(57)【要約】【課題】  リッジ部を形成する材料と電流ブロック層を形成する材料とが異なっている場合に、その材料の相違に基づく応力の発生を低減させて発光領域に与えられる影響を小さくし、信頼性の高い半導体レーザ装置とその製造方法を提供すること。【解決手段】  基板上に、第１導電型クラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層と、前記第２導電型クラッド層の一部がストライプ状に加工されたリッジ部と、前記リッジ部上の一部の領域を除いて形成された電流ブロック層とを備え、前記リッジ部の側方に、前記第２導電型クラッド層の一部が加工されて形成された、前記リッジ部より高さの低い応力緩和部を有する。【選択図】  図１
2008186859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１導電型クラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層と、前記第２導電型クラッド層の一部がストライプ状に加工されたリッジ部と、前記リッジ部上の一部の領域を除いて形成された電流ブロック層とを備え、前記リッジ部の側方に、前記第２導電型クラッド層の一部が加工されて形成された、前記リッジ部より高さの低い応力緩和部を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記応力緩和部が前記リッジ部の側方両側に形成されている請求項１記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記リッジ部の両隣に形成されたそれぞれの前記応力緩和部と、前記リッジ部との間隔の差が、０．５μｍ以下である請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記応力緩和部の高さが、前記電流ブロック層の厚みより大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記応力緩和部の前記リッジ部側の側面が、前記リッジ部方向に向けて傾斜している請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記応力緩和部が、前記リッジ部のリッジストライプ方向に複数分割されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記リッジ部とほぼ並行に、前記第２導電型クラッド層の一部が加工されて形成された、前記リッジ部と同じ高さ、もしくは前記リッジ部より高さの高いサポート部を有している請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
基板上に、第１導電型クラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層とを順に形成する工程と、ストライプ状のリッジ部を形成する部分を除いて、前記第２導電型クラッド層をその途中までエッチングする第１のエッチング工程と、前記リッジ部を形成する部分および前記リッジ部の側方の応力緩和部を形成する部分を除いて、前記第２導電型クラッド層を更にエッチングする第２のエッチング工程と、前記リッジ部上の一部を除いた領域に電流ブロック層を形成する工程とを備えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記第２のエッチング工程が、ウエットエッチング技術を用いて行われる請求項８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、光ディスク装置、情報処理装置などの光源として使用される半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤなど光ディスクの高密度記録化の進展に伴い、再生だけでなく、ＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−ＲＷなど記録用ＤＶＤドライブが製品化されてきており、これらドライブの長寿命化が強く求められている。この長寿命化の要求に応えるには、記録用ＤＶＤドライブの光源に用いられている半導体レーザ装置の信頼性向上が必要である。
【０００３】
このような半導体レーザ装置として、最も一般的に使用されているのが、レーザ光を生成する活性層の上に積層されたクラッド層に、その長手方向に凸状のリッジ部を形成したリッジストライプ型の半導体レーザ装置である。そして、このリッジストライプ型半導体レーザ装置の上面のリッジ部の側方両側に、リッジ部よりも高さの高いダミーリッジ部を設け、リッジ部に加わる応力を低減する技術が提案されている（特許文献１）。
【０００４】
ここで、特許文献１に示された従来の半導体レーザ装置とその製造方法について、図９および図１０を用いて説明する。図９は、従来の半導体レーザ装置について、リッジストライプ方向に垂直な断面での構造を示す図である。また、図１０は、この従来の半導体レーザ装置の製造方法を示すために、製造途中での断面構造を示す図である。なお、断面構造をわかりやすくするために、これら、図９および図１０を含め、本発明の半導体レーザ装置を説明するための断面構造を示す図では、その厚さ方向（図における上下方向）を拡大して表示することとする。
【０００５】
図９に示すように、従来の半導体レーザ装置は、（１００）面から［０１１］方向に９°傾斜したｎ型ＧａＡｓからなる基板５０１上に、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さが約０．３μｍのバッファ層５０２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さが約２μｍのｎ型クラッド層５０３、ＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰからなる多量子井戸構造を有する活性層５０４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約０．２５μｍの第１ｐ型クラッド層５０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約１．３μｍの第２ｐ型クラッド層５０６、ｐ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．１μｍの中間層５０７、ｐ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．３μｍのコンタクト層５０８が積層されている。
【０００６】
そして、リッジ部５１２上を除いた部分に、厚さ約０．５μｍのｎ型ＡｌＩｎＰと厚さ約０．３μｍのｎ型ＧａＡｓからなる複合層である電流ブロック層５０９が、さらに、その上部にＣｒ／Ａｕ層からなる合計厚さが約３μｍのｐ側電極５１０が形成されている。また、Ａｕ−Ｇｅ／Ａｕ層からなるｎ側電極５１１が、基板５０１の裏側に形成されている。
【０００７】
この従来の半導体レーザ装置では、ｐ型クラッド層が、第１ｐ型クラッド層５０５と第２ｐ型クラッド層５０６との積層された２層で形成されていて、第２ｐ型クラッド層５０６とその上に積層された中間層５０７、および、コンタクト層５０８がエッチングされることで、リッジ部５１２と、その側方の両外側にリッジ部５１２と並行するように形成された２つのダミーリッジ部５１３を有している。そして、ダミーリッジ部５１３の高さは、リッジ部５１２の高さよりも電流ブロック層５０９分だけ高く形成されている。
【０００８】
次に、このような構造の従来の半導体レーザ装置の製造方法を、図１０に基づいて説明する。まず、図１０（ａ）に示すように、基板５０１上に、バッファ層５０２、ｎ型クラッド層５０３、活性層５０４、第１ｐ型クラッド層５０５、第２ｐ型クラッド層５０６、中間層５０７、コンタクト層５０８を、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により、順次エピタキシャル成長させる。その後、コンタクト層５０８の表面上にＳｉＯ2層を形成し、フォトリソグラフィー技術によりＳｉＯ2膜からなるストライプパターン５１５を形成する。
【０００９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、ストライプパターン５１５をマスクとして、コンタクト層５０８、中間層５０７および第２ｐ型クラッド層５０６を順にエッチングし、リッジ部５１２とダミーリッジ部５１３を形成する。
【００１０】
次に、図１０（ｃ）に示すように、ダミーリッジ部５１３上のストライプパターン５１５を除去する。続いて、リッジ部５１２上のストライプパターン５１５をマスクとして、化学気相成長法（ＣＶＤ法）により、電流ブロック層５０９を形成する。この結果、電流ブロック層５０９は、リッジ部５１２の頂部以外の部分に形成される。
【００１１】
その後、リッジ部５１２上のストライプパターン５１５をエッチングで除去した後、真空蒸着法などを用いて、ｐ側電極５１０とｎ側電極５１１が形成される。この状態が、図９となる。
【００１２】
このようにすることで、電流ブロック層５０９の厚みの分だけ、ダミーリッジ部５１３部分での高さが、リッジ部５１２部分での高さよりも高くなり、半導体レーザ素子を、活性層に近い側をサブマウントに取り付けるジャンクションダウン方式で実装する際に、リッジ部５１２に加えられる応力を緩和することができ、リッジ部５１２直下の発光領域に発生しやすい結晶欠陥を抑制することができる。その結果、発光領域の結晶欠陥に起因する半導体レーザ装置の劣化を抑制することができる。
【特許文献１】特開２００４−３１９９８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記したように、従来の半導体レーザ装置の場合、リッジ部の側方両側に形成されたダミーリッジ部部分での高さを、リッジ部部分での高さより高くすることで、ジャンクションダウン方式での実装時に、発光領域の直上に凸状に形成されたリッジ部に応力が集中して発光領域に結晶欠陥が生じ、半導体レーザ素子の特性が劣化することを防止しようとするものである。
【００１４】
しかしながら、リッジ部およびダミーリッジ部と、電流ブロック層を構成する材料が異なるもしくは同材料であってもその組成が異なることにより、それぞれの材料の格子定数が異なり、リッジ部もしくはダミーリッジ部と電流ブロック層の界面近傍にて応力が発生し、リッジ部もしくはダミーリッジ部の裾部分に応力が集中するという問題があった。
【００１５】
図１１は、図９の破線Ｂの領域を拡大したものである。なお、図の簡略化のためｐ側電極５１０は図示を省略している。また、リッジ部５１２およびダミーリッジ部５１３を構成する材料と比較して、電流ブロック層５０９を構成する材料の格子定数が小さい場合、つまりリッジ部５１２およびダミーリッジ部５１３を構成する材料に圧縮応力が加わる場合を想定した説明とする。
【００１６】
図１１に示すように、ストライプ方向に垂直な断面において基板を下にして見たときに、電流ブロック層５０９の膜応力により、リッジ部５１２の裾部分では、水平方向の応力α５１と垂直方向の応力α５２を受ける。この時、この水平方向の応力α５１の大きさは、リッジ部５１２と隣り合うダミーリッジ部５１３との間となる部分に形成されている、電流ブロック層５０９の水平方向の長さｄ５１に依存することが分かっている。また、垂直方向の応力α５２は、リッジ部５１２とダミーリッジ部５１３の高さに相当する、これらリッジ部５１２とダミーリッジ部５１３の側面に形成された電流ブロック層５０９の垂直方向の長さｄ５２に依存する。そして、ｄ５１およびｄ５２が大きいほど、応力α５１およびα５２も大きくなる。ここで、リッジ部５１２の高さが半導体レーザ装置の特性に基づく設計上変更できないとすると、垂直方向の応力α５２を低減させることができないが、ダミーリッジ部５１３とリッジ部５１２との間の距離を近づけ、平坦部に形成された電流ブロック層５０９の水平方向の長さｄ５１を小さくすることで、リッジ部５１２の裾部分に発生する水平方向の応力α５１を低減することが可能となる。
【００１７】
一方、ダミーリッジ部５１３の裾部分においても水平方向の応力β５１と垂直方向の応力β５２が発生している。この応力β５１およびβ５２は、ダミーリッジ部５１３とリッジ部５１２の距離ｄ５１が十分離れている場合には、リッジ部５１２直下の発光領域に影響しないが、ダミーリッジ部５１３とリッジ部５１２との間の距離ｄ５１を近づけると、応力β５１およびβ５２が発光領域に応力変化に伴う影響を与える。このため、リッジ部５１２とダミーリッジ部５１３との間隔を単に狭くしようとするだけでは、上記したリッジ部５１２およびダミーリッジ部５１３と電流ブロック層５０９との、材料の格子定数の相違に起因する応力の影響を回避することができない。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置は、リッジ部を形成する材料と電流ブロック層を形成する材料とが異なっている場合に、その材料の相違に基づく応力の発生を低減させて発光領域に与えられる影響を小さくし、信頼性の高い半導体レーザ装置とそ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】
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置は、基板上に、第１導電型クラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層と、前記第２導電型クラッド層の一部がストライプ状に加工されたリッジ部と、前記リッジ部上の一部の領域を除いて形成された電流ブロック層とを備え、前記リッジ部の側方に、前記第２導電型クラッド層の一部が加工されて形成された、前記リッジ部より高さの低い応力緩和部を有することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、基板上に、第１導電型クラッド層と、活性層と、第２導電型クラッド層とを順に形成する工程と、ストライプ状のリッジ部を形成する部分を除いて、前記第２導電型クラッド層をその途中までエッチングする第１のエッチング工程と、前記リッジ部を形成する部分および前記リッジ部の側方の応力緩和部を形成する部分を除いて、前記第２導電型クラッド層を更にエッチングする第２のエッチング工程と、前記リッジ部上の一部を除いた領域に電流ブロック層を形成する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
上記のように、本発明の半導体レーザ装置は、リッジ部の側方にリッジ部より高さの低い応力緩和部を形成し、リッジ部側方の平坦部に形成された電流ブロック層の水平方向の長さを小さくして、リッジ部の裾部分に発生する水平方向の応力を低減することができる。また、リッジ部よりも高さの低い応力緩和部を設けることで、リッジ部と応力緩和部が近接してもリッジ部の裾部分に発生する垂直方向の応力の増加を抑制することができる。この結果、ジャンクションダウン方式でサブマウントに実装された場合でも、リッジ部に加わる応力が原因となって、リッジ部直下の発光領域に結晶欠陥が発生するなどの影響を与えることが無く、長時間動作させても信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２２】
また、本発明にかかる半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記した信頼性の高い半導体レーザ装置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】
【００２３】
上記した本発明にかかる半導体レーザ装置では、前記応力緩和部が前記リッジ部の側方両側に形成されていることが好ましい。このようにすることで、リッジ部の両側の裾部分にかかる応力をバランス良く、かつ、効果的に低減することができる。
【００２４】
また、前記リッジ部の両隣に形成されたそれぞれの前記応力緩和部と、前記リッジ部との間隔の差が、０．５μｍ以下であることが好ましい。リッジ部に加わる応力の分布は、なるべく均一にすることが好ましく、リッジ部とその両側方に設けられた応力緩和部との間隔の差が、０．５μｍ以下であれば、両裾部分での実質的な応力バランスが保たれるからである。
【００２５】
また、前記応力緩和部の高さが、前記電流ブロック層の厚みより大きいことが好ましい。応力緩和部を設ける効果を十分に得るためである。
【００２６】
さらに、前記応力緩和部の前記リッジ部側の側面が、前記リッジ部方向に向けて傾斜していることが好ましい。このようにすることで、垂直方向の応力を実効的に小さくすることができる。
【００２７】
また、前記応力緩和部が、前記リッジ部のリッジストライプ方向に複数分割されていることが好ましい。このようにすることで、電流ブロック層の密着性を向上させ、電流ブロック層の剥がれを効果的に抑制できる。
【００２８】
さらに、前記リッジ部とほぼ並行に、前記第２導電型クラッド層の一部が加工されて形成された、前記リッジ部と同じ高さ、もしくは前記リッジ部より高さの高いサポート部を有していることが好ましい。このようにすることで、リッジ部にかかる応力をより確実に低減することができる。
【００２９】
また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法においては、前記第２のエッチング工程が、ウエットエッチング技術を用いて行われることが好ましい。このようにすることで、応力緩和部の側面を傾斜面として形成することができ、同じ高さの側面が垂直な応力緩和部と比較して、リッジ部の裾部分に発生する垂直方向の応力を低減することができる。
【００３０】
以下、本発明の半導体レーザ装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるリッジストライプ型赤色半導体レーザ装置を用いることとするが、本発明は他のいわゆるリッジストライプタイプの、混晶化合物半導体を利用した半導体レーザ装置に適用することができ、好適な効果を奏するものであることは言うまでもない。
【００３１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の、リッジストライプ形成方向に対して垂直な断面の構成を示す図である。なお、以下本発明の説明において、半導体レーザ装置の上方、下方、もしくは、上側、下側と上下の概念を用いる場合は、図１の向きに半導体レーザ装置を置いた状態で考え、半導体レーザ装置をリッジストライプに垂直な断面で見た場合に、リッジ部が形成されている方を上方もしくは上側と、基板の側を下方もしくは下側と呼ぶものとする。
【００３２】
本実施形態にかかる半導体レーザ装置は、図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる厚さ４００〜５００μｍの基板１０２上に、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ１〜２μｍの第１導電型クラッド層であるｎ型クラッド層１０３、ＧａＩｎＰ系材料からなる厚さ５〜６ｎｍの活性層１０４、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ１〜２μｍの第２導電型クラッド層であるｐ型クラッド層１０５、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ４０〜６０ｎｍの中間層１０９、およびｐ型ＧａＡｓからなる厚さ０．１〜０．３μｍのコンタクト層１１０が順次形成されている。
【００３３】
本実施形態にかかる半導体レーザ装置の特徴は、リッジ部１２０とその両側に形成されたリッジ部１２０と同じ高さもしくはリッジ部よりも高さの高い２つのサポート部１２２、さらに、これらリッジ部１２０と２つのサポート部１２２との間にそれぞれ設けられた、リッジ部１２０よりも高さの低い２つの応力緩和部１２１を有する点にある。これらのリッジ部１２０、応力緩和部１２１、サポート部１２２は、いずれも第２導電型のｐ型クラッド層１０５が中間層１０９やコンタクト層１１０とともにエッチング等の加工を施されることによって形成されたものである。なお、図１に示す本実施形態では、応力緩和部１２１の高さが、リッジ部１２０およびサポート部１２２を形成するｐ型クラッド層１０５の厚みよりも小さく設計されているため、応力緩和部１２１においては、ｐ型クラッド層１０５の上方に形成された中間層１０９とコンタクト層１０７とが完全に除去されている。
【００３４】
そして、これらのリッジ部１２０、応力緩和部１２１，サポート部１２２の上に、リッジ部１２０の頂部に形成された電流注入領域を除いて、ＳｉＮ膜からなる８０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みの電流ブロック層１０７が形成され、電流ブロック層１０７の上にｐ側電極１１２が、また、基板１０２の下方にはｎ側電極１０１が形成されている。
【００３５】
なお、できあがったリッジ部１２０は、その幅が１〜５μｍで高さ（厚さ）が１〜２μｍ、応力緩和部１２１の幅は１〜１０μｍで高さが１００〜３００ｎｍ、サポート部１２２の幅は５〜１８０μｍで高さは１〜２μｍである。リッジ部１２０とサポート部１２２の高さの範囲としては同じ数値を示しているが、前述のように、サポート部１２２の高さはリッジ部１２０の高さと同じか、これよりも高く形成される。また、半導体レーザ装置としての幅、すなわちリッジストライプ方向と垂直な方向の大きさは、２００〜４００μｍとなっている。
【００３６】
リッジ部１２０と応力緩和部１２１との間の間隔は、図１中ｄ１１で示す、向かって左側のものが３．１５μｍ、一方、図１中ｄ１２で示す、向かって右側のものが３．３μｍとしている。このように、リッジ部１２０と応力緩和部１２１との間隔は、０．５〜７．０μｍとすることが適切であり、特に、リッジ部１２０と隣り合う両隣に形成されている応力緩和部１２１と、リッジ部１２０との間隔の差、すなわち、｜ｄ１１−ｄ１２｜の値が、０．５μｍ以下となるようにすることが好ましい。リッジ部１２０とその左右に形成される応力緩和部１２１との間隔の差を小さくすることにより、リッジ部１２０の裾部分、すなわちリッジ部１２０とｐ型クラッド層１０５の平坦部分との境目の部分に加わる応力の差を、リッジ部１２０の両側で小さいものとすることができ、特に、その間隔の差を０．５μｍ以下とすることで、リッジ部１２０の裾部分に加わる応力分布をほぼ左右対称で均一なものにすることができるからである。なお、本実施形態では、｜ｄ１１−ｄ１２｜は０．１５μｍとなっている。
【００３７】
また、本実施の形態では、電流ブロック層１０７を８０ｎｍ〜２００ｎｍの厚みのＳｉＮ膜で形成したが、電流ブロック層１０７の厚みは応力緩和部１２１の高さとの関係で定めるべきであり、応力緩和の機能が損なわれないよう応力緩和部１２１の高さよりも小さい範囲で適宜選定すればよい。
【００３８】
なお、ここで用いられるｎ型ＧａＡｓの基板１０２は、例えば発振波長が６５０ｎｍ帯の可視光半導体レーザの場合、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の自然超格子（秩序化構造）形成を抑制するため、[０１１]方向に１０°程度傾斜した（１００）面を表面とする、いわゆるオフ角を有する半導体基板を用いることが好ましい。ただし、本発明において、基板オフ角を特にこれに限定するものではない。また、活性層１０４は、ＧａＩｎＰを井戸層とし、ＡｌＧａＩｎＰを障壁層とする多重量子井戸構造の活性層であってもよいが、これに限定されるものでもない。また、電流ブロック層１０７としては、ＳｉＮ膜を用いた例を示したが、これに限るものではなく、電流ブロック層１０７として機能する材料、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3といった誘電体膜や、ＡｌＩｎＰやＧａＡｓといった半導体層などを用いることもできる。
【００３９】
次に、本実施形態にかかる半導体レーザ装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図２および図３は、本実施形態にかかる半導体レーザ装置の製造方法を示すための、製造途中の断面構成を示す図である。
【００４０】
本実施形態にかかる半導体レーザ装置は、図２（ａ）に示すように、基板１０２上に、ＭＯＣＶＤ法により、第１導電型クラッド層であるｎ型クラッド層１０３、活性層１０４、第２導電型クラッド層であるｐ型クラッド層１０５、中間層１０９、コンタクト層１１０を順次エピタキシャル成長させることにより積層形成される。そして、コンタクト層１１０の上にエッチングのマスクとなるＳｉＯ2膜１１３を形成する。
【００４１】
次に、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2膜１１３をフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、中央のストライプ１１４と両側方に形成される２つのストライプ１１５とする。
【００４２】
次に、図２（ｃ）に示すように、ストライプ１１４および２つのストライプ１１５をマスクとして、ｐ型クラッド層１０５、中間層１０９、および、コンタクト層１１０を、ｐ型クラッド層１０５の途中までドライエッチングする。このエッチングを第１のエッチング工程と呼ぶ。この第１のエッチング工程により、リッジ部１２０とその両側の側部に設けられたサポート部１２２の上側部分が形成されることとなる。
【００４３】
ここで、所望のドライエッチング量を得る方法としては、時間制御によりエッチングを停止する方法と、基板表面に単色光を当てて、その反射光より得られた干渉強度と時間の関係からエッチング残厚を算出しながらエッチングを行い、所望の膜厚になったときにエッチングを停止する方法などが挙げられる。また、本発明の半導体レーザの製造方法で好適に採用し得るドライエッチング技術としては、異方性のプラズマエッチングであればよく、ドライエッチングの例として、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ）やエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス（ＥＣＲ）プラズマを用いた方法などが挙げられる。また、エッチングガスとしては、ＳｉＣｌ4とＡｒの混合ガスなどが用いられるが、ＳｉＣｌ4ガスの代わりに、塩素ガスもしくは三塩化ホウ素ガスなどを用いてもよい。なお、本実施の形態で用いたドライエッチング技術は、ＩＣＰ法であり、エッチングガスとしてＳｉＣｌ4とＡｒの混合ガスを用いた。また、上記本実施の形態の説明では、第１のエッチング工程でドライエッチング技術を使用したものを説明したが、これに限らずウエットエッチング技術を用いることもできる。
【００４４】
次に、基板全面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて、図２（ｄ）に示すように、ストライプ１１４でマスキングされているリッジ部となる部分と、ストライプ１１５でマスキングされているサポート部となる２つの部分との中間部分に、レジストストライプ１１６を形成する。このレジストストライプ１１６が形成された部分に、応力緩和部を形成することとなる。なお、本実施形態においては、レジストを用いてレジストストライプ１１６を形成することとして説明したが、これに限られるものではなく、例えばＳｉＯ2やＳｉＮなどの誘電体膜を用いてもよく、適宜材料を選定すればよい。
【００４５】
次に、図３（ａ）に示すように、ストライプ１１４、２つのストライプ１１５、および、２つのレジストストライプ１１６をマスクとして、ｐ型クラッド層１０５をさらに深くまでドライエッチングし、リッジ部１２０、その側部の両側に形成された応力緩和部１２１、および、さらにその外側に形成された２つのサポート部１２２を形成する。このエッチングを第２のエッチング工程と呼ぶ。応力緩和部１２１はこの第２のエッチング工程により形成され、上下方向の第２のエッチング工程のエッチング量が、応力緩和部１２１の高さとなる。
【００４６】
次に、ストライプ１１４、２つのストライプ１１５、およびレジストストライプ１１６を除去した後、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を成長させ、図３（ｂ）に示すように電流ブロック層１０７を形成する。
【００４７】
その後、図３（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ部１２０頂部（上面）の少なくとも一部分の電流ブロック層１０７を除去し、電流注入領域１２３を形成する。
【００４８】
その後、蒸着法により、電流ブロック層１０７上にｐ側電極１１２を形成し、基板１０２の裏側（下面）に、ｎ側電極１０１を形成することで、図１に示すリッジストライプ型の半導体レーザ装置が形成される。
【００４９】
本実施形態にかかる半導体レーザ装置では、図１に示すように、リッジ部１２０の側方の両側に、ストライプ状の応力緩和部１２１を形成している。これにより、リッジ部１２０の側方のｐ型クラッド層１０５の平坦部に形成された電流ブロック層１０７の水平方向の長さを小さくすることができ、リッジ部１２０の裾部分に加わる水平方向の応力を低減することができる。この効果は、従来の半導体レーザ装置のリッジ部近傍の応力分布について示した図１１において示した、ｄ５１を小さくすることに相当するため、これに対応して、図１１におけるリッジ部の裾部分に加わる水平方向の応力であるα５１を小さくすることができる。
【００５０】
また、リッジ部１２０と比較して、応力緩和部１２１の高さを低く形成している。このため、リッジ部１２０と応力緩和部１２１が近接しても、応力緩和部１２１の側面に形成された電流ブロック層１０７による垂直方向の応力の影響を小さくすることができる。このことは、図１１のβ５２を小さくすることに相当する。このため、第２導電型クラッド層であるｐ型クラッド層１０５と電流ブロック層１０７との材料が異なることで、これらの間に応力が発生することに起因する、リッジ部１２０直下の発光領域に結晶欠陥が生じることを効果的に抑制することができる。
【００５１】
次に、本実施形態にかかる半導体レーザ装置に形成された応力緩和部について、そのリッジストライプ方向の平面形状について検討する。上記した本実施の形態にかかる半導体レーザ装置では、リッジ部１２０と平行に所定間隔を隔てて応力緩和部１２１とサポート部１２２を、リッジ部１２０と同じ長さに渡って形成したものを示した。この半導体レーザ装置を上方から見た状態を示すのが、図４（ａ）である。
【００５２】
本発明にかかる半導体レーザ装置では、このように、リッジ構造と同じ長さのストライプ状の応力緩和部１２１を形成する場合に限られず、図４（ｂ）に示すように、長さの短い矩形状の応力緩和部１２１を複数、所定の間隔で連続して形成することも可能である。図４（ｂ）に示すように、矩形状の応力緩和部を複数形成することで、リッジ部１２０の直下に形成された発光領域の結晶欠陥を抑制するという効果に加えて、リッジストライプ方向に凹凸を形成することとなり、リッジ部１２０の側方のｐ型クラッド層１０５の平坦部に形成された、電流ブロック層１０７の剥がれを抑制するという効果も奏することができる。
【００５３】
なお、上記した本実施の形態では、応力緩和部をリッジ部の両側方に１列ずつ形成した例を示したが、これに限られるものではなく複数列の応力緩和部を形成してもよい。このように、応力緩和部を複数列形成した場合には、実際にリッジ部の裾部分における電流ブロック層から受ける応力を緩和する機能を果たすものは、リッジ部の最も近くに形成された１列の応力緩和部のみであるが、応力緩和部のような構造体をリッジ部側方の平坦面に複数形成することによりこの部分が凹凸面となって、リッジ部側方に形成された電流ブロック層の剥がれを抑制することができるという効果が生じる。
【００５４】
また、本実施の形態では、リッジ部と並行して両側にサポート部が形成されたものを例示して説明をしたが、本発明の応力緩和部はサポート部の存在の有無にかかわらず独自に効果を果たすため、サポート部の存在は本発明にかかる半導体レーザ装置において必須の要件ではない。なお、このサポート部は、機能的には図９〜図１１を用いて説明した従来の半導体レーザ装置のダミーリッジ部に相当するものである。そして、上記本実施の形態では、リッジ部１２０の頂部にも、その周囲部分に電流ブロック層１０７を形成した例を示したため、リッジ部１２０とサポート部１２２の高さは実質的に同じ高さとなっている。これに対し、従来の半導体レーザ装置において説明したように、リッジ部１２０の頂部に電流ブロック層１０７を形成しないようにすることで、サポート部１２２の高さをリッジ部１２０の高さより高いものとすることができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、応力緩和部をリッジ部とサポート部の中間の平坦部に、それぞれと少し間隔を設けて配置した例を説明したが、本発明の応力緩和部はこれに限るものではなく、応力緩和部とサポート部とが連続して設けられていること、すなわち応力緩和部とサポート部との間に平坦部がないように形成しても良い。
【００５６】
（実施の形態２）
次に、本発明にかかる半導体レーザ装置の別の実施形態について、図面を参照して説明する。図５は本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の断面構造を示す図である。本実施の形態にかかる半導体レーザ装置が、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置と異なっているのは、応力緩和部の断面形状、特にその側壁部が、基板に垂直ではなくリッジ部の裾部分に向かって傾斜している点にある。
【００５７】
本実施形態にかかる半導体レーザ装置の基本的な構成は、図１に示した実施の形態１にかかるものと同じである。すなわち、図５に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる厚さ４００〜５００μｍの基板３０２上に、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ１〜２μｍの第１導電型クラッド層であるｎ型クラッド層３０３、ＧａＩｎＰ系材料からなる厚さ５〜６ｎｍの活性層３０４が順次形成されている。
【００５８】
ここで、本実施形態では、後に説明するように、第２のエッチング工程でウエットエッチング法を用いる関係で、第２導電型クラッド層であるｐ型クラッド層の中間部にエッチングストッパ層が設けられている。具体的には、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ０．１〜０．３μｍのｐ型第１クラッド層３０５、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ８〜１２ｎｍのエッチングストッパ層３０６、ｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ０．９〜１．７μｍのｐ型第２クラッド層３０７が積層されている。さらにその上に、ｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる厚さ４０〜６０ｎｍの中間層３０９、およびｐ型ＧａＡｓからなる厚さ０．１〜０．３μｍのコンタクト層３１０が順次形成されている。
【００５９】
本実施の形態においても、第２導電型のｐ型第２クラッド層３０７と中間層３０９、および、コンタクト層３１０が所定部分を除いてエッチング等の加工されることにより、リッジ部３２０とその両側に形成された２つのサポート部３２２、さらに、これら、リッジ部３２０と２つのサポート部３２２とのそれぞれの間に、リッジ部３２０よりも高さが低い２つの応力緩和部３２１が設けられている。本実施形態では、リッジ部３２０とサポート部３２２との下半分の部分、そして、応力緩和部３２１が、その断面形状において下側にいくにつれて広がる裾部を有している。
【００６０】
そして、これらのリッジ部３２０、応力緩和部３２１、サポート部３２２の上には、リッジ部３２０の頂部に形成された電流注入領域３２３を除いて、ＳｉＮ膜からなる８０ｎｍ〜３００ｎｍの厚みの電流ブロック層３０８が形成され、電流ブロック層３０８の上にｐ側電極３１２が、また、基板３０２の下方にはｎ側電極３０１が形成されている。
【００６１】
本実施形態の半導体レーザでも、前記した実施の形態１の半導体レーザと同じく、できあがったリッジ部３２０は、その幅が１〜５μｍで高さ（厚さ）が１〜２μｍ、応力緩和部３２１の幅は１〜１０μｍで高さが１００〜３００ｎｍ、サポート部３２２の幅は５〜１８０μｍで高さは１〜２μｍである。リッジ部３２０とサポート部３２２の高さの範囲としては同じ数値を示しているが、前述のように、サポート部３２２の高さはリッジ部３２０の高さと同じか、これよりも高く形成される。また、半導体レーザ装置としての幅、すなわちリッジストライプ方向と垂直な方向の大きさは、２００〜４００μｍとなっている。
【００６２】
本実施形態においてのリッジ部３２０と応力緩和部３２１との間の間隔については、図５中ｄ３１で示す、向かって左側のものが２．５μｍ、一方、図５中ｄ３２で示す、向かって左側のものが２．４μｍとした。ここで、本実施の形態ではリッジ部３２０と応力緩和部３２１がともに傾斜した側面を持つため、これらの間隔という場合には、リッジ部３２０の裾部と応力緩和部３２１の裾部との間隔、すなわちリッジ部３２０と応力緩和部３２１との間の平坦部の幅を言うこととする。そして、本実施の形態においても、前述の実施の形態１と同じように、リッジ部３２０と応力緩和部３２１との間隔は、０．５〜７．０μｍが適切であり、特に、リッジ部３２０とこれと隣り合う両隣の応力緩和部３２１との間隔の差、すなわち、｜ｄ３１−ｄ３２｜の値を、０．５μｍ以下となるようにすることが好ましい。なお、本実施形態の｜ｄ３１−ｄ３２｜の値は０．１μｍとなっている。
【００６３】
上記した実施の形態２の半導体レーザ装置において、基板３０２のオフ角の問題や、活性層３０４や電流ブロック層３０９の材料や厚みについて、上記した具体例に限られない点についても、実施の形態１と同じである。
【００６４】
次に、本実施形態にかかる半導体レーザ装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図６および図７は、本実施形態にかかる半導体レーザ装置の製造方法を示すための、製造途中の断面構成を示す図である。
【００６５】
本実施の形態にかかる半導体レーザ装置は、図６（ａ）に示すように、基板３０２上に、ＭＯＣＶＤ法により、第１導電型クラッド層であるｎ型クラッド層３０３、活性層１０４、第２導電型クラッド層であるｐ型第１クラッド層３０５、エッチングストッパ層３０６、ｐ型第２クラッド層３０７，中間層３０９、コンタクト層３１０が順次エピタキシャル成長により積層形成され、コンタクト層３１０の上に、ＳｉＯ2膜３１３が形成される。
【００６６】
次に、図６（ｂ）に示すように、ＳｉＯ2膜１１３をフォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、リッジ部３２０を形成するための中央のストライプ３１４とこれの両側方に形成されるサポート部３２２を形成するための２つのストライプ３１５とする。
【００６７】
次に、図６（ｃ）に示すように、ストライプ３１４および２つのストライプ３１５をマスクとして、ｐ型第２クラッド層３０７、中間層３０９、および、コンタクト層３１０を、ｐ型第２クラッド層３０７の途中までドライエッチングする。この第１のエッチング工程は、上記した実施の形態１と同じであり、ここで、リッジ部３２０と２つのサポート部３２２の上側半分が形成される。なお、エッチング方法や、所望のドライエッチング量を得る方法等についても、上記実施の形態１において説明したとおりである。
【００６８】
次に、基板全面にレジスト膜を塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて、図６（ｄ）に示すように、リッジ部３２０となる部分と、サポート部３２２となる部分のそれぞれの中間部分に、応力緩和部を形成するためのレジストストライプ３１６を形成する。
【００６９】
次に、図７（ａ）に示すように、ストライプ３１４、２つのストライプ３１５、および、レジストストライプ３１６をマスクとして、ｐ型第２クラッド層３０７をさらに深くまでエッチングする第２のエッチング工程を行うが、この第２のエッチング工程では、塩酸系薬液を用いて、エッチングストッパ層３０６に至るまでウエットエッチングする。このように、第２のエッチング工程をウエットエッチング法で行うことにより、リッジ部３２０、応力緩和部３２１、およびサポート部３２２の少なくとも下側部分を、図７（ａ）に示すような、より下方に行くに従って広がるような傾斜部を形成することができる。
【００７０】
次に、ストライプ３１４、２つのストライプ３１５、およびレジストストライプ３１６を除去した後、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を成長させ、図７（ｂ）に示すように電流ブロック層３０８を形成する。
【００７１】
その後、図７（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ部３２０頂部の少なくとも一部分の電流ブロック層３０８を除去し、電流注入領域３２３を形成する。その後、蒸着法により、電流ブロック層３０８上にｐ側電極３１２を形成し、基板３０２の裏側（下面）に、ｎ側電極３０１を形成することで、図５に示すリッジストライプ型の半導体レーザ装置が形成される。
【００７２】
このように、本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置では、実施の形態１で説明した応力緩和部を設ける効果、すなわち、リッジ部３２０側方の平坦部に形成された電流ブロック層３０８の、水平方向の長さを小さくできリッジ部３２０の裾部分に加わる水平方向の応力を低減させることができるとともに、リッジ部３２０と比較して応力緩和部３２１の高さが低いために、垂直方向の応力の影響をも低減することができるという効果を奏することができる。これに加え、本実施形態の応力緩和部３２１は、その側面をリッジ部３２０側に近づくように傾斜させているため、以下、図８を使って説明する効果が生じる。
【００７３】
図８は、本実施形態にかかる半導体レーザ装置の応力緩和部３２１のリッジ部３２０側裾部分、すなわち、図５において点線で囲った領域Ａを拡大して示した図で、従来の半導体レーザ装置について説明した図１１に対応するものである。なお、図１１と同様、図８においても、ｐ側電極３１２は図示を省略している。
【００７４】
図８に示すように、応力緩和部３２１の側面に形成された電流ブロック層３０８により発生する応力β３２は、水平方向の応力成分β３２１と垂直方向の応力成分β３２２に分けられる。よって、応力緩和部３２１側方の平坦部に形成された電流ブロック層３１７により発生する応力β３１と相殺され、応力緩和部３２１の裾部に生じる水平方向の応力自体を効果的に低減できる。このため、リッジ部３２０と応力緩和部３２１を近接させた場合にも、リッジ部３２０の裾部分に加わる水平方向の応力を抑制することができる。また、応力緩和部が傾斜していることから、垂直方向の応力成分β３２２は、傾斜に添って発生する応力成分β３２よりもその大きさでは下回るため、垂直方向の応力自体も抑制されることが期待できる。したがって、水平方向の応力と垂直方向の応力とのいずれについても効果的に低減して、リッジ部３２０直下の発光領域における結晶欠陥の発生を抑制することができる。
【００７５】
なお、本実施形態においても、応力緩和部の平面状態での形状は、リッジ部とほぼ同じ長さに並行に形成されたものに限らず、複数の矩形状に分割されたものでも良く、また、応力緩和部の形成数や、サポート部との関係についても、上記実施の形態１において説明した内容と同様である。
【００７６】
さらに、サポート部３２２とリッジ部３２０との高さの関係についても、上記した実施の形態１において説明したとおりである。
【００７７】
以上、本発明にかかる半導体レーザ装置について、実施の形態１および実施の形態２として説明した際、第１導電型クラッド層としてｎ型クラッド層を、第２導電型クラッド層としてｐ型クラッド層を用いた例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、第１導電型としてｐ型の、第２導電型としてｎ型のクラッド層をそれぞれ用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明の半導体レーザ装置およびその製造方法によれば、リッジ部の側方に応力緩和部を設けることで、リッジ部の直下に形成されている発光領域の結晶欠陥の発生を抑制できるので、信頼性の高い半導体レーザ装置を得ることができる。このため、長期間にわたって高い性能が求められる、ＤＶＤ等光ディスク装置の光ピックアップなどに用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の断面構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の製造工程を示す断面構造図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の製造工程を示す断面構造図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の上面図
【図５】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の断面構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の製造工程を示す断面構造図
【図７】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の製造工程を示す断面構造図
【図８】本発明の実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の応力緩和部における応力の状態を示す図
【図９】従来の半導体レーザ装置の断面構成を示す図
【図１０】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す断面構造図
【図１１】従来の半導体レーザ装置のリッジ部近傍の応力の状態を示す図
【符号の説明】
【００８０】
１０１  ｎ側電極
１０２  基板
１０３  ｎ型クラッド層
１０４  活性層
１０５  ｐ型クラッド層
１０７  電流ブロック層
１０９  中間層
１１０  コンタクト層
１１２  ｐ側電極
１１３  ＳｉＯ2膜
１１４  ストライプ
１１５  ストライプ
１１６  レジストストライプ
１２０  リッジ部
１２１  応力緩和部
１２２  サポート部
１２３  電流注入領域
３０１  ｎ側電極
３０２  基板
３０３  ｎ型クラッド層
３０４  活性層
３０５  ｐ型第１クラッド層
３０６  エッチングストップ層
３０７  ｐ型第２クラッド層
３０８  電流ブロック層
３０９  中間層
３１０  コンタクト層
３１２  ｐ側電極
３１４  ストライプ
３１５  ストライプ
３１６  レジストストライプ
３２０  リッジ部
３２１  応力緩和部
３２２  サポート部
３２３  電流注入領域
５０１  基板
５０２  バッファ層
５０３  ｎ型クラッド層
５０４  活性層
５０５  第１ｐ型クラッド層
５０６  第２ｐ型クラッド層
５０７  中間層
５０８  コンタクト層
５０９  電流ブロック層
５１０  ｐ側電極
５１１  ｎ側電極
５１２  リッジ部
５１３  ダミーリッジ
５１５  ストライプパターン
【図１】
2008186859.tif 000003
【図２】
2008186859.tif 000004
【図３】
2008186859.tif 000005
【図４】
2008186859.tif 000006
【図５】
2008186859.tif 000007
【図６】
2008186859.tif 000008
【図７】
2008186859.tif 000009
【図８】
2008186859.tif 000010
【図９】
2008186859.tif 000011
【図１０】
2008186859.tif 000012
【図１１】
2008186859.tif 000013