(57)【要約】【課題】生産性および製造歩留まりが高い半導体素子の製造方法および低コストの半導体素子を提供すること。【解決手段】アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の半導体層と、アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、第１の半導体層の上方に位置し、開口パターンを有する第２の半導体層と、第１の半導体層と第２の半導体層との間に位置し、所定のエッチングガスを用いる場合に該第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第３の半導体層とを備えた半導体積層構造を基板上に形成する半導体積層構造形成工程と、第１の半導体層をエッチ停止層として、所定のエッチングガスにて第２の半導体層の開口パターンの下の第３の半導体層をエッチング除去するエッチング工程と、エッチング工程によって第３の半導体層に形成された溝内に第４の半導体層を形成する半導体層形成工程と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の半導体層と、アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第１の半導体層の上方に位置し、開口パターンを有する第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に位置し、所定のエッチングガスを用いる場合に該第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第３の半導体層とを備えた半導体積層構造を基板上に形成する半導体積層構造形成工程と、
前記第１の半導体層をエッチ停止層として、前記所定のエッチングガスにて前記第２の半導体層の開口パターンの下の前記第３の半導体層をエッチング除去するエッチング工程と、
前記エッチング工程によって前記第３の半導体層に形成された溝内に第４の半導体層を形成する半導体層形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記半導体積層構造形成工程は、前記第２の半導体層上に、前記第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第５の半導体層を形成する工程を含み、
前記エッチング工程において、前記第２の半導体層をエッチ停止層として、前記所定のエッチングガスにて前記第５の半導体層をエッチング除去することを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記エッチングガスは臭素系エッチングガスであり、前記第３または第５の半導体層はＡｌを含まずにＩｎ、Ｇａ、Ａｓ、およびＰの少なくとも２つを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記基板はＩｎＰからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓからなり、前記第３または第５の半導体層はＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記基板はＧａＡｓからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＧａＡｓからなり、前記第３または第５の半導体層はＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記第１の半導体層は活性層またはＳＣＨ層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項７】
当該半導体素子はＳＡＳ構造の半導体レーザ素子であり、前記第３の半導体層は電流ブロッキング層であり、前記エッチング工程は活性層に対する電流注入のためのチャネルを形成するためのストライプ溝を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の半導体素子の製造方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に形成されたアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の半導体層と、
アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第１の半導体層の上方に位置し、開口パターンを有する第２の半導体層と、
前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に位置し、該第２の半導体層の開口パターンの形状に一致した溝を有し、所定のエッチングガスを用いる場合に該第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第３の半導体層と、
少なくとも前記第３の半導体層の溝内に形成された第４の半導体層と、
を備えることを特徴とする半導体素子。
【請求項９】
前記第３の半導体層はＡｌを含まずにＩｎ、Ｇａ、Ａｓ、およびＰの少なくとも２つを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であることを特徴とする請求項８に記載の半導体素子。
【請求項１０】
前記基板はＩｎＰからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓからなり、前記第３の半導体層はＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１１】
前記基板はＧａＡｓからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＧａＡｓからなり、前記第３の半導体層はＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする請求項９に記載の半導体素子。
【請求項１２】
前記第１の半導体層は活性層またはＳＣＨ層であることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の半導体素子。
【請求項１３】
当該半導体素子はＳＡＳ構造の半導体レーザ素子であり、前記第３の半導体層は電流ブロッキング層であり、前記溝内には活性層に対する電流注入のためのチャネルが形成されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載の半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法および半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルミニウム（Ａｌ）を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（以下、Ａｌ系化合物半導体層と呼ぶ）を備えた半導体素子である半導体レーザ素子を製造する際に、Ａｌ系化合物半導体層の酸化を防止しながら半導体レーザ素子を製造する方法が開示されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示される方法では、まず、半導体結晶成長装置内において、ＩｎＰ基板上に、ＩｎＰ半導体層の積層構造内にＡｌ系化合物半導体からなる活性層が含まれるように半導体層を成長する。つぎに、積層構造の表面にＳｉＮｘ膜からなる選択マスクを形成し、その後に臭素系エッチングガスを用いて、選択マスクをエッチングマスクとして選択エッチングを行い、ＩｎＰからなる半導体層をメサストライプ状に形成する。この選択エッチングにおいては活性層がエッチ停止層となる。選択エッチングに続けて、選択マスクを成長マスクとしてメサ構造の埋め込み成長を行う。つぎに、選択マスクを除去した後にさらに半導体層の成長を行い、所望の半導体レーザ素子を製造する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１８３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される方法は、ＳｉＮｘからなる選択マスクを形成する際と除去する際の２度、ＩｎＰ基板を半導体結晶成長装置から取り出す必要があり、かつこれに伴って取り出したＩｎＰ基板を再度半導体結晶成長装置に戻す必要もあるため、製造工程が多くなるという問題がある。また、ＩｎＰ基板を半導体結晶成長装置から取り出した際にＩｎＰ基板が汚染されるおそれもあるため、半導体レーザ素子の製造歩留まりが低下するおそれがあるという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性および製造歩留まりが高い半導体素子の製造方法および低コストの半導体素子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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る半導体素子の製造方法は、アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の半導体層と、アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第１の半導体層の上方に位置し、開口パターンを有する第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に位置し、所定のエッチングガスを用いる場合に該第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第３の半導体層とを備えた半導体積層構造を基板上に形成する半導体積層構造形成工程と、前記第１の半導体層をエッチ停止層として、前記所定のエッチングガスにて前記第２の半導体層の開口パターンの下の前記第３の半導体層をエッチング除去するエッチング工程と、前記エッチング工程によって前記第３の半導体層に形成された溝内に第４の半導体層を形成する半導体層形成工程と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記発明において、前記半導体積層構造形成工程は、前記第２の半導体層上に、前記第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第５の半導体層を形成する工程を含み、前記エッチング工程において、前記第２の半導体層をエッチ停止層として、前記所定のエッチングガスにて前記第５の半導体層をエッチング除去することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記発明において、前記エッチングガスは臭素系エッチングガスであり、前記第３または第５の半導体層はＡｌを含まずにＩｎ、Ｇａ、Ａｓ、およびＰの少なくとも２つを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記発明において、前記基板はＩｎＰからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓからなり、前記第３または第５の半導体層はＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記発明において、前記基板はＧａＡｓからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＧａＡｓからなり、前記第３または第５の半導体層はＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記発明において、前記第１の半導体層は活性層またはＳＣＨ層であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記発明において、当該半導体素子はＳＡＳ構造の半導体レーザ素子であり、前記第３の半導体層は電流ブロッキング層であり、前記エッチング工程は活性層に対する電流注入のためのチャネルを形成するためのストライプ溝を形成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る半導体素子は、基板と、前記基板上に形成されたアルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる第１の半導体層と、アルミニウムを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、前記第１の半導体層の上方に位置し、開口パターンを有する第２の半導体層と、前記第１の半導体層と前記第２の半導体層との間に位置し、該第２の半導体層の開口パターンの形状に一致した溝を有し、所定のエッチングガスを用いる場合に該第１および第２の半導体層に対してエッチング選択比が大きい材料からなる第３の半導体層と、少なくとも前記第３の半導体層の溝内に形成された第４の半導体層と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る半導体素子は、上記発明において、前記第３の半導体層はＡｌを含まずにＩｎ、Ｇａ、Ａｓ、およびＰの少なくとも２つを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る半導体素子は、上記発明において、前記基板はＩｎＰからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓからなり、前記第３の半導体層はＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る半導体素子は、上記発明において、前記基板はＧａＡｓからなり、前記第１および第２の半導体層はＡｌＧａＡｓからなり、前記第３の半導体層はＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る半導体素子は、上記発明において、前記第１の半導体層は活性層またはＳＣＨ層であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る半導体素子は、上記発明において、当該半導体素子はＳＡＳ構造の半導体レーザ素子であり、前記第３の半導体層は電流ブロッキング層であり、前記溝内には活性層に対する電流注入のためのチャネルが形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、生産性および製造歩留まりを高く半導体素子を製造でき、低コストの半導体素子を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【図２】図２は、図１に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。
【図３】図３は、図１に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。
【図４】図４は、図１に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。
【図５】図５は、図１に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。
【図６】図６は、実施の形態２に係る半導体レーザ素子の模式的な断面図である。
【図７】図７は、図６に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。
【図８】図８は、図６に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して本発明に係る半導体素子の製造方法および半導体素子の実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。さらに、図面は模式的なものであり、各層の厚みと幅との関係、各層の比率などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体素子である半導体レーザ素子の模式的な断面図である。図１に示すように、この半導体レーザ素子１００は、裏面にｎ側電極１が形成された、ｎ型ＩｎＰからなる基板２と、基板２上に順次形成された、ｎ型ＩｎＰからなる下部クラッド層３と、ＡｌＧａＩｎＡｓからなる活性層４と、ｐ型ＩｎＰからなる下部ブロッキング層５ａとｎ型ＩｎＰからなる上部ブロッキング層５ｂとからなる２つの電流ブロッキング層５と、ｐ型ＡｌＩｎＡｓからなる２つのエッチ停止層６とを備えている。
【００２４】
エッチ停止層６は２つに分離しており、その間には紙面に対して垂直方向に延伸している開口パターンが形成されている。２つの電流ブロッキング層５およびエッチ停止層６の間には、活性層４の上面を底面として、エッチ停止層６の開口パターンの形状に一致するように紙面に対して垂直方向に延伸しているストライプ溝Ｇが形成されている。ストライプ溝Ｇの幅はたとえば３μｍであるが、半導体レーザ素子１００のレーザ発振波長の光をシングルモードで導波できるように幅を適宜設定する。
【００２５】
さらに、この半導体レーザ素子１００は、エッチ停止層６の表面からストライプ溝Ｇの内表面にわたって形成されたｐ型ＧａＩｎＡｓＰからなる光導波路層７と、光導波路層７上に形成されたｐ型ＩｎＰからなる上部クラッド層８と、上部クラッド層８上に順次形成された、ｐ型ＧａＩｎＡｓからなるコンタクト層９と、ｐ側電極１０とを備えている。また、紙面と平行に形成された半導体レーザ素子１００の端面には、光共振器を形成するための反射膜が形成されている。
【００２６】
活性層４は、たとえば、交互に積層した井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸（ＭＱＷ：Multi  Quantum  Well）層の上下に分離閉じ込めヘテロ構造（ＳＣＨ：Separate  Confinement  Heterostructure）層を形成したＭＱＷ−ＳＣＨ構造を有する。ただし、活性層４の構造は特に限定されず、ＳＣＨ層を備えなくてもよいし、単一量子井戸構造やバルク構造でもよい。また、活性層４がＡｌＧａＩｎＡｓからなることによって、１．３μｍ帯のレーザ発振を実現できる。なお、活性層４の組成は所望のレーザ発振波長に応じて適宜設定される。
【００２７】
この半導体レーザ素子１００は、２つの電流ブロッキング層５間のストライプ溝Ｇ内に、光導波路層７および上部クラッド層８による活性層４に対する電流注入のためのチャネルが形成された、いわゆるＳＡＳ（Self  Aligned  Structure）構造を有するものである。したがって、この半導体レーザ素子１００は、電流キャリアおよび光をチャネル内に有効に閉じ込めることができるので、低しきい値電流、高効率でのレーザ発振を実現することができる。
【００２８】
また、この半導体レーザ素子１００は、活性層４がＡｌＧａＩｎＡｓからなるため、高温においても電子キャリアのリークが少ないので温度特性に優れており、かつホールキャリアの移動度が高いので高速変調特性にも優れている。
【００２９】
また、この半導体レーザ素子１００は、電流ブロッキング層５とエッチ停止層６とによってｐｎｐ接合が実現されており、急峻なｐｎ界面が形成されるため、電流ブロッキング特性に優れているため、さらに高効率のレーザ素子となる。
【００３０】
さらに、この半導体レーザ素子１００は、以下に説明するように、ストライプ溝Ｇが、Ａｌ系化合物半導体層であるエッチ停止層６をエッチングマスクとして、Ａｌ系化合物半導体層である活性層４をエッチ停止層としてエッチングすることによって形成されているので、従来よりも簡易な製造工程で生産性および製造歩留まり高く製造された低コストのものである。
【００３１】
（製造方法）
つぎに、半導体レーザ素子１００の製造方法について説明する。図２〜図５は、図１に示す半導体レーザ素子１００の製造方法を説明する図である。
【００３２】
はじめに、基板２をＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装置などの半導体結晶成長装置に導入し、図２に示すように、基板２上に、下部クラッド層３、活性層４、下部ブロッキング層５ａと上部ブロッキング層５ｂとからなる電流ブロッキング層５、およびエッチ停止層６を順次形成し、さらにエッチ停止層６上にｐ型ＩｎＰからなる保護層１１を形成する。
【００３３】
つぎに、基板２を半導体結晶成長装置から取り出す。このとき、Ａｌ系化合物半導体層であるエッチ停止層６は、保護層１１によって保護されているので、大気に曝されて酸化することが防止される。その結果、後にエッチ停止層６の上に形成する半導体層の結晶性が良好になる。
【００３４】
つぎに、取り出した基板２をプラズマＣＶＤ装置に導入し、ＳｉＮｘ膜を全面に形成した後、フォトリソグラフィーの手法およびＣＦ４系ガスを用いたドライエッチングによって、ＳｉＮｘ膜にストライプ溝Ｇの形状の開口パターンを形成してマスクＭ１とし、さらにウエットエッチングまたはドライエッチングによってマスクＭ１の開口パターン内のエッチ停止層６および保護層１１を除去し、ストライプ溝Ｇを形成する（図３参照）。その後マスクＭ１は除去する。
【００３５】
つぎに、基板２を再び半導体結晶成長装置に導入し、臭素系ガスであるＣＢｒ４ガスを用いたエッチングによって保護層１１およびストライプ溝Ｇ内の電流ブロッキング層５を除去する（図４参照）。このエッチング工程は、たとえばエッチング温度を６００℃とし、ＰＨ３雰囲気においてＣＢr４ガスを３μｍｏｌ／ｍｉｎで供給することによりなされる。この場合のエッチングレートは２０ｎｍ／ｍｉｎとなる。
【００３６】
ここで、ＣＢｒ４ガスは、ＩｎＰからなる保護層１１および電流ブロッキング層５をエッチングするが、Ａｌ系化合物半導体層である活性層４およびエッチ停止層６をエッチングしない。そのため、ストライプ溝Ｇ外ではエッチ停止層６の上面において、またストライプ溝Ｇ内では活性層４の上面において、エッチングを停止させることができる。すなわち、活性層４はエッチ停止層としても機能する。その結果、ストライプ溝Ｇの底面は活性層４の上面の深さにまで到達する。
【００３７】
このエッチング工程に続いて、図５に示すように、半導体結晶成長装置内にて、ストライプ溝Ｇ内に光導波路層７と上部クラッド層８とを形成し、さらにコンタクト層９を形成する。最後に、コンタクト層９の上面にｐ側電極１０を形成し、基板２が所望の厚さになるように裏面を研磨した後にｎ側電極１を形成し、へき開による端面の形成および端面に反射膜の形成を行い、素子分離して半導体レーザ素子１００が完成する。
【００３８】
このように、本製造方法では、エッチング工程の後に、基板２を半導体結晶成長装置から取り出さずにそのまま続けて、残りの半導体層の形成を行うことができる。その結果、半導体結晶成長装置からの取り出しが１度ですみ、製造工程が簡略化されるので、半導体レーザ素子１００の生産性が高くなるとともに、取り出した際に基板２が汚染されるおそれが少なくなるので、製造歩留まりが高くなる。また、エッチング工程においてストライプ溝Ｇ内に活性層４の一部表面が露出するが、この表面がその後大気に曝されることがないので、酸化されるおそれもない。その結果、活性層４の上に形成する半導体層の結晶性が良好になるので、信頼性に優れた半導体レーザ素子１００を実現できる。
【００３９】
さらに、エッチング工程において、エッチング深さの制御性が高いＣＢｒ４ガスによるエッチングを行っているため、半導体レーザ素子１００のレーザ特性の面内均一性が高くなる。さらに、従来技術とは異なり、ＳｉＮｘ膜を用いて選択エッチングや選択成長を行わないので、半導体層とは熱膨張係数が異なるＳｉＮｘによって半導体層に熱応力によるダメージが加わるということがない。また、ＳｉＮｘ膜の除去の際のドライエッチングによるダメージも加わるということがない。したがって、これらのダメージによる半導体レーザ素子１００の信頼性の低下を防止できる。
【００４０】
なお、ＣＢｒ４ガスを用いた場合にＩｎＰ半導体層に対して活性層４およびエッチ停止層６をエッチ停止層として機能させるためには、活性層４およびエッチ停止層６にＡｌが含まれていることが重要である。活性層４およびエッチ停止層６のＡｌ組成は大きければ大きいほど好ましいが、たとえば５％以上である。また、Ａｌ組成の上限はたとえば４８％である。
【００４１】
以上説明したように、本製造方法によれば、生産性および製造歩留まりを高く半導体レーザ素子１００を製造でき、低コストの半導体レーザ素子１００を実現できる。
【００４２】
（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上記実施の形態１に係る半導体レーザ素子では、Ａｌ系化合物半導体層である活性層をエッチ停止層として用いたが、本実施の形態２に係る半導体レーザ素子では、活性層の上方に活性層とは別個にエッチ停止層を備えた構造を有している。
【００４３】
図６は、本実施の形態２に係る半導体レーザ素子の模式的な断面図である。図６に示すように、この半導体レーザ素子２００は、裏面にｎ側電極１が形成された基板２と基板２上に順次形成された、下部クラッド層３と、ＧａＩｎＡｓＰからなる活性層１２と、ｐ型ＡｌＩｎＡｓからなるエッチ停止層１３と、下部ブロッキング層５ａと上部ブロッキング層５ｂとからなる２つの電流ブロッキング層５と、２つのエッチ停止層６とを備えている。
【００４４】
エッチ停止層６は２つに分離しており、その間には紙面に対して垂直方向に延伸している開口パターンが形成されている。２つの電流ブロッキング層５およびエッチ停止層６の間には、エッチ停止層１３の上面を底面として、エッチ停止層６の開口パターンの形状に一致するように紙面に対して垂直方向に延伸しているストライプ溝Ｇが形成されている。さらに、この半導体レーザ素子２００は、エッチ停止層６の表面からストライプ溝Ｇの内表面にわたって形成された光導波路層７と、光導波路層７上に形成された上部クラッド層８と、上部クラッド層８上に順次形成された、コンタクト層９とｐ側電極１０とを備えている。また、紙面と平行に形成された半導体レーザ素子２００の端面には、光共振器を形成するための反射膜が形成されている。
【００４５】
すなわち、図１に示す半導体レーザ素子１００と半導体レーザ素子２００とを比較すると、半導体レーザ素子２００は活性層１２がＧａＩｎＡｓＰからなり、活性層１２の上にｐ型ＡｌＩｎＡｓからなるエッチ停止層１３を備える点が異なる。
【００４６】
この半導体レーザ素子２００も半導体レーザ素子１００と同様に、ＳＡＳ構造を有し、電流ブロッキング層５とエッチ停止層６とによってｐｎｐ接合が実現されている。したがって、半導体レーザ素子２００は、低しきい値電流、高効率でのレーザ発振を実現することができ、電流ブロッキング特性に優れているためにさらに高効率のレーザ素子となる。なお、活性層１２がＧａＩｎＡｓＰからなることによって、１．３〜１．６μｍ帯のレーザ発振を実現できる。活性層１２の組成は所望のレーザ発振波長に応じて適宜設定される。また、活性層１２は活性層４と同様にＭＱＷ−ＳＣＨ構造を有するが、特に限定されない。
【００４７】
さらに、この半導体レーザ素子２００は、ストライプ溝Ｇが、Ａｌ系化合物半導体層であるエッチ停止層６をエッチングマスクとして、Ａｌ系化合物半導体層であるエッチ停止層１３をエッチ停止層としてエッチングすることによって形成されている。したがって、半導体レーザ素子１００と同様に、従来よりも簡易な製造工程で生産性および製造歩留まり高く製造された低コストのものである。
【００４８】
（製造方法）
つぎに、半導体レーザ素子２００の製造方法について説明する。図７〜図８は、図１に示す半導体レーザ素子２００の製造方法を説明する図である。
【００４９】
はじめに、半導体レーザ素子１００の場合と同様に、基板２をＭＯＣＶＤ装置などの半導体結晶成長装置に導入し、基板２上に、下部クラッド層３、活性層１２、エッチ停止層１３、下部ブロッキング層５ａと上部ブロッキング層５ｂとからなる電流ブロッキング層５、およびエッチ停止層６を順次形成し、さらにエッチ停止層６上にｐ型ＩｎＰからなる保護層１１を形成する。つぎに、基板２を半導体結晶成長装置から取り出す。
【００５０】
つぎに、取り出した基板２をプラズマＣＶＤ装置に導入し、半導体レーザ素子１００の場合と同様にマスクＭ１を形成し、さらにウエットエッチングまたはドライエッチングによってマスクＭ１の開口パターン内のエッチ停止層６および保護層１１を除去し、ストライプ溝Ｇを形成する（図７参照）。その後マスクＭ１は除去する。
【００５１】
つぎに、基板２を再び半導体結晶成長装置に導入し、ＣＢｒ４ガスを用いたエッチングによって保護層１１およびストライプ溝Ｇ内の電流ブロッキング層５を除去する（図８参照）。このとき、ストライプ溝Ｇ外ではエッチ停止層６の上面において、またストライプ溝Ｇ内ではエッチ停止層１３の上面において、エッチングを停止させることができる。
【００５２】
このエッチング工程に続いて、半導体レーザ素子１００の場合と同様に、半導体結晶成長装置内にて、光導波路層７と、上部クラッド層８と、コンタクト層９とを順次形成する。最後に、コンタクト層９の上面にｐ側電極１０を形成し、基板２が所望の厚さになるように裏面を研磨した後にｎ側電極１を形成し、へき開による端面の形成および端面に反射膜の形成を行い、素子分離して半導体レーザ素子２００が完成する。
【００５３】
このように、本製造方法においても、半導体レーザ素子１００の場合と同様に、半導体レーザ素子２００の生産性が高くなるとともに、製造歩留まりが高くなる。また、エッチング工程においてストライプ溝Ｇ内に露出したエッチ停止層１３の表面がその後大気に曝されないので、酸化されるおそれもない。その結果、エッチ停止層１３の上に形成する半導体層の結晶性が良好になるので、信頼性に優れた半導体レーザ素子２００を実現できる。さらには、半導体レーザ素子２００のレーザ特性の面内均一性が高くなる。
【００５４】
なお、ＣＢｒ４ガスを用いた場合にＩｎＰ半導体層に対してエッチ停止層１３をエッチ停止層として機能させるためには、エッチ停止層１３にＡｌが含まれていることが重要である。エッチ停止層１３のＡｌ組成は大きければ大きいほど好ましいが、たとえば５％以上が好ましく、上限はたとえば４８％である。
【００５５】
以上説明したように、本製造方法によれば、生産性および製造歩留まりを高く半導体レーザ素子２００を製造でき、低コストの半導体レーザ素子２００を実現できる。
【００５６】
なお、本実施の形態２に係る半導体レーザ素子２００は、活性層１２がＧａＩｎＡｓＰからなるが、この活性層１２は半導体レーザ素子１００と同様のＡｌＧａＩｎＡｓからなる活性層に置き換えてもよい。
【００５７】
また、本実施の形態２に係る半導体レーザ素子２００では、活性層１２の直上にエッチ停止層１３が形成されているが、活性層１２とエッチ停止層１３との間に別の半導体層を介挿させてもよい。
【００５８】
また、上記実施の形態１では、活性層４全体がＡｌ系化合物半導体からなるが、たとえば少なくとも活性層４上部のＳＣＨ層をＡｌ系化合物半導体で構成し、ＭＱＷ層はたとえばＡｌを含まないＧａＩｎＡｓＰで構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施の形態では、ストライプ溝形成のためのエッチングガスとしてＣＢｒ４ガスを用いているが、たとえばＣＨ３Ｂｒ等の他の臭素系ガスを用いてもよい。
【００６０】
また、上記実施の形態では、Ａｌ系化合物半導体層によってエッチングを停止させるようにしてエッチングする半導体層は、ＩｎＰからなる。しかしながら、エッチングする半導体層はＩｎＰに限らず、使用する臭素系ガスに対してＡｌ系化合物半導体層とのエッチング選択比が十分に大きい（たとえば１０以上、さらに好ましくは１０００以上）材料からなる半導体層であればよい。したがって、たとえばＧａＩｎＡｓＰなどのＡｌを含まずにリン（Ｐ）を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層（Ｐ系化合物半導体層）からなる半導体層や、Ａｌを含まずにＩｎ、Ｇａ、Ａｓ、およびＰの少なくとも２つを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からなる半導体層でもよい。
【００６１】
また、上記実施の形態では、ＩｎＰからなる基板を使用しているが、ＧａＡｓからなる基板を使用してもよい。この場合、エッチングを停止させるＡｌ系化合物半導体層としてはＡｌＧａＡｓからなるものを使用することができる。また、エッチングするＰ系化合物半導体層としてはＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＡｓＰからなるものを使用することができる。
【００６２】
また、上記実施の形態は、ＳＡＳ構造の半導体レーザ素子に対して本発明を適用したものである。しかしながら、本発明の適用範囲は特に限定されず、たとえばバットジョイント成長を行う場合のように、半導体積層構造に所定の形状を有する溝を形成し、その溝内に別の半導体層を成長した構造を有するあらゆる半導体素子に適用することができる。
【００６３】
また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００６４】
１  ｎ側電極
２  基板
３  下部クラッド層
４、１２  活性層
５  電流ブロッキング層
５ａ  下部ブロッキング層
５ｂ  上部ブロッキング層
６、１３  エッチ停止層
７  光導波路層
８  上部クラッド層
９  コンタクト層
１０  ｐ側電極
１１  保護層
１００、２００  半導体レーザ素子
Ｇ  ストライプ溝
Ｍ１  マスク
【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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