(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層、第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを有し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を有する半導体レーザにおいて、前記第三クラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域、及び（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域と、を有してなることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記リッジストライプの側面は、前記第二クラッド層側に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域を有し、前記第二クラッド層側と反対側に（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域を有してなることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記リッジストライプの方向は、［０−１１］又は［０１−１］方向であ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素子。
【請求項４】
前記第一導電型基板の一主面は、（１００）から［０１１］方向に傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第一導電型基板の傾斜角度が、５度以上１５度以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記リッジストライプのストライプ幅は、その側面の（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域では０．６μｍ以上であり、且つ、その側面の（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域の前記第二クラッド層側では、１．７μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記リッジストライプは、そのリッジ高さが、１μｍ以上１．５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記第一導電型基板がＧａＡｓであり、前記第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第一導電型の電流狭窄層がＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）で構成されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
第一導電型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層を形成する工程と、少なくともウェットエッチングにより第二導電型の第三クラッド層にリッジストライプを形成する工程と、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を形成する工程とを、少なくとも備えた半導体レーザ素子の製造方法において、前記リッジストライプ形成工程は、少なくとも弗化水素酸でエッチングを行なう工程を含んで、前記リッジストライプの側面に、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域、及び（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域を形成してなる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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク装置用光源として、各種の半導体レーザが広汎に利用されている。とりわけ、高出力７８０ｎｍ帯ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、ＭＤプレーヤ、ＣＤ−Ｒドライブ等のディスクへの書き込み用光源として用いられている。
【０００３】
この高出力７８０ｎｍ帯ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの典型的な構造を図２に示し、その製造方法を具体的に以下に示す。
【０００４】
有機金属気相成長法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１８上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１９、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層２０、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２１、光ガイド層２２、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層２３、光ガイド層２４、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層２５、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２７、ｐ型ＧａＡｓ保護層２８を順次形成し、ストライプ形状のマスク形成後、ウェットエッチングにより、前記マスクで覆われていない領域においてｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６が現れるまで行い、電流通路となるリッジストライプを形成する。
【０００５】
リッジストライプ形成後、リッジストライプ上に形成されたマスクを除去した後に、再度、有機金属気相成長法を用いて、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層２９、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３０、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層３１を順次形成して、リッジストライプ側面側に電流狭窄領域を設ける。この時、リッジストライプ上に不要なｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層２９、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３０、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層３１が形成されるので、電流狭窄領域上にマスク形成し、ストライプ上の不要層を除去する。不要層除去後、電流狭窄領域上に形成されたマスクを除去した後に、再度、有機金属気相成長法を用いて、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３２を形成する。
【０００６】
その後、ｎ側／ｐ側電極３４，３３を形成し、バー分割する。バーの端面には、Ａｌ2Ｏ3等のコーティング膜を形成し、チップに分割する。
【０００７】
前記ｎ型ＧａＡｓ基板の一主面は（１００）面であり、前記リッジストライプは［０１１］方向に形成されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来方法でのリッジストライプの形成では、ストライプ形状のマスク形成後にウェットエッチングを行なっており、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６側（下側）のリッジストライプ幅を溶液種・時間・温度等で制御している。
【０００９】
しかし、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２７の層厚にウエハ面内分布が存在すると、下側リッジストライプ幅をウエハ面内において設定通り制御できても、ｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上側）のリッジストライプ幅にバラツキが生じ、非常に狭い領域が発生する場合がある。このようなリッジストライプが形成されたウエハを半導体レーザのチップにした場合、リッジストライプ幅の制御性の不安定による歩留まりの低下を招きやすい。
【００１０】
また、前記ｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上側）のリッジストライプ幅の非常に狭い領域が発生するのを阻止するには、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６側（下側）のリッジストライプ幅の設定値を大きくすれば良いが、高出力での駆動において、横モードが不安定になりやすくなり、歩留まりの低下を招いてしまう。
【００１１】
前記問題を解決する手段として、公知のドライエッチング技術がある。ドライエッチングを行なうことにより、前記ｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上側）のリッジストライプ幅の非常に狭い領域が発生することなく、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６側（下側）のリッジストライプ幅の制御性が飛躍的に向上する。しかし、ウエハ面内に層厚分布が存在する場合、深さ方向の制御性がウェットエッチングに比べ悪く、また、ウエハ面内の層厚分布に関係なく下地に存在する活性層へのダメージを与えてしまうという問題が発生し、歩留まり及び長期信頼性の低下を招く可能性がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題について検討した結果、長期信頼性に優れ、歩留まりの良好な半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明（請求項１）に係る半導体レーザ素子は、第一導電型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層、第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを有し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を有する半導体レーザにおいて、前記第三クラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域、及び（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域と、を有してなることによって上記の目的を達成する。
【００１４】
この発明（請求項２）に係る半導体レーザ素子は、前記リッジストライプの側面が、前記第二クラッド層側に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域を有し、前記第二クラッド層側と反対側に（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域を有してなることによって上記の目的を達成する。
【００１５】
この発明（請求項３）に係る半導体レーザ素子は、前記リッジストライプの方向が、［０−１１］又は［０１−１］方向であることによって上記の目的を達成する。
【００１６】
この発明（請求項４）に係る半導体レーザ素子は、前記第一導電型基板の一主面が、（１００）から［０１１］方向に傾斜していることによって上記の目的を達成する。
【００１７】
この発明（請求項５）に係る半導体レーザ素子は、前記第一導電型基板の傾斜角度が、５度以上１５度以下であることによって上記の目的を達成する。
【００１８】
この発明（請求項６）に係る半導体レーザ素子は、前記リッジストライプのストライプ幅が、その側面の（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域では０．６μｍ以上であり、且つ、その側面の（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域の前記第二クラッド層側では、１．７μｍ以上２．５μｍ以下であることによって上記の目的を達成する。
【００１９】
この発明（請求項７）に係る半導体レーザ素子は、前記リッジストライプのリッジ高さが、１μｍ以上１．５μｍ以下であることによって上記の目的を達成する。
【００２０】
この発明（請求項８）に係る半導体レーザ素子は、前記第一導電型基板がＧａＡｓであり、前記第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第一導電型の電流狭窄層がＡｌxＧａ1-xＡｓ（０≦ｘ≦１）で構成されてなることによって上記の目的を達成する。
【００２１】
この発明（請求項９）に係る半導体レーザ素子の製造方法は、第一導電型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層を形成する工程と、少なくともウェットエッチングにより第二導電型の第三クラッド層にリッジストライプを形成する工程と、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を形成する工程とを、少なくとも備えた半導体レーザ素子の製造方法において、前記リッジストライプ形成工程は、少なくとも弗化水素酸でエッチングを行なう工程を含んで、前記リッジストライプの側面に、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域、及び（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位とにより挟まれている領域を形成してなることによって上記の目的を達成する。
【００２２】
以下、本発明の作用を記載する。
【００２３】
本発明では、第三クラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域を有しており、前記リッジストライプの側面において、第二クラッド層側に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域を有し、第二クラッド層側と反対側に（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域を有しているので、ウエハ面内において第三クラッド層の層厚分布が存在しても、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域の存在により、リッジストライプの側面が（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域のリッジストライプ幅が非常に狭い領域を形成することなく、安定したリッジストライプ幅の制御を行なうことが可能となる。
【００２４】
また、第一導電型基板の一主面が、（１００）から［０１１］方向に傾斜し、リッジストライプの方向が、［０−１１］又は［０１−１］方向（順メサ方向）であり、リッジストライプ形成では少なくとも弗化水素酸によるエッチングを行なう工程を含むので、第三クラッド層のリッジストライプの側面に（１１１）、（１−１−１）面方位を表出させること、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域を形成することが可能となり、前記リッジストライプ形状の形成を精密且つ効率的に行なうことが可能となる。
【００２５】
また、リッジストライプの側面が（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域のリッジストライプ幅が、０．６μｍ以上であり、且つ、リッジストライプの側面が（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域の第二クラッド層側のリッジストライプ幅が１．７μｍ以上２．５μｍ以下であるので、高出力での駆動における横モードの安定化が可能となる。また、リッジストライプのリッジ高さが、１μｍ以上１．５μｍ以下であるので、高出力での駆動における利得損失の抑制と安定なリッジストライプ幅の制御が可能となる。
【００２６】
以上のことにより、歩留まりの向上と高出力での駆動における諸特性の改善に大きく寄与する。さらに、第一導電型基板の一主面が、（１００）から［０１１］方向に５度以上１５度以下の範囲で傾斜しており、また、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第一導電型の電流狭窄層がＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘは０以上１以下）で構成されているので、結晶面方位のバラツキが無くなり、ＧａＡｓ基板からのコヒーレントな結晶成長が継続し、活性層近傍の酸素・炭素・水等の不純物混入の低減を可能としている。このことにより、高出力での通電中に結晶欠陥の転移・増殖の低減が可能となり、長期信頼性の向上に寄与する。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
【００２８】
《実施例１（本発明の半導体レーザ）》
図１は本発明の半導体レーザ素子の断面図であり、図３は本発明の半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。図１及び図３を用いて、本発明の半導体レーザ素子の製造方法を以下にて説明する。
【００２９】
本発明では、まず、図３（ａ）に示すように、有機金属気相成長法による第一の結晶成長で、（１００）から［０１１］方向に１０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層４、光ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１が順次積層される。
【００３０】
その後、［０−１１］又は［０１−１］方向に伸びる所望の幅のストライプ形状のマスクを形成し、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によって前記マスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチングすることにより、図３（ｂ）のようになる。
【００３１】
続いて、前記マスクで覆われていない領域の残されたｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０を、弗化水素酸によってｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９が表出するまでエッチングを行ない、図３（ｃ）のように、マスク下部のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０は、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ａ、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ｂを有する電流通路となるリッジストライプが形成される。
【００３２】
リッジストライプ形成後、リッジストライプ上に形成されたマスクを除去し、図３（ｄ）のように、有機金属気相成長法による第二の結晶成長で、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１２、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１３、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層１４が順次積層される。
【００３３】
その後、リッジストライプ上に形成された１２〜１４の不要層を除去するために、リッジストライプ外側領域にマスクを形成し、アンモニア水と過酸化水素水の混合溶液によって、リッジストライプ上に形成されたｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１３、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層１４をエッチング除去し、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によって、リッジストライプ上に形成されたｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１２をエッチング除去する。リッジストライプ上に形成された１２〜１４の不要層を除去した後、リッジストライプ上に形成されたマスクを除去すると、図３（ｅ）のようになる。
【００３４】
不要層除去後に最表面となったｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＧａＡｓ平坦化層１４の上に、有機金属気相成長法による第三の結晶成長で、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１５が形成され、図３（ｆ）のようになる。
【００３５】
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１５の上にはｐ側金属電極１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にはｎ側金属電極１７が蒸着される。その後バー分割し、バーの端面にはＡｌ2Ｏ3等のコーティング膜を形成し、チップに分割して、図１に示す半導体レーザ素子が作製される。
【００３６】
前記半導体レーザ素子２〜１５の各層は、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ原料としてアルシン（ＡｓＨ3）、ｎ型不純物であるＳｉ原料としてシラン（ＳｉＨ4）、ｐ型不純物あるＺｎ原料としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用い、使用した装置は有機気相成長装置で、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒで行っている。
【００３７】
上記製造方法によって得られた本発明の半導体レーザ素子において、ウエハ中心でのｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の層厚が１．２μｍであり、２ｉｎｃｈウエハ面内での層厚分布がウエハ中心に対して０〜−１０％のバラツキを有し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９側（下側）のリッジストライプ幅を２．２μｍに制御した場合のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０のｐ型ＧａＡｓ保護層１１側（上側）のリッジストライプ幅を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microsope）で観察した結果、０．７μｍ〜１．０μｍのバラツキであった。
【００３８】
それに対し、従来技術によって得られた半導体レーザ素子において、ウエハ中心でのｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２７の層厚が１．２μｍであり、２ｉｎｃｈウエハ面内での層厚分布がウエハ中心に対して０〜−１０％のバラツキを有し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６側（下側）のリッジストライプ幅を２．２μｍに制御した場合のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上側）のリッジストライプ幅をＳＥＭ観察した結果、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲でばらついている。
【００３９】
以上から、本発明の半導体レーザ及びその製造方法を用いると、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層の上側リッジストライプ幅のバラツキが飛躍的に改善されていることが明らかである。また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層の上側リッジストライプ幅が０．６μｍ以下になると、リッジストライプ幅が狭すぎるためにｐ型ＧａＡｓ保護層部が傾くプロセス不良が発生しやすくなり、図１及び図２のような半導体レーザ素子構造にならないことから、本発明の半導体レーザ及びその製造方法を用いることにより、２ｉｎｃｈウエハ全面で歩留まり良く半導体レーザ素子を作製できることがわかる。
【００４０】
《実施例２（本発明の半導体レーザ素子のリッジストライプ形成に関する検討）》
本実施例では、実施例１の半導体レーザ素子のリッジストライプ形成に関する検討を行なっている。
【００４１】
まず、（１００）から［０１１］方向に１０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層４、光ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１が積層されたウエハを用い、［０−１１］又は［０１−１］方向に伸びるストライプ形状のマスクを形成している第一のサンプルウエハ、及び、（１００）から［０１−１］方向に１０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層４、光ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１が積層されたウエハを用い、［０１１］又は［０−１−１］方向に伸びるストライプ形状のマスクを形成している第二のサンプルウエハの２種類のサンプルウエハを用意し、それぞれのサンプルウエハに対して、以下の４種類のエッチング方法により、本発明の半導体レーザ素子構造になるエッチング方法を検討した。
【００４２】
第一のエッチング方法は、実施例１で記載している、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によってマスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチングし、その後、弗化水素酸によって残されたｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０をエッチングする方法である。
【００４３】
第二のエッチング方法は、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によってマスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０をエッチングする方法である。
【００４４】
第三のエッチング方法は、アンモニア水と過酸化水素水の混合溶液によってマスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０をエッチングする方法である。
【００４５】
第四のエッチング方法は、ドライエッチングによってマスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチングし、その後、弗化水素酸によって残されたｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０をエッチングする方法である。
【００４６】
上記の検討を行なった結果、本発明の図１の半導体レーザ素子構造になるのは、第一のサンプルウエハを用い、第一及び第四のエッチング方法を用いた場合のみであった。
【００４７】
以上より、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ａ、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ｂを有しており、前記リッジストライプの側面において、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８側に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ａを有し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８側と反対側に（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ｂを有しているリッジストライプ形状は、（１００）から［０１１］方向に傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板を用い、［０−１１］又は［０１−１］方向に伸びるストライプ形状のマスクを形成し、マスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチングした後に、弗化水素酸によって残されたｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０をエッチングすることにより得られることがわかる。
【００４８】
また、本発明の図１の半導体レーザ素子構造となった２つのサンプルウエハを半導体レーザ素子にした結果、１００ｍＷ出力での長期信頼性試験において、１００００時間以上安定して走行していることから、本発明の半導体レーザ素子及びその製造方法を用いることにより、高信頼性である半導体レーザ素子が作成可能であることがわかる。
【００４９】
《実施例３（ＧａＡｓ基板の傾斜範囲の検討）》
まず、有機金属気相成長法による第一の結晶成長で、（１００）から［０１１］方向に０、２、５、１０、１５、２０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層４、光ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１が順次積層された６種類のウエハをＸ線回折装置によるロッキングカーブ測定を行った。前記ロッキングカーブ測定における活性層近傍に位置するＡｌＧａＡｓピークの半値幅とｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度の関係を図４に示す。図４の横軸はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度を示し、縦軸はＡｌＧａＡｓピークの半値幅を示す。
【００５０】
図４から判るように、傾斜していない基板上に作製されたウエハの半値幅より小さいのは、５、１０、１５度傾斜した基板上に作製されたウエハであり、２度傾斜した基板上に作製されたウエハの半値幅は非常に広い。
【００５１】
ロッキングカーブの半値幅は、結晶成長されたＡｌＧａＡｓの結晶性を表しており、半値幅が狭いほど結晶性が良く、また、図４に示しているＡｌＧａＡｓピークの半値幅は、活性層近傍に位置するＡｌＧａＡｓピークの半値幅であることから考えると、５〜１５度の範囲で傾斜した基板上に作製された活性層近傍の結晶性は、傾斜していない基板上に作製された活性層近傍の結晶性より良くなっていることがわかる。
【００５２】
次に、前記の２、５、１０、１５、２０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上に２〜１１の各層が順次積層された４種類のウエハを実施例１記載の本発明の半導体レーザの製造方法を用いて、また、前記の傾斜していないｎ型ＧａＡｓ基板１上に２〜１１の各層が順次積層されたウエハを従来技術の半導体レーザの製造方法を用いて、半導体レーザ素子を作製した。この時のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の層厚は１．２μｍで、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層側（下側）のリッジストライプ幅を２．２μｍで行なった。
【００５３】
上記６種類の半導体レーザ素子を１００ｍＷ光出力での長期信頼性試験を行なった結果、２度傾斜した基板上に作製された半導体レーザ素子は２００時間以内に、２０度傾斜した基板上に作製された半導体レーザ素子は５００時間以内に、傾斜していない基板上に作製された従来技術の半導体レーザ素子は８００時間以内に劣化し走行しなくなったが、５，１０，１５度傾斜した基板上に作製された半導体レーザ素子は、１００００時間以上安定走行しており、このことから、５〜１５度の範囲で傾斜した基板上に作製された半導体レーザ素子は、高品質で高信頼性である半導体レーザ素子となることがわかる。
【００５４】
《実施例４（リッジストライプ幅の許容範囲）》
本実施例では、（１００）から［０１１］方向に５、１０、１５度傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１上に、実施例１に記載の半導体レーザ素子の製造方法を用いて、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の層厚（リッジストライプの高さ）とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９側（下側）のリッジストライプ幅を変化させて半導体レーザ素子を作製した。この時のリッジストライプの高さは０．７〜２．０μｍの範囲で、下側リッジストライプ幅は１．０〜３．０μｍの範囲で変化させた。
【００５５】
検討した結果、ｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度に関わらず、以下のような結果が得られた。まず、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓ保護層１１側（上側）のリッジストライプ幅が０．６μｍ以下である半導体レーザ素子では、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１部が傾くプロセス不良が発生している。また、下側リッジストライプ幅が２．５μｍ以上である半導体レーザ素子では、高出力での駆動時に単一横モードでのレーザ発振ではなくなり、多モードでのレーザ発振となっている。また、リッジストライプの高さが１μｍ以下である半導体レーザ素子では、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１での光の吸収が起こり、発光効率の低下を引き起こしている。
【００５６】
さらに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の傾斜角度が５〜１５度の範囲において、下側リッジストライプ幅が１．７μｍ以下である半導体レーザ素子、及び、リッジストライプの高さが１．５μｍ以上である半導体レーザ素子では、上側リッジストライプ幅が０．６μｍ以下となり、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１部が傾くプロセス不良が発生している。
【００５７】
以上の検討結果の下側リッジストライプ幅とリッジストライプの高さの許容範囲を図５に示す。図５（ａ）はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が５度のとき、図５（ｂ）はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が１０度のとき、図５（ｃ）はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が１５度のときの許容範囲を示しており、横軸はリッジストライプの高さを示し、縦軸は下側リッジストライプ幅を示す。
【００５８】
図５に示す斜線部分が許容範囲であり、ｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が大きくなるほど許容範囲が狭くなるが、ｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が５〜１５度の範囲である場合、リッジストライプの高さは１．０〜１．５μｍ、上側リッジストライプ幅は０．６μｍ以上、下側リッジストライプ幅は１．７μｍ〜２．５μｍでなければならないことがわかる。実施例では、（１００）から［０１１］方向に傾斜している基板を用いているが、（１００）から［０−１−１］方向に傾斜している基板を用いても同様の効果が得られる。
【００５９】
実施例では、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域を有しているが、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１−１−１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域を有していても、同様の効果が得られる。
【００６０】
また、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶、例えばＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａＡｓ等で構成される半導体レーザ素子においても、前記実施例に記載の効果が得られるが、特に、ＡｌＧａＡｓで構成される半導体レーザ素子において、顕著な効果が得られる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明は、第一導電型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層、第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを有し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を有する半導体レーザにおいて、該第三クラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域を有することにより、ウエハ面内において第三クラッド層の層厚分布が存在しても、リッジストライプの側面が（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域のリッジストライプ幅が非常に狭い領域を形成することなく、安定したリッジストライプ幅の制御を行なうことが可能となる。
【００６２】
また、本発明は、第一導電型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層を形成し、ウェットエッチングにより第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを形成し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を形成する半導体レーザの製造方法において、リッジストライプの側面に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域を形成するために、リッジストライプ形成では少なくとも弗化水素酸でエッチングを行なう工程を含むことにより、前記リッジストライプ形状を精密且つ効率的に得ることが出来るので、半導体レーザの歩留まり向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の半導体レーザ素子の断面図である。
【図２】  従来技術の半導体レーザ素子の断面図である。
【図３】  本発明の半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。
【図４】  ＡｌＧａＡｓピークの半値幅とｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度の関係を示す図である。
【図５】  下側リッジストライプ幅とリッジストライプの高さの許容範囲を示す図である。
【符号の説明】
１、１８・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、
２、１９・・・ｎ型ＧａＡｓバッファ層、
３、２０・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層、
４、２１・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、
５、７、２２、２４・・・光ガイド層、
６、２３・・・多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層、
８、２５・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層、
９、２６・・・ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層、
１０、２７・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、
１０ａ・・・（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域、
１０ｂ・・・（１１１）面方位と（−１−１−１）面方位で挟まれている領域、
１１、２８・・・ｐ型ＧａＡｓ保護層、
１２、２９・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層、
１３、３０・・・ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、
１４、３１・・・ｐ型ＧａＡｓ平坦化層、
１５、３２・・・ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、
１６、３３・・・ｐ側金属電極、
１７、３４・・・ｎ側金属電極
【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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