(57)【要約】【課題】パルス光出力において光強度が徐々に増加するような変動を抑えることができる半導体レーザを提供する。【解決手段】アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰから成るＳＣＨ（分離閉じ込めヘテロ構造）−ＭＱＷ（多重量子井戸構造）活性層４上に、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層５、アンドープＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９が順次形成されている。ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９は、電流通路の一部となるリッジ１３を構成している。活性層４が出射するレーザ光の水平方向の放射角が８．７度であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．０Ωである。【選択図】図１
2007103783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
上記活性層上に直接または間接に形成されたｐ型クラッド層と、
上記ｐ型クラッド層の上に半導体層を介して形成されたｐ型キャップ層と
を備え、
上記ｐ型キャップ層から上記p型クラッド層にかけての電流通路が、バンドギャップが互いに異なる少なくとも３層の半導体層で構成されているストライプ状のリッジを有し、
水平方向の放射角が８．５度以上であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．５Ω以下であって、
赤色レーザ光を出射すると共に、ＡｌＧａＩｎＰ系であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記放射角が９．０度以上であり、かつ、上記微分抵抗値が５．０Ω以上であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記ｐ型クラッド層の上記活性層側の端の幅が３．５μｍ以上４．５μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体レーザにおいて、
上記リッジは上記ｐ型クラッド層を含み、
上記ｐ型クラッド層の厚さは０．６μｍ以上０．８μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記放射角が９．５度以下であり、かつ、上記微分抵抗値が６．０Ω以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記放射角が９．０度以上９．５度以下であり、かつ、上記微分抵抗値が５．０Ω以上６．０Ω以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記レーザ光は、発振しきい値から、０．５ｍＷ〜１０ｍＷの常用光出力までシングルモードレーザ光であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記電流通路はｐ型ＧａＡｓ、ｐ型ＧａＩｎＰおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体レーザにおいて、
上記ｐ型ＧａＩｎＰのｐ型不純物濃度が５．０×１０１８ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下であり、
上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰのｐ型不純物濃度が２．０×１０１８ｃｍ−３以上２．５×１０１８ｃｍ−３以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体レーザにおいて、
７００℃以上８００℃以下で、１分以上３０分以下の熱処理が加えられて作製されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１１】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記活性層と上記ｐ型クラッド層との間に形成され、上記ｐ型クラッド層のキャリア濃度より低いキャリア濃度を有するｐ型クラッド層を備えたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体レーザにおいて、
上記低いキャリア濃度を有するｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度が１．５×１０１８ｃｍ−３以上２．０×１０１８ｃｍ−３以下であることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１３】
請求項１に記載の半導体レーザにおいて、
上記リッジの両側方に形成され、空乏層幅がレーザ動作時において０．３０μｍ以上である電流阻止層を備えたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体レーザにおいて、
上記電流阻止層内においてキャリア濃度が２×１０１７ｃｍ−３以下の領域の厚さが０．３０μｍ以上であ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、例えばレーザビームプリンタ用光源装置等に用いられる半導体レーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＤＶＤ（デジタル万能ディスク）ディスク用書き込み、読み出し光源としての用途に加えて、高速レーザプリンタの光源として赤色半導体レーザが用いられている。
【０００３】
レーザプリンタに半導体レーザを用いる場合、半導体レーザはパルス電流によって断続的に駆動されるが、その際、パルス状の光出力において、光強度の変動があると、印字のにじみ、印刷の色むらが発生するという問題が生じる。
【０００４】
上記光強度の変動は、図４Ａに示すように、パルス立ち上がり時の光強度Ｐ１と、パルス最終時の光出力Ｐ２より、（Ｐ１−Ｐ２）／Ｐ１で定義されるドループで評価される。
【０００５】
図４Ａに示すような光強度の変動は、半導体レーザの通電時の発熱によって生じる。より詳しくは、半導体レーザに通電すると、ジュール熱による発熱が生じ、この発熱の影響で活性層の温度が上昇する結果、光強度が低下する。
【０００６】
上述したような発熱要因によるドループを小さくする方法としては、動作電流を下げる、動作電圧を下げる、パッケージの放熱を改善するといった、発熱をおさえる方法と、レーザ特性のスロープ効率を下げて、発熱によりしきい値電流Ｉｔｈが上昇しても光強度の低下が起こり難くする方法とがある。これらの方法等を用いて、しきい値電流Ｉｔｈの低減や、前面反射率の高反射率化などの対策が半導体レーザに講じられている。
【０００７】
ところが、半導体レーザには、上記発熱要因によるパルス光出力変動とは別に、図４Ｂに示すように、光強度が徐々に増加するような特性がある。この特性がある半導体レーザをレーザプリンタに用いると、短いパルス印加時に十分な光強度が得られず、印刷劣化の問題が起こってしまう。
【０００８】
特に、ナノ秒オーダのパルス駆動を用いる高速レーザプリンタにおいては、上記問題が顕著となる。
【０００９】
上述したような光強度が徐々に増加する変動は、利得ガイドレーザのような光スペクトルがマルチモードのレーザにおいて顕著に現れることが知られている。
【特許文献１】特開２０００−２９９５２６号公報
【特許文献２】特開２００２−３７４０４０号公報
【特許文献３】特開平１−２０５５８８号公報
【特許文献４】特開平５−３７０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の課題は、パルス光出力において光強度が徐々に増加するような変動を抑えることができる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】
【００１１】
本発明者らは、半導体レーザの一例である赤色半導体レーザのパルス光出力について、パルス立ち上がり後に光強度が徐々に増加する変動を抑えるための検討を行った結果、半導体レーザにおける抵抗値とリッジ幅との双方が光出力の増加変動に関係があることを見出し、その抵抗値とリッジ幅とを共に限られた範囲に設定することで、光強度の変動が抑えられることを見出した。
【００１２】
本発明においてパルス光出力の変化率を表すために、図５に示すように、連続駆動での光強度を基準としたときのパルス電流によるパルス光出力の光強度の比率として、発光率を定義する。パルス立ち上がり後にゆっくりとした光強度の増加があると、短いパルス駆動の時に十分なパルス光強度が得られず、発光率が小さく、パルス駆動で想定した光強度が得られないために、印刷不良などの問題が生じる。
【００１３】
図６に、構造が異なる種々の赤色半導体レーザで、発光率の直列抵抗依存性を調べた結果を示す。また、図７に、構造が異なる種々の赤色半導体レーザで、水平放射角依存性を調べた結果を示す。
【００１４】
図６，図７から判るように、発光率は水平放射角が小さいと低下し、同様に、直列抵抗が大きいと低下する。水平放射角は、半導体レーザのリッジ幅により決まり、リッジ幅が広いと水平放射角は狭くなる一方、直列抵抗は、リッジ幅が広くなると小さくなる。このことから、水平放射角と直列抵抗は、それぞれが独立に発光率に依存性を持っている。レーザプリンタにおいて印刷の品質の問題を無くすには、発光率を９０％〜１１０％の範囲内とする必要がある。そのためには、直列抵抗を６．５Ω以下、水平放射角を８．５度以上とすることで達成できる。
【００１５】
パルス立ち上がり後における光強度の増加は、活性層内でのキャリアの分布が、定常的な発振状態での分布に安定するまで横方向に拡散する時間で決まると考えられる。活性層内でのキャリア分布の変化は、電流注入量が低下する領域、すなわち活性層内でのキャリアが少ない領域にレーザ光の導波路を広げないことで抑えることができる。水平放射角が広い方がレーザの発光幅はリッジ幅より小さくなり、また、直列抵抗が小さいほど、注入電流はリッジ内で、特にリッジ側面の活性層側の領域まで均一に流れ込む。その結果として、水平放射角が大きいほど、また直列抵抗が小さいほど、活性層内でのキャリア分布の変化が小さく、パルス立ち上がり後の光強度変化が抑えられる。
【００１６】
一方、水平放射角を狭くするためにリッジ幅を狭くしすぎると、電流通路も幅が狭くなるため直列抵抗が高くなり、発光率の低下の他に動作電流の増加といった不具合が生じる。また、直列抵抗が４Ω以下、水平放射角が１０度以上ではパルス応答での緩和振動の影響で、発光率が１１０％を越えて不具合となる。
【００１７】
以上のことを鑑み、上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザは、
活性層と、
上記活性層上に直接または間接に形成されたｐ型クラッド層と、
上記ｐ型クラッド層の上に半導体層を介して形成されたｐ型キャップ層と
を備え、
上記ｐ型キャップ層から上記p型クラッド層にかけての電流通路が、バンドギャップが互いに異なる少なくとも３層の半導体層で構成されているストライプ状のリッジを有し、
水平方向の放射角が８．５度以上であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．５Ω以下であって、
赤色レーザ光を出射すると共に、ＡｌＧａＩｎＰ系であることを特徴としている。
【００１８】
上記構成の半導体レーザによれば、上記水平方向の放射角（遠視野像の半値全幅）が８．５度以上であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．５Ω以下であることによって、連続駆動での光出力強度を基準としたときのパルス電流によるパルス光出力強度の比率（図５の発光率）がナノ秒オーダで９０％〜１１０％の範囲内となり、パルス光出力において光強度が徐々に増加するような変動を抑えることができる。
【００１９】
また、上記半導体レーザは、上記発光率がナノ秒オーダで９０％〜１１０％の範囲内であるから、例えばレーザビームプリンタに用いたときに発光パルス強度が所望の強度になり、色むらなどの印刷劣化の発生を防ぐことができる。
【００２０】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記放射角が９．０度以上であり、かつ、上記微分抵抗値が５．０Ω以上である。
【００２１】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記ｐ型クラッド層の上記活性層側の端の幅が３．５μｍ以上４．５μｍ以下である。
【００２２】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記リッジは上記ｐ型クラッド層を含み、
上記ｐ型クラッド層の厚さは０．６μｍ以上０．８μｍ以下である。
【００２３】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記放射角が９．５度以下であり、かつ、上記微分抵抗値が６．０Ω以下である。
【００２４】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記放射角が９．０度以上９．５度以下であり、かつ、上記微分抵抗値が５．０Ω以上６．０Ω以下である。
【００２５】
上記実施形態の半導体レーザによれば、上記放射角が９．０度以上９．５度以下であり、かつ、上記微分抵抗値が５．０Ω以上６．０Ω以下であるから、連続駆動での光出力強度を基準としたときのパルス電流によるパルス光出力強度の比率（図５の発光率）をナノ秒オーダで９５％〜１０５％の範囲内とすることができる。
【００２６】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記レーザ光は、発振しきい値から、０．５ｍＷ〜１０ｍＷの常用光出力までシングルモードレーザ光である。
【００２７】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記電流通路はｐ型ＧａＡｓ、ｐ型ＧａＩｎＰおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されている。
【００２８】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記ｐ型ＧａＩｎＰのｐ型不純物濃度が５．０×１０１８ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下であり、
上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰのｐ型不純物濃度が２．０×１０１８ｃｍ−３以上２．５×１０１８ｃｍ−３以下である。
【００２９】
一実施形態の半導体レーザでは、
７００℃以上８００℃以下で、１分以上３０分以下の熱処理が加えられて作製されている。
【００３０】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記活性層と上記ｐ型クラッド層との間に形成され、上記ｐ型クラッド層のキャリア濃度より低いキャリア濃度を有するｐ型クラッド層を備える。
【００３１】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記低いキャリア濃度を有するｐ型クラッド層のｐ型不純物濃度が１．５×１０１８ｃｍ−３以上２．０×１０１８ｃｍ−３以下である。
【００３２】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記リッジの両側方に形成され、空乏層幅がレーザ動作時において０．３０μｍ以上である電流阻止層を備える。
【００３３】
一実施形態の半導体レーザでは、
上記電流阻止層内においてキャリア濃度が２×１０１７ｃｍ−３以下の領域の厚さが０．３０μｍ以上である。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の半導体レーザによれば、水平方向の放射角が８．５度以上であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．５Ω以下であることによって、連続駆動での光出力強度を基準としたときのパルス電流によるパルス光出力強度の比率がナノ秒オーダで９０％〜１１０％の範囲内となり、パルス光出力において光強度が徐々に増加するような変動を抑えることができる。
【００３５】
また、上記半導体レーザは、上記発光率がナノ秒オーダで９０％〜１１０％の範囲内であるから、例えばレーザビームプリンタに用いたときに発光パルス強度が所望の強度になり、色むらなどの印刷劣化の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の半導体レーザを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３７】
（第１実施形態）
図１に、本発明の第１実施形態のレーザプリンタ用赤色半導体レーザの模式的断面図を示す。
【００３８】
上記赤色半導体レーザでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２（Ｓｉ：１×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５μｍ）と、ｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第１クラッド層３（Ｓｉ：１×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ１．０μｍ）と、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰから成るＳＣＨ（分離閉じ込めヘテロ構造）−ＭＱＷ（多重量子井戸構造）活性層４と、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層５（Ｂｅ：２．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１８μｍ）と、アンドープＧａＩｎＰエッチングストップ層６（厚さ８ｎｍ）、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７（Ｂｅ：２．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．８μｍ）と、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８（Ｂｅ：７．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ５０ｎｍ）と、ｐ型キャップ層の一例としてのｐ型ＧａＡｓコンタクト層９（Ｂｅ：５．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５μｍ）とが順次形成されている。
【００３９】
ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４は、ＧａＩｎＰ量子井戸層（４層、厚さ６ｎｍ）と（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）ＩｎＰバリア層（３層、厚さ５ｎｍ）とから成るＭＱＷを、（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）ＩｎＰガイド層（厚さ５０ｎｍ）で挟みこんだ構造となっている。
【００４０】
ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９はリッジ１３を構成しており、このリッジ１３は半導体レーザの電流通路の一部となる。
【００４１】
リッジ１３の両側の平坦部はエッチングストップ層６で形成され、このエッチングストップ層６はｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７よりも薄くなっている。上記平坦部上にはｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１２が形成されている。
【００４２】
ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１２とｐ型ＧａＡｓコンタクト層９との上には、Ａｕ／Ｍｏ／ＡｕＺｎから成るｐ側電極１０が形成されている。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面（ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４側の面とは反対側の面）には、Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ／Ｎｉ／ＡｕＧｅから成るｎ側電極１１が形成されている。
【００４３】
上記構成の赤色半導体レーザの製造方法では、まず、公知のＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層、ｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第１クラッド層、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層、アンドープＧａＩｎＰエッチングストップ層、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順次成長させる。
【００４４】
次に、公知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層から、リッジ１３となる領域以外の部分を選択的に除去する。このフォトリソグラフィで用いるエッチングマスクの幅によって、リッジ１３の幅が決定する。ここでは、上記エッチングマスクの幅を、リッジ１３のＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４側の幅が４．５μｍとなるように設定する。
【００４５】
次に、ＭＢＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層を成長（再成長）させる。
【００４６】
次に、リッジ１３となる領域上に成長した不要層を選択的にエッチングで除去した後、ｐ側電極およびｎ側電極を形成することによって、レーザ構造を含むウェハが完成する。
【００４７】
次に、上記ウエハから共振器長３５０μｍのバーを切り出した後、バーの前端面および後ろ端面にＡｌ２Ｏ３膜をコートする。このＡｌ２Ｏ３膜は、上記バーの前端面および後端面の反射率が３５％となるように形成される。
【００４８】
最後に、上記Ａｌ２Ｏ３膜によって前端面および後端面がコートされたバーをチップ分割すると、複数の赤色半導体レーザが得られる。
【００４９】
上記赤色半導体レーザをＳｉＣサブマウントにジャンクションダウンで張り付け、このＳｉＣサブマウントを５，６φステムに張り付けてレーザ装置を完成させた。
【００５０】
上記レーザ装置は、室温でしきい値電流Ｉｔｈ＝３０ｍＡ発振し、７０℃７ｍＷの最大定格で動作した。また、発振波長は６５４ｎｍで、最大定格までシングルモードで動作した。
【００５１】
また、上記レーザ装置を用いて赤色半導体レーザの微分抵抗値および水平放射角を調べたところ、微分抵抗値が６．０Ω、水平放射角が８．７度であった。
【００５２】
上記赤色半導体レーザを、パルスオフ時のバイアスなし、パルス出力３ｍＷで動作させたときの、パルス幅４０ｎｓでの発光率は９８％となって良好であった。
【００５３】
（第２実施形態）
図２に、本発明の第２実施形態のレーザプリンタ用赤色半導体レーザの模式的断面図を示す。
【００５４】
上記赤色半導体レーザでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２（Ｓｉ：１×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５μｍ）と、ｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第１クラッド層３（Ｓｉ：１×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ１．０μｍ）と、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰから成るＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４と、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層５（Ｂｅ：２．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１８μｍ）と、アンドープＧａＩｎＰエッチングストップ層６（厚さ８ｎｍ）と、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７（Ｂｅ：２．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．８μｍ）と、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８（Ｂｅ：７．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ５０ｎｍ）と、ｐ型キャップ層の一例としてのｐ型ＧａＡｓコンタクト層９（Ｂｅ：５．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５μｍ）とが順次形成されている。
【００５５】
ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４は、ＧａＩｎＰ量子井戸層（４層、厚さ６ｎｍ）と（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）ＩｎＰバリア層（３層、厚さ５ｎｍ）とから成るＭＱＷを、（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）ＩｎＰガイド層（厚さ５０ｎｍ）で挟みこんだ構造となっている。
【００５６】
ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９はリッジ１３を構成しており、このリッジ１３は半導体レーザの一部となる。
【００５７】
リッジ１３の両側の平坦部はエッチングストップ層６で形成され、このエッチングストップ層６はｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７よりも薄くなっている。上記平坦部上には電流阻止層１２４が形成されている。
【００５８】
電流阻止層１２４は、ｐ型ＧａＡｓ層１２１（Ｂｅ：１．０×１０１７ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１５μｍ）と、このｐ型ＧａＡｓ層１２１に形成されたｎ型ＧａＡｓ層１２２（Ｓｉ：１．０×１０１７ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１５μｍ）と、このｎ型ＧａＡｓ層１２２上に形成されたｎ型ＧａＡｓ層１２３（Ｓｉ：１．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５０μｍ）とから成っている。
【００５９】
電流阻止層１２４とｐ型ＧａＡｓコンタクト層９との上には、Ａｕ／Ｍｏ／ＡｕＺｎから成るｐ側電極１０が形成されている。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面（ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４側の面とは反対側の面）には、Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ／Ｎｉ／ＡｕＧｅから成るｎ側電極１１が形成されている。
【００６０】
リッジ１３の幅は、上記第１実施形態と同様にフォトリソグラフィでのエッチングマスク幅で制御されている。より詳しくは、リッジ１３のＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４側の幅が４．５μｍとなっている。
【００６１】
上記構成の赤色半導体レーザは、所定のレーザ構造が形成されたウェハから共振器長３５０μｍのバーを切り出した後、バーの前端面および後ろ端面にＡｌ２Ｏ３膜をコートしたものをチップ分割して得ている。ここでは、上記Ａｌ２Ｏ３膜は、上記バーの前端面および後端面の反射率が３５％となるように形成される。
【００６２】
上記赤色半導体レーザをＳｉＣサブマウントにジャンクションダウンで張り付け、このＳｉＣサブマウントを５，６φステムに張り付けてレーザ装置を完成させた。
【００６３】
上記レーザ装置を用いて赤色半導体レーザの微分抵抗値および水平放射角を調べたところ、微分抵抗値が６．０Ω、水平放射角が８．７度であった。
【００６４】
上記第２実施形態では、電流阻止層１２４を、ｐ−／ｎ型／ｎ＋接合の構造としてあり、レーザ動作ときにこの領域で０．３０μｍの厚さ以上に空乏層をひろげることができる。その結果、レーザ素子の並列容量が小さくなり、素子の抵抗値との容量の積で決まるパルス応答の時定数を短くできる。
【００６５】
第２実施形態の赤色半導体レーザを、パルスオフ時のバイアスなし、パルス出力３ｍＷで動作させたときの、パルス幅２０ｎｓでの発光率は９８％となって良好であった。
【００６６】
（第３実施形態）
図３に、本発明の第３実施形態のレーザプリンタ用赤色半導体レーザの模式的断面図を示す。
【００６７】
上記赤色半導体レーザでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２（Ｓｉ：１×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５μｍ）と、ｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第１クラッド層３（Ｓｉ：１×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ１．０μｍ）と、アンドープＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰからなるＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４と、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層５（Ｂｅ：１．５×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１８μｍ）と、アンドープＧａＩｎＰエッチングストップ層６（厚さ８ｎｍ）と、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７（Ｂｅ：２．３×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．７μｍ）と、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８（Ｂｅ：７．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ５０ｎｍ）と、ｐ型キャップ層の一例としてのｐ型ＧａＡｓコンタクト層９（Ｂｅ：５．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５μｍ）とが順次形成されている。
【００６８】
ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４は、ＧａＩｎＰ量子井戸層（４層、厚さ６ｎｍ）と（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）ＩｎＰバリア層（３層、厚さ５ｎｍ）から成るＭＱＷを、（Ａｌ０．５０Ｇａ０．５０）ＩｎＰガイド層（厚さ５０ｎｍ）で挟みこんだ構造となっている。
【００６９】
ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９はリッジ１３を構成しており、このリッジ１３は半導体レーザの電流通路の一部となる。
【００７０】
リッジ１３の両側の平坦部はＧａＩｎＰエッチングストップ層６で形成され、このＧａＩｎＰエッチングストップ層６はｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７よりも薄くなっている。上記平坦部は電流阻止層１２４が形成されている。
【００７１】
電流阻止層１２４は、ｐ型ＧａＡｓ層１２１（Ｂｅ：１．０×１０１７ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１５μｍ）と、このｐ型ＧａＡｓ層１２１に形成されたｎ型ＧａＡｓ層１２２（Ｓｉ：１．０×１０１７ｃｍ−３ドープ、厚さ０．１５μｍ）と、このｎ型ＧａＡｓ層１２２上に形成されたｎ型ＧａＡｓ層１２３（Ｓｉ：１．０×１０１８ｃｍ−３ドープ、厚さ０．５０μｍ）とから成っている。
【００７２】
電流阻止層１２４とｐ型ＧａＡｓコンタクト層９との上には、Ａｕ／Ｍｏ／ＡｕＺｎから成るｐ側電極１０が形成されている。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面（ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４側の面とは反対側の面）には、Ａｕ／Ｍｏ／Ａｕ／Ｎｉ／ＡｕＧｅから成るｎ側電極１１が形成されている。
【００７３】
上記構成の赤色半導体レーザの製造方法では、まず、公知のＭＢＥ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層、ｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第１クラッド層、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層、アンドープＧａＩｎＰエッチングストップ層、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層を順次成長させる。
【００７４】
次に、公知のフォトリソグラフィおよびエッチング技術を用いて、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層から、リッジ１３となる領域以外の部分を選択的に除去する。このフォトリソグラフィで用いるエッチングマスクの幅によって、リッジ１３の幅が決定する。ここでは、上記エッチングマスクの幅を、リッジ１３のＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４側の幅が４．０μｍとなるように設定する。
【００７５】
次に、ＭＢＥ法によって、電流阻止層１２４を形成するための複数の材料層を成長（再成長）させた後、ドーパントの活性化率改善のために、７４０℃３０分の熱処理を行う。
【００７６】
次に、リッジ１３となる領域上に成長した不要層を選択的にエッチングで除去した後、ｐ側電極およびｎ側電極を形成することによって、レーザ構造が形成されたウェハが完成する。
【００７７】
次に、上記ウエハから共振器長３５０μｍのバーを切り出した後、バーの前端面および後ろ端面にＡｌ２Ｏ３膜をコートする。このＡｌ２Ｏ３膜は、上記バーの前端面および後端面の反射率が３５％となるように形成される。
【００７８】
最後に、上記Ａｌ２Ｏ３膜によって前端面および後端面がコートされたバーをチップ分割すると、複数の赤色半導体レーザが得られる。
【００７９】
上記赤色半導体レーザをＳｉＣサブマウントにジャンクションダウンで張り付け、このＳｉＣサブマウントを５，６φステムに張り付けてレーザ装置を完成させた。
【００８０】
上記レーザ装置を用いて赤色半導体レーザの微分抵抗値および水平放射角を調べたところ、微分抵抗値が５．７Ω、水平放射角が９．２度であった。
【００８１】
上記赤色半導体レーザを、パルスオフ時のバイアスなし、パルス出力３ｍＷで動作させたときの、パルス幅３０ｎｓでの発光率は１０２％となって良好であった。
【００８２】
上記赤色半導体レーザでは、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７のドーピング濃度よりも、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層５のドーピング濃度を下げて、ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４へのドーパントの拡散低減を図った結果、しきい値電流Ｉｔｈを２５ｍＡまで低減できた。
【００８３】
上記第１〜３実施形態の赤色半導体レーザにおいて、水平方向の放射角が８．５度以上であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．５Ω以下となるようにしてもよい。
【００８４】
上記第１〜第３実施形態において、バンドギャップが異なる４層以上の半導体層でリッジを構成してもよい。
【００８５】
上記第１〜第３実施形態において、リッジが含むｐ型クラッド層の活性層側の端の幅を３．５μｍ以上４．５μｍ以下としてもよい。
【００８６】
上記第１〜第３実施形態において、リッジが含むクラッド層の厚さを０．６μｍ以上０．８μｍ以下にしてもよい。
【００８７】
上記第１〜第３実施形態の赤色半導体レーザにおいて、水平方向の放射角が８．５度以上９．５度以下であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が６．０Ω以下となるようにしてもよい。
【００８８】
上記第３実施形態の赤色半導体レーザにおいて、水平方向の放射角が９．０度以上９．５度以下であり、かつ、動作電流における微分抵抗値が５．０Ω以上６．０Ω以下となるようにしてもよい。
【００８９】
上記第１〜第３実施形態において、活性層から出射するレーザ光が、発振しきい値から、０．５ｍＷ〜１０ｍＷの常用光出力までシングルモードレーザ光となるようにしてもよい。
【００９０】
上記第１〜第３実施形態では、ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層７の代わりに、他のＡｌ組成比のｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層を用いてもよい。
【００９１】
上記第１〜第３実施形態において、リッジが含むｐ型ＧａＩｎＰのｐ型不純物濃度を５．０×１０１８ｃｍ−３以上１．５×１０１９ｃｍ−３以下とすると共に、リッジが含むｐ型ＡｌＧａＩｎＰのｐ型不純物濃度を２．０×１０１８ｃｍ−３以上２．５×１０１８ｃｍ−３以下としてもよい。
【００９２】
上記第１〜第３実施形態において、電流阻止層形成後に、７００℃以上８００℃以下で、１分以上３０分以下の熱処理を加えてもよい。
【００９３】
上記第１，第２実施形態において、エッチングストップ層上のクラッド層のキャリア濃度よりも、エッチングストップ層下のクラッド層のキャリア濃度を低くしてもよい。
【００９４】
上記第１〜第３実施形態において、ｐ型不純物濃度が１．５×１０１８ｃｍ−３以上２．０×１０１８ｃｍ−３以下であるｐ型クラッド層をエッチングストップ層と活性層との間に形成してもよい。
【００９５】
上記第１〜第３実施形態において、空乏層幅がレーザ動作時に０．３０μｍ以上となる電流阻止層をリッジの両側方に形成してもよい。
【００９６】
上記第１〜第３実施形態において、リッジの両側方に形成された電流阻止層内においてキャリア濃度が２×１０１７ｃｍ−３以下の領域の厚さが０．３０μｍ以上となるようにしてもよい。
【００９７】
上記第１〜第３実施形態では、活性層上に２つのｐ型クラッド層を形成していたが、活性層上に１つのｐ型クラッド層を形成するようにしてもよい。この場合、上記活性層上に形成された１つのｐ型クラッド層の一部がリッジに含まれる。
【００９８】
また、本発明の半導体レーザをレーザプリンタ以外の装置に用いることができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は本発明の第１実施形態のレーザプリンタ用赤色半導体レーザの模式的断面図である。
【図２】図２は本発明の第２実施形態のレーザプリンタ用赤色半導体レーザの模式的断面図である。
【図３】図３は本発明の第３実施形態のレーザプリンタ用赤色半導体レーザの模式的断面図である。
【図４Ａ】図４Ａはパルス光出力の変動例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂはパルス光出力の他の変動例を示す図である。
【図５】図５は発光率の定義を説明するための図である。
【図６】図６は発光率の抵抗値依存性を説明するための図である。
【図７】図７は発光率の水平放射角依存性を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
３  ｎ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第１クラッド層
４  ＳＣＨ−ＭＱＷ活性層４
５  ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第２クラッド層
６  ＧａＩｎＰエッチングストップ層
７  ｐ型（Ａｌ０．７０Ｇａ０．３０）ＩｎＰ第３クラッド層
８  ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
９  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０  ｐ側電極
１１  ｎ側電極
１２  ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層
１３  リッジ
１２１  ｐ型ＧａＡｓ層
１２２，１２３  ｎ型ＧａＡｓ層
１２４  電流阻止層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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