(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層の各層をエピタキシャル結晶成長する工程と、  上記工程後、第２導電型第１上クラッド層上に第１の絶縁膜を成膜し、この第１の絶縁膜表面にストライプ状のフォトレジストを形成する工程と、
上記工程で形成したフォトレジストをマスクとして第１の絶縁膜の上面から活性層に達する手前まで不純物のイオン注入を行ってからフォトレジストを除去した後、アニールをして活性層のディスオーダを行って窓構造領域を形成する工程と、
上記工程後、窓構造領域を含めて第１の絶縁膜中にストライプ状の開口を設け、この開口を設けた第１の絶縁膜を選択成長マスクとして第２導電型第１上クラッド層上に、第２導電型第２上クラッド層、コンタクト層をエピタキシャル成長してリッジを形成する工程と、
上記工程後、ウエハ表面に第２の絶縁膜を成膜し、この第２の絶縁膜のうちのリッジ上部の部分を除去した後、このリッジ上部および第１導電型半導体基板の裏面にそれぞれ電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層のエピタキシャル結晶成長に続けて、第２導電型第１上クラッド層上に第２導電型の表面保護層を結晶成長することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ装置の製造方法に関し、特に端面部分に窓構造を有する高出力動作が可能な半導体レーザ装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の半導体レーザ装置の構造を示す図であり、図６(a) は半導体レーザ装置の斜視図、図６(b) は図６(a) のｂ−ｂにおける断面図、即ち半導体レーザ装置の共振器長方向の断面図、図６(c) は図６(a) のｃ−ｃ線における断面図、即ち半導体レーザ装置の共振器長方向に対して垂直な方向の断面図である。図において、１はｎ型ＧａＡｓ基板、２は厚さが１．５〜２μｍであるｎ型Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ下クラッド層（ｘ＝０．５）、３はＡｌy Ｇａ1-y Ａｓ（ｙ＝０．０５〜０．１５）ウエル層（図示せず）とＡｌz Ｇａ1-z Ａｓ（ｚ＝０．２〜０．３５）バリア層（図示せず）から構成されている量子井戸構造活性層で、上下に厚さ約３５ｎｍの上記バリア層と同じ組成の光ガイド層（図示せず）を備え、その間に厚さ１０ｎｍのウエル層と厚さ約１０ｎｍのバリア層が交互に合わせて５層、即ちウエル層３層とバリア層２層が積層されて構成されている。４は厚さが０．０５〜０．５μｍであるｐ型Ａｌr Ｇａ1-r Ａｓ（ｒ＝０．５）第１上クラッド層、１０はｐ型Ａｌr Ｇａ1-r Ａｓ（ｒ＝０．５）第２上クラッド層で、第１上クラッド層４と第２上クラッド層１０とを合わせた厚さは約１．５〜２．０μｍである。１１は厚さが０．５〜１．０μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１７はプロトン注入領域、１５はｎ側電極、１４はｐ側電極、１８はＳｉ（シリコン）イオン注入とアニールとを用いて形成されたＳｉ拡散領域である。また、この半導体レーザ装置の大きさは共振器長方向の長さが３００〜６００μｍ、幅が約３００μｍである。
【０００３】
次に、この従来の半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
図７は、図６に示した従来の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図であり、図において、図６と同一符号は同一又は相当する部分を示し、６はストライプ状の第１のフォトレジスト、２０は第２のフォトレジスト、３０は活性領域を示している。
【０００４】
この従来の半導体レーザ装置は、次のようにして製造される。まず、ＭＯＣＶＤ法等により、成長温度を６５０〜７５０℃、Ｖ／III 比を５０〜３００、成長速度を１μｍ／ｈの成長条件下、ウエハ状のｎ型ＧａＡｓ基板１上１に下クラッド層２、量子井戸構造層３、第１上クラッド層４を順次エピタキシャル結晶成長させる。この成長後のウエハの断面図を図７(a) に示す。次に、この第１上クラッド層４表面にフォトレジストを塗布し、これをパターニングして、図７(b) に示すようにレジスト共振器長方向となる方向に伸び、レーザ共振器端面となる位置に達しないストライプ状の第１のフォトレジスト６を形成する。このフォトレジスト６と半導体レーザ装置の共振器端面となる位置との間隔は２０μｍ程度となるようにし、このストライプ状のフォトレジスト６のレーザ共振器長方向に垂直な方向の長さは１．５〜５μｍとする。
【０００５】
続いて、該フォトレジスト６をマスクとして第１クラッド層４の上面から活性層３に達する手前までＳｉのイオン注入を行った後、フォトレジスト６を除去する。Ｓｉイオン注入時のＳｉドーズ量は１×１０13〜１×１０15cm-2程度とする。なお、フォトレジスト６の下部の領域にはフォトレジスト６がマスクとして作用し、この領域へのイオン注入を妨げるので、Ｓｉイオン注入領域は形成されない。ここで、フォトレジスト６を除去した後、活性層３のディスオーダを行う為にアニールを行う。活性層３のディスオーダはイオン注入しただけでは起こらない。つまり、アニールによりＳｉ原子を結晶中で拡散させて初めてディスオーダが生じる。このようなアニールとしてはウエハをＡｓ圧にかけた雰囲気下で７００℃以上の温度で行う方法が一般的である。この結果、図７(c) に示すようにＳｉ拡散領域１８が形成され、この領域１８内の量子井戸構造活性層３はディスオーダされる。このディスオーダされた量子井戸構造活性層３のレーザ共振器端面近傍となる領域が窓構造として機能する窓構造領域となる。また、活性層３のディスオーダされた領域以外の部分は、活性領域となる。
【０００６】
次に、図７(d) に示すように第１上クラッド層４上に第２上クラッド層１０、コンタクト層１１を順次エピタキシャル再成長させた後、コンタクト層１１の上面をフォトレジストで覆い、フォトリソグラフィ技術によってパターニングして図７(e) に示すように上記ストライプ状の第１のフォトレジスト６が形成されていた領域上に該第１のフォトレジスト６とほぼ同じ大きさのレーザ共振器長方向に伸びるストライプ状の第２のフォトレジスト２０を形成し、該フォトレジスト２０をマスクとしてコンタクト層１１の上面から第２上クラッド層１０中にピークが位置するようにプロトン注入を行う。これにより、コンタクト層１１、及び第２上クラッド層１０にプロトン注入された領域１７が形成され、この領域１７が高抵抗領域となり電流ブロック層として機能する。
【０００７】
最後に、レジスト２０を除去した後、コンタクト層１１上にｐ側電極１４を形成し、基板１側にｎ側電極１５を形成し、へき開によりレーザ共振器端面１９を形成して、図６に示すような窓構造を備えた半導体レーザ装置を得る。
【０００８】
次に、図６に示した従来の窓構造を有する半導体レーザ装置の動作を以下に説明する。
ｐ側電極１４側に＋（正極）、ｎ側電極１５側に−（負極）となるように電圧を印加すると、ホール（正孔）はｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層４を経て量子井戸構造活性層３へ、また電子はｎ型ＧａＡｓ半導体基板１、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２を経て量子井戸構造活性層３にそれぞれ注入され、量子井戸構造活性層３の活性領域において電子とホールの再結合が発生し、量子井戸層内で誘電放出光が生ずる。そして、キャリアの注入量を十分高くして導波路の損失を越える光が発生すればレーザ発振が生じる。一方、プロトン注入した領域１７は注入により高抵抗となるためこの領域は電流が流れない。すなわち、プロトン注入されていないストライプ状の部分のみ電流は流れ、この領域でレーザ発振が生じる。
【０００９】
次に、窓構造について説明する。
一般に、０．７５〜１．０μｍ帯の波長のレーザ光を発するＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ装置の最大光出力は端面破壊が発生する光出力で決定される。この端面破壊は端面領域では注入されたキャリアが表面準位を介して非発光再結合することにより端面領域でキャリアが減少して実効的なバンドギャップが縮小する結果、端面近傍でレーザ光の再吸収が生じ、吸収による熱で半導体レーザ装置を構成する結晶自体が溶融しレーザ共振器の機能を果たさなくなるためである。よって、高光出力動作を実現するためにはより高い光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。このためには端面領域でレーザ光を吸収しにくくする構造、つまりレーザ光に対して“透明”となるような窓構造が非常に有効である。ここで、窓構造とはレーザ光を発する活性層の活性領域よりもバンドギャップエネルギーが高くなるような領域をレーザ共振器端面近傍に設けることにより得られるものである。図６に示した従来の半導体レーザ装置においては、活性層３が量子井戸構造からなっているため、このような窓構造がＳｉイオン注入と熱処理工程（アニール）とによる量子井戸構造３のディスオーダを利用して形成されている。
【００１０】
図８は、上記ディスオーダを説明するための活性層３近傍のアルミ組成比のプロファイルを示す図であり、図８(a) はディスオーダする前の量子井戸構造活性層３のアルミ組成比のプロファイルを、図８(b) はディスオーダした後の量子井戸構造活性層３のアルミ組成比のプロファイルをそれぞれ示している。図８において、図６と同一符号は同一または相当する部分を示しており、２１、２２、及び２３はそれぞれ活性層３のウエル層、バリア層、及び光ガイド層を示している。また、図において縦軸はＡｌ組成比を示し、横軸は下クラッド層２、活性層３、及び上クラッド層４の結晶成長方向の高さ位置を示し、Ａｌ2 はウエル層２１のアルミ組成比、Ａｌ1 はバリア層２２及び光ガイド層２３のアルミ組成比、Ａｌ3 はディスオーダされた後の活性層３のアルミ組成比を示している。図８(a) に示すような量子井戸構造活性層３にＳｉをイオン注入とアニールとを用いて拡散させると、これらの拡散に伴いウエル層２１とバリア層２２とを構成する原子が混じり合い、図８(b) に示すように、この拡散された領域がディスオーダされる。この結果、ディスオーダされた量子井戸構造活性層３のアルミ組成比はバリア層２２、及び光ガイド層２３のアルミ組成比Ａｌ1 とほぼ等しいアルミ組成比Ａｌ3 となり、活性層３の実効的なバンドギャップエネルギーはバリア層２２、光ガイド層２３とほぼ等しい値になる。よって図６に示した従来の半導体レーザ装置においては、量子井戸構造活性層３のディスオーダされた領域の実効的なバンドギャップエネルギーがディスオーダされていない活性層３の実効的なバンドギャップエネルギーより大きくなるため、量子井戸構造活性層３のディスオーダされた領域がレーザ光に対して“透明”な窓構造として機能するようになり、量子井戸構造活性層３のレーザ共振器端面の近傍の領域が窓構造領域となる。
【００１１】
このような窓構造半導体レーザ装置では、窓の効果により、窓の無い半導体レーザ装置と比較してＣＯＤレベルが向上するので５０ｍＷ以上の高出力動作においても長期にわたって安定に動作することができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の窓構造を有する半導体レーザ装置における活性領域の光閉じ込めは、ｎ型ＧａＡｓ基板１に対して垂直方向では量子井戸構造活性層３とｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２とｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層４の屈折率差によって行っている。よって、素子内では垂直方向の光閉じ込めは両端面全体にわたって有効に行われる。一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１に対して水平方向では、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０におけるプロトン注入領域１７が高抵抗の電流ブロック層としての機能を発揮することによって活性領域の光閉じ込めが行われる。しかしながら、端面近傍の窓領域では、窓形成と同時にディスオーダされた領域が水平方向に拡がっているため、水平方向の光閉じ込めが行われない。したがって、レーザ光は導波路がなくなった部分から回折効果により拡がるため、垂直方向においては端面から拡がり出すが、水平方向は窓領域が始まる部分から拡がり出す。両者の差は非点隔差と呼ばれ、レンズで集光する際に水平方向と垂直方向で焦点の位置が異なり、小さなスポットサイズで絞れないため、光ディスク用やファイバーに集光する用途に利用し難いという問題があった。
【００１３】
ところで、図９は、従来の他のリッジ型半導体レーザ装置の製造方法を示し、このリッジ型半導体レーザ装置は、次のようにして製造される。すなわち、図９(a) に示すように、まず、半導体基板１上に、下クラッド層２、活性層３、上クラッド層４、第１コンタクト層１１を順次結晶成長した後、第１コンタクト層１１上にＳｉＯ2 等のストライプ状のマスク２００を形成する。ついで、図９(b) に示すように、このマスク２００を用いて、第１コンタクト層１１および上クラッド層４を所定の深さまでウエットエッチングしてリッジを成形する。そして、図９(c) に示すように、エッチング除去した領域に電流ブロック層１７，１７０を埋め込み形成する。最後に、マスク２００を除去した後全面に第２コンタクト層を形成し、この第２コンタクト層上と基板１の裏面にそれぞれ電極を形成することにより、リッジ型の半導体レーザ装置が製造される。しかしながら、上記の製造方法では、リッジ導波路がウエットエッチングにより成形されるため、リッジ部分以外の上クラッド層４の層厚、いわゆる残し厚を再現性よく形成することが困難であり、この層厚がばらついて水平方向の光閉じ込めに悪影響を与えるという問題があった。
【００１４】
この発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、水平方向の光閉じ込めが良好で、しかも、非点隔差のない窓構造を有する高出力動作が可能な半導体レーザ装置の製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層の各層をエピタキシャル結晶成長する工程と、上記工程後、第２導電型第１上クラッド層上に第１の絶縁膜を成膜し、この第１の絶縁膜表面にストライプ状のフォトレジストを形成する工程と、上記工程で形成したフォトレジストをマスクとして第１の絶縁膜の上面から活性層に達する手前まで不純物のイオン注入を行ってからフォトレジストを除去した後、アニールをして活性層のディスオーダを行って窓構造領域を形成する工程と、上記工程後、窓構造領域を含めて第１の絶縁膜中にストライプ状の開口を設け、この開口を設けた第１の絶縁膜を選択成長マスクとして第２導電型第１上クラッド層上に、第２導電型第２上クラッド層、コンタクト層をエピタキシャル成長してリッジを形成する工程と、上記工程後、ウエハ表面に第２の絶縁膜を成膜し、この第２の絶縁膜のうちのリッジ上部の部分を除去した後、このリッジ上部および第１導電型半導体基板の裏面にそれぞれ電極を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、上記の半導体レーザ装置の製造方法において、上記第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層のエピタキシャル結晶成長に続けて、第２導電型第１上クラッド層上に第２導電型の表面保護層を結晶成長することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の第１の実施の形態１による半導体レーザ装置を示しており、図１(a) は、この実施の形態１における半導体レーザ装置の斜視図、図１(b) は、共振器方向におけるリッジ部分の断面図である。
【００２０】
この実施の形態１における半導体レーザ装置は、以下の構造を有する。すなわち、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１上に、ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２、量子井戸構造活性層３、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層４が結晶成長されている。量子井戸構造活性層３のレーザ共振器端面近傍には、Ｓｉ等のイオン注入後にアニールによりディスオーダされた窓構造領域８が形成されている。なお、イオン注入はＳｉイオン以外にＺｎ（亜鉛）イオン等その他のものを使用することができる。ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層４上には、断面が台形形状のｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０と、このｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１が形成されている。このｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０は、上記活性層３で発生した光の導波路となるリッジを形成している。このリッジの両側のｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層４上には、第１絶縁膜５が形成されており、この第１絶縁膜５上とリッジの側面部には、第２絶縁膜１３が形成されている。そして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１と第２絶縁膜１３の上にｐ側電極１４が形成されており、また、基板１の裏面にｎ側電極１５が形成されている。
【００２１】
上記各層の層厚は、ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層２が１．５〜２μｍ、量子井戸構造活性層３が約１μｍ、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層４が０．０５〜０．５μｍ、第１絶縁膜５が０．０３〜０．２μｍ、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０が１．５〜２μｍ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１が０．５〜１μｍ、第２絶縁膜１３が０．０３〜０．２μｍである。
【００２２】
次に、上記量子井戸構造活性層３の構造を説明する。
図４は、上記量子井戸構造活性層３の活性領域におけるアルミ組成比のプロファイルを示す。同図を参照して、量子井戸構造活性層３は厚み８ｎｍのＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓウエル層２１と厚み１０ｎｍのＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓバリア層２２から構成されており、その上下に厚み３０ｎｍの上記バリア層２２と同じ組成のＡｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ光ガイド層２３を備える。すなわち、量子井戸構造活性層３は、光ガイド層２３の間に、三層のウエル層２１と二層のバリア層２２が交互に合わせて五層積層されたものであり、０．７８μｍの波長の光を発振する。また、この量子井戸構造活性層３のレーザ端面近傍における窓構造領域では、図８(b) に示すように、量子井戸構造活性層３のアルミ組成比は、ディスオーダされて、バリア層２２と光ガイド層２３のアルミ組成比とほぼ等しくなっている。従って、このディスオーダされた窓構造領域の実効的なバンドギャップエネルギーは、ディスオーダされていない活性領域の実効的なバンドギャップエネルギーより大きくなり、量子井戸構造活性層３のレーザ端面近傍は、活性領域で発生したレーザ光に対し“透明”な窓構造として機能することとなる。
【００２３】
次に、この実施の形態１の半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
図２は、実施の形態１による半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図であり、実施の形態１に係る半導体レーザ装置は、以下の工程により製造される。
【００２４】
まず、図２(a) に示すように、ＭＯＣＶＤ法等により、成長温度を６５０〜７５０℃、Ｖ／III 比を５０〜３００、成長速度を１μｍ／ｈの成長条件下、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１上に、ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓクラッド層２、量子井戸構造活性層３、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１クラッド層４の各層をエピタキシャル結晶成長する。
【００２５】
つぎに、図２(b) に示すように、結晶成長後、ウエハ表面に第１の絶縁膜５を成膜する。成膜方法としては熱ＣＶＤ等が一般的であるが、その他適宜所望の方法を使用することができる。
【００２６】
そして、図２(c) に示すように、この第１の絶縁膜５表面にフォトレジストを塗布し、これをパターニングして、レーザ共振器長方向となる方向に伸び、レーザ共振器端面となる位置に達しないストライプ状のフォトレジスト６を形成する。このフォトレジスト６と半導体レーザ装置の共振器端面となる位置との間隔は２０μｍ程度となるようにし、このストライプ状のフォトレジスト６のレーザ共振器長方向に垂直な方向の長さは１．５〜５μｍとする。なお、このフォトレジストのサイズは、適宜変更することが可能である。
【００２７】
続いて、図２(c) に示すように、該フォトレジスト６をマスクとして第１の絶縁膜５の上面から活性層３に達する手前までＳｉイオン注入を行う。Ｓｉイオン注入時のＳｉドーズ量は１×１０13〜１×１０15cm-2程度とする。フォトレジスト６の下部の領域にはフォトレジスト６がマスクとして作用し、この領域へのイオン注入を妨げるので、Ｓｉイオン注入領域は形成されない。なお、このイオン注入は、Ｓｉイオン以外にＺｎ（亜鉛）等を用いることも可能である。
【００２８】
そして、フォトレジスト６を除去した後、活性層３のディスオーダを行う為にアニールを行う。この活性層３のディスオーダは、イオン注入しただけでは起こらず、アニールによりＳｉ原子を結晶中で拡散させて初めてディスオーダが生じる。このようなアニールとしてはウエハをＡｓ圧にかけた雰囲気下で７００℃以上の温度で熱処理する方法が一般的である。
【００２９】
この結果、Ｓｉイオン注入領域の量子井戸構造活性層３はディスオーダされる。このディスオーダされた量子井戸構造活性層３のレーザ共振器端面近傍となる領域が、上述のように、窓構造として機能する窓構造領域８となる。
【００３０】
次に、図２(d) の斜視図に示すように、第１の絶縁膜５中にストライプ状の開口７を設ける。この開口はフォトレジスト６とは異なり、窓領域８をも含めて設けられる。
【００３１】
該ストライプ状の第１の絶縁膜５を選択成長マスクとして、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１を順次エピタキシャル再成長する。このとき、開口部７には図２(e) に示すような断面が台形形状を有するリッジ１２が形成されるが、第１の絶縁膜５上は結晶成長は生じない。
【００３２】
そして、図２(f) に示すように、ウエハ全面に第１の絶縁膜５の成膜時と同様な手段である熱ＣＶＤ等で第２の絶縁膜１３を成膜した後、フォトリソグラフィ技術と絶縁膜エッチング技術によってリッジ上部の第２の絶縁膜１３を除去して、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１を露出させる。
【００３３】
次いで、このｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１上にｐ側電極１４を形成し、また、ｎ型ＧａＡｓ基板１側にｎ電極１５を形成した後、へき開によりレーザ共振器端面を形成することにより、図１に示すような窓構造を備えた半導体レーザ装置が得られる。
【００３４】
次に、実施の形態１の窓構造を有する半導体レーザ装置の作用効果について説明する。
この半導体レーザ装置における活性領域の光閉じ込めは、ｎ型ＧａＡｓ基板１に対して垂直方向では量子井戸構造活性層３とｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２とｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層４の屈折率差によって行っている。よって、素子内では垂直方向の光閉じ込めは両端面全体にわたって有効に行われる。一方、図６に示す従来の半導体レーザ装置の構造で問題となった窓領域における水平方向の光閉じ込めに関しては、実施の形態１の半導体レーザ装置では、図１(b) から明らかなように、リッジ導波路となるｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層１０が窓領域まで達している。したがって、この実施の形態１の半導体レーザ装置は、水平方向の光閉じ込めが窓領域まで完全に行われている。すなわち、リッジ導波路では、リッジ部分直下の活性層３とリッジ部分以外での活性層３における実効的な屈折率差により、水平方向に屈折率差が生じ、これにより、水平方向の光閉じ込めが実現される。
【００３５】
このような構造を有する実施の形態１における半導体レーザ装置によれば、レーザ光は水平、垂直方向ともレーザ端面から拡がり出すので、非点隔差は通常の窓構造の無い半導体レーザ装置と同等なものが得られ、光ディスクやファイバー等の集光する用途においても有効に利用できる半導体レーザ装置を実現することができる。
【００３６】
一方、図９に示す従来のリッジ導波路を有する半導体レーザ装置はリッジ導波路はウエットエッチングにより形成していたため、リッジ部分以外のｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓクラッド層４の層厚、いわゆる残し厚を再現性良く形成することが困難であった。しかしながら、この実施の形態１における製造方法のように（図２参照。）、選択成長によりリッジ１２を形成することにより、ウエットエッチングで形成していた残し厚は、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層４の結晶成長時における層厚に一致する。従って、この実施の形態１の半導体レーザ装置の製造方法によれば、層厚の調整をウエットエッチングより容易な結晶成長により行っているため、層厚の再現性・均一性等が良く所望の残し厚を確実に維持することができ、その結果、リッジ部における水平方向の光閉じ込めを設計通りに行え、レーザ特性の優れた半導体レーザ装置を実現することができる。
【００３７】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２の半導体レーザ装置の断面図を示す。
この実施の形態２における半導体レーザ装置は、ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１クラッド層４上に表面保護層１６を設けた構造を有しており、上記実施の形態１のエピタキシャル構造にｐ型ＧａＡｓ表面保護層１６を挿入したものである。つまり、実施の形態１では第１回目の成長後はウエハ表面はｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１クラッド層４となっているが、Ａｌを含んだｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１クラッド層４は酸化されやすい傾向がある。よって実施の形態２のようにｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１クラッド層４表面にｐ型ＧａＡｓ表面保護層１６を設けることにより酸化し難くない、第２回目の結晶成長時に品質のより優れた結晶が得られるため、レーザ特性が安定し、かつ信頼性にも優れた半導体レーザ装置が得られるという利点がある。
【００３８】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３における半導体レーザ装置は、上記実施の形態１．２の半導体レーザ装置に使用したＡｌＧａＡｓ量子井戸構造活性層３に代えて、０．９８μｍ波長の光を発振するＩｎＧａＡｓ量子井戸構造活性層とするものである。
【００３９】
図５に示すように、このＩｎＧａＡｓ量子井戸構造活性層は、厚み３０ｎｍのＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓからなる光ガイド層２３の間に、厚み８ｎｍのＩｎＧａＡｓからなるウエル層２１と、厚み約２０ｎｍのＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ａｓからなるバリア層２２を交互に合わせて三層、即ち二層のウエル層２１と一層のバリア層２２が積層されたものである。
【００４０】
また、この実施の形態３における半導体レーザ装置のその他の構造は、上記の実施の形態１．２のものと同様である。
【００４１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されない。例えば、実施の形態１〜３の半導体レーザ装置に使用した量子井戸構造活性層３を、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ量子井戸構造活性層等、その他種々の量子井戸構造活性層としてもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態１〜３におけるｎ型ＧａＡｓ基板を、ｐ型とし、各層の導電型を逆のものを用いること、さらには、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１を形成することなくｐ側電極１４を設けること等、適宜変更を加えることが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法によれば、第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層の各層をエピタキシャル結晶成長する工程と、上記工程後、第２導電型第１上クラッド層上に第１の絶縁膜を成膜し、この第１の絶縁膜表面にストライプ状のフォトレジストを形成する工程と、上記工程で形成したフォトレジストをマスクとして第１の絶縁膜の上面から活性層に達する手前まで不純物のイオン注入を行ってからフォトレジストを除去した後、アニールをして活性層のディスオーダを行って窓構造領域を形成する工程と、上記工程後、窓構造領域を含めて第１の絶縁膜中にストライプ状の開口を設け、この開口を設けた第１の絶縁膜を選択成長マスクとして第２導電型第１上クラッド層上に、第２導電型第２上クラッド層、コンタクト層をエピタキシャル成長してリッジを形成する工程と、上記工程後、ウエハ表面に第２の絶縁膜を成膜し、この第２の絶縁膜のうちのリッジ上部の部分を除去した後、このリッジ上部および第１導電型半導体基板の裏面にそれぞれ電極を形成する工程とを備えているので、選択成長によりリッジを形成することにより、リッジ部分以外の第１上クラッド層の層厚、いわゆる残し厚を再現性良く形成することができるため、水平方向の光閉じ込めが良好で、しかも、リッジが窓領域まで形成されるため、非点隔差のない半導体レーザ装置を製造することができるという効果がある。
【００４６】
この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記の半導体レーザ装置の製造方法において、上記第１導電型半導体基板上に、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層のエピタキシャル結晶成長に続けて、第２導電型第１上クラッド層上に第２導電型の表面保護層を結晶成長するので、第２導電型第１上クラッド層が酸化し難く、しかも、第２回目の結晶成長時に品質のより優れた結晶が得られるため、レーザ特性が優れ、かつ信頼性の高い半導体レーザ装置を製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１における半導体レーザ装置を示す斜視図(a) 及び断面図(b) である。
【図２】  実施の形態１における半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】  この発明の実施の形態２における半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図４】  実施の形態１における量子井戸構造活性層のアルミ組成比のプロファイルである。
【図５】  この発明の実施の形態３における半導体レーザ装置の量子井戸活性層のアルミ組成比のプロファイルである。
【図６】  従来の半導体レーザ装置を示す斜視図(a) 及び断面図(b)(c)である。
【図７】  図６に示す従来の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】  図６に示す従来の半導体レーザにおけるディスオーダする前の量子井戸構造活性層３のアルミ組成比のプロファイル(a) 、およびディスオーダした後の量子井戸構造活性層３のアルミ組成比のプロファイル(b) である。
【図９】  従来の他の半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板、２  ｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ下クラッド層、３  量子井戸構造活性層、４  ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第１上クラッド層、５  第１絶縁膜、６  ストライプ状のフォトレジスト、７  第１絶縁膜中のストライプ状開口、８  Ｓｉ注入された窓領域、９  レーザ共振器端面近傍に形成された窓構造領域、１０  ｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ａｓ第２上クラッド層、１１  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１２  リッジ、１３  第２絶縁膜、１４  ｐ側電極、１５  ｎ側電極、１６  ｐ型ＧａＡｓ表面保護層、１７  プロトン注入領域、１８  Ｓｉ拡散領域、１９  レーザ共振器端面、２０  第２のフォトレジスト、２１  量子井戸構造活性層中のウエル層、２２  量子井戸構造活性層中のバリア層、２３  量子井戸構造活性層中の光ガイド層、３０  活性領域、１７０  第２電流ブロック層、２００  マスク。
【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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【図８】
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【図９】
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