(57)【要約】【課題】窓構造を簡略に作製でき、かつ特性劣化のない信頼性の高い半導体レーザ装置の製造方法を提供する。【解決手段】第一導電型半導体基板５０１上に、第一導電型クラッド層５０３、窓領域を光出射端面に有する活性層５０５、第二導電型クラッド層５０７、および第一導電型電流ブロック層５１４を積層する工程と、第一導電型電流ブロック層をエッチングして溝型のストライプ部５１０を形成する工程と、第二導電型埋込層５０８を形成してストライプ部を埋める工程と、第二導電型埋込層上に第二導電型コンタクト層５０９を形成する工程と、第二導電型コンタクト層上に電極５１２を形成する工程と、窓領域の直上における電極を選択的に除去する工程と、窓領域の直上の第二導電型コンタクト層を電極をマスクとして選択的に除去する工程と、窓領域の直上の領域における第二導電型第二クラッド層の露出した表面に絶縁膜を形成する工程とを有する。【選択図】図７
2008022043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型半導体基板上に、少なくとも第一導電型クラッド層、不純物注入又は不純物拡散による窓領域を光出射端面に有する活性層、第二導電型クラッド層、および第一導電型電流ブロック層を積層する工程と、
前記第一導電型電流ブロック層をエッチングして溝型のストライプ部を形成する工程と、
第二導電型埋込層を形成して前記溝型のストライプ部を埋める工程と、
前記第二導電型埋込層上に第二導電型コンタクト層を形成する工程と、
前記第二導電型コンタクト層上に電極を形成する工程と、
前記窓領域の直上における前記電極を選択的に除去する工程と、
前記窓領域の直上の前記第二導電型コンタクト層を前記電極をマスクとして選択的に除去する工程と、
前記窓領域の直上の領域における前記第二導電型第二クラッド層の露出した表面に絶縁膜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装置の製造方法。
【請求項２】
第一導電型半導体基板上に、少なくとも第一導電型クラッド層、不純物注入又は不純物拡散による窓領域を光出射端面に有する活性層、第二導電型クラッド層、および第一導電型電流ブロック層を積層する工程と、
前記第一導電型電流ブロック層をエッチングして溝型のストライプ部を形成する工程と、
第二導電型埋込層を形成して前記溝型のストライプ部を埋める工程と、
前記第二導電型埋込層上に第二導電型コンタクト層を形成する工程と、
前記第二導電型コンタクト層上に電極を形成する工程と、
前記窓領域の直上における前記電極を選択的に除去する工程と、
前記窓領域の直上の前記第二導電型コンタクト層を前記電極をマスクとして選択的に除去する工程と、
前記窓領域の直上の領域における前記第二導電型第二クラッド層の露出した表面をイオン注入により高抵抗化する工程とを有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
前記イオン注入工程を、前記第二導電型コンタクト層の上に形成された前記電極をマスクとして行うことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜の形成工程が、端面コート膜の形成工程と同一の工程により行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記窓領域の光出射端面からの距離をａ、前記第二導電型第二クラッド層表面から前記活性層までの距離をｂとしたとき、前記第二導電型コンタクト層側面の光出射端面からの距離ｃが、ｃ＞ａ＋２ｂを満たす範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記第二導電型埋込層のキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であり、前記第二導電型コンタクト層のキャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
前記活性層には、前記光出射端面全体において、前記窓領域を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置の製造方法に関し、特に光出射端面に発振光に対して吸収を少なくした不純物ドープ窓構造を有した半導体レーザ装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体レーザ装置において、その高出力化は光出射端面の光損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）によって制限される。この端面破壊は、端面での不純物順位に起因するリーク電流と、そのリーク電流による発熱、その熱によるバンドギャップの縮小、そのバンドギャップの縮小による光吸収の増大、さらにその光吸収による発熱が正帰還となり急速に端面が破壊することで発生する。
【０００３】
これを解決する方法として、例えば米津らは、非特許文献１において、端面でのバンドギャップを拡大し、レーザの発振波長に対して透明化することで、端面破壊を抑制する方法を報告している。
【０００４】
端面でのバンドギャップを広げる方法としては、ZnやSi等の不純物を、蒸着やイオン注入とその後の熱処理により活性層領域に拡散させ、活性層を無秩序化する方法が一般的に知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
しかし窓構造の作製には、上記の活性層の無秩序化のみでは十分ではない。無秩序化した活性層へのキャリアの注入を抑制する必要がある。不純物注入領域（窓領域）では不純物拡散により結晶が乱れている場合が多いため、窓領域へのキャリア注入により、欠陥によって発生した順位間での発光や発熱が発生し、端面破壊につながる例や、半導体レーザ素子自体がリークする問題があるためである。
【０００６】
無秩序化した活性層へのキャリアの注入を抑制する構造（キャリア非注入構造）として、一般的にリッジ型導波路を有する半導体レーザ装置では、窓領域（不純物注入領域）の直上のリッジ部を電流ブロック層で被覆する構成を採用している。図９に、従来のキャリア非注入構造を有する半導体レーザ装置の斜視図とその縦断面図を示す。Ｘ−Ｘ'がリッジ型ストライプ部の出射端面に垂直な方向の断面図、Ｙ−Ｙ'がリッジ型ストライプ部以外の出射端面に垂直な方向の断面図である。本レーザ装置は、第一導電型半導体基板９０１、第一導電型クラッド層９０２、活性層９０３、第二導電型クラッド層９０４、第一導電型電流ブロック層９０５、第二導電型埋込層９０６、第二導電型コンタクト層９０７の積層構造を有する。基板９０１の裏面に第１電極９０８、コンタクト層９０７の表面に第２電極９０９が形成されている。光出射端面には、窓領域（不純物注入領域）９１０が設けられている。キャリア非注入構造は、Ｘ−Ｘ'断面図に示すように、ストライプ部において、不純物拡散領域の直上に電流ブロック層９０５を選択的に形成して構成されている。
【０００７】
図９に示す本構造のレーザ装置をジャンクションダウンで組み立てた場合の構成と、窓領域におけるキャリアの流れを、図１０に模式的に示す。レーザ素子はエピ面を下にして半田等の接着剤９１１でサブマウント９１２に固定される。第１電極９０８とサブマウント９１２間に電圧を印加し、半導体レーザ装置を順方向にバイアスすることで活性層９０３へキャリアが注入される。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＤ部を拡大した図であり、窓領域が拡大して示される。同図には、本レーザ装置に順方向バイアスを印加した場合のキャリアの流れが模式的に示される。このように窓領域に形成した電流ブロック層９０５により、不純物注入領域９１０へのキャリアの注入を抑制することができる。
【０００８】
しかしこの構成では、作製プロセスの安定性と複雑化に配慮して、窓領域へのキャリアの注入を抑制する電流ブロック層９０５と、リッジ部以外の電流ブロック層９０５とが同一の層となる場合が多い。
【０００９】
図１１に、従来のキャリア非注入構造を有する半導体レーザ装置の横断面を示す。図１１（ａ）の斜視図におけるＳ−Ｓ'断面、すなわち窓領域の出射端面に平行な方向における断面を図１１（ｂ）に示す。Ｔ−Ｔ'断面、すなわち窓領域以外（利得領域）の出射端面に平行な方向の断面を図１１（ｃ）に示す。である。Ｓ−Ｓ'断面図に示すように、窓領域ではリッジ部の直上に電流ブロック層９０５が形成されるため、活性層９０３に垂直な方向の光分布が、窓領域と利得領域で異なる構成となる。そのため、窓領域と利得領域の界面で導波光の散乱ロスが発生し、特性が悪化する。また、光出射端面部で屈折率の高い電流ブロック層９０５がリッジ部上に形成されることにより、素子の垂直広がり角が大きくなる課題や、電流ブロック層９０５がレーザの発振波長に対して吸収を持つ材料で構成される場合には、大きなロスを生じ、動作電流の増大に起因する特性劣化にも繋がる。
【００１０】
次に、従来のキャリア非注入構造を有する半導体レーザ装置の製造方法の一例について、図１２を用いて説明する。図１２（ａ）に示すように、第一導電型基板９０１上に第一導電型クラッド層９０２、活性層９０３、第二導電型クラッド層９０４の順に結晶成長させて、端面部に選択的に不純物注入領域９１０を形成する。次に第二導電型クラッド層９０４をエッチングし、リッジ部９１３を形成する（図１２（ｂ））。次に図１２（ｃ）に示すように、リッジ部９１３上に、ＳｉＯ2等の誘電体膜からなる選択成長用のマスク９１４をパターン形成する。続いて、第一導電型電流ブロック層９０５を選択成長させて（図１２（ｄ））、マスク９１４を除去した後に、図１２（ｅ）に示すように、第二導電型埋込層９０６と第二導電型コンタクト層９０７をこの順番に結晶成長させる。最後に図１２（ｆ）に示すように、素子表面及び裏面に各々の導電型にオーミック接合する第１電極９０８、第２電極９０９を形成する。このように従来の構成では、窓領域に選択的に電流ブロック層９０５を形成するため、電流ブロック層９０５の形成時のプロセスが複雑化する課題や、再成長界面に起因する欠陥発生等が懸念される。
【００１１】
これに対して特許文献２には、リッジ型半導体レーザにおいて、窓領域直上のリッジ部を第二クラッド層と同一の組成からなる電流ブロック層で被覆し、活性層と垂直な方法の光分布を窓領域と利得領域で等しくすることで、垂直拡がり角の小さい低アスペクト比のレーザ素子を得る方法が記載されている。更には電流ブロック層をレーザの発振波長に対して吸収の少ない材料で構成することで、同時に動作電流の増大も抑制できると考えられる。しかし、そのような構成の場合、前記従来の製造方法と比較して、結晶成長回数が更に増え、作製プロセスが複雑化するため、再成長界面に起因する欠陥の発生等の問題や、製造コストが高くなる課題がある。
【特許文献１】特開平３−１１６７９５号公報
【特許文献２】特開平８−２４２０３３号公報
【非特許文献１】IEEE J. quantum Elec., QE-15(8), 775-781, 1979
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のように、従来の活性層無秩序化領域にキャリア非注入構造を作製する方法は、工程上あるいは信頼性上、コスト上最適ではなく、それに起因するレーザ特性の劣化が課題であった。
【００１３】
本発明は、窓構造を簡略に作製でき、かつ特性劣化のない信頼性の高い半導体レーザ装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置の第１の製造方法は、第一導電型半導体基板上に、少なくとも第一導電型クラッド層、不純物注入又は不純物拡散による窓領域を光出射端面に有する活性層、第二導電型クラッド層、および第一導電型電流ブロック層を積層する工程と、前記第一導電型電流ブロック層をエッチングして溝型のストライプ部を形成する工程と、第二導電型埋込層を形成して前記溝型のストライプ部を埋める工程と、前記第二導電型埋込層上に第二導電型コンタクト層を形成する工程と、前記第二導電型コンタクト層上に電極を形成する工程と、前記窓領域の直上における前記電極を選択的に除去する工程と、前記窓領域の直上の前記第二導電型コンタクト層を前記電極をマスクとして選択的に除去する工程と、前記窓領域の直上の領域における前記第二導電型第二クラッド層の露出した表面に絶縁膜を形成する工程とを有する。
【００１５】
また、本発明の半導体レーザ装置の第２の製造方法は、第一導電型半導体基板上に、少なくとも第一導電型クラッド層、不純物注入又は不純物拡散による窓領域を光出射端面に有する活性層、第二導電型クラッド層、および第一導電型電流ブロック層を積層する工程と、前記第一導電型電流ブロック層をエッチングして溝型のストライプ部を形成する工程と、第二導電型埋込層を形成して前記溝型のストライプ部を埋める工程と、前記第二導電型埋込層上に第二導電型コンタクト層を形成する工程と、前記第二導電型コンタクト層上に電極を形成する工程と、前記窓領域の直上における前記電極を選択的に除去する工程と、前記窓領域の直上の前記第二導電型コンタクト層を前記電極をマスクとして選択的に除去する工程と、前記窓領域の直上の領域における前記第二導電型第二クラッド層の露出した表面をイオン注入により高抵抗化する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の半導体レーザの製造方法によれば、窓領域の電流ブロック層形成が不要になるため、電流ブロック層成長時のプロセスが簡素化できる。従って、再成長界面に起因する欠陥発生を抑制でき、かつ作製工程も削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の半導体レーザの製造方法は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１８】
すなわち、上記構成の半導体レーザの第２の製造方法において、前記イオン注入工程を、前記第二導電型コンタクト層の上に形成された前記電極をマスクとして行うことが好ましい。
【００１９】
上記いずれかの構成の半導体レーザの製造方法において、前記絶縁膜の形成工程が、端面コート膜の形成工程と同一の工程により行われることが好ましい。
【００２０】
また、前記窓領域の光出射端面からの距離をａ、前記第二導電型第二クラッド層表面から前記活性層までの距離をｂとしたとき、前記第二導電型コンタクト層側面の光出射端面からの距離ｃが、ｃ＞ａ＋２ｂを満たす範囲にあることが好ましい。
【００２１】
また、前記第二導電型埋込層のキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であり、前記第二導電型コンタクト層のキャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3以上であることが好ましい。
【００２２】
また、前記活性層には、前記光出射端面全体において、前記窓領域を形成することが好ましい。
【００２３】
（実施の形態１）
図１に、実施の形態１における半導体レーザ装置の構造を示す。第一導電型半導体基板１０１上に、第一導電型クラッド層１０２、活性層１０３、第二導電型クラッド層１０４、第一導電型電流ブロック層１０５、第二導電型埋込層１０６、第二導電型コンタクト層１０７がこの順に積層されている。電流ブロック層１０５は、リッジ部１１１上には形成されていない。半導体素子の光出射端面には、不純物ドープによる窓領域１１０が設けられている。窓領域１１０の直上には、第二導電型コンタクト層１０７が形成されず、後退領域となっている。第一導電型半導体基板１０１の裏面には第１電極１０８が、コンタクト層１０７の表面には第２電極１０９が形成されている。
【００２４】
このように、窓領域１１０上の低抵抗のコンタクト層１０７が除去された構造により、窓領域１１０の半導体層の抵抗率を増加させることができる。従って、窓領域１１０内部に注入される無効電流が抑制され、素子の特性、信頼性を向上させることができる。しかも、従来構造とは異なり、窓領域１１０と利得領域の導波路構造が同じ構成となるため、窓領域１１０と利得領域界面での光のカップリンクロスが無く、垂直拡がり角の調整もより容易となる。
【００２５】
尚、窓領域１１０直上の第二導電型埋込層１０６については、光分布に影響しなければ、一部形成されていなくても構わない。
【００２６】
図２に、第二導電型コンタクト層１０７の後退領域および窓領域１１０等の寸法関係について示す。図２（ａ）は図１（ｂ）と同一の図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ部の拡大図である。窓領域１１０の光出射端面からの距離をａ、第二導電型第二クラッド層１０６表面から活性層１０３までの距離をｂとしたとき、第二導電型コンタクト層１０７側面の光出射端面からの距離ｃが、ｃ＞ａ＋２ｂを満たすことが望ましい。
【００２７】
さらに、第二導電型埋込層１０６のキャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以下であり、第二導電型コンタクト層１０７のキャリア濃度が１×１０19ｃｍ-3以上であることが望ましい。
【００２８】
図３に、コンタクト層３０７を窓領域１１０直上に形成したレーザ装置をジャンクションダウンで組み立てた場合の構成と、窓領域１１０近傍のキャリアの流れを模式的に示す。図３（ａ）は全体の図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ部（窓領域１１０近傍）の拡大図である。レーザ素子はエピ面を下にして半田等の接着剤３１１でサブマウント３１２に固定される。図３（ｂ）に、本レーザ素子に順方向バイアスを印加した場合のキャリアの流れを模式的に示す。このようにコンタクト層３０７が窓領域１１０の直上に残留している場合は、低抵抗（高濃度ドーピング）のコンタクト層３０７内をキャリアが横方向にも十分拡散し、窓領域１１０へキャリアが注入される。この結果、キャリア非注入構造は不安定になる。
【００２９】
低抵抗（高濃度ドーピング）のコンタクト層３０７を完全に除去した場合でも、埋込層１０６内を端面方法へとキャリアは拡散するが、上記のように窓領域１１０の深さ、コンタクト層３０７のエッチング領域の長さ、及び埋込層１０６表面から活性層１０３までの距離と、埋込層１０６及びコンタクト層３０７のキャリア濃度を最適化することで、キャリア非注入構造を安定形成できる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２における半導体レーザ装置の構造を示す。基本的な層構造は実施の形態１と同様であり、同一の要素には同一の番号を付して説明する。図４（ａ）は、レーザ素子をエピ面を下にして半田等の接着剤４１１でサブマウン４１２に固定した状態を示す。図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４（ａ）における窓領域近傍すなわちＣ部を拡大した図である。両図には、レーザ素子に順方向バイアスを印加した場合のキャリアの流れが、矢印で模式的に示される。
【００３１】
本実施の形態においては、窓領域１１０直上（図４では直下）のコンタクト層１０７が除去されている。
【００３２】
図４（ｂ）に示すように、窓領域１１０のコンタクト層１０７を除去することにより露出した埋込層１０６の表面とコンタクト層１０７側面等が、絶縁膜４１３で被覆されている。それにより、ジャンクションダウンで組み立てた際に、半田等の接着剤４１１が上記露出面に接触した場合でも、窓領域１１０へのキャリア注入が抑制できる。従って、露出したコンタクト層１０７側面及び第二導電型埋込層１０６の表面が絶縁膜で覆われていることは、キャリア非注入構造の安定形成に効果的である。また、絶縁膜４１３が、端面コート膜と同一であれば、工程の簡素化が実現でき、更に望ましい。
【００３３】
図４（ｃ）に示す態様では、窓領域１１０のコンタクト層１０７を除去することにより露出した埋込層１０６の表面とコンタクト層１０７側面に、イオン注入により高抵抗層４１４が形成されている。それにより、ジャンクションダウンで組み立てた際に、半田等の接着剤４１１が上記露出面に接触した場合でも、窓領域１１０へのキャリア注入が抑制できる。従って、露出したコンタクト層１０７側面及び第二導電型埋込層１０６表面にイオン注入を行い高抵抗化することも、キャリア非注入構造の安定形成に効果的である。
【００３４】
イオン注入に用いるイオン種は、水素（プロトン）、酸素、窒素、ヘリウム、アルゴンのいずれかまたは複数であることが望ましい。
【００３５】
また、絶縁膜４１３とイオン注入による高抵抗層４１４を同時に形成しても構わない。
【００３６】
（実施の形態３）
以下に、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザの場合を例として、本発明の実施の形態についてより詳細に説明する。図５は、本発明の実施の形態３における半導体レーザ装置の製造工程を示す斜視図である。
【００３７】
本実施形態において製造される半導体レーザ装置は、図５（ｅ）に示される構造を有する。ｎ型ＧａＡｓ基板５０１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層５０３、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層５０４、活性層５０５、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層５０６、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層５０７、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層５１４、ｐ型ＧａＡｓ埋込層５０８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９が順次積層されている。光ガイド層５０４、活性層５０５および光ガイド層５０６の積層によりＳＣＨ構造が構成されている。装置の共振器長方向の中央部には、リッジ型のストライプ部５１０が形成されている。
【００３８】
出射端面（斜視図右前面）には、不純物（例えばＳｉ）を注入、拡散することにより端面のエネルギーギャップを内部より大きくした、発振するレーザ光に対して透明な構造である窓領域５１１が形成されている。ＧａＡｓコンタクト層５０９は、窓領域５１１の直上のみ除去されて、その上にはｐ側電極５１２が形成されている。ｎ型ＧａＡｓ基板５０１の裏面には、ｎ側電極５１３が形成されている。
【００３９】
次に、本実施の形態における半導体レーザ装置の製造方法の工程について、図５を参照しながら説明する。
【００４０】
まず図５（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１（Ｓｉドープ２×１０18ｃｍ-3）上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓバッファー層５０２（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層５０３（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層５０４（膜厚０．０３μｍ）、アンドープＧａＡｓ活性層５０５（膜厚８ｎｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層５０６（膜厚０．０３μｍ）、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層５０７（Ｚｎドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚１．１μｍ）を積層し、結晶層を形成する。この際に、出射端面（斜視図右前面）の活性層５０５内に不純物を注入、拡散させて、窓領域５１１を形成する。不純物としては、例えばＳｉやＺｎを用いる。不純物注入領域は、出射端面から例えば２５μｍの深さとする。
【００４１】
次に図５（ｂ）に示すように、上記結晶層上層の上面にＳｉＯ2膜５１５（０．３μｍ厚）を成膜し、フォトリソグラフ工程とエッチングによりストライプ状に形成する。それをマスクとして、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層５０７を、酒石酸系エッチング液で所定の深さまでエッチングして、リッジ型のストライプ部５１０を形成する。このストライプの幅は、１〜２５０μｍ程度にする。
【００４２】
続いて図５（ｃ）に示すように、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層５１４（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚１μｍ）を、ＳｉＯ2膜５１５をマスクとして選択成長させた後、ＳｉＯ2膜５１５を除去する。
【００４３】
続いて図５（ｄ）に示すように、ｐ型Ａｌ0.56Ｇａ0.44Ａｓ埋込層５０８（Ｚｎドープ７×１０17ｃｍ-3、膜厚１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９（Ｚｎドープ２×１０19ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）をＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００４４】
次に図５（ｅ）に示すように、コンタクト層５０９上面に、ｐ側電極５１２としてＴｉ／Ａｕをこの順に成膜する。更にフォトリソグラフ工程により、窓領域５１１の直上部が開口したレジストパターンを形成し、ヨード系エッチング液によりＡｕ層を、フッ酸系エッチング液によりＴｉ層を除去する。更にＴｉ層をマスクとして、酒石酸系エッチング液にて窓領域５１１直上のｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９を除去する。このときのｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９のエッチング領域は、出射端面から例えば３５μｍとする。
【００４５】
次に、ＧａＡｓ基板５０１の裏面を研磨し、１００μｍ程度の厚さにした後、研磨面にｎ側電極５１３として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕをこの順に成膜する。その後、４００℃でアロイを行いオーミック電極とする。
【００４６】
次に、窓領域５１１でへき開することで、図５（ｅ）に示すような半導体レーザ装置が得られる。
【００４７】
以上のようにして得られたレーザ素子の両端面を、図６に示すように誘電体膜でコーティングし、光共振器を形成し完成させる。例えばへき開したバー状のレーザ素子６０１をＳｉ製のスペーサー６０２により挟み、両端面を誘電体膜でコーティングする処理を行う。
【００４８】
図６（ａ）は一般的な端面コートの例を示す。この場合、端面コート膜形成材料６０３は、レーザ素子６０１の端面にほぼ垂直方向から入射する。これに対して図６（ｂ）に示すように、図５の工程で除去したコンタクト層５０９側が端面コート膜で被覆され易いように、入射方向を傾ける成膜方法がより有効である。傾斜角度は大きいほど、絶縁効果は大きいが、傾斜角度が大き過ぎるとレーザ素子端面部のコート膜厚が薄くなり、反射率を制御できなくなる。従って、傾斜角度はできる限り小さいほうが良い。例えばＲＦまたはＥＣＲスパッター装置を用いれば、成膜時のコート膜の回り込み効果が期待できるため、傾斜角度は小さく設定できる。このように端面コート膜によりｐ型ＧａＡｓコンタクト層５０９のエッチング領域の絶縁を行うことにより、ジャンクションダウン組み立ての場合でもより安定したキャリア非注入構造を、より簡便に形成できる。
【００４９】
上記の製造方法により作製された半導体レーザ装置は、端面での光吸収が小さく、ＣＯＤするまでの光出力が大きい。更に、窓領域へのキャリア注入が抑制されるため、素子の信頼性や製造上の歩留まりも高い。
【００５０】
本実施の形態の技術は、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザ、ＡｌＧａＩｎＮ系青色レーザにも適用可能である。
【００５１】
（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。本実施形態において製造される半導体レーザ装置は、図７（ｄ）に示される構造を有する。ｎ型ＧａＡｓ基板７０１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によりｎ型ＧａＡｓバッファ層７０２、ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層７０３、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層７０４、活性層７０５、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層７０６、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層７０７、ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層７０８、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層７０９、ｐ型Ａｌ0.56Ｇａ0.44Ａｓ埋込層  ７１０、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７１１が順次積層されている。光ガイド層７０４、活性層７０５および光ガイド層７０６の積層によりＳＣＨ構造が構成されている。装置の共振器長方向の中央部には、溝型のストライプ部７１２が形成されている。
【００５２】
出射端面（斜視図右前面）には、不純物（例えばＳｉ）を注入、拡散することにより端面のエネルギーギャップを内部より大きくした、発振するレーザ光に対して透明な窓領域７１３が形成されている。ＧａＡｓコンタクト層７１１は、窓領域７１３直上のみ除去されており、その上にはｐ側電極７１４が形成されている。ｎ型ＧａＡｓ基板７０１の裏面には、ｎ側電極７１５が形成されている。
【００５３】
次に、本実施の形態における半導体レーザ装置の製造方法について、図７を参照しながら説明する。
【００５４】
まず図７（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７０１（Ｓｉドープ２×１０18ｃｍ-3）上にＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓバッファー層７０２（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層７０３（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層７０４（膜厚０．０３μｍ）、アンドープＧａＡｓ活性層７０５（膜厚８ｎｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層（膜厚０．０３μｍ）７０６、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層７０７（Ｚｎドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層７０８（Ｚｎドープ７×１０17ｃｍ-3、膜厚２ｎｍ）、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層７０９（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．７μｍ）を積層し、結晶層を形成する。この際に、出射端面（斜視図右前面）の活性層７０５内に不純物を注入、拡散させて、窓領域７１３を形成する。不純物としては、例えばＳｉやＺｎを用いる。不純物注入領域は、出射端面から例えば２５μｍとする。
【００５５】
上記結晶層上面にフォトリソグラフ工程によりストライプ状の開口部を有するマスクを形成し、図７（ｂ）に示すように、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層７０９をフッ酸系エッチング液でｐ型ＧａＡｓエッチストップ層７０８までエッチングして、溝型のストライプ部７１２を形成する。このときストライプ幅は１〜２５０μｍ程度にする。
【００５６】
続いて図７（ｃ）に示すように、ｐ型Ａｌ0.56Ｇａ0.44Ａｓ埋込層  ７１０（Ｚｎドープ７×１０17ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７１１（Ｚｎドープ２×１０19ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）をＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００５７】
次に、上記結晶層上面に、ｐ側電極７１４としてＴｉ／Ａｕをこの順に成膜する。更にフォトリソグラフ工程により、窓領域７１３の直上部が開口したレジストパターンを形成し、ヨード系エッチング液によりＡｕ層を、フッ酸系エッチング液によりＴｉ層を除去する。次にＴｉ層をマスクとして、酒石酸系エッチング液により窓領域７１３直上のｐ型ＧａＡｓコンタクト層７１１を除去する。このときのｐ型ＧａＡｓコンタクト層７１１のエッチング領域は、出射端面から例えば３５μｍとする。
【００５８】
次に、ＧａＡｓ基板７０１の裏面を研磨し、１００μｍ程度の厚さにした後、研磨面にｎ側電極７１５としてＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕをこの順に成膜する。その後、４００℃でアロイを行いオーミック電極とする。
【００５９】
次に、不純物注入領域でへき開することで、図７（ｄ）に示すような半導体レーザ装置が得られる。更に図６に示したように、へき開したバー状のレーザ素子の両端面を誘電体膜でコーティングし、光共振器を形成し完成させる。
【００６０】
上記の製造方法により作製された半導体レーザ装置は、端面での光吸収が小さく、ＣＯＤするまでの光出力が大きく、かつ、不純物注入領域へのキャリア注入が抑制されるため、素子の信頼性や製造上の歩留まりも高い。
【００６１】
また、結晶成長回数がリッジ型導波路構造と比較して１回少ないため、工程の簡素化と低コスト化を実現できる。
【００６２】
本実施の形態の技術は、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザ、ＡｌＧａＩｎＮ系青色レーザにも適用可能である。
【００６３】
（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における半導体レーザの製造工程を示す斜視図である。本実施形態において製造される半導体レーザ装置は、図８（ｅ）に示す構造を有する。ｎ型ＧａＡｓ基板８０１上に、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層８０２、ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層８０３、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層８０４、活性層８０５、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層８０６、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層８０７、ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層８０８、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層８０９、ｐ型Ａｌ0.56Ｇａ0.44Ａｓ埋込層  ８１０、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１１が順次積層されている。光ガイド層８０４、活性層８０５および光ガイド層８０６の積層によりＳＣＨ構造が構成されている。装置の共振器長方向の中央部には、溝型のストライプ部８１２が形成されている。
【００６４】
出射端面（斜視図右前面）には、不純物（例えばＳｉ）を注入、拡散することにより端面のエネルギーギャップを内部より大きくして、発振するレーザ光に対して透明な窓領域８１３が形成されている。ＧａＡｓコンタクト層８１１は、窓領域８１３直上のみ除去されており、その上面にはｐ側電極８１４が形成されている。ｎ型ＧａＡｓ基板８０１の裏面には、ｎ側電極８１５が形成されている。埋込層８１０の、ｐ型電極８１４で被覆されていない表面及びコンタクト層８１１の端面には、イオン注入（例えばＨ）により高抵抗化領域８１５が形成されている。
【００６５】
次に、本実施の形態による半導体レーザ装置の製造方法について、図８を参照しながら説明する。
【００６６】
まず図８（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１（Ｓｉドープ２×１０18ｃｍ-3）上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓバッファー層８０２（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層８０３（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）、アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層８０４（膜厚０．０３μｍ）、アンドープＧａＡｓ活性層８０５（膜厚８ｎｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層（膜厚０．０３μｍ）８０６、ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層８０７（Ｚｎドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層８０８（Ｚｎドープ７×１０17ｃｍ-3、膜厚２ｎｍ）、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層８０９（Ｓｉドープ１×１０18ｃｍ-3、膜厚０．７μｍ）を積層し、結晶層を形成する。この際に、出射端面（斜視図右前面）の活性層８０５内に不純物を注入、拡散して窓領域８１３を形成する。不純物としては、例えばＳｉやＺｎを用いる。不純物注入領域は、出射端面から例えば２５μｍとする。
【００６７】
上記結晶層上面に、フォトリソグラフ工程によりストライプ状の開口部を有するマスクを形成し、図８（ｂ）に示すように、ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層８０９を、フッ酸系エッチング液でｐ型ＧａＡｓエッチストップ層８０８までエッチングして、溝型のストライプ部８１２を形成する。このときストライプ幅は１〜２５０μｍ程度にする。
【００６８】
続いて図８（ｃ）に示すように、ｐ型Ａｌ0.56Ｇａ0.44Ａｓ埋込層  ８１０（Ｚｎドープ７×１０17ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１１（Ｚｎドープ２×１０19ｃｍ-3、膜厚２．５μｍ）をＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００６９】
次に図８（ｄ）に示すように、上記結晶層上面に、ｐ側電極８１４としてＴｉ／Ａｕをこの順に成膜する。更にフォトリソグラフ工程により窓領域８１３の直上部が開口したレジストパターンを形成し、ヨード系エッチング液でＡｕ層を、フッ酸系エッチング液によりＴｉ層を除去する。次にＴｉ層をマスクとして、酒石酸系エッチング液により窓領域８１３直上のｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１１を除去する。このときのｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１１のエッチング領域は、出射端面から例えば３５μｍとする。
【００７０】
次に、ｐ側電極８１４をマスクとして、Ｈ（プロトン）イオンを埋込層８１０表面と、コンタクト層８１１の端面に注入し、高抵抗化する。このときの注入条件は、加速電圧５０ｋｅＶ以上、ドーズ量１×１０15ｃｍ-2以上とする。
【００７１】
次に、ＧａＡｓ基板８０１の裏面を研磨し１００μｍ程度の厚さにした後、研磨面にｎ側電極８１５として、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕをこの順に成膜する。その後、４００℃でアロイを行いオーミック電極とする。
【００７２】
次に、不純物注入領域でへき開することで、図８（ｅ）に示すような半導体レーザ装置が得られる。更に図６に示すように、例えばへき開したバー状のレーザ素子の両端面を誘電体膜でコーティングし、光共振器を形成し完成させる。
【００７３】
上記の製造方法により作製された半導体レーザ装置は、端面での光吸収が小さく、ＣＯＤするまでの光出力が大きく、かつ、不純物注入領域へのキャリア注入が抑制されるため、素子の信頼性や製造上の歩留まりも高い。
【００７４】
また、結晶成長回数がリッジ型導波路構造と比較して１回少ないため、工程の簡素化と低コスト化が実現できる。
【００７５】
本発明は、以上の実施の形態において示されたＡｌＧａＡｓ系赤外レーザに限らず、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザ、ＡｌＧａＩｎＮ系青色レーザにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の半導体レーザの製造方法によれば、端面での光吸収が小さく、ＣＯＤするまでの光出力が大きい半導体レーザを、素子の信頼性や製造上の歩留まりも高く製造でき、半導体レーザの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１における半導体レーザ装置の斜視図、（ｂ）および（ｃ）はその断面図
【図２】図１の半導体レーザ装置の要部寸法の条件を示す図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）は要部の拡大図
【図３】本発明の半導体レーザ装置の一例を組立てた状態におけるキャリアの流れを示す図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）はその要部の拡大図
【図４】実施の形態２における半導体レーザ装置を組立てた状態におけるキャリアの流れを示す図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ異なる例の要部の拡大図
【図５】実施の形態３における半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す斜視図
【図６】本発明の実施の形態における端面コート工程を説明するための断面図
【図７】実施の形態４における半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す斜視図
【図８】実施の形態５における半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す斜視図
【図９】従来例のキャリア非注入構造を有する半導体レーザ装置を示す図であり、（ａ）はその斜視図、（ｂ）および（ｃ）は断面図
【図１０】図９の半導体レーザ装置を組立てた状態におけるキャリアの流れを示す図であり、（ａ）は全体の断面図、（ｂ）はその要部拡大図
【図１１】図９の半導体レーザ装置について他の部分の構造を説明するための図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）および（ｃ）は断面図
【図１２】図９の半導体レーザ装置の製造方法を示す斜視図
【符号の説明】
【００７８】
１０１、９０１  第一導電型半導体基板
１０２、９０２  第一導電型クラッド層
１０３、９０３  活性層
１０４、９０４  第二導電型クラッド層
１０５、９０５  第一導電型電流ブロック層
１０６、９０６  第二導電型埋込層
１０７、３０７、９０７  第二導電型コンタクト層
１０８、９０８  第１電極
１０９、９０９  第２電極
１１０、９１０  窓領域
１１１、９１３  リッジ部
３１１、４１１、９１１  接着剤
３１２、４１２、９１２  サブマウント
４１３  絶縁膜
４１４  高抵抗層
５０１、７０１、８０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
５０２、７０２、８０２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
５０３、７０３、８０３  ｎ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層
５０４、７０４、８０４  アンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層
５０５、７０５、８０５  活性層
５０６、７０６、８０６  Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ光ガイド層
５０７、７０７、８０７  ｐ型Ａｌ0.55Ｇａ0.45Ａｓクラッド層
５０８  ｐ型ＧａＡｓ埋込層
５０９、７１１、８１１  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
５１０、７１２、８１２  ストライプ部
５１１、７１３、８１３  窓領域
５１２、７１４、８１４  ｐ側電極
５１３、７１５、８１５  ｎ側電極
５１４、８０９  ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層
５１５  ＳｉＯ2膜
７０８、８０８  ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層
７０９  ｎ型Ａｌ0.62Ｇａ0.38Ａｓ電流ブロック層
７１０、８１０  ｐ型Ａｌ0.56Ｇａ0.44Ａｓ埋込層
８１５  高抵抗化領域
【図１】
2008022043.tif 000003
【図２】
2008022043.tif 000004
【図３】
2008022043.tif 000005
【図４】
2008022043.tif 000006
【図５】
2008022043.tif 000007
【図６】
2008022043.tif 000008
【図７】
2008022043.tif 000009
【図８】
2008022043.tif 000010
【図９】
2008022043.tif 000011
【図１０】
2008022043.tif 000012
【図１１】
2008022043.tif 000013
【図１２】
2008022043.tif 000014