(57)【要約】【課題】活性層まで十分にＺｎ拡散が達し、ＣＯＤを起こさない良好なＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザ装置の簡便な製造方法及び半導体レーザ装置を提供することにある。【解決手段】第１導電型のＧａＡｓ基板１１上に、少なくとも、第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層１３と、ＧａＡｌＡｓ系の活性層１４と、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）クラッド層１７と、第２導電型のクラッド層１７のＺｎ濃度以上にＺｎを含んだ拡散源層４１とをこの順序で積層形成した後、拡散源層４１からＺｎを第２導電型のクラッド層１７を通り、活性層１４を越えて、第１導電型のクラッド層１３中に到達するまで選択拡散させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも、
第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、
ＧａＡｌＡｓ系の活性層と、
Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）クラッド層と、
前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層のＺｎ濃度以上にＺｎを含んだ拡散源層と、
をこの順序で積層形成する工程と、
前記拡散源層からＺｎを前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層を通り、前記活性層を越えて、前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するまで選択拡散させる工程と、
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも、
第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、
ＧａＡｌＡｓ系の活性層と、
Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以下にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）第１クラッド層と、
Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ（０≦ｚ≦１）第２クラッド層と、
前記第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ第２クラッド層のＺｎ濃度以上にＺｎを含んだ拡散源層とを、
この順序で選択形成する工程と、
前記拡散源層からＺｎを前記第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ第２クラッド層及びＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ第１クラッド層を通り、前記活性層を越えて、前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するまで選択拡散させる工程と、
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
前記活性層は、前記クラッド層よりもバンドギャップが小さい井戸層と、前記クラッド層よりもバンドギャップが小さく前記井戸層よりもバンドギャップが大きい障壁層との多層構造からなる多重量子井戸活性領域層と、前記多重量子井戸活性領域層の実効バンドギャップよりも大きく前記クラッド層より小さいバンドギャップを有する光ガイド層とを有す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装置の製造方法。
【請求項４】
前記拡散源層の形成は、有機金属気相成長法、分子線エピタキシャル法、ハイドライド気相成長法、クロライド気相成長法、または液相成長法のいずれかにより行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記拡散させる工程は、水素、窒素、または前記ｐ型３−５族化合物半導体層を構成する５族元素を含有する雰囲気中でアニール処理を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記拡散源層はＺｎを主成分とする化合物半導体層、Ｚｎを主成分とする酸化物層、あるいはＺｎをドープされた化合物半導体層のうちの１つからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
第１導電型のＧａＡｓ基板と、
このＧａＡｓ基板上に形成された第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、
このクラッド層上に形成されたＧａＡｌＡｓ系の活性層と、
この活性層上に形成され、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）クラッド層と、
前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層端面部の表面から前記活性層を越えて前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するように設けられたＺｎ拡散領域と、
を具備し、
前記Ｚｎ拡散領域は、前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層から前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層方向において、低下するＺｎ濃度勾配を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
第１導電型のＧａＡｓ基板と、
このＧａＡｓ基板上に形成された第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、
このクラッド層上に形成されたＧａＡｌＡｓ系の活性層と、
この活性層上に形成され、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以下にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）第１クラッド層と、
この第１クラッド層上に形成され、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ（０≦ｚ≦１）第２クラッド層と、
前記第２クラッド層から第１クラッド層及び前記活性層を越えて前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するように拡散されたＺｎ拡散領域と、
を具備し、
前記Ｚｎ拡散領域は、前記第２クラッド層から前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層方向において、低下する濃度勾配を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記活性層は、前記クラッド層よりもバンドギャップが小さい井戸層と、前記クラッド層よりもバンドギャップが小さく前記井戸層よりもバンドギャップが大きい障壁層との多層構造からなる多重量子井戸活性領域層と、前記多重量子井戸活性領域層の実効バンドギャップよりも大きく前記クラッド層より小さいバンドギャップを有する光ガイド層と、を有することを特徴とする請求項７または８に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報機器あるいはオーディオ・ビジュアル機器等のレーザ光源として使用される半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置に関し、特に高出力動作可能な窓構造半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ−Ｏｐｔｉｃａｌ）ディスクやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ−Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ−Ｄｉｓｋ）等のディスクの書き込み光源として３０ｍＷ以上の光出力の可視光半導体レーザが用いられている。このような高出力半導体レーザでは、レーザ光の出射端面において、自らのレーザ光を吸収して温度が上昇するため半導体結晶が溶融してしまう光学損傷（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ）が発生し易い。このＣＯＤは、レーザ光の出射端面では表面順位の存在によりバンドギャップが、活性層中央部に比較して小さいので、中央部で作られたレーザ光を吸収して局所的に発熱し、温度が上昇してバンドギャップが縮小し、更にレーザ光を吸収し易くなるサイクルが増大するために発生する。
【０００３】
これを防ぐためには、出射端面でレーザ光を吸収しないようにすればよく、半導体レーザの出射端面にＺｎ（亜鉛）を拡散させて、出射端面での活性層とクラッド層の層構造もしくは活性層自身の秩序構造を無秩序化することにより、Ｚｎ拡散がされてない活性層中央部よりも活性層端面でのバンドギャップエネルギーを実効的に大きくする技術が開発された。
【０００４】
例えば、ＩｎＧａＡｌＰ系の可視光半導体レーザにおいて、Ｚｎ拡散源としてＺｎＯを使用した窓構造レーザの製造方法が開示されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００５】
この方法は、窓構造を作製したい出射端面部に選択的にＺｎＯを堆積し、その後のアニールによりＺｎＯ中のＺｎを半導体レーザの活性層下側（ＧａＡｓ基板側）にあるクラッド層まで拡散させ、活性層をクラッド層と混晶化させることにより、Ｚｎ拡散されてない部分に比較してＺｎ拡散部のバンドギャップエネルギーを増大させて、レーザ光に対して透明な窓を形成した、いわゆる窓構造とするものである。
【０００６】
また、ＩｎＧａＡｌＰ系の可視光半導体レーザにおいて、Ｚｎ拡散源としてＺｎを高濃度にドープしたＧａＡｓ層を使用した窓構造レーザの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この方法は、窓構造を作製したい出射端面部に選択的にＺｎを高濃度にドープしたＧａＡｓ層を堆積し、その後のアニールによりＧａＡｓ層からＺｎを半導体レーザの活性層下側（ＧａＡｓ基板側）にあるクラッド層まで拡散させ、活性層をクラッド層と混晶化させることにより、Ｚｎ拡散されてない部分に比較してＺｎ拡散部のバンドギャップエネルギーを増大させた窓を形成したもので、製造プロセスの簡略化が図られている。
【０００８】
上述の文献の方法によって作製されたＩｎＧａＡｌＰ系可視光半導体レーザは、いずれもＣＯＤを起こすことなく安定に動作している。一方、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ用の書き込み光源として、７８０ｎｍ帯のＧａＡｌＡｓ系赤外線半導体レーザが用いられているが、このＧａＡｌＡｓ系赤外線半導体レーザでは、窓構造の作製が複雑なプロセスになる場合が多く、活性層端面への光閉じ込めを低減するために出射ビーム径を拡大して端面の光密度を低減する方法が一般的に採用されている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００９】
そこで、本発明者は、上記特許文献１に開示された簡便な技術によりＧａＡｌＡｓ系半導体レーザを作製することを試みた。このＧａＡｌＡｓ系半導体レーザの製造方法を図５及び図６を参照して説明する。
【００１０】
まず、例えばＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法等の結晶成長装置を用いて、図５（ａ）に示すように、ウェーハ状のｎ−ＧａＡｓ基板２１１上に、例えばＳｉをドープした膜厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層２１２（ｎ＝２〜４Ｅ１７／ｃｍ３）、例えばＳｉをドープした膜厚１．８μｍのｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層２１３（ｎ＝２〜４Ｅ１７／ｃｍ３）、活性層２１４、例えばＺｎをドープした膜厚０．２μｍのｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層２１５（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）、例えばＺｎをドープした膜厚０．０１μｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層２１６（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）、例えばＺｎをドープした膜厚０．８μｍのｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層２１７（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）、例えばＺｎをドープした膜厚０．０５μｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層２１８（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）を順次積層形成する。
【００１１】
その後、Ｚｎ拡散を行う部分として幅４０μｍのストライプ状に開口した膜厚０．２μｍのＳｉＯ２マスク層２３１を形成する。なお、このストライプ状の開口部に窓領域が形成され、レーザの反射鏡を形成するためにウェーハプロセス終了後に劈開される。このストライプ状の開口部の繰り返し幅はレーザ共振器長に合わせて決定される。ここで、活性層２１４は、図６（ｄ）に示すように、膜厚０．０２５μｍのＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ第１光ガイド層２２１と、膜厚０．００４μｍのＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ障壁層２２３の上下に膜厚０．００８μｍのＧａ０．９Ａｌ０．１Ａｓ井戸層２２２を設けた多重量子井戸（ＭＱＷ）活性領域層２２５と、膜厚０．０２５μｍのＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ第２光ガイド層２２４とをこの順序で積層した構造を有する。
【００１２】
続いて、図５（ｂ）に示すように、Ｚｎの拡散源用として、ＳｉＯ２マスク層２３１の開口部に、膜厚１μｍ以上のＺｎを高濃度に含んだＧａＡｓ拡散源層２４１をＭＯＣＶＤ装置で選択的に成長させる。なお、Ｚｎ濃度は１Ｅ１９／ｃｍ３以上であり、Ｚｎ拡散をどの程度までさせるかによって、ＧａＡｓ拡散源層２４１中のＺｎ濃度を調節する。
【００１３】
このＺｎを高濃度に含んだＧａＡｓ拡散源層２４１を成長している最中、及び、この成長後に、水素雰囲気中でアニールしている最中に、Ｚｎを高濃度に含んだＧａＡｓ拡散源層２４１から、横方向へも広がりながらｎ−ＧａＡｓ基板側へＺｎが拡散して行き、Ｚｎ拡散領域２４２が形成される。このＺｎ拡散領域２４２が活性層２１４に到達すれば、活性層２１４中の秩序構造及び活性層２１４をクラッド層２１３、２１５で挟んだダブルへテロ構造の秩序構造が崩れ、Ｚｎ拡散領域２４２部分での活性層２１４のバンドギャップが実質的に増大した形となり、レーザ光を吸収しない窓構造となることが期待される。なお、このＺｎ拡散領域２４２は、後述の分析結果を先取りして図示してある。
【００１４】
この後、図５（ｃ）に示すように、Ｚｎ拡散源のＧａＡｓ拡散源層２４１を硫酸系エッチャントによりエッチング除去し、ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層２１８を塩酸系エッチャントでエッチング除去し、沸酸系エッチャントによりＳｉＯ２マスク層２３１を除去した後に、図５（ｄ）に示すように、厚さ０．２μｍで幅約２μｍのストライプ状のＳｉＯ２マスク層２５１を形成する。
【００１５】
その後、図５（ｅ）に示すように、ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層２１８を塩酸系エッチャントでストライプ上にエッチングし、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層２１７をリッジストライプ状にｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層２１６で停止するまで硫酸系エッチャントによりエッチングを行い、更に、ｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層２１６を塩酸系エッチャントによりストライプ状にエッチングする。
【００１６】
続いて、図５（ｆ）に示すように、Ｚｎ拡散した窓領域を電流非注入領域にするため、例えばリソグラフィ技術を使いフォトレジストに開口部を作製して、ＳｉＯ２マスク層２５１の端面部を沸酸系エッチャントによりエッチング除去する。
【００１７】
続いて、図６（ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ０．４Ａｌ０．６Ａｓ電流ブロック層２６１をＭＯＣＶＤ装置で膜厚約１μｍ選択成長する。この後、ＳｉＯ２マスク層２５１を沸酸系エッチャントでエッチング除去し、その後、塩酸系エッチャントでｐ−ＩｎＧａＰキャップ層２１８（ＳｉＯ２マスク層２５１の下に隠れている）をエッチング除去して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２７１をＭＯＣＶＤ装置で形成する。
【００１８】
次に、図６（ｂ）に示すように、例えばＡｕＺｎ／Ａｕからなるｐ側電極２８１をｐ−ＧａＡｓコンタクト層２７１の上に、そして、例えばＡｕＧｅ／Ａｕからなるｎ側電極２８２をｎ−ＧａＡｓ基板２１１の下にそれぞれ形成して、半導体レーザ４が完成する。
【００１９】
この完成した半導体レーザ４を個々にチップ化した時の内部の構造を、一部切り欠きを入れて図６（ｃ）に示す。なお、例えば、リッジストライプ幅は２μｍ、共振器長を８００μｍとなるように、各ＳｉＯ２マスク層等のサイズを調節してある。
【００２０】
上記、従来方法で作製した半導体レーザを、その端面に反射膜をコートせずに、劈開したままの状態で、実装して、電流を流して動作させたところ、室温連続動作で８０〜９０ｍＷ出力時にＣＯＤが発生した。原因を解明するために、Ｚｎを拡散した窓構造に相当する部分を、表面から深さ方向にＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）分析を行った。
【００２１】
なお、試料は、Ｚｎ拡散後に、図５（ｃ）に示すように、硫酸系エッチャントによりＺｎ拡散源のＧａＡｓ拡散源層２４１をエッチング除去後、ｐ−ＩｎＧａＰキャップ層２１８を塩酸系エッチャントで除去し、Ｚｎ拡散部のｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層２１７の表面を露出させた状態で、Ｚｎの深さ方向濃度プロファイルを測定したものである。
【００２２】
図７のＺｎ濃度プロファイルに示すように、深さ約０．５μｍまでＺｎ拡散が進行していることが分かる。しかし、Ｚｎの拡散が必要な活性層２１４を超えてｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層２１３に達するまでには至らなかった。このため、必要とするＺｎ濃度が得られず、活性層２１４をその上下のクラッド層２１３、２１５と混晶化させることができずに、レーザ光出力が大きくなった時、吸収領域での局所的発熱が大きくなり、温度が上昇してバンドギャップが縮小し、更にレーザ光を吸収し易くなるサイクルが起こってＣＯＤに至ったと考えられる。
【００２３】
上述したＺｎ拡散条件は、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザでは、活性層にＺｎが十分拡散して窓構造が形成される条件である（例えば、特許文献１参照。）。しかし、このＺｎの拡散が必要な活性層２１４を超えてｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層２１３に達するまでには至らなかった原因は、特許文献１のクラッド層がＩｎＧａＡｌＰであるのに対して、本試作ではクラッド層がＧａＡｌＡｓになっていることにあり、ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＺｎの拡散が抑制されたためであると推測される。
【００２４】
通常、３−５族結晶中のＺｎは、３族原子の位置に入りｐ型の導電型を示す。Ｚｎが結晶中で拡散するときは、３族原子の空孔を介して、もしくは３族原子との置換によりＺｎの拡散が進み、ＧａＡｌＡｓ系の結晶中では、ＩｎＧａＡｌＰ系の結晶中に比べてこの種の拡散が起こりにくいことは知られている。このため、ＧａＡｌＡｓ系の結晶を採用している半導体レーザの積層表面から活性層までＺｎ拡散を行うことは、ＩｎＧａＡｌＰ系の結晶に比べてきわめて困難であり、アニール温度、アニール時間、及びＺｎの供給量の設定は実用領域をはるかに越えるものである。
【００２５】
つまり、ＩｎＧａＡｌＰ系の簡便なＺｎ拡散条件をそのまま利用して、ＧａＡｌＡｓ系でＺｎの拡散深さを達成することができないことが判明した。
【００２６】
【非特許文献１】
Ｓａｔｏｓｈｉ  Ａｒｉｍｏｔｏ  ｅｔ  ａｌ、「１５０  ｍＷ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ−Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ−Ｍｏｄｅ  Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ６７０ｎｍ  Ｗｉｎｄｏｗ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ」ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、Ｖｏｌ．２９、Ｎｏ．６、Ｊｕｎｅ  １９９３、ｐ．１８７４−１８７９
【００２７】
【非特許文献２】
庄野昌幸、「光ディスク用半導体レーザー」、応用物理、第６８巻、第１１号、１９９９、ｐ．１２８５−１２８８
【００２８】
【特許文献１】
特開平１１−２８４２８０号公報（第６−８頁、図１−２）
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
上記の特許文献１に開示された方法の適用によるＧａＡｌＡｓ系半導体レーザの製造方法では、Ｚｎが活性層に到達する深さまで拡散できないため、窓構造が作製できず、ＣＯＤの発生を防止できない。また、半導体レーザの窓構造を形成する際に、より深くＺｎを拡散しようとして、アニール温度を上げたり、アニール時間を長くすると、もともとＺｎがドーピングされていたｐ型クラッド層から活性層にＺｎの拡散が起きてしまい、窓構造領域以外の活性層にまでＺｎが拡散する。活性層にＺｎが拡散すると、レーザ発振時のしきい値電流の増大、波長の短波長化、動作電流の増大などの問題が起こる。
【００３０】
従って、本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、活性層まで十分にＺｎ拡散が達し、ＣＯＤを起こさない良好なＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザ装置の簡便な製造方法及び半導体レーザ装置を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも、第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、ＧａＡｌＡｓ系の活性層と、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）クラッド層と、前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層のＺｎ濃度以上にＺｎを含んだ拡散源層と、をこの順序で積層形成する工程と、前記拡散源層からＺｎを前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層を通り、前記活性層を越えて、前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するまで選択拡散させる工程とを有することを特徴とする。
【００３２】
また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型のＧａＡｓ基板上に、少なくとも、第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、ＧａＡｌＡｓ系の活性層と、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以下にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）第１クラッド層と、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ（０≦ｚ≦１）第２クラッド層と、前記第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ第２クラッド層のＺｎ濃度以上にＺｎを含んだ拡散源層とを、この順序で選択形成する工程と、前記拡散源層からＺｎを前記第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ第２クラッド層及びＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ第１クラッド層を通り、前記活性層を越えて、前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するまで選択拡散させる工程とを有することを特徴とする。
【００３３】
また、本発明の半導体レーザ装置は、第１導電型のＧａＡｓ基板と、このＧａＡｓ基板上に形成された第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、このクラッド層上に形成されたＧａＡｌＡｓ系の活性層と、この活性層上に形成され、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）クラッド層と、前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層端面部の表面から前記活性層を越えて前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するように設けられたＺｎ拡散領域とを具備し、前記Ｚｎ拡散領域は、前記第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓクラッド層から前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層方向において、低下するＺｎ濃度勾配を有することを特徴とする。
【００３４】
そして、本発明の半導体レーザ装置は、第１導電型のＧａＡｓ基板と、このＧａＡｓ基板上に形成された第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）クラッド層と、このクラッド層上に形成されたＧａＡｌＡｓ系の活性層と、この活性層上に形成され、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以下にドープされた第２導電型のＧａ１−ｙＡｌｙＡｓ（０≦ｙ≦１）第１クラッド層と、この第１クラッド層上に形成され、Ｚｎを５Ｅ１８／ｃｍ３以上にドープされた第２導電型のＧａ１−ｚＡｌｚＡｓ（０≦ｚ≦１）第２クラッド層と、前記第２クラッド層から第１クラッド層及び前記活性層を越えて前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層中に到達するように拡散されたＺｎ拡散領域とを具備し、前記Ｚｎ拡散領域は、前記第２クラッド層から前記第１導電型のＧａ１−ｘＡｌｘＡｓクラッド層方向において、低下する濃度勾配を有することを特徴とする。
【００３５】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、ＧａＡｌＡｓクラッド層を通してＺｎが活性層を越える深さまで拡散できて、ＧａＡｌＡｓ系半導体レーザ装置のレーザ光出射端面及びその近傍は、他の活性層よりもバンドギャップが大きい化合物半導体で形成された窓構造を容易に形成できる。
【００３６】
また、本発明の半導体レーザ装置によれば、この窓構造は、レーザ光のエネルギーよりも高いエネルギーに対応するバンドギャップを有することにより、窓構造領域内でレーザ光を吸収しない構成となっており、ＣＯＤ発生を防止できる。
【００３７】
つまり、本発明によれば、窓構造領域に効果的にＺｎの高濃度領域を形成する簡便な製造プロセスからなる半導体レーザ装置の製造方法及び半導体レーザ装置を提供することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
（第１の実施の形態）
先ず、本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造方法について、図１及び図２に示した工程概略図を参照して説明する。図１及び図２は個片化された場合について、模式的に描いた図であり、通常の工程では、図２（ｂ）に至るまで、半導体レーザ装置が複数個集合したウェーハ等で処理されることはいうまでもない。
【００４０】
まず、図１（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ウェーハ状のｎ−ＧａＡｓ基板１１の上に、例えばＳｉをドープした膜厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層１２（ｎ＝２〜４Ｅ１７／ｃｍ３）、例えばＳｉをドープした厚さ１．８μｍのｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１３（ｎ＝２〜４Ｅ１７／ｃｍ３）、活性層１４、Ｚｎをドープした膜厚０．２μｍのｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１５（ｐ＝１Ｅ１９／ｃｍ３）、Ｚｎをドープした膜厚０．０１μｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層１６（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）、Ｚｎをドープした膜厚０．８μｍのｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７（ｐ＝１Ｅ１９／ｃｍ３）、Ｚｎをドープした膜厚０．０５μｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）を順次積層形成する。
【００４１】
ここで、活性層１４は、図２（ｄ）に示すように、膜厚０．０２５μｍのＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ第１光ガイド層２１と、膜厚０．００４μｍのＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ障壁層２３の上下に膜厚０．００８μｍのＧａ０．９Ａｌ０．１Ａｓ井戸層２２を設けた多重量子井戸（ＭＱＷ）活性領域層２５と、膜厚０．０２５μｍのＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ第２光ガイド層２４とをこの順序で積層した構造を有する。
【００４２】
ＧａＡｌＡｓ系の場合、Ｇａ組成比が大きくなるとバンドギャップエネルギーが小さい方にシフトし、活性層１４の中で、Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ａｓ井戸層２２のバンドギャップが最小で、次にＧａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ障壁層２３と第１及び第２光ガイド層２１及び２４、そして活性層２４の上下にあるＧａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１５，１３が最大となる構造である。
【００４３】
第１及び第２光ガイド層２１及び２４は、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性領域層２５の実効バンドギャップよりも大きく、前記クラッド層より小さい。なお、活性層１４の各層は、例えばＳｉあるいはＺｎをドープして、所望の濃度のｎ型あるいはｐ型としてもよい。
【００４４】
その後、例えばＣＶＤ法でＳｉＯ２を堆積させて、半導体レーザの出射端面に平行に例えば端面から２０μｍの開口部を持つようにストライプ状の膜厚０．２μｍのＳｉＯ２マスク層３１を形成する。
【００４５】
次に、図１（ｂ）に示すように、このストライプ状のＳｉＯ２マスク層３１をマスクとして、開口部のｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８の上に、例えば厚さ１μｍ以上、Ｚｎ濃度を例えば１Ｅ１９／ｃｍ３以上含んだＧａＡｓ拡散源層４１を、例えばＭＯＣＶＤ法で選択的に成長させる。なお、Ｚｎ濃度は、その後の希望するＺｎ拡散の深さ及び濃度に従って決定される。
【００４６】
Ｚｎの固相拡散は、ｐ−ＧａＡｓ拡散源層４１を成長中に既に始まるが、成長中断からアニールへの継続は次のように行う。ＭＯＣＶＤ装置の中にて、例えば成長温度６５０℃で、原料として使用していたＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＤＭＺ（ジメチル亜鉛）、ＡｓＨ３を止める。水素雰囲気中で、例えば２０分間アニールを行う。この間に、Ｚｎがｐ−ＧａＡｓ拡散源層４１からｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２及び第１クラッド層１７及び１５を通り、ｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１３の途中まで拡散して行く。
【００４７】
この拡散により、それぞれ秩序構造であったＭＱＷ活性領域層２５と第２及び第１光ガイド層２４及び２１からなる活性層１４は、隣接しているｐ−型ＧａＡｌＡｓ第１クラッド層１５及びｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１３と組成的に無秩序化し、この結果として実効的なバンドギャップが増大して、レーザ光を吸収しない窓構造が形成される。
【００４８】
次に、図１（ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ装置から取り出した工程途中の半導体レーザ装置の集合体であるウェーハを、硫酸系のエッチング液によりｐ−ＧａＡｓ拡散源層４１をエッチング除去し、次に、塩酸系のエッチング液によりｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８をエッチング除去し、次に、沸酸系のエッチング液によりＳｉＯ２マスク層３１をエッチング除去し、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７のＺｎ拡散領域４２を露出させる。
【００４９】
そして、図１（ｄ）に示すように、上面に露出しているｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７及びｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８の上に、幅約２μｍで、膜厚、例えば０．２μｍのストライプ状のＳｉＯ２マスク層５１をｐ−ＩｎＧａＰキャップ層１８のストライプ状開口部に対して直交するように形成する。
【００５０】
そして、図１（ｅ）に示すように、ストライプ状のＳｉＯ２マスク層５１をマスクとして塩酸系のエッチング液でｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８を、ＳｉＯ２マスク層５１の形状であるストライプ状に残して他をエッチング除去する。続いて、硫酸系エッチング液を用いて、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７をリッジストライプ状に残して、他をｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層１６で止まるまでエッチング除去する。更に、ｐ−ＩｎＧａＰエッチングストップ層１６を塩酸系エッチング液でエッチング除去してストライプが残るようにする。
【００５１】
次に、図１（ｆ）に示すように、リッジストライプ上部にあって、Ｚｎ拡散した窓領域の上部に位置しているＳｉＯ２マスク層５１の一部を、例えばリソグラフィ技術を使いフォトレジストに開口部を作製して、沸酸系エッチング液でエッチング除去して、後の工程で電流ブロック層が成長できる下地を形成する。製品となってレーザ装置を駆動する時に、この窓領域には、電流が流れないようにするための工夫である。
【００５２】
そして、図２（ａ）に示すように、ｎ−Ｇａ０．４Ａｌ０．６Ａｓ電流ブロック層６１をＭＯＣＶＤ法で、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７の露出面及びリッジ側面のｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１５上に約１μｍ選択成長を行う。その後、ＳｉＯ２マスク層５１を沸酸系エッチング液でエッチング除去し、続いて、塩酸系エッチング液でｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８をエッチング除去する。
【００５３】
次に、図２（ｂ）に示すように、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７１をＭＯＣＶＤ法で、ｎ−Ｇａ０．４Ａｌ０．６Ａｓ電流ブロック層６１及びｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７の上に成長させる。その後、ＭＯＣＶＤ装置から取り出して、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７１上には、例えばＡｕＺｎ／Ａｕからなるｐ型電極８１を、また、ｎ−ＧａＡｓ基板には、例えばＡｎＧｅ／Ａｕからなるｎ型電極８２を蒸着法あるいはスパッタ法等でそれぞれ堆積する。更に、ウェーハを劈開、スクライブ、ダイシング、及びドライエッチング法の一つあるいは組合せで分割して、半導体レーザ装置１が完成する。
【００５４】
図２（ｃ）に、完成した半導体レーザ装置１を個片化したものを模式的に示す。例えば、リッジ幅２μｍ、共振器長８００μｍの大きさであり、切り欠きを設けて、内部構造が分かるようにしてある。レーザ光の出射端面にはＺｎ拡散領域４２からなる窓領域が形成されており、この直上には、ｎ−Ｇａ０．４Ａｌ０．６Ａｓ電流ブロック層６１が設けられている。一方、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７はｐ−ＧａＡｓコンタクト層７１に接続されており、窓構造のある出射端面部以外の活性層１４に集中して電流が流せる構造を実現している。
【００５５】
本実施の形態の半導体レーザ装置をパッケージに組込んで動作させたところ、レーザ光出射端面に反射防止膜等を付けない状態で、１００ｍＷ室温連続動作でもＣＯＤを全く起こすことなく動作した。一方、上述したように、従来の方法で作製した同様な窓構造半導体レーザ装置では、室温連続動作１００ｍＷ以下でＣＯＤが発生して動作しなくなった。以下に、これらを比較しながら、その理由を説明する。
【００５６】
まず、本実施の形態の半導体レーザ装置については、従来と同じように、Ｚｎを拡散した窓構造の部分を、表面から深さ方向にＳＩＭＳ分析を行った。その結果は、図３に示すように、Ｚｎ拡散フロントは、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１７表面から、第１クラッド層１５を通り、活性層１４を越えて、ｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１３中に０．２μｍ程度進んでいることが分かる。このため、Ｚｎ拡散により活性層１４をクラッド層１５、１３と混晶化させることになり、Ｚｎ拡散されてない活性層１４に比較してＺｎ拡散領域４２のバンドギャップエネルギーを増大させて、レーザ光に対して透明な窓構造を形成できた。
【００５７】
さて、従来例の１〜３Ｅ１８／ｃｍ３のＺｎ濃度のｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層では、Ｚｎ原子はＧａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ結晶中で３族原子サイトを占めている確率が高く、３族空孔を介しての拡散もしくは３族原子との置換による拡散を起こすメカニズムが支配的であった。
【００５８】
しかしながら、本実施の形態のように、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層のＺｎ濃度を１Ｅ１９／ｃｍ３と高く設定した場合、Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ結晶中でのＺｎ濃度が高くなると、Ｚｎ原子は３族原子サイトだけではなく、格子間に位置する確率が高くなる。この格子間のＺｎ原子は、３族原子サイトに位置していたＺｎ原子に比べて、Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ中を移動しやすく、Ｚｎ拡散は格段に起こり易くなる。すなわち、Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ結晶中のＺｎ濃度を高くするほど、３族原子サイトのＺｎ原子よりも格子間のＺｎ原子が結晶中で支配的になり、Ｚｎ拡散を生じ易くなると考えられる。その結果、高出力レーザ光に対して、ＣＯＤ発生を抑制することができた。
【００５９】
また、Ｚｎを拡散した活性層のＰＬ（Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）波長を測定したところ、１０ｎｍ以上短波長側にシフトしていることが分かった。つまり、バンドギャップエネルギーが窓構造として機能するに十分な量だけ増大したことを示している。
【００６０】
本実施の形態では、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１５及び第２クラッド層１７のＺｎ濃度をいずれも１Ｅ１９／ｃｍ３としていたが、このクラッド層のＺｎ濃度をパラメータにして実験を行って、ＰＬ波長のシフトを測定したところ、クラッド層のＺｎ濃度が５Ｅ１８／ｃｍ３程度から上の濃度では、短波長側へのシフトが顕著になることが分かった。つまり、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ層のＺｎ拡散を引き起こし易い濃度は、５Ｅ１８／ｃｍ３である。従来例で採用した２Ｅ１８／ｃｍ３では、Ｚｎ拡散が不十分であることも再確認した。
【００６１】
また、本実施の形態では、Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ結晶の例を示したが、３族組成比を変化させたＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）の全組成領域で、ほぼ同様な傾向にあることを確認した。すなわち、ＧａＡｌＡｓ系をクラッド層とする半導体レーザにおいて、レーザ端面部にＺｎ拡散を行って窓構造を作成する際には、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＺｎ濃度を少なくとも５Ｅ１８／ｃｍ３以上、好ましくは１Ｅ１９／ｃｍ３以上に設定することにより、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層中の格子間に位置するＺｎを支配的にして、外部からＺｎ拡散源を用いて濃度勾配をつければ、Ｚｎを拡散しやすく出来ることが分かった。
【００６２】
しかしながら、逆に、ｐ−ＧａＡｌＡｓクラッド層中のＺｎ濃度が高すぎると、図１（ａ）に示す積層構造を形成した直後に、すでに大半のＺｎが初めから格子間位置を占めた状態になっている。そして、その後の図１（ｂ）のＺｎ拡散の工程中に、Ｚｎ拡散を起こさせたくない活性層１４全体にわたって、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１５及び第２クラッド層１７からＺｎが拡散して、半導体レーザの発振特性の劣化を引き起こすことになる。
【００６３】
このため、成長直後のｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１５及び第２クラッド層１７のＺｎ濃度は、８Ｅ１９／ｃｍ３以下にすることが望ましい。これはＧａ１−ｘＡｌｘＡｓ（０≦ｘ≦１）系の他の組成比のクラッド層を用いた半導体レーザにおいても同様に当てはまる。
【００６４】
本実施の形態で示した以外に、以下のような場合に適用しても本実施の形態のＣＯＤ発生を抑制する効果を期待できる。例えば、クラッド層にＧａＡｌＡｓ系を用いる限り、活性層１４の構造がＭＱＷでなく単層の場合でもＣＯＤ発生を抑制する効果が期待できる。
【００６５】
また、Ｚｎ拡散の方法も、本実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法でＺｎを高濃度にドープしたｐ−ＧａＡｓ拡散源層を用いてＺｎを固相拡散させているが、ＺｎＯ等のＺｎを母体元素とする酸化物、あるいは２−６族化合物半導体結晶を拡散源に用いた固相拡散の場合でも、また、Ｚｎの蒸気を密閉したアンプル内で気相拡散させる封管法の場合等においても、同様なＣＯＤ発生を抑制する効果が期待できる。
【００６６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を図４を用いて説明する。
【００６７】
本実施の形態では、窓領域以外の活性層に、Ｚｎが拡散して行くことを抑制するためのマージンをより多く取るために、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１及び第２クラッド層１１５及び１１７のＺｎ濃度を変更した以外は、第１の実施の形態の層構造及び製造工程と同じである。従って、図１及び図２と組成、膜厚、形状等が同じ構成部分には、同じ符号を付してその説明等を省略し、異なる部分について重点的に説明する。
【００６８】
先ず、図４（ａ）に示すように、例えば、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の上に、例えばＳｉをドープした膜厚０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層１２（ｎ＝２〜４Ｅ１７／ｃｍ３）、例えばＳｉをドープした厚さ１．８μｍのｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１３（ｎ＝２〜４Ｅ１７／ｃｍ３）、活性層１４、Ｚｎをドープした膜厚０．２μｍのｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１１５（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）、Ｚｎをドープした膜厚０．０１μｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層１６（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）、Ｚｎをドープした膜厚０．８μｍのｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１１７（ｐ＝５Ｅ１９／ｃｍ３）、Ｚｎをドープした膜厚０．０５μｍのｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層１８（ｐ＝１〜３Ｅ１８／ｃｍ３）を順次積層形成する。
【００６９】
第１の実施の形態では、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１５及び第２クラッド層１７のＺｎ濃度を１Ｅ１９／ｃｍ３としていたが、本実施の形態では、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１１５のＺｎ濃度を従来例と同じ１〜３Ｅ１８／ｃｍ３、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１１７のＺｎ濃度を５Ｅ１９／ｃｍ３とより高く設定してある。つまり、２層からなるｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層１１５、１１７のＺｎ濃度は活性層１４から遠い外側の第２のクラッド層１１７が高く、活性層１４に近い内側の第１のクラッド層１１５が低くなるように傾斜を付けた。
【００７０】
ここで、活性層１４は、第１の実施の形態と同じで、図２（ｄ）に示すような構造になっている。
【００７１】
この半導体レーザ装置の製造方法は、第１の実施の形態と全く同様で、図４（ｂ）に、最終的に完成した半導体レーザ装置２を個片化したものを模式的に示す。例えば、リッジ幅２μｍ、共振器長８００μｍの大きさであり、切り欠きを設けて、内部構造が分かるようにしてある。レーザ光の出射端面には、Ｚｎ拡散領域４２からなる窓領域が形成されており、この直上には、ｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ電流ブロック層６１が設けられている。一方、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１１７はｐ−ＧａＡｓコンタクト層７１に接続されており、窓構造領域以外の活性層１４に集中して電流が流せる構造を実現している。
【００７２】
本実施の形態の半導体レーザ装置をパッケージに組込んで動作させたところ、レーザ光出射端面に反射防止膜等を付けない状態で、１００ｍＷ室温連続動作ではＣＯＤを全く起こすことなく動作した。
【００７３】
また、ＰＬ波長のシフトを測定したところ、短波長側へのシフトが起こっており、窓構造が形成されていることも確認した。
【００７４】
さらに、Ｚｎ拡散工程中の拡散条件、例えば、アニール時間増加、アニール温度上昇、及び、Ｚｎ拡散源の違いをパラメータにして確認実験を行ったところ、第１の実施の形態に比較して、活性層１４へのＺｎ拡散の影響が少ないことを電気的特性から確認した。すなわち、Ｚｎドープしたｐ−ＧａＡｓ拡散源層（図１の４１参照）のないＳｉＯ２マスク層３１直下の領域にも、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１１７からｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１１５へＺｎは拡散するが、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１１５を突き抜けて活性層１４まで拡散することはない。
【００７５】
本実施の形態では、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層１１５のＺｎ濃度を１〜３Ｅ１８／ｃｍ３と、ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層１１７のＺｎ濃度を５Ｅ１９／ｃｍ３としたが、第１クラッド層１１５のＺｎ濃度が５Ｅ１８／ｃｍ３以下及び第２クラッド層１１７のＺｎ濃度が５Ｅ１８／ｃｍ３以上であれば、同様な効果が得られ、Ｚｎ拡散源層直下だけを活性層１４を越える深さまでＺｎ拡散させて、端面領域部だけバンドギャップを増大させて窓構造を形成できる。
【００７６】
第１の実施の形態と同様に、ＺｎＯ等のＺｎを母体元素とする酸化物、あるいは２−６族化合物半導体結晶を拡散源に用いた固相拡散の場合でも、また、Ｚｎの蒸気を密閉したアンプル内で気相拡散させる封管法の場合等においても、同様なＣＯＤ発生を抑制する効果が期待できる。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【００７８】
例えば、上記各実施の形態で説明した各層の組成、キャリア濃度、ドーパント、層厚、成長温度等の構造パラメータ及びプロセスパラメータは、あくまで一例に過ぎず、発振波長や導波路内でのレーザ光の伝播の仕方の違い等により、適時最適化することができる。
【００７９】
また、各実施の形態では、拡散源層の形成をＭＯＣＶＤ法で行ったが、他のＭＢＥ（分子線エピタキシャル）法、ハイドライド気相成長法、クロライド気相成長法、または液層成長法等のいずれを用いても良く、上述したものと同様の効果を得ることができる。
【００８０】
また、例えば、固相拡散させる不純物は、Ｚｎに限定されず、この他にも、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｃｄ（カドミウム）、Ｈｇ（水銀）等のｐ型不純物や、Ｓｉ（シリコン）、Ｓｎ（すず）、Ｓ（硫黄）、Ｓｅ（セレン）、Ｔｅ（テルル）等のｎ型不純物等を同様に用いることができる。
【００８１】
【発明の効果】
本発明によれば、活性層まで十分にＺｎ拡散が達し、ＣＯＤを起こさない良好なＧａＡｌＡｓ系の半導体レーザ装置の簡便な製造方法及び半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造工程を示す概略斜視図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造工程を示す図で、図２（ａ）乃至（ｃ）は概略斜視図、図２（ｄ）は活性層を示す断面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザ装置のウェーハ表面からＳＩＭＳ法により測定したＺｎ濃度の深さ方向プロファイル図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造工程の一部を示す概略斜視図。
【図５】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す概略斜視図。
【図６】従来の半導体レーザ装置の製造工程を示す図で、図６（ａ）乃至（ｃ）は概略斜視図、図６（ｄ）は活性層を示す断面図。
【図７】従来の半導体レーザ装置のウェーハ表面からＳＩＭＳ法により測定したＺｎ濃度の深さ方向プロファイル図。
【符号の説明】
１、２、４  半導体レーザ装置
１１、２１１  ｎ−ＧａＡｓ基板
１２、２１２  ｎ−ＧａＡｓバッファ層
１３、２１３  ｎ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓクラッド層
１４、２１４  活性層
１５、１１５、２１５  ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第１クラッド層
１６、２１６  ｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層
１７、１１７、２１７  ｐ−Ｇａ０．５Ａｌ０．５Ａｓ第２クラッド層
１８、２１８  ｐ−Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐキャップ層
２１、２２１  Ｇａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ第１光ガイド層
２２、２２２  Ｇａ０．９Ａｌ０．１Ａｓ井戸層
２３、２２３  Ｇａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ障壁層
２４、２２４  Ｇａ０．７Ａｌ０．３Ａｓ第２光ガイド層
２５、２２５  多重量子井戸（ＭＱＷ）活性領域層
３１、５１、２３１、２５１  ＳｉＯ２マスク層
４１、２４１  ｐ−ＧａＡｓ拡散源層
４２、２４２  Ｚｎ拡散領域
６１、２６１  ｎ−Ｇａ０．４Ａｌ０．６Ａｓ電流ブロック層
７１、２７１  ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
８１、２８１  ｐ側電極
８２、２８２  ｎ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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