【手続補正書】
【提出日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
前記活性層の上方に設けられた帯状のリッジ部と、
前記活性層および前記リッジ部を当該リッジ部の延在方向から挟み込む一対の共振器端面と、
前記一対の共振器端面のうち少なくとも一方の共振器端面およびその近傍において前記リッジ部の両側面に接して設けられた高台部と
を備え、
前記活性層から前記高台部の表面までの厚さが前記共振器端面側で厚く、前記リッジ部の中央側で薄くなっており、かつ前記共振器端面側の厚い部分から前記リッジ部の中央側の薄い部分にかけて連続的に変化している
半導体レーザ。
【請求項２】
前記高台部の表面に溝部を備え、
前記溝部は、前記リッジ部の延在方向と平行な方向に延在しているか、または前記共振器端面に近づくにつれて前記リッジ部との間隙が小さくなるように延在している
請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記高台部は、双方の共振器端面およびその近傍において前記リッジ部の両側面に接して設けられ、かつ、それ以外の領域において前記リッジ部から離れて設けられている
請求項１または請求項２に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記溝部は、一方の共振器端面の近傍から他方の共振器端面の近傍にかけて延在すると共に、前記共振器端面に近づくにつれて前記リッジ部との間隙が小さくなるように延在している
請求項３に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
基板上に、下部クラッド層および活性層を前記基板側から順に含む第１半導体層を形成する第１工程と、
前記第１半導体層の上面のうち、後に前記基板の切断箇所となる格子状の切断領域で囲まれた一の素子領域内において、後にリッジ部の形成箇所となる帯状のリッジ領域の両脇のうち少なくとも一方の領域であって、前記リッジ領域から離れた領域であり、かつ少なくとも前記素子領域の外縁に溝部を設ける第２工程と、
前記溝部を含む、前記第１半導体層の上面に、少なくとも上部クラッド層によって構成された第２半導体層を形成する第３工程と、
前記第２半導体層の上面のうち前記リッジ領域に対応する領域に絶縁層を形成し、前記絶縁層をマスクとして前記第２半導体層を選択的にエッチングする第４工程と
を含む半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
前記第４工程のエッチングにより、前記第２半導体層に前記リッジ部を形成すると共に、前記素子領域の外縁において、前記リッジ部の両側面に接し、さらに、前記活性層から前記第２半導体層の表面までの厚さが前記切断領域寄りで厚く、前記素子領域の中央寄りで薄くなっており、前記切断領域寄りの厚い部分から前記素子領域の中央寄りの薄い部分にかけて連続的に変化している高台部を形成する
請求項５に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
前記第２工程において、前記素子領域の外縁において、前記リッジ領域の延在方向と平行な方向に延在しているか、または前記切断領域に近づくにつれて前記リッジ領域との間隙が小さくなる方向に延在するように、前記溝部を形成する
請求項５に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
前記第２工程において、前記素子領域の外縁にだけ前記溝部を形成し、
前記第４工程において、前記素子領域の外縁のうち前記溝部の形成されている領域の近傍において前記リッジ部の両側面に接するように、前記高台部を形成する
請求項６または請求項７に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
前記切断領域のうち、前記素子領域を間にして互いに対向する一対の領域を一対の辺領域としたときに、
前記第２工程において、一方の辺領域の近傍から他方の辺領域の近傍にかけて延在すると共に、前記辺領域の近傍において、前記切断領域に近づくにつれて前記リッジ領域との間隙が小さくなる方向に延在するように、前記溝部を形成し、
前記第４工程において、前記辺領域の近傍において前記リッジ部の両側面に接し、かつ、それ以外の領域において前記リッジ部から離れるように、前記高台部を形成する
請求項６または請求項７に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
基板上に、下部クラッド層および活性層を前記基板側から順に含む第１半導体層を形成する第１工程と、
前記第１半導体層の上面のうち、後に前記基板の切断箇所となる格子状の切断領域で囲まれた一の素子領域内において、後にリッジ部の形成箇所となる帯状のリッジ領域の両脇のうち少なくとも一方の領域であって、前記リッジ領域から離れた領域であり、かつ少なくとも前記素子領域の外縁に第１絶縁層を設ける第２工程と、
前記第１半導体層の上面のうち前記第１絶縁層以外の領域に、少なくとも上部クラッド層によって構成された第２半導体層を形成する第３工程と、
前記第２半導体層の上面のうち前記リッジ領域に対応する領域に第２絶縁層を形成し、前記第２絶縁層をマスクとして前記第２半導体層を選択的にエッチングする第４工程と
を含む半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
前記第４工程のエッチングにより、前記第２半導体層に前記リッジ部を形成すると共に、前記素子領域の外縁において、前記リッジ部の両側面に接し、さらに、前記活性層から前記第２半導体層の表面までの厚さが前記切断領域寄りで厚く、前記素子領域の中央寄りで薄くなっており、前記切断領域寄りの厚い部分から前記素子領域の中央寄りの薄い部分にかけて連続的に変化している高台部を形成する
請求項１０に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１２】
前記第２工程において、前記素子領域の外縁において、前記リッジ領域の延在方向と平行な方向に延在するか、または前記切断領域に近づくにつれて前記リッジ領域との間隙が小さくなる方向に延在するように、前記第１絶縁層を形成する
請求項１０に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程において、前記素子領域の外縁にだけ前記第１絶縁層を形成し、
前記第４工程において、前記素子領域の外縁のうち前記第１絶縁層の形成されている領域の近傍において前記リッジ部の両側面に接するように、前記高台部を形成する
請求項１１または請求項１２に記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１４】
前記切断領域のうち前記素子領域を間にして互いに対向する一対の領域を一対の辺領域としたときに、
前記第２工程において、一方の辺領域の近傍から他方の辺領域の近傍にかけて延在すると共に、前記辺領域の近傍において、前記切断領域に近づくにつれて前記リッジ領域との間隙が小さくなる方向に延在するように、前記第１絶縁層を形成し、
前記第４工程において、前記辺領域の近傍において前記リッジ部の両側面に接し、かつ、それ以外の領域において前記リッジ部から離れるように、前記高台部を形成する
請求項１１または請求項１２に記載の半導体レーザの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の半導体レーザは、活性層と、活性層の上方に設けられた帯状のリッジ部と、活性層およびリッジ部を当該リッジ部の延在方向から挟み込む一対の共振器端面とを備えたものである。この半導体レーザは、一対の共振器端面のうち少なくとも一方の共振器端面およびその近傍においてリッジ部の両側面に接して設けられた高台部を備えている。活性層から高台部の表面までの厚さが共振器端面側で厚く、リッジ部の中央側で薄くなっており、かつ共振器端面側の厚い部分からリッジ部の中央側の薄い部分にかけて連続的に変化している。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の半導体レーザでは、リッジ部と高台部とを含む光導波路において、共振器端面の近傍の横方向屈折率分布が、リッジ部の中央の横方向屈折率分布よりもなだらかとなる。さらに、光導波路の横方向屈折率分布が、共振器方向において連続して変化する。これにより、リッジ脇の表面に段差が生じている場合と比べて、横方向屈折率分布の、共振器方向の変化が緩やかとなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第１の半導体レーザの製造方法は、以下の４つの工程を含むものである。
（Ａ１）基板上に、下部クラッド層および活性層を基板側から順に含む第１半導体層を形成する第１工程
（Ａ２）第１半導体層の上面のうち、後に基板の切断箇所となる、格子状の切断領域で囲まれた一の素子領域内において、後にリッジ部の形成箇所となる帯状のリッジ領域の両脇のうち少なくとも一方の領域であって、リッジ領域から離れた領域であり、かつ少なくとも素子領域の外縁に溝部を設ける第２工程
（Ａ３）溝部を含む、第１半導体層の上面に、少なくとも上部クラッド層によって構成された第２半導体層を形成する第３工程
（Ａ４）第２半導体層の上面のうちリッジ領域に対応する領域に絶縁層を形成し、絶縁層をマスクとして第２半導体層を選択的にエッチングする第４工程
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の第１の半導体レーザの製造方法では、溝部を含む、第１半導体層の上面に第２半導体層が形成される。このとき、第２半導体層において、溝部の周囲だけが自然と厚く形成されると共に、溝部から離れるにつれて滑らか、かつ緩やかに下るスロープが形成される。つまり、第２半導体層の形成に際して、リッジ領域の両脇には、不連続な構造が形成されていない。従って、その後、絶縁層をマスクとして第２半導体層を選択的にエッチングすることにより、リッジ部が形成されると共に、リッジ部の両側面に接する表面において連続した緩やかなスロープを有する高台部が形成される。これにより、リッジ脇の表面に段差が生じている場合と比べて、横方向屈折率分布の、共振器方向の変化が緩やかとなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第２の半導体レーザの製造方法は、以下の４つの工程を含むものである。
（Ｂ１）基板上に、下部クラッド層および活性層を基板側から順に含む第１半導体層を形成する第１工程
（Ｂ２）第１半導体層の上面のうち、後に基板の切断箇所となる格子状の切断領域で囲まれた一の素子領域内において、後にリッジ部の形成箇所となる帯状のリッジ領域の両脇のうち少なくとも一方の領域であって、リッジ領域から離れた領域であり、かつ少なくとも素子領域の外縁に第１絶縁層を設ける第２工程
（Ｂ３）第１半導体層の上面のうち第１絶縁層以外の領域に、少なくとも上部クラッド層によって構成された第２半導体層を形成する第３工程
（Ｂ４）第２半導体層の上面のうちリッジ領域に対応する領域に第２絶縁層を形成し、第２絶縁層をマスクとして第２半導体層を選択的にエッチングする第４工程
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の半導体レーザの製造方法では、第１半導体層の上面のうち第１絶縁層以外の領域に第２半導体層が形成される。このとき、第２半導体層において、第１絶縁層の周囲だけが自然と厚く形成されると共に、第１絶縁層から離れるにつれて滑らか、かつ緩やかに下るスロープが形成される。つまり、第２半導体層の形成に際して、リッジ領域の両脇には、不連続な構造が形成されていない。従って、その後、第２絶縁層をマスクとして第２半導体層を選択的にエッチングすることにより、リッジ部が形成されると共に、リッジ部の両側面に接する表面において連続した緩やかなスロープを有する高台部が形成される。これにより、リッジ脇の表面に段差が生じている場合と比べて、横方向屈折率分布の、共振器方向の変化が緩やかとなる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザの断面図である。
【図３】図１の半導体レーザの製造方法について説明するための上面図および断面図である。
【図４】図３に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図５】図４に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図６】図５に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図７】図６に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図８】図６に続く工程について説明するための断面図である。
【図９】図１の半導体レーザの一変形例の斜視図である。
【図１０】図１の半導体レーザの他の変形例の斜視図である。
【図１１】図１の半導体レーザのその他の変形例の斜視図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。
【図１３】図１２の半導体レーザの断面図である。
【図１４】図１２の半導体レーザの製造方法について説明するための上面図および断面図である。
【図１５】図１４に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図１６】図１５に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図１７】図１６に続く工程について説明するための上面図および断面図である。
【図１８】図１２の半導体レーザの一変形例の斜視図である。
【図１９】図１８の半導体レーザの製造方法について説明するための上面図および断面図である。
【図２０】図１２の半導体レーザの他の変形例の斜視図である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
半導体層２０には、リッジ部２５をリッジ部２５の延在方向から挟み込む一対の前端面Ｓ１および後端面Ｓ２が形成されている。これら前端面Ｓ１および後端面Ｓ２は、切断によって形成されたものであり、例えばへき開によって形成されたへき開面である。前端面Ｓ１および後端面Ｓ２によって積層面内方向に共振器が構成されている。前端面Ｓ１はレーザ光を射出する面であり、前端面Ｓ１の表面には多層反射膜（図示せず）が形成されている。一方、後端面Ｓ２はレーザ光を反射する面であり、後端面Ｓ２の表面にも多層反射膜（図示せず）が形成されている。後端面Ｓ２側の多層反射膜は、当該多層反射膜と後端面Ｓ２とにより構成される射出側端面の反射率が例えば１０％程度となるように調整された低反射率膜である。一方、前端面Ｓ１側の多層反射膜は、当該多層反射膜と後端面Ｓ２とにより構成される反射側端面の反射率が例えば９５％程度となるように調整された高反射率膜である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
なお、高台部２７の両端部は、図１に示したように、前端面Ｓ１および後端面Ｓ２の近傍において、リッジ部２５の両端部の両脇だけでなく、リッジ部２５の両端部の直下にも設けられている。そのため、リッジ部２５は、図１、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したように、半導体層２０の積層面内方向から見ると、リッジ部２５の端部近傍において積層方向にうねりを有している。リッジ部２５の「うねり」の部分は、リッジ部２５の延在方向に緩やかに傾斜する傾斜面２５Ａとなっており、選択エッチなどによって生じるような段差を有していない。なお、リッジ部２５そのものの厚さはリッジ部２５の部位に寄らず、ほぼ一定である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３（Ａ），図４（Ａ），図５（Ａ），図６（Ａ），図７（Ａ）は、製造過程におけるウェハ１００の上面構成を表したものである。図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。また、図３（Ａ），図４（Ａ），図５（Ａ）中で黒く塗りつぶした帯状の領域は、後にリッジ部２５の形成箇所となる帯状のリッジ領域１１０に対応した領域である。図３（Ａ）〜図７（Ｃ）中に示した破線は、後にウェハ１００（基板１０Ｄ）の切断箇所となる、格子状のレイアウトを有する切断領域１２０に対応した領域である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
次に、溝部１４０を含む、半導体層３１の上面に、少なくとも上部クラッド層２３Ｂによって構成された半導体層３２（第２半導体層）を形成する。例えば、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、溝部１４０を含む、半導体層３１の上面に、上部クラッド層２３Ｂおよびコンタクト層２４Ｄを順次成長させて、半導体層３２を形成する。なお、上部クラッド層２３Ｂは、例えば、上部クラッド層２３と同一材料で構成された半導体層であり、上述の上部クラッド層２３Ａと共に最終的に上部クラッド層２３となる半導体層である。このとき、半導体層３２において、溝部１４０の周囲だけが自然と厚く形成されると共に、溝部１４０から離れるにつれて滑らか、かつ緩やかに下る傾斜面３３が形成される。つまり、半導体層３２の形成に際して、リッジ領域１１０の両脇には、不連続な構造が形成されていない。このように溝部１４０の周囲だけが自然と厚く形成されるのは、溝部１４０内の斜面での結晶成長レートが他の部分と比べて遅く、溝部１４０の近傍へＩＩＩ族元素の流入が生じるためである。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
次に、半導体層３２の上面のうちリッジ領域１１０に対応する領域に帯状の絶縁層１５０を形成する（図６（Ａ）〜（Ｃ））。絶縁層１５０は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、一の素子領域１３０だけでなく、辺領域１２０Ａに接する他の素子領域１３０にも連続して形成されていてもよい。続いて、絶縁層１５０をマスクとして半導体層３２を選択的にエッチングする（図７（Ａ）〜（Ｃ））。これにより、半導体層３２のうち絶縁層１５０直下の部分に、リッジ部２５Ｄが形成される。さらに、先の工程で自然と厚く形成された溝部１４０の周囲においては、自然と厚く形成された分だけエッチ残し量が厚くなる。その結果、辺領域１２０Ａの近傍においてリッジ部２５Ｄの両側面に接し、かつ、それ以外の領域においてリッジ部２５Ｄから離れるように、高台部２７Ｄが形成される。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
また、高台部２７の両端部は、上記実施の形態と同様、前端面Ｓ１および後端面Ｓ２の近傍において、リッジ部２５の両端部の両脇だけでなく、リッジ部２５の両端部の直下にも設けられている。そのため、リッジ部２５は、図１２、図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、半導体層２０の積層面内方向から見ると、リッジ部２５の端部近傍において積層方向にうねりを有している。リッジ部２５の「うねり」の部分は、リッジ部２５の延在方向に緩やかに傾斜する傾斜面２５Ａとなっており、選択エッチなどによって生じるような段差を有していない。なお、リッジ部２５そのものの厚さはリッジ部２５の部位に寄らず、ほぼ一定である。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
図１４（Ａ），図１５（Ａ），図１６（Ａ），図１７（Ａ）は、製造過程におけるウェハ１００の上面構成を表したものである。図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、図１６（Ｂ）は図１６（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成をそれぞれ表したものである。図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）のＡ−Ａ矢視方向の断面構成を、表したものである。また、図１４（Ａ），図１５（Ａ），図１６（Ａ），図１７（Ａ）中で黒く塗りつぶした帯状の領域は、後にリッジ部２５の形成箇所となる帯状のリッジ領域１１０に対応した領域である。図１４（Ａ）〜図１７（Ｃ）中に示した破線は、後にウェハ１００（基板１０Ｄ）の切断箇所となる、格子状のレイアウトを有する切断領域１２０に対応した領域である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
次に、半導体層３１の上面のうち絶縁層２１０以外の領域に、少なくとも上部クラッド層２３Ｂによって構成された半導体層３２（第２半導体層）を形成する。例えば、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、半導体層３１の上面のうち絶縁層２１０以外の領域に、上部クラッド層２３Ｂおよびコンタクト層２４Ｄを順次成長させて、半導体層３２を形成する。このとき、半導体層３２において、絶縁層２１０の周囲だけが自然と厚く形成されると共に、絶縁層２１０の直上に溝部２２０が形成される。さらに、絶縁層２１０（溝部２２０）から離れるにつれて滑らか、かつ緩やかに下る傾斜面３３が形成される。つまり、半導体層３２の形成に際して、リッジ領域１１０の両脇には、不連続な構造が形成されていない。このように溝部２２０の周囲だけが自然と厚く形成されるのは、絶縁層２１０の表面には結晶がほとんど成長せず、絶縁層２１０の近傍へＩＩＩ族元素の流入が生じるためである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６５】
次に、半導体層３２の上面のうちリッジ領域１１０に対応する領域に帯状の絶縁層１５０を形成する（図１６（Ａ）〜（Ｃ））。絶縁層１５０は、図１６（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、一の素子領域１３０だけでなく、辺領域１２０Ａに接する他の素子領域１３０にも連続して形成されていてもよい。続いて、絶縁層１５０をマスクとして半導体層３２を選択的にエッチングする（図１７（Ａ）〜（Ｃ））。これにより、半導体層３２のうち絶縁層１５０直下の部分に、リッジ部２５Ｄが形成されると共に、先の工程で自然と厚く形成された絶縁層２１０の周囲においては、自然と厚く形成された分だけエッチ残し量が厚くなる。その結果、辺領域１２０Ａの近傍においてリッジ部２５Ｄの両側面に接し、かつ、それ以外の領域においてリッジ部２５Ｄから離れるように、高台部２７Ｄが形成される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７５】
また、上記実施の形態では、溝部２６および高台部２７が共に、前端面Ｓ１近傍と、後端面Ｓ２近傍とにだけ設けられている場合が例示されていたが、例えば、双方が一方の端面（前端面Ｓ１）近傍にだけ設けられていてもよい。また、例えば、図２０に示したように、双方が前端面Ｓ１から後端面Ｓ２にかけて設けられていてもよい。ただし、このようにした場合には、溝部２６および高台部２７は、前端面Ｓ１および後端面Ｓ２の近傍において、リッジ部２５の端部（延在方向の端部）に近づくにつれてリッジ部２５との間隙が小さくなる方向に延在していることが好ましい。さらに、溝部２６および高台部２７は、前端面Ｓ１および後端面Ｓ２から離れた部分において、リッジ部２５から離れた部位に設けられていることが好ましい。つまり、本変形例では、溝部２６および高台部２７は、半導体層２０の上面の面内において、リッジ部２５とは反対側に突出した弓形状となっていることが好ましい。