(57)【要約】【課題】再現性の良好なレーザ特性を有する半導体レーザ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】  第１導電型基板２上に順次形成された第１導電型クラッド層４と、活性層５と、第１の第２導電型クラッド層６と、中央部よりも周辺部が薄い第２導電型エッチング停止層７と、第２導電型エッチング停止層７の中央部に形成された第２の第２導電型クラッド層８と第２導電型キャップ層９とからなる矩形状のリッジ部１０及びリッジ部１０を狭持する一対の第１導電型電流狭窄層１１、１１と、リッジ部１０及び一対の第１導電型電流狭窄層１１、１１上に積層された第２導電型コンタクト層１２と、を備えた半導体レーザ素子１において、第２導電型エッチング停止層７は、一対の第１導電型電流狭窄層１１、１１と同じ組成の材料からなる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型基板上に順次形成された第１導電型クラッド層と、活性層と、第１の第２導電型クラッド層と、中央部よりも周辺部が薄い第２導電型エッチング停止層と、前記第２導電型エッチング停止層の中央部に形成された第２の第２導電型クラッド層と第２導電型キャップ層とからなる矩形状のリッジ部及び前記リッジ部を狭持する一対の第１導電型電流狭窄層と、前記リッジ部及び前記一対の第１導電型電流狭窄層上に積層された第２導電型コンタクト層と、を備えた半導体レーザ素子において、
前記第２導電型エッチング停止層は、前記一対の第１導電型電流狭窄層と同じ組成の材料からなることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
第１導電型基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第１の第２導電型クラッド層、第２導電型エッチング停止層を順次形成し、前記第２導電型エッチング停止層上にリッジ部を形成し、更に前記第２導電型エッチング停止層上に前記リッジ部を挟持する一対の第１導電型電流狭窄層を形成し、前記リッジ部及び前記一対の第１導電型電流狭窄層上に第２導電型コンタクト層を形成する半導体レーザ素子の製造方法において、
前記リッジ部を、前記第２導電型エッチング停止層上に第２の第２導電型クラッド層、第２導電型キャップ層、絶縁層を順次形成した後、前記絶縁層の中央部にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンで覆われた以外を前記絶縁層から前記第２導電型エッチング停止層の途中までドライエッチングして矩形状に形成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】
本発明は、電流狭窄層を有する内部狭窄型の半導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ装置の書き込み高速化に伴い半導体レーザ素子の高出力化が望まれている。この半導体レーザ素子の動作の際に発生するキンクを抑制するためには、導波路内外の等価屈折率の増加を抑える方法と導波路となるリッジ部狭幅化が有効である。一般的には、作製容易であることから、リッジ部狭幅化が行われている。この場合、直列抵抗の増加による発熱によりキンクレベルが十分高くならない。このため、リッジ部の垂直性を向上させてキンクレベルを高くすることが考えられた。
【０００３】
このような半導体レーザ素子としては、非特許文献１に記載されているものがある。
即ち、非特許文献１には、両側面が垂直であるリッジ部を備えた半導体レーザ素子を作製すると、周囲温度が５〜２５℃の場合では、キンクレベルは３００ｍＷ以上であり、４０〜８０度の場合では、２１０〜２８０ｍＷまでキンクが認められずに安定動作することが記載されている。
【０００４】
【非特許文献１】第64回応用物理学関連連合講演会／講演予稿集NO.3/p1046/31a−YC−11
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、リッジ部の両側面を再現性良く垂直に作製することは困難であった。
このことについて図３を用いて説明する。
図３は、従来の半導体レーザ素子の製造方法の（リッジ部形成工程）における拡大断面図である。
リッジ部１７の形成について説明する。
ｎ型ＧａＡｓ基板２上にｎ型ＧａＡｓバッファ層３、ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４、ノンドープＭＱＷ活性層５、第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７、第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層８、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９、このｐ型ＧａＡｓキャップ層９の中央部にＳｉＯ2パターン１８を順次形成した後、ＳｉＯ2パターン１８で覆われた以外をｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の少し手前までドライエッチングして停止する。
【０００６】
ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の少し手前で停止するのは、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７は、０．０３μｍ程度と薄いので、ドライエッチングによりｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７もエッチング除去してしまう可能性があるからである。
この後、選択エッチング液を用いて、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７上に残っている第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層８だけを除去して、図３に示すリッジ部１７を形成する。
【０００７】
この際、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７近傍のリッジ部１７の下部には、ドライエッチングによる残渣１９を生じる。この残渣１９の形状は、ドライエッチングの度に異なり、再現性がない。このため、半導体レーザ素子を動作させた際、駆動電流が残渣１９部分も流れるので、レーザ特性にバラツキを生じていた。この結果、レーザ特性の揃った半導体レーザ素子を再現性良く作製することができなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、再現性の良好なレーザ特性を有する半導体レーザ素子及びその製造方法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】
【０００９】
本発明の第１の発明は、第１導電型基板上に順次形成された第１導電型クラッド層と、活性層と、第１の第２導電型クラッド層と、中央部よりも周辺部が薄い第２導電型エッチング停止層と、前記第２導電型エッチング停止層の中央部に形成された第２の第２導電型クラッド層と第２導電型キャップ層とからなる矩形状のリッジ部及び前記リッジ部を狭持する一対の第１導電型電流狭窄層と、前記リッジ部及び前記一対の第１導電型電流狭窄層上に積層された第２導電型コンタクト層と、を備えた半導体レーザ素子において、
前記第２導電型エッチング停止層は、前記一対の第１導電型電流狭窄層と同じ組成の材料からなることを特徴とする半導体レーザ素子を提供する。
第２の発明は、第１導電型基板上に第１導電型クラッド層、活性層、第１の第２導電型クラッド層、第２導電型エッチング停止層を順次形成し、前記第２導電型エッチング停止層上にリッジ部を形成し、更に前記第２導電型エッチング停止層上に前記リッジ部を挟持する一対の第１導電型電流狭窄層を形成し、前記リッジ部及び前記一対の第１導電型電流狭窄層上に第２導電型コンタクト層を形成する半導体レーザ素子の製造方法において、
前記リッジ部を、前記第２導電型エッチング停止層上に第２の第２導電型クラッド層、第２導電型キャップ層、絶縁層を順次形成した後、前記絶縁層の中央部にフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンで覆われた以外を前記絶縁層から前記第２導電型エッチング停止層の途中までドライエッチングして矩形状に形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第２導電型エッチング停止層は、一対の第１導電型電流狭窄層と同じ組成の材料からなるので、再現性の良好なレーザ特性の揃った半導体レーザ素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の半導体レーザ素子及びその製造方法の実施形態について図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の半導体レーザ素子の実施形態を示す図である。
図２は、本発明の実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示し、（Ａ）は（第１工程）、（Ｂ）は（第２工程）、（Ｃ）は（第３工程）、（Ｄ）は（第４工程）の断面図である。
従来技術と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
図１に示すように、半導体レーザ素子１は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に１×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓバッファ層３と、１×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４と、ノンドープＭＱＷ活性層５（以下、単に活性層５という）と、５×１０17ｃｍ-3のＺｎをドーピングした第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６と、１×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングした周辺部７ｂが中央部７ａよりも薄いｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７と、が順次積層されている。活性層５としては、例えば、二重量子井戸構造でノンドープＡｌ0.9Ｇａ0.1Ａｓウェル層とノンドープＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓバリア層により構成する。ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４と、活性層５と、第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６とでダブルへテロ接合構造を形成している。
【００１３】
更に、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の中央部７ａ上には、１×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングした第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層８と、２×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングした薄いｐ型ＧａＡｓキャップ層９と、が順次積層されてなる矩形状のリッジ部１０が形成されている。ここでは、直列抵抗を増加させず、かつ後述するドライエッチングする際にｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７がエッチング除去されないようにするために、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７は、０．１〜０．３μｍの厚さにしている。
【００１４】
更にまた、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の中央部７ａ上に形成されたリッジ部１０を挟持する１×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングした一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１と、リッジ部１０上及び一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１上に形成された２×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２と、が形成されている。一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１の組成は、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７と同じであるので、格子マッチングした良好な接合を得ることができる。
【００１５】
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上にはＡｕ系のｐ型オーミック電極１３が形成され、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にはＡｕ系のｎ型オーミック電極１４が形成されている。
【００１６】
この半導体レーザ素子１は、ｐ型オーミック電極１３側からｎ型オーミック電極１４側に向かって順方向電流を注入し、この電流が発振閾値以上になったとき、リッジ部１０の下部に対応した活性層５からレーザ光を出射させるものである。
【００１７】
以上のように、本発明によれば、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７は、一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１と同じ組成の材料からなり、かつ０．１〜０．３μｍの厚さを有するので、作製が容易で再現性の良好なレーザ特性を有する半導体レーザ素子１を得ることができる。
【００１８】
次に、その製造方法について図２を用いて説明する。
（第１工程）
図２（Ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により第１回目の成長を行って、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に１×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓバッファ層３と、１×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層４と、活性層５と、５×１０17ｃｍ-3のＺｎをドーピングした第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層６と、１×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングしたｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７と、１×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングした第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層８と、２×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングした薄いｐ型ＧａＡｓキャップ層９と、を順次積層する。この際、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の厚さは、０．１〜０．３μｍである。
【００１９】
（第２工程）
次に、図２（Ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上に絶縁層１５、フォトレジストを順次形成した後、フォトリソグラフィ法により前記フォトレジストの中央部を残すフォトレジストパターン１６を形成する。更に、前記フォトレジストパターン１６で覆われた以外の絶縁層１５をエッチング除去する。そして、絶縁層１５及びフォトレジストパターン１６から露出したｐ型ＧａＡｓキャップ層９からｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の途中までドライエッチングして停止する。ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７のドライエッチングは、数十Å／秒のエッチングレートで行うことができるので、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の厚さは、０．１〜０．３μｍと厚いため、その厚さ途中で停止することができる。
【００２０】
この後、従来と同様に、選択エッチング液を用いてエッチングすることにより、ドライエッチングにより生じたｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７上のダメージ層を除去する。このダメージ層のエッチングは、０．０１μｍ程度行う。
ドライエッチングにより各半導体層をエッチングすると、この各半導体層を垂直にエッチングできるので、こうして得られたリッジ部１０は、矩形状となる。この結果、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７は、周辺部７ｂが中央部７ａよりも薄くなる。
【００２１】
（第３工程）
次に、図２（Ｃ）に示すように、フォトレジストパターン１６を除去後、ＭＯＣＶＤ法により第２回目の成長を行って、リッジ部１０を挟持した１×１０18ｃｍ-3のＳｉをドーピングした一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１を形成する。この際、絶縁層１５上には成長が行われない。この一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１は、ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７と同じ組成であり、導電型だけが異なる。
【００２２】
（第４工程）
次に、図２（Ｄ）に示すように、絶縁層１５を除去後、ＭＯＣＶＤ法により第３回目の成長を行って、リッジ部１０のｐ型ＧａＡｓキャップ層９及び一対のｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層１１、１１上に２×１０18ｃｍ-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２を順次積層する。
【００２３】
この後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上にＡｕ系のｐ型オーミック電極１３を形成し、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にＡｕ系のｎ型オーミック電極１４を形成する。
こうして、図１に示す半導体レーザ素子１を作製する。
【００２４】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層９からｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層７の途中までドライエッチングして、矩形状のリッジ部１０を形成するので、動作の際、リッジ部１０だけに電流が流れる。このため、作製が容易で、再現性のあるレーザ特性を有する半導体レーザ素子を作製できる。
本発明の実施形態は、上記したことに限定されず、内部狭窄型半導体レーザ素子であれば、ＡｌＧａＡｓ系以外の半導体レーザ素子にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
光記録媒体の情報読み取りを行う際の光ピックアップ装置や光計測用途に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態の半導体レーザ素子の断面図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示し、（Ａ）は（第１工程）、（Ｂ）は（第２工程）、（Ｃ）は（第３工程）、（Ｄ）は（第４工程）の断面図である。
【図３】従来の半導体レーザ素子の製造方法の（リッジ部形成工程）における拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…半導体レーザ素子、２…ｎ型ＧａＡｓ基板（第１導電型基板）、３…ｎ型ＧａＡｓバッファ層、４…ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層（第１導電型クラッド層）、５…活性層、６…第１のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層（第１の第２導電型クラッド層）、７…ｐ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓエッチング停止層、８…第２のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓクラッド層、９…ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１０…リッジ部、１１…ｎ型Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓ電流狭窄層（第１導電型電流狭窄層）、１２…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層（第２導電型コンタクト層）、１３…ｐ型オーミック電極、１４…ｎ型オーミック電極、１５…絶縁層、１６…フォトレジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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