(57)【要約】【課題】レーザ部のレーザ特性を良好なものとし、製造歩留まりを向上させた半導体レーザ素子とその製造方法を提供する。【解決手段】互いに異なる波長のレーザ光を発振する複数のレーザ部が同一基板上に形成された半導体レーザ素子において、複数のレーザ部のそれぞれに含まれる不純物の種類が、レーザ部間で互いに異なる半導体レーザ素子である。また、互いに異なる波長のレーザ光を発振する複数のレーザ部を同一基板上に形成する半導体レーザ素子の製造方法において、先に形成されるレーザ部と後に形成されるレーザ部とをそれぞれ異なる結晶成長方法を用いて形成する半導体レーザ素子の製造方法である。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる波長のレーザ光を発振する複数のレーザ部が同一基板上に形成された半導体レーザ素子において、複数のレーザ部のそれぞれに含まれる不純物の種類が、レーザ部間で互いに異なることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記不純物がｐ型不純物であ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】
一のレーザ部に含まれるｐ型不純物が亜鉛または炭素またはマグネシウムであり、他のレーザ部に含まれるｐ型不純物がベリリウムであることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
一のレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成されており、他のレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
互いに異なる波長のレーザ光を発振する複数のレーザ部を同一基板上に形成する半導体レーザ素子の製造方法において、先に形成されるレーザ部と後に形成されるレーザ部とをそれぞれ異なる結晶成長方法を用いて形成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６】
レーザ部の形成に用いられる結晶成長方法の１つが有機金属気相成長法であ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の製造方法。
【請求項７】
レーザ部の形成に用いられる結晶成長方法の１つが分子線エピタキシャル成長法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の製造方法。
【請求項８】
先に形成されるレーザ部の結晶成長に分子線エピタキシャル成長法が用いられることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数が、後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数よりも小さいことを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物にベリリウムが用いられることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物に亜鉛または炭素またはマグネシウムが用いられ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の製造方法。
【請求項１２】
先に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度が、後に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度よりも高く、先に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度が、後に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度よりも高いことを特徴とする請求項５から７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１３】
先に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度が、後に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度よりも高いことを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１４】
先に形成されるレーザ部の結晶成長に有機金属気相成長法が用いられることを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１５】
先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数が、後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数よりも小さいことを特徴とする請求項１２から１４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１６】
先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物に亜鉛または炭素またはマグネシウムが用いられることを特徴とする請求項１２から１４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１７】
後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物にベリリウムが用いられることを特徴とする請求項１６に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１８】
先に形成されるレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成され、後に形成されるレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成されることを特徴とする請求項５から１７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１９】
先に形成されるレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成され、後に形成されるレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成されることを特徴とする請求項５から１７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】
本発明は半導体レーザ素子とその製造方法に関し、特に異なる規格の光ディスク用の光源として用いられるモノリシック型の半導体レーザ素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、記録密度を向上させる記録媒体とそのための再生装置の開発が盛んに行われている。例えば、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）は動画の記録／再生が可能な光ディスクとして多方面に普及しつつあり、今後の需要の増大が期待されている。最近では、ＤＶＤの記録／再生だけでなく、従来のコンパクトディスク（ＣＤ）の記録／再生もできる機能を備えたドライブ装置を開発する要望がユーザから高まっている。
【０００３】
このドライブ装置を実現するため、ＤＶＤの記録／再生に用いられる波長６００ｎｍ帯の赤色レーザ素子とＣＤの記録／再生のレーザに用いられる波長７００ｎｍ帯の赤外レーザ素子とをそれぞれ１つのパッケージに組み込んだハイブリット型のレーザ装置と、１つの基板上に波長６００ｎｍ帯の赤色レーザ光、波長７００ｎｍ帯の赤外レーザ光をそれぞれ発振させる２つのレーザ部を形成したモノリシック型のレーザ素子が提案されている。
【０００４】
しかし、ドライブ装置にハイブリット型のレーザ装置を用いた場合には、２つのレーザ素子を１つのパッケージに組み込むため、光ピックアップに重要な要素である発光点位置の精度を上げることが困難であった。そこで、ドライブ装置には、発光点位置の制御性の高いモノリシック型のレーザ素子を用いることが有効であると考えられる。
【０００５】
図１１に従来のモノリシック型の半導体レーザ素子の模式的な斜視図を示す。図１１において従来のモノリシック型の半導体レーザ素子５００は、ダブルヘテロ構造のＣＤ用の赤外レーザ部５０２と、ダブルヘテロ構造のＤＶＤ用の赤色レーザ部５０３の２つのレーザ部を有している。この従来のモノリシック型の半導体レーザ素子５００は、図１２に示すように、まずＤＶＤ用の赤色レーザ部５０３形成のためのＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を結晶成長させ、次いでＤＶＤ用の赤色レーザ部５０３を形成すべき領域以外の領域に結晶成長したＡｌＧａＩｎＰ系半導体層をエッチングにより除去し、その後ＣＤ用の赤外レーザ部５０２形成のためのＡｌＧａＡｓ系半導体層を結晶成長させること等によって作製される。ここで、上記レーザ部の形成には共に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が用いられ、上記レーザ部に用いられるｐ型不純物としては共に亜鉛（Ｚｎ）が用いられている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１−２０４４８７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−５７４６２号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００１−２４４５７２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のモノリシック型の半導体レーザ素子においては、レーザ部の発光効率が低下し、電流電圧特性の異常を引き起こす等のレーザ特性が不良となることがあった。特に、モノリシック型の半導体レーザ素子においては、１つのレーザ部のレーザ特性が不良である場合にはその他のレーザ部のレーザ特性が良好であっても半導体レーザ素子全体が不良とされてしまうため、製造歩留まりが悪くなるという問題があった。
【００１０】
そこで、上記事情に鑑みて本発明は、レーザ部のレーザ特性を良好なものとし、製造歩留まりを向上させた半導体レーザ素子とその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、互いに異なる波長のレーザ光を発振する複数のレーザ部が同一基板上に形成された半導体レーザ素子において、複数のレーザ部のそれぞれに含まれる不純物の種類が、レーザ部間で互いに異なる半導体レーザ素子である。
【００１２】
ここで、本発明に係る半導体レーザ素子においては、ｐ型不純物の種類をレーザ部間で互いに異なるものとすることができる。
【００１３】
この場合に、一のレーザ部に含まれるｐ型不純物が亜鉛（以下、「Ｚｎ」という。）または炭素（以下、「Ｃ」という。）またはマグネシウム（以下、「Ｍｇ」という。）であり、他のレーザ部に含まれるｐ型不純物がベリリウム（以下、「Ｂｅ」という。）であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係る半導体レーザ素子においては、一のレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成されており、他のレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成されていることが好ましい。
【００１５】
また、本発明は、互いに異なる波長のレーザ光を発振する複数のレーザ部を同一基板上に形成する半導体レーザ素子の製造方法において、先に形成されるレーザ部と後に形成されるレーザ部とをそれぞれ異なる結晶成長方法を用いて形成する半導体レーザ素子の製造方法である。
【００１６】
ここで、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法においては、レーザ部の形成に用いられる結晶成長方法の１つが有機金属気相成長法（以下、「ＭＯＣＶＤ法」という。）であることができる。
【００１７】
また、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法においては、レーザ部の形成に用いられる結晶成長方法の１つが分子線エピタキシャル成長法（以下、「ＭＢＥ法」という。）であることができる。
【００１８】
この場合に、先に形成されるレーザ部の結晶成長にＭＢＥ法を用いることができる。
【００１９】
さらに、この場合には、先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数が、後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数よりも小さいことが好ましい。
【００２０】
さらに、この場合には、先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物にＢｅが用いられることが好ましい。
【００２１】
さらに、この場合には、後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物にＺｎまたはＣまたはＭｇが用いられることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の別の実施態様によれば、先に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度を、後に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度よりも高くし、先に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度を、後に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度よりも高くすることができる。
【００２３】
ここで、先に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度が、後に形成されるレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度よりも高いことが好ましい。
【００２４】
また、これらの場合には、先に形成されるレーザ部の結晶成長にＭＯＣＶＤ法が用いられることが好ましい。
【００２５】
さらに、これらの場合には、先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数を、後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数よりも小さくすることが好ましい。
【００２６】
また、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法のさらに別の実施態様によれば、先に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物にＺｎまたはＣまたはＭｇを用いることもできる。
【００２７】
ここで、後に形成されるレーザ部に含まれるｐ型不純物にＢｅを用いることが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法においては、先に形成されるレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成され、後に形成されるレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成されることができる。
【００２９】
また、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の別の実施態様によれば、先に形成されるレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成され、後に形成されるレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成されることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
（本発明に至るまでの経緯）
複数のレーザ部を有するモノリシック型の半導体レーザ素子の作製にあたっては、先に形成されるレーザ部（以下、「第１のレーザ部」という。）が、後に形成されるレーザ部（以下、「第２のレーザ部」という。）の結晶成長の際に再度加熱されることとなる。
【００３１】
一般的に、これらのレーザ部の形成にあたっては、ＭＯＣＶＤ法が用いられる。しかし、ＭＯＣＶＤ法においては基板温度を比較的高温にする必要があることから、第１のレーザ部が第２のレーザ部の形成の際に再度加熱されることにより、第１のレーザ部中に含まれるＺｎまたはＣのような拡散しやすいｐ型不純物が、第１のレーザ部のｐ型半導体層から飛び出してしまい、活性層、ｎ型半導体層にまで拡散することがあった。一般に半導体層内における不純物濃度は厳密に設計されており、上記のように不純物が他層へ拡散してしまうと、第１のレーザ部の発光効率が低下してしまう等のレーザ特性の悪化を免れることはできない。それゆえ、第１のレーザ部においては、発光効率等のレーザ特性が悪く、ひいては半導体レーザ素子の製造歩留まりが悪い原因にもなっていることを本発明者らは見い出した。
【００３２】
そこで、本発明者らは、第２のレーザ部形成のための再度の加熱時における第１のレーザ部中の不純物の拡散を抑制することによって、第１のレーザ部のレーザ特性を良好なものとすることができ、結果として半導体レーザ素子の製造歩留まりを向上させることができると考え、本発明に想到するに至った。
【００３３】
（不純物）
本発明は、同一基板上に形成される複数のレーザ部に含まれる不純物の種類がレーザ部間で互いに異なる半導体レーザ素子である。すなわち、不純物の種類が異なれば半導体層中における拡散のしやすさも異なることから、第１のレーザ部により拡散係数の小さい不純物を用いることによって、第１のレーザ部内における不純物の拡散を有効に抑制することができるのである。
【００３４】
この場合には、第１のレーザ部のｐ型不純物にＢｅを用いることが好ましく、さらに、第２のレーザ部のｐ型不純物にＺｎまたはＣまたはＭｇを用いることがより好ましい。ＢｅはＺｎおよびＣおよびＭｇよりも拡散係数が小さいため第１のレーザ部における拡散を抑制することができ、またこれらの不純物を用いることによってより良好なレーザ特性を有するレーザ部が得られるためである。
【００３５】
また、この場合には第１のレーザ部の形成にＭＢＥ法を用いることが好ましく、さらに第２のレーザ部の形成にＭＯＣＶＤ法を用いることがより好ましい。第１のレーザ部のｐ型不純物にＢｅを用い、結晶成長法にＭＢＥ法を用いた場合には、不純物と結晶成長方法との相性が良いことから、第１のレーザ部のｐ型半導体層をさらに良好なものとすることができる。また、第２のレーザ部のｐ型不純物にＺｎまたはＣまたはＭｇを用い、結晶成長法にＭＯＣＶＤ法を用いた場合にも、不純物と結晶成長方法との相性が良いことから、第２のレーザ部のｐ型半導体層をさらに良好なものとすることができる。
【００３６】
また、第１のレーザ部のｐ型不純物にＺｎまたはＣまたはＭｇを用いることもでき、さらに第２のレーザ部のｐ型不純物にＢｅを用いることもできる。この場合には、第１のレーザ部により拡散係数の大きい不純物を用いることとなるが、第２のレーザ部の形成に比較的低い基板温度で結晶成長させることができる結晶成長方法を用いることによって、第１のレーザ部内における不純物の拡散をより有効に抑制することができる。
【００３７】
また、この場合には第１のレーザ部の形成にＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましく、さらに第２のレーザ部の形成にＭＢＥ法を用いることがより好ましい。第１のレーザ部のｐ型不純物にＺｎまたはＣまたはＭｇを用い、結晶成長法にＭＯＣＶＤ法を用いた場合には、不純物と結晶成長方法との相性が良いことから、第１のレーザ部のｐ型半導体層を良好なものとすることができる。また、第２のレーザ部のｐ型不純物にＢｅを用い、結晶成長法にＭＢＥ法を用いた場合にも、不純物と結晶成長方法との相性が良いことから、第２のレーザ部のｐ型半導体層を良好なものとすることができる。
【００３８】
また、第１のレーザ部と第２のレーザ部のうちいずれか一方のレーザ部がＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成され、他方のレーザ部がＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成されることが好ましい。ＡｌＧａＡｓ系結晶を主体として形成したレーザ部は、ＣＤの記録／再生に好適な波長７００ｎｍ帯〜８００ｎｍ帯の赤外レーザ光を発振し、ＡｌＧａＩｎＰ系結晶を主体として形成したレーザ部は、ＤＶＤの記録／再生に好適な波長６００ｎｍ帯の赤色レーザ光を発振するためである。ここで、本明細書において、「ＡｌＧａＡｓ系結晶」とは、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）およびＡｓ（ヒ素）を主に含む結晶のことを示し、「ＡｌＧａＩｎＰ系結晶」とは、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）およびＰ（リン）を主に含む結晶のことを示す。
【００３９】
（製造方法）
また、本発明は、第１のレーザ部と第２のレーザ部とをそれぞれ異なる結晶成長方法を用いて形成する半導体レーザ素子の製造方法である。すなわち、第２のレーザ部の形成に、比較的低温の基板温度で結晶成長させることができる結晶成長方法を用いることによって、第１のレーザ部内における不純物の拡散を有効に抑制することができるのである。たとえば、第１のレーザ部の形成に比較的高温の基板温度で結晶成長させるＭＯＣＶＤ法を用い、第２のレーザ部の形成に比較的低温の基板温度で結晶成長させるＭＢＥ法を用いることによって、第１のレーザ部内における不純物の拡散を有効に抑制することができる。
【００４０】
特に、第１のレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度が、第２のレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度よりも高く、第１のレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度が、第２のレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度よりも高いことが好ましい。また、第１のレーザ部の結晶成長時における基板温度の最低温度が、第２のレーザ部の結晶成長時における基板温度の最高温度よりも高いことがより好ましい。また、上記においては、第１のレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数が、第２のレーザ部に含まれるｐ型不純物の拡散係数よりも小さいことがさらに好ましい。これらの場合には、第１のレーザ部をより高性能なレーザ特性を有するものにすることができる傾向にある。
【００４１】
また、第１のレーザ部の形成に比較的低温の基板温度で結晶成長させることができる結晶成長方法を用い、第２のレーザ部の形成に比較的高温の基板温度で結晶成長させることができる結晶成長方法を用いることもできる。ただし、この場合には第１のレーザ部の不純物にＢｅ等の拡散係数の小さい不純物を用いることによって、第１のレーザ部内における不純物の拡散を抑制する必要がある。
【００４２】
また、結晶成長させる際の好適な基板温度は結晶成長法によってそれぞれ異なっている。たとえば、ＭＯＣＶＤ法による結晶成長は、基板温度が６００℃以上８００℃以下で行なわれることが好ましく、６４０℃以上８００℃以下で行なわれることがより好ましい。また、ＭＢＥ法による結晶成長は、４００℃以上６００℃未満で行なわれることが好ましく、４５０℃以上６００℃未満で行なわれることがより好ましい。
【００４３】
（実施の形態１）
図１に、まずＡｌＧａＡｓ系赤外レーザ部（ＣＤ用レーザ部）１０２（ｐ型不純物：Ｚｎ）をＭＯＣＶＤ法を用いて形成し、次にＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザ部（ＤＶＤ用レーザ部）１０３（ｐ型不純物：Ｂｅ）をＭＢＥ法を用いて形成した半導体レーザ素子１００の模式的な斜視図を示す。
【００４４】
この半導体レーザ素子１００は、以下のようにして作製された。まず、図２（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０４ａを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５ａを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層１０６ａ、Ｚｎドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０７ａを厚さ１．５μｍに、およびＺｎドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８ａを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層１０６ａは、井戸層と障壁層とを交互に積層することによって形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＡｓ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＡｓ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層することによって形成される。なお、上記半導体層は基板温度が６００℃以上８００℃以下となる条件下で結晶成長させる。
【００４５】
次に、図２（Ｂ）に示すように、結晶成長させた半導体層の一部をエッチングで除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表面の一部を露出させる。
【００４６】
そして、図２（Ｃ）に示すように、ＭＢＥ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０４ｂを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０５ｂを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層１０６ｂ、Ｂｅドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７ｂを厚さ１．５μｍに、およびＢｅドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８ｂを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層１０６ｂは、井戸層と障壁層とを交互に積層することによって形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＩｎＰ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＩｎＰ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層することによって形成される。なお、これらの半導体層は基板温度が４００℃以上６００℃未満の条件下で結晶成長させる。
【００４７】
その後、図２（Ｄ）に示すように、再度ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上の半導体層の一部をエッチングして除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の表面の一部を露出させる。
【００４８】
そして、図２（Ｅ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０７ａとｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８ａの一部、ならびにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０７ｂとｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８ｂの一部をエッチングにより除去してリッジ部Ｒｓ１、Ｒｓ２が形成される。
【００４９】
そして、図２（Ｆ）に示すように、リッジ部Ｒｓ１、Ｒｓ２以外から電流が流れ込まないように窒化シリコンからなる絶縁膜１０９を形成し、リッジ部Ｒｓ１、Ｒｓ２の上部に形成された絶縁膜１０９を部分的に除去した後に、ｐ型電極１１０ａ、１１０ｂが形成される。ｐ型電極１１０ａ、１１０ｂは、例えばＡｕＺｎ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。具体的には、２つのレーザ部が短絡しないように、２つのレーザ部の間に形成されたｐ型電極用の上記金属層が部分的にエッチングにより除去されて、ｐ型電極１１０ａ、１１０ｂが形成される。また、ｎ型電極１１１がｎ型ＧａＡｓ基板１０１の結晶成長面の裏面に形成される。ｎ型電極１１１は、例えばＡｕＧｅ層とＮｉ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。
【００５０】
図３に示すように、実施の形態１においては、先にＣＤ用レーザ部がＭＯＣＶＤ法を用いて形成された後に、ＤＶＤ用レーザ部がＭＢＥ法を用いてより低い基板温度で形成される。したがって、これらのレーザ部を共に高温の基板温度でＭＯＣＶＤ法を用いて形成した従来方法よりもＣＤ用レーザ部内におけるｐ型不純物であるＺｎの拡散を抑制することができるため、半導体レーザ素子のしきい値電流や動作電流を下げ、発光効率を上げることができる。
【００５１】
（実施の形態２）
実施の形態２は、図１に示す実施の形態１の半導体レーザ素子と同じ構造を有する半導体レーザ素子を実施の形態１とは異なる方法により作製するものである。
【００５２】
実施の形態２においては、まずＤＶＤ用レーザ部（ｐ型不純物：Ｂｅ）をＭＢＥ法を用いて形成し、次にＣＤ用レーザ部（ｐ型不純物：Ｚｎ）をＭＯＣＶＤ法を用いて形成する点に特徴がある。
【００５３】
以下、詳細に説明すると、まず図４（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上に、ＭＢＥ法を用いて、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０４ｂを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０５ｂを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層２０６ｂ、Ｂｅドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０７ｂを厚さ１．５μｍに、およびＢｅドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０８ｂを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層２０６ｂは井戸層と障壁層とを交互に積層して形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＩｎＰ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＩｎＰ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層して形成される。上記半導体層は基板温度が４００℃以上６００℃未満の条件下で結晶成長させる。
【００５４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、上記成長させた半導体層の一部をエッチングにより除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の表面の一部を露出させる。
【００５５】
そして、図４（Ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上にＳｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層２０４ａを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２０５ａを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層２０６ａ、Ｚｎドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２０７ａを厚さ１．５μｍに、およびＺｎドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０８ａを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層２０６ａは、井戸層と障壁層とを交互に積層して形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＡｓ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＡｓ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層して形成される。これらの半導体層は基板温度が６００℃以上８００℃以下の条件下で結晶成長させる。
【００５６】
その後、図４（Ｄ）に示すように、再度ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上の半導体層の一部をエッチングして除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の表面の一部を露出させる。
【００５７】
そして、図４（Ｅ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２０７ａとｐ型ＧａＡｓキャップ層２０８ａの一部、ならびにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２０７ｂとｐ型ＧａＡｓキャップ層２０８ｂの一部をエッチングにより除去してリッジ部Ｒｓ３、Ｒｓ４が形成される。
【００５８】
そして、図４（Ｆ）に示すように、リッジ部Ｒｓ３、Ｒｓ４以外から電流が流れ込まないように窒化シリコンからなる絶縁膜２０９を形成し、リッジ部Ｒｓ３、Ｒｓ４の上部に形成された絶縁膜２０９を部分的に除去した後に、ｐ型電極２１０ａ、２１０ｂが形成される。ｐ型電極２１０ａ、２１０ｂは、例えばＡｕＺｎ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。具体的には、２つのレーザ部が短絡しないように、２つのレーザ部の間に形成されたｐ型電極用の上記金属層が部分的にエッチングにより除去されることにより、ｐ型電極２１０ａ、２１０ｂが形成される。また、ｎ型電極２１１がｎ型ＧａＡｓ基板２０１の結晶成長面の裏面に形成される。ｎ型電極２１１は、例えばＡｕＧｅ層とＮｉ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。
【００５９】
図５に示すように、実施の形態２においては、後に形成されるＣＤ用レーザ部は先に形成されるＤＶＤ用レーザ部よりも高い基板温度で形成されることとなる。しかし、先に形成されるＤＶＤ用レーザ部のｐ型不純物として拡散係数の小さいＢｅを用いているため、ｐ型不純物の拡散を抑制することができる。したがって、これらのレーザ部中に含まれるｐ型不純物として共にＺｎを用いている従来方法よりも、半導体レーザ素子のしきい値電流や動作電流を下げ、発光効率を上げることができる。
【００６０】
（実施の形態３）
図６に、まずＣＤ用レーザ部３０２（ｐ型不純物：Ｂｅ）をＭＢＥ法を用いて形成し、次にＤＶＤ用レーザ部３０３（ｐ型不純物：Ｚｎ）をＭＯＣＶＤ法を用いて形成した半導体レーザ素子３００の模式的な斜視図を示す。
【００６１】
この半導体レーザ素子３００は、以下のようにして作製された。まず図７（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に、ＭＢＥ法を用いて、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層３０４ａを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３０５ａを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層３０６ａ、Ｂｅドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３０７ａを厚さ１．５μｍに、およびＢｅドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０８ａを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層３０６ａは井戸層と障壁層とを交互に積層することによって形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＡｓ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＡｓ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層して形成される。上記半導体層は基板温度が５００℃以上６４０℃未満の条件下で結晶成長させる。
【００６２】
次に、図７（Ｂ）に示すように、上記成長させた半導体層の一部をエッチングにより除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１の表面の一部を露出させる。
【００６３】
そして、図７（Ｃ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層３０４ｂを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３０５ｂを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層３０６ｂ、Ｚｎドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３０７ｂを厚さ１．５μｍに、およびＺｎドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０８ｂを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層３０６ｂは井戸層と障壁層とを交互に積層することによって形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＩｎＰ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＩｎＰ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層して形成される。これらの半導体層は基板温度が６４０℃以上８００℃以下の条件下で結晶成長させる。
【００６４】
その後、図７（Ｄ）に示すように、再度ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上の半導体層の一部をエッチングして除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１の表面の一部を露出させる。
【００６５】
そして、図７（Ｅ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３０７ａとｐ型ＧａＡｓキャップ層３０８ａの一部、ならびにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３０７ｂとｐ型ＧａＡｓキャップ層３０８ｂの一部をエッチングにより除去してリッジ部Ｒｓ５、Ｒｓ６が形成される。
【００６６】
そして、図７（Ｆ）に示すように、リッジ部Ｒｓ５、Ｒｓ６以外から電流が流れ込まないように窒化シリコンからなる絶縁膜３０９を形成し、リッジ部Ｒｓ５、Ｒｓ６の上部に形成された絶縁膜３０９を部分的に除去した後に、ｐ型電極３１０ａ、３１０ｂが形成される。ｐ型電極３１０ａ、３１０ｂは、例えばＡｕＺｎ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。この後、２つのレーザ部が短絡しないように、２つのレーザ部の間に形成されたｐ型電極用の上記金属層が部分的にエッチングにより除去されて、ｐ型電極３１０ａ、３１０ｂが形成される。また、ｎ型電極３１１がｎ型ＧａＡｓ基板３０１の結晶成長面の裏面に形成される。ｎ型電極３１１は、例えばＡｕＧｅ層とＮｉ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。
【００６７】
図８に示すように、実施の形態３においては、後に形成されるＤＶＤ用レーザ部は先に形成されるＣＤ用レーザ部よりも高い基板温度で形成されることとなる。しかし、先に形成されるＣＤ用レーザ部のｐ型不純物として拡散係数の小さいＢｅを用いているため、ｐ型不純物の拡散を抑制することができる。したがって、これらのレーザ部中に含まれるｐ型不純物として共にＺｎを用いている従来方法よりも、半導体レーザ素子のしきい値電流や動作電流を下げ、発光効率を上げることができる。
【００６８】
（実施の形態４）
実施の形態４は、図６に示す実施の形態３の半導体レーザ素子と同じ構造を有する半導体レーザ素子を実施の形態３とは異なる方法により作製するものである。
【００６９】
実施の形態４においては、まずＤＶＤ用レーザ部（ｐ型不純物：Ｚｎ）をＭＯＣＶＤ法を用いて形成し、次にＣＤ用レーザ部（ｐ型不純物：Ｂｅ）をＭＢＥ法を用いて形成する点に特徴がある。
【００７０】
以下、詳細に説明すると、まず図９（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層４０４ｂを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０５ｂを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層４０６ｂ、Ｚｎドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０７ｂを厚さ１．５μｍに、およびＺｎドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層４０８ｂを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層４０６ｂは井戸層と障壁層とを交互に積層することにより形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＩｎＰ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＩｎＰ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層して形成される。上記半導体層は基板温度が６４０℃以上８００℃以下の条件下で結晶成長させる。
【００７１】
次に、図９（Ｂ）に示すように、上記成長させた半導体層の一部をエッチングで除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の表面の一部を露出させる。
【００７２】
そして、図９（Ｃ）に示すように、ＭＢＥ法を用いて、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上に、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＧａＡｓバッファ層４０４ａを厚さ０．５μｍに、Ｓｉドープ（不純物濃度：１×１０１８ｃｍ‐３）ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０５ａを厚さ１．５μｍに、量子井戸構造の活性層４０６ａ、Ｂｅドープ（不純物濃度：２×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０７ａを厚さ１．５μｍに、およびＢｅドープ（不純物濃度：５×１０１８ｃｍ‐３）ｐ型ＧａＡｓキャップ層４０８ａを厚さ０．５μｍに、順次結晶成長させる。なお、量子井戸構造の活性層４０６ａは井戸層と障壁層とを交互に積層することにより形成されており、例えば井戸層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＧａＡｓ層を３層、および障壁層として１層当たり１０ｎｍの厚さのノンドープＡｌＧａＡｓ層を４層、それぞれ１層ずつ交互に積層して形成される。これらの半導体層は基板温度が５００℃以上６４０℃未満の条件下で結晶成長させる。これにより、ＤＶＤ用レーザ部内のＺｎの拡散を抑制することができる。
【００７３】
その後、図９（Ｄ）に示すように、再度ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上の半導体層の一部をエッチングして除去することにより、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の表面の一部を露出させる。
【００７４】
そして、図９（Ｅ）に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４０７ａとｐ型ＧａＡｓキャップ層４０８ａの一部、ならびにｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０７ｂとｐ型ＧａＡｓキャップ層４０８ｂの一部をエッチングにより除去してリッジ部Ｒｓ７、Ｒｓ８が形成される。
【００７５】
そして、図９（Ｆ）に示すように、リッジ部Ｒｓ７、Ｒｓ８以外から電流が流れ込まないように窒化シリコンからなる絶縁膜４０９を形成し、リッジ部Ｒｓ７、Ｒｓ８の上部に形成された絶縁膜４０９を部分的に除去した後に、ｐ型電極４１０ａ、４１０ｂが形成される。ｐ型電極４１０ａ、４１０ｂは、例えばＡｕＺｎ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。具体的には、２つのレーザ部が短絡しないように、２つのレーザ部の間に形成されたｐ型電極用の上記金属層が部分的にエッチングされることにより除去されて、ｐ型電極４１０ａ、４１０ｂが形成される。また、ｎ型電極４１１がｎ型ＧａＡｓ基板４０１の結晶成長面の裏面に形成される。ｎ型電極４１１は、例えばＡｕＧｅ層とＮｉ層とＭｏ層とＡｕ層とを順次積層して形成される。
【００７６】
図１０に示すように、実施の形態４においては、ＤＶＤ用レーザ部がＭＯＣＶＤ法を用いて形成された後に、ＣＤ用レーザ部がＭＢＥ法を用いてより低い基板温度で形成される。したがって、これらのレーザ部を共に高温の基板温度でＭＯＣＶＤ法を用いて形成した従来方法よりもＤＶＤ用レーザ部の内部におけるＺｎの拡散を抑制することができるため、半導体レーザ素子のしきい値電流や動作電流を下げ、発光効率を上げることができる。
【００７７】
なお、上記実施の形態１〜４においてはｐ型不純物としてＺｎを用いているが、Ｚｎの代わりにＣまたはＭｇを用いることもできる。
【００７８】
また、上記実施の形態１〜４においては導波構造としてリッジ型導波路を用いているが、イオン注入による屈折率変化を利用してもよいし、リッジ部の両側に埋め込み層を形成してもよい。
【００７９】
また、上記実施の形態１〜４においては基板としてｎ型ＧａＡｓ基板を用いているが、絶縁性基板を用いることもできる。
【００８０】
また、上記実施の形態１〜４においては同一基板上にＤＶＤ用の赤色レーザ部とＣＤ用の赤外レーザ部の２種類のレーザ部を形成した半導体レーザ素子としたが、青色レーザ光を発振するレーザ部等も同一基板上に形成することによって３種類以上の異なる波長のレーザ光を発振するレーザ部を形成した半導体レーザ素子とすることもできる。
【００８１】
また、上記実施の形態１〜４においてはｐ型不純物を中心に説明したが、ｎ型不純物については両レーザ部共にＳｉを用いていることからｎ型不純物の拡散が少ないと考えられるため、ｐ型不純物の拡散の問題の解決の方が重要となる。
【００８２】
今回開示された実施の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説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、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ことが意図される。
【００８３】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、レーザ部のレーザ特性を良好なものとし、製造歩留まりを向上させた半導体レーザ素子とその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の半導体レーザの模式的な斜視図である。
【図２】実施の形態１の半導体レーザの作製工程を示した模式的な断面図である。
【図３】実施の形態１の半導体レーザの作製工程における時間と基板温度との関係を示した図である。
【図４】実施の形態２の半導体レーザの作製工程を示した模式的な断面図である。
【図５】実施の形態２の半導体レーザの作製工程における時間と基板温度との関係を示した図である。
【図６】実施の形態３の半導体レーザの模式的な斜視図である。
【図７】実施の形態３の半導体レーザの作製工程を示した模式的な断面図である。
【図８】実施の形態３の半導体レーザの作製工程における時間と基板温度との関係を示した図である。
【図９】実施の形態４の半導体レーザの作製工程を示した模式的な断面図である。
【図１０】実施の形態４の半導体レーザの作製工程における時間と基板温度との関係を示した図である。
【図１１】従来の半導体レーザの模式的な斜視図である。
【図１２】従来の半導体レーザの作製工程における時間と基板温度との関係を示した図である。
【符号の説明】
１００，３００，５００  半導体レーザ、１０１，２０１，３０１，４０１  基板、１０２，３０２，５０２  ＣＤ用レーザ部、１０３，３０３，５０３  ＤＶＤ用レーザ部、１０４，２０４，３０４，４０４  バッファ層、１０５，２０５，３０５，４０５  ｎ型クラッド層、１０６，２０６，３０６，４０６  活性層、１０７，２０７，３０７，４０７  ｐ型クラッド層、１０８，２０８，３０８，４０８  キャップ層、１０９，２０９，３０９，４０９  絶縁膜、１１０，２１０，３１０，４１０  ｐ型電極、１１１，２１１，３１１，４１１  ｎ型電極。
【図１】
2004153136.tif 000003
【図２】
2004153136.tif 000004
【図３】
2004153136.tif 000005
【図４】
2004153136.tif 000006
【図５】
2004153136.tif 000007
【図６】
2004153136.tif 000008
【図７】
2004153136.tif 000009
【図８】
2004153136.tif 000010
【図９】
2004153136.tif 000011
【図１０】
2004153136.tif 000012
【図１１】
2004153136.tif 000013
【図１２】
2004153136.tif 000014