(57)【要約】【課題】  窓構造形成時の熱処理により共振器長方向へのＺｎ拡散を抑制し、利得部に均一な電流注入ができる半導体レーザを提供する。【解決手段】  第１導電型半導体基板１０１上に、第１導電型クラッド層１０３、活性層１０４、第２導電型クラッド層１０５，１０７、第２導電型中間層１０８および第２導電型コンタクト層１０９をこの順に積層する。各層１０３〜１０９からなる積層構造の光出射端面に第２導電型不純物を添加することにより窓領域が形成され、窓領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を含有した仕切領域２０５を形成する。【選択図】        図４−６
2006319120.tif 000002
【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導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層、および第２導電型コンタクト層をこの順に積層した積層構造を備える半導体レーザであって、
前記積層構造の光出射端面に第２導電型不純物添加により形成された窓領域を有し、前記窓領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を含有した仕切領域を有することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記仕切領域が前記第２導電型コンタクト層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記仕切領域が前記第２導電型クラッド層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記仕切領域が前記第２導電型クラッド層および前記第２導電型コンタクト層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記仕切領域に含有される前記第１導電型の不純物は、イオン注入により添加されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記仕切領域にイオン注入された前記第１導電型の不純物濃度が、１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３であることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記仕切領域の幅は、１μｍ〜１０μｍ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。
【請求項８】
前記仕切領域に含有される前記第１導電型の不純物は、Ｓｉ、Ｓe、Ｔｅのうちのいずれか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。
【請求項９】
第１導電型半導体基板上に、第１導電型不純物を添加しつつ第１導電型クラッド層を形成する第１工程と、
前記第１導電型クラッド層の上に活性層を形成する第２工程と、
前記活性層の上に、第２導電型不純物を添加しつつ第２導電型クラッド層、第２導電型キャップ層、第２導電型コンタクト層を形成する第３工程と、
前記第１工程、第２工程および第３工程により形成された積層構造の光出射端面に不純物添加により窓領域を形成する第４工程とを含む半導体レーザの製造方法であって、
前記第４工程では、窓領域となる領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を添加して仕切領域を形成した後、前記仕切領域の間の領域に第２導電型不純物を固相拡散により添加して前記窓領域を形成することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
前記第２工程では、前記活性層を多層構造に形成することを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記第４工程では、前記仕切領域に含有させる前記第１導電型不純物濃度が１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３になるようイオン注入を行うことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、特に窓構造を有する半導体レーザにおいて、窓構造形成時の熱処理により共振器長方向への不純物（Ｚｎ）拡散を抑制し、利得領域内の活性層において光吸収の少ない低閾値、低動作電流が可能な半導体レーザの構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を用いた半導体レーザは、６５０ｎｍ帯発振波長を有する赤色レーザとしてＤＶＤ等を処理対象とする光ディスク装置のピックアップ用光源として広く普及している。
【０００３】
ＤＶＤ市場の要求は、高倍速化や二層書き込みに対応した高出力赤色半導体レーザ、ポータブルプレーヤーに対応した低動作電流赤色半導体レーザである。特に高出力赤色半導体レーザは３００ｍＷ以上で安定動作が求められており、その実現方法は、端面窓構造を形成することで、ヘキ開端面での熱による融解や損傷（ＣＯＤ：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ）を抑制することの他に、ｐ型クラッド層に高濃度の不純物をドープすることで、電流注入したキャリアのオーバーフローを抑制することや、ｐ型クラッド層の膜厚を厚くすることで、ｐ型コンタクト層の光吸収を少しでも少なくすることが必須である。また、３００ｍＷ以上の安定な光出力を維持するには、光を発生させる活性層の利得領域において光吸収の無いことや均一な電流注入が必要である。
【０００４】
一般的に利用されるＡｌＧａＩｎＰ系高出力赤色半導体レーザの端面窓構造の形成方法を図１から図３−３を使って示す。図１のウエハの断面図に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２が形成され、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、ｎ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０３、活性層１０４、第１のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０５、ｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐエッチングストップ層１０６、第２のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０７、ｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ中間層１０８、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９からなるダブルへテロ接合（ＤＨ：Ｄｏｕｂｌｅ  Ｈｅｔｅｒｏ）構造が形成されている。
【０００５】
窓領域のＺｎ拡散を詳細に説明するため、図２−１は、図１に示すウエハの断面図において端面を拡大したものであり、Ｘ−Ｙ線で切り取り拡大したものを示す。
【０００６】
図２−２は、積層構造の光出射端面において、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上にＺｎの固相拡散源となるＺｎＯ２０１を気相成長層法（ＣＶＤ）により成膜し、ＺｎＯ２０１上にはフォトリソグラフィ工程により窓領域となる部分にレジスト２００を塗布したものを示す。
【０００７】
そのレジスト２００をマスクとして、バッファードフッ酸によりＺｎＯ２０１を選択エッチングし、続けて硫酸系のエッチャントを用い利得領域００４となるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を選択エッチングしたものを図２−３に示す。
【０００８】
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９をエッチングした後、ウエハ全面に誘電体膜２０２を形成したものを図２−４に示す。
【０００９】
誘電体膜２０２の形成後、熱処理（アニール）によってＺｎＯ２０１中のＺｎを活性層１０４まで固相拡散させる（図２−５）。この処理によりＺｎが拡散された窓領域００３では、活性層１０４の無秩序化が起こり、活性層１０４よりもバンドギャップの大きい窓構造が形成される。なお、図２−５において、符号２０３は、窓領域００３へＺｎ拡散させた場合の実際のＺｎの拡散領域を示す。符号２０４は領域２０３において、意図しないＺｎが拡散した領域（窓領域００３両側の利得領域００４）を示す。
【００１０】
次に、図３−１から図３−３を用いて、利得領域となるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９をエッチングせずにそのまま残した状態で上記と同様に端面窓構造を形成する方法を詳細に説明する。
【００１１】
図３−１は、積層構造の光出射端面において、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上にＺｎの固相拡散源となるＺｎＯ２０１を気相成長層法（ＣＶＤ）により成膜し、ＺｎＯ２０１上にはフォトリソグラフィ工程により窓領域となる部分にレジスト２００を塗布したものを示す。
【００１２】
そのレジスト２００をマスクとして、バッファードフッ酸によりＺｎＯ膜２０１を選択エッチングし、ウエハ全面に誘電体膜２０２を形成したものを図３−２に示す。
【００１３】
誘電体膜２０２の形成後、アニールによってＺｎＯ２０１中のＺｎを固相拡散させ活性層まで拡散させる（図３−３）。この処理によりＺｎが拡散された窓領域００３では、活性層１０４の無秩序化が起こり、活性層１０４よりもバンドギャップの大きい窓構造が形成される。なお、図３−３において、符号２０３は窓領域００３へＺｎ拡散させた場合の実際のＺｎの拡散領域を示す。符号２０４は領域２０３において、意図しないＺｎが拡散した領域（窓領域００３両側の利得領域００４）を示す。
【００１４】
上記の固相拡散源を用いたＺｎ拡散方法は、アニールによりｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９から活性層１０４まで積層方向（深さ方向）に拡散させるものである。この方法は、窓領域００３において十分な無秩序化がなされているが、窓領域００３の両側における利得領域００４内の活性層１０４内にも意図しないのにＺｎが拡散し（領域２０４）、無秩序化が起きる。このＺｎが拡散した領域２０４は、わずかな無秩序化が起こるため発振波長よりもバンドギャップエネルギーが大きくなる。理論的にはその領域では光吸収をしないが、発振波長のバンドギャップエネルギーとの差が小さいため実際は光吸収が起き損失が発生する。結果、高閾値、高動作電流になり半導体レーザの信頼性を損ねる課題がある。
【００１５】
アニール時における利得領域００４へのＺｎの拡散（２０４）の原因として、誘電体膜２０２と半導体層の界面において発生する歪による影響によってＺｎ拡散初期で利得領域００４に拡散し、さらにＡｓ系材料よりもＰ系材用の方が拡散しやすいことから、特に（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層では横方向の拡散が促進されると推定され）、結果として図２−５、図３−３に示すＺｎ拡散プロファイルになる。
【００１６】
従来の窓構造の形成方法の課題を、別の視点から捉え、工夫することで高信頼性の半導体レーザを作製する例として、例えば特許文献１、２に示されたような構造及び製造方法が提案されている。
【特許文献１】特開１１−２６８６６号公報
【特許文献２】特開平２００３−１４２７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし上記の従来技術は、窓領域００３の最表面層からプロトンを打ち込むことによって窓領域００３内を流れる無効電流を抑制することや、窓領域００３内のｎ型クラッド層をｐ型化し、ｐ型クラッド層をｎ型化させることで窓領域００３を電流非注入化させることで、素子の特性や信頼性を向上させる方法である。ところが、窓構造形成時のアニールにおいて窓領域００３の両側における利得領域００４内の活性層１０４へＺｎが拡散（２０４）することを抑制できていない。その結果、窓領域００３の両側の活性層１０４にＺｎが拡散（２０４）し意図しない無秩序化が起きるという課題を解決するに至らない。また、クラッド層にも同様にＺｎが拡散しているため、その領域は通電中や熱工程において活性層にＺｎが拡散しやすいことから信頼性に悪影響を及ぼす。このようなことから、窓構造形成時において、窓領域００３の両側における利得領域００４内の活性層１０４に不純物が拡散（２０４）することを抑制することが低閾値、低動作電流で高出力が可能な半導体レーザを作製することには必須である。
【００１８】
したがって、本発明の目的は、窓構造形成時において、アニールによる窓領域の両側における利得領域内の活性層への不純物拡散を抑制することで光吸収が発生せず低閾値、低動作電流で高出力かつ高信頼性なレーザ特性を得ることができる半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザは、第１導電型半導体基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層、および第２導電型コンタクト層をこの順に積層した積層構造を備え、積層構造の光出射端面に第２導電型不純物添加により形成された窓領域を有し、窓領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を含有した仕切領域を有する。
【００２０】
この構成によれば、積層構造の光出射端面に第２導電型不純物添加により形成された窓領域を有し、窓領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を含有した仕切領域を有するので、通電時において利得領域への第２導電型不純物の拡散を抑制することができる。
【００２１】
仕切領域を有しないと、窓領域近傍の第２導電型クラッド層や活性層に高濃度の第２導電型不純物が拡散する。結果、意図しない無秩序化が起こるだけでなく、通電中に拡散したＺｎが活性層に拡散し、低閾値、高信頼性で高出力な半導体レーザが作製できない。
【００２２】
第１導電型不純物を注入することによって、第２導電型不純物が拡散した場合に、第１導電型不純物とイオン結合をするため、第２導電型クラッド層や活性層への拡散を抑制でき、光吸収が無くかつ均一な電流注入ができることから、低閾値で高出力が可能な半導体レーザが得られる。
【００２３】
上記本発明の半導体レーザにおいては、仕切領域が前記第２導電型コンタクト層に形成されていることが好ましい。また、仕切領域が前記第２導電型クラッド層に形成されていてもよい。また、仕切領域が前記第２導電型クラッド層および前記第２導電型コンタクト層に形成されていてもよい。また、仕切領域に含有される第１導電型の不純物は、例えばイオン注入により添加される。また、仕切領域にイオン注入された前記第１導電型の不純物濃度が、１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３であることが好ましい。また、仕切領域の幅は、１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。また、仕切領域に含有される第１導電型の不純物は、Ｓｉ、Ｓe、Ｔｅのうちのいずれかであることが好ましい。
【００２４】
本発明の半導体レーザの製造方法は、第１導電型半導体基板上に、第１導電型不純物を添加しつつ第１導電型クラッド層を形成する第１工程と、第１導電型クラッド層の上に活性層を形成する第２工程と、活性層の上に、第２導電型不純物を添加しつつ第２導電型クラッド層、第２導電型キャップ層、第２導電型コンタクト層を形成する第３工程と、第１工程、第２工程および第３工程により形成された積層構造の光出射端面に不純物添加により窓領域を形成する第４工程とを含み、第４工程では、窓領域となる領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を添加して仕切領域を形成した後、仕切領域の間の領域に第２導電型不純物を固相拡散により添加して前記窓領域を形成する。
【００２５】
この方法によれば、窓領域となる領域の両側の第２導電型層に第１導電型の不純物を添加して仕切領域を形成した後、仕切領域の間の領域に第２導電型不純物を固相拡散により添加して前記窓領域を形成するので、窓構造形成時において、アニールによる窓領域の両側における利得領域内の活性層への不純物拡散を抑制することで光吸収が発生せず低閾値、低動作電流で高出力かつ高信頼性なレーザ特性を得ることができる半導体レーザが得られる。
【００２６】
上記本発明の半導体レーザの製造方法においては、活性層を多層構造に形成することが好ましい。また、第４工程では、仕切領域に含有させる第１導電型不純物濃度が１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３になるようイオン注入を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、仕切領域を設けたことにより、窓構造形成時のアニールにおいて、窓領域両側における利得領域内の活性層への不純物拡散を抑制することができる。このことから、光吸収の無い低閾値、低動作電流で高出力な半導体レーザを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
（実施の形態１）
図１は、本発明における積層構造を有する半導体レーザを示したものである。本実施の形態における半導体レーザは以下に示す構造を有している。
【００３０】
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、ドーパント濃度：７．０×１０１７ｃｍ−３、以下、ドーパント濃度については値のみ記す）上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、７．０×１０１７ｃｍ−３）が０．５μｍ厚で形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７や活性層１０４などの結晶性を良好にさせるために必要である。
【００３１】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、２．０μｍ厚のｎ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ、７．０×１０１７ｃｍ−３）、９２ｎｍ厚の活性層１０４（ノンドープ）、２４０ｎｍ厚の第１のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ量、９．０×１０１７ｃｍ−３）、１０ｎｍ厚のｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ、１．５×１０１８ｃｍ−３）、１．３５μｍ厚の第２のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．２×１０１８ｃｍ−３）、５０ｎｍ厚のｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ中間層１０８（Ｚｎドープ、１．５×１０１８ｃｍ−３）、２００ｎｍ厚のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９（Ｚｎドープ、１．５×１０１８ｃｍ−３）からなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００３２】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及び中間層１０８の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、および中間層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。なお、各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されており、各層の不純物は、それぞれの層が結晶成長する際に同時に添加される。
【００３３】
窓構造形成におけるＺｎ拡散を詳細に説明する。積層構造の光出射端面において、窓領域００３の両側のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を選択的にエッチングするため、フォトリソグラフィ工程を用いレジスト２００を塗布し、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を硫酸系のエッチャントを用い除去したものを図４−１に示す。
【００３４】
アニールによる窓領域００３の両側における利得領域００４内の活性層２０４（図２−５、図３−３参照）へのＺｎ拡散を抑制するために、レジスト２００をマスクとしてＳｉを注入源としてイオン注入したものを図４−２に示す。図４−２において、符号２０５はｎ型不純物であるＳｉのイオン注入によって形成された仕切領域を示す。仕切領域２０５の幅は１μｍ〜１０μｍの範囲が好ましい。また、仕切領域２０５に含有させる前記第１導電型不純物濃度が１×１０１６ｃｍ−３〜１×１０２０ｃｍ−３が好ましい。
【００３５】
注入後、レジスト２００を有機溶剤で除去し、ウエハ全面にＺｎＯ２０１を成膜したものを図４−３に示す。
【００３６】
窓領域００３以外のＺｎＯを除去するために、フォトリソグラフィ工程を用いレジスト２０６を窓領域００３に塗布したものを図４−４に示す。
【００３７】
そのレジスト２０６をマスクとして、バッファードフッ酸によりＺｎＯ２０１を選択エッチングし、続けて硫酸系のエッチャントを用い利得領域００４のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を選択エッチングしたものを図４−５に示す。
【００３８】
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９をエッチングした後、ウエハ全面にＳｉＯ２２０２を形成しアニールによってＺｎＯ２０１中のＺｎを固相拡散させ活性層１０４まで拡散させる（図４−６）。この処理によりＺｎが拡散された窓領域００３では、活性層１０４の無秩序化が起こり、活性層１０４よりもバンドギャップの大きい窓構造００３が形成される。符号２０３はＺｎ拡散領域（十分な無秩序化がなされた領域）を示す。
【００３９】
従来の窓構造形成方法では、課題で記載したように利得領域００４内の活性層にＺｎが拡散するという課題を生じるが、本発明の実施の形態１では、第１導電型（ｎ型）不純物であるＳｉを注入したことにより形成された仕切領域２０５において、ＺｎとＳｉとがイオン結合によって相互に引き合うため、それ以上利得領域００４への拡散を抑制することができる。このことから図４−６に示すように窓領域００３の積層方向（深さ方向）にのみＺｎ拡散させることができる。また、イオン注入する深さをｐ−ＧａＩｎＰ中間層１０８までにとどめても横方向のＺｎ拡散が従来の窓構造形成よりも押さえることが可能である。なお、仕切領域２０５は、Ｓｅ、またはＴｅの注入によって形成することもできる。
【００４０】
窓構造形成後、素子構造に形成したものを図６および図７に示す。図７は図６のα−β線断面図である。第２のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０７からなるリッジの側部には、３００ｎｍ厚のｎ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ電流ブロック層１１０（Ｓｉドープ、５．０×１０１７ｃｍ−３）が形成され、ｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ中間層１０８及びｎ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ電流ブロック層１１０の上には、３．０μｍ厚のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１１（Ｚｎドープ、５×１８１８ｃｍ−３）が形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１１の上面にｐ側電極１１３が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１２が形成されている。
【００４１】
このような層構成、工程を行うことにより、窓領域００３側面における利得領００４域内の活性層２０４（図２−５、図３−３参照）へのＺｎ拡散を抑制でき、意図しない無秩序化が形成されないことから、低閾値、低動作電流で高信頼性が可能な高出力半導体レーザが実現可能である。また、通電時において利得領域への第２導電型不純物の拡散を抑制することができる。
【００４２】
仕切領域を有しないと、窓領域近傍の第２導電型クラッド層や活性層に高濃度の第２導電型不純物が拡散する。結果、意図しない無秩序化が起こるだけでなく、通電中に拡散したＺｎが活性層に拡散し、低閾値、高信頼性で高出力な半導体レーザが作製できない。
【００４３】
第１導電型不純物を注入することによって、第２導電型不純物が拡散した場合に、第１導電型不純物とイオン結合をするため、第２導電型クラッド層や活性層への拡散を抑制でき、光吸収が無くかつ均一な電流注入ができることから、低閾値で高出力が可能な半導体レーザが得られる。
【００４４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２の積層構造は実施の形態１と同様であることから図１を用いて説明する。
【００４５】
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、ドーパント濃度：７．０×１０１７ｃｍ−３、以下、ドーパント濃度については値のみ記す）上に０．５μｍ厚のｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、７．０×１０１７ｃｍ−３）が形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７や活性層１０４などの結晶性を良好にさせるために必要である。
【００４６】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、２．０μｍ厚のｎ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ、７．０×１０１７ｃｍ−３）、９２ｎｍ厚の活性層１０４（ノンドープ）、２４０ｎｍ厚の第１のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ量、９．０×１０１７ｃｍ−３）、１０ｎｍ厚のｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ、１．５×１０１８ｃｍ−３）、１．３５μｍ厚の第２のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．２×１０１８ｃｍ−３）、５０ｎｍ厚のｐ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ中間層１０８（Ｚｎドープ、１．５×１０１８ｃｍ−３）、２００ｎｍ厚のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９（Ｚｎドープ）からなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００４７】
また、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９のキャリア濃度に関して、最初の１００ｎｍ（下層側）は１．５×１０１８ｃｍ−３ドープされ、残りの１００ｎｍ（上層側）は３．０×１０１９ｃｍ−３ドープされている。
【００４８】
ここで、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９のキャリア濃度を上層と下層とで異ならせている理由について説明する。ｐ型電極とｐ−ＧａＡｓコンタクト層の接触面積が非常に小さいため、コンタクト層濃度として、３．０×１０１９ｃｍ−３ドープしないと電極と半導体の接触抵抗が上がり、特性としてよくない（動作電圧の上昇、チップ温度上昇）。ただし、下の層までこの濃度であると、Ｚｎがクラッド層や活性層に拡散してしまい信頼性に悪影響を及ぼすので下の層の濃度を１桁落としている。
【００４９】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及び中間層１０８の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、中間層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。なお、各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されており、各層の不純物は、それぞれの層が結晶成長する際に同時に添加される。
【００５０】
窓構造形成におけるＺｎ拡散を詳細に説明する。積層構造の光出射端面において、アニールによる利得領００４域内の活性層１０４へのＺｎ拡散を抑制するために、レジスト２００を図５−１に示すように塗布する。
【００５１】
そのレジスト２００をマスクとし、Ｓｉを注入源としてイオン注入したものを図５−２に示す。図５−２において、符号２０５はｎ型不純物であるＳｉのイオン注入によって形成された仕切領域を示す。
【００５２】
注入後、レジスト２００を有機溶剤で除去し、ウエハ全面にＺｎＯ２０１を成膜する。窓領域００３以外のＺｎＯ２０１を除去するために、フォトリソグラフィ工程を用いレジスト２０６を窓領域に塗布したものを図５−３に示す。
【００５３】
そのレジスト２０６をマスクとして、バッファードフッ酸によりＺｎＯ２０１を選択エッチングし、ウエハ全面にＳｉＯ２２０２を形成したものを図５−４に示す。
【００５４】
アニールによってＺｎＯ２０１中のＺｎを固相拡散させ活性層１０４まで拡散させる（図５−５）。この処理によりＺｎが拡散した窓領域００３では、活性層１０４の無秩序化が起こり、活性層１０４よりもバンドギャップの大きい窓構造が形成される。なお、図５−５において、符号２０３は窓領域００３のみＺｎが拡散した領域であり、十分な無秩序化がなされた領域を示す。
【００５５】
従来の窓構造形成方法では、課題で記載したように利得領域内の活性層にＺｎが拡散する課題を生じるが、本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同様に、第１導電型であるＳｉを注入したことにより形成された仕切領域２０５において、ＺｎとＳｉとがイオン結合等によって相互に引き合うため、それ以上利得領域への拡散を抑制することができる。
【００５６】
このことから、図５−５に示すように窓領域の積層方向（深さ方向）にＺｎ拡散させることができる。また、イオン注入する深さ方向をｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９だけ、または、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９とｐ−ＧａＩｎＰ中間層１０８に注入するだけでも横方向のＺｎ拡散が従来の窓構造形成よりも押さえることが可能である。
【００５７】
窓構造形成後、素子構造に形成したものを図８および図９に示す。図９は図８のα−β線断面図である。第２のｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０７からなるリッジ側部および窓領域にはＳｉＮ電流ブロック膜１１０が３００ｎｍ形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上にはｐ側電極１１３が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１２が形成されている。また、ｐ電極をサブマウントに安定して接着できるようリッジの両端にＳｉＮ１１０により絶縁されたリッジ部を設けている。
【００５８】
このような層構成、工程を行うことにより、窓領域の両側における利得領域内の活性層へのＺｎ拡散を抑制でき、意図しない無秩序化が形成されないことから、低閾値、低動作電流で高信頼性が可能な高出力半導体レーザが実現可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る半導体レーザは、低閾値、低動作電流で高出力かつ高信頼性を有する半導体レーザを実現でき、ＤＶＤ等に用いられる赤色半導体レーザに適用する上で特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態における半導体レーザの積層構造を示す断面図である。
【図２−１】図１におけるＸ−Ｙ部分の拡大図である。
【図２−２】従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図２−３】従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図２−４】従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図２−５】従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図３−１】他の従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図３−２】他の従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図３−３】他の従来の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図４−１】本発明の実施の形態１の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図４−２】本発明の実施の形態１の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図４−３】本発明の実施の形態１の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図４−４】本発明の実施の形態１の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図４−５】本発明の実施の形態１の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図４−６】本発明の実施の形態１の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図５−１】本発明の実施の形態２の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図５−２】本発明の実施の形態２の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図５−３】本発明の実施の形態２の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図５−４】本発明の実施の形態２の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図５−５】本発明の実施の形態２の半導体レーザの窓構造の形成方法を示す工程順断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１の半導体レーザを光出射方向から見た断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１の半導体レーザを共振器端面方向から見た断面図である。
【図８】本発明の実施の形態２の半導体レーザの鳥瞰図である。
【図９】本発明の実施の形態２の半導体レーザを共振器端面方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０１  ｎ−ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ−ＧａＡｓバッファ層
１０３  ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４  活性層（歪量子井戸活性層）
１０５  第１のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０６  ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストップ層
１０７  第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０８  ｐ−ＧａＩｎＰ中間層
１０９  ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１１０  誘電体膜（ＳｉＮ）
２００  レジスト膜
２０１  ＺｎＯ膜
２０２  誘電体膜（ＳｉＯ２）
２０３  Ｚｎ拡散領域（十分な無秩序化がなされた領域）
２０４  窓領域側面における利得領域内の活性層
２０５  仕切領域
【図１】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図２−４】
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【図２−５】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図３−３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図４−３】
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【図４−４】
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【図４−５】
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【図４−６】
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【図５−１】
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【図５−２】
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【図５−３】
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【図５−４】
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【図５−５】
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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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