(57)【要約】【課題】  ＨＦ系エッチャントで容易に鏡面のＡlＧaＡs選択エッチングを可能にする。【解決手段】  ｎ型ＧaＡsバッファ層２２上に先に形成する第１半導体レーザ３９のｎ型ＡlＧaＡsクラッド層を、第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３と第１ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.４２５)クラッド層２４との２層構造に成す。こうして、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２側に位置する第２ｎ型クラッド層２３をＨＦでエッチング除去する際に、第２ｎ型クラッド層２３のＡl混晶比はｘ＝０.５００であるため白濁が起こらず、鏡面エッチングが可能である。また、ＧaＡsに対して選択性があるため、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２でエッチングが自動的に停止する。その場合でも、ＡlＧaＡs多重量子井戸活性層２５側の第１ｎ型クラッド層２４のＡl混晶比はｘ＝０.４２５であるため、垂直方向放射角θ⊥を３６度に合わせて楕円率改善を図ることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に成長した半導体層で構成されると共に、互いに異なる発振波長を有する複数のレーザ構造を備えた半導体レーザ素子において、
少なくとも１つのレーザ構造は、
第１導電型クラッド層,活性層および第２導電型クラッド層を含んで構成されると共に、
上記活性層よりも上記基板側に位置する上記第１導電型クラッド層は、組成の異なる２以上の層で構成されている
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ素子において、
上記基板はＧaＡsで構成されており、
上記第１導電型クラッド層,活性層および第２導電型クラッド層を含んで構成された少なくとも１つのレーザ構造は、ＡlＧaＡs系の材料で構成されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体レーザ素子において、
上記少なくとも１つのレーザ構造の第１導電型クラッド層は、Ａl混晶比をｘ（０＜ｘ＜１)としてＡlxＧa1-xＡsで表されるＡlＧaＡs系材料で成る２以上の層で構成されており、
上記２以上の層のうち上記基板に最も近い層のＡl混晶比ｘは、その直上の層のＡl混晶比ｘよりも高くなっている
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体レーザ素子において、
上記基板に最も近い層のＡl混晶比ｘは０.４５以上であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体レーザ素子において、
上記基板に最も近い層の層厚が０.２μm以上であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項６】
ＧaＡa基板上に第１のレーザ構造用のＡlＧaＡs系材料を積層し、この積層されたＡlＧaＡs系材料における上記第１のレーザ構造として必要の無い領域を除去し、上記ＡlＧaＡs系材料が除去された領域に上記第１のレーザ構造の発振波長とは異なる発振波長を有する第２のレーザ構造を形成する請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法であって、
上記ＡlＧaＡs系材料の積層に先立って、ＧaＡa基板上に上記第１導電型のＧaＡaバッファ層を形成し、
上記第１導電型ＧaＡaバッファ層上に形成されたＡlＧaＡs系材料における上記第１のレーザ構造として必要の無い領域を除去する際に、上記ＡlxＧa1-xＡs系材料で構成された第１導電型クラッド層のうちの上記ＧaＡa基板に最も近い層を、ＨＦによって上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までエッチング除去する
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第１導電型クラッド層のうち上記ＧaＡa基板に最も近い層を上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までエッチング除去した後に、上記第１導電型ＧaＡsバッファ層をエッチング除去することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項８】
請求項６あるいは請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第１導電型クラッド層のうち上記ＧaＡa基板に最も近い層に対する上記ＨＦによる上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までのエッチング除去に先立って、上記ＧaＡa基板に最も近い層の途中までをＡlＧaＡs系材料に対して選択性のないエッチャントでエッチングす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、１つの基板上に波長の異なる複数の半導体レーザが形成された半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、動画の記録/再生が可能な光ディスクとしてＤＶＤ(デジタル多目的ディスク)が広く使われるようになったが、従来のＣＤ(コンパクトディスク)に記録された情報の記録/再生も利用できるドライブ装置がユーザから望まれている。ＤＶＤの記録/再生には発振波長が６５０nm帯の赤色レーザ素子が必要であり、ＣＤの記録/再生には発振波長が７８０nm帯の赤外レーザ素子が必要である。従来は、赤色レーザと赤外レーザとで夫々ディスクリートに光ピックアップが構成されていたため、ピックアップの小型化や低価格化が困難であった。そこで、１つのレーザパッケージで赤色および赤外の両方のレーザ発振が可能なレーザ素子が求められている。
【０００３】
このような１つのレーザパッケージで赤および赤外のレーザ発振が可能なレーザとして、赤色のレーザチップと赤外のレーザチップとを１つのパッケージに組み込んだハイブリッド型の多波長レーザと、１つの基板上に赤色を発振させるレーザ構造と赤外を発振させるレーザ構造とを作り込んだモノリシック型の多波長レーザ素子とが提案されている。そのうち、上記ハイブリッド型多波長レーザ素子は、２つのレーザチップを１つのパッケージに組み込むために２つの発光点位置の精度を上げることが困難である。そのために、発光点位置精度の高いモノリシック型の多波長レーザ素子が広く使われている。  
【０００４】
上記モノリシック型のレーザ素子の断面を図９に示す。図９は、第１半導体レーザ１７がＡlＧaＡs系からなり、第２半導体レーザ１８がＡlＧaＩnＰ系材料からなるモノリシック型レーザ素子であり、このレーザ素子の製造方法は、例えば特許文献１に開示されている。以下、簡単に説明する。
【０００５】
先ず、図１０(a)に示すように、ｎ型ＧaＡs基板１上に、順次ｎ型ＧaＡsバッファ層２,ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層３,活性層(発振波長７８０nmの多重量子井戸構造)４,ｐ型ＡlＧaＡsクラッド層５及びｐ型ＧaＡsキャップ層６を積層して、後に上記第１半導体レーザ１７となる半導体積層物を形成する。次に、第１半導体レーザ１７として残す領域をレジスト膜等でパターニングした後に、硫酸系の無選択エッチングおよびＨＦ系のＡlＧaＡs選択エッチング等のウェットエッチングによって、図１０(b)に示すように、上記ｐ型ＧaＡsキャップ層６からｎ型ＡlＧaＡsクラッド層３までを除去する。
【０００６】
次に、図１１(c)に示すように、第２半導体レーザ１８を形成するために、全体に、ｎ型ＩnＧaＰバッファ層８,ｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層９,活性層(発振波長６５０nmの多重量子井戸構造)１０,ｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層１１およびｐ型ＧaＡsキャップ層１２を順次積層する。次に、第２半導体レーザ１８として残す領域をレジスト膜等で保護した後、図１１(d)に示すように、第１半導体レーザ１７上および第１,第２半導体レーザ１７,１８間の素子分離部に積層されている第２半導体レーザ１８用の不要な半導体積層物をエッチング除去する。その結果、ｎ型ＧaＡs基板１およびｎ型ＧaＡsバッファ層２を残して、第１半導体レーザ１７の領域と第２半導体レーザ１８の領域とが分離される。
【０００７】
続いて、図１１(e)に示すように、第１半導体レーザ１７におけるｐ型ＧaＡsキャップ層６からｐ型クラッド層５の途中までをエッチング除去してストライプ状のリッジ構造を形成する。同様に、第２半導体レーザ１８におけるｐ型ＧaＡsキャップ層１２からｐ型クラッド層１１の途中までをエッチング除去してストライプ状のリッジ構造を形成する。そうした後、全体にｎ型ＧaＡs電流狭窄層１３を積層させる。そして、図１２(f)に示すように、第１,第２半導体レーザ１７,１８のリッジストライプ上および上記素子分離部における不要なｎ型ＧaＡs電流狭窄層１３をエッチング除去した後、第１,第２半導体レーザ１７,１８のリッジストライプ上からｎ型ＧaＡs電流狭窄層１３上に掛けてｐ型ＡuＺu/Ａu電極１４,１５を形成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板１の裏面側にｎ型ＡuＧe/Ｎi電極１６を形成する。
【０００８】
こうして、上記ＡlＧaＡs系からなる第１半導体レーザ１７とＡlＧaＩnＰ系材料からなる第２半導体レーザ１８とを有するモノリシック型レーザ素子が形成される。
【０００９】
しかしながら、上記従来のモノリシック型レーザ素子の製造方法には、以下のような問題がある。すなわち、上記第１半導体レーザ１７用の半導体積層物をｎ型ＧaＡsバッファ層２上に積層した後に、第２半導体レーザ１８用の半導体積層物を積層するために、上記第１半導体レーザ１７用の半導体積層物のうち第１半導体レーザ１７として不要な領域をエッチング除去する必要がある。
【００１０】
その際に、上記第１半導体レーザ１７がＡlＧaＡs系材料である場合には、ＨＦ系のＡlＧaＡs選択エッチングでｎ型ＡlＧaＡsクラッド層３をエッチングしてｎ型ＧaＡsバッファ層２を表面に出す。ところが、第２半導体レーザ１８用の半導体積層物はｎ型ＧaＡsバッファ層２上に積層されるため、下地となるｎ型ＧaＡsバッファ層２は平坦である必要があり、ＨＦ系エッチャントを用いるｎ型ＡlＧaＡsクラッド層３の選択エッチングは鏡面エッチングである必要がある。これは、通常、半導体レーザは、基板上にエピタキシャル成長を行って形成するために、下地となるｎ型ＧaＡsバッファ層２が平坦でない場合には、成長不良によってレーザ素子の信頼性低下や特性不良を引き起こす可能性があるためである。
【００１１】
図１３に、ＨＦにおけるＡlxＧa1-xＡsのＡl混晶比に対するエッチングレート依存性を示す。図１３より、Ａl混晶比が低下するに伴ってエッチングレートが低下し、Ａl混晶比がｘ＝０.４５０を下回るとエッチング面が白濁して表面荒れが発生する。したがって、ＧaＡsとの選択性を保ちつつ鏡面エッチングを行うためには、ＡlＧaＡsのＡl混晶比が少なくともｘ＝０.４５０以上でなければならない。
【００１２】
一方において、半導体レーザは、屈折率の高い活性層に対する光閉じ込めを行うために、屈折率が低いクラッド層で活性層を挟み込むダブルへテロ(ＤＨ)構造を有している。そして、ＡlＧaＡs系材料の場合には、Ａl混晶比を変えることで屈折率を変えている。また、レーザ素子に垂直方向の放射角(θ⊥)を合わせ込むために、上記クラッド層３,５のＡl混晶比を調整する。図９に示すようなリッジストライプ構造のｐ型クラッド層５には一般的にＡl混晶比ｘ＝０.５が用いられる。これは、リッジストライプ構造をＨＦ系エッチャントを用いて形成する場合に、プロセスの容易性からｐ型クラッド層５のＡl混晶比がｘ＝０.５となるためである。
【００１３】
ところで、上述したように、レーザ素子に垂直方向の放射角θ⊥を合わせ込むためには、上記ｎ型クラッド層のＡl混晶比を調整する必要がある。図１４に、ｎ型クラッド層のＡl混晶比に対するθ⊥依存性を示す。例えば、楕円率改善のためにθ⊥＝３６度を実現しようとした場合、Ａl混晶比は約ｘ＝０.４２５となる。しかしながら、Ａl混晶比がｘ＝０.４５０を下回る場合には、上述したようにＨＦによる鏡面の選択エッチングが困難となり、モノリシック型半導体レーザの形成が難しくなる。
【特許文献１】特開２０００‐２４４０６０号公報
【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、モノリシック型多波長半導体レーザにおいてＡlＧaＡs系材料で構成される赤外レーザ部の不要な部分をエッチングする場合に、Ａl混晶比がｘ＝０.４５０以下の層が含まれる場合であってもＨＦ系エッチャントで容易に鏡面のＡlＧaＡs選択エッチングが可能である半導体レーザ素子およびそ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、この発明の半導体レーザ素子は、同一基板上に成長された半導体層で構成されると共に、互いに異なる発振波長を有する複数のレーザ構造を備えた半導体レーザ素子において、少なくとも１つのレーザ構造は、第１導電型クラッド層,活性層および第２導電型クラッド層を含んで構成されると共に、上記活性層よりも上記基板側に位置する上記第１導電型クラッド層は、組成の異なる２以上の層で構成されている。
【００１６】
上記構成によれば、同一基板上に形成される複数のレーザ構造のうちの少なくとも１つのレーザ構造における第１導電型クラッド層は、組成の異なる２以上の層で構成されている。したがって、当該第１導電型クラッド層は、その一側に位置する上記基板やその基板上に形成されるバッファ層に対する特性と、他側に位置する上記活性層および第２導電型クラッド層とで成るレーザ発振部としての特性とを、最適に発揮することが可能になる。
【００１７】
また、１実施例の半導体レーザ素子では、上記基板は,ＧaＡsで構成されており、上記第１導電型クラッド層,活性層および第２導電型クラッド層を含んで構成された少なくとも１つのレーザ構造は,ＡlＧaＡs系の材料で構成されている。
【００１８】
この実施例によれば、上記基板はＧaＡsで構成されており、上記少なくとも１つのレーザ構造はＡlＧaＡs系の材料で構成されている。したがって、ＧaＡs基板上に形成されたレーザ構造用のＡlＧaＡs系材料における不要な領域を除去する場合に、ＧaＡsに対して選択性があるＨＦを用いた上記ＡlＧaＡs系材料の選択エッチングが可能になる。
【００１９】
また、１実施例の半導体レーザ素子では、上記少なくとも１つのレーザ構造の第１導電型クラッド層はＡl混晶比をｘ(０＜ｘ＜１)としてＡlxＧa1-xＡsで表されるＡlＧaＡs系材料で成る２以上の層で構成されており、上記２以上の層のうち上記基板に最も近い層のＡl混晶比ｘはその直上の層のＡl混晶比ｘよりも高くなっている。
【００２０】
この実施例によれば、ＡlxＧa1-xＡs系材料で成る第１導電型クラッド層のうち上記基板に最も近い層のエッチングレートが高められる。したがって、ＧaＡsとの選択性を保ちつつ鏡面エッチングが可能になる。
【００２１】
また、１実施例の半導体レーザ素子では、上記基板に最も近い層のＡl混晶比ｘは０.４５以上である。
【００２２】
この実施例によれば、上記ＨＦを用いて上記ＡlＧaＡs系材料を選択エッチングする場合に、エッチング面に表面あれが発生せず、ＧaＡs基板あるいはその上に形成されているＧaＡsバッファ層に対して選択性のある鏡面エッチングが行われる。したがって、次のレーザ構造用の半導体材料を成長する際に成長不良が起きず、形成されるレーザ構造の特性不良を無くして信頼性が高められる。
【００２３】
また、１実施例の半導体レーザ素子では、上記基板に最も近い層の層厚が０.２μm以上である。
【００２４】
この実施例によれば、上記ＡlＧaＡs系の材料で構成された第１導電型クラッド層,活性層および第２導電型クラッド層に対して無選択エッチングを行う場合に、無選択エッチャントのエッチングレートにばらつきがあったとしても、上記第１導電型クラッド層には、後に上記選択エッチングが行われる層が残ることになる。したがって、光閉じ込めを行うクラッド層のＡl混晶比を任意に選んでもエッチングが可能になり、設計の自由度が増す。
【００２５】
また、この発明の半導体レーザ素子の製造方法は、ＧaＡa基板上に第１のレーザ構造用のＡlＧaＡs系材料を積層し、この積層されたＡlＧaＡs系材料における上記第１のレーザ構造として必要の無い領域を除去し、上記ＡlＧaＡs系材料が除去された領域に上記第１のレーザ構造の発振波長とは異なる発振波長を有する第２のレーザ構造を形成して、この発明の半導体レーザ素子を製造する際に、上記ＡlＧaＡs系材料の積層に先立ってＧaＡa基板上に上記第１導電型のＧaＡaバッファ層を形成し、上記第１導電型ＧaＡaバッファ層上に形成されたＡlＧaＡs系材料における上記第１のレーザ構造として必要の無い領域を除去する際に,上記ＡlxＧa1-xＡs系材料で構成された第１導電型クラッド層のうち上記ＧaＡa基板に最も近く且つＡl混晶比ｘが直上の層よりも高い層をＨＦによって上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までエッチング除去する。
【００２６】
上記構成によれば、上記第１導電型クラッド層のうち上記基板に最も近い層をＨＦによってエッチング除去する場合に、高いエッチングレートでのエッチングが行われて、ＧaＡsとの選択性を保ちつつ鏡面エッチングが可能になる。したがって、次のレーザ構造用の半導体材料を成長する際に成長不良が起きず、形成されるレーザ構造の特性不良を無くして信頼性を高めることが可能になる。
【００２７】
また、１実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第１導電型クラッド層のうち上記ＧaＡa基板に最も近い層を上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までエッチング除去した後に、上記第１導電型ＧaＡsバッファ層をエッチング除去する。
【００２８】
上記構成によれば、上記第１導電型クラッド層における上記基板に最も近い層をエッチング除去する際にエッチングストップ層として機能する上記第１導電型ＧaＡsバッファ層には、結晶性を低下させる酸素等の不純物が混入している可能性がある。したがって、次のレーザ構造用の半導体材料を成長させる前に上記第１導電型ＧaＡsバッファ層を除去することによって、次に形成されるレーザ構造の結晶性が高められる。
【００２９】
また、１実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第１導電型クラッド層のうちの上記ＧaＡa基板に最も近い層に対する上記ＨＦによる上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までのエッチング除去に先立って、上記ＧaＡa基板に最も近い層の途中までをＡlＧaＡs系材料に対して選択性のないエッチャントでエッチングする。
【００３０】
この実施例によれば、ＡlＧaＡs系の材料で形成された上記第２導電型クラッド層,活性層および第１導電型クラッド層の上記ＧaＡa基板に最も近い層の途中までが、無選択エッチングによって一括してエッチング除去される。
【発明の効果】
【００３１】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ素子は、同一基板上に形成される少なくとも１つのレーザ構造における第１導電型クラッド層を、組成の異なる２以上の層で構成したので、当該第１導電型クラッド層は、その一側に位置する上記基板やその基板上に形成されるバッファ層に対する特性と、他側に位置する上記活性層および第２導電型クラッド層とで成るレーザ発振部としての特性とを、最適に発揮することができる。
【００３２】
具体的に言えば、上記基板をＧaＡsで構成し、上記第１導電型クラッド層,活性層及び第２導電型クラッド層を含む少なくとも１つのレーザ構造をＡlＧaＡs系の材料で構成し、上記第１導電型クラッド層を構成する２以上の層のうち上記基板に最も近い層のＡl混晶比ｘは０.４５以上であり且つ直上の層よりも高くした場合には、ＧaＡs基板上に形成されたＡlＧaＡs系材料における不要な領域をエッチング除去する場合に、ＨＦを用いて、ＧaＡs基板またはその上に形成されているＧaＡsバッファ層に対して選択性のある鏡面エッチングが可能になる。したがって、次のレーザ構造用の半導体材料を成長する際の成長不良を防止し、形成されるレーザ構造の特性不良を無くして信頼性を高めることができる。これに対して、上記第１導電型クラッド層を構成する２以上の層のうち上記活性層に最も近い層のＡl混晶比ｘを０.４２５(＜０.４５)として、垂直放射角を３６度に合わせて楕円率改善を図ることができるのである。
【００３３】
また、この発明の半導体レーザ素子の製造方法は、ＧaＡa基板上に第１導電型ＧaＡaバッファ層を形成し、この第１導電型ＧaＡaバッファ層上に積層された第１のレーザ構造用のＡlＧaＡs系材料における不必要な領域を除去する際には、ＡlxＧa1-xＡs系材料で構成された第１導電型クラッド層のうち上記ＧaＡa基板に最も近く且つＡl混晶比ｘが直上の層より高い層を、ＨＦによって上記第１導電型ＧaＡaバッファ層との境界までエッチング除去するので、高いエッチングレートによってＧaＡsとの選択性を保ちつつ鏡面エッチングを行うことができる。
【００３４】
したがって、次のレーザ構造用の半導体材料を成長する場合の成長不良を防止し、形成されるレーザ構造の特性不良を無くして信頼性を高めることができる。
【００３５】
さらに、結晶性を低下させる酸素等の不純物が混入している可能性のある上記第１導電型ＧaＡsバッファ層を、次のレーザ構造用の半導体材料を成長させる前に除去すれば、次に形成されるレーザ構造の結晶性を高めることができる。
【００３６】
すなわち、上記各発明によれば、モノリシック型多波長半導体レーザ素子の製造方法においてＡlＧaＡs系材料のエッチングが容易になり、信頼性が良く安定した特性を有する半導体レーザ素子を実現できる。また、ＡlＧaＡs系のレーザ構造におけるＡl混晶比を任意に設定することができ、設計の自由度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
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。
【００３８】
・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断面図を示す。本実施の形態は、第１のレーザ構造をＡlＧaＡs系赤外レーザで構成し、第２のレーザ構造をＡlＧaＩnＰ系赤色レーザで構成した、モノリシック型２波長半導体レーザ素子に関する。図２〜図４は、本半導体レーザ素子の製造工程における断面図を示す。以下、図２〜図４に従って、本実施の形態におけるモノリシック型２波長半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００３９】
先ず、図２(a)に示すように、ｎ型ＧaＡs基板２１上に、膜厚０.５μmのＳiドープｎ型ＧaＡsバッファ層２２、膜厚０.２μmの第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３、膜厚１.６μmの第１ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.４２５)クラッド層２４、ノンドープＡlＧaＡs多重量子井戸活性層２５、膜厚１.２μmのｐ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２６、膜厚が０.８μmのｐ型ＧaＡsキャップ層２７を、ＭＯＣＶＤ(有機金属化学気相成長)法によって順次積層する。
【００４０】
次に、上記第１のレーザ構造として必要な領域をレジスト２８等でマスキングし、不要な領域をエッチングによって除去する。先ず、ＡlＧaＡs系材料に対して選択性のないエッチャント(例えば、硫酸:過水:水＝１:８:５０の硫酸系エッチャント)を用いて、図２(b)に示すように、ｐ型ＧaＡsキャップ層２７から第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３の中央付近までエッチングする。続いて、図３(c)に示すように、第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３の残りの層をＨＦでエッチング除去する。
【００４１】
この場合、上記第２ｎ型クラッド層２３のＡl混晶比はｘ＝０.５００であるためにＨＦによる白濁が起こらず、鏡面エッチングが可能である。また、上記ＨＦはＧaＡsに対して選択性があるため、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２でエッチングが自動的に停止する。
【００４２】
次に、図３(d)に示すように、上記レジスト２８を除去し、上記第２のレーザ構造として、膜厚０.２５μmのｎ型ＧaＡsバッファ層２９、膜厚０.２５μmのｎ型ＩnＧaＰバッファ層３０、膜厚１.３μmのｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３１、活性層(発振波長６５０nmの多重量子井戸構造)３２、膜厚１.２μmのｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３３、膜厚０.８μmのｐ型ＧaＡsキャップ層３４を、ＭＯＣＶＤ法によって順次積層する。
【００４３】
次に、上記第２のレーザ構造として必要な領域をレジスト膜等で保護した後、図３(e)に示すように、上記第１のレーザ構造でなる第１半導体レーザ３９上および第１,第２半導体レーザ３９,４０間の素子分離部に積層された不要な第２の半導体レーザ構造をエッチング除去する。その結果、ｎ型ＧaＡs基板２１およびｎ型ＧaＡsバッファ層２２を残して、第１半導体レーザ３９の領域と第２半導体レーザ４０の領域とが分離される。
【００４４】
続いて、図４(f)に示すように、第１半導体レーザ３９におけるｐ型ＧaＡsキャップ層２７からｐ型クラッド層２６の途中までをエッチング除去してストライプ状のリッジ構造を形成する。同様に、第２半導体レーザ４０におけるｐ型ＧaＡsキャップ層３４からｐ型クラッド層３３の途中までをエッチング除去してストライプ状のリッジ構造を形成する。そうした後、全体にｎ型ＧaＡs電流狭窄層３５を積層させる。そして、図４(g)に示すように、第１,第２半導体レーザ３９,４０のリッジストライプ上および上記素子分離部における不要なｎ型ＧaＡs電流狭窄層３５をエッチング除去した後、第１,第２半導体レーザ３９,４０のリッジストライプ上からｎ型ＧaＡs電流狭窄層３５上に掛けてｐ型ＡuＺu/Ａu電極３６,３７を形成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板２１の裏面側にｎ型ＡuＧe/Ｎi電極３８を形成する。
【００４５】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記ｎ型ＧaＡsバッファ層２２上に先に形成される第１半導体レーザ３９のｎ型ＡlＧaＡsクラッド層を、上記ｎ型ＧaＡsバッファ層２２側の第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３とＡlＧaＡs多重量子井戸活性層２５側の第１ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.４２５)クラッド層２４との２層構造に成している。
【００４６】
したがって、上記ｎ型ＧaＡsバッファ層２２側に位置する第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３をＨＦでエッチング除去する際に、第２ｎ型クラッド層２３のＡl混晶比はｘ＝０.５００であるからＨＦによる白濁が起こらず、鏡面エッチングが可能である。また、上記ＨＦはＧaＡsに対して選択性があるため、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２でエッチングが自動的に停止させることができる。その場合でも、上記ＡlＧaＡs多重量子井戸活性層２５側の第１ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.４２５)クラッド層２４のＡl混晶比はｘ＝０.４２５であるから、レーザ素子に垂直方向の放射角θ⊥を３６度に合わせて、楕円率改善を図ることができるのである。
【００４７】
また、上記ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層のうちｎ型ＧaＡs基板２１に近い側の層である第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層２３の層厚を０.２μmとしている。このように、ｎ型クラッド層のうち基板２１に最も近い層の膜厚を０.２μm以上にすることによって、ｐ型ＧaＡsキャップ層２７から第２ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３の中央付近までをエッチングする場合に、硫酸系等の無選択エッチャントのエッチングレートにばらつきがあっても、第２ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３に対して後にＡlＧaＡs選択エッチングを行う層を残すことができるのである。
【００４８】
・第２実施の形態
図５は、本実施の形態の半導体レーザ素子における断面図を示す。本実施の形態は、上記第１実施の形態の場合と同様に、第１のレーザ構造をＡlＧaＡs系赤外レーザで構成し、第２のレーザ構造をＡlＧaＩnＰ系赤色レーザで構成した、モノリシック型２波長半導体レーザ素子に関する。図６〜図８は、本半導体レーザ素子の製造工程における断面図を示す。以下、図６〜図８に従って、本実施の形態におけるモノリシック型２波長半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００４９】
先ず、図６(a)に示すように、ｎ型ＧaＡs基板４１上に、膜厚０.５μmのＳiドープｎ型ＧaＡsバッファ層４２、膜厚０.２μmの第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層４３、膜厚１.６μmの第１ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.４２５)クラッド層４４、ノンドープＡlＧaＡs多重量子井戸活性層４５、膜厚１.２μmのｐ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層４６、膜厚が０.８μmのｐ型ＧaＡsキャップ層４７を、ＭＯＣＶＤ法によって順次積層する。
【００５０】
次に、上記第１のレーザ構造として必要な領域をレジスト４８等でマスキングし、不要な領域をエッチングによって除去する。先ず、ＡlＧaＡs系材料に対して選択性のないエッチャント(例えば、硫酸:過水:水＝１:８:５０の硫酸系エッチャント)を用いて、図６(b)に示すように、ｐ型ＧaＡsキャップ層４７から第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層４３の中央付近までエッチングする。続いて、図６(c)に示すように、第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層４３の残りの層をＨＦでエッチング除去する。
【００５１】
この場合、上記第２ｎ型クラッド層４３のＡl混晶比はｘ＝０.５００であるためにＨＦによる白濁が起こらず、鏡面エッチングが可能である。また、上記ＨＦはＧaＡsに対して選択性があるため、ｎ型ＧaＡsバッファ層４２でエッチングが自動的に停止する。
【００５２】
次に、図７(d)に示すように、上記ｎ型ＧaＡsバッファ層４２を硫酸系エッチャントでエッチング除去する。ｎ型ＧaＡsバッファ層４２中には結晶性を低下させる酸素等の不純物が混入している可能性がある。したがって、第２のレーザ構造を再成長させる前に、ｎ型ＧaＡsバッファ層４２をエッチング除去した方が第２のレーザ構造の結晶性がよくなる。
【００５３】
そうした後、図７(e)に示すように、上記レジスト４８を除去し、上記第２のレーザ構造として、膜厚０.５μmのｎ型ＧaＡsバッファ層４９、膜厚０.５μmのｎ型ＩnＧaＰバッファ層５０、膜厚が１.３μmのｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層５１、活性層(発振波長６５０nmの多重量子井戸構造)５２、膜厚が１.２μmのｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層５３、膜厚０.８μmのｐ型ＧaＡsキャップ層５４を、ＭＯＣＶＤ法によって順次積層する。
【００５４】
次に、上記第２のレーザ構造として必要な領域をレジスト膜等で保護した後、図７(f)に示すように、上記第１のレーザ構造でなる第１半導体レーザ５９上および第１,第２半導体レーザ５９,６０間の素子分離部に積層された不要な第２の半導体レーザ構造をエッチング除去する。その結果、上記ｎ型ＧaＡs基板４１を残して、第１半導体レーザ５９の領域と第２半導体レーザ６０の領域とが分離される。
【００５５】
続いて、図８(g)に示すように、第１半導体レーザ５９におけるｐ型ＧaＡsキャップ層４７からｐ型クラッド層４６の途中までをエッチング除去してストライプ状のリッジ構造を形成する。同様に、第２半導体レーザ６０におけるｐ型ＧaＡsキャップ層５４からｐ型クラッド層５３の途中までをエッチング除去してストライプ状のリッジ構造を形成する。そうした後、全体にｎ型ＧaＡs電流狭窄層５５を積層させる。そして、図８(h)に示すように、第１,第２半導体レーザ５９,６０のリッジストライプ上および上記素子分離部における不要なｎ型ＧaＡs電流狭窄層５５をエッチング除去した後、第１,第２半導体レーザ５９,６０のリッジストライプ上からｎ型ＧaＡs電流狭窄層５５上に掛けてｐ型ＡuＺu/Ａu電極５６,５７を形成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板４１の裏面側にｎ型ＡuＧe/Ｎi電極５８を形成する。
【００５６】
以上のごとく、本実施の形態においては、上記第１実施の形態における第１のレーザ構造をＡlＧaＡs系赤外レーザで構成し、第２のレーザ構造をＡlＧaＩnＰ系赤色レーザで構成した、モノリシック型２波長半導体レーザ素子を作成する際に、上記第１のレーザ構造として必要な領域をレジスト４８でマスキングして不要な領域をエッチング除去した後に、エッチングストップ層としてのｎ型ＧaＡsバッファ層４２をエッチング除去するようにしている。
【００５７】
したがって、第２のレーザ構造を再成長させる前に、結晶性を低下させる酸素等の不純物が混入している可能性のあるｎ型ＧaＡsバッファ層４２を除去することによって、上記第１実施の形態の効果に加えて、第２半導体レーザ６０の結晶性を高めることができる。
【００５８】
すなわち、上記各実施の形態によれば、モノリシック型多波長レーザ素子に関して第１半導体レーザ３９,５９用のＡlＧaＡs系材料に対するエッチングが容易になり、信頼性が良く安定した特性を有する半導体レーザ素子を実現することができるのである。
【００５９】
尚、上記各実施の形態においては、同一の半導体基板上に２つの半導体レーザを形成する場合を例に説明したが、同一の半導体基板上に３つ以上の半導体レーザを形成する場合においてもこの発明を適用できることは言うまでもない。
【００６０】
また、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、成長方法や結晶組成や導電型等は種々組み合わせても一向に差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】この発明の半導体レーザ素子における構造を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ素子の製造工程における断面図である。
【図３】図２に続く製造工程における断面図である。
【図４】図２および図３に続く製造工程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構造を示す断面図である。
【図６】図５に示す半導体レーザ素子の製造工程における断面図である。
【図７】図６に続く製造工程における断面図である。
【図８】図６および図７に続く製造工程における断面図である。
【図９】従来のモノリシック型半導体レーザ素子の断面図である。
【図１０】図９に示す従来の半導体レーザ素子の製造工程における断面図である。
【図１１】図１０に続く製造工程における断面図である。
【図１２】図１０および図１１に続く製造工程における図である。
【図１３】ＨＦにおけるＡlxＧa1-xＡsのＡl混晶比に対するエッチングレート依存性を示す図である。
【図１４】ｎ型クラッド層のＡl混晶比に対する垂直放射角依存性を示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
２１,４１…ｎ型ＧaＡs基板、
２２,２９,４２,４９…ｎ型ＧaＡsバッファ層、
２３,４３…第２ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層、
２４,４４…第１ｎ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.４２５)クラッド層、
２５,４５…ＡlＧaＡs多重量子井戸活性層、
２６,４６…ｐ型ＡlxＧa1-xＡs(ｘ＝０.５００)クラッド層、
２７,３４,４７,５４…ｐ型ＧaＡsキャップ層、
２８,４８…レジスト、
３０,５０…ｎ型ＩnＧaＰバッファ層、
３１,５１…ｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層、
３２,５２…活性層(発振波長６５０nmの多重量子井戸構造)、
３３,５３…ｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層、
３５,５５…ｎ型ＧaＡs電流狭窄層、
３６,３７,５６,５７…ｐ型ＡuＺu/Ａu電極、
３８,５８…ｎ型ＡuＧe/Ｎi電極、
３９,５９…第１半導体レーザ、
４０,６０…第２半導体レーザ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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