(57)【要約】【課題】クラッド層を厚くしなくても、光の内部損失を低減することの可能な半導体レーザを提供する。【解決手段】基板１０上に、ｎ型クラッド層２１、ｎ側ガイド層２２、活性層２３、ｐ側ガイド層２４、第１ｐ型クラッド層２５、エッチングストップ層２６、第２ｐ型クラッド層２７、低屈折率層２８およびコンタクト層２９が基板１０側から順に積層されている。低屈折率層２８は、第２ｐ型クラッド層２７の屈折率よりも低い屈折率となっており、その厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に半導体層を備え、
前記半導体層は、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層およびコンタクト層を前記半導体基板側から順に有すると共に、前記上部クラッド層と前記コンタクト層との間に前記上部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第１低屈折率層を有する
半導体レーザ。
【請求項２】
前記半導体層は（ＡｌxＧａ1-x）yＩｎ1-yＰ（０≦ｘ≦１、０＜ｙ＜１）を含む
請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記上部クラッド層は（ＡｌaＧａ1-a）bＩｎ1-bＰ（０＜ａ＜０．７、０＜ｂ＜１）を含み、
前記第１低屈折率層は（ＡｌcＧａ1-c）dＩｎ1-dＰ（０．７≦ｃ≦１、０＜ｄ＜１）を含む
請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記第１低屈折率層の厚さは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である
請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記上部クラッド層は、前記活性層側に第１クラッド層を有し、前記第２低屈折率層側に第２クラッド層を有し、
前記第１クラッド層の屈折率は、前記第２クラッド層の屈折率よりも大きくなっている
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記下部クラッド層および前記上部クラッド層の屈折率は互いに等しくなっている
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記半導体層は、前記下部クラッド層と前記半導体基板との間に前記下部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第２低屈折率層を有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記下部クラッド層は（ＡｌeＧａ1-e）fＩｎ1-fＰ（０＜ｅ＜０．７、０＜ｆ＜１）を含み、
前記第２低屈折率層は（ＡｌgＧａ1-g）hＩｎ1-hＰ（０．７≦ｇ≦１、０＜ｈ＜１）を含む
請求項７に記載の半導体レーザ。
【請求項９】
前記第２低屈折率層の厚さは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である
請求項７に記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
半導体基板上に半導体層を備え、
前記半導体層は、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層およびコンタクト層を前記半導体基板側から順に有すると共に、前記下部クラッド層と前記半導体基板との間に前記下部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第２低屈折率層を有する
半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば記録型ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の光源として好適に利用可能な半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、記録型ＤＶＤなどの高密度光ディスクへの書き込みには、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザが用いられている。このような用途のレーザに対しては、高出力のほかに、高温での安定性や、低アスペクト比（θV（Ｘ軸方向のθ）／θH（Ｙ軸方向のθ））などが要求される。
【０００３】
上記の半導体レーザにおいて、低アスペクト比にするためには、光導波路を伝播する光をある程度、リッジストライプ側に広げる必要がある。そこで、従来から、リッジストライプ側のクラッド層のうち活性層の近傍の部位を低屈折率層に置き換えることにより、光の分布をリッジストライプ側に広げる方策が採られている。ただし、光の分布をあまり広げすぎると、リッジストライプの上部にあるコンタクト層や、基板で光が吸収されてしまう。そこで、さらに、クラッド層を厚くして、これらを活性層から遠ざけることにより、光の内部損失を低減する方策が採られている。なお、活性層の近傍に低屈折率層を導入することにより、その部位のバンドギャップが大きくなり、キャリアオーバーフローが低減するので、高温での安定性も得られる。
【０００４】
なお、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザについては、例えば、特許文献１，２，４などに記載されている。また、クラッド層のうち活性層の近傍の部位を、クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層に置き換えることについては、例えば、特許文献１，３，５などに記載されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３３１２９号公報
【特許文献２】特開２００５−１９４６７号公報
【特許文献３】特開２００８−２１９０５１号公報
【特許文献４】特開２００８−７８３４０号公報
【特許文献５】特開２００８−３４８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、光の内部損失を低減するためにクラッド層を厚くすると、熱伝導率が悪くなるだけでなく、製造過程において成長時間が長くなり、生産性も悪くなるという問題があった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、クラッド層を厚くしなくても、光の内部損失を低減することの可能な半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の半導体レーザは、半導体基板上に半導体層を備えたものである。半導体層は、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層およびコンタクト層を半導体基板側から順に有すると共に、上部クラッド層とコンタクト層との間に上部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第１低屈折率層を有している。なお、第１低屈折率層は、コンタクト層と直接、接していてもよいし、上部クラッド層と同一の材料からなり、かつ上部クラッド層の厚さよりも薄い半導体層を介して接していてもよい。
【０００９】
本発明の第１の半導体レーザでは、上部クラッド層とコンタクト層との間に上部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第１低屈折率層が設けられている。これにより、光の分布がコンタクト層にまで広がるのを第１低屈折率層によって抑制することができる。
【００１０】
本発明の第２の半導体レーザは、半導体基板上に半導体層を備えたものである。半導体層は、下部クラッド層、活性層、上部クラッド層およびコンタクト層を半導体基板側から順に有すると共に、下部クラッド層と半導体基板との間に下部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第２低屈折率層を有している。なお、第２低屈折率層は、半導体基板と直接、接していてもよいし、下部クラッド層と同一の材料からなり、かつ下部クラッド層の厚さよりも薄い半導体層を介して接していてもよい。
【００１１】
本発明の第２の半導体レーザでは、下部クラッド層と半導体基板との間に下部クラッド層の屈折率よりも低い屈折率の第２低屈折率層が設けられている。これにより、光の分布が半導体基板にまで広がるのを第２低屈折率層によって抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の半導体レーザによれば、光の分布がコンタクト層にまで広がるのを第１低屈折率層によって抑制するようにしたので、コンタクト層での光吸収を低減することができる。これにより、上部クラッド層を厚くしなくても、光の内部損失を低減することができる。
【００１３】
本発明の第２の半導体レーザによれば、光の分布が半導体基板にまで広がるのを第２低屈折率層によって抑制するようにしたので、半導体基板での光吸収を低減することができる。これにより、下部クラッド層を厚くしなくても、光の内部損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの断面図である。
【図２】図１の半導体レーザの伝導帯のラインナップ図である。
【図３】図１の低屈折率層の厚さと光損失との関係を表した関係図である。
【図４】図１の第２ｐ型クラッド層の厚さと光損失との関係を表した関係図である。
【図５】図１の半導体レーザの一変形例の伝導帯のラインナップ図である。
【図６】図１の半導体レーザの他の変形例の断面図である。
【図７】図６の半導体レーザの伝導帯のラインナップ図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの断面図である。
【図９】図８の半導体レーザの伝導帯のラインナップ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（ｐ側に低屈折率層が設けられている例、図１、図２）
変形例（荷電子帯のエネルギー分布が異なる例、図５）
変形例（ｎ側にも低屈折率層が設けられている例、図６、図７）
２．第２の実施の形態（ｎ側に低屈折率層が設けられている例、図８、図９）
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ１の断面構成の一例を表したものである。図２は、図１の半導体レーザ１の伝導帯のラインナップの一例を表したものである。本実施の形態の半導体レーザ１は、例えば、記録型ＤＶＤなどの高密度光ディスク用の６００ｎｍ帯（例えば６５０ｎｍ）の光を端面(図示せず)から射出可能な端面発光型の半導体レーザである。この半導体レーザ１は、例えば、基板１０上に半導体層２０を備えたものである。なお、基板１０は、本発明の「半導体基板」の一具体例に相当する。
【００１７】
基板１０は、例えば、ｎ型ＧａＡｓ基板である。ここで、ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。半導体層２０は、４元系のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を含んでいる。ここで、４元系とは４種類の元素の混晶を意味しており、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは、ＩＩＩ族元素およびＶ族元素を含む化合物半導体を意味している。ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体とは、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＰの合計４種類の元素を含む化合物半導体を意味している。
【００１８】
半導体層２０は、例えば、基板１０上に結晶成長させたものである。半導体層２０は、例えば、ｎ型クラッド層２１、ｎ側ガイド層２２、活性層２３、ｐ側ガイド層２４、第１ｐ型クラッド層２５、エッチングストップ層２６、第２ｐ型クラッド層２７、低屈折率層２８およびコンタクト層２９を基板１０側から順に含んでいる。低屈折率層２８は、コンタクト層２９と直接、接していてもよいし、第２ｐ型クラッド層２７と同一の材料からなり、かつ第２ｐ型クラッド層２７の厚さよりも薄い半導体層を介して接していてもよい。
【００１９】
なお、ｎ型クラッド層２１は、本発明の「下部クラッド層」の一具体例に相当する。第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７は、本発明の「上部クラッド層」の一具体例に相当する。低屈折率層２８は、本発明の「第１低屈折率層」の一具体例に相当する。第１ｐ型クラッド層２５は、本発明の「第１クラッド層」の一具体例に相当し、第２ｐ型クラッド層２７は、本発明の「第２クラッド層」の一具体例に相当する。
【００２０】
ｎ型クラッド層２１は、禁制帯幅がｎ側ガイド層２２および活性層２３の禁制帯幅よりも大きく、かつ屈折率がｎ側ガイド層２２および活性層２３の屈折率よりも小さなものである。また、ｎ型クラッド層２１は、伝導帯の下端がｎ側ガイド層２２および活性層２３の伝導帯の下端よりも高いものである。ｎ型クラッド層２１は、例えばｎ型（ＡｌeＧａ1-e）fＩｎ1-fＰ（０＜ｅ＜０．７、０＜ｆ＜１）を含んで構成されている。ｎ型不純物としては、例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などが挙げられる。
【００２１】
ｎ側ガイド層２２は、禁制帯幅が活性層２３の禁制帯幅よりも大きく、かつ屈折率が活性層２３の屈折率よりも小さなものである。また、ｎ側ガイド層２２は、伝導帯の下端が活性層２３の伝導帯の下端よりも高いものである。ｎ側ガイド層２２は、例えばアンドープの（ＡｌiＧａ1-i）kＩｎ1-kＰ（０＜ｉ＜ｅ、０＜ｋ＜１）を含んで構成されている。
【００２２】
なお、本明細書において「アンドープ」とは、対象となる半導体層を製造する際に不純物の原料を供給していないことを意味するものである。従って、「アンドープ」は、対象となる半導体層に不純物が全く含まれていない場合や、他の半導体層などから拡散してきた不純物がわずかに含まれている場合も含む概念である。
【００２３】
活性層２３は、所望の発光波長（例えば６００ｎｍ帯の波長）に対応した禁制帯幅を有している。活性層２３は、例えば、互いに組成の異なるアンドープのＡｌＧａＩｎＰによりそれぞれ形成された井戸層とバリア層との多重量子井戸構造となっている。活性層２３のうち後述するリッジ部３０に対向する領域が発光領域（図示せず）となる。この発光領域は、対向するリッジ部３０の底部と同等の大きさのストライプ幅を有しており、リッジ部３０で狭窄された電流が注入される電流注入領域に対応している。
【００２４】
ｐ側ガイド層２４は、禁制帯幅が活性層２３の禁制帯幅よりも大きく、かつ屈折率が活性層２３の屈折率よりも小さなものである。また、ｐ側ガイド層２４は、価電子帯の上端が活性層２３の価電子帯の上端よりも低いものである。ｐ側ガイド層２４は、例えばアンドープの（ＡｌmＧａ1-m）nＩｎ1-nＰ（０＜ｍ＜ｐ、０＜ｎ＜１）（ｐは第１ｐ型クラッド層２５のＡｌ組成比）を含んで構成されている。
【００２５】
第１ｐ型クラッド層２５は、第２ｐ型クラッド層２７との関係では活性層２３側に設けられたものである。第１ｐ型クラッド層２５は、禁制帯幅が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の禁制帯幅よりも大きなものである。第１ｐ型クラッド層２５は、屈折率が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の屈折率よりも小さなものであり、かつ第２ｐ型クラッド層２７の屈折率よりも大きなものである。また、第１ｐ型クラッド層２５は、価電子帯の上端が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の価電子帯の上端よりも低いものである。なお、第１ｐ型クラッド層２５は、本実施の形態では、禁制帯幅がｎ型クラッド層２１の禁制帯幅よりも大きなものであり、かつ屈折率がｎ型クラッド層２１の屈折率よりも小さなものである。第１ｐ型クラッド層２５は、例えばｐ型（ＡｌpＧａ1-p）qＩｎ1-qＰ（０＜ｐ＜０．７、０＜ｑ＜１）を含んで構成されている。ｐ型不純物としては、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、亜鉛（Ｚｎ）などが挙げられる。
【００２６】
エッチングストップ層２６は、所定のエッチャントに対して、第２ｐ型クラッド層２７のエッチングレートよりも小さなエッチングレートを有する材料によって構成されている。エッチングストップ層２６は、例えばｐ型（Ａｌrａ1-r）sＩｎ1-sＰ（０＜ｒ＜ｍ、０＜ｓ＜１）を含んで構成されている。
【００２７】
第２ｐ型クラッド層２７は、第１ｐ型クラッド層２５との関係ではコンタクト層２９側（低屈折率層２８側）に設けられたものである。第２ｐ型クラッド層２７は、禁制帯幅が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の禁制帯幅よりも大きなものであり、かつ第１ｐ型クラッド層２５の禁制帯幅よりも小さなものである。第２ｐ型クラッド層２７は、屈折率が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の屈折率よりも小さなものであり、かつ第１ｐ型クラッド層２５の屈折率よりも大きなものである。第２ｐ型クラッド層２７は、価電子帯の上端が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の価電子帯の上端よりも低いものであり、、かつ第１ｐ型クラッド層２５の価電子帯の上端よりも高いものである。第２ｐ型クラッド層２７は、例えばｐ型（ＡｌtＧａ1-t）uＩｎ1-uＰ（０＜ｔ＜ｐ、０＜ｕ＜１）を含んで構成されている。
【００２８】
低屈折率層２８は、第２ｐ型クラッド層２７とコンタクト層２９との間に設けられたものである。低屈折率層２８は、禁制帯幅が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の禁制帯幅よりも大きなものであり、かつ第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７の禁制帯幅よりも大きなものである。低屈折率層２８は、屈折率が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の屈折率よりも小さなものであり、かつ第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７の屈折率よりも小さなものである。低屈折率層２８は、価電子帯の上端が活性層２３およびｐ側ガイド層２４の価電子帯の上端よりも低いものであり、かつ第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７の価電子帯の上端よりも低いものである。低屈折率層２８は、例えばｐ型（ＡｌcＧａ1-c）dＩｎ1-dＰ（０．７≦ｃ≦１、０＜ｄ＜１）を含んで構成されている。
【００２９】
コンタクト層２９は、後述のｐ側電極３１と第２ｐ型クラッド層２７（低屈折率層２８）とをオーミック接触させるためのものである。コンタクト層２９は、例えばｐ型ＧａＡｓを含んで構成されている。
【００３０】
本実施の形態では、半導体層２０の上部には、積層面内の一の方向に延在するストライプ状のリッジ部３０が形成されている。リッジ部３０は、例えば、図１に示したように、第２ｐ型クラッド層２７、低屈折率層２８およびコンタクト層２９を含んで構成されている。リッジ部３０の最表層には、コンタクト層２９が設けられている。なお、図１には、リッジ部３０が半導体層２０に１つだけ設けられている場合が例示されているが、２つ以上設けられていてもよい。
【００３１】
半導体層２０には、リッジ部３０をリッジ部３０の延在方向から挟み込む一対の端面(図示せず)が形成されており、これらの端面によって共振器が構成されている。一対の端面は、例えばへき開によって形成されたものであり、所定の間隙を介して互いに対向配置されている。さらに、一対の端面のうち光射出側の端面（前端面）には低反射膜(図示せず)が形成されており、一対の端面のうち光射出とは反対側の端面（後端面）には高反射膜（図示せず）が形成されている。
【００３２】
リッジ部３０の上面（コンタクト層２９の上面）にはｐ側電極３１が設けられている。ｐ側電極３１は、リッジ部３０の延在方向に延在する帯状の形状となっており、コンタクト層２９と電気的に接続されている。ｐ側電極３１は、例えば、例えば、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）を基板１０側からこの順に積層して構成されている。基板１０の裏面には、ｎ側電極３２が設けられている。ｎ側電極３２は、例えば、基板１０の裏面のうちリッジ部３０との対向領域を含む領域に連続して（ベタに）形成されている。ｎ側電極３２は、例えば、金（Ａｕ）とゲルマニウム（Ｇｅ）との合金、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）とを基板１０側からこの順に積層して構成されており、基板１０と電気的に接続されている。
【００３３】
次に、上記の低屈折率層２８および第２ｐ型クラッド層２７の厚さと、光損失との関係について説明する。図３は、低屈折率層２８の厚さと、光損失との関係を表したものである。図４は、第２ｐ型クラッド層２７の厚さと、光損失との関係を表したものである。図３には、第２ｐ型クラッド層２７の厚さを１．０μｍとした上で、低屈折率層２８をＡｌＩｎＰまたはＡｌ0.7Ｇａ0.3ＩｎＰとしたときの結果が示されている。図４には、低屈折率層２８の厚さを０．２μｍとした上で、低屈折率層２８をＡｌＩｎＰとしたときの結果が示されている。さらに、図３、図４には、低屈折率層２８が設けられていない従来構造の結果が比較例として示されている。
【００３４】
図３から、低屈折率層２８を設けることにより、光損失低減効果が得られていることがわかる。さらに、低屈折率層２８の厚さは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下となっていることが好ましいことがわかる。低屈折率層２８の厚さが０．１μｍを下回った場合には、低屈折率層２８を設けたことによる効果（光損失低減効果）が非常に小さく、実用上意味をなさない。一方、低屈折率層２８の厚さが０．５μｍを超えた場合には、低屈折率層２８の厚さが０．５μｍとなっているときと比べて、光損失低減効果がほとんど変わらない。そのため、この場合には、低屈折率層２８を厚くしたことによる熱伝導性の悪化や生産効率の低下などのデメリットが顕在化するので、低屈折率層２８を、０．５μｍを超える厚さにまで厚くするメリットはない。
【００３５】
図４から、第２ｐ型クラッド層２７の厚さを従来のような厚さにまでしなくても、低屈折率層２８による光閉じ込め作用により、光損失を十分に低く抑えることができることがわかる。従って、低屈折率層２８を設けることにより、第２ｐ型クラッド層２７を厚くしなくても、光損失を十分に低く抑えることができる。
【００３６】
次に、本実施の形態の半導体レーザ１の製造方法の一例について説明する。
【００３７】
まず、例えば、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法を用いて、基板１０上に、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体層２０をエピタキシャル成長させる。この際、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体の原料としては、例えば、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＭＩｎ（トリメチルインジウム）、ＰＨ3（フォスフィン）を用いる。具体的には、基板１０上に、ｎ型クラッド層２１、ｎ側ガイド層２２、活性層２３、ｐ側ガイド層２４、第１ｐ型クラッド層２５、エッチングストップ層２６、第２ｐ型クラッド層２７、低屈折率層２８およびコンタクト層２９を基板１０側から順に形成する。
【００３８】
次に、コンタクト層２９上にリソグラフィーにより所定形状のレジストパターンを形成してリッジ部３０を形成することとなるストライプ状の領域を覆った後に、例えば、ドライエッチング法を用いて、半導体層２０を選択的に除去する。これにより、半導体層２０の上部にリッジ部３０が形成される。
【００３９】
次に、リッジ部３０の上面以外の領域を覆うレジストパターンを形成した後に、例えば、真空蒸着により、全面に例えばＴｉ/Ｐｔ/Ａｕ多層膜を積層する。この後、レジストパターンを、その上に堆積したＴｉ/Ｐｔ/Ａｕ積層膜とともにリフトオフにより除去する。これにより、リッジ部３０の上面にｐ側電極３１が形成される。この後、必要に応じて熱処理を行って、オーミック接触させる。続いて、基板１０の裏面に、例えば、真空蒸着により、全面に例えばＡｕＧｅ合金/Ｎｉ/Ａｕ多層膜（図示せず）を積層して、ｎ側電極３２を形成する。
【００４０】
次に、例えば、カッタでウェーハの端部に傷をつけ、圧力をかけて傷を開くように割ることによりへきかいする。次に、蒸着あるいはスパッタリングを用いて、光射出側の端面（前方端面）に５％程度の低反射コーティング（図示せず）を形成し、前方端面とは反対側の端面（後方端面）に９５％程度の高反射コーティング（図示せず）を形成する。次に、リッジ部３０のストライプ方向にけがいてチップを割り出す。このようにして、本実施の形態の半導体レーザ１が製造される。
【００４１】
次に、本実施の形態の半導体レーザ１の作用および効果について説明する。
【００４２】
本実施の形態の半導体レーザ１では、ｐ側電極３１とｎ側電極３２との間に所定の電圧が印加されると、リッジ部３０で狭窄された電流が活性層２３に注入され、電子−正孔再結合によって発光が生じる。この光は、一対の端面により反射され、所定の波長でレーザ発振を生じ、レーザビームとして前端面から外部に射出される。
【００４３】
ところで、本実施の形態では、第２ｐ型クラッド層２７とコンタクト層２９との間に第２ｐ型クラッド層２７の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層２８が設けられている。これにより、光の分布がコンタクト層２９にまで広がるのを低屈折率層２８によって抑制することができる。これにより、コンタクト層２９での光吸収を低減することができるので、第２ｐ型クラッド層２７を厚くしなくても、光の内部損失を低減することができる。その結果、光取り出し効率を高くすることができ、高出力を得ることができる。
【００４４】
一般に、４元系の材料では、３元系の材料と比べて、熱抵抗が高い。そのため、４元系の材料で構成された半導体レーザをハイパワーで駆動した場合には、素子の温度が上昇し、出力の低下などの問題が生じる可能性がある。本実施の形態において、第２ｐ型クラッド層２７がｐ型（ＡｌtＧａ1-t）uＩｎ1-uＰ（０＜ｔ＜ｐ、０＜ｕ＜１）を含んで構成されている場合にも、熱抵抗に起因する出力低下などの問題が生じる可能性がある。しかし、本実施の形態では、第２ｐ型クラッド層２７とコンタクト層２９との間に低屈折率層２８が設けられている。これにより、例えば、低屈折率層２８の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とした場合には、低屈折率層２８が設けられていない従来構造における第２ｐ型クラッド層２７の厚さと比べて、第２ｐ型クラッド層２７および低屈折率層２８の合計厚さを薄くすることができる（図３、図４参照）。その結果、熱抵抗の高さに起因して、出力の低下などの問題が生じる虞を低減することができる。また、本実施の形態において、低屈折率層２８の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とした場合には、製造過程における結晶成長時間を、低屈折率層２８が設けられていない従来構造の結晶成長時間と比べて短くすることができる。これにより、生産性を向上させることもできる。
【００４５】
＜第１の実施の形態の変形例＞
（変形例１）
上記実施の形態では、第１ｐ型クラッド層２５の屈折率と第２ｐ型クラッド層２７の屈折率とが互いに異なっていたが、互いに等しくなっていてもよい。このとき、さらに、第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７の屈折率が、ｎ型クラッド層２１の屈折率と等しくなっていてもよい。
【００４６】
（変形例２）
また、上記実施の形態では、第１ｐ型クラッド層２５の禁制帯幅と第２ｐ型クラッド層２７の禁制帯幅とが互いに異なっていたが、互いに等しくなっていてもよい。このとき、さらに、第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７の禁制帯幅が、ｎ型クラッド層２１の禁制帯幅と等しくなっていてもよい。
【００４７】
（変形例３）
また、上記実施の形態では、第１ｐ型クラッド層２５の価電子帯の上端と第２ｐ型クラッド層２７の価電子帯の上端とが互いに異なっていたが、互いに等しくなっていてもよい。このとき、さらに、図５に示したように、第１ｐ型クラッド層２５の伝導帯の下端と第２ｐ型クラッド層２７の伝導帯の下端とが互いに等しくなっていてもよい。
【００４８】
また、上記実施の形態において、第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７が互いに同一の材料（組成比）によって構成されていてもよい。このとき、さらに、第１ｐ型クラッド層２５および第２ｐ型クラッド層２７が、ｎ型クラッド層２１の材料（組成比）と同一の材料（組成比）によって構成されていてもよい。
【００４９】
（変形例４）
また、上記実施の形態またはその変形例において、半導体層２０が、例えば、図６、図７に示したように、基板１０とｎ型クラッド層２１との間に、ｎ型クラッド層２１の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層３３（第２低屈折率層）を有していてもよい。低屈折率層３３は、基板１０と直接、接していてもよいし、ｎ型クラッド層２１と同一の材料からなり、かつｎ型クラッド層２１の厚さよりも薄い半導体層を介して接していてもよい。
【００５０】
低屈折率層３３は、禁制帯幅が活性層２３およびｎ側ガイド層２２の禁制帯幅よりも大きなものであり、かつｎ型クラッド層２１の禁制帯幅よりも大きなものである。低屈折率層３３は、活性層２３およびｎ側ガイド層２２の屈折率よりも小さなものでもある。低屈折率層３３は、伝導帯の下端が活性層２３およびｎ側ガイド層２２の伝導帯の下端よりも高いものであり、かつｎ型クラッド層２１の伝導帯の下端よりも高いものである。低屈折率層３３は、例えばｎ型（ＡｌgＧａ1-g）hＩｎ1-hＰ（０．７≦ｇ≦１、０＜ｈ＜１）を含んで構成されている。
【００５１】
これにより、光の分布が基板１０にまで広がるのを低屈折率層３３によって抑制することができる。これにより、基板１０での光吸収を低減することができるので、ｎ型クラッド層２１を厚くしなくても、光の内部損失を低減することができる。
【００５２】
また、本変形例において、例えば、低屈折率層３３の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とした場合には、低屈折率層３３が設けられていない従来構造におけるｎ型クラッド層２１の厚さと比べて、ｎ型クラッド層２１および低屈折率層３３の合計厚さを薄くすることができる。その結果、熱抵抗の高さに起因して、出力の低下などの問題が生じる虞を低減することができる。また、本変形例において、低屈折率層３３の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とした場合には、製造過程における結晶成長時間を、低屈折率層３３が設けられていない従来構造の結晶成長時間と比べて短くすることができる。これにより、生産性を向上させることができる。
【００５３】
＜第２の実施の形態＞
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ２の断面構成の一例を表したものである。図９は、図８の半導体レーザ２の伝導帯のラインナップの一例を表したものである。本実施の形態の半導体レーザ２は、例えば、上記第１の実施の形態の半導体レーザ１と同様、記録型ＤＶＤなどの高密度光ディスク用の６００ｎｍ帯（例えば６５０ｎｍ）の光を端面(図示せず)から射出可能な端面発光型の半導体レーザである。
【００５４】
この半導体レーザ２は、例えば、基板１０上に半導体層２０を備えたものである。半導体レーザ２は、第２ｐ型クラッド層２７とコンタクト層２９との間に低屈折率層２８を有しておらず、基板１０とｎ型クラッド層２１との間に、ｎ型クラッド層２１の屈折率よりも低い屈折率の低屈折率層３３（第２低屈折率層）を有している。その点で、半導体レーザ２は、上記第１の実施の形態の半導体レーザ１の構成と相違する。
【００５５】
低屈折率層３３は、禁制帯幅が活性層２３およびｎ側ガイド層２２の禁制帯幅よりも大きなものであり、かつｎ型クラッド層２１の禁制帯幅よりも大きなものである。低屈折率層３３は、活性層２３およびｎ側ガイド層２２の屈折率よりも小さなものでもある。低屈折率層３３は、伝導帯の下端が活性層２３およびｎ側ガイド層２２の伝導帯の下端よりも高いものであり、かつｎ型クラッド層２１の伝導帯の下端よりも高いものである。低屈折率層３３は、例えばｎ型（ＡｌgＧａ1-g）hＩｎ1-hＰ（０．７≦ｇ≦１、０＜ｈ＜１）を含んで構成されている。
【００５６】
なお、低屈折率層３３は、基板１０と直接、接していてもよいし、ｎ型クラッド層２１と同一の材料からなり、かつｎ型クラッド層２１の厚さよりも薄い半導体層を介して接していてもよい。
【００５７】
これにより、光の分布が基板１０にまで広がるのを低屈折率層３３によって抑制することができる。これにより、基板１０での光吸収を低減することができるので、ｎ型クラッド層２１を厚くしなくても、光の内部損失を低減することができる。
【００５８】
また、本実施の形態において、例えば、低屈折率層３３の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とした場合には、低屈折率層３３が設けられていない従来構造におけるｎ型クラッド層２１の厚さと比べて、ｎ型クラッド層２１および低屈折率層３３の合計厚さを薄くすることができる。その結果、熱抵抗の高さに起因して、出力の低下などの問題が生じる虞を低減することができる。また、本実施の形態において、低屈折率層３３の厚さを０．１μｍ以上０．５μｍ以下とした場合には、製造過程における結晶成長時間を、低屈折率層３３が設けられていない従来構造の結晶成長時間と比べて短くすることができる。これにより、生産性を向上させることができる。
【００５９】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。
【００６０】
例えば、上記実施の形態では、半導体レーザ１に１つのリッジ部３０が設けられている場合についての説明がなされていたが、本発明は、複数のリッジ部３０が設けられている場合にももちろん適用可能である。
【００６１】
また、上記実施の形態では、ＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体レーザを例にして本発明を説明したが、ハイパワー系の他の化合物半導体レーザにも適用可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…半導体レーザ、１０…基板、２０…半導体層、２１…ｎ型クラッド層、２２…ｎ側ガイド層、２３…活性層、２４…ｐ側ガイド層、２５…第１ｐ型クラッド層、２６…エッチングストップ層、２７…第２ｐ型クラッド層、２８，３３…低屈折率層、２９…コンタクト層、３０…リッジ部、３１…ｐ側電極、３２…ｎ側電極。
【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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