(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、上下のクラッド層を有する活性層を含んでなるダブルへテロ構造とキャップ層とが積層され、
前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分がメサストライプ状に成形されて、リッジ導波路を構成し、
前記リッジ導波路の端面とその近傍に設ける電流非注入部おいて、前記リッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さは、電流注入部となる共振器の内部においてリッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さよりも低くされ、前記電流非注入部におけるクラッド層のメサ高さは、前記電流注入部におけるクラッド層のメサ高さの４０％以上、７０％以下の範囲に選択され、
また、前記メサ高さが低いクラッド層部分の上方に、電流注入を阻止する構造が設けられてなる端面非注入型半導体レーザであって、
前記端面とその近傍に設ける電流非注入部におけるメサ高さが低いクラッド層領域のメサ底部幅と、電流注入部となる前記共振器の内部おいてリッジ導波路を構成するクラッド層領域のメサ底部幅とが等しいことを特徴とする端面非注入型半導体レーザ。
【請求項２】
前記請求項１に記載する端面非注入型半導体レーザを製造する方法であって、
前記キャップ層上、または前記メサストライプ状に成形されるべきクラッド層上に形成された、一様な幅を有する所定幅のストライプ形状の誘電体マスクを用いて、前記誘電体マスクで被覆されていない半導体層部分をエッチングにすることにより、前記クラッド層部分をメサストライプ状に成形し、リッジ導波路を作製する工程は、
前記ストライプ形状の誘電体マスクが被覆する領域を除く領域を、所定のエッチング量、一様な深さとなるようにエッチングし、また、前記端面とその近傍に設ける電流非注入部となる範囲のみ、そのストライプメサ領域におけるキャップ層ならびに前記誘電体マスクを選択的に除去して、前記クラッド層が表出した構造を形成する第１の工程と、
前記誘電体マスクが残余する領域を除く領域に表出したクラッド層を追加エッチングして、その所定膜厚を除く第２の工程とを含み、
さらに、前記のリッジ導波路の作製工程後に、
前記リッジ導波路の端面とその近傍に形成されている、前記メサ高さが低いクラッド層部分の上方に、電流注入を阻止する構造を形成する工程を有することを特徴とする端面非注入型半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記のリッジ導波路の作製工程に含まれる第１の工程が、
所定の幅の帯状の開口部を有する誘電体マスクを形成して、前記電流注入部に相当する幅にキャップ層を残存させつつ、前記電流非注入部に相当する幅のキャップ層をエッチングして除去し、さらに、その両側部に半導体層上面が露出するように前記ストライプ状の誘電体マスクを形成し、前記ストライプ状の誘電体マスクで被覆されない領域に残余するキャップ層をエッチングして、両側に前記クラッド層を表出させる工程と、
続いて、前記ストライプ状の誘電体マスクの両側部に表出する前記クラッド層を所定のエッチング量エッチングして、メサストライプ状に成形し、その後、前記電流非注入部となる領域上を被覆していた前記誘電体マスクの部分を除去し、クラッド層を表出させ、一方、電流注入部となるストライプ領域上を被覆する前記誘電体マスクの部分とその直下にのみキャップ層を残存する構造を形成する工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の端面非注入型半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記のリッジ導波路の作製工程に含まれる第１の工程が、
前記キャップ層上に一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを形成し、その両側の半導体層を所定のエッチング量エッチングして、前記ストライプ状の誘電体マスク下において、前記クラッド層をメサストライプ状に成形する工程と、
その後、前記電流非注入部となる領域のみ、前記ストライプ状の誘電体マスクとキャップ層を除去し、前記クラッド層を表出させる工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の端面非注入型半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記のリッジ導波路の作製工程に含まれる第１の工程が、
一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを形成し、その両側のキャップ層のみを除去してクラッド層を表出させ、その後、前記電流非注入部となる領域のみ、前記ストライプ状の誘電体マスクを部分的に除去し、前記電流注入部となる領域のみに前記ストライプ状の誘電体マスクを残す工程と、
続いて、残余する前記ストライプ状の誘電体マスクにより被覆される領域を除く領域について、露呈している半導体層をドライエッチングにより所定のエッチング量エッチングして、前記クラッド層を表出させる工程とを含むことを特徴とする請求項２に記載の端面非注入型半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
半導体基板上に、上下のクラッド層を有する活性層を含んでなるダブルへテロ構造とキャップ層とが積層され、
前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分がメサストライプ状に成形されて、リッジ導波路を構成し、
前記リッジ導波路を構成する、前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分が、そのメサ底部となる下層部とその上を覆う上層部の二つの層領域に構成され、
前記下層部に含まれるドーパント濃度は、前記上層部に含まれるドーパント濃度よりも低く選択され、かつ
前記リッジ導波路の端面とその近傍に設ける電流非注入部において、前記リッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さは、電流注入部となる共振器の内部においてリッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さよりも低くされ、
また、前記メサ高さが低いクラッド層部分の上方に、電流注入を阻止する構造が設けられてなる端面非注入型半導体レーザであって、
前記電流非注入部におけるクラッド層のメサ高さは、前記電流注入部におけるクラッド層のメサ高さの４０％以上、７０％以下の範囲に選択され、
前記端面とその近傍に設ける電流非注入部におけるメサ高さが低いクラッド層領域のメサ底部幅と、電流注入部となる前記共振器の内部においてリッジ導波路を構成するクラッド層領域のメサ底部幅とが等しいことを特徴とする端面非注入型半導体レーザ。
【請求項７】
半導体基板上に、上下のクラッド層を有する活性層を含んでなるダブルへテロ構造とキャップ層とが積層され、
前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分がメサストライプ状に成形されて、リッジ導波路を構成し、
前記リッジ導波路を構成する、前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分が、そのメサ底部となる下層部とその上を覆う上層部の二つの層領域に構成され、
前記下層部に用いられる半導体材料の屈折率は、前記上層部に用いられる半導体材料の屈折率より高くし、かつ
前記リッジ導波路の端面とその近傍に設ける電流非注入部において、前記リッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さは、電流注入部となる共振器の内部においてリッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さよりも低くされ、また、前記メサ高さが低いクラッド層部分の上方に、電流注入を阻止する構造が設けられてなる端面非注入型半導体レーザであって、
前記電流非注入部におけるメサ高さが低いクラッド層領域においても、前記リッジ導波路を構成するクラッド層部の上面には、前記上層部が所定の膜厚で残余しており、
前記端面とその近傍に設ける電流非注入部におけるメサ高さが低いクラッド層領域のメサ底部幅と、電流注入部となる前記共振器の内部においてリッジ導波路を構成するクラッド層領域のメサ底部幅とが等しいことを特徴とする端面非注入型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端面に電流非注入部を設ける高出力用半導体レーザならびにその製造方法に関し、より具体的には、端面の電流非注入部における温度上昇を防止し、端面の光学損傷を抑制しつつ、発振閾値電流密度の低減ならびにスロープ効率の向上を図る端面非注入型半導体レーザならびにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高出力用の半導体レーザとして、端面における光学損傷発生を防止するため、端面に電流非注入部を設ける、所謂端面非注入型レーザ構造が広く用いられている。図８に、従来の端面非注入型半導体レーザに利用されている典型的な構造の一例を示す。図８に示す構造は、光共振器はリッジ導波路型ストライプレーザ型に形成されており、Ｐ型エッチングストップ層７上にリッジ導波路形状のP型クラッド層８が形成され、電流注入は、素子内部に埋め込まれたＰ型キャップ層９から、前記リッジ導波路状のＰ型クラッド層８を介して、活性層への電流注入が確保されている。リッジ導波路状のＰ型クラッド層８の両側部には、上面のＰ型コンタクト層１２下にN型電流ブロック層１０および１１を設け、導波路の側方への直接の電流注入を阻止している。また、端面部についても、Ｐ型キャップ層９を部分的に除去し、Ｐ型コンタクト層１２下、Ｐ型クラッド層８上部を覆うように、N型電流ブロック層１０および１１が形成され、直接の電流注入を阻止している。なお、図中、１はN型基板、２はN型クラッド層、３はN型エッチングストップ層は、４はN型内部クラッド層、５は活性層を含むＳＣＨ構造、６はＰ型内部クラッド層、１３はＮ型電極、ならびに１４はＰ型電極である。この図８に示すような構造を有する端面非注入型半導体レーザにおいて、端面部へは、Ｐ型キャップ層９から非注入部直下のＰ型クラッド層８を介して、拡がり電流として、電流の供給がなされる。従って、Ｐ型クラッド層８内、導波路進行方向に沿って電流が流れるときのシート抵抗が大きいほど、端面への電流注入密度は低くなり、端面部でのジュール熱の発生が抑制される。端面の温度上昇を抑えることにより、高光出力動作に伴う光学損傷による劣化の遅延を図っている。
【０００３】
一方、、高出力化のための導波路設計においては、スポットサイズ拡大のためにリッジ導波路（Ｐ型クラッド層８）の高さを高くするという手法が利用される。その際、Ｐ型クラッド層８膜厚の増加に伴い、素子抵抗の増大を引き起こさないように、Ｐ型クラッド層８のドーピング濃度を高くし低抵抗化を行っている。この手法を採用すると、一方では、非注入部下のＰ型クラッド層８のシート抵抗を低くすることにもなり、端面への電流注入密度を増加させ、非注入によるジュール熱発生の抑制効果は減少する。この弊害を回避するため、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層８）の高さを非注入部直下のみ低くして、Ｐ型クラッド層８のシート抵抗を部分的に高く維持するという手段がとられている。図９に、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層８）において、端面近傍の非注入部直下のみ、導波路の高さを低くした構造の一例を示す。
【０００４】
このような端面近傍の非注入部のみリッジ導波路の高さを低くする構造を形成する際、従来利用されている一つの方法は、リッジ導波路を形成する前、予めＰ型クラッド層８の一部をエッチング除去し、その膜厚を薄くする手法である。その工程例を、図１０（ａ）−（ｅ）を用いて以下に説明する。まず、Ｐ型キャップ層９上に形成したＳｉＯ2膜１５をマスクとして、Ｐ型クラッド層８の途中までの深さにエッチングする（図１０（ａ））。次いで、ＳｉＯ2膜を全面に追加して堆積させる。その後、フォトリソグラフィーにより、ストライプ状のＳｉＯ2膜１５を残す（図１０（ｂ））。次いで、クエン酸水溶液と過酸化水素水を低い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、Ｐ型キャップ（ＧａＡｓ）層９のみをＳｉＯ2膜１５ａ下のメサストライプ形状に残して除去する（図１０（ｃ））。さらに、クエン酸水溶液と過酸化水素水を高い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、Ｐ型クラッド（ＡｌＧａＡｓ）層８のみをＳｉＯ2膜１５ａと１５ｂ下のメサストライプ形状に残して除去する。その際、Ｐ型キャップ層９にもサイドエッチが追加されるが、Ｐ型エッチングストップ層７が露呈し、リッジ導波路が形成される（図１０（ｄ））。次に、追加して堆積したＳｉＯ2膜厚分をエッチングして、Ｐ型キャップ層９を覆う１５ａ部のみＳｉＯ2膜を残す（図１０（ｅ））。このようにして形成された導波路メサ構造においては、後に非注入部となる導波路（Ｐ型クラッド層）８ｂの高さが、Ｐ型キャップ層９下、注入部の導波路（Ｐ型クラッド層）８ａの高さよりも低い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにリッジ導波路を形成する前、予めＰ型クラッド層８の一部をエッチング除去し、その膜厚を薄くする手法を用いると、図１０（ｃ）において、組成選択性エッチャントを用いてＰ型クラッド（ＡｌＧａＡｓ）層８をストライプ状にエッチングする際、中央の注入部と比べ非注入部ではエッチング表面がＰ型エッチングストップ層７に達するのが早い。組成選択性エッチャントは、Ｐ型エッチングストップ層７に達した部位においては、マスク直下の被エッチング層へのサイドエッチングの速度が増すため、Ｐ型エッチングストップ層７に達するのが早い部位ほどサイドエッチング量が大きくなり、結果として、メサ底部の位置のマスク端からの後退が大きくなってしまう。従って、図１０（ｄ）に示すように、非注入部となる端面近傍においては、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層）８ｂのメサ底部幅は、中央の注入部におけるリッジ導波路（Ｐ型クラッド層）８ａのメサ底部幅よりも狭くなり、この導波路幅の不連続に起因して、水平導波モードの注入部と非注入部間での結合損失が著しくなる。この結合損失は、発振閾値電流の上昇ならびにスロープ効率の低下など、高出力動作上の支障を生じさせるという課題があった。
【０００６】
また、非注入部のみリッジ導波路（Ｐ型クラッド層８）の高さを低くした構造では、非注入部でのＰ型クラッド層８の層厚を薄くするほど非注入の効果（端面部におけるジュール熱発生の低減）は増大するものの、その一方では、垂直導波モードの注入部と非注入部間での結合損失も大きくなってしまう。この垂直導波モードにおける結合損失が過大とならないようにするため、非注入部においても一定以上のＰ型クラッド層８の層厚を確保する必要がある。また、上記のサイドエッチング量の差異に伴う導波路幅の段差に加えて、リッジ導波路高さの差異に起因して、メサ内外の実効屈折率差が注入部と非注入部で異なることによる水平導波モードの結合損失が大きくなりすぎないようにするためにも、非注入部においても一定以上のＰ型クラッド層８の層厚を確保する必要がある。すなわち、非注入部におけるＰ型クラッド層８の層厚には自ずから下限があり、そのため、非注入効果はある一定の範囲内に留まるという課題があった。
【０００７】
このように、図８に示す形状のような、非注入部のみリッジ導波路（Ｐ型クラッド層）の高さを低くした従来型の構造を用いる場合、必ず、非注入の効果の大きさに応じて、上述の導波モードの結合損失に起因する発振閾値電流の上昇やスロープ効率の低下を伴うという課題があった。
【０００８】
本発明は前記の課題を解決するもので、本発明の目的は、中央の注入部に比べ、端面近傍に設ける非注入部において、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層）の高さを低くした端面非注入型半導体レーザにおいて、非注入による端面部のジュール熱発生の低減効果を損なうことなく、注入部と非注入部間での導波路水平方向の結合損失を低く抑え、発振閾値電流の上昇ならびにスロープ効率の低下などを回避する半導体レーザの構造、ならびにその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明のさらなる目的は、中央の注入部に比べ、端面近傍に設ける非注入部において、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層）の高さを低くした端面非注入型半導体レーザにおいて、発振閾値電流の上昇やスロープ効率の低下を抑えつつ、高い非注入効果（端面部におけるジュール熱発生の低減）を達成できる半導体レーザの構造を提供することにある。特には、本発明は、端面近傍に設ける非注入部において、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層）の高さを低くした端面非注入型半導体レーザにおいて、発振閾値電流の上昇ならびにスロープ効率の低下をほとんど伴わずに、高い非注入効果が達成できる半導体レーザ構造の提供を、その最終的な目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記の課題を解決すべく、鋭意検討・研究を進め、上述する従来型の端面非注入型半導体レーザにおいて、端面近傍に設ける非注入部において、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層）の高さを低くした際、発振閾値電流の上昇ならびにスロープ効率の低下を引き起こす主要因は、リッジ導波路高さの差異を形成する過程で、それに伴いサイドエッチング量にも差異があり、リッジ導波路（Ｐ型クラッド層）のメサ幅、特にメサ底部幅も異なってしまい、その結果、導波路水平方向における結合損失が生じることであることを見出した。また、リッジ導波路高さの差異も結合損失を与えるものの、活性層とより近い位置にあるメサ底部幅の差異による結合損失は、前記の寄与とは比較にならないほど大きなものであることに着目し、係る要因を排除することで、目的とする発振閾値電流の上昇ならびにスロープ効率の低下をほとんど伴わずに、高い非注入効果が達成できる半導体レーザ構造が達成されることを見出し、また、その確認を行い、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の端面非注入型半導体レーザは、
半導体基板上に、上下のクラッド層を有する活性層を含んでなるダブルへテロ構造とキャップ層とが積層され、
前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分がメサストライプ状に成形されて、リッジ導波路を構成し、
前記リッジ導波路の端面とその近傍に設ける電流非注入部おいて、前記リッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さは、電流注入部となる共振器の内部においてリッジ導波路を構成するクラッド層のメサ高さよりも低くされ、また、前記メサ高さが低いクラッド層部分の上方に、電流注入を阻止する構造が設けられてなる端面非注入型半導体レーザであって、
前記端面とその近傍に設ける電流非注入部おけるメサ高さが低いクラッド層領域のメサ底部幅と、電流注入部となる前記共振器の内部おいてリッジ導波路を構成するクラッド層領域のメサ底部幅とが等しいことを特徴とする端面非注入型半導体レーザである。
【００１２】
なお、本発明の端面非注入型半導体レーザにおいては、
メサストライプ状に成形されて、リッジ導波路を構成する、前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分が、そのメサ底部となる下層部とその上を覆う上層部の二つの層領域に構成され、
前記下層部に含まれるドーパント濃度は、前記上層部に含まれるドーパント濃度よりも低い構成とすることができ、この構成をとることが好ましい。
【００１３】
さらには、メサストライプ状に成形されて、リッジ導波路を構成する、前記活性層の上部に配置されるクラッド層部分が、そのメサ底部となる下層部とその上を覆う上層部の二つの層領域に構成され、
前記下層部に用いられる半導体材料の屈折率は、前記上層部に用いられる半導体材料の屈折率より高くし、
また、前記電流非注入部におけるメサ高さが低いクラッド層領域においても、前記リッジ導波路を構成するクラッド層部の上面には、前記上層部が所定の膜厚で残余している構成とすることもでき、この構成をとることがより好ましい。
【００１４】
加えて、本発明は、上述の構造的特徴を有する本発明の端面非注入型半導体レーザを製造する方法を併せて提供する。すなわち、本発明の端面非注入型半導体レーザの製造方法は、上にその構造的特徴を記載する端面非注入型半導体レーザを製造する方法であって、
前記キャップ層上、または前記メサストライプ状に成形されるべきクラッド層上に形成された、一様な幅を有する所定幅のストライプ形状の誘電体マスクを用いて、前記誘電体マスクで被覆されていない半導体層部分をエッチングにすることにより、前記クラッド層部分をメサストライプ状に成形し、リッジ導波路を作製する工程は、
前記ストライプ形状の誘電体マスクが被覆する領域を除く領域を、所定のエッチング量、一様な深さとなるようにエッチングし、また、前記端面とその近傍に設ける電流非注入部となる範囲のみ、そのストライプメサ領域におけるキャップ層ならびに前記誘電体マスクを選択的に除去して、前記クラッド層が表出した構造を形成する第１の工程と、
前記誘電体マスクが残余する領域を除く領域に表出したクラッド層を追加エッチングして、その所定膜厚を除く第２の工程とを含み、
さらに、前記のリッジ導波路の作製工程後に、
前記リッジ導波路の端面とその近傍に形成されている、前記メサ高さが低いクラッド層部分の上方に、電流注入を阻止する構造を形成する工程を有することを特徴とする端面非注入型半導体レーザの製造方法である。
【００１５】
その際、例えば、前記のリッジ導波路の作製工程に含まれる第１の工程が、
所定の幅の帯状の開口部を有する誘電体マスクを形成して、前記電流注入部に相当する幅にキャップ層を残存させつつ、前記電流非注入部に相当する幅のキャップ層をエッチングして除去し、さらに、その両側部に半導体層上面が露出するように前記ストライプ状の誘電体マスクを形成し、前記ストライプ状の誘電体マスクで被覆されない領域に残余するキャップ層をエッチングして、両側に前記クラッド層を表出させる工程と、
続いて、前記ストライプ状の誘電体マスクの両側部に表出する前記クラッド層を所定のエッチング量エッチングして、メサストライプ状に成形し、その後、前記電流非注入部となる領域上を被覆していた前記誘電体マスクの部分を除去し、クラッド層を表出させ、一方、電流注入部となるストライプ領域上を被覆する前記誘電体マスクの部分とその直下にのみキャップ層を残存する構造を形成する工程とを含む構成とすることができる。
【００１６】
あるいは、前記のリッジ導波路の作製工程に含まれる第１の工程が、
前記キャップ層上に一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを形成し、その両側の半導体層を所定のエッチング量エッチングして、前記ストライプ状の誘電体マスク下において、前記クラッド層をメサストライプ状に成形する工程と、
その後、前記電流非注入部となる領域のみ、前記ストライプ状の誘電体マスクとキャップ層を除去し、前記クラッド層を表出させる工程とを含む構成とすることができる。
【００１７】
さらには、前記のリッジ導波路の作製工程に含まれる第１の工程が、
一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを形成し、その両側のキャップ層のみを除去してクラッド層を表出させ、その後、前記電流非注入部となる領域のみ、前記ストライプ状の誘電体マスクを部分的に除去し、前記電流注入部となる領域のみに前記ストライプ状の誘電体マスクを残す工程と、
続いて、残余する前記ストライプ状の誘電体マスクにより被覆される領域を除く領域について、露呈している半導体層をドライエッチングにより所定のエッチング量エッチングして、前記クラッド層を表出させる工程とを含む構成としてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の端面非注入型半導体レーザならびにその製造方法について、より詳しく説明する。
【００１９】
本発明の端面非注入型半導体レーザは、高出力用半導体レーザとして利用されるものであり、その共振器長を長くし、所望の最大光出力を達成する構造を採用する。例えば、光書き込み用のレーザ光源に利用する際には、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、あるいは、希土類ドープ・ファイバーアンプ、例えば、Ｅｒドープ・ファイバーアンプの励起用レーザ光源に利用する際には、歪量子井戸型のＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の活性層を有する半導体レーザとされる。その際、そのレーザ発振の量子効率を考慮し、最大光出力を５００ｍＷとする際には、単一ストライプ型では、例えば、ストライプ幅を、１．５〜４μｍの範囲、望ましくは、２〜３．５μｍの範囲に選択し、共振器長は、ストライプ幅に応じて、７００〜１５００μｍの範囲、望ましくは、９００〜１２００μｍの範囲とされる。共振器端面は、一般にへき開で形成され、出射面側には低反射率コートを、逆のモニター光出射面側には、高反射率コートを施す。具体的には、出射面側の反射率は、１〜５％の範囲、好ましくは、２〜４％の範囲に、モニター光出射面側の反射率は、９０〜９９％の範囲、通常、９５〜９９％の範囲に選択する。
【００２０】
一方、本発明の端面非注入型半導体レーザも、高出力用半導体レーザにおいて最大の問題である、端面の光学損傷を抑制する目的で、端面の光スポット径を大きくし、光子密度を下げるため、光導波層を設けて、ＬＯＣ構造を採用している。なお、光学損傷は、端面における非発光再結合による熱発生、加えて、光吸収による発熱が相乗的に作用して発生するが、前者の非発光再結合による熱発生は、接合温度の上昇とともに更に加速される。従って、本発明の端面非注入型半導体レーザは、この端面におけるジュール熱などの熱発生を低減する目的で、端面近傍に電流非注入部を設け、かかる領域に注入される電流密度を抑制する構成とされている。なお、後者の光吸収による発熱は、端面近傍に設ける電流非注入部における吸収率に比例するため、この領域においても、一定以上の電流密度とし、少なくとも、バンド間吸収の寄与を排除する必要がある。
【００２１】
本発明の端面非注入型半導体レーザでは、前記の相反する要請を調和させるため、高光出力時においては、この電流非注入部においても、一定以上の少数キャリア密度となり、具体的には、電流注入部に注入される電流密度が十分に高くなる条件では、少なくとも、その高い光密度において、利得が得られる閾値少数キャリア密度を大きく下回らない程度には、電流注入部から電流が流入する構成としている。すなわち、前記ＬＯＣ構造に利用される光導波層のうち、活性層の上部に配置するクラッド層をストライプメサ形状に成形し、屈折率導波用のリッジ導波路を構成し、その両側に電流ブロック層を設け、電流注入がこのリッジ導波路状のクラッド層を経てなされ、同時に導波路の両側に実効的な屈折率差を設ける構成となっている。また、電流非注入部では、電極から直接電流が流入しないように、この領域のリッジ導波路は、その側面のみならず、上面にも電流ブッロク構造を設けており、電流注入部に注入された電流が横方向に拡散する結果、このリッジ導波路状のクラッド層を経由して流入する電流のみに限定するようにしている。加えて、電流非注入部では、リッジ導波路（クラッド層）のメサ高さを、電流注入部のリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さより低くし、前記の横方向の拡散による流入電流量を制限している。すなわち、膜厚を制限することでシート抵抗を高くし、端面に達する電流量を抑制する構成としている。
【００２２】
一方、リッジ導波路の幅、特に、活性層と近いメサ底部幅は、電流非注入部と電流注入部とで等しくし、この二つの領域でリッジ導波路の水平方向に不一致がない構造とされている。従って、電流非注入部と電流注入部と間で、導波路高さの差異に起因する垂直方向の結合損失は残るものの、水平方向の幅の差異がないため、活性層に電流注入されたいない領域に光が染み出す結果生じる、導波路水平方向の結合損失は実質的に回避される。
【００２３】
上記の電流非注入部を設けることによる端面での電流密度の低減効果は、リッジ導波路（クラッド層）のメサ高さの差異を大きくすると増すが、導波路高さの差異に起因する垂直方向の結合損失は大きくなる。この垂直方向の結合損失に起因する内部損失の増加は、レーザ発振時のスロープ効率の低下の一つの要因となるため、端面での電流密度の低減効果と内部損失の増加の利害を調和させ、前記メサ高さの差異を適宜決定することが望ましい。具体的には、上述する通り、全共振器長に対する、各端面近傍に設ける電流非注入部の長さは、その上限があり、その範囲内で選択される電流非注入部の長さに応じて、メサ高さの差異に依存する端面での電流密度の低減効果と垂直方向の結合損失との調和を図る。
【００２４】
この際、リッジ導波路（クラッド層）材料の抵抗率が高いほど、前記メサ高さの差異を小さくしも、同等の非注入効果（端面における電流密度の低減）が得られる。その点から、リッジ導波路（クラッド層）材料は、同じドーピング濃度であっても、正孔と電子とのドリフト移動度の大きな違いのため、その抵抗率が格段に大きくなるｐ型半導体材料を選択することが好ましい。
【００２５】
以下の説明では、リッジ導波路をｐ型クラッド層を用いて作製する好ましい態様を例にとり、本発明の端面非注入型半導体レーザについて、より具体的な説明を行う。なお、本発明の端面非注入型半導体レーザにおける種々の作用・効果は、その大半は、リッジ導波路をｎ型クラッド層を用いて作製する態様においても、本質的には差異はないことは勿論のことである。
【００２６】
本発明の端面非注入型半導体レーザにおいては、リッジ導波路を構成するストライプメサ形状のｐ型クラッド層の上面、電流注入部の領域にのみ、ｐ型キャップ層を残し、このｐ型キャップ層を介して電流注入する構成とする。また、ｐ型キャップ層ならびにリッジ導波路の両側部には、好ましくは、ｎ型電流ブロック層を埋め込み成長で形成する。この埋め込み成長で平坦化された表面全面にｐ型コンタクト層を成長し、ｐ型電極を実質的に全面に形成する。すなわち、共振器の端面は、一般にへき開で形成し、また、個々のレーザ素子の側面の分離にもへき開が利用されるが、その際、支障を来さない範囲で、ｐ型電極を全面に形成することが好ましい。すなわち、通常、ｐ型電極は、ｎ型電極と比較して、そのコンタクト抵抗は大きく、電極面積を広くし、コンタクト抵抗などのシリーズ抵抗の低減を図る構造とすることが好ましい。
【００２７】
従って、ｎ型基板上に、活性層を含むダブルヘテロ構造、ならびに、ｐ型キャップ層をエピタキシャル成長で形成した後、上記構成のリッジ導波路を構成するように、誘電体マスクを用いて、エッチングによりストライプメサに成形する。その後、ｎ型電流ブロック層の埋め込み成長、その際選択成長マスクとして利用した誘電体マスクの除去、そして、表面全面にｐ型コンタクト層の成長がなされる。電流非注入部においては、ｐ型キャップ層は除かれ、ｐ型クラッド層のメサ高さは低くされているため、前記のｎ型電流ブロック層の埋め込み成長の際、この電流非注入部ｐ型クラッド層のメサ上面をも被覆するようにｎ型電流ブロック層が成長される。
【００２８】
前記ストライプメサ形状のｐ型クラッド層で構成されるリッジ導波路下には、活性層が形成されているが、光スポット径を拡大するため、ｐ型クラッド層への光しみ出しを図るため、活性層自体の膜厚を薄くする、あるいは、分離閉じ込めヘテロ（ＳＣＨ）構造を採用することが好ましい。加えて、リッジ導波路となるｐ型クラッド層を含め、拡大光キャビティ構造とするため、前記活性層領域との屈折率差がｐ型クラッド層より小さな材料を用いた、薄膜の内部クラッド層を設け、伝播光モードのピーク形状およびクラッド層への光しみ出しを調整するとよい。例えば、ＳＣＨ構造の活性層領域が、ｎ型内部クラッド層とｎ型クラッド層、ならびにｐ型内部クラッド層とｐ型クラッド層により挟まれた、対照的なダブルヘテロ構造を採用することが望ましい。また、活性層領域の発光層には、シングル量子井戸構造、あるいは、多重量子井戸構造を利用し、内部量子効率の向上を図ることが好ましい。加えて、発振波長にもよるが、例えば、ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ系などの歪量子井戸構造を採用して、内部量子効率のさらなる向上を図ることがより好ましい。
【００２９】
なお、上記ストライプメサ形状のｐ型クラッド層に成形する際、エッチングが利用されるが、例えば、電流注入部におけるメサ高さを所望の値とするため、ｐ型クラッド層の下層にｐ型エッチングストップ層を設け、このｐ型エッチングストップ層の表面において、エッチングが選択的に停止する構成とするとより好ましい。なお、ｐ型エッチングストップ層には、ｐ型クラッド層より屈折率が低い半導体材料の薄膜を選択する場合が多く、ｐ型クラッド層への光しみ出しに影響を与えるので、上記のｐ型内部クラッド層およびｎ型内部クラッド層の屈折率を若干高くするなどして、ｐ型クラッド層への光しみ出しを調整するとよい。対称性を保持するため、対応するｎ型エッチングストップ層を、ｎ型内部クラッド層とｎ型クラッド層との間にも挿入するとよい。
【００３０】
ｐ型クラッド層自体は、単一の層とすることもできるが、活性層に近い部分に比較的にドーピング濃度が低い層を、その上に、比較的にドーピング濃度が高い層を、積層する二層構成とすることもできる。この二層構成のｐ型クラッド層を利用し、電流非注入部において、メサ高さが低くされているリッジ導波路（クラッド層）の上面が、前記の比較的にドーピング濃度が高い上層の途中となるようにすると、同じメサ高さであっても、よりシート抵抗は高くなり、端面での電流密度の低減効果と垂直方向の結合損失との調和を図ることがより容易になる。すなわち、垂直方向の結合損失を増すことなく、端面での電流密度の低減効果をより大きくすることが可能となる。あるいは、端面での電流密度の低減効果を損なうことなく、電流非注入部と電流注入部における、メサ高さの差異を小さくでき、結果的には、垂直方向の結合損失をより僅かなものとできる。このようなドーピング濃度のみが異なる二層構造とした際、その屈折率は極僅かな差異があるのみで、共振器の導波路自体の実効的な屈折率は実質的には差異がないものとなる。従って、対応するｎ型クラッド層は、ドーピング濃度を均一なものを用いることができる。この構成とすると、発振閾値の上昇やスロープ効率の低下をほとんど伴わずに、高い非注入効果が得られる所望の端面非注入型半導体レーザをより容易に得ることができる。
【００３１】
加えて、ｐ型クラッド層自体を、活性層から近い側の屈折率が比較的に高い層とその上層の屈折率が比較的に低い層からなる二層構造とすることもできる。この二層構成のｐ型クラッド層を利用し、電流非注入部において、メサ高さが低くされているリッジ導波路（ｐ型クラッド層）の上面が、前記の屈折率が比較的に低い上層の途中となるようにすると、同じメサ高さの差異であっても、電流非注入部と電流注入部におけるリッジ導波路（ｐ型クラッド層）の実効的な屈折率差は小さなものとでき、端面での電流密度の低減効果を損なうことなく、垂直方向の結合損失をより僅かなものとできる。その際、下層は、比較的にドーピング濃度が低い層に、上層は、比較的にドーピング濃度が高い層とすると、よりシート抵抗は高くなり、端面での電流密度の低減効果と垂直方向の結合損失との調和を図ることがより容易になる。すなわち、端面での電流密度の低減効果を損なうことなく、メサ高さの差異をさらに小さくできるため、垂直方向の結合損失はさらに小さくすることもできる。この構成においては、発振閾値の上昇やスロープ効率の低下をほとんど伴わずに、高い非注入効果が得られる所望の端面非注入型半導体レーザをさらに容易に得ることができる。
【００３２】
すなわち、活性層から近い側の屈折率が比較的に高い層を設けると、リッジ導波路（ｐ型クラッド層）における実効屈折率は、下層により支配されるため、上層の膜厚の差異の影響はより少なくなる。但し、前記下層の屈折率が比較的に高い層は、その屈折率は、少なくとも、ｐ型内部クラッド層の屈折率より高くならないように材料を選択することが好ましい。前記の屈折率条件を満たす限り、リッジ導波路（ｐ型クラッド層）全体として、その実効的な屈折率は、ｐ型内部クラッド層の屈折率よりも低くなり、ＬＯＣ構造を形成する妨げとはならない。但し、ｐ型クラッド層を前記のように、屈折率の異なる二層構造とする際には、対応するｎ型クラッド層も同様に、活性層から近い側の屈折率が比較的に高い層を、その下に、屈折率が比較的に低い層を設ける構成に変更し、対称性を保持することがより好ましい。
【００３３】
以上に述べた何れの構成を採用しても、発振閾値の上昇やスロープ効率の低下をほとんど伴わずに、高い非注入効果が得られるという効果は、本発明の端面非注入型半導体レーザにおいて、非注入部においては、リッジ導波路（クラッド層）のメサ高さを低くするものの、そのメサ底部幅は電流注入部と一致させ、一体の共振器としている構造的な特徴に由来するものである。
【００３４】
本発明の端面非注入型半導体レーザにおいて、上述する効果を生む、電流注入部と電流非注入部との間に設けるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さの差異に関して、さらに説明を加える。先ず、LOC構造として機能する上では、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さ自体は、活性層から光しみ出す光量が、全光量の１５％を下回らない程度に選択する必要がある。好ましくは、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）には、全光量の２０〜３０％程度の範囲がしみ出し、活性層領域に閉じ込められる光量は、全光量の６０〜４０％程度の範囲となるように、リッジ導波路（クラッド層）のメサ高さ、従って、ｐ型クラッド層の膜厚を選択する。前記の要件を満たすに必要となるｐ型クラッド層の膜厚；電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さの下限は、原理的には、活性層領域の厚さとその屈折率とｐ型クラッド層に用いる半導体材料の屈折率、両者の屈折率差に依存して、一義的に決まるものである。この一義的に決まる電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さの下限を超える限り、目的とするLOC構造として機能に実質的な差異はなく、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さに比例するシリーズ抵抗の増大が許容される限りにおいて、メサ高さを任意に設定することが可能である。
【００３５】
しかしながら、本発明の端面非注入型半導体レーザは、本来、高出力用レーザを目標とするものであり、不要なシリーズ抵抗の増大を抑えることが望ましいことは勿論のことであり、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さを、前記の下限値と大きく異ならない範囲に選択することがより好ましい。加えて、レーザ動作中、内部で発生する熱の放散をｐ型電極側から行う際、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さ；ｐ型クラッド層厚を不要に厚くすることは、熱伝導効率（放熱効率）の観点でも好ましくなく、前記の範囲に選択することが好ましい。一例を示すと、活性層領域を、後に示す量子井戸を用いたＳＣＨ構造、ならびに、ｎ型内部クラッド層とｐ型内部クラッド層とを設ける構成とし、ｐ型クラッド層の材料にAl0.315Ga0.685Asを選択する際には、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）に全光量の１５〜３０％程度の範囲がしみ出るようにするには、メサ高さは、１．０〜３．０μｍの範囲に選択することと好ましい。
【００３６】
より一般的には、例えば、内部クラッド層を含めた活性層領域を近似的に膜厚０．５μｍで一様な屈折率を有する層に置き換えて、伝播光モードを計算する場合、その両側にエッチングストップ層とクラッド層（なお、エッチングストップ層の屈折率はクラッド層の屈折率より低く、例えば、その屈折率差を７．８×１０-3とする）を対称的に設ける際、活性層領域とクラッド層間における屈折率差が３．６×１０-3の場合、クラッド層厚が２．６μｍ以上の時、各クラッド層にそれぞれ全光量の２５％がしみ出し、また、活性層領域とクラッド層間における屈折率差が３．２×１０-3の場合、クラッド層厚が２．２μｍ以上の時、各クラッド層にそれぞれ全光量の２５％がしみ出す。従って、前記のように個々の構成により決まる、クラッド層膜厚の下限を参照して、リッジ導波路（クラッド層）のメサ高さ；ｐ型クラッド層厚を不要に厚くならない範囲で選択する。
【００３７】
一方、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）に全光量の１５〜３０％程度の範囲がしみ出す状態において、本発明では、電流非注入部のリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さは、電流注入部におけるリッジ導波路（クラッド層）のメサ高さより低くするが、それに伴う結合損失を５％程度に抑える上では、電流非注入部のメサ高さを、電流注入部のメサ高さの少なくとも、４０％以上、望ましくは、５０％以上に選択することが好ましい。なお、電流非注入部に対する電流拡散を所望の範囲に制限する本体の目的を達成する上では、電流非注入部のメサ高さを、最大でも、電流注入部のメサ高さの７０％以下の範囲、より好ましくは、６０％以下の範囲に選択とすることが望ましい。
【００３８】
先に述べた通り、リッジ導波路（クラッド層）自体を下層は、比較的にドーピング濃度が低い層に、上層は、比較的にドーピング濃度が高い層とすると、電流注入部のメサ高さ対する、電流非注入部のメサ高さの比率を前記の範囲に選択する際、電流注入部に流入する電流量をより低く抑えることが可能となる。その際、電流非注入部のメサ高さ上面は、下層の、比較的にドーピング濃度が低い層の上面よりも高くなる位置に選択することが好ましい。従って、下層の、比較的にドーピング濃度が低い層は、ｐ型クラッド層全体厚の５０％以下、好ましくは、４０％以下の膜厚となるように選択することが好ましいことにとなる。
【００３９】
また、リッジ導波路（クラッド層）自体を、下層に、屈折率が比較的に高い層を設ける二層構造とする際、この下層の屈折率を高くし、また、クラッド層の上下層間の屈折率差を大きくするにつれて、リッジ導波路（クラッド層）にしみ出した光量中、この下層部に留まる比率は相対的に高くなる。この効果を有効に利用する上では、下層となる、屈折率が比較的に高い層の上面を、前記電流非注入部のメサ高さより低くなるように選択することが好ましい。このように選択することにより、メサ高さに差異を設けることに伴う結合損失をより僅かなものとできる。従って、下層となる、屈折率が比較的に高い層の厚は、ｐ型クラッド層全体厚の５０％以下、好ましくは、４０％以下の膜厚となるように選択することが好ましいことにとなる。
【００４０】
また、かかるメサ高さを低くする電流非注入部のストライプ方向の長さは、端面における電流密度が所望の範囲にまで低減するように選択される。すなわち、電流注入部のメサ高さに対する、電流非注入部のメサ高さの比率に依存して、前記電流非注入部の長さは適宜選択されるが、この電流非注入部は、電流密度を抑制されているため、実質的に僅かしか利得を与えない領域となっており、レーザ共振器の全長に対して、両端面の和として、１０％を超えない程度に収まるように選択することが好ましい。現実的には、両端面における前記電流非注入部の長さを等しくし、その和が、レーザ共振器全長の１０％を超えないように、電流注入部のメサ高さに対する、電流非注入部のメサ高さの比率を、先に述べた範囲に選択することが好ましい。例えば、共振器全長が１０００μｍ程度の場合、各端面に設ける電流非注入部の長さは、５０μｍ以下とし、少なくとも、１０μｍ以上となるとうに選択することが好ましい。
【００４１】
本発明の端面非注入型半導体レーザの製造方法は、前記のリッジ導波路形状を形成する工程に主要な特徴を有しており、それ以外の工程は、本発明がその改良を図る際、その基礎とする従来型の半導体レーザの対応する工程の大半を利用している。例えば、前記のリッジ導波路形状を形成する工程に先立ち、例えば、ｎ型基板１上に、ｎ型クラッド層２、ｎ型エッチングストップ層３、ｎ型内部クラッド層４、量子井戸を用いたＳＣＨ構造５、ｐ型内部クラッド層６、ｐ型エッチングストップ層７、ｐ型クラッド層８、ｐ型キャップ層９の積層構造を形成するが、その作製条件、組成の選択、ドーピング濃度、膜厚は、対応する目的の従来のリッジ導波路型半導体レーザと同様になされる。
【００４２】
また、リッジ導波路形状を形成する工程後の、ｎ型電流ブロック層の埋め込み成長、ｐ型コンタクト層の成長も、対応する目的の従来のリッジ導波路型半導体レーザと同様になされる。裏面の基板研磨、ｐ型電極形成、ｎ型電極形成、へき開による端面形成、端面への所望のコート膜被覆なども、対応する目的の従来のリッジ導波路型半導体レーザと同様になされる。
【００４３】
次に、本発明の端面非注入型半導体レーザの製造方法、特には、前記のリッジ導波路形状を形成する工程について、より詳しく説明する。
【００４４】
キャップ層上またはクラッド層上に設けられた一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを用いて半導体を所望の深さだけエッチングにすることによりクラッド層にメサストライプ状の導波路を形成する工程を含む本発明の半導体レーザの製造方法においては、
このメサストライプ状の導波路を形成する工程は、
前記ストライプを除く領域を所望の深さまで一様な深さでエッチングし、一方、端面とその近傍では、ストライプ領域におけるキャップ層と誘電体マスクが欠損して、クラッド層が表出した構造を形成する第１の工程と、
それに続いて、クラッド層を追加エッチングする第２の工程とを含んでいる。
【００４５】
この第１の工程により、ストライプ側面に関しては、そのメサ幅とメサ底部の位置が一様でかつ、最終的に非注入部となる領域では、キャップ層と誘電体マスクが欠損し、下層のクラッド層が表面を出しているメサストライプ形状が得られ、続く、第２の工程では、ストライプ側面部では、既にストライプ状となっているクラッド層のメサ幅を維持しつつ、追加エッチングを進め、エッチングストップ層に達した時点でそれ以上深さ方向へのエッチングは進まない。従って、メサ幅とメサ底部の位置が注入部と非注入部で一致する関係が維持されたまま、一方では、非注入部でのみ表出したメサ状クラッド層の上面部は追加エッチングによって、所望のメサ高さまでエッチングされる。従って、メサ高さは、所定の差で低くされ、端面とその近傍における導波路状クラッド層のメサ底部幅が、共振器内部におけるそれに一致した所望のメサ状クラッド層の構造を得ることができる。
【００４６】
また、前記第１の工程自体は、一様な幅のストライプ状誘電体マスクの両側でキャップ層が除去されてクラッド層が表出し、かつ後に非注入部となる部位の前記誘電体マスクの直下でキャップ層が欠損し、かつ後に注入部となる部位の前記誘電体マスクの直下にのみキャップ層が残存した構造を形成する工程と、
それに続いて、クラッド層を、所望の深さ、但し、エッチングストップ層に達しない深さでエッチングした後、非注入部となる部位の前記誘電体マスクを除去する工程とを含むものとできる。この手順に従うことにより、前記第１の工程に要求される、メサ幅とメサ底部の位置が一様で、かつ後に非注入部となる部位でのみキャップ層とマスクが欠損したメサストライプ形状が再現性よく得られる。
【００４７】
また、前記第１の工程は、別の手順を採用することもでき、キャップ層上に設けられた一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを用いて半導体を所望の深さ、但し、エッチングストップ層に達しない深さだけエッチングにすることによりクラッド層にメサストライプ状の導波路を形成する工程と、その後、
後に非注入部となる部位のみの前記誘電体マスクとキャップ層を除去する工程とを含むようにすることもできる。この手順によっても、前記第１の工程に要求される、メサ幅とメサ底部の位置が一様でかつ後に非注入部となる部位でのみキャップ層とマスクが欠損したメサストライプ形状が得られる。
【００４８】
さらには、前記第１の工程は、一様な幅のストライプ状誘電体マスクの両側のキャップ層のみを除去してクラッド層を表出させたのち、後に非注入部となる部位のみの前記誘電体マスクを除去する工程と、それに続いて、
クラッド層を所望の深さ、但し、エッチングストップ層に達しない深さまでドライエッチングする工程とを含む構成とすることもできる。このドライエッチングを利用する手順をとっても、前記第１の工程に要求されるメサ幅とメサ底部の位置が一様でかつ後に非注入部となる部位でのみキャップ層とマスクが欠損したメサストライプ形状が得られる。
【００４９】
いずれの場合も、第二の工程で、クラッド層を追加エッチングするので、メサストライプの両側部は、エッチングストップ層が露出した時点で、それ以上エッチングは進行ぜず、後に非注入部となる部位のみ、メサ上面からクラッド層がエッチングを受け、目標とするメサ高さの差異が形成される。
【００５０】
これら一連のエッチング工程の条件は、用いる半導体材料に応じて選択されるものである。以下に述べる実施例により、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の半導体材料について、具体的に開示する。それ以外の半導体材料についても、適宜条件を選択することで、同じように、本発明の端面非注入型半導体レーザを製造することができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例をあげて、本発明をより具体的に説明する。なお、下記する実施例は、いずれも、本発明の最良の実施の形態の一例ではあるものの、本発明は、これら実施例に示す形態に限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
以下に、図面を参照しつつ、本発明にかかる端面非注入型半導体レーザの第一の例を説明する。図１は、本発明にかかる端面非注入型半導体レーザの第一の例について、その製造工程途中において得られる導波路メサ構造の形態を模式的に示す斜視図である。なお、この第一の例の端面非注入型半導体レーザの完成品の外観は、図９にその斜視断面図を示した従来の端面非注入型半導体レーザとほぼ同様である。図９に示す従来例の半導体レーザと本発明の第一の例の半導体レーザと構造上の相違点は、図１０（ｅ）に示す製造工程途中において得られる導波路メサ構造の形態を参照すると明確に判るように、従来例の半導体レーザにおいては、注入部と非注入部のメサ底部幅が異なっているのに対し、本発明の第一の例の半導体レーザにおいては、前記図１に示すとおり、注入部と非注入部のメサ底部幅が等しい点である。図１中、１はｎ型GaAs基板（不純物Si、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、２は２．５μｍ厚のｎ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、３は１００ｎｍ厚のｎ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、４は２００ｎｍ厚のｎ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、５は15nm-Al0.2Ga0.8As/15nm-Al0.1Ga0.9As/8nm-GaAs/5nm-In0.24Ga0.76As/8nm-GaAs/5nm-In0.24Ga0.76As/8nm-GaAs/15nm-Al0.1Ga0.9As/15nm-Al0.2Ga0.8Asからなる歪二重量子井戸（DQW）活性層を有するSCH層（以後、DQW-SCH層と呼ぶ）、６は２００ｎｍ厚のｐ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層（不純物Mg、濃度、２×１０18ｃｍ-3）、７は１００ｎｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層（不純物Mg、濃度、２×１０18ｃｍ-3）、８は２．５μｍ厚（中央部）のｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層（不純物Mg、濃度、２×１０18ｃｍ-3）、９は１μｍ厚のｐ型GaAsキャップ層（不純物Mg、濃度、５×１０18ｃｍ-3）である。ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８は、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７上にストライプ状に残され、リッジ導波路を構成している。中央の電流注入部（ｐ型GaAsキャップ層９と接する部分）に高さ２．５μｍの導波路メサ８ａと、両端面部の電流非注入部に高さ１．５μｍの導波路メサ８ｂに構成され、導波路メサ８ａ、８ｂのメサ底部幅は等しく３μｍとされている。図１に示す導波路メサ構造に対して、ｐ型GaAsキャップ層９上面を覆っているＳｉＯ2膜１５ａをマスクに用いて、選択成長を行って、注入部の導波路メサ８ａの側部および非注入部の導波路８ｂの側部と上部に、ｎ型Al0.45Ga0.55As電流ブロック層１０（不純物Si、濃度、５×１０17ｃｍ-3）とｎ型GaAs電流ブロック層１１（不純物Si、濃度、１×１０18ｃｍ-3）とを埋め込み成長する。さらに、ＳｉＯ2膜１５ａを除去し、全面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層（不純物Mg、濃度、１×１０19ｃｍ-3）を成長する。Ｐ型電極１３の形成、ならびに、裏面研磨後、Ｎ型電極１４の形成を経て、へき開などの手段で所定の共振器長とし、端面の所望の反射率を有するミラーコート膜を被覆する。
【００５３】
本実施例において、上記の製造工程において、素子を構成する各種のIII−Ｖ族半導体の結晶成長には、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥと記す）を用いている。Gaの供給源としてTMG（トリメチルガリウム：Ga(CH3)3）を、Alの供給源としてTMA（トリメチルアルミニウム：Al(CH3)3）を、Inの供給源としてTMI（トリメチルインジウム：In(CH3)3）を、Asの供給源としてAsH3（アルシン）を、ｎ型不純物のSiの供給源としてSiH4（シラン）を、p型不純物のMgの供給源としてCp2Mg（シクロペンタディエニルマグネシウム）をそれぞれ用いている。III族原料ならびにp型不純物の有機金属類は、バブリング気化または昇華させ、所定量をキャリアガスと共に、また、その他のガス原料も、所定量をキャリアガス（希釈ガス）と共に、所定の圧力に制御されたMOVPE装置の反応管に導入して、所望の組成を有するIII−Ｖ族半導体、混晶を成長する。
【００５４】
まず、本実施例の半導体レーザを製造する工程において、図１に示す導波路メサ構造を形成する第１の方法を説明する。図２の（ａ）〜（ｄ）は、この第１の方法における一連の各工程を模式的に示す図である。
【００５５】
１）  ｎ型GaAs基板１上に、ｎ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層２、ｎ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層３、ｎ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層４、DQW-SCH層５、ｐ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層６、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８、ｐ型GaAsキャップ層９を、上記の膜厚、不純物濃度に従って、順次積層する。次いで、ｐ型GaAsキャップ層９上にＳｉＯ2成膜後、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、ＳｉＯ2マスク１５を得る。次いで、このマスク１５の直下を残して、クエン酸水溶液と過酸化水素水を低い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型GaAsキャップ層９をエッチングする（図２（ａ））。
【００５６】
このGaAs用の組成選択性エッチャントには、５０ｗｔ％クエン酸水溶液３容と、市販の電子工業用過酸化水素水１容との混合液が利用でき、室温、例えば、２０℃の液温でエッチングを行う。
【００５７】
２）  全面にＳｉＯ2を追加で成膜した後、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、幅３．５μｍのストライプ形状のＳｉＯ2マスク１５ａと１５ｂを残す。なお、マスク１５ｂの部分は、ＳｉＯ2二層からなるマスク１５ａの部分よりも膜厚が薄い（図２（ｂ））。
【００５８】
３）  次いで、前記のクエン酸水溶液と過酸化水素水を低い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型GaAsキャップ層９をエッチングして、マスク１５ａの直下の９ａのみを残す。その結果、マスク１５ａの両側、マスク１５ｂの両側ともに、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８の表面が露出し、両者の間には高低差がないものとなる（図２（ｃ））。
【００５９】
４）  半導体（ｐ型Al0.315Ga0.685As）とＳｉＯ2の間のエッチングレート比が大きいドライエッチング条件を用いて、当初膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８を２．０μｍエッチングし、残る膜厚を０．５μｍとする。このドライエッチング後に得られるメサ底部の幅、ならびにｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層部の高さは、マスク１５ａ下とマスク１５ｂ下とでは等しくなる（図２（ｄ））。
【００６０】
５）  バッファード・フッ酸を用いて、マスク１５ｂを完全に除去し、ＳｉＯ2二層からなるマスク１５ａのみにＳｉＯ2層が残るように、所定量ＳｉＯ2をエッチングする。その後、クエン酸水溶液と過酸化水素水を高い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型Al0.315Ga0.685As膜垂直方向のエッチング量が１μｍに達するに相当する時間だけ、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８を追加エッチングする。この追加エッチングでは、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７の表面で深さ方向のエッチングは停止し、元来マスク１５ｂで被覆されていた領域では、当初膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８が１．５μｍの膜厚となる結果、図１に示す導波路メサ構造が得られる。
【００６１】
なお、上記Al0.315Ga0.685AsならびにそれよりＡｌ組成の低いAlGaAsに対する組成選択性エッチャントには、５０ｗｔ％クエン酸水溶液５容と、市販の電子工業用過酸化水素水１容との混合液が利用でき、室温、例えば、２０℃の液温でエッチングを行う。
【００６２】
図２（ａ）〜（ｄ）に示す、４段階のエッチング工程によって形成されるリッジ導波路状のｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８は、電流非注入部８ｂの高さ（厚さ）は１．５μｍと、電流注入部８ａの高さ（厚さ）２．５μｍよりも１μｍ低くなっており、ただし、メサの底部幅は両部分ともに等しいメサ形状を有する。
【００６３】
次いで、図１に示す導波路メサ構造を形成する第２の方法を説明する。図３の（ａ）〜（ｃ）は、この第２の方法における一連の各工程を模式的に示す図である。
【００６４】
１）  前記第１の方法に述べたと同じく、予め、ｎ型GaAs基板１上に、半導体層２〜９からなる積層構造を順次積層形成する。次いで、ＳｉＯ2成膜、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、幅３．５μｍのＳｉＯ2マスク１５を得る（図３（ａ））。
【００６５】
２）  次いで、半導体（ｐ型GaAsおよびｐ型Al0.315Ga0.685As）とＳｉＯ2の間のエッチングレート比が大きいドライエッチング条件を用いて、ｐ型GaAsキャップ層９の１μｍ、引き続き、当初膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８を２．０μｍエッチングし、残る膜厚を０．５μｍとする。（図３（ｂ））。
【００６６】
３）  さらに、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、メサストライプ上のＳｉＯ2の一部を除去して、マスク１５ａの部分のみを残す。次いで、クエン酸水溶液と過酸化水素水を低い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型GaAsキャップ層９をエッチングし、マスク１５ａの直下の９ａのみを残す。この際、組成選択性エッチャントを用いているため、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８のストライプ形状、幅には変化がない（図３（ｃ））。
【００６７】
４）  次いで、クエン酸水溶液と過酸化水素水を高い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型Al0.315Ga0.685As膜垂直方向のエッチング量が１μｍに達するに相当する時間だけ、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８を追加エッチングする。この追加エッチングでは、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７の表面で深さ方向のエッチングは停止し、マスク１５ａで被覆されたｐ型GaAsキャップ層の９ａで保護されていない領域では、当初膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８が１．５μｍの膜厚となる結果、図１に示す導波路メサ構造が得られる。
【００６８】
図３（ａ）〜（ｃ）に示す、３段階のエッチング工程によって形成されるリッジ導波路状のｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８は、電流注入部８ａの高さ（厚さ）２．５μｍよりも、電流非注入部８ｂの高さ（厚さ）は１．５μｍと、１μｍ低くなっているものの、その底部幅は両部分ともに等しいメサ形状を有する。
【００６９】
更に、図１に示す導波路メサ構造を形成する第３の方法を説明する。図４の（ａ）〜（ｃ）は、この第３の方法における一連の各工程を模式的に示す図である。
【００７０】
１）  前記第１の方法に述べたと同じく、予め、ｎ型GaAs基板１上に、半導体層２〜８からなる積層構造と、そして、厚さ１μｍのｐ型GaAsキャップ層９に代えて、厚さ２μｍのｐ型GaAsキャップ層を順次積層・形成する。次いで、ＳｉＯ2成膜、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、幅３．５μｍのＳｉＯ2マスク１５を得る。
【００７１】
次に、マスク１５をエッチングマスクとして、クエン酸水溶液と過酸化水素水を低い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型GaAs層をエッチングする。このとき、ｐ型GaAs層はサイドエッチングを受け、ＳｉＯ2マスク１５のエッジ部がｐ型GaAs層の上端から僅かにはみ出す形状となる（図４（ａ））。
【００７２】
２）  上述のｐ型GaAs層の上端から僅かにはみ出す、ＳｉＯ2マスク１５のエッジ部のみをバッファード・フッ酸を用いて除去する。その後、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、メサストライプ上のＳｉＯ2マスク１５の一部を除去して、１５ａの部分のみを残す（図４（ｂ））。
【００７３】
３）  次に、半導体（ｐ型GaAsおよびｐ型Al0.315Ga0.685As）とＳｉＯ2の間のエッチングレート比が大きいドライエッチング条件を用いて、当初膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８を２．０μｍエッチングし、残る膜厚を０．５μｍとする。このとき、図４（ｂ）において、表面を覆うＳｉＯ2が除去されたｐ型GaAs層部位においては、メサ形状を保持しながら２．０μｍのエッチングがなされ、メサの上面はｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８の当初表面にほぼ一致する深さにまで到達する（図４（ｃ））。
【００７４】
４）  次いで、クエン酸水溶液と過酸化水素水を高い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型Al0.315Ga0.685As膜垂直方向のエッチング量が１μｍに達するに相当する時間だけ、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８を追加エッチングする。この追加エッチングでは、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７の表面で深さ方向のエッチングは停止し、マスク１５ａで被覆されたｐ型GaAsキャップ層の９ａで保護されていない領域では、当初膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８が１．５μｍの膜厚となる。
【００７５】
ｐ型GaAsキャップ層９に相当するｐ型GaAsの膜厚は２μｍであるものの、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８の形状自体は、上記の第２の方法と実質的に同じ、図１に示すリッジ導波路が得られる。
【００７６】
図４（ａ）〜（ｃ）に示す、３段階のエッチング工程によって形成されるリッジ導波路状のｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８においても、電流注入部８ａの高さ（厚さ）２．５μｍよりも、電流非注入部８ｂの高さ（厚さ）は１．５μｍと、１μｍ低くなっているものの、その底部幅は両部分ともに等しいメサ形状が得られる。
【００７７】
（実施例２）
以下に、図面を参照しつつ、本発明にかかる端面非注入型半導体レーザの第二の例を説明する。図５は、本発明にかかる端面非注入型半導体レーザの第二の例について、その製造工程途中において得られる導波路メサ構造の形態を模式的に示す斜視図である。なお、上記の実施例１に記載した第一の例と同じく、この第二の例の端面非注入型半導体レーザの完成品の外観は、図９にその斜視断面図を示した従来の端面非注入型半導体レーザとほぼ同様である。
【００７８】
図５中、１のｎ型GaAs基板、ならびに２〜５の各半導体層は、実施例１に記載した図１にしめす、１〜５と同一の組成・層厚、不純物濃度を持つ。６は２００ｎｍ厚のｐ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層（不純物Mg、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、７は１００ｎｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層（不純物Mg、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、８ｌは１μｍ厚の低濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層（不純物Mg、濃度１×１０18ｃｍ-3）、８ｈは１．５μｍ厚の高濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層（不純物Mg、濃度２×１０18ｃｍ-3）、９は１μｍ厚のｐ型GaAsキャップ層である。電流注入部８ａにおいては、１μｍ厚の低濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８ｌと１．５μｍ厚の高濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８ｈとからなる、全体膜厚２．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８がメサ導波路状に成形されており、電流非注入部８ｂにおいては、１μｍ厚の低濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８ｌと１．５μｍ厚の高濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８ｈとからなる、全体膜厚１．５μｍのｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８がメサ導波路状に成形されている。電流注入部８ａ、電流非注入部８ｂのメサ底部幅は、ともに３μｍと互いに等しくされている。
【００７９】
図５に示す本実施例２の端面非注入型半導体レーザの導波路メサ構造は、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８が下層の１μｍ厚の低濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８ｌとその上層の高濃度ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８ｈとからなっているものの、実施例１で述べた第１の方法〜第３の方法のいずれかの手法を適用することで、その形成を行うことができる。その後の工程は、実施例１に記載する工程に準じて、本発明の端面非注入型半導体レーザの第二の例の完成品とすることができる。
【００８０】
この実施例２の半導体レーザにおいては、形成された導波路メサ構造は、ｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８は、実施例１の半導体レーザと同様に電流注入部８ａと電流非注入部８ｂにおけるリッジ導波路のメサ底部幅が等しく、また、電流非注入部８ｂにおいては電流注入部８ａよりも１μｍ低い高さのメサ形状を有する。なお、電流非注入部８ｂのリッジ導波路メサの高さは１．５μｍであるが、そのうち、下層の１μｍは不純物濃度が半減している。従って、実施例１の端面非注入型半導体レーザと比較して、この実施例２の端面非注入型半導体レーザでは、電流非注入部８ｂと電流注入部８ａとの間における導波モードの結合効率は実質的に同等であるが、電流非注入部８ｂにおけるｐ型Al0.315Ga0.685Asクラッド層８のシート抵抗は、実施例２は実施例１よりもより高くなっている。その結果、実施例２は実施例１よりもより高い非注入効果（端面部におけるジュール熱発生の低減）を達成できるものとなる。
【００８１】
（実施例３）
以下に、図面を参照しつつ、本発明にかかる端面非注入型半導体レーザの第三の例を説明する。図６は、本発明にかかる端面非注入型半導体レーザの第三の例について、その完成品の外観ならびに、その導波路メサ構造の断面形態を模式的に示す斜視図である。
【００８２】
図６中、１はｎ型GaAs基板（不純物Si、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、１６は１μｍ厚のｎ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、１７は１μｍ厚のｎ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、３は１００ｎｍ厚のｎ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、４は２００ｎｍ厚のｎ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層（不純物Si、濃度、１×１０17ｃｍ-3）、５は15nm-Al0.2Ga0.8As/15nm-Al0.1Ga0.9As/8nm-GaAs/5nm-In0.24Ga0.76As/8nm-GaAs/5nm-In0.24Ga0.76As/8nm-GaAs/ 15nm-Al0.1Ga0.9As/15nm-Al0.2Ga0.8Asからなる歪二重量子井戸（DQW）活性層を有するSCH層（以後、DQW-SCH層と呼ぶ）、６は２００ｎｍ厚のｐ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層（不純物Mg、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、７は１００ｎｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層（不純物Mg、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、１８は１μｍ厚のｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層（不純物Mg、濃度、１×１０18ｃｍ-3）、１９は１μｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層（不純物Mg、濃度、２×１０18ｃｍ-3）、９は１μｍ厚のｐ型GaAsキャップ層（不純物Mg、濃度、５×１０18ｃｍ-3）である。中央の電流注入部（ｐ型GaAsキャップ層９と接する領域）においては、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８とｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９とが、合わせて高さ２μｍの導波路メサを形成し、端面近傍の電流非注入部においては、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８と上部の０．７μｍが除去された０．３μｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９とが、合わせて高さ１．３μｍの導波路メサを形成している。なお、電流注入部におけるｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８のメサ底部幅と、電流非注入部におけるｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８のメサ底部幅とは等しくされ、ともに３μｍとされている。電流注入部の導波路メサ（１８ａ、１９ａ）の側部、ならびに電流非注入部の導波路メサ（１８ｂ、１９ｂ）の側部・上部には、ｎ型Al0.45Ga0.55As電流ブロック層１０（不純物Si、濃度、５×１０17ｃｍ-3）とｎ型GaAs電流ブロック層１１（不純物Si、濃度、１×１０18ｃｍ-3）とが埋め込み成長まれている。さらに、全面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層（不純物Mg、濃度、１×１０19ｃｍ-3）の成長がなされ、ｐ型電極１３の形成、ならびに、裏面研磨後、ｎ型電極１４の形成がなされる。へき開などの手段で所定の共振器長とし、端面に所望の反射率を有するミラーコート膜を被覆して、図６に示す端面非注入型半導体レーザが完成する。
【００８３】
本実施例の半導体レーザを製造する工程を以下に説明する。図７の（ａ）〜（ｈ）は、一連の各工程を模式的に示す図である。
【００８４】
１）  ｎ型GaAs基板１上に、上記膜厚、不純物濃度を有する、ｎ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１６、ｎ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１７、ｎ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層３、ｎ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層４、DQW-SCH層５、ｐ型Al0.3Ga0.7As内部クラッド層６、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８、ｐ型Al0.45Ga0.65As外部クラッド層１９、ならびにｐ型GaAsキャップ層９を順次積層する。次いで、ｐ型GaAsキャップ層９上にＳｉＯ2成膜後、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、幅３．５μｍのＳｉＯ2マスク１５を得る（図７（ａ））。
【００８５】
２）  次に、ＳｉＯ2マスク１５をエッチングマスクとして、クエン酸水溶液と過酸化水素水を低い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いてｐ型GaAsキャップ層９をエッチングする。このとき、ｐ型GaAsキャップ層９はサイドエッチングを受け、ＳｉＯ２マスク１５のエッジ部が僅かにｐ型GaAsキャップ層９の上端からはみ出す（図７（ｂ））。
【００８６】
３）  上述のｐ型GaAsキャップ層９の上端からはみ出しているＳｉＯ２マスク１５のエッジ部をバッファード・フッ酸を用いて除去する。その後、フォトリソグラフィーによるＳｉＯ2のパターニングとレジスト除去を経て、メサストライプ上のＳｉＯ2マスク１５の一部を除去して、１５ａの部分のみを残す（図７（ｃ））。
【００８７】
４）  次いで、半導体（ｐ型GaAs、ｐ型Al0.45Ga0.65Asならびにｐ型Al0.3Ga0.7As）とＳｉＯ2の間のエッチングレート比が大きいドライエッチング条件を用いて、１μｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.65Asとｐ型Al0.3Ga0.7Asを０．７μｍエッチングして、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８を０．３μｍ残す。このとき、図７（ｃ）において、表面を覆うＳｉＯ2が除去された端面近傍の電流非注入部に相当する領域においては、形成されているメサ形状を保持しながら、１μｍ厚のｐ型GaAsとｐ型Al0.45Ga0.65Asが０．７μｍエッチングされ、メサ上面はｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９を０．３μｍ残す深さにまで到達する（図７（ｄ））。
【００８８】
５）  さらに、クエン酸水溶液と過酸化水素水を高い混合比で混ぜた組成選択性エッチャントを用いて、ｐ型Al0.3Ga0.7As膜垂直方向のエッチング量が０．５μｍに達するに相当する時間だけ、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８を追加エッチングする。その結果、深さ方向のエッチングは、ｐ型Al0.45Ga0.55Asエッチングストップ層７の表面で停止し、一方、端面近傍の電流非注入部のメサ上面には、ｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９が露呈しており、エッチングは進行ぜず、導波路メサ構造が得られる（図７（ｅ））。
【００８９】
このようにして形成されたリッジ導波路のメサ形状は、電流注入部（ｐ型GaAsキャップ層９と接する領域）においては、１μｍ厚のｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８と１μｍ厚のｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９とからなる、合わせて高さ２μｍの導波路メサを構成し、電流非注入部においては、１μｍ厚のｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８とｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９の残り０．３μｍからなる、合わせて高さ１．３μｍの導波路メサを構成している。その際、前記の追加エッチングの過程で、若干のサイドエッチングを受けるものの、ドライエッチングで形成されている、ｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９のストライプ幅は、電流注入部と電流非注入部とでは等しくなっており、このｐ型Al0.45Ga0.55As外部クラッド層１９をエッチングマスクとして形成される、ｐ型Al0.3Ga0.7Asクラッド層１８のメサ底部幅も、電流注入部と電流非注入部とでは等しくなっており、この実施例では３μｍである。
【００９０】
６）  次に、ＭＯＶＰＥ成長法を利用し、ＳｉＯ2マスク１５ａを選択マスクとして、ｎ型Al0.45Ga0.55As電流ブロック層１０とｎ型GaAs電流ブロック層１１を選択成長する（図７（ｆ））。
【００９１】
７）  その後、ＳｉＯ2マスク１５ａを除去し、ＭＯＶＰＥ成長法を用いて、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２を全面に成長する（図７（ｇ））。
【００９２】
８）  さらに、ｐ型電極１３を形成し、ウェハを基板側から研磨し８０μｍの厚さにした後、裏面のｎ型電極１４を形成する（図７（ｈ））。
【００９３】
本発明の端面非注入型半導体レーザにおいては、端面とその近傍における前記導波路状クラッド層のメサ底部幅と、共振器の内部における導波路状クラッド層のメサ底部幅を等しくして、互いに一致するようにしたので、両端面の間に形成されている光共振器において、この電流注入部と非注入部間での導波路水平方向の結合損失を低く抑えることができるという効果を有することを検証するため、以下のように従来型の端面非注入型半導体レーザとその特性を比較する。
【００９４】
かかる特性の比較に利用する本発明の端面非注入型半導体レーザは、その素子構造は、上記の実施例１〜３に記載する構成とし、共振器長９００μｍ、その両端に設ける電流非注入部の長さは、それぞれ３０μｍとしている。なお、この電流非注入部は、表面のｐ型ＧａＡｓコンタクト層から直接電流注入を阻止する構造として、メサストライプの両側部と同様に、メサ高さを低くしている導波路（ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層）８ｂ部の上面を覆うようにｎ型電流ブロック層で埋め込む形状とされている。また、共振器端面は、出力側端面には反射率３％の低反射率コーティング、モニター側端面には反射率９５％の高反射率コーティングがなされている。
【００９５】
一方、比較する従来型の半導体レーザとして、上記実施例１に記載する半導体層を利用し、端面非注入構造を設けていないリッジ導波路型半導体レーザの構成としたもの（比較例１：非注入無し）、前記のリッジ導波路型半導体レーザとｐ型電極形状を除き、同じ構成とし、共振器上、両端面から３０μｍの部分には、ｐ型電極を形成してないもの（比較例２：電極のみ除去）、加えて、共振器上、両端面から３０μｍの部分には、ｐ型ＧａＡｓキャップ層も予め除去し、同じく、ｐ型電極を形成してないもの（比較例３：ｐキャップ層除去）、これら共振器を構成するリッジ導波路に利用されるｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層８のメサストライプ形状は、そのメサ高さと幅は均一で、実施例１における電流注入部と同じ構成を持つ三種のリッジ導波路型レーザに加え、上で説明した図９に示す従来構造の端面非注入型半導体レーザ（比較例４：従来技術の低クラッド構造）の、以上計４種、加えて、上記実施例３に記載する半導体層を利用し、端面非注入構造を設けていないリッジ導波路型半導体レーザの構成としたもの（比較例５：二層クラッド型、非注入無し）の、合計５種を利用している。図９に示す従来構造の端面非注入型半導体レーザは、両端面部に設ける電流非注入部では、導波路（ｐ型クラッド層）にメサ高さは、上記実施例１と同じ高さに低くし、それに付随して、導波路（ｐ型クラッド層）のメサ底部幅は狭くなっている。なお、前記比較例１〜４の四種のレーザ素子は、それぞれ特記した相違点、ならびに、それに付随した変更点を除くと、実施例１の半導体レーザとその構造は実質的に一致するものとしている。
【００９６】
以上に述べた、実施例１〜３に記載する構造の半導体レーザ三種、ならびに、前記比較例１〜５の構造の半導体レーザ四種について、それぞれ複数個を作製し、同一の測定条件（周囲温度、ヒートシンク温度、マウント・ワーヤーリング条件など）において、閾値電流・スロープ効率・最大光出力の測定を行い、測定結果は、複数個の平均値として求める。表１に、前記の閾値電流・スロープ効率・最大光出力に関し、それぞれ平均値を示す。
【００９７】
【表１】
0003791589.tif 000002
【００９８】
比較例１のリッジ導波路型半導体レーザ構造は、端面非注入型半導体レーザにおける非注入効果、それに伴う最大光出力の向上を評価する際の基準となる。表１に示す結果から、比較例２〜４の三種の半導体レーザ構造は、いずれも、非注入効果を有するため、その最大光出力の改善がなされている。しかしながら、その改善の程度は、従来型の端面非注入型半導体レーザである比較例４の７％を超えるものはない。また、その最大光出力を限定している要因は、端面非注入構造がない比較例１と同様に、光学破壊となっている。
【００９９】
ちなみに、比較例５のリッジ導波路型半導体レーザ構造においては、内部クラッド層とクラッド層とを同じ材料を用いており、比較例１のリッジ導波路型半導体レーザ構造と比較して、クラッド層部への光しみ出しが増し、結果として、活性層領域に留まる光量比率は相対的に減少している。活性層領域の端面において光学損傷を引き起こす光密度は、両者で差異はないものの、前記光閉じ込め効率の差異に付随し、光学破壊に達する光出力自体は、比較例５のリッジ導波路型半導体レーザ構造は、比較例１のリッジ導波路型半導体レーザ構造と比較して、若干高くなっている。
【０１００】
なお、端面部の非注入効果に付随して、端面近傍への注入電流量が少なく、この領域においても、閾値少数キャリア密度に達するに要する総電流は、当然に上昇するため、非注入効果が増すにつれ、閾値電流は、比較例２から比較例４へと徐々に高くなっている。なお、スロープ効率においては、共振器内での損失に本質的に差異のない、比較例１〜比較例３の間では、測定誤差範囲内で差は見出されない。一方、比較例４の構造では、共振器内に、リッジ導波路幅の差異に起因する結合損失をが存在しており、それに伴いスロープ効率の低下が生じている。
【０１０１】
一方、本発明の端面非注入型半導体レーザである実施例１は、比較例１と比較すると、前記の非注入効果に付随する閾値電流の上昇、また、リッジ導波路高さの差異に起因する結合損失に由来するスロープ効率の低下はあるものの、前記比較例４と対比すると、閾値電流の上昇とスロープ効率の低下は有意に少ないことがわかる。従って、スロープ効率の低下が少ないため、非注入効果による端面の温度上昇の抑制によって、比較例４の７％と比較すると、比較例１を基準としたその最大光出力の向上は、１３％にも達している。実施例２においては、実施例１と比較して、導波路（ｐ型クラッド層）の上下層構成とし、下層によりドーパント濃度の低い層を配しており、それに伴い、より高い非注入効果が得られ、その差異が、最大光出力の向上が２０％に達する大きな要因となっている。また、同じく、下層によりドーパント濃度の低い層を配している、実施例３においては、最大光出力の向上が２４％に達している。この実施例３と同じく、導波路（ｐ型クラッド層）の上下層構成に、屈折率に差を持つクラッド層と外部クラッド層とからなる二層構成を採用している比較例５を基準としても、実施例３においては、最大光出力の向上が２２％に達している。
【０１０２】
一方、この最大光出力を限定している要因を解析すると、実施例１の構造では、比較例４と同じく、未だ、光学破壊が大半である。実施例２の構造になると、なお、光学破壊の比率が高いものの、詳細にみると、その決定要因は光学破壊と熱飽和がほぼ同数になるまで改善している。この差異は、実施例２の構造は、注入部と非注入部の導波路幅を一致した構造を採用することにより、閾値電流とスロープ効率の大きな劣化を伴わずに、より高い非注入効果が得られており、端面の光学的負荷の低下がさらに図られていることを示している。実施例３の構造では、最大光主力を決定する要因は、評価した全てで熱飽和となっている。
【０１０３】
この本発明の端面非注入型半導体レーザにおける最大光出力の改善の機構、特には、実施例１〜３における最大光出力の改善の程度の差異は、図１１を用いて以下のように説明することができる。図１１は、非注入部における電流密度を注入部端からの距離の関数として計算した結果を示したものである。なお、その計算においては、非注入部と注入部の導波路幅が等しい実施例１〜３と比較例１〜４の構造について、系を単純化し、端面における境界条件を考慮から外し、導波路幅・非注入領域長ともに無限大と仮定している。なお、注入部の電流密度は、約１０ｋＡ／ｃｍ2（３μｍ幅のストライプレーザで300mA駆動に相当）とした際の結果を図示している。図１１中の複数の曲線は、各比較例・実施例において、非注入部のＳＣＨ層と電流ブロック層の間の導波路クラッド層を横方向に電流が流れる際、そのシート抵抗がそれぞれ異なるため、少しずつ各比較例・実施例間で、流入してくる電流密度に差異があることを示している。図１１によれば、注入部端からの距離３０μｍの位置での電流密度は、シート抵抗の大きさに応じて、比較例２では８０Ａ／ｃｍ2、比較例３では３０Ａ／ｃｍ2、実施例１では２０Ａ／ｃｍ2、実施例２では１３Ａ／ｃｍ2、実施例３では９Ａ／ｃｍ2と計算されている。最大光出力の改善の程度は、シート抵抗の大きさに応じて減少する端面部での電流密度によって決定されていると考えられる。表１の結果と対比させると、有意な改善は３０Ａ／ｃｍ2で現れ（比較例３の５％）、それ以下で電流密度に応じた改善効果が得られ（実施例１の１３％，実施例２の２０％）、１０Ａ／ｃｍ2以下では、光学破壊出力が熱飽和出力を上回る（実施例３の対比較例１の２４％、対比較例５の２２％）。一方、電流密度１０Ａ／ｃｍ2以下では、光学破壊出力が熱飽和出力を上回ると仮定すると、それの条件の達成に必要な非注入部の長さは、比較例２では８７μｍ、比較例３では５２μｍ、実施例１では４１μｍ、実施例２では３１μｍ、実施例３では２９μｍに相当し、非注入部の長さを長くすることに伴うスロープ効率の低減を考慮に入れないならば、前記の非注入部の長さを確保すれば、いずれの構造においても、最大光出力に対して、同等の非注入効果が得られると見積もられる。一方、非注入部は電流密度自体小さい上、不均一に注入されているため、注入部と比較すると、内部吸収に由来する導波損失が大きくなっている。従って、非注入部の長さが長くなるにつれ、前記の導波損失の影響が顕著となり、閾値電流の上昇およびスロープ効率の低下が増していく。その影響は、全共振器長に対して、両端面に設ける非注入部の長さの合計が約１０％を超えると顕著となり、その回避を図る上では、例えば、全共振器長を上述の例のように９００μｍ程度とする際、端面に設ける非注入部の長さは、それぞれ５０μｍを超えない範囲に選択することが望ましい。前記の全共振器長に対する、端面に設ける非注入部の長さ比率の制限を満たしつつ、所望の非注入効果を得るためには、本発明の端面非注入型半導体レーザを採用することが有効であることがわかる。
【０１０４】
なお、上記実施例１〜３に例示する構造では、電流非注入部におけるメサ高さの低くなったｐ型クラッド層の上部に設ける電流注入を阻止する構造は、ｐ型コンタクト層／ｎ型電流ブロック層／ｐ型クラッド層からなるｐｎｐ構造を利用している。リッジ導波路をｎ型クラッド層により形成する際には、対応するｎｐｎ構造を利用するとよい。また、電流非注入部におけるリッジ導波路内に光閉じ込めがなされる限り、前記電流ブロック層となる半導体層を挟むことで逆バイアスされたｐｎ接合を利用して、電流阻止を行う手段以外に、誘電体膜やポリイミドからなる絶縁物などの絶縁材料を利用し、ｐ−ｉ−ｐ（またはｎ−ｉ−ｎ）構造を利用することもできる。その際、リッジ導波路の両側部にも、同様な電流ブロック層を設ける構造とするが、少なくとも、その両側部に設ける電流ブロック層に用いる材料は、リッジ導波路を構成するｐ型クラッド層材料の屈折率と比較し、その屈折率は有意に低くする必要がある。従って、誘電体膜やポリイミドからなる絶縁物を利用する際にも、前記の屈折率条件を満たすものを選択する。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明の端面非注入型半導体レーザは、従来の端面非注入型半導体レーザと同じく、半導体基板上に活性層を含むダブルへテロ構造とキャップ層が積層し、活性層の上部に配置されたクラッド層がメサストライプ状の導波路を成し、端面およびその近傍において、前記導波路状クラッド層の高さが共振器の内部におけるそれよりも低く、かつ前記低くなった導波路状クラッド層の上方からの電流注入を阻止する構造を有するという基本的な構造的な特徴は維持しつつ、端面とその近傍における前記導波路状クラッド層のメサ底部幅と、共振器の内部における導波路状クラッド層のメサ底部幅を等しくして、互いに一致するようにしたので、両端面の間に形成されている光共振器において、この電流注入部と非注入部間での導波路水平方向の結合損失を低く抑えることができるという効果がある。
【０１０６】
この構造において、導波路状のクラッド層自体を、活性層に近い側に、ドーピング濃度が比較的に低い層、その上層として、ドーピング濃度が比較的に高い層を設ける二層構造とし、前記下層のドーパント濃度を低くすることにより、結果的に、電流非注入部の電流注入部に対する、導波路状クラッド層のメサ高さ比は維持しつつ、一方、導波路状クラッド層のストライプ方向のシート抵抗の比率は、より大きくできる効果がある。従って、導波路状クラッド層のメサ高さの差異に起因する導波路水平方向の結合損失を増加することなく、導波路状クラッド層を経由して、電流注入部から電流非注入部に流入する電流密度を更に抑制することが可能となる。この構成では、発振閾値電流の上昇やスロープ効率の低下などを伴うことなく、実質的に高い非注入効果が得られる利点が得られる。
【０１０７】
また、導波路状のクラッド層自体を、活性層に近い側に、屈折率がが比較的に高い層、その上層として、屈折率が比較的に低い層を設ける二層構造とし、電流非注入部と電流注入部との間で設ける導波路状クラッド層のメサ高さの差異は、前記クラッド層の上層の屈折率が比較的に低い層部分の膜厚に差異をつけることで達成する構成とすると、導波路状クラッド層の膜厚の差異に起因する実効的な屈折率は、主に下層に利用する屈折率がが比較的に高い層で支配され、実効的な屈折率の差はより小さなものとできる。従って、導波路状のクラッド層全体のメサ高さの差異で決まる非注入効果は高く維持しつつ、導波路状クラッド層のメサ高さの差異に起因する実効的な屈折率の差はより小さなものとなるので、導波路水平方向の結合損失自体もより小さなものとでき、結果として、発振閾値電流の上昇やスロープ効率の低下もより僅かなものとできる利点を有する。
【０１０８】
一方、本発明の製造方法を用いると、上記の導波路状クラッド層のメサエッチングで形成する工程、すなわち、キャップ層上またはクラッド層上に設けられた一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを用いて半導体を所望の深さだけエッチングにすることによりクラッド層にメサストライプ状の導波路を形成する工程は、前記ストライプを除く領域を、最終的なメサ底部が位置する深さよりも浅い、所定のエッチクング深さ（量）で、一様な深さとなるようにエッチングし、また、端面とその近傍のみ、ストライプ領域のメサ上面では、キャップ層および誘電体マスクを除去してクラッド層が表出した構造を形成する第１の工程と、続いて、露呈しているクラッド層を追加エッチングして、最終的なメサ底部が位置する深さとする第２の工程とを含む構成とするので、端面とその近傍における導波路状クラッド層のメサ底部幅と、共振器の内部における導波路状クラッド層のメサ底部幅とは、等しくなり、また、相互位置も一致した構造とすることができ、特に、活性層により近い導波路状クラッド層のメサ底部は、共振器全体で一体に形成されており、所望の端面非注入構造が高い再現性で形成できるという効果がある。
【０１０９】
また、導波路状クラッド層のメサエッチングで形成する工程に含まれる前記第１の工程を、一様な幅のストライプ状の誘電体マスクの両側では、キャップ層がエッチング除去して、クラッド層を表出させ、また、非注入部となる領域では、誘電体マスクの直下では、キャップ層を予め除去し、クラッド層上面にストライプ状の誘電体マスクが形成されており、一方、注入部となる領域では、前記誘電体マスクの直下にはキャップ層が残存した構造を形成する工程と、続いて、露呈しているクラッド層を、最終的なメサ底部が位置する深さよりも浅い、所定のエッチクング深さ（量）で、一様な深さとなるようにエッチングした後、非注入部となる領域上の前記誘電体マスク部分を除去する工程を含むようにすると、その後、第２の工程で行う追加エッチングを施して得られる導波路状クラッド層は、そのメサ底部のみでなく、前記端面とその近傍における導波路状クラッド層のメサ高さに達するまでの範囲についても、共振器全体で一体に形成されており、所望の端面非注入構造がさらに高い再現性で形成できるという効果がある。
【０１１０】
あるいは、導波路状クラッド層のメサエッチングで形成する工程に含まれる前記第１の工程を、キャップ層上に設けられた一様な幅のストライプ状の誘電体マスクを用いて、その両側の半導体層を、最終的なメサ底部が位置する深さよりも浅い、所定のエッチクング深さ（量）エッチングして、クラッド層をメサストライプ状に成形する工程と、その後、非注入部となる領域のみ、前記誘電体マスクとキャップ層を除去する工程とを含むようにすると、予め、目的とする共振器全体にわたり、メサ幅が等しく、一致するようにメサストライプ状に成形されており、前記の手段と同じく、所望の端面非注入構造がさらに高い再現性で形成できるという効果がある。
【０１１１】
さらには、導波路状クラッド層のメサエッチングで形成する工程に含まれる前記第１の工程を、一様な幅のストライプ状誘電体マスクの両側のキャップ層のみをエッチング除去してクラッド層を表出させ、その後、非注入部となる領域のみ前記誘電体マスクを除去する工程と、続いて、露呈している半導体層をドライエッチングにより、最終的なメサ底部が位置する深さよりも浅い、所定のエッチクング深さ（量）エッチングして、クラッド層を表出させる工程とを含むようにすると、前記の手段と同等に、予め、目的とする共振器全体にわたり、メサ幅が等しく、一致するようにメサストライプ状に成形されており、所望の端面非注入構造がさらに高い再現性で形成できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の端面非注入型半導体レーザにおける第一の例に利用されるメサ導波路構造とその製造工程途中の形状とを模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の端面非注入型半導体レーザの第一の例を製造する方法に含まれる部分工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｄ）は、メサ導波路構造を形成する第１の方法における一連の工程の説明図である。
【図３】本発明の端面非注入型半導体レーザの第一の例を製造する方法に含まれる部分工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）は、メサ導波路構造を形成する第２の方法における一連の工程の説明図である。
【図４】本発明の端面非注入型半導体レーザの第一の例を製造する方法に含まれる部分工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｃ）は、メサ導波路構造を形成する第３の方法における一連の工程の説明図である。
【図５】本発明の端面非注入型半導体レーザにおける第二の例に利用されるメサ導波路構造とその製造工程途中の形状とを模式的に示す斜視図である。
【図６】本発明の端面非注入型半導体レーザにおける第三の例に利用されるメサ導波路構造とその完成品の外観形状とを模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の端面非注入型半導体レーザの第三の例を製造する方法に含まれる部分工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｅ）は、メサ導波路構造を形成する一連の工程を、（ｆ）〜（ｈ）は、その後に続く一連の工程を説明図である。
【図８】従来の端面非注入型半導体レーザの構造の一例を模式的に示す斜視断面図である。
【図９】従来の端面非注入型半導体レーザの構造の他の一例を模式的に示す斜視断面図である。
【図１０】図９に示す従来の端面非注入型半導体レーザを製造する方法に含まれる部分工程を説明する図であり、（ａ）〜（ｅ）は、メサ導波路構造を形成する一連の工程の説明図である。
【図１１】本発明の端面非注入型半導体レーザの実施例１〜３ならびに従来の端面非注入型半導体レーザの比較例１〜３に関し、それぞれ電流非注入部について、そのシート抵抗値に基づき、電流注入部から電流非注入部領域に流入する電流密度を計算し、その計算された電流密度を電流注入部端からの距離の関数として示した図である。
【符号の説明】
１…ｎ型ＧａＡｓ基板
２…ｎ型Ａｌ0.315Ｇａ0.685Ａｓクラッド層
３…ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓエッチングストップ層
４…ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ内部クラッド層
５…ＤＱＷ−ＳＣＨ構造（活性層）
６…ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ内部クラッド層
７…ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓエッチングストップ層
８…ｐ型Ａｌ0.315Ｇａ0.685Ａｓクラッド層（リッジ導波路）
８ａ…電流注入部ｐ型Ａｌ0.315Ｇａ0.685Ａｓクラッド層（導波路）
８ｂ…電流非注入部ｐ型Ａｌ0.315Ｇａ0.685Ａｓクラッド層（導波路）
８ｌ…低ドープｐ型Ａｌ0.315Ｇａ0.685Ａｓクラッド層（導波路下層部）
８ｈ…高ドープｐ型Ａｌ0.315Ｇａ0.685Ａｓクラッド層（導波路上層部）
９…ｐ型ＧａＡｓキャップ層
９ａ…電流注入部ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１０…ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ電流ブロック層
１１…ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
１２…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１３…ｐ型電極
１４…ｎ型電極
１５…ＳｉＯ2マスク
１５ａ…電流注入部ＳｉＯ2マスク
１５ｂ…電流非注入部ＳｉＯ2マスク
１６…ｎ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ外部クラッド層
１７…ｎ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層
１８…ｐ型Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層（導波路下層部）
１９…ｐ型Ａｌ0.45Ｇａ0.55Ａｓ外部クラッド層（導波路上層部）
【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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