(57)【要約】【課題】光学損傷による劣化を防ぐことができると共に、結晶性を向上させることができて、しかも、高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性が低く、かつ、長期信頼性が高い半導体レーザ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の共振器端面近傍の窓領域１０４ａ，１０４ｂは、量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明になっている。また、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の共振器端面近傍の第１領域１０７ａ，１０７ｂはｎ型不純物原子を含み、かつ、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の第１領域１０７ａ，１０７ｂ以外の第２領域１０７ｃはｎ型不純物原子とｐ型不純物原子とを含んでいる。【選択図】図４
2005203594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の下クラッド層と、
上記下クラッド層上に形成され、共振器端面を有する量子井戸活性層と、
上記量子井戸活性層上に形成され、所定のパターン幅で共振器方向に延びるリッジストライプ部と、
上記リッジストライプ部を両側面側から挟むように形成された電流阻止層と
を備え、
上記量子井戸活性層の上記共振器端面近傍には、量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明な窓領域が形成されていて、
上記リッジストライプ部は、第２導電型の第１上クラッド層、第２上クラッド層、第２導電型の第３上クラッド層および第２導電型のキャップ層の積層から成り、
上記第２上クラッド層において上記窓領域の上方に位置する第１領域は第１導電型不純物を含み、かつ、上記第２上クラッド層の上記第１領域以外の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む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、
上記第２上クラッド層の上記第２領域は第２導電型を示すことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
請求項１の半導体レーザ素子の製造方法であって、
上記半導体基板上に、上記下クラッド層にすべき第１導電型の第１半導体層と、上記量子井戸活性層にすべき第２半導体層と、上記第１上クラッド層にすべき第２導電型の第３半導体層と、上記第２上クラッド層にすべき第１導電型の第４半導体層と、上記第３上クラッド層にすべき第２導電型の第５半導体層と、上記キャップ層にすべき第２導電型の第６半導体層とを順次積層する第１工程と、
上記第６半導体層上に、上記窓領域を形成するための誘電体膜と、上記第２領域を形成するための第２導電型不純物を含む第２導電型不純物膜とを成膜した後、１回の熱処理を行うことにより、上記第２半導体層に上記窓領域を形成すると共に、上記第４半導体層に上記第２領域を形成する第２工程と
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２工程を行った後に、上記第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層を成形して上記リッジストライプ部を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。
【請求項５】
請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２導電型不純物膜が含む第２導電型不純物はＺｎ原子であ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６】
請求項３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工程における上記第４半導体層の第１導電型不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以上３×１０18ｃｍ-3以下の範囲内であ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３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第４半導体層の層厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内であ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３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記半導体基板はＧａＡｓから成り、上記第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層はＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ系の材料から成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９】
請求項３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工程では、上記第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層を同一の方法で連続成長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１０】
請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第３半導体層、第５半導体層および第６半導体層は第２導電型不純物としてＢｅを含む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、例えば光ディスク装置などに用いられる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、各種の半導体レーザ素子が光ディスク装置用光源として広汎に利用されている。とりわけ、高出力半導体レーザ素子は、ＭＤ（ミニディスク）プレーヤ、ＣＤ−Ｒ（コンパクトディスク−レコーダブル）やドライブ等のディスクへの書き込み用光源として用いられており、さらなる高出力化が強く求められている。しかし、半導体レーザ素子は、光出力密度の増加に伴って活性層の共振器端面近傍の領域にＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage：光学損傷）が発生するため、高出力化が制限されてしまう。
【０００３】
上記ＣＯＤが発生する原因は、活性層の共振器端面近傍の領域がレーザ光に対する吸収領域になっていることによる。上記共振器端面には、表面準位または界面準位といわれる非発光再結合中心が多く存在する。このため、上記活性層の共振器端面近傍の領域に注入された多くのキャリアは非発光再結合によって失われてしまう。その結果、上記活性層の共振器端面近傍の領域における注入キャリア密度は、活性層の中央部（活性層において共振器端面近傍の領域以外の領域）のキャリア密度に比べて少なくなる。これにより、上記活性層の中央部の高い注入キャリア密度によって作られるレーザ光の波長に対して、活性層の共振器端面近傍の領域は吸収領域になる。
【０００４】
上述のように活性層の共振器端面近傍の領域が吸収領域である場合、活性層の共振器端面近傍の領域は光出力密度が高くなると局所的発熱が大きくなり、温度が上がってバンドギャップエネルギーが縮小する。その結果、上記活性層の共振器端面近傍の領域では、更に吸収係数が大きくなって、温度が上昇するという正帰還がかかり、温度がついに融点にまで達してＣＯＤが発生する。
【０００５】
従来、上記ＣＯＤの発生を抑制する方法としては、特開平９−２３０３７号公報(特許文献１)に開示されているように、多重量子井戸構造活性層の一部の量子井戸構造を無秩序化する方法がある。
【０００６】
図１５に、上記従来の半導体レーザ素子の構造の概略を示す。
【０００７】
図１５において、２００はｎ型ＧａＡｓ基板、２０１はｎ型ＧａＡｓバッファ層、２０２はｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層、２０３は下ガイド層、２０４は量子井戸活性層、２０５は上ガイド層、２０６はｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層、２０７はｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層、２１１はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、２１２はｎ側電極、２１３はｐ側電極、２０４ａは量子井戸活性層２０４のレーザ発振に寄与する領域である。
【０００８】
図１６に、レーザ光の出射方向に直交し、かつ、活性層の共振器方向の中央部を通る鉛直平面によって上記従来の半導体レーザ素子を切断した概略断面図を示す。また、図１７に、レーザ光の出射方向に平行であり、かつ、活性層の幅方向の中央部を通る鉛直平面によって上記従来の半導体レーザ素子を切断した概略断面図を示す。ここで、鉛直平面とは基板表面に対して垂直な平面を指す。
【０００９】
上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２０７は、図１６，１７に示すように、プロトン注入によって電気抵抗が高くなった高電気抵抗領域２０７ｂと、この高電気抵抗領域２０７ｂよりも電気抵抗が低い低電気抵抗領域２０７ａとから成っている。また、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２０７と同様にｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１１も、プロトン注入によって電気抵抗が高くなった高電気抵抗領域２１１ｂと、この高電気抵抗領域２１１ｂよりも電気抵抗が低い低電気抵抗領域２０７ａとから成っている。そして、上記量子井戸活性層２０４は、空孔拡散によって量子井戸構造が無秩序化された窓領域２０４ｂを有している。
【００１０】
以下、図１８〜図２１の製造工程図を用いて上記従来の半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００１１】
まず、図１８に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２００上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２０１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層２０２、下ガイド層２０３、量子井戸活性層１２０４、上ガイド層２０５およびｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６を順次結晶成長する。
【００１２】
次に、図１９に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６の表面上に、ストライプ状の開口部２５１ａを有する誘電体膜２５１を形成する。この開口部２５１ａは、共振器端面に達しない長さでレーザ共振器方向に延びている。つまり、上記開口部２５１ａが延びる方向はレーザ光の出射方向と平行になっている。
【００１３】
次に、図１９の構造を有するウエハをＡｓ雰囲気下、８００℃以上の温度でアニールすると、誘電体膜２５１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６との界面から誘電体膜２５１がＧａ原子を吸い上げる。その結果、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６に生成されたＧａ空孔が量子井戸活性層１２０４に達するまで拡散することにより、量子井戸活性層１２０４の一部の量子井戸構造が無秩序化する。つまり、図１６，１７に示す窓領域２０４ｂを有する量子井戸活性層２０４が形成される。上記窓領域２０４ｂは実効的な禁制帯幅が広がっているため、レーザ光に対して透明な窓として機能する。
【００１４】
次に、上記誘電体膜２５１を除去した後、図２０に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６上にｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１２０７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２１１を順次結晶成長させる。
【００１５】
次に、図２１に示すように、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２１１上に、レジスト膜から成るストライプ状のマスク２６１をフォトリソグラフィー技術で形成する。このマスク２６１は量子井戸活性層２０４の領域２０４ａの上方に位置している。つまり、上記マスク２６１は量子井戸活性層２０４の領域２０４ａに対して重なるように形成されている。
【００１６】
次に、上記マスク２６１を用いてｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２１１の表面側からプロトン注入を行って、図１６，１７に示す高電気抵抗領域２０７ｂ，２１１ｂを形成する。つまり、図１５に示すｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２０７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１１が得られえる。このｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２０７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１１では、高電気抵抗領域２０７ｂ，２１１ｂがストライプ状の電流導波路を構成し、また、低電気抵抗領域２０７ａ，２１１ａが電流非注入領域（電流阻止領域）を構成する。
【００１７】
最後に、上記レジスト２６１を除去して、ＧａＡｓ基板２００下にｎ側電極２１２を形成すると共に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１１上にｐ側電極２１３を形成した後、ウエハを劈開すると、図１５の上記従来の半導体レーザ素子が得られる。
【００１８】
以上のように、上記従来の半導体レーザ素子の製造法では、ｎ型ＧａＡｓバッファ層からｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６まで形成した後、誘電体膜パターンの形成、熱処理などのプロセスを挟んで、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２０７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１１を形成している。
【００１９】
しかしながら、一般的に、上記プロセスを行った半導体の表面には良質な結晶を成長することは困難であるため、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１２０７およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２１１の結晶性を向上するのは困難であるという問題がある。
【００２０】
上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１２０７とｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２１１との２層は、ストライプ状の電流導波路を形成するための重要な層であり、特性の安定化や信頼性の向上には良質な結晶とすべく何らかの対策が必要不可欠となる。
【００２１】
また、上記従来の半導体レーザ素子の製造方法では、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２１１の表面側からプロトン注入を行って、電流阻止層として機能する高電気抵抗領域２０７ｂ，２１１ｂを形成することにより、電流導波路と電流非注入領域とを同時に形成しているが、電流導波路と電流非注入領域との屈折率差が小さくなっている。つまり、上記低電気抵抗領域２０７ａ，２１１ａと高電気抵抗領域２０７ｂ，２１１ｂとの屈折率差が小さくなっている。このため、上記従来の半導体レーザ素子では高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性があるという問題がある。
【００２２】
さらに、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６の表面において誘電体膜２５１が覆っていない領域でも、アニールによってＧａ原子の再蒸発によるＧａ空孔が少量ではあるが生成されてしまう。当然のことながら、上記誘電体膜２５１で覆われていない領域は量子井戸活性層２０４に対して比較的近い距離にあるため、量子井戸活性層２０４のレーザ発振に寄与する領域２０４ａにもＧａ空孔の影響が顕著に現れる。その結果、上記領域２０４ａにバンドギャップの変動や結晶性劣化が生じるため、量子井戸活性層２０４の長期信頼性が低下してしまうという問題がある。
【００２３】
上記量子井戸活性層２０４のレーザ発振に寄与する領域２０４ａへのＧａ空孔の拡散を抑制する方法としては、アニール温度を低くするか、或いは、アニール時間を短くする方法が考えられる。しかし、そのような方法では、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２０６の表面において誘電体膜２５１で覆われている領域下での空孔原子の生成が少なくなってしまうため、量子井戸活性層２０４の一部に所望の無秩序化領域を形成することはできない。つまり、所望の窓領域２０４ｂが得られない。
【特許文献１】特開平９−２３０３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
そこで、本発明の課題は、ＣＯＤによる劣化を防ぐことができると共に、結晶性を向上させることができて、しかも、高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性が低く、かつ、長期信頼性が高い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】
【００２５】
上記課題を解決するため、第１の発明の半導体レーザ素子は、
第１導電型の半導体基板上に形成された第１導電型の下クラッド層と、
上記下クラッド層上に形成され、共振器端面を有する量子井戸活性層と、
上記量子井戸活性層上に形成され、所定のパターン幅で共振器方向に延びるリッジストライプ部と、
上記リッジストライプ部を両側面側から挟むように形成された電流阻止層と
を備え、
上記量子井戸活性層の上記共振器端面近傍には、量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明な窓領域が形成されていて、
上記リッジストライプ部は、第２導電型の第１上クラッド層、第２上クラッド層、第２導電型の第３上クラッド層および第２導電型のキャップ層の積層から成り、
上記第２上クラッド層において上記窓領域の上方に位置する第１領域は第１導電型不純物を含み、かつ、上記第２上クラッド層の上記第１領域以外の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含むことを特徴としている。
【００２６】
本明細書において、第１導電型とは、ｐ型またはｎ型を意味する。また、第２導電型とは、第１導電型がｐ型の場合はｎ型、ｎ型の場合はｐ型を意味する。
【００２７】
上記構成の半導体レーザ素子によれば、上記量子井戸活性層の共振器端面近傍の窓領域における量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明であることによって、窓領域の光吸収が減少するから、ＣＯＤによる窓領域の劣化を防ぐことができる。
【００２８】
また、上記第１導電型不純物を含む第１領域が共振器端面近傍に位置することによって、電流が共振器端面に流れる電流が減少するから、窓領域に注入される電流を低減できる。したがって、上記窓領域のＣＯＤ劣化を防止する効果を高めることができる。
【００２９】
また、上記第２上クラッド層の第１領域は第１導電型不純物を含む領域であり、かつ、第２上クラッド層の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む領域であるから、第２上クラッド層の第２領域は、量子井戸活性層の窓領域を形成する工程で形成することができる。つまり、上記第２上クラッド層の第２領域と量子井戸活性層の窓領域とは同一工程で得ることができる。したがって、例えば、上記半導体基板上に、下クラッド層、量子井戸活性層、第１上クラッド層、第２上クラッド層、第３上クラッド層およびキャップ層の層を形成するための複数の半導体層を順次積層した後、１回の加熱処理を行うだけで、量子井戸活性層の窓領域と、第２上クラッド層の第２領域とを得ることができる。その結果、加熱処理の回数を減らせるから、半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【００３０】
また、上記第２上クラッド層の第１領域は第１導電型不純物を含む領域であり、かつ、第２上クラッド層の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む領域であるから、第１領域と第２領域との屈折率差を大きくすることができる。したがって、半導体レーザ素子の高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性を下げることができる。
【００３１】
また、上記半導体基板上に、下クラッド層、量子井戸活性層、第１上クラッド層、第２上クラッド層、第３上クラッド層およびキャップ層の層を形成するための複数の半導体層を順次積層した後、窓領域を形成するための例えば誘電体膜を形成することにより、誘電体膜と量子井戸活性層との距離を大きくすることができる。したがって、上記量子井戸活性層におけるバンドギャップの変動や結晶性劣化の発生を防ぐことができて、量子井戸活性層の長期信頼性を高めることができる。
【００３２】
一実施形態の半導体レーザ素子では、上記第２上クラッド層の上記第２領域は第２導電型を示す。
【００３３】
上記実施形態の半導体レーザ素子によれば、上記第２上クラッド層の第２領域が第２導電型を示すから、第２領域を電流導波路として用いることができる。
【００３４】
第２の発明の半導体レーザ素子の製造方法は、上記第１の発明の半導体レーザ素子の製造方法であって、
上記半導体基板上に、上記下クラッド層にすべき第１導電型の第１半導体層と、上記量子井戸活性層にすべき第２半導体層と、上記第１上クラッド層にすべき第２導電型の第３半導体層と、上記第２上クラッド層にすべき第１導電型の第４半導体層と、上記第３上クラッド層にすべき第２導電型の第５半導体層と、上記キャップ層にすべき第２導電型の第６半導体層とを順次積層する第１工程と、
上記第６半導体層上に、上記窓領域を形成するための誘電体膜と、上記第２領域を形成するための第２導電型不純物を含む第２導電型不純物膜とを成膜した後、１回の熱処理を行うことにより、上記第２半導体層に上記窓領域を形成すると共に、上記第４半導体層に上記第２領域を形成する第２工程と
を備えたことを特徴としている。
【００３５】
上記構成の半導体レーザ素子の製造方法によれば、まず、上記半導体基板上に、下クラッド層にすべき第１導電型の第１半導体層と、量子井戸活性層にすべき第２半導体層と、第１上クラッド層にすべき第２導電型の第３半導体層と、第２上クラッド層にすべき第１導電型の第４半導体層と、第３上クラッド層にすべき第２導電型の第５半導体層と、キャップ層にすべき第２導電型の第６半導体層とを順次積層する。
【００３６】
次に、上記第６半導体層上に、窓領域を形成するための誘電体膜と、第２領域を形成するための第２導電型不純物を含む膜とを成膜した後、熱処理を１回行う。
【００３７】
上記熱処理が行われると、誘電体膜によって生じた空孔が第２半導体層の一部に拡散することにより、第２半導体層の一部の量子井戸構造が無秩序化されて、その第２半導体層の一部が出射レーザ光の波長に対して透明な窓領域となる。このとき、上記第２半導体層において量子井戸構造が無秩序化されなかった領域が量子井戸活性層の内部領域となる。すなわち、上記量子井戸活性層の窓領域および内部領域が第２半導体層に形成される。
【００３８】
上記窓領域の形成と共に、第２導電型不純物膜が含む第２導電型不純物が第４半導体層の一部に拡散することにより、第４半導体層の一部に第２導電型不純物が添加されて、その半導体層の一部が、第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む第２領域となる。このとき、上記第４半導体層において第２導電型不純物が拡散しなかった領域が、第１導電型不純物を含む第２上クラッド層の第１領域となる。すなわち、上記第４半導体層に第２上クラッド層の第１領域および第２領域を形成する。
【００３９】
このように、上記量子井戸活性層の窓領域と第２上クラッド層の第２領域とを１回の熱処理で得られるから、熱処理の回数を少なくすることができて、半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【００４０】
また、上記第２上クラッド層の第１領域は第１導電型不純物を含む領域であり、かつ、第２上クラッド層の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む領域であるから、第１領域と第２領域との屈折率差を大きくすることができる。したがって、半導体レーザ素子の高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性を下げることができる。
【００４１】
また、上記第６半導体層上に窓領域を形成するための誘電体膜を形成するから、量子井戸活性層とすべき第２半導体層から誘電体膜までの距離が大きくなる。したがって、上記量子井戸活性層におけるバンドギャップの変動や結晶性劣化の発生を防ぐことができて、量子井戸活性層の長期信頼性を高めることができる。
【００４２】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第２工程を行った後に、上記第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層を成形して上記リッジストライプ部を形成する。
【００４３】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記第２工程を行った後に、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層を成形してリッジストライプ部を形成するから、所望の電流狭窄路の形成が容易である。
【００４４】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第２導電型不純物膜が含む第２導電型不純物はＺｎ原子である。
【００４５】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記Ｚｎ原子は熱による拡散が大きいから、第２工程の熱処理が比較的低温であっても、第４半導体層の一部にＺｎ原子を効果的に添加できる。
【００４６】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第１工程における上記第４半導体層の第１導電型不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以上３×１０18ｃｍ-3以下の範囲内である。
【００４７】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記共振器端面への電流注入を防げる第１領域を確実に得る観点上、第１工程における第４半導体層の第１導電型不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以上３×１０18ｃｍ-3以下の範囲内であることが望ましい。
【００４８】
また、仮に、上記第４半導体層の第１導電型不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3未満であると、第２工程の熱処理によって、共振器端面への電流注入を防ぐ効果が小さい第１領域が形成されてしまう。
【００４９】
また、仮に、上記第４半導体層の第１導電型不純物濃度が３×１０18ｃｍ-3を越えると、第２工程の熱処理によって、第６半導体層上に成膜した膜の第２導電型不純物が第１導電型の第４半導体層の一部に拡散しても、第１導電型の第４半導体層の一部は導電型が反転し難い。つまり、上記第２導電型不純物の拡散によって、第１導電型の第４半導体層の一部が第２導電型を示すようにするのは困難である。
【００５０】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第４半導体層の層厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内である。
【００５１】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記共振器端面への電流注入を防げる第１領域を確実に得る観点上、第４半導体層の結晶成長時の層厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内であることが望ましい。
【００５２】
また、仮に、上記第４半導体層の層厚が５０ｎｍ未満であると、第２工程の熱処理によって、共振器端面への電流注入を防ぐ効果が小さい第１領域が形成されてしまう。
【００５３】
また、仮に、上記第４半導体層の層厚が３００ｎｍを越えると、第２工程の熱処理を行っても、第６半導体層上に成膜した膜の第２導電型不純物が第４半導体層の一部に充分に拡散しない。このため、上記第４半導体層の導電型を反転させるのが困難となる。つまり、上記第２導電型不純物の拡散によって、第１導電型の第４半導体層の一部が第２導電型を示すようにするのは困難である。
【００５４】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、上記半導体基板はＧａＡｓから成り、上記第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層はＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ系の材料から成る。
【００５５】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記半導体基板がＧａＡｓから成り、かつ、第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層がＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ（ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ）系の材料から成るから、半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【００５６】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法における上記第１工程では、上記第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層を同一の方法で連続成長する。
【００５７】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記第１半導体層、第２半導体層、第３半導体層、第４半導体層および第５半導体層を同一の方法で連続成長するから、半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【００５８】
一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、上記第３半導体層、第５半導体層および第６半導体層は第２導電型不純物としてＢｅを含む。
【００５９】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記Ｂｅは原子半径が小さくて熱による拡散が小さい。したがって、上記第３半導体層、第５半導体層および第６半導体層は第２導電型不純物としてＢｅを含む場合は、第２工程の熱処理を行っても、量子井戸活性層すべき第２半導体層にＢｅが拡散するのを防げる。その結果、上記第３半導体層、第５半導体層および第６半導体層が含む第２導電型不純物の拡散による発振閾値の増大を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００６０】
第１の発明の半導体レーザ素子は、量子井戸活性層の共振器端面近傍の窓領域における量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明であるから、窓領域の光吸収が減少し、ＣＯＤによる窓領域の劣化を防ぐことができる。
【００６１】
また、第２上クラッド層において第１導電型不純物を含む第１領域が共振器端面近傍に位置するから、電流が共振器端面に流れる電流が減少し、窓領域に注入される電流を低減できる。したがって、上記窓領域のＣＯＤ劣化を防止する効果を高めることができる。
【００６２】
また、上記第２上クラッド層の第１領域は第１導電型不純物を含む領域であり、かつ、第２上クラッド層の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む領域であるから、第２上クラッド層の第２領域は、量子井戸活性層の窓領域を形成する工程で形成することができる。したがって、加熱処理の回数が減って、半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【００６３】
また、上記第２上クラッド層の第１領域は第１導電型不純物を含む領域であり、かつ、第２上クラッド層の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む領域であるから、第１領域と第２領域との屈折率差を大きくすることができる。したがって、半導体レーザ素子の高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性を下げることができる。
【００６４】
また、上記半導体基板上に、下クラッド層、量子井戸活性層、第１上クラッド層、第２上クラッド層、第３上クラッド層およびキャップ層の層を形成するための複数の半導体層を順次積層した後、窓領域を形成するための例えば誘電体膜を形成することにより、誘電体膜と量子井戸活性層との距離を大きくすることができるから、量子井戸活性層におけるバンドギャップの変動や結晶性劣化の発生を防ぐことができて、量子井戸活性層の長期信頼性を高めることができる。
【００６５】
第２の発明の半導体レーザ素子の製造方法は、上記量子井戸活性層の窓領域と第２上クラッド層の第２領域とを１回の熱処理で得るから、熱処理の回数を少なくすることができて、半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【００６６】
また、上記第２上クラッド層の第１領域は第１導電型不純物を含む領域であり、かつ、第２上クラッド層の第２領域は第１導電型不純物および第２導電型不純物を含む領域であるから、第１領域と第２領域との屈折率差を大きくすることができて、半導体レーザ素子の高出力駆動時に横モード制御が困難となる可能性を下げることができる。
【００６７】
また、上記第６半導体層上に窓領域を形成するための誘電体膜を形成するから、量子井戸活性層とすべき第２半導体層から誘電体膜までの距離が大きくて、量子井戸活性層におけるバンドギャップの変動や結晶性劣化の発生を防ぐことができる。したがって、上記量子井戸活性層の長期信頼性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】
【００６８】
以下、本発明の半導体レーザ素子およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００６９】
図１に、本発明の一実施の形態である実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の構造の概略図を示す。
【００７０】
上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子では、第１導電型の半導体基板の一例としてのｎ型ＧａＡｓ基板１００上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０１、第１導電型の下クラッド層の一例としてのｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層１０２、ＡｌＧａＡｓ下ガイド層１０３、量子井戸活性層の一例としてのＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４、ＡｌＧａＡｓ上ガイド層１０５、第２導電型の第１上クラッド層の一例としてのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層１０６、第２上クラッド層の一例としてのＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７、第２導電型の第３上クラッド層の一例としてのｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層１０８、第２導電型のキャップ層の一例としてのｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９、電流阻止層の一例としてのｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１０およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１が順次形成されている。また、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１００下にはｎ側電極１１２を形成する一方、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１上にはｐ側電極１１３を形成している。
【００７１】
上記Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４は一対の共振器端面を有している。この共振器端面の一方がレーザ光出射端面となっている。
【００７２】
図２に、上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子を一方の共振器端面から見た概略図を示す。
【００７３】
上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層１０６の上部（ｎ型ＧａＡｓ基板１００とは反対側の部分）、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層１０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９は、所定のパターン幅のリッジストライプ部を構成している。このリッジストライプ部は共振器方向に延びている。つまり、上記リッジストライプ部が延びる方向はレーザ光の出射方向と平行になっている。このようなリッジストライプ部を両側面側からｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１０が挟んでいる。
【００７４】
上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１はｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１０の全表面を覆っている。言い換えれば、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１はｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９上およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１０上に形成されている。
【００７５】
図３に、上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子を、共振器長の中央部を通って共振器方向に垂直な平面で切断した概略断面図を示す。つまり、図３は図１のIII−III線から見た概略断面図である。
【００７６】
図４に、上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子を、活性層の幅方向の中央部を通って共振器方向に平行な平面で切断した概略断面図を示す。つまり、図４は図１のIV−IV線から見た概略断面図である。
【００７７】
図３，４に示すように、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の共振器端面近傍の第１領域１０７ａ，１０７ｂは、ｎ型不純物原子を含み、ｐ型不純物原子を含んでｎ型導電性を示す。この第１領域１０７ａ，１０７ｂは、それぞれ、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７においてレーザ光の出射方向の端部に相当する領域である。また、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の第１領域１０７ａ，１０７ｂ以外の第２領域１０７ｃ、つまり、一対の第１領域１０７ａの間にある第２領域１０７ｃは、ｎ型不純物原子とｐ型不純物原子との両方を含んでｐ型導電性を示す。これにより、上記共振器端面近傍にある第１領域１０７ａ，１０７ｂには電流が流れない一方、共振器端面から離れた位置にある第２領域１０７ｃには電流が流れる。
【００７８】
上記Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の共振器端面近傍の窓領域１０４ａ，１０４ｂは、量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明になっている。この窓領域１０４ａ，１０４ｂは、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４においてレーザ光の出射方向の端部に相当する領域である。また、上記Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４においては、一対の窓領域１０４ａ，１０４ｂの間に内部領域１０４ｃがある。この内部領域１０４ｃの量子井戸構造は無秩序化されていない。つまり、上記量子井戸活性層１０４において窓領域１０４ａ，１０４ｂ以外の内部領域１０４ｃは量子井戸構造が無秩序化されていない。
【００７９】
上記構成の実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子によれば、電流はｐ型電極４２からｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層１０８およびＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の第２領域１０７ｃを順次通った後、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層１０６を介してＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の内部領域１０４ｃに流れ込んでレーザ発光を促す。このとき、上記Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の共振器端面近傍の窓領域１０４ａ，１０４ｂは量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明になっているから、窓領域１０４ａ，１０４ｂの光吸収が減少する。したがって、ＣＯＤによる窓領域１０４ａ，１０４ｂの劣化を防ぐことができる。
【００８０】
また、上記第１領域がｎ型不純物を含んで共振器端面近傍に位置するから、電流が共振器端面に流れる電流が減少するから、窓領域１０４ａ，１０４ｂに注入される電流が減少する。したがって、上記窓領域１０４ａ，１０４ｂのＣＯＤ劣化を防止する効果がより高くなっている。
【００８１】
以下、図５〜図１４の製造工程図を用いて上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００８２】
まず、結晶成長装置を用いて、図５に示すように、面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓ基板１１００上に、厚さ０．５μｍのｎ型ＧａＡｓバッファ層１１０１、第１半導体層の一例としての厚さ２．５μｍのｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層１１０２、ＡｌＧａＡｓ下ガイド層１１０３、第２半導体層の一例としての厚さ０．０５μｍのＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１１０４、ＡｌＧａＡｓ上ガイド層１１０５、第３半導体層の一例としての厚さ１．０μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層１１０６、第４半導体層の一例としてのＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１０７、第５半導体層の一例としての厚さ０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層１１０８、第６半導体層の一例としての厚さ０．７μｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９を順次結晶成長する。この時の結晶品質は、清浄なＧａＡｓ基板表面に連続して成長されるため非常に良質である。なお、後述する無秩序化のプロセスの過程で行うアニールの熱によって、共振器内部領域にすべきＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層へｐ型不純物原子が拡散することを最小限に抑えるため、上記結晶成長に用いるｐ型不純物原子には、原子半径が小さく、拡散の小さいＢｅを使用している。また、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１０７はｎ型不純物原子を含んでいる。
【００８３】
ここでは、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１０７のｎ型不純物濃度は１×１０18ｃｍ-3以上３×１０18ｃｍ-3以下の範囲内に設定する。また、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１０７の層厚は５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下の範囲内に設定する。
【００８４】
次に、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９上に例えばＰＣＶＤ（プラズマ化学気相蒸着）法などを用いてシリコン酸化膜に代表される数百μｍ厚の誘電体膜を成膜し、公知のフォトリソグラフィー技術を利用して、図６に示すように、最終的なレーザ共振器長のピッチで数十μｍ幅を持つストライプ状の誘電体膜１５１を形成する。
【００８５】
次に、図７に示すように、第２導電型不純物の一例としてのＺｎを含む膜１５２をスパッタ法などを用いて全面に成膜する。これにより、上記膜１５２は誘電体膜１５１およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９を覆っている。なお、上記膜１５２としては例えばＺｎＯ膜がある。なお、上記膜１５２が第２導電型不純物膜の一例である。
【００８６】
次に、ＲＴＡ（ラピッドサーマルアニール）法などの熱アニールを例えば温度９５０℃、昇温速度１００℃／秒、保持時間６０秒で行う。これにより、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９において誘電体膜１５１直下の部分に生成されたＧａ空孔が、量子井戸活性層１１０４において誘電体膜１５１直下の部分に拡散して、上記部分の量子井戸構造が無秩序化する。また、上記Ｇａ空孔の拡散と同時に、膜１５２に含まれたＺｎ原子が、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層１１０８およびＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１０７に拡散する。より詳しくは、上記Ｚｎ原子は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層１１０８およびＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１０７における膜１５２直下の部分に拡散する。
【００８７】
その結果、図８に示すように、上記Ｇａ空孔の拡散によりＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層２１０４が形成され、また、上記Ｚｎ原子の拡散によりＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２１０７が形成される。上記Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層２１０４は、量子井戸構造が無秩序化された窓領域１０４ａ，１０４ｂと、量子井戸構造が無秩序化されていない内部領域１０４ｃと有する。一方、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２１０７は、ｎ型導電性を示す第１領域１０７ａ，１０７ｂと、ｐ型導電性を示す第２領域１０７ｃとを有する。
【００８８】
要するに、１回の熱アニールによって、窓領域１０４ａ，１０４ｂおよび内部領域１０４ｃを含むＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層２１０４と、第１領域１０７ａ，１０７ｂおよび第２領域１０７ｃを含むＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層２１０７とが同時に得られる。
【００８９】
次に、上記膜１５２および誘電体膜１５１を全て除去した後、図９に示すように、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、ストライプ状のレジスト膜１６１をｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９上に形成する。このレジスト膜１６１は、レーザ光の出射方向となる方向に対して平行に延びている。なお、上記レジスト膜１６１の幅は例えば６μｍとする。
【００９０】
図１０に、レジスト膜１６１が延びる方向から図９の構造を有するウエハを見た概略図を示す。
【００９１】
次に、上記レジスト膜１６１をマスクとして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９から基板側に向ってｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層１１０６までの各層の一部をエッチング除去する。これにより、図１１に示すように、レジスト膜１６１下にストライプ状のｐ型電流導波路が得られる。このｐ型電流導波路は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２１０６、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３１０７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層２１０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０９から成っている。
【００９２】
次に、図１２に示すように、上記レジスト膜１６１を除去後、例えば、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３１０７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層２１０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０９よりも屈折率が高い材料からなる例えば厚さ１．５μｍの膜１１１０を全面に成膜する。このとき、上記ｐ型電流導波路の側面に対して隙間が生じないように膜１１１０を成膜する。つまり、上記膜１１１０はｐ型電流導波路の側面に密着するように成膜する。
【００９３】
上記材料としては、例えば、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３１０７およびｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層２１０８よりもＡｌ組成比が高い材料を用いることができる。本実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３１０７およびｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層２１０８よりもＡｌ組成比が高いｎ型ＡｌＧａＡｓを上記材料の一例として用いている。
【００９４】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、膜１１１０のｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０９上の部分をエッチング除去することによって、図１３に示すようなｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１１０を形成する。このｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１１０は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層２１０６の上部を図中左右方向から挟むと共に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層２１０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０９の全部を図中左右方向から挟んでいる。このような構造によって、電流狭窄をｐｎｐｎ構造で行うことができると共に、横モード制御を実屈折率分布構造で行うことができる。このような効果は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１１０の代わりに、絶縁性を有して屈折率の高い誘電体材料からなる電流阻止層を用いても得ることができる。例えば、上記誘電体材料からなる電流阻止層としてシリコンを含む酸化膜や窒化膜などを用いてもｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１１０と同等の効果が得られる。
【００９５】
次に、図１４に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０９およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１１０上に例えば４０μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１１を形成し、さらに、これまでの工程で形成した積層構造を含むウエハ全体の厚さが１２０μｍ程度の薄さとなるまでｎ型ＧａＡｓ基板１１００の下面を研磨する。
【００９６】
次に、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１上にｐ側電極１４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１１００下にｎ側電極１１２を形成する。
【００９７】
次に、上記リッジストライプ部が延びる方向に垂直な面が形成されるようにウェハを劈開・分割すると、図１に示すような実屈折率型半導体レーザ素子を複数含むレーザバーが得られる。
【００９８】
最後に、上記レーザバーの端面にスパッタなどで誘電体膜を形成することによって、その端面の反射率を所定の値にした後、レーザバーを個別のチップに分割すると、図１に示すような実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子が完成する。
【００９９】
上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子では、発振波長７８５ｎｍ、閾値電流３５ｍＡであり、ＣＯＤフリーが達成できる。
【０１００】
また、上述した製造方法では、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の窓領域１０４ａ，１０４ｂおよび内部領域１０４ｃと、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の第１領域１０７ａ，１０７ｂおよび第２領域１０７ｃとを１回の熱処理で得られるから、熱処理の回数が少ない。したがって、上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の結晶性を向上させることができる。
【０１０１】
また、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の第１領域１０７ａ，１０７ｂはｎ型不純物を含む領域であり、かつ、ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の第２領域１０７ｃはｎ型不純物およびｐ型不純物を含む領域であるから、第１領域１０７ａ，１０７ｂと第２領域１０７ｃとの屈折率差を大きくすることができる。したがって、上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の高出力駆動時に横モード制御が困難となることが少ない。
【０１０２】
また、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０９上に誘電体膜１５１を形成するから、誘電体膜１５１とＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１１０４との距離が大きい。したがって、上記Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の内部領域１０４ｃにおけるバンドギャップの変動や結晶性劣化の発生を防ぐことができて、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層１０４の長期信頼性を高めることができる。
【０１０３】
上記実施の形態では、上記ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０７の共振器端面近傍の第１領域１０７ａ，１０７ｂはｐ型不純物原子を全く含んでいなかったが、ｎ型導電性を示す程度にｐ型不純物原子を含んでもよい。要するに、上記第２上クラッド層の共振器端面近傍の第１領域は、電流が共振器端面に流れるのを防げるものであればよい。
【０１０４】
また、上記実施の形態では、一対の共振器端面の一方をレーザ光出射端面としていたが、一対の共振器端面の両方をレーザ光出射端面としてもよい。
【０１０５】
本発明の半導体レーザ素子は、ｐ型の半導体基板上に形成されたｐ型の下クラッド層と、上記下クラッド層上に形成され、共振器端面を有する量子井戸活性層と、上記量子井戸活性層上に形成され、所定のパターン幅で共振器方向に延びるリッジストライプ部と、上記リッジストライプ部を両側面側から挟むように形成された電流阻止層とを備え、上記量子井戸活性層の上記共振器端面近傍には、量子井戸構造が無秩序化されて出射レーザ光の波長に対して透明な窓領域が形成されていて、上記リッジストライプ部は、ｎ型の第１上クラッド層、第２上クラッド層、ｎ型の第３上クラッド層およびｎ型のキャップ層の積層から成り、上記第２上クラッド層において上記窓領域の上方に位置する第１領域はｐ型不純物を含み、かつ、上記第２上クラッド層の上記第１領域以外の第２領域はｐ型不純物およびｎ型不純物を含むものであってもよい。
【０１０６】
本発明の半導体レーザ素子において、第２上クラッド層において窓領域の上方に位置する第１領域は第１導電型を示し、かつ、第２上クラッド層の第１領域以外の第２領域は第２導電型を示せばよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】図１は本発明の一実施の形態の実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の構造の概略図である。
【図２】図２は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子を一方の共振器端面から見た概略図である。
【図３】図３は図１のIII−III線から見た概略断面図である。
【図４】図４は図１のIV−IV線から見た概略断面図である。
【図５】図５は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図６】図６は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図７】図７は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図８】図８は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図９】図９は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１０】図１０は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１１】図１１は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１２】図１２は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１３】図１３は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１４】図１４は上記実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１５】図１５は従来の半導体レーザ素子の構造の概略図である。
【図１６】図１６は上記従来の半導体レーザ素子の垂直断面の概略図である。
【図１７】図１７は上記従来の半導体レーザ素子他の垂直断面の概略図である。
【図１８】図１８は上記従来の半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図１９】図１９は上記従来の半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図２０】図２０は上記従来の半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【図２１】図２１は上記従来の半導体レーザ素子の製造工程の一つを示す概略図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１００，１１００  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２，１１０２  ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層
１０４，１１０４，２１０４  Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ量子井戸活性層
１０６，１１０６，２１０６  ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層
１０７，１１０７，２１０７，３１０７  ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層
１０８，１１０８，２１０８  ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３上クラッド層
１０９，１１０９，２１０９  ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１０，２１１０  ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
１１２  ｎ側電極
１１３  ｐ側電極
１０７ａ，１０７ｂ  第１領域
１０７ｃ  第２領域
１０４ａ，１０４ｂ  窓領域
１０４ｃ  内部領域
【図１】
2005203594.tif 000003
【図２】
2005203594.tif 000004
【図３】
2005203594.tif 000005
【図４】
2005203594.tif 000006
【図５】
2005203594.tif 000007
【図６】
2005203594.tif 000008
【図７】
2005203594.tif 000009
【図８】
2005203594.tif 000010
【図９】
2005203594.tif 000011
【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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