(57)【要約】 【課題】  ２つの波長の半導体レーザを１つの基板上に作成する半導体レーザ素子において、電流狭窄部の同時形成を行う場合に、ばらつきが少なく、安定した形状を形成することが可能となる半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】  ２つの波長の半導体レーザを１つの基板上に作成する半導体レーザ素子において、各半導体レーザの活性層上部の第２導電型のクラッド層より上の層を同時に結晶成長させ、電流狭窄部の形成工程を共通化する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１導電型の第１クラッド層、第１の波長の光を放出する第１活性層、第２導電型の第２クラッド層を有する第１積層体を形成する工程と、
前記基板上で前記第１積層体が形成された領域とは異なる領域に、第１導電型の第３クラッド層、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を放出する第２活性層、第２導電型の第４クラッド層を有する第２積層体を形成する工程と、
前記第１および第２積層体を覆って前記基板上に、第２導電型の第５および第６クラッド層の前駆体を含む第３積層体を積層する工程と、
前記第３積層体の一部をエッチングして除去することによって、第１積層体の上に第５クラッド層を含む第１電流狭窄部を形成するとともに、第２積層体の上に第６クラッド層を含む第２電流狭窄部を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記第１の波長が赤色光の波長の範囲に含まれるとき、前記第１積層体を形成する工程において、前記第１積層体の、前記基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層を形成し、
前記第２の波長が赤色光の波長の範囲に含まれるとき、前記第２積層体を形成する工程において、前記第２積層体の前記基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記第１の波長が赤外光の波長の範囲に含まれるとき、前記第１積層体を形成する工程において、前記第１積層体の基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層、または厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下で、かつＧａＡｓから成る半導体層を形成し、
第２の波長が赤外光の波長の範囲に含まれるとき、前記第２積層体を形成する工程において、前記第２積層体の基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層、または厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下で、かつＧａＡｓから成る半導体層を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記第１および第２電流狭窄部を形成する工程において、前記半導体層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用することを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
前記第１積層体を形成する工程では、基板上に、第１クラッド層を含む第１半導体層、第１活性層を含む第２半導体層、第２クラッド層を含む第３半導体層、および前記第１積層体の基板から最も離反する部分に形成される半導体層を含む第４半導体層を順番に積層して、第１〜第４半導体層を含む第１前駆体を形成した後に、この第１前駆体をエッチングして第１積層体を形成し、
前記第２積層体を形成する工程では、第１積層体を形成した基板上に第３クラッド層を含む第５半導体層、第２活性層を含む第６半導体層、第４クラッド層を含む第７半導体層を積層して、第５〜第７半導体層を含む第２前駆体を形成した後に、前記第４半導体層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用して、前記第２前駆体をエッチングして第２積層体を形成することを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１および第２積層体のうちの少なくともいずれか一方は、前記活性層における光の出射方向の端部に不純物を拡散し、前記活性層の端部に、平均的なバンドギャップエネルギが、前記活性層における端部を除く残余の部分の平均的なバンドギャップエネルギよりも大きな窓領域を、前記第３積層体を積層する前に形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
前記窓領域は、ＺｎＯ膜を用いたＺｎの固相拡散によって形成されることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記Ｚｎの固相拡散における拡散温度は、前記第１および第２活性層及び、第１，第２，第３，第４クラッド層の中で最も低い結晶成長温度よりも低温であることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
第２クラッド層の厚みは、前記第１活性層から放射される光の波長に応じて選ばれ、第４クラッド層の厚みは、前記第２活性層から放射される光の波長に応じて選ばれることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記第１活性層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＡｌＡｓのうちの少なくともいずれか１つによって形成され、
前記第２活性層は、IｎＧａＰおよびＡｌＧａIｎＰのうちの少なくともいずれか１つによって形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第１および第２電流狭窄部を形成した後に、前記第１および第２電流狭窄部の一部がそれぞれ露出するように、前記第１および第２電流狭窄部ならびに第１および第２積層体を前記基板とともに覆う誘電体膜を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第１および第２電流狭窄部を形成した後に、前記第１および第２電流狭窄部の一部がそれぞれ露出するように、第１および第２積層体に積層され、第１導電型の半導体材料から成る半導体膜を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の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、光ディスク、あるいは光磁気ディスクシステムなどの光情報処理に用いられる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２つの波長の光を発する半導体レーザは、高出力の赤外レーザおよび赤色レーザを別々のチップに搭載する構成となっているので、部品数の増加および別々のチップに搭載する構成の複雑さからコストの低減が難しい問題がある。さらに、青色レーザを搭載するドライブにおいて、３種類のレーザを別々のチップに構成する場合、さらに部品数およびコストが問題となり、赤外レーザおよび赤色レーザについては部品数およびコストをさらに低減することが求められる。
【０００３】
記録型のＣＤドライブおよびＤＶＤドライブにおいて、この問題を解決するために赤外レーザと赤色レーザを１つの半導体チップで構成し、１つの半導体レーザ素子として解決する手法があるが、この場合、従来の製造方法を単純に組み合わせた方法では、製造コストについては、単に赤外レーザと赤色レーザとの製造コストの合計した費用がかかるだけで、半導体レーザ素子全体としての価格低減にはつながらない。さらに、工程数が増えることで品質および歩留まりの低下の問題が発生する場合もあり、むしろチップ単価としては高くなる結果となるおそれもある。
【０００４】
ここで、第１の従来技術として、波長が異なる２つの半導体レーザを単一の基板上に形成することによって、装置全体の面積を小さくする製造方法が報告されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、第２の従来技術として、単一の基板上に形成された波長が異なる２つの半導体レーザについて動作電圧、動作電流の向上を図っている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３４５５１４号公報
【特許文献２】特許第３８６２８９４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、第１の従来技術は、半導体レーザの作成上高い精度が求められる電流狭窄部については、ｐ−クラッド層をリッジ型にエッチングした後、ｎ−ＧａＡｓ層およびコンタクト層を結晶成長させており、結晶成長のばらつきおよびエッチングのばらつきを考慮した場合、歩留まり低下が懸念され、電流狭窄部形成の精度向上が求められる。
【０００８】
また、第２の従来技術は、リッジ状ストライプ形状のｐ−クラッド層の組成を２つの異なる波長の半導体レーザで同じにしているが、赤外レーザおよび赤色レーザを個別に作成するので、第１の従来技術と同様に電流狭窄部形成の精度向上が求められる。
【０００９】
したがって本発明の目的は、２つの波長の半導体レーザを１つの半導体基板上に作成する半導体レーザ素子において、電流狭窄部の形成を行う場合に組成のばらつきが少なく、安定した形状を形成することが可能な半導体レーザ素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基板上に、第１導電型の第１クラッド層、第１の波長の光を放出する第１活性層、第２導電型の第２クラッド層を有する第１積層体を形成する工程と、
前記基板上で前記第１積層体が形成された領域とは異なる領域に、第１導電型の第３クラッド層、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を放出する第２活性層、第２導電型の第４クラッド層を有する第２積層体を形成する工程と、
前記第１および第２積層体を覆って前記基板上に、第２導電型の第５および第６クラッド層の前駆体を含む第３積層体を積層する工程と、
前記第３積層体の一部をエッチングして除去することによって、第１積層体の上に第５クラッド層を含む第１電流狭窄部を形成するとともに、第２積層体の上に第６クラッド層を含む第２電流狭窄部を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法である。
【００１１】
また本発明は、前記第１の波長が赤色光の波長の範囲に含まれるとき、前記第１積層体を形成する工程において、前記第１積層体の、前記基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層を形成し、
前記第２の波長が赤色光の波長の範囲に含まれるとき、前記第２積層体を形成する工程において、前記第２積層体の前記基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層を形成することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、第１の波長が赤外光の波長の範囲に含まれるとき、前記第１積層体を形成する工程において、前記第１積層体の基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層、または厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下で、かつＧａＡｓから成る半導体層を形成し、
第２の波長が赤外光の波長の範囲に含まれるとき、前記第２積層体を形成する工程において、前記第２積層体の基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層、または厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下で、かつＧａＡｓから成る半導体層を形成することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、前記第１および第２電流狭窄部を形成する工程において、前記半導体層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記第１積層体を形成する工程では、基板上に、第１クラッド層を含む第１半導体層、第１活性層を含む第２半導体層、第２クラッド層を含む第３半導体層、および前記第１積層体の基板から最も離反する部分に形成される半導体層である第４半導体層を順番に積層して、第１〜第４半導体層を含む第１前駆体を形成した後に、この第１前駆体をエッチングして第１積層体を形成し、
前記第２積層体を形成する工程では、第１積層体を形成した基板上に第３クラッド層を含む第５半導体層、第２活性層を含む第６半導体層、第４クラッド層を含む第７半導体層を積層して、第５〜第７半導体層を含む第２前駆体を形成した後に、前記第４半導体層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用して、前記第２前駆体をエッチングして第２積層体を形成することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、前記第１および第２積層体のうちの少なくともいずれか一方は、前記活性層における光の出射方向の端部に不純物を拡散し、前記活性層の端部に、平均的なバンドギャップエネルギが、前記活性層における端部を除く残余の部分の平均的なバンドギャップエネルギよりも大きな窓領域を、前記第３積層体を積層する前に形成することを特徴とする。
【００１６】
また本発明は、前記窓領域は、ＺｎＯ膜を用いたＺｎの固相拡散によって形成されることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、前記Ｚｎの固相拡散における拡散温度は、前記第１および第２活性層及び、第１，第２，第３，第４クラッド層の中で最も低い結晶成長温度よりも低温であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、第２クラッド層の厚みは、前記第１活性層から放射される光の波長に応じて選ばれ、第４クラッド層の厚みは、前記第２活性層から放射される光の波長に応じて選ばれることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、前記第１活性層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＡｌＡｓのうちの少なくともいずれか１つによって形成され、
前記第２活性層は、IｎＧａＰおよびＡｌＧａIｎＰのうちの少なくともいずれか１つによって形成されることを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、前記第１および第２電流狭窄部を形成した後に、前記第１および第２電流狭窄部の一部がそれぞれ露出するように、前記第１および第２電流狭窄部ならびに第１および第２積層体を前記基板とともに覆う誘電体膜を形成することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、前記第１および第２電流狭窄部を形成した後に、前記第１および第２電流狭窄部の一部がそれぞれ露出するように、第１および第２積層体に積層され、第１導電型の半導体材料から成る半導体膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、２つの波長の半導体レーザを１つの基板上に作成する半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、第１導電型の第１クラッド層、第１活性層、第２導電型の第２クラッド層を有する第１積層体を形成する工程と、第１積層体が形成された領域とは異なる領域に、第１導電型の第３クラッド層、第２活性層、第２導電型の第４クラッド層を有する第２積層体を形成する工程と、第２導電型の第５および第６クラッド層の前駆体を含む第３積層体を積層する工程と、第３積層体の一部をエッチングして除去することによって、第１積層体の上に第５クラッド層を含む第１電流狭窄部を形成するとともに、第２積層体の上に第６クラッド層を含む第２電流狭窄部を形成する工程とを含むことによって、１つの半導体基板上に波長の異なる半導体レーザの活性層上部の第２導電型のクラッド層より上の層を同時に結晶成長させる。
【００２３】
２つの波長の半導体レーザの電流狭窄部を個々に形成する場合、それぞれの電流狭窄部について各波長の半導体レーザに対して最適な工程を用いることができるが、電流狭窄部を形成するための工程数が２倍になる。さらに、一方の半導体レーザにリッジ形成を行う場合、他方の半導体レーザを保護する必要が出てくるため、電流狭窄部を同時に形成する場合の工程数と比べて、実質的に２倍以上の工程数が必要となり、コストの点で不利になるばかりでなく、歩留まりの点でもばらつきの要因が増えることになる。本発明では、２つの波長の光を発する半導体レーザを１つの基板上に形成する場合に、電流狭窄部の形成工程を共通化した結果、各レーザの電流狭窄部となる層を同じ組成および同じ層厚とすることが容易となり、安定した形状の電流狭窄部が形成することが可能となり、製造工程数の削減および歩留まり向上によるコストの低減が可能となる。さらに、結晶成長の中でコントロールが難しいキャリア濃度のばらつきを改善することが可能となる。
【００２４】
また本発明によれば、半導体レーザ素子の製造方法は、第１の波長が赤色光の波長の範囲に含まれるとき、第１積層体の形成工程において、第１積層体の、基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下でかつＩｎＧａＰから成る半導体層を形成し、第２の波長が赤色光の波長の範囲に含まれるとき、第２積層体を形成する工程において、第２積層体の、基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下でかつＩｎＧａＰから成る半導体層を形成する。したがって、ＤＶＤレーザ用６５０ｎｍ赤色レーザのように、発振波長が赤色の範囲のときは、クラッド層の再成長界面を形成する層として、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＩｎＧａＰ層をもつことによって再成長界面の電気抵抗の低減および、光吸収層の低減を図ることができる。また、Ａｌを含んでいないため、表面が酸化されにくい効果も有する。
【００２５】
さらに、ＩｎＧａＰ層の層厚が１０ｎｍ未満の場合ではエッチングマーカ層として使いにくくなる。１５ｎｍを越えると、光を吸収しやすくなり、また、Ｉｎは結晶の中で歪を発生するため、結晶成長が難しくなる。
【００２６】
また本発明で、第１の波長が赤外光の波長の範囲に含まれるとき、前記第１積層体を形成する工程において、前記第１積層体の基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下で、かつＩｎＧａＰから成る半導体層、または厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下でかつＧａＡｓから成る半導体層を形成し、第２の波長が赤外光の波長の範囲に含まれるとき、前記第２積層体を形成する工程において、前記第２積層体の基板から最も離反する部分に、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下でかつＩｎＧａＰから成る半導体層、または厚さが１ｎｍ以上３ｎｍ以下でかつＧａＡｓから成る半導体層を形成する。したがって、ＣＤレーザ用７８０ｎｍ赤外レーザのように、発振波長が赤外光の範囲のときは、クラッド層の再成長界面の層を形成する層として、厚さが１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＩｎＧａＰ層、または、１ｎｍ以上３ｎｍ以下のＧａＡｓ層をもつことによって再成長界面の電気抵抗の低減および、光吸収層の低減を図ることができる。
【００２７】
ＤＶＤレーザ用６５０ｎｍ赤色レーザのように、発振波長が赤色の範囲のときは、ＧａＡｓがあると光の吸収が起こり問題となるが、ＣＤレーザ用７８０ｎｍ赤外レーザでは、ＧａＡｓを使用することができる。また、Ａｌを含んでいないため、表面が酸化されにくい効果も有する。
【００２８】
さらに、ＩｎＧａＰ層の層厚が１０ｎｍ未満の場合ではエッチングマーカ層として使いにくくなり、１５ｎｍを越えると、光を吸収しやすくなる。また、ＧａＡｓ層の層厚が１ｎｍ未満の場合では結晶成長が難しくなり、３ｎｍを越えると、光を吸収しやすくなる。
【００２９】
また本発明によれば、第１および第２電流狭窄部を形成する工程において、半導体層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用するので、エッチングを正確に行うことが可能である。
【００３０】
また本発明によれば、第１積層体を形成する工程では、基板上に、第１クラッド層を含む第１半導体層、第１活性層を含む第２半導体層、第２クラッド層を含む第３半導体層、および前記第１積層体の基板から最も離反する部分に形成される半導体層である第４半導体層を順番に積層して、第１〜第４半導体層を含む第１前駆体を形成した後に、この第１前駆体をエッチングして第１積層体を形成し、第２積層体を形成する工程では、第１積層体を形成した基板上に第３クラッド層を含む第５半導体層、第２活性層を含む第６半導体層、第４クラッド層を含む第７半導体層を積層して、第５〜第７半導体層を含む第２前駆体を形成した後に、前記第４半導体層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用して、第２前駆体をエッチングして第２積層体を形成する。したがって、１つの基板上に第１積層体と第２積層体を異なる領域に、少ない工程数で精度よく形成することができる。
【００３１】
また本発明によれば、第１および第２積層体のうちの少なくともいずれか一方は、活性層における光の出射方向の端部に不純物を拡散し、前記活性層の端部に、平均的なバンドギャップエネルギが、前記活性層における端部を除く残余の部分の平均的なバンドギャップエネルギよりも大きな窓領域を、前記第３積層体を積層する前に形成する。したがって、第１および第２積層体のうちの少なくともいずれか一方の活性層における光出射端面において、発振光の非吸収領域をクラッド層の再結晶成長を行う前に形成することができる。この構造では不純物の拡散源が活性層における光出射端面から比較的近いところにあるので、熱処理による拡散温度が低く設定できることができる。
【００３２】
また本発明によれば、窓領域は、ＺｎＯ膜を用いたＺｎの固相拡散によって形成されるので、所望の窓領域の形成を実現することができる。
【００３３】
また本発明によれば、Ｚｎの固相拡散における拡散温度は、第１および第２活性層、第１、第２、第３および第４クラッド層の中で最も低い結晶温度よりも低温である。第１および第２活性層、第１活性層を挟む第１および第２クラッド層、ならびに第２活性層を挟む第３および第４クラッド層が、Ｚｎの固相拡散によって結晶成長温度より高温にさらされた場合、クラッド層のキャリアの拡散および活性層での原子の拡散のおそれがあるため、Ｚｎの固相拡散における拡散温度を、第１活性層、第２活性層、第１、第２、第３および第４クラッド層の中で最も低い結晶温度よりも低温であるとすることで安定した品質で半導体層を形成することができる。
【００３４】
また本発明によれば、第２クラッド層の厚みは、第１活性層から放射される光の波長に応じて選ばれ、第４クラッド層の厚みは、第２活性層から放射される光の波長に応じて選ばれる。活性層から電流狭窄部のエッチング界面までの距離はレーザ光の放射角に影響を与えるので、あらかじめ、第１活性層および第２活性層から放射される光の波長に応じて層厚を選ぶことによって、レーザ光の波長ごとに適切な半導体レーザを形成することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、第１活性層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＡｌＡｓのうちの少なくともいずれか１つによって形成され、第２活性層は、IｎＧａＰおよびＡｌＧａIｎＰのうちの少なくともいずれか１つによって形成されるので、第１活性層および第２活性層は、所望の異なる発振波長を有することができる。
【００３６】
また本発明によれば、第１および第２電流狭窄部を形成した後に、前記第１および第２電流狭窄部の一部がそれぞれ露出するように、第１および第２電流狭窄部ならびに第１および第２積層体を前記基板とともに覆う誘電体膜を形成するので、電流をブロックすることができ、電流の損失を抑えることができる。
【００３７】
また本発明によれば、第１および第２電流狭窄部を形成した後に、前記第１および第２電流狭窄部の一部がそれぞれ露出するように、第１および第２積層体に積層され、第１導電型の半導体材料から成る半導体膜を形成するので、電流をブロックすることができ、電流の損失を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子５０の製造を行う場合のフローチャートを示す図である。
【００３９】
図２は、本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子５０の赤外レーザとなる第１積層体９および第２積層体１０形成までの工程を示す図である。図２（１）は、第１前駆体１１の構成を示す断面図であり、図２（２）は、第１前駆体１１から形成された第１積層体９の構成を示す断面図である。また、図２（３）は、赤色レーザとなる第２前駆体１２の構成を示す断面図であり、図２（４）は、第２前駆体１２から形成された第２積層体１０の構成を示す断面図である。
【００４０】
図３（１）〜（３）は、窓領域を形成する工程を示す図である。図３（１）は、ＺｎＯ膜２９およびＳｉＯ２膜２７形成後の第１積層体９および第２積層体１０の構成を示す断面図である。また、図３（２）は、Ｚｎ拡散後の第１積層体９および第２積層体１０の構成を示す断面図であり、図３（３）は、ＺｎＯ膜２９およびＳｉＯ２膜２７除去後の第１積層体９および第２積層体１０の構成を示す断面図である。
【００４１】
図４は、図３（２）をＩＶ−ＩＶ切断面線から見た断面図である。
図５は、図３（３）をＶ−Ｖ切断面線から見た断面図である。
【００４２】
図６（１）〜（４）は、第３積層体１５の結晶成長から電極形成完了までを示す図である。図６（１）は、第３積層体１５の構成を示す断面図であり、図６（２）は、ＳｉＯ２からなる電流狭窄部形成用マスク１９を形成した後の第３積層体１５の構成を示す断面図である。また、図６（３）は、第１積層体９の上に第１電流狭窄部２６を、第２積層体１０の上に第２電流狭窄部２７を形成した構造を示す断面図であり、図６（４）は、電極２８まで形成が完了した第１積層体９および第２積層体１０の構造を示す断面図である。
【００４３】
最初に、図１のステップＡ１で、ｎ−ＧａＡｓ基板上に第１前駆体を形成する。
図２（１）および（２）に示すように、第１前駆体１１は、ｎ−ＧａＡｓ基板２上に第１導電型の第１クラッド層３２を含む第１半導体層であるｎ−ＩｎＧａＰ層３、第１活性層３３を含む第２半導体層４、第２導電型の第２クラッド層３４を含む第３半導体層であるｐ−ＩｎＧａＰ層５、エッチングマーカ層として用いる第４半導体層であるＧａＡｓ薄膜１を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって、順次結晶成長した層である。
【００４４】
第１導電型の第１クラッド層３２を含む第１半導体層であるｎ−ＩｎＧａＰ層３の膜厚は、１．０μｍ〜５．０μｍに選ばれる。第１活性層３３を含む第２半導体層４の膜厚は、０．０１μｍ〜０．５μｍに選ばれる。第２導電型の第２クラッド層３４を含む第３半導体層であるｐ−ＩｎＧａＰ層５の膜厚は、０．０１μｍ〜０．５μｍに選ばれる。エッチングマーカ層として使用する第４半導体層であるＧａＡｓ薄膜１の膜厚は、１ｎｍ〜３ｎｍに選ばれる。
【００４５】
第１活性層３３を含む第２半導体層４は、Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ａｓバリア層（膜厚０．０１μｍ）、Ａｌ０．１８Ｇａ０．８２Ａｓ井戸層（膜厚０．０１μｍ）、Ａｌ０．１１Ｇａ０．８９Ａｓバリア層（膜厚０．０１μｍ）を順次積層したもので、多重量子井戸構造を有する。多重量子井戸構造を有することによって、閾値電流の低減、発光効率の向上を図ることができる。
【００４６】
エッチングマーカ層および第２導電型クラッド層の再成長界面となる第４半導体層として、１ｎｍ以上３ｎｍ以下のＧａＡｓ薄膜１を有することによって、再成長界面の電気抵抗の低減および、光吸収層の低減を図ることができる。また、Ａｌを含んでいないため、表面が酸化されにくい効果も有する。
【００４７】
赤外レーザの第２導電型のクラッド層としては、ＩｎＧａＰ層以外にＡｌＧａＡｓ層またはＡｌＩｎＧａＰ層を使用することができる。第２クラッド層３４の厚みは、第１活性層３３から放射される光の波長に応じて選ばれる。活性層から電流狭窄部のエッチング界面までの距離はレーザ光の放射角に影響を与えるので、あらかじめ、第１活性層３３から放射される光の波長に応じて層厚を選ぶことによって、レーザ光の波長ごとに適切な半導体レーザを形成することができる。
【００４８】
次に、図１のステップＡ２に移り、第１前駆体１１を幅８０μｍ〜１２０μｍのストライプ状に結晶成長膜が残るようエッチングして第１積層体９を形成する。第１積層体９は、図２（２）に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板２上に第１導電型の第１クラッド層３２、第１活性層３３、第２導電型の第２クラッド層３４、ＧａＡｓ薄膜１を順次積層している。
【００４９】
次に、図１のステップＡ３に移り、第２前駆体を形成する。
図２（３）および（４）に示すように、第２前駆体１２は、第１積層体９を形成したｎ−ＧａＡｓ基板２上に、第１導電型の第３クラッド層３５を含む第５半導体層であるｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層６、第２活性層３６を含む第６半導体層７、第２導電型の第４クラッド層３７を含む第７半導体層であるｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層８、エッチングマーカ層として使用する半導体層であるＩｎＧａＰ薄膜１３を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって、順次結晶成長した層である。
【００５０】
第１導電型の第３クラッド層３５を含む第５半導体層であるｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層６の膜厚は、１．０μｍ〜５．０μｍに選ばれる。第２活性層３６を含む第６半導体層７の膜厚は、０．０１μｍ〜１．０μｍに選ばれる。第２導電型の第４クラッド層３７を含む第７半導体層であるｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層８の膜厚は、０．０５μｍ〜０．５μｍに選ばれる。半導体層であるＩｎＧａＰ薄膜１３の膜厚は、１０ｎｍ〜１５ｎｍ選ばれる。
【００５１】
第２活性層３６を含む第６半導体層７は、（Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層（膜厚０．００５μｍ）、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ井戸層（膜厚０．００７μｍ）、（Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層（膜厚０．００５μｍ）を順次積層したもので、多重量子井戸構造を有する。
【００５２】
また、ＤＶＤレーザ用６５０ｎｍ赤色レーザのように、発振波長が赤色のときは、エッチングマーカ層および第２導電型の第５クラッド層の再成長界面となる半導体層として、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＩｎＧａＰ層をもつ。第２導電型クラッド層の再成長界面を形成する層として、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＩｎＧａＰ薄膜１３をもつことによって再成長界面の電気抵抗の低減および、光吸収層の低減を図ることができる。また、Ａｌを含んでいないため、表面が酸化されにくい効果も有する。赤色レーザの場合は、ＧａＡｓがあると発振光の吸収が起こるため、ＧａＡｓ薄膜をエッチングマーカ層として使用することはできない。
【００５３】
次に、図１のステップＡ４に移り、第２前駆体１２をエッチングして第２積層体を形成する。
【００５４】
図２（４）に示すように、第２前駆体１２は、第１積層体９と隣り合うように、幅８０〜１２０μｍで結晶成長膜が残るようにエッチングする。エッチングにおいては、エッチング液にＨＣｌを用い、第１積層体９の最上部のエッチングマーカ層である半導体層ＧａＡｓ薄膜１によってエッチングを停止することができる。第１積層体９と第２積層体１０とは、底辺が約１０〜５０μｍ離間して形成される。
【００５５】
第２積層体１０は、ｎ−ＧａＡｓ基板２上に、第１導電型の第３クラッド層３５、第２活性層３６、第２導電型の第４クラッド層３７、ＩｎＧａＰ薄膜１３を順次積層している。第４クラッド層３７の厚みは、第２活性層３６から放射される光の波長に応じて選ばれる。
【００５６】
次に、図１のステップＡ５に移り、第１積層体９の第１活性層４および第２積層体１０の第２活性層７の光の出射方向の端部に不純物を拡散し、各活性層の平均的なバンドギャップエネルギが、各活性層における端部を除く残余の部分の平均的なバンドギャップエネルギよりも大きな窓領域を形成する。
【００５７】
図３（１）に示すように、まず窓領域を形成すべき部分に積層してＺｎＯ薄膜２９を形成し、熱処理時の表面荒れ防止膜としてＳｉＯ２２７をウェハ全体に成膜する。
【００５８】
第１積層体９および第２積層体１０の共振器方向の長さは、５００μｍ以上３０００μｍ未満であるが、ＺｎＯ膜２９は、端面から５μｍ以上１００μｍ未満の範囲で形成される。
【００５９】
その後、約５３０℃で３０分以上１時間未満加熱する熱処理を行うことによって、図３（２）および図４に示すように、ＺｎＯ膜２９からＺｎが拡散し、活性層のエネルギバンドが実効的に大きくなる。また、Ｚｎの固相拡散における拡散温度は、第１および第２活性層、第１、第２、第３および第４クラッド層の中で最も低い結晶温度よりも低温である。第１活性層、第２活性層、第１活性層を挟む第１クラッド層および第２クラッド層、ならびに第２活性層を挟む第３クラッド層および第４クラッド層が、Ｚｎの固相拡散によって結晶成長温度より高温にさらされた場合、クラッド層のキャリアの拡散および活性層での原子の拡散のおそれがあるため、Ｚｎの固相拡散における拡散温度を、第１活性層、第２活性層、第１クラッド層、第２クラッド層、第３クラッド層および第４クラッド層の中で最も低い結晶温度よりも低温であるとすることで安定した品質で半導体層を形成することができる。
【００６０】
次に図３（３）および図５に示すように、熱拡散を行った後、ＳｉＯ２膜２７とＺｎＯ膜２９を除去する。ＳｉＯ２膜２７とＺｎＯ膜２９の除去は、室温のフッ化水素酸にウェハを３０秒〜６０秒間浸し、その後、純水洗浄、ウェハ乾燥をすることによって行う。
【００６１】
本実施形態では、第１積層体９および第２積層体１０形成後に、発振光の非吸収領域である窓領域を形成するので、不純物の拡散源が活性層における光出射端面から比較的近いところにあり、熱処理による拡散温度が低く設定できることができる。
【００６２】
次に、図１のステップＡ６に移り、第１積層体９および第２積層体１０の上に第３積層体を形成する。
【００６３】
図６（１）に示すように、第３積層体１５は、第１積層体９および第２積層体１０を覆ってｎ−ＧａＡｓ基板２上に、ｐ−（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層１６（膜厚１．０μｍ〜５．０μｍ、）、ｐ−ＩｎＧａＰ層１７（膜厚０．１μｍ〜１．０μｍ、）、ｐ−ＧａＡｓ層１８（膜厚０．１μｍ〜１．０μｍ、）を順次、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって、順次結晶成長させて形成する。
【００６４】
次に、図１のステップＡ７に移り、電流狭窄部を作成する。
図６（２）に示すように、クラッド層の結晶成長後、電流狭窄部の作成のため、第３積層体１５の上部に赤外レーザ用および赤色レーザ用のＳｉＯ２からなる電流狭窄部形成用マスク１９を２つ形成する。電流狭窄部形成用マスク１９の成膜はプラズマＣＶＤ（    Chemical Vapor Deposition：化学気相成長）、ＥＢ（Electron beam）蒸着などの方法で行う。
【００６５】
電流狭窄部形成用マスク１９は、第３積層体１５の各層と平行に配置され、１〜３μｍ程度の幅に設定される。また、電流狭窄部形成用マスク１９の膜厚は、第３積層体１５と電流狭窄部形成用マスク１９のエッチングレート比と第３積層体１５のエッチング深さに応じて適切な膜厚を設定する。
【００６６】
電流狭窄部形成用マスク１９を形成した後は、ドライエッチングによって電流狭窄部を形成する。ドライエッチングを止めるタイミングとして、エッチングマーカ層であるＧａＡｓ薄膜１およびＩｎＧａＰ薄膜１３を用いる。エッチングマーカ層とは、エッチング終点の層の区別をできる層をいう。エッチングマーカ層を、エッチングを止めるためのマーカとして利用することによって、エッチングを正確に行うことが可能である。
【００６７】
エッチングマーカ層を検知する方法としては、エッチング部にレーザ光を照射しながら光の干渉をモニターする方法によって層の変わり目を検知する方法がある。また、ドライエッチングのプラズマ光を波長分析することによって、例えば、プラズマ中に含まれるＡｌ原子の有無を検知し、エッチングがどこまで進んだかをモニターすることも可能である。また、電流狭窄層を形成する際には、ｎ−ＧａＡｓ基板２上の第１積層体９および第２積層体１０が分離するようにエッチングを実施する。
【００６８】
電流狭窄部をドライエッチングで形成するときのエッチングマーカ層を検知する方法として、エッチング部にレーザ光を照射しながら光の干渉をモニターする場合、第５クラッド層と第６クラッド層を含む半導体層とエッチングマーカ層とで屈折率差をもつことが必要となる。
【００６９】
電流狭窄部形成用マスク１９の除去は、室温のバッファードフッ酸にウェハを約２分間浸し、その後、純水洗浄、ウェハ乾燥をすることによって行う。
【００７０】
図６（３）に示すように、第１電流狭窄部２６は、第２導電型のｐ−（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第５クラッド層２０、第５クラッド層２０とｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２とのバンドギャップ差を緩和するためのｐ−ＩｎＧａＰギャップ層２１、電極とつなぐためのｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２の順に積層されている。第２電流狭窄部２７は、第２導電型のｐ−（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第６クラッド層２３、第６クラッド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層２５とのバンドギャップ差を緩和するためのｐ−ＩｎＧａＰギャップ層２４、電極とつなぐためのｐ−ＧａＡｓコンタクト層２５の順に積層されている。
【００７１】
次に、図１のステップＡ８に移り、誘電体膜を形成する。
図６（４）に示すように、第１電流狭窄部２６および第２電流狭窄部２７を形成した後は、ｎ−ＧａＡｓ基板２上の第１積層体９および第２積層体１０を誘電体膜４８で覆う。誘電体膜４８の厚さは、約２００ｎｍ〜４００ｎｍに選ばれる。
【００７２】
誘電体膜４８は、主にＳｉＮまたはＳｉＯ２が用いられ、これらの膜厚は目的のレーザ特性を得るために、計算によって屈折率と厚さの積から決定されるが、電流狭窄部の形状によって、電流狭窄部の側面に形成される誘電体膜の膜厚が薄くなる場合があるので、電流狭窄部の形状を考慮した上で膜厚の設定値を決定する。誘電体膜４８を形成することによって、電流をブロックし、電流の損失を抑えることができる。また、隣り合う半導体レーザのクラッド層が繋がっていると、クラッド層を通じて電流のリークが発生する可能性があるため、誘電体膜を形成することによって、クラッド層を分離し電気的に絶縁することができる。
【００７３】
第１電流狭窄部２６および第２電流狭窄部２７が誘電体膜４８に完全に覆われたままの場合、電流が流れる経路を確保できないので、第１電流狭窄部２６のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２および第２電流狭窄部２７のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２５の上部の誘電体膜４８を除去し、電流経路を確保する。誘電体膜４８は、レジストマスクを用い、第１電流狭窄部２６および第２電流狭窄部２７の先端のみを露出させ、バッファードフッ酸によって、第１電流狭窄部２６および第２電流狭窄部２７の先端の誘電体膜４８を除去する。
【００７４】
次に、図１のステップＡ９に移り、電極２８を形成する。
最初にレジストを除去せずにＡｕＺｎを蒸着する。ＳｉＯ２に対しＡｕＺｎの密着力が弱いため、リフトオフによって誘電体膜４８先端以外のＡｕＺｎを除去し、先端部のみＡｕＺｎ電極を形成する。ＡｕＺｎ電極の上に誘電体膜４８と密着力がよい材料Ｔｉ電極、Ａｕ電極の順番にウェハ前面に形成する。このＡｕ電極の上に電極パターン状のメッキ電極が形成される。ウェハ全体を覆うＡｕ電極はメッキ電極に電流を流す役割があり、Ｔｉ電極はＡｕ電極とＡｕＺｎ電極が混ざり合わないようにバリアメタルとしての役割がある。
【００７５】
電極２８を形成して工程を終了した後は、Ｚｎ拡散領域の中央付近で導波路に対し垂直に壁開し、共振器を作成する。
【００７６】
なお、隣り合う半導体レーザのクラッド層を分離する方法として、一体として形成された電極をドライエッチングまたはウエットエッチングによって分離する際に、あわせてクラッド層も分離することも可能である。
【００７７】
図７は、誘電体膜４８を形成する代わりに、第１導電型の半導体材料から成る半導体膜３０を形成した本発明の他の実施の形態である半導体レーザ素子６０の構造を示す断面図である。電流ブロック層として用いる半導体膜３０の材料としては、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、IｎＧａＰおよびＡｌＧａIｎＰなどがあり、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＧａIｎＰを用いる場合のＡｌの組成比は、設定されたレーザの放射角、ならびに求められる特性である電気特性および光学的特性によって決定される。
【００７８】
第１電流狭窄部２２および第２電流狭窄部２５ならびに第１積層体９および第２積層体１０に第１導電型の半導体材料から成る半導体膜３０を形成するので、電流をブロックすることができ、電流の損失を抑えることができる。
【００７９】
本発明では、２つの波長の光を発する半導体レーザを１つの基板上に形成する場合に、電流狭窄部の形成工程を共通化した結果、各レーザの電流狭窄部となる層を同じ組成および同じ層厚とすることが容易となり、安定した形状の電流狭窄部を形成することが可能である。具体的には、従来の工程数は５０工程であったのが、本実施形態によって、４５工程になり、製造工程数の削減および歩留まり向上によるコストの低減が可能となる。
【００８０】
さらに、結晶成長の中でコントロールが難しいキャリア濃度のばらつきを改善することが可能となる。
【００８１】
本発明の他の実施の形態としてＣＤレーザ用７８０ｎｍ赤外レーザのように、発振波長が赤外のときは、エッチングマーカ層および第２導電型クラッド層の再成長界面となる半導体層として、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下のＩｎＧａＰ層をもつことによっても、再成長界面の電気抵抗の低減および光吸収層の低減を図ることができる。また、第１積層体９で設けられたエッチングマーカ層と第２積層体１０で設けられたエッチングマーカ層は、同じ材料を用いてもよく、それぞれ異なる層厚であってもかまわない。
【００８２】
また、本発明の他の実施の形態として、第１活性層３３を、ＧａＡｓおよびＡｌＡｓのうちの少なくともいずれか１つによって形成し、第２活性層３６は、IｎＧａＰで形成することによっても、第１活性層３３および第２活性層３６は、所望の異なる発振波長を有することができる。
【００８３】
さらに、本発明の他の実施の形態として、ＺｎＯ膜を用いたＺｎの固相拡散を、第５クラッド層２０と第６クラッド層２３の前駆体であるｐ−（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層１６の形成後に行うこともできる。ＺｎＯ膜を用いたＺｎの固相拡散は、Ｚｎの拡散が結晶中のキャリア濃度に大きく影響されるが、２つの波長の半導体レーザのｐ−（Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層１６は、組成および結晶中のキャリア濃度のばらつきが同一であるため、Ｚｎ拡散のコントロールが容易となり、Ｚｎの固相拡散を安定して行うことが可能である。
【００８４】
図８（１）〜（３）は、本発明の他の実施の形態であるテラスを有する構造である半導体レーザ素子７０の第３積層体の結晶成長から電極形成完了までを示す図である。
【００８５】
本実施の形態は、前述の図１〜図６と類似しており、本実施の形態の構成には前述の第１の実施の形態における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００８６】
前述の実施の一形態のように、半導体レーザ素子の電流狭窄部のみが突起となっている形状の場合、電流狭窄部側をダイボンディングすると電流狭窄部に強いストレスが加わり、故障の要因となる可能性があるが、テラスを有する構造とすることで電流狭窄部を保護することができる。
【００８７】
クラッド層の結晶成長後は、電流狭窄部および、電流狭窄部を保護する保護部の作成のため、第３積層体１５の上部に赤外レーザ、赤色レーザ各々について電流狭窄部形成用マスクと保護部形成用マスクとを形成する。
【００８８】
図８（１）は、電流狭窄部形成用マスク１９および保護部形成用マスク４４を形成した後の第３積層体１５の構成を示す断面図である。
【００８９】
電流狭窄部形成用マスク１９および保護部形成用マスク４４形成後は、ドライエッチングによって電流狭窄部および保護部を形成する。
【００９０】
図８（２）は、第１積層体９の上に第３電流狭窄部３９および保護部３８，４０を、第２積層体１０の上に第４電流狭窄部４２および保護部４１，４３を形成した構造を示す断面図である。
【００９１】
電流狭窄部３９，４２および保護部３８，４０，４１，４３を形成した後は、ｎ−ＧａＡｓ基板２上の第１積層体９および第２積層体１０を誘電体膜４８で覆う。電流狭窄部形成用マスク１９および保護部形成用マスク４４を除去した後、第４電流狭窄部３９のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２２および第７電流狭窄部４２のｐ−ＧａＡｓコンタクト層２５の上部の誘電体膜４８を除去し、電流経路を確保する。最後に、電極２８を一体成形した後、半導体レーザごとに分離する。
【００９２】
図８（３）は、電極２８まで形成が完了した第１積層体９および第２積層体１０の構造を示す断面図である。
【００９３】
保護部３８，４０，４１，４３の幅については、２波長レーザの赤外レーザ発光部と赤色レーザ発光部の間隔を設定した後、ｎ−ＧａＡｓ基板２の幅に応じて適宜設定してよい。
【００９４】
本実施の形態のように、テラスを有する構造である半導体レーザ素子７０においても、２つの波長をもつ半導体レーザを１チップ上に形成する際に、クラッド層の組成および、層厚を完全に同一のものとすることで、工程を共通化した結果、それぞれの波長のチップでばらつきが低減し、安定した品質の確保および歩留まり向上によるコストの低減が可能となる効果を、達成することができる。
【００９５】
図９（１）〜（４）は、本発明の他の実施形態であるドライエッチングとウエットエッチングで併用して行った場合の工程を示す図である。本実施の形態は、前述の図１〜図６と類似しており、本実施の形態の構成には前述の第１の実施の形態における対応する構成と同一の参照符号を付し、異なる構成についてだけ説明し、同様の構成については説明を省略する。
【００９６】
図９（１）は、第３積層体１５の構成を示す断面図である。
第１の実施の形態と同様に、クラッド層の結晶成長後は、電流狭窄部の作成のため、第３積層体１５の上部に赤外レーザ用および赤色レーザ用の電流狭窄部形成用マスクを２つ形成する。
【００９７】
図８（２）は、電流狭窄部形成用マスク１９形成後の第３積層体１５の構成を示す断面図である。
【００９８】
電流狭窄部形成用マスク１９形成後は、第３積層体１５のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層１６の途中までドライエッチングを行う。
【００９９】
図８（３）は、第３積層体１５について、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層１６の途中までドライエッチングを実施した構造を示す断面図である。
【０１００】
クラッド層の途中でドライエッチングを終了するタイミングについては、あらかじめ想定されるエッチングレートを実験から出しておき、プロセスでのエッチング時間を管理することでエッチング深さを導出する方法および、ウェハのエッチング部にレーザ光をあて、ウェハ表面からの反射光とウェハ内部からの反射光の干渉波を測定しエッチングレートをリアルタイムで計算しながらエッチング深さを管理する方法などがある。残りのｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層１６については、ウエットエッチングで行い、電流狭窄部を形成する。
【０１０１】
図８（４）は、第１積層体９の上に第１電流狭窄部２６を、第２積層体１０の上に第２電流狭窄部２７を形成した構造を示す断面図である。
【０１０２】
ウエットエッチングを用いて電流狭窄部を作成する場合、クラッド層がＡｌＩｎＧａＰで構成されていれば、フッ酸およびリン酸を用いてエッチングを行うことができ、エッチングマーカ層としては、ＩｎＧａＰ層およびＧａＡｓ層を利用する。また、塩酸を用いてもＡｌＩｎＧａＰ層をエッチングすることができ、この場合はＧａＡｓ層をエッチングマーカ層として利用する。なお、ＧａＡｓ層をエッチングマーカ層として利用する場合、ＧａＡｓ層は半導体レーザの構造の中に残ってしまう。ＧａＡｓ層が厚くなると光の吸収が大きくなり半導体レーザの効率が悪くなる。薄膜のＧａＡｓ層がＧａＡｓよりバンドギャップの大きい半導体層で挟まれている場合、ＧａＡｓ層の層厚が一定の値以下になると量子効果によりＧａＡｓのバンドギャップが大きくなる。したがって、例えば、赤外レーザの発振波長である７８０ｎｍの場合、ＧａＡｓ層の層厚３ｎｍが７８０ｎｍ付近のバンドギャップに相当し、原理的に光吸収は起こらなくため、ＧａＡｓ層厚は３ｎｍ以下にすることが望ましい。
【０１０３】
また、第５クラッド層２０および第６クラッド層２３は、エッチングマーカ層であるＩｎＧａＰ層、ＧａＡｓ層と異なる組成とする必要がある。第５クラッド層２０および第６クラッド層２３がＡｌＩｎＧａＰ層である場合、エッチング液としては、フッ酸およびリン酸、塩酸がある。
【０１０４】
また、エッチングをドライエッチングのみで実施すると、電流狭窄部の幅は、電流狭窄部形成用マスク幅の精度のみでほぼ決まり、結晶の組成等に依存しにくいため、管理がしやすく、電流狭窄部の側面を垂直な平面にすることが可能であるという長所を有するが、エッチング後の電流狭窄部の層厚は、ドライエッチングの面のばらつきおよび結晶成長面のばらつきの影響を受けてしまう。
【０１０５】
一方、ウエットエッチングのみでは、エッチング後の電流狭窄部の層厚は、エッチングマーカ層のエッチング面のばらつきを考慮する必要はなく、結晶成長面のばらつきのみの影響しか受けないという長所を有する。しかし、電流狭窄部の幅は、電流狭窄部形成用マスク幅の精度のばらつきに加え、液温、濃度および結晶の組成などのウエットエッチング要因のばらつきの影響を受けてしまい、電流狭窄部の形状においては、結晶の材料、組成、面方位によって電流狭窄部側面に凹凸が発生し、問題となる場合がある。
【０１０６】
したがって、ドライエッチングとウエットエッチングを併用する場合、両者の長所を取入れることが可能となる。
【０１０７】
このように、２つの波長をもつ半導体レーザを１チップ上に形成する際に、クラッド層の組成および、層厚を完全に同一のものとすることで、工程を共通化した結果、それぞれの波長のチップでばらつきが低減し、安定した品質の確保および歩留まり向上によるコストの低減が可能となる効果を、達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子５０の製造を行う場合のフローチャートを示す図である。
【図２】本発明の実施の一形態である半導体レーザ素子５０の赤外レーザとなる第１積層体９および第２積層体１０形成までの工程を示す図である。
【図３】窓領域を形成する工程を示す図である。
【図４】図３（２）をＩＶ−ＩＶ切断面線から見た断面図である。
【図５】図３（３）をＶ−Ｖ切断面線から見た断面図である。
【図６】第３積層体１５の結晶成長から電極形成完了までを示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態である半導体レーザ素子６０の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態である半導体レーザ素子７０の第３積層体の結晶成長から電極形成完了までを示す図である。
【図９】本発明の他の実施形態であるドライエッチングとウエットエッチングで併用して行った場合の工程を示す図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  ＧａＡｓ薄膜
２  ｎ−ＧａＡｓ基板
３  ｎ−ＩｎＧａＰ層
４  第２半導体層
５  ｐ−ＩｎＧａＰ層
６  ｎ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層
７  第６半導体層
８  ｐ−（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層
９  第１積層体
１０  第２積層体
１１  第１前駆体
１２  第２前駆体
１３  ＩｎＧａＰ薄膜
１４  Ｚｎ拡散領域
１９  電流狭窄部形成用マスク
２０  第５クラッド層
２３  第６クラッド層
２６，３９  第１電流狭窄部
２７，４２  第２電流狭窄部
４８  誘電体膜
３２  第１クラッド層
３３  第１活性層
３４  第２クラッド層
３５  第３クラッド層
３６  第２活性層
３７  第４クラッド層
５０，６０，７０  半導体レーザ素子
【図１】
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【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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