(57)【要約】  本発明は、端面発光型半導体レーザおよびその製造方法に関する。端面発光型半導体レーザは、成長の方向に沿って重なり合っている層を有する積層体、を有する半導体構造、を備えている。この半導体構造は、第１のファセット（４００）および第２のファセット（５００）によって横方向の境界が画成されている。半導体構造は、中央部（３００）と、第１のファセットに隣接する第１の縁部（４１０）とを有する。積層体は、第１の縁部において中央部に対して成長の方向（２０１）にオフセットしている。半導体構造は、基板（１００）、下側クラッド層（２１０）、下側導波路層（２２０）、活性層（２３０）、上側導波路層（２４０）、および上側クラッド層（２５０）、を含む。ファセットの領域には、電気絶縁性の中間層（２６０）が存在しており、中間層（２６０）は、ファセット（４００）の縁部（４１０）において半導体構造の中の電流の流れを阻止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面発光型半導体レーザ（１６）であって、
基板（１００）および積層体（２００）を有する半導体構造（２０）であって、前記積層体（２００）が、前記基板（１００）の上面（１０１）の上に配置されており、成長方向（２０１）に沿って上下に重なり合っている層（２１０，２２０，２３０，２４０，２５０）を有する、前記半導体構造（２０）、
を備えており、
前記積層体（２００）において、下側クラッド層（２１０）、下側導波路層（２２０）、活性層（２３０）、上側導波路層（２４０）、および上側クラッド層（２５０）が互いに続いており、
前記半導体構造（２０）が、第１のファセット（４００）および第２のファセット（５００）によって横方向の境界が画成されており、
前記半導体構造（２０）が、中央部（３００）と、前記第１のファセットに隣接する第１の縁部（４１０）とを有し、
前記第１の縁部（４１０）において前記下側および上側クラッド層（２１０，２５０）の一方または前記下側および上側導波路層（２２０，２４０）の一方が、前記成長方向（２０１）において前記中央部（３００）における前記活性層（２３０）の高さに配置されるように、前記積層体（２００）が、前記第１の縁部（４１０）において前記中央部（３００）に対して前記成長方向（２０１）にオフセットしており、
前記積層体（２００）が、少なくとも前記第１の縁部（４１０）において前記基板（１００）の前記上面（１０１）と前記下側クラッド層（２１０）との間に配置されているエピタキシャルに成長した追加の層（２６０）、を備えており、
前記追加の層（２６０）が、前記中央部（３００）においては前記基板（１００）の前記上面（１０１）と前記下側クラッド層（２１０）との間に配置されておらず、
前記追加の層（２６０）が、電気的に絶縁性である、または、前記下側クラッド層（２１０）とは反対の符号のドーピングを有する、
端面発光型半導体レーザ（１６）。
【請求項２】
前記半導体構造（２０）が、前記第２のファセット（５００）に隣接する第２の縁部（５１０）を有し、
前記積層体（２００）が、前記第２の縁部（５１０）において前記中央部（３００）に対して前記成長方向（２０１）にオフセットしている、
請求項１に記載の端面発光型半導体レーザ（１１，１７）。
【請求項３】
前記第２の縁部（５１０）における前記積層体（２００）のオフセット（５３０）が、前記第１の縁部（４１０）における前記積層体（２００）のオフセット（４３０）に一致する、
請求項２に記載の端面発光型半導体レーザ（１１，１７）。
【請求項４】
前記積層体（２００）が、前記第１の縁部（４１０）において前記中央部（３００）におけるよりも前記成長方向（２０１）に高い位置にある、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の端面発光型半導体レーザ（１２，１３，１５，１６，１７）。
【請求項５】
前記半導体構造（２０）が、前記中央部（３００）と前記第１の縁部（４１０）との間に第１の遷移部（４２０）を有し、
前記積層体（２００）が、前記中央部（３００）と、前記第１の遷移部（４２０）と、前記第１の縁部（４１０）とにわたり、連続的に続いている、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の端面発光型半導体レーザ（１７）。
【請求項６】
前記中央部（３００）が、前記第１のファセット（４００）から、０．１μｍと１００μｍとの間の距離（４４０）、好ましくは１μｍと２０μｍとの間の距離（４４０）に位置する、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の端面発光型半導体レーザ（１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７）。
【請求項７】
前記積層体（２００）の上に接触層および上側メタライゼーション（１１０）が配置されており、
前記上側メタライゼーション（１１０）が、前記中央部（３００）の上にのみ配置されており、前記第１の縁部（４１０）の上には配置されていない、
請求項１から請求項６のいずれかに記載の端面発光型半導体レーザ（１３）。
【請求項８】
端面発光型半導体レーザ（１６）を製造する方法であって、
−  上面（１０１）を有する基板（１００）を形成するステップと、
−  前記基板（１００）の前記上面（１０１）に、エピタキシャル成長によって追加の層（２６０）を配置するステップと、
−  前記基板（１００）の前記上面（１０１）に、中央部（３００）において第１の縁部（４１０）における高さとは異なる高さを有する表面、を形成する目的で、前記中央部（３００）において前記追加の層（２６０）の一部を除去するステップと、
−  前記表面の上に積層体（２００）を堆積させるステップであって、
前記積層体（２００）を堆積させる前記ステップが、下側クラッド層（２１０）、下側導波路層（２２０）、活性層（２３０）、上側導波路層（２４０）、および上側クラッド層（２５０）を堆積させるステップ、を含み、
前記追加の層（２６０）が、電気的に絶縁性である、または前記下側クラッド層（２１０）とは反対の符号のドーピングを有し、
前記第１の縁部（４１０）において前記下側および上側クラッド層（２１０，２５０）の一方または前記下側および上側導波路層（２２０，２４０）の一方が前記中央部（３００）における前記活性層（２３０）の高さに配置されるように、前記中央部（３００）と前記第１の縁部（４１０）との間での前記表面の高さの差が設定されている、
ステップと、
−  前記第１の縁部（４１０）が隣接している第１のファセット（４００）が形成されるように、前記基板（１００）および前記積層体（２００）を割断するステップと、
を含む、方法。
【請求項９】
前記追加の層（２６０）の除去が、エッチング法によって行われる、
請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面発光型半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
端面発光型半導体レーザにおけるミラーファセットは、高い電気的ストレス、光ストレス、および熱応力にさらされる。ミラーファセットにおける吸収損失は、ミラーファセットの発熱と、最終的にはミラーファセットの熱破壊につながりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、ミラーファセットの熱破壊が起こりにくい端面発光型半導体レーザを提供することである。この目的は、請求項１の特徴を有する端面発光型半導体レーザによって達成される。本発明のさらなる目的は、端面発光型半導体レーザを製造する方法を提供することである。この目的は、請求項８の特徴を有する方法によって達成される。さまざまな修正形態は、従属請求項に開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
端面発光型半導体レーザは、成長方向に沿って上下に重なり合っている層を有する積層体、を有する半導体構造、を備えている。この半導体構造は、第１のファセットおよび第２のファセットによって横方向の境界が画成されている。この半導体構造は、中央部と、第１のファセットに隣接する第１の縁部とを有する。積層体は、第１の縁部において中央部に対して成長方向にオフセットしている。
【０００５】
この端面発光型半導体レーザの半導体構造の積層体が、第１の縁部において中央部に対してオフセットしているため、半導体構造の中で励起された光が、第１の縁部においては、中央部における層とは異なる、積層体の層の中を導かれる。これらの別の層は、より高いバンドギャップを有し、したがって第１の縁部における光の吸収が妨げられる、または完全に阻止される。したがって、第１のファセットおよび（第１のファセットに隣接する）第１の縁部は、非吸収性のミラーを形成する。この非吸収性のミラーは、低いミラー損失のみを有し、したがって本端面発光型半導体レーザの動作時、第１のファセットと、第１のファセットに隣接する第１の縁部の小さい発熱のみが起こる。したがって、この端面発光型半導体レーザでは、温度に依存する経時変化および熱破壊の危険性が小さい。
【０００６】
積層体においては、下側クラッド層、下側導波路層、活性層、上側導波路層、および上側クラッド層が、互いに続いている。この場合、第１の縁部においては、下側および上側クラッド層の一方または下側および上側導波路層の一方が、成長方向において中央部における活性層の高さに配置されている。これによって有利に達成される効果として、半導体構造の中央部における導波路層の中を導かれる光は、少なくとも一部が、第１の縁部におけるクラッド層の一方の中を導かれ、したがって、半導体構造の第１のファセットおよび（第１のファセットに隣接する）第１の縁部が、非吸収性のミラーを形成する。
【０００７】
本端面発光型半導体レーザの一実施形態においては、半導体構造は、第２のファセットに隣接する第２の縁部を有する。この場合、積層体は、第２の縁部において中央部に対して成長方向にオフセットしている。この場合、半導体構造の第２のファセットおよび（第２のファセットに隣接する）第２の縁部も、非吸収性のミラーを形成し、これは有利である。これにより、本端面発光型半導体レーザにおいては第２のファセットの領域における熱破壊の危険性がさらに減少する。
【０００８】
本端面発光型半導体レーザの一実施形態においては、第２の縁部における積層体のオフセットは、第１の縁部における積層体のオフセットに一致する。このようにすることで、本端面発光型半導体レーザの半導体構造は、対称的な構造を有し、特に簡単かつ経済的に製造することができ、これは有利である。
【０００９】
積層体は、第１の縁部において中央部におけるよりも成長方向に高い位置にある。このようにして達成される効果として、第１の縁部においては、中央部では活性層より下に配置されている層が、中央部における活性層に隣接している。
【００１０】
半導体構造は、基板を備えている。この基板の上面の上に積層体が配置されている。積層体は、基板の上面と下側クラッド層との間に少なくとも部分的に配置されている追加の層を備えている。この追加の層は、中央部において、第１の縁部における高さとは成長方向に異なる高さを有する。追加の層の高さの変動は、追加の層の上に配置されている残りの積層体においても継続していることが有利であり、したがって、積層体における第１の縁部と中央部との間にオフセットが存在する。
【００１１】
追加の層は、電気的に絶縁性である、または下側クラッド層とは反対の符号のドーピングを有する。中央部においては、基板の上面と下側クラッド層との間に追加の層が配置されていない。絶縁性の追加の層は、例えば、アンドープエピタキシャル層として、またはＣＶＤダイヤモンド層として、または誘電体層として、形成することができる。この追加の層は、半導体構造の第１の縁部において積層体の中を通る電流経路を遮り、これは有利である。したがって、半導体構造の第１の縁部においては、レーザ光が励起されない。このようにすることで、半導体構造の第１のファセットおよび（第１のファセットに隣接する）第１の縁部において生じうる吸収損失がさらに減少し、これは有利である。
【００１２】
本端面発光型半導体レーザの一実施形態においては、半導体構造は、中央部と第１の縁部との間に第１の遷移部を有する。この場合、積層体は、中央部と、第１の遷移部と、第１の縁部とにわたり、連続的に続いている。したがって、半導体構造を特に簡単に製造することができ、これは有利である。
【００１３】
本端面発光型半導体レーザの一実施形態においては、中央部は、第１のファセットから０．１μｍ〜１００μｍの範囲内の距離、好ましくは１μｍ〜２０μｍの範囲内の距離、に位置する。このような距離は、第１のファセットの領域と、第１のファセットに隣接する第１の縁部の領域とに非吸収性のミラーを形成するうえで特に効果的であることが判明し、これは有利である。
【００１４】
本端面発光型半導体レーザの一実施形態においては、積層体の上に接触層および上側メタライゼーションが配置されている。この場合、上側メタライゼーションは、中央部の上にのみ配置されており、第１の縁部の上には配置されていない。これによって有利に達成される効果として、本端面発光型半導体レーザの動作時、本端面発光型半導体レーザの半導体構造には、電流が中央部においてのみ供給され、第１の縁部においては供給されない。したがって、半導体構造の第１の縁部においてはレーザ光が励起されず、したがって、第１のファセットおよび（第１のファセットに隣接する）第１の縁部において生じうる吸収損失がさらに減少する。
【００１５】
端面発光型半導体レーザを製造する方法は、上面を有する基板を形成するステップと、基板の上面に、中央部において第１の縁部における高さとは異なる高さを有する表面、を形成するステップと、この表面の上に積層体を堆積させるステップと、第１の縁部が隣接している第１のファセットが形成されるように、基板および積層体を割断するステップと、を含む。
【００１６】
この方法によって得ることのできる端面発光型半導体レーザは、半導体構造を有し、半導体構造の積層体は、第１のファセットに隣接する第１の縁部において、中央部に対して成長方向にオフセットしている。このようにすることで、この端面発光型半導体レーザの半導体構造の第１のファセットおよび（第１のファセットに隣接する）第１の縁部が、非吸収性のミラーとして機能する。この非吸収性のミラーによって提供される利点として、非吸収性のミラーの領域においては吸収損失が起こらない、または小さい吸収損失のみが起こり、したがって、第１のファセットの発熱と、第１のファセットに隣接する第１の縁部の発熱が起こらない、または小さい発熱のみが起こる。さらには、このようにすることで、第１のファセットの領域においては小さい経時変化のみが起こり、したがって、本方法によって得ることのできる端面発光型半導体レーザの半導体構造の第１のファセットの熱破壊の危険性が減少する。
【００１７】
端面発光型半導体レーザを製造する本方法は、拡散工程または注入工程なしで実行され、したがって本方法は、簡単かつ制御された方式で行うことができる。このことは良好な再現性につながり、製造時における高い歩留りを可能にすることができる。さらに、本方法は、高温での処理工程を必要とせず、これは有利であり、したがって、本方法によって得ることのできる端面発光型半導体レーザの半導体構造の活性層に対する、高温工程に関連付けられる損傷が回避される。さらに、端面発光型半導体レーザの電気コンタクトに対する、高温工程に関連付けられる損傷も回避され、したがって、本方法によって得ることのできる端面発光型半導体レーザの動作電圧の望ましくない上昇も回避される。高温工程および／または注入工程または拡散工程に起因する、端面発光型半導体レーザにおいて予期されるそれ以外の寿命の短縮も回避され、これは有利である。
【００１８】
表面の形成は、基板の上面に追加の層を配置するステップと、追加の層の一部を除去するステップと、を含む。この方法では、基板の上面において変化する、追加の層の高さが、追加の層の上に堆積される積層体に引き継がれ、したがって、この方法によって得ることのできる端面発光型半導体レーザの半導体構造には、第１の縁部と中央部との間に、成長方向におけるオフセットが存在する。
【００１９】
本方法の一実施形態においては、追加の層の除去は、エッチング法によって行う。このエッチング法は、例えば乾式エッチング法とすることができる。基板の除去または追加の層の除去は、積層体を成長させる前に行われるため、このようなエッチング法は、本方法によって得ることのできる端面発光型半導体レーザの積層体の活性層の損傷につながらない、または小さい損傷のみにつながり、これは有利である。
【００２０】
積層体を堆積させるステップは、下側クラッド層、下側導波路層、活性層、上側導波路層、および上側クラッド層を堆積させるステップを含む。この場合、第１の縁部において下側および上側クラッド層の一方または下側および上側導波路層の一方が、中央部における活性層の高さに配置されるように、中央部と第１の縁部との間での表面の高さの差（寸法）が設定されている。これによって有利に達成される効果として、半導体構造の中央部における導波路層の中を導かれる光は、少なくとも一部が、第１の縁部におけるクラッド層の一方の中を導かれ、したがって第１のファセットおよび第１の縁部が非吸収性のミラーとして機能する。
【００２１】
本発明の上述した特性、特徴、および利点と、これらを達成する方法は、それぞれ概略的に示した図面を参照しながら以下にさらに詳しく説明する例示的な実施形態に関連して、さらに明確になり容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図２】第２の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図３】第３の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図４】第４の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図５】第５の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図６】第６の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図７】第７の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【図８】第８の実施形態による端面発光型半導体レーザの半導体構造の側面断面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。端面発光型半導体レーザ１０は、ダイオードレーザと称することもできる。端面発光型半導体レーザ１０は、例えば、紫外（ＵＶ）スペクトル領域内、可視スペクトル領域内、または赤外スペクトル領域内の波長の光を放出する目的で設けることができる。端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０は、例えば、ＡｌＩｎＧａＮ材料系、ＡｌＧａＡｓ材料系、またはＩｎＧａＡｌＰ材料系をベースとすることができる。
【００２４】
端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０は、基板１００と、基板１００の上面１０１の上にエピタキシャルに成長した積層体２００とを有する。積層体２００は多数の層を備えており、これらの層は成長方向２０１に沿って上下に重なり合っている。成長方向２０１は、基板１００の上面１０１に垂直な向きにある。
【００２５】
半導体構造２０は、第１のファセット４００と、第１のファセット４００の反対側に位置する第２のファセット５００とによって、横方向の境界が画成されている。第１のファセット４００および第２のファセット５００は、成長方向２０１に実質的に平行な向きにある。第１のファセット４００および第２のファセット５００は、積層体２００をエピタキシャル成長させた後に、半導体構造２０を割断することによって形成されている。
【００２６】
端面発光型半導体レーザ１０の共振器は、第１のファセット４００と第２のファセット５００との間に延在している。第１のファセット４００は、端面発光型半導体レーザ１０の発光レーザファセットを形成している。端面発光型半導体レーザ１０の動作時、レーザ光は、第１のファセット４００において、第１のファセット４００に垂直な方向に放出される。
【００２７】
端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０は、中央部３００と、第１のファセット４００に隣接する第１の縁部４１０とを有する。中央部３００および第１の縁部４１０は、基板１００の上面１０１に平行な方向に隣り合って配置されており、端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の中で互いに直接隣接している。
【００２８】
第１の縁部４１０は、第１のファセット４００から第１のファセット４００に垂直な方向に測った幅４４０を有する。幅４４０は、例えば、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内、特に、例えば１μｍ〜２０μｍの範囲内とすることができる。すなわち端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０においては、中央部３００は、第１の縁部４１０の幅４４０に一致する第１のファセット４００からの距離、に位置する。
【００２９】
端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の積層体２００は、第１の縁部４１０において、中央部３００に対して成長方向２０１にオフセットしている。この場合、積層体２００の層は、半導体構造２０の中央部３００において第１の縁部４１０におけるよりも成長方向２０１に高い位置にある。したがって、中央部３００と第１の縁部４１０との間に、積層体２００における本質的に段差状の第１のオフセット４３０が形成されている。
【００３０】
半導体構造２０の基板１００の上面１０１に段差１２０が形成されている。この場合、基板１００の上面１０１は、第１の縁部４１０において中央部３００におけるよりも成長方向２０１に低い位置にあり、したがって縁部４１０と中央部３００との間の境界に、段差１２０が形成されている。中央部３００と第１の縁部４１０とにおける基板１００の上面１０１の、成長方向２０１に異なる高さは、基板１００の上面１０１の上に積層体２００をエピタキシャル成長させるときに積層体２００に引き継がれており、したがって第１のオフセット４３０が形成されている。
【００３１】
基板１００の上面１０１における段差１２０は、例えば、積層体２００をエピタキシャル成長させる前に第１の縁部４１０において基板１００の一部を除去しておくことによって形成されている。基板１００の一部の除去は、例えば、エッチングによって、特に、例えば乾式エッチング法によって、行われている。
【００３２】
図１に示した端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の例においては、積層体２００は、下側クラッド層２１０と、下側導波路層２２０と、活性層２３０と、上側導波路層２４０と、上側クラッド層２５０とを備えており、これらの層は、記載した順序で成長方向２０１に互いに続いている。下側クラッド層２１０は、基板１００に最も近い位置にあり、特に、基板１００の上面１０１に直接配置することができる。しかしながら積層体２００は、さらなる層を備えていることもできる。さらなる層は、特に、基板１００と下側クラッド層２１０の間と、上側クラッド層２５０より上に、配置することができる。
【００３３】
積層体２００の下側クラッド層２１０および下側導波路層２２０は、第１の符号のドーピング（例えばｎ型ドーピング）を有する。積層体２００の上側導波路層２４０および上側クラッド層２５０は、下側クラッド層２１０および下側導波路層２２０のドーピングと比較して反対の符号のドーピング（例えばｐ型ドーピング）を有する。
【００３４】
積層体２００の下側クラッド層２１０および上側クラッド層２５０は、第１の材料を含む。下側導波路層２２０および上側導波路層２４０は、第２の材料を含む。下側クラッド層２１０および上側クラッド層２５０の材料は、下側導波路層２２０および上側導波路層２４０の材料よりも低い屈折率を有する。下側クラッド層２１０および上側クラッド層２５０は、導波路層２２０，２４０と比較して大きいバンドギャップを有する。
【００３５】
積層体２００の活性層２３０は、例えば、量子井戸または量子薄膜として、あるいは量子ドットの２次元配置として、形成することができる。
【００３６】
第１の縁部４１０と中央部３００との間の、積層体２００における第１のオフセット４３０は、第１の縁部４１０において上側クラッド層２５０が、成長方向２０１において中央部３００における活性層２３０の高さに配置されるように、寸法が設定されている。代替形態として、第１の縁部４１０において上側導波路層２４０が、成長方向２０１において中央部３００における活性層２３０の高さに配置されるように、第１のオフセット４３０を形成することが可能である。
【００３７】
端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の中央部３００における活性層２３０において生成された光は、中央部３００においては、下側および上側クラッド層２１０，２５０の間の導波路層２２０，２４０の中を導かれる。しかしながら第１の縁部４１０においては、光の少なくとも一部が上側クラッド層２５０の中を導かれる。上側クラッド層２５０は、導波路層２２０，２４０と比較して大きいバンドギャップを有し、したがって第１の縁部４１０において上側クラッド層２５０の中を導かれる光は、第１の縁部４１０において吸収され得ない、または小さい程度のみ吸収され得る。したがって、端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の第１のファセット４００および（第１のファセット４００に隣接する）第１の縁部４１０は、非吸収性のミラーを形成している。
【００３８】
端面発光型半導体レーザ１０の半導体構造２０の第１のファセット４００および／または第２のファセット５００は、コーティング（図１には示していない）を有することができ、このコーティングは、不動態化および／または反射防止のため、または反射率を高めるために使用することができる。これらのコーティングは、例えば、蒸着によって、スパッタリングによって、またはＣＶＤコーティングによって、成膜することができ、例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＨｆＯ２、Ｓｉ、または他の材料、およびこれらの材料の組合せ、を含むことができる。
【００３９】
積層体２００は、上側クラッド層２５０より上に接触層（図１には示していない）をさらに含むことができる。さらには、本端面発光型半導体レーザの半導体構造２０に電気的に接触するために使用されるメタライゼーション（図１には示していない）を、積層体２００の上面に配置することができる。このメタライゼーションは、中央部３００の上と第１の縁部４１０の上とに延在していてよいが、中央部３００に限定することもできる。
【００４０】
以下では、さらなる端面発光型半導体レーザについて、図２〜図８を用いて説明する。これらのさらなる端面発光型半導体レーザは、それぞれ、図１の端面発光型半導体レーザ１０に大部分が対応している。したがって以下では、さらなる端面発光型半導体レーザと図１の端面発光型半導体レーザ１０との違いのみについてそれぞれ説明する。図２〜図８において、さらなる端面発光型半導体レーザの構成要素のうち、図１の端面発光型半導体レーザ１０に存在している構成要素に対応する構成要素には、図１と同じ参照数字を付してある。
【００４１】
図２は、第２の実施形態による端面発光型半導体レーザ１１の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１１においては、半導体構造２０は、中央部３００と、第１のファセット４００に隣接する第１の縁部４１０に加えて、第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０を有する。この場合、積層体２００には、第２の縁部５１０と中央部３００との間に、成長方向２０１における第２のオフセット５３０が形成されている。
【００４２】
第２の縁部５１０と中央部３００との間の、端面発光型半導体レーザ１１の半導体構造２０の積層体２００の第２のオフセット５３０は、積層体２００の層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０が、第２の縁部５１０において中央部３００におけるよりも成長方向２０１に下に位置するように、形成されている。第２の縁部５１０においては上側クラッド層２５０が、成長方向２０１において中央部３００における活性層２３０の高さに配置されている。したがって、半導体構造２０の中央部３００において励起されて導波路層２２０，２４０の中を導かれる光は、少なくとも一部が、第２の縁部５１０における上側クラッド層２５０の中を導かれ、したがって第２の縁部５１０において吸収され得ない、または第２の縁部５１０において小さい程度のみ吸収され得る。したがって、端面発光型半導体レーザ１１の半導体構造２０においては、第２のファセット５００および（第２のファセット５００に隣接する）第２の縁部５１０も、非吸収性のミラーを形成している。
【００４３】
端面発光型半導体レーザ１１の半導体構造２０の積層体２００をエピタキシャル成長させるとき、第２の縁部５１０と中央部３００との間に基板１００の上面１０１に形成される段差１２０によって第２のオフセット５３０が形成されている。したがって端面発光型半導体レーザ１１の半導体構造２０では、基板１００は、第１の縁部４１０と中央部３００との間の境界と、第２の縁部５１０と中央部３００との間の境界の両方に、それぞれ段差１２０を有する。
【００４４】
第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０と、第２のオフセット５３０は、第１のファセット４００に隣接する第１の縁部４１０と、第１のオフセット４３０に対して、鏡面対称に形成することができる。この場合、第２の縁部５１０の幅（すなわち第２のファセット５００からの中央部３００の距離）は、第１の縁部４１０の幅４４０に一致する。さらに、この場合、第２の縁部５１０における積層体２００の第２のオフセット５３０の、成長方向２０１におけるサイズは、第１の縁部４１０における積層体２００の第１のオフセット４３０のサイズに一致する。
【００４５】
図３は、第３の実施形態による端面発光型半導体レーザ１２の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１２は、図１の端面発光型半導体レーザ１０と異なる点として、積層体２００が第１の縁部４１０において中央部３００におけるよりも成長方向２０１に高い位置にあるように、第１の縁部４１０における積層体２００の第１のオフセット４３０が形成されている。したがって第１の縁部４１０においては、積層体２００の下側クラッド層２１０が、成長方向２０１において中央部３００における活性層２３０の高さに位置する。代替形態として、第１の縁部４１０において下側導波路層２２０が、成長方向２０１において中央部３００における活性層２３０の高さに位置することもできる。
【００４６】
端面発光型半導体レーザ１２では、半導体構造２０の中央部３００における活性層２３０において励起されて導波路層２２０，２４０の中を導かれる光は、少なくとも一部が、第１の縁部４１０における下側クラッド層２１０の中を導かれる。下側クラッド層２１０は、導波路層２２０，２４０と比較して大きいバンドギャップを有し、したがって第１の縁部４１０においては光の吸収が起こり得ない、または小さい程度のみ起こり得る。したがって、第１のファセット４００および（第１のファセット４００に隣接する）第１の縁部４１０も、端面発光型半導体レーザ１２の半導体構造２０における非吸収性のミラーを形成している。
【００４７】
端面発光型半導体レーザ１２の半導体構造２０では、基板１００は、その上面１０１に、中央部３００と第１の縁部４１０との間に段差１２０をやはり有し、この段差は、基板１００の上面１０１の上に成長した積層体２００においても継続しており、これにより第１のオフセット４３０が形成されている。しかしながら発光型半導体レーザ１２の半導体構造２０では、基板１００の上面１０１における段差１２０は、基板１００の上面１０１が第１の縁部４１０において中央部３００におけるよりも成長方向２０１に高い位置であるように、形成されている。この構造は、積層体２００をエピタキシャル成長させる前に、基板１００の中央部３００において基板１００の一部を例えばエッチング工程、特に乾式エッチング工程によって除去しておくことによって、達成することができる。
【００４８】
端面発光型半導体レーザ１２の半導体構造２０は、図２の端面発光型半導体レーザ１１の半導体構造２０と同様に、第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０における第２のオフセット５３０を有するように構成することもでき、したがって、第２のファセット５００および（第２のファセット５００に隣接する）第２の縁部５１０も、非吸収性のミラーを形成する。この場合、第２の縁部５１０および第２のオフセット５３０は、例えば、第１の縁部４１０および第１のオフセット４３０に対して鏡面対称に形成することができる。
【００４９】
図４は、第４の実施形態による端面発光型半導体レーザ１３の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１３の半導体構造２０は、図３の端面発光型半導体レーザ１２の半導体構造２０に類似して構成されている。
【００５０】
端面発光型半導体レーザ１３においては、積層体２００の上側クラッド層２５０の上に上側メタライゼーション１１０が配置されており、上側メタライゼーション１１０は、端面発光型半導体レーザ１３に電気的に接触する役割を果たす。さらに、上側クラッド層２５０と上側メタライゼーション１１０との間に、接触層（図４には示していない）を配置することもできる。上側メタライゼーション１１０は、半導体構造２０の中央部３００の上に延在しているが、第１の縁部４１０の上には延在していない。したがって、端面発光型半導体レーザ１３の動作時、第１の縁部４１０においては半導体構造２０の積層体２００の中を電流が流れない、または小さい程度のみ流れる。これによって達成される効果として、半導体構造２０の第１の縁部４１０においては、光が励起されない、または小さい程度のみ励起される。
【００５１】
端面発光型半導体レーザ１３の半導体構造２０が、第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０における第２のオフセット５３０を有するように構成される場合、例えば、第２の縁部５１０の上には上側メタライゼーション１１０が延在しないことも可能である。
【００５２】
図５は、第５の実施形態による端面発光型半導体レーザ１４の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１４の半導体構造２０においては、積層体２００が、中央部３００において第１の縁部４１０におけるよりも成長方向２０１に高い位置にあるように、積層体２００に、第１の縁部４１０と中央部３００との間に第１のオフセット４３０が形成されている。
【００５３】
しかしながら端面発光型半導体レーザ１４の半導体構造２０においては、基板１００は、その上面１０１に段差を有さず、平面状に形成されている。代わりに、端面発光型半導体レーザ１４の半導体構造２０では、積層体２００が追加の層２６０を備えており、追加の層２６０は、基板１００の上面１０１と下側クラッド層２１０との間に部分的に配置されている。図示した例においては、この追加の層２６０は、中央部３００にのみ存在し、第１の縁部４１０には存在しておらず、したがって追加の層２６０は、中央部３００と第１の縁部４１０との間の境界に段差２７０を形成している。段差２７０は、追加の層２６０の上と基板１００の上面１０１の上にエピタキシャルに成長した積層体２００において継続しており、したがって第１のオフセット４３０を形成している。
【００５４】
追加の層２６０は、さらなる層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０をエピタキシャル成長させる前に、基板１００の上面１０１の上、領域全体の上に（すなわち中央部３００および第１の縁部４１０の両方に）、例えば同様にエピタキシャル成長によって、最初に形成しておくことができる。次いで、第１の縁部４１０において、例えばエッチング工程によって、特に、例えば乾式エッチング工程または湿式化学エッチング工程によって、追加の層２６０を除去しておくことができる。次いで、積層体２００の残りの層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０を成長させる。
【００５５】
基板１００の上面１０１の上、領域全体の上に追加の層２６０を形成した後、第１の縁部４１０において追加の層２６０を完全にではなく部分的にのみ除去することが可能であり、したがって追加の層２６０は、それ以降、中央部３００において第１の縁部４１０におけるよりも成長方向２０１に大きい高さを有する。
【００５６】
端面発光型半導体レーザ１４の半導体構造２０を、第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０における第２のオフセット５３０を有するように構成することも可能である。この目的のため、積層体２００の残りの層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０を成長させる前に、第２の縁部５１０においても追加の層２６０を完全に、または部分的に除去する。
【００５７】
追加の層２６０は、下側クラッド層２１０のドーピングと同じ符号のドーピング（例えばｎ型ドーピング）を有する。追加の層２６０は、下側クラッド層２１０と同じ材料を含むことができる。
【００５８】
図６は、第６の実施形態による端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０においては、基板１００の上面１０１は、やはり平面状に段差１２０なしに形成されている。代わりに、端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０においても、段差２７０を形成している追加の層２６０が、基板１００の上面１０１と下側クラッド層２１０との間に部分的に存在しており、段差２７０は、半導体構造２０の残りの積層体２００における第１のオフセット４３０として継続している。
【００５９】
しかしながら端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０では、追加の層２６０は、第１の縁部４１０にのみ存在し、中央部３００には存在しない。したがって端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０では、積層体２００が第１の縁部４１０において中央部３００におけるよりも成長方向２０１に高い位置にあるように、第１のオフセット４３０が形成されている。端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０が、第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０に積層体２００の第２のオフセット５３０を有するように構成される場合、追加の層２６０は第２の縁部５１０にも存在する。
【００６０】
端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０の製造時、最初に、中央部３００および第１の縁部４１０において、基板１００の上面１０１の上、領域全体の上に、追加の層２６０を配置することもできる。次いで、中央部３００において追加の層２６０を完全に、または部分的に除去する。
【００６１】
端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０では、追加の層２６０は、やはり下側クラッド層２１０のドーピングと同じ符号のドーピング（例えばｎ型ドーピング）を有する。追加の層２６０は、例えば、下側クラッド層２１０と同じ材料を含むことができる。
【００６２】
図７は、第７の実施形態による端面発光型半導体レーザ１６の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１６の半導体構造２０は、端面発光型半導体レーザ１５の半導体構造２０に類似して構成されている。しかしながら端面発光型半導体レーザ１６の半導体構造２０では、追加の層２６０は、下側クラッド層２１０と比較して反対の符号のドーピング（すなわち例えばｐ型ドーピング）を有する、または絶縁材料を含む。追加の層２６０が絶縁材料を含む場合、追加の層２６０は、例えばアンドープエピタキシャル層として、またはＣＶＤダイヤモンド層として、または誘電体層として、形成することができる。
【００６３】
いずれの場合も、追加の層２６０は、エピタキシャル成長によって形成し、残りの積層体２００と同じ材料系から形成することが有利である。これによって達成される効果として、積層体２００が、欠陥が少なくかつ応力が低い状態に形成される。このようにすることで、ファセット４００，５００における漏れ電流の増大と、ファセット４００，５００における吸収の増大とを実質的に回避することが可能であり、したがって高いファセット負荷限界（facet loading limits）を得ることができる。さらには、低応力の積層体２００によって、望ましくない割れの割合の最小化を達成することができる。追加の層２６０の結晶構造が、残りの積層体２００の結晶構造に合致していることにより、ファセット４００，５００における割断の品質を改善することができ、したがってこれによっても、ファセットの消失（facet losses）が減少し、性能データを改善することができる。
【００６４】
端面発光型半導体レーザ１６の半導体構造２０の製造時、最初に、中央部３００および第１の縁部４１０において、基板１００の上面１０１の上、領域全体の上に追加の層２６０を配置することもできる。次いで、中央部３００において追加の層２６０を完全に除去する。
【００６５】
追加の層２６０が、下側クラッド層２１０のドーピングと比較して反対の符号のドーピングを有する、または絶縁材料を含む結果として達成される効果として、端面発光型半導体レーザ１６の動作時、第１の縁部４１０において積層体２００中の電流の流れが起こらない、または小さい電流の流れのみが起こる。したがって、端面発光型半導体レーザ１６の半導体構造２０の第１の縁部４１０においては光が励起されず、したがって第１の縁部４１０が小さい程度のみ発熱する。
【００６６】
図８は、第８の実施形態による端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０の概略的な側面断面図を示している。この端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０においては、積層体２００は、第１のファセット４００に隣接する第１の縁部４１０における第１のオフセット４３０と、第２のファセット５００に隣接する第２の縁部５１０における第２のオフセット５３０とを有する。これらのオフセット４３０，５３０は、積層体２００が中央部３００において第１の縁部４１０におけるよりも成長方向２０１に低く配置されるように、形成されている。しかしながら、端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０において、第１の縁部４１０における第１のオフセット４３０のみを形成し、第２の縁部５１０における第２のオフセット５３０を省くことが可能である。
【００６７】
端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０では、第１の縁部４１０と中央部３００との間に第１の遷移部４２０が形成されている。同様に、第２の縁部５１０と中央部３００との間に第２の遷移部５２０も形成されている。端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０の積層体２００の個々の層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０は、それぞれ、中央部３００から第１の遷移部４２０経て第１の縁部４１０までと、中央部３００から第２の遷移部５２０を経て第２の縁部５１０まで、連続的に続いている。遷移部４２０，５２０においては、積層体２００の個々の層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０は、成長方向２０１に垂直にではなく、成長方向２０１に対して９０゜に等しくない角度に配置されている。
【００６８】
端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０では、基板１００は段差１２０を有さない。代わりに、端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０の積層体２００は追加の層２６０を備えており、追加の層２６０は、縁部４１０，５１０および遷移部４２０，５２０において基板の上面１０１と下側クラッド層２１０との間に配置されている。中央部３００においては、追加の層２６０は、端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０において完全に除去されている。追加の層２６０が、下側クラッド層２１０のドーピングに一致する符号のドーピングを有するように形成される場合、中央部３００にも、基板１００の上面１０１と下側クラッド層２１０との間に追加の層２６０の一部を配置することができる。この場合、縁部４１０，５１０に配置されている追加の層２６０の部分は、中央部３００に配置されている追加の層２６０の部分より、成長方向２０１に大きい厚さを有する。
【００６９】
遷移部４２０，５２０においては、成長方向２０１に測った追加の層２６０の厚さが、連続的に増大する。したがって遷移部４２０，５２０においては、追加の層２６０は傾斜部２８０を形成しており、傾斜部２８０の上面は基板１００の上面１０１に平行には配置されていない。傾斜部２８０の上面は、基板１００の上面１０１に対する角度を有し、この角度は、３゜〜９０゜の範囲内、特に、１０゜〜８８゜の範囲内、特に、２０゜〜８０゜の範囲内とすることができる。したがって端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０では、追加の層２６０は段差を有さない。代わりに、端面発光型半導体レーザ１７の半導体構造２０では、追加の層２６０が傾斜部２８０を形成しており、成長方向２０１における追加の層２６０の厚さが傾斜部２８０に沿って連続的に変化する。
【００７０】
代替実施形態においては、追加の層２６０を省くことが可能である。代わりに、中央部３００において基板１００の上面１０１が下がっており、したがって基板１００の上面１０１が中央部３００において縁部４１０，５１０におけるよりも成長方向２０１に低く配置されている。遷移部４２０，５２０においては、成長方向２０１に測った基板１００の上面１０１の高さが中央部３００と縁部４１０，５１０との間で連続的に変化するように、基板１００の上面１０１が面取りされている。したがって遷移部４２０，５２０においては、基板１００の上面１０１が傾斜部２８０を形成している。
【００７１】
別の代替実施形態においては、追加の層２６０は、中央部３００において縁部４１０，５１０におけるよりも成長方向２０１に大きい厚さを有するように、形成されている。遷移部４２０，５２０においては、追加の層２６０の厚さが連続的に変化する。その後に追加の層２６０の上にエピタキシャルに成長した積層体２００においては、層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０が、中央部３００において縁部４１０，５１０におけるよりも成長方向２０１に高い位置にある。
【００７２】
別の代替実施形態においては、追加の層２６０を省く。代わりに、基板１００の上面１０１が中央部３００において縁部４１０，５１０におけるよりも成長方向２０１に高い位置にあるように、基板１００の上面１０１を構造化する。この場合にも遷移部４２０，５２０においては、基板１００の上面１０１の高さが連続的に変化する。この場合、基板１００の上面１０１の上に成長した積層体２００の層２１０，２２０，２３０，２４０，２５０が、中央部３００において縁部４１０，５１０におけるよりも成長方向２０１に高い位置にある。
【００７３】
別の代替実施形態においては、積層体２００は、第１の縁部４１０においては中央部３００におけるよりも成長方向２０１に高い位置にあり、その一方で、第２の縁部５１０においては中央部３００におけるよりも成長方向２０１に低い位置にある。さらに別の実施形態においては、この状況が逆である。
【００７４】
ここまで本発明について、好ましい例示的な実施形態によってさらに詳しく図解および説明してきた。しかしながら本発明は、開示されている例に制限されない。そうではなく、当業者には、本発明の保護範囲から逸脱することなく、これらの例から別の変形形態を導くことができる。
【００７５】
本特許出願は、独国特許出願第１０２０１５１０４１８４．７号の優先権を主張し、この文書の開示内容は参照によって本明細書に組み込まれている。
【符号の説明】
【００７６】
１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７  端面発光型半導体レーザ
２０  半導体構造
１００  基板
１０１  上面
１１０  上側メタライゼーション
１２０  段差
２００  積層体
２０１  成長方向
２１０  下側クラッド層
２２０  下側導波路層
２３０  活性層
２４０  上側導波路層
２５０  上側クラッド層
２６０  追加の層
２７０  段差
２８０  傾斜部
３００  中央部
４００  第１のファセット
４１０  第１の縁部
４２０  第１の遷移部
４３０  第１のオフセット
４４０  幅
５００  第２のファセット
５１０  第２の縁部
５２０  第２の遷移部
５３０  第２のオフセット
【図１】
2018511171.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018511171.tif 000005
【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】
2018511171.tif 000010
【国際調査報告】
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2018511171.tif 000012
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