(57)【要約】【課題】量子ドットレーザにおいて、光閉込を強くし、かつビーム形状を円形に近づけることが可能な半導体レーザを提供すること。【解決手段】本発明は、第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層８１を含む下部クラッド層１２と、下部クラッド層１２上に設けられ、複数の量子ドットを有する活性層１４と、活性層１４上に設けられ、第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層を含む上部クラッド層１８と、を具備する半導体レーザである。【選択図】図６
2010245491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層を含む下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に設けられ、複数の量子ドットを有する活性層と、
前記活性層上に設けられ、前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層を含む上部クラッド層と、
を具備することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記上部クラッド層は、前記第２ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層を含むことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記上部クラッド層は孤立するリッジ部であることを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有することを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記活性層は、前記複数の量子ドットが水平方向に設けられたドット層が４層積層されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記第１ＡｌＧａＡｓ層と前記第２ＡｌＧａＡｓ層とのＡｌ組成比は同じであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記下部クラッド層は、Ａｌ組成比が０．２以上０．２６以下の第４ＡｌＧａＡｓ層を有し、前記第１ＡｌＧａＡｓ層は前記第４ＡｌＧａＡｓ層上に設けられていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記第１ＡｌＧａＡｓ層の厚さは１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ。
【請求項９】
前記活性層は、水平方向に設けられたＩｎＡｓからなる前記複数の量子ドットと前記複数の量子ドットの間に設けられたＩｎＧａＡｓ層と前記複数の量子ドット及び前記ＩｎＧａＡｓ層を覆うように設けられたＧａＡｓ層からなるバリア層とで構成されるドット層が６層から８層積層されていることを特徴とする請求項７又は８記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
前記活性層の厚さは２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９記載の半導体レーザ。
【請求項１１】
第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４未満の第４ＡｌＧａＡｓ層と前記第４ＡｌＧａＡｓ層上に形成されＡｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層とを含む下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に設けられ、複数の量子ドットを有する活性層と、
前記活性層上に設けられ、前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が前記第１ＡｌＧａＡｓ層と同じである第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第２ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が前記第４ＡｌＧａＡｓ層と同じである第３ＡｌＧａＡｓ層とを含む上部クラッド層と、
を具備し、
前記上部クラッド層は孤立するリッジ部であり、前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１２】
第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．２以上０．２６以下の第４ＡｌＧａＡｓ層と前記第４ＡｌＧａＡｓ層上に形成されＡｌ組成比が０．４以上であり厚さが１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である第１ＡｌＧａＡｓ層とを含む下部クラッド層と、
前記下部クラッド層上に設けられ、水平方向に設けられたＩｎＡｓからなる複数の量子ドットと前記複数の量子ドットの間に設けられたＩｎＧａＡｓ層と前記複数の量子ドット及び前記ＩｎＧａＡｓ層を覆うように設けられたＧａＡｓ層からなるバリア層とで構成されるドット層が６層から８層積層され、厚さが２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である活性層と、
前記活性層上に設けられ、前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４未満の第５ＡｌＧａＡｓ層と前記第５ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第２ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層とを含む上部クラッド層と、
を具備し、
前記第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第３ＡｌＧａＡｓ層とは孤立するリッジ部であると共に前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有し、前記第５ＡｌＧａＡｓ層は前記リッジ部の両側の前記活性層上に残存することを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、特に活性層として複数の量子ドットを有する半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、量子ドットを有する活性層に用いる半導体レーザが開発されている。特許文献１及び特許文献２には、量子ドットの形成方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２の図１Ｅを参照に、ｐ型ＧａＡｓ基板１上に下部クラッド層２、量子ドット活性層３が積層されている。量子ドット活性層３上には凸部形状（リッジ部）からなる上部クラッド層４が設けられている。上部クラッド層４が量子ドット活性層３の中央部上にのみ形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３４６８８６６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８６９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
量子ドットレーザにおいては、量子ドットを用いるため利得が小さくなる。これを回避するためには、活性層への光閉込を強くすることが求められる。一方、ファイバとの結合効率を向上させるためには、レーザビーム形状が円形に近いことが求められる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、量子ドットレーザにおいて、光閉込を強くし、かつビーム形状を円形に近づけることが可能な半導体レーザ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】
【０００７】
本発明は、第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層を含む下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に設けられ、複数の量子ドットを有する活性層と、前記活性層上に設けられ、前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層を含む上部クラッド層と、を具備することを特徴とする半導体レーザである。本発明によれば、光閉込を強くし、かつビーム形状を円形に近づけることができる。
【０００８】
上記構成において、前記上部クラッド層は、前記第２ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層を含む構成とすることができる。
【０００９】
上記構成において、前記上部クラッド層は孤立するリッジ部である構成とすることができる。この構成によれば、リッジ部を急峻に形成することができる。よって、高次モードを抑制し、基本モードの光閉込係数を高めることができる。
【００１０】
上記構成において、前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有する構成とすることができる。また、上記構成において、前記活性層は、前記複数の量子ドットが水平方向に設けられたドット層が４層積層されている構成とすることができる。この構成によれば、光閉込係数が大きく、かつビーム形状を円形に近づけることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１ＡｌＧａＡｓ層と前記第２ＡｌＧａＡｓ層とのＡｌ組成比は同じ構成とすることができる。この構成によれば、ビーム形状をより円形に近づけることができる。
【００１２】
上記構成において、前記下部クラッド層は、Ａｌ組成比が０．２以上０．２６以下の第４ＡｌＧａＡｓ層を有し、前記第１ＡｌＧａＡｓ層は前記第４ＡｌＧａＡｓ層上に設けられている構成とすることができる。この構成によれば、光閉込を強くしつつ、ビーム形状を円形に近づけることができる。
【００１３】
上記構成において、前記第１ＡｌＧａＡｓ層の厚さは１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である構成とすることができる。この構成によれば、ビーム形状を円形に近づけることができる。
【００１４】
上記構成において、前記活性層は、水平方向に設けられたＩｎＡｓからなる前記複数の量子ドットと前記複数の量子ドットの間に設けられたＩｎＧａＡｓ層と前記複数の量子ドット及び前記ＩｎＧａＡｓ層を覆うように設けられたＧａＡｓ層からなるバリア層とで構成されるドット層が６層から８層積層されている構成とすることができる。この構成によれば、十分な利得の実現と歪みの蓄積による表面モホロジーの劣化の抑制とを図ることができる。
【００１５】
上記構成において、前記活性層の厚さは２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である構成とすることができる。
【００１６】
本発明は、第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４未満の第４ＡｌＧａＡｓ層と前記第４ＡｌＧａＡｓ層上に形成されＡｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層とを含む下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に設けられ、複数の量子ドットを有する活性層と、前記活性層上に設けられ、前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が前記第１ＡｌＧａＡｓ層と同じである第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第２ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が前記第４ＡｌＧａＡｓ層と同じである第３ＡｌＧａＡｓ層とを含む上部クラッド層とを具備し、前記上部クラッド層は孤立するリッジ部であり、前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有することを特徴とする半導体レーザである。
【００１７】
本発明は、第１導電型を有し、Ａｌ組成比が０．２以上０．２６以下の第４ＡｌＧａＡｓ層と前記第４ＡｌＧａＡｓ層上に形成されＡｌ組成比が０．４以上であり厚さが１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下である第１ＡｌＧａＡｓ層とを含む下部クラッド層と、前記下部クラッド層上に設けられ、水平方向に設けられたＩｎＡｓからなる複数の量子ドットと前記複数の量子ドットの間に設けられたＩｎＧａＡｓ層と前記複数の量子ドット及び前記ＩｎＧａＡｓ層を覆うように設けられたＧａＡｓからなるバリア層とで構成されるドット層が６層から８層積層され、厚さが２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である活性層と、前記活性層上に設けられ、前記第１導電型とは反対の導電型である第２導電型を有し、Ａｌ組成比が０．４未満の第５ＡｌＧａＡｓ層と前記第５ＡｌＧａＡｓ層上に設けられたＡｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第２ＡｌＧａＡｓ層上に設けられＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層とを含む上部クラッド層と、を具備し、前記第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第３ＡｌＧａＡｓ層とは孤立するリッジ部であると共に前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有し、前記第５ＡｌＧａＡｓ層は前記リッジ部の両側の前記活性層上に残存することを特徴とする半導体レーザである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光閉込を強くし、かつビーム形状を円形に近づけることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は比較例１に係る半導体レーザの断面図である。
【図２】図２は比較例２に係る半導体レーザの断面図である。
【図３】図３（ａ）および図３（ｂ）は、それぞれシュミーレションした比較例１及び比較例２の構造を示す図である。
【図４】図４は、比較例１と比較例２に係る半導体レーザの光閉込係数をＷｔｏｐに対し示したシミュレーション結果である。
【図５】図５は、ＡｌＧａＡｓ層におけるＡｌ組成比に対するエッチングレートを示す図である。
【図６】図６は、実施例１に係る半導体レーザの断面斜視図である。
【図７】図７は、量子ドット活性層の１層分のドット層を示した図である。
【図８】図８（ａ）から図８（ｄ）は、実施例１に係る半導体レーザの製造工程を示した断面図である。
【図９】図９は、ドット層を３層積層した実施例１のＦＦＰ幅を示す図である。
【図１０】図１０は、ドット層を４層積層した実施例１のＦＦＰ幅を示す図である。
【図１１】図１１は、ドット層を５層積層した実施例１のＦＦＰ幅を示す図である。
【図１２】図１２は、ドット層を３層積層した比較例３のＦＦＰ幅を示す図である。
【図１３】図１３は、ドット層を４層積層した比較例３のＦＦＰ幅を示す図である。
【図１４】図１４は、実施例２に係る半導体レーザの断面斜視図である。
【図１５】図１５（ａ）から図１５（ｄ）は、実施例２に係る半導体レーザの製造工程を示した断面図である。
【図１６】図１６は、実施例２のＦＦＰ幅を第４ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比に対して示した図である。
【図１７】図１７は、実施例２の光閉込係数を第４ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比に対して示した図である。
【図１８】図１８は、実施例２のＦＦＰ幅を第１ＡｌＧａＡｓ層の膜厚に対して示した図である。
【図１９】図１９は、実施例２のＦＦＰ幅を第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比に対して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、比較例１および比較例２について説明する。図１は比較例１に係る半導体レーザの断面図である。ｐ型ＧａＡｓ基板１０上に、膜厚が１４００ｎｍのｐ型Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓからなる下部クラッド層１２、膜厚が５００ｎｍのｐ型層を含むＧａＡｓ量子ドット活性層１４、膜厚が５０ｎｍのアンドープＧａＡｓからなるスペーサ層１６、膜厚が１２００ｎｍのｎ型Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓからなり、リッジ部３０を構成する上部クラッド層１８が設けられている。リッジ部３０は、上面の幅Ｗｔｏｐに対し、下面からの高さｈ１が２０ｎｍのリッジ部３０の幅Ｗ１、下面からの高さｈ２が５０ｎｍのリッジ部３０の幅Ｗ２としたとき、Ｗ１＝Ｗｔｏｐ＋１．２μｍ、Ｗ２＝Ｗｔｏｐ＋０．８μｍである。
【００２１】
図２は、比較例２に係る半導体レーザの断面図である。上部クラッド層１８は、膜厚が２００ｎｍのＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓからなる第２ＡｌＧａＡｓ層８２、膜厚が１４００ｎｍのＡｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓからなる第３ＡｌＧａＡｓ層８３から構成されている。第３ＡｌＧａＡｓ層８３の側面はほぼ垂直に形成され、第２ＡｌＧａＡｓ層８２にはくびれ８５が形成されている。リッジ部３０の下面からの高さｈ３が１００ｎｍときのリッジ部３０の幅Ｗ３としたとき、Ｗ３＝Ｗｔｏｐ−０．２５μｍである。
【００２２】
図３（ａ）及び図３（ｂ）はそれぞれシュミーレションした比較例１及び比較例２の構造を示す図である。基本モードＭ０及び第１高次モードＭ１において、図３（ａ）及び図３（ｂ）のうち領域Ｒ（リッジ部３０下の量子ドット活性層１４）に存在する光強度を各モードの全光強度で規格化した値をそれぞれ各モードの光閉込係数Γ０及びΓ１とした。
【００２３】
図４は比較例１と比較例２に係る半導体レーザの光閉込係数Γ０及びΓ１をＷｔｏｐに対し示したシミュレーション結果である。白丸が比較例１のシミュレーション結果、黒丸が比較例２のシミュレーション結果である。破線及び実線は、それぞれ比較例１および比較例２のシミュレーション結果を結んだ近似線である。比較例１では、第１高次モードＭ１の光閉込係数Γ１が０．２から０．４である。これに対し、比較例２では、光閉込係数Γ１は０．２以下であり、特に、Ｗｔｏｐが２．０μｍ以下ではΓ１はほとんど０である。さらに、Ｗｔｏｐが１．８μｍ以下ではΓ１はほぼ０である。このように、比較例２では、Ｗｔｏｐを最適化することにより、Γ１をほぼ０とすることができる。また、基本モードＭ０の光閉込係数Γ０においても、比較例１に比べ比較例２は大きい。このように、比較例２は、領域Ｒ内の高次モードを抑制することができ、領域Ｒ内の基本モードの強度を増大させることができる。
【００２４】
以上のように、リッジ部３０の上面の幅Ｗｔｏｐを下面の幅Ｗｂｏｔと同じか大きくすることにより、発振光への高次モードの混入を抑制することができ、領域Ｒ内の基本モードの強度を増大させることができる。また、発振光への高次モードの混入を抑制した状態で、Ｗｔｏｐを大きくできるため、上部クラッド層１８とｎ用電極２２との接触抵抗を低減することができる。
【００２５】
リッジ部３０の上面の幅Ｗｔｏｐを下面の幅Ｗｂｏｔと同じか大きくするためには、例えば、リッジ部３０をドライエッチングで形成することが考えられる。しかしながら、量子ドット活性層１４にダメージが形成されてしまう。このように、幅Ｗｔｏｐを幅Ｗｂｏｔと同じか大きい構造を形成することは容易ではない。
【００２６】
そこで、図２を参照に、比較例２においては、第３ＡｌＧａＡｓ層８３をドライエッチングし、第２ＡｌＧａＡｓ層８２をウエットエッチングすることにより、上部クラッド層１８の側面形状を急峻にすることができる。よって、発振光への高次モードの混入を抑制し、かつ上部クラッド層１８とｎ用電極２２との接触抵抗を低減することができる。このとき、第２ＡｌＧａＡｓ層８２をウエットエッチングするため、量子ドット活性層１４がオーバエッチングされることを抑制することができる。
【００２７】
第２ＡｌＧａＡｓ層８２のエッチングレートを量子ドット活性層１４及び第３ＡｌＧａＡｓ層８３より速くする例として、例えば、第２ＡｌＧａＡｓ層８２のＡｌ組成比を０．４以上とする。図５は、濃弗酸（４７％）を用いＡｌＧａＡｓ層をウエットエッチングした際のＡｌ組成比とエッチングレートとの関係を示す図である。ＡｌＧａＡｓ層は、Ａｌ組成比が０．４を越えるとエッチングレートが急激に大きくなる。他のエッチャントを用いても、Ａｌ組成比が０．４を越えるとウエットエッチングのエッチング速度が急激に速くなる。これにより、例えば濃弗酸や弗酸水溶液を用い第２ＡｌＧａＡｓ層８２をウエットエッチングすることにより、第３ＡｌＧａＡｓ層８３に対し第２ＡｌＧａＡｓ層８２を選択的にエッチングすることができる。このようにして、リッジ部３０の最小幅を第２ＡｌＧａＡｓ層８２が有することができる。
【００２８】
量子ドットレーザは、量子ドットの小さい利得のため光閉込を強くすることが求められる。そこで、垂直方向の光閉込を強くするため、量子ドット活性層１４の厚さを大きくすると、ビーム形状は垂直方向に広がる楕円形状となってしまう。そこで、光閉込を強くかつビーム形状を等方的にするため、量子ドット活性層１４の厚さを薄くして垂直方向の光閉込を弱くし、リッジ部３０の幅Ｗｔｏｐを狭くして水平方向の光閉込を強くすることが考えられる。
【００２９】
しかしながら、比較例２においては、第２ＡｌＧａＡｓ層８２の屈折率が小さいため、ビームが下方向に拡がってしまい、光閉込とビーム形状の両立が難しいことがわかった。以下に、上記課題を解決するための実施例について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図６は実施例１の断面斜視図である。ｐ型ＧａＡｓ基板１０上に、ｐ型ＧａＡｓからなるバッファ層１１、ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる下部クラッド層１２、アンドープＧａＡｓからなるスペーサ層１５、量子ドットを４層積層した量子ドット活性層１４、アンドープＧａＡｓからなるスペーサ層１６、上部クラッド層１８およびｎ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１９が順次積層されている。下部クラッド層１２はＡｌ組成比が０．３５の第４ＡｌＧａＡｓ層８４およびＡｌ組成比が０．４５の第１ＡｌＧａＡｓ層８１からなり、上部クラッド層１８はＡｌ組成比が０．４５の第２ＡｌＧａＡｓ層８２およびＡｌ組成比が０．３５の第３ＡｌＧａＡｓ層８３からなる。各層の材料、膜厚及びドーピング濃度を表１に示す。
【表１】
2010245491.tif 000003
【００３１】
上部クラッド層１８及びコンタクト層１９はリッジ部３０を形成している。リッジ部３０の両側にはスペーサ層１６に達する凹部３５が形成されている。コンタクト層１９上及び凹部３５表面に保護膜２８として酸化シリコン膜が形成されている。リッジ部３０のコンタクト層１９上にｎ用電極２２が形成されている。ｎ用電極２２と配線２５を介し接続するパッド２６が形成されている。基板１０の下面にはｐ用電極２４が形成されている。
【００３２】
図７は、量子ドット活性層の１層分のドット層４０を示した図である。量子ドット４１はＩｎＡｓより形成される。量子ドット４１間に膜厚が約５ｎｍのＩｎＧａＡｓ層４２が形成される。量子ドット４１およびＩｎＧａＡｓ層４２を覆うように、膜厚が約１４ｎｍのアンドープＧａＡｓ層４３が形成される。アンドープＧａＡｓ層４３上に膜厚が約１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓ層４４、膜厚が９ｎｍのアンドープＧａＡｓ層４５が形成される。アンドープＧａＡｓ層４３、ｐ型ＧａＡｓ層４４、アンドープＧａＡｓ層４５はバリア層４６を構成する。量子ドット活性層１４内の各層の材料、膜厚及びドーピング濃度を表２に示す。
【表２】
2010245491.tif 000004
【００３３】
次に実施例１に係る半導体レーザの製造方法について説明する。図８（ａ）から図８（ｄ）は実施例１に係る半導体レーザを製造する工程を示す断面図である。図８（ａ）を参照に、ｐ型半導体基板１０上に、例えばＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法を用い、バッファ層１１、下部クラッド層１２、複数の量子ドットを有する量子ドット活性層１４、上部クラッド層１８を順次積層し形成する。
【００３４】
図８（ｂ）を参照に、上部クラッド層１８上にフォトレジスト３２を形成する。フォトレジシト３２をマスクに第２ＡｌＧａＡｓ層８２に達するように、上部クラッド層１８をドライエッチング法を用い異方性エッチングする。このとき、上部クラッド層１８の側面はほぼ垂直となる。
【００３５】
図８（ｃ）を参照に、ウエットエッチングを用い上部クラッド層１８の第２ＡｌＧａＡｓ層８２をエッチングする。このとき、第２ＡｌＧａＡｓ層８２はＡｌ組成比が０．４５のため、第２ＡｌＧａＡｓ層８２のエッチングレートは、量子ドット活性層１４及び第３ＡｌＧａＡｓ層８３より速くなる。これにより、第２ＡｌＧａＡｓ層８２及び、側面がエッチングされ、リッジ部３０が形成される。このように、量子ドット活性層１４上にリッジ部３０を有する上部クラッド層１８が形成される。第１ＡｌＧａＡｓ層８１のエッチングレートが速いため第１ＡｌＧａＡｓ層８１にはリッジ部３０のくびれ８５が形成される。フォトレジスト３２を除去する。
【００３６】
図８（ｄ）を参照に、上部クラッド層１８上にｎ用電極２２、ｐ型基板１０下にｐ用電極２４を形成する。これにより、実施例１に係る半導体レーザが完成する。
【００３７】
図９から図１１は、実施例１に係る半導体レーザのビーム形状を示すシミュレーション結果である。図９、図１０および図１１は、それぞれドット層４０を３層、４層および５層積層したときのＦＦＰ（Far Field Pattern）幅を示す図である。
【００３８】
比較例３として、実施例１の第１ＡｌＧａＡｓ層８１のＡｌ組成比を０．３５とした場合についても同様のシミュレーションを行った。図１２および図１３は、それぞれドット層４０を３層、４層および５層積層したときのＦＦＰ（Far Field Pattern）幅を示す図である。なお、図９から図１３において、黒丸は、シミュレーションした量子ドット活性層１４への光閉込係数を示し、実線はシミュレーション結果を繋いだ線である。白丸は、シミュレーションした水平方向（すなわち基板１０に水平な方向）のＦＦＰ幅を示し、破線はシミュレーション結果を繋いだ線である。白三角は、シミュレーションした垂直方向（すなわち各層の積層方向）のＦＦＰ幅を示し、点線はシミュレーション結果を繋いだ線である。縦の点線は、水平方向と垂直方向とのＦＦＰ幅が最も小さく、かつ光閉込係数が小さくないメサ幅（メサ幅を小さくしていった際に光閉込係数が急激に減少する前のメサ幅）を示している。
【００３９】
特に縦の点線のメサ幅Ｗｔｏｐに注目すると、図１２を参照に、ドット層４０が３層の比較例３においては、水平方向のＦＦＰ幅と垂直方向のＦＦＰ幅は略同じである。すなわち、ビーム形状は円形に近い。しかしながら、光閉込係数は約０．３５である。図１３を参照に、ドット層４０が４層の比較例３においては、光閉込係数は約０．４と大きくなるが、垂直方向のＦＦＰ幅が水平方向のＦＦＰ幅に対し大きくなる。これは、第２ＡｌＧａＡｓ層８２の屈折率が小さいため、ビームが下方向に拡がるためである。このように、比較例３においては、光閉込とビーム形状の両立が難しい。
【００４０】
図９を参照に、ドット層４０が３層の実施例１においては、比較例３と同様に、水平方向のＦＦＰ幅と垂直方向のＦＦＰ幅は略同じであり、光閉込係数は０．３程度と小さい。図１０を参照に、ドット層４０が４層の実施例１においては、水平方向のＦＦＰ幅と垂直方向のＦＦＰ幅は略同じであり、かつ光閉込係数は０．４程度と大きくなる。図１１を参照に、ドット層４０が５層の実施例１においては、光閉込係数は０．５程度と大きいが、垂直方向のＦＦＰ幅が水平方向のＦＦＰ幅より大きくなってしまう。
【００４１】
以上のように、実施例１によれば、比較例３に比べ、光閉込係数が大きく、かつビーム形状を円形に近づけることができる。これにより、利得を大きくかつファイバとの結合係数を高めることができる。
【００４２】
実施例１においては、下部クラッド層１２はＡｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層８１を含む。また、上部クラッド層１８は、Ａｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層を含む。これにより、光閉込を強くし、かつビーム形状を円形に近づけることができる。
【００４３】
また、上部クラッド層１８は、第２ＡｌＧａＡｓ層８２上に設けられたＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層８３を有することが好ましい。さらに、上部クラッド層１８は孤立するリッジ部３０であることが好ましい。これにより、図８（ｃ）のように、リッジ部３０を急峻に形成することができる。よって、図４のように、高次モードを抑制し、基本モードの光閉込係数を高めることができる。
【００４４】
さらに、ビーム形状を円形状とするためには、下部クラッド層１２を上部クラッド層１８と対称とすることが好ましい。よって、下部クラッド層１２は、第１ＡｌＧａＡｓ層８１の下に、Ａｌ組成比が０．４未満の第４ＡｌＧａＡｓ層８４を含むことが好ましい。
【００４５】
また、図８（ｃ）のように、リッジ部３０の最小幅Ｗ３は第２ＡｌＧａＡｓ層８２が有することとなる。
【００４６】
さらに、図６および図７のように、量子ドット活性層１４は、複数の量子ドット４１を水平方向に有するドット層４０が４層積層されている構造とすることが好ましい。これにより、図１０のように、光閉込係数が大きく、かつビーム形状を円形に近づけることができる。
【００４７】
第２ＡｌＧａＡｓ層８２のＡｌ組成比は、ウエットエッチングのレートを早くするという目的から、０．４５以上がより好ましい。第２ＡｌＧａＡｓ層８２の縦方向の抵抗を削減するという観点からは０．６以下が好ましく、０．５以下がより好ましい。
【００４８】
第１ＡｌＧａＡｓ層８１のＡｌ組成比は、下方向のビームを抑制するという観点からは、第２ＡｌＧａＡｓ層８２のＡｌ組成比と略同じであることが好ましい。すなわち、第２ＡｌＧａＡｓ層８２のＡｌ組成比が０．４以上の場合、第１ＡｌＧａＡｓ層８１のＡｌ組成比も０．４以上であることが好ましく、第２ＡｌＧａＡｓ層８２のＡｌ組成比が０．４５以上の場合、第１ＡｌＧａＡｓ層８１のＡｌ組成比も０．４５以上であることが好ましい。また、第１ＡｌＧａＡｓ層８１の縦方向の抵抗を削減するという観点からは０．６以下が好ましく、０．５以下がより好ましい。
【００４９】
第３ＡｌＧａＡｓ層８３のＡｌ組成比は、ウエットエッチングのレートを遅くするという観点から、０．３５以下がより好ましい。クラッド層として機能するという観点からは０．２以上が好ましく、０．３以上がより好ましい。
【００５０】
さらに、第４ＡｌＧａＡｓ層８４のＡｌ組成比は、下部クラッド層１２を上部クラッド層１８と対称とするため、０．３５以下がより好ましい。クラッド層として機能するという観点からは０．２以上が好ましく、０．３以上がより好ましい。第３ＡｌＧａＡｓ層８３と第４ＡｌＧａＡｓ層８４とのＡｌ組成比は略同じであることが好ましい。
【００５１】
第１ＡｌＧａＡｓ層８２および第２ＡｌＧａＡｓ層８２はＧａＡｓとＡｌＡｓとの混晶であるが、Ａｌ組成比が０．４以上でウェットエッチングレートが高くなる傾向を示す範囲でＩｎ等の他の元素を含んでいてもよい。また、第３ＡｌＧａＡｓ層８３および第４ＡｌＧａＡｓ層８４はＧａＡｓとＡｌＡｓとの混晶であるが、Ａｌ組成比が０．４未満でウェットエッチングレートが低くなる傾向を示す範囲でＩｎ等の他の元素を含んでいてもよい。
【００５２】
実施例１において、第１導電型としてｎ型、第２導電型としてｐ型を例に説明したが、第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型でもよい。
【実施例２】
【００５３】
図１４は実施例２の断面斜視図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１００上に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１０２、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなる下部クラッド層１０４、アンドープＧａＡｓからなるスペーサ層１０６、量子ドットを６層から８層積層した量子ドット活性層１０８、アンドープＧａＡｓからなるスペーサ層１１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる上部クラッド層１１２、及びｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層１１４が順次積層されている。
【００５４】
表３は、各層の材料、膜厚及びドーピング濃度を示す。下部クラッド層１０４は、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６と第１ＡｌＧａＡｓ層１１８とで構成される。第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比は量子ドット活性層１０８の層数により異なり、量子ドット活性層１０８の層数が６層ではＡｌ組成比は０．２５であり、７層では０．２３であり、８層では０．２１である。このように、量子ドット活性層１０８の層数により第４ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変えているのは、後述するように、層数毎に基本モードの発生しなくなるＡｌ組成比が異なるためであり、また、層数毎に第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比に対するＦＦＰ半値全幅及び光閉込係数が異なるためである。第１ＡｌＧａＡｓ層１１８は、Ａｌ組成比が０．４以上であるｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ層とｎ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ層とで構成される。
【００５５】
上部クラッド層１１２は、第５ＡｌＧａＡｓ層１２０、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２、及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４で構成される。第５ＡｌＧａＡｓ層１２０のＡｌ組成比は０．３５であり、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２のＡｌ組成比は０．４５であり、第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比は０．３５である。
【表３】
2010245491.tif 000005
【００５６】
図１４に戻り、上部クラッド層１１２を構成する３層のうちの第２ＡｌＧａＡｓ層１２２と第３ＡｌＧａＡｓ層１２４とは、コンタクト層１１４と共にリッジ部１２６を形成している。リッジ部１２６の断面形状は長方形様形状をしている。リッジ部１２６の両側には凹部１２８が形成されている。上部クラッド層１１２を構成する３層のうち第５ＡｌＧａＡｓ層１２０は、リッジ部１２６の両側に残存している。
【００５７】
コンタクト層１１４上及び凹部１２８表面には保護膜１３０として酸化シリコン膜が形成されている。リッジ部１２６のコンタクト層１１４上にｐ用電極１３２が形成されている。ｐ用電極１３２と配線１３３とを介し接続するパッド１３４が形成されている。基板１００の下面にはｎ用電極１３６が形成されている。
【００５８】
表４は、量子ドット活性層１０８の１層分であるドット層４０を構成する各層の材料、膜厚及びドーピング濃度を示している。ドット層４０の構成図は図７で示した図と同じであるため、ここでは図７を参照して説明する。量子ドット４１は０．８ｎｍ厚のＩｎＡｓにより形成される。量子ドット４１間に膜厚３．６ｎｍのＩｎＧａＡｓ層４２が形成される。量子ドット４１及びＩｎＧａＡｓ層４２を覆うように、膜厚１４．４ｎｍのアンドープＧａＡｓ層４３が形成される。アンドープＧａＡｓ層４３上に膜厚１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓ層４４、膜厚１２ｎｍのアンドープＧａＡｓ層４５が順次形成される。アンドープＧａＡｓ層４３、ｐ型ＧａＡｓ層４４、及びアンドープＧａＡｓ層４５はバリア層４６を構成する。
【表４】
2010245491.tif 000006
【００５９】
次に、図１５（ａ）から図１５（ｄ）を用い、実施例２に係る半導体レーザの製造方法について説明する。図１５（ａ）を参照に、ｎ型半導体基板１００上に、例えばＭＢＥ法を用い、バッファ層１０２、下部クラッド層１０４、スペーサ層１０６、複数の量子ドットを有する量子ドット活性層１０８、スペーサ層１１０、上部クラッド層１１２、及びコンタクト層１１４を順次堆積し形成する。
【００６０】
図１５（ｂ）を参照に、コンタクト層１１４上にフォトレジスト１３８を形成する。フォトレジスト１３８をマスクに第２ＡｌＧａＡｓ層１２２に達するように、上部クラッド層１１２とコンタクト層１１４とをドライエッチング法を用い異方性エッチングする。このとき、上部クラッド層１１２とコンタクト層１１４との側面はほぼ垂直となる。
【００６１】
図１５（ｃ）を参照に、ウエットエッチング法を用い上部クラッド層１１２の第２ＡｌＧａＡｓ層１２２をエッチングする。第２ＡｌＧａＡｓ層１２２のＡｌ組成比は０．４５であり、第５ＡｌＧａＡｓ層１２０及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比は０．３５であるため、図５で説明したように、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２のエッチングレートは、第５ＡｌＧａＡｓ層１２０及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４に比べて速くなる。つまり、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２を第５ＡｌＧａＡｓ層１２０及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４に対して選択的にエッチングできる。このため、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２と第３ＡｌＧａＡｓ層１２４とによりリッジ部１２６が形成され、リッジ部１２６の両側の凹部１２８には第５ＡｌＧａＡｓ層１２０が量子ドット活性層１０８上に残存する。また、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２のエッチングレートが第３ＡｌＧａＡｓ層１２４より速いことから、第２ＡｌＧａＡｓ層１２２にはリッジ部１２６のくびれ１４０が形成される。
【００６２】
図１５（ｄ）を参照に、コンタクト層１１４上にｐ用電極１３２を、ｎ型基板１００の下面にｎ用電極１３６を形成する。これにより、実施例２に係る半導体レーザが完成する。
【００６３】
図１６は実施例２に係る半導体レーザにおいて、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比に対するＦＦＰ（Far Field Pattern）半値全幅を示したシミュレーション結果である。量子ドット活性層１０８が６層（一点鎖線で表示）、７層（二点鎖線で表示）、８層（実線で表示）の各場合において、第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比が０．３５、０．３、０．２５の場合についてシミュレーションを行った。なお、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比以外は、表３及び表４で示した各層の材料及び膜厚を用いた。また、図１６中の黒丸、黒三角、黒四角は、垂直方向（即ち各層の積層方向）のＦＦＰ半値全幅を示し、黒丸は第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比が０．３５、黒三角は０．３、黒四角は０．２５の場合についてのシミュレーション結果である。白丸、白三角、白四角は、水平方向（即ち基板１００に水平な方向）のＦＦＰ半値全幅を示し、白丸は第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比が０．３５、白三角は０．３、白四角は０．２５の場合についてのシミュレーション結果である。
【００６４】
量子ドット活性層１０８が６層から８層の場合についてシミュレーションを行ったのは、十分な利得を実現するためには量子ドット活性層１０８は６層以上が好ましいこと、また、量子ドット活性層１０８の層数を多くする程最大利得を増大させることができるが、９層以上になると歪みの蓄積によって表面モホロジーの劣化等が生じ易くなることから８層以下が好ましいことによる。
【００６５】
図１６を参照に、量子ドット活性層１０８が６層、７層、８層いずれの場合においても、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が小さくなるに従い、垂直方向ＦＦＰ及び水平方向ＦＦＰ共に半値全幅が小さくなる。特に、垂直方向ＦＦＰでは水平方向ＦＦＰに比べ半値全幅の低下率が大きく、Ａｌ組成比が小さくなるに従い、垂直方向ＦＦＰと水平方向ＦＦＰとの半値全幅の差が小さくなり、ＦＦＰの形状が円形形状に近づく。これは、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が小さいほど、ＮＦＰ（Near Field Pattern）の垂直方向の伸びが促進されるためと考えられる。また、量子ドット活性層１０８の層数が６層の場合における第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が０．２３未満の場合、量子ドット活性層１０８の層数が７層における第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が０．２２未満の場合、量子ドット活性層１０８の層数が８層における第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が０．２未満の場合は、基本モードが発生しなくなるため、ＦＦＰ半値全幅が示されていない。
【００６６】
図１６に示すように、ＦＦＰの形状を円形形状に近づける目的から、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比は、量子ドット活性層１０８が６層の場合は０．２４以上０．２６以下の場合が好ましく、０．２５の場合がより好ましい。７層の場合は０．２２以上０．２４以下の場合が好ましく、０．２３の場合がより好ましい。８層の場合は０．２以上０．２２以下の場合が好ましく、０．２１の場合がより好ましい。即ち、ＦＦＰの形状を円形形状に近づける目的から、量子ドット活性層１０８の層数が６層から８層の場合において、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比を０．２以上０．２６以下とする場合が好ましく、０．２１以上０．２５以下とする場合がより好ましい。
【００６７】
図１７は実施例２に係る半導体レーザにおいて、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比に対する光閉込係数を示したシミュレーション結果である。図１６と同様に、量子ドット活性層１０８が６層（一点鎖線で表示）、７層（二点鎖線で表示）、８層（実線で表示）の各場合において、第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比が０．３５（丸印）、０．３（三角）、０．２５（四角）の場合についてシミュレーションを行った。なお、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比以外は、表３及び表４で示した各層の材料及び膜厚を用いた。また、図１６と同様に、量子ドット活性層１０８の層数が６層の場合における第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が０．２３未満の場合、量子ドット活性層１０８の層数が７層における第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が０．２２未満の場合、量子ドット活性層１０８の層数が８層における第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が０．２未満の場合は、基本モードが発生しなくなるため、光閉込係数が示されていない。
【００６８】
図１７を参照に、量子ドット活性層１０８が６層、７層、８層いずれの場合においても、第４ＡｌＧａＡｓ層１１６のＡｌ組成比が小さくなるに従い、基本モードの光閉込係数は低下傾向にある。
【００６９】
図１８は実施例２に係る半導体レーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚に対するＦＦＰ半値全幅を示したシミュレーション結果である。なお、シミュレーションは、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８はＡｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓの単層であるとして行い、その他の層については、表３及び表４に示す材料、膜厚を用いた。また、図１８中の黒丸は垂直方向のＦＦＰ半値全幅を示し、白丸は水平方向のＦＦＰ半値全幅を示していて、一点鎖線は量子ドット活性層１０８が６層、二点鎖線は７層、実線は８層の場合を示している。
【００７０】
図１８を参照に、垂直方向ＦＦＰの半値全幅は、量子ドット活性層１０８が８層の場合は第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚が３００ｎｍ程度の場合に極小値を取り、７層の場合は４００ｎｍ程度の場合に極小値を取り、６層の場合は５００ｎｍ程度の場合に極小値を取る。一方、水平方向ＦＦＰの半値全幅は、量子ドット活性層１０８が６層、７層、８層いずれの場合においても、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚が大きくなるに従い若干増加する傾向にある。したがって、垂直ＦＦＰの半値全幅が極小値を取る場合に、垂直ＦＦＰと水平ＦＦＰとの半値全幅の差が小さくなり、ＦＦＰの形状が円形形状に近づく。
【００７１】
図１８に示すように、ＦＦＰの形状を円形形状に近づける目的から、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚は、量子ドット活性層１０８が８層の場合は２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下が好ましく、２５０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下がより好ましく、３００ｎｍの場合がさらに好ましい。７層の場合は３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の場合が好ましく、３５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下がより好ましく、４００ｎｍである場合がさらに好ましい。６層の場合は４００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の場合が好ましく、４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下がより好ましく、５００ｎｍである場合がさらに好ましい。即ち、ＦＦＰの形状を円形形状に近づける目的から、量子ドット活性層１０８の層数が６層から８層の場合において、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚を２００ｎｍ以上６００ｎｍ以下にすることが好ましく、２５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下の場合がより好ましく、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の場合がさらに好ましい。
【００７２】
また、量子ドット活性層１０８の層数が８層の場合において、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚が０ｎｍの場合と６００ｎｍの場合との垂直ＦＦＰの半値全幅は同程度である。また、前述したように、垂直方向ＦＦＰの半値全幅の極小値を取る場合の第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚は、層数が８層の場合で３００ｎｍ、７層の場合で４００ｎｍ、６層の場合で５００ｎｍである。よって、垂直方向ＦＦＰの半値全幅を小さくする目的から、量子ドット活性層１０８の層数が６層から８層の場合において、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚を１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下にすることが好ましく、１５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の場合がより好ましく、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の場合がさらに好ましい。
【００７３】
以上のことより、ＦＦＰの形状を円形形状に近づける目的、又は、垂直方向ＦＦＰの半値全幅を小さくする目的から、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚は、１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の場合が好ましい。特に、ＦＦＰを円形形状に近づけ、垂直ＦＦＰの半値幅を小さくすることを同時に実現する目的からは、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の膜厚は、２００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の場合が好ましく、２５０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の場合がより好ましく、３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の場合がさらに好ましい。
【００７４】
図１９は実施例２に係る半導体レーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８のＡｌ組成比に対するＦＦＰ半値全幅を示したシミュレーション結果である。なお、シミュレーションは、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８はＡｌＸＧａ１−ＸＡｓの単層で、膜厚が３００ｎｍであるとして行い、その他の層については、表３及び表４に示す材料、膜厚を用いた。また、図１９中の黒丸は垂直方向のＦＦＰ半値全幅を示し、白丸は水平方向のＦＦＰ半値全幅を示していて、一点鎖線は量子ドット活性層１０８が６層、二点鎖線は７層、実線は８層の場合を示している。
【００７５】
図１９を参照に、量子ドット活性層１０８が６層、７層、８層のいずれの場合においても、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８のＡｌ組成比が大きくなるに従い垂直方向ＦＦＰは低下し、Ａｌ組成比が０．５付近で垂直方向ＦＦＰと水平方向ＦＦＰとの差が小さくなり、ＦＦＰ形状が円形形状に近づく。
【００７６】
図１９に示すように、垂直ＦＦＰの半値全幅を小さくする目的からは、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８のＡｌ組成比は大きい方が好ましいが、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８の抵抗が増大することを考慮すると０．６以下が好ましく、０．５以下がより好ましい。ＦＦＰの形状を円形形状に近づける目的からは、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８のＡｌ組成比は、０．４５以上０．５５以下の場合が好ましく、０．４７以上０．５２以下の場合がより好ましく、０．５の場合がさらに好ましい。
【００７７】
以上のように、実施例２によれば、下部クラッド層１０４は、Ａｌ組成比が０．２以上０．２６以下の第４ＡｌＧａＡｓ層１１６と第４ＡｌＧａＡｓ層１１６上に設けられたＡｌ組成比が０．４以上の第１ＡｌＧａＡｓ層１１８とを含む。また、上部クラッド層１１２は、Ａｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層１２２と第２ＡｌＧａＡｓ層１２２上に設けられたＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層１２４とを含む。これにより、図１６及び図１７に示すように、光閉込をある程度強くしつつ、ビーム形状を円形形状に近づけることができる。
【００７８】
図１５（ｂ）のように、ドライエッチングで第３ＡｌＧａＡｓ層１２４を除去し、図１５（ｃ）のように、ウエットエッチングで第２ＡｌＧａＡｓ層１２２を除去する。これにより、第５ＡｌＧａＡｓ層１２０にダメージを与えることなく、長方形様形状をしたリッジ部１２６を形成できると共に、第５ＡｌＧａＡｓ層１２０を量子ドット活性層１０８上に残存させることができる。
【００７９】
第２ＡｌＧａＡｓ層１２２のＡｌ組成比は、ウエットエッチングのレートを速くする目的から、０．４５以上である場合がより好ましい。第２ＡｌＧａＡｓ層１２２の抵抗を低減するという目的からは、０．６以下が好ましく、０．５以下がより好ましい。
【００８０】
また、第５ＡｌＧａＡｓ層１２０及び第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のＡｌ組成比は、エッチングレートを遅くするという目的からは、０．３５以下である場合がより好ましい。クラッド層として機能するという観点からは、０．２以上が好ましく、０．３以上がより好ましい。
【００８１】
第２ＡｌＧａＡｓ層１２２のエッチングレートが、第３ＡｌＧａＡｓ層１２４のエッチングレートよりも速いことから、図１５（ｃ）のように、くびれ１４０が形成され、リッジ部１２６の最小幅は第２ＡｌＧａＡｓ層１２２が有することになる。
【００８２】
量子ドット活性層１０８は、図７を用いて説明したように、水平に設けられたＩｎＡｓからなる量子ドット４１と、量子ドット４１の間に設けられたＩｎＧａＡｓ層４２と、量子ドット４１及びＩｎＧａＡｓ層４２を覆うバリア層４６とで構成されるドット層４０が積層されている。ドット層４０の層数は、前述したように、十分な利得の実現と歪みの蓄積による表面モホロジーの劣化の抑制との点から、６層から８層である場合が好ましい。量子ドット活性層１０８の厚さとしては、２４０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である場合が好ましく、２６０ｎｍ以上２８０ｎｍ以下である場合がより好ましい。
【００８３】
実施例２において、第１導電型としてｎ型、第２導電型としてｐ型を例に説明したが、第１導電型がｐ型、第２導電型がｎ型でもよい。また、第１ＡｌＧａＡｓ層１１８は、Ａｌ組成比が０．４以上のＡｌＧａＡｓ層が複数層設けられている場合を例に示したが、単層である場合でもよい。
【００８４】
以上、発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１０          基板
１１          バッファ層
１２          下部クラッド層
１４          量子ドット活性層
１５          スペーサ層
１６          スペーサ層
１８          上部クラッド層
１９          コンタクト層
２２          ｎ用電極
２４          ｐ用電極
２６          パッド
２８          保護膜
３０          リッジ部
３５          凹部
４０          ドット層
４１          量子ドット
４６          バリア層
８１          第１ＡｌＧａＡｓ層
８２          第２ＡｌＧａＡｓ層
８３          第３ＡｌＧａＡｓ層
８４          第４ＡｌＧａＡｓ層
８５          くびれ
１００        基板
１０２        バッファ層
１０４        下部クラッド層
１０６        スペーサ層
１０８        量子ドット活性層
１１０        スペーサ層
１１２        上部クラッド層
１１４        コンタクト層
１１６        第４ＡｌＧａＡｓ層
１１８        第１ＡｌＧａＡｓ層
１２０        第５ＡｌＧａＡｓ層
１２２        第２ＡｌＧａＡｓ層
１２４        第３ＡｌＧａＡｓ層
１２６        リッジ部
１２８        凹部
１３０        保護膜
１３２        ｐ用電極
１３４        パッド
１３６        ｎ用電極
１４０        くびれ
【図１】
2010245491.tif 000007
【図２】
2010245491.tif 000008
【図３】
2010245491.tif 000009
【図４】
2010245491.tif 000010
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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