(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型のＧａＡｓ基板上に、
第１導電型のＡｌＧａＡｓの第１クラッド層と、
ノンドープＧａＡｓの第１ガイド層と、
ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮまたはＧａＮＡｓの活性層と、
ノンドープＧａＡｓの第２ガイド層と、
第２導電型ＡｌＧａＡｓの第２クラッド層が順次積層された積層体と、
前記第２ガイド層の表面から前記第１ガイド層の途中までメサエッチングされて形成されたメサ部のＡｌを含まない再結晶成長面から順次成長された第２導電型ＡｌＧａＡｓまたはＧｓＡｓの第１電流狭窄層及び第１導電型ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓの第２電流狭窄層からなる電流をブロックする埋め込み層と、
前記第２電流狭窄層と前記第２クラッド層との間に形成された第１導電型ＧａＡｓのキャップ層と
を有する
埋め込み型半導体レーザ素子。
【請求項２】
ＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ層もしくはＧａＩｎＮＡｓ層とＧａＡｓ層、または、ＧａＡｓＳｂＮ層、ＧａＡｓＳｂ層もしくはＧａＡｓＮ層とＧａＡｓ層で形成された回折格子層を有する
請求項１記載の埋め込み型半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋め込み型半導体レーザ素子、特に窒素を含む活性層を用いたＧａＡｓ系の埋め込み型半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の光通信は、波長１．３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の半導体レーザが用いられ、このような波長帯では、従来ＩｎＰ系の半導体レーザが実用化され用いられている(非特許文献１参照)。しかし、ＩｎＰ系半導体レーザは、材料費が高く、また、温度特性が悪いため冷却装置が必要となり一般的に高価となっている。
最近、ＧａＡｓ基板を用いるため安価でかつ大口径な基板を作製することができ、さらに、そのＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＮＡｓの活性層を用いることにより波長１．３μｍ以上の発光を得られることが明らかとなった（非特許文献２参照）。
このように活性層がＧａＩｎＮＡｓの半導体レーザでは優れた温度特性を示すことがわかっている。つまり、ＧａＡｓ基板上にＧａＩｎＮＡｓの活性層を有する半導体レーザを用いることにより、従来のＩｎＰ系半導体レーザの問題点を解決できる可能性がある。
【０００３】
通信用の光デバイスでは、一般的に埋め込み型（ＢＨ）半導体レーザ素子が用いられることが多い（非特許文献１参照）。活性層にＧａＩｎＮＡｓを用いた半導体レーザ装置も提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１３−２２３４３７号公報
【非特許文献１】光通信素子光学(米津宏雄 著、光学図書、７８頁、２４０〜２４１頁)
【非特許文献２】1.3um continuous-wave lasing operation in GaInNAsquantum-well lasers Nakahara, K.; Kondow, M.; Kitatani, T.; Larson, M.C.; Uomi, K.; Photonics Technology Letters, IEEE , Volume: 10 Issue: 4 , April 1998 Page(s): 487 -488
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
その埋め込み型半導体レーザ素子は、しきい電流を低減することができ、かつ、光ファイバへの結合効率向上に重要であるアスペクト比を１に近づけることができる。また、横方向の光閉じ込めの制御が可能となるため、空間ホールバーニングを抑制することで、単一横モード発振が可能となる。
しかし、特許文献１及び非特許文献２のようなＧａＡｓ基板を用いた光デバイスでは、信頼性の高い埋め込み型半導体レーザを実現することが困難であった。特に、ＧａＡｓ系デバイスでは、光を閉じ込めるためにＡｌＧａＡｓ層を用いることが多い。しかし、ガイド層にＡｌを含んだ層を用いる場合、作成途中でＡｌを含んだ層が表面に出ると大気に侵されて激しく酸化されるため、半導体レーザ素子の中に酸素が取り込まれてしまい、半導体レーザ素子の劣化が促進されて信頼性が大きく低下する。
逆に、ガイド層にＡｌを含まないＩｎＧａＰ層を用いる場合は、熱抵抗が高くなるため、ＧａＡｓ系デバイスのメリットである温度特性を劣化させる原因となる。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑み、活性層に窒素（Ｎ）を含む化合物半導体層を用いて、特に優れ、かつ信頼性の高いＧａＡｓ系の埋め込み型半導体レーザ素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の埋め込み型半導体レーザ素子は、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、第１導電型のＡｌＧａＡｓの第１クラッド層と、ノンドープＧａＡｓの第１ガイド層と、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮまたはＧａＮＡｓの活性層と、ノンドープＧａＡｓの第２ガイド層と、第２導電型ＡｌＧａＡｓの第２クラッド層が順次積層された積層体を有する。また、前記第２ガイド層の表面から前記第１ガイド層の途中までメサエッチングされて形成されたメサ部のＡｌを含まない再結晶成長面から順次成長された第２導電型ＡｌＧａＡｓまたはＧｓＡｓの第１電流狭窄層及び第１導電型ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓの第２電流狭窄層からなる電流をブロックする埋め込み層と、前記第２電流狭窄層と前記第２クラッド層との間に形成された第１導電型ＧａＡｓのキャップ層とを有する。
【０００７】
本発明の埋め込み型半導体レーザ素子としては、回折格子層を有して分布帰還型（ＤＦＢ）に構成することができる。前記回折格子層は、ＡｌＧａＡｓ層とＧａＡｓ層、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ層もしくはＧａＩｎＮＡｓ層とＧａＡｓ層、または、ＧａＡｓＳｂＮ層、ＧａＡｓＳｂ層もしくはＧａＡｓＮ層とＧａＡｓ層で形成することができる。
【０００８】
本発明の埋め込み型半導体レーザ素子では、活性層にＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮ、または、ＧａＮＡｓを用いるので屈折率が大きくなる。そのため、ガイド層を厚くしても活性層への光閉じ込めを高くすることが可能である。これによってメサエッチングをガイド層の途中までとし、埋め込み層を形成する際の再成長面にＡｌを含まない面とすることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の埋め込み型半導体レーザ素子によれば、ＧａＡｓ系の半導体レーザであるので熱抵抗を低くすることができ、また、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮ、または、ＧａＮＡｓの活性層を用いるので、ガイド層（バリア層）と活性層の荷電子のバンドギャップ差であるΔＥｃを大きく取れるために、従来のＩｎＰ系の半導体レーザ素子に比べて、温度特性が優れるものである。これより、本発明の埋め込み型半導体レーザは、冷却装置を必要としないアンクール半導体レーザ素子に適するものである。また、ＧａＡｓ基板は、安価で大口径化が可能であり、これらのことから、優れた特性を持つ半導体レーザを安価に実現することができる。
【００１０】
また、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮ、または、ＧａＮＡｓの活性層は、屈折率が大きくなるため、ＧａＡｓのガイド層を厚くすることが可能である。
これより、Ａｌを含む層を大気にさらすことなく、埋め込み型半導体レーザ素子を作製することができる。つまり、ガイド層の界面に、素子劣化の原因となる酸素を残さずに埋め込み型半導体レーザ素子を作製することが可能である。
【００１１】
つまり、ＧａＩｎＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮ、または、ＧａＮＡｓを活性層とすることにより、低しきい電流で、かつ信頼性の高い埋め込み型半導体レーザ素子を作製することができる。
【００１２】
また、本発明の埋め込み型半導体レーザ素子は、ＤＦＢ半導体レーザ素子として作製することができる。ＤＦＢ半導体レーザ素子として構成したときは温度特性が優れた１．３μｍ帯半導体レーザが得られ、例えば光出力の線形性が重要となるアナログレーザなどに適する構造である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明に係る埋め込み型半導体レーザ素子の一実施の形態である。
本実施の形態の埋め込み型半導体レーザ素子１は、第１導電型のＧａＡｓ基板２上に順次、第１導電型のＡｌＧａＡｓによる第１クラッド層３と、ノンドープのＧａＡｓによる第１導電型の第１光ガイド層４と、窒素（Ｎ）を含むＧａＡｓ系による活性層、本例ではＧａＩｎＮＡｓによる活性層を有する活性領域５と、ノンドープのＧａＡｓによる第２導電型の第２光ガイド層６を積層し、メサエッチングによる除去部に電流を狭窄するための埋め込み層、いわゆる電流狭窄層（電流をブロックする電流ブロッキング層ともいう）１３を形成し、さらに、第２光ガイド層６に接して第２導電型のＡｌＧａＡｓによる第２クラッド層１１、第２導電型のＧａＡｓによるキャップ層１２を積層して構成される。
そして、本実施の形態では、特に、メサエッチングをＡｌを含まない第２光ガイド層６からＡｌを含まない第１光ガイド層４の途中まで行い、第１、第２光ガイド層４、６及び活性層５を含めてＡｌを含まない再成長面１４から成長して電流狭窄層１３を形成するようにする。
【００１４】
電流狭窄層１３は、例えば、第１導電型の第１光ガイド層４に接する第２導電型の第１半導体層８とその上の第１導電型の第２半導体層９により、ｐｎ接合ｊを有するように形成することができる。電流狭窄層１３の第１半導体層８と第２半導体層９としては、ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓで形成することができる。その他、電流狭窄層１３は絶縁層により形成することも可能である。
さらに電流狭窄層１３と第２クッラド層１１との間に第１導電型のＧａＡｓによるキャップ層１０が形成される。
【００１５】
活性領域５としては、例えばＧａＩｎＮＡｓの活性層とＧａＡｓのバリア層とによる量子井戸構造、例えば二重量子井戸（ＤＱＷ）構造で形成することができる。活性領域５を構成する活性層としては、上述のＧａＩｎＮＡｓの他、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮ、またはＧａＮＡｓ等で形成することができる。
メサエッチングによるメサ部は、共振器長方向にストライプ状に形成される。なお、図示せざるも第２導電型のキャップ層１２の表面に一方の電極が形成され、第１導電型のＧａＡｓ基板２の裏面に他方の電極が形成される。
【００１６】
次に、図２〜図４を参照して本実施の形態の埋め込み型半導体レーザ素子１の製造方法一実施の形態を説明する。同図は好ましい実施の形態を示すが、前述しように各層の組成はこれに限定されず、また各層の組成比、膜厚等もこれに限定されない。
本実施の形態の埋め込み型半導体レーザ素子１は、主面（１００）結晶面としたｎ型のＧａＡｓ基板２上に、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの第１クラッド層３を形成する、本例では、ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの第１クラッド層３を膜厚２μｍ成長する（図２Ａ参照）。次に、ノンドープＧａＡｓの第１ガイド層４を形成する。本例では、第１ガイド層４を膜厚５００ｎｍ成長する（図２Ｂ参照）。次に、ＧａＩｎＮＡｓ層を有する活性領域５を成長する（図２Ｃ参照）。この活性領域５は、ＧａＩｎＮＡｓの活性層とＧａＡｓのバリア層による二重量子井戸（ＤＱＷ）構造に形成される。次に、ノンドープＧａＡｓの第２ガイド層６を形成する。本例では、第２ガイド層６を膜厚５００ｎｍ成長する。このようにして基板２上にｎ型第1クラッド層３、第1光ガイド層４、活性領域５及び第2光ガイド層６をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法で積層した基板７を形成する（図２Ｄ参照）。
【００１７】
次に、基板７を取り出し、第２ガイド層６の上面にフォトリソグラフィー技術により、共振器長方向（紙面と直交する方向）に長いストライプパターンをなす耐エッチンマスク１５を形成する。本例では、基板７の第２ガイド層６上に、例えば約３μｍの幅のストライプパターンをなすＳｉＯ２マスク１５を形成する（図３Ｅ参照）。単一横モード発振するためのメサ幅、すなわち、ストライプパターン幅は、横方向の光閉じ込めにより変えることができる。
【００１８】
次に、ウエットエッチングによるメサエッチングによりメサ部１６を形成する。このとき、メサエッチングは、ＧａＡｓの第１ガイド層４で停止させることが重要である（図３Ｆ参照）。ｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの第１クラッド層３までエッチングを行うと、Ａｌを保有するｎ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの第１クラッド層３が大気にさらされるため、酸素と結合してしまう。このＡｌと結合した酸素を取り除くことは困難である。ＧａＡｓの第１ガイド層３表面上では、ＡｓＨ３中で７００℃以上アニールを行えば、ＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectrometry）による検出限界以下まで酸素濃度を低減させることができる。また、エッチングを正確にとめるためには、さらにＩｎＧａＰによるエッチングストップ層などを用いても良い。このメサエッチングにより、エッチング除去部の面、すなわちメサ部１６の両側の再結晶成長面１４は、第１、第２ガイド層４，６、活性領域５を含む全面がＡｌを含まない面となる。
【００１９】
次に、メサ部１６を形成した後、ＳｉＯ２マスク１５を除去せずに、ＭＯＣＶＤ炉内に導入し、メサ部１６の両側にｎ型ＡｌＧａＡｓの第１半導体層（いわゆる、第１電流狭窄層）８及びｐ型ＡｌＧａＡｓの第２半導体層（いわゆる、第２電流狭窄層）９を順次選択成長して電流狭窄層となる埋め込み層１３を形成する。ＡｌＧａＡｓの第１電流狭窄層８，第２電流狭窄層９は、Ａｌ組成０．３以下が望ましい。それ以上では、電流狭窄層１３の選択成長が困難となることに加え、レーザ素子の熱抵抗も上昇してしまう。本例では、第１、第２電流狭窄層８，９の組成比をＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓとする。次にｎ型ＧａＡｓの第１キャップ層１０を形成する（図３Ｇ参照）。
【００２０】
次に選択成長後、基板７をＭＯＣＶＤ炉から取り出し、ＳｉＯ２マスク１５を除去する。ＳｉＯ２マスク１５の除去後、もう一度、基板７をＭＯＣＶＤ炉の中に導入し、ｐ型ＡｌＧａＡｓの第２クラッド層１１を形成する。本例では、組成比ｐ型Ａｌ０．２Ｇａ０．８Ａｓの第２クラッド層１１を膜厚約２μｍ成長する。
次に、第２クラッド層１１上にｐ型ＧａＡｓの第２キャップ層１２を成長する。次に、第２キャップ層１２の上面にｐ型基板１７を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板２の裏面にｎ型電極１８を形成して、目的とする埋め込み型半導体レーザ素子１が完成する（図４参照）。
【００２１】
通常の埋め込み型半導体レーザ素子では、ＧａＡｓのガイド層を厚くすると、活性層への光閉じ込めが弱くなってしまうため、それほどガイド層を厚くすることができない。しかし、ＧａＩｎＮＡｓの活性層は、通常のＧａＡｓ系材料に比べて屈折率が低くなるため、本実施の形態において、ＧａＡｓの第１、第２ガイド層４，６が厚くなっても、光を十分に活性層５内に閉じ込めることができる。そのため、光閉じ込めの低下によるしきい電流の増加も少ない。ＧａＡｓの第１、第２ガイド層４，６の厚さは、ｐ型の第１電流狭窄層８及びｎ型の第２電流狭窄層９が、機能できる膜厚を必要とする。例えば、ＧａＡｓの第１、第２ガイド層４，６の厚さは、１００ｎｍ以上が望ましい。第１、第２ガイド層４，６が、厚い場合には制限はないが、現実的な厚さとして、１μｍ以下が望ましいと考えられる。
【００２２】
図５は、ＧａＩｎＮＡｓの活性層を用いた埋め込み型半導体レーザ従来のＩｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓの活性層を用いた埋め込み型半導体レーザとの光閉じ込めの比較を示すグラフである。
図５は光閉じ込め率のガイド層厚依存性を示す特性図であり、縦軸に光閉じ込め率（％）、横軸にガイド層厚さ（μｍ）を示す。但し、この図５のグラフは、通常のリッジ型半導体レーザのＦＦＰ（Far Field Pattern）から計算した屈折率から埋め込み型半導体レーザにしたときの光閉じ込めを見積もったデータで表した。
（実線）３０は、波長１．３μｍ帯のＧａＩｎＮＡｓ活性層の半導体レーザの特性曲線（破線）３１は、従来のＩｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓ活性層の半導体レーザの特性である。このグラフによれば、ＧａＩｎＮＡｓ活性層レーザ（曲線３０）は、従来のＩｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓ活性層レーザ（曲線３１）の場合に比べて、バリア厚さのどの段階であっても光閉じ込め率がよくなっていることが分かる。
このＧａＩｎＮＡｓ活性層を備えた埋め込み型半導体レーザ素子は、信頼性が高く、かつ低しきい電流を実現することができる。
【００２３】
上述の本実施の形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子１によれば、ＧａＡｓ系レーザであるため熱抵抗が低く、また例えばＧａＩｎＮＡｓ活性層などの窒素（Ｎ）を有する活性層はΔＥｃを大きく取れるために、従来のＩｎＰ系半導体レーザ素子に比べて、温度特性に優れるものである。温度特性に優れることから、本実施の形態の埋め込み型半導体レーザ素子１は、冷却装置のないアンクール半導体レーザ素子にてきしている。また、ＧａＡｓ基板２は安価で大口径化可能である。したがって、優れた特性を有する埋め込み型半導体レーザ素子を安価に実現することができる。
【００２４】
さらに、本実施の形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子１において、活性層となるＧａＩｎＮＡｓ層は屈折率が小さくなるため、ＧａＡｓガイド層４、６を厚く形成するおとが可能になる。これによって、Ａｌを含む層、すなわちＡｌＧａＡｓの第１クラッド層３を大気にさらすことなく、埋め込み層による電流狭窄層１３を形成することができ、信頼性の高い埋め込み型半導体レーザ素子１を実現できる。つまり、再成長界面に、素子劣化の原因となる酸素を残さずに埋め込み型半導体レーザ素子を作製することができる。
【００２５】
本実施の形態に係る半導体レーザ素子１の製法によれば、ＧａＩｎＮＡｓを活性領域５に用いることで、第１ガイド層４及び第２ガイド層６を厚く形成することができ、信頼性の高い埋め込み型半導体レーザ素子１を作製することができる。
【００２６】
図６は、本発明に係る埋め込み型半導体レーザ素子を用いた第２実施例を示す。
通常、光通信では、単一波長で発振するＤＦＢ（Distributed Feedback）レーザが用いられる。本実施の形態は、ＤＦＢ（分布帰還型）化した埋め込み型半導体レーザ素子に適用した場合である。
本実施の形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子２１は、第１導電型のＧａＡｓ基板２上に順次、第１導電型のＡｌＧａＡｓによる第１クラッド層３と、ノンドープのＧａＡｓによる第１導電型の第１光ガイド層４ａを途中まで成長する。その後、エッチングにより回折格子を作成し、次いでＡｌＧａＡｓ層を回折格子が平坦に埋まるように成長速度を下げて成長して回折格子層２２を形成する。その後、回折格子層２２上にＧａＡｓ光ガイド層４ｂを追加し、続けて窒素（Ｎ）を含むＧａＡｓ系による活性層、本例ではＧａＩｎＮＡｓによる活性層を有する活性領域５と、ノンドープのＧａＡｓによる第２導電型の第２光ガイド層６を積層する。その後、メサエッチングによる除去部に電流を狭窄するための埋め込み層、いわゆる電流狭窄層（電流をブロックする電流ブロッキング層ともいう）１３を形成する。このとき、Ａｌを含む回折格子２２部分までエッチングしないようにする。これにより、Ａｌを含む面が大気にさらされることはない。さらに、第２導電型のＡｌＧａＡｓによる第２クラッド層１１、第２導電型のＧａＡｓによるキャップ層１２を積層してレーザ構造が構成される。
【００２７】
回折格子層２２は、図６Ｂに示すように、例えばＧａＡｓ層２３とＡｌＧａＡｓ層（例えばＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓ層）２４とが、共振器長方向に繰り返し配列されて形成される。各層２３、２４の配列方向の幅ｄは１０ｎｍ〜５０ｎｍに程度にすることができる。回折格子層２２を構成する一方の層２４は、ＡｌＧａＡｓに限ることなく、他方のＧａＡｓ層２３と屈折率差があり、回折格子を形成できる材料層であればよい。例えば層２３としてはＧａＡｓ（Ｓｂ）（Ｎ）層（すなわち、ＧａＡｓＳｂＮ層、ＧａＡｓＳｂ層もしくはＧａＡｓＮ層）とＧａＡｓ層、または、ＧａＩｎＮＡｓ（Ｓｂ）層（すなわち、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ層もしくはＧａＩｎＮＡｓ層）とＧａＡｓ層などでもよい。
また、図６Ｃのように、回折格子部分は、表面積が非常に小さいため、Ａｌ組成が０．２以下であれば、活性層のメサ上部に回折格子を作製しても、信頼性が大きく低下することはない。さらに、回折格子部分がＡｌを含まない材料で構成される場合には、活性層の上に回折格子を作製しても、信頼性に問題はない。
【００２８】
本実施の形態では、メサエッチングをＡｌを含まない第２光ガイド層６からＡｌを含まない第１光ガイド層４ｂの途中まで行い、第１、第２光ガイド層４ａ、４ｂ、６、活性層５及び回折格子層２２を含めたＡｌを含まない再成長面１４から成長して電流狭窄層１３が形成される。ここで、回折格子層２２ではＡｌＧａＡｓ層２４を有する場合でも、面積的に極めて小さく、また活性層から離れているため、信頼性に大きな影響は与えない。
【００２９】
電流狭窄層１３としては、前述と同様に好ましくは第２導電型の第１半導体層８とその上の第１導電型の第２半導体層９により。ｐｎ接合ｊを有する半導体層で形成する。その他、絶縁層で形成することも可能である。電流狭窄層１３と第２クラッド層１１との間に第１導電型のＧａＡｓによるキャップ層１０が形成される。
活性領域５は、前述と同様に例えばＧａＩｎＮＡｓの活性層とＧａＡｓのバリア層とによる量子井戸構造、例えば二重量子井戸（ＤＱＷ）構造で形成することができる。活性領域５を構成する活性層は、上述のＧａＩｎＮＡｓの他、ＧａＩｎＮＡｓＳｂ、ＧａＡｓＳｂＮ、またはＧａＮＡｓ等で形成することができる。
【００３０】
次に、ＤＦＢ化した本実施の形態の埋め込み型半導体レーザ素子２１の製造方法を説明する。
先ず、上述した埋め込み型半導体レーザ素子１と同様に、主面を（１００）結晶面としたｎ型ＧａＡｓ基板２上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓの第１クラッド層３、ノンドープＧａＡｓの第１ガイド層４ａを途中まで成長する。その後、表面にフォトレジスト層を形成し電子ビーム（ＥＢ）露光装置により回折格子パターンに露光し、現像処理する。すなわち、共振器長方向に所要間隔を置いて開口を有するレジストマスクを形成する。次にレジストマスクを介してノンドープＧａＡｓの第１のガイド層４ａの表面部分をドライエッチングして所要間隔を置いて繰り返す凹部を形成する。本例では、回折格子パターンは、１０〜５０ｎｍ程度でドライエッチングを行う。
【００３１】
次に、レジストを剥離し、前処理を施した後、凹凸状の第１ガイド層４ａの表面に凹部を埋めるように成長速度を遅くしてＡｌＧａＡｓ層を成長する。この成長層は、ＡｌＧａＡｓ層に限ることはない。ＧａＡｓ層と屈折率差があり、回折格子２２を形成できればよい。例えば、ＧａＩｎＮＡｓ層やＧａＮＡｓＳｂなどでもよい。これらの材料を回折格子に使うと、吸収回折格子型ＤＦＢを作製することも可能である。回折格子２２の深さ及び埋め込み層の組成を変えるとＤＦＢの特性が変化する。用途に合わせてパラメータを決めることが望ましい。その後、残りのＧａＡｓ光ガイド層４ｂ、ＧａＩｎＮＡｓ層を有する活性領域５、ノンドープＧａＡｓの第２ガイド層６を形成することで２回目のエピタキシャル成長が終了する。
これ以降は、前述の図３Ｅ〜図４と同様の工程を経ることにより、図６に示す目的のＤＦＢ化した埋め込み型半導体レーザ素子２１を得ることができる。このとき、回折格子層までエッチングしないようにすれば、再成長表面にＡｌを含む層がでることはない。
【００３２】
本実施の形態に係る埋め込み型半導体レーザ素子２１によれば、温度特性に優れ信頼性の高いＤＦＢ化された半導体レーザ素子を提供することができる。また、ＧａＩｎＮＡｓ当の窒素（Ｎ）を有する活性層に用いることで、ガイド層を厚く形成することができるため、信頼性の高いＢＨ−ＤＦＢ半導体レーザ素子を作製できる。
【００３３】
以上は、本発明による半導体レーザ素子の実施の形態について説明したが、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要素を逸脱しない範囲でその他、様々な構成を取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る埋め込み型半導体レーザ素子の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】Ａ〜Ｄ  本発明に係る埋め込み型半導体レーザ素子の一実施の形態を示す工程図である。
【図３】Ｅ〜Ｇ  本発明に係る埋め込み型半導体レーザ素子の一実施の形態を示す工程図である。
【図４】本発明に係る埋め込み型半導体レーザ素子の一実施の形態を示す工程図である。
【図５】埋め込み型半導体レーザ素子の光閉じ込め率とガイド層の厚さを示すグラフである。
【図６】Ａ  本発明に係るＢＨ-ＤＦＢ半導体レーザ素子の一実施の形態を示す断面図である。    Ｂ  図６Ａの回折格子層の断面図を示す拡大図である。    Ｃ  本発明に係るＢＨ-ＤＦＢ半導体レーザ素子の他の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１・・埋め込み型半導体レーザ素子、２・・第１導電型のＧａＡｓ基板、３・・第１クラッド層、４、４ａ、４ｂ・・第１導電型の第１光ガイド層、５・・活性領域、６・・第２導電型の第２光ガイド層、７・・基板、８・・第１電流狭窄層、９・・第２電流狭窄層、１０・・第１キャップ層、１１・・第２クラッド層、１２・・キャップ層、１３・・電流狭窄層、１４・・再成長面、１５・・ＳｉＯ２マスク、１６・・メサ部、１７・・ｐ型基板、２１・・埋め込み型半導体レーザ素子、２２・・回折格子層、２３・・ＧａＡｓ層、２４・・ＡｌＧａＡｓ層、
【図１】
0004617684.tif 000002
【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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