(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された半導体レーザダイオードであって、
上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする半導体レーザダイオード。
【請求項２】
上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなる請求項１記載の半導体レーザダイオード。
【請求項３】
上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されている請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード。
【請求項４】
上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されている請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード。
【請求項５】
Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備えた半導体レーザダイオードの製造方法であって、
上記複数の半導体層を積層して、長手方向が共振方向に一致するように所定の幅に形成されたマスクを用いて該マスクの両側を上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより上記メサ部を形成する第１工程と、
上記メサ部の側面と上記メサ部の両側に位置する上記Ｎ型クラッド層上面とにＰ型ＩｎＰ層を成長させる第２工程と、
上記Ｐ型ＩｎＰ層上にＮ型ＩｎＰ層を成長させる第３工程と、
上記メサ部の側面に形成されたＰ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第４工程とを含むことを特徴とする半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項６】
上記第４工程は上記第３工程の後に行われ、上記第４工程において、上記メサ部の側面に形成された上記Ｐ型ＩｎＰ層及び上記Ｎ型ＩｎＰ層とを除去する請求項５記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項７】
上記第４工程を上記第２工程の後であって上記第３工程の前に行う請求項５記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項８】
上記第３工程の後にさらに、上記メサ部の側面に形成されたＮ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第５工程とを含む請求項７記載の半導体レーザダイオードの製造方法。
【請求項９】
Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された光変調器であって、
上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする光変調器。
【請求項１０】
上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなる請求項９記載の光変調器。
【請求項１１】
上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されている請求項９又は１０記載の光変調器。
【請求項１２】
上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されている請求項９又は１０記載の光変調器。
【請求項１３】
Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成され、該メサ部の一部における活性層を光吸収層とした光変調器付半導体レーザダイオードであって、
上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする光変調器付半導体レーザダイオード。
【請求項１４】
上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなる請求項１３記載の光変調器付半導体レーザダイオード。
【請求項１５】
上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されている請求項１３又は１４記載の光変調器付半導体レーザダイオード。
【請求項１６】
上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されている請求項１３又は１４記載の光変調器付半導体レーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流ブロック層を有する半導体レーザダイオードとその製造方法及び光変調器並びに光変調器付半導体レーザダイオードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性領域を高抵抗層で埋め込んだ半導体レーザダイオードは、寄生容量を低減できることから、高速変調用のレーザダイオードとして用いられる。
図８は従来の埋め込み構造の半導体レーザダイオードの一例（第１の従来例）を示す断面図である。図８において、１はＮ型ＩｎＰ基板、２はＮ型ＩｎＰからなるＮ型クラッド層（例えば、厚さ１μｍ、キャリア濃度Ｎ＝１×１０18ｃｍ-3)、３はＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層、４はＰ型ＩｎＰからなるＰ型クラッド層（例えば、厚さ０．５μｍ、キャリア濃度Ｐ＝１×１０18ｃｍ-3)、５はＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層、６はＮ型ＩｎＰブロック層、７はＰ型ＩｎＰ層、８はＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、９はＰ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）、１０はＮ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ）である。
【０００３】
以上のように構成された図８の半導体レーザダイオードでは、メサ部の両側に積層されたＮ型クラッド層２、高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を電流ブロック層として用い、活性層３に集中して電流が注入されるようにしている。この図８の半導体レーザダイオードは、高抵抗ブロック層５によって、素子の寄生容量を小さくすることができるので、高速変調が可能であるが、耐圧を高くすることができないことから、高出力化には一定の限界があった。
【０００４】
また、図１０は第２の従来例の半導体レーザダイオードの構成を示す模式的な断面図である。この第２の従来例の半導体レーザダイオードは、ＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５とメサ部との間、高抵抗ブロック層５とＮ型クラッド層との間に、それぞれメサ部の側面からメサ部の両側に連続したＰ型ＩｎＰブロック層１１０とＮ型ＩｎＰブロック層１２０とを形成している。このように第２の従来例の半導体レーザダイオードでは、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１０とＮ型ＩｎＰブロック層１２０とを形成することにより、電流ブロック層内にＰＮ接合が構成されるため、第１の従来例に比較して耐圧を高くできるという特徴がある。
また、図８又は図１０と同様の構成により、活性層を光吸収層として用いることにより光変調器を構成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示す第１の従来例の半導体レーザダイオードは、上述したように素子の耐圧が低くなり、ターンオンが発生しやすくなるという問題点があった。すなわち、第１の従来例の半導体レーザダイオードは、図９に示すように、電流を増加させていくとターンオンが発生し、それ以上電流を増やしても光出力が大きくならず、高出力化できないという問題点があった。
また、図１０に示す第２の従来例の半導体レーザダイオードは、素子の耐圧を高くでき高出力化が可能であるが、リーク電流が大きくなり、レーザ特性は悪くなるという問題点があった。
また、図８又は図１０と同様な構成で、光変調器を構成した場合においても、それらの光変調器はそれぞれ上述と同様の問題点を有していた。
【０００６】
そこで、本発明は、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる半導体レーザダイオードとその製造方法を提供することを第１の目的とする。
【０００７】
また、本発明は、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器を提供することを第２の目的とする。
【０００８】
さらに、本発明は、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器付半導体レーザダイオードを提供することを第３の目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザダイオードは、上記第１の目的を達成するために、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された半導体レーザダイオードであって、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする。
このようにすると、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
【００１０】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで形成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで形成することが好ましい。
【００１１】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていてもよい。
【００１２】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されていることが好ましい。このようにすると、上記Ｐ型クラッド層と上記高抵抗層との間における不純物の相互拡散を防止できる。
【００１３】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法は、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備えた半導体レーザダイオードの製造方法であって、
上記複数の半導体層を積層して、長手方向が共振方向に一致するように所定の幅に形成されたマスクを用いて該マスクの両側を上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより上記メサ部を形成する第１工程と、
上記メサ部の側面と上記メサ部の両側に位置する上記Ｎ型クラッド層上面とにＰ型ＩｎＰ層を成長させる第２工程と、
上記Ｐ型ＩｎＰ層上にＮ型ＩｎＰ層を成長させる第３工程と、
上記メサ部の側面に形成されたＰ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第４工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程は上記第３工程の後に行うようにし、上記第４工程において、上記メサ部の側面に形成された上記Ｐ型ＩｎＰ層及び上記Ｎ型ＩｎＰ層とを除去するようにしてもよい。
【００１５】
さらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程を上記第２工程の後であって上記第３工程の前に行うようにしてもよい。
【００１６】
またさらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法は、上記第３工程の後にさらに、上記メサ部の側面に形成されたＮ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第５工程とを含むようにしてもよい。
【００１７】
また、本発明に係る光変調器は、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成された光変調器であって、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする。
このようにすると、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
【００１８】
また、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで構成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで構成することが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていてもよい。
【００２０】
またさらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されていることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、Ｎ型半導体基板上に、Ｎ型クラッド層、Ｐ型クラッド層及び該Ｎ型及びＰ型クラッド層の間に位置する活性層を含む複数の半導体層が積層されてなるメサ部と、高抵抗化されたＩｎＰからなり上記メサ部の両側に位置する高抵抗ブロック層とを備え、上記メサ部は該メサ部の両側が上記Ｎ型クラッド層の途中までエッチングされることにより形成され、該メサ部の一部における活性層を光吸収層とした光変調器付半導体レーザダイオードであって、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型ブロック層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部の側面においてＮ型クラッド層と上記高抵抗ブロック層とを接するようにして上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにしたことを特徴とする。
このようにすると、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
【００２２】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、上記Ｎ型クラッド層がＮ型ＩｎＰからなり、上記Ｐ型クラッド層がＰ型ＩｎＰからなることが好ましい。
【００２３】
さらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていてもよい。
【００２４】
またさらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成されていることが好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態の半導体レーザダイオードについて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明に係る実施の形態１の半導体レーザダイオードの構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態１の半導体レーザダイオードは、図１に示すように、下面にＮ型電極１０(Ａｕ／Ｇｅ／Ａｕ)が形成されたＮ型ＩｎＰ基板１上に、Ｎ型クラッド層２とＰ型クラッド層４との間にＩｎＧａＡｓＰからなる歪量子井戸構造の活性層３が積層されてなるメサ部と、Ｆｅがドープされて高抵抗化されたＩｎＰからなりメサ部の両側に埋め込み成長された高抵抗ブロック層５とを備えている。ここで、本実施の形態１では、Ｎ型クラッド層２は、例えば、厚さ１μのＮ型ＩｎＰからなり、キャリア濃度Ｎは、例えば、１×１０18ｃｍ-3に設定される。また、Ｐ型クラッド層４は、厚さ０．５μｍのＰ型ＩｎＰからなり、キャリア濃度Ｐは例えば、１×１０18ｃｍ-3に設定される。
【００２６】
そして、本実施の形態１において、メサ部は、メサ部の両側がＮ型クラッド層２の途中までエッチングされることにより構成され、メサ部の両側のＮ型ＩｎＰクラッド層２に接してＰ型ＩｎＰからなるＰ型ＩｎＰブロック層１１が形成され、該Ｐ型ＩｎＰブロック層１１上にＮ型ＩｎＰからなるＮ型ＩｎＰブロック層１２が形成されていることを特徴としている。
すなわち、本実施の形態１の半導体レーザダイオードでは、電流ブロック層としてＰ型ＩｎＰ層、Ｎ型ＩｎＰ層、ＦｅドープＩｎＰ層、Ｎ型ＩｎＰ層の積層構造にし、かつＰ型ＩｎＰ層、Ｎ型ＩｎＰ層がメサ部の側面には形成しないように構成している。
【００２７】
尚、本実施の形態１の半導体レーザダイオードにおいて、メサ部の両側のＦｅドープのＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５上には、Ｎ型ＩｎＰブロック層６が形成され、該Ｎ型ＩｎＰブロック層６とメサ部の上面とを覆うように、Ｐ型ＩｎＰ層７が形成される。さらにＰ型ＩｎＰ層７上にはＰ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８を介してＰ型電極(Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ)９が形成されている。
【００２８】
以上のように構成された実施の形態１の半導体レーザダイオードにおいては、メサ部の両側のＰ型電極９とＮ型電極１０の間には、高抵抗ブロック層５と、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２とＰ型ＩｎＰブロック層１１とによって構成されかつ逆バイアスとなる方向に電圧が印加されるＰＮ接合面が存在するので、耐圧を高くすることができ、ターンオンの発生を抑制することができる。
また、メサ部の両側面に接して高抵抗ブロック層５が形成されているので、メサ部に電流を集中させることができ（メサ部以外に電流の流れる電流路がない）、リーク電流を少なくできる。これによって、レーザ発振特性を良好にできる。
【００２９】
以下、実施の形態１の半導体レーザダイオードの製造方法について説明する。
本製造方法では、上面が（００１）面となるように作製されたＮ型ＩｎＰ基板１上に、図２（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法でＮ型ＩｎＰからなるＮ型クラッド層２、ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層３、Ｐ型ＩｎＰからなるＰ型クラッド層４を成長させる。次いで、Ｐ型クラッド層４上にＳｉＯ2絶縁膜１３を形成し、その長手方向が共振方向に一致するようにパターニングする。
次に、図２（ｂ）に示すようにメタン系ドライエッチング等を用いて、ＳｉＯ2絶縁膜１３の両側の半導体層をＮ型クラッド層２の途中まで除去することにより、メサ部を形成する。
【００３０】
そして、図２（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法でＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａを成長させる。この際、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａは、ＳｉＯ2絶縁膜１３が形成されたメサ部の上面を除いて、メサ部の両側面及びメサ部の両側に位置するＮ型クラッド層２上面に連続して形成される。ここで、本製造方法では、上面が（００１）面となるように作製されたＮ型ＩｎＰ基板１を用いているので、Ｎ型ＩｎＰ基板１の上面に形成されたＮ型クラッド層２上に成長されたメサ部の両側に位置するＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａはそれぞれ、各上面が（００１）面となるように成長される。また、メサ部側面に成長されるＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａはそれぞれ、メサ部側面と平行な表面が（１／１０）面となるように成長される。ここで、（１／１０）面の表記における（／）は、後ろに位置する数字の上に付すべきバー（−）を示している。以下、本明細書において同様とする。
【００３１】
このようにＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａを成長させた後、ＭＯＣＶＤ炉内でホスヒン（ＰＨ3）と塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流す。この塩化水素（ＨＣｌ）ガスには、ＩｎＰ層をエッチングする性質があり、特に、＜００１＞方向、すなわち表面が（００１）面であるメサ部の両側に位置するＮ型クラッド層２の厚さ方向のエッチングレートは、表面が（１／１０）面であるメサ部側面に形成されたＩｎＰ層の厚さ方向におけるエッチングレートに比べ非常に遅い(図６の実験データ参照)。従って、表面が（１／１０）面であるメサ側面に形成されたＩｎＰ層のみが選択的にエッチングされ、図２（ｄ）に示すように、メサ部の両側に、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１とＮ型ＩｎＰブロック層１２とが積層された構造が作製できる。
【００３２】
尚、本製造方法では、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを用いたが、本発明は塩化水素ＨＣｌガスに限らず、他のハロゲン系ガスでも同様な効果が得られる。また、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａのメサ部側面及びメサ部の両側に位置するＰ型ＩｎＰブロック層１１ａ及びＮ型ＩｎＰブロック層１２ａの上面の各面方位は、上述の面方位に限られるものではなく、異方性エッチングが可能な他の面方位でも同様の効果が得られる。すなわち、本発明の製造方法は、Ｎ型ＩｎＰ基板１の上面の面方位により限定されるものではない。しかし、ウェットエッチングの場合、等方的にエッチングされるので、（１／１０）メサ側面のＩｎＰ層がエッチングされるのみならず、（００１）底面のＩｎＰ層もエッチングされるので、（００１）底面のみにＩｎＰ層を残すことができない。従って、本発明の構造を作製することは困難である。
【００３３】
次に、図２（ｅ）に示すように、そのままＭＯＣＶＤ炉内でＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を成長させる。
そして、ＳｉＯ2絶縁膜１３を除去した後、Ｐ型ＩｎＰ層７、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８、Ｐ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）９、Ｎ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ)１０を形成する。
以上のような工程により、図１に示す実施の形態１の半導体レーザダイオードを製造することができる。
本製造方法では、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１ａ、Ｎ型ＩｎＰブロック層１２ａを成長させた後、同じＭＯＣＶＤ炉内でホスヒン（ＰＨ3）と塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流して、メサ側面に形成されたＩｎＰ層のみを選択的にエッチングしている。このようにすることで、容易にメサ部の側面のＩｎＰ層のみを除去してメサ部の両側に、Ｐ型ＩｎＰブロック層１１とＮ型ＩｎＰブロック層１２とを積層した構造を作製できる。
【００３４】
実施の形態２．
次に、本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダイオードについて説明する。
ここではまず、図５を参照して本実施の形態２の半導体レーザダイオードの製造方法について説明する。尚、図５において図２と同様のものには同様の符号を付して示している。
本製造方法では、実施の形態１の製造方法と同様にしてメサ部を形成する（図５（ａ））。
【００３５】
次に、図５（ｂ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法でＰ型ＩｎＰブロック層２１ａを成長させる。
Ｐ型ＩｎＰブロック層２１ａを成長させた後、ＭＯＣＶＤ炉内で、ＩｎＰに対して＜１／１０＞方向のエッチングレートの極めて大きいホスヒンＰＨ3と塩化水素ＨＣｌガスを流して、表面が（１／１０）面であるメサ部側面に形成されたＰ型ＩｎＰブロック層２１ａのみを選択的にエッチングする。尚、＜１／１０＞方向の表記における（／）は、後ろに位置する数字の上に付すべきバー（−）を示している。以上のようにして、図５（ｃ）に示すように、メサ部の両側のＮ型クラッド層２上にＰ型ＩｎＰブロック層２１が形成される。
次に、図５（ｄ）に示すように、そのままＭＯＣＶＤ炉内でＮ型ＩｎＰブロック層２２ａを成長させる。
【００３６】
そして、Ｎ型ＩｎＰブロック層２２ａを成長させた後、ＭＯＣＶＤ炉内でホスヒンＰＨ3と塩化水素ＨＣｌガスを流して、表面が（１／１０）面であるメサ部側面に形成されたＮ型ＩｎＰブロック層２２ａのみを選択的にエッチングする。以上のようにして、図５（ｅ）に示すように、メサ部の両側のＰ型ＩｎＰブロック層２１上にＮ型ＩｎＰブロック層２２が形成される。
次に、そのままＭＯＣＶＤ炉内でＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を成長させて、図５（ｆ）に示す構造を作製する。
そして、ＳｉＯ2絶縁膜１３を除去した後、Ｐ型ＩｎＰ層７、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８、Ｐ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）９、Ｎ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ)１０を形成する。
【００３７】
以上のような製造工程により、本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダイオードは製造される。
以上のように構成された実施の形態２の半導体レーザダイオードは、実施の形態１とは異なり、Ｎ型ＩｎＰブロック層２２が、メサ部の側面においてＮ型クラッド層２と接するように形成される。
以上のように構成された実施の形態２の半導体レーザダイオードは、実施の形態１と同様、耐圧を高くしかつリーク電流を低減することができる。
また、実施の形態２の半導体レーザダイオードは、Ｐ型ＩｎＰ層２１とＦｅドープＩｎＰ層５がいずれの位置においても接触していないので、Ｐ型ＩｎＰ層１１とＦｅドープＩｎＰ層５が一部で接触し、その部分でＺｎとＦｅの相互拡散が若干ある図１の構造に比較して、ＺｎとＦｅとの相互拡散を全くなくすことができ、よりリーク電流を少なくできる。
【００３８】
実施の形態３．
図６は本発明に係る実施の形態３の半導体レーザダイオードの構成を示す模式的な断面図である。この実施の形態３の半導体レーザダイオードは、実施の形態２の半導体レーザダイオードにおいて、Ｎ型ＩｎＰブロック層２２に代えてＮ型ＩｎＰブロック層３２を用いて構成した以外は、実施の形態２の半導体レーザダイオードと同様に構成される。
すなわち、実施の形態３の半導体レーザダイオードにおいて、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２は、Ｐ型ＩｎＰブロック層２１上及びメサ部の側面に連続して形成されている。
【００３９】
このように、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２を、メサ部の側面にも形成することによりＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５とメサ部のＰ型クラッド層とが直接接触することがないので、以下に説明する理由によりリーク電流を実施の形態１及び実施の形態２に比較してさらに低減することができる。
すなわち、ＩｎＰからなるＰ型クラッド層４のドーパントであるＺｎとＦｅドープＩｎＰ高抵抗層５のＦｅは激しく相互拡散する。そのため、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４とＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５が接触していれば、Ｐ型ＩｎＰクラッド層４のＺｎとＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５のＦｅは相互拡散し、この相互拡散により、リーク電流が増加する。しかしながら、本実施の形態３では、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２がメサ側面に形成されているので、Ｐ型クラッド層４とＦｅドープＩｎＰ高抵抗層５が直接接触せず、従って、Ｐ型クラッド層４のＺｎとＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５のＦｅは相互拡散しない。これによって、よりリーク電流を低減することができる。
【００４０】
次に、図７を参照して実施の形態３の半導体レーザダイオードの製造方法について説明する。
本製造方法において、Ｐ型ＩｎＰブロック層２１を形成するところまでは、実施の形態２の半導体レーザダイオードの製造方法と同様である。すなわち、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）と同じである。
そして、図７（ｄ）に示すように、ＭＯＣＶＤ炉内でＮ型ＩｎＰブロック層３２をメサ部の側面とＰ型ＩｎＰブロック層２１上とに成長させる。
【００４１】
次に、Ｎ型ＩｎＰブロック層３２をエッチングすることなく、ＭＯＣＶＤ炉内でＦｅドープＩｎＰからなる高抵抗ブロック層５、Ｎ型ＩｎＰブロック層６を成長させる（図７（ｅ））。
そして、ＳｉＯ2絶縁膜１３を除去後、Ｐ型ＩｎＰ層７、Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層８、Ｐ型電極（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）９、Ｎ型電極（Ａｕ／Ｇｅ／Ｎｉ／Ａｕ)１０を形成する。
以上のような製造工程により、実施の形態３の半導体レーザダイオードを製造することができる。
【００４２】
以下、本発明に係る変形例について説明する。
変形例１（光変調器）．
以上の各実施の形態では、半導体レーザダイオードについて説明したが、本発明はこれに限らず、上述の各実施の形態と同様の層構成を有する光変調器に適用することができる。この光変調器において、各実施の形態において活性層として用いたＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸層が光吸収層として動作し、かつその光吸収層の光吸収率がＰ側及びＮ側電極に印加される電圧に対応して変化して光変調器として機能する。
尚、本光変調器において、光吸収層であるＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸層の障壁層と井戸層の各組成を及び厚さは、吸収すべき光の波長等に応じて適宜設定される。
以上のように構成された光変調器は、上述の各実施の形態と同様の理由により、高耐圧にできかつリーク電流を低くできるので、優れた光変調器特性が得られる。
【００４３】
変形例２（光変調器付半導体レーザダイオード）．
変形例１で説明したように、本発明に係る半導体層構造は、半導体レーザダイオードだけではなく、光変調器にも適用することができる。従って、各実施の形態の半導体レーザダイオードと変形例１で説明した光変調器は、同様の半導体層構造を有することから、同一半導体基板上に一体で形成することができる。尚、本変形例２の光変調器付半導体レーザダイオードにおいて、例えば、Ｐ側電極を半導体レーザダイオード部分と光変調器部分とで分離することにより、各制御電圧を独立して印加することができる。
このように構成することにより、半導体レーザダイオードにより出力されるレーザ光を光変調器により変調して出力することができる。
この変調器付半導体レーザダイオードは、上述の各実施の形態と同様の理由により、高耐圧にできかつリーク電流を低くできるので、優れたレーザ特性と光変調器特性が得られる。
【００４４】
その他の変形例．
以上の各実施の形態及び各変形例では、Ｎ型クラッド層及びＰ型クラッド層としてそれぞれＮ型ＩｎＰ及びＰ型ＩｎＰを用いたが、本発明はこれに限らず、ＡｌＩｎＡｓ等の他の半導体層をＮ型及びＰ型クラッド層として用いてもよい。以上のように構成しても上記各実施の形態及び各変形例と同様の作用効果を有する。
【００４５】
また、以上の各実施の形態及び各変形例では、活性層（光吸収層）としてＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸層を用いたが、本発明はこれに限らず、ＡｌＧａＩｎＡｓ等の他の歪量子井戸層を用いてもよい。以上のように構成しても上記各実施の形態及び各変形例と同様の作用効果を有する。
また、本発明において、活性層（光吸収層）は量子井戸構造に限られるものではなく、比較的厚い１層からなる活性層を用いてもよい。以上のように構成しても上記各実施の形態及び各変形例と同様の作用効果を有する。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る半導体レーザダイオードは、Ｎ型半導体基板上に、上記メサ部を備え、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型クラッド層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにした。
これによって、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができ、また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。
従って、本発明によれば、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００４７】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで形成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで形成することにより、光ファイバーにおいて低損失伝送が可能な波長で容易に発振させることができ、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光通信用の半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００４８】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成しても、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００４９】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成することにより、上記Ｐ型クラッド層と上記高抵抗層との間における不純物の相互拡散を防止でき、さらにリーク電流を小さくできる。
【００５０】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法は、上記半導体レーザダイオードの製造方法であって、上記複数の半導体層を積層して上記メサ部を形成する第１工程と、上記Ｐ型ＩｎＰ層を成長させる第２工程と、上記Ｐ型ＩｎＰ層上にＮ型ＩｎＰ層を成長させる第３工程と、上記メサ部の側面に形成されたＰ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第４工程とを含む。この製造方法によれば、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによってＰＮ接合界面を構成でき、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にＰ型ブロック層を形成しないようにできる。従って、本製造方法によって製造された半導体レーザダイオードは、耐圧特性を向上させることができ、リーク電流を小さくできるので、高出力化が可能な半導体レーザダイオード製造することができる。
【００５１】
また、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程は上記第３工程の後に行うようにし、上記第４工程において、上記メサ部の側面に形成された上記Ｐ型ＩｎＰ層及び上記Ｎ型ＩｎＰ層とを除去するようにすることにより、エッチング工程の回数を減らすことができ、工程を簡単にできる。
【００５２】
さらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法においては、上記第４工程を上記第２工程の後であって上記第３工程の前に行うようにすることにより、上記Ｎ型ＩｎＰ層をメサ部に沿って形成することができ、これによって、さらにリーク電流を少なくできる半導体レーザダイオードを製造することができる。
【００５３】
またさらに、本発明に係る半導体レーザダイオードの製造方法では、上記第３工程の後にさらに、上記メサ部の側面に形成されたＮ型ＩｎＰ層をハロゲン系のガスを用いてエッチングすることにより除去する第５工程とを含むようにしても、耐圧特性を向上させることができ、リーク電流を小さくできるので、高出力化が可能な半導体レーザダイオード製造することができる。
【００５４】
また、本発明に係る光変調器は、上記メサ部と、上記メサ部の両側に上記Ｎ型クラッド層上に形成されたＰ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型クラッド層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層とを含み、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにした。これによって、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができ、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。従って、本発明によれば、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器を提供することができる。
【００５５】
また、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで構成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで構成することにより、光通信に適した光変調器を提供できる。
【００５６】
さらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていても、高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器を提供できる。
【００５７】
またさらに、本発明に係る光変調器では、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成することにより、上記Ｐ型クラッド層と上記ＩｎＰ高抵抗層との間における不純物の相互拡散を防止できるので、さらにリーク電流の小さい光変調器を提供できる。
【００５８】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、上記メサ部を備え、上記メサ部の両側に、Ｐ型ＩｎＰからなるＰ型ブロック層と該Ｐ型ブロック層上に形成されたＮ型ＩｎＰからなるＮ型ブロック層と該Ｎ型クラッド層上に形成された上記高抵抗ブロック層とを含んでなる電流ブロック層を形成しかつ、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間には上記Ｐ型ブロック層を形成しないようにした。これによって、上記メサ部の両側の電流ブロック層に、上記高抵抗ブロック層に加え、上記Ｐ型ブロック層と上記Ｎ型ブロック層とによって構成されるＰＮ接合界面が形成されるので、耐圧特性を向上させることができる。また、上記メサ部と上記高抵抗ブロック層との間にはＰ型ブロック層が形成されていないので、リーク電流を小さくできる。従って、本発明によれば、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器付半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００５９】
また、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードは、上記Ｎ型クラッド層をＮ型ＩｎＰで形成し、上記Ｐ型クラッド層をＰ型ＩｎＰで形成することにより、光通信に適した光変調器付半導体レーザダイオードを提供できる。
【００６０】
さらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面において上記Ｎ型クラッド層と接するように形成されていても、高速変調が可能でかつ高出力化が図れしかもリーク電流を小さくすることができる光変調器付半導体レーザダイオードを提供することができる。
【００６１】
またさらに、本発明に係る光変調器付半導体レーザダイオードでは、上記Ｎ型ブロック層は、上記メサ部の側面を覆うように形成することにより、さらにリーク電流の小さい光変調器付半導体レーザダイオードを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る実施の形態１の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図２】  実施の形態１の半導体レーザダイオードの製造方法における、主要工程の流れ示す断面図である。
【図３】  ＩｎＰ層のエッチングレートの面方位依存性を示すグラフである。
【図４】  本発明に係る実施の形態２の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図５】  実施の形態２の半導体レーザダイオードの製造方法における、主要工程の流れ示す断面図である。
【図６】  本発明に係る実施の形態３の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図７】  実施の形態３の半導体レーザダイオードの製造方法における、主要工程の流れ示す断面図である。
【図８】  従来例の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【図９】  図８の半導体レーザダイオードの電流−光出力特性を示すグラフである。
【図１０】  図８とは異なる従来例の半導体レーザダイオードの構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１  Ｎ型ＩｎＰ基板、２  Ｎ型ＩｎＰクラッド層、３  ＩｎＧａＡｓＰ歪量子井戸活性層、４  Ｐ型ＩｎＰクラッド層、５  ＦｅドープＩｎＰ高抵抗層、６  Ｎ型ＩｎＰブロック層、７  Ｐ型ＩｎＰ層、８  Ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、９  Ｐ型電極、１０  Ｎ型電極、１１，２１  Ｐ型ＩｎＰ高抵抗層、１２，２２，３２  Ｎ型ＩｎＰ高抵抗層。
【図１】
0004077570.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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【図７】
0004077570.tif 000008
【図８】
0004077570.tif 000009
【図９】
0004077570.tif 000010
【図１０】
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