(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１００）面から所定の角度傾斜した面方位を表面とする化合物半導体基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１クラッド層と、エッチングストップ層と、ストライプ状のリッジに形成された第２導電型の第２クラッド層と、前記リッジ上の少なくとも一部を除いて形成された電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置であって、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、前記リッジの両側面の各々が、半導体基板表面に対しほぼ垂直であって前記リッジ上端から下方に延びる第１の面と、リッジ裾部分においてリッジ外側に向かって斜め下方方向に傾斜するほぼ直線状の裾部分傾斜面からなる第２の面を有し、
前記第１の面と前記第２の面とは、前記第１の面と前記第２の面とが、第３の中間面を介して接続しており、
前記第３の中間面は、前記リッジの両側面の各々において、
（ｂ１）リッジ外側に張り出した状態の、前記半導体基板表面とほぼ平行で、前記断面において、長さが０．２μｍ以下のほぼ直線状の段差ステップ面であるか、
（ｂ２）下方に向かって斜めにリッジ外側に張り出す、直線状、ないしは、リッジ内側方向に凸の曲線状の面であって、前記断面において、基板表面と平行な方向における寸法が０．２μｍ以下の傾斜中間面であり、
前記第２の面には前記第２クラッド層を構成する半導体の（１１１）面が、前記第２の面のうち少なくとも５０％以上の面積で露出しているリッジストライプ型半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、前記第１の面と前記半導体基板表面のなす角度が８５°以上９５°以下である請求項１に記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記（ｂ１）の場合において、前記第３の中間面の前記半導体基板表面とほぼ平行なほぼ直線状の段差ステップ面の長さが、前記リッジ側面における前記電流ブロック層の層厚以下である請求項１〜２のいずれかに記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記（１００）面の傾斜方向が［０１１］方向であること請求項１〜３のいずれかに記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置。
【請求項５】
（１００）面から所定の角度傾斜した面方位を表面とする化合物半導体基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１クラッド層と、エッチングストップ層と、第２導電型の第２クラッド層とを順に形成する工程と、ストライプ状のリッジを形成する部分を除いてドライエッチング技術を用いて、前記第２導電型の第２クラッド層をその途中までエッチングし、リッジ側面に第１の面を形成する工程と、前記ドライエッチングにより形成された前記リッジ側面に１層以上の側壁保護層を形成する工程と、ウェットエッチング技術を用いて前記第２導電型の第２クラッド層を前記エッチングストップ層に至るまで更にエッチングし、前記ドライエッチングにより形成された前記第１の面と前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面とを有するストライプ状のリッジを形成する工程と、前記側壁保護層を除去する工程と、前記リッジ上の少なくとも一部を除いて、電流ブロック層を形成する工程とを備え、前記ウェットエッチング工程において、前記リッジ側面の少なくとも一部に前記第２クラッド層を構成する半導体の（１１１）面が、前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面のうち少なくとも５０％以上の面積で露出する第２の面が形成され、且つ該第２の面と前記第１の面とが第３の中間面を介して接続されるようエッチングし、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、（前記側壁保護層の厚み）≧（前記ウェットエッチング工程における、前記第２導電型の第２クラッド層の側面における前記第２の面と前記第３の中間面との接続部と、前記側壁保護層の表面との、前記化合物半導体基板表面と平行な方向の距離）とするリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記（１００）面の傾斜方向が［０１１］方向である請求項５に記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
（１００）面から所定の角度傾斜した面方位を表面とする化合物半導体基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１クラッド層と、エッチングストップ層と、第２導電型の第２クラッド層とを順に形成する工程と、ストライプ状のリッジを形成する部分を除いてドライエッチング技術を用いて、前記第２導電型の第２クラッド層をその途中までエッチングする工程と、前記ドライエッチングにより形成されたリッジ部分の前記リッジ側面に１層以上の、前記リッジ両側で膜厚の異なる側壁保護層を形成しサイドエッチング量が多い側の側壁保護層を厚くする工程と、ウェットエッチング技術を用いて前記第２導電型の第２クラッド層を前記エッチングストップ層に至るまで更にエッチングし、前記ドライエッチングにより形成されたリッジ側面と前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面とを有するストライプ状のリッジを形成する工程と、前記側壁保護層を除去する工程と、前記リッジ上の少なくとも一部を除いて、電流ブロック層を形成する工程とを備え、前記ウェットエッチング工程において前記リッジ側面の少なくとも一部に前記第２クラッド層を構成する半導体の（１１１）面が、前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面のうち少なくとも５０％以上の面積で露出するようエッチングするリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、前記基板を下にして前記リッジを［０１−１］方向から見たときに、前記リッジの両側に形成された２つの前記側壁保護層のうち、前記リッジの右側に形成された前記側壁保護層の厚みが、前記リッジの左側に形成された前記側壁保護層の厚みより小さい請求項７に記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、（２つの前記側壁保護層のうち層厚が薄いほうの厚み）≧（前記ウェットエッチング工程における、前記第２導電型の第２クラッド層の側面における前記第２の面と前記第３の中間面との接続部と、前記側壁保護層の表面との、前記化合物半導体基板表面と平行な方向のリッジ両側の距離のうち、距離が小さい側の距離）とする請求項８に記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記（１００）面の傾斜方向が［０１１］方向である請求項７〜９のいずれかに記載のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク装置、情報処理装置などの光源として使用される半導体レーザ装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
DVDなど光ディスクの高密度記録化の進展に伴い、再生だけでなく、DVD-RAMやDVD-RWなどの記録用DVDドライブが製品化されてきている。そして、その記録倍速は高速化の一途をたどっている。
【０００３】
このような記録用DVDドライブの記録倍速高速化に対応して、その光源として使用される半導体レーザの高出力化の要望が強く高まってきている。半導体レーザの高出力化の手段として、様々な提案がなされているが、活性層上部のクラッド層を加工して、垂直性・対称性の高いリッジ型ストライプを形成することが有効な手段のひとつとして挙げられる。なお、垂直性・対称性の高いとは、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ側壁面（側面）のなす角度が、半導体基板表面に対してほぼ垂直に近いこと、対称性が高いとは、前記リッジの断面形状が左右対称の対称性がよいことを意味している。尚、本発明において、リッジストライプ方向に対して垂直な断面とは、リッジ長手方向を直角に横切る方向の断面のことを意味している。
【０００４】
リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状の垂直性・対称性を向上させ、電流分布形状と光分布形状が同等となるよう制御することで、高出力化の課題となるキンクレベルを向上させることができる。また、リッジトップ寸法をボトム寸法とほぼ同等にすることで、電流注入時の熱抵抗を減少させることができ、低動作電流を実現できる。
【０００５】
しかしながら、例えば発振波長６５０nm帯の可視光半導体レーザの場合、GaInP層の自然超格子（秩序化構造）形成を抑制するため、基板方位を（１００）面から[０１１]方向に１０°程度傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いることが一般的であり、ウェットエッチング技術を用いてリッジ型ストライプを形成すると、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状は基板オフ角を反映して左右非対称となる。また、ウェットエッチング法ではエッチングマスクに対するクラッド層のサイドエッチング量が大きいため、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状は、その壁面の垂直性の低い台形状となる。以上の点から、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状の非対称性の改善、垂直性の向上は非常に困難であった。
【０００６】
近年、ドライエッチングとウェットエッチングを併用して、リッジ型ストライプを形成し、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状の垂直性・対称性を向上させる技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。ドライエッチングは異方性エッチングが可能であるため、ウェットエッチングのみでリッジ型ストライプを形成する場合に比べて、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、垂直性・対称性が改善されたリッジ形状が得られる。また、ドライエッチング後のウェットエッチングにより、ドライエッチング時のプラズマにより生じたダメージ層の除去を行っている。
【０００７】
さらに、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状の垂直性・対称性を向上させるために、ドライエッチングのみでリッジ型ストライプを形成する技術が提案されている（例えば、下記特許文献２参照）。この技術により、ドライエッチングとウェットエッチングを併用してリッジ型ストライプを形成する場合に比べ、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、対称性・垂直性がより改善されたリッジ形状が得られる。
【０００８】
ここで、特許文献１の実施例１と３に示された従来技術における半導体レーザ装置およびその製造方法について、図３、図４を用いて説明する。図３は特許文献１の実施例１と３に記載の半導体レーザ装置の構造、図４はその製作工程を示したいずれもリッジ型ストライプの長手方向に垂直な方向から見た断面図である。
【０００９】
図３および図４（a）に示すように、n型GaAs基板３０１上に、n型AlGaAsクラッド層３０３、量子井戸構造の活性層３０４、ｐ型AlGaAsクラッド層３０５、ｐ型AlGaAsエッチングストップ層３０６、ｐ型AlGaAsクラッド層３０７、ｐ型GaAsキャップ層３０９を有機金属気相成長法（以下MOCVD法）により、順次エピタキシャル成長させる（なお、図４では、図３のｎ型GaAs基板３０１、ｎ型AlGaAsクラッド層３０３、量子井戸構造の活性層３０４に相当する層の図示を省略している）。その後、ｐ型GaAsキャップ層３０９の表面上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィー技術により、フォトレジストのリッジ型ストライプパターン３１３を形成する。
【００１０】
ここで、AlGaInP系赤色半導体レーザ装置を作製する場合、ｐ型クラッド層３０７とｐ型GaAsキャップ層３０９の間に、ｐ型中間層（例えばｐ型GaInP中間層）を堆積する（図示せず）。
【００１１】
また、リッジ型ストライプパターン３１３はフォトレジストを用いて作成されているが、SiO2などの誘電体を用いてもよい。
【００１２】
次に図４（ｂ）に示すように、ドライエッチング技術を用いて、ｐ型GaAsキャップ層３０９および、ｐ型クラッド層３０７を、ｐ型クラッド層３０７の下に形成されたp型エッチングストップ層３０６の上５０ｎｍ〜３５０ｎｍの位置までエッチングする。
【００１３】
次に図４（ｃ）に示すように、ｐ型エッチングストップ層３０６に至るまでウェットエッチングを行い、ｐ型AlGaAsクラッド層３０７とｐ型GaAsキャップ層３０９からなるリッジ型ストライプを形成する。
【００１４】
次に図４（ｄ）に示すように、フォトレジスト３１３を除去した後、MOCVD法にてｎ型電流ブロック層３１０を堆積させ、ウェットエッチングにより電流注入領域の、すなわちｐ型GaAsキャップ層３０９面上の電流ブロック層を除去する。その後、再度MOCVD法にてｐ型GaAsコンタクト層３１１を形成して、半導体レーザウェハを完成させる（完成品は図３参照）。
【００１５】
上記の製造方法により、AlGaAs系赤外半導体レーザ装置、およびAlGaInP系赤色半導体レーザ装置について、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面における、比較的垂直性・対称性の改善されたリッジ形状が得られる。また、ウェットエッチングによりエッチング深さ制御、ドライエッチング時のプラズマダメージ層の除去が図れる。
【００１６】
次いで、前記特許文献１の実施例２に示された従来技術における半導体レーザ装置およびその製造方法について、図５、図６を用いて説明する。図５は特許文献１の実施例２に記載の半導体レーザ装置の構造、図６はその製作工程を示したそれぞれリッジ型ストライプの長手方向に垂直な方向から見た断面図である。
【００１７】
図５および図６（a）に示すように、n型GaAs基板５０１上に、n型AlGaAsクラッド層５０３、量子井戸構造の活性層５０４、ｐ型AlGaAsクラッド層５０５、ｐ型エッチングストップ層５０６、ｐ型AlGaAsクラッド層５０７、ｐ型GaAsキャップ層５０９をMOVPE法により、順次エピタキシャル成長させる（なお、図６では、図５のｎ型GaAs基板５０１、ｎ型AlGaAsクラッド層５０３、量子井戸構造の活性層５０４に相当する層の図示を省略している）。その後、ｐ型GaAsキャップ層５０９の表面上にAl2O3などの誘電体を堆積し、フォトリソグラフィー技術により、前記Al2O3などの誘電体からなるリッジ型ストライプパターン５１３をマスクとして形成する。
【００１８】
ここで、ｐ型エッチングストップ層５０６は、レーザ光を吸収しないバンドギャップを有するInを含む層か、または量子効果が得られるように設計された層厚のInを含む層で、例えばAlGaInPもしくはGaInPである。
【００１９】
次に図６（ｂ）に示すように、ｐ型AlGaAsクラッド層５０７およびｐ型GaAsキャップ層５０９を、ｐ型エッチングストップ層５０６に至るまでドライエッチングを行う。
【００２０】
ドライエッチングには誘導結合型プラズマ法（Inductively  Coupled  Plasma、以下ICP法）を用いており、ｐ型エッチングストップ層５０６はInを含む層を用いているため、そのエッチングレートは、ｐ型AlGaAsクラッド層５０７およびｐ型GaAsキャップ層５０９と比較して著しく低下する。そのため、ドライエッチングでは、エッチングストップ層５０６でエッチングを停止することができるとされている。
【００２１】
次に図６（ｃ）に示すように、フッ酸を主成分とする薬液で前記Al2O3などの誘電体からなるリッジ型ストライプパターン５１３のマスクを除去した後、MOCVD法により、電流ブロック層５１０を形成する。次いで、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィー技術により、リッジ型ストライプ上に成長した電流ブロック層５１０の不要部分を除去した後、有機金属化学気相エピタキシー法（以下MOVPE法）にてｐ型GaAsコンタクト層５１１を形成し、半導体レーザウェハを完成させる（完成品は図５参照）。
【００２２】
ドライエッチングは物理現象であるスパッタが主要因であるため、材料によってエッチング速度に十分な差がつくような、十分に大きな選択性の確保が困難であるが、上記の製造方法では、Inを含んだエッチングストップ層を用いることで、ドライエッチングにおける選択性を確保しているとされている。これにより、ドライエッチングのみで高垂直性・高対称性のリッジ形成を実現している。
【００２３】
次に、特許文献２に示された従来技術における半導体レーザ装置およびその製造方法について、図７、図８を用いて説明する。図７は特許文献２に記載の半導体レーザ装置の構造、図８はその製作工程を示したそれぞれリッジ型ストライプの長手方向に垂直な方向から見た断面図である。
【００２４】
図７および図８（a）に示すように、ｎ型GaAs基板７０２上にMOCVD法により、ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層７０３、GaInP/AlGaInP多重量子井戸構造活性層７０４、ｐ型（Aｌ0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層７０７、ｐ型GaInPヘテロ緩衝層７０８、ｐ型GaAsキャップ層７０９を順次エピタキシャル成長させる。その後、SiO2膜を基板全面に成膜し、フォトリソグラフィー技術により、SiO2ストライプ７１３を形成する。
【００２５】
次に図８（ｂ）に示すように、SiO2ストライプ７１３をマスクとして、ドライエッチング技術を用いて、ｐ型GaAsキャップ層７０９と、p型GaInPヘテロ緩衝層７０８、ｐ型（Aｌ0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層７０７の一部をエッチングし、リッジ型ストライプを形成する。
【００２６】
次に図８（ｃ）に示すように、MOCVD法で、SiO2ストライプ７１３をマスクとして、ｎ型AlInP電流ブロック層７０５、ｎ型GaAs電流ブロック層７０６を順次エピタキシャル成長させる。
【００２７】
次に図８（ｄ）に示すように、SiO2ストライプ７１３を除去し、MOCVD法で基板全面にｐ型GaAsコンタクト層７１０を成長させる。最後に、p側電極７１１、ｎ側電極７０１を形成して、半導体レーザ装置を作製する。
【００２８】
上記の製造方法により、ドライエッチングのみでリッジ型ストライプを形成することができ、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、対称性・垂直性の高いリッジ形状が得られる。
【特許文献１】特開２００３−６９１５４号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
キンクレベルの向上には、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状が、半導体基板を下にして、左右対称であることが望ましい。これにより、キャリア分布形状と光分布形状の差が小さくなり、ホールバーニング現象が抑制され、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状の非対称性に起因する横モードの不安定性が解消される。
【００３０】
さらに、高出力半導体レーザ装置においては、リッジ側壁面の形状は、半導体基板表面に対し垂直で、リッジ高さのより高いリッジ型ストライプであることが望ましい。リッジ高さが低いと、活性層から広がったレーザ光がｐ型キャップ層などに吸収されるため、閾値電流の増加や微分量子効率の低下などの特性の低下につながりやすい。リッジ底部の幅は、電流通路幅を規制するだけでなく光閉じ込めの強さも規制するので、通常、リッジ底部の幅を基準としてリッジストライプ型半導体レーザ装置の設計が行われる。リッジ形状の垂直性が低下すると、リッジ底部の幅を設計どおりに保ったまま、リッジ高さを高くすると、リッジのトップ面の幅が狭くなる。すなわち従来プロセスでは、リッジ底面の寸法が同一で、リッジトップ寸法が狭くなる台形状（順メサ形状）になるため、リッジトップ寸法が小さくなってｐ側電極とのコンタクト抵抗が上昇し、しきい値等の特性が低下する傾向になる。従って、活性層からの光の広がりが大きい高出力半導体レーザでは、これらの問題を避けるために、高いリッジ高さを有していてもリッジトップ面の幅が狭くならないリッジ型ストライプの形成が要求される。
【００３１】
また、信頼性向上のため、ドライエッチング時のプラズマによるダメージ層の除去を行うことが望ましい。プラズマによるダメージが基板に残留すると、半導体レーザ動作時に発生する熱により、結晶欠陥が新たに発生し、素子劣化に繋がるからである。
【００３２】
図３および図４に示した特許文献１の実施例１と３に記載の製造方法では、ウェットエッチング技術のみで形成した場合と比較して、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、垂直性・対称性の向上したリッジ形状が得られるが、エッチング深さ制御・プラズマダメージ層除去を目的としたウェットエッチングにより、リッジトップ部にサイドエッチングが発生し、垂直性が低下してしまう。特にAlGaInP系赤色半導体レーザ装置においては、一般的にオフ角を有する、具体的には、表面が[０１１]方向に傾斜した（１００）面である半導体基板を用いるため、図４（ｃ）に示すように、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面におけるリッジ形状の対称性が低下する。
【００３３】
また、用いるウェットエッチング薬液はほとんどの場合、ｐ型GaAsキャップ層３０９をエッチングせず、ｐ型クラッド層３０７のみをエッチングする。ｐ型クラッド層３０７は、AlGaAs系赤外半導体レーザ装置の場合はAlGaAsから成り、AlGaInP系赤色半導体レーザ装置の場合はAlGaInPから成っている。従って、図４（ｃ）に示すように、ｐ型クラッド層３０７のリッジ側面だけが選択的にエッチングされ、ｐ型GaAsキャップ層３０９直下のｐ型クラッド層３０７の上部は所望のリッジトップ寸法より狭くなり、リッジトップ部の両側にｐ型GaAsキャップ層３０９が突出した庇状のオーバーハングが形成される。
【００３４】
リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、このようなリッジ形状を有する基板上にｎ型電流ブロック層３１０を形成した場合、オーバーハング直下はエピタキシャル成長が完全にならず空洞が生じ、その後の工程においても空洞は消滅することなく、完成した半導体レーザ装置中に残存する。
【００３５】
このような空洞は、レーザ装置内での発振光を散乱させ、導波損失の原因となり、微分量子効率の低下、閾値電流や動作電流の増加など素子特性に悪影響を与える。
【００３６】
さらに、特許文献１の実施例１と３に記載の製造方法では、リッジトップ寸法をある程度の大きさに確保するため、安定な結晶面が露出するのに十分な追加のウェットエッチングを行うことができない。従って、リッジ裾におけるリッジ側壁面は、例えば（１００）面のように安定な単一種類の結晶面は露出せず、複数の種類の結晶面が露出した状態となるため、全体的に連続して傾斜角度が変化するような曲面となり、リッジボトム寸法がマスク寸法に対して大きくなってしまう。また、ｎ型AlInPなど半導体層からなる電流ブロック層を用いた場合、エピタキシャル成長させると、このような複数の種類の結晶面が露出しているリッジ裾では、エピタキシャル成長したｎ型AlInP電流ブロック層の結晶性が低下する。このようなマスク寸法に対するリッジ寸法の増加、n型AlInP電流ブロック層の結晶性低下は、レーザ光の水平放射角の不均一化、閾値電流や動作電流の増加など素子特性を劣化させる。
【００３７】
また、特許文献１の実施例１と３に記載の製造方法では、ウェハー面内およびウェハー面間でのウェットエッチング速度のばらつきが大きいため、1枚のウェハー面内に複数個の半導体レーザ装置を作製する場合や、さらには複数個のウェハー間においても、形成される半導体レーザ装置間のリッジ寸法の均一化が困難であり、歩留低下の原因となる。
【００３８】
次いで、図５および図６に示した特許文献１の実施例２に記載の製造方法では、ドライエッチングのみでリッジを形成しているため、垂直性・対称性の高いリッジ形状を実現でき、さらにInを含むエッチングストップ層を用いることで、エッチング深さの制御性を向上している。
【００３９】
しかし、ドライエッチング時のプラズマによるダメージ層除去は行っておらず、プラズマによるダメージ残留による早期素子劣化といった問題点は改善されていない。また、リッジ側面と基板表面のなす角度が大きくなると、SiNやSiO2などの誘電体膜を電流ブロック層として用いた場合、リッジ裾においてプラズマＣＶＤ法などでSiNやSiO2などの誘電体膜を形成する場合の原料ガスが供給不足となり、局所的に成膜速度が小さくなるため、リッジ裾における電流ブロック層のカバレッジが低下する。一方、ｎ型AlInPなど半導体層を電流ブロック層として用いた場合、異方性のドライエッチングにて形成されたリッジ側壁面上には、複数の種類の結晶面が露出しているため、結晶性良くエピタキシャル成長ができず、電流ブロック層の結晶性が低下する。このような発光位置に近く、発振光に最も影響するリッジ裾でのSiN電流ブロック層のカバレッジ低下・ｎ型AlInP電流ブロック層の結晶性低下は、レーザ光の水平放射角の不均一化、閾値電流や動作電流の増加など素子特性劣化に繋がる。
【００４０】
さらに、電流ブロック層と半導体基板とのあいだでストレスが生じていると、リッジ下端でリッジ側面と基板表面のなす角度が９０度に近い場合、レーザチップへき開時に加わる衝撃により、リッジ側面とエッチングストップ層との接合線近傍に応力が集中し、この部分を起点としてリッジ裾部にクラックが発生することがある。これに伴いレーザ素子の性能が低下するおそれがある。
【００４１】
また、上記の製造方法は、AlGaAs系赤外半導体レーザ装置に限定されるものであり、AlGaInP系赤色半導体レーザ装置には適用できない。また、AlGaAsクラッド層に薄膜のGaInPエッチングストップ層を結晶成長させる場合、組成・膜厚・格子不整の制御性および結晶性低下が課題となり、安定生産が難しい。
【００４２】
次いで、図７および図８に示した特許文献２に記載の製造方法では、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、ドライエッチングのみで高垂直性・高対称性のリッジ形状を実現しているが、ドライエッチング時のプラズマによるダメージ層除去を行っていない。
【００４３】
また、エッチングストップ層を備えていないため、ドライエッチング深さを制御できず、例えば、ウェハー面内において複数の半導体レーザ装置を作成する場合、或いは半導体レーザ装置が形成された複数のウェハー間において、各半導体レーザ装置間におけるリッジ高さ均一性が低下する。
【００４４】
さらに、特許文献１の実施例２と同様、リッジ側壁面と基板表面のなす角度が大きくなるため、電流ブロック層にSiNやSiO2など誘電体膜を適用した場合、リッジ裾において前記と同様にプラズマＣＶＤ法などでSiNやSiO2などの誘電体膜を形成する場合の原料ガスが供給不足となり、局所的に成膜速度が小さくなるため、リッジ裾における電流ブロック層のカバレッジが低下してしまい、リッジ裾での電流リークが発生するおそれがある。また、ｎ型AlInPなど半導体層を電流ブロック層として用いた場合、異方性のドライエッチングにて形成されたリッジ側壁面上には複数の結晶面が露出しているため、結晶性良くエピタキシャル成長ができず、電流ブロック層の結晶性が低下する。
【００４５】
また、特許文献１の実施例２と同様、リッジ側壁面と基板表面のなす角度が大きいため、リッジ裾部でのクラック発生のおそれがある。
【００４６】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、垂直性・対称性の優れたリッジ形成を有し高キンクレベルを有する出力の改善されたリッジストライプ型半導体レーザ装置ならびにその製造方法を提供することを目的とする。特に本発明はドライエッチングとウェットエッチングを併用したリッジ型ストライプ形成方法において、ドライエッチング後のリッジ側壁面に側壁保護層を形成し、続くウェットエッチング時におけるリッジトップのサイドエッチングを抑制することで、ドライエッチング時のプラズマによるダメージ層のない高垂直性・高対称性のリッジ形成を実現することに成功し、また、本発明は、ウェットエッチング時にリッジ裾において露出する結晶面数を減少させ、ほぼ直線状の傾斜面を形成することで、寸法ばらつきの小さいリッジの安定形成、SiNやSiO2など誘電体膜からなる電流ブロック層のリッジ裾におけるカバレッジ性向上、n型AlInPなど半導体層からなる電流ブロック層のリッジ裾における結晶性を向上させるなどにより、垂直性・対称性の優れたリッジ形成を有し、高キンクレベルを有する出力の改善されたリッジストライプ型半導体レーザ装置ならびにその製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、リッジ側壁面に形成する側壁保護層厚と、ウェットエッチング時のサイドエッチング量を調整することで、1枚のウェハー面内に複数個の半導体レーザ装置を作製する場合や、さらには複数個のウェハー間においても、形成される半導体レーザ装置間のリッジ寸法をばらつきなく、均一に形成する製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４７】
上記の目的を達成するために本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置は、化合物半導体基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１クラッド層と、エッチングストップ層と、ストライプ状のリッジに形成された第２導電型の第２クラッド層と、前記リッジ上の少なくとも一部を除いて形成された電流ブロック層とを備えた半導体レーザ装置であって、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面形状において、前記リッジの両側面の各々が、半導体基板表面に対しほぼ垂直であって前記リッジ上端から下方に延びる第1の面と、リッジ裾部分においてリッジ外側に向かって斜め下方方向に傾斜するほぼ直線状の裾部分傾斜面からなる第２の面を有し、
前記第１の面と前記第２の面とは、
（ａ）直接接続しているか、
（ｂ）前記第１の面と前記第２の面とが、第３の中間面を介して接続しており、
前記第３の中間面は、
（ｂ１）リッジ外側に張り出した状態の、前記半導体基板表面とほぼ平行で、前記断面において、長さが０．２μｍ以下のほぼ直線状の段差ステップ面であるか、
または、
（ｂ２）下方に向かって斜めにリッジ外側に張り出す、直線状、ないしは、リッジ内側方向に凸の曲線状の傾斜中間面を介して接続しており、
前記第２の面には前記第２クラッド層を構成する半導体の（１１１）面が露出しているリッジストライプ型半導体レーザ装置である。
【００４８】
ここで、前記の第１の面と第２の面のそれぞれは、リッジ側面形状においてほぼ直線状である。つまり、２つの傾斜面のそれぞれは、ほぼ平坦面からなる傾斜面であり、これら第１の面と第２の面が直接接続している場合には、これらの２つの面間の接続部は前記断面形状では屈折点を有することになり、また、上記（ｂ１）の如く第３の面である中間面（この場合段差スッテップ面）を介して前記の第１の面と第２の面が接続されている場合及び上記（ｂ２）で第３の面が直線状の傾斜面の場合にも、各接続部は前記断面形状では屈折点を有するし、上記（ｂ２）で第３の面が曲線状の場合においても、上記第１の面と第２の面は直線状の平坦面である。従って全体的に連続して傾斜面の傾きが変化するような曲面、例えば図4（ｃ）や（ｄ）のクラッド層307の側壁面のようなその前記断面形状が連続曲線になる曲面は除かれる。
【００４９】
本発明の前記リッジストライプ型半導体レーザ装置においては、前記第２の面のうち少なくとも５０％以上の面積で前記（１１１）面が露出していることが好ましい。こうすることにより、電流ブロック層などが結晶性良くエピタキシャル成長でき好ましい。
【００５０】
また、本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置は、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面形状において、前記第１の面と前記半導体基板表面のなす角度が８５°以上９５°以下であることが好ましい。こうすると、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面形状において、前記第１の面におけるリッジ下端部近傍の幅に比べてリッジ上端部近傍の幅があまり小さくならず、従ってｐ側電極とのコンタクト抵抗が上昇したり、しきい値等の特性が低下したりすることを防止できる。また、リッジ高さを高くでき、閾値電流の増加や微分量子効率の低下などを防止し、活性層からの光の広がりが大きい高出力半導体レーザが得られるので好ましい。
【００５１】
また、本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置においては、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面形状において、前記第３の中間面が前記リッジ外側に張り出した状態の前記（ｂ１）の段差スッテップ面を有する場合に、前記半導体基板表面とほぼ平行な段差ステップ面の長さが、前記電流ブロック層の層厚以下であることが好ましい。こうすることにより電流ブロック層を形成する際にカバレッジ性の良くない方法、例えばスパッタ法等を用いてもリッジ裾での電流ブロック層のカバレッジが大幅に低下せず、この部分での電流リークを防止できるので好ましい。
【００５２】
また、本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置においては、前記半導体基板表面の面方位が（１００）面から所定の角度傾斜した面方位であることが好ましい。また、この場倍、（１００）面の傾斜方向が［０１１］方向であることが特に好ましい。
【００５３】
こうすることにより自然超格子の形成を抑制することができ好ましい。
【００５４】
尚、所定の角度としては半導体基板上に第１クラッド層をエピタキシャル成長（基板と結晶軸が揃うように成長させること）させた時に自然超格子が形成されないような角度を意味し、通常、５°以上２０°以下が好ましい。
【００５５】
次に、本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法は、化合物半導体基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１クラッド層と、エッチングストップ層と、第２導電型の第２クラッド層とを順に形成する工程と、ストライプ状のリッジを形成する部分を除いてドライエッチング技術を用いて、前記第２導電型の第２クラッド層をその途中までエッチングする工程と、前記ドライエッチングにより形成された前記リッジ側面に１層以上の側壁保護層を形成する工程と、ウェットエッチング技術を用いて前記第２導電型の第２クラッド層を前記エッチングストップ層に至るまで更にエッチングし、前記ドライエッチングにより形成されたリッジ側面と前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面とを有するストライプ状のリッジを形成する工程と、前記側壁保護層を除去する工程と、前記リッジ上の少なくとも一部を除いて、電流ブロック層を形成する工程とを備え、前記ウェットエッチング工程において前記リッジ側面の少なくとも一部に前記第２クラッド層を構成する半導体の（１１１）面が露出するようエッチングするリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法である。
【００５６】
前記本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記ウェットエッチング工程において、前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面のうち少なくとも５０％以上の面積で前記（１１１）面を露出させることが好ましい。
【００５７】
この場合、（１１１）面を５０％以上露出させることによって、ウェットエッチングでのサイドエッチ速度が低下するとともに安定化してくるため、ウェットエッチングに用いる薬液の濃度や温度などのばらつきによるエッチング速度のばらつきを抑制でき、リッジ裾部の形状制御が容易になるので好ましい。
【００５８】
尚、この場合に、第２の面が断面形状においてほぼ直線状になるまでウェットエッチングすることが、第２の面のほぼ全面に（１１１）面が露出するようになり好ましい。
【００５９】
また、本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、（前記側壁保護層の厚み）≧（前記ウェットエッチング工程における前記第２導電型の第２クラッド層のサイドエッチング量）とすることが好ましい。上記のように規定することで、ウェットエッチング時にリッジ内部までエッチングされてしまい、電流通路が狭くなることによる抵抗の増大を防止でき、活性層からの光の広がりが大きい高出力半導体レーザ装置が得られるので好ましい。
【００６０】
また、本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記半導体基板表面の面方位が（１００）面から所定の角度傾斜した面方位であることが好ましい。この場合、前記（１００）面の傾斜方向が［０１１］方向であることが特に好ましい。
【００６１】
こうすることにより自然超格子の形成を抑制することができ好ましい。
【００６２】
尚、所定の角度としては半導体基板上に第１クラッド層をエピタキシャル成長（基板と結晶軸が揃うように成長させること）させた時に自然超格子が形成されないような角度を意味し、通常、５°以上２０°以下が好ましい。上記の理由を、例えば、GaAs(100)基板状にAlGaInP系の半導体層（AlP、GaP、InPの混晶半導体）をエピタキシャル成長する場合を例にとって説明すると、自然超格子、この場合、GaP(AlP)とInPとが周期的に積層された構造が形成されてしまう。自然超格子が形成されると通常の状態よりもエネルギーギャップが減少してしまい、例えば、発振する赤色のレーザ光の波長６５０ｎｍのものが６８５ｎｍになってしまうなどの問題が生じる。また、混晶半導体では、半導体を構成する成分の組成比を変えることにより、それに応じてエネルギーギャップを変化させることができるが、自然超格子構造が形成されると、結晶構造によるエネルギーギャップ変化が優勢となり、組成比を変えても所望のエネルギーギャップ値、言い換えると、所望の発振波長にコントロールできないという欠点が生じる。よって、自然超格子の形成を防止するために、半導体基板表面が、[０１１]方向に所定の角度傾斜した（１００）面の基板を用いることが特に好ましい。
【００６３】
また、更に本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法としては、（１００）面から所定の角度傾斜した面方位を表面とする化合物半導体基板上に、第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の第１クラッド層と、エッチングストップ層と、第２導電型の第２クラッド層とを順に形成する工程と、ストライプ状のリッジを形成する部分を除いてドライエッチング技術を用いて、前記第２導電型の第２クラッド層をその途中までエッチングする工程と、前記ドライエッチングにより形成されたリッジ部分の前記リッジ側面に１層以上の、前記リッジ両側で膜厚の異なる側壁保護層を形成する工程と、ウェットエッチング技術を用いて前記第２導電型の第２クラッド層を前記エッチングストップ層に至るまで更にエッチングし、前記ドライエッチングにより形成されたリッジ側面と前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面とを有するストライプ状のリッジを形成する工程と、前記側壁保護層を除去する工程と、前記リッジ上の少なくとも一部を除いて、電流ブロック層を形成する工程とを備えたリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法が挙げられる。
【００６４】
このように（１００）面から所定の角度傾斜した面方位を表面とする化合物半導体基板を用いることにより、自然超格子の形成を抑制することができ好ましい。
【００６５】
また、前記リッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、前記基板を下にして前記リッジを［０１−１］方向から見たときに、前記リッジの両側に形成された２つの前記側壁保護層のうち、前記リッジの右側に形成された前記側壁保護層の厚みが、前記リッジの左側に形成された前記側壁保護層の厚みより小さいことが好ましい。
【００６６】
これらの方法により、オフ角を有する傾斜基板を用いても、中間段差ステップ面を小さくしたり、リッジ両側の側壁保護層の膜厚をそれぞれの側でのウェットエッチングによるサイドエッチング量に等しい膜厚に適宜調整することにより、中間段差ステップ面の生じないリッジストライプを形成できる。その結果、中間段差ステップ面と第2の面との接続部近傍で発生する屈折率の変化を抑制し、共振器内を導波するレーザ光の分布（Near Field Pattern、以下NFP）の乱れが少なく、レーザ光の放射形状の安定したリッジストライプ型半導体レーザ装置を製造でき好ましい。
【００６７】
また、前記リッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記ウェットエッチング工程において前記リッジ側面の少なくとも一部に前記第２クラッド層を構成する半導体の（１１１）面が露出するようエッチングすることが好ましい。
【００６８】
この場合、（１１１）面を露出させることによって、ウェットエッチングでのサイドエッチ速度が低下するとともに安定化してくるため、ウェットエッチングに用いる薬液の濃度や温度などのばらつきによるエッチング速度のばらつきを抑制でき、リッジ裾部の形状制御が容易になるので好ましい。
【００６９】
また、前記リッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記ウェットエッチング工程において、前記ウェットエッチングにより形成されたリッジ側面のうち少なくとも５０％以上の面積で前記（１１１）面を露出させることが好ましい。
【００７０】
この場合、（１１１）面を５０％以上露出させることによって、ウェットエッチングでのサイドエッチ速度が低下するとともに安定化してくるため、ウェットエッチングに用いる薬液の濃度や温度などのばらつきによるエッチング速度のばらつきを抑制でき、リッジ裾部の形状制御が容易になるので好ましい。
【００７１】
また、前記リッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、（２つの前記側壁保護層のうち層厚が薄いほうの厚み）≧（前記ウェットエッチング工程における前記第２導電型の第２クラッド層のサイドエッチング量）とすることが好ましい。
【００７２】
こうすることにより、リッジ外側に張り出した状態の、前記半導体基板表面とほぼ平行で、ほぼ直線状の段差スッテップ面の面形状をウェハー面内で安定形成できるか、前記側壁保護層のうち層厚が薄いほうの厚み側のリッジ側壁面に第３の面が発生しない形状（第１の面と第2の面が直接接続する形状）をウェハー面内で安定形成できる。言い換えれば、ほぼ直線状の段差ステップ面がリッジ内側に食い込む形状の形成を防止でき好ましい。段差ステップ面がリッジ内側に食い込む形状は、特にリッジにくびれができることにより、電流通路が狭められ、レーザ動作時の抵抗が増大してしきい値の上昇等の特性低下が起きやすい。
【００７３】
また、前記リッジストライプ型半導体レーザ装置の製造方法においては、前記（１００）面の傾斜方向が［０１１］方向であることが好ましい。
【００７４】
こうすることにより、自然超格子の形成を抑制することができ好ましい。
【発明の効果】
【００７５】
以上のような、本発明によれば、レーザ光の水平放射角の均一化、微分量子効率の向上、キンクレベル向上などの素子特性の改善されたリッジストライプ型半導体レーザ装置並びにその製造方法が提供できる。さらに、ウェハー面内およびウェハー間で、均一性良くリッジ型ストライプを形成することができ、歩留まりの向上が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
次に、AlGaInPリッジストライプ型赤色半導体レーザ装置を用いて、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下の実施の形態は本発明を限定するものではなく、本発明の理解を容易にするために、単に本発明の実施の形態を例示するものである。本発明はすべてのリッジストライプ型半導体レーザ装置に適用可能である。
【００７７】
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１におけるリッジストライプ型半導体レーザ装置の前記リッジのストライプ長手方向に対し垂直方向の断面図であり、図２Aはその製造工程を示す同様の断面図である。尚、本発明において、半導体レーザ装置の説明で、半導体レーザ装置の上方、下方、ないし上側とか下側とは、例えば図１を基準にとると、ｎ側電極１０１の存在する側を下方ないし下側とし、ｐ側電極１１２の存在する側を上方ないし上側と言う基準で呼んでいる。他の図面においても同様であり、各図に向かって図の上方が、半導体レーザ装置の説明において上方ないし上側であり、図の下方を下方ないし下側と呼んでいる。また、特に断らない限り、他の図面もすべて前記リッジのストライプ長手方向に対し垂直方向の断面図である。
【００７８】
まず図１および図２Aの（ａ）に示すように、ｎ型GaAs基板１０２（厚さ４００〜５００μｍ）上に、MOCVD法（有機金属気相成長法）により、ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層１０３（厚さ１〜２μｍ）、Ga0.5In0.5P活性層１０４（厚さ５〜６ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第１クラッド層１０５（厚さ０．１〜０．３μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６（厚さ８〜１２ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８（層厚０．９〜１．７μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９（厚さ４０〜６０ｎｍ）、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０（厚さ０．１〜０．３μｍ）を順次形成する。次に、ｐ型GaAsコンタクト層１１０上に、SiO2膜１１３（厚さ０．２〜０．６μｍ）をスパッタ法で形成する。
【００７９】
なお、用いるｎ型GaAs基板１０２は、例えば発振波長６５０nm帯の可視光半導体レーザの場合、Ga0.5In0.5P層の自然超格子（秩序化構造）形成を抑制するため、[０１１]方向に１０°程度傾斜した（１００）面を表面とする、いわゆるオフ角を有する半導体基板を用いることが一般的であるが、本発明においては、基板オフ角は特に限定なく使用できる。すなわち、本発明においては、基板オフ角の傾斜があっても、後述するようにリッジのストライプ方向に垂直な断面において、リッジ形状の左右対称性がほぼ保持され、また、後述するように、電流ブロック層の形成も問題なくなし得る。
【００８０】
また、活性層１０４は、GaInPを井戸層としAlGaInPを障壁層とする多重量子井戸構造の活性層であってもよい。
【００８１】
更に、p型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は、GaInPを井戸層としAlGaInPを障壁層とする多重量子井戸構造のエッチングストップ層であってもよい。
【００８２】
また、この場合、p型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は、レーザ光を吸収しないバンドギャップを有する層か、または量子効果が得られるように設計された層厚の層であればよく、例えばAlGaInPを用いてもよい。
【００８３】
次に、図２Aの（ａ）のSiO2 膜１１３を図２Aの（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、SiO2ストライプ１１４に形成する。
【００８４】
次に図２Aの（ｃ）に示すように、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８の途中までドライエッチングする。
【００８５】
ここで、ドライエッチングの量はリッジ高さの６５〜９５％の範囲、好ましくは８０％〜９５％の範囲で行う。この範囲であれば後述するリッジ裾部でのウェットエッチングによるサイドエッチング量のばらつきを抑制できる。ドライエッチングにより形成される第1の面の領域が少なすぎて、その結果ウェットエッチングすべき領域が大き過ぎる場合には、エッチング液の状態（濃度、温度等）によってエッチング量ばらつきが大きく左右され、後述する結晶面の影響が支配的でなくなるからである。なおここでドライエッチングの量とリッジ高さの上記数値範囲は、リッジ側面部におけるドライエッチングの量とリッジ高さの関係を指す。すなわち、一般的には図２Aの（ｃ）に示すように、残存する第２クラッド層１０８のリッジより外側部分に残る部分（すなわち横に広がっている裾の部分）の厚みは、リッジ側面部から離れている部分の方がリッジ側面近傍より薄くなる傾向になる場合が多い。そこで、ドライエッチングの量をリッジ高さの６５〜９５％の範囲とする場合の基準となるリッジ高さは、第１のドライエッチ後側壁面１２１の上端から下端（ドライエッチ後底面１２２と接する部分）までの垂直距離を基準とした。
【００８６】
また、このような所望のドライエッチング量を得る方法として、時間制御によりエッチングを停止する方法と、基板表面に単色光を当てて、その反射光より得られた干渉強度と時間の関係からエッチング残厚を算出しながらエッチングを行い、所望の膜厚になったときにエッチングを停止する方法が挙げられる。
【００８７】
本発明で好適に採用し得る上記ドライエッチング技術としては、異方性のプラズマエッチングであればよく、ドライエッチングの例として、誘導結合型プラズマ（以下ICP）やエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス（以下ECR）プラズマを用いた方法などが挙げられる。また、エッチングガスとしては、SiCl4とArの混合ガスなどが用いられるが、SiCl4ガス成分の代わりに、塩素ガスもしくは三塩化ホウ素ガスなどを用いてもよい。
【００８８】
なお、本実施の形態１で用いたドライエッチング技術はICP（Inductively  Coupled  Plasma；誘導結合プラズマ）法で、エッチングガスとしてSiCl4とArの混合ガスを用いている。エッチングの条件として、混合ガス中のSiCl4の体積含有率は５〜１２％、半導体基板を設置する下部電極の温度は１５０〜２００℃、チャンバー内圧力は０．１〜１Ｐａ、下部電極のバイアスパワーは５０〜１５０Ｗ、ＩＣＰパワーは２００〜３００Ｗとするが、これに限るものではなく、適宜選定すればよい。
【００８９】
次に図２Aの（ｃ）で得られた中間体の全面（リッジ側面も含む）に、図２Aの（ｄ）に示すように、プラズマCVD法により、６０ｎｍ〜４００ｎｍの厚みのSiO2膜１１５を成長させる。
【００９０】
ここで、本実施の形態１では、リッジ側壁保護層を形成するため６０ｎｍ〜４００ｎｍの厚みのSiO2膜１１５を成長させたが、SiO2膜１１５の厚みは、これに限るものではなく、次工程におけるリッジ側壁面以外の領域のSiO2膜１１５除去するため、ドライエッチングの追加エッチングにより生じるサイドエッチング量、もしくは各工程で表面処理を目的として適宜行うフッ酸系薬液を用いたウェットエッチングの際のエッチング量に応じて、SiO2膜１１５の厚みは、これに限られず、適宜選定すればよい。
【００９１】
また、本実施の形態１で用いたSiO2膜１１５は、これに限るものではなく、側壁保護層として使用できる素材としては、その後の工程で用いるウェットエッチング薬液に対して高選択性（耐エッチング薬液性）を確保でき、AlGaInP系半導体層と中間生成物を形成しない、成膜時の膜厚制御性が高いといった性質を有する材料を用いればよく、具体例としては、SiO2膜のほかにSiNやAl2O3といった誘電体膜、GaAsやAlGaAsといった半導体層、前記のような性質を持つ金属膜および有機膜など適宜、リッジ側壁保護層としての役割を達成できるものなどが挙げられる。
【００９２】
なお、これらを成膜する手段の例として、CVD法（例えばプラズマCVD、常圧CVD、MOCVDなど）やPVD法（スパッタ、蒸着、など）が挙げられるが、本実施の形態では、高い膜厚均一性の成膜が可能であり、成膜が容易なプラズマCVD法が特に好ましい。なおCVD法とは化学気相成長法（Chemical vapor deposition）の略称であり、PVD法とは物理的蒸着法（Physical vapor deposition）の略称である。
【００９３】
また、本実施の形態１で用いたSiO2膜１１５は単層であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて複数の層から構成されてもよい。
【００９４】
次に図２Aの（ｅ）に示すように、リッジ側壁面以外の領域のSiO2膜１１５をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１１６を形成する。
【００９５】
ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング法（以下RIE法）、ICP法、ECR法など適宜リッジ側面以外の領域のSiO2膜１１５を除去し得るドライエッチング方法が採用可能である。また、エッチングガスとしてCF4とCHF3の混合ガスなど、CF系ガスが用いられる。
【００９６】
なお、本実施の形態１ではRIE法を採用しており、エッチングガスとしてCF4とCHF3とO2の混合ガスを用いている。また、ドライエッチング条件として、混合ガス中のCF4およびCHF3の体積含有率はそれぞれ１〜１０％および３０〜５０％、圧力は４０〜６０Pa、ステージ温度は１０〜２０℃としたが、これに限るものではなく、適宜変更可能である。
【００９７】
次に、図２Aの（ｆ）に示すように、酒石酸と塩酸と水との混合液である塩酸系薬液（薬液中の酒石酸の体積含有率は３０〜５０％、塩酸の体積含有率は１５〜３５％）を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングする。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止する。
【００９８】
また、基板表面に対して垂直方向のウェットエッチング終了の判断は、半導体基板表面のエッチング領域における干渉縞の目視により行える。ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が露出すると、基板表面に対して垂直方向のエッチング速度が極端に低下し、基板表面の膜厚均一性が向上するため、エッチング領域の干渉縞の変化が停止する。従って、基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止したことを確認できる。
【００９９】
なお、本実施の形態１では、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をウェットエッチングする薬液として塩酸系薬液を用いたが、これに限定されるものではなく、SiO2側壁保護層１１６とｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に対して高選択性を有する薬液であればよく、例えば硫酸系薬液を用いてもよい。
【０１００】
ここでは、SiO2側壁保護層１１６は塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側面でこの層が形成された領域はエッチングされず、リッジ側面トップ部（すなわち第１の面となる部分）にサイドエッチングは発生しない。
【０１０１】
一方、図２Aの（ｆ）に示すように、リッジ側面でSiO2側壁保護層１１６が形成されていない領域（リッジ裾部分）は等方的にエッチングが進行する。
【０１０２】
ここで、ウェットエッチングにおいて基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した直後は、SiO2側壁保護層１１６が形成されていない領域のリッジ側面は、リッジのストライプ方向に垂直な断面の形状で曲線状の傾斜面となる。従って、SiO2側壁保護層１１６が形成されていない領域のリッジ側面（第2のリッジ側壁面１１９：リッジ裾部分）がほぼ直線状になるまで、そのままウェットエッチングを続行することが好ましい。第2のリッジ側壁面１１９（第2の面）が断面形状でほぼ直線状の傾斜面になるまで行うウェットエッチング工程部分を取り上げて、これをわかりやすいようにあえて「追加エッチング」と称しているが、上記ウェットエッチングをあえて２段階に分けて行う必要はなく、ウェットエッチングは、第2のリッジ側壁面１１９が断面形状でほぼ直線状の傾斜面になるまで行えばよい。尚、かかる追加エッチング量は、薬液の種類・混合比に応じて、適宜選定すればよい。
【０１０３】
次に、図２Aの（ｇ）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2側壁保護層１１６を除去する。
【０１０４】
本実施の形態１では、SiO2ストライプ１１４の膜厚をSiO2側壁保護層１１６よりも１００〜３００ｎｍ大きく設定しているため、時間制御により前記フッ酸系薬液によるエッチングを停止することで、SiO2側壁保護層１１６のみを除去することができる。
【０１０５】
ここで、本実施の形態１では、SiO2側壁保護層１１６除去にウェットエッチング技術を用いたが、ウェットエッチングに限定されるものではなく、側壁保護層を構成する材料に応じて、適宜ケミカルドライエッチング法（以下CDE法）などを選択するべきである。ここでは、側壁保護層を構成する材料に応じて、SiO2側壁保護層１１６を選択的に除去できるエッチング技術を採用すればよい。
【０１０６】
次に図２Aの（ｈ）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を厚さ０．２〜０．４μｍ成長させる。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１１１を厚さ０．１〜０．２μｍ成長させる。
【０１０７】
なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液で表面処理を行う。このとき、リッジ側壁は１５ｎｍ〜４０ｎｍ程度の範囲でエッチングされる。また、表面処理を行うための薬液は塩酸と水の混合液でもよい。
【０１０８】
なお、先に、電流ブロック層は、「前記リッジ上の少なくとも一部を除いて形成された電流ブロック層」と表現している部分があるが、これは、前記リッジの上面には電流ブロック層が形成されていない場合か、又は、図示されていないが、ストライプ状に長く伸びた前記リッジの上面のうち、長手方向の両端部近傍は電流ブロック層で覆われていてもよいことを意味しており、むしろ、後者の場合が好ましい。
【０１０９】
次に図２Aの（ｉ）に示すように、フッ酸系薬液などによってSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりｐ側電極１１２、ｎ側電極１０１を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させる。ｐ側電極１１２の材料としては、例えばTi / Pt / Auなどが挙げられ、また、ｎ側電極１０１の材料としては例えばAuGe / Ni / Auなどが挙げられる。
【０１１０】
なお、本実施の形態１ではｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を用いたが、SiNやSiO2などの誘電体膜であってもよい。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１１１の成長は不要である。
【０１１１】
本実施の形態１にて形成されたリッジ型ストライプは高い垂直性・対称性を有し、ドライエッチングにより形成されたリッジ上端に近い方のリッジ側面（第1のリッジ側壁面118）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は８５〜９５°の範囲とすることが可能である。尚、第1の面（第1のリッジ側壁面）118と第2の面（第2のリッジ側壁面）119の符号は図２Aの（ｇ）、図２Bの（ｊ）〜（ｎ）のみに付与し、他の図においては、図が見にくくなるので符号の付与は省略している。またここでリッジ側面と前記半導体基板表面のなす角度は、図２Aの（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）に符号120で示した側の角度（言い換えればリッジ側面のリッジ内部側における半導体基板面とのなす角度）であり、これは前記第1の面118や前記第2の面119と半導体基板面とのなす角度、或いは第1の面と第2の面の間に第３の中間面が存在する場合には前記第３の中間面と半導体基板面とのなす角度についても、この定義が適用される。他の図面においては符号120を付すことを省略しているが、リッジ側面と前記半導体基板表面のなす角度は、同様の定義が適用される。そして、前述したように第１の面（第1のリッジ側壁面）118が半導体基板１０２表面とのなす角度はほぼ垂直、より好ましくは、８５〜９５°の範囲である。すなわち、上記範囲で９０度より小さい場合には前記リッジ断面形状は順メサ形状であり、９０度より大きい場合には前記リッジ断面形状は若干逆メサ形状となる。第1のリッジ側壁面118が半導体基板１０２表面とのなす角度がほぼ垂直とは、この両者の範囲を含む範囲内であることが好ましい。
【０１１２】
一方、ウェットエッチングにより形成されたリッジ下端に近い方のリッジ傾斜面（第2のリッジ側壁面119）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、４０〜６５°の範囲となる。また、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合、リッジ下端に近い方のリッジ傾斜面（第２の面）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、リッジ側壁の両側でそれぞれ異なる。例えば、オフ角が１０°程度のとき、該角度は一方で４０〜５０°、もう一方で６０〜７０°の範囲となる。この角度はリッジ裾部でｐ型第２クラッド層１０８である（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pの（１１１）面が主に露出していることに起因する。以下に理由を述べる。
【０１１３】
まず、ｐ型第２クラッド層１０８はｎ型GaAs基板１０２上にエピタキシャル成長しているので、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８とｎ型GaAs基板１０２との結晶方位はほぼそろっている。GaAs基板の（１００）面が傾斜していない場合、（１００）面と（１１１）面との角度は約５０°程度になる。また、ＧａＡｓやＳｉ単結晶の結晶構造（閃亜鉛鉱構造）において最も原子配列数の多い（１１１）面でのエッチング速度が最も遅く、リッジ裾部でウェットエッチングが進行するにつれて、この面のエッチング速度が支配的になる。本実施の形態１では（１００）面は[０１１]方向に１０°程度傾斜しているため、リッジの片側で露出する（１１１）面が約４０°程度、反対側で露出する（１１１）面が約６０°程度となる。以上のように本実施の形態1ではウェットエッチングにより形成された第2のリッジ側壁面119が主に（１１１）面であることがわかる。
【０１１４】
このようにリッジ側壁面の大部分の面である第１の面は、半導体基板面に対しほぼ垂直な面であるが、基板面に接する裾部分の第２の面の前記基板面に対する角度が小さく緩やかになっているので、SiNやSiO2などの誘電体膜を電流ブロック層として用いた場合でも、リッジ裾においてSiNやSiO2などの誘電体膜から成る電流ブロック層を形成するための原料ガスがリッジ裾近傍において供給不足になることはなく、発光位置に近く、発振光に最も影響するリッジ裾部における電流ブロック層のカバレッジは向上する。また、前記追加ウェットエッチングを行うことにより、リッジ下端に近い方のリッジ傾斜面（第2のリッジ側壁面119）は、リッジのストライプ方向に垂直な断面形状においてほぼ直線状の斜面になり、従って露出している結晶面の数が曲面に比べて減少するため、エピタキシャル成長させたｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７のリッジ裾における結晶性が向上する。
【０１１５】
また、本実施の形態１にて形成されたリッジトップ部に、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０が突出した庇状のオーバーハングは形成されない。そのため、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７成長時に、空洞が発生することはない。従来のウェットエッチング技術を用いたリッジ形成方法では、リッジトップ部にオーバーハングが形成され（例えば、図４（ｃ）参照）、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を形成する際に、オーバーハング直下に空洞が形成され、素子特性に悪影響を与える。
【０１１６】
また、本実施の形態１では、ドライエッチングにより形成されたリッジ側壁面とウェットエッチングにより形成されたリッジ側壁面の境界が、すなわち第1のリッジ側壁面118と第2のリッジ側壁面119の境界部が、角度がついて、即ちこの境界部が屈折部となって第1のリッジ側壁面と第2のリッジ側壁面がつながって形成されるが、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をウェットエッチングする際にSiO2側壁保護層１１６下に発生するサイドエッチング量と、SiO2側壁保護層１１６厚のばらつきにより、リッジ下端に近い方のリッジ傾斜面（第2のリッジ側壁面119）とその上のリッジ側壁面（第1のリッジ側壁面118）との間に、半導体基板表面とほぼ平行な面からなる例えば図２Bの（ｊ）や図２Bの（ｋ）（いずれも図２Ａの工程（ｇ）に対応する工程の図面）の符号117に示すようなリッジ外側に張り出すか、ないしは、リッジ内側に食い込んだ状態の、前記半導体基板表面とほぼ平行な面を有するステップ状の段差（段差ステップ面）が形成されることがある（第３の中間面の前記（ｂ１）の段差ステップ面など）。また、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合、リッジのストライプ方向に垂直な断面形状において、リッジ両側でサイドエッチング量（サイドエッチングされる量のこと）がそれぞれで異なる。このとき、基板オフ角の増加に伴い、リッジ両側でのサイドエッチング量の差は大きくなる。従って、この場合、図２Bの（ｌ）、図２Bの（ｍ）、又は図２Bの（ｎ）（いずれも図２Ａの工程（ｇ）に対応する工程の図面）に示すような段差ステップ面１１７が形成される。
【０１１７】
ここで、図２Bの（ｊ）、図２Bの（ｋ）に示すように、段差ステップ面１１７の寸法ａ−ａ'、ｂ−ｂ'は、小さいほど好ましく、０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。なお、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合、図２Bの（ｌ）、図２Bの（ｍ）、図２Bの（ｎ）に示すように、図における左右の段差ステップ面１１７の寸法ｃ−ｃ’とｄ−ｄ’は、異なってくるが、いずれの段差ステップ面１１７においても上記寸法は小さいほど好ましく、０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。
【０１１８】
本実施の形態１に示した構造において例えばストライプ方向と垂直な方向の設計上のリッジ幅（つまりリッジ上面と下面とが同じ幅と仮定する）を１．５μｍとして、共振器内を導波するレーザ光の分布（Near Field Pattern、以下NFPと略記する）の強度最大部分を１００％とすると、設計上のリッジ下端から０．２μｍ程度外側でＮＦＰの強度は５０％程度である。従って段差ステップ面の長さもこの範囲内（０．２μｍ以下）であれば、段差ステップ部に起因する屈折率の急峻な変化はレーザ光に対して大きく影響しないのである。ここで「屈折率の変化」とはｐ型第２クラッド層１０８とｎ型電流ブロック層１０７との間での屈折率差をいう。また、前記半導体基板表面とほぼ平行で、前記断面において、ほぼ直線状の段差ステップ面とは、具体的に例示すると例えば、図２Bの（ｊ）、（ｋ）、（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）に示すような段差ステップ１１７の面を意味するものである。以下、このような段差ステップ面を、単に、段差ステップ、あるいは、段差ステップ部と称することもある。
【０１１９】
尚、段差ステップ１１７は、図２Bの（ｊ）に示したものは、リッジ側面の外側に張り出した段差ステップ（左右の段差ステップの長さが同じ）であり、例えば、傾斜オフ角のない半導体基板を用いたとき、図２Ａの（ｅ）から（ｆ）のウェットエッチングの工程で、そのサイドエッチング量（サイドエッチングされる量）が側壁保護層の厚さより小さい場合に発生し、一方、図２Bの（ｋ）に示したような、リッジ内側に食い込んだ段差ステップ１１７（左右の段差ステップの長さが同じ）は、傾斜オフ角のない半導体基板を用いたとき、前記ウェットエッチングの工程で、そのサイドエッチング量（サイドエッチングされる量）が側壁保護層の厚さより大きい場合に発生する。
【０１２０】
なお、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ形状は側壁保護層の厚みとリッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングの量とによって以下のように変化する。図２Bの（ｌ）に示したリッジ形状は、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングのうち、サイドエッチング量の大きい方（サイドエッチングされる量が大きい方）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さより小さい場合に発生する。一方、図２Bの（ｍ）に示したリッジ形状は、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングの量がそれぞれ側壁保護層の厚さより大きい場合に発生する。さらに、図２Bの（ｎ）に示したリッジ形状は、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングのうち、一方のサイドエッチング量（サイドエッチングされる量）が側壁保護層の厚さより大きく、もう一方のサイドエッチング量（サイドエッチングされる量）が側壁保護層の厚さより小さい場合に発生する。
【０１２１】
尚、ここで図２Bの（ｊ）、図２Bの（ｋ）、図２Bの（ｌ）、図２Bの（ｍ）、図２Bの（ｎ）は、それぞれ図２Ａの（ｇ）の工程に対応する工程での別の態様の図２Ａの（ｇ）と同様のリッジのストライプ方向に垂直な断面の断面図である。
【０１２２】
リッジ外側に張り出すか、ないしは、リッジ内側に食い込んだ状態の、前記半導体基板表面とほぼ平行な面、言い換えれば、リッジ側面の外側に張り出した段差ステップ１１７、またはリッジ内側に食い込んだ段差ステップ１１７が存在する場合には、本発明ではこのような状態を、前記第1のリッジ側壁面１１８と第2のリッジ側壁面１１９は、第３の中間面の一つである段差ステップを介して接続していると表現している。
【０１２３】
ここで、本発明者の実験から、本実施の形態１では、リッジのストライプ方向に垂直な断面において、前記半導体基板表面を下にして見た時に、前記第１のリッジ側壁面１１８と第２のリッジ側壁面１１９が接続する位置で、前記半導体基板表面とほぼ平行な直線（図２Ａ（ｆ）における直線ｚ）上のウェットエッチング時のサイドエッチング量（サイドエッチングされる量）は、一定であるという知見が得られた。上述したように、これはウェットエッチング時に第２のリッジ側壁面１１９が（１１１）面にそろっていき、エッチング速度が一定かつ安定化することに起因する。従って、（サイドエッチング量）≦（側壁保護層厚）と設定すれば、第２の面のリッジ側壁面１１９がリッジ外側に張り出す形状をウェハー面内で安定形成できる。一方、（サイドエッチング量）＞（側壁保護層厚）とし、第２の面のリッジ側壁面１１９がリッジ内側に食い込むようにすると、例えば図２Ｂ（ｋ）に示したようなリッジが形成される。ここで、さらにウェットエッチングを続行すると、エッチング時間増加に伴い、前記第２のリッジ側壁面１１９の最下端末端がエッチングストップ層１０６に接する位置は変化しないが、図２Ｂ（ｋ）の１１９の面が当該面に沿って斜め上方に延長され前記段差ステップ１１７は、エッチングにより、リッジ上端の方向に移動し、図２Ｂ（ｋ´）に示すように、段差ステップ１１７の寸法は大きくなる。つまり、リッジ側壁面がリッジ内側に食い込むよう設定した場合、ウェットエッチング速度のばらつきにより、リッジ寸法の制御性・安定性が低下する。特にリッジにくびれができることにより、電流通路が狭められ、レーザ動作時の抵抗が増大してしきい値の上昇等の特性低下が起きやすい。また、図２Ｂ（ｋ´）に示したようにこのくびれが存在すると電流ブロック層を形成する場合に、電流ブロック層がこのくびれ部分に埋まりきらず空洞ができてしまうおそれがある。従って、リッジ両側で（サイドエッチング量）≦（側壁保護層厚）とすることが望ましい。このようにするには、側壁保護層１１６の下端とエッチングストップ層１０６間の距離が短いほどウェットエッチングが短時間で停止するので、例えば、側壁保護層１１６の厚さに応じて側壁保護層１１６の下端とエッチングストップ層１０６間の距離を調整するか、側壁保護層１１６の下端とエッチングストップ層１０６間の距離に応じて側壁保護層１１６の厚みを調整することなどが挙げられる。
【０１２４】
また、電流ブロック層にSiNやSiO2など誘電体膜を用いた場合、段差ステップ１１７の寸法ａ−ａ'、ｂ−ｂ'、ｃ−ｃ’、ｄ−ｄ’は、リッジ側壁面における電流ブロック層厚以下であることが望ましい。第1のリッジ側壁面118と、半導体基板表面とほぼ平行な面のなす角度はほぼ９０°となるが、段差ステップ１１７の寸法に比べ、電流ブロック層厚が十分に大きいため、段差ステップ部における前記SiNやSiO2など誘電体膜を形成するための原料ガスの供給不足は起こらず、電流ブロック層のカバレッジは低下しなくなるので好ましい。
【０１２５】
以上のように本実施の形態１によれば、ｐ型第２クラッド層の一部を残すようにストライプ状のリッジをドライエッチングで形成した後、リッジの側壁をSiO2等で保護し、さらにｐ型第２クラッド層をウェットエッチングにより除去するようにしたため、高い垂直性・対称性を有するストライプ状のリッジを形成することができ、得られる半導体レーザ装置のキャリア分布形状と光分布形状の差が小さくなり、ホールバーニング現象が抑制され、キンクレベルが向上する。  また、リッジ高さを高くでき、GaAsキャップ層等にレーザ光が吸収されるのを防止し、活性層からの光の広がりが大きい高出力半導体レーザが得られる。また、リッジ部とその下層とがなす角度を低減してクラックの発生を防止できる。また、ウェットエッチングの際、（サイドエッチング量）≦（側壁保護層厚）と設定することにより、第２の面のリッジ側壁面１１９がリッジ外側に張り出す形状をウェハー面内で安定形成できる。このことにより、リッジにくびれができてレーザ動作時の抵抗が増大するのを防止でき、またリッジ裾部に空洞が生じて屈折率が大きく変動するのを防止できる。
【０１２６】
（実施の形態２）
図２Ｅおよび図２Ｆは、本実施の形態２におけるリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。本実施の形態２では、上述した段差ステップ１１７に起因する屈折率の変化を抑制し、かつ、リッジの寸法、形状を安定に形成することを目的とする。本実施の形態２では、図２Aの（ｂ）に示すように、SiO2ストライプ１１４に形成する工程まで、実施の形態１と共通であるため、それ以降の工程について説明する。また、層構成についても実施の形態１と共通である。
【０１２７】
SiO2ストライプ１１４を形成後、段差ステップ１１７による屈折率ステップの形成を抑制するため、続いてSiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８の途中までドライエッチングする。この時、リッジ形状は一般的に、実施の形態１の図２Ｄのように第１のドライエッチ後側壁面１２１とドライエッチ後底面１２２から構成される。ここで、図２Ｄは、図２Ａ（ｃ）におけるリッジ及びその裾領域近傍１２５の拡大図である。このようなドライエッチングの形状を用いて、これに図２Ａ（ｄ）、（ｅ）で示したように側壁保護膜１１６を形成して、ウェットエッチングする場合に、半導体基板表面を下にして見たときに、リッジ両側で（サイドエッチング量）≦（側壁保護層厚）と設定して、リッジ側壁面がリッジ外側に張り出すリッジを形成した場合、SiO2側壁保護層１１６下にサイドエッチングが発生し、ドライエッチング後底面１２２のSiO2側壁保護層１１６下の領域が、半導体基板表面とほぼ平行な段差ステップ１１７（第３の中間面のうちの（ｂ１）の段差スッテップ面）となる（図２Ｂ（ｊ）の段差ステップ１１７参照）。
【０１２８】
また、前述したように、このような段差ステップ１１７の寸法（図に向かって横方向の寸法）は、小さいほど好ましく、０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。段差ステップ１１７が０．２μｍ以上であると、共振器内を導波するレーザ光のうち強度の弱い領域（強度が５０％以下）内に屈折率が急峻に変化するため、この影響を受けてNFPが乱れやすくなる。ＮＦＰが乱れると、レーザ素子から出射される光の分布形状（Far Field Pattern、以下FFP）も変形してしまい、例えば、対物レンズ等を通して光ディスク上にレーザ光を集光した場合、真円形状にならず、ディスクからのデータ読み取りあるいはデータ書き込み異常が発生するおそれがある。ここで、（サイドエッチング量）=（SiO2側壁保護層１１６厚）とすることで、段差ステップ１１７の寸法を０μｍ、つまり段差ステップ１１７のないリッジ形成を行うことは可能である（図２Ａの（ｆ）、（ｇ）参照）が、ウェットエッチング速度やSiO2側壁保護層１１６厚のばらつきにより、ウェハ全体で完全に段差ステップ１１７の形成を抑制することはかなり厳密なコントロールが要求される。また、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合は、半導体基板表面を下にして見たときに、リッジ両側で段差ステップ１１７の寸法が異なるため、一方側の段差ステップ１１７の寸法を０μｍとしても、もう一方側で必ず段差ステップ１１７が形成されることになる（図２Ｃの（ｏ）、（ｐ）参照）。
【０１２９】
そこで本実施の形態２では、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８の途中までドライエッチングする際に、下記のドライエッチング条件を選定し、例えば、図２Ｅ（ｔ−１）や図２Ｆ（ｕ−１）に示すようなリッジ形状となるよう、ドライエッチングを行う。尚、図２Ｅ（ｔ−１）の１２６の部分並びに図２Ｆ（ｕ−１）の１２７の部分（リッジとその裾近傍部分）の拡大図をそれぞれ図２Ｇ、図２Ｈに示してある。
【０１３０】
本実施の形態２では、上記ドライエッチング技術として、ＩＣＰ法を採用しており、エッチングガスとしてSiCl4とArの混合ガスを用いている。リッジ裾部の形状が図２Ｅ（ｔ−１）となるエッチング条件として、混合ガス中のSiCl4の体積含有率は５〜１２％、半導体基板を設置する下部電極の温度は１５０〜２００℃、チャンバー内圧力は０．３〜０．５Ｐａ、下部電極のバイアスパワーは５０〜１５０Ｗ、ＩＣＰパワーは２００〜３００Ｗとするが、これに限るものではなく、所望とする形状が得られるドライエッチング条件を適宜選定すればよい。また、図２Ｆ（ｕ−１）となるエッチング条件として、混合ガス中のSiCl4の体積含有率は５〜１２％、半導体基板を設置する下部電極の温度は１５０〜２００℃、チャンバー内圧力は０．１〜０．３Ｐａ、下部電極のバイアスパワーは５０〜１５０Ｗ、ＩＣＰパワーは２００〜３００Ｗとしたが、これに限るものではなく、所望とする形状が得られるドライエッチング条件を適宜選定すればよい。
【０１３１】
図２Ｇは、図２E（ｔ−１）におけるリッジ及びその裾領域近傍１２６の拡大図であるが、半導体基板表面に対しほぼ垂直な第１のドライエッチング後の側壁面１２１とドライエッチング後の底面１２２の間に、第３の傾斜中間面となるドライエッチング後側壁面１２３を形成する。なお、第３の傾斜中間面となるドライエッチ後側壁面１２３は複数の面から構成されていてもよく、また、図２F（ｕ−１）におけるリッジ及びその裾領域近傍１２７の拡大図である図２Ｈの第３の傾斜中間面であるドライエッチ後側壁面１２４のように、幅の小さな複数の面が集まった形状、つまり、曲面（断面図では曲線）となっていても良い。この第３の傾斜中間面であるドライエッチング後側壁面が複数個ある場合には、この第３の傾斜中間面であるリッジ側壁面と半導体基板表面のなす角度が、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に近いほど小さくなるような形状である。曲面の場合にリッジ側壁面と半導体基板表面のなす角度とは、強いて言えば、前記断面図の当該曲線の曲線上の各位置における接線と半導体基板表面のなす角度がエッチングストップ層１０６に近いほど小さくなるような形状、言い換えれば、この曲線はリッジ内側方向に凸の曲線と言うことになる。
【０１３２】
ここで、ドライエッチングの量はリッジ高さの６５〜９５％の範囲、好ましくは８０％〜９５％の範囲で行う。この範囲であればリッジ裾部でのウェットエッチングによるサイドエッチング量のばらつきを抑制できる。ドライエッチングにより形成される第1の面の領域が少なすぎて、その結果ウェットエッチングすべき領域が大き過ぎる場合には、エッチング液の状態（濃度、温度等）によってエッチング量のばらつきが大きく左右され、第２の面の結晶面の影響が支配的でなくなるからである。なおここでドライエッチングの量とリッジ高さの上記数値範囲は、リッジ側面部におけるドライエッチングの量とリッジ高さの関係を指す。すなわち、本実施の形態２では、図２Ｇや図２Ｈに示すように、リッジ側壁面と半導体基板表面のなす角度は、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に近いほど小さくなる。そこで、半導体基板表面に対しほぼ垂直な面を形成するためのドライエッチングの量をリッジ高さの６５〜９５％の範囲とする場合の基準となるリッジ高さは、第１のドライエッチング後側壁面１２１における高さを基準とした。すなわち、ドライエッチングの量をリッジ高さの６５〜９５％の範囲とする場合の基準となるリッジ高さはリッジ上端からエッチングストップ層１０６表面に対して下ろした垂線の距離を基準とした。
【０１３３】
そして、ドライエッチングの量はリッジ高さの６５〜９５％の範囲で行う。なおここでドライエッチングの量とリッジ高さの上記数値範囲および基準となるリッジ高さは実施の形態1と同様である。
【０１３４】
本実施の形態２では、図２Ｇや図２Ｈに示すように、リッジ側壁面と半導体基板表面のなす角度は、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に近いほど小さくなる。
【０１３５】
また、このような所望のドライエッチング量を得る方法として、時間制御によりエッチングを停止する方法と、基板表面に単色光を当てて、その反射光より得られた干渉強度と時間の関係からエッチング残厚を算出しながらエッチングを行い、所望の膜厚になったときにエッチングを停止する方法が挙げられる。
【０１３６】
なお、本発明で第１の面や第３の傾斜中間面をドライエッチングで形成する場合に、好適に採用し得るドライエッチング技術としては、上記のＩＣＰ法に限られず、異方性のプラズマエッチングであればよく、ドライエッチングの例として、エレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス（以下ECR）プラズマを用いた方法などが挙げられる。また、エッチングガスとしては、SiCl4とArの混合ガスなどが用いられるが、SiCl4ガス成分の代わりに、塩素ガスもしくは三塩化ホウ素ガスなどを用いてもよい。
【０１３７】
続いて、図２Ｅ（ｔ−２）および図２Ｆ（ｕ−２）に示すように、図２Ｅ（ｔ−１）および図２Ｆ（ｕ−１）で得られた中間体の全面（リッジ側面も含む）に、プラズマCVD法により、６０ｎｍ〜４００ｎｍの厚みのSiO2膜１２８および１２９を成長させる。
【０１３８】
ここで、本実施の形態２では、リッジ側壁保護層を形成するため６０ｎｍ〜４００ｎｍの厚みのSiO2膜１２８および１２９を成長させたが、SiO2膜１２８および１２９の厚みは、これに限るものではなく、次工程におけるリッジ側壁面以外の領域のSiO2膜１２８および１２９を除去するため、ドライエッチングの追加エッチングにより生じるサイドエッチング量、もしくは各工程で表面処理を目的として適宜行うフッ酸系薬液を用いたウェットエッチングの際のエッチング量に応じて、SiO2膜１２８および１２９の厚みは、これに限られず、適宜選定すればよい。
【０１３９】
また、本実施の形態２で用いたSiO2膜１２８および１２９は、これに限るものではなく、側壁保護層として使用できる素材としては、その後の工程で用いるウェットエッチング薬液に対して高選択性（耐エッチング薬液性）を確保でき、AlGaInP系半導体層と中間生成物を形成しない、成膜時の膜厚制御性が高いといった性質を有する材料を用いればよく、具体例としては、SiO2膜のほかにSiNやAl2O3といった誘電体膜、GaAsやAlGaAsといった半導体層、前記のような性質を持つ金属膜および有機膜など適宜、リッジ側壁保護層としての役割を達成できるものなどが挙げられる。
【０１４０】
なお、これらを成膜する手段の例として、CVD法やPVD法が挙げられるが、本実施の形態では、高い膜厚均一性の成膜が可能であり、成膜が容易なプラズマCVD法が特に好ましい。
【０１４１】
また、本実施の形態２で用いたSiO2膜１２８および１２９は単層であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて複数の層から構成されてもよい。
【０１４２】
次に、図２Ｅ（ｔ−３）および図２Ｆ（ｕ−３）に示すように、リッジ側壁面以外の領域のSiO2膜１２８および１２９をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１３０および１３１を形成する。
【０１４３】
ドライエッチングとしては、RIE（反応性イオンエッチング（Reactive  Ion  Etching））法、ICP法、ECR法など適宜リッジ側面以外の領域のSiO2膜１２８および１２９を除去し得るドライエッチング方法が採用可能である。また、エッチングガスとしてCF4とCHF3の混合ガスなど、CF系ガスが用いられる。
【０１４４】
なお、本実施の形態２ではRIE法を採用しており、エッチングガスとしてCF4とCHF3とO2の混合ガスを用いている。また、ドライエッチング条件として、混合ガス中のCF4およびCHF3の体積含有率はそれぞれ１〜１０％および３０〜５０％、圧力は４０〜６０Pa、ステージ温度は１０〜２０℃としたが、これに限るものではなく、適宜リッジ側面以外の領域のSiO2膜１２８及び１２９を除去し得るドライエッチング条件が採用可能である。
【０１４５】
次に、図２Ｅ（ｔ−４）および図２Ｆ（ｕ−４）に示すように、塩酸系薬液を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングする。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止する。
【０１４６】
また、基板表面に対して垂直方向のウェットエッチング終了の判断は、半導体基板表面のエッチング領域における干渉縞の目視により行える。ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が露出すると、基板表面に対して垂直方向のエッチング速度が極端に低下し、基板表面の膜厚均一性が向上するため、エッチング領域の干渉縞の変化が停止する。従って、基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止したことを確認できる。
【０１４７】
なお、本実施の形態２では、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をウェットエッチングする薬液として塩酸系薬液を用いたが、これに限定されるものではなく、SiO2側壁保護層１３０および１３１とｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に対して高選択性を有する薬液であればよく、例えば硫酸系薬液を用いてもよい。
【０１４８】
ここでは、SiO2側壁保護層１３０および１３１は塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側面でこの側壁保護層が形成された領域はエッチングされず、リッジ側壁トップ部（第1の面となる部分）にサイドエッチングは発生しない。
【０１４９】
一方、図２Ｅ（ｔ−４）および図２Ｆ（ｕ−４）に示すように、リッジ側面でSiO2側壁保護層１３０および１３１が形成されていない領域（リッジ裾部分）は等方的にエッチングが進行する。
【０１５０】
また、この時、リッジ両側で、リッジ側壁面（第２の面と第3の中間面）がリッジ外側に張り出す形状となるよう、サイドエッチング量と、SiO2側壁保護層１３０および１３１厚を調整する。ここで、リッジ側壁面がリッジ内側に食い込む形状とすると、実施の形態１の図２Ｂ（ｋ）と同様のリッジ形状となる。
【０１５１】
ここで、ウェットエッチングにおいて基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した直後は、SiO2側壁保護層１３０および１３１が形成されていない領域のリッジ側面は、リッジのストライプ方向に垂直な断面の形状で曲線状の傾斜面となる。従って、SiO2側壁保護層１３０および１３１が形成されていない領域のリッジ側面（第２のリッジ側壁面１３３および１３５）がほぼ直線状になるまで、そのままウェットエッチングを続行することが好ましい。第２のリッジ側壁面１３３および１３５が断面形状でほぼ直線状の傾斜面になるまで行うウェットエッチング工程部分を取り上げて、これをわかりやすいようにあえて「追加エッチング」と称しているが、上記ウェットエッチングをあえて２段階に分けて行う必要はなく、ウェットエッチングは、第2のリッジ側壁面１３５が断面形状でほぼ直線状の傾斜面になるまで行えばよい。尚、かかる追加エッチング量は、薬液の種類・混合比に応じて、適宜選定すればよい。
【０１５２】
次に、図２Ｅ（ｔ−５）および図２Ｆ（ｕ−５）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2側壁保護層１３０および１３１を除去する。
【０１５３】
本実施の形態２では、SiO2ストライプ１１４の膜厚をSiO2側壁保護層１３０および１３１よりも１００〜３００ｎｍ大きく設定しているため、時間制御により前記フッ酸系薬液によるエッチングを停止することで、SiO2側壁保護層１３０および１３１のみを除去することができる。
【０１５４】
ここで、本実施の形態２では、SiO2側壁保護層１３０および１３１除去にウェットエッチング技術を用いたが、ウェットエッチングに限定されるものではなく、側壁保護層を構成する材料に応じて、適宜ケミカルドライエッチング法（以下CDE法）などを選択するべきである。ここでは、側壁保護層を構成する材料に応じて、SiO2側壁保護層１３０および１３１を選択的に除去できるエッチング技術を採用すればよい。
【０１５５】
次に図２Ｅの（ｔ−９）や図２Ｆの（ｕ−８）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１３８を厚さ０．２〜０．４μｍ成長させる。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１３９を厚さ０．１〜０．２μｍ成長させる。
【０１５６】
なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液で表面処理を行う。このとき、リッジ側壁は１５ｎｍ〜４０ｎｍ程度の範囲でエッチングされる。また、表面処理を行うための薬液は塩酸と水の混合液でもよい。
【０１５７】
なお、先に、電流ブロック層は、「前記リッジ上の少なくとも一部を除いて形成された電流ブロック層」と表現している部分があるが、これは、前記リッジの上面には電流ブロック層が形成されていない場合か、又は、図示されていないが、ストライプ状に長く伸びた前記リッジの上面のうち、長手方向の両端部近傍は電流ブロック層で覆われていてもよいことを意味しており、むしろ、後者の場合が好ましい。
【０１５８】
次に図２Ｅの（ｔ−１０）や図２Ｆの（ｕ−９）に示すように、フッ酸系薬液などによってSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりｐ側電極１４０、ｎ側電極１４１を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させる。ｐ側電極１４０の材料としては、例えばTi / Pt / Auなどが挙げられ、また、ｎ側電極１４１の材料としては例えばAuGe / Ni / Auなどが挙げられる。
【０１５９】
なお、本実施の形態２ではｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１３８を用いたが、SiNやSiO2などの誘電体膜であってもよい。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１３９の成長は不要である。
【０１６０】
本実施の形態２にて形成されたリッジ型ストライプでは、図２Ｉおよび図２Ｊに示すように、第１のリッジ側壁面１２１と第２のリッジ側壁面１３５の間に、第３の傾斜中間面である１３４および１３６が形成される。ここで、図２Ｉは図２Ｅ（ｔ−５）におけるリッジ及びその裾近傍領域１３２の拡大図、また、図２Ｊは図２Ｆ（ｕ−５）におけるリッジ裾近傍領域１３３の拡大図である。第３の傾斜中間面１３４は直線状、第３の傾斜中間面１３６は曲線状（リッジ内側方向に凸の曲線状）であり、それぞれリッジ外側に向かって斜め下方方向に傾斜している。従って、実施の形態１における半導体表面とほぼ平行な段差ステップ１１７と比較して、空間的に見た場合のリッジ裾部における材質の急峻な変化、つまり屈折率の急峻な変化を抑制でき、レーザ光のＮＦＰの乱れを抑え、ＦＦＰの変形を防止することが可能となる。特に本実施の形態２によればリッジ裾部の幅が０．２μｍを越える場合にも上記の効果を奏することが可能である。ここで、「リッジ裾部の幅」とは、例えば、図２Ｉに示した第１のリッジ側壁面１２１から第２のリッジ側壁面１３５がエッチングストップ層１０６と接する部分までの水平距離をいう。
【０１６１】
ここで、本実施の形態２では、リッジ両側において、リッジ側壁面がリッジ外側に張り出す形状で、かつ、サイドエッチング量と、側壁保護層厚を調整し、（基板表面と平行な方向における第３の面のドライエッチング後側壁面寸法）≧（側壁保護層厚）−（サイドエッチング量）≧０とする必要がある。例えば、本実施の形態２の図２Ｇでは、（基板表面と平行な方向における第３の面のドライエッチング後側壁面１２３寸法、つまり［ｈ−ｈ’］）≧（SiO2側壁保護層１３０厚）−（サイドエッチング量）≧０とする。また、基板表面と平行な方向における第３の中間面１３４寸法、つまりｊ−ｊ’、ｋ−ｋ’寸法（図２Ｅ（ｔ−５））は小さいほど好ましく、０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。この範囲内であれば、第３の中間面は発振光に対して悪影響を与えないからである。一方、（SiO2側壁保護層１３０厚）−（サイドエッチング量）≧（ｈ−ｈ’）≧０とした場合、リッジ側壁面がリッジ外側に張り出す形状にはなるが、図２Ｅ（ｔ−６）に示すように、第３の中間面１３４と第２のリッジ側壁面１３５の間に、ドライエッチ後底面１２２の一部から成り、基板表面とほぼ平行な段差ステップ１３７が形成されてしまう。この段差ステップ１３７の長さが０．２μｍを越えると上述したとおり、レーザ光のＮＦＰの乱れに起因するＦＦＰの変形を生じるおそれがある。従って、第３の傾斜中間面の基板表面と平行な方向における寸法や段差ステップ１３７の長さは０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。なお、図２Ｅと同様に、図２Ｆのものにおいても（図２Ｈ参照）、（基板表面と平行な方向における第２のドライエッチング後側壁面１２４寸法、つまり［ｉ−ｉ´］）≧（SiO2側壁保護層１３１厚）−（サイドエッチング量）≧０とする。また、基板表面と平行な方向における第３の傾斜中間面１３６寸法、つまりｌ−ｌ’、ｍ−ｍ’（図２Ｆ（ｕ−５）や図２Ｊ参照）は小さいほど好ましく、０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下であることが望ましい。
【０１６２】
また、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合、リッジ両側でサイドエッチング量が異なる。そのサイドエッチング量を考慮して、リッジ両側で、（基板表面と平行な方向における第３の面のドライエッチング後側壁面寸法）≧（側壁保護層厚）−（サイドエッチング量）≧０とし、リッジ側壁面がリッジ外側に張り出すリッジ形状とすることが望ましい。
【０１６３】
なお、本実施の形態１、２では、基板方位が（００１）面から[１１０]方向に１０°傾斜したオフ角を有するｎ型GaAs基板１０２を用いたが、本発明は基板オフ角に関係なく適用できる。
【０１６４】
（実施の形態３）
図２Ｋの（ｗ−１）〜（ｗ−６）および図２Ｋの（ｘ）は、本実施の形態３におけるリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。本実施の形態３は、ｎ型GaAs基板１０２が、基板方位を（１００）面から［０１１］方向に傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いる場合に限定される。実施の形態１で述べたように、オフ基板を用いると、例えば図２Ｂの（ｌ）、（ｍ）、（ｎ）、および図２Ｃの（ｐ）に示すように、必ず中間段差面１１７が形成される。そこで、本実施の形態３は、実施の形態１における中間段差面１１７の形成を抑制することで、中間段差面１１７と第２の面１１９との接続部近傍で発生する屈折率の変化を抑制し、さらに、寸法制御性、再現性良くリッジ形成することを目的とする。なお、本実施の形態３では、図２Aの（ｅ）に示すように、側壁保護層１１６を形成する工程まで、実施の形態１と共通であるため、それ以降の工程について説明する。また、層構造についても実施の形態１と共通である。
【０１６５】
図２Aの（ｅ）に示すように、リッジ側壁面以外の領域のSiO2膜１１５をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１１６を形成する。ここで、形成された前記リッジのストライプ方向に垂直な断面において、前記基板を下にして前記リッジを［０１−１］方向から見たときに、リッジ両側に形成されたSiO2側壁保護層１１６のうち、リッジの左側に形成されたものをSiO2側壁保護層１１６αとし、リッジの右側に形成されたものをSiO2側壁保護層１１６βとする（図２Ｋ（ｗ−１）参照）。
【０１６６】
次に、図２Ｋの（ｗ−１）に示すように、フォトリソグラフィー技術により、レジストパターン１４５を形成する。ここで、レジストパターン１４５の形状は、これに限定するものではなく、SiO2側壁保護層１１６αの全体もしくはリッジ下端に近い方の一部分を被覆し、SiO2側壁保護層１１６βの全体もしくはリッジ下端に近い方の一部分が露出していればよい。
【０１６７】
次に、図２Ｋの（ｗ−２）に示すように、フッ酸系薬液を用いて、SiO2側壁保護層１１６βを２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みの分だけエッチングし薄膜化した後、レジストパターン１４５を除去する。ここで、エッチングによる薄膜化後のSiO2側壁保護層１１６βを、SiO2側壁保護層１１６γと呼ぶ。
【０１６８】
ここで、本実施の形態３では、SiO2側壁保護層１１６βを薄膜化するため２０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みの分だけエッチングしたが、このエッチング量は、これに限るものではなく、次工程でｐ型第２クラッド層１０８の残りの部分をｐ型エッチングストップ層１０６に至るまでウェットエッチングする際、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γの下に生じ、ｎ型GaAs基板１０２の基板オフ角により決定されるサイドエッチング量に応じて適宜変えればよい。
【０１６９】
また、本実施の形態３では、SiO2側壁保護層１１６βに対して、エッチング速度の小さいフッ酸系薬液、例えば、SiO2ストライプ１１４をエッチングする際に用いられる薬液に対して１／２〜１／１０程度のフッ酸濃度の薬液を用いているため、時間制御により、SiO2側壁保護層１１６γを消失させることなく、SiO2側壁保護層１１６γの厚みを調節することができる。さらに、SiO2ストライプ１１４の一部がレジストパターン１４５から露出している場合、露出した部分のSiO2ストライプ１１４もエッチングされるが、膜厚をSiO2側壁保護層１１６βよりも１００〜３００ｎｍ大きく設定しているため、露出された部分のSiO2ストライプ１１４が消失することはない。また、前記フッ酸系薬液によるエッチングにより、SiO2ストライプ１１４に段差が形成されるが、SiO2ストライプ１１４が消失しなければ問題ない。
【０１７０】
ここで、本実施の形態３では、SiO2側壁保護層１１６βの薄膜化にウェットエッチング技術を用いたが、ウェットエッチングに限定されるものではなく、側壁保護層を構成する材料に応じて、適宜ケミカルドライエッチング法（以下CDE法）などを選択するべきである。ここでは、側壁保護層を構成する材料に応じて、SiO2側壁保護層１１６βを選択的にエッチングできるエッチング技術を採用すればよい。
【０１７１】
次に、図２Ｋの（ｗ−３）に示すように、塩酸系薬液を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングする。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止する。
ここで、本実施の形態３では、塩酸系薬液として、酒石酸と塩酸と水の混合液を用いており、薬液中の酒石酸の体積含有率は３０〜５０％、塩酸の体積含有率は１５〜３５％である。
【０１７２】
また、基板表面に対して垂直方向のウェットエッチング終了の判断は、半導体基板表面のエッチング領域における干渉縞の目視により行える。ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が露出すると、基板表面に対して垂直方向のエッチング速度が極端に低下し、基板表面の膜厚均一性が向上するため、エッチング領域の干渉縞の変化が停止する。従って、基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止したことを確認できる。
【０１７３】
なお、本実施の形態３では、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をウェットエッチングする薬液として塩酸系薬液を用いたが、これに限定されるものではなく、SiO2側壁保護層１１６αおよびγとｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に対して高選択性を有する薬液であればよく、例えば硫酸系薬液を用いてもよい。
【０１７４】
ここでは、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γは塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側面でこの層が形成された領域はエッチングされず、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γが形成されている領域（第１のリッジ側壁面１４６）にサイドエッチングは発生しない。
【０１７５】
一方、リッジ側面でSiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γが形成されていない領域（リッジ裾部分）は等方的にエッチングが進行する。
【０１７６】
ここで、ウェットエッチングにおいて基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した直後は、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γが形成されていない領域のリッジ側面は、リッジのストライプ方向に垂直な断面の形状で曲線状の傾斜面となる。従って、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γが形成されていない領域のリッジ側面（第２のリッジ側壁面１４７）がほぼ直線状になるまで、そのままウェットエッチングを続行することが好ましい。第２のリッジ側壁面１４７が断面形状でほぼ直線状の傾斜面、すなわち全体的に（１１１）面が露出するまで行うウェットエッチング工程部分を取り上げて、これをわかりやすいようにあえて「追加エッチング」と称しているが、上記ウェットエッチングをあえて２段階に分けて行う必要はなく、ウェットエッチングは、第２のリッジ側壁面１４７が断面形状でほぼ直線状の傾斜面になるまで行えばよい。尚、かかる追加エッチング量は、薬液の種類・混合比に応じて、適宜選定すればよい。
【０１７７】
次に、図２Ｋの（ｗ−４）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γを除去する。
【０１７８】
本実施の形態３では、SiO2ストライプ１１４の膜厚をSiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γよりも１００〜３００ｎｍ大きく設定しているため、時間制御により前記フッ酸系薬液によるエッチングを停止することで、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γのみを除去することができる。
【０１７９】
ここで、本実施の形態３では、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γの除去にウェットエッチング技術を用いたが、ウェットエッチングに限定されるものではなく、側壁保護層を構成する材料に応じて、CDE法などを選択するべきである。ここでは、側壁保護層を構成する材料に応じて、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γを選択的に除去できるエッチング技術を採用すればよい。
【０１８０】
次に図２Ｋの（ｗ−５）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１４８を厚さ０．２〜０．４μｍ成長させる。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１４９を厚さ０．１〜０．２μｍ成長させる。
なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１４８を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液で表面処理を行う。このとき、リッジ側壁は１５ｎｍ〜４０ｎｍ程度の範囲でエッチングされる。また、表面処理を行うための薬液は塩酸と水の混合液でもよい。
【０１８１】
なお、先に、電流ブロック層は、「前記リッジ上の少なくとも一部を除いて形成された電流ブロック層」と表現している部分があるが、これは、前記リッジの上面には電流ブロック層が形成されていない場合か、又は、図示されていないが、ストライプ状に長く伸びた前記リッジの上面のうち、長手方向の両端部近傍は電流ブロック層で覆われていてもよいことを意味しており、むしろ、後者の場合が好ましい。
【０１８２】
次に図２Ｋの（ｗ−６）に示すように、フッ酸系薬液などによってSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりｐ側電極１５０、ｎ側電極１５１を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させる。ｐ側電極１５０の材料としては、例えばTi / Pt / Auなどが挙げられ、また、ｎ側電極１５１の材料としては例えばAuGe / Ni / Auなどが挙げられる。
【０１８３】
なお、本実施の形態３ではｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１４８を用いたが、SiNやSiO2などの誘電体膜であってもよい。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１４９の選択成長は不要である。
【０１８４】
本実施の形態３にて形成されたリッジ型ストライプは高い垂直性・対称性を有し、ドライエッチングにより形成されたリッジ上端に近い方のリッジ側面とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度、および、ウェットエッチングにより形成されたリッジ下端に近い方の第２のリッジ傾斜面とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、実施の形態１にて形成されたリッジ型ストライプと同等となる。
【０１８５】
また、本実施の形態３では、（SiO2側壁保護層１１６αの厚さ）＝（SiO2側壁保護層１１６α下に発生するサイドエッチング量）、および（SiO2側壁保護層１１６γの厚さ）＝（SiO2側壁保護層１１６γ下に発生するサイドエッチング量）とすることで、傾斜させたオフ基板を用いているにも関わらず、ドライエッチングにより形成されたリッジ側壁面とウェットエッチングにより形成されたリッジ側壁面の境界に第３の中間段差ステップ面等が形成されず、第１の面と第２の面とが直接接続される形状となる。ここで、オフ基板を用いる場合、ｐ型(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P第２クラッド層１０８をウェットエッチングする際に、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γ下に発生するサイドエッチング量は、（SiO2側壁保護層１１６α下に発生するサイドエッチング量）＞（SiO2側壁保護層１１６γ下に発生するサイドエッチング量）となり、基板オフ角の増加に伴い、この両者のサイドエッチング量の差は大きくなる。従って、基板オフ角に応じて、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γの厚みを選定すればよい。なお、本実施の形態３において、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γ下に発生するサイドエッチング量と、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γの厚みのばらつきにより、第１のリッジ側壁面１４６と第２のリッジ側壁面１４７との間に、実施の形態１と同様な第３の中間段差ステップ面が形成されることがあるが、（SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γ厚）≧（サイドエッチング量）と設定すれば、図２Ｋの（ｘ）に示すように、リッジ外側に張り出した形状の中間段差ステップ面１５２が形成され、第３の中間段差ステップ面１５２寸法ｎ−ｎ’およびｏ−ｏ’が小さいリッジを、寸法制御性・再現性良く形成することができる。
【０１８６】
以上、本発明によれば、SiO2側壁保護層１１６、１３０および１３１および１１６α、１１６γにより、リッジ側面のサイドエッチングを抑制しつつ、ドライエッチングに起因するプラズマダメージ層除去を目的としたリッジ形成を寸法精度良く行うことができ、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、左右対称性が均一なリッジ形状の形成が可能となる。加えて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８のかなりの部分をドライエッチングしているため、リッジの長手方向（ストライプ方向）に対して垂直な断面において、高垂直性・高対称性のリッジ形状が得られる。これらの効果は、得られるリッジストライプ型半導体レーザ装置のキンクレベル向上、歩留向上に繋がる。
【０１８７】
さらに、本発明によれば、ウェットエッチングにより、発光位置に近く、発振光に最も影響するリッジ裾部にほぼ直線状の傾斜面（第2のリッジ側壁面）が形成されている、つまり、露出する結晶面数（複数の異なる種類の結晶面が露出すること）を減少することで、リッジ裾部においてｎ型AlInPなど半導体層で構成された電流ブロック層の結晶性を向上できる。また、SiNおよびSiO2など誘電体膜により構成された電流ブロック層の場合にはそのカバレッジ性を向上できる。これらの効果は、レーザ光の水平放射角の均一化、閾値電流や動作電流の減少など半導体レーザ素子特性の改善に繋がる。
【０１８８】
また、本実施の形態では、AlGaInP系の赤色半導体レーザ装置を用いたが、これに限るものではなく、本発明は混晶化合物半導体を利用したすべてのリッジストライプ型半導体レーザ装置で適用が可能である。なお、本発明に係るリッジストライプ型半導体レーザ装置には一つのストライプ状のリッジを有するタイプだけでなく、同一基板上に複数のストライプ状リッジを有するタイプ、またその中でも異なる波長のレーザ光を発するタイプ、例えば、赤外光と赤色光を発するタイプのレーザ装置が含まれることは言うまでもない。
【実施例１】
【０１８９】
次に、前記実施の形態１で用いた図１および図２Ａの（ａ）〜（ｅ）、それに続く工程の図２Ｃの（ｏ）〜（ｒ）を参照して、本発明の理解をより一層容易にするため実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではなく、すべてのリッジストライプ型半導体レーザ装置にて適用が可能である。尚、図２Ｃの（ｏ）〜（ｒ）は傾斜した特定のオフ角を有する半導体基板を半導体基板として用いた場合の図２Ａの（ｆ）〜（ｉ）に相当する工程を示す断面図であり、図２Ｃの（ｏ）より前の工程は、図２Ａの（ａ）〜（ｅ）で示した工程と同一なので、図２Ａの（ａ）〜（ｅ）と図２Ｃの（ｏ）〜（ｒ）を引用して説明する。
【０１９０】
まず図１および図２Ａの（ａ）に示すように、ｎ型GaAs基板１０２（厚さ４５０μｍ）上に、MOCVD法により、ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層１０３（厚さ  ２μｍ）、Ga0.5In0.5P活性層１０４（厚さ５ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第１クラッド層１０５（厚さ０．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６（厚さ１０ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８（厚さ１．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９（厚さ５０ｎｍ）、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０（厚さ０．２μｍ）を順次形成した。次に、ｐ型GaAsコンタクト層１１０上に、SiO2膜１１３（厚さ０．６μｍ）を常圧CVD法により形成した。
【０１９１】
なお、用いているｎ型GaAs基板１０２は、基板方位が（１００）面から[０１１]方向に１０°傾斜したオフ角を有する傾斜基板である。
【０１９２】
次に、図２Ａの（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、SiO2ストライプ１１４（幅２μｍ）を形成した。
【０１９３】
次に図２Ａの（ｃ）に示すように、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６の上３００ｎｍの位置までドライエッチングした。ここでは、時間制御にてドライエッチングを停止した。
【０１９４】
ドライエッチングとしては、ICP法を用いた。また、エッチングガスとして、SiCl4とArの混合ガスを用いた。ドライエッチング条件として、混合ガス中のSiCl4含有率は約１１体積％、チャンバー内圧力は約０．６Pa、下部電極のバイアスパワーは１２０Ｗ、ICPパワーは２００Ｗとした。
【０１９５】
次に図２Ａの（ｄ）に示すように、図２Ａの（ｃ）で得られた中間体の全面（リッジ側面も含む）にプラズマCVD法により、３００ｎｍの厚みのSiO2膜１１５を成長させた。
【０１９６】
次に図２Ａの（ｅ）に示すように、リッジ側面以外の領域のSiO2膜１１５をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１１６を形成した。
【０１９７】
ここでは、RIE法を用いてドライエッチングを行った。エッチングガスとしてCF4とCHF3とO2の混合ガスを用い、ドライエッチング条件として、混合ガス中のCF4およびCHF3の体積含有率はそれぞれ５％および４０％、圧力は５０Paとした。
【０１９８】
次に、フッ酸系薬液を用いて、リッジ側壁以外の領域のSiO2膜１１５残渣除去を目的に、基板の表面処理を行った。
【０１９９】
次に、酒石酸と塩酸の混合薬液を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングした。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は前記塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した。エッチング領域における干渉縞の目視により、基板表面に垂直な方向のエッチング停止を確認した。
【０２００】
SiO2側壁保護層１１６は塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側壁面でこの層が形成された領域はエッチングされず、リッジトップ部（第1のリッジ側壁面118）にサイドエッチングは発生しなかった。
【０２０１】
一方、図２Ｃの（ｏ）に示すように、リッジ側壁面でSiO2側壁保護層１１６が形成されていない領域は等方的にエッチングが進行した。なお、基板表面に垂直な方向のエッチングは、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、その表面が現れると、それ以上進行しなくなるが、これを上述したエッチング領域における干渉縞の目視により、確認し、その後更にそのまま続けて、リッジ裾部にほぼ直線状の傾斜面（第2のリッジ側壁面119）を形成するため、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層をエッチング対象の素材とした場合に基板表面に垂直な方向に対して２００ｎｍエッチングされるに等しい時間のウェットエッチングを続行した（追加エッチング）。このように追加エッチングを続行しても、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、基板表面に垂直な方向にエッチングは進行しなかったが、リッジ裾部の傾斜面（第2のリッジ側壁面119）は、リッジのストライプ方向に垂直な断面において、ほぼ直線状の傾斜面を形成できた。
【０２０２】
次に、図２Ｃの（ｐ）に示すように、フッ酸系薬液を用いて、時間制御によりSiO2側壁保護層１１６のみを除去した。
【０２０３】
次に図２Ｃの（ｑ）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を（厚さ０．３μｍ）成長させた。なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液（９７％硫酸）で表面処理を行った。このとき、リッジ側壁は片側で２５ｎｍ程度エッチングされた。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１１１（厚さ０．１７μｍ）を成長させた。
【０２０４】
次に図２Ｃの（ｒ）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりTi / Pt / Auからなるｐ側電極１１２（厚さ５０/１００/５０ｎｍ）、AuGe / Ni / Auからなるｎ側電極１０１（厚さ１００/５０/４００ｎｍ）を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させた。
【０２０５】
得られたリッジ型ストライプは高い垂直性・対称性を有し、リッジ上端に近い方のリッジ側面（第1のリッジ側壁面118）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は８６°となった。一方、リッジ下端に近い方のリッジ側面（第2のリッジ側壁面119）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、１０°程度のオフ角を有するｎ型GaAs基板１０２を用いているため、リッジ両側で異なり、それぞれ４０°、６２°となった。
【０２０６】
また、本実施例にて形成されたリッジ上部に、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０が突出した庇状のオーバーハングは形成されなかった。そのため、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１０７成長時に、空洞が発生することはなかった。
【０２０７】
得られたリッジストライプ型半導体レーザウェハは、リッジ側面の基板面に対する垂直性とリッジ断面形状の左右対称性が優れていた。また、キンクレベルは用いた測定装置で測定可能な最高値３００ｍＷに到達していたので、キンクレベルは２５℃において３００ｍＷを超えていることが確認され、優れた性能を発揮するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２０８】
なお、電流ブロック層１０７としてｎ型Al0.5In0.5Pの代わりにSiN誘電体膜を用いた場合も同様にして実施した。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１１１の成長は不要であり、その他の条件は同一で行ったところ、電流ブロック層１０７としてｎ型Al0.5In0.5Pを用いた場合と同等の性能を有するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２０９】
また、本実施例では、ドライエッチングにより形成されたリッジ側面とウェットエッチングにより形成されたリッジ側面の境界は、一方のリッジ側面においては屈折部となり、第1のリッジ側壁面と第2のリッジ側壁面とは角度がついてつながって形成された。また、もう一方のリッジ側面においては、第１のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面の間に、第３の面である段差ステップ部が形成され、その段差ステップ１１７の寸法（ｇ−ｇ’）は０．０７μｍとなった。このような態様となったのは、図２Bの（ｌ）で説明したような、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合であって、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングのうち、サイドエッチングされる量の大きい方（図２Ｃの（ｏ）、（ｐ）においては、図の左側の第２のリッジ側壁面）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さと等しい場合で、サイドエッチングされる量の小さい方（図２Ｃの（ｏ）、（ｐ）においては、図の右側の第２のリッジ側壁面）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さより小さい場合に該当したからである。
【実施例２】
【０２１０】
続いて、前記実施の形態２で用いた図２Ａの（ａ）〜（ｂ）、それに続く工程の図２Ｅの（ｔ−１）〜（ｔ−２）および（ｔ−７）〜（ｔ−１０）を参照して、本発明の理解をより一層容易にするため実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではなく、すべてのリッジストライプ型半導体レーザ装置にて適用が可能である。
【０２１１】
まず、図２Ａの（ａ）に示すように、ｎ型GaAs基板１０２（厚さ４５０μｍ）上に、MOCVD法により、ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層１０３（厚さ  ２μｍ）、Ga0.5In0.5P活性層１０４（厚さ５ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第１クラッド層１０５（厚さ０．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６（厚さ１０ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８（厚さ１．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９（厚さ５０ｎｍ）、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０（厚さ０．２μｍ）を順次形成した。次に、ｐ型GaAsコンタクト層１１０上に、SiO2膜１１３（厚さ０．６μｍ）を常圧CVD法により形成した。
【０２１２】
なお、用いているｎ型GaAs基板１０２は、基板方位が（１００）面から[０１１]方向に１０°傾斜したオフ角を有する傾斜基板である。
【０２１３】
次に、図２Ａの（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、SiO2ストライプ１１４（幅２μｍ）を形成した。
【０２１４】
次に図２Ｅの（ｔ−１）に示すように、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６の上２００ｎｍの位置までドライエッチングした。ここでは、時間制御にてドライエッチングを停止した。
【０２１５】
ドライエッチングとしては、ICP法を用いた。また、エッチングガスとして、SiCl4とArの混合ガスを用いた。ドライエッチング条件として、混合ガス中のSiCl4含有率は約８体積％、チャンバー内圧力は約０．４Pa、下部電極のバイアスパワーは１００Ｗ、ICPパワーは２５０Ｗとした。その結果、図２Ｇに示すように、第１のドライエッチング後側壁面１２１とドライエッチング後底面１２２の間に、第３の傾斜中間面となるドライエッチング後側壁面１２３が形成された。上記ドライエッチング条件は実施例1の条件と比べて、（１）エッチングガス濃度を低下させ、（２）下部電極パワーを下げ、（３）チャンバー内圧力を低くしたものである。
【０２１６】
エッチングにより形成されたリッジ底部のコーナーではガスの流れが他の部分に比べて悪く、エッチングガスの供給は元々他の部分に比べて十分ではないので、コーナー部ではドライエッチング量が少なくなって図２Ｇの１２３のように第３の中間傾斜面が生じやすくなる。ドライエッチング条件によっては、図２Ｈの１２４のように曲線状の第３の中間傾斜面を生じさせることもできる。そして本実施例ではエッチングガス濃度を下げてこのような状態を発生しやすくしたものである。また、本実施例では下部電極のバイアスパワーを下げることによりエッチングに寄与するイオンを基板方向に引き込むポテンシャルを低下させている。これにより、コーナー部でのエッチング不足が助長され、図２Ｇの１２３のような第３の傾斜中間側壁面が発生すると考えられる。なお、ドライエッチングに寄与するイオンの直進性が低くなっているので、圧力を下げてその点を補完している。
【０２１７】
次に図２Ｅの（ｔ−２）に示すように、図２Ｅの（ｔ−１）で得られた中間体の全面（リッジ側面も含む）にプラズマCVD法により、３００ｎｍの厚みのSiO2膜１２８を成長させた。
【０２１８】
次に図２Ｅの（ｔ−７）に示すように、リッジ側面以外の領域のSiO2膜１２８をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１３０を形成した。
【０２１９】
ここでは、RIE法を用いてドライエッチングを行った。エッチングガスとしてCF4とCHF3とO2の混合ガスを用い、ドライエッチング条件として、混合ガス中のCF4およびCHF3の体積含有率はそれぞれ５％および４０％、圧力は５０Paとした。
【０２２０】
次に、フッ酸系薬液を用いて、リッジ側壁以外の領域のSiO2膜１２８残渣除去を目的に、基板の表面処理を行った。
【０２２１】
次に、酒石酸と塩酸の混合薬液を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングした。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は前記塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した。エッチング領域における干渉縞の目視により、基板表面に垂直な方向のエッチング停止を確認した。
【０２２２】
SiO2側壁保護層１３０は塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側壁面でこの層が形成された領域はエッチングされず、リッジトップ部（第1のリッジ側壁面１２１）にサイドエッチングは発生しなかった。
【０２２３】
一方、図２Ｅの（ｔ−７）に示すように、リッジ側壁面でSiO2側壁保護層１３０が形成されていない領域は等方的にエッチングが進行した。なお、基板表面に垂直な方向のエッチングは、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、その表面が現れると、それ以上進行しなくなるが、これを上述したエッチング領域における干渉縞の目視により、確認し、その後更にそのまま続けて、リッジ裾部にほぼ直線状の傾斜面（第2のリッジ側壁面135）を形成するため、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層をエッチング対象の素材とした場合に基板表面に垂直な方向に対して１００ｎｍエッチングされるに等しい時間のウェットエッチングを続行した（追加エッチング）。このように追加エッチングを続行しても、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、基板表面に垂直な方向にエッチングは進行しなかったが、リッジ裾部の傾斜面（第2のリッジ側壁面１３５）は、リッジのストライプ方向に垂直な断面において、ほぼ直線状の傾斜面を形成できた。
【０２２４】
次に、図２Ｅの（ｔ−８）に示すように、フッ酸系薬液を用いて、時間制御によりSiO2側壁保護層１３０のみを除去した。このとき、第１のリッジ側壁面１２１と第２のリッジ側壁面１３５の境界は、一方のリッジ側面においては屈折部となり、第1のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面とは角度がついて直接つながって形成された。また、もう一方のリッジ側面においては、第１のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面の間に、直線状の斜め下方に延びる第３の傾斜中間面１４２が形成され、その幅（ｐ−ｐ’）は０．０６μｍであった。
【０２２５】
次に図２Ｅの（ｔ−９）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１３８を（厚さ０．３μｍ）成長させた。なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１３８を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液（９７％硫酸）で表面処理を行った。このとき、リッジ側壁は片側で２５ｎｍ程度エッチングされた。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１３９（厚さ０．１７μｍ）を成長させた。
【０２２６】
次に図２Ｅの（ｔ−１０）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりTi / Pt / Auからなるｐ側電極１４０（厚さ５０/１００/５０ｎｍ）、AuGe / Ni / Auからなるｎ側電極１４１（厚さ１００/５０/４００ｎｍ）を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させた。
【０２２７】
得られたリッジ型ストライプは高い垂直性・対称性を有し、リッジ上端に近い方のリッジ側面（第1のリッジ側壁面１２１）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は９０°となった。一方、リッジ下端に近い方のリッジ側面（第2のリッジ側壁面１３５）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、１０°程度のオフ角を有するｎ型GaAs基板１０２を用いているため、リッジ両側で異なり、それぞれ４０°（図２Ｅの（ｔ−８）においては、図の左側の第２のリッジ側壁面）、６２°（図２Ｅの（ｔ−８）においては、図の右側の第２のリッジ側壁面）となった。
【０２２８】
得られたリッジストライプ型半導体レーザウェハは、リッジ側面の基板面に対する垂直性とリッジ断面形状の左右対称性が優れていた。また、キンクレベルは用いた測定装置で測定可能な最高値３００ｍＷに到達していたので、キンクレベルは２５℃において３００ｍＷを超えていることが確認され、優れた性能を発揮するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２２９】
なお、電流ブロック層１３８としてｎ型Al0.5In0.5Pの代わりにSiN誘電体膜を用いた場合も同様にして実施した。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１３９の成長は不要であり、その他の条件は同一で行ったところ、電流ブロック層１３８としてｎ型Al0.5In0.5Pを用いた場合と同等の性能を有するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２３０】
また、本実施例では、ドライエッチングにより形成されたリッジ側面とウェットエッチングにより形成されたリッジ側面の境界（図２Ｅ（ｔ−８）参照）は、一方のリッジ側面においては屈折部となり、第1のリッジ側壁面と第2のリッジ側壁面とは角度がついて直接つながって形成された。また、もう一方のリッジ側面においては、第１のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面の間に、第３の傾斜中間面１４２が形成され、その傾斜中間面１４２の角度は４２°であり、寸法（ｐ−ｐ’）は０．０６μｍとなり、傾斜中間面を有することによる屈折率変化の影響が小さいリッジを形成することができた。このような態様となったのは、図２Bの（ｌ）で説明したような、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合であって、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングのうち、サイドエッチングされる量の大きい方（図２Ｅの（ｔ−７）、（ｔ−８））においては、図の左側の第２のリッジ側壁面）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さと等しい場合で、サイドエッチングされる量の小さい方（図２Ｅの（ｔ−７）、（ｔ−８））においては、図の右側の第２のリッジ側壁面）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さより小さい場合で、（基板表面と平行な方向における第３のドライエッチング後側壁面寸法）≧（側壁保護層厚）−（サイドエッチング量）に該当したからである。
【実施例３】
【０２３１】
続いて、前記実施の形態１で用いた図２Aの（ａ）〜（ｂ）、それに続く工程の、前記実施の形態２で用いた図２Ｆの（ｕ−１）〜（ｕ−２）および（ｕ−６）〜（ｕ−９）を参照して、本発明の理解をより一層容易にするため実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではなく、すべてのリッジストライプ型半導体レーザ装置にて適用が可能である。
【０２３２】
まず、図２Ａの（ａ）に示すように、ｎ型GaAs基板１０２（厚さ４５０μｍ）上に、MOCVD法により、ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層１０３（厚さ  ２μｍ）、Ga0.5In0.5P活性層１０４（厚さ５ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第１クラッド層１０５（厚さ０．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６（厚さ１０ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８（厚さ１．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９（厚さ５０ｎｍ）、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０（厚さ０．２μｍ）を順次形成した。次に、ｐ型GaAsコンタクト層１１０上に、SiO2膜１１３（厚さ０．６μｍ）を常圧CVD法により形成した。
【０２３３】
なお、用いているｎ型GaAs基板１０２は、基板方位が（１００）面から[０１１]方向に１０°傾斜したオフ角を有する傾斜基板である。
【０２３４】
次に、図２Ａの（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、SiO2ストライプ１１４（幅２μｍ）を形成した。
【０２３５】
次に図２Ｆの（ｕ−１）に示すように、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６の上２００ｎｍの位置までドライエッチングした。ここでは、時間制御にてドライエッチングを停止した。
【０２３６】
ドライエッチングとしては、ICP法を用いた。また、エッチングガスとして、SiCl4とArの混合ガスを用いた。ドライエッチング条件として、混合ガス中のSiCl4含有率は約６体積％、チャンバー内圧力は約０．２５Pa、下部電極温度は約１５０℃、下部電極のバイアスパワーは１２０Ｗ、ICPパワーは２５０Ｗとした。その結果、図２Ｈに示すように、第１のリッジ側壁面１２１とドライエッチング後底面１２２の間に、リッジ内側方向に凸の曲線状の第３のドライエッチング後側壁面１２４が形成された。
【０２３７】
次に図２Ｆの（ｕ−２）に示すように、図２Ｆの（ｕ−１）で得られた中間体の全面（リッジ側面も含む）にプラズマCVD法により、３００ｎｍの厚みのSiO2膜１２９を成長させた。
【０２３８】
次に図２Ｆの（ｕ−６）に示すように、リッジ側面以外の領域のSiO2膜１２９をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１３１を形成した。
【０２３９】
ここでは、RIE法を用いてドライエッチングを行った。また、エッチングガスとしてCF4とCHF3とO2の混合ガスを用い、ドライエッチング条件として、混合ガス中のCF4およびCHF3の体積含有率はそれぞれ５％および４０％、圧力は５０Pa、ステージ温度は１５℃とした。
【０２４０】
次に、フッ酸系薬液を用いて、リッジ側壁以外の領域のSiO2膜１２９残渣除去を目的に、基板の表面処理を行った。
【０２４１】
次に、図２Ｆの（ｕ−７）に示すように、酒石酸と塩酸と水の混合薬液を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングした。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は前記塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した。エッチング領域における干渉縞の目視により、基板表面に垂直な方向のエッチング停止を確認した。薬液中の酒石酸と塩酸の体積含有率はそれぞれ４０％および３０％とした。
【０２４２】
SiO2側壁保護層１３１は塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側壁面でこの層が形成された領域はエッチングされず、リッジトップ部（第1のリッジ側壁面１２１）にサイドエッチングは発生しなかった。
【０２４３】
一方、リッジ側壁面でSiO2側壁保護層１３１が形成されていない領域は等方的にエッチングが進行した。なお、基板表面に垂直な方向のエッチングは、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、その表面が現れると、それ以上進行しなくなるが、これを上述したエッチング領域における干渉縞の目視により、確認し、その後更にそのまま続けて、リッジ裾部にほぼ直線状の傾斜面（第２のリッジ側壁面１３５）を形成するため、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層をエッチング対象の素材とした場合に基板表面に垂直な方向に対して１００ｎｍエッチングされるに等しい時間のウェットエッチングを続行した（追加エッチング）（図２Ｊ参照）。このように追加エッチングを続行しても、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、基板表面に垂直な方向にエッチングは進行しなかったが、リッジ裾部の傾斜面（第２のリッジ側壁面１３５）は、リッジのストライプ方向に垂直な断面において、第２のリッジ側壁面１３５の大部分が直線となり、ほぼ直線状の傾斜面を形成できた。また、第１のリッジ側壁面１２１と第２のリッジ側壁面１３５の境界は、一方のリッジ側面においては屈折部となり、第1のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面とは角度がついて直接つながって形成された。また、もう一方のリッジ側面においては、第１のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面の間に、曲線状の第３の傾斜中間面１４３が形成された。
【０２４４】
次に、図２Ｆの（ｕ−７）に示すように、フッ酸系薬液を用いて、時間制御によりSiO2側壁保護層１３１のみを除去した。
【０２４５】
次に図２Ｆの（ｕ−８）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１３８を（厚さ０．３μｍ）成長させた。なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１３８を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液（９７％硫酸）で表面処理を行った。このとき、リッジ側壁は片側で２５ｎｍ程度エッチングされた。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１３９（厚さ０．１７μｍ）を成長させた。
【０２４６】
次に図２Ｆの（ｕ−９）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりTi / Pt / Auからなるｐ側電極１４０（厚さ５０/１００/５０ｎｍ）、AuGe / Ni / Auからなるｎ側電極１４１（厚さ１００/５０/４００ｎｍ）を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させた。
【０２４７】
得られたリッジ型ストライプは高い垂直性・対称性を有し、リッジ上端に近い方のリッジ側面（第1のリッジ側壁面１２１）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は８７°となった。一方、リッジ下端に近い方のリッジ側面（第２のリッジ側壁面１３５）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、１０°程度のオフ角を有するｎ型GaAs基板１０２を用いているため、リッジ両側で異なり、それぞれ４０°（図２Ｆの（ｕ−６）、（ｕ−７）においては、図の左側の第２のリッジ側壁面）、６２°（図２Ｆの（ｕ−６）、（ｕ−７）においては、図の右側の第２のリッジ側壁面）となった。
【０２４８】
得られたリッジストライプ型半導体レーザウェハは、リッジ側面の基板面に対する垂直性とリッジ断面形状の左右対称性が優れていた。また、キンクレベルは用いた測定装置で測定可能な最高値３００ｍＷに到達していたので、キンクレベルは２５℃において３００ｍＷを超えていることが確認され、優れた性能を発揮するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２４９】
なお、電流ブロック層１３８としてｎ型Al0.5In0.5Pの代わりにSiN誘電体膜を用いた場合も同様にして実施した。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１３９の成長は不要であり、その他の条件は同一で行ったところ、電流ブロック層１３８としてｎ型Al0.5In0.5Pを用いた場合と同等の性能を有するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２５０】
また、本実施例３では、ドライエッチングにより形成されたリッジ側面とウェットエッチングにより形成されたリッジ側面の境界は、一方のリッジ側面においては屈折部となり、第1のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面とは角度がついて直接つながって形成された。また、もう一方のリッジ側面においては、第１のリッジ側壁面と第２のリッジ側壁面の間に、第３の傾斜中間面が形成され、その傾斜中間面１４３の角度は４５°であり、リッジ裾部において屈折率変化の小さいリッジを形成することができた。なお、本実施例３では、傾斜中間面１４３は曲線状であり、傾斜中間面１４３の角度とは、ここでは第２のリッジ側壁面１３５と傾斜中間面１４３との接続点における傾斜中間面１４３の接線と半導体基板表面との角度である。このような態様となったのは、図２Bの（ｌ）で説明したような、傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合であって、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれ発生するサイドエッチングのうち、サイドエッチングされる量の大きい方（図２Ｆの（ｕ−６）、（ｕ−７）においては、図の左側の第２のリッジ側壁面）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さと等しい場合で、サイドエッチングされる量の小さい方（図２Ｆの（ｕ−６）、（ｕ−７）においては、図の右側の第２のリッジ側壁面）のサイドエッチング量が側壁保護層の厚さより小さい場合で、（基板表面と平行な方向における第２のドライエッチング後側壁面寸法）≧（側壁保護層厚）−（サイドエッチング量）に該当したからである。
【実施例４】
【０２５１】
続いて、前記実施の形態１で用いた図２Ａの（ａ）〜（ｅ）、それに続く工程の前記実施の形態３で用いた図２Ｋの（ｗ−１）〜（ｗ−６）および（ｘ）を参照して、本発明の理解をより一層容易にするため実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではなく、すべてのリッジストライプ型半導体レーザ装置にて適用が可能である。
【０２５２】
まず図２Ａの（ａ）に示すように、ｎ型GaAs基板１０２（厚さ４５０μｍ）上に、MOCVD法により、ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層１０３（厚さ  ２μｍ）、Ga0.5In0.5P活性層１０４（厚さ５ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第１クラッド層１０５（厚さ０．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６（厚さ１０ｎｍ）、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８（厚さ１．２μｍ）、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９（厚さ５０ｎｍ）、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０（厚さ０．２μｍ）を順次形成した。次に、ｐ型GaAsコンタクト層１１０上に、SiO2膜１１３（厚さ０．６μｍ）を常圧CVD法により形成した。
【０２５３】
なお、用いているｎ型GaAs基板１０２は、基板方位が（１００）面から[０１１]方向に１０°傾斜したオフ角を有する傾斜基板である。
【０２５４】
次に、図２Ａの（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術とドライエッチング技術により、SiO2ストライプ１１４（幅２μｍ）を形成した。
【０２５５】
次に図２Ａの（ｃ）に示すように、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０を、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６の上３００ｎｍの位置までドライエッチングした。ここでは、時間制御にてドライエッチングを停止した。
【０２５６】
ドライエッチングとしては、ICP法を用いた。また、エッチングガスとして、SiCl4とArの混合ガスを用いた。ドライエッチング条件として、混合ガス中のSiCl4含有率は約１１体積％、チャンバー内圧力は約０．７Pa、下部電極温度は約１９０℃、下部電極のバイアスパワーは１２０Ｗ、ICPパワーは２００Ｗとした。
【０２５７】
次に図２Ａの（ｄ）に示すように、図２Ａの（ｃ）で得られた中間体の全面（リッジ側面も含む）にプラズマCVD法により、３００ｎｍの厚みのSiO2膜１１５を成長させた。
【０２５８】
次に図２Ａの（ｅ）に示すように、リッジ側面以外の領域のSiO2膜１１５をドライエッチングにより除去し、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６β（図２Ｋ（ｗ−１）参照）を形成した。
【０２５９】
ここでは、RIE法を用いてドライエッチングを行った。また、エッチングガスとしてCF4とCHF3とO2の混合ガスを用い、ドライエッチング条件として、混合ガス中のCF4およびCHF3の体積含有率はそれぞれ５％および４０％、圧力は５０Pa、ステージ温度は１５℃とした。
【０２６０】
次に、フッ酸系薬液を用いて、リッジ側壁以外の領域のSiO2膜１１５残渣除去を目的に、基板の表面処理を行った。この時、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６βもフッ酸系薬液にエッチングされ、SiO2側壁保護層１１６αおよび１１６βの厚みは０．１２μｍとなった。
【０２６１】
次に図２Ｋの（ｗ−１）に示すように、フォトリソグラフィー技術により、レジストパターン１４５を形成した。
【０２６２】
次に図２Ｋの（ｗ−２）に示すように、フッ酸系薬液を用いて、SiO2側壁保護層１１６βをエッチングして、厚みが０．０７μｍのSiO2側壁保護層１１６γを形成した後、レジストパターン１４５を除去した。
【０２６３】
次に、図２Ｋの（ｗ−３）に示すように、酒石酸と塩酸と水の混合薬液を用いて、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層１０８をｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６に至るまでエッチングした。ここで、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６は前記塩酸系薬液に耐性があるため、この層の露出により基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止した。エッチング領域における干渉縞の目視により、基板表面に垂直な方向のエッチング停止を確認した。薬液中の酒石酸と塩酸の体積含有率はそれぞれ４０％および３０％とした。
【０２６４】
SiO2側壁保護層１１６αおよびγは塩酸系薬液に大きな耐性があるため、リッジ側壁面でこの層が形成された領域はエッチングされず、リッジトップ部（第１のリッジ側壁面１４６）にサイドエッチングは発生しなかった。
【０２６５】
一方、リッジ側壁面でSiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γが形成されていない領域は等方的にエッチングが進行した。なお、基板表面に垂直な方向のエッチングは、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、その表面が現れると、それ以上進行しなくなるが、これを上述したエッチング領域における干渉縞の目視により、確認し、その後更にそのまま続けて、リッジ裾部にほぼ直線状の傾斜面（第２のリッジ側壁面１４７）を形成するため、ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層をエッチング対象の素材とした場合に基板表面に垂直な方向に対して２００ｎｍエッチングされるに等しい時間のウェットエッチングを続行した（追加エッチング）。このように追加エッチングを続行しても、ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層１０６が形成されているため、基板表面に垂直な方向にエッチングは進行しなかったが、リッジ裾部の傾斜面（第２のリッジ側壁面１４７）は、リッジのストライプ方向に垂直な断面において、第２のリッジ側壁面１４７の上側大部分が直線となり、ほぼ直線状の傾斜面を形成できた。
【０２６６】
次に、図２Ｋの（ｗ−４）に示すように、フッ酸系薬液を用いて、時間制御によりSiO2側壁保護層１１６αおよび１１６γのみを除去した。
【０２６７】
次に図２Ｋの（ｗ−５）に示すように、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１４８を（厚さ０．３μｍ）成長させた。なお、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１４８を成長させる前にリッジ側壁のダメージ層を除去するため、硫酸薬液で表面処理を行った。このとき、リッジ側壁は片側で２５ｎｍ程度エッチングされた。続いて、MOCVD法により、SiO2ストライプ１１４をマスクとして、選択的にｎ型GaAsキャップ層１４９（厚さ０．１７μｍ）を成長させた。
【０２６８】
次に図２Ｋの（ｗ−６）に示すように、フッ酸系薬液を用いてSiO2ストライプ１１４を除去した後、蒸着法によりTi / Pt / Auからなるｐ側電極１５０（厚さ５０/１００/５０ｎｍ）、AuGe / Ni / Auからなるｎ側電極１５１（厚さ１００/５０/４００ｎｍ）を形成し、リッジストライプ型半導体レーザウェハを完成させた。
【０２６９】
得られたリッジ型ストライプは高い垂直性・対称性を有し、リッジ上端に近い方のリッジ側面（第１のリッジ側壁面１４６）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は９０°となった。一方、リッジ下端に近い方のリッジ側面（第２のリッジ側壁面１４７）とｎ型GaAs基板１０２表面とのなす角度は、１０°のオフ角を有するｎ型GaAs基板１０２を用いているため、リッジ両側で異なり、それぞれ４０°、６２°となった。
【０２７０】
また、本実施例にて形成されたリッジ上部に、ｐ型Ga0.5In0.5P中間層１０９、およびｐ型GaAsコンタクト層１１０が突出した庇状のオーバーハングは形成されなかった。そのため、ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層１４８成長時に、空洞が発生することはなかった。
【０２７１】
得られたリッジストライプ型半導体レーザウェハは、リッジ側面の基板面に対する垂直性とリッジ断面形状の左右対称性が優れていた。また、キンクレベルは用いた測定装置で測定可能な最高値３００ｍＷに到達していたので、キンクレベルは２５℃において３００ｍＷを超えていることが確認され、優れた性能を発揮するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２７２】
なお、電流ブロック層１４８としてｎ型Al0.5In0.5Pの代わりにSiN誘電体膜を用いた場合も同様にして実施した。この場合、ｎ型GaAsキャップ層１４９の成長は不要であり、その他の条件は同一で行ったところ、電流ブロック層１４８としてｎ型Al0.5In0.5Pを用いた場合と同等の性能を有するリッジストライプ型半導体レーザを安定形成できた。
【０２７３】
また、本実施例４では、リッジ両側で、（側壁保護層厚）＝（サイドエッチング量）となるよう、側壁保護層１１６αおよび１１６γの厚みを調整している。従って、ドライエッチングにより形成されたリッジ側面とウェットエッチングにより形成されたリッジ側面の境界は、リッジ側面においては屈折部となり、第1のリッジ側壁面と第2のリッジ側壁面とは角度がついて直接つながって形成された。このような態様となったのは、前述したように傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いた場合に、前記ウェットエッチングの工程で、リッジ両側でそれぞれサイドエッチング量が側壁保護層の厚さと等しい場合に該当したからである。
【産業上の利用可能性】
【０２７４】
以上のように、本発明によれば、リッジストライプ型半導体レーザ装置において、レーザ光の水平放射角の均一化、微分量子効率の向上、キンクレベル向上などの素子特性の改善が図れる。さらに、ウェハ面内およびウェハ間で、均一性良くリッジ型ストライプを形成することができ、歩留まりの向上が可能となる。従ってリッジストライプ型半導体レーザ装置に有効に利用できる。これらの半導体レーザ装置は書き換えが可能な光ディスクなどへの適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２７５】
【図１】本発明のリッジストライプ型半導体レーザ装置の一実施の形態の構造を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明の図１に示したリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの（ｇ）の工程に相当する、本発明の種々の別の実施態様の工程のリッジのストライプ方向に垂直な断面の工程部分図である。
【図２Ｃ】図２Ａの（ｆ）〜（ｉ）の工程に相当する、本発明の別の実施態様の工程断面図である。
【図２Ｄ】図２Ａの（ｃ）工程における、リッジ及びその裾近傍領域の部分拡大図である。
【図２Ｅ】図２Ａの（ｃ）以降の工程に相当する、本発明の別の実施態様の工程断面図である。
【図２Ｆ】図２Ａの（ｃ）以降の工程に相当する、本発明の別の実施様態の工程断面図である。
【図２Ｇ】図２Ｅの（ｔ−１）工程における、リッジ及びその裾近傍領域の部分拡大図である。
【図２Ｈ】図２Ｆの（ｕ−１）工程における、リッジ及びその裾近傍領域の部分拡大図である。
【図２Ｉ】図２Ｅの（ｔ−５）工程における、リッジ及びその裾近傍領域の部分拡大図である。
【図２Ｊ】図２Ｆの（ｕ−５）工程における、リッジ及びその裾近傍領域の部分拡大図である。
【図２Ｋ】図２Ａの（ｅ）以降の工程に相当する、本発明の別の実施様態の工程断面図である。
【図３】従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の一実施の形態の構造を示す断面図である。
【図４】図3に示した従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。
【図５】従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の一実施の形態の構造を示す断面図である。
【図６】図5に示した従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。
【図７】従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の一実施の形態の構造を示す断面図である。
【図８】図7に示した従来のリッジストライプ型半導体レーザ装置の製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２７６】
１０１  ｎ側電極
１０２  ｎ型GaAs基板
１０３  ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層
１０４  Ga0.5In0.5P活性層
１０５  ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第１クラッド層
１０６  ｐ型Ga0.5In0.5Pエッチングストップ層
１０７  ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層
１０８  ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P第２クラッド層
１０９  ｐ型Ga0.5In0.5P中間層
１１０  ｐ型GaAsコンタクト層
１１１  ｎ型GaAsキャップ層
１１２  ｐ側電極
１１３  SiO2膜
１１４  SiO2ストライプ
１１５  SiO2膜
１１６  SiO2側壁保護層
１１６α  SiO2側壁保護層
１１６β  SiO2側壁保護層
１１６γ  SiO2側壁保護層
１１７  段差ステップ面
１１８  第1のリッジ側壁面
１１９  第2のリッジ側壁面
１２０  リッジ側面と半導体基板とのなす角度
１２１  第１のドライエッチング後側壁面
１２２  ドライエッチング後底面
１２３  第３のドライエッチング後側壁面（平面状）
１２４  第３のドライエッチング後側壁面（曲面状）
１２５  リッジ裾近傍領域
１２６  リッジ裾近傍領域
１２７  リッジ裾近傍領域
１２８  SiO2膜
１２９  SiO2膜
１３０  SiO2側壁保護層
１３１  SiO2側壁保護層
１３２  リッジ裾近傍領域
１３３  リッジ裾近傍領域
１３４  段差ステップ
１３５  第２のリッジ側壁面
１３６  段差ステップ
１３７  段差ステップ
１３８  ｎ型AlInP電流ブロック層
１３９  n型GaAsキャップ層
１４０  ｐ側電極
１４１  ｎ側電極
１４２  傾斜中間面
１４５  レジストパターン
１４６  第１のリッジ側壁面
１４７  第２のリッジ側壁面
１４８  ｎ型Al0.5In0.5P電流ブロック層
１４９  n型GaAsキャップ層
１５０  p側電極
１５１  ｎ側電極
１５２  第３の中間段差スッテップ面
３０１  ｎ型GaAs基板
３０３  ｎ型クラッド層
３０４  量子井戸構造の活性層
３０５  ｐ型第１クラッド層
３０６  ｐ型エッチングストップ層
３０７  ｐ型クラッド層
３０９  ｐ型GaAsキャップ層
３１０  ｎ型電流ブロック層
３１１  ｐ型GaAsコンタクト層
３１３  リッジ型ストライプパターン
５０１  ｎ型GaAs基板
５０３  ｎ型AlGaAsクラッド層
５０４  量子井戸構造の活性層
５０５  ｐ型AlGaAsクラッド層
５０６  ｐ型エッチングストップ層
５０７  ｐ型AlGaAsクラッド層
５０９  ｐ型GaAsキャップ層
５１０  電流ブロック層
５１１  ｐ型GaAsコンタクト層
５１３  リッジ型ストライプパターン
５１４  SiN電流ブロック層
７０１  ｎ側電極
７０２  ｎ型GaAs基板
７０３  ｎ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層
７０４  GaInP/AlGaInP多重量子井戸構造活性層
７０５  ｎ型AlInP電流ブロック層
７０６  ｎ型GaAs電流ブロック層
７０７  ｐ型（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5Pクラッド層
７０８  ｐ型GaInPヘテロ緩衝層
７０９  ｐ型GaAsキャップ層
７１０  ｐ型GaAsコンタクト層
７１１  ｐ側電極
７１３  SiO2ストライプ
【図１】
0004755090.tif 000002
【図２Ａ】
0004755090.tif 000003
【図２Ｂ】
0004755090.tif 000004
【図２Ｃ】
0004755090.tif 000005
【図２Ｄ】
0004755090.tif 000006
【図２Ｅ】
0004755090.tif 000007
【図２Ｆ】
0004755090.tif 000008
【図２Ｇ】
0004755090.tif 000009
【図２Ｈ】
0004755090.tif 000010
【図２Ｉ】
0004755090.tif 000011
【図２Ｊ】
0004755090.tif 000012
【図２Ｋ】
0004755090.tif 000013
【図３】
0004755090.tif 000014
【図４】
0004755090.tif 000015
【図５】
0004755090.tif 000016
【図６】
0004755090.tif 000017
【図７】
0004755090.tif 000018
【図８】
0004755090.tif 000019