(57)【要約】【課題】高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減によるセルフパルセーション動作の弱化あるいは停止を防止し、かつ近視野像のパターンの不安定性を改善し、要求されるセルフパルセーション動作特性と静特性とを両立させる。【解決手段】Ｃ面からなる第１の平面領域１１ａと半極性面からなる第２の平面領域１１ｂとＣ面からなる第３の平面領域１１ｃとを主面に有するｎ型ＧａＮ基板１１上にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層１２を成長させる。第２の平面領域１１ｂの上方の部分のＧａＮ系半導体層１２にリッジストライプ１３を形成する。リッジストライプ１３に対応する部分の活性層１２ｂのＩｎ組成よりもリッジストライプ１３の両脇の部分の活性層１２ｂのＩｎ組成が高く、あるいは、リッジストライプ１３に対応する部分の活性層１２ｂの厚さよりもリッジストライプ１３の両脇の部分の活性層１２ｂの厚さが大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、
上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザ。
【請求項２】
上記リッジストライプの中央部から上記リッジストライプの両側に向かって上記活性層のＩｎ組成が増加し、および／または、上記リッジストライプの中央部から上記リッジストライプの両側に向かって上記活性層の厚さが増加している請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
上記半極性面は｛１１−２ｎ｝面（ｎは１以上の整数）または｛１−１０ｎ｝面（ｎは１以上の整数）からなる請求項２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
上記半極性面が｛１１−２ｎ｝面からなる場合の上記リッジストライプの延在方向は〈１−１００〉であり、上記半極性面が｛１−１０ｎ｝面からなる場合の上記リッジストライプの延在方向は〈１１−２０〉である請求項３記載の半導体レーザ。
【請求項５】
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを順次成長させる工程と、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを形成する工程とを有する半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
上記半極性面は｛１１−２ｎ｝面（ｎは１以上の整数）または｛１−１０ｎ｝面（ｎは１以上の整数）からなる請求項５記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
上記半極性面が｛１１−２ｎ｝面からなる場合の上記リッジストライプの延在方向は〈１−１００〉であり、上記半極性面が｛１−１０ｎ｝面からなる場合の上記リッジストライプの延在方向は〈１１−２０〉である請求項６記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、
上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザを光源に用いた光ディスク装置。
【請求項９】
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、
上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザを光源に用いた光ピックアップ。
【請求項１０】
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第１のクラッド層の上面は、Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザ。
【請求項１１】
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
レーザストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記レーザストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記レーザストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記レーザストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザ、半導体レーザの製造方法、光ピックアップおよび光ディスク装置に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザならびにこの半導体レーザを光源に用いる光ディスク装置および光ピックアップに適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザにおいてセルフパルセーション（自励発振）動作を実現するためには、半導体レーザの内部に可飽和吸収領域を設けることが必要である。この可飽和吸収領域の設け方として、動作時に電流が注入されない、リッジストライプの両脇の部分の活性層に可飽和吸収領域を形成する方法がある。この方法では、活性層面内におけるリッジストライプの中央部とリッジストライプの両側の部分との間の実効屈折率差Δｎを小さく設定することにより可飽和吸収領域を形成する（ウィークリー・インデックス・ガイド構造）。このために、リッジストライプを低く（浅く）形成し、リッジストライプの両側の部分の底面と活性層の上面との間の距離を大きくする。このような方法でセルフパルセーション動作を実現する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体系半導体レーザが提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７７８５９号公報
【特許文献２】特開２００１−２７４５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来のセルフパルセーション半導体レーザにおいては、十分な可飽和吸収領域を形成したとき、横方向（活性層面内でリッジストライプに垂直な方向）に光が大きく染み出すため、近視野像（ＮＦＰ）が横方向に大きく歪んでしまうという問題が発生する。また、横方向に光を大きく染み出させることから、横方向の無効電流が大きくなる傾向がある。この結果、半導体レーザのしきい値電流が増加し、同時に相対雑音強度（ＲＩＮ）も劣化する。さらに、半導体レーザの高温動作時においては、拡散電流の増加により過飽和吸収領域が透明化あるいは低減され、セルフパルセーション動作の弱化あるいは停止を招くという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減によるセルフパルセーション動作の弱化あるいは停止を防止し、かつ近視野像のパターンの不安定性の改善を図ることができ、要求されるセルフパルセーション動作特性と静特性との両立を容易に図ることができる、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザおよびその製造方法を提供することである。
この発明が解決しようとする他の課題は、上記の優れた半導体レーザを光源に用いた光ディスク装置および光ピックアップを提供することである。
上記課題および他の課題は、添付図面を参照した本明細書の記述から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、
上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザである。
【０００７】
第２の発明は、
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを順次成長させる工程と、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを形成する工程とを有する半導体レーザの製造方法である。
【０００８】
この半導体レーザの製造方法においては、少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層の成長速度は、それぞれＣ面からなる第１の平面領域および第３の平面領域上では、これらの第１の平面領域および第３の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域上に比べて大きい。また、この活性層のＩｎ組成は、第１の平面領域および第３の平面領域上では第２の平面領域上に比べて大きくなる。この結果、リッジストライプに対応する部分の活性層のＩｎ組成よりもリッジストライプの両脇の部分の活性層のＩｎ組成が高くなり、あるいは、リッジストライプに対応する部分の活性層の厚さよりもリッジストライプの両脇の部分の活性層の厚さが大きくなる。この活性層のＩｎ組成および厚さは、第１の平面領域および第３の平面領域から第２の平面領域にかけて徐々に変化する。
【０００９】
第３の発明は、
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、
上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザを光源に用いた光ディスク装置である。
【００１０】
第４の発明は、
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板と、
上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の上記主面上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザを光源に用いた光ピックアップである。
【００１１】
第１〜第４の発明においては、典型的には、リッジストライプの中央部からリッジストライプの両側に向かって活性層のＩｎ組成が増加し、および／または、リッジストライプの中央部からリッジストライプの両側に向かって活性層の厚さが増加する。第２の平面領域を構成する半極性面は、具体的には、｛１１−２ｎ｝面（ｎは１以上の整数、すなわちｎ＝１、２、３、…）または｛１−１０ｎ｝面（ｎは１以上の整数、すなわちｎ＝１、２、３、…）からなる。半極性面が｛１１−２ｎ｝面からなる場合のリッジストライプの延在方向は〈１−１００〉であり、半極性面が｛１−１０ｎ｝面からなる場合のリッジストライプの延在方向は〈１１−２０〉である。
【００１２】
図９および図１０に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の極性面、非極性面および半極性面の関係を示す。ここで、極性面にはＣ軸が直交し、非極性面はＣ軸に平行であり、半極性面はＣ軸と交わる。極性面はＣ面、非極性面はＡ面およびＭ面、半極性面は上記のように｛１１−２ｎ｝面または｛１−１０ｎ｝面である。
第１のクラッド層および第２のクラッド層の一方はｎ側クラッド層、他方はｐ側クラッド層である。活性層は、典型的には、少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる。
【００１３】
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、最も一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなり、典型的には、ＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどからなるが、これに限定されるものではない。少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、典型的には少なくともＩｎおよびＧａを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０＜ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）からなり、典型的には、ＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１、０＜ｚ≦１）からなり、具体例を挙げると、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどからなるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、典型的には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長あるいはハライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などの各種のエピタキシャル成長法により成長させることができるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
半導体レーザの発振波長（発光波長）は、主として、リッジストライプの中央部の活性層の組成、特にＩｎ組成によって決まる。半導体レーザの発振波長（発光波長）は特に制限されず、例えば、青色、緑色、赤色のいずれの波長であってもよい。
【００１６】
Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを主面に有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板は、例えば、Ｃ面からなる平坦な主面を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の主面上に選択成長を行ったり、この主面に対して選択エッチングを行ったりすることにより製造することができる。
【００１７】
第３の発明による光ディスク装置には、再生（読み出し）専用のもの、記録（書き込み）専用のもの、再生および記録が可能なもののいずれも含まれ、再生および／または記録の方式も特に問わない。この光ディスク装置は、再生光学系あるいは記録光学系あるいはそれらの両者を有する。第４の発明による光ピックアップはこのような光ディスク装置に用いて好適なものである。
【００１８】
第５の発明は、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
上記第１のクラッド層の上面は、Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ上記第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを有し、
上記第２の平面領域の上方の部分における上記第２のクラッド層にリッジストライプを有し、
上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記リッジストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記リッジストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザである。
この半導体レーザにおいては、第１のクラッド層は典型的には窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に設けられるが、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板は場合によってはなくてもよい。
【００１９】
第６の発明は、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１のクラッド層と、
上記第１のクラッド層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、
上記活性層上の少なくともＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第２のクラッド層とを有し、
レーザストライプに対応する部分の上記活性層のＩｎ組成よりも上記レーザストライプの両脇の部分の上記活性層のＩｎ組成が高く、および／または、上記レーザストライプに対応する部分の上記活性層の厚さよりも上記レーザストライプの両脇の部分の上記活性層の厚さが大きい半導体レーザである。
【００２０】
この半導体レーザにおいては、第１のクラッド層は典型的には窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板上に設けられるが、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板は場合によってはなくてもよい。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の主面あるいは第１のクラッド層の上面は、Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつこの第１の平面領域に対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを有してもよいし、有していなくてもよい。レーザストライプは、リッジストライプだけでなく、埋め込み層を用いた電流狭窄構造を有するものであってもよい。
第５および第６の発明においては、上記以外のことは、その性質に反しない限り、第１〜第４の発明に関連して説明したことが成立する。
【００２１】
上述のように構成された第１〜第５の発明においては、リッジストライプの両側面の直下の部分の近傍の活性層に可飽和吸収領域が形成される。リッジストライプに対応する部分の活性層のＩｎ組成よりもリッジストライプの両脇の部分の活性層のＩｎ組成が高い場合には、この可飽和吸収領域のうちのリッジストライプの両脇の部分のバンドギャップは、リッジストライプの中央部の活性層のバンドギャップより小さい。このため、この可飽和吸収領域のうちのリッジストライプの両脇の部分はリッジストライプの中央部の活性層からの光を吸収しやすい。また、リッジストライプに対応する部分の活性層の厚さよりもリッジストライプの両脇の部分の活性層の厚さが大きい場合には、この可飽和吸収領域のうちのリッジストライプの両脇の部分の体積は、この可飽和吸収領域のうちのリッジストライプの内部にある部分の体積よりも大きい。
【００２２】
この結果、活性層のＩｎ組成および厚さがリッジストライプの内部とリッジストライプの両脇の部分とで同一の場合と異なり、横方向の実効屈折率差Δｎの設定により可飽和吸収領域を形成する必要がなくなる。このため、リッジストライプの高さを十分に大きくすることができることにより、高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減の問題を解消することができる。さらに、リッジストライプの高さを十分に大きくすることができるため、上記の実効屈折率差Δｎを十分に大きく設定することができることにより、横方向に光が大きく染み出すのを防止することができ、近視野像のパターンの不安定性を抑えることができる。
【００２３】
上述のように構成された第６の発明においては、レーザストライプの両側面の直下の部分の近傍の活性層に可飽和吸収領域が形成される。レーザストライプに対応する部分の活性層のＩｎ組成よりもレーザストライプの両脇の部分の活性層のＩｎ組成が高い場合には、この可飽和吸収領域のうちのレーザストライプの両脇の部分のバンドギャップは、レーザストライプの中央部の活性層のバンドギャップより小さい。このため、この可飽和吸収領域のうちのレーザストライプの両脇の部分はレーザストライプの中央部の活性層からの光を吸収しやすい。また、レーザストライプに対応する部分の活性層の厚さよりもレーザストライプの両脇の部分の活性層の厚さが大きい場合には、この可飽和吸収領域のうちのレーザストライプの両脇の部分の体積は、この可飽和吸収領域のうちのレーザストライプの内部にある部分の体積よりも大きい。
【００２４】
この結果、活性層のＩｎ組成および厚さがレーザストライプの内部とレーザストライプの両脇の部分とで同一の場合と異なり、横方向の実効屈折率差Δｎの設定により可飽和吸収領域を形成する必要がなくなる。このため、レーザストライプの高さを十分に大きくすることができることにより、高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減の問題を解消することができる。さらに、レーザストライプの高さを十分に大きくすることができることに加えて、可飽和吸収領域のうちのレーザストライプの両脇の部分がレーザストライプの中央部の活性層からの光を吸収しやすいため、上記の実効屈折率差Δｎを十分に大きく設定することができることにより、横方向に光が大きく染み出すのを防止することができ、近視野像のパターンの不安定性を抑えることができる。
【発明の効果】
【００２５】
この発明によれば、高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減によるセルフパルセーション動作の弱化あるいは停止を防止し、かつ近視野像のパターンの不安定性の改善を図ることができ、要求されるセルフパルセーション動作特性と静特性との両立を容易に図ることができる半導体レーザを実現することができる。そして、この優れた半導体レーザを光ピックアップの光源に用いることにより、高性能の光ディスク装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
図１Ａはこの発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザを示し、図１ＢはこのＧａＮ系半導体レーザのｎ型ＧａＮ基板を示す断面図、図２ＡはこのＧａＮ系半導体レーザの要部の拡大断面図である。このＧａＮ系半導体レーザはリッジストライプ構造を有するものである。
【００２７】
図１ＡおよびＢならびに図２Ａに示すように、このＧａＮ系半導体レーザは、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面上にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層１２を有する。このＧａＮ系半導体層１２は、ｎ型ＧａＮ基板１１側から順に、少なくとも、ｎ側クラッド層１２ａ、少なくともＩｎを含む活性層１２ｂ、ｐ側クラッド層１２ｃ、ｐ型コンタクト層１２ｄなどを有する。
【００２８】
この場合、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面は、図１Ｂに示すように、Ｃ面からなる第１の平面領域１１ａと、この第１の平面領域１１ａに連続し、かつ第１の平面領域１１ａに対して所定の角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜した半極性面からなる第２の平面領域１１ｂと、この第２の平面領域１１ｂに連続し、かつ第１の平面領域１１ａと平行で第１の平面領域１１ａに比べて高さがｄ低いＣ面からなる第３の平面領域１１ｃとを有する。ｎ側クラッド層１２ａの上面も、ｎ型ＧａＮ基板１１の主面と同様に、Ｃ面からなる第１の平面領域と、この第１の平面領域に連続し、かつ第１の平面領域に対して所定の角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜した半極性面からなる第２の平面領域と、この第２の平面領域に連続し、かつ第１の平面領域と平行なＣ面からなる第３の平面領域とを有する
【００２９】
半極性面からなる第２の平面領域１１ｂの上方の部分のｐ側クラッド層１２ｃの上部およびｐ型コンタクト層１２ｄにリッジストライプ１３が形成されている。この場合、リッジストライプ１３の両側面の直下の部分の近傍の活性層１２ｂが可飽和吸収領域ＳＡとなる。
【００３０】
活性層１２ｂのＩｎ組成および厚さは、それぞれＣ面からなる第１の平面領域１１ａおよび第３の平面領域１１ｃ上の部分では一定であるが、半極性面からなる第２の平面領域１１ｂ上の部分では第１の平面領域１１ａおよび第３の平面領域１１ｃ上の部分に比べて小さく、第１の平面領域１１ａおよび第３の平面領域１１ｃから第２の平面領域１１ｂにかけて徐々に減少している。この結果、活性層１２ｂのＩｎ組成および厚さは、リッジストライプ１３の中央部からこのリッジストライプ１３の両側に向かって徐々に増加している。図２Ｂに、図２Ａに対応して活性層１２ｂのエネルギーバンド図を示す。図２Ｂにおいて、Ｅc は伝導帯の底のエネルギー、Ｅv は価電子帯の頂上のエネルギーを示す。図２Ｂに示すように、リッジストライプ１３の中央部からこのリッジストライプ１３の両側に向かって活性層１２ｂのＩｎ組成が徐々に増加していることに対応して、活性層１２ｂのバンドギャップＥg （＝Ｅc −Ｅv ）はリッジストライプ１３の中央部からこのリッジストライプ１３の両側に向かって徐々に減少している。
【００３１】
リッジストライプ１３の延在方向は、〈１−１００〉または〈１１−２０〉である。リッジストライプ１３の延在方向が〈１−１００〉である場合、半極性面からなる第２の平面領域１１ｂは｛１１−２ｎ｝面（ただし、ｎ＝１、２、３、…）、具体的には｛１１−２１｝面、｛１１−２２｝面、｛１１−２３｝面などからなる。リッジストライプ１３の延在方向が〈１１−２０〉である場合、半極性面からなる第２の平面領域１１ｂは｛１−１０ｎ｝面（ただし、ｎ＝１、２、３、…）、具体的には｛１−１０１｝面、｛１−１０２｝面、｛１−１０３｝面などからなる。第２の平面領域１１ｂの幅は例えば２〜１０μｍであるが、これに限定されるものではない。
【００３２】
リッジストライプ１３の両側面およびリッジストライプ１３の両側の部分のｐ側クラッド層１２ｃ上には、例えばＳｉＯ2 膜およびその上の例えばアンドープのＳｉ膜からなる絶縁膜１４が設けられている。リッジストライプ１３の上部のｐ型コンタクト層１２ｄ上にこのｐ型コンタクト層１２ｄと電気的にコンタクトしてｐ側電極１５が形成されている。ｐ側電極１５としては、例えば、Ｐｄからなるものが用いられるが、これに限定されるものではない。
【００３３】
ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面にｎ側電極１６が電気的にコンタクトして形成されている。ｎ側電極１６としては、例えば、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造のものが用いられ、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１５ｎｍ、５０ｎｍおよび３００ｎｍであるが、これに限定されるものではない。
【００３４】
レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層１２の具体例を挙げると、ｎ型ＧａＮ基板１１側から順に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波層、アンドープのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（量子井戸層）／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ（障壁層、ｘ＞ｙ）多重量子井戸構造の活性層、アンドープＩｎＧａＮ光導波層、アンドープＡｌＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層である。ここで、これらの層の厚さの一例を挙げると、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層は１２００ｎｍ、ｎ型ＧａＮ光導波層は１２ｎｍ、活性層の井戸層は３．５ｎｍ（井戸数は３）、障壁層は７ｎｍ、アンドープＩｎＧａＮ光導波層は４０ｎｍ、アンドープＡｌＧａＮ光導波層は６０ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層は１０ｎｍ、ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層は４００ｎｍである。また、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成は例えば０．０５、アンドープＩｎＧａＮ光導波層のＩｎ組成は例えば０．０２、アンドープＡｌＧａＮ光導波層のＡｌ組成は例えば０．０２、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層のＡｌ組成は例えば０．２、ｐ型ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子クラッド層のＡｌＧａＮ層のＡｌ組成は例えば０．０８である。
【００３５】
次に、上述のように構成されたＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、図３Ａに示すように、一方向に延在する凸部１１ｄが互いに平行に複数設けられた周期的凹凸構造を主面に有するｎ型ＧａＮ基板１１を用意する。凸部１１ｄは台形状の断面形状を有し、上面はＣ面からなる第１の平面領域１１ａ、凸部１１ｄの間の溝部の底面はＣ面からなる第３の平面領域１１ｃ、凸部１１ｄの両側面は第１の平面領域１１ａに対して傾斜した半極性面からなる第２の平面領域１１ｂである。凸部１１ｄの上面の幅ｗ1 、凸部１１ｄの両側面の幅ｗ2 および凸部１１ｄの間の溝部の底面の幅ｗ3 は、例えば２〜１０μｍであるが、これに限定されるものではない。
【００３６】
次に、図３Ｂに示すように、このｎ型ＧａＮ基板１１の主面上に、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層１２をエピタキシャル成長させる。具体的には、例えば、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波層、アンドープのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層、アンドープＩｎＧａＮ光導波層、アンドープＡｌＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層を順次エピタキシャル成長させる。
【００３７】
このとき、Ｉｎを含む活性層１２ｂは、それぞれＣ面からなる第１の平面領域１１ａおよび第３の平面領域１１ｃ上の部分ではＩｎ組成および厚さが一定となるが、半極性面からなる第２の平面領域１１ｂ上の部分では第１の平面領域１１ａおよび第３の平面領域１１ｃ上の部分に比べてＩｎ組成および厚さとも小さくなり、第１の平面領域１１ａおよび第３の平面領域１１ｃから第２の平面領域１１ｂにかけてＩｎ組成および厚さが徐々に減少する。
【００３８】
ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波層、アンドープＡｌＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮ電子障壁層、ｐ型ＧａＮ／アンドープＡｌＧａＮ超格子クラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層の成長温度は例えば９００〜１１００℃程度とし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層およびアンドープＩｎＧａＮ光導波層の成長温度は例えば７００〜８００℃とするが、これに限定されるものではない。
【００３９】
これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、Ｇａの原料としてはトリエチルガリウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇａ、ＴＥＧ）またはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの原料としてはトリエチルインジウム（（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｉｎ、ＴＥＩ）またはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いるが、これに限定されるものではない。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス（メチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）、ビス（エチルシクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いるが、これに限定されるものではない。また、上記のＧａＮ系半導体層の成長時のキャリアガス雰囲気としては、例えば、Ｈ2 ガスが用いられるが、これに限定されるものではない。ＩＩＩ族元素の原料に対するＶ族元素の原料の流量比（Ｖ／ＩＩＩ比）は一般的には１０3 〜１０6 （例えば、１０5 程度）であるが、これに限定されるものではない。また、成長時の圧力は例えば７６０Ｔｏｒｒ（常圧）であるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
次に、ＧａＮ系半導体層１２の全面に例えばＳｉＯ2 膜などの絶縁膜（図示せず）を形成した後、この絶縁膜をエッチングにより所定形状にパターニングする。次に、図３Ｃに示すように、この絶縁膜をエッチングマスクとして用いて反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などのドライエッチング法によりｐ型コンタクト層１２ｄおよびｐ側クラッド層１２ｃの上部をエッチングしてリッジストライプ１３を形成する。
【００４１】
次に、このエッチングマスクとして用いた絶縁膜を残したまま全面に例えばＳｉＯ2 膜および例えばアンドープのＳｉ膜を順次形成した後、リッジストライプ１３上の部分にあるこれらの膜を選択的にエッチング除去し、リッジストライプ１３の上面を露出させる。こうして、リッジストライプ１３の両側面およびこのリッジストライプ１３の両側の部分のｐ側クラッド層１２ｄ上に絶縁膜１４が形成される。次に、ｐ型コンタクト層１２ｄ上にｐ側電極１５を形成する。
【００４２】
次に、必要に応じて、ｎ型ＧａＮ基板１１をその裏面から研磨することにより、所定の厚さに薄膜化する。次に、例えばリフトオフ法によりｎ型ＧａＮ基板１の裏面の各チップ領域にｎ側電極１６を形成する。
次に、上述のようにしてレーザ構造が形成されたｎ型ＧａＮ基板１１を劈開したりすることなどによりレーザバーを形成して両共振器端面を形成する。次に、これらの共振器端面に端面コーティングを施した後、このレーザバーを劈開したりすることなどによりチップ化する。
以上により、目的とするＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００４３】
次に、図３Ａに示すｎ型ＧａＮ基板１１の製造方法について説明する。
図４Ａに示すように、まず、主面がＣ面からなる平坦なｎ型ＧａＮ基板１１の主面上に、一方向に延在するストライプ形状の成長マスク１７を形成する。この成長マスク１７としては二酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）膜や窒化シリコン（ＳｉＮ）膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。この成長マスク１７の長手方向はｎ型ＧａＮ基板１１の〈１−１００〉方向または〈１１−２０〉方向とする。
【００４４】
次に、図４Ｂに示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、成長マスク１７を用いてｎ型ＧａＮ基板１１上にｎ型ＧａＮ層１８をエピタキシャル成長させる。この場合、成長マスク１７に覆われていない部分のｎ型ＧａＮ基板１１上に選択的に台形状の断面形状を有するｎ型ＧａＮ層１８がエピタキシャル成長する。成長マスク１７の長手方向がｎ型ＧａＮ基板１１の〈１−１００〉である場合、このｎ型ＧａＮ層１８の斜面からなる両側面は半極性面である｛１１−２ｎ｝面（ただし、ｎ＝１、２、３、…）からなる。成長マスク１７の長手方向がｎ型ＧａＮ基板１１の〈１１−２０〉である場合、このｎ型ＧａＮ層１７の斜面からなる両側面は半極性面である｛１−１０ｎ｝面（ただし、ｎ＝１、２、３、…）からなる。いずれの場合も、ｎ型ＧａＮ層１８の上面はｎ型ＧａＮ基板１１の主面と平行なＣ面からなる。
【００４５】
次に、成長マスク１７を除去した後、図４Ｃに示すように、台形状の断面形状を有するｎ型ＧａＮ層１８の上面にこの上面と同一平面形状の成長マスク１９を形成する。この成長マスク１９としては成長マスク１７と同様なものを用いることができる。
【００４６】
次に、図５Ａに示すように、成長マスク１９を用いて、ｎ型ＧａＮ基板１１上にｎ型ＧａＮ層１８をＣ面が優先的に成長するようにエピタキシャル成長させる。こうして、ｎ型ＧａＮ層１８の間の部分のｎ型ＧａＮ基板１１の上にｎ型ＧａＮ層１８がエピタキシャル成長する。
次に、図５Ｂに示すように、成長マスク１９を除去する。こうして、図３Ａに示すｎ型ＧａＮ基板１１が製造される。
【００４７】
図３Ａに示すｎ型ＧａＮ基板１１は次のような方法により製造することもできる。
図６Ａに示すように、まず、主面がＣ面からなる平坦なｎ型ＧａＮ基板１１の主面上に、一方向に延在するストライプ形状のエッチングマスク２０を形成する。このエッチングマスク２０としては例えばレジスト膜を用いることができるが、これに限定されるものではない。このエッチングマスク２０の長手方向はｎ型ＧａＮ基板１１の〈１−１００〉または〈１１−２０〉とする。
【００４８】
次に、図６Ｂに示すように、このエッチングマスク２０を用いてｎ型ＧａＮ基板１１を例えばＲＩＥ法によりエッチングすることにより、両側面が半極性面である｛１１−２ｎ｝面（ただし、ｎ＝１、２、３、…）または｛１−１０ｎ｝面（ただし、ｎ＝１、２、３、…）からなり、底面がＣ面からなる溝２１を形成する。ここで、ＲＩＥのエッチングモードの選択により、溝２１の両側面の傾斜角を任意に決めることができる。
この後、図６Ｃに示すように、エッチングマスク２０を有機溶媒、例えばアセトンなどにより除去する。こうして、図３Ａに示すｎ型ＧａＮ基板１１が製造される。
【００４９】
この第１の実施形態によれば、次のような利点を得ることができる。すなわち、この第１の実施形態においては、リッジストライプ１３に対応する部分の活性層１２ｂのＩｎ組成よりもリッジストライプ１３の両脇の部分の活性層１２ｂのＩｎ組成が高い。かつ、リッジストライプ１３に対応する部分の活性層１２ｂの厚さよりもリッジストライプ１３の両脇の部分の活性層１２ｂの厚さが大きい。このため、可飽和吸収領域ＳＡのうちのリッジストライプ１３の両脇の部分の体積は、可飽和吸収領域ＳＡのうちのリッジストライプ１３の内部の体積に比べて大きい。かつ、可飽和吸収領域ＳＡのうちのリッジストライプ１３の両脇の部分のバンドギャップは、可飽和吸収領域ＳＡのうちのリッジストライプ１３の内部にある部分のバンドギャップより小さいので、リッジストライプ１３の中央部の活性層１２ｂからの光を吸収しやすい。この結果、活性層１２ｂのＩｎ組成および厚さがリッジストライプ１３の内部とリッジストライプ１３の両脇の部分とで互いに同一である場合のように、リッジストライプ１３の高さを低くして横方向の実効屈折率差Δｎを小さく設定することにより可飽和吸収領域を確保する必要がなくなる。これにより、リッジストライプ１３の高さを十分に大きくすることが可能となるため、拡散電流による高温動作特性の不安定性を回避することができる。また、リッジストライプ１３の両脇の部分の活性層１２ｂのＩｎ組成は大きいことから、リッジストライプ１３の高さを十分に大きくすることができることと、リッジストライプ１３の両脇の部分の活性層１２ｂで十分な光吸収が起きることとにより、近視野像のパターンの不安定性を解消することができるとともに、横方向に光が大きく染み出すのを防止することができるため無効電流を小さくすることができ、しきい値電流の低減および相対雑音強度の悪化防止を図ることができる。また、活性層１２ｂのＩｎ組成はＣ面からなる第１の平面領域１１ａ、１１ｃ上では反極性面からなる第２の平面領域１１ｂ上に比べて大きくなるため、第１の平面領域１１ａ、１１ｃ上の部分の活性層１２ｂにＩｎの偏析による欠陥が発生し、可飽和吸収領域ＳＡにおけるキャリアの寿命を短くすることができることから、強いセルフパルセーション動作を実現することができる。以上により、高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減によるセルフパルセーション動作の弱化および停止を防止し、かつ近視野像のパターンの不安定性の改善を図ることができ、要求されるセルフパルセーション動作特性と静特性との両立を容易に図ることができるＧａＮ系半導体レーザを実現することができる。
【００５０】
この第１の実施形態によれば、次のような効果を得ることもできる。主面がＣ面からなるｎ型ＧａＮ基板上にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させたＧａＮ系半導体レーザでは、動作時に活性層に注入される電子および正孔（ホール）の波動関数が、ピエゾ電界によるシュタルク効果により活性層の面に垂直な方向に互いに分離され、発光効率の低下を招くことが知られている。これに対し、この第１の実施形態では、反極性面からなる第２の平面領域１１ｂ上にリッジストライプ１３が形成されているため、電子および正孔が注入される部分の活性層１２ｂに印加されるピエゾ電界を低減することができ、それによってＧａＮ系半導体レーザの発光効率の向上を図ることができる。
このＧａＮ系半導体レーザは、例えば、光ディスク装置の光源に用いて好適なものである。
【００５１】
次に、この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザについて説明する。
図７に示すように、このＧａＮ系半導体レーザは、Ｃ面からなる平坦な主面を有するｎ型ＧａＮ基板１１の主面上にレーザストライプを構成するリッジ形状のＧａＮ系半導体層１２を有する。第１の実施形態と同様に、このＧａＮ系半導体層１２は、ｎ型ＧａＮ基板１１側から順に、少なくとも、ｎ側クラッド層１２ａ、少なくともＩｎを含む活性層１２ｂ、ｐ側クラッド層１２ｃ、ｐ型コンタクト層１２ｄなどを有する。
【００５２】
リッジ形状のＧａＮ系半導体層１２の両側の部分におけるｎ型ＧａＮ基板１１上には、ｐ型埋め込み層２２、活性層１２ｅおよびｎ型埋め込み層２３が順次積層されている。ここで、ｐ型埋め込み層２２はｎ側クラッド層１２ａの両側の部分に設けられ、活性層１２ｅは活性層１２ｂの両側の部分に設けられ、ｎ型埋め込み層２３はｐ側クラッド層１２ｃおよびｐ型コンタクト層１２ｄの両側の部分に設けられている。ｐ型埋め込み層２２はｎ側クラッド層１２ａとほぼ同一の屈折率を有するＧａＮ系半導体、例えばＡｌＧａＮからなる。同様に、ｎ型埋め込み層２３はｐ側クラッド層１２ｃとほぼ同一の屈折率を有するＧａＮ系半導体、例えばＡｌＧａＮからなる。活性層１２ｅは、例えば、アンドープのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ（量子井戸層）／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ（障壁層、ｘ＞ｙ）多重量子井戸構造を有する。
【００５３】
活性層１２ｅのＩｎ組成および厚さは、レーザストライプの活性層１２ｂのＩｎ組成および厚さに比べて大きい。このため、活性層１２ｅのバンドギャップは活性層１２ｂのバンドギャップに比べて小さい。この場合、レーザストライプの両側面の近傍の部分の活性層１２ｂおよび活性層１２ｅが可飽和吸収領域ＳＡとなる。
【００５４】
ｐ型コンタクト層１２ｄ上にはｐ側電極１５がこのｐ型コンタクト層１２ｄと電気的にコンタクトして形成されている。また、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面にｎ側電極１６が電気的にコンタクトして形成されている。
【００５５】
次に、上述のように構成されたＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、図８Ａに示すように、主面がＣ面からなる平坦なｎ型ＧａＮ基板１１の主面上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層１２をエピタキシャル成長させる。次に、このＧａＮ系半導体層１２上に、一方向に延在するストライプ形状のエッチングマスク２４を形成する。このエッチングマスク２４としては、例えばＳｉＯ2 膜やＳｉＮ膜などを用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００５６】
次に、図８Ｂに示すように、このエッチングマスク２４を用いてＧａＮ系半導体層１２を例えばＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ基板１１が露出するまでエッチングすることによりリッジ形状とする。
【００５７】
次に、図８Ｃに示すように、エッチングマスク２４を成長マスクに用いて、例えばＭＯＣＶＤ法により、リッジストライプ１３の両側の部分のｎ型ＧａＮ基板１１上に、ｐ型埋め込み層２２、活性層１２ｅおよびｎ型埋め込み層２３を順次エピタキシャル成長させる。
【００５８】
次に、エッチングマスク２４をエッチング除去する。
この後、第１の実施形態と同様にして、ｐ型コンタクト層１２ｄ上へのｐ側電極１５の形成、ｎ型ＧａＮ基板１１の裏面へのｎ側電極１６の形成などの必要な工程を実行し、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造する。
【００５９】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、高温動作時の拡散電流による可飽和吸収領域の透明化あるいは低減によるセルフパルセーション動作の弱化あるいは停止を防止し、かつ近視野像の不安定性の改善を図ることができ、要求されるセルフパルセーション動作特性と静特性との両立を容易に図ることができるＧａＮ系半導体レーザを実現することができる。
【００６０】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値、構造、形状、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、形状、プロセスなどを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザおよびこのＧａＮ系半導体レーザを構成するｎ型ＧａＮ基板を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの要部の拡大断面図およびこのＧａＮ系半導体レーザの活性層のエネルギーバンド図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造に用いるｎ型ＧａＮ基板の製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造に用いるｎ型ＧａＮ基板の製造方法の一例を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造に用いるｎ型ＧａＮ基板の製造方法の他の例を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザを示す断面図である。
【図８】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の極性面、非極性面および半極性面の関係を示す略線図である。
【図１０】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の極性面、非極性面および半極性面の関係を示す略線図である。
【符号の説明】
【００６２】
１１…ｎ型ＧａＮ基板、１１ａ…第１の平面領域、１１ｂ…第２の平面領域、１１ｃ…第３の平面領域、１２…ＧａＮ系半導体層、１２ａ…ｎ側クラッド層、１２ｂ、１２ｅ…活性層、１２ｃ…ｐ側クラッド層、１２ｄ…ｐ型コンタクト層、１３…リッジストライプ、１４…絶縁膜、１５…ｐ側電極、１６…ｎ側電極、１７、１９…成長マスク、１８…ｎ型ＧａＮ層、２０、２４…エッチングマスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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