(57)【要約】【課題】赤外レーザ光を出射するとともに、良好な素子特性を有する半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】この半導体レーザ素子は、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に形成されるｎ型の第１クラッド層３と、第１クラッド層３の上面上に形成されるとともに、ＧａおよびＡｓを含む発光層４と、発光層４の上面上に形成されるｐ型の第２クラッド層５とを備えている。そして、第１クラッド層３および第２クラッド層５は、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成されているとともに、少なくとも、第１クラッド層３および第２クラッド層５の一方は、Ａｌ組成比Ｘが０．１以上０．５以下に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上面上に形成される第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層の上面上に形成されるとともに、ＧａおよびＡｓを含む発光層と、
前記発光層の上面上に形成される第２導電型の第２クラッド層とを備え、
前記第１クラッド層および前記第２クラッド層は、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成されており、
少なくとも、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の一方は、Ａｌ組成比Ｘが０．５以下であることを特徴とする、半導体レーザ素子。
【請求項２】
少なくとも、前記第１クラッド層および前記第２クラッド層の一方は、Ａｌ組成比Ｘが０．５よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記基板は、ＧａＡｓから構成されており、
前記第１クラッド層は、前記第２クラッド層の厚みよりも大きい厚みに構成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、前記第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘよりも大きいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記第２クラッド層の上面上には、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成された第２導電型の第３クラッド層がさらに形成されており、
前記第３クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、前記第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘ以上で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素子。
【請求項６】
前記第３クラッド層は、Ａｌ組成比Ｘが前記発光層から遠ざかるにしたがって小さくなる組成傾斜を有していることを特徴とする、請求項５に記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記第３クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、０．５以下であることを特徴とする、請求項５または６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記第１クラッド層は、前記第２クラッド層と前記第３クラッド層との合計厚みよりも大きい厚みに構成されていることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記第１クラッド層は、３μｍ以上の厚みに構成されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
前記発光層は、量子井戸構造を有する活性層を含み、
前記活性層の共振器端面の近傍領域では、不純物が導入されることによって前記量子井戸構造が無秩序化され、前記活性層の他の領域よりもバンドギャップが広がっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子に関し、特に、赤外レーザ光を出射する赤外系の半導体レーザ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクメディアとして、再生のみならず記録も可能なＣＤ−Ｒ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ  Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）が広く普及しており、従来、ＣＤ−Ｒの再生および記録が可能な光ディスクシステムが知られている。このような光ディスクシステムでは、従来、赤外レーザ光を出射可能なＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子（赤外系半導体レーザ素子）が光源として用いられている。
【０００３】
また、ＣＤ−Ｒへの記録速度を向上させるためには、ディスク上に照射されるレーザ光の強度を向上させる必要があり、近年、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の更なる高出力化が望まれている。この半導体レーザ素子の高出力化には、ＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ：瞬時光学損傷）の抑制が不可欠である。
【０００４】
ここで、ＣＯＤは、以下のようにして発生することが知られている。すなわち、半導体レーザ素子では、２つの共振器端面の間を光が往復しながら増幅することによってレーザ発振し、レーザ光出射端面（共振器端面）から外部にレーザ光が出射される。この際、高密度に表面準位が存在する共振器端面において、この表面順位などを介して非発光再結合が生じ、レーザ光の一部が共振器端面で吸収され熱に変わる。この発熱により、共振器端面の活性層のバンドギャップが縮小するので、さらに光吸収が増加する。これにより、さらに発熱が増大する。このようなサイクルによって、共振器端面の温度が上昇するので、半導体レーザ素子を構成する結晶が溶解し、その結果、共振器端面が破壊される。
【０００５】
このようなＣＯＤを抑制する方法として、従来、半導体レーザ素子に窓構造を設ける方法が知られている。この窓構造とは、半導体レーザ素子のレーザ光出射端面（共振器端面）を工夫して、レーザ光が端面で吸収されないように構成した構造のことである。このような窓構造を用いる方法では、半導体レーザ素子の共振器端面近傍領域に、不純物を導入することによって、活性層の共振器端面近傍領域の量子井戸構造が無秩序化される。このため、活性層の共振器端面近傍のバンドギャップが他の領域よりも広がるので、共振器端面における光吸収が低減される。これにより、共振器端面の温度上昇が抑制されるのでＣＯＤが抑制される。
【０００６】
しかしながら、従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子では、活性層を無秩序化するために導入される不純物（Ｚｎ）の拡散速度が遅いため、ＡｌＧａＩｎＰ系材料から構成される赤色系の半導体レーザ素子（ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子）に比べて、ＣＯＤを抑制するための窓構造を設けることが困難であるという不都合があった。
【０００７】
そこで、従来では、上記した不都合を解消することが可能な半導体レーザ素子が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
図１４および図１５は、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。図１４および図１５を参照して、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子では、赤外レーザ光（波長〜７８０ｎｍ）を出射可能な赤外系半導体レーザ素子部１１０と赤色レーザ光（波長〜６５０ｎｍ）を出射可能な赤色系半導体レーザ素子部１２とが同一のｎ型ＧａＡｓ基板１３０上に形成されている。また、赤外系半導体レーザ素子部１１０は、図１５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１３０上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１１、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１１２、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系の活性層１１３、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１１４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層１１５、リッジ状に形成されたｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層１１６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１１７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１８が順次積層された構造を有している。
【０００９】
上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子（赤外系半導体レーザ素子部１１０）では、各クラッド層１１２、１１４および１１６を、ＡｌＧａＡｓよりもＺｎの拡散速度が速いＡｌＧａＩｎＰ系材料から構成することによって、共振器端面近傍領域に活性層１１３を無秩序化するための不純物（Ｚｎ）の拡散が容易となる。このため、共振器端面に窓構造を容易に設けることが可能となるので、ＣＯＤの抑制が可能となる。その結果、光出力（発光出力）を向上させることが可能となる。
【００１０】
なお、上記特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子（赤外系半導体レーザ素子部１１０）では、上記したように、各クラッド層１１２、１１４および１１６のＡｌ組成比は、０．７に構成されている。
【特許文献１】特開２００６−１００５１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、本願発明者らが鋭意検討した結果、図１４および図１５に示した従来の半導体レーザ素子（赤外系半導体レーザ素子部１１０）の構成では、各クラッド層１１２、１１４および１１６のＡｌ組成比が０．７に構成されることによって、動作電圧が比較的高くなるという不都合があることを見いだした。また、半導体レーザ素子の動作電圧が高い場合には、駆動時の発熱が大きくなるので、温度特性を良好にすることが困難になるという不都合が生じる。一方、動作電圧を低下させるために、各クラッド層１１２、１１４および１１６にドープする不純物量を増加させた場合には、ドープされた不純物が活性層１１３まで拡散されるおそれがあり、その場合には、半導体レーザ素子の信頼性が低下するという不都合が生じる。このように、図１４および図１５に示した従来の半導体レーザ素子（赤外系半導体レーザ素子部１１０）の構成では、良好な素子特性を得ることが困難になるという問題点があることを見いだした。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、赤外レーザ光を出射するとともに、良好な素子特性を有する半導体レーザ素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本願発明者らが鋭意検討した結果、各クラッド層を、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成するとともに、そのＡｌ組成比Ｘを小さくすることによって、動作電圧を低下させることが可能であることを見いだした。
【００１４】
すなわち、この発明の一の局面による半導体レーザ素子は、基板の上面上に形成される第１導電型の第１クラッド層と、第１クラッド層の上面上に形成されるとともに、ＧａおよびＡｓを含む発光層と、発光層の上面上に形成される第２導電型の第２クラッド層とを備えている。そして、第１クラッド層および第２クラッド層は、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成されており、少なくとも、第１クラッド層および第２クラッド層の一方は、Ａｌ組成比Ｘが０．５以下である。
【００１５】
この一の局面による半導体レーザ素子では、上記のように、第１クラッド層および第２クラッド層を、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成するとともに、少なくとも、第１クラッド層および第２クラッド層の一方を、Ａｌ組成比Ｘが０．５以下になるように構成することによって、第１クラッド層および第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘがそれぞれ０．５よりも大きいことに起因して、動作電圧が高くなるという不都合が生じるのを抑制することができる。
【００１６】
すなわち、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成されるクラッド層において、そのＡｌ組成比Ｘを０．５以下に構成した場合には、Ａｌ組成比Ｘを０．５よりも大きくした場合に比べて、ドープした不純物をキャリアとして機能し易くすることができる。このため、ドーピング量が同じであっても、キャリアの数を増加させることができる。一方、クラッド層のＡｌ組成比Ｘを０．５以下に構成した場合には、Ａｌ組成比Ｘを０．５よりも大きくした場合に比べて、クラッド層のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が小さくなる。このため、発光層（活性層）とのバンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）が小さくなるので、キャリア障壁の高さが低下する。ところが、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発振する、ＧａおよびＡｓを含む発光層（活性層）では、６６０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発振する発光層（活性層）などと比べて、そのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が小さいので、上記構成による半導体レーザ素子では、６６０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発振する半導体レーザ素子などと比べて、バンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）の減少量が小さい。このため、Ａｌ組成比Ｘを０．５以下に構成することによって、クラッド層のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が低下したとしても、発光層（活性層）とのバンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）の減少量は小さいので、キャリアを発光層（活性層）に閉じ込めるキャリア障壁の高さの低下量も小さい。したがって、上記のように構成することによって、十分なキャリア障壁の高さを確保しながら、キャリア数を増加させることができるので、十分な量のキャリアを発光層（活性層）に良好に閉じ込めることができる。その結果、動作電圧を低下させることができると考えられる。
【００１７】
また、一の局面による半導体レーザ素子では、上記のように構成することによって、動作電圧を低下させることができるので、動作電圧が高くなることに起因して、駆動時の発熱が大きくなるという不都合が生じるのを抑制することができる。これにより、素子の温度特性を向上させることができる。さらに、上記のように構成することによって、Ａｌ組成比Ｘを０．５よりも大きくした場合と異なり、クラッド層にドープする不純物量を増加させることなく動作電圧を低下させることができるので、クラッド層にドープする不純物量が増加することに起因して、ドープした不純物が発光層（活性層）まで拡散されるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、発光層（活性層）に不純物が拡散することに起因する半導体レーザ素子の信頼性の低下を抑制することができる。このように、第１クラッド層および第２クラッド層を、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成するとともに、少なくとも、第１クラッド層および第２クラッド層の一方を、Ａｌ組成比Ｘが０．５以下となるように構成することによって、動作電圧の低下、温度特性の向上、および、信頼性の向上を図ることができるので、良好な素子特性を得ることができる。
【００１８】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、少なくとも、第１クラッド層および第２クラッド層の一方は、Ａｌ組成比Ｘが０．５よりも小さい。このように構成すれば、容易に動作電圧を低下させることができるので、容易に、良好な素子特性を得ることができる。
【００１９】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、基板は、ＧａＡｓから構成されており、第１クラッド層は、第２クラッド層の厚みよりも大きい厚みに構成されている。このように構成すれば、第１クラッド層のＡｌ組成比を０．５以下に構成することに起因して、第１クラッド層と発光層（活性層）との屈折率差が小さくなるとともに、それによって、発光層からの光が第１クラッド層に漏れた場合でも、第１クラッド層に漏れた光が、ＧａＡｓから構成される基板に達するのを抑制することができる。このため、ＧａＡｓから構成される基板に発光層からの光が吸収されるのを抑制することができるので、発光出力の低下を抑制することができる。その結果、これによっても、良好な素子特性を得ることができる。
【００２０】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘよりも大きい。このように構成すれば、発光層と第２クラッド層との屈折率差を、発光層と第１クラッド層との屈折率差に比べて大きくすることができるので、発光層からの光が第２クラッド層側に漏れ難くすることができる。これにより、容易に、発光出力の低下を抑制することができる。
【００２１】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第２クラッド層の上面上には、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成された第２導電型の第３クラッド層がさらに形成されており、第３クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘ以上である。このように構成すれば、第３クラッド層上に、光を吸収するＧａＡｓなどからなる半導体層が形成されている場合において、発光層からの光が第２クラッド層側に漏れたとしても、第３クラッド層によって、第２クラッド層側に漏れた光が上記半導体層に達するのを容易に抑制することができる。このため、上記半導体層に発光層からの光が吸収されるのを容易に抑制することができるので、より容易に、発光出力の低下を抑制することができる。
【００２２】
この場合において、好ましくは、第３クラッド層は、Ａｌ組成比Ｘが発光層から遠ざかるにしたがって小さくなる組成傾斜を有している。このように構成すれば、第３クラッド層をウェットエッチングすることにより、第３クラッド層からなる凸状のリッジ部を形成する場合において、エッチングの選択性を利用して、リッジ部の側壁をリッジ部の上面に対して垂直に近付けることができる。このため、これによっても、動作電圧を低下させることができるので、容易に、温度特性および信頼性を向上させることができる。
【００２３】
上記第３クラッド層が形成された構成において、好ましくは、第３クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、０．５以下である。このように構成すれば、より容易に、動作電圧を低下させることができるので、より容易に、良好な素子特性を得ることができる。
【００２４】
上記第３クラッド層が形成された構成において、好ましくは、第１クラッド層は、第２クラッド層と第３クラッド層との合計厚みよりも大きい厚みに構成されている。このように構成すれば、発光層からの光が第１クラッド層に漏れた場合でも、第１クラッド層に漏れた光が、ＧａＡｓから構成される基板に達するのを容易に抑制することができるので、ＧａＡｓから構成される基板に発光層からの光が吸収されるのを容易に抑制することができる。これにより、さらに容易に、発光出力の低下を抑制することができる。
【００２５】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、第１クラッド層は、３μｍ以上の厚みに構成されている。このように構成すれば、発光層と基板との間の距離を十分に大きく確保することができるので、発光層からの光が第１クラッド層に漏れた場合でも、第１クラッド層に漏れた光が、ＧａＡｓから構成される基板に達するのをより容易に抑制することができる。
【００２６】
上記一の局面による半導体レーザ素子において、好ましくは、発光層は、量子井戸構造を有する活性層を含み、活性層の共振器端面の近傍領域では、不純物が導入されることによって量子井戸構造が無秩序化され、活性層の他の領域よりもバンドギャップが広がっている。このように構成すれば、共振器端面におけるレーザ光の吸収が抑制されるので、共振器端面での発熱を抑制することができる。これにより、ＣＯＤを有効に防止することができるので、より容易に、素子の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本発明によれば、赤外レーザ光を出射するとともに、良好な素子特性を有する半導体レーザ素子を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図であり、図２は、図１の１００−１００線に沿った断面図である。図３は、図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の発光層の構造を示した断面図であり、図４は、図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子のｐ型第２クラッド層の構造を示した断面図である。まず、図１〜図４を参照して、本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の構造について説明する。なお、本実施形態では、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型として説明する。また、一実施形態による半導体レーザ素子は、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発振する赤外系の半導体レーザ素子である。
【００３０】
一実施形態による半導体レーザ素子では、図１および図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＩｎＰからなるバッファ層２が形成されている。バッファ層２上には、ｎ型クラッド層３が形成されている。なお、ｎ型ＧａＡｓ基板１は、本発明の「基板」の一例であり、ｎ型クラッド層３は、本発明の「第１クラッド層」の一例である。
【００３１】
ここで、本実施形態では、ｎ型クラッド層３は、ｎ型の（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＹＩｎ（１−Ｙ）Ｐ（０＜Ｙ＜１）から構成されているとともに、そのＡｌ組成比Ｘが０．１以上０．５以下に構成されている。具体的には、ｎ型クラッド層３は、ｎ型（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（Ｘ＝０．４、Ｙ＝０．５）から構成されている。なお、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘは、０．１以上０．５未満であることが好ましく、０．１以上０．４以下であれば、より好ましい。
【００３２】
また、本実施形態では、ｎ型クラッド層３は、３μｍ以上の厚みに構成されている。具体的には、ｎ型クラッド層３は、約３．３μｍの厚みに構成されている。また、ｎ型クラッド層３の厚みは、後述するｐ型第１クラッド層５（約０．２μｍ）とｐ型第２クラッド層７（約１．６μｍ）との合計厚み（約１．８μｍ（＝約０．２μｍ＋約１．６μｍ））よりも大きい厚みに構成されている。
【００３３】
また、ｎ型クラッド層３上には、発光層４が形成されている。この発光層４は、図３に示すように、約３．７ｎｍの厚みを有するＧａＡｓからなる２つの井戸層４ａと、約８ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＡｓからなる１つの障壁層４ｂとが交互に積層された量子井戸構造を有する活性層４ｃを含んでいる。また、活性層４ｃを挟むように、約９ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＡｓからなるｎ側光ガイド層４ｄおよびｐ側光ガイド層４ｅが設けられている。そして、活性層４ｃ、ｎ側光ガイド層４ｄ、および、ｐ側光ガイド層４ｅによって、発光層４が構成されている。
【００３４】
発光層４上には、図１および図２に示すように、約０．２μｍの厚みを有するｐ型第１クラッド層５が形成されている。なお、ｐ型第１クラッド層５は、本発明の「第２クラッド層」の一例である。
【００３５】
ここで、本実施形態では、ｐ型第１クラッド層５は、ｐ型の（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＹＩｎ（１−Ｙ）Ｐ（０＜Ｙ＜１）から構成されているとともに、そのＡｌ組成比Ｘが０．１以上０．５３以下に構成されている。具体的には、ｐ型第１クラッド層５は、（Ａｌ０．４３Ｇａ０．５７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ（Ｘ＝０．４３、Ｙ＝０．５）から構成されている。また、ｐ型第１クラッド層５のＡｌ組成比Ｘは、上記したように、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘよりも、大きくなるように構成されている。なお、ｐ型第１クラッド層５のＡｌ組成比Ｘは、０．１以上０．５以下であることが好ましく、０．１以上０．５未満であればより好ましい。また、０．１以上０．４３以下であればさらに好ましい。
【００３６】
また、ｐ型第１クラッド層５上には、約２５ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層６が形成されている。エッチングストップ層６上の所定領域には、約１．６μｍの厚みを有するｐ型第２クラッド層７が形成されている。そして、このｐ型第２クラッド層７によって、リッジ部７ａが構成されている。このリッジ部７ａは、約３μｍの幅Ｗ（図２参照）を有しているとともに、所定の方向に延びる細長状（ストライプ状）に形成されている。また、リッジ部７ａの両側には、リッジ部７ａを保護するための一対のサポート部７ｂが、リッジ部７ａを挟むように形成されている。このサポート部７ｂは、ｐ型第２クラッド層７から構成されるとともに、リッジ部７ａから所定の距離（約１０μｍ）を隔てたエッチングストップ層６上の所定領域に形成されている。なお、ｐ型第２クラッド層７は、本発明の「第３クラッド層」の一例である。
【００３７】
ここで、本実施形態では、ｐ型第２クラッド層７は、ｐ型の（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＹＩｎ（１−Ｙ）Ｐ（０＜Ｙ＜１）から構成されているとともに、そのＡｌ組成比Ｘが発光層４から遠ざかるにしたがって小さくなる組成傾斜を有している。具体的には、図４に示すように、ｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘは、下層から上層に向かって、０．４９から０．４１まで、０．０２間隔でステップ状に小さくなっている。より具体的には、ｐ型第２クラッド層７は、エッチングストップ層６側から順次形成された、（Ａｌ０．４９Ｇａ０．５１）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７１、（Ａｌ０．４７Ｇａ０．５３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７２、（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７３、（Ａｌ０．４３Ｇａ０．５７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７４、および、（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７５から構成されている。これにより、エッチングの選択性が上下方向（発光層４（図２参照）と垂直方向）で変化するので、後述する製造プロセスにおいて、ウェットエッチングによりリッジ部７ａおよびサポート部７ｂを形成する際に、リッジ部７ａおよびサポート部７ｂの側壁（側面）が、それぞれ、リッジ部７ａおよびサポート部７ｂの上面に対して垂直に近づくように形成される。
【００３８】
また、本実施形態では、ｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘは、その最大値が０．１以上０．５９以下となるように構成されているとともに、その最小値がｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘよりも大きくなるように構成されている。なお、ｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘは、その最大値が０．１以上０．５以下であることが好ましく、０．１以上０．５未満であればより好ましい。
【００３９】
また、サポート部７ｂの上面上、サポート部７ｂの側面上、リッジ部７ａの側面上、および、エッチングストップ層６上には、図２に示すように、エッチングストップ層６側から順に形成される、約０．４μｍの厚みを有するアンドープＡｌＩｎＰ層８ａと、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＡｓ層８ｂとから構成された電流ブロック層８が形成されている。このアンドープＡｌＩｎＰ層８ａは、レーザ光を横方向制御するために設けられており、ｐ型第２クラッド層７よりも屈折率が小さい。これにより、一実施形態による半導体レーザ素子では、実屈折率導波構造を有するように構成されている。また、一実施形態による半導体レーザ素子では、レーザ光の垂直広がり角（θＶ）が１３°〜１８°（半値全角）となるように構成されている。
【００４０】
また、一実施形態による半導体レーザ素子では、図１に示すように、一対の共振器端面のそれぞれに端面窓構造が形成されている。具体的には、ｎ型クラッド層３、発光層４、ｐ型第１クラッド層５、エッチングストップ層６およびｐ型第２クラッド層７の共振器端面近傍に、Ｚｎ（亜鉛）の固相拡散による不純物拡散領域（窓領域）１２が形成されている。これにより、活性層４ｃ（図３参照）の共振器端面近傍（不純物拡散領域１２）では、Ｚｎの固相拡散によって量子井戸構造が無秩序化されている。このため、活性層４ｃ（図３参照）の共振器端面近傍領域のバンドギャップが他の領域のバンドギャップに比べて拡大されている。また、この不純物拡散領域１２のリッジ部７ａの上面上には、不純物拡散領域（窓領域）１２への不要な電流注入を抑制するために、上記した電流ブロック層８が形成されている。これにより、共振器端面における光吸収が抑制されるので、瞬時光学損傷（ＣＯＤ）が有効に抑制される。
【００４１】
また、電流ブロック層８上には、約１．２５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層９が、端面近傍以外の領域のリッジ部７ａの上面（ｐ型第２クラッド層７）と接触するように形成されている。また、ｐ型コンタクト層９上には、図１および図２に示すように、約４．２μｍの厚みを有するｐ側電極１０が形成されている。このｐ側電極１０は、ｐ型コンタクト層９側から順に形成された、約１５ｎｍの厚みを有するＣｒ層（図示せず）と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ層（図示せず）と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とから構成されている。
【００４２】
また、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上には、約１μｍの厚みを有するｎ側電極１１が形成されている。このｎ側電極１１は、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面側から順に形成された、約７ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約２０ｎｍの厚みを有するＧｅ層（図示せず）と、約１６０ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約３０ｎｍの厚みを有するＮｉ層（図示せず）と、約８００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とから構成されている。
【００４３】
図５は、本実施形態による半導体レーザ素子と、比較例による半導体レーザ素子との動作電圧の測定結果を示したグラフである。具体的には、図５には、クラッド層のＡｌ組成比Ｘを変化させた場合の動作電圧の測定結果が示されている。また、図５の横軸は、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘを示しており、縦軸は、動作電圧ＶＯＰ（Ｖ）を示している。ただし、測定に供した半導体レーザ素子は、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘのみならず、ｐ型第１クラッド層５およびｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘも、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘと同様に変化させている。ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘと、ｐ型第１クラッド層５およびｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘとの対応関係を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2008277456.tif 000003
上記表１に示すように、ｐ型第１クラッド層５およびｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘは、各半導体レーザ素子間において、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘとの差が等しくなるように変化させている。なお、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが、０．１〜０．５の半導体レーザ素子を実施例（本実施形態）とし、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが、０．５より大きい、０．６および０．６５の半導体レーザ素子を比較例とした。また、各クラッド層を構成する（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＹＩｎ（１−Ｙ）ＰのＹの値は、それぞれ、０．５とした。その他の条件は、ケース温度が２５℃であり、光出力Ｐｏが１４０ｍＷ（ＣＷ：連続動作時）である。
【００４５】
測定結果としては、ｎ型クラッド層３（各クラッド層）のＡｌ組成比Ｘが小さくなるのにしたがって、動作電圧ＶＯＰが低下している。また、動作電圧ＶＯＰの変化率（低下率）も、Ａｌ組成比Ｘの低下とともに小さくなっている。このため、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが０．１以上０．５以下である実施例の方が、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが０．５よりも大きい比較例に比べて、動作電圧ＶＯＰが低いことがわかる。
【００４６】
また、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが０．５の場合には、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが０．４以下の場合と比べて、動作電圧ＶＯＰは若干高いものの、Ａｌ組成比Ｘが０．６以上の比較例と比べると、動作電圧ＶＯＰは十分に低くなっている。また、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが０．１以上０．４以下の範囲では、動作電圧ＶＯＰはさらに低くなっている。
【００４７】
このように、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．５以下に構成することによって、動作電圧ＶＯＰが十分に低下することが判明した。また、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．４以下に構成した場合には、動作電圧ＶＯＰがより十分に低下することが判明した。なお、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘが、０．１以上０．５以下の場合、および、０．１以上０．４以下の場合には、ｐ型第１クラッド層５およびｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘは、それぞれ、上記表１に示した範囲となる。
【００４８】
このような測定結果が得られた理由としては、以下のように考えられる。すなわち、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＩｎＰから構成されるクラッド層において、そのＡｌ組成比Ｘを小さくすると、ドープした不純物がキャリアとして機能し易くなる。このため、ドーピング量が同じであっても、キャリアの数が増加する。一方、クラッド層のＡｌ組成比Ｘを小さくすると、クラッド層のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が小さくなる。このため、クラッド層と発光層（活性層）とのバンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）が小さくなるので、キャリア障壁の高さが低下する。ところが、７８０ｎｍ帯の赤外レーザ光を発振する、ＧａおよびＡｓを含む発光層（活性層）では、６６０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発振する発光層（活性層）などと比べて、そのバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が小さいので、本実施形態のような赤外レーザ光を発振する半導体レーザ素子では、６６０ｎｍ帯の赤色レーザ光を発振する半導体レーザ素子などと比べて、バンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）の減少量が小さい。このため、Ａｌ組成比Ｘを小さくすることによって、クラッド層のバンドギャップエネルギー（Ｅｇ）が低下したとしても、発光層（活性層）とのバンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）の減少量は小さいので、キャリアを発光層（活性層）に閉じ込めるキャリア障壁の高さの低下量も小さい。したがって、十分なキャリア障壁の高さが確保されるとともに、キャリア数が増加するので、十分な量のキャリアが発光層（活性層）に良好に閉じ込められる。その結果、活性層におけるキャリア密度が向上するので、動作電圧が低下すると考えられる。
【００４９】
本実施形態では、上記のように、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．５以下に構成するとともに、ｐ型第１クラッド層５のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．５３以下に構成することによって、容易に、動作電圧を低下させることができる。また、動作電圧を低下させることによって、駆動時の発熱を小さくすることができるので、素子の温度特性を向上させることができる。さらに、上記のように構成することによって、ｎ型クラッド層３およびｐ型第１クラッド層５にドープする不純物量を増加させることなく動作電圧を低下させることができるので、ｎ型クラッド層３およびｐ型第１クラッド層５にドープする不純物量が増加することに起因して、ドープした不純物が活性層４ｃまで拡散されるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、活性層４ｃに不純物が拡散することに起因する半導体レーザ素子の信頼性の低下を抑制することができる。このように、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．５以下に構成するとともに、ｐ型第１クラッド層５のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．５３以下に構成することによって、動作電圧の低下、温度特性の向上、および、信頼性の向上を図ることができるので、良好な素子特性を得ることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．４以下に構成するとともに、ｐ型第１クラッド層５のＡｌ組成比Ｘを０．１以上０．４３以下に構成することによって、より容易に、動作電圧を低下させることができるので、容易に、良好な素子特性を得ることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、ｎ型クラッド層３を、ｐ型第１クラッド層５の厚みよりも大きい厚みに構成することによって、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比を０．１以上０．５以下に構成することに起因して、ｎ型クラッド層３と発光層４（活性層４ｃ）との屈折率差が小さくなるとともに、それによって、発光層４からの光がｎ型クラッド層３に漏れた場合でも、ｎ型クラッド層３に漏れた光が、ｎ型ＧａＡｓ基板１に達するのを抑制することができる。このため、ｎ型ＧａＡｓ基板１に発光層４からの光が吸収されるのを抑制することができるので、発光出力の低下を抑制することができる。その結果、これによっても、良好な素子特性を得ることができる。
【００５２】
また、本実施形態では、ｐ型第１クラッド層５のＡｌ組成比Ｘを、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘよりも大きくすることによって、発光層４とｐ型第１クラッド層５との屈折率差を、発光層４とｎ型クラッド層３との屈折率差に比べて大きくすることができるので、発光層４からの光がｐ型第１クラッド層５側に漏れ難くすることができる。このため、ｐ型コンタクト層９での光吸収を抑制することができるので、容易に、発光出力の低下を抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、ｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘを、ｎ型クラッド層３のＡｌ組成比Ｘ以上に構成することによって、発光層４からの光がｐ型第１クラッド層５側に漏れたとしても、ｐ型第２クラッド層７により、第２クラッド層側に漏れた光が、光を吸収するＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層９に達するのを容易に抑制することができる。このため、ｐ型コンタクト層９に発光層４からの光が吸収されるのを容易に抑制することができるので、より容易に、発光出力の低下を抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、ｐ型第２クラッド層７を、Ａｌ組成比Ｘが発光層４から遠ざかるにしたがって小さくなる組成傾斜を有するように構成することによって、ｐ型第２クラッド層７をウェットエッチングすることにより、ｐ型第２クラッド層７からなるリッジ部７ａを形成する際に、エッチングの選択性を利用して、リッジ部７ａの側壁をリッジ部７ａの上面に対して垂直に近付けることができる。このため、これによっても、動作電圧を低下させることができるので、容易に、温度特性および信頼性を向上させることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、ｐ型第２クラッド層７のＡｌ組成比Ｘを、０．１以上０．５以下に構成することによって、発光出力の低下を抑制しながら、より容易に、動作電圧を低下させることができるので、より容易に、良好な素子特性を得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、ｎ型クラッド層３を、ｐ型第１クラッド層５とｐ型第２クラッド層７との合計厚みよりも大きい厚みに構成することによって、発光層４からの光がｎ型クラッド層３に漏れた場合でも、ｎ型クラッド層３に漏れた光が、ｎ型ＧａＡｓ基板１に達するのを容易に抑制することができるので、ｎ型ＧａＡｓ基板１に発光層４からの光が吸収されるのを容易に抑制することができる。これにより、さらに容易に、発光出力の低下を抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、ｎ型クラッド層３の厚みを、３．３μｍに構成することによって、発光層４とｎ型ＧａＡｓ基板１との間の距離を十分に大きく確保することができるので、発光層４からの光がｎ型クラッド層３に漏れた場合でも、ｎ型クラッド層３に漏れた光が、ｎ型ＧａＡｓ基板１に達するのをより容易に抑制することができる。
【００５８】
また、本実施形態では、半導体レーザ素子の共振器端面に窓構造を設けることによって、共振器端面におけるレーザ光の吸収が抑制されるので、共振器端面での発熱を抑制することができる。これにより、ＣＯＤを有効に防止することができるので、より容易に、素子の信頼性を向上させることができる。
【００５９】
図６〜図１３は、図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための図である。次に、図１〜図４および図６〜図１３を参照して、一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスについて説明する。
【００６０】
まず、図６に示すように、ＭＯＣＶＤ法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長法）を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上面上に、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＩｎＰからなるバッファ層２、約３．３μｍの厚みを有するｎ型（Ａｌ０．４Ｇａ０．６）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｎ型クラッド層３、発光層４、約０．２μｍの厚みを有するｐ型（Ａｌ０．４３Ｇａ０．５７）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなるｐ型第１クラッド層５、約２５ｎｍの厚みを有するｐ型ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層６、および、約１．６μｍの厚みを有するｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型第２クラッド層７を順次成長させる。
【００６１】
なお、発光層４は、図３に示したように、約９ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＡｓからなるｎ側光ガイド層４ｄ上に、量子井戸構造を有する活性層４ｃ、および、約９ｎｍの厚みを有するアンドープＡｌＧａＡｓからなるｐ側光ガイド層４ｅを順次成長させることにより形成する。また、活性層４ｃは、約３．７ｎｍの厚みを有するＧａＡｓからなる２つの井戸層４ａと、約８ｎｍの厚みを有するＡｌＧａＡｓからなる１つの障壁層４ｂとを交互に積層することにより形成する。
【００６２】
さらに、ｐ型第２クラッド層７は、図４に示したように、発光層４から遠ざかるにしたがって、Ａｌ組成比Ｘが小さくなる組成傾斜を有するように形成する。具体的には、ｐ型第２クラッド層７は、発光層４側から順次形成される、（Ａｌ０．４９Ｇａ０．５１）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７１、（Ａｌ０．４７Ｇａ０．５３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７２、（Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７３、（Ａｌ０．４３Ｇａ０．５７）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７４、および、（Ａｌ０．４１Ｇａ０．５９）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層７５から構成されるように形成する。
【００６３】
次に、スパッタ法などを用いて、ｐ型第２クラッド層７上にＺｎＯ層を形成するとともに、フォトリソグラフィ技術およびエッチングにより、ＺｎＯ層の所定領域を除去する。これにより、図７に示すように、ｐ型第２クラッド層７の共振器端面近傍となる領域上に、ＺｎＯ層２０が形成される。
【００６４】
次に、図８に示すように、ＣＶＤ法を用いて、全面にＳｉＯ２層２１を形成する。そして、アニール炉にて、所定温度で熱処理を行い、Ｚｎ拡散源（固相拡散源）であるＺｎＯ層２０から不純物としてのＺｎをｎ型クラッド層３まで固相拡散させる。これにより、ｎ型クラッド層３、発光層４、ｐ型第１クラッド層５、エッチングストップ層６およびｐ型第２クラッド層７の共振器端面近傍に、Ｚｎ（亜鉛）の固相拡散による不純物拡散領域（窓領域）１２が形成される。
【００６５】
続いて、ＺｎＯ層２０およびＳｉＯ２層２１をエッチングにより除去した後、図９に示すように、ｐ型第２クラッド層７の上面上の所定領域に、ＳｉＯ２層２２および２３を形成する。次に、図１０に示すように、ＳｉＯ２層２２および２３をマスクとして、ウェットエッチングにより、ｐ型第２クラッド層７をエッチングストップ層６まで除去する。これにより、ｐ型第２クラッド層７からなるリッジ部７ａおよびサポート部７ｂがそれぞれ形成される。ここで、ｐ型第２クラッド層７は、組成傾斜を有しているため、エッチングの選択性が上下方向（発光層４と垂直方向）で変化する。このため、リッジ部７ａおよびサポート部７ｂの側壁（側面）がリッジ部７ａおよびサポート部７ｂの上面に対してそれぞれ垂直に近づくように形成される。
【００６６】
次に、ＳｉＯ２層２３および端面近傍となる領域のＳｉＯ２層２２を除去した後、残ったＳｉＯ２層２２を選択成長マスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、ＳｉＯ２層２２が形成された領域以外の領域に、約０．４μｍの厚みを有するアンドープＡｌＩｎＰ層８ａと、約０．４μｍの厚みを有するｎ型ＧａＡｓ層８ｂとを順次成長させる。その後、ＳｉＯ２層２２を除去する。これにより、図１１に示すようなアンドープＡｌＩｎＰ層８ａとｎ型ＧａＡｓ層８ｂとから構成される電流ブロック層８が、サポート部７ｂの上面上、サポート部７ｂの側面上、リッジ部７ａの側面上、および、エッチングストップ層６上に形成される。また、図１２に示すように、不純物拡散領域１２のリッジ部７ａの上面上にも電流ブロック層８が形成される。これにより、上記した不純物拡散領域１２への不要な電流注入が抑制される。
【００６７】
続いて、ＭＯＣＶＤ法を用いて、図１３に示すように、全面に、約１．２５μｍの厚みを有するｐ型ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層９を形成する。
【００６８】
この後、図１および図２に示したように、ｐ型コンタクト層９の上面上に、蒸着法を用いて、下層から上層に向かって、約１５ｎｍの厚みを有するＣｒ層（図示せず）と、約１μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約０．２μｍの厚みを有するＰｔ層（図示せず）と、約３μｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とからなるｐ側電極１０を形成する。そして、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面上に、蒸着法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面側から順に、約７ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約２０ｎｍの厚みを有するＧｅ層（図示せず）と、約１６０ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）と、約３０ｎｍの厚みを有するＮｉ層（図示せず）と、約８００ｎｍの厚みを有するＡｕ層（図示せず）とから構成されるｎ側電極１１を形成する。
【００６９】
最後に、リッジ部７ａと垂直方向に劈開（一次劈開）することにより、一対の共振器端面を形成するとともに、リッジ部７ａに沿った方向に劈開（二次劈開）することにより、素子を個別に分離する。このようにして、図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子が形成される。
【００７０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００７１】
たとえば、上記実施形態では、ｎ型クラッド層を、ｐ型第１クラッド層とｐ型第２クラッド層との合計厚みよりも大きい厚みに構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｎ型クラッド層を、ｐ型第１クラッド層とｐ型第２クラッド層との合計厚みと同じ厚み、または、小さい厚みに構成してもよい。この場合に、ｎ型クラッド層の厚みは、ｐ型第１クラッド層と同じ厚み、または、小さい厚みであってもよい。
【００７２】
また、上記実施形態では、ｎ型クラッド層の厚みを、３μｍ以上（３．３μｍ）に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｎ型クラッド層の厚みを、３μｍより小さい厚みに構成してもよい。
【００７３】
また、上記実施形態では、ｐ型第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘを、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘよりも大きくした例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘよりも小さくてもよい。また、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘと同じであってもよい。
【００７４】
なお、上記実施形態では、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘを０．４、ｐ型第１クラッド層のＡｌ組成比Ｘを０．４３、および、ｐ型第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘを０．４９〜０．４１とする具体例を示したが、ｎ型クラッド層、ｐ型第１クラッド層およびｐ型第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘは、上記具体例の値に限定されるものではない。
【００７５】
また、上記実施形態では、ｐ型第２クラッド層を、Ａｌ組成比Ｘが下層から上層に向かって０．０２間隔でステップ状に小さくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型第２クラッド層を、Ａｌ組成比Ｘが０．０２間隔以外の間隔でステップ状に小さくなるように構成してもよい。また、ｐ型第２クラッド層を、Ａｌ組成比Ｘが連続的に小さくなるように構成してもよい。
【００７６】
また、上記実施形態では、ｐ型第２クラッド層を、組成傾斜を有するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型第２クラッド層を、組成傾斜を有しないように構成してもよい。
【００７７】
また、上記実施形態では、ｐ型第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘの最小値が、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘよりも大きくなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型第２クラッド層のＡｌ組成比Ｘの最小値は、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘよりも小さくてもよいし、ｎ型クラッド層のＡｌ組成比Ｘと同じであってもよい。
【００７８】
また、上記実施形態では、ｎ型クラッド層、ｐ型第１クラッド層およびｐ型第２クラッド層を、互いに異なるＡｌ組成比Ｘを有するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｎ型クラッド層、ｐ型第１クラッド層およびｐ型第２クラッド層を、同じＡｌ組成比Ｘを有するように構成してもよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、ｎ型クラッド層、ｐ型第１クラッド層およびｐ型第２クラッド層を、それぞれ、（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））ＹＩｎ（１−Ｙ）Ｐから構成するとともに、その（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））組成比であるＹの値を、０．５とした例を示したが、本発明はこれに限らず、ｎ型クラッド層、ｐ型第１クラッド層およびｐ型第２クラッド層の（ＡｌＸＧａ（１−Ｘ））組成比であるＹの値は、０＜Ｙ＜１の範囲内であれば、０．５以外であってもよい。
【００８０】
また、上記実施形態では、赤外レーザ光のみを発振する単体の半導体レーザ素子に、本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、モノリシック型の多波長半導体レーザ素子に本発明を適用してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、Ｚｎを固相拡散させることによって、窓領域を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、Ｚｎ以外の不純物であるＭｇなどを導入することによって、窓領域を形成してもよい。
【００８２】
また、上記実施形態では、一対の共振器端面の両方に、端面窓構造を設けた例を示したが、本発明はこれに限らず、一対の共振器端面のいずれか一方にのみ、端面窓構造を設けるようにしてもよい。
【００８３】
また、上記実施形態では、ｐ型第２クラッド層の共振器端面近傍となる領域上に、Ｚｎ拡散源（固相拡散源）であるＺｎＯ層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、ｐ型第２クラッド層の全面に、ＳｉＮなどのＺｎ（亜鉛）の拡散を抑制する拡散制御膜を形成するとともに、この拡散制御膜をフォトリソグラフィ技術およびエッチングにより所定形状にパターニングし、その上にＺｎＯ層を形成するようにしてもよい。このように構成した場合には、拡散制御膜が形成されていない領域にＺｎ（亜鉛）を選択的に拡散させることが可能となるので、これによっても、共振器端面近傍に、Ｚｎ（亜鉛）の固相拡散による不純物拡散領域（窓領域）を形成することが可能となる。なお、拡散制御膜は、ＺｎＯ層などの除去の際に除去される。
【００８４】
また、上記実施形態では、ＭＯＣＶＤ法を用いて、半導体各層を結晶成長させた例を示したが、本発明はこれに限らず、ＭＯＣＶＤ法以外の方法を用いて、半導体各層を結晶成長させるようにしてもよい。ＭＯＣＶＤ法以外の方法としては、たとえば、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ：ハライド気相成長法）、および、ガスソースＭＢＥ法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）などが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図２】図１の１００−１００線に沿った断面図である。
【図３】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の発光層の構造を示した断面図である。
【図４】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子のｐ型第２クラッド層の構造を示した断面図である。
【図５】本実施形態による半導体レーザ素子と、比較例による半導体レーザ素子との動作電圧の測定結果を示したグラフである。
【図６】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図７】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための斜視図である。
【図８】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための斜視図である。
【図９】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１０】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１１】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１２】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための斜視図である。
【図１３】図１に示した本発明の一実施形態による半導体レーザ素子の製造プロセスを説明するための断面図である。
【図１４】特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【図１５】特許文献１に開示された従来の半導体レーザ素子の構造を示した断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１                  ｎ型ＧａＡｓ基板（基板）
２                  バッファ層
３                  ｎ型クラッド層（第１クラッド層）
４                  発光層
４ｃ                活性層
５                  ｐ型第１クラッド層（第２クラッド層）
６                  エッチングストップ層
７                  ｐ型第２クラッド層（第３クラッド層）
７ａ                リッジ部
８                  電流ブロック層
９                  ｐ型コンタクト層
１０                ｐ側電極
１１                ｎ側電極
１２                不純物拡散領域、窓領域
【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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【図１５】
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