(57)【要約】【課題】  拡散源の拡散深さの制御を容易に行うために、窓領域を形成する直上のキャップ層厚を任意に変えることにより、拡散源から活性層までの距離を制御し、拡散源の拡散深さを制御し、製造プロセスを簡易にし、製造コストを低下させることができる、半導体レーザ素子およびそれを用いた半導体レーザ用ウェハを提供すること。【解決手段】  第一導電型の化合物半導体基板上に、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第二導電型の通電容易層、およびキャップ層がこの順番で形成されている半導体レーザ素子において、該半導体レーザ素子は、その端面からレーザ光を放出することができ、さらに、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層が、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚が薄いことを特徴とする、半導体レーザ素子。【選択図】        図７
2005311110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型の化合物半導体基板上に、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第二導電型の通電容易層、およびキャップ層がこの順番で形成されている半導体レーザ素子において、
該半導体レーザ素子は、その端面からレーザ光を放出することができ、さらに、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層が、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚が薄いことを特徴とする、半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第二導電型のクラッド層の一部、前記第二導電型の通電容易層およびキャップ層は、一緒にリッジ形状を形成することを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記端面におけるフォトルミネッセンス波長と該端面以外のフォトルミネッセンス波長との差（Δλ）が、６０ｎｍ以下３０ｎｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第二導電型の通電容易層は、前記第二導電型のクラッド層よりもバンドギャップが小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記端面およびその近傍の直上にあるキャップ層の層厚が２００〜４００ｎｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
エッチングを用いて、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層が、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚を薄くされたことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
前記エッチングは、Ｈ２ＳＯ４系のエッチャントを用いることを特徴とする、請求項６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項８】
前記エッチングは、ドライエッチングであることを特徴とする、請求項５または６に記載の半導体レーザ素子。
【請求項９】
前記端面およびその近傍は、それ以外の活性層よりもバンドギャップが大きい化合物半導体で形成された窓領域であり、前記窓領域内の活性層のフォトルミネッセンス波長がそれ以外の活性層のフォトルミネッセンスの波長より、３０〜６０ｎｍの範囲内で短波長化されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の半導体レーザ素子において、キャップ層を除去し、前記第二導電型クラッド層上に電流ブロック層が形成され、該電流ブロック層および前記第二導電型通電容易層上に第二導電型コンタクト層が形成され、該第二導電型コンタクト層上に電極が形成され、前記第一導電型基板の裏面に電極が形成された、半導体レーザ用ウェハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子およびこれを用いた半導体レーザ用ウェハに関し、より詳細には、キャップ層の層厚において、半導体レーザ素子の端面の直上のキャップ層厚が、それ以外のキャップ層厚より薄いことを特徴とする、半導体レーザ素子およびこれを用いた半導体レーザ用ウェハに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザ素子はＤＶＤなどの光ディスクの書き込み用光源として１００ｍＷ以上の高出力が要求されている。このような高出力半導体レーザでは、半導体レーザの出射端面で光出力密度が上がることにより、半導体結晶が溶融し欠陥が増殖する光学損傷（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ）が起こり問題となっている。このＣＯＤは、半導体レーザの出射端面でレーザ光が吸収されてキャリアが生成され、このキャリアが再結合する際、発熱を起こすというサイクルが増大するために発生する。したがって、半導体レーザの端面にレーザ光のエネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きい半導体層を設ければ、レーザ光に対して出射端面部は透明になり、出射端面での光吸収が起こらなくなるのでＣＯＤが起こらなくなる。このようなレーザは“窓構造レーザ”と呼ばれており、高出力半導体レーザには必要な構造である。
【０００３】
下記特許文献１には、このような窓レーザの製造方法が開示されている。この特許文献１に開示されている製造方法を、図１２〜図２１の半導体レーザ素子の概略断斜視図を用いて以下に例示する。
【０００４】
まず、図１２に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上に、例えばＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓバッファ層２０２、例えばＳｉをドーピングした膜厚１．７μｍのｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層２０３（ｎ＝３〜４×１０１７ｃｍ−３）、活性領域２０４、例えばＺｎをドーピングした膜厚１．７μｍのｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層２０５（ｐ＝９×１０１７ｃｍ−３）、例えばＺｎをドーピングした厚さ５０ｎｍのｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ通電容易層２０６、例えばＺｎをドーピングした厚さ５０ｎｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７を順次形成する。
【０００５】
ここで、活性領域は、図２２に示したように、例えば膜厚２５ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ第１光ガイド層３１６、膜厚６．５ｎｍのＩｎ０．６５Ｇａ０．３５Ｐ井戸層３１７と膜厚４ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ障壁層３１８とからなるＭＱＷ活性層３２０および膜厚２５ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ第２光ガイド層３１９からなるものとすることができる。
【０００６】
次に、半導体レーザの共振器端面に平行に例えば端面から２０μｍの開口部を持つようにストライプ状のＳｉＯ２２０８を例えば膜厚２００ｎｍとなるように堆積し、このストライプ状のＳｉＯ２膜２０８をマスクとして、例えばウェットエッチングなどによりｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７およびｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ通電容易層２０６をエッチングする。このようにして、図１２に示されるように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ通電容易層２０６、およびＳｉＯ２膜２０８がストライプ状にされることになる。
【０００７】
次に、図１３に示すように、窓領域２１０を形成する。具体的には、例えばＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、Ｚｎを２×１０１８ｃｍ−３以上ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層２０９を選択成長し、その後アニール処理を加えて、Ｚｎをｐ型ＧａＡｓ層２０９からｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層の途中まで拡散させ、Ｚｎが拡散された窓領域２１０をＳｉＯ２膜２０８の開口部の下に選択的に形成する。
【０００８】
次に、図１４に示すように、ｐ型ＧａＡｓ層２０９をエッチングにより除去し、ＳｉＯ２の開口部にｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層のＺｎ拡散領域を露出させる。
【０００９】
この後に、図１５に示すように、ＳｉＯ２膜２０８を取り除きｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７を露出させた後、共振器となるリッジストライプを形成すべく、例えば幅４．５μｍで厚さ２００ｎｍのストライプ状ＳｉＯ２膜２１１をｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７のストライプ状の開口部に対して直交するように形成する。
【００１０】
次に、図１６に示したように、ストライプ状ＳｉＯ２膜２１１をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７とｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ通電容易層２０６をエッチングして取り除く。
【００１１】
次に、図１７に示したように、ストライプ状ＳｉＯ２膜２１１をマスクとして、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層２０５をリッジストライプ状に形成する。その形状としては、例えば、リッジ幅約５μｍ、リッジの厚さ１．７μｍ、リッジ側面の厚さ０．２５μｍとすることができる。
【００１２】
次に、図１８に示すように、ｎ型ＧａＡｓ（ｎ＝２×１０１８ｃｍ−３）電流ブロック層２１２を約１μｍの膜厚でリッジの側面に選択成長させる。
【００１３】
次に、図１９に示すように、ストライプ状のＳｉＯ２膜２１１をエッチングにより取り除く。
【００１４】
さらに、図２０に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７をエッチングにより取り除くことにより、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層２０５のリッジストライプ上には、Ｚｎ拡散領域を開口部とするｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ通電容易層２０６を露出した形となる。
【００１５】
この後、図２１に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１３（ｐ＝２×１０１８ｃｍ−３）を３μｍ形成し、この上に、ｐ側電極２１４としてＡｕＺｎ／Ａｕを形成する。また、ｎ側電極２１５としてＡｕＧｅ／Ａｕを基板２０１上に形成する。さらに、ウェハを劈開やスクライブ、ダイシング、またはドライエッチング法などの方法により分割し、レーザ光が放出される端面を形成することにより半導体レーザが完成する。
【００１６】
上記の方法では、窓領域２１０を形成するために必要なＺｎ拡散源を２×１０１８ｃｍ−３以上ドーピングしたｐ型ＧａＡｓ層２０９をＭＯＣＶＤ法を用いて形成している。しかしながら、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法を用いると材料ガスおよび成長装置にかかるコストが非常に大きくなる。また、３００〜７００℃程度の高温で成長するため、窓領域以外、即ちＺｎ拡散させたくない部分には予め高温に耐えうるＳｉＯ２等の酸化膜を例えばＰ−ＣＶＤ法等を用いて、マスクとして形成しておく必要がある。このため、プロセス工程が複雑化するという問題もある。
【００１７】
この問題を回避するためにＺｎ拡散源にＺｎＯを用いる方法もある。ＺｎＯは、ＭＯＣＶＤ法で用いる材料ガスよりも安価で、成膜もスパッタ法を用いて出来るため、ＭＯＣＶＤ装置よりも安価ですむという利点がある。また、成膜を５０℃以下の低温で行うことが出来るので、窓領域以外のマスクとして形成が容易なレジスト材を用いることが出来る。
【００１８】
しかし、ＺｎＯを拡散源に使用し、窓領域を作製する場合、Ｚｎ拡散深さの制御がアニール時間とアニール温度のみによって決定されるため、より深くＺｎを拡散するためには、アニール温度を上げたり、時間を長くしたりする必要がある。このようなアニール温度や時間の制御を行うと、ともともとＺｎがドーピングされていた半導体レーザのｐ型クラッド層２０５から活性層２０４にＺｎの拡散が起きてしまい、窓領域２１０以外の活性層２０４にまでＺｎが拡散する。活性層２０４にＺｎが拡散してしまうと動作中に劣化を生じ長期信頼性を劣化させるという問題が生ずる。
【００１９】
この問題は、半導体レーザのクラッド層２０５が厚くなるにつれ深刻な問題となってくる。即ち、クラッド層２０５が厚いほどＺｎをウェハ表面から導入するために高温、長時間の熱拡散処理が必要とされるからである。
【特許文献１】特開平１１−２８４２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は上記従来の技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、拡散源の拡散深さの制御を容易に行うために、窓領域を形成する直上のキャップ層厚を任意に変えることにより、拡散源から活性層までの距離を制御し、拡散源の拡散深さを制御し、製造プロセスを簡易にし、製造コストを低下させることができる、半導体レーザ素子およびそれを用いた半導体レーザ用ウェハ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】
【００２１】
本発明は、第一導電型の化合物半導体基板上に、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第二導電型の通電容易層、およびキャップ層がこの順番で形成されている半導体レーザ素子において、該半導体レーザ素子は、その端面からレーザ光を放出することができ、さらに、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層が、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚が薄いことを特徴とする、半導体レーザ素子を提供する。
【００２２】
好ましくは、前記第二導電型のクラッド層の一部、前記第二導電型の通電容易層およびキャップ層は、一緒にリッジ形状を形成する。
【００２３】
好ましくは、前記端面におけるフォトルミネッセンス波長と該端面以外のフォトルミネッセンス波長との差（Δλ）が、６０ｎｍ以下３０ｎｍ以上である。
【００２４】
好ましくは、前記第二導電型の通電容易層は、前記第二導電型のクラッド層よりもバンドギャップが小さい。
【００２５】
好ましくは、前記端面およびその近傍の直上にあるキャップ層の層厚が２００〜４００ｎｍの範囲内である。
【００２６】
好ましくは、エッチングを用いて、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層が、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚を薄くされている。
【００２７】
好ましくは、前記エッチングは、Ｈ２ＳＯ４系のエッチャントを用いる。
【００２８】
好ましくは、前記エッチングは、ドライエッチングである。
【００２９】
好ましくは、前記端面およびその近傍は、それ以外の活性層よりもバンドギャップが大きい化合物半導体で形成された窓領域であり、前記窓領域内の活性層のフォトルミネッセンス波長がそれ以外の活性層のフォトルミネッセンスの波長より、３０〜６０ｎｍの範囲内で短波長化されている。
【００３０】
本発明はまた、上記のいずれかに記載の半導体レーザ素子において、キャップ層を除去し、前記第二導電型クラッド層上に電流ブロック層が形成され、該電流ブロック層および前記第二導電型通電容易層上に第二導電型コンタクト層が形成され、該第二導電型コンタクト層上に電極が形成され、前記第一導電型基板の裏面に電極が形成された、半導体レーザ用ウェハを提供する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、拡散源の拡散深さの制御を容易に行うために、窓領域を形成する直上のキャップ層厚を任意に変えることにより、拡散源から活性層までの距離を制御し、拡散源の拡散深さを制御し、よって、製造プロセスが簡易にされ、ひいては製造コストを低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明は、第一導電型の化合物半導体基板上に、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド層、第二導電型の通電容易層、およびキャップ層がこの順番で形成されている半導体レーザ素子において、該半導体レーザ素子は、その端面からレーザ光を放出することができ、さらに、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層が、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚が薄いことを特徴とする半導体レーザ素子を提供するものである。
【００３３】
ここで、半導体レーザ素子の端面とは、レーザ光のエネルギよりバンドギャップエネルギが大きい半導体層を形成した活性層中の部分のことをいう。具体的には、たとえば、Ｚｎなどを第一導電型クラッド層、活性層、第二導電型クラッド層、第二導電型通電容易層およびキャップ層に拡散させることによって形成された活性層における面である。Ｚｎの拡散深さは拡散源であるＺｎの量、アニール温度およびアニール時間で決定される。従って、Ｚｎの量、アニール温度、アニール時間が一定であれば、拡散深さは一定である。そのため、拡散源から活性層までの距離を任意に変更することにより、所望の深さまで拡散することができ、従来方法より精度良く窓構造を作製することが出来る。詳細については以下の実施例に記載している。
【００３４】
なお、本発明において、第一導電型および第二導電型とは、半導体においてｎ型またはｐ型のいずれかを示すものであり、第一導電型と第二導電型とは異なる型である。
【００３５】
本発明において、第一導電型の化合物半導体基板としては、赤外から赤色（７８０ｎｍ〜６５０ｎｍ）の波長の光に対しては、光を吸収しないという目的からＧａＡｓ材料を用いることができる。
【００３６】
本発明において、第一導電型のクラッド層としては、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いることができる。特に、上記第一導電型の化合物半導体基板として、ＧａＡｓを用いた場合には、ＩｎＧａＡｌＰを用いることが好ましい。また、第一導電型のクラッド層において、ドーパントとしてＭａ、Ｚｎなどを用いることができる。
【００３７】
本発明において、活性層は、上述のとおり、図２２に示す構造を有し、第一光ガイド層には、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いることができ、井戸層にはＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＰの材料を用いることができ、障壁層には、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いることができ、第二光ガイド層には、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いることができる。なお、本発明において特に好ましい材料は、第一光ガイド層として、ＩｎＧａＡｌＰであり、井戸層として、ＩｎＧａＰであり、障壁層としてＩｎＧａＡｌＰであり、第二光ガイド層として、ＩｎＧａＡｌＰである。理由は、６５０ｎｍ程度のレーザ光を発光可能なように、当該波長に対して最も吸収が少ない材料であるからである。
【００３８】
また、本発明において、第二導電型のクラッド層としては、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰなどの材料を用いることができ、特に、第一導電型化合物半導体基板および第一導電型クラッド層として上述の材料を用いた場合には、ＩｎＧａＡｌＰを用いることが好ましい。
【００３９】
本発明において、第二導電型の通電容易層としては、ＩｎＧａＰを用いることができ、特に、上述の各層について上述の材料を用いた場合には、ＩｎＧａＰを用いることが好ましい。
【００４０】
本発明において、キャップ層としては、ＧａＡｓを用いることが好ましい。
【００４１】
本発明において、第二導電型の通電容易層は、前記第二導電型のクラッド層よりもバンドギャップが小さい。第二導電型のクラッド層とキャップ層との間に両層の中間的なバンドギャップエネルギを有する第二導電型の通電容易層が存在することにより、電流が容易に流れる構造になる。
【００４２】
また本発明において、前記端面およびその近傍の直上にあるキャップ層の層厚が２００〜４００ｎｍの範囲内である。２００ｎｍ未満であると、半導体素子の端面におけるフォトルミネッセンス波長と該端面以外のフォトルミネッセンス波長との差（Δλ）が十分に確保できないという問題が生じ、一方、４００ｎｍを超えると、後工程でストライプ状のＳｉＯ２材料からなる膜を形成したときに、この段差部で途切れることがあり、段差部でＳｉＯ２材料からなる膜が途切れた状態になっていると、後工程のリッジストライプ形成のエッチング時にマスクとしての機能を果たせなくなるため、リッジストライプ状に形成ができなくなるという問題が生じる。好ましくは、２５０〜３００ｎｍの範囲内である。
【００４３】
本発明において、半導体素子の端面におけるフォトルミネッセンス波長と該端面以外のフォトルミネッセンス波長との差（Δλ）が、６０ｎｍ以下３０ｎｍ以上である。３０ｎｍ未満であると、出射端面での光吸収が起こり、ＣＯＤが発生しやすくなる（窓構造としての役割をはたさない）という問題が生じるからである。より好ましくは、５０ｎｍ以下であり、４０ｎｍ以上である。
【００４４】
本発明において、前記端面およびその近傍の直上にある前記キャップ層を、前記直上にあるキャップ層以外のキャップ層より層厚を薄くする方法としては、エッチングを用いることができる。当該エッチングの手法としては、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：ＤＩＷ＝１：２：２０の混合液を用いて行うことができる。
【００４５】
本発明はまた、上述の半導体レーザ素子を用いた半導体レーザ用のウェハを提供するものである。この半導体レーザ用のウェハは、半導体レーザ素子において、キャップ層を除去し、前記第二導電型クラッド層上に電流ブロック層が形成され、該電流ブロック層および前記第二導電型通電容易層上に第二導電型コンタクト層が形成され、該第二導電型コンタクト層上に電極が形成され、前記第一導電型基板の裏面に電極が形成されて製造されるものである。
【実施例】
【００４６】
以下、具体的に、図を用いて、本発明の半導体レーザおよびその製造方法を例示する。しかし、本発明はこの実施例のみに限定的に解釈されるわけではない。
【００４７】
まず、図１に示すように、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｎ型ＧａＡｓ材料を用いた基板１０１上に、例えばＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓ材料を用いたバッファ層１０２、例えばＳｉをドーピングした膜厚２．２μｍのｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ材料を用いたクラッド層１０３（ｎ＝３〜４×１０１７ｃｍ−３）、活性領域１０４、例えばＺｎをドーピングした膜厚１．５μｍのｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ材料を用いたクラッド層１０５（ｐ＝９×１０１７ｃｍ−３）、例えばＺｎをドーピングした厚さ５０ｎｍのｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ材料を用いた通電容易層１０６、例えばＺｎをドーピングした厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＡｓ材料を用いたキャップ層１０７を順次形成する。
【００４８】
ここで、活性領域１０４は、例えば図２２に示すように、膜厚５０ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ材料を用いた第１光ガイド層３１６、膜厚５ｎｍのＩｎ０．６５Ｇａ０．３５Ｐ材料を用いた井戸層１７と膜厚６ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ材料を用いた障壁層３１８とからなるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）活性層３２０および膜厚５０ｎｍのＩｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ材料を用いた第２光ガイド層３１９からなるものとすることができる。なお、各層の層厚は、一例として示したものであるので、半導体レーザ所望の諸特性により、適宜設定するものとする。また、これらの活性領域１０４の各層の積層方法は、上述と同様にＭＯＣＶＤを用いることができる。
【００４９】
次に、図２に示すように、半導体レーザの共振器端面方向に、例えば２０μｍの開口部を持つようにストライプ状のレジスト材１０８を例えば膜厚３．０μｍとなるように形成し、このストライプ状のレジスト材１０８をマスクとして、ウェットエッチングなどによりＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７を２００〜４００ｎｍエッチングする。このエッチング時に使用するエッチャントは、ＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７とその下層部のｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ材料からなる通電容易層１０６との選択性があり、エッチングの際、下層部のｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ材料からなる通電容易層１０６をエッチングしないようにするエッチャントを使用することができ、たとえば、Ｈ２ＳＯ４：Ｈ２Ｏ２：ＤＩＷ＝１：２：２０の混合液を使用する。（ＤＩＷ：純水）。また、本エッチングは、ドライエッチングにて行ってもよい。ドライエッチングを用いれば、ウェットエッチングよりエッチング量の制御性が向上し、キャップ層厚を、より厳密にコントロールすることが出来るという利点を有する。
【００５０】
次に、図３に示すように、窓領域１１０を形成する。具体的には、スパッタ法を用いてＺｎＯ材料からなる膜１２１をキャップ層１０７上のレジスト材１０８の開口部に成膜し、その後、レジスト剥離液等によりマスク材のレジスト１０８およびレジスト上部のＺｎＯ材料からなる膜１２１をリフトオフし、除去する。
【００５１】
その後、５００℃でアニール処理を加えて、ＺｎＯ材料からなる膜１２１からＺｎをｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ材料からなるクラッド層１０５の途中まで拡散させ、Ｚｎが拡散された窓領域１１０を選択的に形成する。
【００５２】
この時、活性領域１０４において、形成される窓領域１１０のフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長と、窓領域以外、即ちＺｎが拡散していない活性領域１０４における領域のフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長との差（Δλ）と、ＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７の膜厚との関係を図２３に示す。図２３において、縦軸は、Δλ（ｎｍ）であり、横軸はキャップ層の膜厚（μｍ）を表す。ここで、当該膜厚は、エッチングされてない部分の膜厚である。
【００５３】
図２３からわかる通り、ＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７の膜厚が０．３μｍ以下であれば、Δλを５０ｎｍ以上に確保することができ、窓領域として十分に作用することが分かる。ここで、Δλを５０ｎｍ以上にする理由は、Δλが５０ｎｍ以上あれば、半導体レーザの端面にレーザ光のエネルギよりもバンドギャップエネルギが大きい半導体層となり、レーザ光に対して出射端面部は透明になり、出射端面での光吸収が起こらなくなるのでＣＯＤが生じなくなるためである。
【００５４】
また、ＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７の膜厚が０．５μｍである場合（当該キャップ層をエッチングせず）のアニール温度とΔλとの関係を図２４に示す。図２４において、縦軸はΔλ（ｎｍ）を示し、横軸は、アニ−ル温度（℃）を示す。
【００５５】
図２４からわかるように、Δλを５０ｎｍ以上に確保するには、アニ−ル温度を５２０℃以上にする必要がある。ここで、Δλを５０ｎｍ以上にする理由は上述のとおりである。
【００５６】
次に、図４に示すように、ＺｎＯ材料からなる膜１２１をエッチングにより除去し、ＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７を露出させた後、共振器となるリッジストライプを形成すべく、例えば幅２．０μｍで厚さ２００ｎｍのストライプ状のＳｉＯ２材料からなる膜１１１をＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７のストライプ状の開口部に対して直交するように形成する。
【００５７】
この時、ＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７のエッチングした部分とエッチングしていない部分の段差Ｘが０．４μｍ以上あると、図５に示すように、ストライプ状のＳｉＯ２材料からなる膜１１１が段差部で途切れることがある。段差部でＳｉＯ２材料からなる膜１１１が途切れた状態になっていると、後工程のリッジストライプ形成のエッチング時にマスクとしての機能を果たせなくなるため、リッジストライプ状に形成が出来なくなる。
【００５８】
次に、図６に示すように、ストライプ状ＳｉＯ２材料からなる膜１１１をマスクとしてＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ材料からなる通電容易層１０６、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ材料からなるクラッド層１０５をエッチングしてリッジストライプ状に形成する。その形状としては、例えばリッジ幅約２．０μｍ、リッジ高さ１．５μｍに形成することができる。
【００５９】
さらに、図７に示すように、ストライプ状のＳｉＯ２材料からなる膜１１１をエッチングにより取り除く。このようにして、本発明の半導体レーザ素子が形成されることとなる。ここで、窓領域を形成した領域、すなわち、半導体レーザ素子の端面の直上のキャップ層１０７の層厚は、窓領域を形成していない領域の直上のキャップ層の層厚に比べて薄いことは、上述のとおりである。
【００６０】
次に、図８に示すように、ｎ型ＡｌＩｎＰ材料（ｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）からなる電流ブロック層１１２を約１．２μｍの膜厚でリッジの側面および頂部に選択成長させる。また、この電流ブロック層１１２は、図２５に示すように、ＳｉＯ２、ＳｉＮ等の誘電体膜でも良い。
【００６１】
次に、図９に示すように、リッジ上部を開口部とするよう、ストライプ状にレジスト材１２２を例えば１．５μｍとなるように形成し、このストライプ状のレジスト材１２２をマスクとして、例えばウェットエッチングなどにより、リッジ上部のｎ型ＡｌＩｎＰ材料（ｎ＝１×１０１８ｃｍ−３）からなる電流ブロック層１１２をエッチングにより除去する。
【００６２】
この時、電流ブロック層１１２をＳｉＯ２およびＳｉＮ等の誘電体膜に変更した場合も同様に、リッジ上部の誘電体膜をエッチングにより除去するが、図２６に示す通り、窓領域１１０に当たる部分の誘電体膜は、除去せずに残しておくと、窓領域上部に電流非注入部が出来るため、後工程のＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７の除去エッチングを省略することが出来る。
【００６３】
その後、レジスト剥離液等を用い、レジスト材１２２を除去する。更に、図１０に示すように窓領域１１０にあたるＧａＡｓ材料からなるキャップ層１０７をエッチングにより取り除くことにより、リッジストライプ上には、Ｚｎ拡散領域を開口部とするｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ材料からなる通電容易層１０６を露出した形となり、窓領域上に電流非注入部が形成される。
【００６４】
この後、図１１に示すようにｐ型ＧａＡｓ材料からなるコンタクト層１１３（ｐ＝４．０×１０１８ｃｍ−３）を４．０μｍの厚さで形成し、ｐ側電極１１４としてＡｕＺｎ／Ａｕを形成し、ｎ側電極１１５としてＡｕＧｅ／Ａｕを形成する。
【００６５】
さらに、ウェハを劈開やスクライブ、ダイシング、またはドライエッチング法などの方法により分割し、レーザ光が放出される端面を形成することにより半導体レーザが完成する。この時、ｐ型ＧａＡｓ材料からなるコンタクト層１１３のかわりに、図２７に示すように、Ｐ側電極１１４としてＡｕＺｎ／Ａｕを３．０〜４．０μｍ形成しても良い。
【００６６】
本発明により得られた窓構造半導体レーザは、共振器長１３００μｍ、ストライプ幅２μｍ、前面反射率が５〜１０％、裏面反射率９０％の条件において、発振波長６５０ｎｍで連続発振し、２４０ｍＷまでＣＯＤの発生が無いことが確認された。本発明においては、Δλが５０ｎｍ以上ある窓構造の半導体レーザであれば上記と同様の特性を得ることができる。
【００６７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図２】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図３】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図４】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図５】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図６】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図７】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図８】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図９】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略斜視図である。
【図１２】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１３】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１４】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１５】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１６】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１７】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１８】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図１９】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図２０】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図２１】従来の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスを示す概略断面図である。
【図２２】活性層を示す概略断面図である。
【図２３】キャップ層とΔλとの関係を、グラフを用いて表す図である。
【図２４】アニ−ル温度とΔλとの関係を、グラフを用いて表す図である。
【図２５】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスにおける電流ブロック層の代替の形態を示す概略斜視図である。
【図２６】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスにおける電流ブロック層の代替の形態にした場合の概略斜視図である。
【図２７】本発明の半導体レーザ素子および半導体レーザ用ウェハの一製造プロセスにおけるコンタクト層の代替の形態を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０１，２０１  基板、１０２，２０２  バッファ層、１０３，２０３  クラッド層、１０４，２０４  活性領域、１０５，２０５  クラッド層、１０６，２０６  通電容易層、１０７，２０７  キャップ層、１０８，１２２  レジスト、１１０，２１０  窓領域、１１１  膜、１１２，２１２  電流ブロック層、１１３，２１３  コンタクト層、１１４，２１４  電極、１１５，２１５  側電極、１２１  膜、３１６  光ガイド層、３１７  井戸層、３１８  障壁層、３１９  光ガイド層、３２０  ＭＱＷ活性層。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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