(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電流狭窄効果が高く、リーク電流が少なく、温度特性が良好で、低閾値電流を示し、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができ、ビームプロファイルが良好な高光出力効率の半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】本半導体レーザ素子は、ｎ−ＡｌＩｎＰクラッド層、超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一クラッド層、ＧａＩｎＰエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層、ＧａＩｎＰ保護層、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層の積層構造を備える。第二クラッド層、保護層、及びコンタクト層をストライプ状に加工する。リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のエッチングストップ層上に、ｐ側電極を被覆、形成する。ｐ側電極はリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のエッチングストップ層上に直接被覆され、コンタクト層のみでオーミック接合が成され、電流狭窄を行う。【選択図】図１
2004134770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　第１の導電型の半導体基板上に、少なくとも、第１の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、及び第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を順次有する積層構造と、積層構造のうち第２の導電型の化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在して、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を、直接、被覆しており、
　リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度が、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高いことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
　エッチングストップ層として機能するＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層がリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
金属膜からなる第２の導電側の電極が、リッジ上面、リッジ側面、及びＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層上に延在して、リッジ上面、リッジ側面、及びＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層を、直接、被覆している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】
　第１の導電型がｎ型、第２の導電型がｐ型、及び第２の導電側の電極がｐ側電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
　リッジのストライプ幅が１０μｍ以上であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
　積層構造が、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一つの層からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、並びにｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を、順次、積層してなる積層構造であって、
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層が、ストライプ状のリッジに加工されて電流狭窄構造を構成していることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
　超格子活性層部は、少なくとも一つの量子井戸層、量子井戸層を挟む障壁層、及び光ガイド層からなるＳＣＨ（Separated Confinement Heterostracture ）構造として構成され、量子井戸層がＡｌxＧａ1-xＩｎＰ（０≦ｘ＜１）、障壁層がＡｌyＧａ1-yＩｎＰ（０＜ｙ≦１）で、Ａｌ組成が（ｘ＜ｙ）の関係になっ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】
超格子活性層部が、複数層の量子井戸層と、量子井戸層を挟む障壁層と、光ガイド層とからなる多重量子井戸構造として構成されてい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。
【請求項８】
　第１の導電型の半導体基板上に、少なくとも、第１の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、及び第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を順次有する積層構造と、積層構造のうち第２の導電型の化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　絶縁膜が、リッジ上面をストライプ状に露出させるようにして、リッジ側面及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、絶縁膜から露出したリッジ上面、更に絶縁膜を介してリッジ側面及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度が、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高いことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項９】
　エッチングストップ層として機能するＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層がリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　絶縁膜が、リッジ上面を露出させるようにして、リッジ側面、及びリッジ脇のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、絶縁膜から露出したリッジ上面、更に絶縁膜を介してリッジ側面及びリッジ脇のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層上に延在していることを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
　第１の導電型がｎ型、第２の導電型がｐ型、及び第２の導電側の電極がｐ側電極であることを特徴とする請求項８又は９に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１１】
　リッジのストライプ幅が１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１０に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１２】
　積層構造が、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一つの層からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、並びにｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を、順次、積層してなる積層構造であって、
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層が、ストライプ状のリッジに加工されて電流狭窄構造を構成していることを特徴とする請求項１１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１３】
　超格子活性層部は、少なくとも一つの量子井戸層、量子井戸層を挟む障壁層、及び光ガイド層からなるＳＣＨ（Separated Confinement Heterostracture ）構造として構成され、量子井戸層がＡｌxＧａ1-xＩｎＰ（０≦ｘ＜１）、障壁層がＡｌyＧａ1-yＩｎＰ（０＜ｙ≦１）で、Ａｌ組成が（ｘ＜ｙ）の関係になっていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１４】
超格子活性層部が、複数層の量子井戸層と、量子井戸層を挟む障壁層と、光ガイド層とからなる多重量子井戸構造として構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１５】
　第１の導電型の半導体基板上に、少なくとも、第１の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、及び第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を順次有する積層構造と、積層構造のうち第２の導電型の化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　絶縁膜が、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層をストライプ状に露出させるようにして、リッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、絶縁膜から露出したリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、更に絶縁膜を介してリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度が、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高いことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項１６】
　エッチングストップ層として機能するＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層が、リッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　絶縁膜が、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層を露出させるようにして、リッジ脇のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、絶縁膜から露出したリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層上に延在し、更に絶縁膜を介してリッジ脇のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層上に延在していることを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１７】
　第１の導電型がｎ型、第２の導電型がｐ型、及び第２の導電側の電極がｐ側電極であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１８】
　リッジのストライプ幅が１０μｍ以上であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体レーザ素子。
【請求項１９】
　積層構造が、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一つの層からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、並びにｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を、順次、積層してなる積層構造であって、
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層が、ストライプ状のリッジに加工されて電流狭窄構造を構成していることを特徴とする請求項１８に記載の半導体レーザ素子。
【請求項２０】
　超格子活性層部は、少なくとも一つの量子井戸層、量子井戸層を挟む障壁層、及び光ガイド層からなるＳＣＨ（Separated Confinement Heterostracture ）構造として構成され、量子井戸層がＡｌxＧａ1-xＩｎＰ（０≦ｘ＜１）、障壁層がＡｌyＧａ1-yＩｎＰ（０＜ｙ≦１）で、Ａｌ組成が（ｘ＜ｙ）の関係になっていることを特徴とする請求項１９に記載の半導体レーザ素子。
【請求項２１】
超格子活性層部が、複数層の量子井戸層と、量子井戸層を挟む障壁層と、光ガイド層とからなる多重量子井戸構造として構成されていることを特徴とする請求項２０に記載の半導体レーザ素子。
【請求項２２】
　ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を順次エピタキシャル成長させる工程と、
　ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をストライプ状にエッチング加工する工程と、
　ストライプ状ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をエッチングマスクにしてＧａＩｎＰ保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層をエッチングし、ストライプ状リッジに加工すると共にリッジ脇にＧａＩｎＰエッチングストップ層を露出させる工程と、
　ｐ側電極を構成する金属膜をリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層上、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成する工程と
　を有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２３】
　ＧａＩｎＰ保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層をエッチングする工程では、酢酸：過酸化水素水：塩酸を用いたウェットエッチング法によりエッチングすることを特徴とする請求項２２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２４】
　ｐ型化合物半導体層をｎ型化合物半導体層に、ｎ型化合物半導体層をｐ型化合物半導体層に、それぞれ、逆の導電型にしたことを特徴とする請求項２２又は２３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２５】
　ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を順次エピタキシャル成長させる工程と、
　ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をストライプ状にエッチング加工する工程と、
　ストライプ状ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をエッチングマスクにしてＧａＩｎＰ保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層をエッチングし、ストライプ状リッジに加工すると共にリッジ脇にＧａＩｎＰエッチングストップ層を露出させる工程と、
　絶縁膜を基板全面に成膜する工程と、
　絶縁膜をエッチングして、リッジ上面をストライプ状に露出させる工程と、
　ｐ側電極を構成する金属膜をリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層上、更に絶縁膜を介してリッジ側面及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成する工程と
　を有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２６】
　絶縁膜をエッチングして、リッジ上面を露出させる工程では、更にリッジ側面、リッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層を露出させ、ｐ側電極を形成する工程では、ｐ側電極を構成する金属膜を、露出したリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成し、更に絶縁膜を介してリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成することを特徴とする請求項２５に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２７】
　ＧａＩｎＰ保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層をエッチングする工程では、酢酸：過酸化水素水：塩酸を用いたウェットエッチング法によりエッチングすることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２８】
　ｐ型化合物半導体層をｎ型化合物半導体層に、ｎ型化合物半導体層をｐ型化合物半導体層に、それぞれ、逆の導電型にしたことを特徴とする請求項２７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、半導体レーザ素子及びその製造方法に関し、更に詳細には、電流狭窄効果が高く、リーク電流が少なく、温度特性が良好な高出力半導体レーザ素子、特に書き換え型の光ディスク等の情報処理機器の光源用として、更にはプロジェクター用光源、溶接機等の民生用及び産業機器用光源として用いられる高出力半導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　近年、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）等の書き換え型の光ディスク等の情報処理機器の光源として、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体の積層構造からなる６００ｎｍ帯の高出力半導体レーザが実用化されている。
　６００ｎｍ帯は赤色可視波長であるという特長を活かして、特に、ブロードエリア型の６００ｎｍ帯高出力半導体レーザが、産業用機器、位置制御機器、医療用機器、プロジェクター等の光源用に使われようとしている。また、高出力半導体レーザを利用した、レーザ溶接機、レーザ加工機等も使われ始めている。
　今後、これらの用途において、更なる高出力化が要求されるようになると予想されている。高出力化を実現するためには、閾値電流を下げることが有効であるから、そこで、閾値電流を低減させ、光出力効率を高める電流狭窄構造を有し、更にはリーク電流を低減し、良好な温度特性を示す半導体レーザ素子の開発が要望されている。
【０００３】
　また、これらの用途に使われる半導体レーザ素子には、レーザ光のスポット形状を制御するために、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることが重要である。
　特に、光を導波する活性層のストライプ幅が数十μｍから数百μｍのブロードエリア型の高出力半導体レーザは、その特長から固体レーザ励起用光源、あるいはＳＨＧ結晶等を使用した波長変換用光源に使用されている。このようなブロードエリア型の高出力半導体レーザでは、用途によっては、マイクロレンズで集光することが必要である。そこで、より高い集光効率を得るために、横方向に関し急峻なトップハット形状のＮＦＰ（Near Field Pattern）を示す半導体レーザ素子が必要となる。
【０００４】
従来の第１の半導体レーザ素子
　ここで、図８を参照して、従来の一般的な埋め込みリッジ型利得導波構造のＡｌＧａＩｎＰ系６００ｎｍ帯赤色半導体レーザ素子（以下、従来の第１の半導体レーザ素子と言う）の構成を説明する。図８は、従来の第１の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
　従来の第１の半導体レーザ素子５００は、図８に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１上に、順次、成長させた、バッファ層５０２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層５０３、少なくとも一つの量子井戸構造を有すＡZＧａ1-ZＩｎＰからなるＳＣＨ超格子活性層５０４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層５０５、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層５０６、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層５０７、ＧａＩｎＰからなる保護層５０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９の積層構造を備えている。
　バッファ層５０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層である。
【０００５】
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７、ＧａＩｎＰ保護層５０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９は、ストライプ状リッジとして形成され、リッジ上面を除いて、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６上には、ｎ−ＧａＡｓからなる電流阻止層５１０が被覆されている。
　ｐ側電極５１１がｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９及びｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０上に形成され、ｎ側電極５１２がｎ型ＧａＡｓ基板５０１の裏面に形成されている。
【０００６】
　次に、図９及び図１０を参照して、上述の従来の第１の半導体レーザ素子５００の製造方法を説明する。図９（ａ）から（ｃ）及び図１０（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、従来の方法に従って従来の第１の半導体レーザ素子５００を製造する際の工程毎の断面図である。
　まず、図９（ａ）に示すように、第一のエピタキシャル成長工程で、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor phase Epitaxy ）法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ）法等の有機金属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ基板５０１上に、順次、バッファ層５０２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰｎ型クラッド層５０３、ＧａＩｎＰ超格子活性層５０４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層５０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７、ＧａＩｎＰ保護層５０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９をエピタキシャル成長させて、ダブルヘテロ構造を有する積層体を形成する。
　エピタキシャル成長に際し、ドーパントとして、ｎ側にはＳｉやＳｅを、ｐ側にはＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ等を使用する。
【０００７】
　次に、図９（ｂ）に示すように、形成した積層体のｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９上に、例えばプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜５１３′を形成する。
次に、図９（ｃ）に示すように、ＳｉＯ2膜５１３′上にレジスト膜を成膜し、写真触刻によりパターニングしてストライプ状のレジストマスク５１４を形成する。続いて、レジストマスク５１４をマスクにして、ＳｉＯ2膜５１３′をエッチングして、ストライプ状のＳｉＯ2膜５１３を形成する。
【０００８】
　次に、図１０（ｄ）に示すように、このストライプ状のＳｉＯ2膜５１３をマスクにして、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９、ＧａＩｎＰ保護層５０８、及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７をエッチングして、ストライプ状リッジに加工する。
【０００９】
　ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９をエッチングする際には、これを選択的に除去できるエッチャント、例えばりん酸系エッチャントを用いてウエットエッチングを行う。エッチングの際、ＧａＩｎＰ保護層５０８が設けられていることにより、そこでエッチングの進行が停止し、またｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７は、空気中に露出しないので、酸化されることはない。
　続いて、ＧａＩｎＰ保護層５０８のエッチングには、例えば塩酸系エッチャントを用いたウエットエッチングを行う。この際、必要以上に長い時間エッチングを行うと、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７及びＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６をもエッチングされてしまうので、エッチング時間の制御が必要である。ＧａＩｎＰ保護層５０８のエッチング時、同時に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９の両脇のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７も、多少エッチングされるものの、ＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６に至らない。
　次に、ＧａＩｎＰ保護層５０８のエッチング時に残留したｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７を例えば硫酸系エッチャントを用いてエッチングを行う。エッチングは、ＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６が設けられているので、ＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６が表出した時点で停止する。
【００１０】
　次に、第二のエピタキシャル成長工程に移行する。第二のエピタキシャル成長工程では、図１０（ｅ）に示すように、ストライプ状のＳｉＯ2膜５１３を選択成長マスクとして用い、ＭＯＶＰＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法を適用して、斜面状のリッジ側面上及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層５０６上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０をエピタキシャル成長させる。
　次に、ストライプ状のＳｉＯ2マスク５１３をエッチングして除去する。
【００１１】
　最後に、図１０（ｆ）に示すように、ｐ側電極５１１をｐ−ＧａＡｓコンタクト層５０９及びｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０上に形成し、ｎ−ＧａＡｓ基板５０１の裏面を研磨して所定の基板厚さに調整し、次いで裏面にｎ側電極５１２を形成する。これにより、図８に示す積層構造を有するレーザ用半導体ウエハを得ることが出来る。
　次いで、このレーザ用半導体ウエハをリッジストライプ方向と垂直方向にへき開することにより、一対の共振器反射面を持つ半導体レーザ素子５００を作製することができる。
【００１２】
　上述のようなリッジ構造を採用することにより、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７に対して電流阻止機能を有効に果たすことができ、ｐ側電極５１１から注入された電流がｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０により狭窄されて、活性層５０４に流れる。閾値電流以上の電流が流れると、電子と正孔とが効率よく再結合し、レーザ光が発振する。
【００１３】
　ところで、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０を用いた上述したような電流狭窄構造を採用すると、光学的には半導体レーザ素子の光損失が増大するので、発振閾値電流の増大につながるという問題があった。
　即ち、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０の屈折率がｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一及び第二クラッド層５０５、５０７の屈折率よりも大きいので、光は、リッジ状のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７では吸収されないものの、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７のリッジ脇のｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０で吸収されてしまうからである。
【００１４】
　この結果として、活性層５０４より発生した光は、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層５０７にしみ出し、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０に近づくと押し戻されるような挙動を示すため、横方向に延在する領域のｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０で実効屈折率は低くなる。即ち、活性層５０４の横方向に屈折率差が生じるために、屈折率光導波がなされる。
　このため、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層を採用した構造では、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０で生じる光吸収が、レーザ発振上で光損失となり、閾値電流が増加するという問題が生じていた。
【００１５】
従来の第２の半導体レーザ素子
　そこで、半導体レーザ素子の低閾値電流を実現するために、実屈折率光導波を利用する方法、つまり図１１のｎ−ＧａＡｓ電流阻止層５１０に変えてｎ−ＡｌＩｎＰ層を電流阻止層として設けた実屈折率光導波型の半導体レーザ素子（以下、従来の第２の半導体レーザ素子と言う）が、半導体レーザ国際会議（手稿集２４３頁、１９９４年）で小林隆二らによって提案されている。
　ここで、図１１を参照して、従来の第２の半導体レーザ素子の構成を説明する。図１１は従来の第２の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
　従来の第２の半導体レーザ素子４００は、図１１に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板４１０上に、順次成長させた、ｎ−ＧａＡｓバッファ層４０６、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０２、ＭＱＷ活性層４０１、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３、及びｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４０４の積層構造を備えている。
【００１６】
　積層構造のうち、ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層４０４、及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３の上部層はストライプ状リッジに加工されている。リッジ側面、及びリッジ脇のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３の下部層が、ＡｌＩｎＰ電流阻止層４０７及びｎ−ＧａＡｓ電流阻止層４０８の積層構造で被覆され、更に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０９で埋め込まれている。
　ｐ側電極４１２がｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０９上に、ｎ側電極４１１がｎ−ＧａＡｓ基板４１０の裏面に、それぞれ、形成されている。
【００１７】
　従来の第２の半導体レーザ素子４００では、リッジ側面、及びリッジ脇のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３上に形成されたＡｌＩｎＰ電流阻止層４０７は、電流阻止層として機能すると同時に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３との屈折率差によって横方向の光閉じ込め層として機能する。
　半導体レーザ素子４００では、ＡｌＩｎＰがＡｌＧａＩｎＰクラッド層より屈折率が低く、光吸収もないので、内部損失が小さく、発振閾値電流を低減できること、及び光出力効率が増加することが確認されている。
【００１８】
　また、ｎ−ＡｌＩｎＰを電流阻止層として採用した別例が、特開２００１−１８５８１８号により提案されている。これによれば、第一のエピタキシャル成長工程で、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３を成長させずに、先に、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層４０７を成長させる。
　次いで、エッチングによりｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層４０７をストライプ状のリッジ形状になるように形成し、第二のエピタキシャル成長工程でｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３を成長させる方法である。
【００１９】
従来の第３の半導体レーザ素子
　また、特開平５−２９９７６７号では、図１２に示すように、電流阻止層にｎ−ＡｌＩｎＰを採用した半導体レーザ素子（以下、従来の第３の半導体レーザ素子と言う）が提案されている。
　この半導体レーザ素子２００は、図１２に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、順次、成長させた、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２０２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０３、ＧａＩｎＰ活性層２０４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一光ガイド層２０５、ｐ−ＧａＩｎＰ第二光ガイド層２０６、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７、及びＧａＩｎＰ保護層２０８の積層構造を備えている。
　積層構造のうち、ＧａＩｎＰ保護層２０８及びｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７には逆台形状の溝２０７ａがエッチング加工により形成され、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０９で埋め込まれている。そして、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０９上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１０が積層されている。
【００２０】
　従来の第３の半導体レーザ素子２００では、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７の屈折率がストライプ内部のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０９の屈折率よりも小さいので、レーザ光は、この屈折率差によりストライプ内に有効に閉じ込められる。
　更に、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７のバンドギャップが活性層２０４のバンドギャップよりもかなり大きいので、電流阻止層によるレーザ光の光吸収が無くなり、大幅に光導波路の損失を減少させることができるので、閾値電流の低減を図ることができる。
　また、前掲公報によれば、半導体レーザ素子２００では、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７のＡｌ組成が、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０９のＡｌ組成より高く設定されているので（最大でＡｌＩｎＰ）、実屈折率導波構造を実現しており、大幅に導波路の損失を低減できるとしている。
【特許文献１】特開平５−２９９７６７号（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
　しかし、上述した従来の第２及び第３の半導体レーザ素子を含めて、従来の高出力半導体レーザ素子には以下のように問題があった。
従来の第２の半導体レーザ素子の問題
　従来の第２の半導体レーザ素子４００の第１の問題は、ＭＯＶＰＥ法、ＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法によりＡｌＩｎＰ電流阻止層をリッジ側面及びリッジ脇に再成長させる際、ＡｌＩｎＰの格子定数が、リッジ脇の平坦部とリッジ側面の傾斜部との間で大きく異なることに起因して、結晶歪がＡｌＩｎＰ電流阻止層に生じる。このために、レーザ特性及び信頼性に悪影響が生じることである。
【００２２】
　再成長の際の結晶歪の発生は、ＡｌＩｎＰ電流阻止層の有機金属気相成長に際し、リッジ脇の平坦部とリッジ側面の傾斜部との間でＡｌＩｎＰの格子定数が大きく異なることに起因して、相互に異なる二種類以上の結晶面が成長面に形成され、原料種の偏析が生じるからである。相互に異なる二種類以上の結晶面では、Ａｌ及びＩｎの拡散係数が結晶表面同士で相互にそれぞれ異なるので、またＡｌとＩｎの結晶への取り込まれ易さが結晶表面同士で相互に異なるので、この結果、原料種の偏析が生じる。
　このために、電流阻止層としてリッジ側面及びリッジ脇にｎ−ＡｌＩｎＰ層を設けた従来の第２の半導体レーザ素子４００は、短波長レーザ素子に対する高温動作特性、あるいは高出力レーザ素子に対する高温高出力特性等の厳しい動作特性が要求される用途には、不適であると考えられる。
【００２３】
　従来の第２の半導体レーザ素子の第２の問題は、電流阻止層として設けたＡｌＩｎＰの熱伝導性がＧａＡｓよりも悪いために、活性層で光に転換しなかった電流から発生した熱を効率よく逃がすことが出来ないこと、従って半導体レーザ素子の温度特性が悪いということであった。
【００２４】
　利点として、従来の第２の半導体レーザ素子では、屈折率がｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一及び第二クラッド層より小さいｎ−ＡｌＩｎＰを電流阻止層として採用しているので、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層での光吸収は減少し、導波路損失は低減され、低閾値電流及び高光出力効率を実現できる。これは、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層のＡｌ組成がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも高いことが寄与しているからである。
　ＡｌＧａＩｎＰ系材料はＡｌ組成が高いほど低屈折率を示すので、電流阻止層としてＡｌＩｎＰに代えてｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりもＡｌ組成の高いＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いても同じ効果が期待できる。
【００２５】
従来の第３の半導体レーザ素子の問題
　従来の第３の半導体レーザ素子２００は、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７にストライプ状の溝を形成し、溝をクラッド層で埋め込むというレーザ構造を備えているので、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７をエッチングして溝を形成する際のプロセス上の問題から、期待するレーザ特性を得ることが困難であるという問題を有する。
　即ち、従来の第３の半導体レーザ素子２００の製造に際し、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７にストライプ状の溝を開口した後、クラッド層２０９の再成長を行っているが、電流阻止層２０７は、Ａｌ組成の高い結晶層であるから、エッチングによって大気中に曝されると、結晶表面が直ぐに酸化する。この結果、結晶性の良好なクラッド層２０９結晶を再成長させることが困難になる。因みに、半導体レーザ素子２００では、大気中に露出する電流阻止層の膜厚が片側０. ４μｍ以上にもなる。
　この結果、半導体レーザ素子２００を動作させた際、表面酸化した電流阻止層２０７とクラッド層２０９の界面に界面準位が多数発生し、その界面順位に起因して、リーク電流が発生する恐れがある。
【００２６】
　また、半導体レーザ素子２００の製造プロセスでは、ｎ−ＡｌＩｎＰ電流阻止層２０７にストライプ状の溝を開口する際、Ａｌ組成比の高い電流阻止層を選択的にエッチングするために、濃硫酸等のエッチャントを用いている。
　しかし、選択比を高く設定し過ぎると、ＧａＩｎＰ保護層２０８のエッチングに時間を要し、逆に選択比を小さくすると、ＧａＩｎＰ第二の光ガイド層２０６がエッチングされるという問題がある。このために、選択性を確保するエッチング条件の設定が難しく、その結果、エッチング量を制御するのが困難になり、プロセス上でバラツキが生じる原因となっていた。
【００２７】
　従来の第１から第３の半導体レーザ素子とは別に、特開平５−２１８９６号では、閾値電流を低減させるには、障壁差を最も大きくとれるＡｌＩｎＰをクラッド層に採用すれば有効であること、ＡｌＩｎＰ等のＡｌ組成比の大きなＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層への高濃度ドーピングが困難でことの解決手段として、ガスソースＭＢＥ法を用いて不純物ドーピングを行うことを提案している。
　しかし、前掲公報は、ドーピング手段のみ示しており、電流狭窄についてはＳｉＯ2絶縁膜を利用したもののみを提示し、屈折率導波には言及していない。しかし、この構造では、横モードの光閉じ込め制御を充分に行うことが難しく、屈折率導波を実現することはできない。
【００２８】
　以上の課題の説明から判るように、Ａｌ組成の高いＡｌＧａＩｎＰ層をクラッド層に採用して屈折率導波を実現させようとした場合、電流阻止層には、よりＡｌ組成比の高いｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層の採用が好ましい。
　しかし、電流阻止層にＡｌ組成比の高いｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層を採用すると、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層のＡｌ組成が高い程、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層との間の屈折率差を大きくすることが難しくなり、実効屈折率が小さくなるので、光閉じ込めが弱くなってしまう。
　一方、ｐ−クラッド層にＡｌＩｎＰを採用すると、ＡｌＩｎＰよりＡｌ組成の高い材料を電流阻止層として選択することが実際には難しいので、屈折率差が殆ど無くなるといった問題が生じる。
【００２９】
　また、高いＡｌ組成のＡｌＧａＩｎＰへのドーピング最適化が出来たとしても、Ａｌ組成の高いＡｌＧａＩｎＰのエッチングは前述のように難しく、ストライプ状リッジ形成のエッチング・コントロールができるようなプロセスは見当たらない。
　つまり、ＡｌＧａＩｎＰやＡｌＩｎＰのようなＡｌ組成比の高いＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体層のエッチングは、エッチングレートが極端に速いために、クラッド層の膜厚が薄いときには、前述のように、エッチング制御が困難である。即ち、屈折率差の制御が可能な形状にエッチングするためのエッチング深さを制御することが困難であって、良好な形状のリッジ形成や、ｐ−クラッド層の第二次エピタキシャル選択成長のためのリッジストライプの形成が難しい。
【００３０】
　例えば、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層を採用した埋め込みリッジ型の利得導波構造では、光を発生させる活性層と電流阻止層までの縦方向の距離でガイディングの機構が決定されるので、効率のよい電流狭窄と高い屈折率差を得るには、その距離を充分に小さくすることが必要となる。
　これは、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層による埋め込みリッジ型の利得導波構造に限ることではないのであって、効率のよい電流狭窄と高い屈折率差を得るためには、電流阻止層や、クラッド層に採用されるＡｌ組成比の高いＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層のエッチングコントロールが必要となるが、現実には、エッチングコントロールは難しい。
【００３１】
　繰り返して説明すると、埋め込みリッジ型のＤＨ(Double Hetero）構造の６００ｎｍ帯赤色半導体レーザでは、充分な光閉じ込めと、効率のよい電流狭窄ができるリッジ構造を形成することが最も重要なことの一つであって、そのためにはリッジをエッチング加工する際に正確なエッチング制御ができることである。
　また、ブロードエリア型の高出力半導体レーザ素子では、ストライプ幅が数十μｍから数百μｍにもなるため、そのＮＦＰが急峻なトップハット形状の横多モードプロファイルを示すことが望まれる。そのためには、活性層から電流阻止層までの距離が充分に小さな値になっていることが必要である。
【００３２】
　しかし、従来の半導体レーザ素子では、活性層から電流阻止層までの距離を充分に小さくすることが難しいために、良好なガイディング機構を得ることが難しい。
　また、横方向の光閉じ込めが弱くなり、その結果、電流狭窄の効率も悪くなりＮＦＰのプロファイルが、裾をひいたようなガウシアン型となってしまい、集光効率が悪く、使い難いレーザとなってしまっていた。
【００３３】
　本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、上記問題を解決して、電流狭窄効果が高く、リーク電流が少なく、温度特性が良好で、低閾値電流を示し、かつレーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができ、ビームプロファイルが良好で、高効率の高光出力半導体レーザ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
　上記目的を達成するために、本発明に係る半導体レーザ素子（以下、第１の発明という）は、第１の導電型の半導体基板上に、少なくとも、第１の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、及び第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を順次有する積層構造と、積層構造のうち第２の導電型の化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在して、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を、直接、被覆しており、
　リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度が、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高いことを特徴としている。
【００３５】
　第１の発明の好適な実施態様では、エッチングストップ層として機能するＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層がリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、リッジ上面、リッジ側面、及びＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層を介してリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在して、リッジ上面、リッジ側面、及びＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層を介してリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を被覆している。
【００３６】
　第１の導電型がｎ型のときには、第１の発明に係る半導体レーザ素子は、ｎ型半導体基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部と超格子活性層部を挟むｎ−ＡｌＩｎＰクラッド層及びｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層とを少なくとも有する積層構造と、積層構造のうちｐ型化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　金属膜からなるｐ側電極が、リッジ上面、リッジ側面、リッジ脇のｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層を、直接、被覆しており、
　リッジ上面のｐ型化合物半導体層のキャリア濃度が、ｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高い。
【００３７】
　また、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層がエッチングストップ層としてリッジ脇のｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層上に延在しているときには、金属膜からなるｐ側電極が、リッジ上面、リッジ側面、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層を介してリッジ脇のｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体層を、直接、被覆しており、
　リッジ上面のｐ型化合物半導体層のキャリア濃度が、ｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高い。
【００３８】
　第１の発明では、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部とのバンドギャップ差を大きくとれるＡｌＩｎＰをクラッド層に採用して、障壁差を高くとることにより、注入キャリアのオーバーフローを低減させ、リーク電流が少なく、閾値電流が低く、温度特性が良好な半導体レーザ素子を実現している。
【００３９】
　また、第１の発明では、リッジ上面の第２の導電型又はｐ型化合物半導体層のキャリア濃度を第２の導電型又はｐ型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高くすることにより、リッジ上面でオーミック接合を形成し、リッジ脇でショットキー接合を形成している。
　リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇の化合物半導体層上にｐ側電極を直接被覆、形成した構造にし、かつリッジ脇でショットキー接合を形成しているので、リッジ領域のみが電流経路になるように電流狭窄され、活性層部からしみ出した光はｐ側電極との界面で反射されるので、レーザ光がストライプ領域に閉じ込められ、光損失が小さくなる。
　即ち、効率の良い電流狭窄と、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることが可能となり、高光出力効率の半導体レーザが実現できる。特に、光が導波される超格子活性層部のストライプ幅がリッジのストライプ幅が１０μｍ以上のブロードエリア型の高出力半導体レーザ素子、例えば１０ｍＷ以上の高出力半導体レーザ素子に第１の発明を適用することにより、ＮＦＰの横多モードプロファイルが急峻なトップハット形状を示す集光効率の良い半導体レーザ素子を実現することができる。
【００４０】
　第１の発明の好適な実施態様では、超格子活性層部は、少なくとも一つの量子井戸層、量子井戸層を挟む障壁層、及び光ガイド層からなるＳＣＨ（Separated Confinement Heterostructure ）構造として構成され、量子井戸層がＡｌXＧａ1-XＩｎＰ（０≦ｘ＜１）、障壁層がＡｌYＧａ1-YＩｎＰ（０＜ｙ≦１）で、Ａｌ組成が（ｘ＜ｙ）の関係になっている。
　超格子活性層部は、単一量子井戸構造でも、複数の量子井戸構造を有する多重量子井戸構造でも良い。単一量子井戸構造では、超格子活性層部が、単層の量子井戸層と、量子井戸層を挟む光ガイド層とからなる量子井戸構造として構成されている。また、多重量子井戸構造では、超格子活性層部が、複数層の量子井戸層と、量子井戸層を挟む障壁層及び光ガイド層とからなる量子井戸構造として構成されている。
【００４１】
　第１の発明の具体的な実施態様では、積層構造が、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一つの層からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、並びにｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を、順次、積層してなる積層構造であって、
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層が、ストライプ状のリッジに加工されている。
【００４２】
　また、次の第２及び第３の発明のように、ＳｉＯ2やＡｌＮ等の絶縁膜をリッジ側面及びリッジ脇の化合物半導体層上に形成し、次いでｐ側電極を絶縁膜から露出したリッジ上面上に、及びリッジ側面とリッジ脇の絶縁膜上に形成しても良い。
これにより、リーク電流を抑制する効果を高め、半導体レーザ素子の実装時のマウント制御性、放熱性等を向上させることができる。
【００４３】
　つまり、本発明に係る別の半導体レーザ素子（以下、第２の発明という）は、第１の導電型の半導体基板上に、少なくとも、第１の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、及び第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を順次有する積層構造と、積層構造のうち第２の導電型の化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　絶縁膜が、リッジ上面をストライプ状に露出させるようにして、リッジ側面及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、絶縁膜から露出したリッジ上面、更に絶縁膜を介してリッジ側面及びリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度が、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高いことを特徴としている。
【００４４】
　更に、本発明に係る更に別の半導体レーザ素子（以下、第３の発明という）は、第１の導電型の半導体基板上に、少なくとも、第１の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ系超格子活性層部、及び第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層を順次有する積層構造と、積層構造のうち第２の導電型の化合物半導体層からなる上部をストライプ状リッジに加工してなる電流狭窄構造とを備え、
　絶縁膜が、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層をストライプ状に露出させるようにして、リッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　金属膜からなる第２の導電側の電極が、絶縁膜から露出したリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、更に絶縁膜を介してリッジ脇の第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層上に延在し、
　リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度が、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より高いことを特徴としている。
【００４５】
　第２及び第３の発明で、絶縁膜の膜厚は０．０５μｍから２．００μｍである。絶縁膜として、例えばＳｉＯ2　、ＳｉＮ、ＡｌＮ等が用いられる。
第２及び第３の発明に係る半導体レーザ素子は、第１の発明に係る半導体レーザ素子と同様の好適な実施態様を有する。
【００４６】
　第１から第３の発明に係る半導体レーザ素子は、好適には、リッジのストライプ幅が１０μｍ以上である。また、好適には、リッジ上面の第２の導電型の化合物半導体層のキャリア濃度は、は、第２の導電型のＡｌＩｎＰクラッド層のキャリア濃度より、少なくとも１０倍高い。
　第１から第３の発明に係る半導体レーザ素子は、素子単体ではなく、アレイ状又はスタック状に配列した構造にした半導体レーザアレイ又は半導体レーザスタックであっても良い。
【００４７】
　本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法(以下、第１の発明方法という)は、第１の発明に係る半導体レーザ素子を製造する方法であって、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を順次エピタキシャル成長させる工程と、
　ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をストライプ状にエッチング加工する工程と、
　ストライプ状ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をエッチングマスクにしてＧａＩｎＰ保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層をエッチングし、ストライプ状リッジに加工すると共にリッジ脇にＧａＩｎＰエッチングストップ層を露出させる工程と、
　ｐ側電極を構成する金属膜をリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層上、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成する工程と
　を有することを特徴としている。
【００４８】
　第１の発明方法では、リッジを形成した後、リッジ脇に化合物半導体層を再成長させることなく、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上にｐ側電極を直接形成しているので、第二のエピタキシャル成長工程を必要としないという利点を有する。
【００４９】
　第１の発明方法の好適な実施態様では、ＧａＩｎＰからなる保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層をエッチング加工する工程では、酢酸：過酸化水素水：塩酸を用いたウェットエッチング法によりエッチングする。
　ＡｌＩｎＰクラッド層を採用したレーザ構造では、従来、Ａｌの反応性が高いため、ストライプ状のリッジを良好な形状で形成するのが困難であったが、酢酸：過酸化水素水：塩酸のエッチャントを使用したウェットエッチングを行うことにより、再現性良く、所望形状のリッジを形成することができる。
　また、第１の発明方法において、ストライプ状のリッジを形成する際のエッチャントに加える過酸化水素水は、効果が小さくならない程度に最適な量に調整することが好ましい。過酸化水素水が薄くなると、酸化剤としての効果が薄れ、またＧａＩｎＰ保護層上に残留するＡｓを除去する時間を制御できなくなり、エッチング時間にバラツキができてしまい、再現性の良いプロセスができなくなってしまう。
【００５０】
　本発明に係る別の半導体レーザ素子の製造方法(以下、第２の発明方法という)は、第２の発明に係る半導体レーザ素子を製造する方法であって、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層、ｎ−ＡｌＩｎＰからなるｎ型クラッド層、超格子活性層部、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第一ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層、ｐ−ＡｌＩｎＰからなる第二ｐ型クラッド層、ＧａＩｎＰからなる保護層、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層を順次エピタキシャル成長させる工程と、
　ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をストライプ状にエッチング加工する工程と、
　ストライプ状ｐ−ＧａＡｓコンタクト層をエッチングマスクにしてＧａＩｎＰ保護層及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層をエッチングし、ストライプ状リッジに加工すると共にリッジ脇にＧａＩｎＰエッチングストップ層を露出させる工程と、
　絶縁膜を基板全面に成膜する工程と、
　絶縁膜をエッチングして、リッジ上面をストライプ状に露出させる工程と、
　ｐ側電極を構成する金属膜をリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層上、更に絶縁膜を介してリッジ側面及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成する工程と
　を有することを特徴としている。
【００５１】
　また、第３の発明に係る半導体レーザ素子を製造する際には、第２の発明方法において、絶縁膜をエッチングして、リッジ上面を露出させる工程では、更にリッジ側面、リッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層を露出させ、ｐ側電極を形成する工程では、ｐ側電極を構成する金属膜を、露出したリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成し、更に絶縁膜を介してリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上に形成する。
【発明の効果】
【００５２】
　以上説明したように、第１の発明によれば、超格子活性層部をｎ−ＡｌＩｎＰクラッド層及びｐ−ＡｌＩｎＰクラッド層で挟み、リッジ上面、斜面状のリッジ側面、及びリッジ脇の化合物半導体層上をｐ側電極で直接被覆した構造を備えることにより、本発明に係る半導体レーザ素子は、電流狭窄効果の高い構造を有し、リーク電流が少なく、温度特性が良好で、閾値電流が低く、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができ、ビームプロファイルが良好な高光出力効率の半導体レーザ装置を実現することができる。
　また、第１の発明方法によれば、第１の発明に係る半導体レーザ素子を製造する好適な製造方法を実現している。つまり、第１の発明方法は、リッジを形成した後、リッジ脇に化合物半導体層を再成長させることなく、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層上にｐ側電極を直接形成しているので、第二のエピタキシャル成長工程を必要としないという利点を有する。
【００５３】
　第２及び第３の発明によれば、第１の発明の効果に加えて、これにより、リーク電流を抑制する効果を高め、半導体レーザ素子の実装時のマウント制御性、放熱性等を向上させることができる。
　また、第２の発明方法によれば、第１の発明方法と同様の効果を有し、第２及び第３の発明に係る半導体レーザ素子を製造する好適な製造方法を実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
　以下に、添付図面を参照して、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。尚、以下の実施例で示す成膜方法、化合物半導体層の組成及び膜厚、リッジ幅、プロセス条件等は、本発明の理解を容易にするための例示である。
【実施例１】
【００５５】
半導体レーザ素子の実施例
　本実施例は第１の発明に係る半導体レーザ素子の実施例の一例であって、図１は本実施例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
　本実施例の半導体レーザ素子１００は、図１に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、順次、成長させた、バッファ層１０２、ｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるクラッド層１０３、超格子活性層部１０４、ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第一クラッド層１０５、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層１０６、ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第二クラッド層１０７、ＧａＩｎＰからなる保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層１０９の積層構造を備えている。
　バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層である。
【００５６】
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９は、リッジ幅が６０μｍのストライプ状リッジに加工されている。
　リッジ上面、斜面状のリッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上に、ｐ側電極１１１が、直接、被覆形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはｎ側電極１１２が形成されている。
【００５７】
　超格子活性層部１０４は、少なくとも１層の量子井戸層、並びに量子井戸層を挟む障壁層及び光ガイド層とからなるＳＣＨ（Separated Confinement Heterostructure ）構造として構成されている。量子井戸層は、ＡｌxＧａ1-xＩｎＰ（０＜ｘ≦１、本実施例では、ｘ＝０）で形成され、障壁層及び光ガイド層はＡｌyＧａ1-yＩｎＰ（０＜ｙ≦１本実施例では、ｙ＝０. ６）で形成され、かつＡｌ組成が（ｘ＜ｙ）の関係になっている。
　本実施例では、超格子活性層部１０４は、ＳＱＷ（Single Quantum  Well）構造とし形成されている。
【００５８】
　本実施例の半導体レーザ素子１００では、各化合物半導体層の膜厚に関し、バッファ層１０２の層厚は０. ０３μｍ、ｎ−ＡｌＩｎＰｎ型クラッド層１０３の層厚は２. ００μｍ、ＳＣＨ超格子活性層部１０４の層厚は、光ガイド層が０. １２μｍ、量子井戸層が１２ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５の層厚は０. ４０μｍ、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６の層厚は１５ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の層厚は１. ６μｍ、ＧａＩｎＰ保護層１０８の層厚は３０ｎｍ、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９の層厚は０. ２６μｍである。
　また、リッジ上面のp−ＧａＡｓコンタクト層１０９のキャリア濃度は、２〜３×１０19ｃｍ-3であって、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のキャリア濃度１〜２×１０18ｃｍ-3より高い。
　ｐ側電極１１１は、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上に、層厚が０. ０５μｍのＴｉ膜、０. １μｍのＰｔ膜、及び０. ２μｍのＡｕ膜を堆積させた積層膜として構成されている。
　上述のように、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９の層厚を設定することにより、リッジ高さは１. ８９μｍとなる。
【００５９】
　以上の構成により、本実施例の半導体レーザ素子１００では、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９に注入された電流は、ストライプ状リッジに形成されたｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の領域に電流狭窄され、超格子活性層部１０４に至りレーザ発振を生じる。
【００６０】
　本実施例の半導体レーザ素子１００では、効率の良い電流狭窄がなされ、また超格子活性層部１０４からしみ出した光は、ｐ側電極１１１との界面で反射されることにより、光損失が少なくなり、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができる。
　ｐ側電極１１１は、リッジ側面及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上にも蒸着されているが、この接合面ではｐ型ドーパント濃度が薄くなっており、ショットキー接合となるので、電流は流れない。電流は、ｐ側電極１１１から注入され、リッジ上面のｐ型ドーパント濃度が高いｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９の領域を流れて超格子活性層部１０４に至る。
　このように、本実施例の半導体レーザ素子１００は、電流狭窄効果の高い構造を有し、また超格子活性層部１０４からしみ出した光がｐ側電極１１１とＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６との界面で反射されることにより、光損失が少なくなり、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができる構成となっている。
【００６１】
　尚、本実施例では、超格子活性層部１０４をＳＱＷ（Single Quantum Well ）構造とし、ＳＣＨ活性層構造の層厚を、光ガイド層０. １２μｍ、量子井戸層１２ｎｍとしたが、垂直方向での放射角特性等の仕様を満足する限り、ＭＱＷでも良く、また他の層構造の設計としてもよい。
【実施例２】
【００６２】
半導体レーザ素子の製造方法の実施例
　本実施例は第１の発明方法に係る半導体レーザ素子の製造方法を上述の半導体レーザ素子１００の製造に適用した実施例の一例であって、図２（ａ）から（ｃ）、及び図３（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、本実施例の方法に従って上述の半導体レーザ素子１００を製造する際の工程毎の断面図である。
　本実施例では、先ず、図２（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、バッファ層１０２、ｎ−ＡｌＩｎＰｎ型クラッド層１０３、超格子活性層部１０４、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を順次エピタキシャル成長させて、ダブルヘテロ構造を有する積層体を形成する。
　バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方の層で構成されている。
　この時、ドーパントとして、ｎ側にはＳｉやＳｅ、ｐ側にはＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ等を使用する。
【００６３】
　次に、図２（ｂ）に示すように、形成した積層体のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上にレジスト膜を成膜し、写真触刻によりパターニングして、ストライプ状のレジストマスク１１０を形成する。
　次に、図２（ｃ）に示すように、レジストマスク１１０上からｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９をエッチングしてストライプ状リッジに加工すると共にＧａＩｎＰ保護層１０８を露出させる。エッチングする際には、ｐ−ＧａＡｓを選択的に除去できるエッチャント、例えばりん酸系エッチャントを用いてエッチングを行う。
　りん酸系エッチャントによるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９のエッチングにより、エッチングの進行がＧａＩｎＰ保護層１０８で停止し、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７は大気中に露出しないので、酸化されることはない。
【００６４】
　次に、図３（ｄ）に示すように、ＧａＩｎＰ保護層１０８及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のエッチングを行う。エッチャントには例えば塩酸系エッチャントを用いて行う。
　この際、必要以上に長い時間エッチングを行うと、エッチングの進行によりＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を貫通してしまうので、エッチング時間の制御が必要である。本実施例では、酢酸（９９．５％以上）：過酸化水素水（３１％）：塩酸（３６％）＝１００：１：１０の組成(体積比）のエッチャントを使用し、３分３０秒エッチングを行った。エッチングに際して、攪拌は行わない。
【００６５】
　ＧａＩｎＰ保護層１０８は、積層体をエッチャントに浸漬した瞬間に速やかに除去され、続いてｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のエッチングが始まる。
　ＡｌＩｎＰのエッチング速度は、保護層１０８であるＧａＩｎＰよりも速いが、攪拌を行わないので、エッチャントの回り込みが少なく、エッチング時間の経過につれてエッチング速度は遅くなる。所定時間の経過後、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が表出し始めると、ウエハ表面での見かけのエッチャント濃度は薄くなっているため、選択性が発揮される。
【００６６】
　また、エッチングに際し、リッジ側面近傍ではｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９及びレジストマスク１１０が存在するため、エッチャントの回り込みが顕著になり、他の平坦な部分よりもエッチングが速くなる。
　そのため、リッジ近傍ではｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７が除去され、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が露出するのに対して、リッジから離れた領域では、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７が残留している。しかし、電流狭窄及び光の閉じ込めはリッジ近傍領域のみで行われるので、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７がリッジから離れた領域に残留していても、レーザ特性に問題が生じるようなことにはならない。
　また、エッチングに際し、エッチング開始より約２分経過後には、レジストマスク１１０がエッチャントにより浸食されてくるが、レジストマスク１１０に代わって、エッチャントに侵されないｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９がマスクの役目を担うので、エッチング制御上で問題にはならない。
　次に、図３（ｅ）に示すように、ストライプ状のレジストマスク１１０を除去して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を露出させる。
【００６７】
　次いで、図３（ｆ）に示すように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜をリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６全面に蒸着して、ｐ側電極１１１を形成する。ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面を研磨し、所定の基板厚さに調整した後、ｎ側電極１１２を基板裏面に形成する。これにより、図１に示す構造を有するレーザ用半導体ウエハを得ることが出来る。
　次いで、レーザ用半導体ウエハをリッジストライプ方向と垂直方向にヘキ開することにより、一対の共振器反射面を持つ半導体レーザ素子１００を作製することができる。
【００６８】
　本実施例では、酢酸：過酸化水素水：塩酸からなるエッチャントを用いてウエットエッチングによりリッジを形成しているので、上述のようなエッチング・メカニズムが働いて、リッジ形状の制御が容易である。
　また、本実施例では、第二のエピタキシャル成長工程を必要としないので、プロセスが簡便である。
【００６９】
　なお、本実施例の半導体レーザ素子１００では、各化合物半導体層をＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させているが、これに限ることなく、例えばＭＢＥ（分子線エピタキシー）法等で成膜しても良い。
【００７０】
　また、本実施例では、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５の層厚は０. ４０μｍ、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６の層厚は１５ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の層厚は１. ６μｍとしたが、横方向の放射角特性等の設計上、いかような層構造の設計としてもよい。
　なお、横方向での放射角特性等の設計上、本実施例とは異なるクラッド層構造を採用した場合、プロセス上では、酢酸：過酸化水素水：塩酸の濃度及びエッチング時間を変更して、エッチングコントロールが容易なように変更しても良いことは言うまでも無い。
【００７１】
　また、本実施例では、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が表出した時点でエッチングを止め、その上面にｐ側電極１１１をリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６全面に蒸着したが、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層１０７をエッチングした後、さらにＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を除去して、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一クラッド層１０５を露出させ、その上にｐ側電極１１１を形成した構造としても良い。
【００７２】
　本実施例の方法により製造した半導体レーザ素子１００を評価するために、シングルストライプで、光出力−電流特性、特性温度、及びＮＦＰを測定し、それぞれ、図４のグラフ（１）、図５のグラフ（１）、及び図６のグラフ（１）に示す結果を得た。
　図５で、横軸は温度、縦軸はＩth（Ｔａ）／Ｉth（１０℃）を示し、Ｉth（Ｔａ）は測定温度Ｔａ℃時の発振閾値電流、Ｉth（１０℃）は測定温度１０℃時の発振閾値電流である。Ｔoは、Ｔo＝（Ｔ2−Ｔ1）／ｌｎ（Ｉ2／Ｉ1）で表される特性温度である。
【００７３】
　図４のグラフ（２）は、ＡｌＧａＩｎＰをクラッド層とする前述の従来の第１の半導体レーザ素子５００の光出力−電流特性である。図４から判る通り、本実施例の半導体レーザ素子１００は、ＡｌＧａＩｎＰをクラッド層とする半導体レーザ素子に比べて、閾値電流が低く、良好な光出力−電流特性を示している。
　また、図５のグラフ（２）も、ＡｌＧａＩｎＰをクラッド層とする前述の従来の第１の半導体レーザ素子５００の温度特性である。図４から判る通り、本実施例の半導体レーザ素子１００は、ＡｌＧａＩｎＰをクラッド層とする半導体レーザ素子に比べて、Ｔoの値が高く、温度特性が良好である。
　また、図６のブラフ（２）は、参考例として作製した利得導波型半導体レーザ素子のＮＦＰの測定結果である。参考例の半導体レーザ素子は、図７に示す積層構造を有する利得導波型半導体レーザ素子であって、各化合物半導体層及びｐ側電極の膜厚及び組成は、ＳｉＯ2膜を除いて半導体レーザ素子１００と同じである。
　図６から判る通り、本実施例の半導体レーザ素子１００のＮＦＰは急峻で良好なトップハット型のＮＦＰを示している。一方、参考例の半導体レーザ素子のＮＦＰは多峰性を示し、高出力半導体レーザ素子として好ましくない。
【実施例３】
【００７４】
半導体レーザ素子の実施例
　本実施例は第２の発明に係る半導体レーザ素子の実施例の一例であって、図１３は本実施例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
　本実施例の半導体レーザ素子６００は、図１３に示すように、リッジ側面及びリッジ脇に絶縁膜を備え、ｐ側電極がリッジ上面に加えて、絶縁膜を介してリッジ側面及びリッジ脇に延在していることを除いて、実施例１の半導体レーザ素子１００の構成と同じ構成を備えている。図１３に示す部位のうち図１と同じものには同じ符号を付している。
【００７５】
　つまり、本実施例の半導体レーザ素子６００は、実施例１の半導体レーザ素子１００と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、順次、成長させた、バッファ層１０２、ｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるクラッド層１０３、超格子活性層部１０４、ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第一クラッド層１０５、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層１０６、ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第二クラッド層１０７、ＧａＩｎＰからなる保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層１０９の積層構造を備えている。
　バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層である。
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９は、リッジ幅が６０μmのストライプ状リッジに加工されている。
【００７６】
　実施例１の半導体レーザ素子１００とは異なり、本実施例の半導体レーザ素子６００では、リッジ上面を除いて、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上に、膜厚０．２５　μｍの絶縁膜６０２が成膜されていて、リッジ上面の開口を介してｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を露出させている。絶縁膜６０２として、例えばＳｉＯ2　、ＳｉＮ、ＡｌＮ等が用いられる。
　ｐ側電極６０４は、絶縁膜６０２の開口を介してp−ＧａＡｓコンタクト層１０９上に形成され、更に絶縁膜６０２を介してリッジ側面及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上に形成されている。
　また、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはｎ側電極１１２が形成されている。
【００７７】
　超格子活性層部１０４は、少なくとも１層の量子井戸層、並びに量子井戸層を挟む障壁層及び光ガイド層とからなるＳＣＨ（Separated Confinement Heterostructure ）構造として構成されている。量子井戸層は、ＡｌxＧａ1-xＩｎＰ（０＜ｘ≦１、本実施例では、ｘ＝０）で形成され、障壁層及び光ガイド層はＡｌyＧａ1-yＩｎＰ（０＜ｙ≦１本実施例では、ｙ＝０. ６）で形成され、かつＡｌ組成が（ｘ＜ｙ）の関係になっている。
　本実施例では、超格子活性層部１０４は、ＳＱＷ（Single Quantum  Well）構造とし形成されている。
【００７８】
　本実施例の半導体レーザ素子６００では、各化合物半導体層の膜厚に関し、バッファ層１０２の層厚は０. ０３μｍ、ｎ−ＡｌＩｎＰｎ型クラッド層１０３の層厚は２. ００μｍ、ＳＣＨ超格子活性層部１０４の層厚は、光ガイド層が０. １２μｍ、量子井戸層が１２ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５の層厚は０. ４０μｍ、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６の層厚は１５ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の層厚は１. ６μｍ、ＧａＩｎＰ保護層１０８の層厚は３０ｎｍ、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９の層厚は０. ２６μｍである。
　また、リッジ上面のp−ＧａＡｓコンタクト層１０９のキャリア濃度は、２〜３×１０19ｃｍ-3であって、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のキャリア濃度１〜２×１０18ｃｍ-3より高い。
【００７９】
　また、ｐ側電極１１１は、絶縁膜６０２上及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上に、層厚が０. ０５μｍのＴｉ膜、０. １μｍのＰｔ膜、及び０. ２μｍのＡｕ膜を堆積させた積層膜として構成されている。
　上述のように、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９の層厚を設定することにより、リッジ高さは１. ８９μｍとなる。
【００８０】
　以上の構成により、本実施例の半導体レーザ素子６００では、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９に注入された電流は、ストライプ状リッジに形成されたｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の領域に電流狭窄され、超格子活性層部１０４に至りレーザ発振を生じる。
【００８１】
　本実施例の半導体レーザ素子６００では、効率の良い電流狭窄がなされ、また超格子活性層部１０４からしみ出した光は、ｐ側電極１１１との界面で反射されることにより、光損失が少なくなり、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができる。
　ｐ側電極１１１は、リッジ側面及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上にも蒸着されているが、絶縁膜６０２を介している上に、この接合面ではｐ型ドーパント濃度が薄くなっており、ショットキー接合となるので、電流は流れない。電流は、ｐ側電極１１１から注入され、リッジ上面のｐ型ドーパント濃度が高いｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９の領域を流れて超格子活性層部１０４に至る。
　このように、本実施例の半導体レーザ素子６００は、電流狭窄効果の高い構造を有し、また超格子活性層部１０４からしみ出した光がｐ側電極１１１とＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６との界面で反射されることにより、光損失が少なくなり、レーザ光をストライプ領域に有効に閉じ込めることができる構成となっている。
更に、本実施例では、絶縁膜６０２を設けているので、リーク電流を抑制する効果を高め、半導体レーザ素子の実装時のマウント制御性、放熱性等を向上させることができる。
【００８２】
　尚、本実施例では、超格子活性層部１０４をＳＱＷ（Single Quantum Well ）構造とし、ＳＣＨ活性層構造の層厚を、光ガイド層０. １２μｍ、量子井戸層１２ｎｍとしたが、垂直方向での放射角特性等の仕様を満足する限り、ＭＱＷでも良く、また他の層構造の設計としてもよい。
【実施例４】
【００８３】
半導体レーザ素子の製造方法の実施例
　本実施例は第２の発明方法に係る半導体レーザ素子の製造方法を上述の半導体レーザ素子６００の製造に適用した実施例の一例であって、図１４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、本実施例の方法に従って上述の半導体レーザ素子６００を製造する際の工程毎の断面図である。図１４に示す部位のうち図２及び図３と同じものには同じ符号を付している。
　本実施例では、先ず、実施例２と同様にして、ＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、バッファ層１０２、ｎ−ＡｌＩｎＰｎ型クラッド層１０３、超格子活性層部１０４、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を順次エピタキシャル成長させて、ダブルヘテロ構造を有する積層体を形成する。
　バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方の層で構成されている。
　この時、ドーパントとして、ｎ側にはＳｉやＳｅ、ｐ側にはＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ等を使用する。
【００８４】
　次いで、形成した積層体のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上にレジスト膜を成膜し、写真触刻によりパターニングして、ストライプ状のレジストマスク１１０（図２（ｂ）参照）を形成し、レジストマスク１１０上からｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９をエッチングしてストライプ状リッジに加工すると共にＧａＩｎＰ保護層１０８を露出させる。エッチングする際には、ｐ−ＧａＡｓを選択的に除去できるエッチャント、例えばりん酸系エッチャントを用いてエッチングを行う。
　りん酸系エッチャントによるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９のエッチングにより、エッチングの進行がＧａＩｎＰ保護層１０８で停止し、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７は大気中に露出しないので、酸化されることはない。
【００８５】
　次に、ＧａＩｎＰ保護層１０８及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のエッチングを行う。エッチャントには例えば塩酸系エッチャントを用いて行う。
　この際、必要以上に長い時間エッチングを行うと、エッチングの進行によりＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を貫通してしまうので、エッチング時間の制御が必要である。本実施例では、酢酸（９９．５％以上）：過酸化水素水（３１％）：塩酸（３６％）＝１００：１：１０の組成(体積比）のエッチャントを使用し、３分３０秒エッチングを行った。エッチングに際して、攪拌は行わない。
【００８６】
　ＧａＩｎＰ保護層１０８は、積層体をエッチャントに浸漬した瞬間に速やかに除去され、続いてｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のエッチングが始まる。
　ＡｌＩｎＰのエッチング速度は、保護層１０８であるＧａＩｎＰよりも速いが、攪拌を行わないので、エッチャントの回り込みが少なく、エッチング時間の経過につれてエッチング速度は遅くなる。所定時間の経過後、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が表出し始めると、ウエハ表面での見かけのエッチャント濃度は薄くなっているため、選択性が発揮される。
【００８７】
　また、エッチングに際し、リッジ側面近傍ではｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９及びレジストマスク１１０が存在するため、エッチャントの回り込みが顕著になり、他の平坦な部分よりもエッチングが速くなる。
　そのため、リッジ近傍ではｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７が除去され、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が露出するのに対して、リッジから離れた領域では、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７が残留している。しかし、電流狭窄及び光の閉じ込めはリッジ近傍領域のみで行われるので、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７がリッジから離れた領域に残留していても、レーザ特性に問題が生じるようなことにはならない。
　また、エッチングに際し、エッチング開始より約２分経過後には、レジストマスク１１０がエッチャントにより浸食されてくるが、レジストマスク１１０に代わって、エッチャントに侵されないｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９がマスクの役目を担うので、エッチング制御上で問題にはならない。
　次に、実施例１の半導体レーザ素子１００と同様に、図１４（ａ）に示すように、ストライプ状のレジストマスク１１０を除去して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を露出させる。
【００８８】
　次いで、図１４（ｂ）に示すように、絶縁膜６０２をリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６全面に成膜する。
　次に、図１４（ｃ）に示すように、リッジ上面の絶縁膜６０２をエッチングして除去して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を露出させ、続いて、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜をリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上、リッジ側面、及びリッジ脇の絶縁膜６０２上全面に蒸着して、ｐ側電極６０４を形成する。
　ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面を研磨し、所定の基板厚さに調整した後、ｎ側電極１１２を基板裏面に形成する。これにより、図１３に示す構造を有するレーザ用半導体ウエハを得ることが出来る。
　次いで、レーザ用半導体ウエハをリッジストライプ方向と垂直方向にヘキ開することにより、一対の共振器反射面を持つ半導体レーザ素子６００を作製することができる。
【００８９】
　本実施例では、酢酸：過酸化水素水：塩酸からなるエッチャントを用いてウエットエッチングによりリッジを形成しているので、上述のようなエッチング・メカニズムが働いて、リッジ形状の制御が容易である。
　また、本実施例では、第二のエピタキシャル成長工程を必要としないので、プロセスが簡便である。
【００９０】
　なお、本実施例の半導体レーザ素子６００では、各化合物半導体層をＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させているが、これに限ることなく、例えばＭＢＥ（分子線エピタキシー）法等で成膜しても良い。
【００９１】
　また、本実施例では、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５の層厚は０. ４０μｍ、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６の層厚は１５ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の層厚は１. ６μｍとしたが、横方向の放射角特性等の設計上、いかような層構造の設計としてもよい。
　なお、横方向での放射角特性等の設計上、本実施例とは異なるクラッド層構造を採用した場合、プロセス上では、酢酸：過酸化水素水：塩酸の濃度及びエッチング時間を変更して、エッチングコントロールが容易なように変更しても良いことは言うまでも無い。
【００９２】
　また、本実施例では、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が表出した時点でエッチングを止め、その上面にｐ側電極１１１をリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６全面に蒸着したが、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層１０７をエッチングした後、さらにＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を除去して、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一クラッド層１０５を露出させ、その上に絶縁膜６０２を成膜した構造としても良い。
【実施例５】
【００９３】
半導体レーザ素子の実施例
　本実施例は第３の発明に係る半導体レーザ素子の実施例の一例であって、図１５は本実施例の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
　本実施例の半導体レーザ素子７００は、図１５に示すように、リッジ脇にのみ絶縁膜を備え、ｐ側電極の一部が絶縁膜を介して設けられていることを除いて、実施例３の半導体レーザ素子６００の構成と同じ構成を備えている。図１５に示す部位のうち図１３と同じものには同じ符号を付している。
【００９４】
　つまり、本実施例の半導体レーザ素子７００は、実施例６の半導体レーザ素子６００と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、順次、成長させた、バッファ層１０２、ｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなるクラッド層１０３、超格子活性層部１０４、ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第一クラッド層１０５、ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層１０６、ｐ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第二クラッド層１０７、ＧａＩｎＰからなる保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層１０９の積層構造を備えている。
　バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方からなるバッファ層である。
　積層構造のうち、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９は、リッジ幅が６０μmのストライプ状リッジに加工されている。
　また、リッジ上面のp−ＧａＡｓコンタクト層１０９のキャリア濃度は、２〜３×１０19ｃｍ-3であって、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のキャリア濃度１〜２×１０18ｃｍ-3より高い。
【００９５】
　実施例３の半導体レーザ素子６００とは異なり、本実施例の半導体レーザ素子７００では、絶縁膜７０２は、リッジ下端から離隔している領域のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上のみに成膜され、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍には成膜されてはおらず、開口となってリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６をストライプ状に露出させている。絶縁膜７０２の膜厚は０．２５μｍである。絶縁膜７０２として、例えば例えばＳｉＯ2　、ＳｉＮ、ＡｌＮ等が用いられる。
　ｐ側電極７０４は、絶縁膜７０２の開口から露出しているｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上に形成され、更に絶縁膜６０２を介してリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上に形成されている。
　また、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはｎ側電極１１２が形成されている。
【００９６】
本実施例では、実施例１の半導体レーザ素子１００の効果に加えて、絶縁膜７０２を設けているので、リーク電流を抑制する効果を高め、半導体レーザ素子の実装時のマウント制御性、放熱性等を向上させることができる。
【実施例６】
【００９７】
半導体レーザ素子の製造方法の実施例
　本実施例は第２の発明方法に係る半導体レーザ素子の製造方法を上述の半導体レーザ素子７００の製造に適用した実施例の一例であって、図１６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施例の方法に従って上述の半導体レーザ素子７００を製造する際の主要工程の断面図である。図１６に示す部位のうち図１４と同じものには同じ符号を付している。
　本実施例では、先ず、実施例４と同様にして、ＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、バッファ層１０２、ｎ−ＡｌＩｎＰｎ型クラッド層１０３、超格子活性層部１０４、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７、ＧａＩｎＰ保護層１０８、及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を順次エピタキシャル成長させて、ダブルヘテロ構造を有する積層体を形成する。
　バッファ層１０２は、ｎ−ＧａＡｓ層及びｎ−ＧａＩｎＰ層の少なくとも一方の層で構成されている。
　この時、ドーパントとして、ｎ側にはＳｉやＳｅ、ｐ側にはＺｎ、Ｍｇ、Ｂｅ等を使用する。
【００９８】
　次いで、形成した積層体のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上にレジスト膜を成膜し、写真触刻によりパターニングして、ストライプ状のレジストマスク１１０（図２（ｂ）参照）を形成し、レジストマスク１１０上からｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９をエッチングしてストライプ状リッジに加工すると共にＧａＩｎＰ保護層１０８を露出させる。エッチングする際には、ｐ−ＧａＡｓを選択的に除去できるエッチャント、例えばりん酸系エッチャントを用いてエッチングを行う。
　りん酸系エッチャントによるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９のエッチングにより、エッチングの進行がＧａＩｎＰ保護層１０８で停止し、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７は大気中に露出しないので、酸化されることはない。
【００９９】
　次に、ＧａＩｎＰ保護層１０８及びｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のエッチングを行う。エッチャントには例えば塩酸系エッチャントを用いて行う。
　この際、必要以上に長い時間エッチングを行うと、エッチングの進行によりＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を貫通してしまうので、エッチング時間の制御が必要である。本実施例では、酢酸（９９．５％以上）：過酸化水素水（３１％）：塩酸（３６％）＝１００：１：１０の組成(体積比）のエッチャントを使用し、３分３０秒エッチングを行った。エッチングに際して、攪拌は行わない。
【０１００】
　ＧａＩｎＰ保護層１０８は、積層体をエッチャントに浸漬した瞬間に速やかに除去され、続いてｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７のエッチングが始まる。
　ＡｌＩｎＰのエッチング速度は、保護層１０８であるＧａＩｎＰよりも速いが、攪拌を行わないので、エッチャントの回り込みが少なく、エッチング時間の経過につれてエッチング速度は遅くなる。所定時間の経過後、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が表出し始めると、ウエハ表面での見かけのエッチャント濃度は薄くなっているため、選択性が発揮される。
【０１０１】
　また、エッチングに際し、リッジ側面近傍ではｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９及びレジストマスク１１０が存在するため、エッチャントの回り込みが顕著になり、他の平坦な部分よりもエッチングが速くなる。
　そのため、リッジ近傍ではｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７が除去され、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が露出するのに対して、リッジから離れた領域では、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７が残留している。しかし、電流狭窄及び光の閉じ込めはリッジ近傍領域のみで行われるので、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７がリッジから離れた領域に残留していても、レーザ特性に問題が生じるようなことにはならない。
　また、エッチングに際し、エッチング開始より約２分経過後には、レジストマスク１１０がエッチャントにより浸食されてくるが、レジストマスク１１０に代わって、エッチャントに侵されないｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９がマスクの役目を担うので、エッチング制御上で問題にはならない。
　次に、実施例６の半導体レーザ素子６００と同様に、ストライプ状のレジストマスク１１０を除去して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９を露出させる（図１４（ａ）参照）。
【０１０２】
　次いで、図１６（ａ）に示すように、絶縁膜７０２をリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上全面に成膜する。
　次に、図１６（ｂ）に示すように、リッジ上面、リッジ側面、及びリッジ下端近傍の絶縁膜７０２をエッチングして除去し、リッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９、リッジ側面、及びリッジ下端近傍のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を露出させる。
続いて、図１６（ｃ）に示すように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層膜をリッジ上面のｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０９上、リッジ側面、及びリッジ下端近傍で露出しているＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６上、及びリッジ脇の絶縁膜７０２全面に蒸着して、ｐ側電極７０４を形成する。
　ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の裏面を研磨し、所定の基板厚さに調整した後、ｎ側電極１１２を基板裏面に形成する。これにより、図１５に示す構造を有するレーザ用半導体ウエハを得ることが出来る。
　次いで、レーザ用半導体ウエハをリッジストライプ方向と垂直方向にヘキ開することにより、一対の共振器反射面を持つ半導体レーザ素子７００を作製することができる。
【０１０３】
　本実施例では、酢酸：過酸化水素水：塩酸からなるエッチャントを用いてウエットエッチングによりリッジを形成しているので、上述のようなエッチング・メカニズムが働いて、リッジ形状の制御が容易である。
　また、本実施例では、第二のエピタキシャル成長工程を必要としないので、プロセスが簡便である。
【０１０４】
　なお、本実施例の半導体レーザ素子６００では、各化合物半導体層をＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法によりエピタキシャル成長させているが、これに限ることなく、例えばＭＢＥ（分子線エピタキシー）法等で成膜しても良い。
【０１０５】
　また、本実施例では、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一ｐ型クラッド層１０５の層厚は０. ４０μｍ、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６の層厚は１５ｎｍ、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二ｐ型クラッド層１０７の層厚は１. ６μｍとしたが、横方向の放射角特性等の設計上、いかような層構造の設計としてもよい。
　なお、横方向での放射角特性等の設計上、本実施例とは異なるクラッド層構造を採用した場合、プロセス上では、酢酸：過酸化水素水：塩酸の濃度及びエッチング時間を変更して、エッチングコントロールが容易なように変更しても良いことは言うまでも無い。
【０１０６】
　また、本実施例では、ＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６が表出した時点でエッチングを止め、その上面にｐ側電極１１１をリッジ上面、リッジ側面、及びリッジ脇のＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６全面に蒸着したが、ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層１０７をエッチングした後、さらにＧａＩｎＰエッチングストップ層１０６を除去して、ｐ−ＡｌＩｎＰ第一クラッド層１０５を露出させ、その上に絶縁膜７０２を成膜した構造としても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
　第１から第３の発明は、半導体レーザ素子をアレイ状又はスタック状に配列した構造にした半導体レーザアレイ又は半導体レーザスタックにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】実施例１の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施例２の方法に従って半導体レーザ素子を製造する際の工程毎の断面図である。
【図３】図３（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図２（ｃ）に続いて、実施例２の方法に従って半導体レーザ素子を製造する際の工程毎の断面図である。
【図４】光出力−電流特性のグラフである。
【図５】特性温度のグラフである。
【図６】ＮＦＰのグラフである。
【図７】参考例の利得導波型半導体レーザ素子の積層構造を示す断面図である。
【図８】従来の第１の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、従来の第１の半導体レーザ素子を製造する際の工程毎の断面図である。
【図１０】図１０（ｄ）から（ｆ）は、それぞれ、図９（ｃ）に続いて、従来の第１の半導体レーザ素子を製造する際の工程毎の断面図である。
【図１１】従来の第２の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図１２】従来の第３の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図１３】実施例３の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図１４】図１４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施例４の方法に従って半導体レーザ素子を製造する際の主要工程の断面図である。
【図１５】実施例５の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図１６】図１６（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施例６の方法に従って半導体レーザ素子を製造する際の主要工程の断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
　１００……実施例１の半導体レーザ素子、１０１……ｎ−ＧａＡｓ基板、１０２……ｎ−ＧａＡｓ／ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層、１０３……ｎ−ＡｌＩｎＰクラッド層、１０４……超格子活性層、１０５……ｐ−ＡｌＩｎＰ第一クラッド層、１０６……ＧａＩｎＰエッチングストップ層、１０７……ｐ−ＡｌＩｎＰ第二クラッド層、１０８……ＧａＩｎＰ保護層、１０９……ＧａＡｓコンタクト層、１１０……レジストマスク、１１１……ｐ側電極、１１２……ｎ側電極、２００……従来の第３の半導体レーザ素子、２０１……ｎ−ＧａＡｓ基板、２０２……ｎ−ＧａＡｓバッファ層、２０３……ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２０４……ＧａＩｎＰ活性層、２０５……ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一光ガイド層、２０６……ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二光ガイド層、２０７……ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層、２０８……ＧａＩｎＰ保護層、２０９……ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２１０……ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、４００……従来の第２の半導体レーザ素子、４０１……ＭＱＷ活性層、４０２……ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、４０３……ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、４０４……ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層、４０６……ｎ−ＧａＡｓバッファ層、４０７……ＡｌＧａＩｎＰ電流阻止層、４０８……ｎ−ＧａＡｓブロック層、４０９……ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、４１０……ｎ−ＧａＡｓ基板、４１１……ｎ側電極、４１２……ｐ側電極、５００……従来の第１の半導体レーザ素子、５０１……ｎ−ＧａＡｓ基板、５０２……ｎ−ＧａＡｓ／ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層、５０３……ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５０４……ＧａＩｎＰ活性層、５０５……ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、５０６……ＧａＩｎＰエッチングストップ層、５０７……ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、５０８……ＧａＩｎＰ保護層、５０９……ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、５１０……ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層、５１１……ｐ側電極、５１２……ｎ側電極、５１３′……ＳｉＯ2膜、５１３……ＳｉＯ2マスク、５１４……レジストマスク、６００……実施例３の半導体レーザ素子、６０２……絶縁膜、６０４……ｐ側電極、７００……実施例５の半導体レーザ素子、７０２……絶縁膜、７０４……ｐ側電極。
【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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【図１６】
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