【手続補正書】
【提出日】平成17年2月14日(2005.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
｛１００｝面を基板面とし、前記基板面と平行な上面を有するストライプ状リッジを備えた基板上に、前記リッジの上面を底辺とし、｛１１１｝Ｂ面を傾斜面とする三角形断面のストライプ状積層構造として前記リッジ上に形成されたレーザ共振器構造と、前記リッジ及び前記リッジ上のレーザ共振器構造を埋め込む埋め込み積層構造とを備えた半導体レーザ素子であって、
前記リッジの両側の埋め込み積層構造を掘り込んで前記リッジと平行に設けられ、前記基板面を溝底とする分離溝と、
前記埋め込み積層構造の前記分離溝から前記リッジまでの領域および前記分離溝から外側領域において、前記基板と前記リッジの上面との間に形成されたＡｌ酸化層と、
前記分離溝の溝壁および溝底に設けられた絶縁膜と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記Ａｌ酸化層は、前記埋め込み積層構造を構成する化合物半導体層中でＡｌ含有率が最も高い高Ａｌ含有層中のＡｌを選択的に酸化することにより形成したものであり、前記リッジ上の積層構造は、前記埋め込み積層構造のＡｌ酸化層に転化した高Ａｌ含有層と同じ組成の化合物半導体層を未酸化の状態で備えている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記基板はＡｌを含まない材料により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
基板上に、ストライプ状リッジとして形成されると共にレーザ共振器構造を構成する第１の積層構造と、前記第１の積層構造の両側を埋め込む第２の積層構造とを備えた半導体レーザ素子であって、
前記第１の積層構造の両側の第２の積層構造および前記第１の積層構造の最下層を掘り込んで前記第１の積層構造と平行に設けられ、基板面を溝底とする分離溝と、
前記分離溝から前記第１の積層構造のリッジまでの領域および前記分離溝から外側領域において、前記第１の積層構造の最下層の上に形成されたＡｌ酸化層と、
前記分離溝の溝壁および溝底に設けられた絶縁膜と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記Ａｌ酸化層は、前記埋め込み積層構造を構成する化合物半導体層中でＡｌ含有率が最も高く、かつ前記第１の積層構造の最下層よりＡｌ含有率が高い高Ａｌ含有層中のＡｌを選択的に酸化することにより形成したものである
ことを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
｛１００｝面を基板面とする基板上に、前記基板面と平行な上面を有して［０１１］方向に延在するストライプ状リッジを形成する工程と、
前記基板上に所定の化合物半導体層を順次エピタキシャル成長させ、前記リッジの上面を底辺とし、｛１１１｝Ｂ面を傾斜面とする三角形断面のストライプ状積層構造としてレーザ共振器構造を前記リッジ上に形成しつつ同時に前記リッジ及び前記リッジ上の前記レーザ共振器構造を埋め込む埋め込み積層構造を形成し、かつ、前記積層構造の形成の際、前記埋め込み積層構造を構成する化合物半導体層のうちでＡｌ含有率が最も高い高Ａｌ含有層を前記基板と前記リッジの上面との間に成長させるようにした工程と、
前記レーザ共振器構造の両側の前記埋め込み積層構造をエッチングして、前記レーザ共振器構造と同じ方向に延在し、かつ前記高Ａｌ含有層を溝壁に露出させる２本の分離溝を形成する工程と、
高温水蒸気雰囲気内で前記分離溝に露出している前記高Ａｌ含有層のＡｌを選択的に酸化することにより、Ａｌ酸化層を前記分離溝から前記リッジまでの領域及び前記分離溝から外側領域において前記基板と前記リッジの上面との間に形成する工程と、
前記分離溝の溝壁および溝底に絶縁膜を設ける工程と
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
基板上に、レーザ共振器構造を構成する第１の積層構造を形成する工程と、
前記第１の積層構造をエッチングしてストライプ状リッジを形成する工程と、
前記第１の積層構造のリッジの両側を埋め込む第２の積層構造を前記基板上に形成し、前記第２の積層構造の形成の際、前記第２の積層構造を構成する化合物半導体層のうちでＡｌ含有率が最も高い高Ａｌ含有層を前記第１の積層構造の最下層の上に成長させるようにした工程と、
前記第１の積層構造のリッジの両側の前記第２の埋め込み積層構造をエッチングして、前記リッジと同じ方向に延在し、かつ前記高Ａｌ含有層を溝壁に露出させる２本の分離溝を形成する工程と、
高温水蒸気雰囲気内で前記分離溝に露出している前記高Ａｌ含有層のＡｌを選択的に酸化することにより、Ａｌ酸化層を前記分離溝から前記リッジまでの領域及び前記分離溝から外側領域において前記第１の積層構造の最下層の上に形成する工程と、
前記分離溝の溝壁および溝底に絶縁膜を設ける工程と
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明による第１の半導体レーザ素子は、｛１００｝面を基板面とし、基板面と平行な上面を有するストライプ状リッジを備えた基板上に、リッジの上面を底辺とし、｛１１１｝Ｂ面を傾斜面とする三角形断面のストライプ状積層構造としてリッジ上に形成されたレーザ共振器構造と、リッジ及びリッジ上のレーザ共振器構造を埋め込む埋め込み積層構造とを備えたものであって、リッジの両側の埋め込み積層構造を掘り込んでリッジと平行に設けられ、基板面を溝底とする分離溝と、埋め込み積層構造の分離溝からリッジまでの領域および分離溝から外側領域において、基板とリッジの上面との間に形成されたＡｌ酸化層と、分離溝の溝壁および溝底に設けられた絶縁膜とを備えたものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の第１の半導体レーザ素子では、分離溝からリッジまでの領域及び分離溝から外側領域において、基板とリッジの上面との間にＡｌ酸化層（Ａｌx Ｏy ）が形成されているので、基板より電気抵抗が著しく高い、絶縁性とも言えるＡｌ酸化層により電流狭窄効果が高まり、閾値電流が低下すると共にリーク電流が低減される。また、分離溝とその溝壁および溝底に設けられた絶縁膜により、分離溝間の静電容量が小さくなり、高速変調動作が可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、本発明の第１の半導体レーザ素子は、実際的には、所定の化合物半導体層をエピタキシャル成長させ、レーザ共振器構造と埋め込み積層構造とを同時に形成し、埋め込み積層構造に分離溝を設けたのち、埋め込み積層中でＡｌ含有率の高い高Ａｌ含有層を酸化させることによりＡｌ酸化層を形成している。
そのため、リッジ上の積層構造は、埋め込み積層構造のＡｌ酸化層に転化した高Ａｌ含有層と同じ組成の化合物半導体層を未酸化の状態で備えている。
更に、本発明の第１の半導体レーザ素子は、基板がＡｌを含まない材料により構成されていることが好ましい。これにより高Ａｌ含有層をリッジ側面まで確実に酸化してＡｌ酸化層を形成することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第１の半導体レーザ素子はＳＤＨ型半導体レーザ素子を対象としているが、本発明の技術的思想はＳＤＨ型半導体レーザ素子に限らず、一般的な埋め込み型半導体レーザ素子にも適用できる。
すなわち、本発明の第２の半導体レーザ素子は、基板上に、ストライプ状リッジとして形成されると共にレーザ共振器構造を構成する第１の積層構造と、第１の積層構造の両側を埋め込む第２の積層構造とを備えたものであって、第１の積層構造の両側の第２の積層構造および第１の積層構造の最下層を掘り込んで第１の積層構造と平行に設けられ、基板面を溝底とする分離溝と、分離溝から第１の積層構造のリッジまでの領域および分離溝から外側領域において、第１の積層構造の最下層の上に形成されたＡｌ酸化層と、分離溝の溝壁および溝底に設けられた絶縁膜とを備えたものである。
このＡｌ酸化層は、埋め込み積層構造を構成する化合物半導体層中でＡｌ含有率が最も高く、かつ第１の積層構造の最下層よりＡｌ含有率が高い高Ａｌ含有層中のＡｌを選択的に酸化することにより形成したものである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第２の半導体レーザ素子では、分離溝からリッジまでの領域及び分離溝から外側領域において、第１の積層構造の最下層の上にＡｌ酸化層が形成されているので、第１の積層構造の最下層より電気抵抗が著しく高いＡｌ酸化層により電流狭窄効果が高まり、閾値電流が低下すると共にリーク電流が低減される。また、分離溝とその溝壁および溝底に設けられた絶縁膜により、分離溝間の静電容量が小さくなり、高速変調動作が可能となる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明による第１の半導体レーザ素子の製造方法は、｛１００｝面を基板面とする基板上に、基板面と平行な上面を有して［０１１］方向に延在するストライプ状リッジを形成する工程と、基板上に所定の化合物半導体層を順次エピタキシャル成長させ、リッジの上面を底辺とし、｛１１１｝Ｂ面を傾斜面とする三角形断面のストライプ状積層構造としてレーザ共振器構造をリッジ上に形成しつつ同時にリッジ及びリッジ上のレーザ共振器構造を埋め込む埋め込み積層構造を形成し、かつ、積層構造の形成の際、埋め込み積層構造を構成する化合物半導体層のうちでＡｌ含有率が最も高い高Ａｌ含有層を基板とリッジの上面との間に成長させるようにした工程と、レーザ共振器構造の両側の埋め込み積層構造をエッチングして、レーザ共振器構造と同じ方向に延在し、かつ高Ａｌ含有層を溝壁に露出させる２本の分離溝を形成する工程と、高温水蒸気雰囲気内で分離溝に露出している高Ａｌ含有層のＡｌを選択的に酸化することにより、Ａｌ酸化層を分離溝からリッジまでの領域及び分離溝から外側領域において基板とリッジの上面との間に形成する工程と、分離溝の溝壁および溝底に絶縁膜を設ける工程とを含むようにしたものである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本発明による第２の半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、レーザ共振器構造を構成する第１の積層構造を形成する工程と、第１の積層構造をエッチングしてストライプ状リッジを形成する工程と、第１の積層構造のリッジの両側を埋め込む第２の積層構造を基板上に形成し、第２の積層構造の形成の際、第２の積層構造を構成する化合物半導体層のうちでＡｌ含有率が最も高い高Ａｌ含有層を第１の積層構造の最下層の上に成長させるようにした工程と、第１の積層構造のリッジの両側の第２の埋め込み積層構造をエッチングして、リッジと同じ方向に延在し、かつ高Ａｌ含有層を溝壁に露出させる２本の分離溝を形成する工程と、高温水蒸気雰囲気内で分離溝に露出している高Ａｌ含有層のＡｌを選択的に酸化することにより、Ａｌ酸化層を分離溝からリッジまでの領域及び分離溝から外側領域において第１の積層構造の最下層の上に形成する工程と、分離溝の溝壁および溝底に絶縁膜を設ける工程とを含むようにしたものである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
Ａｌ含有層の酸化に際し、酸化速度はＡｌ組成が高い程速い。本発明の第１及び第２の半導体レーザの製造方法では、高Ａｌ含有層のＡｌ含有率が埋め込み積層構造の中で最も高いので、高Ａｌ含有層が選択的に酸化され、Ａｌ酸化層となる。埋め込み積層構造の他の化合物半導体層のＡｌは高Ａｌ含有層に比べて酸化されることなく元の未酸化の状態にある。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
【発明の効果】
本発明の第１の半導体レーザ素子、または本発明の第２の半導体レーザ素子によれば、電気抵抗の高いＡｌ酸化層を電流ブロック層と重層的に設けることにより、電流狭窄効果が増大し、閾値電流を低減させることができる。また、Ａｌ酸化層を設けることにより、更には分離溝を設けることにより、リーク電流を減少させることができる。
本発明の第１の半導体レーザ素子の製造方法、または本発明の第２の半導体レーザ素子の製造方法によれば、本発明の第１または第２の半導体レーザ素子を好適に製造することができる方法を実現している。