(57)【要約】【課題】活性層から垂直方向へしみ出す光の吸収を容易に低減するとともに、信頼性の高い半導体レーザ素子を提供することを目的とする。【解決手段】本発明における半導体レーザチップ１は、活性層を含む発光層６の上方と下方に備えられるとともに活性層よりも屈折率の低いｎ型クラッド層５と、ｐ型第１クラッド層７及びｐ型第２クラッド層１１と、を備える。そして、ｎ型クラッド層５の下面にｎ型吸収低減層４が備えられるとともに、ｐ型第２クラッド層１１の上面にｐ型吸収低減層１２が備えられる。ｎ型吸収低減層４はｎ型クラッド層５よりもＡｌ組成比が大きく、ｐ型吸収低減層１２はｐ型第２クラッド層１１よりもＡｌ組成比が大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発生する活性層と、当該活性層の下方に設けられる第１導電型の第１クラッド層と、当該活性層の上方に設けられる第２導電型の第２クラッド層と、を備える半導体レーザチップにおいて、
前記第１クラッド層の下方に備えられる第１吸収低減層と、
前記第２クラッド層の上方に備えられる第２吸収低減層と、を備え、
前記第１クラッド層と前記第２クラッド層と前記第１吸収低減層と前記第２吸収低減層と、が少なくともＧａとＡｌとを含むものであり、前記第１吸収低減層のＡｌ組成比が前記第１クラッド層のＡｌ組成比よりも大きく、前記第２吸収低減層のＡｌ組成比が前記第２クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする半導体レーザチップ。
【請求項２】
導体から成る電極層と、
当該電極層の下面に接して設けられるコンタクト層と、をさらに備え、
前記コンタクト層が、前記第２クラッド層の上方に備えられることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザチップ。
【請求項３】
前記第１吸収低減層の下方に設けられるとともに下方ほどＡｌ組成比が小さくなる第１障壁低減層と、
前記第２吸収低減層の上方に設けられるとともに上方ほどＡｌ組成比が小さくなる第２障壁低減層と、をさらに備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体レーザチップ。
【請求項４】
前記活性層と前記第１クラッド層と前記第２クラッド層と前記第１吸収低減層と前記第２吸収低減層と、を備えるレーザ構造を、一つの基板上に少なくとも二つ備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体レーザチップ。
【請求項５】
前記活性層と前記第２クラッド層との間に設けられる第２導電型の第３クラッド層をさらに備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体レーザチップ。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のレーザチップを備えることを特徴とする半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体レーザチップと当該半導体レーザチップを備えた半導体レーザ素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）の読み取りや書き込みに利用される光ピックアップ用の光源として、赤や赤外などの長波長の光を出射するＩＩＩ−Ｖ族の化合物半導体を用いた半導体レーザチップが利用されている。特に、ＧａやＡｓ、Ｐなどを用いたものが広く用いられている。また、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）用の光ピックアップ用の光源としては、青紫などの短波長の光を出射する窒化物半導体を用いた半導体レーザチップが用いられている。
【０００３】
このような光ピックアップなどに用いられる半導体レーザ素子では、出射される光を後段に備えられる光学系によって精度よく制御するために、出射される光の形状、即ち光の出射角が所定の範囲内であることが求められる。特に、垂直方向（半導体レーザチップの各層が積層される方向と略平行な方向）に対する出射角（Ｑｖ）の拡がりの制御が求められており、例えば半値全角で１３°〜１８°などの所定の範囲内にする必要がある。また、このように設計される半導体レーザ素子として、例えば特許文献１において提案されているレーザ素子などがある。
【特許文献１】特開２００７−２０１３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このように出射角を小さく制御する半導体レーザチップでは、活性層から生じた光の垂直方向へのしみ出しが大きくなるために、半導体レーザチップの光吸収が大きくなることが問題となる。そして、このような光吸収により発熱等が生じることによって、半導体レーザ素子の特性が劣化したり信頼性が低下したりする。
【０００５】
なお、活性層の周囲の層を厚くしたり組成比を最適化したりすることによれば、活性層の垂直方向へしみ出す光の吸収を低減することは可能である。しかしながら、層を厚くすることで問題の解決を図ろうとすると、原料が大量に必要となったり、半導体レーザチップのサイズが規格値を超えたり、発光強度のピーク位置がずれたりするなどの問題が生じる。また、活性層の周囲の層の組成比を最適化して屈折率をさらに小さくすることで問題の解決を図ろうとすると、活性層と周囲の層との屈折率の差が大きくなるため出射角Ｑｖが大きくなりやすくなり、所定の範囲から外れるなどの問題などが生じる。
【０００６】
そこで本発明は、活性層から垂直方向へしみ出す光の吸収を容易に低減するとともに、信頼性の高い半導体レーザ素子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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザチップは、光を発生する活性層と、当該活性層の下方に設けられる第１導電型の第１クラッド層と、当該活性層の上方に設けられる第２導電型の第２クラッド層と、を備える半導体レーザチップにおいて、前記第１クラッド層の下方に備えられる第１吸収低減層と、前記第２クラッド層の上方に備えられる第２吸収低減層と、を備え、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層と前記第１吸収低減層と前記第２吸収低減層と、が少なくともＧａとＡｌとを含むものであり、前記第１吸収低減層のＡｌ組成比が前記第１クラッド層のＡｌ組成比よりも大きく、前記第２吸収低減層のＡｌ組成比が前記第２クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする。
【０００８】
上記構成の半導体レーザチップにおいて、導体から成る電極層と、当該電極層の下面に接して設けられるコンタクト層と、をさらに備え、前記コンタクト層が、前記第２クラッド層の上方に備えられることとしても構わない。
【０００９】
このような構成とすると、コンタクト層にドーパントを高濃度でドーピングしたとしても、活性層とコンタクト層との間にＡｌ組成比の大きい第２吸収低減層が備えられるため、ドーパントの活性層への拡散が抑制される。そのため、より容易にドーパント濃度を大きくすることが可能となり、低抵抗化を図ることが可能となる。
【００１０】
上記構成の半導体レーザチップにおいて、前記第１吸収低減層の下方に設けられるとともに下方ほどＡｌ組成比が小さくなる第１障壁低減層と、前記第２吸収低減層の上方に設けられるとともに上方ほどＡｌ組成比が小さくなる第２障壁低減層と、をさらに備えることとしても構わない。
【００１１】
このような構成とすると、第１吸収低減層及び第２吸収低減層を導入することによってＡｌ組成比が急峻に変化する部分、即ち、エネルギー障壁が急峻となる部分が形成されたとしても、その障壁を緩和することが可能となる。
【００１２】
上記構成の半導体レーザチップにおいて、前記活性層と前記第１クラッド層と前記第２クラッド層と前記第１吸収低減層と前記第２吸収低減層とを備えるレーザ構造を、一つの基板上に少なくとも二つ備えることとしても構わない。
【００１３】
このような多波長レーザにおいて、第１吸収低減層及び第２吸収低減層を用いて光のしみ出し及び吸収を抑制することとすると、それぞれのレーザ構造の厚さを制御しながら光のしみ出し及び吸収を抑制することが可能となる。そのため、それぞれのレーザ構造から出射される光の位置を調整することが容易となる。
【００１４】
上記構成の半導体レーザチップにおいて、前記活性層と前記第２クラッド層との間に設けられる第２導電型の第３クラッド層をさらに備えることとしても構わない。
【００１５】
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の半導体レーザチップのいずれかを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明における半導体レーザチップは、活性層の下方に備えられる第１クラッド層よりもＡｌ組成の大きい第１吸収低減層を第１クラッド層下方に備え、活性層の上方に備えられる第２クラッド層よりもＡｌ組成比の大きい第２吸収低減層を第２クラッド層の上方に備える。Ａｌ組成の大きいそれぞれの吸収低減層は、それぞれのクラッド層よりもバンドギャップが大きくなり、屈折率が小さくなる。そのため、光のしみ出しを抑制するとともに光吸収を抑制することが可能となり、半導体レーザチップの特性の劣化の抑制や、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜レーザチップの構成＞
最初に、本発明における半導体レーザチップの実施形態として、赤外の光を出射するレーザチップを例に挙げるとともに、その構成の一例について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態におけるレーザチップの構成例を示す模式的な平面図及び断面図である。ここで、図１（ａ）はレーザチップの模式的な平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面を示す模式的な断面図である。
【００１８】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、本実施形態におけるレーザチップ１は、基板２の主面（成長面）上に、下方から上方に向かって、バッファ層３、ｎ型吸収低減層４、ｎ型クラッド層５、発光層６、ｐ型第１クラッド層７、エッチングストップ層８の各層が積層されている。
【００１９】
また、エッチングストップ層８の上面には、上方に突出するとともに突出した部分が所定の方向に延在するリッジ部９と、同じく上方に突出して所定の方向に延在するサポート部１０が設けられている。また、サポート部１０はリッジ部９と略平行になるとともにリッジ部９の両脇にそれぞれ設けられている。
【００２０】
リッジ部９及びサポート部１０は、それぞれエッチングストップ層８上に積層されるｐ型第２クラッド層１１と、ｐ型第２クラッド層１１上に積層されるｐ型吸収低減層１２と、を備える。そして、サポート部１０の上面と、サポート部１０及びリッジ部９が設けられていないエッチングストップ層８の上面と、サポート部１０及びリッジ部９の対向するそれぞれの側面と、にそれぞれ電流ブロック層１３が形成されている。また、電流ブロック層１３は、所定の方向と略垂直なレーザチップの端面（共振器端面）近傍のリッジ部９上にも形成されている。
【００２１】
電流ブロック層１３及びリッジ部９の電流ブロック層１３で覆われていない上面のそれぞれには、ｐ型コンタクト層１４が積層されている。また、このｐ型コンタクト層１４の上面にはｐ側電極１５が形成されており、基板２の成長面の裏面にはｎ側電極１６が形成されている。
【００２２】
なお、図１に示したレーザチップ１の構成は一例に過ぎず、本実施形態におけるレーザチップ１はこの構成に限られるものではない。例えば、サポート部１０にｐ型吸収低減層１２が設けられていない構成であっても構わないし、サポート部１０を備えない構成であっても構わない。また、共振器端面のそれぞれに反射率の異なる保護膜が形成される構成として、反射側の端面に形成される保護膜の反射率が、出射側の端面に形成される保護膜の反射率より高くなるように構成されることとしても構わない。
＜レーザチップの作製方法＞
次に、図１に示したレーザチップ１の作製方法とより詳細な構成について、図２〜図１０を参照して説明する。図２〜図１０は、それぞれ本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図または斜視図である。それぞれの断面図は、図１（ｂ）に示した断面と同様の断面を示すものである。また、それぞれの斜視図は、ウエハから一つのレーザチップに相当する部分を抜き出して示したものであり、共振器端面に相当する断面を前面として示したものである。
【００２３】
まず、図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓから成る厚さ約１００μｍの基板２の成長面上に、ｎ型ＧａＩｎＰから成る厚さ約０．４μｍのバッファ層３を積層する。さらにその上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｎ型吸収低減層４を積層するとともに、ｎ型吸収低減層４の上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰから成る厚さ約３．３μｍのｎ型クラッド層５を積層する。なお、ｎ型吸収低減層４の構成の詳細については後述する。
【００２４】
次に、ｎ型クラッド層５の上に発光層６を積層する。図３に示すように、発光層６は、アンドープのＡｌＧａＡｓから成る厚さ約９ｎｍのｎ側光ガイド層６ａと、ｎ側光ガイド層６ａ上に積層されるとともに二つの量子井戸構造を有する活性層６ｂと、活性層６ｂ上に積層されるとともにアンドープのＡｌＧａＡｓからなる厚さ約９ｎｍのｐ側光ガイド層６ｃと、を備えるものである。また、活性層６ｂは、ＧａＡｓから成る厚さ約３．７ｎｍの二つの井戸層６ｂ１、６ｂ３に、ＡｌＧａＡｓから成る厚さ約８ｎｍの障壁層６ｂ２が挟まれた構成となる。
【００２５】
この発光層６の上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約０．２μｍのｐ型第１クラッド層７を積層し、さらにその上にｐ型ＧａＩｎＰから成るエッチングストップ層８を積層する。また、エッチングストップ層８の上に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰから成る厚さ約１．６μｍのｐ型第２クラッド層１１を積層し、さらにその上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｐ型吸収低減層１２を積層する。そして、以上のように基板２上の各層３〜８、１１〜１２を積層することによって、図２に示す構造が得られる。なお、ｐ型吸収低減層１２の構成の詳細については、ｎ型吸収低減層４とともに後述する。
【００２６】
そして、図２に示した構造のｐ型吸収低減層１２の上面であり、ウエハを分割してレーザチップとした際に共振器端面となる部分の近傍にＺｎＯ層１７を形成する。すると、図４に示す構造が得られる。また、ＺｎＯ層１７は、ｐ型光吸収層１２の全面に形成した後に、フォトリソグラフィ等の方法を用いて所定の部分以外を除去することによって形成される。
【００２７】
ＺｎＯ層１７の形成後に、ＺｎＯ層１７及びｐ型吸収低減層１２の上面全体にＳｉＯ2層１９を形成する。そして、所定の温度で熱処理を行うことによりＺｎを固相拡散させ、共振器端面となる部分の近傍に不純物拡散領域１８を形成する。この領域は所謂窓領域であり、Ｚｎの拡散に伴い量子井戸構造を成す活性層６ｂ中のＧａ、Ａｌが相互拡散して構造を無秩序化することで、井戸層６ｂ１、６ｂ３のバンドギャップよりも広いバンドギャップの領域が形成される。この不純物拡散領域１８により、共振器端面から出射される光の吸収や熱の発生が抑制される。また不純物拡散領域１８はｎ型クラッド層５に至る部分にまで形成されており、図５に示すような構造となる。
【００２８】
そして、ＺｎＯ層１７及びＳｉＯ2層１９をエッチングによって除去した後に、ｐ型吸収低減層１２の所定の部分にＳｉＯ2層２０を形成する。このＳｉＯ2層２０は、リッジ部９とサポート部１０とが形成されるそれぞれの位置に形成される。このとき、図６に示す構造となる。
【００２９】
ＳｉＯ2層２０をマスクとして、エッチンングストップ層８に達するまでｐ型吸収低減層１２及びｐ型第２クラッド層１１の一部をエッチングする。また、エッチングされた後に残るｐ型吸収低減層１２及びｐ型第２クラッド層１１はメサ型となる。このとき、ウエットエッチングなどの手法を用いることが可能であり、エッチングが終了すると図７に示す構造が得られる。
【００３０】
図７示す構造に対して、サポート部１０を形成する部分に形成されるＳｉＯ2層２０と、リッジ部９を形成する部分に形成されるＳｉＯ2層２０のうち共振器端面近傍の部分を選択的に除去する。すると、リッジ部９を形成する部分のうち共振器端面近傍ではない部分のみにＳｉＯ2層２０が形成されることとなり、このＳｉＯ2層２０をマスクとして電流ブロック層１３を積層しＳｉＯ2層２０を除去することで、図８及び図９に示す構造が得られる。
【００３１】
電流ブロック層１３は、アンドープのＡｌＩｎＰから成る厚さ約０．４μｍの層と、ｎ型ＧａＡｓから成る厚さ約０．４μｍの層を順に積層することによって得られる。この電流ブロック層１３は、リッジ部９以外の領域や不純物拡散領域１８に電流が流れないようにするために設けられる。
【００３２】
電流ブロック層１３を形成後、電流ブロック層１３の上面及びリッジ部９の電流ブロック層１３が開口している部分の上面に、ｐ型ＧａＡｓから成る厚さ約１．２５μｍのｐ型コンタクト層１４を積層する。これにより上面の全面にｐ型コンタクト層１４が積層され、図１０に示す構造が得られる。
【００３３】
そして、ｐ型コンタクト層１４の上面の全面にｐ側電極１５を形成するとともに、基板２の成長面の裏面の全面にｎ側電極１６を形成する。ｐ側電極１５は、Ｃｒからなる厚さ約１５ｎｍの層と、Ａｕから成る厚さ約１μｍの層と、Ｐｔから成る厚さ約０．２μｍの層と、Ａｕから成る厚さ約３μｍの層と、を順次形成することによって作製される。また、ｎ側電極１６は、基板２の成長面の裏面側から、Ａｕから成る厚さ約７ｎｍの層と、Ｇｅから成る厚さ約２０ｎｍの層と、Ｎｉから成る厚さ約３０ｎｍの層と、Ａｕから成る厚さ約８００ｎｍの層と、を順次形成することによって作製される。また、以上のようにして得られるウエハを分割し、図１に示すレーザチップ１を得る。
【００３４】
なお、以上説明したレーザチップ１の作製方法において、半導体から成る各層３〜８、１１〜１４を積層する際に、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法などの方法や、その他の方法を用いても構わない。また、各電極１５、１６の形成に、スパッタリングや蒸着などの形成方法を用いることとしても構わなく、蒸着として、電子ビーム蒸着を用いても構わないし、抵抗加熱蒸着を用いても構わない。また、ＳｉＯ2層１９、２０の形成に、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタ法などの方法を用いても構わない。
【００３５】
また、本作製方法は一例に過ぎず、他の作製方法を用いることとしても構わない。さらに、各層の厚さなどもこの限りではなく、適宜変更することが可能である。ただし、垂直方向の光の出射角Ｑｖが所定の範囲（例えば、１３°〜１８°）となるように選択されることとする。
【００３６】
また、ｎ型吸収低減層４とバッファ層３との間や、ｐ型吸収低減層１２とｐ型コンタクト層１４との間に、障壁低減層を設けても構わない。障壁低減層はＡｌＧａＩｎＰからなり、ＧａＩｎＰから成るバッファ層３及びｐ型コンタクト層１４と、ＡｌＧａＩｎＰから成るｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２と、の間のＡｌ組成比の急峻な変動、即ち急峻なエネルギー障壁を緩和するものである。そのため、障壁低減層が例えば、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２側からバッファ層３及びｐ型コンタクト層１４側に向けて、Ａｌ組成比が序々に小さくなるような組成比勾配を備えるものであっても構わない。
【００３７】
このような障壁低減層を設けることとすると、ｎ型吸収低減層４やｐ型吸収低減層１２を導入することによりエネルギー障壁がさらに急峻になったとしても、この影響を低減することが可能となる。
【００３８】
また、ウエハを劈開して共振器端面を形成した際に、端面にＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2などの誘電体から成る保護膜を形成しても構わない。また、いずれか一方の端面に形成する保護膜を１０層程度の多数の層から成るものとして反射率を高くして、いずれか一方の端面に形成する保護膜を１層程度の少数の層から成るものとして反射率を低くしても構わない。
【００３９】
（レーザ素子）
次に、図１に示すレーザチップ１を備えたレーザ素子の一例について図１１を用いて説明する。図１１は本発明の実施形態におけるレーザ素子の一例を示す模式的な斜視図である。図１１に示すように、レーザ素子３０は、レーザチップ１と、レーザチップ１のｐ側電極１５が半田などによって接続されるヒートシンク３１を備えており、レーザチップ１はジャンクションダウン方式でヒートシンク３１に接続される。また、レーザ素子３０は、ヒートシンク３１が接続されるフレーム３２と、フレーム３２と一体であるとともに放熱を行う放熱フィン３３と、レーザチップ１とワイヤ３４を介して接続されるリードピン３５と、を備える。また、フレームと一体でありヒートシンク３１を介してレーザチップ１と電気的に接続されるリードピン３６と、リードピン３７と、リードピン３５、３７とフレーム３２とを一体とする樹脂モールド３８と、を備える。
【００４０】
なお、図１１に示すレーザ素子３０の構成は一例に過ぎず、本発明の実施形態におけるレーザ素子はこの構成に限られるものではない。例えば、ヒートシンク３１にレーザチップ１から出射される光を検出する検出部を備えるとともに、検出結果を電源装置にフィードバックすることでレーザチップ１から一定量の光が出力されるような構成としても構わない。また、このときリードピン３６を検出部とレーザチップ１との共通のピンにするとともにリードピン３７と検出部とを接続し、リードピン３７から検出部の信号が出力される構成としても構わない。また、本例は所謂フレームパッケージに関するものであるが、他のパッケージ、例えばキャンパッケージなどにレーザチップ１が実装されることとしても構わない。
＜吸収低減層の構成＞
上述したｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２について以下に説明する。図１に示すように、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２は、それぞれｎ型クラッド層５と、ｐ型第２クラッド層１１とに隣接して設けられており、発光層６から遠い方の面上に設けられている。
【００４１】
また、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２の組成比は、それぞれｎ型クラッド層５とｐ型第２クラッド層１１とに基づいて定められる。より具体的には、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２のＡｌ組成比の方が大きくなるように設定される。ここで、Ａｌ組成比とは、層中に含まれるＡｌ原子の比率を指すものとする。
【００４２】
具体的に、例えばｎ型クラッド層５が（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐであり、ｎ型吸収低減層４が（ＡｌXＧａ1-X）0.5Ｉｎ0.5Ｐとなる場合、Ｘ＞０．５となるように設定する。即ち、（Ａｌ0.55Ｇａ0.45）0.5Ｉｎ0.5Ｐや、（Ａｌ0.6Ｇａ0.4）0.5Ｉｎ0.5Ｐのような組成とする。また、ｐ型吸収低減層１２も同様であり、ｐ型第２クラッド層１１のＡｌ組成比よりも大きなＡｌ組成比を有するものとする。
【００４３】
このように、Ａｌ組成比がｎ型クラッド層５とｐ型第２クラッド層１１よりも大きいｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２を設けることで、レーザチップ１の積層方向と平行な方向に大きく光がしみ出して吸収されることを低減することができる。具体的には、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２のＡｌ組成比が、それぞれ隣接するｎ型クラッド層５及びｐ型第２クラッド層１１よりも大きいものとなるためバンドギャップが大きくなり、屈折率が小さくなる。そのため、外側へと光がしみ出すことを低減することが可能となる。
【００４４】
さらに、発光層６に隣接するｎ型クラッド層５やｐ型第２クラッド層１１などのＡｌ組成比を増大させて光のしみ出し及び吸収を低減するものではないため、光の閉じ込め係数が大きくなり過ぎることを抑制することができる。そのため、垂直方向の光の出射角Ｑｖが所定の範囲外となったり、高次モードの光が出射されたりすることを防止しつつも、光のしみ出し及び吸収を容易に低減することが可能となる。したがって、レーザチップ１の特性の劣化の抑制や、信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００４５】
また、ｎ型クラッド層５やｐ型第２クラッド層１１などの厚みを厚くすることによって光のしみ出し及び吸収を低減するものではないため、原料を大量に使用することを防止することができる。また、厚さが規格値から外れることを抑制したり、発光強度のピーク位置が垂直方向にずれたりすることを抑制することができる。特に、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２を導入する厚み分だけ、ｎ型クラッド層５やｐ型第２クラッド層の厚みを減らしてもよく、この構成とすると導入前後におけるレーザチップ１全体の厚みを変えることなく、光のしみ出し及び吸収を低減することが可能となる。
【００４６】
また、ｐ型コンタクト層１４のドーピング濃度を、例えば、１０19ｃｍ-3以上と大きくしたとしても、ｐ型吸収低減層１２によってドーパントの拡散を抑制することが可能となる。そのため、多量のドーパントが活性層まで拡散することにより発光効率が低下するなどの問題が生じることを抑制することが可能となる。したがって、容易にｐ型コンタクト層１４のドーピング濃度を大きくして低抵抗化を図ることが可能となる。
【００４７】
また、ｎ型吸収低減層４及びｐ型吸収低減層１２の２層をそれぞれ追加する構成であるため、一方のみ光のしみ出し及び光吸収が抑制されるなどしてレーザチップ１から出射される光が歪むことを抑制することが可能となる。
＜その他の構成例＞
以上では、赤外の光を出射するレーザチップに本発明を適用する場合について説明したが、本発明は上述した通り他のレーザチップに対しても適用することが可能である。例えば、以下に示すような赤色の光を出射するレーザチップにおいても適用可能である。
【００４８】
このレーザチップの構成について一例を図１２に示す。図１２は、本発明の実施形態におけるレーザチップの他の構成例について示す模式的な断面図であり、図１（ｂ）に示す断面に相当する断面について示したものである。図１２に示すように、レーザチップ４０は、ｎ型ＧａＡｓから成る基板４１と、基板４１の成長面の上方に対して順に積層されているｎ型ＧａＩｎＰから成るバッファ層４２と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｎ型吸収低減層４３と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｎ型クラッド層４４と、発光層４５と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｐ型第１クラッド層４６と、ｐ型ＧａＩｎＰから成るエッチングストップ層４７と、を備える。ただし、ｎ型吸収低減層４３のＡｌ組成比はｎ型クラッド層４４のＡｌ組成比よりも大きいものとする。
【００４９】
発光層４５は、ＧａＩｎＰから成る３つの井戸層とＡｌＧａＩｎＰから成る二つの障壁層とが交互に積層された多重量子井戸構造と、この多重量子井戸構造の下面に備えられるとともにアンドープのＡｌＧａＩｎＰから成るｎ側光ガイド層と、多重量子井戸構造の上面に備えられるとともにアンドープのＡｌＧａＩｎＰから成るｐ側光ガイド層と、を備える。
【００５０】
また、エッチングストップ層４７の上面には、図１に示したリッジ部９やサポート部１０と同様の構成となるリッジ部４８、サポート部４９が備えられており、それぞれがエッチングストップ層４７上に積層されるｐ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｐ型第２クラッド層５０と、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰから成るｐ型吸収低減層５１と、を備える。ただし、ｐ型吸収低減層５１のＡｌ組成比はｐ型第２クラッド層５０のＡｌ組成比よりも大きいものとする。ここで、リッジ部４８とサポート部４９との対向する側面を、積層方向に対して略平行となるように示しているが、上述したレーザチップ１と同様のメサ形にしても構わない。また、上述したレーザチップ１と同様の不純物拡散領域を形成しても構わない。
【００５１】
サポート部４９の上面と、サポート部４９及びリッジ部４８が備えられていないエッチングストップ層４７の上面と、サポート部４９及びリッジ部４８の対向するそれぞれの側面と、リッジ部４８の上面であり共振器端面近傍部分と、にそれぞれ電流ブロック層５２が形成される。電流ブロック層５２はアンドープのＡｌＩｎＰとｎ型のＧａＡｓとを積層させた構造となる。また、電流ブロック層５２とリッジ部４８の電流ブロック層５２で覆われていない上面のそれぞれには、ｐ型ＧａＡｓから成るｐ型コンタクト層５３が積層されており、ｐ型コンタクト層５３の上面には、上述したレーザチップ１に用いたものと同様の構成となるｐ側電極５４が形成される。また、基板２の成長面の裏面にも上述したレーザチップ１に用いたものと同様の構成となるｎ側電極５５が形成される。
【００５２】
このような構成のレーザチップ４０においても、上述したレーザチップ１と同様の効果を得ることができる。即ち、出射角Ｑｖが所定の範囲外となったり、高次モードの光が出射されたりすることを防止するとともに、容易に光のしみ出し及び吸収を低減することが可能となる。また、ｎ型クラッド層４４やｐ型第２クラッド層５０の厚さを無用に厚くすることがないため、原料を大量に使用したり、厚さが規格値から外れたり、発光強度のピーク位置が垂直方向にずれたりすることを抑制することが可能となる。
【００５３】
また、図１に示すレーザ構造と、図１２に示すレーザ構造と、が同一基板上に形成される、所謂２波長レーザチップに本発明を適用することとしても構わない。２波長レーザチップの構成の一例について、図１３を用いて説明する。図１３は、本発明の実施形態におけるレーザチップの他の構成例を示す模式的な断面図であり、図１（ｂ）に示す断面に相当する断面について示したものである。
【００５４】
図１３に示すように、本例のレーザチップ６０は、ｎ型ＧａＡｓから成る基板６１の成長面上に、図１に示した基板２より上のレーザ構造３〜１５と、図１２に示した基板４１より上のレーザ構造４２〜５４と、が設けられる。また、基板６１の成長面の裏面には、各レーザ構造に対して共通であり、上述したｎ側電極１６、５５と同様の構成となるｎ側電極６２が形成される。
【００５５】
このような構成のレーザチップ６０においても、上述したレーザチップ１と同様の効果を得ることができる。即ち、出射角Ｑｖが所定の範囲外となったり、高次モードの光が出射されたりすることを防止するとともに、容易に光のしみ出し及び吸収を低減することが可能となる。また、ｎ型クラッド層５、４４やｐ型第２クラッド層１１、５０のそれぞれの厚さを無用に厚くすることがないため、原料を大量に使用したり、厚さが規格値から外れたり、発光強度のピーク位置が垂直方向にずれたりすることを抑制することが可能となる。特に、本例のようなそれぞれのレーザ構造から出射される光の位置を精密に制御する必要があるレーザチップに適用すると、容易に発光強度のピーク位置を制御できるため好ましい。
【００５６】
なお、それぞれのレーザ構造における電流ブロック層１２、５１と、ｐ型コンタクト層１４、５３と、ｐ側電極１５、５４と、をそれぞれ同時に形成することとしても構わない。即ち、同様の構成としても構わない。また、本例では２波長であるが、２波長以上の多波長レーザチップに適用することとしても構わない。
【００５７】
上述した例では、閃亜鉛鉱型の結晶構造を有する半導体材料を用いたレーザチップに適用する場合について説明したが、他の結晶構造を有する半導体材料を用いたレーザにも適用することが可能である。例えば、ウルツ鉱型の結晶構造である窒化物半導体を用いたレーザチップにも適用することができる。このレーザチップの構成の一例について、図１４を用いて説明する。図１４は、本発明の実施形態におけるレーザチップの他の構成例を示す模式的な断面図であり、図１（ｂ）に示す断面に相当する断面について示したものである。
【００５８】
図１４に示すように、レーザチップ７０は、ｎ型ＧａＮから成る基板７１と、基板７１の成長面の上方に対して順に積層されるｎ型ＡｌＧａＮから成るｎ型吸収低減層７２と、ｎ型ＡｌＧａＮから成るｎ型クラッド層７３と、発光層７４と、ｐ型ＡｌＧａＮから成るｐ型クラッド層７５と、を備える。ここで、ｎ型吸収低減層７２のＡｌ組成比はｎ型クラッド層７５のＡｌ組成比よりも大きいものとする。また、この例においてＡｌ組成比とはＡｌYＧａ1-YＮのＹの値を指すこととする。
【００５９】
発光層７４は、アンドープのＩｎＧａＮから成る井戸層とアンドープのＩｎＧａＮから成る障壁層とを交互に複数層積層（例えば、井戸層を３層と障壁層を４層とを交互に積層）することによって形成される多重量子井戸構造と、この多重量子井戸構造上に積層されるアンドープのＩｎＧａＮから成る厚さ約５０ｎｍの光ガイド層と、光ガイド層上に積層されるアンドープのＡｌＧａＮから成るキャップ層と、を備える。
【００６０】
また、ｐ型クラッド層７５の一部は上方に突出するとともに、所定の方向に延在している。また、ｐ型クラッド層７５の突出した部分の上面にｐ型ＡｌＧａＮから成るｐ型吸収低減層７６が備えられ、さらにその上面にアンドープのＩｎＧａＮから成るコンタクト層７７が備えられ、コンタクト層７７の上面にＰｔ層とＰｄ層とを順に形成したオーミック電極７８が形成されている。そして、これらの突出した部分がリッジ部７９となる。また、ｐ型クラッド層７５の突出していない部分の上面とリッジ部７９の側面にはＳｉＯ2から成る電流ブロック層８０が形成される。ここで、ｐ型吸収低減層７６のＡｌ組成比はｐ型クラッド層７５のＡｌ組成比よりも大きいものとする。
【００６１】
また、リッジ部７９の上面及び電流ブロック層８０の上面の一部にはＡｕから成るパッド電極８１が形成されており、基板７１の下面にはＡｌ層、Ａｕ層、Ｐｄ層を基板７１から順に形成した構成から成るｎ側電極８２が備えられる。
【００６２】
このような構成のレーザチップ４０においても、上述したレーザチップ１と同様の効果を得ることができる。即ち、出射角Ｑｖが所定の範囲外となったり、高次モードの光が出射されたりすることを防止するとともに、容易に光のしみ出し及び吸収を低減することが可能となる。また、ｎ型クラッド層７３やｐ型クラッド層７５の厚さを無用に厚くすることがないため、原料を大量に使用したり、厚さが規格値から外れたり、発光強度のピーク位置が垂直方向にずれたりすることを抑制することが可能となる。
【００６３】
なお、以上説明した各構成例においても、上述したレーザチップ１と同様の障壁低減層を設けても構わない。即ち、ｎ型吸収低減層４、４３、７２の下面や、ｐ型吸収低減層１２、５１、７６の上面に、活性層から遠ざかる方向に向かってＡｌ組成比が序々に小さくなるような組成比勾配を備える層を設けても構わない。また、共振器端面のそれぞれに反射率の異なる保護膜が形成される構成として、反射側の端面に形成される保護膜の反射率が、出射側の端面に形成される保護膜の反射率より高くなるように構成されることとしても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、半導体レーザチップや当該半導体レーザチップを備える半導体レーザ素子に関するものである。また、光ピックアップに用いられる半導体レーザチップや半導体レーザ素子などに適用すると好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの構成例を示す模式的な平面図及び断面図である。
【図２】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図３】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図４】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図５】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図６】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図７】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図８】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図９】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１０】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの作製方法の一例を示す模式的な断面図である。
【図１１】は、本発明の実施形態におけるレーザ素子の一例を示す模式的な斜視図である。
【図１２】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１３】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの他の構成例を示す模式的な断面図である。
【図１４】は、本発明の実施形態におけるレーザチップの他の構成例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    レーザチップ
２    基板
３    バッファ層
４    ｎ型吸収低減層
５    ｎ型クラッド層
６    発光層
６ａ  ｎ側光ガイド層
６ｂ  活性層
６ｂ１、６ｂ２  井戸層
６ｂ３  障壁層
６ｃ  ｐ側光ガイド層
７    ｐ型第１クラッド層
８    エッチングストップ層
９    リッジ部
１０  サポート部
１１  ｐ型第２クラッド層
１２  ｐ型吸収低減層
１３  電流ブロック層
１４  ｐ型コンタクト層
１５  ｐ側電極
１６  ｎ側電極
１７  ＺｎＯ層
１８  不純物拡散領域
１９、２０  ＳｉＯ2層
３０  レーザ素子
３１  ヒートシンク
３２  フレーム
３３  放熱フィン
３４  ワイヤ
３５〜３７  リードピン
３８  樹脂モールド
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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