(57)【要約】【課題】  エッチングストッパ層により、発光効率が低下しない改良されたリッジを有する半導体レーザとその製造方法を提案する。【解決手段】  エッチングストッパを用いない半導体レーザまたは発光効率を低下させることのないエッチングストッパを用いた半導体レーザが提案される。リッジは第３クラッド層をエッチングするエッチング工程により形成される。このエッチング工程は、ドライエッチングを行なう第１エッチング工程と、ウエットウッチングを行なう第２エッチング工程を含む。第１エッチング工程は、第２クラッド層の直上まで、第３クラッド層をドライエッチングし、第２エッチング工程はその仕上げのエッチングを行なう。【選択図】図２
2006093682.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形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成された第２導電型の第３クラッド層とを有し、少なくとも前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザであって、前記第３クラッド層が前記第２クラッド層上に直接接合して形成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
請求項１記載の半導体レーザであって、前記リッジが前記第３クラッド層を貫通する溝により形成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項３】
請求項１記載の半導体レーザであって、前記リッジが前記第３クラッド層から前記第２クラッド層の表面部分にまで達する溝により形成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項４】
請求項１記載の半導体レーザであって、前記第１クラッド層がｎ型のＡｌＧａＩｎＰで構成され、前記第２、第３クラッド層がｐ型のＡｌＧａＩｎＰで構成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項５】
第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成されたＡｌを含むエッチングストッパ層と、このエッチングストッパ層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第３クラッド層とを有し、前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザであって、前記エッチングストッパ層のＡｌ組成比が前記第３クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項６】
請求項５記載の半導体レーザであって、前記第１クラッド層がｎ型のＡｌＧａＩｎＰで構成され、前記第２、第３クラッド層がｐ型のＡｌＧａＩｎＰで構成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項７】
請求項５記載の半導体レーザであって、前記第１クラッド層がｎ型のＡｌｘ１Ｇａｙ１Ｉｎ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１）で構成され、前記第２、第３クラッド層がｐ型のＡｌｘ２Ｇａｙ２Ｉｎ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦1）で構成されたことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項８】
第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に直接接合して形成された第２導電型の第３クラッド層とを有し、少なくとも前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザの製造方法であって、前記リッジを形成するエッチング工程を含み、このエッチング工程は、前記第３クラッド層を所定の厚さまでドライエッチングする第１エッチング工程と、この第１エッチング工程の後で前記第３クラッド層をウエットエッチングする第２エッチング工程を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたＡｌを含む第２導電型ｐ型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成されたＡｌを含むエッチングストッパ層と、このエッチングストッパ層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第３クラッド層とを有し、前記エッチングストッパ層のＡｌ組成比が前記第３クラッド層のＡｌ組成比よりも大きく、前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザの製造方法であって、前記リッジを形成するエッチング工程を含み、このエッチング工程は、前記第３クラッド層を所定の厚さまでドライエッチングする第１エッチング工程と、この第１エッチング工程の後で前記エッチングストッパ層が露出するまで前記第３クラッド層をウエットエッチングする第２エッチング工程を含むことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９記載の半導体レーザの製造方法であって、前記第１エッチング工程では、半導体レーザの前記第３クラッド層に向かって照射レーザ光を与え、この照射レーザ光の入射光と、半導体レーザの内部からの反射光との干渉に基づき、前記ドライエッチングによるエッチング厚さを制御することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体レーザの製造方法であって、前記第１エッチング工程では、前記入射光と、前記活性層からの反射レーザ光との干渉に基づき、前記ドライエッチングによるエッチング厚さを制御することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の半導体レーザの製造方法であって、前記第１エッチング工程では、前記入射光と、前記半導体基板からの反射レーザ光との干渉に基づき、前記ドライエッチングによるエッチング厚さを制御することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１３】
請求項８記載の半導体レーザの製造方法であって、前記第１エッチング工程では、半導体レーザの前記第３クラッド層に向かって照射レーザ光を与え、この照射レーザ光に対する前記第２クラッド層と第３クラッド層との反射率の違いに基づき、前記ドライエッチングによるエッチング厚さを制御することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１４】
請求項９記載の半導体レーザの製造方法であって、前記第１エッチング工程では、半導体レーザの前記第３クラッド層に向かって照射レーザ光を与え、この照射レーザ光に対する前記エッチングストッパ層と第３クラッド層との反射率の違いに基づき、前記ドライエッチングによるエッチング厚さを制御することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光ディスクシステムあるいは光通信などに利用されるリッジを持った半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種のリッジを持った半導体レーザとして、リッジ型半導体レーザと、リッジ埋め込み型半導体レーザがある。リッジ型半導体レーザは、リッジの両側に溝が形成され、電流がリッジに集中するように構成される。また、リッジ埋め込み型半導体レーザは、リッジの両側に電流ブロック層が形成され、リッジに電流が集中するように構成される。
【０００３】
リッジ型半導体レーザは、この出願と同じ発明者による特願２００３−２１３１９号（特開２００４−２３５３８２号公報）に開示される。この特願２００３−２１３１９号に開示されたリッジ型半導体レーザは、ｎ型のＧａＡｓ基板の上に、下クラッド層、多重量子井戸構造の活性層、第１上クラッド層、エッチングストッパ層、第２上クラッド層が順次積層され、この第２上クラッド層の中央部にリッジが形成され、その両側に溝が形成されている。エッチングストッパ層は、第２上クラッド層にリッジを形成するためのエッチングを、そのエッチングストッパ層によりストップするために配置される。
【０００４】
リッジ埋め込み型半導体レーザは、特開２００３−６９１５４号公報に開示されている。この特開２００３−６９１５４号公報に開示されたリッジ埋め込み型半導体レーザでは、リッジはドライエッチングとそれに続くウエットエッチングにより形成されるが、ウエットエッチングをストップさせるために、エッチングストップ層を有している。
【０００５】
また、ウエットエッチングでリッジを形成する場合、エッチングストッパ層には、ウエットエッチングのレートがクラッド層と比べて小さい材料を用いる必要があるが、青色レーザでは、このような材料が見つかっていないため、通常、上記のようなエッチングストッパ層がない構造が用いられる。特開２０００−２９４８７５公報には、エッチングストッパ層を用いずに、活性層上の第１のｐ型窒化物半導体層の上にストライプ状の開口部を有する絶縁膜を形成し、その開口部上に第２の窒化物半導体層を成長させ、リッジを形成するものが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特願２００３−２１３１９号出願
【特許文献２】特開２００３−６９１５４号公報
【特許文献３】特開２０００−２９４８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、前記特許文献１、２に開示された半導体レーザは、いずれもエッチングストッパ層またはエッチングストップ層を使用するものである。しかも特許文献１のエッチングストッパ層は、下クラッド層、第１上クラッド層および第２クラッド層よりもＡｌ組成比が小さい。また特許文献２のエッチングストップ層は、Ａｌを含まないＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＩｎＰで構成され、そのＡｌ組成比は小さいと考えられる。これらのエッチングストッパ層またはエッチングストップ層は、屈折率が大きいために、このエッチングストッパ層またはエッチングストップ層の側に光分布が偏り、このため発光効率が低下し、特性が悪くなる課題が残る。
【０００８】
また、特許文献３では、エッチングストッパ層を使用しないが、絶縁膜の形成の前後に２度の半導体成長を行なう必要があり、生産性が低くなる問題点がある。
【０００９】
この発明は、このような課題を改善することのできる改良された半導体レーザとその製造方法を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明の第１の観点における半導体レーザは、第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成された第２導電型の第３クラッド層とを有し、少なくとも前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザであって、前記第３クラッド層が前記第２クラッド層上に直接接合して形成されたことを特徴とする。
【００１１】
また、この発明の第２の観点における半導体レーザは、第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成されたＡｌを含むエッチングストッパ層と、このエッチングストッパ層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第３クラッド層とを有し、前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザであって、前記エッチングストッパ層のＡｌ組成比が前記第３クラッド層のＡｌ組成比よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明の第１の観点における半導体レーザの製造方法は、第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成された第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に直接接合して形成された第２導電型の第３クラッド層とを有し、少なくとも前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザの製造方法であって、前記リッジを形成するエッチング工程を含み、このエッチング工程は、前記第３クラッド層を前記第２クラッド層の近くの所定の厚さまでドライエッチングする第１エッチング工程と、この第１エッチング工程の後で前記第３クラッド層をウエットエッチングする第２エッチング工程を含むことを特徴とする。
【００１３】
さらに、この発明の第２の観点における半導体レーザの製造方法は、第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、前記第１クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に形成されたＡｌを含むエッチングストッパ層と、このエッチングストッパ層上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第３クラッド層とを有し、前記エッチングストッパ層のＡｌ組成比が前記第３クラッド層のＡｌ組成比よりも大きく、前記第３クラッド層にリッジが形成された半導体レーザの製造方法であって、前記リッジを形成するエッチング工程を含み、このエッチング工程は、前記第３クラッド層を前記エッチングストッパ層の近くの所定の厚さまでドライエッチングする第１エッチング工程と、この第１エッチング工程の後で前記エッチングストッパ層が露出するまで前記第３クラッド層をウエットエッチングする第２エッチング工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の第１の観点における半導体レーザでは、第２の導電型の第２クラッド層上に形成される第２導電型の第３クラッド層が、第２クラッド層に直接接合して形成されており、これらの第２クラッド層と、第３クラッド層の間に、従来のようなエッチングストップ層が存在しない。従って、エッチングストップ層により、光分布がエッチングストップ層の側に偏ることがなくなり、発光効率が向上し、より高い光出力を持った半導体レーザを得ることができる。
【００１５】
また、この発明の第２の観点における半導体レーザでは、Ａｌを含む第２導電型の第２クラッド層上に形成されたＡｌ含むエッチングストッパ層が、その上に形成されたＡｌを含む第２導電型の第３クラッド層よりも大きなＡｌ組成比を有するので、このエッチングストッパ層による光分布の偏りが少なくなり、発光効率が向上し、より高い光出力を持った半導体レーザを得ることができる。
【００１６】
また、この発明の第１の観点における半導体レーザの製造方法では、リッジを形成するエッチング工程が、前記第３クラッド層を第２クラッド層の近くまでドライエッチングする第１エッチング工程と、この第１エッチング工程の後で前記第３クラッド層をウエットエッチングする第２エッチング工程を含み、第２エッチング工程では、残り少しの第３クラッド層を充分な制御性のもとにウエットエッチングすることができ、その結果として、エッチングストッパ層を使用することなく、リッジを形成できるので、光分布がエッチングストップ層の側に偏ることがなくなり、発光効率が向上し、より高い光出力を持った半導体レーザを得ることができる。また、第１クラッド層、活性層、第２、第３クラッド層を一度の結晶成長工程で生産性良く形成できる。
【００１７】
さらに、この発明の第２の観点における半導体レーザの製造方法では、リッジを形成するエッチング工程が、第３クラッド層を所定の厚さまでドライエッチングする第１エッチング工程と、この第１エッチング工程の後で前記エッチングストッパ層が露出するまで前記第３クラッド層をウエットエッチングする第２エッチング工程を含むので、第１エッチング工程で効率良くエッチングを行なった後、第２エッチング工程をエッチングストッパ層が露出した状態で確実にストップすることができ、併せて、Ａｌを含むエッチングストッパ層を使用し、このエッチングストッパ層が、Ａｌを含む第２導電型の第３クラッド層よりも大きなＡｌ組成比を持つので、光分布がこのエッチングストッパ層の側に偏るのを改善し、より発光効率が良く、より高い光出力の半導体レーザを得ることができる。また、第１クラッド層、活性層、第２クラッド層、エッチングストッパ層、第３クラッド層を一度の結晶成長工程で生産性良く形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
実施の形態１．
図１はこの発明の第１の観点による半導体レーザの実施の形態１を一部切断して示す斜視図、図２はそのＡ−Ａ線による断面図である。この実施の形態１の半導体レーザは、リッジ型半導体レーザであり、具体的にはリッジ型半導体赤色発光レーザである。
【００２０】
この実施の形態１の半導体レーザ１０は、薄いほぼ矩形形状に作られており、相対向する一対の端面１１、１２と、相対向する一対の側面１３、１４を有する。端面１１、１２は発光端面である。半導体レーザ１０の上面の中央には、ストライプ状のリッジ１５が形成される。このリッジ１５は、端面１１と端面１２との間を延びるように形成される。リッジ１５の両側には、一対の溝１６、１７がリッジ１５に沿って形成され、この溝１６、１７のさらに両側には、一対の側壁１８、１９が形成される。
【００２１】
半導体レーザ１０は、ｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板２０を用いて作られる。この半導体基板２０の上には、ｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第１クラッド層２１が半導体基板２０に直接接合するように形成され、この第１クラッド層２１の上には活性層２２が第１クラッド層２１に直接接合するように形成される。この活性層２２は、ＧａＩｎＰを井戸層、ＡｌＧａＩｎＰをバリア層とする多重量子井戸構造（ＭＱＷ構造）とされる。活性層２２の上には、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第２クラッド層２３が活性層２２に直接接合するように形成され、さらにこの第２クラッド層２３の上には、ｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第３クラッド層２４が第２クラッド層２３に直接接合するように形成される。
【００２２】
これらの半導体基板２０、第１クラッド層２１、活性層２２、第２クラッド層２３および第３クラッド層２４は、端面１１、１２および側面１３、１４に露出するように形成される。第１クラッド層２１の厚さは１．５〜４．０μｍ、そのキャリア濃度は０．３〜０．８×１０１８ｃｍ−３である。第２クラッド層２３の厚さは０．１〜１．０μｍ、そのキャリア濃度は０．３〜１．０×１０１８ｃｍ−３である。第３クラッド層２４の厚さは０．５〜２．０μｍ、そのキャリア濃度は０．３〜１．０×１０１８ｃｍ−３である。
【００２３】
各クラッド層２１、２３、２４を構成するＡｌＧａＩｎＰの組成は、正確には、（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐとされ、各クラッド層２１、２３、２４とも、Ａｌ組成比ｘは０．５〜０．７とされる。
【００２４】
第３クラッド層２４は、ストライプ状のリッジ１５と、一対の側壁１８、１９を構成する。リッジ１５と、一対の側壁１８、１９との間には、溝１６、１７がエッチング工程により形成される。第３クラッド層２４には、エッチング工程により、溝１６、１７が形成され、この溝１６、１７により、リッジ１５と、一対の側壁１８、１９に分離される。溝１６、１７は少なくとも第３クラッド層２４を貫通する深さで形成される。この溝１６、１７の深さは、ちょうど第２クラッド層２３の表面に達する深さ、または第２クラッド層２３の表面部分に達するように形成される。
【００２５】
半導体レーザ１０の端面１１、１２には、窓領域２５が形成される。この窓領域２５は、第３クラッド層２４から第２クラッド層２３、活性層２２を経て第１クラッド層２１に達する深さで形成される。この窓領域２５は、端面１１、１２に隣接する部分に、Ｚｎ拡散などにより形成され、活性層２２を無秩序化する。
【００２６】
リッジ１５の頂面には、ｐ型のＧａＡｓからなるコンタクト層２６が形成される。リッジ１５の両側側面、溝１６、１７の底面、側壁１８、１９の溝１６、１７に隣接する側面、および側壁１８、１９の頂面は、シリコン窒化膜などの絶縁膜２７で覆われる。この絶縁膜２７の上に、ｐ側電極２８が形成され、このｐ側電極２８はコンタクト層２６に低抵抗接合する。半導体基板２０の底部には、ｎ側電極２９が接合される。
半導体レーザ１０は、ｐ型電極２８からｎ型電極２９へ駆動電流を供給することにより、端面１１、１２から光出力Ｌを発生する。
【００２７】
さて、実施の形態１による半導体レーザの製造方法について説明する。まず、ｎ型のＧａＡｓからなる半導体基板２０を準備する。このＧａＡｓ基板２０の上に、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、第１クラッド層２１、活性層２２、第２クラッド層２３、第３クラッド層２４、コンタクト層２６を順次形成する。この状態では、矩形形状の半導体基板２０の上面に、第１クラッド層２１、活性層２２、第２クラッド層２３、第３クラッド層２４およびコンタクト層２６が順次積層される。
【００２８】
次に、端面１１、１２の近傍に、上面からＺｎなどを選択的に拡散して、窓領域２５を形成する。続いて、リッジ１５の頂面にだけコンタクト層２６が残るように、エッチングによりコンタクト層２６を選択的に除去する。この状態で、第３クラッド層２４に、リッジ１５、一対の側壁１８、１９を形成するためのエッチング工程を行なう。
【００２９】
このエッチング工程は、第３クラッド層２４に溝１６、１７を形成する選択エッチングであり、このエッチング工程は、ドライエッチングを行なう第１エッチング工程と、その後にウエットエッチングを行なう第２エッチング工程を含む。このエッチング工程は、コンタクト層２６のエッチングに続いて実行され、リッジ１５の頂面と、一対の側壁１８、１９の頂面をマスクした状態で、第３クラッド層２４に溝１６、１７を形成する。このエッチング工程では、最初にドライエッチングを行なう第１エッチング工程が実行され、その後にウエットエッチングを行なう第２エッチング工程が実行される。
【００３０】
第１エッチング工程では、第２クラッド層２３の直上まで、第３クラッド層２４がドライエッチングされる。この第１エッチング工程が終わった状態で、第３クラッド層２４に残される厚さを残存厚さと言う。第２エッチング工程は、第１エッチング工程に続き、仕上げのエッチングとして、第３クラッド層２４をウエットエッチングし、前記残存厚さを除去する。第１エッチング工程のドライエッチングは、サイドエッチングが少なく、リッジ１５の側面をほぼ垂直な側面とするのに有効である。第２エッチング工程のウエットエッチングは、第１エッチング工程のドライエッチングによるエッチング面のダメージを除去するのに有効である。
【００３１】
第１エッチング工程で第３クラッド層２４の残される残存厚さは、予め所定の設定値に設定される。この残存厚さの設定値の許容範囲は、０ｎｍから２００ｎｍであり、この許容範囲の中の好ましい好適範囲は、１０ｎｍから１００ｎｍの範囲である。１０ｎｍから１００ｎｍの好適範囲は、第２エッチング工程のウエットエッチングにより、第１エッチング工程のドライエッチングによるダメージを充分に除去し、且つ第２エッチング工程におけるウエットエッチングのバラツキの影響が残らないようにするための範囲である。残存厚さが０ｎｍとされる場合には、第２エッチング工程のウエットエッチングにより第２クラッド層２３の表面部分が少しエッチングされ、溝１６、１７が第２クラッド層２３の表面部分に達する結果となる。
【００３２】
この実施の形態１の具体的実施例では、前記残存厚さの設定値が、前記好適範囲の中で、３０ｎｍの厚さに設定された。第３クラッド層２４の厚さを、例えば１μｍとすると、第１エッチング工程では、その９７％の厚さがエッチングされる。この実施の形態１では、残存厚さは、レーザ装置からレーザ光を照射することにより、監視され、制御される。
【００３３】
具体的には、製造途中にある半導体レーザ１０の上部にレーザ装置が配置され、このレーザ装置からのレーザ光が半導体基板２０に向かって照射される。この半導体基板２０に向かって照射されるレーザ光を入射光として、この入射光と、活性層２２からの反射光との干渉に基づき、第３クラッド層２４のエッチングされたエッチング厚さを測定し、このエッチング厚さから前記残存厚さが監視され、制御される。その結果、残存厚さが所定の設定値に制御され、実施の形態１の具体的実施例では、残存厚さが設定値３０ｎｍになった時点で、第１エッチング工程によるドライエッチングが終了される。
【００３４】
第１エッチング工程によるドライエッチングは、例えばＩＣＰプラズマエッチング装置を用い、ＳｉＣｌ４／Ａｒガスをエッチングガスとして使用し、０．５Ｐａ程度の圧力で実行される。
【００３５】
第１エッチング工程が終了した後、製造中の半導体レーザ１０は、ウエットエッチング液に浸漬され、第３クラッド層２４に対する第２エッチング工程が実行される。ウエットエッチング液には、例えば弗酸が用いられる。
【００３６】
第２エッチング工程によるウエットエッチングは、前記第１エッチング工程による第３クラッド層２４の残存厚さに見合って、この残存厚さをエッチングするのに必要なエッチング時間を設定し、このエッチング時間だけ実行される。実施の形態１の具体的実施例では、残存厚さが３０ｎｍと設定されるので、第２エッチング工程のウエットエッチング時間は、この３０ｎｍの残存厚さをエッチングする時間に設定される。
【００３７】
前記残存厚さが０ｎｍと設定された場合には、第２エッチング工程によるエッチング時間は、単に、第１エッチング工程のドライエッチングによるエッチング表面のダメージを除去するために、例えば５〜１０ｎｍのウエットエッチングを行なうように、そのエッチング時間が設定される。
【００３８】
エッチング工程の終了した後、半導体レーザ１０の上面の全面に、絶縁膜２７が被着され、この絶縁膜２７は、リッジ１５の頂面部分においてエッチング除去され、コンタクト層２６を露出させる。その後に、ｐ側電極２８、ｎ側電極２９を形成する。
【００３９】
図３は実施の形態１による半導体レーザの屈折率と光出力分布を示すグラフである。図３において、横軸は、半導体レーザ１０の厚さの方向における位置を示す。曲線３０は屈折率を示し、中央の凹凸部分３１が活性層２２に対応する屈折率の変化部分を示す。また曲線３５は、この屈折率の変化に対応する光出力分布を示し、活性層２２に対応する部分にピーク３６を持った、このピーク３６の両側でほぼ対称な、なだらかな曲線となっている。
【００４０】
図４は、図３との対比のために、従来のリッジ型半導体レーザについて、図３と同様に屈折率と、光出力分布を示すグラフである。従来の半導体レーザは、各クラッド層２１、２３、２４よりも屈折率の大きいエッチングストッパ層を持っているため、図４に示すように、凹凸部分３１の左側、すなわち凹凸部分３１よりも上表面側に、屈折率の極大部分３２を持つ。この極大部分は、エッチングストッパ層の屈折率である。従来の半導体レーザでは、屈折率に極大部分３２が存在するため、光出力分布にも極大部分３７が現われ、光出力分布３５が極大部分３７側、すなわちフリーキャリア吸収の大きいｐ型クラッド層側に偏る。このために、発光効率が低下し、発光特性が悪くなる。
【００４１】
実施の形態１では、従来使用していたエッチングストッパ層またはエッチングストップ層を使用しないので、光出力分布が極大部分３７側に偏ることがなくなり、図３に示すように、光出力分布はピーク３６の両側でほぼ対称となり、ピーク３６の両側でともになだらかな曲線となるので、発光出力を増大し、発光効率を改善することができる。また、この実施の形態１では、半導体基板２０上に、各層２１〜２４、２６が互いに積層して結晶成長されるので、各層２１〜２４、２６を、一度の結晶成長工程で形成することができ、生産性を向上することができる。
【００４２】
エッチングストッパ層またはエッチングストップ層を有する従来の半導体レーザでも、光出力が５０ｍＷ程度であれば、発光効率の低下は認められないが、光出力が１００ｍＷを超える高出力レーザにあると、エッチングストッパ層またはエッチングストップ層に起因する発光効率の低下が問題となる。とくに、高出力化のために、共振器長を１０００μｍ以上とした、内部損失の割合が大きい長共振器レーザでは、発光効率の低下が顕著である。この発明の実施の形態１では、このような高出力レーザ、とくに長共振器レーザにおいても、エッチングストッパ層またはエッチングストップ層による発光効率の低下を解消することができる。
【００４３】
図５は、半導体レーザ１０の光出力特性を示し、横軸は駆動電流（ｍＡ）、縦軸は光出力（ｍＷ）である。この図５は電流に対する光出力を計算により求めたものである。曲線４０は実施の形態１による半導体レーザ１０の光特性であり、曲線４１は対比のために、エッチングストッパ層を有する従来のリッジ型半導体レーザの光特性である。実施の形態１では、曲線４０に示すように、曲線４１に比べて光出力が増加し、とくに駆動電流の大きな領域では、光出力がより大きく増加する。
【００４４】
なお、実施の形態１では、半導体レーザ１０の上部にレーザ装置からのレーザ光を照射し、その半導体レーザ１０への入射光と活性層２２からの反射光との干渉に基づき、第１エッチング工程のドライエッチングによる第３クラッド層２４のエッチング厚さを測定し、その残存厚さを監視するが、入射光と半導体基板２０からの反射光との干渉に基づいて、第１エッチング工程のドライエッチングによる第３クラッド層２４のエッチング厚さを測定し、その残存厚さを監視することも可能である。また、第２クラッド層２３と、第３クラッド層２４の組成が相違している場合には、それらのクラッド層２３、２４の反射率の違いに基づく反射光の変化の変化から、第３クラッド層２４のエッチング厚さ、その残存厚さを測定し、第１エッチング工程のドライエッチングの終了時点を決めることもできる。
【００４５】
実施の形態２．
図６はこの発明の第２の観点による半導体レーザの実施の形態２を一部切断して示す斜視図、図７はそのＢ−Ｂ線による断面図である。この実施の形態２の半導体レーザも、リッジ型半導体レーザであり、具体的にはリッジ型半導体赤色発光レーザである。
【００４６】
この実施の形態２による半導体レーザ１０Ａは、第２クラッド層２３と、第３クラッド層２４との間に、エッチングストッパ層２３４を持っているが、このエッチングストッパ層２３４は、第３クラッド層２４よりも、大きなＡｌ組成比を持ち、その屈折率は小さい。
【００４７】
エッチングストッパ層２３４は、具体的には、ＡｌＩｎＰから構成され、その厚さは２０ｎｍである。第１クラッド層２１、第２クラッド層２３、および第３クラッド層２４は、実施の形態１と同じである。第１クラッド層２１は、ｎ型の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐで構成され、そのＡｌ組成比は０．５〜０．７、不純物キャリア濃度は０．３〜０．８×１０１８ｃｍ−３、厚さは１．５〜４．０μｍである。第２クラッド層２３はｐ型の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐで構成され、そのＡｌ組成比ｘは０．５〜０．７、不純物キャリア濃度は０．３〜１．０×１０１８ｃｍ−３、厚さは０．１〜１．０μｍである。また第３クラッド層２４は、ｐ型の（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０．５Ｐで構成され、そのＡｌ組成比ｘは０．５〜０．７、不純物キャリア濃度は０．３〜１．０×１０１８ｃｍ−３、厚さは０．５〜２．０μｍである。エッチングストッパ層２３４のＡｌ組成比は、第３クラッド層２４のＡｌ組成比よりも大きく、０．５〜１．０の範囲にあり、具体的には、第２、第３クラッド層２３、２４のＡｌ組成比を０．６とし、エッチングストッパ層２３４のＡｌ組成比を０．８としている。
【００４８】
この実施の形態２でも、第３クラッド層２４に溝１６、１７を形成するエッチング工程は、実施の形態１と同じに実行される。このエッチング工程は、第３クラッド層２４の残存厚さが、０〜２００ｎｍの許容範囲、１０〜１００ｎｍの好適範囲の中の例えば３０ｎｍになるまで、第１エッチング工程のドライエッチングによりエッチングされ、その後の仕上げに、第２エッチング工程でウエットエッチングを行なう。エッチングストッパ層２３４は、第２エッチング工程のウエットエッチングをストップさせるもので、溝１６、１７からエッチングストッパ層２３４が露出したときに、第２エッチング工程のウエットエッチングを停止させる。
【００４９】
実施の形態２では、半導体レーザ１０Ａの上部にレーザ装置からのレーザ光を照射し、第３クラッド層２４とエッチングストッパ層２３４からの反射光の違いに基づき、第１エッチング工程のドライエッチングによる第３クラッド層２４のエッチング厚さを測定し、その残存厚さを監視する。しかし、レーザ装置からの入射光と、活性層２２からの反射光または半導体基板２０からの反射光との干渉に基づいて、第１エッチング工程のドライエッチングによる第３クラッド層２４のエッチング厚さを測定し、その残存厚さを監視することも可能である。
【００５０】
なお、エッチングストッパ層２３４を配置した点、および第３クラッド層２４のエッチング厚さを、第３クラッド層２４とエッチングストッパ層２３４からの反射光の違いに基づき測定する点以外は、実施の形態２は実施の形態１と同じに形成され、また実施の形態１と同じ方法で製造される。
【００５１】
図８は実施の形態２による半導体レーザの屈折率と光出力分布を示すグラフである。図８において、横軸は、半導体レーザ１０Ａの厚さの方向における位置を示す。図３と同様に、曲線３０は屈折率を示し、中央の凹凸部分３１が活性層２２に対応する屈折率の変化部分を示し、この凹凸部分３１の左側に、エッチングストッパ層２３４に対応した屈折率の小さい部分３４を有する。また曲線３５は、この屈折率の変化に対応する光出力分布を示し、活性層２２に対応する部分にピーク３６を持ち、このピーク３６の両側でほぼ対称な、なだらかな曲線となっている。
【００５２】
実施の形態２は、エッチングストッパ層２３４を有するものの、このエッチングストッパ層２３４のＡｌ組成比は第３クラッド層２４よりも大きく、屈折率は第３クラッド層２４よりも小さいので、光出力分布は曲線３５のように、ピーク３６の両側でほぼ対称で、なだらかであるので、光出力分布がエッチングストッパ層２３４側に偏ることはなく、実施の形態１と同様に、発光効率を増大し、光出力特性を改善することができる。また、この実施の形態２では、半導体基板２０上に、各層２１〜２３、２３４、２４、２６が互いに積層して結晶成長されるので、各層２１〜２３、２３４、２４、２６を、一度の結晶成長工程で形成することができ、生産性を向上することができる。
【００５３】
なお、実施の形態１、２は、リッジ型赤色半導体レーザであるが、ｐ型のクラッド層２３、２４のフリーキャリア吸収が光出力分布に影響するリッジ型半導体レーザであって、横基本モード発振のためリッジ幅とリッジ形状を制御する必要のある９８０ｎｍ半導体レーザおよび青色レーザなどにも、同様に適用できる。この場合、リッジ幅が狭く、垂直形状のリッジを形成することができるので、キングレベルの高い半導体レーザを得ることができる。また、リッジ型半導体レーザ以外にリッジ埋め込み型半導体レーザにも同様に適用できる。
【００５４】
例えば９８０ｎｍ半導体レーザでは、半導体基板２０がＧａＡｓ、第１クラッド層２１がｎ型のＡｌＧａＡｓ、第２、第３クラッド層２３、２４がｐ型のＡｌＧａＡｓで構成する。この９８０ｎｍ半導体レーザでも、実施の形態１と同様に、第３クラッド層２４を第２クラッド層２３に直接接合し、それらの間のエッチングストッパ層を使用しない構成または、実施の形態２と同様に、エッチングストッパ層２３４を用いながら、このエッチングストッパ層２３４のＡｌ組成比を第３クラッド層２４のＡｌ組成比よりも大きくする構成を採用する。
【００５５】
また、上記各実施の形態はいずれも単一の半導体チップで半導体レーザ１０，１０Ａを構成するものであるが、複数の半導体チップを並べた高出力の８００−１０００ｎｍ帯アレイレーザにも同様に適用できる。この場合には、発光効率が向上するので、動作電流の小さいアレイレーザを得ることができる。
【００５６】
実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３による窒化物系半導体レーザのリッジを含む中央部分の断面図である。この実施の形態３の半導体レーザも、この発明の第２の観点によるリッジ型半導体レーザである。この実施の形態３の窒化物系半導体レーザ１０Ｂは、リッジ構造およびＳＣＨ構造を有する青色発光レーザである。図９に示すように、この実施の形態３による窒化物系半導体レーザ１０Ｂにおいては、ＧａＮからなる半導体基板４０が使用され、その一主面であるＧａ面上に直接接合して、ｎ型のバッファ層４１を形成している。このｎ型のバッファ層４１は、ＧａＮ半導体基板４０上の表面の凹凸を低減し、その上層をできるだけ平坦に積層するために配置される。
【００５７】
このｎ型のバッファ層４１上に、ｎ型の第１クラッド層４２、ｎ側の光ガイド層４３、多重量子井戸構造の活性層４４、ｐ型の電子障壁層４５、ｐ側の光ガイド層４６、ｐ型のクラッド層４７、およびｐ型のコンタクト層４８が順次積層されている。ｎ型のバッファ層４１は、具体的には、ｎ型のＧａＮで構成され、その厚さは０〜１０μｍで、具体的には、例えば１μｍとされ、ｎ型不純物としてシリコンＳｉがドープされる。
【００５８】
ｎ型の第１クラッド層４２は、ｎ型のバッファ層４１上に直接接合して形成され、具体的には、Ａｌｘ１Ｇａｙ１Ｉｎ１−ｘ１−ｙ１Ｎ（０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）で構成される。この第１クラッド層４２のＡｌ組成比ｘ１は、０．０５〜０．２０で、具体的には、例えば０．１０とされる。また、第１クラッド層４２のＧａ組成比ｙ１は、０．８０〜０．９５とされ、具体的には、例えば０．９０とされる。この第１クラッド層４２のＡｌ組成比ｘ１を０．１０とし、Ｇａ組成比ｙ１を０．９０とした場合、Ｉｎ組成比は０となり、第１クラッド層４２は、ＡｌＧａＮで構成される。この第１クラッド層４２の厚さは、０．５〜４．０μｍとされ、具体的には、例えば１．０μｍとされ、そのｎ型不純物として、例えばシリコンＳｉがドープされる。ｎ側の光ガイド層４３は、第１クラッド層４２上に直接接合して形成され、具体的には、ｎ型のＧａＮで構成される。
【００５９】
多重量子井戸構造の活性層４４は、ｎ側の光ガイド層４３上に直接接合して形成され、具体的には、Ｉｎｚ１Ｇａ１−ｚ１Ｎ／Ｉｎｚ２Ｇａ１−ｚ２Ｎで構成される。この活性層４４は、障壁層としてのＩｎｚ１Ｇａ１−ｚ１Ｎ層と、井戸層としてのＩｎｚ２Ｇａ１−ｚ２Ｎ層とが交互に積層されたもので、具体的には、障壁層としてのＩｎｚ１Ｇａ１−ｚ１Ｎ層は、その厚さが７ｎｍで、Ｉｎ組成比ｚ１＝０．０２とされ、井戸層としてのＩｎｚ２Ｇａ1-ｚ２Ｎ層は、その厚さが３．５ｎｍで、Ｉｎ組成比ｚ２＝０．１４、井戸数が３とされる。活性層４４は、両端に井戸層がある場合とバリア層がある場合のどちらでも良い。
【００６０】
ｐ型の電子障壁層４５は、活性層４４上に直接接合して形成され、具体的には、ＡｌＧａＮで構成される。この電子障壁層４５は、厚さが０〜４０ｎｍで、具体的には、例えば１０ｎｍとされ、そのＡｌ組成比は０〜０．３、具体的には、例えば０．１８である。ｐ側の光ガイド層４６は、電子障壁層４５上に直接接合して形成され、具体的には、ｐ型のＧａＮで構成される。このｐ側の光ガイド層４６は、厚さが５０〜２００ｎｍで、具体的には、例えば１００ｎｍとされる。
【００６１】
ｐ型のクラッド層４７は、ｐ型の第２クラッド層４７１と、ｐ型の第３クラッド層４７２と、これらの第２、第３クラッド層４７１、４７２に挟まれたエッチングストッパ層４７３の３つの層から成る。第２クラッド層４７１は、ｐ側の光ガイド層４６上に直接接合して形成される。第２、第３クラッド層４７１、４７２は、具体的には、ともにＡｌｘ２Ｇａｙ２Ｉｎ１−ｘ２−ｙ２Ｎ（０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）で構成される。第２、第３クラッド層４７１、４７２のＡｌ組成比ｘ２は、０．０５〜０．２０で、具体的には、例えば０．０７とされる。また第２、第３クラッド層４７１、４７２のＧａ組成比ｙ２は、０．８０〜０．９５とされ、具体的には、例えば０．９３とされる。この第２、第３クラッド層４７１、４７２のＡｌ組成比ｘ２を０．０７とし、Ｇａ組成比ｙ２を０．９３とした場合、Ｉｎ組成比は０となり、第２、第３クラッド層４７１、４７２は、ともにＡｌＧａＮで構成される。第２クラッド層４７１は、その厚さが５０〜５００ｎｍで、例えば１００ｎｍとされ、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされる。第３クラッド層４７２は、エッチングストッパ層４７３上に直接接合して形成され、その厚さが２００ｎｍ〜４μｍで、具体的には、例えば４００ｎｍとされ、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされる。
【００６２】
エッチングストッパ層４７３は、第２クラッド層４７１上に直接接合して形成され、具体的には、Ａｌｘ３Ｇａｙ３Ｉｎ１−ｘ３−ｙ３Ｎ（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ３≦１）で構成される。このエッチングストッパ層４７３のＡｌ組成比ｘ３は、第２、第３クラッド層４７１、４７２のＡｌ組成比ｘ２よりも大きくされる。具体的には、このエッチングストッパ層４７３のＡｌ組成比ｘ３は、０．０６〜０．３０で、具体的には、例えば０．１０とされる。また、エッチングストッパ層４７３のＧａ組成比ｙ３は、０．７０〜０．９４で、具体的には、例えば０．９０とされる。このエッチングストッパ層４７３のＡｌ組成比ｘ３を０．１０とし、またＧａ組成比ｙ３を０．９０とした場合、Ｉｎ組成比は０となり、エッチングストッパ層４７３はＡｌＧａＮで構成される。エッチングストッパ層４７３は、その厚さが２．０ｎｍ〜４０ｎｍで、具体的には、例えば１０ｎｍとされ、ｐ型不純物は、ドープまたはアンドープのどちらでも良い。また、エッチングストッパ層４７３のＡｌ組成比ｘ３を第２、第３クラッド層のＡｌ組成比ｘ２よりも大きくし、エッチングストッパ層４７３の屈折率を、第２、第３クラッド層４７１、４７２の屈折率よりも小さくするならば、エッチングストッパ層４７３を、ＡｌＧａＮ以外のＡｌＧａＩｎＮ、または他のＧａＮ系半導体で構成しても良い。
【００６３】
ｐ型のコンタクト層４８は、第３クラッド層４７２上に直接接合して形成され、具体的には、ｐ型のＧａＮで構成される。このコンタクト層４８は、その厚さが５０〜５００ｎｍで、具体的には、例えば１００ｎｍとされ、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされる。
【００６４】
コンタクト層４８、第３クラッド層４７２およびエッチングストッパ層４７３には、例えば〈１−１００〉方向に向かって、エッチングにより、実施の形態１、２と同様に、リッジ１５が形成されている。このリッジ１５の幅は１〜５μｍで、具体的には、例えば２．２μｍとされる。このリッジ１５は、ＧａＮ半導体基板４０上にストライプ状に形成された数μｍ〜数十μｍ幅の高転位領域の間にある低欠陥領域に形成される。
【００６５】
このリッジ１５の側面部あるいはリッジ１６の横底面部の表面保護、および電気的絶縁のために、例えば厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２膜のような絶縁膜２７が、リッジ１５の両側面と溝１６、１７を覆うように形成されている。この絶縁膜２７のリッジ１５上の部分には、開口２７ａが設けられており、この開口２７ａにより、ｐ側電極２８とｐ型のコンタクト層４８との電気的接触が図られている。ｐ側電極２８は、例えばＰｄおよびＡｕ膜を順次積層した構造となっている。またＧａＮ半導体基板４０の一主面であるＧａ面とは反対側の底面であるＮ面には、ｎ側電極２９が形成されている。このｎ型電極２９は例えばＴｉおよびＡｕ膜を順次積層した構造となっている。
【００６６】
次に、この実施の形態３による窒化物系半導体レーザの製造方法について説明する。まず予め、サーマルクリーニングなどにより表面を清浄化したＧａＮ半導体基板４０上に有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、例えば１０００゜Ｃの成長温度でｎ型のバッファ層４１を成長させ、その後、同じくＭＯＣＶＤ法により、ｎ型の第１クラッド層４２、ｎ側の光ガイド層４３、多重量子井戸構造の活性層４４、ｐ型の電子障壁層４５、ｐ側の光ガイド層４６、ｐ型の第２クラッド層４７１、エッチングストッパ層４７３、ｐ型の第３クラッド層４７２およびｐ型のコンタクト層４８を順次積層する。ここで、これらの各層の成長温度は、例えば、第１クラッド層４２およびｎ側の光ガイド層４３については１０００゜Ｃ、活性層４４については７４０゜Ｃ、電子障壁層４５からコンタクト層４８までの各層については１０００゜Ｃとする。
【００６７】
以上の結晶成長が終了したウエハの全面に、レジストを塗布し、リソグラフィーにより溝１６、１７の形状に対応した所定形状のレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクとして、例えばＲＩＥ法によりｐ型の第３クラッド層４７２とエッチングストッパ層４７３のエッチングを行なう。このエッチングにより、光導波構造となるリッジ１５を作製する。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系ガスを用いる。このエッチング工程は、ドライエッチングを行なう第１エッチング工程と、その後にウエットエッチングを行なう第２エッチング工程を含む。
【００６８】
第１エッチング工程では、エッチングストッパ層４７３の最上部、内部または最下部までドライエッチングが行なわれる。また、必要な場合は、第２クラッド層４７１の一部までエッチングすることもできる。第２エッチング工程は、第１エッチング工程に続き、仕上げのエッチングとして、エッチングストップ層４７３をウエットエッチングして除去する。必要な場合は、第２クラッド層４７１の一部までエッチングすることもできる。第１エッチング工程のドライエッチングは、サイドエッチングが少なく、リッジ１５の側面をほぼ垂直な側面とするのに有効である。第２エッチング工程のウエットエッチングは、第１エッチング工程のドライエッチングによるエッチング面のダメージを除去するのに有効である。
【００６９】
第１エッチング工程におけるエッチング厚さは、レーザ装置からレーザ光を照射することにより、監視され、制御される。具体的には、半導体レーザの上部にレーザ装置からのレーザ光を照射し、第３クラッド層４７２とエッチングストップ層４７３からの、例えばＡｌの反射光の強度の違いにより、エッチングの終点を検出する。第１エッチング工程によるドライエッチングは、例えばＩＣＰプラズマエッチング装置を用い、ＳｉＣｌ４／Ａｒガスをエッチングガスとして使用し、０．５Ｐａ程度の圧力で実行される。
【００７０】
第１エッチング工程が終了した後、製造中の半導体レーザは、ウエットエッチング液に浸漬され、第３クラッド層４７２に対する第２エッチング工程が実行される。ウエットエッチング液には、例えば弗酸が用いられる。エッチング工程に続き、マスクとして用いたレジストパターンを残したまま、再び基板４０の上面全面に、例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより、例えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜２７を形成し、レジスト除去と同時にリッジ上にあるＳｉＯ2 膜を除去する、いわゆるリフトオフを行なう。これにより、リッジ上の開口２７ａが形成される。
【００７１】
次に、基板４０の上面全面に、例えば真空蒸着法によりＰｔおよびＡｕ膜を順次形成した後、レジスト塗布およびリソグラフィーおよび、ウエットエッチングあるいはドライエッチングにより、上面のｐ側電極２８を形成する。その後、基板４０の底面全面に、真空蒸着法によりＴｉおよびＡｌ膜を順次形成し、続いてｎ側電極２９をオーミック接触させるためのアロイ処理を行なう。この後、この基板４０を劈開などによりバー状に加工して両共振器端面を形成し、更にこれらの共振器端面に端面コーティングを施した後、このバーを劈開などによりチップ化する。以上により、本発明を用いた実施の形態３の窒化物系半導体レーザ１０Ｂが製造される。
【００７２】
図１０は、実施の形態３による半導体レーザの屈折率と光出力分布を示すグラフである。図１０（ａ）の縦軸は屈折率分布を、また図１０（ｂ）の縦軸は光出力分布を示す。この図１０（ａ）（ｂ）において、横軸は、ともに半導体レーザ１０Ｂの厚さの方向における位置を示す。図１０（ａ）において、符号５０〜５８、５７１〜５７３は、実施の形態３の半導体レーザ１０Ｂにおける各層の屈折率を示す。符号５０〜５８は、半導体基板４０〜コンタクト層４８のそれぞれの屈折率を、また符号５７１〜５７３は、層４７１〜４７３の屈折率を示す。図１０（ｂ）は、実施の形態３の半導体レーザ１０Ｂの光出力分布を、図１０（ａ）の屈折率に対応して示す。
【００７３】
実施の形態３では、実施の形態２と同様に、エッチングストッパ層４７３を用いるものの、そのＡｌ組成比ｘ３を、第２、第３クラッド層４７１、４７２のＡｌ組成比ｘ２よりも大きくしているので、図１０（ａ）の光出力分布は、活性層４４に対応する部分にピークを持ち、このピークの両側でほぼ対称な、なだらかな曲線となっている。活性層４４に対応するピークの左側では、エッチングストッパ層４７３のＡｌ組成比ｘ３が０．１０と大きく、エッチングストッパ層４７１の屈折率が小さくなるため、光出力分布が抑えられ、ピークの右側とほぼ対称な光出力分布が得られる。
【００７４】
図１１（ａ）（ｂ）は、図１０（ａ）（ｂ）との対比のために、従来の青色半導体レーザについて、図１０（ａ）（ｂ）と同様に屈折率と、光出力分布を示すグラフである。従来の半導体レーザは、屈折率の小さいエッチングストップ層４７３を持たないため、実施の形態３に比べ、光出力分布がフリーキャリア吸収の大きいｐ型クラッド層４７側に偏る。このために、発光効率が低下し、発光特性が悪くなる。
【００７５】
実施の形態３では、半導体基板４０上に、各層４１〜４８が互いに積層して結晶成長されるので、各層４１〜４８を、一度の結晶成長工程で形成することができ、生産性を向上することができる。
【００７６】
なお、実施の形態３では、第３クラッド層４７２とエッチングストッパ層４７３からのＡｌの反射光強度の違いにより、エッチングの終点を検出した。しかし、レーザ装置からの入射光と、活性層４４からの反射光または半導体基板４０からの反射光との干渉に基づいて、第１エッチング工程のドライエッチングによる第３クラッド層４７２のエッチング厚さを測定し、元の厚さからの残存厚さから、エッチングの終点を決めることも可能である。このエッチング終了検出方法によれば、実施の形態１にように、エッチングストップ層４７３が存在しない場合でも、精度良くエッチングの終点を決めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
この発明は、リッジを有する半導体レーザ、例えばリッジ型半導体レーザまたはリッジ埋め込み型半導体レーザに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】図１はこの発明による半導体レーザの実施の形態１を一部切断して示す斜視図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図３は実施の形態１の屈折率と光出力分布を示すグラフである。
【図４】図４は従来の半導体レーザの屈折率と光出力分布を示すグラフである。
【図５】図５は実施の形態１の光出力特性を示すグラフである。
【図６】図６はこの発明による半導体レーザの実施の形態２を一部切断して示す斜視図である。
【図７】図７は図６のＢ−Ｂ線による断面図である。
【図８】図８は実施の形態２の屈折率と光出力分布を示すグラフである。
【図９】図９はこの発明による半導体レーザの実施の形態３のリッジを含む中央部分の断面図である。
【図１０】図１０は実施の形態３の屈折率と光出力分布を示すグラフである。
【図１１】図１１は従来の半導体レーザの屈折率と光出力分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７９】
１０、１０Ａ、１０Ｂ：半導体レーザ、１１、１２：端面、１５：リッジ、
１６、１７：溝、
２０、４０：半導体基板、２１、４２：第１クラッド層、２２、４４：活性層、
２３、４７１：第２クラッド層、２４、４７２：第３クラッド層、
２３４、４７３：エッチングストッパ層。
【図１】
2006093682.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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