(57)【要約】【課題】量産性の高い半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】半導体レーザ素子１００の製造方法は、素子バー製造工程Ｓ３、及び評価工程Ｓ７等を備える。評価工程Ｓ７は、第１の素子バー３５Ａの２以上の素子部２について、レーザ特性を測定する第１測定工程Ｓ７−１と、第１の素子バー３５Ａのレーザ特性の位相依存性Ｄ３５Ａを見積もる第１見積もり工程Ｓ７−３と、第２の素子バー３５Ｂの一部の素子部２について、レーザ特性を測定する第２測定工程Ｓ７−５と、第２の素子バー３５Ｂの一部の素子部２について、回折格子１３Ｐの位相を見積もる第２見積もり工程Ｓ７−７と、第２の素子バー３５Ｂの他の素子部２について、回折格子１３Ｐの位相を見積もる第３見積もり工程Ｓ７−９と、第２の素子バー３５Ｂの他の素子部２について、レーザ特性を見積もるレーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１と、を有する。【選択図】図１
2012119583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、活性層と、前記半導体基板の主面と平行な第１方向に沿った周期構造を有する回折格子層と、を有する半導体積層を形成することにより、２次元の周期格子状に配列された半導体レーザ素子となるべき複数の素子部を有する半導体構造物を製造する半導体構造物製造工程と、
前記半導体基板の主面及び前記第１方向と交差する面に沿って前記半導体構造物をへき開することにより、１次元的に配列された複数の前記素子部を含むと共に、一対のへき開面を有する複数の素子バーを製造する素子バー製造工程と、
前記複数の素子バーのそれぞれの前記一対のへき開面の一方に高反射膜を形成する高反射膜形成工程と、
前記複数の素子バーのそれぞれの前記一対のへき開面の他方に低反射膜を形成する低反射膜形成工程と、
前記複数の素子バーのそれぞれが含む前記複数の前記素子部の特性の評価を行う評価工程と、
前記評価工程後に、前記第１の素子バー及び前記第２の素子バーのそれぞれを、前記複数の前記素子部が互いに分離されるように切断することにより、前記複数の半導体レーザ素子を得る分離工程と、
を備え、
前記評価工程は、
前記複数の素子バーのうちの第１の素子バーが含む前記複数の前記素子部のうちの２以上の素子部について、前記一方のへき開面における前記回折格子層の位相に周期的に依存するレーザ特性を測定する第１測定工程と、
前記第１測定工程における前記レーザ特性の測定結果に基づき、前記第１の素子バーが含む前記２以上の前記素子部について前記一方のへき開面における前記回折格子層の位相を見積もることにより、前記第１の素子バーの前記レーザ特性の位相依存性を見積もる第１見積もり工程と、
前記複数の素子バーのうちの第２の素子バーが含む前記複数の前記素子部のうちの一部の素子部について、前記レーザ特性を測定する第２測定工程と、
前記第２測定工程において測定された前記レーザ特性を前記第１の素子バーの前記レーザ特性の前記位相依存性に当てはめることにより、前記第２の素子バーが含む前記複数の前記素子部のうちの前記一部の素子部について、前記一方のへき開面における前記回折格子層の位相を見積もる第２見積もり工程と、
前記第２見積もり工程で見積もられた前記第２の素子バーの前記一部の素子部の前記一方のへき開面における前記回折格子層の位相を基準として、前記第２の素子バーが含む前記複数の前記素子部のうちの他の素子部について、前記一方のへき開面における前記回折格子層の位相を見積もる第３見積もり工程と、
前記第２の素子バーが含む前記複数の前記素子部のうちの前記他の素子部について、前記レーザ特性を見積もるレーザ特性見積もり工程と、
を有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２】
測定された、又は、見積もられた前記第１の素子バー及び前記第２の素子バーが含む前記複数の前記素子部のうち、所定の範囲内の前記レーザ特性を有する素子部を良品として選択する選択工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記レーザ特性は、発振波長であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】
前記半導体構造物製造工程では、前記第１方向に沿って延び、前記第１方向と直交する方向に沿って並んだ複数のストライプ構造を有するように前記活性層を形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の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、半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、分布帰還型半導体レーザ装置の製造方法が記載されている。この製造方法においては、分布帰還型半導体レーザの一方のへき開面に高反射膜、他方のへき開面に低反射膜を形成する工程の前に、当該一方のへき開面から出射されるレーザ光の出力値と当該他方のへき開面から出力されるレーザ光の出力値の大小関係を判定する工程が行われることが記載されている。これにより、レーザ光の出力のばらつきを防止することが可能であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４０２７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分布帰還型半導体レーザ等の回折格子を有する半導体レーザ素子は、一般に以下のような工程を経て製造される。即ち、まず、半導体基板上に、活性層や回折格子層等を含む半導体レーザのための半導体積層を形成して、半導体構造物を製造する。ここで、この回折格子層は、半導体基板の主面と平行な第１方向に沿った周期構造を有している。また、この半導体構造物には、将来半導体レーザ素子となるべき複数の素子部が２次元的に配列されている。
【０００５】
次に、半導体構造物を上記第１方向と略直交する方向にへき開することにより、１次元的に配列された複数の上記素子部からなる素子バーを複数製造する。続いて、各素子バーの１対のへき開面の一方に高反射膜、他方に低反射膜を形成する。
【０００６】
次に、各素子バーの各素子部について、発振波長等のレーザ特性を測定する。これにより、各素子部のレーザ特性の良否を判断する。
【０００７】
続いて、各素子バーを、各素子部が互いに分離されるように、上記第１方向に沿って切断することにより、複数の半導体レーザ素子が得られる。これらの複数の半導体レーザ素子のうち、素子バーの段階でレーザ特性が良好と判断された素子部に対応するものを、良品の半導体レーザ素子とみなすことができる。
【０００８】
上述のような半導体レーザ素子の製造方法においては、半導体構造物をへき開する際の一対のへき開面は、理想的には上記第１方向と直交するのが好ましい。しかしながら、この一対のへき開面と第１方向とを完全に直交させるのは困難であり、これらの成す角度は、９０度から僅かにずれた角度となってしまう。
【０００９】
これにより、従来の半導体レーザ素子の製造方法によれば、各素子バーが含む各素子部において、上記一対のへき開面における回折格子の位相が一定とはならない。そして、最終的に得られる半導体レーザのレーザ特性には、一対のへき開面における回折格子の位相、特に、高反射膜が形成されるへき開面における回折格子の位相に、依存するものがある。
【００１０】
そのため、従来の半導体レーザ素子の製造方法においては、最終的に得られる複数の半導体レーザ素子の特性の良否を判断するためには、上述のように各素子バーが含む複数の素子部の全てについて、発振波長等のレーザ特性を測定する必要がある。そのため、量産性が低いという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、量産性の高い半導体レーザ素子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】
【００１２】
上述の課題を解決するため、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、半導体基板上に、活性層と、半導体基板の主面と平行な第１方向に沿った周期構造を有する回折格子層と、を有する半導体積層を形成することにより、２次元の周期格子状に配列された半導体レーザ素子となるべき複数の素子部を有する半導体構造物を製造する半導体構造物製造工程と、半導体基板の主面及び第１方向と交差する面に沿って半導体構造物をへき開することにより、１次元的に配列された複数の素子部を含むと共に、一対のへき開面を有する複数の素子バーを製造する素子バー製造工程と、複数の素子バーのそれぞれの一対のへき開面の一方に高反射膜を形成する高反射膜形成工程と、複数の素子バーのそれぞれの一対のへき開面の他方に低反射膜を形成する低反射膜形成工程と、複数の素子バーのそれぞれが含む複数の素子部の特性の評価を行う評価工程と、評価工程後に、第１の素子バー及び第２の素子バーのそれぞれを、複数の素子部が互いに分離されるように切断することにより、複数の半導体レーザ素子を得る分離工程と、を備える。評価工程は、複数の素子バーのうちの第１の素子バーが含む複数の素子部のうちの２以上の素子部について、上記一方のへき開面における回折格子層の位相に周期的に依存するレーザ特性を測定する第１測定工程と、第１測定工程におけるレーザ特性の測定結果に基づき、第１の素子バーが含む２以上の素子部について上記一方のへき開面における回折格子層の位相を見積もることにより、第１の素子バーのレーザ特性の位相依存性を見積もる第１見積もり工程と、複数の素子バーのうちの第２の素子バーが含む複数の前記素子部のうちの一部の素子部について、レーザ特性を測定する第２測定工程と、第２測定工程において測定されたレーザ特性を第１の素子バーのレーザ特性の位相依存性に当てはめることにより、第２の素子バーが含む複数の素子部のうちの上記一部の素子部について、上記一方のへき開面における回折格子層の位相を見積もる第２見積もり工程と、第２見積もり工程で見積もられた第２の素子バーの上記一部の素子部の上記一方のへき開面における回折格子層の位相を基準として、第２の素子バーが含む複数の素子部のうちの他の素子部について、上記一方のへき開面における回折格子層の位相を見積もる第３見積もり工程と、第２の素子バーが含む複数の前記素子部のうちの上記他の素子部について、レーザ特性を見積もるレーザ特性見積もり工程と、を有する。
【００１３】
本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法によれば、以下のような理由により、量産性が高くなる。
【００１４】
即ち、半導体構造物において、複数の素子部は２次元の周期格子状に配列されている。これにより、素子バー製造工程において製造される第１の素子バーの上記一方のへき開面と、上記第１の方向とが完全には直交していない場合、第１の素子バーの各素子部の回折格子の上記一方のへき開面における位相は、第１の素子バーの一端の素子部から他端の素子部に向かって一つの素子部ごとに一定の角度ずつ変化する。ここで、回折格子の位相は、回折格子の周期に対応して２πごとに周期的に変化する。また回折格子を有するレーザの特性は、この回折格子の端面における位相によって変化する。従って、第１測定工程で測定されるレーザ特性は、回折格子の上記一方のへき開面における位相に対応して、周期的に依存する。つまり、測定されるレーザ特性は、第１の素子バーの一端の素子部から他端の素子部に向かって、各素子部の回折格子の上記一方のへき開面における位相に対応して、周期的に変化する。そのため、第１測定工程で測定されたレーザ特性を基に、第１の素子バーの各素子部について、上記一方のへき開面における回折格子層の位相を見積もることができる。その結果、第１の素子バーのレーザ特性の位相依存性を見積もることができる（第１位相見積もり工程）。
【００１５】
そして、この第１の素子バーの前記レーザ特性の前記位相依存性に、第２測定工程において測定されたレーザ特性当てはめることにより、第２の素子バーが含む複数の素子部のうちの上記一部の素子部について、上記一方のへき開面における回折格子の位相を見積もることができる（第２測定工程及び第２見積もり工程）。
【００１６】
また、素子バー製造工程においては、へき開によって複数の素子バーを製造しているため、第１の素子バーの上記一方のへき開面と上記第１の方向とが成す角度と、第２の素子バーの上記一方のへき開面と上記第１の方向とが成す角度とは、高精度で一致する。さらに、半導体構造物において、複数の素子部は２次元の周期格子状に配列されている。
【００１７】
これにより、第２の素子バーの隣接する２つの素子部の上記一方のへき開面における回折格子層の位相差は、第１の素子バーの隣接する２つの素子部の上記一方のへき開面における回折格子層の位相差と、略等しくなると共に、第２の素子バーのレーザ特性の位相依存性は、第１の素子バーのレーザ特性の位相依存性と、略等しくなる。
【００１８】
そのため、第２の素子バーに関する上記位相差を第１の素子バーに関する上記位相差と等しいとみなすことができるため、第２見積もり工程で見積もられた第２の素子バーの上記一部の素子部の上記一方のへき開面における回折格子層の位相を基準として、第２の素子バーが含む複数の前記素子部のうちの他の素子部について、上記一方のへき開面における回折格子層の位相を見積もることができる（第３見積もり工程）。
【００１９】
そして、第２の素子バーのレーザ特性の位相依存性を第１の素子バーのレーザ特性の位相依存性と等しいとみなすことができるため、第２の素子バーが含む複数の素子部のうちの上記他の素子部について、レーザ特性を見積もることができる（レーザ特性見積もり工程）。
【００２０】
その結果、第２の素子バーが含む複数の素子部のうちの上記他の素子部については、レーザ特性を測定することなく見積もることができる。
【００２１】
以上のような理由により、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法によれば、量産性が高くなる。
【００２２】
さらに、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、測定された、又は、見積もられた第１の素子バー及び第２の素子バーが含む複数の前記素子部のうち、所定の範囲内のレーザ特性を有する素子部を良品として選択する選択工程をさらに備えることが好ましい。これにより、所望のレーザ特性を有する半導体レーザ素子が得られる。
【００２３】
さらに、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法において、レーザ特性は、発振波長であることが好ましい。発振波長は、回折格子層の上記一方のへき開面における位相への依存性が特に高い。そのため、第１見積もり工程、第２見積もり工程、及び、第３見積もり工程における位相の見積もりを、特に正確に行うことができる。その結果、レーザ特性見積もり工程において、レーザ特性の見積もりを特に正確に行うことができる。
【００２４】
さらに、本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法において、半導体構造物製造工程では、第１方向に沿って延び、第１方向と直交する方向に沿って並んだ複数のストライプ構造を有するように活性層を形成することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、量産性の高い半導体レーザ素子の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】半導体構造物製造工程を説明するための半導体構造物の平面図である。
【図３】半導体構造物製造工程を説明するための素子部の部分断面斜視図である。
【図４】素子バー製造工程を説明するための素子バーの平面図である。
【図５】反射膜形成工程を説明するための素子バー平面図である。
【図６】図５の所定の線に沿った素子部の断面を示す図である。
【図７】発振波長のへき開面における回折格子の位相依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）のへき開面における回折格子の位相依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】規格化閾値電流のへき開面における回折格子の位相依存性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】第１測定工程を説明するための図である。
【図１１】第１位相見積もり工程を説明するための図である。
【図１２】第２測定工程を説明するための図である。
【図１３】レーザ特性見積もり工程を説明するための図である。
【図１４】分離工程を説明するための平面図である。
【図１５】分離工程を説明するための半導体レーザ素子の部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施の形態に係る半導体レーザ素子の製造方法として、分布帰還型半導体レーザの製造方法について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、可能な場合には同一要素には同一符号を用いる。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２８】
図１は、本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法は、半導体構造物製造工程Ｓ１と、素子バー製造工程Ｓ３と、反射膜形成工程Ｓ５と、評価工程Ｓ７と、分離工程Ｓ９と、選択工程Ｓ１１と、を備える。また、評価工程Ｓ７は、第１測定工程Ｓ７−１と、第１位相見積もり工程Ｓ７−３と、第２測定工程Ｓ７−５と、第２位相見積もり工程Ｓ７−７と、第３位相見積もり工程Ｓ７−９と、レーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１と、を含む。以下、これらの工程の詳細を説明する。
【００２９】
（半導体構造物製造工程）
図２は、半導体構造物製造工程を説明するための半導体構造物の平面図であり、図３は、半導体構造物製造工程を説明するための素子部の部分断面斜視図である。なお、図２及び図３においては、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸で表される直交座標系Ｃが示されている。後述の半導体基板３の主面３Ｍと平行な方向にＸ軸及びＹ軸が設定され、半導体基板３の主面３Ｍと直交する方向にＺ軸が設定されている。図４以降の各図においても、必要に応じて直交座標系Ｃが示されている。
【００３０】
半導体構造物製造工程Ｓ１においては、図２に示すような半導体構造物１を製造する。半導体構造物１は、２次元の周期格子状に配列された複数の素子部２を有する。具体的には、複数の素子部２は、Ｚ軸方向から見て、Ｙ軸方向（第１方向）、及び、Ｔ軸方向（第２方向）に沿って、周期的に配列されている。Ｔ軸は、Ｘ軸をＺ軸の周りに鋭角である角度αだけ回転させた軸である。Ｔ軸とＺ軸で規定される面（Ｔ軸及びＺ軸の双方に平行な面）は、半導体基板３のへき開予定面１２と平行である。即ち、へき開予定面１２と第１の方向（Ｙ軸に沿った方向）とが成す角度は、９０度から角度αだけずれている。へき開予定面１２とは、半導体基板３のへき開可能な面のうち、後述の素子バー製造工程Ｓ３で素子バーを製造するためにへき開が行われる面を意味する。
【００３１】
本実施形態では、複数の素子部２は、Ｙ軸方向に沿って６個、Ｔ軸方向に沿って９個の周期的な格子状に配列されている。そのため、本実施形態では、半導体構造物１は５４個の素子部２を有しているが、半導体構造物１が有する素子部２の数は、特に制限されない。また、へき開予定面１２の数は、本実施形態においては７個となる。素子部２は、いくつかの工程を経た後、半導体レーザ素子となる部分である。図２は、半導体構造物１のうちの、一つの素子部２の部分断面斜視図を示している。このような半導体構造物１を、例えば、以下のように製造する。
【００３２】
即ち、まず、半導体基板３の主面３Ｍ全体上に、活性層９と、回折格子層１３と、を有する半導体積層２３を形成する。半導体積層２３は、半導体レーザ素子のための構成を有する積層体である。より具体的には、例えば有機金属気相成長法によって、半導体基板３の主面３Ｍ全体上に、第１クラッド層５、第１光閉じ込め層７、活性層９、第２光閉じ込め層１１、回折格子層１３、及び、埋め込み層１５をこの順に形成する。本実施形態においては、半導体積層２３は、第１クラッド層５、第１光閉じ込め層７、活性層９、第２光閉じ込め層１１、回折格子層１３、及び、埋め込み層１５を有している。
【００３３】
半導体基板３は、第１導電型（例えばｎ型）の半導体基板であり、例えば、ＩｎＰやＧａＮ等のIII-V族化合物半導体からなる。第１クラッド層５は、第１導電型の例えばＩｎＰやＧａＮ等のIII-V族化合物半導体からなる。第１光閉じ込め層７は、第１導電型の例えばＧａＩｎＡｓＰ等のIII−V族化合物半導体からなる。活性層９は、例えば、ＭＱＷ（多重量子井戸）構造やＳＱＷ（単一量子井戸）構造を有する。活性層９は、例えば、ＧａＩｎＡｓＰやＡｌＧａＩｎＡｓ等のIII-V族化合物半導体からなる。第２光閉じ込め層１１は、第２導電型（第１導電型がｎ型の場合、ｐ型）の例えばＧａＩｎＡｓＰ等のIII−V族化合物半導体からなる。半導体基板３がIII-V族化合物半導体からなる場合、主面３Ｍは、例えば、（００１）面とすることができる。
【００３４】
回折格子層１３は、第２導電型の例えばＧａＩｎＡｓＰ等のIII−V族化合物半導体からなる。回折格子層１３には、回折格子１３Ｐが形成されている。回折格子１３Ｐは、ラインアンドスペースパターンからなる。具体的には、回折格子１３Ｐは、Ｚ軸に沿った方向に突き出る凸部である複数のライン部と、Ｚ軸に沿った方向に窪む凹部である複数のスペース部とからなる。各ライン部は、それぞれ略同形であり、それぞれＸ軸に沿った方向に延びている。各ライン部のＹＺ面に沿った断面は、例えば矩形状である。各スペース部は、それぞれ略同形であり、それぞれＸ軸に沿った方向に延びている。各スペース部のＹＺ面に沿った断面は、例えば矩形状である。
【００３５】
回折格子１３Ｐは、このようなライン部とスペース部とがＹ軸に沿った方向に交互に周期的に並んだラインアンドスペースパターンである。回折格子１３Ｐは、Ｙ軸方向（第１方向）に沿って周期的に構造が変化する・そのため、回折格子層１３は、Ｙ軸方向（第１方向）に沿った周期構造を有する。回折格子１３Ｐの周期（一つのライン部のＹ軸方向の幅と一つのスペース部のＹ軸方向の幅との合計値）は、例えば、２００ｎｍ〜２５０ｎｍとすることができる。
【００３６】
このような回折格子層１３は、例えば、回折格子層１３となる平面層を形成した後、この層を、例えば干渉露光法や電子ビーム露光法によってパターニングすることにより、形成することができる。回折格子層１３の回折格子１３Ｐの延び方向が、半導体基板３のへき開予定面１２（Ｔ軸とＺ軸で規定される面と平行な面）とできる限り正確に直交するように、回折格子１３Ｐを形成する。しかし、回折格子１３Ｐの延び方向と半導体基板３のへき開予定面１２とを正確に直交させることは通常困難である。そのため、回折格子１３Ｐの延び方向と、Ｔ軸とが成す角度は、９０度から角度αだけずれることになる。角度αは、例えば、０．１度以上、１度以下程度である。
【００３７】
埋め込み層１５は、回折格子層１３を埋め込んでいる。埋め込み層１５は、第２導電型の例えばＩｎＰ等のIII−V族化合物半導体からなる。埋め込み層１５は、第２クラッド層として機能する。
【００３８】
その後、埋め込み層１５、回折格子層１３、第２光閉じ込め層１１、活性層９、第１光閉じ込め層７、及び、第１クラッド層５をウェットエッチング法等によってエッチングすることにより複数の半導体メサを形成する。複数の半導体メサのそれぞれは、各素子部２においてＹ軸に沿って延び、Ｘ軸方向に沿って並ぶ。これにより、活性層９は、Ｙ軸方向に沿って延び、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数のストライプ構造に分断される。同様に、図１に示すように、回折格子層１３の回折格子１３Ｐは、Ｙ軸方向に沿って延び、Ｘ軸方向に沿って並ぶ複数のストライプ構造に分断される。本実施形態においては、複数のストライプ構造に分断された複数の回折格子層１３の回折格子１３Ｐは、図１に示すように、Ｘ軸方向に等間隔に配置されている。一つの回折格子層１３のＸ軸方向の幅は、例えば、０．５μｍ以上、２．０μｍ以下とすることができる。
【００３９】
続いて、これらの半導体メサを埋め込むメサ埋め込み層１９を形成した後、メサ埋め込み層１９及び埋め込み層１５上に第３クラッド層２１を形成する。メサ埋め込み層１９は、例えばＦｅがドープされたＩｎＰ等の半絶縁性III-V族化合物半導体からなる。メサ埋め込み層１９は、第１導電型のＩｎＰ等からなるIII-V族化合物半導体層及び第２導電型のＩｎＰ等からなるIII-V族化合物半導体層とが積層された積層構造を有してもよい。第３クラッド層２１は、例えば第２導電型のＩｎＰ等のIII-V族化合物半導体からなる。なお、第３クラッド層２１を形成しなくてもよい。
【００４０】
その後、第３クラッド層２１上に、コンタクト層２７及び上部電極２９をこの順に形成する。コンタクト層２７は、例えば第２導電型のＧａＩｎＡｓ等のIII-V族化合物半導体からなる。上部電極２９は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる積層構造を有する。また、半導体基板３の裏面上に下部電極３１を形成する。下部電極３１は、例えばＡｕＧｅＮｉ合金からなる。上述の各工程を経ることによって、半導体構造物１を製造することができる。
【００４１】
（素子バー製造工程）
図４は、素子バー製造工程を説明するための素子バーの平面図である。素子バー製造工程Ｓ３においては、半導体構造物１を半導体基板３のへき開予定面１２においてへき開することにより、図４に示すように、複数の素子バーを製造する。この半導体基板３のへき開予定面１２は、Ｔ軸及びＺ軸で規定される面（Ｔ軸及びＺ軸の双方に平行な面）である。半導体基板３の主面３Ｍが例えば（００１）面である場合、このへき開予定面１２は、（１１０）面とすることができる。
【００４２】
このようにして、本実施形態においては、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆを製造する。６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆは、それぞれ、１次元的に配列された複数の素子部２、即ち、Ｔ軸方向に沿って一列に配列された複数の素子部２を有する。また、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆは、それぞれ、へき開予定面１２におけるへき開によって形成された一対のへき開面３７、３９を有する。一対のへき開面３７、３９は、素子部２内の光共振器を規定する。
【００４３】
（反射膜形成工程）
図５は、反射膜形成工程を説明するための素子バー平面図である。反射膜形成工程Ｓ５においては、図５に示すように、一対のへき開面３７、３９のうちの一方のへき開面３７に高反射膜５１を形成し、他方のへき開面３９に低反射膜５３を形成する。即ち、反射膜形成工程は、高反射膜形成工程と、低反射膜形成工程と、を有する。
【００４４】
高反射膜５１は、活性層９で生じた光のへき開面３７における反射率を増加させるための層である。また、低反射膜５３は、活性層９で生じた光の他方のへき開面３９における反射率を低下させるための層である。高反射膜５１及び低反射膜５３が存在しない場合、活性層９で生じた光の一対のへき開面３７、３９における反射率は、例えば３０％程度であるが、高反射膜５１をへき開面３７に設けることにより、へき開面３７における反射率を例えば７０〜８０％程度まで増加させることができ、低反射膜５３をへき開面３９に設けることにより、へき開面３９における反射率を例えば１％以下、好ましくは０．１％以下程度まで低下させることができる。
【００４５】
高反射膜５１及び低反射膜５３は、例えば、ＴｉＯ２層及びＡｌ２Ｏ３層のような屈折率が互いに異なる２種類の層を交互に複数積層した積層体からなる。
【００４６】
このような高反射膜５１及び低反射膜５３は、例えば、イオンアシスト蒸着法によって形成することができる。
【００４７】
図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）（Ｆ）（Ｇ）（Ｈ）及び（Ｉ）は、それぞれ、図５のVIA-VIA線、VIB-VIB線、VIC-VIC線、VID-VID線、VIE-VIE線、VIF-VIF線、VIG-VIG線、VIH-VIH線、及び、VII-VII線に沿った素子部の断面を示す図である。
【００４８】
上述のように、半導体構造物において、複数の素子部２は２次元の周期格子状に配列されている（図２参照）。そして、半導体構造物１において、へき開予定面１２と第１の方向（Ｙ軸に沿った方向）とが成す角度は、９０度から角度αだけずれているため、素子バー製造工程Ｓ３において製造される第１の素子バー３５Ａのへき開面３７と、第１の方向（Ｙ軸に沿った方向）とは、完全には直交しておらず、９０度から角度αだけずれた角度を成している（図２参照）。
【００４９】
そのため、図６に示すように、第１の素子バー３５Ａの各素子部２の回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相は、第１の素子バー３５Ａの一端の素子部２Ｅ１から他端の素子部２Ｅ２に向かって一つの素子部２ごとに一定の角度ずつ変化する。本実施形態においては、図６（Ａ）に示す素子部２（一端の素子部２Ｅ１）の回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相は、０度である。そして、各素子部２の回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相は、第１の素子バー３５Ａの一端の素子部２Ｅ１から他端の素子部２Ｅ２に向かって、６０度ずつ変化し、６素子で位相が３６０度（2πラジアン）変化するため、図６（Ａ）及び（Ｇ）に示す素子部２の回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相が同じになる。
【００５０】
（評価工程）
評価工程Ｓ７においては、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆのそれぞれが含む複数の素子部２のレーザ特性の評価を行う。
【００５１】
評価工程Ｓ７で評価を行うレーザ特性としては、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相に周期的に依存するレーザ特性であって、当該位相への定性的な依存性が既知であるレーザ特性を選択する。当該位相への定性的な依存性が既知であるため、このレーザ特性が最大になる位相、最小になる位相等は、既知である。ある種のレーザ特性については、理論的に、又は、シミュレーション結果に基づき、そのレーザ特性の上記位相への定性的な依存性が既知となっている。
【００５２】
上述のような条件を満たすレーザ特性として、例えば、発振波長、閾値電流、高周波特性（例えば、緩和振動周波数）、光出力、及び、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）等を挙げることができる。
【００５３】
上述のようなへき開面３７における回折格子１３Ｐの位相に周期的に依存する数種類のレーザ特性について、シミュレーションを行った。図７は、発振波長のへき開面における回折格子の位相依存性のシミュレーション結果を示す図である。横軸は、本実施形態のへき開面３７に対応するへき開面における回折格子の位相（度）を示し、縦軸は発振波長（ｎｍ）を示している。なお、横軸に示す位相は、回折格子の位相（度）は発振波長が最も長くなる位相を便宜的に０度とし、この位相を基準として相対的な位相を示している。以下の図においても同様に、横軸に示した回折格子の位相は、ある位相を基準とした相対的な位相を示している。
【００５４】
図８は、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）のへき開面における回折格子の位相依存性のシミュレーション結果を示す図である。横軸は、本実施形態のへき開面３７に対応するへき開面における回折格子の位相（度）を示し、ＳＭＳＲ（ｄＢ）を示している。図９は、規格化閾値電流のへき開面における回折格子の位相依存性のシミュレーション結果を示す図である。横軸は、本実施形態のへき開面３７に対応するへき開面における回折格子の位相（度）を示し、規格化閾値電流を示している。図９の規格化閾値電流とは、各位相に対応する各閾値電流値を、最も高い閾値電流値で割った値を意味する。
【００５５】
各シミュレーションにおいては、共振器長Ｌが３００μｍ、高反射膜の反射率が８０％、低反射膜の反射率が０．３％、結合強度κと共振器長Ｌの積κＬが１．２の分布帰還型半導体レーザ素子について、結合波方程式を用いて各レーザ特性の計算を行った。
【００５６】
図７に示すように、発振波長は、位相が０度の時に最大となり、位相が０度から３６０度に近づくにつれて、単調に減少した。また、図８に示すように、ＳＭＳＲは、位相が１８０度の時に最大となり、位相が１８０度から０度に近づくにつれて、及び、位相が１８０度から３６０度に近づくにつれて、単調に減少した。また、図９に示すように、規格化閾値電流は、位相が１８０度の時に最小となり、位相が１８０度から０度に近づくにつれて、及び、位相が１８０度から３６０度に近づくにつれて、単調に増加した。
【００５７】
以下、レーザ特性として発振波長を選択した場合について、評価工程Ｓ７において行われる各工程を説明する。
【００５８】
（第１測定工程）
第１測定工程Ｓ７−１においては、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆのうちの第１の素子バー３５Ａが含む複数の素子部２について、レーザ特性を測定する。図１０は、第１測定工程を説明するための図である。図１０のグラフにおいて、横軸は各素子部２の位置を示し、縦軸は、測定された各素子部２の発振波長を示している。また、当該グラフの横軸に合わせて、第１の素子バー３５Ａを表示している。
【００５９】
第１測定工程Ｓ７−１で測定される発振波長は、上述のように回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相に周期的に依存する。そのため、図１０に示すように、測定される発振波長は、第１の素子バー３５Ａの一端の素子部２Ｅ１から他端の素子部２Ｅ２に向かって、各素子部２の回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相に対応して変化する。
【００６０】
（第１位相見積もり工程）
第１位相見積もり工程Ｓ７−３においては、以下のように、第１の素子バー３５Ａの発振波長の位相依存性を見積もる。
【００６１】
即ち、上述のように、回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相への発振波長の定性的な依存性は既知であるため、図１０に示されるように測定された発振波長を基に、第１の素子バー３５Ａの各２について、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相を見積もることができる。例えば、図１０において最大の発振波長を有するのは、第１の素子バー３５Ａの一端の素子部２Ｅ１、及び、左から７番目の素子部２であるため、これらの素子部のへき開面３７における回折格子１３Ｐの位相は、０度（３６０度）であることが分かる。
【００６２】
また、上述のように第１の素子バー３５Ａの各素子部２の回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相は、第１の素子バー３５Ａの一端の素子部２Ｅ１から他端の素子部２Ｅ２に向かって一つの素子部２ごとに一定の角度ずつ変化する。本実施形態の場合、当該位相は、第１の素子バー３５Ａの一端の素子部２Ｅ１から他端の素子部２Ｅ２に向かって一つの素子部２ごとに６０度ずつ変化していることがわかる。
【００６３】
図１１は、第１位相見積もり工程を説明するための図である。図１１のグラフにおいて、横軸は回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相を示し、縦軸は、各素子部２の発振波長を示している。また、当該グラフの横軸に合わせて、第１の素子バー３５Ａを表示している。図１１に示すように、第１測定工程Ｓ７−１で測定された発振波長を基に、図１１に示すように、第１の素子バー３５Ａの各素子部２について、回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相を見積もることができる。そして、見積もられた位相を基に、第１の素子バー３５Ａの発振波長の位相依存性Ｄ３５Ａを見積もることができる。
【００６４】
（第２測定工程）
第２測定工程Ｓ７−５においては、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆのうちの第２の素子バー３５Ｂが含む複数の素子部２のうちの一つの素子部２について、発振波長を測定する。図１２は、第２測定工程を説明するための図である。図１２のグラフにおいて、横軸は各素子部２の位置を示し、縦軸は、測定された各素子部２の発振波長を示している。また、当該グラフの横軸に合わせて、第２の素子バー３５Ｂを表示している。本実施形態では、第２の素子バー３５Ｂのうちの一端の素子部２Ｅ１の発振波長を測定する。
【００６５】
（第２位相見積もり工程）
第２位相見積もり工程Ｓ７−７においては、以下のように、第２測定工程Ｓ７−５において測定された発振波長を第１の素子バー３５Ａの発振波長の位相依存性Ｄ３５Ａ（図１１参照）に当てはめることにより、第２の素子バー３５Ｂが含む複数の素子部２のうちの上記一つの素子部２について、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相を見積もる。
【００６６】
即ち、第２測定工程Ｓ７−５において測定された発振波長が、図１１示す発振波長の位相依存性Ｄ３５Ａにおいて、どの位相に対応するかを判断する。例えば、第２測定工程Ｓ７−５において測定された発振波長は、第１の素子バー３５Ａの左から３番目の素子部２の発振波長と略同じとなる場合がある。この場合、第２測定工程Ｓ７−５において測定された第２の素子バー３５Ｂの上記一つの素子部２のへき開面３７における回折格子１３Ｐの位相は、１２０度であると見積もることができる。
【００６７】
（第３位相見積もり工程）
第３位相見積もり工程Ｓ７−９においては、以下のように、第２の素子バー３５Ｂの上記一つの素子部２以外の素子部２について、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相を見積もる。
【００６８】
上述の素子バー製造工程Ｓ３においては、へき開によって６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆを製造しているため、第１の素子バー３５Ａのへき開面３７と第１の方向（Ｙ軸に沿った方向）とが成す角度と、第２の素子バー３５Ｂのへき開面３７と第１の方向（Ｙ軸に沿った方向）とが成す角度とは、高精度で一致する（図２及び図４参照）。さらに、半導体構造物１において、複数の素子部２は２次元の周期格子状に配列されている（図２参照）。
【００６９】
これにより、第２の素子バー３５Ｂの隣接する２つの素子部２のへき開面３７における回折格子１３Ｐの位相差は、第１の素子バー３５Ａの隣接する２つの素子部２のへき開面３７における回折格子１３Ｐの位相差（本実施形態においては６０度）と、略等しくなると共に、第２の素子バー３５Ｂの発振波長の位相依存性は、第１の素子バー３５Ａの発振波長の位相依存性Ｄ３５Ａと、略等しくなる。
【００７０】
そのため、第２の素子バー３５Ｂに関する上記位相差を第１の素子バー３５Ａに関する上記位相差と等しいとみなすことができる。これにより、図１３に示すように、第２位相見積もり工程Ｓ７−７で見積もられた第２の素子バー３５Ｂの上記一つの素子部２（一端の素子部２Ｅ１）のへき開面３７における回折格子１３Ｐの位相（１２０度）を基準として、第２の素子バー３５Ｂが含む複数の素子部２のうちの他の素子部２について、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相を見積もることができる。例えば、第２の素子バー３５Ｂの左から２番目の素子部２の当該位相は、一端の素子部２Ｅ１の位相（１２０度）に、上記位相差（本実施形態においては６０度）を足した１８０度と見積もることができる。同様に、第２の素子バー３５Ｂの他の素子部２についても、当該位相を見積もることができる。
（レーザ特性見積もり工程）
【００７１】
図１３は、レーザ特性見積もり工程を説明するための図である。図１３のグラフにおいて、横軸は回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相を示し、縦軸は、各素子部２の発振波長を示している。また、当該グラフの横軸に合わせて、第２の素子バー３５Ｂを表示している。
【００７２】
レーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１においては、図１３に示すように、第２の素子バー３５Ｂの発振波長の位相依存性を第１の素子バー３５Ａの発振波長の位相依存性Ｄ３５Ａ（図１１参照）と等しいとみなすことができる。これにより、第２の素子バー３５Ｂが含む複数の素子部２のうちの上記他の素子部２について、発振波長を見積もる。具体的には、第３位相見積もり工程Ｓ７−９において見積もられた第２の素子バー３５Ｂの上記他の素子部２の位相を第１の素子バー３５Ａの発振波長の位相依存性Ｄ３５Ａに当てはめることにより、第２の素子バー３５Ｂの上記他の素子部２の発振波長を見積もる。
【００７３】
上述のような工程を経ることにより、第２の素子バー３５Ｂが含む複数の素子部２のうちの上記他の素子部２については、発振波長を測定することなく見積もることができる。そのため、本実施形態に係る半導体レーザ素子の製造方法によれば、量産性が高くなる。
【００７４】
また、第３の素子バー３５Ｃ、第４の素子バー３５Ｄ、第５の素子バー３５Ｅ、及び、第６の素子バー３５Ｆについても、第２の素子バーについて行った上記の第２測定工程Ｓ７−５、第２位相見積もり工程Ｓ７−７、第３位相見積もり工程Ｓ７−９、及び、レーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１を行ってもよい。この場合、第３の素子バー３５Ｃ、第４の素子バー３５Ｄ、第５の素子バー３５Ｅ、及び、第６の素子バー３５Ｆの一部の素子部２についても、発振波長を測定することなく見積もることができる。そのため、より量産性が高くなる。
【００７５】
また、上述のように、レーザ特性として、例えば、発振波長、閾値電流、高周波特性、光出力、及び、サイドモード抑圧比等を挙げることができるが、上記実施形態における場合のように、レーザ特性は発振波長であることが好ましい。発振波長は、回折格子１３Ｐのへき開面３７における位相への依存性が特に高い。そのため、第１見積もり工程Ｓ７−３、第２見積もり工程Ｓ７−７、及び、第３見積もり工程Ｓ７−９における位相の見積もりを、特に正確に行うことができる。その結果、レーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１において、レーザ特性の見積もりを特に正確に行うことができる。
【００７６】
（分離工程）
図１４は、分離工程を説明するための平面図であり、図１５は、分離工程を説明するための半導体レーザ素子の部分断面斜視図である。
【００７７】
分離工程Ｓ９では、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆのそれぞれを、複数の素子部２が互いに分離されるように切断することにより、図１４及び図１５に示すような複数の分布帰還型半導体レーザ素子１００を得る。
【００７８】
（選択工程）
選択工程Ｓ１１においては、測定された、又は、見積もられた６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆが含む複数の素子部２のうち、所定の範囲内の発振波長を有する素子部２を良品として選択する。これにより、所望の発振波長を有する半導体レーザ素子が得られる。
【００７９】
本発明は、上記実施形態に限定されず、様々な変形が可能である。
【００８０】
例えば、上述の実施形態においては、第２測定工程Ｓ７−５において、第２の素子バー３５Ｂの一つの素子部２の発振波長を測定しているが（図１２参照）、第２の素子バー３５Ｂの複数の素子部２のうちの一部の２以上の素子部２の発振波長を測定してもよい。この場合、第３位相見積もり工程において、第２測定工程Ｓ７−５において発振波長が測定されていない第２の素子バー３５Ｂの素子部２について、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相をより正確に見積もることが可能となる。
【００８１】
また、上述の実施形態においては、レーザ特性として発振波長を選択しているが、閾値電流、高周波特性、光出力、及び、サイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）等を選択することもできる。レーザ特性として、閾値電流（規格化閾値電流）やサイドモード抑圧比（ＳＭＳＲ）等のように、０度から３６０度までの位相範囲において、同一の特性値に対応する位相が２以上あるレーザ特性を選択した場合、第２測定工程Ｓ７−５において、第２の素子バー３５Ｂが含む複数の素子部２のうちの２以上の素子部２について、発振波長等のレーザ特性を測定することが好ましい（図１２参照）。これにより、第３位相見積もり工程Ｓ７−９において、第２測定工程Ｓ７−５で測定を行った素子部２について、へき開面３７における回折格子１３Ｐの位相をより正確に見積もることができる。さらに複数のレーザ特性を組み合わせて測定することも可能である。
【００８２】
また、上述の実施形態においては、素子バー３５Ａについてのみ、第１測定工程Ｓ７−１及び第１見積もり工程Ｓ７−３を行い、この結果を基に、他の素子バーについて、第１見積もり工程Ｓ７−３からレーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１までの工程を行っているが（図１０及び図１１参照）、６本の素子バー３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆのうちの一部の２以上の素子バーについて、第１測定工程Ｓ７−１及び第１見積もり工程Ｓ７−３を行ってもよい。この場合、第１測定工程Ｓ７−１及び第１見積もり工程Ｓ７−３を行っていない素子バーについては、第１測定工程Ｓ７−１及び第１見積もり工程Ｓ７−３を行った素子バーのうち最も近接する素子バーについての第１測定工程Ｓ７−１及び第１見積もり工程Ｓ７−３の結果を基に、第１見積もり工程Ｓ７−３からレーザ特性見積もり工程Ｓ７−１１までの工程を行うことが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
２・・・素子部、１３Ｐ・・・回折格子、３５Ａ・・・第１の素子バー、３５Ｂ・・・第２の素子バー、１００・・・半導体レーザ素子、Ｓ１・・・半導体構造物製造工程、Ｓ３・・・素子バー製造工程、Ｓ５・・・反射膜形成工程、Ｓ７・・・評価工程、Ｓ７−１・・・第１測定工程、Ｓ７−３・・・第１見積もり工程、Ｓ７−５・・・第２測定工程、Ｓ７−７・・・第２見積もり工程、Ｓ７−９・・・第３見積もり工程、Ｓ７−１１・・・レーザ特性見積もり工程、Ｓ９・・・分離工程。
【図１】
2012119583.tif 000003
【図２】
2012119583.tif 000004
【図３】
2012119583.tif 000005
【図４】
2012119583.tif 000006
【図５】
2012119583.tif 000007
【図６】
2012119583.tif 000008
【図７】
2012119583.tif 000009
【図８】
2012119583.tif 000010
【図９】
2012119583.tif 000011
【図１０】
2012119583.tif 000012
【図１１】
2012119583.tif 000013
【図１２】
2012119583.tif 000014
【図１３】
2012119583.tif 000015
【図１４】
2012119583.tif 000016
【図１５】
2012119583.tif 000017