(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
化合物半導体基板上に順に積層された下クラッド層、活性層、第１上クラッド層、およびドライエッチングストップ層と、
前記第１上クラッド層の上方に設けられたリッジ形状の第２上クラッド層と、
前記ドライエッチングストップ層と前記第２上クラッド層との間にのみ存在するエッチングストップ層と、
前記第２上クラッド層の側方に設けられたブロック層とを含み、
前記第１上クラッド層、および前記ドライエッチングストップ層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、
前記エッチングストップ層は、ＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、
前記ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量が、前記第１上クラッド層中のＡｌ含有量より大きく、
前記ドライエッチングストップ層は、前記エッチングストップ層をドライエッチングする際に、当該ドライエッチングに対する耐性を有し、
前記エッチングストップ層は、前記第２上クラッド層をエッチングするためのエッチング液に対する耐性を有することを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
化合物半導体基板上に、下クラッド層、活性層、第１上クラッド層、エッチングストップ層、および第２上クラッド層を順に形成する工程と、
前記第１上クラッド層の形成の後エッチングストップ層の形成前に、前記第１クラッド層上にドライエッチングストップ層を形成する工程と、
前記第２上クラッド層を、前記エッチングストップ層まで、リッジ形状にエッチングする工程と、
このエッチング工程の後に露出している前記エッチングストップ層をドライエッチングにより除去する工程と、
前記リッジ形状の第２上クラッド層の側方にブロック層を選択成長させる工程とを含み、
前記第１上クラッド層、および前記ドライエッチングストップ層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、
前記エッチングストップ層は、ＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、
前記ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量が、前記第１上クラッド層中のＡｌ含有量より大きいことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスク機器、ＬＢＰ（レーザビームプリンタ）、バーコードスキャナなどに用いる半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録装置において、記録密度の向上が図られている。このような装置においては、短波長で発振が可能な半導体レーザが不可欠である。このような半導体レーザとしてＡｌＧａＩｎＰ系組成のものがある。また、記録速度を向上させるためには、高出力のレーザ光を瞬時に立ち上げる必要がある。このような要求特性を満たすレーザとして、化合物半導体を用いたリッジ型半導体レーザがある。
【０００３】
図３は、従来の一般的なリッジ型半導体レーザの構造を示す模式的な断面図である。基板２１の上に、下クラッド層２２が形成されている。下クラッド層２２の上には、活性層２３が形成されている。活性層２３の上には、第１上クラッド層２４が形成されている。第１上クラッド層２４の上に、エッチングストップ層２５が形成されている。
連続膜であるエッチングストップ層２５の上には、リッジ形状の第２上クラッド層２６とコンタクト層２７とが形成されている。以下、リッジ形状の第２上クラッド層２６とコンタクト層２７とをリッジ部３２と称する。エッチングストップ層２５上で、リッジ部３２の側方には、ブロック層３０が形成されている。すなわち、エッチングストップ層２５は、第２上クラッド層２６の下にも、ブロック層３０の下にも存在する。
【０００４】
コンタクト層２７およびブロック層３０の上には、キャップ層３１が形成されている。
図４は、上記の従来の一般的なリッジ型半導体レーザの製造工程を示す模式的な断面図である。基板２１の上に、下クラッド層２２、活性層２３、第１上クラッド層２４、エッチングストップ層２５、第２上クラッド層２６およびコンタクト層２７を順次形成する。さらに、マスク層２８を形成した後に、レジストパターン２９を形成する（図４（ａ））。
【０００５】
エッチングストップ層２５の組成は、ＧａＩｎＰ系などであり、活性層２３の組成は、ＡｌＧａＩｎＰ系やＧａＩｎＰ系などである。基板２１およびコンタクト層２７の組成は、ＧａＡｓなどである。それ以外の半導体部分の組成は、ＡｌＧａＩｎＰ系などである。マスク層２８は、一般にＳｉＯ2またはＳｉＮからなる。
次に、マスク層２８をレジスト２９のパターンにエッチングする（図４（ｂ））。
【０００６】
レジスト２９を除去した後、コンタクト層２７、および第２上クラッド層２６をリッジ形状にエッチングする（図４（ｃ））。エッチングストップ層２５はエッチング媒体に対する耐性を持つので、エッチングストップ層２５以下の層はエッチングされない。
続いて、ブロック層３０を、リッジ部３２の両側に選択成長させる（図４（ｄ））。ブロック層３０の選択成長の後には、マスク層２８を除去した後、キャップ層３１を成長する（図４（ｅ））。
【０００７】
ブロック層３０およびキャップ層３１の組成は、ＧａＡｓなどである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような構造の半導体レーザにおいては、ブロック層３０と第１上クラッド層２４との間にエッチングストップ層２５が存在する。これにより、ブロック層３０と第１上クラッド層２４とのヘテロ障壁が緩和されてしまい、ブロック層３０からのリーク電流が増えてしまう。したがって、第２上クラッド層２６への電流狭搾効果が減じられ、半導体レーザの発振効率が低くなる。
【０００９】
このような理由により、エッチングストップ層２５は、完成品の段階では、ブロック層３０と第１上クラッド層２４との間には存在しないことが好ましい。
この問題に対しては、第２上クラッド層２６をエッチングした後に露出するエッチングストップ層２５を、硫酸溶液等のエッチング液により除去することが考えられる。しかし、エッチングストップ層２５を除去した途端にさらにエッチング速度の大きい第１上クラッド層２４が露出するので、深さ方向のエッチング制御が困難であった。
【００１０】
また、露出したエッチングストップ層２５を熱分解により除去する方法も開示されている（特開平４−１３０６９２号公報）。しかし、加熱により、半導体レーザ各部を構成する元素（ドーパントを含む）が相互拡散してしまい、得られたものは実際には素子と機能しないものであった。
そこで、この発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、ブロック層と第１上クラッド層との間にエッチングストップ層が存在しない半導体レーザ及びその製造方法を提供することである。
【００１１】
この発明の他の目的は、量産性を有し高い精度でエッチングストップ層のみを除去することができる半導体レーザの製造方法を提供することである。
この発明のさらに他の目的は、ブロック層と第１上クラッド層との間に流れるリーク電流が少なく、発振効率の高い半導体レーザおよびその製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、化合物半導体基板上に順に積層された下クラッド層、活性層、第１上クラッド層、およびドライエッチングストップ層と、前記第１上クラッド層の上方に設けられたリッジ形状の第２上クラッド層と、前記ドライエッチングストップ層と前記第２上クラッド層との間にのみ存在するエッチングストップ層と、前記第２上クラッド層の側方に設けられたブロック層とを含み、前記第１上クラッド層、および前記ドライエッチングストップ層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、前記エッチングストップ層は、ＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、前記ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量が、前記第１上クラッド層中のＡｌ含有量より大きく、前記ドライエッチングストップ層は、前記エッチングストップ層をドライエッチングする際に、当該ドライエッチングに対する耐性を有し、前記エッチングストップ層は、前記第２上クラッド層をエッチングするためのエッチング液に対する耐性を有することを特徴とする半導体レーザである。
【００１３】
この発明によれば、ブロック層と第１上クラッド層との間にはエッチングストップ層は存在していない。したがって、第２上クラッド層への電流狭搾効果は良好であり、このような半導体レーザは高い発振効率を有する。
上記の構成において、前記ドライエッチングストップ層、および前記第１上クラッド層が、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体であり、前記エッチングストップ層がＧａＩｎＰ系化合物半導体であり、前記ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量が、前記第１上クラッド層のＡｌ含有量より大きい。前記第２上クラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体であることが好ましい。
【００１４】
ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量を、第１上クラッド層のＡｌ含有量より大きくすることにより、ドライエッチングストップ層とブロック層との間のバンド障壁がより高くなる。したがって、リッジ部への電流狭搾効果が大きくなる。
請求項２記載の発明は、化合物半導体基板上に、下クラッド層、活性層、第１上クラッド層、エッチングストップ層、および第２上クラッド層を順に形成する工程と、前記第１上クラッド層の形成の後エッチングストップ層の形成前に、前記第１クラッド層上にドライエッチングストップ層を形成する工程と、前記第２上クラッド層を、前記エッチングストップ層まで、リッジ形状にエッチングする工程と、このエッチング工程の後に露出している前記エッチングストップ層をドライエッチングにより除去する工程と、前記リッジ形状の第２上クラッド層の側方にブロック層を選択成長させる工程とを含み、前記第１上クラッド層、および前記ドライエッチングストップ層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、前記エッチングストップ層は、ＧａＩｎＰ系化合物半導体からなり、前記ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量が、前記第１上クラッド層中のＡｌ含有量より大きいことを特徴とする半導体レーザの製造方法である。
【００１５】
エッチングストップ層の下方に、ドライエッチングに対する耐性を有するドライエッチングストップ層を設けておくことにより、高い精度でエッチングストップ層のみを選択的に除去することができる。すなわち、エッチングストップ層の除去方法としてドライエッチングを採用することにより、エッチング精度を向上させるドライエッチングストップ層を利用することができるようになる。
このような製造方法により、ブロック層と第１上クラッド層との間にエッチングストップ層が存在していない構造の半導体レーザを高い量産性で精度よく製造することができる。したがって、このような製造方法により得られた半導体レーザは、第２上クラッド層への電流狭搾効果が良好であり、高い発振効率を持つ。
【００１６】
また、このような製造方法では試料が高温になることはないので、半導体レーザ各部を構成する元素が相互拡散することはない。したがって、半導体レーザの特性は良好に保たれる。
上記の方法において、前記ドライエッチングストップ層、および前記第１上クラッド層が、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体であり、前記エッチングストップ層がＧａＩｎＰ系化合物半導体であり、前記ドライエッチングストップ層中のＡｌ含有量が、前記第１上クラッド層のＡｌ含有量より大きい。前記第２上クラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体であることが好ましい。
【００１７】
たとえば、塩素系ガスを用いてドライエッチングをする際、このようなドライエッチングに対してＡｌＧａＩｎＰ系組成の半導体はエッチング耐性を有する。
したがって、エッチングストップ層の下方に、このような組成を有するドライエッチングストップ層を設けてドライエッチングすることにより、エッチングストップ層を含むエッチング対象を良好に選択的に除去することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係るリッジ型半導体レーザの構造を示す模式的な断面図である。化合物半導体基板１上には、基板１側より順に、下クラッド層２、活性層３、第１上クラッド層４、およびドライエッチングストップ層１３が積層されている。ドライエッチングストップ層１３の上には、エッチングストップ層５、第２上クラッド層６およびコンタクト層７がリッジ形状に形成されている。以下、リッジ形状のエッチングストップ層５、第２上クラッド層６、およびコンタクト層７をリッジ部１２と称する。
【００１９】
エッチングストップ層５は、第２上クラッド層６の下部のみに存在している。
リッジ部１２の両側には、ドライエッチングストップ層１３の上に、ブロック層１０が形成されている。コンタクト層７およびブロック層１０の上には、キャップ層１１が形成されている。
基板１は、たとえばＧａＡｓ化合物半導体からなる。下クラッド層２、第１上クラッド層４、ドライエッチングストップ層１３、および第２上クラッド層６は、ＡｌＧａＩｎＰ系組成の化合物半導体である。ドライエッチングストップ層１３のＡｌ含有量は、第１上クラッド層４のＡｌ含有量より大きい。ドライエッチングストップ層１３は、第１上クラッド層４中の表面近傍がＡｌ含有量が高くなったものであってもよい。活性層３は、ＡｌＧａＩｎＰ系組成またはＧａＩｎＰ系組成の化合物半導体である。エッチングストップ層５は、ＧａＩｎＰ系組成の化合物半導体である。
【００２０】
コンタクト層７は、ブロック層１０、およびキャップ層１１は、ＧａＡｓ系組成の化合物半導体とすることができる。
基板１、下クラッド層２、およびブロック層１０は、第１の導電型（たとえばｎ型）である。第１上クラッド層４、第２上クラッド層６、コンタクト層７、およびキャップ層１１は、第２の導電型（たとえばｐ型）である。活性層３は、第１の導電型、第２の導電型、またはアンドープである。ドライエッチングストップ層１３およびエッチングストップ層５は、第２の導電型またはアンドープである。
【００２１】
このような構成の半導体レーザにおいては、第１上クラッド層４とブロック層１０との間には、エッチングストップ層５は存在していない。しかも、ドライエッチングストップ層１３は、第１上クラッド層４よりＡｌ含有量が高くなっているので、ドライエッチングストップ層１３とブロック層１０との間のバンドの障壁はより高くなる。したがって、電流はリッジ部１２に閉じ込められることになる。すなわち、このような構造の半導体レーザは発振効率が高い。
【００２２】
以上の実施形態では、エッチングストップ層５は、ドライエッチングストップ層１３に接触して形成されているが、図１に二点鎖線で示すように第２上クラッド層６内の層厚方向途中部の適当な位置にエッチングストップ層５が形成されていてもよい。そのような半導体レーザも、電流はリッジ部１２に閉じ込められるので、発振効率は高い。
図２は、上述の半導体レーザの製造工程を示した図解的な断面図である。
【００２３】
基板１上に、下クラッド層２、活性層３、第１上クラッド層４、ドライエッチングストップ層１３、エッチングストップ層５、第２上クラッド層６、およびコンタクト層７を順次形成する。この後、コンタクト層７の表面に、ＳｉＯ2またはＳｉＮからなるマスク層８を形成する。
次に、マスク層８上に、フォトレジスト法によりレジスト９を形成し（図２（ａ））、マスク層８をストライプ状にエッチングする（図２（ｂ））。続いてレジスト９を除去し、コンタクト層７および第２上クラッド層６をリッジ形状にウェット・エッチングする。エッチング液は、硫酸系、蓚酸系、塩酸系のものなどを用いることができる。これらのエッチング液は、ＡｌＧａＩｎＰ系組成の化合物半導体に対しては、Ａｌ含有量が大きいほどエッチング速度が大きい。したがって、ＧａＩｎＰ系組成のエッチングストップ層５はエッチング液に対する耐性を持つので、エッチングストップ層５以下の層はエッチングされない（図２（ｃ））。
【００２４】
次に、第２上クラッド層６をリッジ形状にエッチングした後に露出しているエッチングストップ層５を、ドライエッチングにより除去する（図２（ｄ））。この工程は、塩素ガスを用いたドライエッチングとすることができる。エッチング圧力は１０ｍＴｏｒｒ以下とすることが好ましい。このような条件で、ＡｌＧａＩｎＰ系組成の第２上クラッド層６に対して、ＩｎＧａＰ系組成のエッチングストップ層５を選択的にエッチングすることができる。塩素ガスに少量のフッ素ガスを混合して用いてもよい。
【００２５】
ドライエッチングストップ層１３は塩素ガスによるドライエッチングに対する耐性を持つので、ドライエッチングストップ層１３以下の層はエッチングされない（図２（ｄ））。すなわち、エッチングストップ層５の除去方法としてドライエッチングを採用することにより、エッチング精度を向上させるドライエッチングストップ層１３を利用することができる。
次に、リッジ部１２の両側にブロック層１０を形成する（図２（ｅ））。その後、エッチングによりマスク層８を除去し、ブロック層１０およびコンタクト層７の上に、キャップ層１１を形成する（図２（ｆ））。
【００２６】
このような製造方法により得られた半導体レーザは、第１上クラッド層４とブロック層１０との間には、エッチングストップ層５は存在しない。ドライエッチングストップ層１３は、第１上クラッド層４よりＡｌ含有量が高くなっている。したがって、リッジ部１２への良好な電流狭搾効果を有している。このような製造方法は量産性を有する。
また、このような製造工程では、試料が高温になることはないので、半導体レーザを構成する元素（ドーパントを含む）が相互拡散することはない。したがって、半導体レーザの特性は良好に保たれる。
【００２７】
通常の組成の第１上クラッド層４は、上述のドライエッチングの条件ではほとんどエッチングされない。
特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るリッジ型半導体レーザの構造を示す模式的な断面図である。
【図２】上記実施形態に係る半導体レーザの製造工程を示す模式的な断面図である。
【図３】従来のリッジ型半導体レーザの構造を示す模式的な断面図である。
【図４】上記従来のリッジ型半導体レーザの製造工程を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１      化合物半導体基板
２      下クラッド層
３      活性層
４      第１上クラッド層
５      エッチングストップ層
６      第２上クラッド層
７      コンタクト層
８      マスク層
９      レジスト
１０      ブロック層
１１      キャップ層
１２      リッジ部
１３      ドライエッチングストップ層
【図１】
0004597357.tif 000002
【図２】
0004597357.tif 000003
【図３】
0004597357.tif 000004
【図４】
0004597357.tif 000005