JPH06302906A - 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Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 窓構造を有しており、かつ、無効電流の発生
をを防ぐことにより低しきい値、低動作電流での動作が
可能な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。 【構成】 基板１上に配置された第１導電型の下クラッ
ド層２と、該下クラッド層２上に配置された量子井戸構
造層３と、該量子井戸構造層３上に配置された第２導電
形の上クラッド層４と、該クラッド層４上に配置された
半導体レーザの共振器長方向に伸びる、共振器端面に達
しない長さのリッジ１２と、レーザ共振器端面近傍の量
子井戸構造層３に不純物の導入により形成された無秩序
化領域１４と、リッジ１２を埋め込むように、上記上ク
ラッド層４上に配置された第１導電形の電流ブロック層
６とを備えた。
をを防ぐことにより低しきい値、低動作電流での動作が
可能な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。 【構成】 基板１上に配置された第１導電型の下クラッ
ド層２と、該下クラッド層２上に配置された量子井戸構
造層３と、該量子井戸構造層３上に配置された第２導電
形の上クラッド層４と、該クラッド層４上に配置された
半導体レーザの共振器長方向に伸びる、共振器端面に達
しない長さのリッジ１２と、レーザ共振器端面近傍の量
子井戸構造層３に不純物の導入により形成された無秩序
化領域１４と、リッジ１２を埋め込むように、上記上ク
ラッド層４上に配置された第１導電形の電流ブロック層
６とを備えた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体レーザ及びその
製造方法に関し、特に端面部分に窓構造を有する高光出
力動作が可能な半導体レーザ及びその製造方法に関する
ものである。
製造方法に関し、特に端面部分に窓構造を有する高光出
力動作が可能な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７は従来の窓構造を有する半導体レー
ザの構造を示す図であり、図７(a) は半導体レーザ素子
全体を示す斜視図であり、図７(b) は図７(a) のVII ｂ
部における断面図，図８(c) は図８(a) のVII ｃ部にお
ける断面図，図８(d) は図８(a) のVII ｄ部における断
面図である。図において、１００は共振器長方向の長さ
が３００〜６００μｍで、共振器幅方向の幅が約３００
μｍの半導体レーザ素子、１０１はｎ−ＧａＡｓ半導体
基板、１０２は厚さ１．５〜２μｍのアルミ組成比が
０．５であるｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ下クラッド層、１
０３はアルミ組成比が０．０５であるＡｌy2Ｇａ1-y2Ａ
ｓのウエル層（図示せず）とアルミ組成比が０．３〜
０．３５であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓのバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を有し、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。１０４は厚さ０．２〜０．３μｍ
のアルミ組成比が０．５であるｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ
第１上クラッド層、１０５は厚さ約２００オングストロ
ームでアルミ組成比が０．７であるｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2
Ａｓエッチングストッパ層、１０６は厚さが１．５〜２
μｍであるｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０７は厚さ
２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層、１０８は
ｐ−電極、１０９はｎ−電極、１１０は厚さ０．８〜
１．３μｍでアルミ濃度が０．５であるｐ−Ａｌt2Ｇａ
1-t2Ａｓ第２上クラッド層、１１１は厚さ約０．７μｍ
のｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１１２はリッジ領域
で、ｎ−電極１０９側の共振器幅方向の幅が約８μｍ，
ｐ電極１０８側の共振器幅方向の幅が約４μｍとなるよ
うな台形状に形成されている。１１４はＺｎによりディ
スオーダされた量子井戸構造層の領域で、共振器幅方向
の幅は約５０μｍである。また、１１３はＺｎが拡散さ
れた領域である。
ザの構造を示す図であり、図７(a) は半導体レーザ素子
全体を示す斜視図であり、図７(b) は図７(a) のVII ｂ
部における断面図，図８(c) は図８(a) のVII ｃ部にお
ける断面図，図８(d) は図８(a) のVII ｄ部における断
面図である。図において、１００は共振器長方向の長さ
が３００〜６００μｍで、共振器幅方向の幅が約３００
μｍの半導体レーザ素子、１０１はｎ−ＧａＡｓ半導体
基板、１０２は厚さ１．５〜２μｍのアルミ組成比が
０．５であるｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ下クラッド層、１
０３はアルミ組成比が０．０５であるＡｌy2Ｇａ1-y2Ａ
ｓのウエル層（図示せず）とアルミ組成比が０．３〜
０．３５であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓのバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を有し、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。１０４は厚さ０．２〜０．３μｍ
のアルミ組成比が０．５であるｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ
第１上クラッド層、１０５は厚さ約２００オングストロ
ームでアルミ組成比が０．７であるｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2
Ａｓエッチングストッパ層、１０６は厚さが１．５〜２
μｍであるｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０７は厚さ
２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層、１０８は
ｐ−電極、１０９はｎ−電極、１１０は厚さ０．８〜
１．３μｍでアルミ濃度が０．５であるｐ−Ａｌt2Ｇａ
1-t2Ａｓ第２上クラッド層、１１１は厚さ約０．７μｍ
のｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１１２はリッジ領域
で、ｎ−電極１０９側の共振器幅方向の幅が約８μｍ，
ｐ電極１０８側の共振器幅方向の幅が約４μｍとなるよ
うな台形状に形成されている。１１４はＺｎによりディ
スオーダされた量子井戸構造層の領域で、共振器幅方向
の幅は約５０μｍである。また、１１３はＺｎが拡散さ
れた領域である。
【０００３】図８は従来の窓構造を有する半導体レーザ
の製造方法を示す工程図であり、図において、図７と同
一符合は、同一又は相当する部分を示し、１２１は第１
のレジスト、１２０はリッジ形成のための第２のレジス
ト、１２５はＺｎ拡散である。
の製造方法を示す工程図であり、図において、図７と同
一符合は、同一又は相当する部分を示し、１２１は第１
のレジスト、１２０はリッジ形成のための第２のレジス
ト、１２５はＺｎ拡散である。
【０００４】次に製造方法について説明する。まず、図
８(a) に示すように、半導体基板１０１表面にクラッド
層１０２、量子井戸構造層１０３、第１クラッド層１０
４、エッチングストッパ層１０５、第２クラッド層１１
０、第１コンタクト層１１１をエピタキシャル成長法に
より形成する。次に、第１のレジスト１２１を第１のコ
ンタクト層１１１上に設けた後に、この第１のレジスト
１２１をパターニングしレーザ共振器反面近傍に開口部
を設け、、これをマスクとして半導体レーザの端面とな
る領域にＺｎ拡散１２５を行う（図８(b))。この時、拡
散濃度は１×１０19〜１×１０20cm-3とする。さらに、
量子井戸構造層をディスオーダするために、ウエハにア
ニールを行う。なお、アニールを行う代わりに、この工
程以後の結晶成長時の熱によってディスオーダしてもよ
い。次に図８(c) に示すように、第１のレジスト１２１
を除去した後、第２のレジスト１２０をマスクとして第
２クラッド層１１０をストライプ状に、エッチングスト
ッパ層１０５までエッチングを行い、リッジ１１２を形
成する。更に、図８(d) に示すように、リッジ１１２を
埋め込むようにリッジ１１２周囲に電流ブロック層１０
６を選択成長させ、第２のレジスト１２０を除去した
後、リッジ１１２及び電流ブロック層１０６上に第２の
コンタクト層１０７及び電極１０８を形成し、半導体基
板１０１の裏面側に電極１０９を形成して、図７(a) に
示す半導体レーザ１００を得る。
８(a) に示すように、半導体基板１０１表面にクラッド
層１０２、量子井戸構造層１０３、第１クラッド層１０
４、エッチングストッパ層１０５、第２クラッド層１１
０、第１コンタクト層１１１をエピタキシャル成長法に
より形成する。次に、第１のレジスト１２１を第１のコ
ンタクト層１１１上に設けた後に、この第１のレジスト
１２１をパターニングしレーザ共振器反面近傍に開口部
を設け、、これをマスクとして半導体レーザの端面とな
る領域にＺｎ拡散１２５を行う（図８(b))。この時、拡
散濃度は１×１０19〜１×１０20cm-3とする。さらに、
量子井戸構造層をディスオーダするために、ウエハにア
ニールを行う。なお、アニールを行う代わりに、この工
程以後の結晶成長時の熱によってディスオーダしてもよ
い。次に図８(c) に示すように、第１のレジスト１２１
を除去した後、第２のレジスト１２０をマスクとして第
２クラッド層１１０をストライプ状に、エッチングスト
ッパ層１０５までエッチングを行い、リッジ１１２を形
成する。更に、図８(d) に示すように、リッジ１１２を
埋め込むようにリッジ１１２周囲に電流ブロック層１０
６を選択成長させ、第２のレジスト１２０を除去した
後、リッジ１１２及び電流ブロック層１０６上に第２の
コンタクト層１０７及び電極１０８を形成し、半導体基
板１０１の裏面側に電極１０９を形成して、図７(a) に
示す半導体レーザ１００を得る。
【０００５】次に動作について説明する。図７(a) に示
す半導体レーザ素子１００のｐ−電極１０８側に＋、ｎ
−電極１０９側に−となるように電圧を印加すると、電
子はｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層１０７から、ｐ−Ｇ
ａＡｓ第１コンタクト層１１１、ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2Ａ
ｓ（t2＝０．５）第２クラッド層１１０、ｐ−Ａｌw2Ｇ
ａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１クラッド層１０４を経て
量子井戸構造層１０３へ、また、電子はｎ−ＧａＡｓ半
導体基板１０１、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．
５）クラッド層１０２を経て量子井戸構造層１０３にそ
れぞれ注入され、電子とホールの再結合が発生し、量子
井戸構造層１０３内で誘導放出光が生ずる。そしてキャ
リアの注入量を十分高くして導波路の損失を越える光が
発生すればレーザ発振が生じる。
す半導体レーザ素子１００のｐ−電極１０８側に＋、ｎ
−電極１０９側に−となるように電圧を印加すると、電
子はｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層１０７から、ｐ−Ｇ
ａＡｓ第１コンタクト層１１１、ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2Ａ
ｓ（t2＝０．５）第２クラッド層１１０、ｐ−Ａｌw2Ｇ
ａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１クラッド層１０４を経て
量子井戸構造層１０３へ、また、電子はｎ−ＧａＡｓ半
導体基板１０１、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．
５）クラッド層１０２を経て量子井戸構造層１０３にそ
れぞれ注入され、電子とホールの再結合が発生し、量子
井戸構造層１０３内で誘導放出光が生ずる。そしてキャ
リアの注入量を十分高くして導波路の損失を越える光が
発生すればレーザ発振が生じる。
【０００６】次にリッジ構造について説明する。図７
(a) に示すリッジ構造を有する半導体レーザ１００にお
いて、ストライプ状のリッジ１１２部分以外のｎ−Ｇａ
Ａｓ電流ブロック層１０６に覆われている領域では、ｐ
−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１０４とｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層１０７との間でそれぞれｐｎ接合が形成
されており、ｐ−電極１０８側が＋になるよう電圧を印
加しても、リッジ領域１２以外ではｐｎｐ接合が形成さ
れており、逆バイアスとなるため電流は流れない。つま
りｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０６は文字通り電流を
ブロックする機能を果たす。よって電流はリッジ領域１
１２のみを流れるため、リッジに近接する量子井戸構造
層１０３領域のみに電流は集中し、レーザ発振するのに
十分な電流密度に達する。またｎ−ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層１０６は量子井戸構造層１０３で発したレーザ光を
吸収する性質がある。これはＧａＡｓのバンドギャップ
エネルギーが量子井戸構造層１０３の量子化効果に基づ
く実効的なバンドギャップエネルギーより小さくなるよ
う設計されているからである。このため、リッジ領域１
１２の両脇ではレーザ光は強い吸収を受けるため、リッ
ジ領域１１２の近傍のみにレーザ光も集中する。この結
果、半導体レーザの動作特性の中で重要な水平横モード
も安定に単峰の形状となるレーザ光が得られる。
(a) に示すリッジ構造を有する半導体レーザ１００にお
いて、ストライプ状のリッジ１１２部分以外のｎ−Ｇａ
Ａｓ電流ブロック層１０６に覆われている領域では、ｐ
−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１０４とｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層１０７との間でそれぞれｐｎ接合が形成
されており、ｐ−電極１０８側が＋になるよう電圧を印
加しても、リッジ領域１２以外ではｐｎｐ接合が形成さ
れており、逆バイアスとなるため電流は流れない。つま
りｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０６は文字通り電流を
ブロックする機能を果たす。よって電流はリッジ領域１
１２のみを流れるため、リッジに近接する量子井戸構造
層１０３領域のみに電流は集中し、レーザ発振するのに
十分な電流密度に達する。またｎ−ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層１０６は量子井戸構造層１０３で発したレーザ光を
吸収する性質がある。これはＧａＡｓのバンドギャップ
エネルギーが量子井戸構造層１０３の量子化効果に基づ
く実効的なバンドギャップエネルギーより小さくなるよ
う設計されているからである。このため、リッジ領域１
１２の両脇ではレーザ光は強い吸収を受けるため、リッ
ジ領域１１２の近傍のみにレーザ光も集中する。この結
果、半導体レーザの動作特性の中で重要な水平横モード
も安定に単峰の形状となるレーザ光が得られる。
【０００７】次に窓構造について説明する。一般にコン
パクトディスク（ＣＤ）等の光ディスク装置の光源とし
て用いられる０．８μｍ帯の波長のレーザ光を発するＡ
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザの最大光出力は、レーザ共
振器端面破壊が発生する光出力で決定される。即ち、端
面破壊は端面領域の表面凖位のレーザ光の吸収によって
発生した熱で、半導体レーザの活性層を構成する結晶自
体が溶融するために発生するものであり、この端面破壊
が発生すると共振器の機能を果たさなくなるからであ
る。よって高光出力動作を実現するためには、より高い
光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。この
ためには端面領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、
つまりレーザ光に対して“透明”となるような窓構造が
非常に有効である。この窓構造は、端面近傍の領域のバ
ンドギャップエネルギーがレーザ光を発する活性層のバ
ンドキャップエネルギーよりも高くなるようにして形成
される。図７(a) に示す半導体レーザ１００の構造で
は、量子井戸構造層１０３が活性層となっているので、
この半導体レーザの窓構造は、図８の製造方法に示すよ
うに、Ｚｎ拡散１２５による量子井戸構造１０３のディ
スオーダを利用して形成される。
パクトディスク（ＣＤ）等の光ディスク装置の光源とし
て用いられる０．８μｍ帯の波長のレーザ光を発するＡ
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザの最大光出力は、レーザ共
振器端面破壊が発生する光出力で決定される。即ち、端
面破壊は端面領域の表面凖位のレーザ光の吸収によって
発生した熱で、半導体レーザの活性層を構成する結晶自
体が溶融するために発生するものであり、この端面破壊
が発生すると共振器の機能を果たさなくなるからであ
る。よって高光出力動作を実現するためには、より高い
光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。この
ためには端面領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、
つまりレーザ光に対して“透明”となるような窓構造が
非常に有効である。この窓構造は、端面近傍の領域のバ
ンドギャップエネルギーがレーザ光を発する活性層のバ
ンドキャップエネルギーよりも高くなるようにして形成
される。図７(a) に示す半導体レーザ１００の構造で
は、量子井戸構造層１０３が活性層となっているので、
この半導体レーザの窓構造は、図８の製造方法に示すよ
うに、Ｚｎ拡散１２５による量子井戸構造１０３のディ
スオーダを利用して形成される。
【０００８】図９(a) は亜鉛拡散１２５によりディスオ
ーダする前の量子井戸構造層１０３のアルミ組成比のプ
ロファイルを、(b) はＺｎ拡散によりディスオーダした
後の量子井戸構造層１１４のアルミ組成比のプロファイ
ルをそれぞれ示す。図において、１９ａ，１９ｂはＡｌ
z Ｇａ1-z Ａｓ（０．３５≧ｚ≧０．３）のバリア層、
１８はＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ＝０．０５）のウエル
層、Ａｌ1 はバリア層１９ａ，１９ｂのアルミ組成比、
Ａｌ2 はウエル層１８のアルミ組成比、Ａｌ3 はディス
オーダ後の量子井戸構造層１１４のアルミ組成比を示
す。
ーダする前の量子井戸構造層１０３のアルミ組成比のプ
ロファイルを、(b) はＺｎ拡散によりディスオーダした
後の量子井戸構造層１１４のアルミ組成比のプロファイ
ルをそれぞれ示す。図において、１９ａ，１９ｂはＡｌ
z Ｇａ1-z Ａｓ（０．３５≧ｚ≧０．３）のバリア層、
１８はＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ＝０．０５）のウエル
層、Ａｌ1 はバリア層１９ａ，１９ｂのアルミ組成比、
Ａｌ2 はウエル層１８のアルミ組成比、Ａｌ3 はディス
オーダ後の量子井戸構造層１１４のアルミ組成比を示
す。
【０００９】図に示すように、量子井戸構造１０３にＺ
ｎやシリコンのような不純物を拡散させると、ウエル層
１８とバリア層１９ａ，１９ｂを構成する原子が混じり
合う。この結果、ウエル層１８はバリア層１９ｂに比べ
て層厚が薄いので、拡散後の量子井戸構造層１１４のＡ
ｌ組成比Ａｌ3 は拡散前のバリア層１９ａ，１９ｂのＡ
ｌ組成比Ａｌ1 とほぼ等しい値となり、量子井戸構造層
３の実効的なバンドギャップエネルギーはバリア層１９
ａ，１９ｂのバンドギャップエネルギーとほぼ等しい値
になる。よってＺｎによりディスオーダされた量子井戸
構造層１１４のバンドギャップエネルギーは、ディスオ
ーダされていない量子井戸構造層３の実効的なバンドギ
ャップエネルギーより大きくなるため、レーザ光に対し
て“透明”な窓構造となる。
ｎやシリコンのような不純物を拡散させると、ウエル層
１８とバリア層１９ａ，１９ｂを構成する原子が混じり
合う。この結果、ウエル層１８はバリア層１９ｂに比べ
て層厚が薄いので、拡散後の量子井戸構造層１１４のＡ
ｌ組成比Ａｌ3 は拡散前のバリア層１９ａ，１９ｂのＡ
ｌ組成比Ａｌ1 とほぼ等しい値となり、量子井戸構造層
３の実効的なバンドギャップエネルギーはバリア層１９
ａ，１９ｂのバンドギャップエネルギーとほぼ等しい値
になる。よってＺｎによりディスオーダされた量子井戸
構造層１１４のバンドギャップエネルギーは、ディスオ
ーダされていない量子井戸構造層３の実効的なバンドギ
ャップエネルギーより大きくなるため、レーザ光に対し
て“透明”な窓構造となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】従来の窓構造を有する
リッジ構造の半導体レーザは以上のように構成されてお
り、レーザ共振器端面破壊を防止するのは非常に有効で
あるが、以下のような問題点があった。すなわち、レー
ザ共振器端面近傍のＺｎを拡散させた領域では、不純物
濃度が高くなるため抵抗が小さくなり、電極から注入さ
れた電流はこの領域を通ってが流れ易くなるが、このＺ
ｎを拡散した領域にはレーザ光を発する量子井戸構造層
は存在しないので、この領域に流れる電流は全くレーザ
発振に寄与しない無効電流となる。この結果、従来の窓
構造を有する半導体レーザでは、上記のように無効電流
が流れ易いため、しきい値電流や動作電流が極めて高く
なるという問題点があった。
リッジ構造の半導体レーザは以上のように構成されてお
り、レーザ共振器端面破壊を防止するのは非常に有効で
あるが、以下のような問題点があった。すなわち、レー
ザ共振器端面近傍のＺｎを拡散させた領域では、不純物
濃度が高くなるため抵抗が小さくなり、電極から注入さ
れた電流はこの領域を通ってが流れ易くなるが、このＺ
ｎを拡散した領域にはレーザ光を発する量子井戸構造層
は存在しないので、この領域に流れる電流は全くレーザ
発振に寄与しない無効電流となる。この結果、従来の窓
構造を有する半導体レーザでは、上記のように無効電流
が流れ易いため、しきい値電流や動作電流が極めて高く
なるという問題点があった。
【００１１】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、窓構造を有しており、かつ、無
効電流の発生を防ぐことができ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。
ためになされたもので、窓構造を有しており、かつ、無
効電流の発生を防ぐことができ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。
【００１２】
【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、基板上に配置された第１導電型の下クラッド層
と，該下クラッド層上に配置された量子井戸構造層と，
該量子井戸構造層上に配置された第２導電形の上クラッ
ド層と、該上クラッド層上に配置された半導体レーザの
共振器長方向に伸びる、レーザ共振器端面に達しない長
さのストライプ状の第２導電形の半導体からなるリッジ
と，レーザ共振器端面近傍の上記量子井戸構造層に、不
純物の導入により形成された無秩序化領域と、上記リッ
ジ周囲の上記上クラッド層上に、該リッジを埋め込むよ
うに配置された第１導電形の電流ブロック層とを備えた
ものである。
ーザは、基板上に配置された第１導電型の下クラッド層
と，該下クラッド層上に配置された量子井戸構造層と，
該量子井戸構造層上に配置された第２導電形の上クラッ
ド層と、該上クラッド層上に配置された半導体レーザの
共振器長方向に伸びる、レーザ共振器端面に達しない長
さのストライプ状の第２導電形の半導体からなるリッジ
と，レーザ共振器端面近傍の上記量子井戸構造層に、不
純物の導入により形成された無秩序化領域と、上記リッ
ジ周囲の上記上クラッド層上に、該リッジを埋め込むよ
うに配置された第１導電形の電流ブロック層とを備えた
ものである。
【００１３】また、この発明に係る半導体レーザは、基
板上に配置された第１導電型の下クラッド層と，該下ク
ラッド層上に配置された量子井戸構造層と，該量子井戸
構造層上に配置された第２導電形の上クラッド層と、該
上クラッド層上に配置された半導体レーザの共振器長方
向に伸びる、レーザ共振器端面に達しない長さのストラ
イプ状の第２導電形の半導体からなるリッジと，レーザ
共振器端面近傍の上記量子井戸構造層に、不純物の導入
により形成された無秩序化領域と、上記リッジ周囲の上
記上クラッド層上に、該リッジを埋め込むように配置さ
れた、禁制帯幅が上記量子井戸構造層の実効的な禁制帯
幅よりも大きく、屈折率が上記リッジを構成する半導体
の屈折率よりも小さい第１導電形の電流ブロック層とを
備えたものである。
板上に配置された第１導電型の下クラッド層と，該下ク
ラッド層上に配置された量子井戸構造層と，該量子井戸
構造層上に配置された第２導電形の上クラッド層と、該
上クラッド層上に配置された半導体レーザの共振器長方
向に伸びる、レーザ共振器端面に達しない長さのストラ
イプ状の第２導電形の半導体からなるリッジと，レーザ
共振器端面近傍の上記量子井戸構造層に、不純物の導入
により形成された無秩序化領域と、上記リッジ周囲の上
記上クラッド層上に、該リッジを埋め込むように配置さ
れた、禁制帯幅が上記量子井戸構造層の実効的な禁制帯
幅よりも大きく、屈折率が上記リッジを構成する半導体
の屈折率よりも小さい第１導電形の電流ブロック層とを
備えたものである。
【００１４】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、基板上に第１導電型下クラッド層，量子井戸構
造層，第２導電型の第１の上クラッド層，第２導電形の
第２の上クラッド層を形成し、該第２の上クラッド層
を、該第２の上クラッド層上に形成した絶縁膜パターン
をマスクとしてエッチングすることにより、レーザ共振
器端面に達しない長さのストライプ状のリッジを形成
し、レーザ共振器端面近傍領域の上記量子井戸構造層に
対し、上記第１の上クラッド層上部から、該第１の上ク
ラッド層の導電形を反転させない濃度で不純物のイオン
注入を行い、イオン注入を行った領域の量子井戸構造を
無秩序化し、その後、上記リッジを埋め込むように、上
記第１の上クラッド層上に第１導電型の電流ブロック層
を結晶成長させるようにしたものである。
方法は、基板上に第１導電型下クラッド層，量子井戸構
造層，第２導電型の第１の上クラッド層，第２導電形の
第２の上クラッド層を形成し、該第２の上クラッド層
を、該第２の上クラッド層上に形成した絶縁膜パターン
をマスクとしてエッチングすることにより、レーザ共振
器端面に達しない長さのストライプ状のリッジを形成
し、レーザ共振器端面近傍領域の上記量子井戸構造層に
対し、上記第１の上クラッド層上部から、該第１の上ク
ラッド層の導電形を反転させない濃度で不純物のイオン
注入を行い、イオン注入を行った領域の量子井戸構造を
無秩序化し、その後、上記リッジを埋め込むように、上
記第１の上クラッド層上に第１導電型の電流ブロック層
を結晶成長させるようにしたものである。
【００１５】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、基板上に第１導電型下クラッド層，量子井戸構
造層，第２導電型の第１の上クラッド層，第２導電形の
第２の上クラッド層を形成し、該第２の上クラッド層
を、該第２の上クラッド層上に形成した絶縁膜パターン
をマスクとしてエッチングすることにより、レーザ共振
器端面に達しない長さのストライプ状のリッジを形成
し、上記リッジ上の絶縁膜パターンをマスクとして、上
記リッジの下部以外の領域の上記量子井戸構造層に対
し、上記第１の上クラッド層上部から、該第１の上クラ
ッド層の導電形を反転させない濃度で不純物のイオン注
入を行い、イオン注入を行った領域の量子井戸構造を無
秩序化し、その後、上記リッジを埋め込むように、上記
第１の上クラッド層上に第１導電型の電流ブロック層を
結晶成長させるようにしたものである。
方法は、基板上に第１導電型下クラッド層，量子井戸構
造層，第２導電型の第１の上クラッド層，第２導電形の
第２の上クラッド層を形成し、該第２の上クラッド層
を、該第２の上クラッド層上に形成した絶縁膜パターン
をマスクとしてエッチングすることにより、レーザ共振
器端面に達しない長さのストライプ状のリッジを形成
し、上記リッジ上の絶縁膜パターンをマスクとして、上
記リッジの下部以外の領域の上記量子井戸構造層に対
し、上記第１の上クラッド層上部から、該第１の上クラ
ッド層の導電形を反転させない濃度で不純物のイオン注
入を行い、イオン注入を行った領域の量子井戸構造を無
秩序化し、その後、上記リッジを埋め込むように、上記
第１の上クラッド層上に第１導電型の電流ブロック層を
結晶成長させるようにしたものである。
【００１６】
【作用】この発明においては、レーザ共振器端面近傍の
量子井戸構造層は、不純物のイオン注入によりディスオ
ーダされた窓構造を有し、かつ、このディスオーダされ
た量子井戸構造層上に配置された第１上クラッド層上に
は、第１導電形の電流ブロック層が配置されているた
め、上記窓構造が形成された領域には該電流ブロック層
と上記基板の間で、第１導電形，第２導電形，第１導電
形となる接合が形成され、上記窓構造における無効電流
の発生を防止できるので、高光出力であり、かつしきい
値電流や動作電流が低い半導体レーザを容易に得ること
ができる。
量子井戸構造層は、不純物のイオン注入によりディスオ
ーダされた窓構造を有し、かつ、このディスオーダされ
た量子井戸構造層上に配置された第１上クラッド層上に
は、第１導電形の電流ブロック層が配置されているた
め、上記窓構造が形成された領域には該電流ブロック層
と上記基板の間で、第１導電形，第２導電形，第１導電
形となる接合が形成され、上記窓構造における無効電流
の発生を防止できるので、高光出力であり、かつしきい
値電流や動作電流が低い半導体レーザを容易に得ること
ができる。
【００１７】また、この発明においては、レーザ共振器
端面近傍の量子井戸構造層は、不純物のイオン注入によ
り無秩序化された窓構造を有し、かつ、このディスオー
ダされた量子井戸構造層上に配置された第１上クラッド
層上には、第１導電形の電流ブロック層が配置されてい
るため、上記窓構造が形成された領域には該電流ブロッ
ク層と上記基板の間で、第１導電形，第２導電形，第１
導電形となる接合が形成され、上記窓構造における無効
電流の発生を防止でき、更に該電流ブロック層は禁制帯
幅が上記量子井戸構造層よりも大きいため、該量子井戸
構造層で発生するレーザ光を吸収せず、共振器損失が少
ないので、高光出力であり、かつしきい値電流や動作電
流が低い半導体レーザを容易に得ることができる。
端面近傍の量子井戸構造層は、不純物のイオン注入によ
り無秩序化された窓構造を有し、かつ、このディスオー
ダされた量子井戸構造層上に配置された第１上クラッド
層上には、第１導電形の電流ブロック層が配置されてい
るため、上記窓構造が形成された領域には該電流ブロッ
ク層と上記基板の間で、第１導電形，第２導電形，第１
導電形となる接合が形成され、上記窓構造における無効
電流の発生を防止でき、更に該電流ブロック層は禁制帯
幅が上記量子井戸構造層よりも大きいため、該量子井戸
構造層で発生するレーザ光を吸収せず、共振器損失が少
ないので、高光出力であり、かつしきい値電流や動作電
流が低い半導体レーザを容易に得ることができる。
【００１８】また、この発明においては、レーザ共振器
端面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上
から量子井戸構造層のレーザ共振器端面近傍領域に、上
記第１の上クラッド層の導電形が反転しないように不純
物のイオン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩
序化して窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲
に電流ブロック層を形成し、上記窓構造が形成された領
域には該電流ブロック層と上記基板の間で、第１導電
形，第２導電形，第１導電形となる接合が形成されるよ
うにし、上記窓構造における無効電流の発生を防止した
ので、高光出力であり、かつしきい値電流や動作電流が
低い半導体レーザを容易に得ることができる。
端面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上
から量子井戸構造層のレーザ共振器端面近傍領域に、上
記第１の上クラッド層の導電形が反転しないように不純
物のイオン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩
序化して窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲
に電流ブロック層を形成し、上記窓構造が形成された領
域には該電流ブロック層と上記基板の間で、第１導電
形，第２導電形，第１導電形となる接合が形成されるよ
うにし、上記窓構造における無効電流の発生を防止した
ので、高光出力であり、かつしきい値電流や動作電流が
低い半導体レーザを容易に得ることができる。
【００１９】また、この発明においては、レーザ共振器
端面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上
から、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクと
して上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１
の上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイ
オン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化し
て窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流
ブロック層を形成し、上記窓構造が形成された領域には
該電流ブロック層と上記基板の間で、第１導電形，第２
導電形，第１導電形となる接合が形成されるようにし
て、上記窓構造における無効電流の発生を防止したの
で、高光出力であり、しきい値電流や動作電流が低く、
更に、レジストによる表面の汚染等が発生しないため、
電流ブロック層形成時のプロセスでの欠陥等が発生しに
くい半導体レーザを容易に得ることができる。
端面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上
から、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクと
して上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１
の上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイ
オン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化し
て窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流
ブロック層を形成し、上記窓構造が形成された領域には
該電流ブロック層と上記基板の間で、第１導電形，第２
導電形，第１導電形となる接合が形成されるようにし
て、上記窓構造における無効電流の発生を防止したの
で、高光出力であり、しきい値電流や動作電流が低く、
更に、レジストによる表面の汚染等が発生しないため、
電流ブロック層形成時のプロセスでの欠陥等が発生しに
くい半導体レーザを容易に得ることができる。
【００２０】
【実施例】実施例１．図１は本発明の第１の実施例によ
る半導体レーザの構成を示す断面図であり、図１(a) は
半導体レーザ全体を示す斜視図、図１(b) は図１(a) の
Ｉｂ部における断面図，即ち半導体レーザの共振器長方
向の断面図であり、図１(c) は図１(a) のＩｃ部におけ
る断面図，即ち通常のリッジ構造領域の断面図であり、
図１(d) は図１(a) のＩｄ部における断面図，即ち窓構
造領域の断面図である。図において、１はｎ−ＧａＡｓ
半導体基板、２は厚さが１．５〜２μｍでアルミ組成比
x1が０．５であるｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ下クラッド
層、３はアルミ組成比y1が０．０５であるＡｌy1Ｇａ1-
y1Ａｓウエル層（図示せず）とアルミ組成比z1が０．３
〜０．３５であるＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を備え、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。４は厚さが０．２〜０．３μｍで
アルミ組成比w1が０．５であるｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ
第１クラッド層、５は厚さが約２００オングストローム
でアルミ組成比q1が０．７であるｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａ
ｓエッチングストッパー層、６は厚さが１．５〜２μｍ
でアルミ組成比r1が０であるｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ電
流ブロック層、７は厚さが２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層、８はｐ−電極、９はｎ−電極、１０は
厚さ０．８〜１．３μｍのアルミ組成比が０．５である
ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ第２クラッド層、１１は厚さが
約０．７μｍのｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１２は
リッジで、ｎ−電極９側の共振器幅方向の幅が約８μ
ｍ，ｐ−電極８側の共振器幅方向の幅が約４μｍとなる
ような台形状に形成されている。１５は共振器長方向の
長さが３００〜６００μｍ、幅が約３００μｍの半導体
レーザ素子、１４はシリコンのイオン注入によりディス
オーダされた、共振器幅方向の幅が約５０μｍの量子井
戸構造層の領域、１３はシリコンがイオン注入された領
域である。
る半導体レーザの構成を示す断面図であり、図１(a) は
半導体レーザ全体を示す斜視図、図１(b) は図１(a) の
Ｉｂ部における断面図，即ち半導体レーザの共振器長方
向の断面図であり、図１(c) は図１(a) のＩｃ部におけ
る断面図，即ち通常のリッジ構造領域の断面図であり、
図１(d) は図１(a) のＩｄ部における断面図，即ち窓構
造領域の断面図である。図において、１はｎ−ＧａＡｓ
半導体基板、２は厚さが１．５〜２μｍでアルミ組成比
x1が０．５であるｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ下クラッド
層、３はアルミ組成比y1が０．０５であるＡｌy1Ｇａ1-
y1Ａｓウエル層（図示せず）とアルミ組成比z1が０．３
〜０．３５であるＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を備え、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。４は厚さが０．２〜０．３μｍで
アルミ組成比w1が０．５であるｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ
第１クラッド層、５は厚さが約２００オングストローム
でアルミ組成比q1が０．７であるｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａ
ｓエッチングストッパー層、６は厚さが１．５〜２μｍ
でアルミ組成比r1が０であるｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ電
流ブロック層、７は厚さが２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層、８はｐ−電極、９はｎ−電極、１０は
厚さ０．８〜１．３μｍのアルミ組成比が０．５である
ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ第２クラッド層、１１は厚さが
約０．７μｍのｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１２は
リッジで、ｎ−電極９側の共振器幅方向の幅が約８μ
ｍ，ｐ−電極８側の共振器幅方向の幅が約４μｍとなる
ような台形状に形成されている。１５は共振器長方向の
長さが３００〜６００μｍ、幅が約３００μｍの半導体
レーザ素子、１４はシリコンのイオン注入によりディス
オーダされた、共振器幅方向の幅が約５０μｍの量子井
戸構造層の領域、１３はシリコンがイオン注入された領
域である。
【００２１】図２は本実施例１の半導体レーザの製造方
法を半導体レーザの１チップについて示す工程図であ
り、図において、図１と同一符合は、同一又は相当する
部分を示し、２０は絶縁膜、２１はレジスト、２２は開
口部である。
法を半導体レーザの１チップについて示す工程図であ
り、図において、図１と同一符合は、同一又は相当する
部分を示し、２０は絶縁膜、２１はレジスト、２２は開
口部である。
【００２２】次に、製造方法を図２について説明する。
ｎ−ＧａＡｓ半導体基板１上に、下クラッド層２、量子
井戸構造層３、第１の上クラッド層４、エッチングスト
ッパー層５、第２の上クラッド層１０、第１コンタクト
層１１を順次エピタキシャル結晶成長させる。成長後の
ウエハの斜視図を図２(a) に示す。このウエハ上の全面
に絶縁膜２０を形成する。材質としてはＳｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 等を用いる。この絶縁膜を図４(b) に示すよう
に、半導体レーザの共振器端面から約２０μｍの間隔を
あけて、共振器方向の幅が約８μｍとなるようにストラ
イプ状にパターニングする。
ｎ−ＧａＡｓ半導体基板１上に、下クラッド層２、量子
井戸構造層３、第１の上クラッド層４、エッチングスト
ッパー層５、第２の上クラッド層１０、第１コンタクト
層１１を順次エピタキシャル結晶成長させる。成長後の
ウエハの斜視図を図２(a) に示す。このウエハ上の全面
に絶縁膜２０を形成する。材質としてはＳｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 等を用いる。この絶縁膜を図４(b) に示すよう
に、半導体レーザの共振器端面から約２０μｍの間隔を
あけて、共振器方向の幅が約８μｍとなるようにストラ
イプ状にパターニングする。
【００２３】この絶縁膜２０はリッジエッチングのマス
クとして機能する。すなわち図４(c) に示すように、こ
の絶縁膜２０をマスクとしてリッジ形状ができるようエ
ッチングを行う。このエッチングはｐ−ＧａＡｓ第１コ
ンタクト層１１、ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ（t1＝０．
５）第２クラッド層１０はエッチングできるが、ｐ−Ａ
ｌq1Ｇａ1-q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー
層５はエッチングされないような選択エッチャントを用
いることにより、再現性良くリッジ１２を形成できる。
このようなエッチャントの例として酒石酸と過酸化水素
の混合液が挙げられる。
クとして機能する。すなわち図４(c) に示すように、こ
の絶縁膜２０をマスクとしてリッジ形状ができるようエ
ッチングを行う。このエッチングはｐ−ＧａＡｓ第１コ
ンタクト層１１、ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ（t1＝０．
５）第２クラッド層１０はエッチングできるが、ｐ−Ａ
ｌq1Ｇａ1-q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー
層５はエッチングされないような選択エッチャントを用
いることにより、再現性良くリッジ１２を形成できる。
このようなエッチャントの例として酒石酸と過酸化水素
の混合液が挙げられる。
【００２４】リッジ１２形成後、ウエハ全面をイオン注
入用レジスト２１で覆い、フォトリソグラフィ技術によ
って、レーザの共振器端面からリッジ１２の端部に達す
る程度まで共振器幅方向の幅が約５０μｍのイオン注入
用の開口部２２を形成する（図４(d))。
入用レジスト２１で覆い、フォトリソグラフィ技術によ
って、レーザの共振器端面からリッジ１２の端部に達す
る程度まで共振器幅方向の幅が約５０μｍのイオン注入
用の開口部２２を形成する（図４(d))。
【００２５】次に図４(e）に示すように、このウエハに
シリコンのイオン注入を行う。イオン注入用レジスト２
１で覆われた箇所はイオン注入されないが、開口部２２
の結晶部にシリコンがイオン注入される。イオン注入し
ただけでは量子井戸構造層３にはディスオーダは起こら
ず、なんらかの熱処理によりシリコン原子を結晶中で拡
散させて初めてディスオーダが生じるので、イオン注入
後、ウエハをアニールするか、又はこの工程以後の結晶
成長時の熱を利用することによって、シリコン原子が拡
散され、ディスオーダされた量子井戸構造層１４、つま
り窓構造として機能する領域が形成される。次に図４
(f) のように、リッジ部分１２以外の箇所に、リッジ１
２を埋め込むようにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）
電流ブロック層６を選択成長させる。なお、リッジ部分
１２には絶縁膜２０が結晶成長時のマスクともなるた
め、結晶成長はおこらない。次に、ウエットあるいはド
ライエッチングにより絶縁膜２０を除去した後、さらに
ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層７を結晶成長し、ｎ−Ｇ
ａＡｓ半導体基板１側にｎ−電極９、ｐ−ＧａＡｓ第２
コンタクト層７側にｐ−電極８を形成し、図１(a) に示
す窓構造を有する半導体レーザ１５が得られる。
シリコンのイオン注入を行う。イオン注入用レジスト２
１で覆われた箇所はイオン注入されないが、開口部２２
の結晶部にシリコンがイオン注入される。イオン注入し
ただけでは量子井戸構造層３にはディスオーダは起こら
ず、なんらかの熱処理によりシリコン原子を結晶中で拡
散させて初めてディスオーダが生じるので、イオン注入
後、ウエハをアニールするか、又はこの工程以後の結晶
成長時の熱を利用することによって、シリコン原子が拡
散され、ディスオーダされた量子井戸構造層１４、つま
り窓構造として機能する領域が形成される。次に図４
(f) のように、リッジ部分１２以外の箇所に、リッジ１
２を埋め込むようにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）
電流ブロック層６を選択成長させる。なお、リッジ部分
１２には絶縁膜２０が結晶成長時のマスクともなるた
め、結晶成長はおこらない。次に、ウエットあるいはド
ライエッチングにより絶縁膜２０を除去した後、さらに
ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層７を結晶成長し、ｎ−Ｇ
ａＡｓ半導体基板１側にｎ−電極９、ｐ−ＧａＡｓ第２
コンタクト層７側にｐ−電極８を形成し、図１(a) に示
す窓構造を有する半導体レーザ１５が得られる。
【００２６】なお、上記の半導体チップは、実際には複
数のチップが同一基板上で同時に形成されることによっ
て製造されるものであり、図３は複数の本発明に係る半
導体レーザチップを同一基板上で製造する場合におけ
る、製造方法の主要工程を示す図である。図３(a) は、
図２(d) のイオン注入のためのレジスト２１を設ける工
程に対応する平面図、図３(b) は、図２(e) のシリコン
をイオン注入する工程に対応する図３(a) のIII ｂにお
ける断面図、図３(c) は、第２コンタクト層７及び電極
８，９形成後のウエハをへき開して、図１(a) に示す半
導体レーザを得る工程を示す図３(a) のIII ｂにおける
断面図である。図３(c) に示すように、へき開によって
半導体チップが形成されるので、リッジ１２とリッジ１
２相互の共振器長方向の間隔は、へき開に支障のない程
度である必要があり、図３(a) においては、リッジ１２
相互の間隔d1は約４０μｍであり、開口部２２の共振器
幅方向の幅w1は約５０μｍであり、開口部２２の共振器
長方向の幅d2はリッジ１２相互の間隔に可能なかぎり近
い長さとなるように開口されている。
数のチップが同一基板上で同時に形成されることによっ
て製造されるものであり、図３は複数の本発明に係る半
導体レーザチップを同一基板上で製造する場合におけ
る、製造方法の主要工程を示す図である。図３(a) は、
図２(d) のイオン注入のためのレジスト２１を設ける工
程に対応する平面図、図３(b) は、図２(e) のシリコン
をイオン注入する工程に対応する図３(a) のIII ｂにお
ける断面図、図３(c) は、第２コンタクト層７及び電極
８，９形成後のウエハをへき開して、図１(a) に示す半
導体レーザを得る工程を示す図３(a) のIII ｂにおける
断面図である。図３(c) に示すように、へき開によって
半導体チップが形成されるので、リッジ１２とリッジ１
２相互の共振器長方向の間隔は、へき開に支障のない程
度である必要があり、図３(a) においては、リッジ１２
相互の間隔d1は約４０μｍであり、開口部２２の共振器
幅方向の幅w1は約５０μｍであり、開口部２２の共振器
長方向の幅d2はリッジ１２相互の間隔に可能なかぎり近
い長さとなるように開口されている。
【００２７】ここで、上記図２(e) の工程におけるイオ
ン注入時の条件について説明する。図５はイオン注入領
域、すなわち、ディスオーダにより窓構造となる量子井
戸構造層１４のキャリア濃度のプロファイルを示す図で
ある。リッジ１２形成後、シリコンのイオン注入をおこ
なうので、イオン注入が行われる層はｐ−Ａｌq1Ｇａ1-
q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー層５、ｐ−
Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４、
量子井戸構造層３、ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（x1＝０．
５）下クラッド層２の一部である。
ン注入時の条件について説明する。図５はイオン注入領
域、すなわち、ディスオーダにより窓構造となる量子井
戸構造層１４のキャリア濃度のプロファイルを示す図で
ある。リッジ１２形成後、シリコンのイオン注入をおこ
なうので、イオン注入が行われる層はｐ−Ａｌq1Ｇａ1-
q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー層５、ｐ−
Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４、
量子井戸構造層３、ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（x1＝０．
５）下クラッド層２の一部である。
【００２８】この時、イオン注入の制約は２つある。即
ち、第１の制約として、量子井戸構造層３をディスオー
ダさせるのに十分なシリコン原子が注入されること、即
ち、１×１０18cm -3 以上のシリコン原子が必要とされ
ることがあり、第２の制約として、シリコンはＧａＡｓ
結晶中ではｎ形のドーパントになるが、第１クラッド層
４がｎ形になると、クラッド層２と同一の導電形とな
り、窓構造層１４が無効電流のパスとなるので、ｐ−Ａ
ｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４の導
電形がイオン注入されたシリコン原子によりｎ形に変わ
らないようにすることがある。
ち、第１の制約として、量子井戸構造層３をディスオー
ダさせるのに十分なシリコン原子が注入されること、即
ち、１×１０18cm -3 以上のシリコン原子が必要とされ
ることがあり、第２の制約として、シリコンはＧａＡｓ
結晶中ではｎ形のドーパントになるが、第１クラッド層
４がｎ形になると、クラッド層２と同一の導電形とな
り、窓構造層１４が無効電流のパスとなるので、ｐ−Ａ
ｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４の導
電形がイオン注入されたシリコン原子によりｎ形に変わ
らないようにすることがある。
【００２９】そこで、図５に示すように、ｐ−Ａｌw1Ｇ
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４のｐのキャ
リア濃度を２×１０18cm -3 とし、シリコンのイオン注
入のピークが量子井戸構造層３の中央付近に位置するよ
うなプロファイルで、かつ、ピークが１×１０18cm -3
になるような条件でイオン注入を行うと、ｐ−Ａｌw1Ｇ
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４はｎ形に反
転することなく、量子井戸構造層３がディスオーダされ
た窓構造１４が形成できる。この時、イオン注入の条件
としては、ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１
クラッド層４の層厚は０．２〜０．３μｍが素子上最適
なので、第１クラッド層４がこの層厚の時は、１５０ｋ
ｅＶの加速電圧で１×１０14cm -2 の濃度で行うことに
よって、図５に示すようなプロファイルを実現できる。
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４のｐのキャ
リア濃度を２×１０18cm -3 とし、シリコンのイオン注
入のピークが量子井戸構造層３の中央付近に位置するよ
うなプロファイルで、かつ、ピークが１×１０18cm -3
になるような条件でイオン注入を行うと、ｐ−Ａｌw1Ｇ
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４はｎ形に反
転することなく、量子井戸構造層３がディスオーダされ
た窓構造１４が形成できる。この時、イオン注入の条件
としては、ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１
クラッド層４の層厚は０．２〜０．３μｍが素子上最適
なので、第１クラッド層４がこの層厚の時は、１５０ｋ
ｅＶの加速電圧で１×１０14cm -2 の濃度で行うことに
よって、図５に示すようなプロファイルを実現できる。
【００３０】以上のように本実施例の窓構造を有する半
導体レーザでは、従来の窓構造の欠点であった窓構造領
域に流れる無効電流を完全に防ぐことができる。つま
り、窓構造を作製するのに必要なシリコンの不純物を量
子井戸構造領域３に、第１の上クラッド層４の導電形を
反転させないように選択的に注入したためである。
導体レーザでは、従来の窓構造の欠点であった窓構造領
域に流れる無効電流を完全に防ぐことができる。つま
り、窓構造を作製するのに必要なシリコンの不純物を量
子井戸構造領域３に、第１の上クラッド層４の導電形を
反転させないように選択的に注入したためである。
【００３１】このように、本実施例では、窓構造領域に
無効電流が発生しないため、従来より低しきい値、低動
作電流で動作し、かつ窓構造を有しているため高光出力
動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
無効電流が発生しないため、従来より低しきい値、低動
作電流で動作し、かつ窓構造を有しているため高光出力
動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００３２】なお、上記実施例ではｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1
Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー層５で止まる
ような選択エッチングを用いてリッジを形成することと
したが、この工程は必ずしも必要ではなく、エッチング
ストッパ層５を設けず、エッチング時間の制御による無
選択なエッチングによりリッジを形成してもよい。
Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー層５で止まる
ような選択エッチングを用いてリッジを形成することと
したが、この工程は必ずしも必要ではなく、エッチング
ストッパ層５を設けず、エッチング時間の制御による無
選択なエッチングによりリッジを形成してもよい。
【００３３】また、上記説明ではイオン注入種をシリコ
ンとしたが、量子井戸構造のディスオーダをひきおこし
得る原子、例えばＺｎなどでも何ら問題はない。
ンとしたが、量子井戸構造のディスオーダをひきおこし
得る原子、例えばＺｎなどでも何ら問題はない。
【００３４】また、上記実施例と反対の導電型を有する
半導体レーザについて本実施例の製造方法を利用して
も、同様の効果を得ることができる。
半導体レーザについて本実施例の製造方法を利用して
も、同様の効果を得ることができる。
【００３５】実施例２．上記実施例１では窓構造を形成
する領域のみに選択的にイオン注入を行う際にレジスト
をマスクとして使用した。しかし、この実施例１の方法
では、ウエハ上にリッジ１２のような突起がある場合、
レジストがその部分で途切れる可能性があり、また、イ
オン注入の次工程で結晶成長を行うが、その前にウエハ
表面をレジストにさらすと表面が有機物で汚染されるた
め、その上に形成されたｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝
０）電流ブロック層６の結晶性が良くなくなり、表面モ
フォロジーが悪くなり表面に凹凸ができなくなる、ある
いは欠陥を介したリーク電流が発生する可能性がある。
する領域のみに選択的にイオン注入を行う際にレジスト
をマスクとして使用した。しかし、この実施例１の方法
では、ウエハ上にリッジ１２のような突起がある場合、
レジストがその部分で途切れる可能性があり、また、イ
オン注入の次工程で結晶成長を行うが、その前にウエハ
表面をレジストにさらすと表面が有機物で汚染されるた
め、その上に形成されたｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝
０）電流ブロック層６の結晶性が良くなくなり、表面モ
フォロジーが悪くなり表面に凹凸ができなくなる、ある
いは欠陥を介したリーク電流が発生する可能性がある。
【００３６】図５は上記のような問題点を解決するため
の本発明の第２の実施例による半導体レーザの製造方法
の１工程を示す斜視図であり、レジストを用いないウエ
ハプロセスとして、上記第１の実施例による半導体レー
ザの製造方法において、図２(c) に示したエッチングに
よるリッジ１２形成工程の後に、レジスト２１を形成せ
ずに、全面にシリコン２５をイオン注入するようにした
ものである。この方法によれば、リッジ１２下部以外の
箇所にはすべてイオン注入されたシリコン２５によりデ
ィスオーダーされた量子井戸構造層１４が形成される
が、リッジ１２以外は電流ブロック層６に覆われている
ため、素子特性上の問題はない。また、リッジ１２部分
は絶縁膜２０がイオン注入に対してマスクの機能を果た
すので、リッジ１２下部の半導体レーザの導波路となる
量子井戸構造層３はディスオーダされない。
の本発明の第２の実施例による半導体レーザの製造方法
の１工程を示す斜視図であり、レジストを用いないウエ
ハプロセスとして、上記第１の実施例による半導体レー
ザの製造方法において、図２(c) に示したエッチングに
よるリッジ１２形成工程の後に、レジスト２１を形成せ
ずに、全面にシリコン２５をイオン注入するようにした
ものである。この方法によれば、リッジ１２下部以外の
箇所にはすべてイオン注入されたシリコン２５によりデ
ィスオーダーされた量子井戸構造層１４が形成される
が、リッジ１２以外は電流ブロック層６に覆われている
ため、素子特性上の問題はない。また、リッジ１２部分
は絶縁膜２０がイオン注入に対してマスクの機能を果た
すので、リッジ１２下部の半導体レーザの導波路となる
量子井戸構造層３はディスオーダされない。
【００３７】このように、本実施例においては、イオン
注入の際にレジストを使用しないので、上記の様なウエ
ハ表面の汚染等といった問題点を発生させることなく、
上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
注入の際にレジストを使用しないので、上記の様なウエ
ハ表面の汚染等といった問題点を発生させることなく、
上記実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００３８】実施例３．上記実施例１の半導体レーザ１
５は電流ブロック層６がＡｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）
で構成されているが、この構造では窓構造１４近傍には
リッジ１２が形成されていないため、窓構造領域１４を
通過するレーザ光は近接した電流ブロック層６の光吸収
を受ける。この結果、半導体レーザ１５の共振器損失が
大きくなり、しきい値電流は若干高くなる。
５は電流ブロック層６がＡｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）
で構成されているが、この構造では窓構造１４近傍には
リッジ１２が形成されていないため、窓構造領域１４を
通過するレーザ光は近接した電流ブロック層６の光吸収
を受ける。この結果、半導体レーザ１５の共振器損失が
大きくなり、しきい値電流は若干高くなる。
【００３９】図６は上記のような問題点を解決するため
の、本発明の第３の実施例による半導体レーザの構造を
示す斜視図であり、上記実施例１による半導体レーザに
おいて、電流ブロック層６の代わりにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-
r1Ａｓ（r1＝０．７）電流ブロック層２３を選択成長に
より形成させるようにしたものである。
の、本発明の第３の実施例による半導体レーザの構造を
示す斜視図であり、上記実施例１による半導体レーザに
おいて、電流ブロック層６の代わりにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-
r1Ａｓ（r1＝０．７）電流ブロック層２３を選択成長に
より形成させるようにしたものである。
【００４０】このように、ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1
＝０）の代わりにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．
７）によって電流ブロック層２３を構成するようにした
ので、この電流ブロック層２３のバンドギャップエネル
ギーが量子井戸構造層３で発するレーザ光のフォトンエ
ネルギーより大きくなるため、窓構造１４近傍における
ブロック層２３による光吸収はなくなる。この結果、実
施例１よりより低しきい値、低動作電流で動作する窓構
造を有する半導体レーザ１５が得られる。
＝０）の代わりにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．
７）によって電流ブロック層２３を構成するようにした
ので、この電流ブロック層２３のバンドギャップエネル
ギーが量子井戸構造層３で発するレーザ光のフォトンエ
ネルギーより大きくなるため、窓構造１４近傍における
ブロック層２３による光吸収はなくなる。この結果、実
施例１よりより低しきい値、低動作電流で動作する窓構
造を有する半導体レーザ１５が得られる。
【００４１】なお、この時、リッジ１２の第２のクラッ
ド層１０のほうが電流ブロック層２３よりも屈折率が大
きくなるので、実屈折率型レーザとして量子井戸構造層
３で発生したレーザ光はリッジ１２近傍に集中するの
で、上記実施例１と同様に、半導体レーザの動作特性の
中で重要な、水平横モードも安定に単峰の形状となるレ
ーザ光を得ることができる。
ド層１０のほうが電流ブロック層２３よりも屈折率が大
きくなるので、実屈折率型レーザとして量子井戸構造層
３で発生したレーザ光はリッジ１２近傍に集中するの
で、上記実施例１と同様に、半導体レーザの動作特性の
中で重要な、水平横モードも安定に単峰の形状となるレ
ーザ光を得ることができる。
【００４２】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、レーザ
共振器端面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入によ
りディスオーダして形成した窓構造層を備え、かつ、こ
のディスオーダした量子井戸構造層上に配置した第１ク
ラッド層上に第１導電形の電流ブロック層を配置したか
ら、上記窓構造における無効電流の発生を防止でき、高
出力であり、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体
レーザを得ることができる効果がある。
共振器端面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入によ
りディスオーダして形成した窓構造層を備え、かつ、こ
のディスオーダした量子井戸構造層上に配置した第１ク
ラッド層上に第１導電形の電流ブロック層を配置したか
ら、上記窓構造における無効電流の発生を防止でき、高
出力であり、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体
レーザを得ることができる効果がある。
【００４３】また、この発明によれば、レーザ共振器端
面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入によりディス
オーダして形成した窓構造を備え、かつ、このディスオ
ーダした量子井戸構造層上に配置した第１クラッド層上
に第１導電形で、禁制帯幅が上記量子井戸構造層よりも
大きい電流ブロック層を配置したから、上記窓構造が形
成された領域には、上記基板と上記電流ブロック層との
間に第１導電形、第２導電形、第１導電形となる接合が
形成され、上記窓構造における無効電流の発生を防止で
き、さらに、上記電流ブロック層の禁制帯幅が上記量子
井戸構造層よりも大きいため、該量子井戸構造層で発生
するレーザ光を吸収せず、共振器損失の少ないので、高
出力であり、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体
レーザを得ることができる効果がある。
面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入によりディス
オーダして形成した窓構造を備え、かつ、このディスオ
ーダした量子井戸構造層上に配置した第１クラッド層上
に第１導電形で、禁制帯幅が上記量子井戸構造層よりも
大きい電流ブロック層を配置したから、上記窓構造が形
成された領域には、上記基板と上記電流ブロック層との
間に第１導電形、第２導電形、第１導電形となる接合が
形成され、上記窓構造における無効電流の発生を防止で
き、さらに、上記電流ブロック層の禁制帯幅が上記量子
井戸構造層よりも大きいため、該量子井戸構造層で発生
するレーザ光を吸収せず、共振器損失の少ないので、高
出力であり、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体
レーザを得ることができる効果がある。
【００４４】また、この発明によれば、レーザ共振器端
面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上か
ら量子井戸構造層のレーザ共振器端面近傍に、上記第１
の上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイ
オン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化し
て窓構造を形成し、その後に上記リッジの周囲に電流ブ
ロック層を形成したから、上記窓構造における無効電流
の発生を防止でき、高出力であり、かつしきい値電流や
動作電流が低い半導体レーザを得ることができる効果が
ある。
面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上か
ら量子井戸構造層のレーザ共振器端面近傍に、上記第１
の上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイ
オン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化し
て窓構造を形成し、その後に上記リッジの周囲に電流ブ
ロック層を形成したから、上記窓構造における無効電流
の発生を防止でき、高出力であり、かつしきい値電流や
動作電流が低い半導体レーザを得ることができる効果が
ある。
【００４５】また、この発明によれば、レーザ共振器端
面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上か
ら、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクとし
て上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１の
上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイオ
ン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化して
窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流ブ
ロック層を形成したから、上記窓構造における無効電流
の発生を防止でき、高出力であり、かつしきい値電流や
動作電流が低く、更に、レジストによる表面汚染等が発
生しないため、電流ブロック層形成時のプロセスでの欠
陥等が発生しにくい半導体レーザを得ることができる効
果がある。
面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上か
ら、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクとし
て上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１の
上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイオ
ン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化して
窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流ブ
ロック層を形成したから、上記窓構造における無効電流
の発生を防止でき、高出力であり、かつしきい値電流や
動作電流が低く、更に、レジストによる表面汚染等が発
生しないため、電流ブロック層形成時のプロセスでの欠
陥等が発生しにくい半導体レーザを得ることができる効
果がある。
【図１】この発明の第１の実施例による半導体レーザの
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図２】この発明の第１の実施例による半導体レーザの
製造方法を示す工程図である。
製造方法を示す工程図である。
【図３】この発明の第１の実施例による半導体レーザの
製造方法の主要工程を示す図である。
製造方法の主要工程を示す図である。
【図４】この発明の第１の実施例による半導体レーザの
イオン注入されたシリコンのプロファイルを示す図であ
る。
イオン注入されたシリコンのプロファイルを示す図であ
る。
【図５】この発明の第２の実施例による半導体レーザの
製造方法におけるイオン注入工程を示す図である。
製造方法におけるイオン注入工程を示す図である。
【図６】この発明の第３の実施例による半導体レーザの
構造を示す斜視図である。
構造を示す斜視図である。
【図７】従来の半導体レーザの構造を示す図である。
【図８】従来の半導体レーザの製造方法を示す工程図で
ある。
ある。
【図９】従来の半導体レーザの量子井戸構造層のアルミ
組成比を示す図である。
組成比を示す図である。
１ ｎ−ＧａＡｓ半導体基板 ２ ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（x1＝０．５）下クラ
ッド層 ３ 量子井戸構造層 ４ ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１上
クラッド層 ５ ｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチ
ングストッパー層 ６ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）電流ブロッ
ク層 ７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 ８ ｐ−電極 ９ ｎ−電極 １０ ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ（t1＝０．５）第２上
クラッド層 １１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １２ リッジ １３ シリコン（Ｓｉ）がイオン注入された領域 １４ シリコン（Ｓｉ）によりディスオーダーされた
量子井戸構造層の領域 １５ 半導体レーザ素子 １８ 量子井戸構造中のウエル層のアルミ組成比 １９ａ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 １９ｂ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 ２０ 絶縁膜 ２１ イオン注入用第１のレジスト ２２ レジスト中の開口部 ２３ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．７）電流ブ
ロック層 ２４ シリコンのプロファイル ２５ シリコン １００ 半導体レーザ素子 １０１ ｎ−ＧａＡｓ半導体基板 １０２ ｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（x2＝０．５）下クラ
ッド層 １０３ 量子井戸構造層 １０４ ｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１上
クラッド層 １０５ ｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2Ａｓ（q2＝０．７）エッチ
ングストッパー層 １０６ ｎ−Ａｌr2Ｇａ1-r2Ａｓ（r2＝０）電流ブロッ
ク層 １０７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 １０８ ｐ−電極 １０９ ｎ−電極 １１０ ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2Ａｓ（t2＝０．５）第２上
クラッド層 １１１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １１２ リッジ領域 １１３ Ｚｎ拡散領域 １１４ Ｚｎによりディスオーダーされた量子井戸構造
層 １２０ 第２のレジスト １２１ 第１のレジスト １２５ Ｚｎ拡散
ッド層 ３ 量子井戸構造層 ４ ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１上
クラッド層 ５ ｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチ
ングストッパー層 ６ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）電流ブロッ
ク層 ７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 ８ ｐ−電極 ９ ｎ−電極 １０ ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ（t1＝０．５）第２上
クラッド層 １１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １２ リッジ １３ シリコン（Ｓｉ）がイオン注入された領域 １４ シリコン（Ｓｉ）によりディスオーダーされた
量子井戸構造層の領域 １５ 半導体レーザ素子 １８ 量子井戸構造中のウエル層のアルミ組成比 １９ａ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 １９ｂ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 ２０ 絶縁膜 ２１ イオン注入用第１のレジスト ２２ レジスト中の開口部 ２３ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．７）電流ブ
ロック層 ２４ シリコンのプロファイル ２５ シリコン １００ 半導体レーザ素子 １０１ ｎ−ＧａＡｓ半導体基板 １０２ ｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（x2＝０．５）下クラ
ッド層 １０３ 量子井戸構造層 １０４ ｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１上
クラッド層 １０５ ｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2Ａｓ（q2＝０．７）エッチ
ングストッパー層 １０６ ｎ−Ａｌr2Ｇａ1-r2Ａｓ（r2＝０）電流ブロッ
ク層 １０７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 １０８ ｐ−電極 １０９ ｎ−電極 １１０ ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2Ａｓ（t2＝０．５）第２上
クラッド層 １１１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １１２ リッジ領域 １１３ Ｚｎ拡散領域 １１４ Ｚｎによりディスオーダーされた量子井戸構造
層 １２０ 第２のレジスト １２１ 第１のレジスト １２５ Ｚｎ拡散
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年７月８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】図７は従来の窓構造を有する半導体レー
ザの構造を示す図であり、図７(a) は半導体レーザ素子
全体を示す斜視図であり、図７(b) は図７(a) のVII ｂ
部における断面図，図７(c) は図７(a) のVII ｃ部にお
ける断面図，図７(d) は図７(a) のVII ｄ部における断
面図である。図において、１００は共振器長方向の長さ
が３００〜６００μｍで、共振器幅方向の幅が約３００
μｍの半導体レーザ素子、１０１はｎ−ＧａＡｓ半導体
基板、１０２は厚さ１．５〜２μｍのアルミ組成比が
０．５であるｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ下クラッド層、１
０３はアルミ組成比が０．０５であるＡｌy2Ｇａ1-y2Ａ
ｓのウエル層（図示せず）とアルミ組成比が０．３〜
０．３５であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓのバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を有し、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。１０４は厚さ０．２〜０．３μｍ
のアルミ組成比が０．５であるｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ
第１上クラッド層、１０５は厚さ約２００オングストロ
ームでアルミ組成比が０．７であるｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2
Ａｓエッチングストッパ層、１０６は厚さが１．５〜２
μｍであるｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０７は厚さ
２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層、１０８は
ｐ−電極、１０９はｎ−電極、１１０は厚さ０．８〜
１．３μｍでアルミ濃度が０．５であるｐ−Ａｌt2Ｇａ
1-t2Ａｓ第２上クラッド層、１１１は厚さ約０．７μｍ
のｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１１２はリッジ領域
で、ｎ−電極１０９側の共振器幅方向の幅が約４μｍ，
ｐ電極１０８側の共振器幅方向の幅が約５〜６μｍとな
るような逆台形状に形成されている。１１４はＺｎによ
り無秩序化された量子井戸構造層の領域で、共振器幅方
向の幅は約５０μｍである。また、１１３はＺｎが拡散
された領域である。
ザの構造を示す図であり、図７(a) は半導体レーザ素子
全体を示す斜視図であり、図７(b) は図７(a) のVII ｂ
部における断面図，図７(c) は図７(a) のVII ｃ部にお
ける断面図，図７(d) は図７(a) のVII ｄ部における断
面図である。図において、１００は共振器長方向の長さ
が３００〜６００μｍで、共振器幅方向の幅が約３００
μｍの半導体レーザ素子、１０１はｎ−ＧａＡｓ半導体
基板、１０２は厚さ１．５〜２μｍのアルミ組成比が
０．５であるｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ下クラッド層、１
０３はアルミ組成比が０．０５であるＡｌy2Ｇａ1-y2Ａ
ｓのウエル層（図示せず）とアルミ組成比が０．３〜
０．３５であるＡｌz2Ｇａ1-z2Ａｓのバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を有し、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。１０４は厚さ０．２〜０．３μｍ
のアルミ組成比が０．５であるｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ
第１上クラッド層、１０５は厚さ約２００オングストロ
ームでアルミ組成比が０．７であるｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2
Ａｓエッチングストッパ層、１０６は厚さが１．５〜２
μｍであるｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１０７は厚さ
２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層、１０８は
ｐ−電極、１０９はｎ−電極、１１０は厚さ０．８〜
１．３μｍでアルミ濃度が０．５であるｐ−Ａｌt2Ｇａ
1-t2Ａｓ第２上クラッド層、１１１は厚さ約０．７μｍ
のｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１１２はリッジ領域
で、ｎ−電極１０９側の共振器幅方向の幅が約４μｍ，
ｐ電極１０８側の共振器幅方向の幅が約５〜６μｍとな
るような逆台形状に形成されている。１１４はＺｎによ
り無秩序化された量子井戸構造層の領域で、共振器幅方
向の幅は約５０μｍである。また、１１３はＺｎが拡散
された領域である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】次に製造方法について説明する。まず、図
８(a) に示すように、半導体基板１０１表面にクラッド
層１０２、量子井戸構造層１０３、第１クラッド層１０
４、エッチングストッパ層１０５、第２クラッド層１１
０、第１コンタクト層１１１をエピタキシャル成長法に
より形成する。次に、第１のレジスト１２１を第１のコ
ンタクト層１１１上に設けた後に、この第１のレジスト
１２１をパターニングしレーザ共振器反面近傍に開口部
を設け、、これをマスクとして半導体レーザの端面とな
る領域にＺｎ拡散１２５を行う（図８(b))。この時、拡
散濃度は１×１０19〜１×１０20cm-3とする。さらに、
量子井戸構造層を無秩序化するために、ウエハにアニー
ルを行う。なお、アニールを行う代わりに、この工程以
後の結晶成長時の熱によって無秩序化してもよい。次に
図８(c) に示すように、第１のレジスト１２１を除去し
た後、第２のレジスト１２０をマスクとして第２クラッ
ド層１１０をストライプ状に、エッチングストッパ層１
０５までエッチングを行い、リッジ１１２を形成する。
更に、図８(d) に示すように、リッジ１１２を埋め込む
ようにリッジ１１２周囲に電流ブロック層１０６を選択
成長させ、第２のレジスト１２０を除去した後、リッジ
１１２及び電流ブロック層１０６上に第２のコンタクト
層１０７及び電極１０８を形成し、半導体基板１０１の
裏面側に電極１０９を形成して、図７(a) に示す半導体
レーザ１００を得る。
８(a) に示すように、半導体基板１０１表面にクラッド
層１０２、量子井戸構造層１０３、第１クラッド層１０
４、エッチングストッパ層１０５、第２クラッド層１１
０、第１コンタクト層１１１をエピタキシャル成長法に
より形成する。次に、第１のレジスト１２１を第１のコ
ンタクト層１１１上に設けた後に、この第１のレジスト
１２１をパターニングしレーザ共振器反面近傍に開口部
を設け、、これをマスクとして半導体レーザの端面とな
る領域にＺｎ拡散１２５を行う（図８(b))。この時、拡
散濃度は１×１０19〜１×１０20cm-3とする。さらに、
量子井戸構造層を無秩序化するために、ウエハにアニー
ルを行う。なお、アニールを行う代わりに、この工程以
後の結晶成長時の熱によって無秩序化してもよい。次に
図８(c) に示すように、第１のレジスト１２１を除去し
た後、第２のレジスト１２０をマスクとして第２クラッ
ド層１１０をストライプ状に、エッチングストッパ層１
０５までエッチングを行い、リッジ１１２を形成する。
更に、図８(d) に示すように、リッジ１１２を埋め込む
ようにリッジ１１２周囲に電流ブロック層１０６を選択
成長させ、第２のレジスト１２０を除去した後、リッジ
１１２及び電流ブロック層１０６上に第２のコンタクト
層１０７及び電極１０８を形成し、半導体基板１０１の
裏面側に電極１０９を形成して、図７(a) に示す半導体
レーザ１００を得る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】次に動作について説明する。図７(a) に示
す半導体レーザ素子１００のｐ−電極１０８側に＋、ｎ
−電極１０９側に−となるように電圧を印加すると、ホ
ールはｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層１０７から、ｐ−
ＧａＡｓ第１コンタクト層１１１、ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2
Ａｓ（t2＝０．５）第２クラッド層１１０、ｐ−Ａｌw2
Ｇａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１クラッド層１０４を経
て量子井戸構造層１０３へ、また、電子はｎ−ＧａＡｓ
半導体基板１０１、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．
５）クラッド層１０２を経て量子井戸構造層１０３にそ
れぞれ注入され、電子とホールの再結合が発生し、量子
井戸構造層１０３内で誘導放出光が生ずる。そしてキャ
リアの注入量を十分高くして導波路の損失を越える光が
発生すればレーザ発振が生じる。
す半導体レーザ素子１００のｐ−電極１０８側に＋、ｎ
−電極１０９側に−となるように電圧を印加すると、ホ
ールはｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層１０７から、ｐ−
ＧａＡｓ第１コンタクト層１１１、ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2
Ａｓ（t2＝０．５）第２クラッド層１１０、ｐ−Ａｌw2
Ｇａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１クラッド層１０４を経
て量子井戸構造層１０３へ、また、電子はｎ−ＧａＡｓ
半導体基板１０１、ｎ−Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（ｘ＝０．
５）クラッド層１０２を経て量子井戸構造層１０３にそ
れぞれ注入され、電子とホールの再結合が発生し、量子
井戸構造層１０３内で誘導放出光が生ずる。そしてキャ
リアの注入量を十分高くして導波路の損失を越える光が
発生すればレーザ発振が生じる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】次にリッジ構造について説明する。図７
(a) に示すリッジ構造を有する半導体レーザ１００にお
いて、ストライプ状のリッジ１１２部分以外のｎ−Ｇａ
Ａｓ電流ブロック層１０６に覆われている領域では、ｐ
−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１０４とｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層１０７との間でそれぞれｐｎ接合が形成
されており、ｐ−電極１０８側が＋になるよう電圧を印
加しても、リッジ領域１２以外ではｐｎｐ接合が形成さ
れており、逆バイアスとなるため電流は流れない。つま
りｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０６は文字通り電流を
ブロックする機能を果たす。よって電流はリッジ領域１
１２のみを流れるため、リッジに近接する量子井戸構造
層１０３領域のみに電流は集中し、レーザ発振するのに
十分な電流密度に達する。またｎ−ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層１０６は量子井戸構造層１０３で発したレーザ光を
吸収する性質がある。これはＧａＡｓの禁制帯幅が量子
井戸構造層１０３の量子化効果に基づく実効的な禁制帯
幅より小さくなるよう設計されているからである。この
ため、リッジ領域１１２の両脇ではレーザ光は強い吸収
を受けるため、リッジ領域１１２の近傍のみにレーザ光
も集中する。この結果、半導体レーザの動作特性の中で
重要な水平横モードも安定に単峰の形状となるレーザ光
が得られる。
(a) に示すリッジ構造を有する半導体レーザ１００にお
いて、ストライプ状のリッジ１１２部分以外のｎ−Ｇａ
Ａｓ電流ブロック層１０６に覆われている領域では、ｐ
−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１０４とｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層１０７との間でそれぞれｐｎ接合が形成
されており、ｐ−電極１０８側が＋になるよう電圧を印
加しても、リッジ領域１２以外ではｐｎｐ接合が形成さ
れており、逆バイアスとなるため電流は流れない。つま
りｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０６は文字通り電流を
ブロックする機能を果たす。よって電流はリッジ領域１
１２のみを流れるため、リッジに近接する量子井戸構造
層１０３領域のみに電流は集中し、レーザ発振するのに
十分な電流密度に達する。またｎ−ＧａＡｓ電流ブロッ
ク層１０６は量子井戸構造層１０３で発したレーザ光を
吸収する性質がある。これはＧａＡｓの禁制帯幅が量子
井戸構造層１０３の量子化効果に基づく実効的な禁制帯
幅より小さくなるよう設計されているからである。この
ため、リッジ領域１１２の両脇ではレーザ光は強い吸収
を受けるため、リッジ領域１１２の近傍のみにレーザ光
も集中する。この結果、半導体レーザの動作特性の中で
重要な水平横モードも安定に単峰の形状となるレーザ光
が得られる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】次に窓構造について説明する。一般にコン
パクトディスク（ＣＤ）等の光ディスク装置の光源とし
て用いられる０．８μｍ帯の波長のレーザ光を発するＡ
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザの最大光出力は、レーザ共
振器端面破壊が発生する光出力で決定される。即ち、端
面破壊は端面領域の表面凖位のレーザ光の吸収によって
発生した熱で、半導体レーザの活性層を構成する結晶自
体が溶融するために発生するものであり、この端面破壊
が発生すると共振器の機能を果たさなくなるからであ
る。よって高光出力動作を実現するためには、より高い
光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。この
ためには端面領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、
つまりレーザ光に対して“透明”となるような窓構造が
非常に有効である。この窓構造は、端面近傍の領域の禁
制帯幅がレーザ光を発する活性層の禁制帯幅よりも高く
なるようにして形成される。図７(a) に示す半導体レー
ザ１００の構造では、量子井戸構造層１０３が活性層と
なっているので、この半導体レーザの窓構造は、図８の
製造方法に示すように、Ｚｎ拡散１２５による量子井戸
構造１０３の無秩序化を利用して形成される。
パクトディスク（ＣＤ）等の光ディスク装置の光源とし
て用いられる０．８μｍ帯の波長のレーザ光を発するＡ
ｌＧａＡｓ系の半導体レーザの最大光出力は、レーザ共
振器端面破壊が発生する光出力で決定される。即ち、端
面破壊は端面領域の表面凖位のレーザ光の吸収によって
発生した熱で、半導体レーザの活性層を構成する結晶自
体が溶融するために発生するものであり、この端面破壊
が発生すると共振器の機能を果たさなくなるからであ
る。よって高光出力動作を実現するためには、より高い
光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。この
ためには端面領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、
つまりレーザ光に対して“透明”となるような窓構造が
非常に有効である。この窓構造は、端面近傍の領域の禁
制帯幅がレーザ光を発する活性層の禁制帯幅よりも高く
なるようにして形成される。図７(a) に示す半導体レー
ザ１００の構造では、量子井戸構造層１０３が活性層と
なっているので、この半導体レーザの窓構造は、図８の
製造方法に示すように、Ｚｎ拡散１２５による量子井戸
構造１０３の無秩序化を利用して形成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】図９(a) は亜鉛拡散１２５により無秩序化
する前の量子井戸構造層１０３のアルミ組成比のプロフ
ァイルを、(b) はＺｎ拡散により無秩序化した後の量子
井戸構造層１１４のアルミ組成比のプロファイルをそれ
ぞれ示す。図において、１９ａ，１９ｂはＡｌz Ｇａ1-
z Ａｓ（０．３５≧ｚ≧０．３）のバリア層、１８はＡ
ｌy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ＝０．０５）のウエル層、Ａｌ1
はバリア層１９ａ，１９ｂのアルミ組成比、Ａｌ2 はウ
エル層１８のアルミ組成比、Ａｌ3 は無秩序化後の量子
井戸構造層１１４のアルミ組成比を示す。
する前の量子井戸構造層１０３のアルミ組成比のプロフ
ァイルを、(b) はＺｎ拡散により無秩序化した後の量子
井戸構造層１１４のアルミ組成比のプロファイルをそれ
ぞれ示す。図において、１９ａ，１９ｂはＡｌz Ｇａ1-
z Ａｓ（０．３５≧ｚ≧０．３）のバリア層、１８はＡ
ｌy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ＝０．０５）のウエル層、Ａｌ1
はバリア層１９ａ，１９ｂのアルミ組成比、Ａｌ2 はウ
エル層１８のアルミ組成比、Ａｌ3 は無秩序化後の量子
井戸構造層１１４のアルミ組成比を示す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】図に示すように、量子井戸構造１０３にＺ
ｎやシリコンのような不純物を拡散させると、ウエル層
１８とバリア層１９ａ，１９ｂを構成する原子が混じり
合う。この結果、ウエル層１８はバリア層１９ｂに比べ
て層厚が薄いので、拡散後の量子井戸構造層１１４のＡ
ｌ組成比Ａｌ3 は拡散前のバリア層１９ａ，１９ｂのＡ
ｌ組成比Ａｌ1 とほぼ等しい値となり、量子井戸構造層
１０３の実効的な禁制帯幅はバリア層１９ａ，１９ｂの
禁制帯幅とほぼ等しい値になる。よってＺｎにより無秩
序化された量子井戸構造層１１４の禁制帯幅は、無秩序
化されていない量子井戸構造層１０３の実効的な禁制帯
幅より大きくなるため、レーザ光に対して“透明”な窓
構造となる。
ｎやシリコンのような不純物を拡散させると、ウエル層
１８とバリア層１９ａ，１９ｂを構成する原子が混じり
合う。この結果、ウエル層１８はバリア層１９ｂに比べ
て層厚が薄いので、拡散後の量子井戸構造層１１４のＡ
ｌ組成比Ａｌ3 は拡散前のバリア層１９ａ，１９ｂのＡ
ｌ組成比Ａｌ1 とほぼ等しい値となり、量子井戸構造層
１０３の実効的な禁制帯幅はバリア層１９ａ，１９ｂの
禁制帯幅とほぼ等しい値になる。よってＺｎにより無秩
序化された量子井戸構造層１１４の禁制帯幅は、無秩序
化されていない量子井戸構造層１０３の実効的な禁制帯
幅より大きくなるため、レーザ光に対して“透明”な窓
構造となる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【作用】この発明においては、レーザ共振器端面近傍の
量子井戸構造層は、不純物のイオン注入により無秩序化
された窓構造を有し、かつ、この無秩序化された量子井
戸構造層上に配置された第１上クラッド層上には、第１
導電形の電流ブロック層が配置されているため、上記窓
構造が形成された領域には該電流ブロック層と上記基板
の間で、第１導電形，第２導電形，第１導電形となる接
合が形成され、上記窓構造における無効電流の発生を防
止できるので、高光出力であり、かつしきい値電流や動
作電流が低い半導体レーザを容易に得ることができる。
量子井戸構造層は、不純物のイオン注入により無秩序化
された窓構造を有し、かつ、この無秩序化された量子井
戸構造層上に配置された第１上クラッド層上には、第１
導電形の電流ブロック層が配置されているため、上記窓
構造が形成された領域には該電流ブロック層と上記基板
の間で、第１導電形，第２導電形，第１導電形となる接
合が形成され、上記窓構造における無効電流の発生を防
止できるので、高光出力であり、かつしきい値電流や動
作電流が低い半導体レーザを容易に得ることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】また、この発明においては、レーザ共振器
端面近傍の量子井戸構造層は、不純物のイオン注入によ
り無秩序化して形成された窓構造を有し、かつ、この無
秩序化された量子井戸構造層上に配置された第１上クラ
ッド層上には、第１導電形の電流ブロック層が配置され
ているため、上記窓構造が形成された領域には該電流ブ
ロック層と上記基板の間で、第１導電形，第２導電形，
第１導電形となる接合が形成され、上記窓構造における
無効電流の発生を防止でき、更に該電流ブロック層は禁
制帯幅が上記量子井戸構造層よりも大きいため、該量子
井戸構造層で発生するレーザ光を吸収せず、共振器損失
が少ないので、高光出力であり、かつしきい値電流や動
作電流が低い半導体レーザを容易に得ることができる。
端面近傍の量子井戸構造層は、不純物のイオン注入によ
り無秩序化して形成された窓構造を有し、かつ、この無
秩序化された量子井戸構造層上に配置された第１上クラ
ッド層上には、第１導電形の電流ブロック層が配置され
ているため、上記窓構造が形成された領域には該電流ブ
ロック層と上記基板の間で、第１導電形，第２導電形，
第１導電形となる接合が形成され、上記窓構造における
無効電流の発生を防止でき、更に該電流ブロック層は禁
制帯幅が上記量子井戸構造層よりも大きいため、該量子
井戸構造層で発生するレーザ光を吸収せず、共振器損失
が少ないので、高光出力であり、かつしきい値電流や動
作電流が低い半導体レーザを容易に得ることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】また、この発明においては、レーザ共振器
端面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上
から、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクと
して上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１
の上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイ
オン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化し
て窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流
ブロック層を形成し、上記窓構造が形成された領域には
該電流ブロック層と上記基板の間で、第１導電形，第２
導電形，第１導電形となる接合が形成されるようにし
て、上記窓構造における無効電流の発生を防止したの
で、高光出力であり、しきい値電流や動作電流が低く、
更に、レジストによる表面の汚染等が発生しないため、
電流ブロック層形成時の選択結晶成長中での欠陥等が発
生しにくい半導体レーザを容易に得ることができる。
端面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上
から、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクと
して上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１
の上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイ
オン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化し
て窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流
ブロック層を形成し、上記窓構造が形成された領域には
該電流ブロック層と上記基板の間で、第１導電形，第２
導電形，第１導電形となる接合が形成されるようにし
て、上記窓構造における無効電流の発生を防止したの
で、高光出力であり、しきい値電流や動作電流が低く、
更に、レジストによる表面の汚染等が発生しないため、
電流ブロック層形成時の選択結晶成長中での欠陥等が発
生しにくい半導体レーザを容易に得ることができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】
【実施例】実施例１．図１は本発明の第１の実施例によ
る半導体レーザの構成を示す断面図であり、図１(a) は
半導体レーザ全体を示す斜視図、図１(b) は図１(a) の
Ｉｂ部における断面図，即ち半導体レーザの共振器長方
向の断面図であり、図１(c) は図１(a) のＩｃ部におけ
る断面図，即ち通常のリッジ構造領域の断面図であり、
図１(d) は図１(a) のＩｄ部における断面図，即ち窓構
造領域の断面図である。図において、１はｎ−ＧａＡｓ
半導体基板、２は厚さが１．５〜２μｍでアルミ組成比
x1が０．５であるｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ下クラッド
層、３はアルミ組成比y1が０．０５であるＡｌy1Ｇａ1-
y1Ａｓウエル層（図示せず）とアルミ組成比z1が０．３
〜０．３５であるＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を備え、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。４は厚さが０．２〜０．３μｍで
アルミ組成比w1が０．５であるｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ
第１クラッド層、５は厚さが約２００オングストローム
でアルミ組成比q1が０．７であるｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａ
ｓエッチングストッパー層、６は厚さが１．５〜２μｍ
でアルミ組成比r1が０であるｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ電
流ブロック層、７は厚さが２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層、８はｐ−電極、９はｎ−電極、１０は
厚さ０．８〜１．３μｍのアルミ組成比が０．５である
ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ第２クラッド層、１１は厚さが
約０．７μｍのｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１２は
リッジで、ｎ−電極９側の共振器幅方向の幅が約４μ
ｍ，ｐ−電極８側の共振器幅方向の幅が約５〜６μｍと
なるような逆台形状に形成されている。１５は共振器長
方向の長さが３００〜６００μｍ、幅が約３００μｍの
半導体レーザ素子、１４はシリコンのイオン注入により
無秩序化（ディスオーダ）された、共振器幅方向の幅が
約５０μｍの量子井戸構造層の領域、１３はシリコンが
イオン注入された領域である。
る半導体レーザの構成を示す断面図であり、図１(a) は
半導体レーザ全体を示す斜視図、図１(b) は図１(a) の
Ｉｂ部における断面図，即ち半導体レーザの共振器長方
向の断面図であり、図１(c) は図１(a) のＩｃ部におけ
る断面図，即ち通常のリッジ構造領域の断面図であり、
図１(d) は図１(a) のＩｄ部における断面図，即ち窓構
造領域の断面図である。図において、１はｎ−ＧａＡｓ
半導体基板、２は厚さが１．５〜２μｍでアルミ組成比
x1が０．５であるｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ下クラッド
層、３はアルミ組成比y1が０．０５であるＡｌy1Ｇａ1-
y1Ａｓウエル層（図示せず）とアルミ組成比z1が０．３
〜０．３５であるＡｌz1Ｇａ1-z1Ａｓバリア層（図示せ
ず）から構成されている３層構造の量子井戸構造層で、
両端に厚さ０．２〜０．３μｍのバリア層を備え、その
間に厚さ約８０オングストロームのウエル層と厚さ５０
〜８０オングストロームのバリア層が交互に３層積層さ
れて構成されている。４は厚さが０．２〜０．３μｍで
アルミ組成比w1が０．５であるｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ
第１クラッド層、５は厚さが約２００オングストローム
でアルミ組成比q1が０．７であるｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａ
ｓエッチングストッパー層、６は厚さが１．５〜２μｍ
でアルミ組成比r1が０であるｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ電
流ブロック層、７は厚さが２〜３μｍのｐ−ＧａＡｓ第
２コンタクト層、８はｐ−電極、９はｎ−電極、１０は
厚さ０．８〜１．３μｍのアルミ組成比が０．５である
ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ第２クラッド層、１１は厚さが
約０．７μｍのｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層、１２は
リッジで、ｎ−電極９側の共振器幅方向の幅が約４μ
ｍ，ｐ−電極８側の共振器幅方向の幅が約５〜６μｍと
なるような逆台形状に形成されている。１５は共振器長
方向の長さが３００〜６００μｍ、幅が約３００μｍの
半導体レーザ素子、１４はシリコンのイオン注入により
無秩序化（ディスオーダ）された、共振器幅方向の幅が
約５０μｍの量子井戸構造層の領域、１３はシリコンが
イオン注入された領域である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】次に、製造方法を図２について説明する。
ｎ−ＧａＡｓ半導体基板１上に、下クラッド層２、量子
井戸構造層３、第１の上クラッド層４、エッチングスト
ッパー層５、第２の上クラッド層１０、第１コンタクト
層１１を順次エピタキシャル結晶成長させる。成長後の
ウエハの斜視図を図２(a) に示す。このウエハ上の全面
に絶縁膜２０を形成する。材質としてはＳｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 等を用いる。この絶縁膜を図２(b) に示すよう
に、半導体レーザの共振器端面から約２０μｍの間隔を
あけて、共振器幅方向の幅が約８μｍとなるようにスト
ライプ状にパターニングする。
ｎ−ＧａＡｓ半導体基板１上に、下クラッド層２、量子
井戸構造層３、第１の上クラッド層４、エッチングスト
ッパー層５、第２の上クラッド層１０、第１コンタクト
層１１を順次エピタキシャル結晶成長させる。成長後の
ウエハの斜視図を図２(a) に示す。このウエハ上の全面
に絶縁膜２０を形成する。材質としてはＳｉ3 Ｎ4 、Ｓ
ｉＯ2 等を用いる。この絶縁膜を図２(b) に示すよう
に、半導体レーザの共振器端面から約２０μｍの間隔を
あけて、共振器幅方向の幅が約８μｍとなるようにスト
ライプ状にパターニングする。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２４】リッジ１２形成後、ウエハ全面をイオン注
入用レジスト２１で覆い、フォトリソグラフィ技術によ
って、レーザの共振器端面からリッジ１２の端部に達す
る程度まで共振器幅方向の幅が約５０μｍのイオン注入
用の開口部２２を形成する（図２(d))。
入用レジスト２１で覆い、フォトリソグラフィ技術によ
って、レーザの共振器端面からリッジ１２の端部に達す
る程度まで共振器幅方向の幅が約５０μｍのイオン注入
用の開口部２２を形成する（図２(d))。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２５】次に図２(e）に示すように、このウエハに
シリコンのイオン注入を行う。イオン注入用レジスト２
１で覆われた箇所はイオン注入されないが、開口部２２
の結晶部にシリコンがイオン注入される。イオン注入し
ただけでは量子井戸構造層３には無秩序化は起こらず、
なんらかの熱処理によりシリコン原子を結晶中で拡散さ
せて初めて無秩序化が生じるので、イオン注入後、ウエ
ハをアニールするか、又はこの工程以後の結晶成長時の
熱を利用することによって、シリコン原子が拡散され、
無秩序化された量子井戸構造層１４、つまり窓構造とし
て機能する領域が形成される。次に図２(f) のように、
リッジ部分１２以外の箇所に、リッジ１２を埋め込むよ
うにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）電流ブロック層
６を選択成長させる。なお、リッジ部分１２には絶縁膜
２０が結晶成長時のマスクともなるため、結晶成長はお
こらない。次に、ウエットあるいはドライエッチングに
より絶縁膜２０を除去した後、さらにｐ−ＧａＡｓ第２
コンタクト層７を結晶成長し、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板
１側にｎ−電極９、ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層７側
にｐ−電極８を形成し、図１(a) に示す窓構造を有する
半導体レーザ１５が得られる。
シリコンのイオン注入を行う。イオン注入用レジスト２
１で覆われた箇所はイオン注入されないが、開口部２２
の結晶部にシリコンがイオン注入される。イオン注入し
ただけでは量子井戸構造層３には無秩序化は起こらず、
なんらかの熱処理によりシリコン原子を結晶中で拡散さ
せて初めて無秩序化が生じるので、イオン注入後、ウエ
ハをアニールするか、又はこの工程以後の結晶成長時の
熱を利用することによって、シリコン原子が拡散され、
無秩序化された量子井戸構造層１４、つまり窓構造とし
て機能する領域が形成される。次に図２(f) のように、
リッジ部分１２以外の箇所に、リッジ１２を埋め込むよ
うにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）電流ブロック層
６を選択成長させる。なお、リッジ部分１２には絶縁膜
２０が結晶成長時のマスクともなるため、結晶成長はお
こらない。次に、ウエットあるいはドライエッチングに
より絶縁膜２０を除去した後、さらにｐ−ＧａＡｓ第２
コンタクト層７を結晶成長し、ｎ−ＧａＡｓ半導体基板
１側にｎ−電極９、ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層７側
にｐ−電極８を形成し、図１(a) に示す窓構造を有する
半導体レーザ１５が得られる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２７】ここで、上記図２(e) の工程におけるイオ
ン注入時の条件について説明する。図４はイオン注入領
域、すなわち、無秩序化により窓構造となる量子井戸構
造層１４のキャリア濃度のプロファイルを示す図であ
る。リッジ１２形成後、シリコンのイオン注入をおこな
うので、イオン注入が行われる層はｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1
Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー層５、ｐ−Ａ
ｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４、量
子井戸構造層３、ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（x1＝０．
５）下クラッド層２の一部である。
ン注入時の条件について説明する。図４はイオン注入領
域、すなわち、無秩序化により窓構造となる量子井戸構
造層１４のキャリア濃度のプロファイルを示す図であ
る。リッジ１２形成後、シリコンのイオン注入をおこな
うので、イオン注入が行われる層はｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1
Ａｓ（q1＝０．７）エッチングストッパー層５、ｐ−Ａ
ｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４、量
子井戸構造層３、ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（x1＝０．
５）下クラッド層２の一部である。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２８】この時、イオン注入の制約は２つある。即
ち、第１の制約として、量子井戸構造層３を無秩序化さ
せるのに十分なシリコン原子が注入されること、即ち、
１×１０18cm -3 以上のシリコン原子が必要とされるこ
とがあり、第２の制約として、シリコンはＧａＡｓ結晶
中ではｎ形のドーパントになるが、第１クラッド層４が
ｎ形になると、クラッド層２と同一の導電形となり、窓
構造層１４が無効電流のパスとなるので、ｐ−Ａｌw1Ｇ
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４の導電形が
イオン注入されたシリコン原子によりｎ形に変わらない
ようにすることがある。
ち、第１の制約として、量子井戸構造層３を無秩序化さ
せるのに十分なシリコン原子が注入されること、即ち、
１×１０18cm -3 以上のシリコン原子が必要とされるこ
とがあり、第２の制約として、シリコンはＧａＡｓ結晶
中ではｎ形のドーパントになるが、第１クラッド層４が
ｎ形になると、クラッド層２と同一の導電形となり、窓
構造層１４が無効電流のパスとなるので、ｐ−Ａｌw1Ｇ
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４の導電形が
イオン注入されたシリコン原子によりｎ形に変わらない
ようにすることがある。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】そこで、図４に示すように、ｐ−Ａｌw1Ｇ
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４のホールの
キャリア濃度を２×１０18cm -3 とし、シリコンのイオ
ン注入のピークが量子井戸構造層３の中央付近に位置す
るようなプロファイルで、かつ、ピークが１×１０18cm
-3 になるような条件でイオン注入を行うと、ｐ−Ａｌ
w1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４はｎ形
に反転することなく、量子井戸構造層３が無秩序化され
た窓構造１４が形成できる。この時、イオン注入の条件
としては、ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１
クラッド層４の層厚は０．２〜０．３μｍが素子上最適
なので、第１クラッド層４がこの層厚の時は、１５０ｋ
ｅＶの加速電圧で１×１０14cm -2 の濃度で行うことに
よって、図４に示すようなプロファイルを実現できる。
ａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４のホールの
キャリア濃度を２×１０18cm -3 とし、シリコンのイオ
ン注入のピークが量子井戸構造層３の中央付近に位置す
るようなプロファイルで、かつ、ピークが１×１０18cm
-3 になるような条件でイオン注入を行うと、ｐ−Ａｌ
w1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１クラッド層４はｎ形
に反転することなく、量子井戸構造層３が無秩序化され
た窓構造１４が形成できる。この時、イオン注入の条件
としては、ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１
クラッド層４の層厚は０．２〜０．３μｍが素子上最適
なので、第１クラッド層４がこの層厚の時は、１５０ｋ
ｅＶの加速電圧で１×１０14cm -2 の濃度で行うことに
よって、図４に示すようなプロファイルを実現できる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３３】また、上記説明ではイオン注入種をシリコ
ンとしたが、量子井戸構造の無秩序化をひきおこし得る
原子、例えばＺｎなどでも何ら問題はない。
ンとしたが、量子井戸構造の無秩序化をひきおこし得る
原子、例えばＺｎなどでも何ら問題はない。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】図５は上記のような問題点を解決するため
の本発明の第２の実施例による半導体レーザの製造方法
の１工程を示す斜視図であり、レジストを用いないウエ
ハプロセスとして、上記第１の実施例による半導体レー
ザの製造方法において、図２(c) に示したエッチングに
よるリッジ１２形成工程の後に、レジスト２１を形成せ
ずに、全面にシリコン２５をイオン注入するようにした
ものである。この方法によれば、リッジ１２下部以外の
箇所にはすべてイオン注入されたシリコン２５により無
秩序化された量子井戸構造層１４が形成されるが、リッ
ジ１２以外は電流ブロック層６に覆われているため、素
子特性上の問題はない。また、リッジ１２部分は絶縁膜
２０がイオン注入に対してマスクの機能を果たすので、
リッジ１２下部の半導体レーザの導波路となる量子井戸
構造層３は無秩序化されない。
の本発明の第２の実施例による半導体レーザの製造方法
の１工程を示す斜視図であり、レジストを用いないウエ
ハプロセスとして、上記第１の実施例による半導体レー
ザの製造方法において、図２(c) に示したエッチングに
よるリッジ１２形成工程の後に、レジスト２１を形成せ
ずに、全面にシリコン２５をイオン注入するようにした
ものである。この方法によれば、リッジ１２下部以外の
箇所にはすべてイオン注入されたシリコン２５により無
秩序化された量子井戸構造層１４が形成されるが、リッ
ジ１２以外は電流ブロック層６に覆われているため、素
子特性上の問題はない。また、リッジ１２部分は絶縁膜
２０がイオン注入に対してマスクの機能を果たすので、
リッジ１２下部の半導体レーザの導波路となる量子井戸
構造層３は無秩序化されない。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４０】このように、ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1
＝０）の代わりにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．
７）によって電流ブロック層２３を構成するようにした
ので、この電流ブロック層２３の禁制帯幅が量子井戸構
造層３で発するレーザ光のフォトンエネルギーより大き
くなるため、窓構造１４近傍におけるブロック層２３に
よる光吸収はなくなる。この結果、実施例１よりより低
しきい値、低動作電流で動作する窓構造を有する半導体
レーザ１５が得られる。
＝０）の代わりにｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．
７）によって電流ブロック層２３を構成するようにした
ので、この電流ブロック層２３の禁制帯幅が量子井戸構
造層３で発するレーザ光のフォトンエネルギーより大き
くなるため、窓構造１４近傍におけるブロック層２３に
よる光吸収はなくなる。この結果、実施例１よりより低
しきい値、低動作電流で動作する窓構造を有する半導体
レーザ１５が得られる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、レーザ
共振器端面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入によ
り無秩序化して形成した窓構造層を備え、かつ、この無
秩序化した量子井戸構造層上に配置した第１クラッド層
上に第１導電形の電流ブロック層を配置したから、上記
窓構造における無効電流の発生を防止でき、高出力であ
り、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体レーザを
得ることができる効果がある。
共振器端面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入によ
り無秩序化して形成した窓構造層を備え、かつ、この無
秩序化した量子井戸構造層上に配置した第１クラッド層
上に第１導電形の電流ブロック層を配置したから、上記
窓構造における無効電流の発生を防止でき、高出力であ
り、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体レーザを
得ることができる効果がある。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】また、この発明によれば、レーザ共振器端
面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入により無秩序
化して形成した窓構造を備え、かつ、この無秩序化した
量子井戸構造層上に配置した第１クラッド層上に第１導
電形で、禁制帯幅が上記量子井戸構造層よりも大きい電
流ブロック層を配置したから、上記窓構造が形成された
領域には、上記基板と上記電流ブロック層との間に第１
導電形、第２導電形、第１導電形となる接合が形成さ
れ、上記窓構造における無効電流の発生を防止でき、さ
らに、上記電流ブロック層の禁制帯幅が上記量子井戸構
造層よりも大きいため、該量子井戸構造層で発生するレ
ーザ光を吸収せず、共振器損失の少ないので、高出力で
あり、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体レーザ
を得ることができる効果がある。
面の量子井戸構造層を不純物のイオン注入により無秩序
化して形成した窓構造を備え、かつ、この無秩序化した
量子井戸構造層上に配置した第１クラッド層上に第１導
電形で、禁制帯幅が上記量子井戸構造層よりも大きい電
流ブロック層を配置したから、上記窓構造が形成された
領域には、上記基板と上記電流ブロック層との間に第１
導電形、第２導電形、第１導電形となる接合が形成さ
れ、上記窓構造における無効電流の発生を防止でき、さ
らに、上記電流ブロック層の禁制帯幅が上記量子井戸構
造層よりも大きいため、該量子井戸構造層で発生するレ
ーザ光を吸収せず、共振器損失の少ないので、高出力で
あり、かつしきい値電流や動作電流が低い半導体レーザ
を得ることができる効果がある。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４５】また、この発明によれば、レーザ共振器端
面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上か
ら、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクとし
て上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１の
上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイオ
ン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化して
窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流ブ
ロック層を形成したから、上記窓構造における無効電流
の発生を防止でき、高出力であり、かつしきい値電流や
動作電流が低く、更に、レジストによる表面汚染等が発
生しないため、電流ブロック層形成時の結晶成長中での
欠陥等が発生しにくい半導体レーザを得ることができる
効果がある。
面に達しないリッジを形成し、第１の上クラッド層上か
ら、レジストを使用せず、絶縁膜パターンをマスクとし
て上記リッジ下部を除く量子井戸構造層に、上記第１の
上クラッド層の導電形が反転しないように不純物のイオ
ン注入を行い、該領域の量子井戸構造層を無秩序化して
窓構造を形成し、その後に、上記リッジの周囲に電流ブ
ロック層を形成したから、上記窓構造における無効電流
の発生を防止でき、高出力であり、かつしきい値電流や
動作電流が低く、更に、レジストによる表面汚染等が発
生しないため、電流ブロック層形成時の結晶成長中での
欠陥等が発生しにくい半導体レーザを得ることができる
効果がある。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【符号の説明】 １ ｎ−ＧａＡｓ半導体基板 ２ ｎ−Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ（x1＝０．５）下クラ
ッド層 ３ 量子井戸構造層 ４ ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１上
クラッド層 ５ ｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチ
ングストッパー層 ６ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）電流ブロッ
ク層 ７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 ８ ｐ−電極 ９ ｎ−電極 １０ ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ（t1＝０．５）第２上
クラッド層 １１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １２ リッジ １３ シリコン（Ｓｉ）がイオン注入された領域 １４ シリコン（Ｓｉ）により無秩序化（ディスオー
ダ）された量子井戸構造層の領域 １５ 半導体レーザ素子 １８ 量子井戸構造中のウエル層のアルミ組成比 １９ａ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 １９ｂ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 ２０ 絶縁膜 ２１ イオン注入用第１のレジスト ２２ レジスト中の開口部 ２３ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．７）電流ブ
ロック層 ２４ シリコンのプロファイル ２５ シリコン １００ 半導体レーザ素子 １０１ ｎ−ＧａＡｓ半導体基板 １０２ ｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（x2＝０．５）下クラ
ッド層 １０３ 量子井戸構造層 １０４ ｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１上
クラッド層 １０５ ｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2Ａｓ（q2＝０．７）エッチ
ングストッパー層 １０６ ｎ−Ａｌr2Ｇａ1-r2Ａｓ（r2＝０）電流ブロッ
ク層 １０７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 １０８ ｐ−電極 １０９ ｎ−電極 １１０ ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2Ａｓ（t2＝０．５）第２上
クラッド層 １１１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １１２ リッジ領域 １１３ Ｚｎ拡散領域 １１４ Ｚｎにより無秩序化（ディスオーダ）された量
子井戸構造層 １２０ 第２のレジスト １２１ 第１のレジスト １２５ Ｚｎ拡散
ッド層 ３ 量子井戸構造層 ４ ｐ−Ａｌw1Ｇａ1-w1Ａｓ（w1＝０．５）第１上
クラッド層 ５ ｐ−Ａｌq1Ｇａ1-q1Ａｓ（q1＝０．７）エッチ
ングストッパー層 ６ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０）電流ブロッ
ク層 ７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 ８ ｐ−電極 ９ ｎ−電極 １０ ｐ−Ａｌt1Ｇａ1-t1Ａｓ（t1＝０．５）第２上
クラッド層 １１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １２ リッジ １３ シリコン（Ｓｉ）がイオン注入された領域 １４ シリコン（Ｓｉ）により無秩序化（ディスオー
ダ）された量子井戸構造層の領域 １５ 半導体レーザ素子 １８ 量子井戸構造中のウエル層のアルミ組成比 １９ａ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 １９ｂ 量子井戸構造中のバリア層のアルミ組成比 ２０ 絶縁膜 ２１ イオン注入用第１のレジスト ２２ レジスト中の開口部 ２３ ｎ−Ａｌr1Ｇａ1-r1Ａｓ（r1＝０．７）電流ブ
ロック層 ２４ シリコンのプロファイル ２５ シリコン １００ 半導体レーザ素子 １０１ ｎ−ＧａＡｓ半導体基板 １０２ ｎ−Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ（x2＝０．５）下クラ
ッド層 １０３ 量子井戸構造層 １０４ ｐ−Ａｌw2Ｇａ1-w2Ａｓ（w2＝０．５）第１上
クラッド層 １０５ ｐ−Ａｌq2Ｇａ1-q2Ａｓ（q2＝０．７）エッチ
ングストッパー層 １０６ ｎ−Ａｌr2Ｇａ1-r2Ａｓ（r2＝０）電流ブロッ
ク層 １０７ ｐ−ＧａＡｓ第２コンタクト層 １０８ ｐ−電極 １０９ ｎ−電極 １１０ ｐ−Ａｌt2Ｇａ1-t2Ａｓ（t2＝０．５）第２上
クラッド層 １１１ ｐ−ＧａＡｓ第１コンタクト層 １１２ リッジ領域 １１３ Ｚｎ拡散領域 １１４ Ｚｎにより無秩序化（ディスオーダ）された量
子井戸構造層 １２０ 第２のレジスト １２１ 第１のレジスト １２５ Ｚｎ拡散
Claims (18)
- 【請求項１】 第１導電形の半導体基板上に配置された
第１導電形の下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、バリア層及びウェル層
が交互に積層されてなる量子井戸構造層と、 該量子井戸構造層上に配置された第２導電形の上クラッ
ド層と、 該上クラッド層上に配置された、半導体レーザの共振器
長方向に伸びる、レーザ共振器端面に達しない長さのス
トライプ状の第２導電形の半導体からなるリッジと、 レーザ共振器端面近傍の上記量子井戸構造層に、不純物
の導入により形成された無秩序化領域と、 上記リッジ周囲の上記上クラッド層上に該リッジを埋め
込むように配置された第１導電形の電流ブロック層と、 上記電流ブロック層と上記リッジ上部に配置された第２
導電形のコンタクト層とを備えたことを特徴とする半導
体レーザ。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザにおいて、 上記量子井戸構造層の上記リッジの下部を除く全ての領
域が、上記不純物の導入により無秩序化されていること
を特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２記載の半導体レー
ザにおいて、 上記電流ブロック層は、その禁制帯幅が上記量子井戸構
造層の実効的な禁制帯幅よりも大きく、かつその屈折率
が上記リッジを構成する半導体の屈折率よりも小さい材
料からなるものであることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項４】 ｎ形ＧａＡｓ半導体基板上に配置された
ｎ形Ａｌx Ｇａ1-xＡｓ下クラッド層と、 該下クラッド層上に配置された、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓバ
リア層及びＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウェル層
が交互に積層されてなり、その実効的な禁制帯幅が上記
下クラッド層より上記下クラッド層よりも小さい量子井
戸構造層と、 該量子井戸構造層上に配置され、上記量子井戸構造の実
効的な禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有する、ｐ形Ａ
ｌw Ｇａ1-w Ａｓ上クラッド層と、 該上クラッド層上に配置された、半導体レーザの共振器
長方向に伸びる、レーザ共振器端面に達しない長さのス
トライプ状のｐ形Ａｌt Ｇａ1-t Ａｓ層により構成され
たリッジと、 半導体レーザの共振器端面近傍の上記量子井戸構造層に
不純物の導入により形成された無秩序化領域と上記リッ
ジ周囲の上記上クラッド層上に該リッジを埋め込むよう
に配置されたｎ形Ａｌr Ｇａ1-r Ａｓ（ｒ≧０）電流ブ
ロック層と、 上記電流ブロック層と上記リッジ上部に配置されたｐ形
ＧａＡｓコンタクト層とを備えたことを特徴とする半導
体レーザ。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体レーザにおいて、 上記量子井戸構造層の上記リッジの下部を除く全ての領
域が、上記イオン注入により無秩序化されていることを
特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項６】 請求項４又は請求項５記載の半導体レー
ザにおいて、 上記電流ブロック層は、ｎ形Ａｌr Ｇａ1-r Ａｓ（ｒ＞
ｔ）層より構成されていることを特徴とする半導体レー
ザ。 - 【請求項７】 請求項４ないし請求項６のいずれかに記
載の半導体レーザにおいて、 上記不純物は、シリコン又は亜鉛であることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項８】 第１導電形の半導体基板上に、第１導電
形の下クラッド層と、バリア層及びウェル層が交互に積
層されている量子井戸構造層と、第２導電形の第１の上
クラッド層と、第２導電形の第２の上クラッド層を順次
エピタキシャル成長させる工程と、 上記第２の上クラッド層を、該第２クラッド層上に形成
した絶縁膜パターンをマスクとしてエッチングすること
により、半導体レーザの共振器長方向に伸びる、レーザ
共振器端面に達しない長さのストライプ状のリッジ形状
に成形する工程と、 レーザの共振器端面近傍の領域の上記量子井戸構造層に
対し、上記第１の上クラッド層上部から、該第１の上ク
ラッド層の導電形を反転させない濃度で不純物のイオン
注入を行ない、イオン注入を行った領域の量子井戸構造
を無秩序化する工程と、 その後、上記リッジ周囲の上記上クラッド層上に、該リ
ッジを埋め込むように第１導電形の電流ブロック層を結
晶成長させ、上記絶縁膜を除去した後、上記リッジ及び
電流ブロック層上に第２導電形のコンタクト層を結晶成
長させる工程を含むことを特徴とする半導体レーザの製
造方法。 - 【請求項９】 請求項８記載の半導体レーザの製造方法
において、 上記第２導電形の第１の上クラッド層と、第２導電型の
第２の上クラッド層の間に、第２導電型のエッチングス
トッパ層を、エピタキシャル成長する工程を更に含み、 上記リッジを形成する工程は、上記絶縁膜をマスクとし
て、上記第２の上クラッド層を上記エッチングストッパ
層まで選択的にエッチングすることにより行なうもので
あることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１０】 請求項８又は請求項９記載の半導体レ
ーザの製造方法において、 上記イオン注入は、上記リッジ上の絶縁膜をマスクとし
て、上記リッジの下部以外の全ての領域の上記量子井戸
構造層に行なうものであることを特徴とする半導体レー
ザの製造方法。 - 【請求項１１】 請求項８ないし請求項１０のいずれか
に記載の半導体レーザの製造方法において、 上記不純物は、シリコン又はＺｎであることを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１２】 ｎ形ＧａＡｓ半導体基板上に、ｎ形Ａ
ｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層と、Ａｌy Ｇａ1-y Ａｓ
バリア層及びＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ（ｙ＞ｚ≧０）ウェル
層が交互に積層されている量子井戸構造層と、該量子井
戸構造層の実効的な禁制帯幅よりも大きい禁制帯幅を有
するｐ形Ａｌw Ｇａ1-w Ａｓ第１の上クラッド層と、ｐ
形Ａｌt Ｇａ1-t Ａｓ第２上クラッド層とを順次エピタ
キシャル成長させる工程と、 上記第２上クラッド層を、該第２のクラッド層上に形成
した絶縁膜パターンをマスクとして所定の深さまでエッ
チングすることにより、半導体レーザの共振器長方向に
伸びる、半導体レーザの共振器端面に達しない長さのス
トライプ状のリッジを形成する工程と、 レーザ共振器端面近傍の領域の上記量子井戸構造層に対
し、上記第１の上クラッド層上部から該第１の上クラッ
ド層を反転させない濃度で不純物のイオン注入を行な
い、イオン注入を行った領域の量子井戸構造を無秩序化
する工程と、 その後、上記リッジ周囲の上記第１上クラッド層上に、
該リッジを埋め込むようにｎ形Ａｌr Ｇａ1-r Ａｓ（ｒ
≧０）電流ブロック層を結晶成長させ、上記絶縁膜を除
去した後、上記リッジ及び電流ブロック層上にｐ形Ｇａ
Ａｓコンタクト層を結晶成長させる工程を備えたことを
特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の半導体レーザの製造
方法において、 上記ｐ形Ａｌw Ｇａ1-w Ａｓ第１上クラッド層と、ｐ形
Ａｌt Ｇａ1-t Ａｓ第２上クラッド層の間に、ｐ形Ａｌ
q Ｇａ1-q Ａｓ（ｑ＞ｔ）エッチングストッパ層をエピ
タキシャル成長する工程を更に含み、 上記リッジを形成する工程は、上記絶縁膜パターンをマ
スクとして、上記第２の上クラッド層を上記エッチング
ストッパ層まで選択的にエッチングすることにより行な
うものであることを特徴とする半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項１４】 請求項１３記載の半導体レーザの製造
方法において、 上記第２の上クラッド層のエッチングは、酒石酸と過酸
化水素の混合液によって行なうものであることを特徴と
する半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１２ないし請求項１４のいずれ
かに記載の半導体レーザの製造方法において、 上記イオン注入は、上記リッジ上の絶縁膜パターンをマ
スクとして、上記リッジの下部以外の全ての領域の上記
量子井戸構造層に行なうものであることを特徴とする半
導体レーザの製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１２ないし請求項１５のいずれ
かに記載の半導体レーザの製造方法において、 上記電流ブロック層の形成は、ｎ形Ａｌr Ｇａ1-r Ａｓ
（ｒ＞ｔ）層を選択成長させることにより行なうもので
あることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１２ないし請求項１６のいずれ
かに記載の半導体レーザの製造方法において、 上記イオン注入は、シリコン又は亜鉛を不純物として行
なうものであることを特徴とする半導体レーザの製造方
法。 - 【請求項１８】 請求項１２ないし請求項１７のいずれ
かに記載の半導体レーザの製造方法において、 上記絶縁膜としてＳｉ3 Ｎ4 又はＳｉＯ2 を用いること
を特徴とする半導体レーザの製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP5084738A JPH06302906A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 半導体レーザ及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|
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