(57)【要約】【課題】回折格子を有し、良好な変調特性を提供できる半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法であって、半導体レーザ素子１は、半導体基板１１と、半導体基板１１上に設けられた回折格子層１４と、回折格子層１４上に設けられた第２のクラッド層１５と、を有し、回折格子層１４の回折格子が形成された凹凸面を超純水６１により洗浄する第１の工程（Ｓ６０）と、超純水６１を有機溶剤６２に置換した後に、有機溶剤６２を含む雰囲気７３中において凹凸面を乾燥させることにより、凹凸面に残留するシリコン８１の濃度を低減させる第２の工程（Ｓ６３）と、凹凸面上に第２のクラッド層１５を形成する第３の工程（Ｓ６４）と、を含み、回折格子層１４及び第２のクラッド層１５の少なくとも一方はｐ型半導体を含むことを特徴とする。【選択図】図５
2012119522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記半導体レーザ素子は、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、前記回折格子が形成された第１の半導体層と、前記第１の半導体層上に設けられた第２の半導体層と、を有し、
前記第１の半導体層の前記回折格子が形成された凹凸面を水により洗浄する第１の工程と、
前記水を水溶性の有機溶剤に置換した後に、前記有機溶剤を含む雰囲気中において前記凹凸面を乾燥させることにより、前記凹凸面に残留するシリコンの濃度を低減させる第２の工程と、
前記凹凸面上に前記第２の半導体層を形成する第３の工程と、を含み、
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層の少なくとも一方はｐ型半導体を含むことを特徴とする、回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】
前記半導体基板は、ｎ型半導体を含むことを特徴とする、請求項１に記載の回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】
前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール、メタノール、及びエタノールのいずれか少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１または２に記載の回折格子を有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、回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、分布帰還型（ＤＦＢ）の半導体レーザ素子の製造方法に関する技術が記載されている。この半導体レーザ素子の製造方法では、エッチングにより回折格子を有する回折格子層を形成した後に、回折格子層の上にさらに別の半導体層を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３００７３７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素子の製造工程では、製造ばらつきにより、エピタキシャル成長層界面に抵抗層が形成される場合がある。この抵抗層は、１０Ｇｂｐｓ以下の低速な変調を行う素子では問題とならない。しかし、抵抗層ができると半導体レーザ素子単体における直列抵抗が増加する。この直列抵抗の増加は時定数の増加に繋がり、高速変調時の過渡成分が増加する。そのため、この抵抗層は、１０Ｇｂｐｓやそれ以上の高速な直接変調を行う光通信の光源として用いられる分布帰還型半導体レーザ素子では変調特性を向上させる阻害要因となり得る。
【０００５】
本発明は、上記した問題を鑑みてなされたものであり、回折格子を有し、良好な変調特性を提供できる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】
【０００６】
上記した問題を解決するために、本発明による回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法は、回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法であって、半導体レーザ素子は、半導体基板と、半導体基板上に設けられ、回折格子が形成された第１の半導体層と、第１の半導体層上に設けられた第２の半導体層と、を有し、第１の半導体層の回折格子が形成された凹凸面を水により洗浄する第１の工程と、水を水溶性の有機溶剤に置換した後に、有機溶剤を含む雰囲気中において凹凸面を乾燥させることにより、凹凸面に残留するシリコンの濃度を低減させる第２の工程と、凹凸面上に第２の半導体層を形成する第３の工程と、を含み、第１の半導体層及び第２の半導体層の少なくとも一方はｐ型半導体を含むことを特徴とする。
【０００７】
この方法によれば、第１の半導体層の回折格子が形成された凹凸面に残留するシリコンの濃度を低減させることが可能となる。これにより、第１の半導体層及び第２の半導体層の少なくともいずれか一方がｐ型半導体を含む場合であっても、回折格子を有する半導体レーザ素子の直列抵抗を低減することが可能となる。従って、回折格子を有し、良好な変調特性を提供できる半導体レーザ素子を製造することができる。
【０００８】
また、半導体基板は、ｎ型半導体を含むことが好ましい。これによれば、ｎ型半導体から成る半導体基板と、半導体基板上に設けられたｐ型半導体から成る第１の半導体層と、第１の半導体層上に設けられたｐ型半導体から成る第２の半導体層と、を有する半導体レーザ素子の構造において、第１の半導体層及び第２の半導体層がｐ型半導体となる。そのため、本発明による製造方法を好適に適用できる。
【０００９】
また、有機溶剤は、イソプロピルアルコール、メタノール、及びエタノールのいずれか少なくとも１つであることが好ましい。イソプロピルアルコール、メタノール、及びエタノールは揮発性が高く、迅速に乾燥させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、回折格子を有し、良好な変調特性を提供できる半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は回折格子を有する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】図２（ａ）は複数の半導体層を形成する工程を示す断面斜視図であり、図２（ｂ）はストライプ状の活性層を形成する工程を示す断面斜視図である。
【図３】図３（ａ）は別の半導体層を成長させる工程を示す断面斜視図であり、図３（ｂ）はｐ側電極を形成する工程を示す断面斜視図である。
【図４】図４は比較例に係る回折格子を有する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５】図５は一実施形態の回折格子を有する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６】図６（ａ）は回折格子を有する半導体レーザ素子の一工程を示す断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の次工程を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は図６（ｂ）の次工程を示す断面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）の次工程を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は図７（ｂ）の次工程を示す断面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の次工程を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）は一実施形態の回折格子を有する半導体レーザ素子の一工程を示す断面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の次工程を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）は図９（ｂ）の次工程を示す断面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の次工程を示す断面図である。
【図１１】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は超純水に含まれるシリコンが回折格子層の凹凸面に残留する理由を示す断面図である。
【図１２】図１２は回折格子を有する半導体レーザ素子の内部において、シリコン濃度を測定した位置を示す断面図である。
【図１３】図１３は回折格子を有する半導体レーザ素子の内部におけるシリコン濃度を示すグラフである。
【図１４】図１４は、回折格子を有する半導体レーザ素子の再成長界面におけるシリコン濃度を示すグラフである。
【図１５】図１５（ａ）は、比較例に係る回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法により製造された回折格子を有する半導体レーザ素子のレーザ発振の閾値を示すグラフであり、図１５（ｂ）は、一実施形態の回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法により製造された回折格子を有する半導体レーザ素子のレーザ発振の閾値を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明による回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１３】
回折格子を有する半導体レーザ素子として、例えば、電流を注入して発光させる領域である活性層領域の全体に反射を起こさせる回折格子を形成した形態を有する分布帰還型半導体レーザ素子がある。また、電流を注入して発光させる領域と、回折格子により反射を起こさせる領域とが異なる領域に形成される形態を有する分布反射型（ＤＢＲ）半導体レーザ素子がある。本実施形態では、分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００１４】
まず、一般的な分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法について、図１〜３を用いて説明する。図１は、分布帰還型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。また、図２、３は分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法の一工程により製造される基板生産物の断面を示す斜視図である。この製造方法においては、分布帰還型半導体レーザ素子のための各半導体層は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等により成長される。
【００１５】
図２（ａ）に示されるように、複数の半導体層を成長するための半導体基板１１を準備する。半導体基板１１は、主面１１ａ、及び主面１１ａと対向する他の主面１１ｂを有している。半導体基板１１には、例えばシリコンをドープしたｎ型ＩｎＰ基板が用いられる。半導体基板１１を成長装置に配置した後に、半導体基板１１の主面１１ａ上に第１のクラッド層１２を形成する（Ｓ１０）。第１のクラッド層１２は、例えばｎ型ＩｎＰから成る。次に、第１のクラッド層１２上に活性層１３を形成する（Ｓ１２）。活性層１３は、多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を含み、交互に積層された複数の井戸層及び障壁層を有する。活性層１３は、例えばＡｌＧａＩｎＡｓから成る。
【００１６】
続いて、活性層１３上に回折格子層（第１の半導体層）１４を形成する（Ｓ１４）。回折格子層１４は、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る。回折格子パターンが形成された絶縁膜（図示せず）を回折格子層１４上に形成し、この絶縁膜をマスクとして回折格子層１４をエッチングすることにより、所定の周期を有する凹凸面が形成された回折格子層１４が得られる。
【００１７】
続いて、図２（ｂ）に示されるように、回折格子層１４上にマスク２３を形成する。マスク２３には、例えば窒化シリコン膜が用いられる。その後、エッチングを実施すると、ストライプ状の活性層１３が形成される（Ｓ１６）。次に、図３（ａ）に示されるように、第１の埋め込み層１７、第２の埋め込み層１８、第２のクラッド層（第２の半導体層）１５、及びコンタクト層１６を形成する（Ｓ１８）。第１の埋め込み層１７は、例えばｐ型ＩｎＰから成り、第２の埋め込み層１８は、例えばｎ型ＩｎＰから成る。また、第２のクラッド層１５は、例えばｐ型ＩｎＰから成り、コンタクト層１６は、例えばｐ型ＩｎＧａＡｓから成る。なお、回折格子層１４と第２のクラッド層１５とにより形成される界面を、再成長界面という。
【００１８】
続いて、図３（ｂ）に示されるように、活性層１３の両側にトレンチ（溝）２５を形成したのち、コンタクト層１６上及びトレンチ２５の内側に保護膜２４を形成する。ここで、コンタクト層１６を露出させるため、保護膜２４に開口部２４ａを形成する。この開口部２４ａの形成には、例えばドライエッチングを用いることができる。また、保護膜２４には、例えば酸化シリコン膜が用いられる。そして、保護膜２４及びコンタクト層１６上にｐ側電極２１を形成する（Ｓ２０）。この際、ｐ側電極２１は開口部２４ａを通してコンタクト層１６に電気的に接続される。次に、半導体基板１１の主面１１ａと対向する他の主面１１ｂ（裏面）を研磨した後に（Ｓ２２）、他の主面１１ｂ上にｎ側電極２２を形成する（Ｓ２４）。
【００１９】
以上の工程を経て製造された基板生産物３１を分割することによりチップバーを形成する（Ｓ２６）。次に、分割したチップバーに対して端面のコーティングを行った（Ｓ２８）後に、チップバーを分割（Ｓ３０）することにより、分布帰還型半導体レーザ素子が製造される。
【００２０】
次に、比較例に係る回折格子の洗浄方法を適用した分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法について、図４、及び図６〜８を用いて詳細に説明する。図４は、比較例に係る分布帰還型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。また、図６〜８は分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法の一工程により製造される基板生産物の断面を示す側面図である。この説明は、図１に示される回折格子の形成（Ｓ１４）の工程を詳細に説明するものである。
【００２１】
図６（ａ）に示されるように、複数の半導体層が形成された基板生産物３２において、回折格子層１４の上に絶縁膜２６を形成する（Ｓ５０）。絶縁膜２６には、例えば酸化シリコン膜が用いられる。そして、この絶縁膜２６上に樹脂を塗布する。その後、所定の回折格子パターンを樹脂に転写することにより、樹脂パターン２９を形成する（Ｓ５２）。樹脂パターン２９の形成には、例えば電子ビーム露光装置が用いられる。
【００２２】
続いて、回折格子パターンが転写された樹脂パターン２９を用いて絶縁膜２６をエッチングする。このエッチングには、ドライエッチングが用いられる。ドライエッチングには、例えば、反応性イオンエッチングがある。次に、アッシングを行い、樹脂パターン２９を除去する。樹脂パターン２９を除去すると、図６（ｂ）に示されるように、回折格子を形成するための絶縁膜マスク２７が形成される（Ｓ５４）。続いて、図７（ａ）に示されるように、絶縁膜マスク２７を用いて回折格子層１４をエッチングする（Ｓ５６）。このエッチングには、ウエットエッチング又はドライエッチングが用いられる。ドライエッチングには、例えば、反応性イオンエッチングがある。次に、絶縁膜マスク２７を除去する（Ｓ５８）。絶縁膜マスク２７の除去には、例えばフッ酸が用いられる。さらに、反応性イオンエッチングによりダメージを受けた層を除去するためのスライトエッチングを行う（Ｓ５８）。このスライトエッチングには、例えばウエットエッチングが用いられる。絶縁膜マスク２７及びダメージを受けた層を除去すると、図７（ｂ）に示されるように、所定の周期を有する凹凸面が形成された回折格子層１４が形成される。
【００２３】
次に、図８（ａ）に示されるように、回折格子が形成された回折格子層１４上のフッ酸等を含む付着物を洗浄するために、洗浄装置６０へ基板生産物３３を配置した後に、基板生産物３３を洗浄する（Ｓ６０）。この洗浄では、洗浄液として超純水６１が用いられる。そして、洗浄後にスピン乾燥を行い（Ｓ６２）、その後、図８（ｂ）に示されるように、基板生産物３４を直ちに成長装置５０に配置し、回折格子層１４上に第２のクラッド層１５を成長させる結晶再成長工程を実施する（Ｓ６４）。
【００２４】
次に、本実施形態に係る回折格子の洗浄方法を適用した分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法について、図５、及び図９、１０を用いて詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る分布帰還型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。また、図９、１０は本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法の一工程により製造される基板生産物の断面を示す斜視図である。この説明は、図１に示される回折格子の形成（Ｓ１４）の工程を詳細に説明するものである。
【００２５】
本実施形態に係る分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法は、図５に示されるように、絶縁膜２６を形成する工程（Ｓ５０）から超純水６１により洗浄する工程（Ｓ６０）までは、上記した比較例に係る回折格子の洗浄方法を適用した分布帰還型半導体レーザ素子の製造方法と同じである。よって、ここでは超純水６１による洗浄工程からの工程について説明をする。
（第１の工程）
【００２６】
図９（ａ）に示されるように、回折格子が形成された回折格子層１４上のフッ酸等を含む付着物を洗浄するために、洗浄装置６０へ基板生産物３５を配置した後に、基板生産物３５を洗浄する（Ｓ６０）。この洗浄では、洗浄液として超純水６１が用いられる。
（第２の工程）
【００２７】
超純水６１による洗浄工程（Ｓ６０）の後、図９（ｂ）に示されるように、超純水６１を常温の水溶性の有機溶剤６２に置換する（Ｓ６１）。水溶性の有機溶剤６２には、揮発性の高い水溶性の有機溶剤６２が用いられる。この有機溶剤６２としては、例えば、イソプロピルアルコール、メタノール、エタノール等のアルコール類が適しているが、特に、揮発性の高いイソプロピルアルコールが好適である。基板生産物３５を常温の有機溶剤６２に５分間浸漬することにより、超純水６１と有機溶剤６２とが置換される。次に、図１０（ａ）に示されるように、乾燥装置７０に基板生産物３５を配置する。そして、乾燥装置７０の内部に入れられた液体の有機溶剤６２を沸点以上の温度まで加熱し、有機溶剤６２を含む雰囲気７３を発生させる。例えば、有機溶剤６２として、イソプロピルアルコールを用いた場合には、イソプロピルアルコールの沸点である８４．２℃以上の温度まで加熱する。この雰囲気７３により、基板生産物３５に付着した液体の有機溶剤６２を乾燥させる（Ｓ６３）。なお、加熱による容器７１の構成物の溶出を防止するために、この乾燥装置７０の容器７１は、石英から成ることが好ましい。
（第３の工程）
【００２８】
乾燥後、図１０（ｂ）に示されるように、基板生産物３６を直ちに成長装置５０に配置し、回折格子層１４上に第２のクラッド層１５を成長させる結晶再成長工程を実施する（Ｓ６４）。
【００２９】
本実施形態による回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法について、はじめに比較例に係る製造方法における課題を説明し、その後に本実施形態による回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法の効果を説明する。
【００３０】
まず、比較例に係る製造方法における課題について、図１１〜１３を用いて説明する。図１１は、超純水６１に含まれるシリコン８１が回折格子層１４の凹凸面に残留する理由を示す断面図である。また、図１２は、分布帰還型半導体レーザ素子である回折格子を有する半導体レーザ素子１の内部において、シリコン濃度を測定した位置を示す断面図であり、図１３は、図１２により示した測定位置における単位体積当たりのシリコンの原子数（以下、「シリコン濃度」という）を示すグラフである。
【００３１】
回折格子を有する半導体レーザ素子の直列抵抗はレーザの変調特性に影響を与えることが知られている。比較例に係る製造方法により製造された回折格子を有する半導体レーザ素子の直列抵抗は、１０Ｇｂｐｓ以下の低速な変調を行う場合には問題とならなかった。しかし、１０Ｇｂｐｓやそれ以上の高速な直接変調を行う光通信用の光源として回折格子を有する半導体レーザ素子を用いる場合には、直列抵抗をさらに低減させる必要がある。
【００３２】
これまでに、回折格子を有する半導体レーザ素子の直列抵抗を構成する要素としては、材料固有の抵抗の他に、製造ばらつきによりエピタキシャル成長層の界面に形成される抵抗層が考えられている。そのために、界面には残留物のない極めて高い清浄度が要求される。よって、従来は、回折格子層１４の凹凸面を超純水６１により洗浄し、その後、例えばエピタキシャル成長炉を用いて、回折格子層１４上に第２のクラッド層１５の再成長を行っていた。この工程により、清浄な成長界面が得られると考えられていた。
【００３３】
しかし、例えば、図１１（ａ）に示されるように、超純水６１には、数ｐｐｂのシリコン８１が含まれている。そのため、図１１（ｂ）に示されるように、基板生産物３７を洗浄装置６０から取り出し、回折格子層１４の凹凸面に付着する超純水６１を乾燥させると、超純水６１に含まれていたシリコン８１が、基板生産物３７の再成長界面に凝集することとなる。一般的にイオン交換樹脂法などによる超純水６１の製造方法では、超純水６１に含まれているシリコン８１の含有率を数ｐｐｂ以下にすることは困難である。従って、この再成長界面に凝集するシリコン８１の量を完全に０にすることは困難である。
【００３４】
また、比較例に係る製造方法では、超純水６１による洗浄の後の乾燥には、例えばスピンドライヤを用いて振り切ることにより乾燥させる方法、もしくは、窒素ブローにより乾燥させる方法が用いられている。これらの方法では、回折格子層１４の凹凸面に付着した超純水６１が均等に乾燥するわけでなく、回折格子層１４の凹凸面に点在した斑点のように水滴が残り、その水滴が次第に小さくなった状態で乾燥する。このような方法では、局所的にシリコン８１が凝集して回折格子層１４の凹凸面に残留する。これにより、回折格子を有する半導体レーザ素子の歩留まりを低下させるおそれがある。
【００３５】
従来は、シリコン８１は大気中で安定な物質であり、再成長界面の残留物に微量に含まれていても、回折格子を有する半導体レーザ素子の性能に影響を与えないと考えられてきた。これに対して、発明者らは再成長界面に残留したシリコン８１は、再成長界面を形成する第１の半導体層及び第２の半導体層の少なくともいずれか一方がｐ型半導体である場合に、ｎ型のドーパントとして作用することを明らかにした。
【００３６】
すなわち、ｐ型半導体の不純物である亜鉛が、拡散によりシリコン８１にトラップされてシリコン・亜鉛複合結合を形成する。これにより、亜鉛が不活性化してシリコンが残留する領域に抵抗層が形成されると考えられる。従って、再成長界面を形成する第１の半導体層及び第２の半導体層の少なくとも一方がｐ型半導体である場合に、再成長界面にシリコン８１が残留することにより抵抗層を形成し、１０Ｇｂｐｓやそれ以上の高速変調に用いる半導体レーザ素子の特性を悪化させてしまうおそれがある。
【００３７】
次に、発明者らは、図１２に示されるような分布帰還型半導体レーザ素子である回折格子を有する半導体レーザ素子１において、コンタクト層１６から半導体基板１１に向かう破線ＤＬ１に沿って、二次イオン質量分析計（ＳＩＭＳ）を用いてシリコン濃度を計測した。ここで、ｐ型ＩｎＰから成る回折格子層１４と、ｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る第２のクラッド層１５との間に形成される再成長界面付近の領域１９に、残留するシリコン８１に起因する抵抗層が形成されると予想される。
【００３８】
図１３は、図１２の破線ＤＬ１に沿った方向におけるシリコン濃度を示すグラフである。図１３の縦軸はシリコン濃度を示し、横軸は図１２の破線ＤＬに沿った方向における距離を示す。Ｇ１は、破線ＤＬに沿った方向におけるシリコン濃度を示す。Ｌ１はｐ型ＩｎＧａＡｓから成るコンタクト層１６の範囲を示し、Ｌ２はｐ型ＩｎＰから成る第２のクラッド層１５の範囲を示し、Ｌ３はｐ型ＩｎＧａＡｓＰから成る回折格子層１４の範囲を示す。さらに、Ｌ４は多重量子井戸構造を含む活性層１３の範囲を示し、Ｌ５はｎ型ＩｎＰから成る第１のクラッド層１２の範囲を示し、Ｌ６はＳｎをドーパントとしたｎ型ＩｎＰから成る半導体基板１１の範囲を示す。また、Ｌ７は領域１９の範囲を示す。この領域１９内に再成長界面が存在する。図１３を参照すると、Ｌ７の範囲にシリコン濃度が高い領域が形成されていることがわかった。このシリコン濃度のピーク値Ｐ１は３．８３×１０１８（１／ｃｍ３）であることがわかる。
【００３９】
次に、本実施形態による回折格子を有する半導体レーザの製造方法による効果について説明する。再成長界面にシリコン８１が凝集するのは、水（超純水６１）による洗浄後に第１の半導体層（回折格子層１４）の凹凸面に付着した水を乾燥させる過程において、水に含まれるシリコン８１が局在的に集まり残留することが原因である。そこで、本実施形態による回折格子を有する半導体レーザ素子の製造方法によれば、第１の半導体層の凹凸面の洗浄に用いた水を、水溶性の有機溶剤６２に置換する。そして、水溶性の有機溶剤６２を含む雰囲気７３を用いて、第１の半導体層の凹凸面に付着した液体の水溶性の有機溶剤６２を乾燥させる。このように、洗浄に用いた水を水溶性の有機溶剤６２に置換した後に、水溶性の有機溶剤６２を乾燥させることにより、第１の半導体層の凹凸面の残留シリコン濃度を低減させることができる。そして、残留シリコン濃度を低減させた第１の半導体層の凹凸面上に第２の半導体層（第２のクラッド層１５）を形成することにより、残留シリコン濃度を低減させた再成長界面を形成することが可能となる。再成長界面の残留シリコン濃度を低減させることにより、再成長界面を形成する第１の半導体層及び第２の半導体層の少なくともいずれか一方がｐ型半導体である場合であっても、残留したシリコンがドーパントして作用することにより形成される抵抗層の抵抗値を低減させることが可能となり、その結果、回折格子を有する半導体レーザ素子の直列抵抗が低減される。従って、回折格子を有し、良好な変調特性を提供できる半導体レーザ素子を製造することができる。
【００４０】
また、半導体基板１１は、ｎ型半導体を含むことが好ましい。これによれば、ｎ型半導体から成る半導体基板１１と、ｎ型半導体から成る第１のクラッド層１２と、活性層１３と、ｐ型半導体から成る回折格子層１４と、ｐ型半導体から成る第２のクラッド層１５とを有する半導体レーザ素子の構造において、再成長界面を形成する回折格子層１４及び第２のクラッド層１５がｐ型半導体となる。そのため、本発明による製造方法を好適に適用できる。
【００４１】
また、有機溶剤６２は、イソプロピルアルコール、メタノール、及びエタノールのいずれか少なくとも１つであることが好ましい。イソプロピルアルコール、メタノール、及びエタノールは揮発性が高く、迅速に乾燥させることができる。
（実施例１）
【００４２】
実施例１では、比較例に係る製造方法を用いて製造した第１の半導体レーザ素子と、上記した本実施形態による製造方法を用いて製造した第２の半導体レーザ素子とを製作した。次に、それぞれの再成長界面のシリコン濃度を、二次イオン質量分析計を用いて計測した。図１４は、第１の半導体レーザ素子の再成長界面のシリコン濃度を測定した結果と、第２の半導体レーザ素子の再成長界面にシリコン濃度を測定した結果とを併記したグラフである。Ｇ２は第１の半導体レーザ素子の再成長界面のシリコン濃度を示し、Ｇ３は第２の半導体レーザ素子の再成長界面にシリコン濃度を測定した結果を示す。
【００４３】
図１４を参照すると、第１の半導体レーザ素子の再成長界面のシリコン濃度は、３．８３×１０１８（１／ｃｍ３）であり、第２の半導体レーザ素子の再成長界面のシリコン濃度は、９．００×１０１６（１／ｃｍ３）であることがわかった。従って、本実施形態による製造方法を用いることにより、再成長界面に残留するシリコン濃度を約１／４０に低減させることができることがわかった。
（実施例２）
【００４４】
次に、実施例１で製造した第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子とについて、半導体レーザ素子の特性の一つである電流と抵抗との関係を計測した。図１５（ａ）は、第１の半導体レーザ素子の特性の一つである電流と抵抗との関係を示すグラフであり、図１５（ｂ）は、第２の半導体レーザ素子の特性の一つである電流と抵抗との関係を示すグラフである。第１の半導体レーザ素子では、レーザ発振の閾値付近の抵抗Ｔ１が１２ｏｈｍであることがわかる。この抵抗Ｔ１は、１０Ｇｂｐｓ相当の高速変調特性を悪化させる要因となりうる。これに対して、第２の半導体レーザ素子では、閾値付近の抵抗値は８ｏｈｍであることがわかる。この理由は、回折格子の再成長界面に存在するシリコン含有量が第１の半導体レーザ素子よりも少ないためであると考えられる。従って、本実施形態に示した方法を用いることにより、レーザ発振の閾値付近の抵抗を１２ｏｈｍから８ｏｈｍに低減することができ、高速変調特性の改善を図ることが可能であることがわかった。
（実施例３）
【００４５】
次に、実施例１で製造した第１の半導体レーザ素子と第２の半導体レーザ素子とについて半導体レーザ素子の特性の一つである信号の立下り時間を計測した。第１の半導体レーザ素子では立下り時間は４１ピコ秒であった。一方、第２の半導体レーザ素子では、立下り時間は３６ピコ秒であった。この結果により、１０Ｇｂｐｓ以上の高速変調における性能が改善されることがわかった。
【符号の説明】
【００４６】
１…半導体レーザ素子、１４…回折格子層、１６…第２のクラッド層、６１…超純水、６２…有機溶剤、７３…雰囲気、Ｓ６０…第１の工程、Ｓ６１、Ｓ６３…第２の工程、Ｓ６４…第３の工程、８１…シリコン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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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