(57)【要約】【課題】生産性を低下させることなく、良好なレーザ特性が得られる半導体レー          ザ素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】基板２に積層された第１導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４と、活性層５と、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層１０が順次積層されたリッジ部１２と、リッジ部１２の側面に形成された第２導電型電極１３と、積層方向と反対側の基板２に形成された第１導電型電極１４と、を備えており、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６中の不純物は、Ｚｎであり、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰコンタクト層１０のキャリア濃度は、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８よりも高く、かつ第２導電型ＧａＡｓコンタクト層１０上に第１導電型ＧａＡｓキャップ層１１が形成されている。【選択図】      図１
2007201226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型基板上に積層された第１導電型ＧａＩｎＰクラッド層と、活性層と、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が順次積層されたストライプ状のリッジ部と、少なくとも前記リッジ部の側面に形成された第２導電型電極と、積層方向と反対側の前記第１導電型基板に形成された第１導電型電極と、を備えた半導体レーザ素子において、
前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層中の不純物は、Ｚｎであり、
前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層のキャリア濃度は、前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも高く、かつ前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層上に第１導電型ＧａＡｓキャップ層が形成されてい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ＧａＡｓ基板上に第１導電型ＧａＩｎＰクラッド層、活性層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層、ＧａＩｎＰ保護層、第１導電型ＧａＡｓキャップ層を順次積層した後、前記第１導電型ＧａＡｓキャップ層上にフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンから露出した前記第１導電型ＧａＡｓキャップ層から前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の途中までエッチングを行ってストライプ状のリッジ部を形成し、少なくとも前記リッジ部の側面に前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に接するよう第２導電型電極を形成し、積層方向と反対側の前記第１導電型基板に第１導電型電極を形成して作製する半導体レーザ素子の製造方法において、
前記エッチングは、燐酸系エッチント、塩酸系エッチャント或いは硫酸系エッチントを用いて行う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、製造しやすく、かつ生産コストが安価な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（ディジタル・バーサタイル・ディスク）の書き換え型光ディスク等の光源としてＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子が用いられている。
特許文献1には、ｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓ／ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層、ｎ型ＡｌＩｎＰクラッド層、超格子活性層、ｐ型ＡｌＩｎＰ第１クラッド層、ＧａＩｎＰエッチングストップ層が順次積層され、このＧａＩｎＰエッチングストップ層上にＺｎがドープされたｐ型ＡｌＩｎＰ第２クラッド層、ＧａＩｎＰ保護層、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層が順次積層されてなるストライプ状のリッジ部が形成され、このリッジ部及びリッジ部で覆われていないＧａＩｎＰエッチングストップ層上にｐ側電極が形成され、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板にはｎ側電極が形成されているＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子及びその製造方法が記載されている。
【０００３】
一方、非特許文献１には、Ｚｎ不純物がドープされたｐ型Ｉｎ0.5（ＡｌxＧａ1-x）0.5Ｐの中のＺｎの活性化率は、ｘの増加と共に減少するが、キャップ層としてｐ型ＧａＡｓを用いるよりもｎ型ＧａＡｓを用いた方が向上することが記載されている。
このことから、上記したＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子のｐ型ＡｌＩｎＰ第２クラッド層においてもキャップ層をｐ型ＧａＡｓからｎ型ＧａＡｓにすれば、Ｚｎの活性化率が向上して良好なレーザ特性が得られることが推察される。
【特許文献１】特開２００４−１３４７７０号公報
【非特許文献１】１９９２年春期応用物理学会２９ｐ−ＺＢ−４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ｐ型ＧａＡｓをｎ型ＧａＡｓに置き換えた場合には、ｐ側電極とのオーミック接続ができないため、ｎ型ＧａＡｓを形成した後は、除去する必要があり、このための製造工程を設けなければならかった。このため、製造工程数の増加や歩留まりといった生産性を低下させていた。
【０００５】
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、生産性を低下させることなく、良好なレーザ特性が得られ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】
【０００６】
本願発明における第１の発明は、第１導電型基板上に積層された第１導電型ＧａＩｎＰクラッド層と、活性層と、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層が順次積層されたストライプ状のリッジ部と、少なくとも前記リッジ部の側面に形成された第２導電型電極と、積層方向と反対側の前記第１導電型基板に形成された第１導電型電極と、を備えた半導体レーザ素子において、前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層中の不純物は、Ｚｎであり、前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層のキャリア濃度は、前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも高く、かつ前記第２導電型ＧａＡｓコンタクト層上に第１導電型ＧａＡｓキャップ層が形成されてい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ＧａＡｓ基板上に第１導電型ＧａＩｎＰクラッド層、活性層、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層、ＧａＩｎＰ保護層、第１導電型ＧａＡｓキャップ層を順次積層した後、前記第１導電型ＧａＡｓキャップ層上にフォトレジストパターンを形成し、前記フォトレジストパターンから露出した前記第１導電型ＧａＡｓキャップ層から前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の途中までエッチングを行ってストライプ状のリッジ部を形成し、少なくとも前記リッジ部の側面に前記第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に接するよう第２導電型電極を形成し、積層方向と反対側の前記第１導電型基板に第１導電型電極を形成して作製する半導体レーザ素子の製造方法において、前記エッチングは、燐酸系エッチント、塩酸系エッチャント或いは硫酸系エッチントを用いて行う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】
【０００７】
本願発明によれば、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層中の不純物は、Ｚｎであり、第２導電型ＧａＡｓコンタクト層のキャリア濃度は、第２導電型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層よりも高く、かつ第２導電型電極と第２導電型ＧａＡｓコンタクト層との間に第１導電型ＧａＡｓキャップ層が形成されているので、生産性を低下させることなく、良好なレーザ特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に本発明の実施の形態に係る半導体レーザ素子及びその製造方法について図１及び図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態における半導体レーザ素子を示す断面図である。
図２は、半導体レーザ素子の製造方法を示す断面図である。
【０００９】
図１に示すように、本発明の実施の形態における半導体レーザ素子１は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に厚さ０．０３μｍのバッファ層３、厚さ２μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、超格子活性層５、厚さ８０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層６、厚さ１５ｎｍのＧａＩｎＰエッチングストップ層７が順次積層され、このＧａＩｎＰエッチングストップ層７上に厚さ０．３μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８、厚さ３０ｎｍのＧａＩｎＰ保護層９、厚さ０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０、厚さ０．１ｎｍのｎ型ＧａＡｓキャップ層１１が順次積層されたストライプ状のリッジ部１２が形成され、このリッジ部１２の上部並びに側面及びリッジ部１２で覆われていないＧａＩｎＰエッチングストップ層７上にｐ側電極１３が形成され、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にはｎ側電極１４が形成されている。
【００１０】
バッファ層３は、ｎ型ＧａＡｓ層或いはｎ型ＧａＩｎＰ層の１層でも良いし、これらの２層でも良い。
超格子活性層５は、少なくとも１層の量子井戸層、並びに量子井戸層を挟む障壁層及び光ガイド層からなるＳＣＨ（Separated  Confinement  Heterostructure）構造を有している。量子井戸層は、ＡｌuＧａ1-uＩｎＰ（０＜ｕ≦１）からなり、障壁層及び光ガイド層は、ＡｌvＧａ1-vＩｎＰ（０＜ｖ≦１）からなる。この実施の形態では、ｕ＝０、Ｖ＝０．６である。量子井戸層の厚さは、１２ｎｍ、光ガイド層の厚さは、４０ｎｍである。
【００１１】
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０のキャリア濃度は、２×１０19ｃｍ-3であり、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１、第２クラッド層６、８のキャリア濃度は、１×１０18ｃｍ-3である。即ち、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０のキャリア濃度は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１、第２クラッド層６、８よりも高くなっている。このようにしているのは、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０とｐ側電極１３とのオーミックコンタクトを良好にし、かつ光閉じ込めを良好にするためである。上記した各ｐ型層に用いられる不純物は、Ｚｎであり、各ｎ型層に用いられる不純物は、Ｓｉ或いはＳｅである。
ｐ側電極１３は、厚さ０．０５μｍのＴｉ膜、厚さ０．１μｍのＰｔ膜、厚さ０．２μｍのＡｕ膜が順次積層された構成である。
【００１２】
ｐ側電極１３に面したリッジ部１２の側面及びＧａＩｎＰエッチングストップ層７の面は、キャリア濃度が低いので、ｐ側電極１３とショットキー接合を形成している。このため、ｐ側電極１２から注入された電流は、ここからは流れない。
この半導体レーザ素子１は、ｐ側電極１３から注入された電流がｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０の側面から超格子活性層５を介してｎ側電極１４側に流れることによって、超格子活性層５からレーザ光を出射する。
以上のように、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８中の不純物は、Ｚｎであり、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８よりも高く、かつｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０とｐ側電極１３との間にｎ型ＧａＡｓキャップ層１１を有しているので、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０中のＺｎの活性化率が向上して良好なレーザ特性を得ることができる。
【００１３】
次に、半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
（積層工程）
図２（Ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ（Metal  0rganic  Vapor  Phase  Epitaxy）法やＭＯＣＶＤ（Metal  0rganic  Chemical  Vapor  Deposition）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に厚さ０．０３μｍのバッファ層３、厚さ２μｍのｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、超格子活性層５、厚さ８０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層６、厚さ１５ｎｍのＧａＩｎＰエッチングストップ層７、厚さ０．３μｍのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８、厚さ３０ｎｍのＧａＩｎＰ保護層９、厚さ０．３μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０、厚さ０．１ｎｍのｎ型ＧａＡｓキャップ層１１を順次積層する。
【００１４】
（フォトレジストパターン形成工程）
図２（Ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１１上にフォトレジストを塗布し、露光・現像を行ってフォトレジストパターン１５を形成する。
【００１５】
（リッジ部形成工程）
図２（Ｃ）に示すように、燐酸系エッチントを用いて、フォトレジストパターン１５で覆われた以外のｎ型ＧａＡｓキャップ層１１からＧａＩｎＰ保護層９に達するまでエッチングを行った後、塩酸系エッチャントを用いて、３分３０秒のエッチングを行って、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７に達するまでエッチングを行ってストライプ状リッジ部１２を形成する。この際、燐酸系エッチャントは、ＧａＡｓ層だけをエッチングし、ＧａＩｎＰ層をエッチングしない選択エッチング液であるので、ＧａＩｎＰ保護層９でエッチングを停止することができる。
このとき、エッチャントの攪拌は行わない。
【００１６】
塩酸エッチャントとしては、酢酸（濃度が９９．５％以上）：過酸化水素水（濃度３１％）：塩酸（濃度が３６％）＝１００：１：１０（体積比）の混合比のエッチャントを用いることができる。
また、塩酸系エッチャントは、ＧａＩｎＰ層をエッチングするエッチング液であるため、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７が露出した後、あまり長い時間ＧａＩｎＰエッチングストップ層７を塩酸系エッチャントに晒しておくとエッチングされるので、エッチング時間を厳密に管理する必要がある。
【００１７】
この際、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８のエッチング速度は、ＧａＩｎＰ保護層９よりも速いが、攪拌を行わないので、エッチング時間の経過に伴ってエッチング速度は遅くなる。また、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７が露出し始めると、塩酸系エッチャントの中にエッチングしたものが含まれるようになるため、その表面での見かけのエッチャント濃度は薄くなるので、選択性が発揮される。
【００１８】
一方、リッジ部１２近傍では、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７が完全に露出するのに対して、離れた領域では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８が残留している場合がある。このようになっても、電流狭窄及び光閉じ込めは、リッジ部１２の近傍のみで行われるので、レーザ特性に影響を与えることはない。
【００１９】
（フォトレジストパターン除去工程）
図２（Ｄ）に示すように、フォトレジストパターン１５をｎ型ＧａＡｓキャップ層１１上から除去する。
【００２０】
（電極形成工程）
次に、リッジ部１２の上面及び側面、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７上にＴｉ膜、Ｐｔ膜、Ａｕ膜を順次積層してｐ側電極１３を得る。更に、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２を研磨して所定厚さにした後、ｎ側電極１４を形成する。こうして、図１に示す半導体レーザ素子１を得る。
【００２１】
以上のように、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１１を形成した後は、除去が不要となるので、製造工程を増やすことなく半導体レーザ素子１を作製することができる。
この結果、生産性が向上し、歩留まりが向上する。
【００２２】
なお、上記した（リッジ部形成工程）において、エッチングの際、フォトレジストパターン１５がエッチャントに浸食されるが、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０及びｎ型ＧａＡｓキャップ層１１がマスクの役目を担うので、エッチング制御上で問題になることはない。
【００２３】
更に、ＭＯＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法に代えてＭＢＥ（分子線エピタキシー）を用いても良い。
また、塩酸系エッチャントの組成やエッチング時間を変えることによって、各層に合ったエッチング制御を行うことができることは言うまでもない。
（リッジ部形成工程）では、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７が露出したところでエッチングを停止するようにしたが、ＧａＩｎＰエッチングストップ層７を形成せずに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層６と型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層８を１つのｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層としても良い。
この場合は、燐酸系エッチャント、塩酸系エッチャント或いは硫酸系エッチントを用いて、時間管理や温度管理により上記したｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層の途中までエッチングを行うことによりリッジ部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態における半導体レーザ素子を示す断面図である。
【図２】半導体レーザ素子の製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…半導体レーザ素子、２…ｎ型ＧａＡｓ基板、３…バッファ層、４…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５…超格子活性層、６…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層、７…ＧａＩｎＰエッチングストップ層、８…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層、９…ＧａＩｎＰ保護層、１０…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１１…ｎ型ＧａＡｓキャップ層、１２…リッジ部、１３…ｐ側電極、１４…ｎ側電極、１５…フォトレジストパターン
【図１】
2007201226.tif 000003
【図２】
2007201226.tif 000004