【手続補正書】
【提出日】平成17年3月10日(2005.3.10)
【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｝結晶面を主面とする基体上に設けられると共に、前記基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在し、上面に｛１００｝面を有するリッジと、
前記リッジの上面に第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順に積層して形成され、｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面として有する断面三角形状の積層構造と、
前記リッジおよび前記積層構造を埋め込むと共に、前記活性層より屈折率の小さなアンドープ層を有し、前記アンドープ層が前記活性層の両側面に接し、かつ、前記第１クラッド層の上部を露出させるための溝状部を有する埋め込み積層構造と、
前記アンドープ層上に形成され、前記リッジの上方に開口を有する絶縁層と、
前記第１クラッド層と電気的に接続する電極と
を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記アンドープ層はリン（Ｐ）を含む組成を有する
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】
前記アンドープ層は、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰにより構成されている
ことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記アンドープ層と前記絶縁層との間に、前記電極との接触領域において選択的に砒素（Ａｓ）を含むコンタクト層が設けられている
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５】
前記アンドープ層は、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰにより構成され、かつ、前記コンタクト層は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓにより構成されている
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｝結晶面を主面とする基体上に設けられると共に、前記基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在し、上面に｛１００｝面を有するリッジと、
前記リッジの上面に第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順に積層して形成され、｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面として有する断面三角形状の積層構造と、
前記リッジおよび前記積層構造を埋め込むと共に、前記活性層より屈折率の小さなアンドープ層を有し、前記アンドープ層が前記活性層の両側面に接する埋め込み積層構造と、  前記アンドープ層上に形成され、前記リッジの上方に開口を有する絶縁層と、
前記第１クラッド層に電気的に接触し、かつ、前記活性層の両側面に電気的に接触しないように、前記開口と前記第１クラッド層との間の前記アンドープ層に選択的に設けられた第２導電型の電流注入領域と、
前記開口を介して前記電流注入領域と電気的に接続する電極と
を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記アンドープ層はリン（Ｐ）を含む組成を有する
ことを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記アンドープ層は、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰにより構成されている
ことを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記アンドープ層と前記絶縁層との間に、前記電極および前記電流注入領域との接触領域において選択的に砒素（Ａｓ）を含むコンタクト層が設けられている
ことを特徴とする請求項６記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記アンドープ層は、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰにより構成され、かつ、前記コンタクト層は、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓにより構成されている
ことを特徴とする請求項９記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
ＳＤＨ型の半導体レーザ素子の製造方法であって、
｛１００｝結晶面を主面とする基体上に前記基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在するリッジを形成する工程と、
第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順にエピタキシャル成長させることにより、前記リッジ上に前記｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面とする断面三角形状の積層構造を形成しつつ、同時に前記基体上に前記リッジ上の活性層よりも低い位置まで積層したのち、前記リッジ上の活性層の両側面と接するようにアンドープ層を成長させて前記リッジおよび前記積層構造を埋め込む工程と、
前記アンドープ層上に絶縁層を成膜し、前記絶縁層の前記リッジの上方に位置する領域に開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記第１クラッド層の上部が露出するまで前記アンドープ層をエッチングすることにより、溝状部を形成する工程と、
前記第１クラッド層と電気的に接続する電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
ＳＤＨ型の半導体レーザ素子の製造方法であって、
｛１００｝結晶面を主面とする基体上に、前記基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在するリッジを形成する工程と、
第１導電型のクラッド層、活性層および第２導電型の第１クラッド層をこの順にエピタキシャル成長させることにより、前記リッジ上に前記｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面とする断面三角形状の積層構造を形成しつつ、同時に前記基体上に前記リッジ上の活性層よりも低い位置まで積層したのち、前記リッジ上の活性層の両側面と接するようにアンドープ層を成長させて前記リッジおよび前記積層構造を埋め込む工程と、
前記アンドープ層上に絶縁層を成膜し、前記絶縁層の前記リッジの上方に位置する領域に開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記アンドープ層の一部に第２導電型のドーパントを拡散させて、前記第１クラッド層に電気的に接触する第２導電型の電流注入領域を形成する工程と、
前記開口を介して前記電流注入領域に電気的に接続する電極を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
ＳＤＨ型の半導体レーザ素子の製造方法であって、
｛１００｝結晶面を主面とする基体上に、前記基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在するリッジを形成する工程と、
第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順にエピタキシャル成長させることにより、前記リッジ上に前記｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面とする断面三角形状の積層構造を形成しつつ、同時に前記基体上に前記リッジ上の活性層よりも低い位置まで積層したのち、前記リッジ上の活性層の両側面と接するようにアンドープ層を成長させて前記リッジおよび前記積層構造を埋め込み、続いて前記アンドープ層上にコンタクト層を成長させる積層工程と、
前記コンタクト層上に絶縁層を成膜し、前記絶縁層の前記リッジの上方に位置する領域に開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記コンタクト層および前記アンドープ層の一部に第２導電型のドーパントを拡散させて、前記第１クラッド層に電気的に接触する第２導電型の電流注入領域を形成する工程と、
前記開口および前記コンタクト層を介して前記電流注入領域に電気的に接続する電極を形成する工程と
を有する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｝結晶面を主面とする基体上に設けられると共に、基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在し、上面に｛１００｝面を有するリッジと、リッジの上面に第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順に積層して形成され、｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面として有する断面三角形状の積層構造と、リッジおよび積層構造を埋め込むと共に、活性層より屈折率の小さなアンドープ層を有し、アンドープ層が活性層の両側面に接し、かつ、第１クラッド層の上部を露出させるための溝状部を有する埋め込み積層構造と、アンドープ層上に形成され、リッジの上方に開口を有する絶縁層と、第１クラッド層と電気的に接続する電極とを有するものである。
【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】
第１の半導体レーザ素子では、ＳＤＨ型の埋め込み構成を適用し、活性層の両側面を活性層より屈折率の小さなアンドープ層に接触させることにより、横方向の光閉じ込めが行われると共に、第１導電型のクラッド層から流れ出るリーク電流がアンドープ層によって阻止され、電流のリークが著しく抑制される。また、電極は、アンドープ層を介することなく、第１クラッド層に、直接、電気的に接しているので、アンドープ層に不純物をドープする必要がない。よって、半導体レーザ素子の静電容量が小さくなる。更に、電流が第１クラッド層を通じて電極から活性層に直接的に注入され、また、上述のように活性層の両側面はアンドープ層に接しているので、高い電流狭窄効果が得られる。
【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】
本発明による第２の半導体レーザ素子は、｛１００｝結晶面を主面とする基体上に設けられると共に、基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在し、上面に｛１００｝面を有するリッジと、リッジの上面に第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順に積層して形成され、｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面として有する断面三角形状の積層構造と、リッジおよび積層構造を埋め込むと共に、活性層より屈折率の小さなアンドープ層を有し、アンドープ層が活性層の両側面に接する埋め込み積層構造と、アンドープ層上に形成され、リッジの上方に開口を有する絶縁層と、第１クラッド層に電気的に接触し、かつ、活性層の両側面に電気的に接触しないように、開口と第１クラッド層との間のアンドープ層に選択的に設けられた第２導電型の電流注入領域と、開口を介して電流注入領域と電気的に接続する電極とを有するものである。
【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】
第２の半導体レーザ素子では、第１の半導体レーザ素子と同様の作用により、横方向の光閉じ込めが行われると共に電流のリークが著しく抑制される。また、電極は、アンドープ層内に選択的に設けられた電流注入領域を介して第１クラッド層に電気的に接しているので、アンドープ層の全域の不純物濃度を高くする必要がない。よって、半導体レーザ素子の静電容量が小さくなる。更に、電流は、電極から電流注入領域および第１クラッド層を通じて活性層に注入され、また、活性層の両側面はアンドープ層に接しているので、高い電流狭窄効果が得られる。電流注入領域の不純物濃度は、例えば、  １×１０17ｃｍ-3から５×１０19ｃｍ-3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】
第１および第２の半導体レーザ素子の構造は、基体および基体上に成膜される化合物半導体層の組成に関係なく適用できる。例えば、ＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系およびＡｌＧａＩｎＰ系等のＳＤＨ型の半導体レーザ素子に好適に適用できる。また、いずれの半導体レーザ素子のアンドープ層の組成にリン（Ｐ）を含んでいることが好ましく、従って、アンドープ層は、例えばＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰにより構成されることが好ましい。
【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】
また、第２の半導体レーザ素子では、アンドープ層と絶縁層との間に、砒素（Ａｓ）を含む組成のコンタクト層が設けられ、かつ、電流注入領域が、第１クラッド層に電気的に接触し、活性層の両側面に電気的に接触しないように、開口から第１クラッド層まで、コンタクト層を介して選択的に設けられていることが好ましい。その際、アンドープ層がＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰにより構成され、かつ、コンタクト層がＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓにより構成されることが好ましい。これにより、電極と電流注入領域との接触抵抗が低減する。
【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】
本発明による第１の半導体レーザ素子の製造方法は、ＳＤＨ型の半導体レーザ素子のものであって、｛１００｝結晶面を主面とする基体上に基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在するリッジを形成する工程と、第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順にエピタキシャル成長させることにより、リッジ上に｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面とする断面三角形状の積層構造を形成しつつ、同時に基体上にリッジ上の活性層よりも低い位置まで積層したのち、リッジ上の活性層の両側面と接するようにアンドープ層を成長させてリッジおよび積層構造を埋め込む工程と、アンドープ層上に絶縁層を成膜し、絶縁層のリッジの上方に位置する領域に開口を形成する工程と、開口を介して第１クラッド層の上部が露出するまでアンドープ層をエッチングすることにより、溝状部を形成する工程と、第１クラッド層と電気的に接続する電極を形成する工程とを有するものである。
【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】
本発明による第２の半導体レーザ素子の製造方法は、ＳＤＨ型の半導体レーザ素子のものであって、｛１００｝結晶面を主面とする基体上に、基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在するリッジを形成する工程と、第１導電型のクラッド層、活性層および第２導電型の第１クラッド層をこの順にエピタキシャル成長させることにより、リッジ上に｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面とする断面三角形状の積層構造を形成しつつ、同時に基体上にリッジ上の活性層よりも低い位置まで積層したのち、リッジ上の活性層の両側面と接するようにアンドープ層を成長させてリッジおよび積層構造を埋め込む工程と、アンドープ層上に絶縁層を成膜し、絶縁層のリッジの上方に位置する領域に開口を形成する工程と、開口を介してアンドープ層の一部に第２導電型のドーパントを拡散させて、第１クラッド層に電気的に接触する第２導電型の電流注入領域を形成する工程と、開口を介して電流注入領域に電気的に接続する電極を形成する工程とを有するものである。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本発明による第３の半導体レーザ素子の製造方法は、ＳＤＨ型の半導体レーザ素子のものであって、｛１００｝結晶面を主面とする基体上に、基体の＜０１１＞結晶軸方向に延在するリッジを形成する工程と、第１導電型のクラッド層、活性層、および第２導電型の第１クラッド層をこの順にエピタキシャル成長させることにより、リッジ上に｛１１１｝Ｂ結晶面を対の斜面とする断面三角形状の積層構造を形成しつつ、同時に基体上にリッジ上の活性層よりも低い位置まで積層したのち、リッジ上の活性層の両側面と接するようにアンドープ層を成長させてリッジおよび積層構造を埋め込み、続いてアンドープ層上にコンタクト層を成長させる積層工程と、コンタクト層上に絶縁層を成膜し、絶縁層のリッジの上方に位置する領域に開口を形成する工程と、開口を介してコンタクト層およびアンドープ層の一部に第２導電型のドーパントを拡散させて、第１クラッド層に電気的に接触する第２導電型の電流注入領域を形成する工程と、開口およびコンタクト層を介して電流注入領域に電気的に接続する電極を形成する工程とを有するものである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
第２および第３の半導体レーザ素子の製造方法では、電流注入領域を形成する際、第２導電型のドーパントを拡散させる方法には制約はなく、例えば、イオン注入法でも、拡散法でも良い。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
【発明の効果】
本発明の第１の半導体レーザ素子によれば、ＳＤＨ型の埋め込み構成を適用して、電極を第１クラッド層に接続し、リッジおよび積層構造をアンドープ層で埋め込むようにしたので、電流狭窄効果を向上させると共に電流リークを抑制することができ、また、静電容量を小さくすることができる。更に、上記アンドープ層を、屈折率が活性層より小さくなるように構成し、リッジ上の活性層の両側面に接触するように設けたので、横方向の光閉じ込め効果を向上させることができる。また、本発明の第１の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記第１の半導体レーザ素子を好適に製造することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、本発明の第２の半導体レーザ素子によれば、電極と第１クラッド層との間のアンドープ層等の一部に第２導電型のドーパントを拡散させて形成した電流注入領域を有しているので、電流狭窄効果を向上させると共に電流リークを抑制することができ、また、静電容量を小さくすることができる。更に、上記アンドープ層を、上記第１の半導体レーザ素子と同様にして設けたので、横方向の光閉じ込め効果を向上させることができる。また、本発明の第２および第３の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記第２の半導体レーザ素子を好適に製造することができる。