のクラッド層における
   該ストライプ溝の底の上方にある部分の導電型と該スト
   ライプ溝の両側面の上方にある部分の導電型が異なる半
   導体レーザ素子。
4. 【請求項４】Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０
   以上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからな
   る第１クラッド層（ｘは０以上１以下）とＡｌＧａ_1-z
   Ａｓ_zからなる第２クラッド層（ｚは０以上１以下）と
   で挟んでなる光発生用の積層部を有し、該第１クラッド
   層または該第２クラッド層の１方に対し、離隔された２
   つの電流阻止層とＧａＡｓ基板がこの順に設けられ、該
   電流阻止層の間に該基板に底が達する電流狭窄用のスト
   ライプ溝が形成され、さらに該ストライプ溝内部を該１
   方のクラッド層が埋め込んだ半導体レーザ素子の製造方
   法であって、 該ストライプ溝の底の面方位を（１１１）Ａとしかつそ
   の両側面の面方位を（１００）となし、ストライプ溝を
   含む電流阻止層の上に該１方のクラッド層を積層して、
   これにより該１方のクラッド層における該ストライプ溝
   の底の上方にある部分の導電型と該ストライプ溝の両側
   面の上方にある部分の導電型が異なるように形成する工
   程と、 該光発生用の積層部を形成する工程と、 を行う半導体レーザ素子の製造方法。
5. 【請求項５】 Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓからなる活性層（ｙは０
   以上１以下）の上下方向両側をＡｌ_xＧａ_1-xＡｓからな
   る第１クラッド層（ｘは０以上１以下）と電流狭窄用の
   リッジ部を有するＡｌ_zＧａ_1-zＡｓからなる第２クラッ
   ド層（ｚは０以上１以下）とで挟んでなる光発生用の積
   層部と、該リッジ部の少なくとも両側面を含む該第２ク
   ラッド層の上にＡｌ_wＧａ_1-wＡｓからなる第３クラッド
   層（ｗは０以上１以下）とをＧａＡｓ基板の上に有する
   半導体レーザ素子の製造方法であって、 該リッジ部の両側面の面方位を（１００）としかつリッ
   ジ部を挟む両側の第２クラッド層部分の面方位を（１１
   １）Ａとなし、次いで該第２クラッド層の上に両性不純
   物をドーピングして形成された第３クラッド層を積層し
   て、該リッジ部の導電型と該第３クラッド層における該
   リッジ部の両側面の上方にある部分の導電型が異なるよ
   うにする半導体レーザ素子の製造方法。