(57)【要約】【課題】  リッジ部の側面の電流狭窄層がエッチングされることを防止してこの理想的な形状を維持することができる半導体レーザ装置を提供する。【解決手段】  半導体基板１上に、第１導電型のクラッド層２２と、活性層２３と、第２導電型の第１クラッド層２４と、エッチングストッパ層２５とを順次積層し、エッチングストッパ層上の一部に、第２導電型の第２クラッド層２６と第２導電型のキャップ層２７との積層構造よりなるストライプ状のリッジ部３５を形成し、リッジ部以外のエッチングストッパ層上にリッジ部を挟むようにして第１導電型の電流狭窄層３６を形成し、リッジ部と電流狭窄層の上に第２導電型のコンタクト層を形成してなる半導体レーザ装置において、電流狭窄層を、第１導電型の第１電流ブロック層２８と、第１電流ブロック層をエッチング時に保護する第１導電型の保護キャップ層２９と、第１導電型の第２電流ブロック層３０との積層構造により形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、エッチングストッパ層とを順次積層し、前記エッチングストッパ層上の一部に、第２導電型の第２クラッド層と第２導電型のキャップ層との積層構造よりなるストライプ状のリッジ部を形成し、前記リッジ部以外の前記エッチングストッパ層上に前記リッジ部を挟むようにして第１導電型の電流狭窄層を形成し、前記リッジ部と前記電流狭窄層の上に第２導電型のコンタクト層を形成してなる半導体レーザ装置において、
前記電流狭窄層が、第１導電型の第１電流ブロック層と、前記第１電流ブロック層をエッチング時に保護する第１導電型の保護キャップ層と、第１導電型の第２電流ブロック層との積層構造よりなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に係り、特にダブルヘテロ構造を有するリッジストライプ型の半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体レーザ装置としては、埋め込み型のレーザ装置の他に、リッジストライプ型のレーザ装置が知られている。このリッジストライプ型のレーザ装置にあっては、その製造工程において活性層を大気に露出させることがないために、特に酸化に対してレーザ特性が劣化し易いＧａＡｓ（化合物半導体）系レーザ装置に対しては信頼性の点で優れた構造である。このリッジストライプ型のレーザ装置では、活性層の上部のクラッド層にストライプ状のリッジ部を形成し、この両側を挟むようにして電流狭窄のための電流狭窄層を形成した構造となっている。ここで特許文献１に示されたような従来の半導体レーザ装置の代表的な一例を説明する。図３は従来の半導体レーザ装置の一例を示す断面図、図４は図３に示す半導体レーザ装置の製造工程図である。ここではｎ型を第１導電型とし、ｐ型を第２導電型として説明する。
【０００３】
まず、図３を参照して各部の説明をする。図中、１はｎ型ＧａＡｓよりなる半導体基板、２はｎ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓよりなるクラッド層、３はＡｌ０．１ Ｇａ０．９ Ａｓよりなる活性層、４はｐ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓよりなる第１クラッド層、５はｐ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓよりなるエッチングストッパ層、６はｎ型のＡｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓよりなる電流狭窄層、７はｐ型ＧａＡｓよりなるコンタクト層、８はｐ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓよりなる第２クラッド層、９はｐ型ＧａＡｓよりなるキャップ層、１０は裏面電極、１１は表面電極、１３は上記第２クラッド層８とキャップ層９の積層構造よりなるリッジ部である。
【０００４】
次に、上記した半導体レーザ装置の製造工程について説明する。まず、図４（Ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板１上に、ｎ型Ａｌ０．５ Ｇａ ０．５Ａｓクラッド層２、Ａｌ０．１ Ｇａ ０．９Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第１クラッド層４、ｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストッパ層５、ｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９を順次エピタキシャル成長させる。次に図４（Ｂ）に示すように、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上のストライプ状のリッジ部を形成すべき領域にＳｉＯＮ膜よりなるマスク層１４を形成し、このマスク層１４をマスクとして上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層９及びｐ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層８をエッチングして除去する。ただし、このエッチングはｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストパッパ層５の表面が露出した時点で自動的に停止する。これによりｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層８及びｐ型ＧａＡｓキャップ層９の積層構造からなるストライプ状のリッジ部１３が形成される。
【０００５】
次に図４（Ｃ）に示すように、ｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストッパ層５の表面及び上記リッジ部１３の側面にｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓ電流ブロック層６をエピタキシャルで選択的に成長させ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９及びｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層８の上記エッチングで除去された部分をｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓ電流狭窄層６で埋め込む。次に図４（Ｄ）に示すように、上記ＳｉＯＮ膜よりなるマスク層１４を除去し、次に図４（Ｅ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７をエピタキシャル成長させる。次にｎ型ＧａＡｓ半導体基板１を研磨して厚みを１００μｍ程度まで薄くし、裏面電極１０及び表面電極１１を形成して、図３に示すような半導体レーザ装置が作製される。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２２８１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図４（Ｃ）に示すｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓ電流狭窄層６を成膜工程において、エッチングストッパ層５上に単結晶の電流狭窄層６を堆積するが、この時、マスク層１４上には僅かではあるが不要な多結晶のＡｌＧａＡｓ膜が堆積してしまう。従って、このマスク層１４上に堆積した多結晶のＡｌＧａＡｓ膜をフッ酸系エッチング液を用いたウエットエッチングで除去する必要がある。この際、多結晶ＡｌＧａＡｓ膜は組成が乱れた結晶であるので、制御性良くエッチングするのは非常に困難であり、このため、エッチング時に電流狭窄層６のリッジ部１３の側面に接した部分、もしくはリッジ部１３の側面（図中、Ａ部で示される）そのものまでエッチングによって除去されてしまう場合がある。この結果、電流狭窄層６における電流狭窄効果が低減してしまい、発振閾値電流を上昇させるなど、半導体レーザ装置の特性に悪影響を与える、という問題が生じた。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、リッジ部の側面の電流狭窄層がエッチングされることを防止してこの理想的な形状を維持することができる半導体レーザ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る発明は、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、エッチングストッパ層とを順次積層し、前記エッチングストッパ層上の一部に、第２導電型の第２クラッド層と第２導電型のキャップ層との積層構造よりなるストライプ状のリッジ部を形成し、前記リッジ部以外の前記エッチングストッパ層上に前記リッジ部を挟むようにして第１導電型の電流狭窄層を形成し、前記リッジ部と前記電流狭窄層の上に第２導電型のコンタクト層を形成してなる半導体レーザ装置において、前記電流狭窄層が、第１導電型の第１電流ブロック層と、前記第１電流ブロック層をエッチング時に保護する第１導電型の保護キャップ層と、第１導電型の第２電流ブロック層との積層構造よりなることを特徴とする半導体レーザ装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体レーザ装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
リッジ部の側面の電流狭窄層がエッチングされて理想的な形状を維持できなくなることを防止できる。従って、リッジ部の側面の電流狭窄層を理想的形状で形成できるので、安定した発振閾値電流を備えた半導体レーザ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る半導体レーザ装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明の半導体レーザ装置を示す断面図、図２は図１に示す半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。まず、図１を参照して本発明の半導体レーザ装置ＬＤの各部の説明をする。
図中、２１はｎ型ＧａＡｓよりなる半導体基板、２２はｎ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓよりなる第１導電型のクラッド層、２３は活性層、２４はｐ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓよりなる第１導電型の第１クラッド層、２５はｐ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓよりなるエッチングストッパ層、２６はｐ型Ａｌ０．５ Ｇａ０．５ Ａｓよりなる第２導電型の第２クラッド層、２７はｐ型ＧａＡｓよりなる第２導電型のキャップ層、２８はｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓよりなる第１導電型の第１電流ブロック層、２９はｎ型ＧａＡｓよりなる第１導電型の保護キャップ層、３０はｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓよりなる第１導電型の第２電流ブロック層、３１はｐ型ＧａＡｓよりなるコンタクト層、３２は裏面電極、３３は表面電極、３５は上記第２クラッド層２６とキャップ層２７の積層構造よりなるリッジ部、３６は上記第１電流ブロック層２８と、保護キャップ層２９と、第２電流ブロック層３０との積層構造よりなる本発明の特徴とする第１導電型の電流狭窄層であり、この電流狭窄層３６は、リッジ部３５を挟み込むようにして形成されている。また、ここでは上記活性層２３は、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ膜、Ａｌ０．１ Ｇａ０．９ Ａｓ膜及びＡｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ膜の３層の積層構造よりなる単一量子井戸活性層として形成されている。
【００１１】
次に、上記半導体レーザ装置ＬＤの製造方法について説明する。
まず図２（Ａ）に示すように、不純物濃度が１〜３×１０１８ｃｍ−３であるｎ型ＧａＡｓの半導体基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法により厚さ２μｍの不純物濃度が３×１０１７ｃｍ−３であるｎ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓクラッド層２２、厚さ７０ÅであるＡｌ０．３ ５Ｇａ０．６５Ａｓ膜と、厚さ７０ÅであるＡｌ０．１ Ｇａ ０．９Ａｓ膜と、厚さ７０ÅであるＡｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ膜との３層構造からなる単一量子井戸型の活性層２３、厚さ０ .２μｍの不純物濃度が３×１０１７ｃｍ−３であるｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第１クラッド層２４、厚さ０ .０２μｍの不純物濃度が３×１０１７ｃｍ−３であるｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストッパ層２５、厚さ１ .５μｍの不純物濃度が３×１０１７ｃｍ−３であるｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層２６、厚さ０ .２μｍの不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３であるｐ型ＧａＡｓキャップ層２７を、それぞれ順次エピタキシャル成長させる。
【００１２】
次に図２（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２７上にストライプ状のフォトレジストパターンを形成し、このフォトレジストをマスクとして硫酸系及び酒石酸系エッチング液により上記ｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層２６及びｐ型ＧａＡｓキャップ層２７をエッチングして除去する。このときｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストッパ層２５の表面が露出した時点で、このエッチングは自動的に停止することになる。これにより図２（Ｂ）に示したように、ｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層２６及びｐ型ＧａＡｓキャップ層２７からなるストライプ状のリッジ部３５が形成される。
【００１３】
次に上記フォトレジストを除去した後、図２（Ｃ）に示すように、ｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストッパ層２５の表面上及び上記リッジ部３５の側面に、ＭＯＣＶＤ法により厚さ０ .８μｍの不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３であるｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓ第１電流ブロック層２８、厚さ４０Åの不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３であるｎ型ＧａＡｓ保護キャップ層２９、厚さ０ .８μｍの不純物濃度が１×１０１８ｃｍ−３であるｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓ第２電流ブロック層３０を、それぞれ順次成長する。この際、上記リッジ部３５の上面側にも、ｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓ膜を主体としてｎ型ＧａＡｓを僅かに含む不要な膜３０ａが僅かな厚さで形成されることになる。
【００１４】
次にリッジ部３５の上面を除く他の全ての領域に、フォトリソグラフィ法を用いてフォトレジストのマスク層を形成し、このマスク層をマスクとしてリッジ部３５の上面に堆積したｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓを主体とする不要な膜３０ａをフッ酸水でエッチングして除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２７の表面を露出させ、上記フォトレジストのマスク層を除去する(図２（Ｄ）参照）。
この際、不要な膜３０ａ中に僅かに含まれるｎ型ＧａＡｓも除去するために、ｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓのみならずｎ型ＧａＡｓも除去できるエッチング液、例えばリン酸化水をエッチングの初期に、上記フッ酸水に代えて用いるのがよい。そして、上記不要な膜３０ａ中のｎ型ＧａＡｓ膜が除去された頃に、リン酸過水に代えて上記フッ酸水を用いて不要な膜３０ａ中のｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓをエッチングして完全に除去する。
【００１５】
このエッチング処理においては、マスク層の位置合わせを精度良く行っても、エッチングの進行に従ってｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓが除去されていくのでエッチング液が僅かに周辺部に広がり、この結果、リッジ部３５の側面上に形成されていたｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓ第２電流ブロック層３０が僅かに削り取られて凹部４０が生じることは避けることができない。
【００１６】
しかしながら、本発明の場合には、電流狭窄層３６を、ｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓ第１電流ブロック層２８、厚さの薄いｎ型ＧａＡｓ保護キャップ層２９及びｎ型Ａｌ０．７ Ｇａ０．３ Ａｓ第２電流ブロック層３０よりなる３層構造にしており、そして上記保護キャップ層２９はフッ酸水ではエッチングされないｎ型ＧａＡｓにより形成しているので、この下層がエッチングされないように保護膜として機能することになる。
次に図２（Ｅ）示すように、ＭＯＣＶＤ法により厚さ３μｍの不純物濃度が１×１０１９ｃｍ−３であるｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１をエピタキシャル成長させる。更に図２（Ｆ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ半導体基板２１を１００μｍ程度に研磨した後、裏面電極３２及び表面電極３３を形成し、図１に示すような半導体レーザ装置ＬＤを完成する。
【００１７】
このように本発明においてはリッジ部３５上に堆積したｎ型  Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓを主体とする不要な膜３０ａを除去する際、フッ酸水でエッチングされないｎ型ＧａＡｓ保護キャップ層２９の表面でエッチングが停止するため、リッジ部３５の側面のｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓ第１電流ブロック層２８及びリッジ部３５を構成するｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層２６はエッチングされることがなく、電流狭窄層３６の形状を理想的な形状に維持することができる。また、このｎ型ＧａＡｓ保護キャップ層２９の厚さは例えば４０Å程度であって、極めて薄いため、この層による光学的吸収損失は非常に低く抑えられるので特性上に悪影響を及ぼすこともない。従って本実施例に示した半導体レーザ装置によれば、良好なレーザ特性を得ることができる。
【００１８】
尚、本実施例では化合物半導体（ＡｌＧａＡｓ）中のＡｌとＧａの原子量の比が種々示されているが、ここで示された原子量比に限定されないのは勿論である。例えば、各クラッド層２２、２４、２６の構成材料の化学式はＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ（Ｘ＜０．６）として表され、また第１及び第２電流ブロック層２８、３０の構成材料の化学式はＡｌｘ Ｇａ１−ｘ Ａｓ（０．６≦Ｘ）として表される。更に、保護キャップ層２８の厚さも薄い方が好ましく、例えば５０Å以下がより好ましい。
【００１９】
更には、活性層２３の構成は、単一量子井戸型に限定されず、多量子井戸型としてもよい。また、本実施例では、第１導電型としてｎ型を用い、第２導電型としてｐ型を用いたが、これらを逆の型とし、第１導電型としてｐ型を用い、第２導電型としてｎ型を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の半導体レーザ装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３】従来の半導体レーザ装置の一例を示す断面図である。
【図４】図３に示す半導体レーザ装置の製造工程図である。
【符号の説明】
【００２１】
２１…ｎ型ＧａＡｓ半導体基板、２２…ｎ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓクラッド層、２３…活性層、２４…ｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第１クラッド層、２５…ｐ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓエッチングストッパ層、２６…ｐ型Ａｌ ０．５Ｇａ０．５ Ａｓ第２クラッド層、２７…ｐ型ＧａＡｓキャップ層、２８…ｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓ第１電流ブロック層、２９…ｎ型ＧａＡｓ保護キャップ層、３０…ｎ型Ａｌ ０．７Ｇａ０．３ Ａｓ第２電流ブロック層、３１…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、３２…裏面電極、３３…表面電極、３５…リッジ部、３６…第１導電型の電流狭窄層、ＬＤ…半導体レーザ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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