(57)【要約】【課題】量子ドットレーザにおいて、導波領域での高次モードの発生が抑制される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、ＡｌＧａＡｓ層である下部クラッド層１４と、下部クラッド層１４上に設けられ、複数の量子ドットを有する活性層１８と、活性層１８上に順次設けられた第１ＡｌＧａＡｓ層７４と第２ＡｌＧａＡｓ層７６と第３ＡｌＧａＡｓ層７８とを有し、第２ＡｌＧａＡｓ層７６と第３ＡｌＧａＡｓ層７８とは孤立したリッジ部２６を形成し、リッジ部２６の両側には第１ＡｌＧａＡｓ層７４が残存する、第１導電型と反対の導電型の第２導電型である上部クラッド層２２と、を具備し、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比は、第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８のＡｌ組成比よりも大きい半導体レーザである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型を有し、ＡｌＧａＡｓ層である下部クラッド層と、
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、
前記活性層上に順次設けられた第１ＡｌＧａＡｓ層と第２ＡｌＧａＡｓ層と第３ＡｌＧａＡｓ層とを有し、前記第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第３ＡｌＧａＡｓ層とは孤立したリッジ部を形成し、前記リッジ部の両側には前記第１ＡｌＧａＡｓ層が残存する、前記第１導電型と反対の導電型の第２導電型である上部クラッド層と、を具備し、
前記第２ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は、前記第１ＡｌＧａＡｓ層及び前記第３ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記第２ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は０．４以上であり、前記第１ＡｌＧａＡｓ層及び前記第３ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は０．４未満である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】
前記第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は０．３以上０．４未満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１から３のいずれか一項記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記第１ＡｌＧａＡｓ層の厚さは１００ｎｍ以上であ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６記載の半導体レーザ。
【請求項８】
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層上に設けられＡｌ組成比が０．４以上の第５ＡｌＧａＡｓ層とを有する下部クラッド層と、
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、
前記活性層上に順次設けられたＡｌ組成比が０．３以上０．４未満の第１ＡｌＧａＡｓ層とＡｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層とＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層とを有し、前記第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第３ＡｌＧａＡｓ層とは孤立したリッジ部を形成すると共に前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有し、前記リッジ部の両側では厚さが１００ｎｍ以上の前記第１ＡｌＧａＡｓ層が残存している、前記第１導電型と反対の導電型の第２導電型である上部クラッド層と、を具備することを特徴とする半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、量子ドットを有する活性層を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）をした上部クラッド層４が形成されている。上部クラッド層４は、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】特開平８−８８３４５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】
特許文献２において、リッジ部はウエットエッチングで形成されている（００２５段落参照）。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ウエットエッチングによりリッジ部を形成した場合の例であり、光の伝搬方向に垂直な断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、ｎ型基板１０２上に下部クラッド層１０４、量子ドット活性層１０６、上部クラッド層１０８が順次積層されている。上部クラッド層１０８はリッジ部１１０を有している。リッジ部１１０の上面にはｐ用電極１１２が、基板１０２の下面にはｎ用電極１１４が設けられている。リッジ部１１０は、ウエットエッチングで形成されることにより、台形様形状をしている。即ち、リッジ部１１０の上面の幅Ｗｔｏｐに対し、下面の幅Ｗｂｏｔが大きくなっている。
【０００６】
このような構造でレーザ発振を行うと、図１（ａ）のように、リッジ部１１０下の量子ドット活性層１０６内に基底モードＭ０の導波モードが生成される。しかしながら、図１（ｂ）のように、第１高次モードＭ１の導波モードもリッジ部１１０下の量子ドット活性層１０６内に生成されてしまう。リッジ部１１０下の量子ドット活性層１０６及びその近傍が発振光の導波領域であるため、リッジ部１１０下の量子ドット活性層１０６内に第１高次モードＭ１が生成されると、第１高次モードＭ１の光が発振光に混入してしまい、発振光の強度損失等が生じる。
【０００７】
また、ファイバとの結合効率を向上させるには、活性層への光閉じ込めを強くし、発振光の形状が円形に近いことが求められる。しかしながら、導波領域で高次モードが生成されると、発振光の近視野像（ＮＦＰ）が歪み、その結果、遠視野像（ＦＦＰ）の形状の悪化が生じて、ファイバとの結合効率が低下してしまう。量子ドットレーザは、量子ドット活性層が厚くなる傾向があるため、このような高次モードの制御が難しい。
【０００８】
そこで、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、導波領域での高次モードの発生が抑制される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】
【０００９】
本発明は、第１導電型を有し、ＡｌＧａＡｓ層である下部クラッド層と、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、前記活性層上に順次設けられた第１ＡｌＧａＡｓ層と第２ＡｌＧａＡｓ層と第３ＡｌＧａＡｓ層とを有し、前記第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第３ＡｌＧａＡｓ層とは孤立したリッジ部を形成し、前記リッジ部の両側には前記第１ＡｌＧａＡｓ層が残存する、前記第１導電型と反対の導電型の第２導電型である上部クラッド層と、を具備し、前記第２ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は、前記第１ＡｌＧａＡｓ層及び前記第３ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする半導体レーザである。本発明によれば、導波領域での高次モードの発生を抑制することができる。
【００１０】
上記構成において、前記第２ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は０．４以上であり、前記第１ＡｌＧａＡｓ層及び前記第３ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は０．４未満である構成とすることができる。この構成によれば、リッジ部の両側に第１ＡｌＧａＡｓ層が残存する構造を容易且つ確実に得ることができる。
【００１１】
上記構成において、前記第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比は０．３以上０．４未満である構成とすることができる。この構成によれば、基底モードの光閉じ込め係数をある程度大きくしつつ、高次モードの発生を抑制することができる。
【００１２】
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。
【００１３】
上記構成において、前記第１ＡｌＧａＡｓ層の厚さは１００ｎｍ以上である構成とすることができる。この構成によれば、高次モードの発生を抑制することができる。
【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層上に設けられＡｌ組成比が０．４以上の第５ＡｌＧａＡｓ層とを有する下部クラッド層と、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、前記活性層上に順次設けられたＡｌ組成比が０．３以上０．４未満の第１ＡｌＧａＡｓ層とＡｌ組成比が０．４以上の第２ＡｌＧａＡｓ層とＡｌ組成比が０．４未満の第３ＡｌＧａＡｓ層とを有し、前記第２ＡｌＧａＡｓ層と前記第３ＡｌＧａＡｓ層とは孤立したリッジ部を形成すると共に前記リッジ部の最小幅は前記第２ＡｌＧａＡｓ層が有し、前記リッジ部の両側では厚さが１００ｎｍ以上の前記第１ＡｌＧａＡｓ層が残存している、前記第１導電型と反対の導電型の第２導電型である上部クラッド層と、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、リッジ部の両側に第１ＡｌＧａＡｓ層が残存する構造を容易且つ確実に得ることができ、基底モードの光閉じ込め係数をある程度大きくしつつ、高次モードの発生を抑制することができる。また、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。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、導波領域での高次モードの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、リッジ部をウエットエッチングで形成した量子ドットレーザの例を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）及び図２（ｂ）は、本発明の原理を説明するための量子ドットレーザの断面図である。
【図３】図３は実施例に係る量子ドットレーザの断面斜視図である。
【図４】図４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５】図５（ａ）から図５（ｄ）は実施例に係る量子ドットレーザの製造工程を示した断面図である。
【図６】図６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７】図７は図３の量子ドットレーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変化させたときの、光閉じ込め係数のシミュレーション結果を示した図である。
【図８】図８は図３の量子ドットレーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層のＡｌ組成比を変化させたときの、ＦＦＰ半値全幅のシミュレーション結果を示した図である。
【図９】図９は図３の量子ドットレーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層の膜厚を変化させたときの、光閉じ込め係数のシミュレーション結果を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
まず初めに、図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて、本発明の原理を説明する。図２（ａ）及び図２（ｂ）のように、リッジ部１１０の断面形状は、長方形様形状をしている。即ち、リッジ部１１０の上面の幅Ｗｔｏｐと下面の幅Ｗｂｏｔとがほぼ同じである。また、リッジ部１１０の両側の量子ドット活性層１０６上には、上部クラッド層１０８が残存している。その他の構造は図１（ａ）及び図１（ｂ）と同じである。
【００２０】
このような構造でレーザ発振を行うと、図２（ａ）のように、基底モードＭ０の導波モードは導波領域Ｒ内（リッジ部１１０下の量子ドット活性層１０６内）に形成される。また、図２（ｂ）のように、第１高次モードＭ１の導波モードはリッジ部１１０の両側の量子ドット活性層１０６内に形成される。したがって、導波領域Ｒ内での高次モードの発生が抑制できる。このように導波領域Ｒ内での高次モードの発生が抑制できるのは、リッジ部１１０の両側に上部クラッド層１０８の一部を残存させることで、近視野像（ＮＦＰ）の水平方向の伸びを促進できるためと考えられる。以下に、この原理を用いた本発明の半導体レーザの実施例として量子ドットレーザ２００について説明する。
【実施例】
【００２１】
図３は実施例に係る量子ドットレーザ２００の断面斜視図である。図３のように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファ層１２、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなる下部クラッド層１４、アンドープＧａＡｓからなるスペーサ層１６、量子ドットを６層から８層積層した量子ドット活性層１８、アンドープＧａＡｓからなるスペーサ層２０、ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる上部クラッド層２２、及びｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層２４が順次積層されている。
【００２２】
表１は、各層の材料、膜厚及びドーピング濃度を示す。表１のように、下部クラッド層１４は、第４ＡｌＧａＡｓ層７０と第５ＡｌＧａＡｓ層７２とで構成される。第４ＡｌＧａＡｓ層７０のＡｌ組成比Ｘは量子ドット活性層１８の層数により異なり、量子ドット活性層１８の層数が６層ではＡｌ組成比が０．２７であり、７層では０．２５であり、８層では０．２３である。即ち、第４ＡｌＧａＡｓ層７０のＡｌ組成比は０．４未満である。第５ＡｌＧａＡｓ層７２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。
【００２３】
上部クラッド層２２は、第１ＡｌＧａＡｓ層７４、第２ＡｌＧａＡｓ層７６、及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８で構成される。第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比は０．３５であり、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比は０．４５であり、第３ＡｌＧａＡｓ層７８のＡｌ組成比は０．３５である。
【表１】
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【００２４】
図３に戻り、上部クラッド層２２を構成する３層のうちの第２ＡｌＧａＡｓ層７６と第３ＡｌＧａＡｓ層７８とは、コンタクト層２４と共にリッジ部２６を形成している。リッジ部２６の断面形状は長方形様形状をしている。リッジ部２６の両側には凹部２８が形成されている。上部クラッド層２２を構成する３層のうちの第１ＡｌＧａＡｓ層７４は、リッジ部２６の両側に残存している。
【００２５】
コンタクト層２４上及び凹部２８表面には保護膜３０として酸化シリコン膜が形成されている。リッジ部２６のコンタクト層２４上にｐ用電極３２が形成されている。ｐ用電極３２と配線３３とを介し接続するパッド３４が形成されている。基板１０の下面にはｎ用電極３６が形成されている。
【００２６】
図４は量子ドット活性層１８の１層分のドット層３８を示した図である。量子ドット４０は０．８ｎｍ厚のＩｎＡｓより形成される。量子ドット４０間に膜厚３．６ｎｍのＩｎＧａＡｓ層４２が形成される。量子ドット４０及びＩｎＧａＡｓ層４２を覆うように、膜厚１４．４ｎｍのアンドープＧａＡｓ層４４が形成される。アンドープＧａＡｓ層４４上に膜厚１０ｎｍのｐ型ＧａＡｓ層４６、膜厚１２ｎｍのアンドープＧａＡｓ層４８が順次形成される。アンドープＧａＡｓ層４４、ｐ型ＧａＡｓ層４６、及びアンドープＧａＡｓ層４８はバリア層５０を構成する。ドット層３８を構成する各層の材料、膜厚及びドーピング濃度を表２に示す。
【表２】
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【００２７】
次に、図５（ａ）から図５（ｄ）を用い、実施例に係る量子ドットレーザ２００の製造方法を説明する。図５（ａ）のように、ｎ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１２、下部クラッド層１４、スペーサ層１６、複数の量子ドットを有する量子ドット活性層１８、スペーサ層２０、上部クラッド層２２、及びコンタクト層２４を順次堆積し形成する。
【００２８】
図５（ｂ）のように、コンタクト層２４上にフォトレジスト５２を形成する。フォトレジスト５２をマスクに第２ＡｌＧａＡｓ層７６に達するように、上部クラッド層２２とコンタクト層２４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２２とコンタクト層２４との側面はほぼ垂直となる。
【００２９】
図５（ｃ）のように、ウエットエッチング法を用い上部クラッド層２２の第２ＡｌＧａＡｓ層７６をエッチングする。このとき、第１ＡｌＧａＡｓ層７４、第２ＡｌＧａＡｓ層７６、及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８は、ウエットエッチング溶液に曝されることになる。第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比（０．４５）は、第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８のＡｌ組成比（０．３５）と異なることから、ウエットエッチングによるエッチングレートに差が生じる。
【００３０】
ここで、図６を用い、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説明する。図６のように、ＡｌＧａＡｓ層は、Ａｌ組成比が０．４を超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を超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。
【００３１】
これにより、図５（ｃ）において、例えば濃弗酸や弗酸水溶液を用い、第２ＡｌＧａＡｓ層７６をウエットエッチングすることにより、第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８に対して第２ＡｌＧａＡｓ層７６を選択的にエッチングすることができる。したがって、第２ＡｌＧａＡｓ層７６と第３ＡｌＧａＡｓ層７８とによりリッジ部２６が形成され、リッジ部２６の両側の凹部２８には第１ＡｌＧａＡｓ層７４が量子ドット活性層１８上に残存する。また、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のエッチングレートが第３ＡｌＧａＡｓ層７８のエッチングレートより速いことから、第２ＡｌＧａＡｓ層７６にはリッジ部２６のくびれ５４が形成される。
【００３２】
図５（ｄ）のように、コンタクト層２４上にｐ用電極３２を、ｎ型基板１０の下面にｎ用電極３６を形成する。これにより、実施例に係る量子ドットレーザ２００が完成する。
【００３３】
図７は図３に示した構造の量子ドットレーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比に対する光閉じ込め係数Γ０及びΓ１を示したシミュレーション結果である。なお、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比以外は、表１で示した各層の材料及び膜厚等を用いている。光閉じ込め係数Γ０及びΓ１は、基底モードＭ０及び第１高次モードＭ１において、図２（ａ）に示した導波領域Ｒ内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じ込め係数Γ０及びΓ１とした。また、量子ドット活性層１８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）の各場合についてのシミュレーション結果を示している。量子ドット活性層１８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１８は６層以上が好ましいこと、また、量子ドット活性層１８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。
【００３４】
図７のように、量子ドット活性層１８が６層、７層、８層いずれの場合においても、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比が小さくなるに従い、基底モードＭ０の光閉じ込め係数Γ０は増加する傾向にあり、第１高次モードＭ１の光閉じ込め係数Γ１も増加する傾向にある。特に、Ａｌ組成比が０．３より小さい場合において、第１高次モードＭ１の光閉じ込め係数Γ１の増加が顕著に現れることから、Ａｌ組成比が０．３より小さくなることは好ましくない。
【００３５】
図８は図３に示した構造の量子ドットレーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層７４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。なお、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比以外は、表１で示した各層の材料及び膜厚等を用いている。ここで、水平方向ＦＦＰとは、基板１０に水平な方向のＦＦＰ半値全幅であり、垂直ＦＦＰとは、各層の積層方向のＦＦＰ半値全幅である。
【００３６】
図８のように、量子ドット活性層１８が６層、７層、８層いずれの場合においても、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比が大きくなるに従い、水平方向ＦＦＰ、垂直方向ＦＦＰ共に小さくなる。特に、垂直方向ＦＦＰは水平方向ＦＦＰに比べ低下率が大きいため、Ａｌ組成比が大きくなるに従い、水平方向ＦＦＰと垂直方向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。
【００３７】
図９は図３に示した構造の量子ドットレーザにおいて、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚に対する光閉じ込め係数Γ０及びΓ１を示したシミュレーション結果である。なお、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚以外は、表１で示した各層の材料及び膜厚等を用いている。量子ドット活性層１８が６層、７層、８層の各場合のシミュレーション結果を示している。
【００３８】
図９のように、量子ドット活性層１８が６層、７層、８層いずれの場合においても、基底モードＭ０の光閉じ込め係数Γ０は、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚が厚くなるに従い低下する傾向にある。第１高次モードＭ１の光閉じ込め係数Γ１についても、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚が厚くなるに従い低下する傾向にある。特に、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚が１００ｎｍより小さくなると、横高次モードが発生し、光閉じ込め係数Γ１が増大する恐れが生じる。したがって、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚は１００ｎｍ以上である場合が好ましい。
【００３９】
実施例によれば、図３のように、量子ドット活性層１８上に設けられた上部クラッド層２２は、孤立したリッジ部２６を形成する第２ＡｌＧａＡｓ層７６及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８と、リッジ部２６の両側に残存する第１ＡｌＧａＡｓ層７４と、で構成される。このように、リッジ部２６の両側の量子ドット活性層１８上に第１ＡｌＧａＡｓ層７４を残存させることで、図２（ｂ）で説明したように、第１高次モードＭ１の導波モードはリッジ部２６の両側の量子ドット活性層１８内に形成される。したがって、リッジ部２６下の量子ドット活性層１８内（導波領域Ｒ内）での高次モードの発生を抑制できる。
【００４０】
また、図５（ａ）のように、ドライエッチングで第３ＡｌＧａＡｓ層７８を除去し、図５（ｃ）のように、ウエットエッチングで第２ＡｌＧａＡｓ層７６を除去する。第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比は第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８のＡｌ組成比より大きいため、ウエットエッチングにおいて、第２ＡｌＧａＡｓ層７６を第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８に対して選択的にエッチングができる。したがって、リッジ部２６を長方形様形状としつつ、第１ＡｌＧａＡｓ層７４を確実に残存させることができる。
【００４１】
第３ＡｌＧａＡｓ層７８と第２ＡｌＧａＡｓ層７６とを共にドライエッチングで除去した場合、第１ＡｌＧａＡｓ層７４にダメージを与えることがある。しかしながら、図５（ａ）及び図５（ｃ）のように、第３ＡｌＧａＡｓ層７８はドライエッチングで除去し、第２ＡｌＧａＡｓ層７６はウエットエッチングで除去することで、第１ＡｌＧａＡｓ層７４に与えるダメージを抑制できる。
【００４２】
したがって、図６に示すように、ウエットエッチングで第２ＡｌＧａＡｓ層７６を第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８に対して選択的にエッチングするために、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比は０．４以上で、第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８のＡｌ組成比は０．４未満である場合が好ましい。特に、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のエッチングレートをより速くするという目的からは、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比は０．４５以上がより好ましい。第１ＡｌＧａＡｓ層７４と第３ＡｌＧａＡｓ層７８とのエッチングレートをより遅くするという目的からは、第１ＡｌＧａＡｓ層７４と第３ＡｌＧａＡｓ層７８とのＡｌ組成比は０．３５以下がより好ましい。また、第２ＡｌＧａＡｓ層７６の抵抗を低減するという観点からは、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のＡｌ組成比は０．６以下である場合が好ましく、０．５以下である場合がより好ましい。また、第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８がクラッド層として機能するという観点からは、第１ＡｌＧａＡｓ層７４及び第３ＡｌＧａＡｓ層７８のＡｌ組成比は０．２以上が好ましく、０．３以上がより好ましい。
【００４３】
第２ＡｌＧａＡｓ層７６のエッチングレートが、第３ＡｌＧａＡｓ層７８のエッチングレートより速いことから、図５（ｃ）のように、リッジ部２６の最小幅Ｗ１は第２ＡｌＧａＡｓ層７６が有することになる。
【００４４】
図７で説明したように、導波領域Ｒでの高次モードの発生を抑制するためには、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比は０．３以上である場合が好ましい。また、上述したように、第２ＡｌＧａＡｓ層７６のウエットエッチングの際に、第１ＡｌＧａＡｓ層７４が除去されないためには、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比は０．４未満の場合が好ましく、０．３５以下の場合がより好ましい。したがって、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比は０．３以上０．４未満である場合が好ましく、０．３２以上０．３８以下である場合がより好ましく、０．３４以上０．３６以下である場合がさらに好ましい。また、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比を０．４未満とすることで、図７に示すように、基底モードＭ０の光閉じ込め係数Γ０の低下を抑えることもできる。つまり、第１ＡｌＧａＡｓ層７４のＡｌ組成比を０．３以上０．４未満とすることで、基底モードの光閉じ込め係数をある程度大きくしつつ、高次モードの発生を抑制でき、且つ、リッジ部２６の両側に第１ＡｌＧａＡｓ層７４が残存する構造を容易かつ確実に形成することが可能となる。
【００４５】
図９で説明したように、高次モードの発生を抑制するためには、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚は１００ｎｍ以上である場合が好ましい。また、基底モードの光閉じ込め係数をある程度大きくしつつ、高次モードの発生を抑制するには、第１ＡｌＧａＡｓ層７４の膜厚は１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である場合が好ましく、１００ｎｍ以上１７０ｎｍ以下がより好ましく、１００ｎｍ以上１５０ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００４６】
量子ドット活性層１８は、図４のように、水平に設けられたＩｎＡｓからなる量子ドット４０と、量子ドット４０の間に設けられたＩｎＧａＡｓ層４２と、量子ドット４０及びＩｎＧａＡｓ層４２を覆うバリア層５０とで構成されるドット層３８が積層されている。ドット層３８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１８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。
【００４７】
図３のように、下部クラッド層１４は、Ａｌ組成比が０．４未満の第４ＡｌＧａＡｓ層７０と第４ＡｌＧａＡｓ層７０上に設けられたＡｌ組成比が０．４以上の第５ＡｌＧａＡｓ層７２とで構成される場合が好ましい。このように、下部クラッド層１４にＡｌ組成比が０．４以上の第５ＡｌＧａＡｓ層７２を有することで、発振光が下方向に広がることを抑制でき、発振光の形状を円形に近づけることができる。
【００４８】
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型である場合でもよい。また、第１ＡｌＧａＡｓ層７４は、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ層の単層である場合を例に説明したが、Ａｌ組成比が０．３以上０．４未満の条件を満たす層が複数設けられている場合でもよい。この場合、複数層の合計膜厚が１００ｎｍ以上である場合が好ましい。
【００４９】
以上、本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】
【００５０】
１０  基板
１２  バッファ層
１４  下部クラッド層
１６  スペーサ層
１８  量子ドット活性層
２０  スペーサ層
２２  上部クラッド層
２４  コンタクト層
２６  リッジ部
２８  凹部
３０  保護膜
３２  ｐ用電極
３３  配線
３４  パッド
３６  ｎ用電極
３８  ドット層
４０  量子ドット
５０  バリア層
５４  くびれ
７０  第４ＡｌＧａＡｓ層
７２  第５ＡｌＧａＡｓ層
７４  第１ＡｌＧａＡｓ層
７６  第２ＡｌＧａＡｓ層
７８  第３ＡｌＧａＡｓ層
２００  量子ドットレーザ
【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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