(57)【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導電型の下部クラッド層,活性層および第２導電型の上部第１クラッド層が、順に積層されてなる半導体レーザ素子の製造方法において、
上記上部第１クラッド層上に、真性の第１ＧaＡs半導体層とＩnＧaＡsＰ半導体層と第１導電型のＡlＧaＡs半導体層を結晶成長する工程と、
上記ＡlＧaＡs半導体層における一部を除去して電流注入領域を形成する工程と、
上記電流注入領域における上記ＩnＧaＡsＰ半導体層を除去して、上記第１ＧaＡs半導体層を部分的に露出させる工程と、
上記第１ＧaＡs半導体層における上記露出部分の表面部を、所定の深さに除去する工程と、
少なくとも上記電流注入領域に、第２導電型の第２ＧaＡs半導体層を結晶再成長させる工程と、
上記第２ＧaＡs半導体層を結晶再成長させた後に、少なくとも上記電流注入領域に、第２導電型の上部第２クラッド層を結晶再成長させる工程
を含み、
上記第２導電型の第２ＧaＡs半導体層を結晶再成長させる際に、上記真性の第１ＧaＡs半導体層を、上記第２導電型の第２ＧaＡs半導体層からのドーパントの拡散によって第２導電型化させる
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２導電型の第２ＧaＡs半導体層は、Ｚnをドーパントとしている
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第１ＧaＡs半導体層における上記電流注入領域での厚みが、４０Å以上且つ２００Å以下である
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一つに記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２ＧaＡs半導体層の成長温度は、５００℃以上且つ６００℃以下である
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか一つに記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記ＩnＧaＡsＰ半導体層が、真性あるいは第２導電型である
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】
請求項１から請求項５の何れか一つに記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記ＩnＧaＡsＰ半導体層におけるＶ族元素中のＰの混晶比が、０.４以上且つ０.６以下である
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか一つに記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記ＡlＧaＡs半導体層におけるIII族元素中のＡl混晶比が、上記ＡlＧaＡs上部第２クラッド層におけるIII族元素中のＡl混晶比よりも大きくなっている
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体レーザ素子の製造方法に関するものであり、特に光伝送システムや光ディスク装置等に用いられる半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０〜図１２は、従来の半導体レーザ素子の各製造工程における断面図である(例えば、特開２００１‐２６７６８９号公報(特許文献１)参照)。以下、図１０〜図１２に従って、従来の半導体レーザ素子およびその製造方法について説明する。
【０００３】
先ず、図１０に示すように、ｎ‐ＧaＡs基板１上に、ＭＯＣＶＤ(有機金属化学気相成長)法によって、ｎ‐ＡlX1Ｇa1-X1Ａs下部クラッド層２(０.１≦ｘ１≦０.５)、ｎ又はｉ‐ＩnX2Ｇa1-X2Ａs1-y2Ｐy2光導波層３(ｘ２＝０.４９±０.０１,０≦ｙ２≦０.３)、圧縮歪ＩnX3Ｇa1-X3Ａs1-y3Ｐy3量子井戸活性層４(０＜ｘ３≦０.４,０≦ｙ３≦０.１)、ｐ又はｉ‐ＩnX2Ｇa1-X2Ａs1-y2Ｐy2光導波層５、ｐ‐ＧaＡs第１エッチング阻止層６、ｎ‐ＩnＧaＰ第２エッチング阻止層７、ｎ‐ＡlX4Ｇa1-X4Ａs電流狭窄層８(０.１≦ｘ４≦０.８,ｘ１＜ｘ４)、および、ｎ‐ＧaＡsキャップ層９を、順次形成する。そして更に、この上に、ＳiＯ2膜１０を形成し、(０１１)方向に通常のフォトリソグラフィによって３μｍ程度の幅を有するストライプ領域のＳiＯ2膜１０を除去する。
【０００４】
次に、図１１に示すように、上記ＳiＯ2膜１０をマスクとして、硫酸系のエッチャントでｎ‐ＧaＡsキャップ層９およびｎ‐ＡlX4Ｇa1-X4Ａs電流狭窄層８をエッチングすることによって、ｎ‐ＩnＧaＰ第２エッチング阻止層７を露出させる。
【０００５】
次に、図１２に示すように、上記ＳiＯ2膜１０をフッ酸系のエッチャントによって除去する。そして、引き続き、ｎ‐ＧaＡsキャップ層９をマスクとして、塩酸系のエッチャントで溝底面のｎ‐ＩnＧaＰ第２エッチング阻止層７をエッチングし、ｐ‐ＧaＡs第１エッチング阻止層６を露出させる。その後、全面に、ｐ‐ＡlX1Ｇa1-X1Ａs上部クラッド層１１およびｐ‐ＧaＡsコンタクト層１２を形成する。そして、ｐ‐ＧaＡsコンタクト層１２上にｐ側電極１３を形成した後にｎ‐ＧaＡs基板１の研磨を行い、ｎ‐ＧaＡs基板１の上記研磨された裏面側にｎ側電極１４を形成する。
【０００６】
上述のようにして形成された半導体の積層構造体を劈開して形成された共振器面に高反射率コートおよび低反射率コートが行われ、その後チップ化されて、半導体レーザ素子が形成される。
【０００７】
上記半導体レーザ素子によれば、上記ｐ‐ＡlＧaＡs上部クラッド層１１を再成長させる界面において、酸化され易いＡlを含む層はｎ‐ＡlＧaＡs電流狭窄層８のみであり、しかも、露出している部分はエッチング溝の側面のみである。したがって、ＡlＧaＡs上部クラッド層１１の再成長を容易に行うことができ、信頼性を向上させることができる。
【０００８】
また、内部ストライプ構造の溝を形成するためのエッチング阻止層として、第１エッチング阻止層６にＧaＡsを用い、第２エッチング阻止層７にＩnＧaＰを用いている。こうすることによって、ＧaＡs第１エッチング阻止層６は塩酸系のエッチャントではエッチングされないので、ＩnＧaＰ第２エッチング阻止層７を塩酸系のエッチャントでエッチングすることによって、自動的にＧaＡs第１エッチング阻止層６の上面でエッチングを停止させることができる。したがって、ウェットエッチングによるストライプ幅の制御性を高めることができるのである。
【０００９】
しかしながら、上記従来の半導体レーザ素子においては、以下のような問題がある。すなわち、上記第２エッチング阻止層７に用いられるＩnＧaＰ材料は、塩酸系エッチャントを使用した際にＧaＡs材料およびＡlＧaＡs材料に対して非常に良好なエッチング選択性を有すると共に、エッチングされる速度が速い。それが故に、ＩnＧaＰ第２エッチング阻止層７を除去する際に、ｎ‐ＡlＧaＡs電流狭窄層８に対して素早くサイドエッチングが進行してしまい、ストライプ溝側面にひさし状の段差が形成してしまう。したがって、その後にｐ‐ＡlＧaＡs上部クラッド層１１を結晶再成長によって形成する際に、ひさし状の段差の部分から結晶性の乱れが生じて、所望の光閉じ込め効果が得られなかったり、素子抵抗の悪化を引き起こしたりするという問題がある。
【００１０】
さらに、上記ＧaＡsとＩnＧaＰとの界面には両材料が互いに混合された極薄いＰを含む界面層が形成されることがあり、上述した塩酸系のエッチャントによるＩnＧaＰ層の除去工程においては、そのＰを含む界面層を除去できない場合が生ずる。その場合、除去されずに残ったＰを含む界面層上に上部クラッド層１１を再成長した際にも、上部クラッド層１１を形成するＡlＧaＡsにおける結晶性の低下が生ずる可能性がある。
【００１１】
また、上記ＩnＧaＰ層は、結晶成長条件によっては自然超格子構造に変化し易い。そして、上記自然超格子構造に変化する際に、屈折率が変動してしまう場合がある。活性層４と上部クラッド層１１との間に、このように屈折率が変動し易い材料が存在することによって、特に活性層４に対する水平方向の光閉じ込め特性が、製造時における屈折率のばらつきによって変動してしまうという問題がある。
【００１２】
さらに、上記上部クラッド層１１としてＡlＧaＡsを結晶成長させる際には、成長中における酸素の取り込まれを阻止するために、なるべく高温で結晶成長するのが常である。ところが、その際に、再成長界面となるＧaＡs第１エッチング阻止層６からｐ型ドーパントが再蒸発するため、ドーピング濃度が低下することによって上記再成長界面における抵抗値が増大したり、上記再成長界面のラフネスが悪化したりするという問題もある。
【００１３】
【特許文献１】特開２００１‐２６７６８９号公報（第６頁,第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで、この発明の課題は、結晶再成長時における結晶性の乱れによる光閉じ込め特性の変動や素子抵抗の悪化、再成長界面に残留したＰ系界面層の影響による上部クラッド層の結晶性低下、ＩnＧaＰ層の自然超格子化による水平方向の光閉じ込め特性の変動、再成長界面からのドーパントの再蒸発による界面抵抗および界面平坦性の悪化等の問題を克服し、所望の光閉じ込め特性を再現性よく実現でき、良好な素子抵抗を有し、且つ、高信頼性を有する半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、この発明は、
第１導電型のＧaＡs基板上に、少なくとも第１導電型の下部クラッド層,活性層および第２導電型の上部第１クラッド層が、順に積層されてなる半導体レーザ素子の製造方法において、
上記上部第１クラッド層上に、真性の第１ＧaＡs半導体層とＩnＧaＡsＰ半導体層と第１導電型のＡlＧaＡs半導体層を結晶成長する工程と、
上記ＡlＧaＡs半導体層における一部を除去して電流注入領域を形成する工程と、
上記電流注入領域における上記ＩnＧaＡsＰ半導体層を除去して、上記第１ＧaＡs半導体層を部分的に露出させる工程と、
上記第１ＧaＡs半導体層における上記露出部分の表面部を、所定の深さに除去する工程と、
少なくとも上記電流注入領域に、第２導電型の第２ＧaＡs半導体層を結晶再成長させる工程と、
上記第２ＧaＡs半導体層を結晶再成長させた後に、少なくとも上記電流注入領域に、第２導電型の上部第２クラッド層を結晶再成長させる工程
を含み、
上記第２導電型の第２ＧaＡs半導体層を結晶再成長させる際に、上記真性の第１ＧaＡs半導体層を、上記第２導電型の第２ＧaＡs半導体層からのドーパントの拡散によって第２導電型化させる
ことを特徴としている。
【００１６】
上記構成によれば、上記第１ＧaＡs半導体層上にはＩnＧaＡsＰ半導体層とＡlＧaＡs半導体層が形成される。したがって、図１０〜図１２に示す従来の半導体レーザ素子のごとくＩnＧaＰ層を形成する場合に比べて、Ｖ族元素中のＰ混晶比が小さい分だけ、エッチング速度を遅くできる。その結果、上記電流注入領域における上記ＩnＧaＡsＰ半導体層をエッチング除去する際に、上記ＡlＧaＡs半導体層に対するサイドエッチングが抑制されることになる。そのため、上記電流注入領域に上記上部第２クラッド層が再成長される際に結晶性の乱れが生ずることがない。したがって、素子抵抗の悪化がなく、所望の光閉じ込め特性が得られる。
【００１７】
さらに、ＩnＧaＡsＰ材料は、上記自然超格子化することはない。したがって、自然超格子化による屈折率の変動に起因する水平方向の光閉じ込め特性の変動が生じない。さらに、上記第１ＧaＡs半導体層における露出部分の表面部が所定の深さに除去されることにより、上記第１ＧaＡs半導体層とＩnＧaＡsＰ半導体層との界面に形成されるごく薄いＰを含む界面層が、上記電流注入領域において除去される。したがって、上記電流注入領域においては、上記Ｐを含む界面層のない結晶再成長界面を実現することができ、界面抵抗を低減させて素子特性を向上させることができる。
【００１８】
さらに、上記電流注入領域において、上記上部第２クラッド層の直下には第２ＧaＡs半導体層が形成されて、上記第１ＧaＡs半導体層と第２ＧaＡs半導体層とは密着している。このように、上記電流注入領域に上記第１ＧaＡs半導体層と第２ＧaＡs半導体層との同種材料によって再成長界面を形成することによって、界面抵抗が悪化し難いという効果を奏することができる。
【００１９】
さらに、上記真性の第１ＧaＡs半導体層は、その上部に第２導電型の第２ＧaＡs半導体層が結晶再成長される際に、上記第２ＧaＡs半導体層からの第２導電型ドーパントの拡散防止層として機能する。したがって、上記ドーパントが活性層へ拡散・移動することが防止され、信頼性の低下や電気特性・光特性の変動を防止することができる。
【００２０】
本明細書において、上記「第１導電型」および「第２導電型」とはｎ型あるいはｐ型を指し、上記「第１導電型」がｎ型である場合には「第２導電型」はｐ型であり、上記「第１導電型」がｐ型である場合には「第２導電型」はｎ型である。
【００２１】
また、１実施例の第２導電型の第２ＧaＡs半導体層を有する半導体レーザ素子の製造方法では、上記第２導電型の第２ＧaＡs半導体層は、Ｚnをドーパントとしている。
【００２２】
この実施例によれば、第２導電型のドーパントとして亜鉛(Ｚn)を用いることにより、上記電流注入領域における真性の第１ＧaＡs半導体層を、拡散によって容易に第２導電型化することができる。しかも、上記真性の第１ＧaＡs半導体層は、上記第２ＧaＡs半導体層から活性層へのＺnドーパントの拡散防止層として良好に機能するために、上記Ｚnドーパントが活性層へ拡散・移動することが防止され、信頼性の低下や電気特性・光特性の変動を防止することができる。
【００２３】
また、１実施例の第２導電型の第２ＧaＡs半導体層を有する半導体レーザ素子の製造方法では、上記第１ＧaＡs半導体層における上記電流注入領域での厚みが、４０Å以上且つ２００Å以下である。
【００２４】
この実施例によれば、上記電流注入領域における上記第１ＧaＡs半導体層の厚みが４０Å以上であるから、上記第２ＧaＡs半導体層からのドーパントの拡散防止層としての効果を顕著に奏することができる。さらに、上記厚みが２００Å以下であるから、抵抗の高い低濃度のＧaＡs層が半導体レーザ素子の上記電流注入領域内に残存することがなく、素子抵抗の悪化を抑制することができる。
【００２５】
また、１実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第２ＧaＡs半導体層の成長温度は、５００℃以上且つ６００℃以下である。
【００２６】
この実施例によれば、上記第２ＧaＡs半導体層の成長温度が５００℃以上であるから、上記第２ＧaＡs半導体層の成長機構が変わって結晶性が低下する恐れはない。さらに、上記成長温度が６００℃以下であるから、上記電流注入領域において露出している結晶再成長の土台となる各層からの半導体材料およびドーパントの再蒸発が抑制され、素子特性の低下が防止される。
【００２７】
また、１実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、上記ＩnＧaＡsＰ半導体層が、真性あるいは第２導電型である。
【００２８】
この実施例によれば、上記電流非注入領域において、上記真性または第２導電型のＩnＧaＡsＰ半導体層は、このＩnＧaＡsＰ半導体層上に形成される第１導電型のＡlＧaＡs半導体層からの第１導電型ドーパントの拡散防止層として機能する。したがって、上記ドーパントが活性層側へ拡散・移動することが防止され、信頼性の低下や電気特性・光特性の変動を防止することができる。
【００２９】
また、１実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、上記ＩnＧaＡsＰ半導体層におけるＶ族元素中のＰの混晶比が、０.４以上且つ０.６以下である。
【００３０】
この実施例によれば、上記ＩnＧaＡsＰ半導体層におけるＶ族元素中のＰの混晶比が０.４以上であるから、上記ＩnＧaＡsＰ半導体層は上記ＡlＧaＡs半導体層に対して十分なエッチング選択性を有しつつ、上記第１ＧaＡs半導体層とＩnＧaＡsＰ半導体層との界面に形成されるごく薄いＰを含む界面層が効果的に除去される。さらに、上記Ｐの混晶比が０.６以下であるから、上記ＡlＧaＡs半導体層に対するサイドエッチングが十分抑制され、且つ、上記第１ＧaＡs半導体層に対して十分なエッチング選択性を有しつつ、上記界面にエンチングされ難く高抵抗な不動態層が形成されることを防止できる。
【００３１】
また、１実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、上記ＡlＧaＡs半導体層におけるIII族元素中のＡl混晶比が、上記ＡlＧaＡs上部第２クラッド層におけるIII族元素中のＡl混晶比よりも大きくなっている。
【００３２】
この実施例によれば、光損失の少ないリアルガイド型の半導体レーザ素子を実現することができる。したがって、発振閾値を低減させることができる。
【００３３】
また、この発明の半導体レーザ素子の製造方法によって半導体レーザ素子を作成すれば、素子抵抗の悪化がなく、所望の光閉じ込め特性が得られ、自然超格子化による屈折率の変動に起因する光閉じ込め特性の変動が生じなく、高信頼性を有する半導体レーザ素子の製造方法によって作成されているため、半導体レーザの消費電力が従来の光伝送システムに比べて低く抑えられ、寿命が長くなる。
【００３４】
また、この発明の半導体レーザ素子の製造方法によって作成された半導体レーザ素子を用いて光伝送システムを構成すれば、素子抵抗の悪化がなく、所望の光閉じ込め特性が得られ、自然超格子化による屈折率の変動に起因する光閉じ込め特性の変動が生じなく、高信頼性を有する半導体レーザ素子を用いているため、光伝送システムの消費電力が従来の光伝送システムに比べて低く抑えられ、寿命が長くなる。したがって、本光伝送システムを携帯機器等に搭載した場合には、その動作時間が従来よりも長くなる。
【００３５】
また、この発明の半導体レーザ素子の製造方法によって作成された半導体レーザ素子を用いて光ディスク装置を構成すれば、素子抵抗の悪化がなく、所望の光閉じ込め特性が得られ、自然超格子化による屈折率の変動に起因する光閉じ込め特性の変動が生じなく、高信頼性を有する半導体レーザ素子を用いているため、光ディスク装置の消費電力が従来の光ディスク装置に比べて低く抑えられる。
【発明の効果】
【００３６】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ素子の製造方法は、上部第１クラッド層上に、第１ＧaＡs半導体層,ＩnＧaＡsＰ半導体層およびＡlＧaＡs半導体層を形成するので、従来の半導体レーザ素子のごとくＩnＧaＰ層を形成する場合に比べて上記ＩnＧaＡsＰ半導体層に対するエッチング速度を遅くできる。したがって、上記ＡlＧaＡs半導体層の一部をエッチング除去した後に、上記ＩnＧaＡsＰ半導体層の一部をエッチング除去する際のＡlＧaＡs半導体層に対するサイドエッチングを抑制して、上記電流注入領域において再成長を行う際の結晶性の乱れを防止することができる。その結果、上記結晶性の乱れに起因する素子抵抗の悪化を防止し、所望の光閉じ込め特性を得ることができる。さらに、ＩnＧaＡsＰ材料は上記自然超格子化することはない。したがって、自然超格子化による屈折率の変動に起因する光閉じ込め特性の変動を防止できる。さらに、上記第１ＧaＡs半導体層における露出部分の表面部を所定の深さに除去するので、上記電流注入領域において、上記第１ＧaＡs半導体層とＩnＧaＡsＰ半導体層との界面に形成されるごく薄いＰを含む界面層を除去できる。したがって、界面抵抗を低減して素子特性を向上させることができる。
【００３７】
さらに、上記電流注入領域において、上記上部第２クラッド層の直下には第２ＧaＡs半導体層が形成されて、上記第１ＧaＡs半導体層と第２ＧaＡs半導体層とは密着している。このように、上記電流注入領域に上記第１ＧaＡs半導体層と第２ＧaＡs半導体層との同種材料によって再成長界面を形成することによって、界面抵抗が悪化し難いという効果を奏することができる。
【００３８】
さらに、上記真性の第１ＧaＡs半導体層は、その上部に第２導電型の第２ＧaＡs半導体層が結晶再成長される際に、上記第２ＧaＡs半導体層からの第２導電型ドーパントの拡散防止層として機能する。したがって、上記ドーパントが活性層へ拡散・移動することが防止され、信頼性の低下や電気特性・光特性の変動を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４０】
・第１実施の形態
図１は、本実施の形態の半導体レーザ素子における概略構造を示す断面図である。尚、本実施の形態においては、上記第１導電型はｎ型であり、上記第２導電型はｐ型である。
【００４１】
この半導体レーザ素子では、ｎ型ＧaＡs基板２１上に、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２、ｎ型Ａl0.6Ｇa0.4Ａs下部クラッド層２３、ｎ型Ａl0.4Ｇa0.6Ａs第１光ガイド層２４、多重歪量子井戸活性層２５、ｐ型Ａl0.4Ｇa0.6Ａs第２光ガイド層２６、ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs上部第１クラッド層２７、一部ｐ型化されたｉ型第１ＧaＡs半導体層２８、ｉ型Ｉn0.245Ｇa0.755Ａs0.54Ｐ0.46エッチストップ層２９、ｎ型Ａl0.6Ｇa0.4Ａs電流ブロック層３０、及び、ｎ型ＧaＡs保護層３１が、順に積層されている。そして、ｎ型ＧaＡs保護層３１,ｎ型ＡlＧaＡs電流ブロック層３０およびｉ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９には、電流狭窄のための電流チャンネル(電流注入領域)となるストライプ状の溝３３が設けられている。尚、上記第１ＧaＡs半導体層２８は、上記電流注入領域においてのみｐ型化されており、残りの領域においてはｉ型である。また、ｎ型ＧaＡs保護層３１上および溝３３内にはｐ+型第２ＧaＡs半導体層３４が形成され、ｐ+型第２ＧaＡs半導体層３４上には、ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs上部第２クラッド層３５,ｐ型ＧaＡsコンタクト層３６およびｐ+型ＧaＡsコンタクト層３７が、順次形成されている。
【００４２】
上記ｎ型ＧaＡs基板２１の裏面側には、ＡuＧe/Ｎi/Ａuが順次積層された多層金属薄膜でなるｎ側電極３８が形成されている。また、ｐ+型ＧaＡsコンタクト層３７上には、Ｔi/Ｐt/Ａuが順次積層された多層金属薄膜でなるｐ側電極３９が形成されている。
【００４３】
図２〜図４は、図１に示す構成を有する半導体レーザ素子の各製造工程における断面図である。以下、図２〜図４に従って、上記半導体レーザ素子の製造方法について詳細に説明する。
【００４４】
先ず、図２に示すように、(１００)面を有するｎ型ＧaＡs基板２１上に、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２(厚さ：０.５μm，Ｓiドープ：７.２×１０17cm-3)、ｎ型Ａl0.6Ｇa0.4Ａs下部クラッド層２３（厚さ：１.６μm,Ｓiドープ：５.４×１０17cm-3）、ｎ型Ａl0.4Ｇa0.6Ａs第１光ガイド層２４（厚さ：０.１μm，Ｓiドープ：５.４×１０17cm-3）、３層のＡl0.15Ｇa0.75Ａsバリア層(各層の厚さ：基板２１側から２１５Å,７９Å,２１５Å)と２層のＩn0.12Ｇa0.88Ａs量子井戸層(各層の厚さ：４６Å)とを交互に積層してなる多重歪量子井戸活性層２５、ｐ型Ａl0.4Ｇa0.6Ａs第２光ガイド層２６(厚さ：０.１μm，Ｚnドープ：４.０×１０17cm-3）、ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs上部第１クラッド層２７（厚さ：０.１８μm,Ｚnドープ：８.０×１０17cm-3）、ｉ型第１ＧaＡs半導体層２８(厚さ：１５０Å）、ｉ型Ｉn0.245Ｇa0.755Ａs0.54Ｐ0.46エッチストップ層２９（厚さ：２５０Å）、ｎ型Ａl0.6Ｇa0.4Ａs電流ブロック層３０（厚さ：０.８μm,Ｓiドープ：２.１５×１０18cm-3)、及び、ｎ型ＧaＡs保護層３１(厚さ：１００Å，Ｓiドープ：２.４×１０18cm-3)を、順次ＭＯＣＶＤ法によって結晶成長させる。
【００４５】
次に、図３に示すように、上記ｎ型ＧaＡs保護層３１,ｎ型ＡlＧaＡs電流ブロック層３０およびｉ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９に、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチングによって、ストライプ状の溝３３を形成する。３２は上記フォトリソグラフィ技術によって形成されたレジストマスクである。上記エッチングは、Ｈ2ＳＯ4系エッチャントを使用し、ｎ型ＧaＡs保護層３１およびｎ型ＡlＧaＡs電流ブロック層３０をストライプ状にエッチングする。ｉ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９はＨ2ＳＯ4系エッチャントでは殆どエッチングされない。しかる後、ＨＣlとＨ3ＰＯ4との１対３混合溶液を用いてＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９を除去する。その際、後に詳述するように、若干のオーバーエッチングを行うようにしている。これらの工程によって、再現性よくストライプ状の溝３３を形成することが可能である。本実施の形態においては、ストライプ状の溝３３の底部の幅を約２.５μmとしている。尚、レジストマスク３２は、エッチング後に除去する。
【００４６】
続いて、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法によって、上記ｎ型ＧaＡs保護層３１上及び溝３３内に、ｐ+型第２ＧaＡs半導体層３４(厚さ：５０Å，Ｚnドープ：５×１０19cm-3)を再成長させる。引き続き、ｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs上部第２クラッド層３５(厚さ：１.２８μm，Ｚnドープ：２.４×１０18cm-3）、ｐ型ＧaＡsコンタクト層３６(厚さ：４.４５μm，Ｚnドープ：３×１０18cm-3)、および、ｐ+型ＧaＡsコンタクト層３７(厚さ：０.３μm，Ｚnドープ：１×１０20cm-3)を、順次ＭＯＣＶＤ法によって再成長させる。その際におけるｐ+型第２ＧaＡs半導体層３４の成長温度は５５０℃である。また、それ以降におけるｐ型Ａl0.5Ｇa0.5Ａs上部第２クラッド層３５の成長温度は６８５℃である。
【００４７】
上述の再成長工程を経た結果、第１ＧaＡs半導体層２８と第２ＧaＡs半導体層３４とが密着している電流注入領域において、ｐ+型第２ＧaＡs半導体層３４に含まれるＺnドーパントがｉ型第１ＧaＡs半導体層２８側に拡散し、電流注入領域における第１ＧaＡs半導体層２８はｐ型化される。そのとき、当該領域の第１ＧaＡs半導体層２８のドーピング濃度は、１×１０18cm-3程度となった。
【００４８】
こうして、上記再成長が終了した後、上記ｐ+型ＧaＡsコンタクト層３７上に、電子ビーム蒸着法を用いて、Ｔi(厚さ：１０００Å)/Ｐt(厚さ：５００Å)/Ａu(厚さ：３０００Å)を順次積層形成させて、ｐ側電極３９とする。また、ＧaＡs基板２１の裏面側を所望の厚みに研削した後、ＧaＡs基板２１の裏面側には、抵抗加熱蒸着法を用いて、ｎ側電極３８としてＡuＧe(厚さ：１５００Å)/Ｎi(厚さ：１５０Å)/Ａu(厚さ：３０００Å)を順次積層形成し、４００℃の窒素雰囲気中で１分間加熱して電極材料の合金化処理を行う。こうして、本実施の形態における半導体レーザ素子が完成するのである。
【００４９】
こうして得られた半導体レーザ素子を所望の共振器長を有するチップサイズに分割した後、両端面に反射膜(図示せず)をコーティングすることによって、発振波長８９０nmの半導体レーザ素子として機能することができるのである。
【００５０】
本実施の形態における半導体レーザ素子は、ｐ型ＡlＧaＡs上第２クラッド層３５を結晶再成長させる前に、ＩnＧaＡsＰからなる半導体層(エッチストップ層２９)を形成したことを特徴の一つとしている。図１０〜図１２に示す従来の半導体レーザ素子の場合のごとく、ＩnＧaＰ層(第２エッチング阻止層７)を形成する場合に比べて、材料のＶ族中におけるＰの混晶比が小さい。そのため、塩酸系エッチャントでのエッチング速度が低下し、ＡlＧaＡs層（電流ブロック層３０）に対するサイドエッチングが抑制される。したがって、ストライプ状の溝３３の側面にひさし状の段差が形成され難くなるのである。
【００５１】
尚、図１０〜図１２に示す従来の半導体レーザ素子の構造において、上記ＡlＧaＡs電流狭窄層８のサイドエッチングを抑制するために、ＩnＧaＰ第２エッチング阻止層７に対して遅いエッチング速度でエッチングを行った場合には、ＧaＡs半導体層(ＧaＡs第１エッチング阻止層６)との界面近傍に、エッチングされ難くしかも高抵抗な不動態層のようなものが形成されることがある。しかしながら、本実施の形態のごとく、ＩnＧaＡsＰ半導体層２９を形成することによって、上述した不動態層の形成および高抵抗化の問題を無くしつつ、上記サイドエッチングを抑制することができる。したがって、再成長過程における結晶性の乱れを防止することができ、素子抵抗の悪化を無くすことができる。また、所望の光閉じ込め特性が得られ易くなるという効果もある。さらに、ＩnＧaＡsＰ材料には、自然超格子化の問題がない。そのために、自然超格子化によって生じる屈折率の変動に起因する光閉じ込め特性のずれの問題も生じない。
【００５２】
本実施の形態においては、再成長過程の最初に第２ＧaＡs半導体層３４を形成するようにしているが、勿論第２ＧaＡs半導体層３４は無くてもよい。図５に、第２ＧaＡs半導体層３４を設けない変形例の断面図を示す。この変形例のように、第２ＧaＡs半導体層を形成しない場合であっても、上述した素子抵抗の悪化,再成長した結晶性の乱れおよび自然超格子化による屈折率の変動は防止できる。但し、本実施の形態のごとく再成長過程の最初に第２ＧaＡs半導体層３４を形成することによって、ストライプ状の溝３３内の領域である電流注入領域において、第１ＧaＡs半導体層２８および第２ＧaＡs半導体層３４なる同種の材料が再成長界面を形成するために、さらに界面抵抗が低下するという効果を追加することができる。
【００５３】
また、上記第２ＧaＡs半導体層３４をＭＯＣＶＤ法により再成長する際に、その成長を６００℃以下の比較的低い温度で行うことによって、ストライプ状の溝３３から露出している結晶再成長の土台となる各層からの半導体材料およびドーパントの再蒸発を抑制することができる。したがって、素子特性の低下を防止できるのである。尚、再成長の際に再蒸発が生ずると、界面の抵抗が悪化することに加えて、再成長界面の平坦性(ラフネス)が悪くなってレーザ発振動作時に散乱による吸収損失成分となり、効率を下げてしまうことになる。
【００５４】
ここで、本実施の形態においては、上記第１ＧaＡs半導体層２８をアンドープ(ｉ型)としているが、ｐ型としてもよい。その場合には、低温で成長した第２ＧaＡs半導体層３４を設けることによって、上述した第１ＧaＡs半導体層２８からのドーパントの再蒸発を抑制することができ、素子抵抗の悪化を防止できるのである。さらに、第２ＧaＡs半導体層３４を低温成長で形成することによって、ストライプ溝３３の側面に露出したＩnＧaＡsＰからなるエッチストップ層２９からのＰの再蒸発も抑制することができる。このことにより、再成長界面の荒れがなくなり、ＩnＧaＡsＰ材料を用いたことによるメリットであるサイドエッチングが少ないことと相まって、良好な再成長結晶を得ることができると共に、高効率を実現できるのである。
【００５５】
尚、図５に示す変形例の場合のごとく第２ＧaＡs半導体層３４を省略する場合には、ｐ型ＡlＧaＡs上第２クラッド層３５を、比較的低温(６００℃程度)から成長を始めると共に、温度を上昇させながら成長を行うことによって、再蒸発を抑制することができる。
【００５６】
本実施の形態においては、上記第２ＧaＡs半導体層３４を５×１０19cm-3という高ドープ状態で形成している。再成長結晶層の最初にこのような高ドープ層を設けると、ドーパントであるＺnが界面を越えて基板２１側に拡散し易い。したがって、界面抵抗を下げるという効果がある。一方、活性層２５近傍までＺnの拡散が進んだ場合には、光学特性の変動や信頼性の低下を引き起こす懸念がある。しかしながら、本実施の形態のように、第１ＧaＡs半導体層２８を厚さ１５０Åのアンドープ層とすることによって、第１ＧaＡs半導体層２８は、活性層２５方向へのＺnの拡散を堰き止める拡散防止層として作用させることができる。この効果は、アンドープである第１ＧaＡs半導体層２８における電流注入領域での厚みが４０Å以上あれば得ることができる。特に高温動作あるいは高出力動作を行わせる場合には、１００Å程度以上であることが望ましい。上述したように、再成長工程における熱履歴を経ることによって、電流注入領域において、高濃度にドーピングされた第２ＧaＡs半導体層３４から、第１ＧaＡs半導体層２８側にＺnドーパントが拡散し、当該領域の第１ＧaＡs半導体層２８はｐ型化される。さらに、上述したように、第１ＧaＡs半導体層２８の厚みを１５０Åとしたことによって、第１ＧaＡs半導体層２８を超えてＺnドーパントが拡散することはない。
【００５７】
このような構成をとることによって、界面抵抗を下げつつ、光学特性の変動や信頼性の低下のない良好な半導体レーザ素子を得ることができるのである。但し、電流注入領域にあまり厚いアンドープ層が存在すると素子抵抗が上昇してしまうため、アンドープ層の厚みは２００Åを上限とすることが望ましい。これは、上述した再成長工程を経た後の第２ＧaＡs半導体層３４から供給されたＺnドーパントが、最大でも２００Å程度の深さまでしか拡散しなかったことによる。すなわち、２００Åを超えるアンドープ層を形成した場合には、Ｚnドーパントの拡散が起きた後も、高抵抗となるアンドープ層が厚く残ってしまうためである。勿論、素子抵抗が重要ではない場合は、この限りではない。本効果は、発振波長が８７０nm以上の半導体レーザ素子について特に有効である。コンパクトディスク等に用いられる７８０nm帯の半導体レーザ素子の場合、上記アンドープＧaＡs半導体層の厚みは、光吸収を考慮して４０Å程度以下に抑えた方がよい場合がある。
【００５８】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子においては、電流注入領域における第１ＧaＡs半導体層２８の厚みが電流非注入領域に比べて僅かに薄くなっている(図では現れていない)。これは、第１ＧaＡs半導体層２８とその上に在るＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９との界面に存在する結晶成長時の界面ダレに起因するＰを含むごく薄い界面層を、ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９を除去する際のオーバーエッチングによって除去するためである。このように、Ｐを含む界面層を除去した後に第２ＧaＡs半導体層３４等の結晶再成長を行うことによって、良好な再成長結晶品質を得ることができる。したがって、界面における抵抗の低減と再成長結晶層における抵抗低減および組成安定とを図ることができ、素子特性を向上させることができる。さらに、第１ＧaＡs半導体層２８上に形成する層をＩnＧaＰよりもＶ族中のＰ混晶比が小さいＩnＧaＡsＰ層２９としたことによって、上述したようにエッチングされ難い不動態層の形成もなく、界面に形成されたＰを含むごく薄い界面層が除去し易くなるのである。
【００５９】
そのとき、上記ＩnＧaＡsＰ層２９におけるＶ族元素中のＰ混晶比は０.４以上且つ０.６以下であることが好ましい。Ｐ混晶比が０.４以上であれば、ＩnＧaＡsＰ層２９は、ｎ型ＡlＧaＡs電流ブロック層３０に対して十分なエッチング選択性を有しつつ、上記第１ＧaＡs半導体層２８とＩnＧaＡsＰ層２９との界面に形成されるごく薄いＰを含む界面層を容易に除去することができる。さらに、上記Ｐの混晶比が０.６以下であれば、ＡlＧaＡs電流ブロック層３０に対するサイドエッチングを十分抑制しつつ、第１ＧaＡs半導体層２８に対しては十分なエッチング選択性を確保することができる。さらに、上記界面にエッチングされ難くしかも高抵抗な不動態層が形成されることを防止できるのである。
【００６０】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子においては、上記ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９を真性(ｉ型)としている。このように、真性とすることにより、上記ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９自体に含まれるドーパントの拡散の問題がなくなり、且つ、その上部に形成される第２の導電型(ｎ型)のＡlＧaＡs電流ブロック層３０に含まれるドーパントの拡散防止層として作用させることができる。このことによっても、光学特性の変動や信頼性の低下を抑制できる効果がある。また、このＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９は第２導電型(ｐ型)としても差し支えない。この場合は、ｐ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層自体のドーパント拡散は、真性の第１ＧaＡs半導体層２８によってカバーされることになる。その一方において、ＩnＧaＡsＰエッチストップ層が上記第２導電型にドーピングされていることによって、ｐ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層の上部に設けられたｎ型ＡlＧaＡs電流ブロック層３０の第１導電型ドーパントの拡散を防止する効果がある。
【００６１】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子において、上記ｉ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９におけるＶ族元素中のＰ混晶比は０.４６である。このように、Ｐ混晶比を０.４以上且つ０.６以下とすることによって、ＨＣlとＨ3ＰＯ4との混合エッチャントを使用することにより、上記エッチストップ層としてＩnＧaＰ材料を用いる場合に比して、ＡlＧaＡs電流ブロック層３０に対するサイドエッチング量を抑えながら、ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９のエッチング工程においてＩnＧaＡsＰ層２９と第１ＧaＡs半導体層２８との界面に形成されたＰを含む界面層を除去することが可能になる。そのため、後の再成長工程における結晶品質が向上し、界面抵抗を低減できるという効果を奏することができるのである。尚、この場合、上述したように、Ｖ族元素中のＰの混晶比が０.６を超えると上記サイドエッチングの抑制効果および上記不動態層の形成防止効果が無くなり、０.４を下回ると選択エッチング性が低下してしまい、また、上記Ｐを含む界面層を除去することができなくなる。
【００６２】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子においては、ｎ型のＡlＧaＡsからなる電流ブロック層３０におけるIII族元素中のＡl混晶比０.６が、ｐ型のＡlＧaＡsからなる上部第２クラッド層３５におけるIII族元素中のＡl混晶比０.５よりも大きいため、光損失の少ないリアルガイド型の半導体レーザ素子を実現することができる。したがって、発振閾値を低減させることができるという効果を奏することができる。
【００６３】
また、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法においては、上記ストライプ溝３３の形成工程におけるＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９の除去をＨＣlとＨ3ＰＯ4との混合溶液で行う際に、第１ＧaＡs半導体層２８が露出した後に若干のオーバーエッチングを加えるようにしている。その場合、ＩnＧaＡsＰエッチストップ層２９におけるＶ族元素中のＰ混晶比が０.４以上且つ０.６以下であるので、ＩnＧaＡsＰ層２９とＧaＡs層２８との界面に形成されたＰを含む界面層を容易に除去することができる。このような「Ｐを含む界面層除去」の工程を加えることによって、純粋なＧaＡs材料表面を露出させることができ、その後に形成する再成長結晶の品質を向上させることができるようになる。また、Ｐを含む界面層を除去した結果、界面のラフネスが改善されることにより内部損失が減るため、発振閾値電流値や発振効率を改善できるという効果もある。
【００６４】
さらに、再成長工程の最初に比較的低温で第２ＧaＡs半導体層３４を形成することによって、ストライプ状の溝３３から露出している結晶再成長の土台となる各半導体層から半導体材料およびドーパントが再蒸発するのを抑制することができる。その場合における第２ＧaＡs半導体層３４の成長温度は、５００℃よりも低温である場合にはＧaＡs半導体層の成長機構が５００℃以上の場合と変わってしまい。その結晶性が低下する恐れがある。また、６００℃を超える場合には再蒸発を抑制する効果が少なくなる。したがって、５００℃から６００℃が好ましいのである。
【００６５】
そして、その後、比較的高温でＡlＧaＡsからなる上部第２クラッド層３５を再成長することによって、再成長工程中におけるＡlＧaＡs層への酸素の取り込まれをも防止することができる。その場合におけるＡlＧaＡs上部第２クラッド層３５の成長温度は、少なくとも６５０℃以上が好ましい。一般に、Ａlを含む層が酸化されると深い順位が形成されてその部分で光吸収が起こるために素子の信頼性が低下し、さらに、発振閾値電流値や発振効率等のレーザ素子の特性をも悪化させてしまう。上述したような製造方法を用いることによって、再成長工程において、Ａlを含む層への酸素の取り込まれを防止しつつ、基板２１側からの半導体材料やドーパントの再蒸発を抑制できる。そのため、内部損失(吸収成分)が少なく、低素子抵抗と高信頼性とを両立させた良好な特性を有する半導体レーザ素子の製造方法を提供することができるのである。
【００６６】
尚、本実施の形態においては、この発明を発振波長８９０nm帯の半導体レーザ素子に適用した場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではない。例えば、７８０nm帯や６５０nm帯等の他の発振波長帯の半導体レーザ素子に適用できることは言うまでも無い。
【００６７】
また、上記実施の形態においては、上記ｎ型ＧaＡsバッファ層２２からｎ型ＧaＡs保護層３１までの結晶成長、および、ｐ+型第２ＧaＡs半導体層３４からｐ+型ＧaＡsコンタクト層３７までの再成長を、ＭＯＣＶＤ法によって行っている。しかしながら、この発明はこれに限定されるものではなく、ＭＢＥ法によって行っても構わない。
【００６８】
・第２実施の形態
本実施の形態は、上記第１実施の形態における半導体レーザ素子を用いた光伝送モジュールおよびこの光伝送モジュールを用いた光伝送システムに関する。図６は、光伝送モジュール５１を示す断面図である。また、図７は、図６における光源の部分を示す斜視図である。
【００６９】
本光伝送モジュール５１では、光源として、上記第１実施の形態において説明した発振波長８９０nmのＩnＧaＡs系半導体レーザ素子(レーザチップ)５２を用いている。また、受光素子５３として、シリコン(Ｓi)のpinフォトダイオードを用いている。尚、上記光伝送システムにおいては、信号を送受信する相手側も同じ光伝送モジュール５１を備えていることを前提としている。
【００７０】
図６において、回路基板５４上には半導体レーザ駆動用の正負両電極のパターン(図示せず)が形成されており、上記レーザチップ５２を搭載する部分には深さ３００μmの凹部５４aが設けられている。この凹部５４aの底部は平坦になっており、この平坦部上にレーザチップ５２が搭載されたレーザマウント(マウント材)５５を半田で固定する。レーザマウント５５の正電極５６の平坦部５７(図７参照)は、回路基板５４上のレーザ駆動用正電極部(図示せず)とワイヤ５８aによって電気的に接続されている。また、凹部５４aはレーザ光の放射を妨げない程度の深さになっており、表面の粗さが放射角に影響を与えないようになっている。
【００７１】
上記受光素子５３は、上記レーザマウント５５と同様に回路基板５４に実装されて、ワイヤ５８bによって電気信号が取り出されるようになっている。この他に、回路基板５４上には、レーザ駆動用や受信信号処理用のＩＣ回路(集積回路)５９が実装されている。
【００７２】
また、上記回路基板５４の凹部５４aに搭載されたレーザマウント５５は、シリコン樹脂６０によって封止されている。この樹脂封止は、回路基板５４におけるレーザマウント５５が固定された凹部５４aの部分に液状のシリコン樹脂６０を適量滴下し、８０℃で約５分間加熱してゼリー状になるまで硬化させることによって行われる。上述のように滴下されたシリコン樹脂６０は、表面張力のために凹部５４a内に留まり、レーザマウント５５を覆い且つ凹部５４aに固定するのである。尚、本実施の形態においては、回路基板５４上に凹部５４aを設け、この凹部５４a内にレーザマウント５５を実装しているが、シリコン樹脂６０は表面張力によってレーザチップ５２の表面およびその近傍に留まるので、凹部５４aは必ずしも設ける必要はない。
【００７３】
さらに、上記回路基板５４上全体が、透明なエポキシ樹脂モールド６１によって被覆されている。その際に、レーザチップ５２の上面には、放射角制御のためのレンズ部６２が形成され、受光素子５３の上面には信号光を集光するためのレンズ部６３が形成されている。このレンズ部６２とレンズ部６３とは一体と成ってモールドレンズを構成している。
【００７４】
次に、図７に従って上記レーザマウント５５について詳細に説明する。図７において、レーザチップ５２は、Ｌ字型のヒートシンク６４の垂直部６４aにＩn糊剤を用いてダイボンドされている。ここで、レーザチップ５２は、上記第１実施の形態におけるＩnＧaＡs系半導体レーザ素子であり、そのチップ下面５２bには高反射膜(図示せず)がコーティングされる一方、チップ上面５２aには低反射膜(図示せず)がコーティングされている。これらの反射膜は、レーザチップ５２端面の保護も兼ねている。
【００７５】
上記ヒートシンク６４の基部６４bには、正電極５６がヒートシンク６４と導通しないように絶縁物によって固着されている。この正電極５６とレーザチップ５２表面のｐ側電極５２cとは、金ワイヤ５８cによって接続されている。上記構成を有するレーザマウント５５は、図６に示すように、回路基板５４の凹部５４aにおける平坦部に形成された負電極(図示せず)に半田で固定される一方、正電極５６上部の平坦部５７と回路基板５４上のレーザ駆動用正電極部(図示せず)とがワイヤ５８aで接続される。このように配線されることによって、発振によってレーザビーム６５を得ることが可能な光伝送モジュール５１が完成する。
【００７６】
図８は、上記光伝送モジュール５１を用いた光伝送システムの概観図である。上述したように、この光伝送システムでは、相手側が同じ光伝送モジュール５１を保持して、光信号の送受信を行うことを前提としている。図８に示す光伝送システムは、パーソナルコンピュータ７１と基地局７２とにおいて、光(赤外線)によるデータ通信を行うものである。
【００７７】
上記パーソナルコンピュータ７１における操作面には、図６および図７に示す構成を有する光伝送モジュール５１が、光出射面および受光面を上方に向けて搭載されている。また、基地局７２は、部屋の天井に設置されており、図６および図７に示す構成を有する光伝送モジュール(図示せず)５１が光出射面および受光面を下方に向けて搭載されている。そして、パーソナルコンピュータ７１を端末として使用し、基地局７２サーバとして使用することによって、光(赤外線)によるデータ通信を行うのである。
【００７８】
例えば、上記パーソナルコンピュータ７１に搭載されている光伝送モジュール５１の光源(レーザチップ５２)から、特定の情報を表す信号光(データ信号が重畳されたレーザ光)が出射される。そうすると、この信号光は、基地局７２に搭載されている光伝送モジュール５１の受光素子５３によって受信される。同様にして、基地局７２から発信された信号光はパーソナルコンピュータ７１側の受光素子５３によって受信されるのである。
【００７９】
その場合において、本実施の形態における光伝送モジュール５１は、上述したように再成長膜界面部分の抵抗値の悪化が無く、さらに高信頼性を有する半導体レーザ素子を使用しているため、光伝送モジュール５１の消費電力を従来の光伝送モジュールに比べて低く抑えることができる。すなわち、本実施の形態によれば、省エネルギーで環境に与える負荷がより小さく、長寿命な光伝送システムを提供することができるのである。さらに、本光伝送システムを携帯機器等に搭載した場合には、その動作時間を従来の光伝送システムよりも延長させることができるのである。
【００８０】
・第３実施の形態
本実施の形態は、上記第１実施の形態における半導体レーザ素子を用いた光ディスク装置に関する。図９は、本実施の形態における光ディスク装置の構成図である。この光ディスク装置は、光ディスク８１にデータを書き込んだり、光ディスク８１に書き込まれたデータを再生したりするものであり、その際に用いる発光素子として、上記第１実施の形態における半導体レーザ素子８２を備えている。
【００８１】
以下、本光ディスク装置の構成および動作について説明する。本光ディスク装置は、書き込みの際には、半導体レーザ素子８２から出射された信号光(データ信号が重畳されたレーザ光)はコリメートレンズ８３を通過して平行光となり、ビームスプリッタ８４を透過する。そして、λ/４偏光板８５によって偏光状態が調節された後に、レーザ光照射用対物レンズ８６によって集光されて光ディスク８１を照射する。こうして、データ信号が重畳されたレーザ光によって、光ディスク８１にデータが書き込まれる。
【００８２】
一方、読み出しの際には、上記半導体レーザ素子８２から出射されたデータ信号が重畳されていないレーザ光が、上記書き込みの場合と同じ経路を辿って光ディスク８１を照射する。そして、データが記録された光ディスク８１の表面で反射されたレーザ光は、レーザ光照射用対物レンズ８６およびλ/４偏光板８５を経た後、ビームスプリッタ８４で反射されて進行方向が９０°変更される。その後、再生光用対物レンズ８７によって集光され、信号検出用受光素子８８に入射される。そして、こうして信号検出用受光素子８８内で、入射したレーザ光の強弱に応じて光ディスク８１から読み出されたデータ信号が電気信号に変換され、信号光再生回路８９によって元の情報信号に再生されるのである。
【００８３】
本実施の形態における光ディスク装置においては、上述したように、再成長膜界面部分の抵抗値の悪化が無く、さらに高信頼性を有する半導体レーザ素子８２を使用している。したがって、光ディスク装置の消費電力を、従来の光ディスク装置に比べて低く抑えることができるのである。
【００８４】
尚、この発明の半導体レーザ素子の製造方法は、上記第１実施の形態における半導体レーザ素子およびその製造方法、上記第２実施の形態における光伝送システム、および、上記第３実施の形態における光ディスク装置に、限定されるものではない。例えば、井戸層・障壁層の層厚や層数等、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の半導体レーザ素子の製造方法によって製造された半導体レーザ素子における断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ素子の製造工程中における断面図である。
【図３】図２に続く製造工程中における断面図である。
【図４】図３に続く製造工程中における断面図である。
【図５】図１とは異なる半導体レーザ素子における断面図である。
【図６】図１に示す半導体レーザ素子を用いた光伝送モジュールの断面図である。
【図７】図６における光源の部分を示す斜視図である。
【図８】図６に示す光伝送モジュールを用いた光伝送システムの概観図である。
【図９】図１に示す半導体レーザ素子を用いた光ディスク装置の構成図である。
【図１０】従来の半導体レーザ素子の製造工程中における断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程中における断面図である。
【図１２】図１１に続く製造工程中における断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
２１…ｎ型ＧaＡs基板、
２２…ｎ型ＧaＡsバッファ層、
２３…ｎ型ＡlＧaＡs下クラッド層、
２４…ｎ型ＡlＧaＡs第１光ガイド層、
２５…多重量子井戸活性層、
２６…ｐ型ＡlＧaＡs第２光ガイド層、
２７…ｐ型ＡlＧaＡs上第１クラッド層、
２８…一部ｐ型化されたｉ型第１ＧaＡs半導体層、
２９…ｉ型ＩnＧaＡsＰエッチストップ層、
３０…ｎ型ＡlＧaＡs電流ブロック層、
３１…ｎ型ＧaＡs保護層、
３３…溝、
３４…ｐ+型第２ＧaＡs半導体層、
３５…ｐ型ＡlＧaＡs上第２クラッド層、
３６…ｐ型ＧaＡsコンタクト層、
３７…ｐ+型ＧaＡsコンタクト層、
３８…ｎ側電極、
３９…ｐ側電極、
５１…光伝送モジュール、
５２…ＩnＧaＡs系半導体レーザ素子(レーザチップ)、
５３…受光素子、
５４…回路基板、
５５…レーザマウント、
５６…正電極、
６０…シリコン樹脂、
６１…エポキシ樹脂モールド、
６２,６３…レンズ部、
６４…ヒートシンク、
６５…レーザビーム、
７１…パーソナルコンピュータ、
７２…基地局、
８１…光ディスク、
８２…半導体レーザ素子、
８３…コリメートレンズ、
８４…ビームスプリッタ、
８５…λ/４偏光板、
８６…レーザ光照射用対物レンズ、
８７…再生光用対物レンズ、
８８…信号検出用受光素子、
８９…信号光再生回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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