(57)【要約】【課題】  半導体レーザ素子の製造方法に関し、エッチング精度が良く、良好なレーザ特性が得られる製造方法を提供することにある。【解決手段】  第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａを形成する際、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層７ａからｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層７ｂの上端部までの間の中間位置にｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０を形成する。そして、前記第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａを選択ウェットエッチングし、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０及びｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層７ｂ表面でエッチングを停止させるようにして、半導体レーザ素子を製造する方法である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ型ＧａＡｓ基板表面に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、活性層、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層を順次積層する工程と、
前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層及び前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層をフォトリソ法によりストライプ状になるように、第１のエッチングをする工程と、
前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層及び前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層を挟持するｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層、及び前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層上にストライプ状の三角部からなるｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層を形成する工程と、
前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層が覆われるように前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層表面に、第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層、及び第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層を順次積層する工程と、
前記第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層を第２のエッチングにより除去する工程と、
前記ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層及び前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層を第３のエッチングにより除去する工程と、
前記第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層及び前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層、及びｐ型オーミック電極を順次積層する工程と、
前記ｎ型ＧａＡｓ基板裏面にｎ型オーミック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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流狭窄層を有する内部狭窄型の半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体レーザ素子の製造方法について、例えば、非特許文献１に記載されており、その内容について図２を用いて説明する。
図２は、従来の半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ａ）は（第１工程）、（ｂ）は（第２工程）、（ｃ）は（第３工程）、そして（ｄ）は（第４工程）を示す。
【０００３】
（第１工程）
図２−（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２と、活性層３と、第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４と、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層５と、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａと、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂと、を順次積層する。
【０００４】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ上に、図示しないストライプ状のフォトレジストパターンを形成する。その後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ及び第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａをドライエッチングによりエッチングを行い、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａとｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂとからなるストライプ状の台形状のリッジ部６を形成する。
【０００５】
更に、前記フォトレジストパターンを除去後、ＭＯＣＶＤ法により、及びｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層５表面にｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａを積層する。
こうして、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層５表面には、リッジ部６の両側面を挟持する一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａが形成される。
【０００６】
一方、リッジ部６上には、一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａと同じ組成のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが積層される。その際、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂは、ストライプ状の三角部８を構成する。
【０００７】
ここで、リッジ部６上に形成されたｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが三角部８となる理由について説明する。
リッジ部６上での結晶成長では、リッジ部６の両側面に連結して形成される結晶面として（１１１）Ｂ面が現れる。
【０００８】
（１１１）Ｂ面のエピタキシャル成長速度が（１００）面等の成長速度に比べて著しく小さいため、上述のように一度（１１１）Ｂ面が発生すると、この面に対しては結晶成長がほぼ停止し、リッジ部８上での結晶成長は（１００）面上でのみ進行する。したがって、最終的には（１１１）Ｂ面からなる側壁が閉じたところでリッジ部６上での結晶成長自体もほとんど停止する。その結果、リッジ部６上に積層されたｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂの断面形状は、三角形状となり、三角部８が形成される。
【０００９】
次に、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂ、及び一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａ表面にｎ型ＧａＡｓキャップ層９をｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが覆われるように積層する。
【００１０】
（第２工程）
図２−（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓキャップ層９表面に中央部が開口した図示しないフォトレジストパターンを形成した後、ｎ型ＧａＡｓキャップ層９をリッジ部６表面からｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂの上端部までの中央位置までドライエッチングして開口部Ｔを形成する。
【００１１】
（第３工程）
図２−（ｃ）に示すように、図示しない前記フォトレジストパターンを除去後、フッ酸系エッチング液によりｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂを選択的にエッチング除去して、リッジ部６のｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂを露出させる。
【００１２】
（第４工程）
図２−（ｄ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓキャップ層９及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ表面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１を積層する。
さらに、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１上にｐ型オーミック電極１２を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１に前記した積層方向と逆方向にｎ型オーミック電極１３を形成して、半導体素子Ｂを得る。
【００１３】
以上のように、電流狭窄層を有する内部狭窄型の半導体レーザ素子を得ることができるものである。
【非特許文献１】第５７回応用物理学会学術講演会／講演予稿集Ｎｏ．３／ｐ９２１／７ａ−ＫＨ−７（１９９６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上述したように、従来の半導体レーザ素子では、ｎ型ＧａＡｓキャップ層９に開口部Ｔを形成する際、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂの厚さは、通常０．６μｍ程度と薄いものであった。そのため、リッジ部６表面からｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂ上端部までの位置でエッチングを精度良く停止できない場合が生じ、レーザ特性を悪化させることがあった。
例えばエッチング不足により、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが十分露出しない場合、（第３工程）でｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが除去できないため、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂとｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂとの間で逆接合となり、電流の流れが阻止されることにより、レーザ発光を得られないといった問題を生じていた。
【００１５】
また、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが完全に除去され、更に一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａまでもがオーバーエッチングされた場合には、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂも除去され、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａが露出するため、空気中で第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａの表面に絶縁性の酸化物が形成されてしまう。この状態で（第４工程）と同様にして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１を形成すると、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａとｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１とは前記の酸化物を介して接合されるため、電流の流れが阻止されることにより、レーザ発光を得ることができないといった問題を生じていた。
【００１６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、エッチング精度が良く、良好なレーザ特性が得られる半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の手順を有する。
即ち、請求項１に係る発明は、ｎ型ＧａＡｓ基板１表面に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２、活性層３、第１のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４、ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層５、第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６ａ、及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂを順次積層する工程と、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ及び前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６ａをフォトリソ法によりストライプ状になるように、第１のエッチングをする工程と、前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ及び前記第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層６ａを挟持するようにｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層７ａ、及び前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ上にストライプ状の三角部からなるｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層７ｂを形成する工程と、前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層７ｂが覆われるように前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層７ａ表面に、第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０、及び第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ｂを順次積層する工程と、前記第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ｂを第２のエッチングにより除去する工程と、前記ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０及び前記ｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層７ｂを第３のエッチングにより除去する工程と、前記第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａ及び前記ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１、及びｐ型オーミック電極１２を順次積層する工程と、前記ｎ型ＧａＡｓ基板１裏面にｎ型オーミック電極１３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である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層の形成の際、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層からｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層の上端部までの間の中間位置にＡｌＧａＡｓからなるエッチング停止層を形成し、前記第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層を選択ウェットエッチングする際に、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層及びｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層上でエッチングを停止するので、ｎ型ＧａＡｓキャップ層を精度良くエッチングしてｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層及びｎ型Ａｓ上積み層を露出させることができるようにしている。
したがって、精度良く、ｎ型Ａｓ上積み層の中間位置でエッチングを停止することが可能となる。
このため、レーザ特性の良好な半導体レーザ素子を製造できるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１を用いて説明する。
図１は、その実施例に係る半導体レーザ素子の製造方法を説明するための断面模式図であり、（ａ）は（第１工程）、（ｂ）は（第２工程）、（ｃ）は（第３工程）、そして（ｄ）は（第４工程）を示す。
【００２０】
（第１工程）
図１−（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層２と、活性層３と、第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４と、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層５と、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａと、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂと、を順次積層する。
【００２１】
次に、フォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ表面にストライプ状の図示しないフォトレジストパターンを形成する。その後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ及び第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａをドライエッチングによってエッチングし、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６ａとｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂとからなるストライプ状の台形状のリッジ部６を形成する。
【００２２】
更に、前記の図示しないフォトレジストパターンを除去後、ＭＯＣＶＤ法により結晶成長を行って、リッジ部６上及びｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層５上にｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａを積層する。
こうして、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層５上には、リッジ部６の両側面を挟持する一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａが形成される。
【００２３】
一方、リッジ部６上には、一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａと同じ組成のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが積層される。この際、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂは、三角部８を形成する。
三角部８が形成される理由については従来例で説明した理由と同じである。
【００２４】
更に、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂ上及び一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａ上に、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂよりも層厚の薄い第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａを積層する。その後、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０、第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ｂを順次積層する。即ち、第１及び第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａ及び９ｂで、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０を挟んだ構造にする。
その際、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０の厚さはエッチング停止としての役割を果たす１００Å以上であればよい。
ここで、ＡｌＧａＡｓは空気中の酸素と反応して酸化してしまうため、空気と触れる層には空気中の酸素と反応しにくいＧａＡｓ層を最外層とした。
【００２５】
図１−（ｂ）に示すように、第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ｂを、酒石酸と過酸化水素水の混合液、アンモニア水と過酸化水素水の混合液、及び加熱した塩酸等、ＧａＡｓを選択的にエッチングしてＡｌＧａＡｓ層がエッチング停止層となるエッチング液により、ウェットエッチングする。即ち、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０及びｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂが露出した状態でエッチングを停止することにより、ウエハ面内、及びウエハバッチ間において、均一で安定したエッチング停止を行うことができる。
【００２６】
（第３工程）
図１−（ｃ）に示すように、フッ酸系エッチング液により、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０及びｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂを選択的にエッチング除去して、第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａ、及びリッジ部６のｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂを露出させる。
【００２７】
（第４工程）
図１−（ｄ）に示すように、第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａ及びｐ型ＧａＡｓキャップ層６ｂ表面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１を形成する。
【００２８】
その後、従来例と同様にして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１表面にｐ型オーミック電極１２を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１に前記した積層方向と逆方向にｎ型オーミック電極１３を形成して、半導体レーザ素子Ａを得る。
【００２９】
上述のように、本実施例の形態によれば、一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層７ａ，７ａ上に、ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂを挟持してこのｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂよりも層厚の薄い第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ａを形成した後、ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１０、第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ｂを順次積層し、次に第２のＧａＡｓキャップ層９ｂを選択ウェットエッチングして、ｎ型ＡｌＧａＡｓ停止層１０及びｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂの表面で選択ウェットエッチングを停止するので、第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層９ｂを精度良くエッチングしてｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層１２及びｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ上積み層７ｂを露出させることができる。
このため、レーザ特性の良好な半導体レーザ素子を得ることができる。
【００３０】
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施例の半導体レーザ素子を形成する工程を説明するための断面模式図である。
【図２】従来の半導体レーザ素子を形成する工程を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
３  活性層
４  第１のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
５  ｐ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層
６ａ  第２のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
６ｂ  ｐ型ＧａＡｓキャップ層
６  リッジ部
７ａ  ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層
７ｂ  ｎ型ＡｌＧａＡｓ上積み層
８  三角部
９ａ  第１のｎ型ＧａＡｓキャップ層
９ｂ  第２のｎ型ＧａＡｓキャップ層
１０  ｎ型ＡｌＧａＡｓエッチング停止層
１１  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１２  ｐ型オーミック電極
１３  ｎ型オーミック電極
Ｔ  開口部
Ａ，Ｂ  半導体レーザ素子
【図１】
2006147831.tif 000003
【図２】
2006147831.tif 000004