(57)【要約】【課題】レーザ光の出射放射角の精度を改善できる半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】第１導電型半導体基板１上に、少なくとも第１導電型クラッド層４、活性層５、第２導電型クラッド層８、第２導電型コンタクト層１０、エッチングストップ層１１、及び不純物を含む拡散源層１２を順次積層する。拡散源層１２を所定の領域を残し他の領域を除去する。拡散源層１２中の不純物を所定の領域に拡散させてその領域の活性層５を無秩序化させる。拡散源層１２、エッチングストップ層１１を順次除去する。コンタクト層１０を部分的にエッチングしてリッジ１５を形成する。エッチングストップ層１１を、第１エッチャントに対するエッチング速度が第１エッチャントに対する拡散源層１２のエッチング速度よりも遅く、かつ、第２エッチャントに対するエッチング速度が第２エッチャントに対するコンタクト層１０のエッチング速度よりも速い材料で形成する。【選択図】図７
2010199370.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層、活性層、第２導電型のクラッド層、第２導電型のコンタクト層、エッチングストップ層、及び所定の不純物を含む拡散源層を順次積層する第１ステップと、
前記第１ステップの後に、前記拡散源層を、所定の領域を残し他の領域を除去する第２ステップと、
前記第２ステップの後に、前記所定の領域の前記拡散源層中の前記所定の不純物を前記拡散源層から前記第１導電型のクラッド層の途中までの領域に拡散させ、前記所定の不純物が拡散された領域の前記活性層を無秩序化させる第３ステップと、
前記第３ステップの後に、前記所定の領域の前記拡散源層を除去する第４ステップと、
前記第４ステップの後に、前記エッチングストップ層を除去する第５ステップと、
前記第５ステップの後に、前記コンタクト層を部分的にエッチングしてリッジを形成する第６ステップと、
を有し、
前記第１ステップにおいて、前記エッチングストップ層を、第１のエッチャントに対するエッチング速度が前記第１のエッチャントに対する前記拡散源層のエッチング速度よりも遅く、かつ、前記第１のエッチャントとは異なる第２のエッチャントに対するエッチング速度が前記第２のエッチャントに対する前記コンタクト層のエッチング速度よりも速い材料で形成したことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窓構造を有する半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ素子は、光ピックアップ、レーザプリンタ、及びディスプレイ等の光源として広く用いられている。
半導体レーザ素子には、例えば特許文献１に開示されているような、共振器端面でレーザ光が吸収されることによって半導体レーザ素子が破壊されてしまうこと抑制するために、窓構造を有するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７９７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、コンタクト層とコンタクト層上に形成される拡散源層とは互いに同じ材料（特許文献１ではＧａＡｓ）で形成されているため、窓領域を形成した後に拡散源層のみを選択的にエッチングすることが困難である。
そのため、拡散源層をエッチングした際にコンタクト層の一部もエッチングされてしまうので、コンタクト層における窓領域と非窓領域との境界部に段差が生じる。
コンタクト層に段差が生じた状態でフォトリソグラフィ法を用いてリッジを形成すると、コンタクト層の表面における窓領域と非窓領域とでフォーカスずれが生じるため、窓領域と非窓領域とで幅の異なったリッジが形成される。
【０００５】
また、特許文献１に開示されているような半導体レーザ素子では、拡散源層をエッチングした際のコンタクト層のエッチング量を制御することが難しく、コンタクト層のエッチング量にばらつきが生じる。これにより、コンタクト層の表面における窓領域と非窓領域との境界部に生じる段差のばらつきにより、形成されたリッジ幅にばらつきが生じる。
【０００６】
レーザ光の出射放射角はリッジ幅に起因するので、リッジ幅が窓領域と非窓領域とで異なったりリッジ幅がばらつくと、レーザ光の出射放射角の精度が悪化するためその改善が望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、レーザ光の出射放射角の精度を改善できる半導体レーザ素子の製造方法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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明は、
第１導電型の半導体基板（１）上に、少なくとも第１導電型のクラッド層（４）、活性層（５）、第２導電型のクラッド層（８）、第２導電型のコンタクト層（１０）、エッチングストップ層（１１）、及び所定の不純物を含む拡散源層（１２）を順次積層する第１ステップと、前記第１ステップの後に、前記拡散源層を、所定の領域を残し他の領域を除去する第２ステップと、前記第２ステップの後に、前記所定の領域の前記拡散源層中の前記所定の不純物を前記拡散源層から前記第１導電型のクラッド層の途中までの領域に拡散させ、前記所定の不純物が拡散された領域の前記活性層を無秩序化させる第３ステップと、前記第３ステップの後に、前記所定の領域の前記拡散源層を除去する第４ステップと、前記第４ステップの後に、前記エッチングストップ層を除去する第５ステップと、前記第５ステップの後に、前記コンタクト層を部分的にエッチングしてリッジ（１５）を形成する第６ステップと、を有し、前記第１ステップにおいて、前記エッチングストップ層を、第１のエッチャントに対するエッチング速度が前記第１のエッチャントに対する前記拡散源層のエッチング速度よりも遅く、かつ、前記第１のエッチャントとは異なる第２のエッチャントに対するエッチング速度が前記第２のエッチャントに対する前記コンタクト層のエッチング速度よりも速い材料で形成したことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法、
を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レーザ光の出射放射角の精度を改善できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第１工程を説明するための模式的斜視図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第２工程を説明するための模式的斜視図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第３工程を説明するための模式的斜視図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第４工程を説明するための模式的斜視図である。
【図５】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第５工程を説明するための模式的斜視図である。
【図６】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第６工程を説明するための模式的斜視図である。
【図７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の実施例における第７工程を説明するための模式的斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図７を用いて説明する。
図１〜図７は、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明するための模式的斜視図であり、以下に説明する第１工程〜第７工程における各過程の状態を示すものである。
ところで、一般的に、半導体基板に所定の工程を行うことにより、半導体レーザ素子がマトリクス状に複数形成され、さらにこの半導体基板を所定の間隔で劈開及び分断することによって、単体の半導体レーザ素子を一度に複数得るものであるが、図１〜図７では、説明をわかりやすくするために、工程の始めから単体の半導体レーザ素子の構造を示すこととする。
【００１２】
＜実施例＞
［第１工程］（図１参照）
第１の結晶成長として、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）を主成分とするｎ型（第１導電型という場合がある）の半導体基板１上に、ＧａＡｓを主成分とするｎ型の第１のバッファ層２、ＧａＩｎＰ（ガリウム-インジウム-リン）を主成分とするｎ型の第２のバッファ層３、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（アルミニウム-ガリウム-インジウム-リン）を主成分とするｎ型の第１のクラッド層４、ＧａＩｎＰ層と（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とが交互に積層された多重量子井戸構造を有する活性層５、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを主成分とするｐ型（第２導電型という場合がある）の第２のクラッド層６、（Ａｌ０．３Ｇａ０．７）０．５Ｉｎ０．５Ｐを主成分とするｐ型の第１のエッチングストップ層７、（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐを主成分とするｐ型の第３のクラッド層８、ＧａＩｎＰを主成分とするｐ型の中間層９、ＧａＡｓを主成分とするｐ型のコンタクト層１０、ＧａＩｎＰを主成分とする第２のエッチングストップ層１１、及びＧａＡｓを主成分とする拡散源層１２を、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により順次成膜して積層する。
【００１３】
実施例では、ｎ型ドーパントとしてＳｉ（シリコン）を用い、ｐ型ドーパントとしてＺｎ（亜鉛）を用いた。
【００１４】
第１のエッチングストップ層７は、後述するリッジ１５を形成する際にその下層である第２のクラッド層６がエッチングされることを防止する層である。
【００１５】
中間層９は、第３のクラッド層８とコンタクト層１０と間に生じる大きなエネルギー障壁を緩和する層である。
【００１６】
第２のエッチングストップ層１１は、拡散源層１２を除去する際にその下層であるコンタクト層１０がエッチングされることを防止する層である。
【００１７】
拡散源層１２は、窓構造を形成するための層であり、Ｚｎが高濃度にドーピングされている。
【００１８】
［第２工程］（図２参照）
フォトリソグラフィ法を用いて、窓構造が形成される領域の拡散源層１２を残し、それ以外の領域の拡散源層１２をエッチングして除去する。
これにより、図２における紙面左右方向に延在してストライプ状にパターン化された拡散源層１２が、紙面手前奥方向に所定のピッチで複数形成される。
ＧａＡｓを主成分とする拡散源層１２の除去には、例えばリン酸と過酸化水素水と超純水とを含むエッチング液を用いることができる。
このエッチング液はＧａＩｎＰに対するエッチング速度がＧａＡｓに対するエッチング速度に比べて非常に遅いので、拡散源層１２の下層であるＧａＩｎＰを主成分とする第２のエッチングストップ層１１は、このエッチング液ではほとんどエッチングされない。
従って、拡散源層１２を除去する際、エッチングを第２のエッチングストップ層１１で確実で停止させることができるので、その下層であるコンタクト層１０がエッチングされることを防止できる。
実施例では、上記エッチング液における各成分の体積比率を、リン酸：過酸化水素水：超純水＝3：１：５０とした。
【００１９】
［第３工程］（図３参照）
第２工程を経た半導体基板１に熱処理を行って、拡散源層１２中のＺｎを、拡散源層１２から第１のクラッド層４の途中までの領域に拡散させる。
拡散源層１２中のＺｎが拡散された領域の活性層５はＺｎによって無秩序化され、窓構造が形成される。
なお、図３（図４以降も同様）では、説明をわかりやすくするために、拡散源層１２中のＺｎが拡散された領域をハッチング領域で模式的に示している。
【００２０】
［第４工程］（図４参照）
第２工程で用いたエッチング液（例えばリン酸と過酸化水素水と超純水とを含むエッチング液）で拡散源層１２を除去する。
拡散源層１２を除去する際、第２工程で説明した理由と同様の理由により、エッチングを第２のエッチングストップ層１１で確実で停止させることができるので、その下層であるコンタクト層１０がエッチングされることを防止できる。
従って、拡散源層１２が全て除去された後の第２のエッチングストップ層１１の表面は平坦な面である。
【００２１】
［第５工程］（図５参照）
ＧａＩｎＰを主成分とする第２のエッチングストップ層１１を、例えば塩酸を含むエッチング液で除去する。
このエッチング液はＧａＡｓに対するエッチング速度がＧａＩｎＰに対するエッチング速度に比べて非常に遅いので、第２のエッチングストップ層１１の下層であるＧａＡｓを主成分とするコンタクト層１０は、このエッチング液ではほとんどエッチングされない。
従って、第２のエッチングストップ層１１を選択的に除去できるので、第２のエッチングストップ層１１を除去した後のコンタクト層１０の表面は平坦な面である。
【００２２】
［第６工程］（図６参照）
フォトリソグラフィ法を用いてコンタクト層１０、中間層９、及び第３のクラッド層８をそれぞれ部分的にエッチングすることにより、図６における紙面手前奥方向に延在するストライプ状のリッジ１５が、紙面左右方向に所定のピッチで複数形成される。コンタクト層１０、中間層９、及び第３のクラッド層８は周知の方法によりエッチングすることができる。
図６では、複数形成されたうちの一つのリッジ１５を示している。
【００２３】
実施例では、コンタクト層１０上にＳｉＯ２（二酸化ケイ素）膜を形成し、このＳｉＯ２膜をフォトリソグラフィ法を用いてパターン化し、このパターン化されたＳｉＯ２膜をエッチングマスクとしてコンタクト層１０、中間層９、及び第３のクラッド層８をそれぞれ部分的にエッチングすることにより、リッジ１５を形成した。リッジ１５を形成した後のＳｉＯ２膜はＣＨＦ３ガスを用いて除去した。
【００２４】
［第７工程］（図７参照）
周知の方法により、第１のエッチングストップ層７上にリッジ１５の側面を覆うようにｎ型の電流狭窄層１７を形成し、リッジ１５上及び電流狭窄層１７上にｐ側電極１８を形成し、半導体基板１におけるｐ側電極１８とは反対側の面にｎ側電極１９を形成する。
【００２５】
その後、上述した工程を経た半導体基板１を、リッジ１５が延在する方向に対して直交する方向に、拡散源層１２中のＺｎが拡散された領域を二分するように劈開する。また、隣り合うリッジ１５の間隙を二分するように分断することにより、半導体レーザ素子２０が一度に複数得られる。
【００２６】
半導体レーザ素子２０は、上記劈開によって形成された劈開面が共振器面Ａ，Ｂとなり、これら共振器面Ａ，Ｂ及びその近傍の活性層が無秩序化された窓構造を有する。
そして、ｐ側電極１８側からｎ側電極１９側に向かって電流を注入すると、この注入される電流が発振しきい値以上になったときに、リッジ１５の下部に対応した活性層５でレーザ発振が起こり、レーザ光Ｌが共振器面Ａ，Ｂ間で共振して主として共振器面Ａ，Ｂの一方の面から出射される。
【００２７】
上述した半導体レーザ素子の製造方法によれば、特にコンタクト層と拡散源層との間にコンタクト層及び拡散源層とはエッチング速度の異なるエッチングストップ層を設けた構成とすることにより、リッジ形成前のコンタクト層の表面を、段差のない平坦な面にすることができる。
これにより、リッジ幅のばらつきを従来よりも小さくすることができるので、レーザ光の出射放射角の精度を改善することができる。
【００２８】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【００２９】
例えば、上述した第２工程では、拡散源層のエッチングを、所定のエッチング液を用いたウェットエッチングを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、拡散源層と第２のエッチングストップ層との所定のエッチング選択比が得られるエッチングガスを用いたドライエッチングとしてもよい。
即ち、拡散源層と第２のエッチングストップ層との所定のエッチング選択比が得られれば、エッチャントやエッチング方法は特に限定するものではない。
【００３０】
また、上述した第５工程では、第２のエッチングストップ層のエッチングを、エッチング液を用いたウェットエッチングを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、第２のエッチングストップ層とコンタクト層との所定のエッチング選択比が得られるエッチングガスを用いたドライエッチングとしてもよい。
即ち、第２のエッチングストップ層とコンタクト層との所定のエッチング選択比が得られれば、エッチャントやエッチング方法は特に限定するものではない。
【符号の説明】
【００３１】
１…半導体基板
２…第１のバッファ層
３…第２のバッファ層
４…第１のクラッド層
５…活性層
６…第２のクラッド層
７…第１のエッチングストップ層
８…第３のクラッド層
９…中間層
１０…コンタクト層
１１…第２のエッチングストップ層
１２…拡散源層
１５…リッジ
１７…電流狭窄層
１８…ｐ側電極
１９…ｎ側電極
２０…半導体レーザ素子
Ａ，Ｂ…共振器面
Ｌ…レーザ光
【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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