(57)【要約】【課題】電流しきい値の低いリッジ型半導体レーザ素子を提供する。【解決手段】活性層１２の上に、リッジ部１４ａを含む上部クラッド層１４が設けられている。活性層は、リッジ部の直下に位置する第１の領域２６と、第１領域２６の両側方に隣接する第２の領域２７、２８を有する。第２領域は、Ｈ＋を１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上の濃度で含んでおり、これによって高抵抗化されている。この結果、活性層に電流狭窄構造が形成され、電流しきい値が低減される。【選択図】  図１
2004158637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
前記活性層の上に設けられ、リッジ部を含む上部クラッド層と
を備える半導体レーザ素子であって、
前記活性層は、
前記リッジ部の直下に位置する第１の領域と、
前記第１領域に隣接し、Ｈ＋が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上の濃度で含まれている第２の領域と
を有している
半導体レーザ素子。
【請求項２】
活性層と、
前記活性層の上に設けられ、リッジ部を含む上部クラッド層と
を備える半導体レーザ素子であって、
前記活性層は、
前記リッジ部の直下に位置する第１の領域と、
前記第１領域に隣接し、Ｆ＋が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上の濃度で含まれている第２の領域と
を有している
半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第１および第２領域が電流狭窄構造を形成している、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記リッジ部は、直方体形状を有しており、
前記第１領域は、前記リッジ部とほぼ同一の平面形状を有しており、
前記第２領域は、前記第１領域の両側方に位置している
請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記活性層がＡｌＧａＩｎＡｓ系材料から構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記活性層がＩｎＧａＡｓＰ系材料から構成されている請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
基板上に活性層を設ける工程と、
前記活性層の上に上部クラッド層を設ける工程と、
前記上部クラッド層にリッジ部を形成する工程と
を備え、
ＣＨ４およびＨ２を含むガスをエッチングガスとして用いて、前記上部クラッド層をチャンバ内でプラズマドライエッチングすることにより、前記リッジ部を形成する半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
前記プラズマドライエッチングは、誘導結合プラズマ式反応性イオンエッチングである、請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
前記エッチングガスはＣＨ４、Ｈ２およびＣｌ２の混合ガスである、請求項７または８に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記プラズマドライエッチング時の前記基板の温度を５０℃以上４００℃以下とする請求項７〜９のいずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
前記リッジ部を形成する前に前記チャンバのプラズマ処理を行う工程をさらに備え、
前記プラズマ処理は、前記基板が収容されていない前記チャンバ内にＳＦ６を含むガスを用いてプラズマを生成し、このプラズマに前記チャンバの内壁面をさらす処理である
請求項７〜１０のいずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１２】
前記プラズマ処理は、前記チャンバの内壁面上にＦを含む堆積物を生成することを含んでいる、請求項１１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１３】
前記プラズマ処理は、ＳＦ６に加えてＯ２を含むガスを用いて誘導結合型プラズマを前記チャンバ内に生成し、前記チャンバの内壁面をクリーニングすることを含んでいる
請求項１１または１２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
前記リッジ部を形成した後、３００℃以上４５０℃以下の温度で前記活性層を所定の時間にわたって熱処理する工程をさらに備える請求項７〜１３のいずれか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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
１．３μｍの出力波長を有する半導体レーザ素子は、光通信システムの光源として使用されることがある。１．３μｍで発振する活性層は、一般に、ＩｎＧａＡｓＰ系やＡｌＧａＩｎＡｓ系の材料から構成される。また、Ｈ＋やＦ＋の注入によりＩｎＧａＡｓＰを１０６Ω／ｃｍまで高抵抗化する技術が知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
Ｓ．  Ｊ．  Ｐｅａｒｔｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  Ｖｏｌ．  ７４，  Ｎｏ．３，  １６１０−１６１５，  １９９３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
半導体レーザ素子の導波路構造には、リッジ型や埋め込み型などがある。ＡｌＧａＩｎＡｓ系の活性層を有するレーザ素子は、リッジ型が多い。ＡｌＧａＩｎＡｓは、大気にさらされると酸化するため、埋め込み型の導波路構造を製造する際に劣化しやすいからである。また、埋め込み型レーザ素子の製造は結晶成長の回数が多く複雑なことも、リッジ型レーザ素子が好まれる理由の一つである。
【０００５】
しかし、リッジ型レーザ素子は、一般に、埋め込み型レーザ素子に比べて電流しきい値が高い。そこで、この発明は、電流しきい値の低いリッジ型半導体レーザ素子の提供を課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザ素子は、活性層と、活性層の上に設けられた上部クラッド層とを備えている。上部クラッド層は、リッジ部を含んでいる。活性層は、リッジ部の直下に位置する第１の領域と、第１領域に隣接する第２の領域とを有している。第２領域には、Ｈ＋が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上の濃度で含まれ、あるいは、Ｆ＋が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上の濃度で含まれている。
【０００７】
第２領域は、Ｈ＋またはＦ＋を高い濃度で含んでいるため、その電気抵抗が上昇している。このため、第１領域および第２領域から電流狭窄構造を得ることができる。したがって、本発明の半導体レーザ素子は、リッジ型でありながら、低い電流しきい値を有する。
【０００８】
本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に活性層を設ける工程と、活性層の上に上部クラッド層を設ける工程と、上部クラッド層にリッジ部を形成する工程とを備えている。この方法では、ＣＨ４およびＨ２を含むガスをエッチングガスとして用いて、上部クラッド層をチャンバ内でプラズマドライエッチングすることにより、リッジ部が形成される。
【０００９】
この方法によれば、エッチングの際、活性層中にＨ＋を注入することができる。Ｈ＋は、リッジ部の直下の領域を除く領域に注入される。Ｈ＋が注入された領域の電気抵抗は上昇する。この結果、活性層中に電流狭窄構造を形成できる。したがって、低い電流しきい値を有するリッジ型の半導体レーザ素子を製造できる。
【００１０】
本発明の製造方法は、リッジ部を形成する前にチャンバのプラズマ処理を行う工程をさらに備えていてもよい。このプラズマ処理は、基板が収容されていないチャンバ内にＳＦ６を含むガスを用いてプラズマを生成し、このプラズマにチャンバの内壁面をさらす。
【００１１】
このプラズマ処理を行うと、チャンバの内壁面上にＦを含む堆積物を生成できる。この後、エッチングを行うと、エッチング中にこの堆積物から活性層にＦ＋が注入される。Ｆ＋は、リッジ部の直下の領域を除く領域に注入される。Ｆ＋が注入された領域の電気抵抗は上昇する。この結果、活性層中に電流狭窄構造を形成できる。したがって、低い電流しきい値を有するリッジ型の半導体レーザ素子を製造できる。
【００１２】
このプラズマ処理は、ＳＦ６に加えてＯ２を含むガスを用いて誘導結合型プラズマをチャンバ内に生成し、チャンバの内壁面をクリーニングすることを含んでいてもよい。この場合、Ｆ＋注入のための堆積物生成と同時にチャンバがクリーニングされるので、半導体レーザ素子を効率良く製造できる。
【００１３】
本発明の製造方法は、リッジ部を形成した後、３００℃以上４５０℃以下の温度で活性層を所定の時間にわたって熱処理する工程をさらに備えていてもよい。この熱処理によって、Ｈ＋またはＦ＋が注入された領域の電気抵抗がさらに上昇する。これにより、より良好な電流狭窄構造を形成できるので、電流しきい値のいっそう低い半導体レーザ素子を製造できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図示の便宜上、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致しない。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の半導体レーザ素子１の構成を示す断面図である。レーザ素子１は、リッジ型の屈折率導波路構造を有するファブリペローレーザ素子である。レーザ素子１は、基板１０の上面に順次に設けられた活性層１２、第１上部クラッド層１４および第２上部クラッド層１６を備えている。第２上部クラッド層１６の上には、上部電極１８が設けられている。基板１０の下面には、下部電極２０が設けられている。基板１０、活性層１２、第１および第２上部クラッド層１４、１６、上部電極１８および下部電極２０は、紙面に垂直な方向に沿ってほぼ一様に延在している。上部電極１８および下部電極２０を介してしきい値以上の電流がレーザ素子１に注入されると、レーザ素子１はレーザ光を生成する。
【００１６】
基板１０は、ｎ型ＩｎＰからなるウェーハである。基板１０は、活性層１２よりも低い屈折率を有しており、下部クラッド層として機能する。
【００１７】
活性層１２は、基板１０の上面に被着されている。活性層１２は、ＩｎＧａＡｓＰから構成されている。活性層１２は、５層のウエルと６層のバリアが交互に積層された多重量子井戸構造を有している。ウエルは、１．３１μｍのバンドギャップ波長を有し、バリアは、１．１μｍのバンドギャップ波長を有している。
【００１８】
第１上部クラッド層１４は、活性層１２が露出しないように、活性層１２の上面に被着されている。第１上部クラッド層１４は、ｐ型のＩｎＰから構成されている。第１上部クラッド層１４は、活性層１２よりも低い屈折率を有している。第１上部クラッド層１４の中央部には、リッジ部１４ａが設けられている。リッジ部１４ａは、直方体形状を有している。
【００１９】
第２上部クラッド層１６は、第１上部クラッド層１４のうちリッジ部１４ａの上面のみに被着されている。第２上部クラッド層１６は、ｐ型のＩｎＧａＡｓから構成されている。第２上部クラッド層１６は、活性層１２および第１上部クラッド層よりも低い屈折率を有している。
【００２０】
第１上部クラッド層１４のうちリッジ部１４ａを除く部分の上面には、絶縁層２１が設けられている。第２上部クラッド層１６の上面にも、絶縁層２２が設けられている。これらの絶縁層２１、２２は、ＳｉＯ２から構成されている。
【００２１】
第２上部クラッド層１６の上面に位置する二つの絶縁層２２の間には、第２上部クラッド層１６の上面まで延びる開口が設けられている。上部電極１８は、この開口を充填するように第２上部クラッド層１６の上面に被着されている。上部電極１８の組成は、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕである。
【００２２】
下部電極２０は、基板１０の下面に被着されている。下部電極２０は、ＡｕＧｅＮｉから構成されている。
【００２３】
本実施形態の特徴は、活性層１２のうちリッジ部１４ａの直下に位置する領域２６と、その両側方に位置する領域２７および２８とで、水素イオン（Ｈ＋）の濃度が大きく異なることである。すなわち、領域２６にはＨ＋がほとんど含まれていないのに対し、領域２７および２８には、Ｈ＋が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃの濃度で含まれている。ここで、領域２６は、リッジ部１４ａとほぼ同一の平面形状を有している。すなわち、領域２６の平面形状は、リッジ部１４ａと平面形状とほぼ同一の幅および長さを有している。領域２７および２８は、領域２６を両側から挟むように領域２６と隣接している。
【００２４】
Ｈ＋は、活性層１２中の領域２７および２８だけでなく、図１に示される領域２３および２４の全体に含まれている。領域２３および２４は、レーザ素子１のうちリッジ部１４ａの直下を除く位置にあり、一定の深さを有している。領域２３および２４は、上部クラッド層１４および活性層１２のうちリッジ部１４ａの直下を除く領域のすべてを含み、さらに、基板１０のうちリッジ部１４ａの直下を除く領域の表層部を含んでいる。
【００２５】
領域２３、２４、２７および２８の電気抵抗率は、１×１０６Ω・ｃｍである。一方、活性層１２中の領域２６の電気抵抗率は、１×１０２Ω・ｃｍである。この抵抗率の違いは、Ｈ＋濃度の違いに起因する。すなわち、領域２３、２４、２７および２８は、Ｈ＋によって高抵抗化されている。
【００２６】
このように、領域２６は、領域２６よりも十分に高抵抗の領域２７および２８によって両側から挟まれている。したがって、活性層１２には、電流狭窄構造が形成されている。このような電流狭窄構造のため、レーザ素子１では、電極１８および２０を介して注入される電流が活性層１２中の領域２６に良好に閉じこめられる。この結果、電流しきい値が低減される。
【００２７】
次に、図２〜図１１を参照しながら、本実施形態のレーザ素子１の製造方法を説明する。図２〜図１１は、レーザ素子１の製造工程を示す断面図である。
【００２８】
まず、図２に示されるように、有機金属気相成長法（ＯＭＶＰＥ法）によって基板１０の上面に活性層１２を形成する。次に、図３に示されるように、ＯＭＶＰＥ法によって活性層１２の上面に厚さ２μｍのｐ型ＩｎＰ層５４を形成する。続いて、図４に示されるように、ＯＭＶＰＥ法によってｐ型ＩｎＰ層５４の上面に厚さ０．５μｍのｐ型ＩｎＧａＡｓ層５６を形成する。
【００２９】
この後、ｐ型ＩｎＰ層５４およびｐ型ＩｎＧａＡｓ層５６をドライエッチングする。以下では、図５〜図７を参照しながら、このエッチング処理について詳しく説明する。
【００３０】
まず、図５に示されるように、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層５６の上面に厚さ０．１μｍのＳｉＮ層５８を形成する。ＳｉＮ層５８は、プラズマ化学気相成長法（ＰＥ−ＣＶＤ法）によって形成される。次に、図６に示されるように、フォトリソグラフィを用いてＳｉＮ層５８を幅２μｍの帯状に加工する。
【００３１】
次いで、エッチングチャンバ内に基板１０を収容し、ＳｉＮ層５８をマスク層として用いて、ｐ型ＩｎＰ層５４およびｐ型ＩｎＧａＡｓ層５６に誘導結合プラズマ式反応性イオンエッチング（ＩＣＰ−ＲＩＥ）を施す。ＩＣＰ−ＲＩＥは、プラズマドライエッチングの一種である。エッチングガスとしては、ＣＨ４、Ｈ２およびＣｌ２の混合ガスを使用する。ＣＨ４、Ｈ２およびＣｌ２の流量は、それぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍおよび１０ｓｃｃｍである。エッチングチャンバ内の圧力は、０．５Ｐａである。ＩＣＰ電力は、２０００Ｗであり、下部電極印加電力は１００Ｗである。エッチング深さは、１．８μｍである。
【００３２】
なお、エッチングガスにＣｌ２を含めるのは、エッチングレートを高めるためである。これは、ＣｌがＩｎとの間に高い反応性を持つことに起因する。エッチングガスがＣＨ４／Ｈ２の場合、エッチングレートの上限は０．２μｍ／分程度である。これに対し、エッチングガスがＣＨ４／Ｈ２／Ｃｌ２の場合は、１μｍ／分のエッチングレートを得ることができる。
【００３３】
このエッチングにより、ｐ型ＩｎＰ層５４の中央に直方体形状のリッジ部１４ａが設けられる。また、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層５６が帯状に加工される。この結果、図７に示されるように、ｐ型ＩｎＰ層５４から第１上部クラッド層１４が形成され、ｐ型ＩｎＧａＡｓ層５６から第２上部クラッド層１６が形成される。
【００３４】
このエッチングの際、リッジ部１４ａの両側方に位置する領域２３および２４には、Ｈ＋が５×１０１８ａｔｏｍｓ／ｃｃの濃度で注入される。このＨ＋は、エッチングガスのＨ２から生じたものである。Ｈ＋の注入により、領域２３および２４の電気抵抗率が高まる。一方、マスク層５８の直下には、Ｈ＋はほとんど注入されない。したがって、活性層１２のうちリッジ部１４ａの直下の領域２６にも、Ｈ＋はほとんど注入されない。このため、領域２６の電気抵抗は、低いままである。この結果、上述した電流狭窄構造が形成される。エッチングが完了したら、ＨＦを用いてマスク層５８を剥離する。
【００３５】
上述のように、本実施形態では、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のプラズマソースとして、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を使用する。平行平板ＲＩＥで得られるプラズマ密度が１０９〜１０１０ｃｍ−３であるのに対し、ＩＣＰ−ＲＩＥでは１０１１ｃｍ−３以上のプラズマ密度を得ることができる。このような高密度のプラズマを使用することにより反応性が高まるので、それに応じて領域２３および２４中へのＨ＋の注入が促進される。このように、Ｈ＋を高濃度で注入するために、ＩＣＰ−ＲＩＥを使用することが好ましい。
【００３６】
また、エッチング中、基板１０の温度を５０℃以上に維持すると、Ｈ＋の注入が促進される。ただし、基板１０の温度が高すぎると、基板１０からＰが抜けて結晶性が低下する。このため、エッチング時の基板１０の温度は、４００℃以下が好ましい。
【００３７】
次に、図８に示されるように、ＰＥ−ＣＶＤ法によって厚さ０．２μｍのＳｉＯ２層２１および６２を第１および第２上部クラッド層１４、１６の上面にそれぞれ形成する。続いて、図９に示されるように、ＳｉＯ２層６２の中央部を幅１μｍにわたって除去し、開口６３を形成する。これにより、絶縁層２２が形成される。開口６３の形成では、フォトリソグラフィと、ＣＦ４をエッチングガスとするドライエッチングが使用される。開口６３の底部では、第２上部クラッド層１６の上面が露出している。
【００３８】
次いで、図１０に示されるように、開口６３を充填するようにＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極１８をリフトオフ法によって形成する。電極１８は、第２上部クラッド層１６の上面に接触するとともに、絶縁層２２の一部を覆う。次に、基板１０を１００μｍの厚さまで研磨した後、図１１に示されるように、基板１０の下面にＡｕＧｅＮｉ電極２０を形成する。この後、へき開によって、共振器長３００μｍのレーザ素子１（図１）を得る。
【００３９】
本発明者は、本実施形態の方法によって製造したレーザ素子の電流しきい値を測定したところ、１２ｍＡという値を得た。本発明者は、比較のため、本実施形態の方法におけるＩＣＰ−ＲＩＥの代わりにウェットエッチングによってリッジ部を形成する方法によっても、レーザ素子を製造した。この方法により製造されたレーザ素子の電流しきい値を測定したところ、２０ｍＡという値を得た。このように、本実施形態における電流しきい値の低減効果が確かめられた。
【００４０】
本発明者の知見によれば、活性層１２中の領域２７および２８におけるＨ＋の濃度が１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上であれば、領域２７および２８が十分に高抵抗化される。この結果、良好な電流狭窄構造が得られ、電流しきい値が十分に低減される。ただし、領域２７および２８におけるＨ＋の濃度が１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｃを超えると、デバイスの信頼性が低下する恐れがある。したがって、より好ましくは、Ｈ＋の濃度は、１×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上１×１０１９ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下である。
【００４１】
本実施形態の製造方法は、一般的な埋め込み型レーザ素子の製造方法よりも結晶成長回数が少ない。したがって、本実施形態では、簡易な工程で電流狭窄を実現できる。
【００４２】
（第２実施形態）
第２実施形態の半導体レーザ素子は、第１実施形態と同様に、図１に示される構造を有している。本実施形態は、リッジ部１４ａの両側方の領域２３および２４に高濃度のＦ＋が含まれている点で、領域２３および２４に高濃度のＨ＋が含まれている第１実施形態と相違する。本実施形態の他の構成は、第１実施形態と同じである。したがって、重複する説明を省略する。
【００４３】
領域２３および２４には、フッ素イオン（Ｆ＋）が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｃの濃度で含まれている。この結果、領域２３および２４は１×１０６Ω・ｃｍという高い抵抗率を有している。一方、活性層１２のうちリッジ部１４ａの直下の領域２６には、Ｆ＋はほとんど含まれていない。活性層１２のうち領域２６の両側方に位置する領域２７および２８はＦ＋によって高抵抗化されているので、活性層１２中に電流狭窄構造が形成されている。したがって、本実施形態のレーザ素子でも、第１実施形態と同様に、電流しきい値が低減される。
【００４４】
次に、本実施形態のレーザ素子の製造方法を説明する。この製造方法は、第１実施形態の工程に加えて、リッジ部１４ａを形成する前にエッチングチャンバのプラズマ処理を行う工程と、下部電極２０の形成後に熱処理を行う工程を有している。
【００４５】
本実施形態では、図２〜図６を参照して上述した工程を実施するとともに、エッチングチャンバのプラズマ処理を行う。このプラズマ処理は、図２〜図６に示される工程と並行して行ってもよいし、これらの工程の前または後に行ってもよい。このプラズマ処理は、チャンバ内に基板１０を収容せずに行う。この処理では、チャンバ内にＳＦ６ガスおよびＯ２ガスを導入して誘導結合型プラズマを生成する。この処理は、チャンバのクリーニングを兼ねている。Ｏ２ガスは、チャンバクリーニングのために一般的に使用されている。Ｏ２ガスとともにＳＦ６ガスを使用するのが、本実施形態の特徴である。ＳＦ６ガスは、活性層１２へＦ＋を注入するために使用する。ＳＦ６ガスおよびＯ２ガスの流量は、それぞれ２０ｓｃｃｍおよび５０ｓｃｃｍである。チャンバ内の圧力は１．２Ｐａであり、ＩＣＰ電力は１５００Ｗ、下部電極印加電力を１００Ｗである。この条件の下でチャンバ内にプラズマを生成し、所定の時間にわたって放置する。この時間は、通常、２〜３分である。これにより、チャンバの内壁面がプラズマにさらされる。
【００４６】
このような処理により、チャンバの内壁面がクリーニングされるとともに、その内壁面上にフッ素（Ｆ）を含む堆積物が生成される。この後、マスク層５８が設けられた基板１０（図６を参照）をチャンバ内に収容し、第１実施形態と同じ条件でＩＣＰ−ＲＩＥを行う。これにより、図７に示されるように、リッジ部１４ａが形成される。このとき、チャンバ内壁面上のフッ素含有堆積物からリッジ部１４ａの両側方の領域２３および２４中にＦ＋が注入される。すでに述べたように、ＩＣＰを使用することにより反応性が高まるので、Ｆ＋の注入が促進される。また、第１実施形態と同様に、エッチング時の基板１０の温度は、５０℃以上４００℃以下が好ましい。
【００４７】
２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ分析）によって領域２３および２４中のＦ＋濃度抵抗率を測定したところ、領域２３および２４には、１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｃの濃度でＦ＋が注入されていた。また、領域２３および２４にＨ＋はほとんど含まれていなかった。領域２３、２４、２７および２８の抵抗率は、１×１０３Ω・ｃｍである。一方、リッジ部１４ａの直下に位置する活性層１２中の領域２６は、１×１０２Ω・ｃｍの抵抗率である。このように、領域２３および２４はＦ＋の注入により高抵抗される。この結果、活性層１２においてリッジ部１４ａの直下の領域２６は、より高抵抗の領域２７および２８によって挟まれる。したがって、電流狭窄構造が得られる。
【００４８】
この後、図８〜図１１に示されるように、第１実施形態と同じ手順によって、上部電極１８、下部電極２０および絶縁層２１、２２を形成する。本実施形態では、この後、活性層１２の熱処理（アニーリング）を行う。これは、活性層１２中においてＦ＋が注入された領域２７および２８の抵抗率をさらに高めるためである。具体的には、レーザ素子を３５０℃の雰囲気中に３分間放置する。この処理により、領域２３、２４、２７および２８の抵抗率が１×１０６Ω・ｃｍに上昇する。したがって、より良好な電流狭窄構造が得られ、電流しきい値がいっそう低減する。
【００４９】
なお、活性層の熱処理による高抵抗化は、第１実施形態でも有効である。ただし、第１実施形態では、熱処理をせずとも十分に高い抵抗率が得られるので、熱処理を実施していない。
【００５０】
この後、基板１０のへき開によって共振器長３００μｍのレーザ素子を得る。これにより、本実施形態の製造方法が完了する。
【００５１】
本発明者は、本実施形態の方法によって製造したレーザ素子の電流しきい値を測定したところ、１０ｍＡという値を得た。一方、上述したように、ウェットエッチングによってリッジ部を形成する方法により製造されたレーザ素子の電流しきい値は２０ｍＡである。したがって、本実施形態における電流しきい値の低減効果が確かめられた。
【００５２】
本発明者の知見によれば、活性層１２中の領域２７および２８におけるＦ＋の濃度が１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上であれば、領域２７および２８が十分に高抵抗化される。この結果、良好な電流狭窄構造が得られ、電流しきい値が十分に低減される。ただし、領域２７および２８におけるＦ＋の濃度が１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｃを超えると、デバイスの信頼性が低下する恐れがある。したがって、より好ましくは、Ｆ＋の濃度は、１×１０１２ａｔｏｍｓ／ｃｃ以上１×１０１５ａｔｏｍｓ／ｃｃ以下である。
【００５３】
第１実施形態と同様に、本実施形態の製造方法も、一般的な埋め込み型レーザ素子の製造方法よりも結晶成長回数が少ない。したがって、簡易な工程で電流狭窄を実現できる。
【００５４】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００５５】
例えば、上記の実施形態では、イオン注入領域２３、２４、２７および２８の抵抗率が１×１０６Ω・ｃｍである。しかし、これらの領域の抵抗率がこの値に限定されるわけではない。通常、活性層１２中のイオン注入領域２７および２８が１×１０５Ω・ｃｍ以上の抵抗率を有していれば、十分に良好な電流狭窄構造が得られる。
【００５６】
第２実施形態では、３５０℃の温度で３分間にわたり活性層１２の熱処理を行っている。しかし、熱処理の温度および時間は、この値に限定されない。通常、熱処理の温度は、３００℃以上４５０℃以下が好ましい。
【００５７】
上記の実施形態では、リッジ部１４ａが直方体形状を有している。しかし、リッジ部の形状は、これに限定されない。例えば、リッジ部は、メサ形状の断面を有する柱状体であってもよい。
【００５８】
上記の実施形態では、活性層１２がＩｎＧａＡｓＰから構成されている。しかし、活性層は、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料から構成されていてもよい。Ａｌ系の活性層は、大気にさらされると酸化して光学特性が劣化する。しかし、本発明のレーザ素子はリッジ型なので、その製造中に活性層を露出させる時間を短くできる。実際、上記実施形態の製造方法では、上部クラッド層１４の形成後に活性層１２が露出することはない。このように、活性層がＡｌＧａＩｎＡｓ系材料から構成される場合は、本発明の製造方法を使用する利点が特に大きい。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザ素子は、リッジ部の直下に位置する領域とこれに隣接する高抵抗のイオン含有領域とからなる電流狭窄構造を有しているので、リッジ型でありながら低い電流しきい値を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の半導体レーザ素子の構成を示す断面図である。
【図２】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図３】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図４】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図５】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図６】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図７】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図８】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図９】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図１０】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【図１１】実施形態の半導体レーザ素子の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１…半導体レーザ素子、１０…基板、１２…活性層、１４…第１上部クラッド層、１４ａ…リッジ部、１６…第２上部クラッド層、１８…上部電極、２０…下部電極、２３および２４…イオン注入領域。
【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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