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JP4422597B2 - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザ及びその製造方法に関し、例えばＤＷＤＭ（高密度波長分割多重）光ファイバ伝送方式向け光源としての、単一波長で動作するＤＦＢ（分布帰還形）レーザ又はＤＢＲ（分布ブラッグ反射形）レーザに関する。
近年、インターネット需要の爆発的な増加に伴い、光通信／光伝送システムにおいて超高速化と大容量化への取り組みが活発化している。
特に、波長多重光伝送技術の飛躍的な発展によって大容量化が実現されつつある。この技術を支えるのは、多数の異なる波長の光を安定して供給する単一波長レーザ又は波長可変レーザ、光ファイバを伝送する多数の光信号を一括して増幅して中継するファイバアンプである。例えば、送信側の光源としては、単一波長で動作するＤＦＢレーザが使用されている。
ＤＷＤＭ光伝送方式では、代表的なものは、５０ＧＨｚ又は１００ＧＨｚの周波数間隔でチャネルが設定されている。これを波長に換算すると、約０．４ｎｍ又は約０．８ｎｍの波長間隔でチャネルが設定されていることになる。これらのチャネルの絶対波長の偏差は±０．０５ｎｍ以下にする必要がある。このようなＤＷＤＭ光伝送方式の光源としては、主として、安定して単一波長で発振するＤＦＢレーザが用いられている。
ここで、図２１はＤＦＢレーザの代表的な構成を示す図であり、図２２は図２１のＡ−Ａ′で示す一点鎖線及びＢ−Ｂ′で示す一点鎖線に沿う断面図である。
ＤＦＢレーザは、図２１に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板１と、アンドープＧａＩｎＡｓＰガイド層２（厚さ１５０ｎｍ，組成波長１１５０ｎｍ）と、アンドープＧａＩｎＡｓＰ量子井戸層（厚さ５．１ｎｍ）とアンドープＧａＩｎＡｓＰバリア層（厚さ１０ｎｍ，組成波長１３００ｎｍ）とが７回繰り返して積層されている量子井戸活性層３と、ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４と、ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５と、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層７と、ｐ側電極８と、ｎ側電極９と、周期２４２ｎｍ、深さ５０ｎｍの回折格子１０とを備えて構成される。
このＤＦＢレーザの発振波長λDFBは、そのレーザの等価屈折率と呼ばれる導波路固有の値ｎeqと、その導波路に沿って形成される回折格子（図２２中、符号１０で示す）の周期Λを用いると、次式によって表わされる。
λDFB=２×ｎeq×Λ
このように構成される従来のＤＦＢレーザでは、レーザの構造を設計する段階で、回折格子の周期Λを発振波長λDFBに応じて予め決定しておき、レーザ作製時に、半導体結晶内部［ここでは、活性層３に平行して延在するガイド層（導波路）２とｎ型ドープＩｎＰ基板１との間］に、回折格子を作り込むようにしている。つまり、レーザ作製時に、半導体層を積層させていく段階の途中で回折格子を形成するようにしている。
なお、回折格子を備える半導体レーザに関しては、例えば特許文献１〜３がある。
特開平６−２９６０６３号公報 特開平１０−１７８２３２号公報 特開２００３−１５２２７３号公報
ところで、レーザ作製時の製造誤差（例えば活性層３をメサ形状に形成する際にその幅が設計値から製造誤差によってずれてしまう等）によって、完成後のレーザ（素子）の発振波長が設計値からずれてしまう場合がある。
しかしながら、上述のように、従来のＤＦＢレーザ（又はＤＢＲレーザ）では、回折格子を半導体結晶内部に作り込んでしまうため、完成後にレーザの発振波長を調整することができない。
また、レーザの発振波長の評価（良／不良判定）は、実際にレーザを製造した後に行なわれるのが一般的である。この場合、設計に従って回折格子の周期を決定してから、実際に製造されたレーザの発振波長を評価するまでに、時間が長くかかることになる（タイムラグが大きい）。このため、レーザの発振波長の評価を行なった結果、不良判定がなされてしまうと、それまでにかかった時間が無駄になってしまい、好ましくない。
また、０．４ｎｍの波長間隔でＤＷＤＭ光伝送方式を構成する場合、Ｃバンドには８８チャネルを設定することが可能であるが、現実には、すべてのチャネルに対して均等に需要があるわけではない。このような状況の下、すべてのチャネルに対応する発振波長を持つレーザを予め作製し、すべてのチャネルに対して均等にレーザの在庫を持っておくようにすることは、注文のほとんどないものに対し、多くの在庫を抱えることになり、好ましくない。また、規格外の製品を大量に生産してしまうことにもなりかねない。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、例えばレーザ作製時の製造誤差等によって、作製されたレーザの発振波長が設計値からずれてしまうような場合であっても、レーザの発振波長を精度良く調整できるようにして、所望の発振波長を効率良く実現できるようにした、半導体レーザ及びその製造方法を提供することを目的とする。
このため、本発明の半導体レーザは、半導体基板と、半導体基板上に形成され、導波路と、導波路の上方に形成されるクラッド層と、クラッド層の上方に形成されるコンタクト層とを含む半導体積層体と、回折格子とを備え、回折格子が、クラッド層の表面に現れるように導波路に沿って形成されており、コンタクト層が、クラッド層の表面の回折格子が形成されていない領域に形成されており、コンタクト層上のみに設けられる電極を備えることを特徴としている。
また、本半導体レーザは、半導体基板と、半導体基板上に形成され、導波路と、導波路の上方に形成されるコンタクト層とを含む半導体積層体と、回折格子とを備え、回折格子が、コンタクト層の表面に現れるように導波路に沿って形成されており、コンタクト層の表面の回折格子が形成されていない領域に設けられる電極を備えることを特徴としている。
また、本半導体レーザは、半導体基板と、半導体基板上に形成され、導波路を含む半導体積層体と、回折格子とを備え、半導体積層体が、導波路の上方のみに形成されるクラッド層と、クラッド層の上方のみに形成されるコンタクト層と、導波路、クラッド層及びコンタクト層を挟んで両側に形成された電流狭窄層とを含み、回折格子が、電流狭窄層の表面に現れるように導波路に沿って形成されており、コンタクト上のみに設けられる電極を備えることを特徴としている。
また、本発明の半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に導波路を含む半導体積層体を形成し、半導体積層体上に電極を形成し、電極を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように導波路に沿って回折格子を形成することを特徴としている。
したがって、本発明によれば、半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように、活性層の上方の領域に回折格子を形成するため、例えばレーザ作製時に製造誤差等が生じてしまうような場合であっても、回折格子の周期を精度良く決定でき（即ち、回折格子の周期の微調整が可能になり）、また、レーザの発振波長を精度良く調整でき、所望の発振波長を効率良く実現できるという利点がある。
以下、図面により、本発明の実施の形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法について説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体レーザは、埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）の半導体レーザ（埋込型半導体レーザ；ＤＦＢレーザ）であり、図１に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板（半導体基板，クラッド層）１と、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層（量子井戸層；厚さ５．１ｎｍ）とアンドープＧａＩｎＡｓＰ（バリア層；厚さ１０ｎｍ，組成波長１３００ｎｍ）とが７回繰り返して積層されている量子井戸活性層（導波路，コア層，導波路コア層）３と、ｐ型ドープＩｎＰ層（電流狭窄層）４と、ｎ型ドープＩｎＰ層（電流狭窄層）５と、ｐ型ドープＩｎＰ層（クラッド層）６と、ｎ側電極９と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓ層（コンタクト層）１１と、ｐ側電極１２と、回折格子１３とを備えて構成される。
ここでは、図１に示すように、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５，量子井戸活性層３上に形成されるｐ型ドープＩｎＰクラッド層６，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６上に形成される最上層のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に積層されて形成されている。このため、これらをまとめて半導体積層体という。
また、ここでは、レーザの光軸方向に延在するようにメサ構造が形成され、その両側に、ｎ型ドープＩｎＰ基板１，ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６が積層されており、これらの層によって、電流狭窄構造が構成されている。つまり、ここでは、電流狭窄構造が、ｐｎｐｎサイリスタ構造になっている。
また、回折格子１３は、図２に示すように、量子井戸活性層３の上方領域のｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に形成されている。つまり、回折格子１３は、図２に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させて形成されたｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からその内部に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って平行に形成されている。
なお、ここでは、回折格子１３は、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面からｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５に達するように、回折格子１３を形成しても良い。
また、回折格子１３をｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面に現れるように形成する場合、例えば回折格子を活性層に隣接するガイド層に形成する場合よりも、回折格子１３が量子井戸活性層３から離れた位置に設けられることになるため、回折格子１３の溝の深さを深くする必要がある。
このように、本実施形態では、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面に現れるように回折格子１３が形成されるため、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、図１に示すように、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面の回折格子１３が形成されていない領域に形成されている。つまり、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、回折格子１３が形成されている領域を挟んで両側に、回折格子１３が形成されている領域（即ち、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域）に沿って平行に形成されている。そして、このｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１上にｐ側電極１２が設けられている。
なお、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６とｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１との間に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層を一層又は複数層設けても良い。これにより、素子抵抗を下げることができる。
次に、本実施形態にかかる半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、通常のファブリ・ペロー型の埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）の半導体レーザの製造方法によって、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１により構成される半導体積層体を作製する（半導体積層体作製工程，半導体結晶作製工程）。
次に、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて、半導体積層体の最上層に位置するｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を、量子井戸活性層３の上方領域において所定の幅（例えば約５〜約５０μｍ程度の幅）にわたって除去する。これにより、図３に示すように、レーザの光軸に直交する方向に所定の幅（例えば約５〜約５０μｍ程度の幅）を有する領域を挟んで両側に、量子井戸活性層３に沿って平行に（レーザの光軸方向に）、２つの帯状のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を形成する。
そして、図３に示すように、このようにして形成された２つのｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１上のみに、それぞれ、量子井戸活性層３に沿って平行に（レーザの光軸方向に）、２つの帯状のｐ側電極１２を形成する。
このようにして、まず、図３に示すような回折格子１３が形成されていない半製品を作製する（半製品作製工程）。
なお、ここでは、半製品を、ｐ側電極１２まで含むものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、ｐ側電極１２を含まないものとして構成しても良い。この場合、半製品は半導体層のみからなる半導体積層体（半導体結晶）として構成されることになる。
次に、上述のようにして作製された一の半製品（素子）に、図４に示すように、フォトレジスト１４を塗布し、露光［例えば干渉露光や電子ビーム（ＥＢ）露光等］して、回折格子パターン１３′を形成する。
次いで、ドライエッチングによって回折格子パターン１３′をｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に転写した後、レジスト１４を除去（剥離）する。
このようにして、回折格子１３が形成された評価用半導体レーザ（素子）を作製する（図１参照）。つまり、上述のようにして作製された半製品のｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からその内部に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って回折格子１３を形成することによって、評価用半導体レーザを作製する（評価用半導体レーザ作製工程）。
なお、評価用半導体レーザは、所望の発振波長を実現しうる標準的な等価屈折率の値を用いて、回折格子１３の周期を決定し、決定された周期を有する回折格子１３を半製品に形成することによって作製する。
そして、この評価用半導体レーザの発振波長を測定し、これに基づいて等価屈折率を同定する。つまり、測定された発振波長及び上述のようにして決定された回折格子の周期から、次式によって、等価屈折率の値を求める。なお、発振波長をλDFBとし、等価屈折率の値をｎeqとし、回折格子の周期をΛとする。
λDFB=２×ｎeq×Λ
なお、ここでは、半製品に回折格子１３を形成して評価用半導体レーザを作製し、その発振波長を測定することで等価屈折率を同定するようにしているが、これに限られるものではない。例えば、ウェハの一部の断面形状検査によって活性層幅を検査して、その等価屈折率を計算によって同定するようにしても良い。
次に、このようにして同定された等価屈折率の値を用いて、所望の発振波長を実現しうる回折格子１３の周期を決定する。つまり、上述のようにして同定された等価屈折率の値及び所望の発振波長から、上記の式によって、回折格子１３の周期を決定する（回折格子周期決定工程）。
そして、上述の評価用半導体レーザの作製工程（図４参照）と同様の工程により、決定された周期を有する回折格子１３を、上述のようにして作製された半製品に形成する。つまり、決定された周期を有する回折格子１３を、半製品のｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からその内部に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って形成する。これにより、所望の発振波長を有する半導体レーザが作製される（半導体レーザ作製工程，完成品作製工程）。
このように、本実施形態では、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に量子井戸活性層３を含む半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように量子井戸活性層３の上方の領域に回折格子１３を形成するようにしている。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法では、半導体レーザ製造工程の最終工程において回折格子１３を形成するため、即ち、半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように活性層の上方の領域に回折格子を形成するため、例えばレーザ作製時に製造誤差等が生じてしまうような場合であっても、回折格子１３の周期を精度良く決定でき、また、レーザの発振波長を精度良く調整でき、所望の発振波長を効率良く実現できるという利点がある。
また、上述のように、本実施形態では、半導体レーザの半製品から評価用半導体レーザを作製し、評価用半導体レーザの発振波長を測定することで同定した等価屈折率の値を用いて、所望の発振波長を実現しうる回折格子１３の周期を決定し、これに基づいて、半製品に回折格子１３を形成するため、例えばレーザ作製時に製造誤差等が生じて、作製された半導体レーザの発振波長が設計値からずれてしまい、無駄な製品を作製してしまうのを防止でき、歩留まりが良くなるという利点もある。
さらに、予め半製品を作製しておき、この半製品に回折格子１３を形成するだけで評価用半導体レーザを作製することができ、すぐに発振波長の測定、評価を行なえるため、無駄な時間を費やすことなく、回折格子１３の周期の微調整を行なって、回折格子１３の周期を精度良く決定でき、所望の発振波長を効率良く実現できるという利点もある。
また、本実施形態によれば、予め回折格子１３が形成されていない半製品を作製しておき、例えば注文や需要に応じて、所望の発振波長を実現する周期を有する回折格子を半製品に形成すれば良いため、注文のほとんどない製品の在庫を多く抱えることになるのを防ぐことができ、また、規格外の製品を大量に生産してしまうことになるのを防止することもできる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法について、図５〜図７を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体レーザは、上述の第１実施形態のものと、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を除去せずに、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１に回折格子１３を形成している点が異なる。
つまり、本実施形態にかかる半導体レーザは、埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）の半導体レーザ（埋込型半導体レーザ；ＤＦＢレーザ）であり、図５に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板（半導体基板，クラッド層）１と、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層（量子井戸層；厚さ５．１ｎｍ）とアンドープＧａＩｎＡｓＰ（バリア層；厚さ１０ｎｍ，組成波長１３００ｎｍ）とが７回繰り返して積層されている量子井戸活性層（導波路，コア層）３と、ｐ型ドープＩｎＰ層（電流狭窄層）４と、ｎ型ドープＩｎＰ層（電流狭窄層）５と、ｐ型ドープＩｎＰ層（クラッド層）６と、ｎ側電極９と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓ層（コンタクト層）１１と、ｐ側電極１２と、回折格子１３とを備えて構成される。
ここでは、図５に示すように、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５，量子井戸活性層３上に形成されるｐ型ドープＩｎＰクラッド層６，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６上に形成される最上層のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に積層されて形成されている。このため、これらをまとめて半導体積層体という。
また、ここでは、レーザの光軸方向に延在するようにメサ構造が形成され、その両側に、ｎ型ドープＩｎＰ基板１，ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層４，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層５及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６が積層されており、これらの層によって、電流狭窄構造が構成されている。つまり、ここでは、電流狭窄構造が、ｐｎｐｎサイリスタ構造になっている。
また、回折格子１３は、図５に示すように、量子井戸活性層３の上方領域のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に形成されている。つまり、回折格子１３は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させて形成されたｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って平行に形成されている。
なお、ここでは、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の厚さが厚く、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の厚さが薄い場合には、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに形成されるようにしても良い。
また、回折格子１３をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面に現れるように形成する場合、例えば回折格子を活性層に隣接するガイド層に形成する場合よりも、回折格子１３が量子井戸活性層３から離れた位置に設けられることになるため、回折格子１３の溝の深さを深くする必要がある。
このように、本実施形態では、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面に現れるように回折格子１３が形成されるため、ｐ側電極１２は、図５に示すように、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面の回折格子１３が形成されていない領域に形成されている。つまり、ｐ側電極１２は、回折格子１３が形成されている領域を挟んで両側に、回折格子１３が形成されている領域（即ち、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域）に沿って平行に形成されている。
なお、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６とｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１との間に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層を一層又は複数層設けても良い。これにより、素子抵抗を下げることができる。
次に、本実施形態にかかる半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、上述の第１実施形態と同様の方法によって半導体積層体を作製する（半導体積層体作製工程，半導体結晶作製工程）。
次に、図６に示すように、レーザの光軸に直交する方向に所定の幅（例えば約５〜約５０μｍ程度の幅）を有する領域を挟んで両側に、量子井戸活性層３に沿って平行に（レーザの光軸方向に）、２つの帯状のｐ側電極１２を形成する。
このようにして、まず、図６に示すような回折格子１３が形成されていない半製品を作製する（半製品作製工程）。
なお、ここでは、半製品を、ｐ側電極１２まで含むものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、ｐ側電極１２を含まないものとして構成しても良い。この場合、半製品は半導体層のみからなる半導体積層体（半導体結晶）として構成されることになる。
次に、上述の第１実施形態と同様の方法によって評価用半導体レーザを作製する。
つまり、上述のようにして作製された一の半製品（素子）に、図７に示すように、フォトレジスト１４を塗布し、露光［例えば干渉露光や電子ビーム（ＥＢ）露光等］して、回折格子パターン１３′を形成する。
次いで、ドライエッチングによって回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に転写した後、レジスト１４を除去（剥離）する。
このようにして、回折格子１３が形成された評価用半導体レーザ（素子）を作製する（図５参照）。つまり、上述のようにして作製された半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って回折格子１３を形成することによって、評価用半導体レーザを作製する（評価用半導体レーザ作製工程）。
次に、上述の第１実施形態と同様の方法によって回折格子１３の周期を決定する（回折格子周期決定工程）。
そして、上述の第１実施形態と同様の方法によって、所望の発振波長を有する半導体レーザを作製する。
つまり、上述の評価用半導体レーザの作製工程（図７参照）と同様の工程により、決定された周期を有する回折格子１３を、上述のようにして作製された半製品に形成する。つまり、決定された周期を有する回折格子１３を、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って形成する。これにより、所望の発振波長を有する半導体レーザが作製される（半導体レーザ作製工程，完成品作製工程）。
なお、回折格子１３をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに形成する場合には、回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに転写し、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面からその内部に達するように回折格子１３を形成すれば良い。
このように、本実施形態では、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に量子井戸活性層３を含む半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように量子井戸活性層３の上方の領域に回折格子１３を形成するようにしている。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態のものと同様の作用・効果が得られる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法について、図８〜図１０を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体レーザは、上述の第２実施形態のものが埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）の半導体レーザであるのに対し、半絶縁性埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＢＨ構造）の半導体レーザである点で異なる。
つまり、本実施形態にかかる半導体レーザは、半絶縁性埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＢＨ構造）の半導体レーザ（埋込型半導体レーザ；ＤＦＢレーザ）であり、図８に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板（半導体基板，クラッド層）１と、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層（量子井戸層；厚さ５．１ｎｍ）とアンドープＧａＩｎＡｓＰ（バリア層；厚さ１０ｎｍ，組成波長１３００ｎｍ）とが７回繰り返して積層されている量子井戸活性層（導波路，コア層）３と、ｐ型ドープＩｎＰ層（クラッド層）１５と、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層（電流狭窄層）１６と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓ層（コンタクト層）１１と、ｐ側電極１２と、ｎ側電極９と、回折格子１３とを備えて構成される。
ここでは、図８に示すように、量子井戸活性層３，量子井戸活性層３上に形成されるｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５，Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６上に形成される最上層のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に積層されて形成されている。このため、これらをまとめて半導体積層体という。
また、ここでは、レーザの光軸方向に延在するようにメサ構造が形成され、その両側に、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層（半絶縁性半導体層）１６が形成されており、この層によって、電流狭窄構造が構成されている。つまり、ここでは、電流狭窄構造が、半絶縁性半導体層を含むＳＩ−ＢＨ構造により構成されている。
また、回折格子１３は、図８に示すように、量子井戸活性層３の上方領域のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６に形成されている。つまり、回折格子１３は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させて形成されたｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って平行に形成されている。
なお、ここでは、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の厚さが厚く、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６の厚さが薄い場合には、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに形成されるようにしても良い。また、回折格子１３の幅（レーザの光軸に直交する方向の幅）が狭くても良い場合には、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５のみに形成されるようにしても良い。
なお、その他の構成については、上述の第２実施形態のものと同様である。
また、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１との間に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層を一層又は複数層設けても良い。これにより、素子抵抗を下げることができる。
次に、本実施形態にかかる半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、通常のファブリ・ペロー型の半絶縁性埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＢＨ構造）の半導体レーザの製造方法によって、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５，Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１により構成される半導体積層体を作製する（半導体積層体作製工程，半導体結晶作製工程）。
次に、上述の第２実施形態と同様に、図９に示すように、２つの帯状のｐ側電極１２を形成する。
このようにして、まず、図９に示すような回折格子１３が形成されていない半製品を作製する（半製品作製工程）。
なお、ここでは、半製品を、ｐ側電極１２まで含むものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、ｐ側電極１２を含まないものとして構成しても良い。この場合、半製品は半導体層のみからなる半導体積層体（半導体結晶）として構成されることになる。
次に、上述の第２実施形態と同様の方法によって評価用半導体レーザを作製する。
つまり、上述のようにして作製された一の半製品（素子）に、図１０に示すように、フォトレジスト１４を塗布し、露光［例えば干渉露光や電子ビーム（ＥＢ）露光等］して、回折格子パターン１３′を形成する。
次いで、ドライエッチングによって回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６に転写した後、レジスト１４を除去（剥離）する。
このようにして、回折格子１３が形成された評価用半導体レーザ（素子）を作製する（図８参照）。つまり、上述のようにして作製された半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って回折格子１３を形成することによって、評価用半導体レーザを作製する（評価用半導体レーザ作製工程）。
次に、上述の第２実施形態と同様の方法によって回折格子１３の周期を決定する（回折格子周期決定工程）。
そして、上述の第２実施形態と同様の方法によって、所望の発振波長を有する半導体レーザを作製する。
つまり、上述の評価用半導体レーザの作製工程（図１０参照）と同様の工程により、決定された周期を有する回折格子１３を、上述のようにして作製された半製品に形成する。つまり、決定された周期を有する回折格子１３を、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５及びＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って形成する。これにより、所望の発振波長を有する半導体レーザが作製される（半導体レーザ作製工程，完成品作製工程）。
なお、回折格子１３をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに形成する場合には、回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに転写し、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面からその内部に達するように回折格子１３を形成すれば良い。また、回折格子１３をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５のみに形成する場合には、回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５のみに転写し、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面からｐ型ドープＩｎＰクラッド層１５に達するように回折格子１３を形成すれば良い。
このように、本実施形態では、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に量子井戸活性層３を含む半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように量子井戸活性層３の上方の領域に回折格子１３を形成するようにしている。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法によれば、上述の第２実施形態のものと同様の作用・効果が得られる。
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法について、図１１〜図１３を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体レーザは、上述の第１実施形態のものが埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）の半導体レーザであるのに対し、半絶縁性平面埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＰＢＨ構造）の半導体レーザである点で異なる。
つまり、本実施形態にかかる半導体レーザは、半絶縁性平面埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＰＢＨ構造）の半導体レーザ（埋込型半導体レーザ；ＤＦＢレーザ）であり、図１１に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板（半導体基板，クラッド層）１と、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層（量子井戸層；厚さ５．１ｎｍ）とアンドープＧａＩｎＡｓＰ（バリア層；厚さ１０ｎｍ，組成波長１３００ｎｍ）とが７回繰り返して積層されている量子井戸活性層（導波路，コア層）３と、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層（電流狭窄層）１７と、ｎ型ドープＩｎＰ層（電流狭窄層）１８と、ｐ型ドープＩｎＰ層（クラッド層）１９と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓ層（コンタクト層）１１と、ｐ側電極１２と、ｎ側電極９と、回折格子１３とを備えて構成される。
ここでは、図１１に示すように、量子井戸活性層３，量子井戸活性層３上に形成されるｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９，Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１７，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層１８，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９上に形成される最上層のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に半導体層を積層されて形成されている。このため、これらをまとめて半導体積層体という。
また、ここでは、レーザの光軸方向に延在するようにメサ構造が形成され、その両側に、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層（半絶縁性半導体層）１７及びｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層１８が形成されており、これらの層によって、電流狭窄構造が構成されている。つまり、ここでは、電流狭窄構造が、半絶縁性半導体層を含むＳＩ−ＰＢＨ構造により構成されている。
また、回折格子１３は、図１１に示すように、量子井戸活性層３の上方領域のｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９に形成されている。つまり、回折格子１３は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させて形成されたｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からその内部に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って平行に形成されている。
なお、ここでは、回折格子１３は、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９の表面からＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１７又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層１８に達するように、回折格子１３を形成しても良い。
なお、その他の構成については、上述の第１実施形態のものと同様である。
また、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９とｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１との間に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層を一層又は複数層設けても良い。これにより、素子抵抗を下げることができる。
次に、本実施形態にかかる半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、通常のファブリ・ペロー型の半絶縁性平面埋込ヘテロ構造（ＳＩ−ＰＢＨ構造）の半導体レーザの製造方法によって、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９，Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１７，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層１８及びｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１により構成される半導体積層体を作製する（半導体積層体作製工程，半導体結晶作製工程）。
次いで、上述の第１実施形態と同様の方法によって、図１２に示すような回折格子１３が形成されていない半製品を作製する（半製品作製工程）。
次に、上述の第１実施形態と同様の方法によって評価用半導体レーザを作製する。
つまり、上述のようにして作製された一の半製品（素子）に、図１３に示すように、フォトレジスト１４を塗布し、露光［例えば干渉露光や電子ビーム（ＥＢ）露光等］して、回折格子パターン１３′を形成する。
次いで、ドライエッチングによって回折格子パターン１３′をｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９に転写した後、レジスト１４を除去（剥離）する。
このようにして、回折格子１３が形成された評価用半導体レーザ（素子）を作製する（図１１参照）。つまり、上述のようにして作製された半製品のｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からその内部に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って回折格子１３を形成することによって、評価用半導体レーザを作製する（評価用半導体レーザ作製工程）。
次に、上述の第１実施形態と同様の方法によって回折格子１３の周期を決定する（回折格子周期決定工程）。
そして、上述の第１実施形態と同様の方法によって、所望の発振波長を有する半導体レーザを作製する。
つまり、上述の評価用半導体レーザの作製工程（図１３参照）と同様の工程により、決定された周期を有する回折格子１３を、上述のようにして作製された半製品に形成する。つまり、決定された周期を有する回折格子１３を、半製品のｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からその内部に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って形成する。これにより、所望の発振波長を有する半導体レーザが作製される（半導体レーザ作製工程，完成品作製工程）。
なお、回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１、及び、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１７又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層１８に転写して、回折格子１３を、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９の表面からＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層１７又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層１８に達するように形成しても良い。
このように、本実施形態では、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に量子井戸活性層３を含む半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように量子井戸活性層３の上方の領域に回折格子１３を形成するようにしている。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法によれば、上述の第１実施形態のものと同様の作用・効果が得られる。
なお、本実施形態では、上述の第１実施形態と同様に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を一部除去し、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層１９の表面に現れるように回折格子１３を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、上述の第２実施形態と同様に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を除去せずに、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面に現れるように回折格子１３を形成しても良い。
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法について、図１４〜図１６を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる半導体レーザは、上述の第２実施形態のものが埋込ヘテロ構造（ＢＨ構造）の半導体レーザであるのに対し、インナーストライプ構造の半導体レーザである点で異なる。
つまり、本実施形態にかかる半導体レーザは、インナーストライプ型半導体レーザ（ＤＦＢレーザ）であり、図１４に示すように、ｎ型ドープＩｎＰ基板（半導体基板，クラッド層）１と、アンドープＧａＩｎＡｓＰ層（量子井戸層；厚さ５．１ｎｍ）とアンドープＧａＩｎＡｓＰ（バリア層；厚さ１０ｎｍ，組成波長１３００ｎｍ）とが７回繰り返して積層されている量子井戸活性層（導波路，コア層）３と、ｐ型ドープＩｎＰ層（クラッド層）６と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓ層（ガイド層，エッチストップ層，ガイド兼エッチストップ層；厚さ１５０ｎｍ）２０と、ｎ型ドープＩｎＰ層（電流狭窄層）２１と、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓ層（コンタクト層）１１と、ｐ側電極１２と、ｎ側電極９と、回折格子１３とを備えて構成される。
ここでは、図１４に示すように、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１，量子井戸活性層３の上方に形成されるｐ型ドープＩｎＰクラッド層６，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６上に形成される最上層のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に積層されて形成されている。このため、これらをまとめて半導体積層体という。
また、ここでは、量子井戸活性層３のレーザの光軸方向の両側部分に、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６が積層されており、これらの基板及び各層によって、電流狭窄構造が構成されている。より具体的には、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０及びｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１からなるｐｎ接合によって電流狭窄構造が構成されている。
また、回折格子１３は、図１４に示すように、量子井戸活性層３の上方領域のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に形成されている。つまり、回折格子１３は、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）させて形成されたｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って平行に形成されている。
なお、ここでは、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の厚さが厚く、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の厚さが薄い場合には、回折格子１３は、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに形成されるようにしても良い。例えば、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面からｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１に達するように、回折格子１３を形成しても良い。
なお、その他の構成については、上述の第２実施形態のものと同様である。
また、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６とｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１との間に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓＰ層を一層又は複数層設けても良い。これにより、素子抵抗を下げることができる。
次に、本実施形態にかかる半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、通常のファブリ・ペロー型のインナーストライプ型半導体レーザの製造方法によって、量子井戸活性層３，ｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０，ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１，ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６，ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１により構成される半導体積層体を作製する（半導体積層体作製工程，半導体結晶作製工程）。
次に、上述の第２実施形態と同様に、図１５に示すように、２つの帯状のｐ側電極１２を形成する。
このようにして、まず、図１５に示すような回折格子１３が形成されていない半製品を作製する（半製品作製工程）。
なお、ここでは、半製品を、ｐ側電極１２まで含むものとして構成しているが、これに限られるものではなく、例えば、ｐ側電極１２を含まないものとして構成しても良い。この場合、半製品は半導体層のみからなる半導体積層体（半導体結晶）として構成されることになる。
次に、上述の第２実施形態と同様の方法によって評価用半導体レーザを作製する。
つまり、上述のようにして作製された一の半製品（素子）に、図１６に示すように、フォトレジスト１４を塗布し、露光［例えば干渉露光や電子ビーム（ＥＢ）露光等］して、回折格子パターン１３′を形成する。
次いで、ドライエッチングによって回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１及びｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に転写した後、レジスト１４を除去（剥離）する。
このようにして、回折格子１３が形成された評価用半導体レーザ（素子）を作製する（図１４参照）。つまり、上述のようにして作製された半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って回折格子１３を形成することによって、評価用半導体レーザを作製する（評価用半導体レーザ作製工程）。
次に、上述の第２実施形態と同様の方法によって回折格子１３の周期を決定する（回折格子周期決定工程）。
そして、上述の第２実施形態と同様の方法によって、所望の発振波長を有する半導体レーザを作製する。
つまり、上述の評価用半導体レーザの作製工程（図１６参照）と同様の工程により、決定された周期を有する回折格子１３を、上述のようにして作製された半製品に形成する。つまり、決定された周期を有する回折格子１３を、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面（即ち、半導体積層体の結晶成長側の表面；半導体結晶の表面）からｐ型ドープＩｎＰクラッド層６に達するように、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域に、量子井戸活性層３に沿って形成する。これにより、所望の発振波長を有する半導体レーザが作製される（半導体レーザ作製工程，完成品作製工程）。
なお、回折格子１３をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに形成する場合には、回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１のみに転写し、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面からその内部に達するように回折格子１３を形成すれば良い。また、回折格子パターン１３′をｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１、及び、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１に転写し、半製品のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面からｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層２０又はｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層２１に達するように、回折格子１３を形成しても良い。
このように、本実施形態では、ｎ型ドープＩｎＰ基板１上に量子井戸活性層３を含む半導体積層体を形成した後に、半導体積層体の表面に現れるように量子井戸活性層３の上方の領域に回折格子１３を形成するようにしている。
したがって、本実施形態にかかる半導体レーザ及びその製造方法によれば、上述の第２実施形態のものと同様の作用・効果が得られる。
なお、本実施形態では、上述の第２実施形態と同様に、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１の表面に現れるように回折格子１３を形成しているが、これに限られるものではない。例えば、上述の第１実施形態と同様に、図１７に示すように、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を一部除去し、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面に現れるように回折格子１３を形成しても良い。
つまり、上述の第１実施形態と同様に、図１７に示すように、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を、量子井戸活性層３の上方領域において所定の幅（例えば約５〜約５０μｍ程度の幅）にわたって除去し、レーザの光軸に直交する方向に所定の幅（例えば約５〜約５０μｍ程度の幅）を有する領域を挟んで両側に、量子井戸活性層３に沿って平行に（レーザの光軸方向に）、２つの帯状のｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１を形成し、これらのｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１上のみに、それぞれ帯状のｐ側電極１２を形成するようにしても良い。
この場合、図１７に示すように、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面に現れるように回折格子１３が形成されるため、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、ｐ型ドープＩｎＰクラッド層６の表面の回折格子１３が形成されていない領域に形成される。つまり、ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層１１は、回折格子１３が形成されている領域を挟んで両側に、回折格子１３が形成されている領域（即ち、量子井戸活性層３の真上の所定の幅を有する領域）に沿って平行に形成される。
（その他）
なお、上述の各実施形態では、ＩｎＰ基板上にＧａＩｎＡｓＰ系化合物半導体材料からなる層を形成して半導体レーザ（素子）を構成しているが、素子を構成する材料はこれに限られるものではなく、半導体レーザを構成しうる材料を用いれば良い。この場合も、上述の各実施形態の場合と同様の効果が得られる。例えば、ＧａＡｌＩｎＡｓ系化合物半導体材料を用いて各層を形成しても良い。また、例えば、ＧａＡｓ基板を用い、ＧａＡｓ基板上に結晶成長（例えばエピタキシャル成長）しうる半導体材料を用いて各層を形成しても良い。また、ＧａＩｎＮＡｓ系半導体材料を用いて各層を形成しても良い。また、上述の各実施形態では、ＩｎＰ基板として、ｎ型の導電性を有する基板を用いているが、ｐ型の導電性を有する基板を用いても良い。この場合、基板上に形成される各層の導電性は全て逆になる。
また、上述の各実施形態では、回折格子１３を形成するのに、干渉露光又は電子ビーム（ＥＢ）露光を用いているが、これに限られるものではなく、例えば収束イオンビームによって、直接、半導体層に回折格子１３を形成するようにしても良い。
また、上述の各実施形態では、ｐ側電極１２を形成した後で、回折格子１３を形成するようにしているが、これらの工程の順序は、これに限られるものではない。例えばウェハの一部の断面形状検査によって活性層幅を検査して、等価屈折率を計算によって同定する場合には、ｐ側電極１２を先に形成しておく必要はないため、先に回折格子１３を形成し、その後にｐ側電極１２を形成するようにしても良い。なお、ｎ側電極９は、ｐ側電極１２又は回折格子１３の形成後に形成しても良いし、これらの形成前に予め形成しておいても良い。
また、上述の各実施形態では、ＤＦＢレーザを例に説明しているが、本発明はＤＢＲレーザにも適用することができる。
また、上述の各実施形態では、半導体積層体の表面に現れている回折格子１３は露出した状態になっているが、例えば図１８に示すように、半導体積層体の表面の回折格子１３が形成されている領域をＳｉＯ2やＢＣＢ等の誘電体材料からなる誘電体膜（パッシベーション膜，保護膜）２２で被覆して保護するようにしても良い。この場合、回折格子１３は誘電体材料で埋め込まれるようにしても良い。さらに、図１９に示すように、コンタクト層１１及び誘電体膜２２の全面を覆うように、ｐ側電極１２を形成しても良い。つまり、コンタクト層１１上にｐ側電極１２を形成する際に、誘電体膜２２の表面に堆積した金属をそのまま残しておいても良い。また、誘電体膜２２の一部が、電流の導通に支障ない範囲で、コンタクト層１１とｐ側電極１２との間に挿入されるようにしても良い。
また、半導体積層体の表面の回折格子１３が形成されている領域を、例えば電極材料などの金属材料からなる金属膜で被覆して保護するようにしても良い。この場合、回折格子１３が金属材料（金属膜）で埋め込まれるようにしても良い。つまり、本発明は、損失結合型のＤＦＢレーザにも適用することができる。
また、回折格子１３の溝を半導体材料で埋め込むようにしても良い。
さらに、上述の各実施形態では、回折格子１３は活性層３の真上の領域（活性層３の上方領域）に形成しているが、これに限られるものではなく、回折格子１３を活性層３の真上の領域を挟んで両側に位置する領域（この領域も活性層３の上方領域に含まれるものとする）にそれぞれ平行に形成しても良い。
例えば、上述の第３実施形態にかかる半導体レーザにおいて、図２０に示すように、活性層３上に形成されるクラッド層１５の真上の領域にのみコンタクト層１１を形成し、このコンタクト層１１上にｐ側電極１２を形成する一方、回折格子１３を、活性層３の真上の領域には形成せずに、活性層３の真上の領域を挟んで両側に位置する領域にそれぞれ活性層３に沿って平行に形成しても良い。つまり、コンタクト層１１上には形成せずに、電流狭窄層１６上に形成しても良い。この場合、回折格子１３は、活性層３の中心線（レーザの光軸）に平行な線に対称に形成するのが好ましい。なお、例えば第１実施形態にかかる半導体レーザのように、上側のクラッド層が全面に形成されている構造の場合には、電極は、活性層３の真上の領域に設けなくても良く、回折格子１３の外側の領域にそれぞれ設けても良いため、電極の配置の自由度が増すことになる。
なお、本発明は、上述した各実施形態やその他の欄に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
（付記１）
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、導波路を含む半導体積層体と、
回折格子とを備え、
前記回折格子が、前記半導体積層体の表面に現れるように前記導波路に沿って形成されていることを特徴とする、半導体レーザ。
（付記２）
電流狭窄構造を備える埋込型半導体レーザとして構成されることを特徴とする、付記１記載の半導体レーザ。
（付記３）
前記電流狭窄構造が、ｐｎｐｎサイリスタ構造により構成されることを特徴とする、付記２記載の半導体レーザ。
（付記４）
半絶縁性平面埋込ヘテロ構造を備え、
前記電流狭窄構造が、半絶縁性半導体層を含むことを特徴とする、付記２記載の半導体レーザ。
（付記５）
半絶縁性埋込ヘテロ構造を備え、
前記電流狭窄構造が、半絶縁性半導体層により構成されることを特徴とする、付記２記載の半導体レーザ。
（付記６）
電流狭窄構造を備えるインナーストライプ型半導体レーザとして構成されることを特徴とする、付記１記載の半導体レーザ。
（付記７）
前記半導体積層体が、前記導波路の上方に形成されるクラッド層を含み、
前記回折格子が、前記クラッド層の表面に現れるように形成されていることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
（付記８）
前記半導体積層体が、前記クラッド層の上方に形成されるコンタクト層を含み、
前記コンタクト層が、前記クラッド層の表面の前記回折格子が形成されていない領域に形成されており、
前記コンタクト層上に設けられる電極を備えることを特徴とする、付記７記載の半導体レーザ。
（付記９）
前記半導体積層体が、前記導波路の上方に形成されるコンタクト層を含み、
前記回折格子が、前記コンタクト層の表面に現れるように形成されていることを特徴とする、付記１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
（付記１０）
前記コンタクト層の表面の前記回折格子が形成されていない領域に設けられる電極を備えることを特徴とする、付記９記載の半導体レーザ。
（付記１１）
前記回折格子が形成されている領域を被覆する保護膜を備えることを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
（付記１２）
前記保護膜が、誘電体膜であることを特徴とする、付記１１記載の半導体レーザ。
（付記１３）
前記回折格子が形成されている領域を被覆する誘電体膜を備え、
前記誘電体膜は、その一部が前記コンタクト層と前記電極との間に挿入されるように形成されていることを特徴とする、付記８〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
（付記１４）
前記保護膜の表面に金属が堆積されていることを特徴とする、付記１１〜１３のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
（付記１５）
前記回折格子が形成されている領域を被覆する金属膜を備えることを特徴とする、付記１〜１０のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
（付記１６）
半導体基板上に導波路を含む半導体積層体を形成し、
前記半導体積層体を形成した後に、前記半導体積層体の表面に現れるように前記導波路に沿って回折格子を形成することを特徴とする、半導体レーザの製造方法。
本発明の第１実施形態にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる半導体レーザの構成を示す模式的断面図であり、図１のＡ−Ａ′で示す一点鎖線及びＢ−Ｂ′で示す一点鎖線に沿う断面図である。 本発明の第１実施形態にかかる半導体レーザの半製品の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第１実施形態にかかる半導体レーザの製造方法における回折格子形成工程を説明するための模式的斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体レーザの半製品の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第２実施形態にかかる半導体レーザの製造方法における回折格子形成工程を説明するための模式的斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体レーザの半製品の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第３実施形態にかかる半導体レーザの製造方法における回折格子形成工程を説明するための模式的斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる半導体レーザの半製品の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第４実施形態にかかる半導体レーザの製造方法における回折格子形成工程を説明するための模式的斜視図である。 本発明の第５実施形態にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第５実施形態にかかる半導体レーザの半製品の構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第５実施形態にかかる半導体レーザの製造方法における回折格子形成工程を説明するための模式的斜視図である。 本発明の第５実施形態の変形例にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第１実施形態の変形例にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 本発明の第３実施形態の変形例にかかる半導体レーザの構成を示す模式的斜視図である。 従来のＤＦＢレーザの構成を示す模式的斜視図である。 従来のＤＦＢレーザの構成を示す模式的断面図であり、図２１のＡ−Ａ′で示す一点鎖線及びＢ−Ｂ′で示す一点鎖線に沿う断面図である。
符号の説明
１ ｎ型ドープＩｎＰ基板（半導体基板，クラッド層）
３ 量子井戸活性層（導波路コア層）
４ ｐ型ドープＩｎＰ電流狭窄層
５ ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層
６ ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
９ ｎ側電極
１１ ｐ型ドープＧａＩｎＡｓコンタクト層
１２ ｐ側電極
１３ 回折格子
１３′ 回折格子パターン
１５ ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
１６ Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層
１７ Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ電流狭窄層
１８ ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層
１９ ｐ型ドープＩｎＰクラッド層
２０ ｐ型ドープＧａＩｎＡｓガイド兼エッチストップ層
２１ ｎ型ドープＩｎＰ電流狭窄層

Claims (8)

  1. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成され、導波路と、前記導波路の上方に形成されるクラッド層と、前記クラッド層の上方に形成されるコンタクト層とを含む半導体積層体と、
    回折格子とを備え、
    前記回折格子が、前記クラッド層の表面に現れるように前記導波路に沿って形成されており、
    前記コンタクト層が、前記クラッド層の表面の前記回折格子が形成されていない領域に形成されており、
    前記コンタクト層上のみに設けられる電極を備えることを特徴とする、半導体レーザ。
  2. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成され、導波路と、前記導波路の上方に形成されるコンタクト層とを含む半導体積層体と、
    回折格子とを備え、
    前記回折格子が、前記コンタクト層の表面に現れるように前記導波路に沿って形成されており、
    前記コンタクト層の表面の前記回折格子が形成されていない領域に設けられる電極を備えることを特徴とする、半導体レーザ。
  3. 電流狭窄構造を備える埋込型半導体レーザとして構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体レーザ。
  4. 電流狭窄構造を備えるインナーストライプ型半導体レーザとして構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の半導体レーザ。
  5. 前記回折格子が形成されている領域を被覆する保護膜を備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
  6. 前記回折格子が形成されている領域を被覆する誘電体膜を備え、
    前記誘電体膜は、その一部が前記コンタクト層と前記電極との間に挿入されるように形成されていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
  7. 半導体基板と、
    前記半導体基板上に形成され、導波路と、前記導波路の上方のみに形成されるクラッド層と、前記クラッド層の上方のみに形成されるコンタクト層と、前記クラッド層及び前記コンタクト層を挟んで両側に形成された電流狭窄層とを含む半導体積層体と、
    回折格子とを備え、
    前記回折格子が、前記電流狭窄層の表面に現れるように前記導波路に沿って形成されており、
    前記コンタクト上のみに設けられる電極を備えることを特徴とする、半導体レーザ。
  8. 半導体基板上に導波路を含む半導体積層体を形成し、
    前記半導体積層体上に電極を形成し、
    前記電極を形成した後に、前記半導体積層体の表面に現れるように前記導波路に沿って回折格子を形成することを特徴とする、半導体レーザの製造方法。
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