(57)【要約】【課題】  コンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性などの電気特性を直接測定することができる構成を有する半導体レーザを得ること、また、これらの電気特性の評価方法、さらには、このような半導体レーザの製造方法を提供すること。【解決手段】  基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、その一部がリッジ構造を形成する第２導電型クラッド層、電流狭窄層が積層された半導体レーザであって、互いに電気的に分離された複数の電極が、前記リッジ構造を横断するように前記電流狭窄層上に形成されている。【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導電型クラッド層、活性層、その一部がリッジ構造を形成する第２導電型クラッド層、電流狭窄層が積層された半導体レーザであって、互いに電気的に分離された複数の電極が、前記リッジ構造を横断するように前記電流狭窄層上に形成されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記複数の電極のうち、少なくとも２つ以上の電極が、前記リッジ構造の頂部上に設けられた前記電流狭窄層の開口部内に形成されたコンタクト層を介して、前記第２導電型クラッド層と接続されている請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記複数の電極のうちの第１の電極、第２の電極、第３の電極が、いずれも前記コンタクト層を介して前記第２導電型クラッド層と接続されており、前記第１の電極と前記第２の電極との間隔と、前記第２の電極と第３の電極との間隔とが異なっている請求項２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記複数の電極のうちの少なくとも一つは、前記電流狭窄層の開口部に形成された前記コンタクト層と接続されていない請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記電流狭窄層が半導体層または絶縁膜層で形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
【請求項６】
基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、その一部がリッジ構造を形成する第２導電型クラッド層、電流狭窄層が積層された半導体レーザであって、互いに電気的に分離された複数の電極が、前記リッジ構造を横断するように前記電流狭窄層上に形成されている半導体レーザにおいて、前記複数の電極間に電圧を印加した時に流れる電流を測定してその電気特性を評価することを特徴とする半導体レーザの評価方法。
【請求項７】
前記複数の電極として、前記リッジ構造の頂部上に設けられた前記電流狭窄層の開口部内に形成されたコンタクト層を介して前記第２導電型クラッド層と接続されている電極を複数用いて、前記複数の電極間に電圧を印加した時に流れる電流を測定して、前記コンタクト層のコンタクト抵抗を測定する請求項６記載の半導体レーザの評価方法。
【請求項８】
前記複数の電極として、前記コンタクト層を介して前記第２導電型クラッド層と接続されている電極と、前記コンタクト層と接続されていない電極とを用いて、前記２つの電極間に電圧を印加した時に流れる電流を測定して、前記電流狭窄層の絶縁性を測定する請求項６記載の半導体レーザの評価方法。
【請求項９】
前記半導体レーザが前記基板上に複数形成された状態で、隣接する前記半導体レーザ素子を順次測定する請求項６〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザの評価方法。
【請求項１０】
基板上に、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層、コンタクト層を順次形成する工程と、前記第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジ構造体を形成する工程と、前記リッジ構造の頂部のコンタクト層を一部を除いて除去した後、前記第２導電型クラッド層上に電流狭窄層を形成する工程と、前記電流狭窄層上に複数個の電極を形成する工程を有することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１１】
上記電流狭窄層が半導体層のエピタキシャル成長もしくは絶縁膜の堆積により形成されるものである請求項１０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、半導体レーザとその評価方法、およびその製造方法に関し、より詳細には、動作電圧やシリーズ抵抗に大きく影響する半導体層と電極とのコンタクト特性を容易に測定できる構造を有する半導体レーザとその評価方法、および、このような半導体レーザを製造する製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
録画再生型ＤＶＤ又は高倍速ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の光ディスクシステムにおける光源として用いられる半導体レーザでは、高出力動作が強く要求されている。２００５年における市場要望では、２００ｍＷまでの電力を出力することが可能な赤色半導体レーザが求められていたが、今後もこのような高出力化への要望は加速されていくものと考えられる。
【０００３】
一方で半導体レーザでは、レーザ発振中の発熱による信頼性の低下が多々問題となる。半導体レーザが高出力化するにつれ、レーザ発振中の発熱の抑制は、より重要な課題となっている。このレーザ素子の発熱抑制策のひとつとしては、半導体レーザ素子の抵抗、特にコンタクト抵抗を低抵抗化することが有効であり、このコンタクト抵抗が設計通りに形成されているか管理することが必要である
図１３は、従来の半導体レーザの上面図であり、図１４は図１３におけるＥ−Ｅ’部分の断面構造図である。この従来の半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板１にｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッド層４、電流狭窄層６が順次積層されており、ｐ型クラッド層４の上部には、この従来の半導体レーザの共振器方向である、図１３および図１４における左右方向に伸びるリッジ状のリッジ構造４３が形成されている。
【０００４】
このｐ型クラッド層４が形成するリッジ構造４３を横断するように、半導体レーザの中央部分の電流狭窄層６上に電極１０が形成されている。ここで、リッジ構造４３を横断するようにとは、上面図である図１３に示されているように、リッジ構造４３の頂部を含んでその両側に跨って広がるように、という意味である。この電極１０が形成されている領域のリッジ構造の頂部上に積層されている電流狭窄層６には、開口部が設けられていて、この開口部に形成されているコンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電極１０とが電気的に接続されている。
【０００５】
ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏側（図１４において下側）には、裏面電極２０が形成されている。この半導体レーザの電極１０と裏面電極２０との間に、順方向のバイアス電圧を印加すると、コンタクト層５を通じて活性層３に電流が注入され誘導放出が起こる。誘導放出によって発光した光は、共振器方向に増幅されてレーザ光が図１３および図１４中の左右両端のレーザ素子端面より出射される。
【０００６】
一般に、このような半導体レーザの製造は、半導体基板上で、複数のレーザ素子を一括して形成するように行われる。そして、基板上に形成された半導体レーザ素子を劈開してチップ毎に分割し、レーザ出射端面をコーティングにより保護することで完了する。そして、その後、チップとなった半導体レーザの特性測定が行われる。このとき、半導体レーザの抵抗成分に関する評価としては、動作電圧（Ｖｏｐ）とシリーズ抵抗（Ｒｓ）を評価することにより行われているが、半導体レーザにおけるコンタクト特性を直接的に測定することはできなかった。また、上記したように、半導体レーザの特性評価は、半導体基板を劈開して半導体レーザチップとした後に行なわれていたため、半導体基板全体に形成された半導体レーザを測定するために多大な時間と労力を要し、また、仮に工程不良が判明した場合であっても、工程へのフィードバックを有効に行なうことは出来なかった。
【０００７】
このため、劈開によってチップとした半導体レーザで特性の測定を行うのではなく、半導体基板に形成された状態で特性評価を行う方法として、半導体基板上にレーザ受光素子を形成して、この受光素子で半導体レーザから射出されたレーザ光を受光する方法が特許文献１に記載されている。また、一方向にだけ半導体基板を劈開して複数の半導体レーザが列状に形成された棒状の半導体基板を切り出し、この棒状に繋がった複数の半導体レーザのそれぞれに対して選択して電圧を印加することができる構造の測定装置を用いて、複数の半導体レーザの特性評価を一度に行う方法が特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−３４４０５５号公報
【特許文献２】特開昭６１−２４８５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記したように、従来の半導体レーザの特性評価方法では、半導体レーザのコンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性などの電気特性を直接評価することができなかった。また、半導体基板上に受光素子を形成するという方法では、半導体基板を製造する工程が複雑になるとともに、一枚の半導体基板から取れる半導体レーザの数が少なくなってしまう。
【０００９】
上記した問題点に鑑み、本発明は、コンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性などの電気特性を直接測定することができる構成を有する半導体レーザを得ること、また、これらの電気特性の評価方法、さらには、このような半導体レーザ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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザは、基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、その一部がリッジ構造を形成する第２導電型クラッド層、電流狭窄層が積層された半導体レーザであって、互いに電気的に分離された複数の電極が、前記リッジ構造を横断するように前記電流狭窄層上に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の半導体レーザの評価方法は、基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、その一部がリッジ構造を形成する第２導電型クラッド層、電流狭窄層が積層された半導体レーザであって、互いに電気的に分離された複数の電極が、前記リッジ構造を横断するように前記電流狭窄層上に形成されている半導体レーザにおいて、前記複数の電極間に電圧を印加した時に流れる電流を測定してその電気特性を評価することを特徴とする。
【００１２】
そして、本発明の半導体レーザの製造方法は、基板上に、第１導電型クラッド層、活性層および第２導電型クラッド層、コンタクト層を順次形成する工程と、前記第２導電型クラッド層の表面における一部領域にリッジ構造体を形成する工程と、前記リッジ構造の頂部のコンタクト層を一部を除いて除去した後、前記第２導電型クラッド層上に電流狭窄層を形成する工程と、前記電流狭窄層上に複数個の電極を形成する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の半導体レーザでは、上記した構造とすることで、電圧電流特性を測定する電極を適宜選択するだけで、コンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性を直接かつ容易に測定することができる。
【００１４】
また、本発明の半導体レーザの測定方法では、上記した構成によって、半導体レーザの電気特性を直接かつ容易に測定することができる。
【００１５】
また、本発明の半導体レーザの製造方法では、その電気特性を容易に測定することができる構造を有する半導体レーザを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記した本発明の半導体レーザにおいては、前記複数の電極のうち、少なくとも２つ以上の電極が、前記リッジ構造の頂部上に設けられた前記電流狭窄層の開口部内に形成されたコンタクト層を介して、前記第２導電型クラッド層と接続されていることが好ましい。このようにすることで、コンタクト抵抗の値を容易に測定することができる。
【００１７】
また、前記複数の電極のうちの第１の電極、第２の電極、第３の電極が、いずれも前記コンタクト層を介して前記第２導電型クラッド層と接続されており、前記第１の電極と前記第２の電極との間隔と、前記第２の電極と第３の電極との間隔とを異ならせることができる。このようにすることで、第２導電型クラッド層のシート抵抗値が不明の場合でも、コンタクト抵抗の値を求めることが可能となる。
【００１８】
さらに、前記複数の電極の内の少なくとも一つは、前記電流狭窄層の開口部に形成された前記コンタクト層と接続されていないことが望ましい。このようにすることで、電流狭窄層の絶縁性を容易に測定することができる。また、前記電流狭窄層が半導体層または絶縁膜層で形成されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の半導体レーザの測定方法では、前記複数の電極として、前記リッジ構造の頂部上に設けられた前記電流狭窄層の開口部内に形成されたコンタクト層を介して前記第２導電型クラッド層と接続されている電極を複数用いて、前記複数の電極間に電圧を印加した時に流れる電流を測定して、前記コンタクト層のコンタクト抵抗を測定することが好ましい。
【００２０】
また、前記複数の電極として、前記コンタクト層を介して前記第２導電型クラッド層と接続されている電極と、前記コンタクト層と接続されていない電極とを用いて、前記２つの電極間に電圧を印加した時に流れる電流を測定して、前記電流狭窄層の絶縁性を測定することが好ましい。
【００２１】
さらに、前記半導体レーザが前記基板上に複数形成された状態で、隣接する前記半導体レーザ素子を順次測定することが好ましい。このようにすることで、複数の半導体レーザの電気特性を基板から切り出す前に測定することができる。
【００２２】
また、本発明の半導体装置の製造方法では、上記電流狭窄層が半導体層のエピタキシャル成長もしくは絶縁膜の堆積により形成されるものであることが好ましい。このようにすることで、電流狭窄層を容易に形成することができる。
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で用いる各実施の形態は、本発明の構成およびそこから奏される作用・効果を分かり易く説明するためのあくまでも一例であって、本発明は、効果を奏するための本質的な部分以外の部分について、これらに何ら限定を受けるものではない。
【００２４】
（第１の実施形態）
まず本発明の第１の実施形態として、図１、図２、図３を用いて、本発明にかかる半導体レーザの構造を説明する。ここで、図１は本発明にかかる半導体レーザの上面図、図２は本発明にかかる半導体レーザの共振器方向の断面構造を示す図で、図１のＤ−Ｄ’線の部分を示す。また、図３（ａ）（ｂ）は、本発明にかかる半導体レーザの共振器に垂直な方向の断面構造を示す図であり、図３(ａ)が図１中のＡ−Ａ’線の部分、図３（ｂ）が図１中のＢ−Ｂ’線の部分を示す。
【００２５】
図２に示すように、本発明にかかる半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ半導体である基板１に、第１導電型クラッド層としてのｎ型クラッド層２、活性層３、第２導電型クラッド層としてのｐ型クラッド層４、電流狭窄層６が順次積層されており、ｐ型クラッド層４の上部は、本発明にかかる半導体レーザの共振器の役割を果たすリッジ構造４３が、図１および図２における左右方向に形成されている。そして、図１に示すように、このｐ型クラッド層４が形成するリッジ構造４３を横断するように、第１の電極１１、第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１４が、電流狭窄層６の上に形成されている。
【００２６】
ここで、一般にＣＤやＤＶＤ等の光ディスクシステムに用いられる赤色系の半導体レーザでは、活性層としてはＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰへテロ接合が、また、クラッド層としてはＡｌＧａＩｎＰ層が、コンタクト層としてはｐ型ＧａＡｓ層などが用いられることが多い。また、電極の材料としては、Ａｕ膜、Ａｕ／Ｔｉ積層膜、Ａｕ／Ｎｉ積層膜、Ａｕ／Ｐｔ／Ｔｉ積層膜などが用いられている。
【００２７】
なお、本発明において、リッジ構造を横断するようにというのは、図１や図３（ａ）（ｂ）に示すように、電極がリッジ構造の頂部とその左右の傾斜面を覆うような形状となっていること、言い換えれば、リッジ構造の長手方向における一部分で、リッジ構造の頂部を含んで、長手方向に垂直な方向に所定の長さに渡って形成されていることを示す。後述するように、活性層でレーザ光を発生させるための電圧は、リッジ構造の頂部から印加されることになるからである。
【００２８】
ここで、図２および図３（ａ）に示すように、第１の電極１１の下の電流狭窄層６には開口部が形成されておらず、第１の電極１１はリッジ構造の頂部も含めてその全てが電流狭窄層６の上に積層されている。これに対し、第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１５の下では、第２の電極部分の断面を代表して示す図３(ｂ)からも明らかなように、電流狭窄層６のリッジ構造の頂部の部分で開口部が形成され、この開口部の部分にはコンタクト層５が形成されている。そして、これら第２の電極１２、第３の電極１３，第４の電極１４は、リッジ構造の頂部でコンタクト層５と積層されることで、コンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電気的に接続されている。これら第２の電極１２、第３の電極１３，第４の電極１４とコンタクト層５間は、オーミック接合が形成されていることとなる。また、基板１の裏側（図２および図３(ａ)(ｂ)における下側）には、裏面電極２０が形成されている。
【００２９】
本実施形態にかかる半導体レーザでは、コンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電気的に接続される第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１４と、裏面電極２０との間に、順方向のバイアス電圧を印加すると、コンタクト層５を通じて活性層３に電流が注入され誘導放出が起こる。この誘導放出によって発光した光は、共振器方向に増幅されてレーザ光が図中左右両端のレーザ素子端面より出射される。ここで、レーザ光が出射するレーザ素子端面ではレーザ光密度が高くなっているので、レーザ光による光損傷を抑制するために端面部近傍には電流が注入されないようにすることが好ましい。このため、レーザ素子の端面近傍に当たる図１および図２における左右両端部近傍のリッジ構造４３部分は、電流狭窄層６で覆われている。なお、図中左側の端部近傍には、第１の電極１１が形成されているが、上記したように第１の電極１１は全ての部分で電流狭窄層６の上に形成されているため、この第１の電極１１から活性層３に電圧が印加されることはない。また、本実施形態では、図１３および図１４に示す従来の半導体レーザと比較して、上側の電極が複数に分割されているが、これら複数の電極の幅、すなわち、図中左右方向の大きさが極端に小さくなることがない限り、活性層に正のバイアス電圧を印加し、レーザ光を発生させる上での半導体レーザ自体の動作及び特性には、実質的になんらかの影響を与えるものではない。
【００３０】
電流狭窄層６としては、ｎ型半導体層を用いる場合と絶縁体を用いる場合とがある。ｎ型半導体層を用いる場合は、ｐ型クラッド層４との間にｐｎ接合が形成され、第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１４を介してｎ型半導体層である電流狭窄層６に正電圧が印加されるときには逆バイアスとなるため、ｐ型クラッド層４を介して活性層３に電流が注入されることを抑制することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、第２の電極１２と第３の電極１３の距離と、第３の電極１３と第４の電極１４の距離とが異なるように形成されている。なお、本発明の説明において電極と電極の距離とは、電流狭窄層６上に形成されている電極そのものの間隔ではなく、電極と第２導電型クラッド層とを電気的に接続するコンタクト層の間隔を言うこととする。なお、詳しくは後述する。そして、図２より明らかなように、第２の電極１２と第３の電極１３との間の部分、および、第３の電極と第４の電極との間の部分のリッジ構造の頂部では、電流狭窄層６に開口部が形成されず電流狭窄層６がそのまま残っているため、これら、第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１４は、互いに電気的に分離されることとなる。
【００３２】
なお、上記本実施形態の説明では、基板１としてｎ型ＧａＡｓ半導体を用いた場合について説明したが、本発明のレーザ素子はこれに限らず、ＩｎＰ、ＧａＮ等で基板を構成することができる。ＩｎＰ基板は主に通信用レーザに、ＧａＮ基板は主に青色半導体レーザに用いられる。また、第１導電型クラッド層としてｎ型クラッド層を、また、第２導電型クラッド層としてのｐ型クラッド層を、それぞれ用いたが、２つのクラッド層の導電型を逆にすること、すなわち、第１導電型クラッド層としてｐ型を、第２導電型クラッド層としてｎ型を、それぞれ用いることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態として、本発明にかかる半導体レーザの製造方法について、工程ごとの断面形状を示す図である図４〜図７を用いて説明する。
【００３４】
最初の段階を示す図４（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓの基板１上に、ｎ型クラッド層２、活性層３、ｐ型クラッド層４、コンタクト層５を順次エピタキシャル成長させる。その後、図４（ｂ）に示すように、リッジ構造となるべき部分、すなわち半導体レーザの長手方向に伸びる幅方向中央部分のコンタクト層５の上に、フォトリソグラフィーによってエッチングマスク７を形成し、その後、エッチングマスク７が形成されていない部分をエッチングにより除去する。このようにすることで、ｐ型クラッド層の上部に共振器となるリッジ構造４３が形成される。なお、このとき、エッチングマスク７の材料としては、シリコン酸化膜もしくはシリコン窒化膜を用いるのが望ましい。
【００３５】
ここまでの工程は、半導体レーザの全面で同じように行われるが、以下の工程は半導体レーザ上部の電極の形成に応じて部分ごとに異なった工程となる。このため、以降の工程を示す図５、図６、図７では、それぞれ、図１中のＡ−Ａ’線の部分であるｐ型クラッド層４と接続されない第１電極１１が形成される部分を示すものを各図における(ａ)、図１中のＢ−Ｂ’線の部分である第２電極１２が形成される部分を示すものを各図における(ｂ)、そして、図１中のＣ−Ｃ’線の部分である電極が形成されない部分を示すものを各図における(ｃ）として示すこととする。
【００３６】
図４（ｂ）で示したリッジ構造を形成した後、後に電流狭窄層６の開口部になる部分を除いて、コンタクト層５とエッチングマスク７を除去する。また、電流狭窄層６の開口部となる部分では、コンタクト層５とエッチングマスク７を残す。この状態で、電流狭窄層６をエピタキシャル成長させると、第２の段階を示す図５に示すように、コンタクト層５とエッチングマスク７とが残された、電流狭窄層６の開口部である図５（ｂ）に示す部分のリッジ構造４３の頂部を除いて、半導体レーザの上面全面が電流狭窄層６で覆われた状態となる。このようにして、電流狭窄層６が利得領域となるリッジ構造４３の頂部に所定の開口部を有し、その開口部の部分でコンタクト層を有する構成を得ることができる。
【００３７】
その後、エッチングマスク７を除去し、所定の位置にフォトリソグラフィーにより複数の電極を形成する。第３の段階を示す図６（ａ）では、開口部を有さない、したがってコンタクト層が形成されていない電流狭窄層６の上に第１の電極１１が形成されている状態を示す。図６（ｂ）は、コンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電気的に接続されている第２の電極１２が形成されている状態を示す。また、図６（ｃ）は、電極が形成されない部分であるため、電流狭窄層６の上に何も形成されない。このようにして、リッジ構造４３を横断するように、すなわちリッジ構造４３の頂部を含んでその長手方向に垂直な方向に所定の長さを持って、複数の電極が形成される。
【００３８】
その後、第４の段階を示す図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に表すように、基板１の裏面すなわち、クラッド層や活性層が形成されない側の主面に、フォトリソグラフィーなどによって裏面電極２０を形成する。なお、裏面電極は、半導体レーザの長手方向の端部近傍を除く部分に形成されるので、図７（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す部分ではいずれも同じように形成される。このようにして、本発明の半導体レーザが形成される。
【００３９】
一般に、このような半導体レーザの製造は、半導体ウエハにおいて一括して行われる。そして、ウエハ上に形成された半導体レーザ素子を劈開してチップ毎に分割し、レーザ出射端面をコーティングにより保護することで製造が完了する。
【００４０】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、本発明にかかる半導体レーザのコンタクト抵抗の値の評価方法について説明する。図８は、本実施形態にかかる半導体レーザの評価方法を説明するために、図２で示した本発明にかかる半導体レーザの断面構造の、第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１４が形成されている部分を拡大して表示したものである。
【００４１】
図８は、リッジ構造の頂部を含む断面図であるため、第２の電極１２，第３の電極１３，第４の電極１４の下には電流狭窄層６に所定の開口部が形成され、コンタクト層５が設けられている。各電極は、このコンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電気的に接続されている。また、各電極の間の部分は、電流狭窄層６がそのまま残って、それぞれの電極を電気的に分離している。さらに、図８に示すように、第２の電極１２と第３の電極１３との間隔はＬ１，第３の電極１３と第４の電極１４との間隔はＬ２と、電極同士の間隔が異なっている。ここで、上記したように、本発明の半導体レーザに関する発明の説明において電極の間隔とは、電流狭窄層６の上部に形成された電極の端部間の間隔をいうのではなく、各電極が接続されるコンタクト層５同士の間隔、別の言い方をすれば、２つの電極に対応する２つのコンタクト層５の間に形成される電流狭窄層６の幅を示す。本発明の半導体レーザの測定方法においては、電極間に所定の電圧を印加したときの電流値を求めることで抵抗値を測定するものであるため、外観から把握できる電極間隔ではなく、実際に流れる電流のパスを考慮しなくてはならないからである。
【００４２】
本実施形態にかかる半導体レーザの評価方法では、まず、第２の電極１２と第３の電極１３との間に電圧Ｖ1を印加する。このとき、２つの電極とコンタクト層５間のコンタクト抵抗をＲｃ、ｐ型クラッド層４のシート抵抗をＲｓ、流れる電流をｉ1とすると、
Ｖ1＝ｉ1×（２Ｒｃ＋Ｒｓ（Ｗ／Ｌ１））・・・1)
となる。ここで、Ｌ１は上記したように第２の電極１２に接続されるコンタクト層５と第３の電極１３に接続されるコンタクト層５との間の距離であり、Ｗはコンタクト径である。
【００４３】
次に、第３の電極１３と第４の電極１４との間に電圧Ｖ2を印加する。このとき、上記と同じく、２つの電極とコンタクト層５間のコンタクト抵抗はＲｃ、ｐ型クラッド層４のシート抵抗はＲｓであるから、流れる電流をｉ2、第３の電極と第４の電極間の距離、すなわち双方の電極に接続されているコンタクト層同士の間隔がＬ２で、コンタクト径をＷとすると、
Ｖ2＝ｉ2×（２Ｒｃ＋Ｒｓ（Ｗ／Ｌ２））・・・2)
となる。
【００４４】
シート抵抗Ｒｓが既知であれば、これら式1)または2)よりコンタクト抵抗Ｒｃを容易に求めることができる。したがって、その場合は、形成されている間隔が分かっている電極、ただしいずれもコンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電気的に接続されていることが条件ではあるが、が２つ有れば、コンタクト抵抗の値を測定することができる。
【００４５】
またシート抵抗が未知の場合でも、上記したような２つの電極間距離Ｌを異ならせた電極を２組形成することにより、Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｍｅｔｈｏｄ（ＴＬＭ法）を用いてコンタクト抵抗を算出することが可能である。
【００４６】
上記1)式を変換すると、Ｒ１＝Ｖ1／ｉ1＝２Ｒｃ＋Ｒｓ（Ｗ／Ｌ１）・・・3)となる。また、上記2)式を変換すると、Ｒ２＝Ｖ2／ｉ2＝２Ｒｃ＋Ｒｓ（Ｗ／Ｌ２）・・・4)となる。ここで、この２つの式3)4)の関係から、図９に示すように、横軸に電極間距離Ｌ、縦軸に測定した抵抗値Ｒをプロットし、この２点をつないだ線のＹ軸切片を求めると２Ｒｃとなる。よって、3)式と4)式とから、コンタクト抵抗の値Ｒｃを求めることができる。
【００４７】
さらに上記した方法によって、コンタクト抵抗Ｒｃを求めることにより、シート抵抗Ｒｓを導くことができる。このシート抵抗Ｒｓは、ｐ型クラッド層４のキャリア濃度と非常に密接な関係をもつ。このため、シート抵抗Ｒｓの値を測定することで、半導体レーザの特性管理を同時に行うことができる。
【００４８】
上記のように、本実施形態にかかる半導体レーザの評価方法によれば、レーザ発振をさせずにコンタクト層５のコンタクト抵抗の値を評価することができる。このため、半導体基板を劈開して、個々の半導体レーザに分割することなく、基板に多数の半導体レーザが形成されている状態で、コンタクト抵抗の値の評価を行うことができる。また、このように、本実施の形態にかかる半導体レーザの評価方法によれば、半導体基板上のすべての半導体レーザについて、基板に載っている状態でコンタクト抵抗の値を評価することによって、コンタクト抵抗の値の基板内での分布、並びに、シート抵抗の値の基板内の分布を知ることができる。これによって、製造工程における問題点、例えばエピタキシャル成長時のコンタクト層の抵抗異常や、エピタキシャル成長以降の半導体レーザ製造工程時の異常を検出するとともに、これをフィードバックすることで、工程管理として使用することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、２組の電極どうしの間隔を異ならせることによって、コンタクト抵抗の値を算出したが、半導体基板に形成された状態でそれぞれの半導体レーザのコンタクト抵抗の値の分布を相対値として評価するのであれば、特に間隔を異ならせた電極を２組配置する必要はない。
【００５０】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、本発明にかかる半導体レーザの電流狭窄層の絶縁性の評価方法について説明する。図１０は、本実施形態にかかる半導体レーザの評価方法を説明するために、図２で示した本発明にかかる半導体レーザの断面構造の、第１の電極１１，第２の電極１２，第３の電極１３が形成されている部分を拡大して表示したものである。
【００５１】
図１０も、リッジ構造の頂部を含む断面構造を示す図であるが、第１の電極１１は半導体レーザ端部の利得領域ではない領域に形成されている。このため、第１の電極１１の下には電流狭窄層６が形成されていて、この電流狭窄層６には開口部は形成されておらず、このため第１の電極１１は、コンタクト層５やｐ型クラッド層４とは電気的に絶縁されている。一方、利得領域に形成された第２の電極１２，第３の電極１３の下には電流狭窄層６に所定の開口部が形成され、コンタクト層５が設けられている。このため、第２の電極１２と第３の電極１３とは、コンタクト層５との間でオーミック接合を形成していて、このコンタクト層５を介してｐ型クラッド層４と電気的に接続されている。また、第２の電極１２と第３の電極１３との間は、電流狭窄層６がそのまま残って、２つの電極を電気的に分離している。
【００５２】
本実施形態にかかる半導体レーザの評価方法では、第１の電極１１と、第２の電極１２の間に電圧Ｖ3を印加する。この時、電流狭窄層６がｎ型半導体（例えば、ｎ型ＡｌＩｎＰ層）で形成されている場合であれば、第１の電極１１に正の電位を印加する。第１の電極１１の下では、ｎ型半導体層である電流狭窄層６と、ｐ型クラッド層４間でｐｎ接合が形成されているのであるから、逆バイアスが印加されたことになる。
【００５３】
図１１（ａ）は、電流狭窄層６とｐ型クラッド層４間のｐｎ接合に対して逆バイアス電圧を印加した場合の、電圧値Ｖと電圧を印加したときにｐｎ接合間で測定されるリーク電流の値Ｉとの関係を示したＩ−Ｖ特性図である。図１１（ａ）中、３１は、正常なｐｎ接合が形成されている場合のＩ−Ｖ特性であり、３２は、正常なｐｎ接合が形成されていない場合を示す。３１と３２を比較すると分かるように、正常なｐｎ接合が形成されていない場合は、逆バイアス電圧を例えば０．Ｖ〜５Ｖへと高くしていったときに、ある閾値、例えば２Ｖを印加したときから、突然数ｍＡ／ｃｍ2程度の大電流が流れ出す。これは、ｐｎ接合が正常に形成されていなかったために、降伏現象が発生するためと思われる。
【００５４】
したがって、本実施形態において、第１の電極１１と第２の電極１２との間に、電圧Ｖ3を印加し、この電位を徐々に高くしていったときに流れる電流Ｉ3を測定することで、電流狭窄層６の結晶性が良好であるか、それとも、電流狭窄層６の結晶性が良くなく、降伏現象が発生するかが分かる。このようにして、電流狭窄層６のｐｎ接合の評価が可能となる。
【００５５】
次に、電流狭窄層６が上記のように半導体層ではなく、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜のような絶縁膜で形成されている場合の評価方法について説明する。なお、電流狭窄層６の材料が異なるだけで、その構成は上記した図１０のものと同じである。
【００５６】
ここで、上記と同じように、第１の電極１１と、第２の電極１２の間に電圧Ｖ3を印加する。電流狭窄層６が絶縁膜で形成されている場合は、印加する電圧の向きに制約はなく、第１の電極と第２の電極の、どちらを正の電圧としてもかまわない。
【００５７】
図１１の（ｂ）に、このような絶縁層に対して、バイアス電圧を印加したときの、電圧値Ｖとリーク電流値Ｉとの関係であるＩ−Ｖ特性図を示す。図に示したとおり、このように絶縁層に対してバイアス電位を印加していった場合にも、特性線３３で示す絶縁層の誘電率が４以上で膜中のピンホール、欠陥等のリークパスが存在しない場合には、バイアス電位を例えば０．１Ｖ〜５Ｖへと変化させた場合でも、リーク電流値Ｉはほとんど変化せず高い絶縁性が保たれる。しかしながら、特性線３４で示したように、絶縁膜中にピンホールや不純物に起因するような欠陥がある場合には、ある閾値を超えた電圧が印加されると突然大電流が流れることとなる。
【００５８】
このように、電流狭窄層６が半導体層で形成されている場合と同じように、第１の電極１１と第２の電極１２との間にバイアス電圧を印加し、この電圧を所定の大きさまで大きくしていくことで、電流狭窄層６が絶縁膜で形成されている場合もその特性を評価することができる。
【００５９】
本実施形態では、半導体レーザの電流狭窄層の絶縁性を評価する方法について説明してきたが、本実施の形態にかかる半導体レーザの評価方法であれば、半導体レーザをチップごとに劈開しない状態で電流狭窄層の絶縁性を評価することができる。このため、チップごとに劈開する前の半導体基板上で、形成されている多数の半導体レーザについて電流狭窄層の絶縁性を評価することによって、電流狭窄層の電流ブロック層としての出来映えの半導体基板内での分布を知ることができる。これによって、製造工程における問題点、例えば電流狭窄層のエピタキシャル成長時の異常を検出することができ、さらにその評価結果から製造工程管理のフィードバック情報を得ることができる。
【００６０】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態として、第３および第４の実施形態として説明した半導体レーザのコンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性についての評価方法を、半導体基板上に複数形成された状態、すなわち半導体レーザチップとして劈開されていない状態で測定する具体的な方法について説明する。
【００６１】
図１２は、通常ウエハと呼ばれる半導体基板上に複数個の半導体レーザが形成されている状態を示す概念図である。なお、形成されている半導体レーザは、本発明の第１の実施形態でその構造を示したものであり、図１や図２で示したものと同じである。このため、図１や図２と同じ部材については同じ符号を付し、説明を省略する。
【００６２】
図１２に示すように、ウエハと呼ばれる半導体基板１００上にｎ１からｎｍまでのｍ個の本発明にかかる半導体レーザが作成されている。上記本発明にかかる実施形態で説明したように、本発明にかかる半導体レーザでは、レーザ発振を行なうことなしにコンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性について評価することができる。
【００６３】
具体的には、まず、ｎ１番目の半導体レーザの第１の電極１１に、第１の電圧印加用プローブ１１１を、第２の電極１２に、第２の電圧印加用プローブ１１２を、第３の電極１３に、第３の電圧印加用プローブ１１３を、そして第４の電極１４に、第４の電圧印加用プローブ１１４を接触させる。そして、本発明の第３の実施形態と第４の実施形態で示した評価方法に従って、コンタクト抵抗の値や電流狭窄層の絶縁性の評価を行なう。ｎ１番目の半導体レーザについて評価が終了したら、隣接するｎ２番目の半導体レーザの電極に電圧印加用プローブを移動させ、ｎ２番目の半導体レーザについての評価を行い、これを順次繰り返すことで、ｎｍ番目までの全ての半導体レーザについての測定を行うのである。
【００６４】
本実施形態にかかる評価方法を用いることで、半導体基板上に複数個形成された半導体レーザの評価を効率よく行うことができるとともに、前述したように半導体基板上での電気特性の分布を知ることができるため、これを製造条件にフィードバックする等、工程条件の管理をも行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明にかかる半導体レーザとその評価方法、および半導体レーザの製造方法によれば、半導体レーザの電気的特性を容易に評価することができ、特に、半導体基板上に複数の半導体レーザが形成された状態での評価が可能なことから、製造条件へのフィードバックを行うことができるようになる等の、半導体レーザを得る上で多大な長所が認められるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明にかかる半導体レーザの上面図
【図２】本発明にかかる半導体レーザの共振器方向に沿った断面構造図
【図３】本発明にかかる半導体レーザの共振器に垂直な方向の断面構造図
【図４】本発明の半導体レーザの製造方法の最初の段階を示す図
【図５】本発明の半導体レーザの製造方法の第２の段階を示す図
【図６】本発明の半導体レーザの製造方法の第３の段階を示す図
【図７】本発明の半導体レーザの製造方法の第４の段階を示す図
【図８】本発明の半導体レーザのコンタクト抵抗値の測定を説明する図
【図９】ＴＭＬ法を説明する図
【図１０】本発明の半導体レーザの流狭窄層の絶縁性の評価方法を説明する図
【図１１】ｐｎ接合と絶縁膜のＩ−Ｖ特性図
【図１２】半導体基板上に複数個の半導体レーザが形成されている状態を示す概念図
【図１３】従来の半導体レーザの上面図
【図１４】従来の半導体レーザの共振器方向に沿った断面構造図
【符号の説明】
【００６７】
１  基板
２  ｎ型クラッド層
３  活性層
４  ｐ型クラッド層
５  コンタクト層
６  電流狭窄層
７  エッチングマスク
１１  第１の電極
１２  第２の電極
１３  第３の電極
１４  第４の電極
２０  裏面電極
３１  ｐｎ接合が良好な場合
３２  ｐｎ接合が良好でない場合
３３  絶縁性の高い絶縁層の場合
３４  絶縁性の劣る絶縁層の場合
１００  半導体基板
１１１  第１の電圧印加用プローブ
１１２  第２の電圧印加用プローブ
１１３  第３の電圧印加用プローブ
１１４  第４の電圧印加用プローブ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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