(57)【要約】【課題】  直列抵抗を増大させることなく高出力化を実現できる半導体発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】  ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２、活性層３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、ｐ型ＧａＩｎＰ層７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層８を順に形成する。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６は、Ａｌ組成比の異なる二つの層により形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６においては、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５上にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂが順に形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比に比べて０．１〜０．２大きく塩酸系エッチング液に対するエッチングレートが高い。【選択図】        図１
2005109004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性層と、
第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層上に形成されたストライプ状のリッジ部からなる第２のクラッド層とを順に備え、
前記第２のクラッド層は、アルミニウムおよびガリウムを含む第１の半導体層と、アルミニウムおよびガリウムを含む第２の半導体層とを前記第１のクラッド層側から順に含み、
前記第１の半導体層のアルミニウム組成比は前記第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記第１の半導体層は、インジウムおよびリンをさらに含み、
前記第２の半導体層は、インジウムおよびリンをさらに含むことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項３】
前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に設けられ、前記第１の半導体層よりも小さなアルミニウム組成比を有するエッチング制御層をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項４】
前記エッチング制御層は、ガリウム、インジウムおよびリンを含む半導体からなることを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
【請求項５】
前記第１の半導体層のアルミニウム組成比は、前記第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも０．１〜０．２の範囲内で大きい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発光素子。
【請求項６】
活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第１のクラッド層を形成する工程と、
前記第１のクラッド層上に第２のクラッド層を形成する工程とを備え、
前記第２のクラッド層をストライプ状の領域を除いてエッチングすることによりストライプ状のリッジ部を形成する工程とを備え、
前記第２のクラッド層を形成する工程は、
アルミニウムおよびガリウムを含む半導体からなる第１の半導体層を形成する工程と、
アルミニウムおよびガリウムを含む半導体からなる第２の半導体層を形成する工程とを含み、
前記第１の半導体層のアルミニウム組成比が前記第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体層を有する半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、赤色の光を発生する発光ダイオード、半導体レーザ素子等の半導体発光素子として、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体を用いた発光素子が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法について図４および図５に基づき説明する。
【０００４】
図４および図５は、従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法を示す模式的断面図である。
【０００５】
図４（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５２、ＧａＩｎＰ活性層５３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５４、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、ｐ型ＧａＩｎＰ層５７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５８を順に形成する。
【０００６】
次に、図４（ｂ）に示すように、マスクを用いてｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、ｐ型ＧａＩｎＰ層５７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５８の一部の領域を選択的にエッチングしてストライプ状のリッジ部Ｒを形成する。
【０００７】
その後、図５（ｃ）に示すように、上記エッチングにより選択的に露出されたエッチングストッパ層５５上およびリッジ部Ｒの両側面上に、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５９を形成する。
【０００８】
続いて、図５（ｄ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５８上およびｎ型ＧａＡｓ電流阻止層５９上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層６０を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６０上にｐ型電極６１を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板５１の下面にｎ型電極６２を形成する。
【０００９】
これにより、赤色のレーザ光を発生するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子が得られる。
【００１０】
上記のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子においては、ｐ型電極６１とｎ型電極６２との間に電圧を印加することにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５４からＧａＩｎＰ活性層５３に正孔が注入され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５２からＧａＩｎＰ活性層５３に電子が注入される。その結果、ＧａＩｎＰ活性層５３の中央部（リッジ部Ｒの形成位置）でレーザ発振が生じ、赤色のレーザ光が発生される。
【特許文献１】特開平６−００５９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
近年、上記のような半導体レーザ素子の高出力化が求められている。半導体レーザ素子の高出力化を実現するために、図４（ｂ）に示すリッジ部Ｒのストライプ幅を小さくすることが提案されている。
【００１２】
上述のようにリッジ部Ｒの形成は、例えば、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５６、ｐ型ＧａＩｎＰ層５７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５８をウェット（ケミカル）エッチング等することにより行われる。
【００１３】
ここで、ウェットエッチングは各層の結晶方位に沿って進行するので、リッジ部Ｒ下部のストライプ幅Ｗ５を小さくすると、リッジ部Ｒ上部のストライプ幅Ｗ４がさらに小さくなってしまう。
【００１４】
また、リッジ部Ｒの形成をドライエッチングにより行う場合には、ドライエッチングにより発生するエッチング面の結晶欠陥を除去するために、ドライエッチングによるエッチング面にウェットエッチングを施す必要がある。それにより、上記同様、リッジ部Ｒ下部のストライプ幅Ｗ５を小さくすると、リッジ部Ｒ上部のストライプ幅Ｗ４がさらに小さくなってしまう。
【００１５】
リッジ部Ｒ上部のストライプ幅Ｗ４が小さくなると、半導体レーザ素子の直列抵抗が増大する。それにより、半導体レーザ素子が発熱し、寿命が短くなる。
【００１６】
本発明の目的は、直列抵抗を増大させることなく高出力化を実現できる半導体発光素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の発明に係る半導体発光素子は、活性層と、第１のクラッド層と、第１のクラッド層上に形成されたストライプ状のリッジ部からなる第２のクラッド層とを順に備え、第２のクラッド層は、アルミニウムおよびガリウムを含む第１の半導体層と、アルミニウムおよびガリウムを含む第２の半導体層とを第１のクラッド層側から順に含み、第１の半導体層のアルミニウム組成比は第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいものである。
【００１８】
これにより、第１の半導体層のアルミニウム組成比が第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいので、第２のクラッド層にエッチングによりリッジ部を形成する際に、第１の半導体層のエッチングレートが第２の半導体層のエッチグレートよりも高くなる。
【００１９】
その結果、リッジ部上端のストライプ幅を大きく維持しつつリッジ部下端のストライプ幅を小さくすることができる。したがって、リッジ部のストライプ幅が小さくなることによる直列抵抗の増大が防止されるとともに、高出力化が実現される。また、直列抵抗が防止されることより発熱が抑制され、長寿命化が実現される。
【００２０】
第１の半導体層は、インジウムおよびリンをさらに含み、第２の半導体層は、インジウムおよびリンをさらに含んでもよい。この場合、高出力かつ長寿命のＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子が実現される。
【００２１】
第１のクラッド層と第２のクラッド層との間に設けられ、第１の半導体層よりも小さなアルミニウム組成比を有するエッチング制御層をさらに備えてもよい。この場合、エッチング制御層によりエッチングの進行が制御されるので、第１のクラッド層をエッチングすることなくエッチング制御層でエッチングを停止させることができる。
【００２２】
エッチング制御層は、ガリウム、インジウムおよびリンを含む半導体からなってもよい。この場合、エッチング制御層のエッチングレートが第２のクラッド層のエッチングレートに比べて低くなるので、第１のクラッド層をエッチングすることなくエッチング制御層でエッチングを正確に停止することができる。
【００２３】
第１の半導体層のアルミニウム組成比は、第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも０．１〜０．２の範囲内で大きくてもよい。
【００２４】
この場合、第１の半導体層のアルミニウム組成比と第２の半導体層のアルミニウム組成比との差が０．１以上であることにより、エッチングによりリッジ部を形成する際に第１の半導体層のエッチングレートを第２の半導体層のエッチングレートに比べて十分に大きくすることができる。
【００２５】
また、第１の半導体層のアルミニウム組成比と第２の半導体層のアルミニウム組成比との差が０．２以下であることにより、過剰なアルミニウムによるドーパントのドープ量の低下が防止される。それにより、第１の半導体層の高抵抗化が抑制される。さらに、第１の半導体層による光吸収量の増加が抑制される。
【００２６】
第１の半導体層のアルミニウム組成比は、０．７以上０．８以下であってもよい。
【００２７】
この場合、第１の半導体層のアルミニウム組成比が０．７以上であることにより、第１および第２の半導体層による活性層への光の閉じ込め効果が十分に大きくなる。
【００２８】
また、第１の半導体層のアルミニウム組成比が０．８であることにより、活性層により発生される光がリッジ部により吸収されにくい。これによりレーザ光のスポットが楕円になることが防止される。さらに、過剰なアルミニウムによるドーパントのドープ量の低下が防止されるので、第１の半導体層の高抵抗化が防止される。また、エッチングレートが過剰に高くなることが防止されるので、リッジ部の形状を制御することが容易となる。
【００２９】
第１の半導体層の厚みは０．１μｍ以上０．３μｍ以下であってもよい。この場合、第１の半導体層は第２の半導体層よりも抵抗が高いので、第１の半導体層の厚みが０．３μｍ以下であることにより、直列抵抗の増加が抑制される。また、リッジ部の形状を制御することが容易となる。さらに、第１の半導体層の厚みが０．１μｍ以上であることにより、リッジ部下端のストライプ幅を小さくすることが容易となる。
【００３０】
第２の発明に係る半導体発光素子の製造方法は、活性層を形成する工程と、活性層上に第１のクラッド層を形成する工程と、第１のクラッド層上に第２のクラッド層を形成する工程とを備え、第２のクラッド層をストライプ状の領域を除いてエッチングすることによりストライプ状のリッジ部を形成する工程とを備え、第２のクラッド層を形成する工程は、アルミニウムおよびガリウムを含む半導体からなる第１の半導体層を形成する工程と、アルミニウムおよびガリウムを含む半導体からなる第２の半導体層を形成する工程とを含み、第１の半導体層のアルミニウム組成比が第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいものである。
【００３１】
第２の発明に係る半導体発光素子の製造方法においては、活性層が形成され、活性層上に第１のクラッド層が形成され、第１のクラッド層上に第２のクラッド層が形成され、第２のクラッド層がストライプ状の領域を除いてエッチングされることによりストライプ状のリッジ部が形成される。
【００３２】
第２のクラッド層においては、所定のアルミニウム組成比を有する第１の半導体層が形成され、第１の半導体層よりも小さいアルミニウム組成比を有する第２の半導体層が形成される。
【００３３】
これにより、第１の半導体層のアルミニウム組成比が第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいので、第２のクラッド層にエッチングによりリッジ部を形成する際に、第１の半導体層のエッチングレートが第２の半導体層のエッチグレートよりも高くなる。
【００３４】
その結果、リッジ部上端のストライプ幅を大きく維持しつつリッジ部下端のストライプ幅を小さくすることができる。したがって、リッジ部のストライプ幅が小さくなることによる直列抵抗の増大が防止されるとともに、高出力化が実現される。また、直列抵抗が防止されることより発熱が抑制され、長寿命化が実現される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明に係る半導体発光素子においては、第１の半導体層のアルミニウム組成比が第２の半導体層のアルミニウム組成比よりも大きいので、第２のクラッド層にエッチングによりリッジ部を形成する際に、第１の半導体層のエッチングレートが第２の半導体層のエッチグレートよりも高くなる。
【００３６】
その結果、リッジ部上端のストライプ幅を大きく維持しつつリッジ部下端のストライプ幅を小さくすることができる。したがって、リッジ部のストライプ幅が小さくなることによる直列抵抗の増大が防止されるとともに、高出力化が実現される。また、直列抵抗が防止されることより発熱が抑制され、長寿命化が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の一実施の形態に係る半導体発光素子およびその製造方法について図１および図２に基づき説明する。なお、以下の説明においては、上記半導体発光素子としてＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を説明する。
【００３８】
図１および図２は、本発明の一実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法を示す模式的断面図である。
【００３９】
図１（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、厚さ１．５μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＰ活性層３、厚さ０．２μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５、厚さ１．３μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、ｐ型ＧａＩｎＰ層７および厚さ０．３μｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層８をＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気相成長法）により順に形成する。
【００４０】
ここでは、ｎ型ＧａＡｓ基板１として、（０００１）面から所定方向に傾斜した結晶成長面を有するオフ基板を用いる。
【００４１】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６はＧａＩｎＰエッチングストッパ層５側から順にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂを含む。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａは厚さ０．３μｍを有し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂは厚さ１．０μｍを有する。
【００４２】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比よりも大きい。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比よりも０．１〜０．２大きく、０．７〜０．８の範囲内であることが好ましい。
【００４３】
ここで、例えば、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，６ｂの組成比はＡｌ0.6 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐ0.5 であり、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの組成比はＡｌ0.7 Ｇａ0.3 Ｉｎ0.5 Ｐ0.5 である。
【００４４】
また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの厚さは０．３μｍに限定されないが、１００ｎｍ（＝０．１μｍ）以上３００ｎｍ（＝０．３μｍ）以下であることが好ましい。
【００４５】
上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比および厚さの詳細については後述する。
【００４６】
次に、図１（ｂ）に示すように、マスクとして厚さ０．２μｍのストライプ状のＳｉＯ2 膜９をｐ型ＧａＡｓキャップ層８上に形成し、ＳｉＯ2 膜９を介して、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８、ｐ型ＧａＩｎＰ層７およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の一部の領域を選択的にウェット（ケミカル）エッチングし、ストライプ状のリッジ部Ｒを形成する。このウェットエッチングの際には、各層に応じたエッチング液を用いる。
【００４７】
例えば、リン酸、過酸化水素およびメタノールを１０：３：１０で含むリン酸系エッチング液によりｐ型ＧａＡｓキャップ層８を選択的にエッチングする。また、臭化水素および水を３０：１で含む臭化水素酸系エッチング液によりｐ型ＧａＩｎＰ層７を選択的にエッチングする。さらに、塩酸および水を３：１で含む塩酸系エッチング液によりｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６（ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａ，６ｂ）を選択的にエッチングする。
【００４８】
ここで、上記のウェットエッチングは、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８、ｐ型ＧａＩｎＰ層７およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の結晶方位に沿って進行する。
【００４９】
ｎ型ＧａＡｓ基板１が上記のオフ基板であるため、エッチングにより図１（ｂ）に示すように、リッジ部Ｒの両側面は左右非対称に傾斜する。
【００５０】
その後、図２（ｃ）に示すように、上記エッチングにより選択的に露出されたＧａＩｎＰエッチングストッパ層５上およびリッジ部Ｒの両側面上に、例えば、ＡｌＩｎＰ層１１およびＧａＡｓ層１２からなるブロック層ＢをＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００５１】
続いて、図２（ｄ）に示すように、ＳｉＯ2 膜９をフッ酸系エッチング液等を用いてエッチングして除去し、ＧａＡｓ層１２上およびｐ型ＧａＡｓキャップ層８上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３をＭＯＣＶＤ法により形成する。
【００５２】
最後に、スパッタリング法または真空蒸着法等により、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３上にｐ型電極１４を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下面にｎ型電極１５を形成する。
【００５３】
これにより、赤色のレーザ光を発生するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子が得られる。上記のように得られたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子においては、ｐ型電極１４およびｎ型電極１５に電圧を印加することによりｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４からＧａＩｎＰ活性層３に正孔が注入され、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２からＧａＩｎＰ活性層３に電子が注入される。その結果、ＧａＩｎＰ活性層３から赤色のレーザ光が発生される。
【００５４】
図３は、図１（ｂ）のリッジ部Ｒ形成時におけるウェットエッチングの様子を示す模式図である。
【００５５】
塩酸系エッチング液によるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６のエッチングレート（反応速度）は、そのＡｌ組成比が大きい場合に高くなり、Ａｌ組成比が小さい場合に低くなる。
【００５６】
本実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子においては、リッジ部Ｒのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６がＡｌ組成比の異なるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａ，６ｂを順に含む。
【００５７】
そして、リッジ部Ｒの下部のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は、上部のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂよりも大きい。これにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのエッチングレートに比べｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのエッチングレートが高くなる。すなわち、リッジ部Ｒ下部のエッチング終了直前のエッチングレートが高くなる。それにより、図３（ａ）に示すように、リッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１を大きく維持しつつ、リッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ２を小さくすることができる。
【００５８】
したがって、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の直列抵抗を増大させることなく、高出力化を図ることができる。また、直列抵抗が増大しないので発熱が抑制され、長寿命化が実現される。
【００５９】
ここで、上述のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比に比べて０．１〜０．２大きく、０．７〜０．８であることが好ましい理由について説明する。
【００６０】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａとｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂとのＡｌ組成比の差が０．１よりも小さいと、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのエッチングレートと、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６Ｂのエッチングレートとの差が小さすぎ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの下端のストライプ幅がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂの下端のストライプ幅に比べて大きくなる。それにより、リッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１を大きく維持しつつリッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ２を小さくすることができない。したがって、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比との差は０．１以上であることが好ましい。
【００６１】
一方、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比が０．６よりも小さいと、ＧａＩｎＰ活性層３の屈折率とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂの屈折率との差が小さくなり、ＧａＩｎＰ活性層３への光の閉じ込めの効果が小さくなる。そのため、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比は０．６以上であることが好ましい。
【００６２】
上記のように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比との差は０．１以上であることが好ましく、かつｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比は０．６以上であることが好ましいので、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は０．７以上であることが好ましい。
【００６３】
また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比が０．８より大きくなると、ＧａＩｎＰ活性層３により発生される光がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａにより吸収されやすくなる。そのため、レーザ光のスポット形状が楕円となる。
【００６４】
さらに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比が０．８より大きくなると、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａへのドーパントの添加量が制限され、抵抗が高くなる。その結果、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａが発熱しやすくなる。
【００６５】
また、エッチングレートが著しく上昇することにより、図３に破線ＴＯで示すように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの側面がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂの下端よりも内側に向かってサイドエッチングされ、凹状に形成される。その結果、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの抵抗が高くなる。
【００６６】
したがって、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は０．８以下であることが好ましい。また、上記のように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比は０．６以上であることが好ましいので、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比との差は０．２以下であることが好ましい。
【００６７】
これらの結果、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのＡｌ組成比は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのＡｌ組成比よりも０．１〜０．２大きく、０．７〜０．８の範囲内であることが好ましい。
【００６８】
図３において、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの厚さＨ１が１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい理由について説明する。
【００６９】
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの抵抗はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂの抵抗に比べて大きいので、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの厚さＨ１が３００ｎｍより大きいと、直列抵抗が増大する。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａのエッチングレートがｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのエッチングレートよりも高いため、厚さＨ１が３００ｎｍよりも大きいと、エッチング時に形状の制御が困難となる。
【００７０】
また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの厚さＨ１が１００ｎｍより小さいと、リッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１を大きく維持しつつ、リッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ２を小さくすることができない。
【００７１】
これらの理由から、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの厚さＨ１は１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７２】
本実施の形態において、リッジ部Ｒの形成時におけるエッチングは、ウェットエッチングにより行っているが、これに限らず、ドライエッチングとウェットエッチングを併用して行ってもよい。この場合においても、上記同様の効果が得られる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を形成する各層の厚さが示されているが、上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａの厚さを除いて、各層の厚さは特に限定されない。
【００７４】
また、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２、ＧａＩｎＰ活性層３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、ｐ型ＧａＩｎＰ層７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層８、ＡｌＩｎＰ層１１、ＧａＡｓ層１２およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１３の形成に、ＭＯＣＶＤ法の代わりに、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）等の他のエピタキシャル成長法を用いてもよい。
【００７５】
以上、本発明の一実施の形態においては、ＧａＩｎＰ活性層３は活性層に相当し、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４は第１のクラッド層に相当し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６は第２のクラッド層に相当し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａは第１の半導体層に相当し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂは第２の半導体層に相当する。また、リッジ部Ｒはリッジ部に相当し、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５はエッチング制御層に相当する。
【００７６】
［実施例］
本実施例では、上記の実施の形態と同様の構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を上記同様の製造方法により作製し、図３のリッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１およびリッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ２を測定した。
【００７７】
その結果、リッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１は１．５であり、リッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ２は２．５であった。なお、リッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１に対するリッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ２の比率（以下、リッジ部上下比率と呼ぶ。）は０．６であった。
【００７８】
［比較例］
比較例では、以下の点を除いて実施例と同様の構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を上記同様の製造方法により作製し、図３のリッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１およびリッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ３を測定した。
【００７９】
本比較例においては、リッジ部Ｒのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６がｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのみで形成されている。したがって、リッジ部Ｒの形成時（エッチング時）においては、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６のエッチングレートが変化しない。その結果、リッジ部Ｒ下部側面の形状が、図３の破線ＮＯに示すように形成される。
【００８０】
その結果、リッジ部Ｒ上端のストライプ幅Ｗ１は０．７であり、リッジ部Ｒ下端のストライプ幅Ｗ３は２．５であった。なお、リッジ部上下比率は０．２８であった。
【００８１】
［評価］
上記のように、リッジ部Ｒ内がエッチングレートの異なるｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａ，６ｂを順に含む場合には、リッジ部Ｒがｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂのみからなる場合に比べてリッジ部上下比率が大きくなることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、赤色レーザ光を発生する高出力のＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子およびその製造方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法を示す模式的断面図である。
【図３】図１（ｂ）のリッジ部形成時におけるウェットエッチングの様子を示す模式図である。
【図４】従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法を示す模式的断面図である。
【図５】従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子の構造および製造方法を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
【００８４】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板１
２  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
３  ＧａＩｎＰ活性層
４  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
５  ＧａＩｎＰエッチングストッパ層
６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
７  ｐ型ＧａＩｎＰ層
８  ｐ型ＧａＡｓキャップ層８
９  ＳｉＯ2 膜
１１  ＡｌＩｎＰ層
１２  ＧａＡｓ層
Ｂ  ブロック層
Ｒ  リッジ部
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３  ストライプ幅
【図１】
2005109004.tif 000003
【図２】
2005109004.tif 000004
【図３】
2005109004.tif 000005
【図４】
2005109004.tif 000006
【図５】
2005109004.tif 000007