(57)【要約】【課題】窓領域の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子、及び半導体レーザ素子の製造方法を提供する。【解決手段】基板上に、量子井戸構造を有する活性層を含む半導体積層部を設けた半導体レーザ素子において、半導体積層部の上部にストライプ状の導波路を形成し、劈開により共振器端面を形成する。基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、共振器端面を形成するための劈開位置に沿う帯状の領域に、活性層の量子井戸構造よりもバンドギャップを広くした窓領域を形成するとともに、窓領域の一部を除去するための溝部を劈開位置に形成する。また、窓領域は、基板の主面と垂直な方向において、少なくとも活性層と同じ高さの位置に形成する。溝部は、基板の主面と平行であって導波路の長手方向と垂直な方向に導波路の端から離れるように形成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられる半導体積層部と、を備え、前記半導体積層部が量子井戸構造を有する活性層を含み、前記半導体積層部の上部にストライプ状の導波路が形成され、前記導波路の長手方向の前記半導体積層部の両端部に一対の共振器端面が形成される半導体レーザ素子において、
前記共振器端面を含む両端部に、前記活性層の量子井戸構造よりもバンドギャップを広くした窓領域が形成されるとともに、前記窓領域の一部を除去するための溝部が形成され、
前記窓領域が、前記基板の主面と垂直な方向において、少なくとも前記活性層と同じ高さの位置に形成され、
前記溝部が、前記基板の主面と平行であって前記導波路の長手方向と垂直な方向に、前記導波路の端から離れるように形成されることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記窓領域が、前記一対の共振器端面のうちの前記活性層から光が出射される光出射端面を含む端部に設けられる第１窓領域と、前記一対の共振器端面のうちの光反射端面を含む端部に設けられる第２窓領域と、を含み、
前記導波路の長手方向において、前記第１窓領域の幅が前記第２窓領域の幅よりも広いことを特徴とする前記請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記導波路の長手方向の両端部において、前記基板の主面に帯状の基板凸部が設けられ、
前記半導体積層部が、前記基板と前記活性層との間に設けられる第１導電型半導体層と、前記活性層の上部に形成される第２導電型半導体層とをさらに含み、
前記基板の主面と垂直な方向において、前記基板凸部の上部に設けられる前記第１導電型半導体層が、少なくとも、前記基板凸部以外の基板の主面上に設けられる前記活性層以上の高さまで積層され、
前記基板の主面と垂直な方向において、少なくとも前記活性層と同じ高さの位置にある第１導電型半導体層の一部が前記窓領域として機能することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記窓領域の幅が前記導波路の長手方向に４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
前記半導体積層部が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）又はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成される複数のエピタキシャル層で構成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記溝部が、前記基板の主面と平行であって前記導波路の長手方向と垂直な方向に、前記導波路の端から５μｍ以上離れていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
【請求項７】
基板上に、量子井戸構造を有する活性層を含む半導体積層部を設けるステップと、
前記半導体積層部の上部にストライプ状の導波路を形成するステップと、
劈開により共振器端面を形成するステップと、
を備える半導体レーザ素子の製造方法において、
前記基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、前記共振器端面を形成するための劈開位置に沿う帯状の領域に、前記活性層の量子井戸構造よりもバンドギャップを広くした窓領域を形成するステップと、
前記窓領域の一部を除去するための溝部を前記劈開位置に形成するステップと、
をさらに備え、
前記窓領域を形成するステップでは、前記基板の主面と垂直な方向において、少なくとも前記活性層と同じ高さの位置に前記窓領域を形成し、
溝部が形成されるステップでは、前記基板の主面と平行であって前記導波路の長手方向と垂直な方向に前記導波路の端から離れるように、前記溝部を形成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８】
平坦な前記基板の主面上に、前記劈開位置に沿って帯状の基板凸部を形成するステップをさらに備え、
前記半導体積層部を設けるステップが、前記基板上に第１導電型半導体層を設けるステップと、前記第１導電型半導体層の上に前記活性層を設けるステップと、前記活性層の上に第２導電型半導体層を設けるステップと、を含み、
前記第１導電型半導体層を設けるステップでは、前記基板の主面と垂直な方向において、前記基板凸部の上部に設けられる前記第１導電型半導体層を、少なくとも、前記基板凸部以外の基板の主面上に設けられる前記活性層以上の高さにまで設けることを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
平坦な前記基板の主面上に、前記劈開位置と平行に帯状の基板溝を形成するステップをさらに備え、
前記劈開により共振器端面を形成するステップでは、前記基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、前記基板溝の両側にて、前記基板溝の基板段差から外側に向かって離れた劈開位置で劈開を行い、
前記半導体積層部を設けるステップが、前記基板上に第１導電型半導体層を設けるステップと、前記第１導電型半導体層の上に前記活性層を設けるステップと、前記活性層の上に第２導電型半導体層を設けるステップと、を含み、
前記第１導電型半導体層を設けるステップでは、前記基板の主面と垂直な方向において、帯状の前記基板溝の基板段差の近傍領域の上部に設けられる前記第１導電型半導体層を、少なくとも、前記基板溝及び前記近傍領域以外の基板の主面上に設けられる前記活性層以上の高さにまで設け、
前記溝部を形成するステップでは、前記基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、前記基板溝の両側の前記劈開位置に前記溝部を形成することを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
前記溝部を形成するステップでは、前記基板に達する深さまで前記溝部を形成することを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか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、及び半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの書き込み処理及び読み込み処理の速度をより高速にするため、半導体レーザ素子の高出力化が求められている。特に、半導体レーザ素子を高出力化する手法として、光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Daｍage）を防ぐ技術が開発されている。
【０００３】
光学損傷とは、半導体レーザ素子の光出力を増加させていくと、突然、光出力が低下する不可逆な劣化現象である。この光学損傷は、以下のようにして発生することが知られている。すなわち、高密度に表面準位が存在する光出射端面において、この表面準位などを介して非発光再結合が生じ、レーザ光の一部が光出射端面で吸収され熱に変わる。この発熱により、光出射端面の活性層のバンドギャップが縮小するので、さらに光吸収が増加する。これにより、さらに発熱が増大する。このようなサイクルによって、光出射端面の温度が上昇するので、半導体レーザ素子を構成する結晶が溶解し、その結果、光出射端面が破壊される。
【０００４】
この光学損傷を防ぐために、たとえば特許文献１では、半導体レーザ素子の共振器端面に、発光層形成部の上面から活性層へ不純物原子を拡散させることにより、活性層の量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を無秩序な混晶にした窓領域を設けている。窓領域では、バンドギャップが活性層の量子井戸構造よりも広くなり、レーザ光が吸収されない。そのため、共振器端面に窓領域を形成することにより、光学損傷を防ぐことができる。また、半導体レーザ素子に窓領域を設けると、静電破壊の防止にも効果が高い。そのため、最近では、低出力タイプの半導体レーザ素子にも窓領域が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許公開２００５−１８３８７７号公報
【特許文献２】特許公開２００３−２３２１５号公報
【特許文献３】特許公開２００３−２５８３５１号公報
【特許文献４】特許公開２００３−８６９００号公報
【特許文献５】特許公開２００８−１８７０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、窓領域は、活性層の量子井戸構造とバンドギャップが異なるため、活性層として用いることができない。また、共振器端面に形成した窓領域は、半導体レーザ素子のレーザ特性にも影響を及ぼす。たとえば、窓領域では不純物原子の拡散によりｐｎ接合がｎ側にずれるため、電流リークの発生により動作電流が増加しやすい。そのため、通常、窓領域には通電しない。また、窓領域では、拡散した不純物により生じる結晶欠陥により導波損失が大きい。
【０００７】
一般の高出力用の半導体レーザ素子では、高出力化を優先するとともに動作時の電流密度を下げる必要があるために、共振器長はたとえば１０００μｍ以上である。また、共振器と平行な方向の窓領域の幅は一般には５０〜１００μｍ程度である。この場合、共振器と平行な方向の窓領域の幅は共振器長に対して十分に短いため、レーザ特性に対する上述のような窓領域の影響は小さい。
【０００８】
一方、レーザビームプリンター等に用いられる低出力用のレーザ素子では、通常、共振器長がたとえば２００〜５００μｍと短いため、共振器と平行な方向の窓領域の幅は共振器長に対して十分に短いとはいえない。そのため、低出力用のレーザ素子では、レーザ特性に対する上述のような窓領域の影響が大きく現れる。たとえば、窓領域での結晶欠陥による光吸収による導波損失や、動作電流に対する影響が大きくなる。従って、レーザ特性に対する窓領域の影響を小さくするためには、共振器と平行な方向の窓領域の幅をより短くする必要がある。
【０００９】
半導体レーザウェハからバーに分割する際や窓領域を形成する際の加工精度を考慮すると、共振器と平行な方向の窓領域の幅が共振器長に対して十分に短くなるように窓領域を形成すると、半導体レーザ素子を歩留りよく作製することは難しくなる。また、高精度のステッパー（Stepper；縮小投影型露光装置）を用いれば、窓領域をより短い幅で形成することは可能であるが、半導体レーザウェハからバーに分割する際の劈開精度が悪いため、やはり窓領域の幅を短くすることは難しい。この点について、特許文献１では、共振器端面に窓領域を形成しているが、窓領域がレーザ特性に及ぼす影響を抑制するための工夫はなされていない。
【００１０】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、窓領域の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子、及び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】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の半導体レーザ素子は、基板と、前記基板上に設けられる半導体積層部と、を備え、前記半導体積層部が量子井戸構造を有する活性層を含み、前記半導体積層部の上部にストライプ状の導波路が形成され、前記導波路の長手方向の前記半導体積層部の両端部に一対の共振器端面が形成される半導体レーザ素子において、前記共振器端面を含む両端部に、前記活性層の量子井戸構造よりもバンドギャップを広くした窓領域が形成されるとともに、前記窓領域の一部を除去するための溝部が形成され、前記窓領域が、前記基板の主面と垂直な方向において、少なくとも前記活性層と同じ高さの位置に形成され、前記溝部が、前記基板の主面と平行であって前記導波路の長手方向と垂直な方向に、前記導波路の端から離れるように形成される。
【００１２】
上記構成によれば、共振器端面を含む両端部に、窓領域の一部を除去するための溝部が形成される。そのため、製造歩留まりを低下させることなく、共振器と平行な方向の窓領域の幅をより短くすることができる。また、溝部は、基板の主面と平行であって導波路の長手方向と垂直な方向に導波路の端から離れるように形成される。そのため、レーザ特性が溝部の形成による影響を受けない。従って、窓領域の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子を容易に得ることができる。
【００１３】
上記構成において、前記窓領域が、前記一対の共振器端面のうちの前記活性層から光が出射される光出射端面を含む端部に設けられる第１窓領域と、前記一対の共振器端面のうちの光反射端面を含む端部に設けられる第２窓領域と、を含み、前記導波路の長手方向において、前記第１窓領域の幅が前記第２窓領域の幅よりも広くてもよい。
【００１４】
また、上記構成において、前記導波路の長手方向の両端部において、前記基板の主面に帯状の基板凸部が設けられ、前記半導体積層部が、前記基板と前記活性層との間に設けられる第１導電型半導体層と、前記活性層の上部に形成される第２導電型半導体層とをさらに含み、前記基板の主面と垂直な方向において、前記基板凸部の上部に設けられる前記第１導電型半導体層が、少なくとも、前記基板凸部以外の基板の主面上に設けられる前記活性層以上の高さまで積層され、前記基板の主面と垂直な方向において、少なくとも前記活性層と同じ高さの位置にある第１導電型半導体層の一部が前記窓領域として機能してもよい。
【００１５】
また、上記構成において、前記窓領域の幅が前記導波路の長手方向に４０μｍ以下であってもよいし、前記半導体積層部が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）又はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成される複数のエピタキシャル層で構成されてもよい。さらに、前記溝部が、前記基板の主面と平行であって前記導波路の長手方向と垂直な方向に、前記導波路の端から５μｍ以上離れていてもよい。
【００１６】
また、上記目的を達成するために本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に、量子井戸構造を有する活性層を含む半導体積層部を設けるステップと、前記半導体積層部の上部にストライプ状の導波路を形成するステップと、劈開により共振器端面を形成するステップと、を備える半導体レーザ素子の製造方法において、前記基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、前記共振器端面を形成するための劈開位置に沿う帯状の領域に、前記活性層の量子井戸構造よりもバンドギャップを広くした窓領域を形成するステップと、前記窓領域の一部を除去するための溝部を前記劈開位置に形成するステップと、をさらに備え、前記窓領域を形成するステップでは、前記基板の主面と垂直な方向において、少なくとも前記活性層と同じ高さの位置に前記窓領域を形成し、溝部が形成されるステップでは、前記基板の主面と平行であって前記導波路の長手方向と垂直な方向に前記導波路の端から離れるように、前記溝部を形成する。
【００１７】
上記構成によれば、共振器端面を含む両端部に、窓領域の一部を除去するための溝部が形成される。そのため、製造歩留まりを低下させることなく、共振器と平行な方向の窓領域の幅をより短くすることができる。また、溝部は、基板の主面と平行であって導波路の長手方向と垂直な方向に導波路の端から離れるように形成される。そのため、レーザ特性が溝部の形成による影響を受けない。従って、窓領域の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子の製造方法を容易に得ることができる。
【００１８】
また、上記構成において、平坦な前記基板の主面上に、前記劈開位置に沿って帯状の基板凸部を形成するステップをさらに備え、前記半導体積層部を設けるステップが、前記基板上に第１導電型半導体層を設けるステップと、前記第１導電型半導体層の上に前記活性層を設けるステップと、前記活性層の上に第２導電型半導体層を設けるステップと、を含み、前記第１導電型半導体層を設けるステップでは、前記基板の主面と垂直な方向において、前記基板凸部の上部に設けられる前記第１導電型半導体層を、少なくとも、前記基板凸部以外の基板の主面上に設けられる前記活性層以上の高さにまで設けてもよい。
【００１９】
或いは、上記構成において、平坦な前記基板の主面上に、前記劈開位置と平行に帯状の基板溝を形成するステップをさらに備え、前記劈開により共振器端面を形成するステップでは、前記基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、前記基板溝の両側にて、前記基板溝の基板段差から外側に向かって離れた劈開位置で劈開を行い、前記半導体積層部を設けるステップが、前記基板上に第１導電型半導体層を設けるステップと、前記第１導電型半導体層の上に前記活性層を設けるステップと、前記活性層の上に第２導電型半導体層を設けるステップと、を含み、前記第１導電型半導体層を設けるステップでは、前記基板の主面と垂直な方向において、帯状の前記基板溝の基板段差の近傍領域の上部に設けられる前記第１導電型半導体層を、少なくとも、前記基板溝及び前記近傍領域以外の基板の主面上に設けられる前記活性層以上の高さにまで設け、前記溝部を形成するステップでは、前記基板の主面に対して垂直上方からみた平面視において、前記基板溝の両側の前記劈開位置に前記溝部を形成してもよい。
【００２０】
また、上記構成において、前記溝部を形成するステップでは、前記基板に達する深さまで前記溝部を形成してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、窓領域の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子、及び半導体レーザ素子の製造方法を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る半導体レーザ素子の斜視図である。
【図２Ａ】第１実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。
【図２Ｂ】第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ａ−Ａにおける側面図である。
【図２Ｃ】第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｂ−Ｂにおける断面構造図である。
【図２Ｄ】第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。
【図２Ｅ】第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【図３Ａ】第１実施形態における半導体積層部の形成工程での上面図である。
【図３Ｂ】第１実施形態における半導体積層部の形成工程での一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面構造図である。
【図４Ａ】第１実施形態における不純物膜の形成工程での上面図である。
【図４Ｂ】第１実施形態における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図４Ｃ】第１実施形態における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図５Ａ】第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程での上面図である。
【図５Ｂ】第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図５Ｃ】第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図６Ａ】第１実施形態におけるマスク層の形成工程での上面図である。
【図６Ｂ】第１実施形態におけるマスク層の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図６Ｃ】第１実施形態におけるマスク層の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図７Ａ】第１実施形態における導波路の形成工程での上面図である。
【図７Ｂ】第１実施形態における導波路の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図７Ｃ】第１実施形態における導波路の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図８Ａ】第１実施形態における溝部の形成工程での上面図である。
【図８Ｂ】第１実施形態における溝部の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図８Ｃ】第１実施形態における溝部の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図９Ａ】第１実施形態における絶縁層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程での上面図である。
【図９Ｂ】第１実施形態における絶縁層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図９Ｃ】第１実施形態における保護層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図１０Ａ】第１実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の斜視図である。
【図１０Ｂ】第１実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の上面図である。
【図１１】第１実施形態の他の変形例に係る半導体レーザ素子の斜視図である。
【図１２Ａ】第２実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。
【図１２Ｂ】第２実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。
【図１２Ｃ】第２実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【図１３Ａ】第２実施形態における半導体レーザ素子の製造工程での上面図である。
【図１３Ｂ】第２実施形態における半導体レーザ素子の製造工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図１４Ａ】第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程での上面図である。
【図１４Ｂ】第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。
【図１４Ｃ】第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【図１５Ａ】第３実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。
【図１５Ｂ】第３実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。
【図１５Ｃ】第３実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【図１６Ａ】第３実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の上面図である。
【図１６Ｂ】第３実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の一点鎖線Ｙ３−Ｙ３における断面構造図である。
【図１７Ａ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の上面図である。
【図１７Ｂ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の一点鎖線Ｙ４−Ｙ４における断面構造図である。
【図１８Ａ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程での上面図である。
【図１８Ｂ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程での一点鎖線Ｙ４−Ｙ４における断面構造図である。
【図１９Ａ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。
【図１９Ｂ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。
【図１９Ｃ】第４実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
【００２４】
第１実施形態に係る半導体レーザ素子１について説明する。図１は第１実施形態に係る半導体レーザ素子の斜視図である。また、図２Ａ〜図２Ｅは第１実施形態に係る半導体レーザ素子の構成図である。図２Ａは第１実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。また、図２Ｂは第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ａ−Ａにおける側面図である。また、図２Ｃは第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｂ−Ｂにおける断面構造図である。また、図２Ｄは第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。また、図２Ｅは第１実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【００２５】
図１及び図２Ａ〜図２Ｅに示すように、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１は、基板１０と、半導体積層部１１と、絶縁層１２と、ｐ側電極１３と、ｎ側電極１４と、を備える。半導体積層部１１は、ｎ型クラッド層１１１と、第１光ガイド層１１２と、活性層１１３と、第２光ガイド層１１４と、ｐ型クラッド層１１５と、ｐ型中間層１１６と、ｐ型コンタクト層１１７と、を有する。
【００２６】
基板１０は、たとえばｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板である。この基板１０の主面上には半導体積層部１１が積層されている。この半導体積層部１１は、たとえばＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）又はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成される複数のエピタキシャル層で構成されている。
【００２７】
具体的には、基板１０上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されるｎ型クラッド層１１１が積層されている。ｎ型クラッド層１１１の上には、ＡｌＧａＩｎＰで構成される第１光ガイド層１１２が積層されている。第１光ガイド層１１２の上には、活性層１１３が形成されている。この活性層１１３は、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰで構成される井戸層と、ＡｌＧａＩｎＰで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造（Multiple-Quantum Well構造）を有している。また、活性層１１３の上には、ＡｌＧａＩｎＰで構成される第２光ガイド層１１４が積層されている。第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４は、活性層１１３にレーザ光を閉じ込めるために、活性層１１３を挟むように設けられている。第２光ガイド層１１４の上には、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されるｐ型クラッド層１１５が積層されている。このｐ型クラッド層１１５は、たとえば図１に示すように、凸部と凸部以外の平坦部とを有する。この凸部は、図１のｙ方向と平行に、ストライプ状（細長状）に形成されている。ｐ型クラッド層１１５の凸部の上には、ｐ型ＧａＩｎＰで構成されるｐ型中間層１１６が積層されている。ｐ型中間層１１６の上には、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型コンタクト層１１７が積層されている。
【００２８】
なお、第１実施形態において、ｎ型クラッド層１１１は、本発明の第１導電型半導体層の一例であり、ｐ型クラッド層１１５、ｐ型中間層１１６、ｐ型コンタクト層１１７はそれぞれ、本発明の第２導電型半導体層の一例である。
【００２９】
半導体積層部１１の上部には、ストライプ状（細長状）の導波路１５が図１のｙ方向と平行に形成されている。導波路１５の長手方向（図１のｙ方向）の長さは、たとえば３５０μｍである。導波路１５は、ｐ型クラッド層１１５の凸部、ｐ型中間層１１６、及びｐ型コンタクト層１１７により構成されている。
【００３０】
導波路１５の長手方向の半導体積層部１１の両端部には、劈開により形成され、互いに対向する一対の共振器端面１６が形成されている。この一対の共振器端面１６は、導波路１５の長手方向（ｙ方向）と垂直に形成されている。また、一対の共振器端面１６は、活性層１１３から光（レーザ光）が出射される光出射端面１６ａと、光出射端面１６ａと反対側の光反射端面１６ｂとを含む（図２Ａ参照）。
【００３１】
なお、光出射端面１６ａには例えば酸化アルミニウム膜などで形成される端面保護膜（不図示）が設けられており、光反射端面１６ｂには例えば酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、酸化タンタル膜、酸化チタン膜などで形成される端面保護膜（不図示）が設けられている。
【００３２】
また、図２Ａに示すように、導波路１５の長手方向（図２Ａのｙ方向）の半導体積層部１１の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）には、導波路１５の長手方向に幅Ｄ１（たとえば、１０μｍ）の不純物拡散領域１７が形成されている。言い換えると、図２Ａに示すように、不純物拡散領域１７は、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に、共振器端面１６から予め定められた距離Ｄ１離れた位置までの領域に形成されている。なお、第１実施形態において、Ｄ１は２０μｍ以下に設定されるが、後述するように、不純物拡散領域１７を形成するための不純物膜５０を形成する際に高精度のステッパー（Stepper；縮小投影型露光装置）を用いれば、Ｄ１を３μｍ以下に設定することができる。
【００３３】
この不純物拡散領域１７は、後述するように、半導体積層部１１の各エピタキシャル層にＺｎやＭｇなどの不純物原子が拡散した領域である。この不純物拡散領域１７は、図２Ｄ及び図２Ｅに示すように、第１光ガイド層１１２、活性層１１３、第２光ガイド層１１４、ｐ型クラッド層１１５、ｐ型中間層１１６、及びｐ型コンタクト層１１７において、導波路１５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）に形成されている。なお、図２Ｂ〜図２Ｅの例に限定されず、不純物拡散領域１７は、少なくとも活性層１１３において、導波路１５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）に形成されていればよい。
【００３４】
また、不純物拡散領域１７のうち、活性層１１３における導波路１５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）では、ＺｎやＭｇなどの不純物原子が拡散することにより井戸層と障壁層とが混晶化して、量子井戸構造が無秩序化している。この混晶化した部分のバンドギャップは、活性層１１３において量子井戸構造を維持している他の部分のバンドギャップよりも広くなっている。以下では、不純物拡散領域１７のうち、活性層１１３の量子井戸構造よりもバンドギャップを広くした部分を、特に窓領域１７０と呼ぶ。この窓領域１７０は、不純物拡散領域１７のうち、基板１０の主面に対して垂直な方向（たとえば図２Ａのｚ方向）において、少なくとも活性層１１３と同じ高さの位置に形成される部分でもある。すなわち、窓領域１７０は、半導体レーザ素子１の共振器の光出射端及び光反射端に形成されている。
【００３５】
また、導波路１５の長手方向（ｙ方向）における窓領域１７０の幅は、導波路１５の長手方向における不純物拡散領域１７の幅Ｄ１とほぼ同じである。言い換えると、図２Ａに示すように、窓領域１７０は、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に、共振器端面１６からほぼＤ１の距離離れた位置までの領域に形成されている。
【００３６】
窓領域１７０では、活性層１１３の量子井戸構造よりもバンドギャップが広くなっているため、レーザ光の吸収によるレーザ端面の温度上昇を抑制することができる。従って、共振器端面１６における光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Daｍage）の発生を防止することができる。また、上述のように、ＺｎやＭｇなどの不純物原子の拡散により窓領域１７０を形成すると、活性層１１３に形成される窓領域１７０の中央部分では、不純物原子が最も多く拡散する。そのため、窓領域１７０の中央部分では、より混晶化が進むため、窓領域１７０の効果もより大きくなる。
【００３７】
また、図２Ａに示すように、半導体レーザ素子１の共振器端面１６及び側面１１ａで形成される角部（四隅）には、ドライエッチングにより、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に幅ｔ１（たとえば１μｍ）の溝部１８が形成されている。この溝部１８は、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、半導体レーザ素子１の導波路１５の長手方向の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）にて、基板１０の主面と平行であって導波路１５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路１５の端から予め定められた距離ｒ１（たとえば、７μｍ）離れている。なお、ｒ１は５μｍ以上であればよい。こうすれば、溝部１８を形成しても、半導体レーザ素子１は光学特性に影響を受けない。また、導波路１５の長手方向（ｙ方向）において、溝部１８の幅ｔ１は不純物拡散領域１７の幅Ｄ１未満に設定される。また、図２Ｄや図２Ｅに示すように、この溝部１８の深さは基板１０に達している。なお、溝部１８の深さは、導波路１５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）において、少なくとも窓領域１７０の一部を除去できる深さであればよいが、溝部１８の深さが基板１０に到達していれば、後述する劈開工程を容易にするとともに劈開精度を高めることができるので好適である。
【００３８】
この溝部１８の形成により分割精度が格段に向上するため、共振器と平行な方向における窓領域１７０の幅を、容易に短くすることができる。従って、光学損傷を防止するための窓領域１７０の形成に起因する動作電流の増加や窓領域１７０での導波損失を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子１を容易に得ることができる。
【００３９】
また、導波路１５の側面（すなわち、ｐ型クラッド層１１５の凸部、ｐ型中間層１１６、及びｐ型コンタクト層１１７の各側面）、ｐ型クラッド層１１５の平坦部、溝部１８の内面には絶縁層１２が形成されている。この絶縁層１２は、たとえばＳｉＯ２を用いて形成される。また、導波路１５の上面（すなわち、ｐ型コンタクト層１１７の上）及び絶縁層１２の上には、ｐ側電極１３が形成されている。なお、絶縁層１２は、ｐ型コンタクト層１１７の上面を除いて、少なくとも導波路１５の側面に形成されていればよい。また、ｐ側電極１３は、少なくともｐ型コンタクト層１１７の上面に形成されていればよい。
【００４０】
次に、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１の製造方法について説明する。図３〜９は、第１実施形態に係る半導体レーザ素子１の各製造工程での構成図である。
【００４１】
先ず、たとえばｎ型ＧａＡｓで構成される基板１０を準備する。次に、基板１０の主面上（上面上）に、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）又はＧａＡｓで構成される複数のエピタキシャル層を順次積層する。図３Ａ及び図３Ｂは第１実施形態における半導体積層部の形成工程を説明するための構成図である。また、図３Ａは第１実施形態における半導体積層部の形成工程での上面図である。また、図３Ｂは第１実施形態における半導体積層部の形成工程での一点鎖線Ｘ−Ｘにおける断面構造図である。
【００４２】
具体的には、有機金属結晶成長法や分子線結晶成長法などを用いて、基板１０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されるｎ型クラッド層１１１、ＡｌＧａＩｎＰで構成される第１光ガイド層１１２、ＧａＩｎＰで構成される井戸層とＡｌＧａＩｎＰで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有する活性層１１３、ＡｌＧａＩｎＰで構成される第２光ガイド層１１４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されるｐ型クラッド層１１５、ｐ型ＧａＩｎＰで構成されるｐ型中間層１１６、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型コンタクト層１１７を順次成長させる（図３Ｂ参照）。
【００４３】
次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やフォトリソグラフィーを用いて、ｐ型コンタクト層１１７の上に、帯状の不純物膜５０を形成する。図４Ａ〜図４Ｃは、第１実施形態における不純物膜の形成工程を説明するための構成図である。また、図４Ａは第１実施形態における不純物膜の形成工程での上面図である。また、図４Ｂは第１実施形態における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図４Ｃは第１実施形態における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００４４】
この不純物膜５０は、たとえばＺｎＯ２やＭｇＯなどを用いて、図４Ａのｘ方向に延びる一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２に沿って形成される。なお、図４Ａにおいて、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１は、半導体積層部１１の劈開により光出射端面１６ａが形成される第１劈開位置を示しており、一点鎖線Ｘ２−Ｘ２は、半導体積層部１１の劈開により光反射端面１６ｂが形成される第２劈開位置を示している。不純物膜５０は、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置、及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置を中心として、幅２Ｄ１（たとえば２０μｍ）の帯状に形成される。なお、第１実施形態において、２Ｄ１は４０μｍ以下に設定されるが、不純物拡散領域１７を形成するための不純物膜５０を形成する際に高精度のステッパー（縮小投影型露光装置）を用いれば、２Ｄ１を６μｍ以下に設定することができる。また、第１実施形態では、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置と一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置との間隔は、たとえば３５０μｍに設定されている。
【００４５】
次に、不純物膜５０から半導体積層部１１に不純物原子を拡散させて、不純物拡散領域１７を形成する。図５Ａ〜図５Ｃは第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程を説明するための構成図である。また、図５Ａは第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程での上面図である。また、図５Ｂは第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図５Ｃは第１実施形態における不純物拡散領域の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００４６】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、不純物膜５０を形成した後、スパッタ法などを用いて、半導体積層部１１の上部（すなわち、不純物膜５０やｐ型コンタクト層１１７の上）に保護膜５１を形成し、５００〜６００℃で約２〜３時間程度の熱処理を施す。この保護膜５１には、たとえばＳｉＯ２を用いる。この熱処理により、不純物膜５０から半導体積層部１１の各エピタキシャル層に、ＺｎやＭｇなどの不純物原子が不純物膜５０から拡散する。そして、図５Ａに示すように、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、不純物膜５０とほぼ重なる領域に、不純物拡散領域１７が形成される。
【００４７】
具体的には、図５Ａに示すように、不純物拡散領域１７が一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及びＸ２−Ｘ２に沿って、ｘ方向に延びる帯状に形成される。この不純物拡散領域１７は、基板１０の主面に対して垂直上方（図５Ａのｚ方向）から見た平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置、及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置を中心として、幅２Ｄ１（たとえば２０μｍ）の帯状に形成される。また、図５Ｃに示すように、熱処理により、第１光ガイド層１１２、活性層１１３、第２光ガイド層１１４、ｐ型クラッド層１１５、ｐ型中間層１１６、及びｐ型コンタクト層１１７に、不純物膜５０からＺｎやＭｇなどの不純物原子が拡散して、これらのエピタキシャル層に不純物拡散領域１７が形成される。なお、図５Ａ〜図５Ｃの例に限定されず、この熱処理により、少なくとも活性層１１３に不純物拡散領域１７が形成されていればよい。
【００４８】
また、不純物拡散領域１７のうち、活性層１１３において不純物原子が拡散した部分が窓領域１７０となる。一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置と垂直な方向（ｙ方向）において、窓領域１７０の幅は、導波路１５の長手方向における不純物拡散領域１７の幅２Ｄ１とほぼ同じである。
【００４９】
この窓領域１７０では、ＺｎやＭｇなどの不純物原子の拡散により井戸層と障壁層とが混晶化して、量子井戸構造が無秩序化している。そのため、窓領域１７０のバンドギャップは、活性層１１３において量子井戸構造を維持している他の部分のバンドギャップよりも広くなっている。従って、窓領域１７０では、レーザ光の吸収によるレーザ端面の温度上昇を抑制することができる。また、上述のように、ＺｎやＭｇなどの不純物原子の拡散により窓領域１７０を形成すると、活性層１１３に形成される窓領域１７０の中央部分では、不純物原子が最も多く拡散する。そのため、窓領域１７０の中央部分では、より混晶化が進むため、窓領域１７０の効果もより大きくなる。
【００５０】
熱処理により不純物拡散領域１７及び窓領域１７０を形成した後、フッ化水素酸などを用いて、半導体積層部１１の上部から不純物膜５０及び保護膜５１を除去する。
【００５１】
次に、スパッタ法やフォトリソグラフィーを用いて、半導体積層部１１の上面に、導波路１５を形成するための帯状のマスク膜６０を形成する。図６Ａ〜図６Ｃは第１実施形態におけるマスク層の形成工程を説明するための構成図である。また、図６Ａは第１実施形態におけるマスク層の形成工程での上面図である。また、図６Ｂは第１実施形態におけるマスク層の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図６Ｃは第１実施形態におけるマスク層の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００５２】
図６Ａに示すように、マスク層６０は、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置や不純物拡散領域１７が帯状に伸びる方向に対して垂直な方向（ｙ方向）に延びる帯状に形成される。このマスク層６０には、たとえばＳｉＯ２を用いる。
【００５３】
次に、導波路１５を形成する。図７Ａ〜図７Ｃは第１実施形態における導波路の形成工程を説明するための構成図である。また、図７Ａは第１実施形態における導波路の形成工程での上面図である。また、図７Ｂは第１実施形態における導波路の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図７Ｃは第１実施形態における導波路の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００５４】
図７Ａ〜図７Ｃに示すように、マスク層６０を形成した後、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma；容量結合プラズマ）法などのドライエッチングを用いて、マスク層６０を形成した領域以外の領域において、ｐ型クラッド層１１５の一部、ｐ型中間層１１６、及びｐ型コンタクト層１１７を除去する。このドライエッチング処理により、図７Ａに示すように、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、不純物拡散領域１７が帯状に伸びる方向と垂直な方向（ｙ方向）に、ストライプ状（細長状）の導波路１５が形成される。この導波路１５を形成した後、フッ化水素酸などを用いて、マスク層６０を除去する。
【００５５】
次に、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置に、溝部１８を形成する。図８Ａ〜図８Ｃは第１実施形態における溝部の形成工程を説明するための構成図である。また、図８Ａは第１実施形態における溝部の形成工程での上面図である。また、図８Ｂは第１実施形態における溝部の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図８Ｃは第１実施形態における溝部の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００５６】
図８Ａ〜図８Ｃに示すように、マスク層６０を除去した後、フォトリソグラフィーやドライエッチング（たとえばＩＣＰ法など）を用いて、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置に沿って、図８Ａのｘ方向に延びる溝部１８を形成する。このとき、溝部１８をさらに精度よく形成するために、ステッパー（縮小投影型露光装置）を利用してもよい。この溝部１８は、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置を中心として、幅２ｔ１（たとえば２μｍ）である。なお、溝部１８の幅２ｔ１は、ドライエッチングの精度を考慮すると、１μｍ以上であればよい。具体的には、プラズマＣＶＤなどを用いて、半導体積層部１１や導波路１５の上に、たとえばＳｉＯ２を用いてマスク層を形成する。そして、フォトリソグラフィーを用いて、溝部１８を形成する領域上のマスク層を除去する。そして、ＩＣＰなどのドライエッチングを用いて、エッチング深さが基板１０に到達するまで、この領域をエッチングすることにより、溝部１８が形成される。
【００５７】
この溝部１８は、図８Ａに示すように、基板１０の主面と平行であって導波路１５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路１５の端から予め定められた距離ｒ１（たとえば７μｍ）離れるように形成される。なお、距離ｒ１は５μｍ以上であればよい。こうすれば、溝部１８を形成しても、半導体レーザ素子１は光学特性に影響を受けない。また、図８Ｂや図８Ｃに示すように、この溝部１８の深さは基板１０に達している。なお、溝部１８の深さは、少なくとも窓領域１７０の一部を除去できる深さであればよいが、溝部１８の深さが基板１０に到達していれば、後述する劈開工程を容易にするとともに劈開精度を高めることができるので好適である。
【００５８】
この溝部１８の形成により、図８Ａの一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置において半導体積層部１１が劈開されたとき、半導体レーザ素子１の角部（四隅）に、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に幅ｔ１の溝部１８が形成される。こうすれば、半導体レーザ素子１において、共振器と平行な方向における窓領域１７０の幅を容易に狭くすることができる。従って、光学損傷を防止するための窓領域１７０の形成に起因する動作電流の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子１を容易に得ることができる。
【００５９】
溝部１８を形成した後、フッ化水素酸などを用いて、マスク層や、フォトリソグラフィーの際に形成したレジスト層を除去する。
【００６０】
次に、絶縁層１２、ｐ側電極１３、及びｎ側電極１４を形成する。図９Ａ〜図９Ｃは第１実施形態における絶縁層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程を説明するための構成図である。また、図９Ａは第１実施形態における絶縁層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程での上面図である。また、図９Ｂは第１実施形態における絶縁層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図９Ｃは第１実施形態における保護層、ｐ側電極、及びｎ側電極の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００６１】
図９Ａ〜図９Ｃに示すように、マスク層やレジスト層を除去した後、導波路１５を含む半導体積層部１１の上部に、絶縁層１２を形成する。絶縁層１２の形成により、導波路１５の側面からレーザ光が漏れ出ないようにして、活性層１１３内にレーザ光を閉じ込めることができる。この絶縁層１２には、たとえばＳｉＯ２を用いることができる。なお、絶縁層１２は、ｐ型コンタクト層１１７の上面を除いて、少なくとも導波路１５の側面に形成すればよい。
【００６２】
絶縁層１２を形成した後、フォトリソグラフィーなどを用いて、導波路１５の上面（すなわち、ｐ型コンタクト層１１６の上面）に形成された絶縁層１２を除去する。そして、導波路１５の上面、及び、絶縁層１２の上にｐ側電極１３が形成される。なお、ｐ側電極１３は、少なくともｐ型コンタクト層１１７の上面に形成すればよい。
【００６３】
ｐ側電極１３を形成した後、基板１０を裏面（半導体積層部１１が積層される主面とは反対側の主面）側から研磨し、図９Ａのｚ方向における半導体レーザ素子１の厚さを約８０〜１００μｍとする。この研磨処理ののち、基板１０の裏面にｎ側電極１４を形成する。
【００６４】
ｎ側電極１４を形成したのち、スクライブ処理により、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及びＸ２−Ｘ２が示す各劈開位置（たとえば図９Ａ参照）に沿って劈開用溝（不図示）を形成し、この劈開用溝に沿って劈開を行う。なお、従来のスクライブ法では、分割前の半導体レーザウェハの端のみスクライブするため、導波路１５を形成する際に発生する精度ずれ、半導体積層部１１に生じた結晶欠陥、半導体レーザウェハの表面に付着した塵芥、半導体レーザウェハを分割する際の力のかかり方などにより、劈開位置に５〜５０μｍのずれが発生していた。このような誤差を防止するために、第１実施形態では、破線スクライブ法を採用し、スクライブを破線状にいれている。こうすれば、劈開精度を上げることができる。また、従来のスクライブ処理では、通常、±５〜１０μｍ程度の誤差が生じるため、導波路１５の長手方向における窓領域１７０の幅をあまり短くすることはできないが、第１実施形態では、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及びＸ２−Ｘ２が示す各劈開位置に溝部１８が形成されているので、スクライブ精度と相まって、たとえば寸法誤差が±１μｍ以下の良好な精度で劈開をすることができる。さらに破線スクライブを用いなくともたとえば寸法誤差が±２μｍ以下の良好な精度で劈開をすることができる。
【００６５】
この後、半導体レーザ素子１の光出射端面１６ａに、例えば酸化アルミニウム膜などで形成される端面保護膜を形成する。また、光反射端面１６ｂには、例えば酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、酸化タンタル膜、酸化チタン膜などで形成される端面保護膜を形成する。なお、これらの端面保護膜の形成には、ＥＣＲスパッタ装置、スパッタ装置、電子ビーム蒸着装置などを用いる。そして、さらに、各導波路１５の間をチップ状に分割することで半導体レーザ素子１を得る。
【００６６】
以上の工程により、半導体レーザ素子１を作製することができる。第１実施形態では、半導体レーザ素子１の一対の共振器端面１６にそれぞれ、導波路１５の長手方向において幅Ｄ１の窓領域１７０を形成した。また、窓領域１７０の幅Ｄ１を共振器長に対して十分に短くすることができた。たとえば共振器長３５０μｍの半導体レーザ素子１の一対の共振器端面１６それぞれに、導波路１５の長手方向においてたとえば幅１０μｍの窓領域１７０を形成することにより、各窓領域１７０の幅の総計を共振器長に対してたとえば５〜６％程度にすることができた。そのため、半導体レーザ素子１の動作電流の上昇も５％以下に抑制することができ、消費電力の上昇を抑制することもできた。
【００６７】
さらに、第１実施形態では、導波路１５の長手方向の半導体積層部１１の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）に、導波路１５の端から予め定められた距離ｒ１（たとえば７μｍ）離して、幅ｔ１（たとえば１μｍ）の溝部１８を形成した。そのため、部分的ではあるが、共振器と平行な方向における窓領域１７０の幅を容易に狭くすることができた。従って、光学損傷を防止するための窓領域１７０の形成に起因する動作電流の増加を抑制することができた。
【００６８】
さらに、溝部１８の形成により、劈開により共振器端面１６を形成する際の劈開精度が向上したので、製造歩留りがたとえば７０％から８０％へ改善され、コストダウンを図ることができた。
【００６９】
なお、第１実施形態では、活性層１１３を挟んで第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４が積層されているが、本発明はこれに限定されない。第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４の間に、たとえばＡｌＧａＩｎＰで構成される光ガイド層と、量子井戸構造を有する活性層とが交互に複数の周期で積層されていてもよい。
【００７０】
また、上述の第１実施形態では、第１光ガイド層１１２、活性層１１３、及び第２光ガイド層１１４がＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）で構成されているが、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成されていても同様の効果を得ることができる。具体的には、第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４がたとえばＡｌＧａＡｓで構成されるとともに、活性層１１３が、たとえばＧａＡｓで構成される井戸層と、たとえばＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造を有していても同様の効果を得ることができる。或いは、第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４がたとえばＡｌＧａＩｎＰで構成されるとともに、活性層１１３が、たとえばＧａＡｓで構成される井戸層と、たとえばＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造を有していても同様の効果を得ることができる。
【００７１】
また、第１実施形態では、半導体レーザ素子１の角部（四隅）に溝部１８を１つずつ形成し（たとえば図２Ａ参照）、半導体レーザ素子１の製造工程では、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２で示す各劈開位置において、各導波路１５の間に１つの溝部１８を形成した（たとえば図８Ａ参照）。この第１実施形態の変形例として、この溝部１８が、導波路１５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に並ぶ複数の分割溝部１８０で構成されていてもよい。
【００７２】
図１０Ａ及び図１０Ｂは第１実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の構成図である。また、図１０Ａは第１実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の斜視図である。また、図１０Ｂは第１実施形態の変形例に係る半導体レーザ素子の上面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、半導体レーザ素子１ａでは、導波路１５の長手方向の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）において、基板１０の主面と平行であって導波路１５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路１５の端から予め定められた距離ｒ１（たとえば、７μｍ）離れるように、複数の分離溝部１８０で構成される溝部１８が形成される。これらの分離溝部１８０は、図１０Ｂに示すように、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路１５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に破線状に並ぶように形成されている。なお、分離溝部１８０の幅ｔ１や深さは溝部１８と同様に設定できる。また、１つの溝部１８を構成する分離溝部１８０の数、各分離溝部のｘ方向の長さ、及び各分離溝部１８０の間隔などは特に限定しない。
【００７３】
このように、導波路１５の長手方向の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）に複数の分離溝部１８０で構成される溝部１８を形成しても、部分的ではあるが、共振器と平行な方向における窓領域１７０の幅を容易に狭くすることができる。光学損傷を防止するための窓領域１７０の形成に起因する動作電流の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子１を容易に得ることができる。
【００７４】
また、第１実施形態の他の変形例として、ｐ型クラッド層１１５内に、ドライエッチングによるエッチング深さを検出するためのエッチストップ層を形成してもよい。図１１は第１実施形態の他の変形例に係る半導体レーザ素子の斜視図である。図１１に示すように、半導体レーザ素子１ｂでは、ｐ型クラッド層１１５内にエッチストップ層１１８が形成される。具体的には、半導体レーザ素子１ｂでは、半導体積層部１１が、第１ｐ型クラッド層１１５ａと第２ｐ型クラッド層１１５ｂとの間に形成されるエッチストップ層１１８をさらに有する。このエッチストップ層１１８は、たとえばＧａＩｎＰで構成される。こうすれば、たとえばＩＣＰ法などのドライエッチングにより導波路１５を形成するとき、プラズマ波長の強度分布に基づいて、エッチング深さがエッチストップ層１１８に達したことを検知することができる。従って、エッチストップ層１１８を利用しても第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、導波路１５をより精度良く且つ容易に形成することができる。
【００７５】
上述の第１実施形態では、光出射端面１６ａを含む端面、及び光反射端面１６ｂを含む端面に、それぞれ、導波路１５の長手方向において同じ幅Ｄ１の不純物拡散領域１７を設けた。本発明では、導波路１５の長手方向の両端部（すなわち一対の共振器端面１６を含む両端部）に不純物拡散領域１７及び窓領域１７０を精度良く形成できる。そのため、光出射端面１６ａ側の幅が光反射端面１６ｂ側の幅よりも狭くなるように、不純物拡散領域１７及び窓領域１７０を形成することもできる。
＜第２実施形態＞
【００７６】
図１２Ａ〜図１２Ｃは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の構成図である。また、図１２Ａは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。また、図１２Ｂは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。また、図１２Ｃは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【００７７】
第２実施形態に係る半導体レーザ素子１ｃでは、導波路１５の長手方向（ｙ方向）において、不純物拡散領域１７及び窓領域１７０の光出射端面１６ａ側の幅が、光反射端面１６ｂ側の幅よりも広くなっている。また、光射出端面１６ａでの反射率はたとえば３２％となっており、光反射端面１６ｂでの反射率はたとえば６０％となっている。これ以外は、第１実施形態と同様である。以下に、第２実施形態に係る半導体レーザ素子１ｃについて説明するが、第１実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７８】
図１２Ａに示すように、第２実施形態に係る半導体レーザ素子１ｃでは、不純物拡散領域１７が、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に幅Ｄａ（たとえば１５μｍ）の第１不純物拡散領域１７ａと、導波路１５の長手方向に幅Ｄｂ（たとえば５μｍ）の第２不純物拡散領域１７ｂと、を含む。また、窓領域１７０が、導波路１５の長手方向における幅が略Ｄａの第１窓領域１７０ａと、導波路１５の長手方向における幅が略Ｄｂの第２窓領域１７０ｂと、を含む。また、各不純物拡散領域１７及び各窓領域１７０は、導波路１５の長手方向における第１不純物拡散領域１７ａ及び第１窓領域１７０ａの幅Ｄａが、第２不純物拡散領域１７ｂ及び第２窓領域１７０ｂの幅Ｄｂよりも大きくなるように形成されている（Ｄａ＞Ｄｂ）。なお、第２実施形態では、Ｄａをたとえば１５μｍに設定し、Ｄｂをたとえば５μｍに設定しているが、Ｄａ及びＤｂは、その和（Ｄａ＋Ｄｂ）が４０μｍ以下となるように設定される。また、後述するように、不純物拡散領域１７及び窓領域１７０を形成するための不純物膜５０を形成する際に高精度のステッパー（縮小投影型露光装置）を用いれば、（Ｄａ＋Ｄｂ）が６μｍ以下となるように、Ｄａ及びＤｂを設定することができる。
【００７９】
第１不純物拡散領域１７ａ及び第１窓領域１７０ａは、導波路１５の長手方向（図１２Ａのｙ方向）の両端部のうちの一方の端部（すなわち光出射端面１６ａを含む端面）に形成されている。また、第２不純物拡散領域１７ｂ及び第２窓領域１７０ｂは、導波路１５の長手方向の両端部のうちの他方の端部（すなわち光反射端面１６ｂを含む端面）に形成されている。言い換えると、第１不純物拡散領域１７ａ及び第１窓領域１７０ａは、基板１０の主面に対して垂直上方（図１２Ａのｚ方向）から見た平面視において、導波路１５の長手方向に、光出射端面１６ａから予め定められた距離Ｄａ離れた位置までの領域にて帯状に形成されている。また、第２不純物拡散領域１７ｂ及び第２窓領域１７０ｂは、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路１５の長手方向に、光反射端面１６ｂから予め定められた距離Ｄｂ離れた位置までの領域にて帯状に形成されている。
【００８０】
次に、第２実施形態に係る半導体レーザ素子１ｃの製造方法について説明する。図１３Ａ及び図１３Ｂは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程を説明するための構成図である。また、図１３Ａは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程での上面図である。また、図１３Ｂは第２実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。
【００８１】
図１３Ａに示すように、半導体レーザ素子１ｃは、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置を、不純物拡散領域１７の幅方向の中心からずれた位置に設定することにより得ることができる。これ以外は、第１実施形態での製造方法と同様である。具体的には、各不純物拡散領域１７において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す劈開位置を、不純物拡散領域１７の一方の端部との間の距離がＤａ（たとえば１５μｍ）となり、他方の端部との間の距離がＤｂ（たとえば５μｍ）となる位置に設定する。そして、図１３Ａの一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置に沿って、溝部１８を形成するとともに、スクライブ処理により劈開用溝（不図示）を形成する。この劈開用溝に沿って劈開した後、一対の共振器端面１６にそれぞれ端面保護膜（不図示）を形成し、さらに各導波路１５の間をチップ状に分割することで半導体レーザ素子１ｃを得る。
【００８２】
こうすれば、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置にて半導体積層部１１を劈開したとき、導波路１５の長手方向（ｙ方向）において、光出射端面１６ａに形成される第１窓領域１７０ａの幅Ｄａを、光反射端面１６ｂに形成される第２窓領域１７０ｂの幅Ｄｂよりも広くすることができる。そのため、光出射端面１６ａ側の第１窓領域１７０ａでは、光反射端面１６ｂ側の第２窓領域１７０ｂよりも窓領域１７０の効果がより強く現れる。そのため、第２実施形態に係る半導体レーザ素子１ｃでは、端面破壊（たとえば光学損傷など）や静電破壊を抑制する能力をより向上させることができ、それらの能力を安定して得ることができた。また、特に、一般的には光出射端面１６ａの反射率が光反射端面１６ｂの反射率より低くなるように作製されるため、光出射端面１６ａの端面光密度が大きくなり、より効果的に端面破壊や静電破壊を抑制することができた。また、通電できる許容電流値が２００ｍＡ以上の半導体レーザ素子１ｃを９８％以上の高い歩留りで製造することができた。
【００８３】
なお、半導体レーザ素子１ｃは、その製造工程において、基板１０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置を中心として、２つの異なる幅の不純物膜５０を形成することによっても得ることができる。図１４Ａ〜図１４Ｃは第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程を説明するための構成図である。また、図１４Ａは第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程での上面図である。また、図１４Ｂは第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｘ１−Ｘ１又は一点鎖線Ｘ２−Ｘ２における断面構造図である。また、図１４Ｃは第２実施形態の変形例における不純物膜の形成工程での一点鎖線Ｙ−Ｙにおける断面構造図である。図１４Ａ〜図１４Ｃに示すように、第２実施形態の変形例において、半導体レーザ素子１ｃは、不純物膜５０を形成する工程において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置を中心として形成する第１不純物膜５０ａの幅が、一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置を中心として形成する第２不純物膜５０ｂの幅よりも広くなるように、不純物膜５０を形成することにより得られる。これ以外は、第１実施形態での製造方法と同様である。
【００８４】
具体的には、図１４Ａに示すように、第２実施形態の変形例における不純物膜５０の形成工程において、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法やフォトリソグラフィーを用いて、ｐ型コンタクト層１１７上において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置に沿って第１不純物膜５０ａを形成し、一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置に沿って第２不純物膜５０ｂを形成する。第１不純物膜５０ａは、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置を中心として、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に幅２Ｄａ（たとえば３０μｍ）の帯状に形成される。また、第２不純物膜５０ｂは、一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置を中心として、導波路１５の長手方向（ｙ方向）に幅２Ｄｂ（たとえば１０μｍ）の帯状に形成される。また、不純物膜５０は、導波路１５の長手方向における第１不純物膜の幅２Ｄａが、第２不純物膜５０ｂの幅２Ｄｂよりも大きくなるように形成されている（２Ｄａ＞２Ｄｂ）。また、第２実施形態の変形例では、２Ｄａをたとえば３０μｍに設定し、２Ｄｂをたとえば１０μｍに設定しているが、２Ｄａ及び２Ｄｂは４０μｍ以下となるように設定される。また、不純物膜５０を形成する際に高精度のステッパー（縮小投影型露光装置）を用いれば、２Ｄａ及び２Ｄｂをそれぞれ６μｍ以下に設定することができる。
【００８５】
このようにしても、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置にて半導体積層部１１を劈開したとき、導波路１５の長手方向（ｙ方向）において、光出射端面１６ａに形成される第１窓領域１７０ａの幅Ｄａを、光反射端面１６ｂに形成される第２窓領域１７０ｂの幅Ｄｂよりも広くすることができる。
【００８６】
なお、上述の第２実施形態では、第１光ガイド層１１２、活性層１１３、第２光ガイド層１１４の順に積層されているが、本発明はこれに限定されない。第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４の間に、光ガイド層と、量子井戸構造を有する活性層とが交互に複数の周期で積層されていてもよい。また、上述の第２実施形態では、第１光ガイド層１１２、活性層１１３、及び第２光ガイド層１１４がＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）で構成されているが、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成されていても同様の効果を得ることができる。具体的には、第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４がたとえばＡｌＧａＡｓで構成されるとともに、活性層１１３が、たとえばＧａＡｓで構成される井戸層と、たとえばＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造を有していても同様の効果を得ることができる。或いは、第１光ガイド層１１２及び第２光ガイド層１１４がたとえばＡｌＧａＩｎＰで構成されるとともに、活性層１１３が、たとえばＧａＡｓで構成される井戸層と、たとえばＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造を有していても同様の効果を得ることができる。
＜第３実施形態＞
【００８７】
次に、第３実施形態に係る半導体レーザ素子３について説明する。図１５Ａ〜図１５Ｃは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の構成図である。また、図１５Ａは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。また、図１５Ｂは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。また、図１５Ｃは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【００８８】
図１５Ａ〜図１５Ｃに示すように、第３実施形態に係る半導体レーザ素子３は、基板３０と、半導体積層部３１と、絶縁層３２と、ｐ側電極３３と、ｎ側電極３４と、を備える。半導体積層部３１は、ｎ型クラッド層３１１と、第１光ガイド層３１２と、活性層３１３と、第２光ガイド層３１４と、ｐ型クラッド層３１５と、ｐ型中間層３１６と、ｐ型コンタクト層３１７と、を有する。半導体積層部３１の上部には、ストライプ状（細長状）の導波路３５が図１５Ａのｙ方向に形成されている。この導波路３５の長さは、ｙ方向において、たとえば２５０μｍである。また、導波路３５の長手方向（ｙ方向）の半導体積層部３１の両端部には、劈開により形成され、互いに対向する一対の共振器端面３６が形成されている。この一対の共振器端面３６は、導波路３５の長手方向と垂直に形成されている。また、一対の共振器端面３６は、レーザ光が出射される光出射端面３６ａと、光出射端面３６ａと反対側の光反射端面３６ｂとを含む。
【００８９】
なお、光出射端面３６ａには例えば酸化アルミニウム膜などで形成される端面保護膜（不図示）が設けられており、光反射端面３６ｂには例えば酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、酸化タンタル膜、酸化チタン膜などで形成される端面保護膜（不図示）が設けられている。
【００９０】
基板３０は、たとえばｎ型ＧａＡｓからなる半導体基板である。この基板３０の主面上には半導体積層部３１が積層されている。この半導体積層部３１は、たとえばＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成される複数のエピタキシャル層で構成されている。なお、半導体積層部３１の各エピタキシャル層に用いる半導体材料は、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）に限定しない。
【００９１】
具体的には、基板３０上には、ｎ型ＡｌＧａＡｓで構成されるｎ型クラッド層３１１が積層されている。ｎ型クラッド層３１１の上には、ＡｌＧａＡｓで構成される第１光ガイド層３１２が積層されている。第１光ガイド層３１２の上には、活性層３１３が形成されている。この活性層３１３は、ＧａＡｓで構成される井戸層と、ＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有している。また、活性層３１３の上には、ＡｌＧａＡｓで構成される第２光ガイド層３１４が積層されている。第１光ガイド層３１２及び第２光ガイド層３１４は、活性層３１３にレーザ光を閉じ込めるために、活性層３１３を挟むように設けられている。第２光ガイド層３１４の上には、ｐ型ＡｌＧａＡｓで構成されるｐ型クラッド層３１５が積層されている。このｐ型クラッド層３１５は、凸部と凸部以外の平坦部とを有する。この凸部は、図１５Ａのｙ方向と平行に、ストライプ状（細長状）に形成されている。ｐ型クラッド層３１５の凸部の上には、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型中間層３１６が積層されている。ｐ型中間層３１６の上には、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型コンタクト層３１７が積層されている。半導体積層部３１の上部に形成される導波路３５は、ｐ型クラッド層３１５の凸部、ｐ型中間層３１６、及びｐ型コンタクト層３１７で構成されている。
【００９２】
なお、第３実施形態において、ｎ型クラッド層３１１は、本発明の第１導電型半導体層の一例であり、ｐ型クラッド層３１５、ｐ型中間層３１６、ｐ型コンタクト層３１７はそれぞれ、本発明の第２導電型半導体層の一例である。
【００９３】
また、図１５Ｂや図１５Ｃに示すように、半導体積層部３１が積層される基板３０の主面には、導波路３５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面３６を含む両端部）に、基板凸部３０１が形成されている。この基板凸部３０１は、導波路３５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に延びる帯状に形成される。導波路３５の長手方向における基板凸部３０１の幅はＤ３である。言い換えると、基板凸部３０１は、図１５Ａに示すように、基板３０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路３５の長手方向（ｙ方向）に共振器端面３６から予め定められた距離Ｄ３離れた位置までの領域にて帯状に形成されている。なお、基板凸部３０１の高さは特に限定しない。また、第３実施形態では、Ｄ３をたとえば５μｍに設定しているが、Ｄ３は２０μｍ以下となるように設定される。また、後述するように基板凸部３０１を形成工程において、高精度のステッパー（縮小投影型露光装置）を用いれば、Ｄ３を３μｍ以下に設定することができる。
【００９４】
基板３０に基板凸部３０１が形成されることにより、導波路３５の長手方向（ｙ方向）の半導体積層部３１の両端部（すなわち、一対の共振器端面３６を含む両端部）では、図１５Ｂや図１５Ｃに示すように、ｎ型クラッド層３１１、第１光ガイド層３１２、活性層３１３、第２光ガイド層３１４、ｐ型クラッド層３１５、ｐ型中間層３１６、ｐ型コンタクト層３１７、及び絶縁層３２において、基板凸部３０１の上部に形成される部分が、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部に形成される部分よりも、基板３０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置に形成される。
【００９５】
特に、基板凸部３０１の上部では、ｎ型クラッド層３１１が、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部に形成されている第１光ガイド層３１２、活性層３１３、及び第２光ガイド層３１４よりも、基板３０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置にまで成長する。また、第３実施形態では、ｎ型クラッド層３１１が活性層３１３の量子井戸構造よりもバンドギャップの広い材料で構成されているので、ｎ型クラッド層３１１は活性層３１３から放射される光（レーザ光）を吸収しない。そのため、基板３０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板凸部３０１の上部に設けられるｎ型クラッド層３１１のうち、基板凸部３０１以外の基板３０の主面上に設けられる第１光ガイド層３１２、活性層３１３、及び第２光ガイド層３１４と同じ高さにある部分が窓領域３７０として機能する。すなわち、半導体レーザ素子３の共振器の光出射端及び光反射端において、ｎ型クラッド層３１１の一部が窓領域３７０として機能する。
【００９６】
なお、図１５Ｂ及び図１５Ｃの例に限定されず、基板凸部３０１の上部において、ｎ型クラッド層３１１は、少なくとも、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部に形成されている活性層３１３よりも、基板３０の主面に垂直な方向（ｚ方向）に高い位置にまで成長していればよい。こうすれば、基板３０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板凸部３０１の上部に設けられるｎ型クラッド層３１１のうち、少なくとも、基板凸部３０１以外の基板３０の主面上に設けられる活性層３１３と同じ高さにある部分が窓領域３７０として機能する。そのため、半導体レーザ素子３の共振器の光出射端及び光反射端において、ｎ型クラッド層３１１の一部を窓領域３７０として用いることができる。従って、基板凸部３０１が形成された基板３０の主面上に半導体積層部３１を積層するだけで、半導体レーザ素子３の共振器の光出射端及び光反射端に窓領域３７０を簡便に設けることができる。
【００９７】
導波路３５の長手方向（ｙ方向）における窓領域３７０の幅は、導波路３５の長手方向における基板凸部３０１の幅Ｄ３とほぼ同じである。言い換えると、図１５Ａに示すように、窓領域３７０は、基板３０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路３５の長手方向（ｙ方向）に、共振器端面３６からほぼ距離Ｄ３離れた位置までの領域に設けられている。
【００９８】
また、図１５Ａに示すように、半導体レーザ素子３の共振器端面３６及び側面３１ａで形成される角部（四隅）には、ドライエッチングにより溝部３８が形成されている。導波路３５の長手方向（ｙ方向）における溝部３８の幅はｔ３である。なお、第３実施形態では、ｔ３をたとえば１μｍに設定しているが、ドライエッチングの加工精度を考慮すると、ｔ３は０．５μｍ以上に設定される。また、ｔ３は基板凸部３０１の幅Ｄ３未満に設定される。
【００９９】
また、図１５Ａに示すように、溝部３８は、基板３０の主面と平行であって導波路３５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路３５の端から予め定められた距離ｒ３離れている。なお、第３実施形態では、ｒ３をたとえば１０μｍに設定しているが、ｒ３は５μｍ以上であればよい。こうすれば、溝部３８を形成しても、半導体レーザ素子３のレーザ特性は影響を受けない。
【０１００】
また、この溝部３８の深さは、図１５Ｂや図１５Ｃに示すように、基板３０の基板凸部３０１に達している。このように、溝部３８の深さが基板３０に到達していれば、後述する劈開工程が容易になるとともに劈開精度を高めることができる。なお、溝部３８の深さは、導波路３５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面３６を含む両端部）において、少なくとも窓領域３７０の一部を除去できる深さであればよい。
【０１０１】
この溝部３８の形成により、半導体レーザ素子３の角部（四隅）において、窓領域３７０の一部が除去されるため、導波路３５の長手方向（ｙ方向）における窓領域３７０の幅を狭くすることができる。従って、光学損傷を防止するための窓領域３７０の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子３を容易に得ることができる。
【０１０２】
また、導波路３５の側面（すなわち、ｐ型クラッド層３１５の凸部、ｐ型中間層３１６、及びｐ型コンタクト層３１７の各側面）、ｐ型クラッド層３１５の平坦部、溝部３８の内面には、絶縁層３２が形成される。この絶縁層３２は、ｐ型コンタクト層３１７の上面を除いて、少なくとも導波路３５の側面に形成されていればよい。絶縁層３２には、たとえばＳｉＯ２が用いられる。また、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部では、導波路３５の上（すなわちｐ型コンタクト層３１７の上）及び絶縁層３２の上に、ｐ側電極３３が形成されている。なお、このｐ側電極３３は、少なくともｐ型コンタクト層３１７の上面に形成されていればよい。
【０１０３】
次に、第３実施形態に係る半導体レーザ素子３の製造方法について説明する。先ず、たとえばｎ型ＧａＡｓで構成される平坦な基板３０を準備し、この基板３０に基板凸部３０１を形成する。図１６Ａ及び図１６Ｂは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の構成図である。また、図１６Ａは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の上面図である。また、図１６Ｂは第３実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の一点鎖線Ｙ３−Ｙ３における断面構造図である。なお、図１６Ａにおいて、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１は、半導体積層部３１の劈開により光出射端面３６ａが形成される第１劈開位置を示しており、一点鎖線Ｘ２−Ｘ２は、半導体積層部３１の劈開により光反射端面３６ｂが形成される第２劈開位置を示している。また、第３実施形態では、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１が示す第１劈開位置と一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す第２劈開位置との間隔が、たとえば２５０μｍに設定されている。
【０１０４】
具体的には、フォトリソグラフィーにエッチング処理を組み合わて用いることにより、平坦な基板３０に基板凸部３０１を形成する。たとえば、フォトリソグラフィーなどを用いて、平坦な基板３０の主面上にフォトレジスト膜を形成する。このとき、フォトレジスト膜を、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置を中心として、幅２Ｄ３（たとえば、１０μｍ）の帯状の領域に形成する。そして、基板３０の主面をエッチング処理して、フォトレジスト膜が形成されていない領域を予め定められた深さまでエッチングする。このエッチング処理の後、フォトレジスト膜を除去する。こうして、図１６Ｂに示すように、基板凸部３０１が基板３０の主面上に形成される。なお、第３実施形態において、２Ｄ３は４０μｍ以下に設定されるが、フォトレジスト膜を形成する際に高精度のステッパー（縮小投影型露光装置）を用いれば、２Ｄ３を６μｍ以下に設定することができる。
【０１０５】
次に、基板凸部３０１が形成された基板３０の主面上に、有機金属結晶成長法や分子線結晶成長法などを用いて、たとえばＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成される複数のエピタキシャル層で構成される半導体積層部３１を設ける。具体的には、有機金属結晶成長法や分子線結晶成長法などを用いて、基板３０の主面上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓで構成されるｎ型クラッド層３１１、ＡｌＧａＡｓで構成される第１光ガイド層３１２、ＧａＡｓで構成される井戸層とＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有する活性層３１３、ＡｌＧａＡｓで構成される第２光ガイド層３１４、ｐ型ＡｌＧａＡｓで構成されるｐ型クラッド層３１５、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型中間層３１６、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型コンタクト層３１７を順次成長させる。
【０１０６】
このとき、ｎ型クラッド層３１１、第１光ガイド層３１２、活性層３１３、第２光ガイド層３１４、ｐ型クラッド層３１５、ｐ型中間層３１６、及びｐ型コンタクト層３１７において、基板凸部３０１の上部に形成される部分が、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部に形成される部分よりも、基板３０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置に形成される（たとえば図１５Ｂ及び図１５Ｃ参照）。
【０１０７】
特に、基板凸部３０１の上部では、ｎ型クラッド層３１１が、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部に形成されている第１光ガイド層３１２、活性層３１３、及び第２光ガイド層３１４よりも、基板３０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置にまで成長する。また、第３実施形態では、ｎ型クラッド層３１１が活性層３１３の量子井戸構造よりもバンドギャップの広い材料で構成されているので、ｎ型クラッド層３１１は活性層３１３から放射される光（レーザ光）を吸収しない。そのため、基板３０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板凸部３０１の上部に設けられるｎ型クラッド層３１１のうち、基板凸部３０１以外の基板３０の主面上に設けられる第１光ガイド層３１２、活性層３１３、及び第２光ガイド層３１４と同じ高さにある部分が窓領域３７０として機能する。
【０１０８】
なお、図１５Ｂや図１５Ｃの例に限定されず、基板凸部３０１の上部において、ｎ型クラッド層３１１は、少なくとも、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部に形成されている活性層３１３よりも、基板３０の主面に垂直な方向（ｚ方向）に高い位置にまで成長していればよい。こうすれば、基板３０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板凸部３０１の上部に設けられるｎ型クラッド層３１１のうち、少なくとも、基板凸部３０１以外の基板３０の主面上に設けられる活性層３１３と同じ高さにある部分が窓領域３７０として機能する。そのため、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及びＸ２−Ｘ２が示す各劈開位置に沿って半導体積層部３１を劈開したとき、半導体レーザ素子３の共振器の光出射端及び光反射端において、ｎ型クラッド層３１１の一部を窓領域３７０として用いることができる。従って、基板凸部３０１が形成された基板３０の主面上に半導体積層部３１を積層するだけで、半導体レーザ素子３の共振器の光出射端及び光反射端に窓領域３７０を簡便に設けることができるので、半導体レーザ素子３の製造工程を簡略化することができる。
【０１０９】
次に、スパッタ法やフォトリソグラフィーを用いて、半導体積層部３１の上面に、導波路３５を形成するための帯状のマスク層を形成する。このマスク層は、基板３０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置と垂直な方向（ｙ方向）に延びる帯状に形成される。このマスク層には、たとえばＳｉＯ２を用いる。
【０１１０】
そして、ＩＣＰ法などのドライエッチングを用いて、マスク層を形成した領域以外の領域において、ｐ型クラッド層３１５の一部、ｐ型中間層３１６、及びｐ型コンタクト層３１７を除去する。このドライエッチング処理により、基板３０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置と垂直な方向（ｙ方向）に、ストライプ状（細長状）の導波路３５が形成される。この導波路３５を形成した後、フッ化水素酸などを用いて、マスク層を除去する。
【０１１１】
マスク層を除去した後、第１実施形態と同様にして、フォトリソグラフィーやドライエッチング（たとえばＩＣＰ法など）を用いて、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１やＸ２−Ｘ２が示す各劈開位置に沿って溝部３８を形成する。このとき、溝部３８をさらに精度よく形成するために、ステッパー（縮小投影型露光装置）を利用してもよい。この溝部３８は、基板３０の主面に対して垂直上方からみた平面視において、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１や一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置を中心として、幅２ｔ３の帯状に形成される（たとえば図１５Ａ参照）。なお、第３実施形態では、２ｔ３をたとえば２μｍに設定しているが、ドライエッチングの加工精度を考慮すると、２ｔ３は１μｍ以上に設定される。また、溝部３８は、基板３０の主面と平行であって導波路３５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路３５の端から予め定められた距離ｒ３離れるように形成される。なお、第３実施形態では、ｒ３をたとえば１０μｍに設定しているが、ｒ３は５μｍ以上であればよい。こうすれば、溝部３８を形成しても、半導体レーザ素子３の光学特性は影響を受けない。また、第３実施形態では、溝部３８の深さは基板凸部３０１に達している。このように、溝部３８の深さが基板３０に到達していれば、後述する劈開工程が容易になるとともに劈開精度を高めることができる。なお、溝部３８の深さは、導波路３５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面３６を含む両端部）において、少なくとも窓領域３７０の一部を除去できる深さであればよい。
【０１１２】
このように溝部３８を形成することにより、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置（たとえば図１６Ａ参照）において半導体積層部３１が劈開されたとき、半導体レーザ素子３の角部（四隅）に、導波路３５の長手方向（たとえば図１５Ａのｙ方向）に幅ｔ３の溝部３８を形成することができる。
【０１１３】
溝部３８を形成した後、第１実施形態と同様に、導波路３５を含む半導体積層部３１の上部に、絶縁層３２を形成する。絶縁層３２の形成により、導波路３５の側面からレーザ光が漏れ出ないようにして、活性層３１３内にレーザ光を閉じ込めることができる。この絶縁層３２には、たとえばＳｉＯ２を用いることができる。なお、絶縁層３２は、ｐ型コンタクト層３１７の上面を除いて、少なくとも導波路３５の側面に形成すればよい。
【０１１４】
絶縁層３２を形成した後、フォトリソグラフィーなどを用いて、導波路３５の上面（すなわち、ｐ型コンタクト層３１６の上面）に形成された絶縁層３２を除去する。そして、基板凸部３０１以外の基板３０の主面の上部において、導波路３５の上面及び絶縁層３２の上に、ｐ側電極３３を形成する。なお、ｐ側電極３３は、少なくともｐ型コンタクト層３１７の上面に形成すればよい。
【０１１５】
ｐ側電極３３を形成した後、基板３０を裏面（半導体積層部３１が積層される主面とは反対側の主面）側から研磨し、図１５Ａのｚ方向における半導体レーザ素子３の厚さを約８０〜１００μｍとする。この研磨処理の後、基板３０の裏面にｎ側電極３４を形成する。
【０１１６】
ｎ側電極３４を形成したのち、スクライブ処理により、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置（たとえば図１６Ａ参照）に沿って劈開用溝を形成し、この劈開用溝に沿って劈開を行う。なお、第３実施形態では破線スクライブ法を採用し、スクライブを破線状にいれている。こうすれば、劈開精度を向上させることができる。また、一点鎖線Ｘ１−Ｘ１及び一点鎖線Ｘ２−Ｘ２が示す各劈開位置には溝部３８が形成されているので、スクライブ精度と相まって、たとえば寸法誤差が±１μｍ以下の良好な精度で劈開をすることができる。さらに破線スクライブを用いなくともたとえば寸法誤差が±２μｍ以下の良好な精度で劈開をすることができる。
【０１１７】
この後、半導体レーザ素子３の光出射端面３６ａに、例えば酸化アルミニウム膜などで形成される端面保護膜（不図示）を形成する。また、光反射端面３６ｂには、例えば酸化アルミニウム膜、酸化シリコン膜、酸化タンタル膜、酸化チタン膜などで形成される端面保護膜（不図示）を形成する。なお、これらの端面保護膜の形成には、ＥＣＲスパッタ装置、スパッタ装置、電子ビーム蒸着装置などを用いる。そして、さらに各導波路３５の間をチップ状に分割することで半導体レーザ素子３を得る。
【０１１８】
以上の工程により、半導体レーザ素子３を作製することができる。第３実施形態では、半導体レーザ素子３の一対の共振器端面３６にそれぞれ、導波路３５の長手方向において幅Ｄ３の窓領域３７０を形成した。また、窓領域３７０の幅Ｄ３を共振器長に対して十分に短くすることができた。たとえば共振器長２５０μｍの半導体レーザ素子３の一対の共振器端面３６それぞれに、導波路３５の長手方向においてたとえば幅５μｍの窓領域３７０を形成することにより、各窓領域３７０の幅の総計を共振器長に対してたとえば４％程度にすることができた。そのため、半導体レーザ素子３の動作電流の上昇も３％以下に抑制することができ、動作電圧及び消費電力の上昇を抑制することもできた。
【０１１９】
なお、上述の第３実施形態では、導波路３５の形成工程の後に溝部３８の形成工程を行っているが、導波路３５の形成工程よりも先に溝部３８の形成工程を行ってもよい。
【０１２０】
また、第３実施形態では、活性層３１３を挟んで第１光ガイド層３１２及び第２光ガイド層３１４が積層されているが、本発明はこれに限定されない。第１光ガイド層３１２及び第２光ガイド層３１４の間に、たとえばＡｌＧａＡｓで構成される光ガイド層と、量子井戸構造を有する活性層とが交互に複数の周期で積層されていてもよい。
【０１２１】
また、第３実施形態では、半導体積層部３１を構成する複数のエピタキシャル層が、たとえばＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成されているが、本発明はこれに限定されない。半導体積層部３１を構成する複数のエピタキシャル層が、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）又はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成されていてもよい。
【０１２２】
また、第３実施形態の変形例として、溝部３８を、基板３０の主面と平行であって導波路３５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）において、破線状に並ぶ複数の分割溝部で構成してもよい。また、ｐ型クラッド層３１５内に、ドライエッチングによるエッチング深さを検出するためのエッチストップ層を形成してもよい。
【０１２３】
さらに、第３実施形態の他の変形例として、第２実施形態と同様に、導波路３５の長手方向において、光出射端面３６ａ側の幅が光反射端面３６ｂ側の幅よりも広くなるように、窓領域３７０を形成してもよい。
【０１２４】
また、上述の第３実施形態のように、たとえば基板凸部３０１のような基板段差が基板の主面に形成されていると、有機金属結晶成長法を用いて基板上に各エピタキシャル層を成長させるとき、その基板段差の近傍領域の上部にて成長する各エピタキシャル層の膜厚が、その近傍領域以外の他の領域の上部にて成長する各エピタキシャル層の膜厚よりも厚くなる。従って、この現象を利用すれば、帯状の基板溝（凹部）が形成された基板を用いても、第３実施形態と同様の構造を有する半導体レーザ素子を得ることができる。
＜第４実施形態＞
【０１２５】
以下に、第４実施形態に係る半導体レーザ素子４の製造方法について説明する。
【０１２６】
先ず、たとえばｎ型ＧａＡｓで構成される平坦な基板４０を準備する。そして、フォトリソグラフィーにエッチング処理を組み合わせて用いることにより、平坦な基板４０に基板溝４０１を形成する。図１７Ａ及び図１７Ｂは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の構成図である。また、図１７Ａは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の上面図である。また、図１７Ｂは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程で用いられる基板の一点鎖線Ｙ４−Ｙ４における断面構造図である。具体的には、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、フォトリソグラフィーなどを用いて、平坦な基板４０の主面上にフォトレジスト膜を形成する。このとき、フォトレジスト膜を、一点鎖線Ｘ３−Ｘ３が示す位置を中心として、幅Ｗ（たとえば５μｍ）の帯状の領域に形成する。なお、一点鎖線Ｘ３−Ｘ３は、半導体レーザ素子４に共振器端面４６を形成する際の劈開位置と平行な位置を示している。また、一点鎖線Ｘ４−Ｘ４は、劈開により共振器端面４６を作製する際の劈開位置を示しており、一点鎖線Ｘ３−Ｘ３の両側に設定されている。各一点鎖線Ｘ４−Ｘ４の長い方の間隔Ｌはたとえば２５０μｍである。また、一点鎖線Ｘ３−Ｘ３は、各一点鎖線Ｘ４−Ｘ４の短い方の間隔の略中心となる位置に設定されている。
【０１２７】
そして、フォトレジスト膜を形成した帯状の領域以外の基板４０の主面において、予め定められたエッチング深さｄ（たとえば２μｍ）までエッチングして、基板４０の厚さを薄くする。このエッチング処理の後、フォトレジスト層を除去する。こうして、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、一点鎖線Ｘ３−Ｘ３に沿って、この基板４０の主面に帯状の基板溝４０１が形成される。また、基板溝４０１は、一点鎖線Ｘ３−Ｘ３が示す位置を中心として幅Ｗ、及び深さｄの帯状に形成される。
【０１２８】
次に、基板溝４０１が形成された基板４０の主面上に、有機金属結晶成長法を用いて、ＡｌｘＧａ１−ｙＩｎ１−ｘ−ｙＰ（０≦ｘ＜１、０≦ｙ＜１）又はＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０≦ｘ＜１）で構成される複数のエピタキシャル層で構成される半導体積層部４１を設ける。図１８Ａ及び図１８Ｂは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程を説明するための構成図である。また、図１８Ａは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程での上面図である。また、図１８Ｂは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の製造工程での一点鎖線Ｙ４−Ｙ４における断面構造図である。図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、基板４０の主面上には、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されるｎ型クラッド層４１１、ＡｌＧａＡｓで構成される第１光ガイド層４１２、ＧａＡｓで構成される井戸層とＡｌＧａＡｓで構成される障壁層とが交互に積層された量子井戸構造（ＭＱＷ構造）を有する活性層４１３、ＡｌＧａＡｓで構成される第２光ガイド層４１４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰで構成されるｐ型クラッド層４１５、ｐ型ＧａＩｎＰで構成されるｐ型中間層４１６、ｐ型ＧａＡｓで構成されるｐ型コンタクト層４１７が順次積層される。
【０１２９】
なお、第４実施形態において、ｎ型クラッド層４１１は、本発明の第１導電型半導体層の一例であり、ｐ型クラッド層４１５、ｐ型中間層４１６、ｐ型コンタクト層４１７はそれぞれ、本発明の第２導電型半導体層の一例である。
【０１３０】
このとき、図１８Ｂに示すように、ｎ型クラッド層４１１、第１光ガイド層４１２、活性層４１３、第２光ガイド層４１４、ｐ型クラッド層４１５、ｐ型中間層４１６、及びｐ型コンタクト層４１７において、基板溝４０１の基板段差４０１ａの近傍領域の上部に形成される部分が、基板段差４０１ａの近傍領域以外の基板４０の主面の上部に形成される部分よりも、基板４０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置に形成される。
【０１３１】
特に、基板段差４０１ａの近傍領域の上部では、ｎ型クラッド層４１１が、基板段差４０１ａの近傍領域以外の基板４０の主面の上部に形成されている第１光ガイド層４１２、活性層４１３、及び第２光ガイド層４１４よりも、基板４０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置にまで成長する。また、第４実施形態では、ｎ型クラッド層４１１が活性層４１３の量子井戸構造よりもバンドギャップの広い材料で構成されているので、ｎ型クラッド層４１１は活性層４１３から放射される光（レーザ光）を吸収しない。そのため、基板４０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板段差４０１ａの近傍領域の上部に設けられるｎ型クラッド層４１１のうち、基板段差４０１ａの近傍領域以外の基板４０の主面上に設けられる第１光ガイド層４１２、活性層４１３、及び第２光ガイド層４１４と同じ高さにある部分が窓領域４７０として機能する。
【０１３２】
なお、図１８Ｂの例に限定されず、基板段差４０１ａの近傍領域の上部において、ｎ型クラッド層４１１は、少なくとも、基板段差４０１ａの近傍領域以外の基板４０の主面の上部に形成されている活性層４１３よりも、基板４０の主面に垂直な方向（ｚ方向）に高い位置にまで成長していればよい。こうすれば、基板４０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板段差４０１ａの近傍領域の上部に設けられるｎ型クラッド層４１１のうち、少なくとも、基板段差４０１ａの近傍領域以外の基板４０の主面上に設けられる活性層４１３と同じ高さにある部分が窓領域４７０として機能する。そのため、一点鎖線Ｘ４−Ｘ４が示す劈開位置に沿って半導体積層部４１を劈開したとき、半導体レーザ素子４の共振器の光出射端及び光反射端において、ｎ型クラッド層４１１の一部を窓領域４７０として用いることができる。従って、基板溝４０１が形成された基板４０の主面上に半導体積層部４１を積層するだけで、半導体レーザ素子４の共振器の光出射端及び光反射端に窓領域４７０を簡便に設けることができるので、半導体レーザ素子４の製造工程を簡略化することができる。
【０１３３】
次に、第３実施形態と同様にして、半導体積層４１の上に導波路４５を形成する。
【０１３４】
導波路４５を形成した後、第３実施形態と同様に、フォトリソグラフィーやドライエッチング（たとえばＩＣＰ法など）を用いて、一点鎖線Ｘ４−Ｘ４が示す各劈開位置に沿って、導波路４５の長手方向に対して垂直な方向（図１８Ａのｘ方向）に延びる溝部４８を形成する。このとき、溝部４８をさらに精度よく形成するために、ステッパー（縮小投影型露光装置）を利用してもよい。
【０１３５】
図１８Ａに示すように、溝部４８は、基板４０の主面に対して垂直上方からみた平面視において、一点鎖線Ｘ４−Ｘ４が示す劈開位置を中心とする幅２ｔ４（たとえば２μｍ）に帯状に形成される。なお、第４実施形態では、２ｔ４をたとえば２μｍに設定しているが、ドライエッチングの加工精度を考慮すると、２ｔ４は１μｍ以上であればよい。また、図１８Ａに示すように、溝部４８は、基板４０の主面と平行であって導波路４５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路４５の端から予め定められた距離ｒ４離れるように形成される。なお、第４実施形態では、ｒ４をたとえば７μｍに設定しているが、ｒ４は５μｍ以上であればよい。こうすれば、溝部４８を形成しても、半導体レーザ素子４のレーザ特性は影響を受けない。
【０１３６】
また、図１８Ａや図１８Ｂに示すように、溝部４８は基板溝４０１の両側に形成される。さらに、溝部４８は、基板４０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）からみた平面視において、基板溝４０１の両側にて、基板溝４０１の基板段差４０１ａから外側に向かって予め定められた距離ｒ５離れるように形成される。なお、第４実施形態では、ｒ５をたとえば３μｍに設定している。
【０１３７】
また、図１８Ｂに示すように、溝部４８の深さは基板４０に達している。このように、溝部４８の深さが基板４０に到達していれば、後述する劈開工程が容易になるとともに劈開精度を高めることができる。なお、溝部４８の深さは、導波路４５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面４６を含む両端部）において、少なくとも窓領域４７０の一部を除去できる深さであればよい。
【０１３８】
このように溝部４８を形成することにより、図１８Ａの一点鎖線Ｘ４−Ｘ４が示す各劈開位置において半導体積層部４１が劈開されたとき、半導体レーザ素子４の角部（四隅）に、導波路４５の長手方向（ｙ方向）に幅ｔ４（たとえば１μｍ）の溝部４８が形成される。こうすれば、窓領域４７０の一部が除去されるため、導波路４５の長手方向（ｙ方向）における窓領域４７０の幅を狭くすることができる。従って、光学損傷を防止するための窓領域４７０の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子４を容易に得ることができる。
【０１３９】
溝部４８を形成した後、第３実施形態と同様にして、導波路４５を含む半導体積層部４１の上部に、絶縁層４２を形成する。この絶縁層４４には、たとえばＳｉＯ２を用いることができる。絶縁層４２の形成により、導波路４５の側面からレーザ光が漏れ出ないようにして、活性層４１３内にレーザ光を閉じ込めることができる。なお、絶縁層４２は、ｐ型コンタクト層４１７の上面を除いて、少なくとも導波路４５の側面に形成すればよい。
【０１４０】
絶縁層４２を形成した後、フォトリソグラフィーなどを用いて、導波路４５の上面（すなわち、ｐ型コンタクト層４１６の上面）に形成された絶縁層４２を除去する。そして、基板段差４０１ａの近傍領域以外の基板４０の主面の上部において、導波路４５の上面及び絶縁層４２の上に、ｐ側電極４３を形成する。なお、ｐ側電極４３は、少なくともｐ型コンタクト層４１７の上面に形成すればよい。
【０１４１】
ｐ側電極４３を形成した後、基板４０を裏面（半導体積層部４１が積層される主面とは反対側の主面）側から研磨し、図１８Ｂのｚ方向における半導体レーザ素子４の厚さを約８０〜１００μｍとする。この研磨処理の後、基板４０の裏面にｎ側電極４４を形成する。
【０１４２】
ｎ側電極４４を形成した後、破線スクライブ法を用いて、図１８Ａの一点鎖線Ｘ４−Ｘ４が示す各劈開位置に沿って、劈開用溝（不図示）を形成する。そして、基板４０の主面に対して垂直上方からみた平面視において、基板溝４０１の両側にて、基板溝４０１の基板段差４０１ａから外側に向かって離れた劈開位置で半導体レーザウェハの劈開を行う。この後、第３実施形態と同様にして、一対の共振器端面４６に端面保護膜（不図示）を形成し、さらにチップ状に各導波路４５の間を分割することで半導体レーザ素子４を得る。
【０１４３】
以上の工程により第４実施形態に係る半導体レーザ素子４が得られる。なお、上述のように第４実施形態では、主面に複数の基板溝４０１が形成された基板４０を用いるが、劈開工程では基板溝４０１を含む部分が除去される。そのため、第４実施形態に係る半導体レーザ素子４は、基板４０の主面（半導体積層部４１が積層される側の主面）に基板凸部が設けられていないこと以外は、第３実施形態と同様の構造をしている。図１９Ａ〜図１９Ｃは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の構成図である。また、図１９Ａは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の上面図である。また、図１９Ｂは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ１−Ｃ１における断面構造図である。また、図１９Ｃは第４実施形態に係る半導体レーザ素子の一点鎖線Ｃ２−Ｃ２における断面構造図である。
【０１４４】
図１９Ａ〜図１９Ｃに示すように、第４実施形態に係る半導体レーザ素子４では、ｎ型クラッド層４１１、第１光ガイド層４１２、活性層４１３、第２光ガイド層４１４、ｐ型クラッド層４１５、ｐ型中間層４１６、ｐ型コンタクト層４１７、及び絶縁層４２において、導波路４５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面４６を含む両端部）の近傍部分が、それ以外の部分よりも基板４０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置に形成される。これらの近傍部分は、基板４０の主面のうち、導波路４５の長手方向（ｙ方向）の基板４０の両端部において、各端部から導波路４５の長手方向に予め定められた距離Ｄ４（たとえば５μｍ）離れた位置までの領域（以下、端部近傍領域と呼ぶ。）の上部に形成される部分である。
【０１４５】
特に、基板４０の端部近傍領域の上部では、ｎ型クラッド層４１１が、端部近傍領域以外の基板４０の主面の上部に形成されている活性層４１３及び第２光ガイド層４１４よりも、基板４０の主面に垂直な方向（ｚ方向）において高い位置にまで成長する。そのため、基板４０の主面に対して垂直な方向（ｚ方向）において、基板４０の端部近傍領域の上部に設けられるｎ型クラッド層４１１のうち、端部近傍領域以外の基板４０の主面上に設けられる第１光ガイド層４１２、活性層４１３、及び第２光ガイド層４１４と同じ高さにある部分が窓領域４７０として機能している。
【０１４６】
なお、図１９Ａ〜図１９Ｃに限定されず、基板４０の端部近傍領域の上部において、ｎ型クラッド層４１１は、少なくとも、端部近傍領域以外の基板４０の主面の上部に形成されている活性層４１３よりも、基板４０の主面と垂直な方向（ｚ方向）に高い位置にまで成長していればよい。こうすれば、基板４０の主面と垂直な方向（ｚ方向）において、基板４０の端部近傍領域の上部に設けられるｎ型クラッド層４１１のうち、少なくとも、端部近傍領域以外の基板４０の主面上に設けられる活性層４１３と同じ高さにある部分が窓領域４７０として機能する。そのため、半導体レーザ素子４の共振器の光出射端及び光反射端において、ｎ型クラッド層４１１の一部を窓領域４７０として用いることができる。
【０１４７】
また、半導体レーザ素子４において、導波路４５の長手方向（ｙ方向）における窓領域４７０の幅は、基板４０の端部近傍領域の幅Ｄ４とほぼ同じである。言い換えると、図１９Ａに示すように、窓領域４７０は、基板４０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、導波路４５の長手方向（ｙ方向）に、共振器端面４６からほぼ距離Ｄ４離れた位置までの領域に設けられている。なお、第４実施形態では、Ｄ４は２０μｍ以下となるように設定されるが、３μｍ以下となるように設定することもできる。
【０１４８】
また、図１９Ａに示すように、半導体レーザ素子４の共振器端面４６及び側面４１ａで形成される角部（四隅）には、ドライエッチングにより溝部４８が形成されている。この溝部４８により、半導体レーザ素子４の角部（四隅）において、窓領域４７０の一部が除去されるため、導波路４５の長手方向（ｙ方向）における窓領域４７０の幅を狭くすることができる。従って、光学損傷を防止するための窓領域４７０の形成による動作電流や導波損失の増加を抑制することができるとともに、製造歩留まりの良好な半導体レーザ素子４を容易に得ることができる。
【０１４９】
また、図１９Ａに示すように、半導体レーザ素子４では、導波路４５の長手方向（ｙ方向）における溝部４８の幅はｔ４である。なお、第４実施形態では、ｔ４をたとえば１μｍに設定しているが、ドライエッチングの加工精度を考慮すると、ｔ４は０．５μｍ以上に設定される。また、ｔ４は窓領域４７０の幅Ｄ４未満に設定される。
【０１５０】
また、図１９Ａに示すように、半導体レーザ素子４では、溝部４８が、基板４０の主面に対して垂直上方（ｚ方向）から見た平面視において、基板４０の主面と平行であって導波路４５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）に、導波路４５の端から予め定められた距離ｒ４離れている。なお、第４実施形態では、ｒ４をたとえば７μｍに設定しているが、ｒ４は５μｍ以上であればよい。こうすれば、溝部４８を形成しても、半導体レーザ素子４のレーザ特性は影響を受けない。
【０１５１】
また、図１９Ｂや図１９Ｃに示すように、半導体レーザ素子４では、溝部４８の深さが基板４０１に達している。こうすれば、劈開工程が容易になるとともに劈開精度を高めることができる。なお、溝部４８の深さは、導波路４５の長手方向（ｙ方向）の両端部（すなわち一対の共振器端面４６を含む両端部）において、少なくとも窓領域４７０の一部を除去できる深さであればよい。
【０１５２】
上述のように第４実施形態では、半導体レーザ素子４の一対の共振器端面４６にそれぞれ、導波路４５の長手方向において幅Ｄ４の窓領域４７０を設けた。また、窓領域４７０の幅Ｄ４を共振器長に対して十分に短くすることができた。たとえば、共振器長２５０μｍの半導体レーザ素子４の一対の共振器端面４６それぞれに、導波路４５の長手方向においてたとえば幅５μｍの窓領域４７０を形成することにより、各窓領域４７０の幅の総計を共振器長に対してたとえば４％程度にすることができた。そのため、半導体レーザ素子４の動作電流の上昇も４％以下に抑制することができ、動作電圧及び消費電力の上昇を抑制することもできた。
【０１５３】
なお、上述の第４実施形態では、導波路４５の形成工程の後に溝部４８の形成工程を行っているが、導波路４５の形成工程よりも先に溝部４８の形成工程を行ってもよい。
【０１５４】
また、第４実施形態では、活性層４１３を挟んで第１光ガイド層４１２及び第２光ガイド層４１４が積層されているが、本発明はこれに限定されない。第１光ガイド層４１２及び第２光ガイド層４１４の間に、たとえばＡｌＧａＡｓで構成される光ガイド層と、量子井戸構造を有する活性層とが交互に複数の周期で積層されていてもよい。
【０１５５】
また、第４実施形態の変形例として、溝部４８を、基板３０の主面と平行であって導波路４５の長手方向と垂直な方向（ｘ方向）において、破線状に並ぶ複数の分割溝部で構成してもよい。また、ｐ型クラッド層４１５内に、ドライエッチングによるエッチング深さを検出するためのエッチストップ層を形成してもよい。
【０１５６】
さらに、第４実施形態では、光出射端面４６ａを含む端面、及び光反射端面４６ｂを含む端面に、導波路４５の長手方向（ｙ方向）にそれぞれ同じ幅Ｄ４の窓領域４７０を設けた。本発明では、導波路４５の長手方向の両端部（共振器端面４６を含む両端部）に溝部４８を精度良く形成できる。そのため、たとえば第２実施形態と同様に、導波路４５の長手方向において、光出射端面４６ａ側の幅が光反射端面４６ｂ側の幅よりも広くなるように、窓領域４７０を形成してもよい。
【０１５７】
以上、本発明について実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、その各構成要素や各処理の組み合わせに色々な変形例が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【０１５８】
たとえば、基板用に積層する半導体積層部の各エピタキシャル層については、その厚さや組成などを、所望の特性に合うものに適宜組み合わせたり変更したりすることが可能である。また、たとえば、上述の第１〜第４実施形態において、エピタキシャル層の追加や削除、エピタキシャル層を積層する順序を一部入れ換えてもよい。また、一部のエピタキシャル層について導電型を変更してもよい。
【符号の説明】
【０１５９】
１、３、４              半導体レーザ素子
１０、３０、４０          基板
３０１                      基板凸部
４０１                      基板溝
４０１ａ                      基板段差
１１、３１、４１          半導体積層部
１１１、３１１、４１１      ｎ型クラッド層
１１２、３１２、４１２      第１光ガイド層
１１３、３１３、４１３      活性層
１１４、３１４、４１４      第２光ガイド層
１１５、３１５、４１５      ｐ型クラッド層
１１６、３１６、４１６      ｐ型中間層
１１７、３１７、４１７      ｐ型コンタクト層
１１８                      エッチストップ層
１２、３２、４２          絶縁層
１３、３３、４３          ｐ側電極
１４、３４、４４          ｎ側電極
１５、３５、４５          導波路
１６、３６、４６          共振器端面
１６ａ、３６ａ、４６ａ      光出射端面
１６ｂ、３６ｂ、４６ｂ      光反射端面
１７                      不純物拡散領域
１７０、３７０、４７０      窓領域
１８、３８、４８          溝部
１８０                      分離溝部
５０                      不純物膜
５１                      保護膜
６０                      マスク層
【図１】
2013058583.tif 000003
【図２Ａ】
2013058583.tif 000004
【図２Ｂ】
2013058583.tif 000005
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
2013058583.tif 000007
【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
2013058583.tif 000009
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2013058583.tif 000017
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
2013058583.tif 000020
【図７Ｂ】
2013058583.tif 000021
【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
2013058583.tif 000023
【図８Ｂ】
2013058583.tif 000024
【図８Ｃ】
2013058583.tif 000025
【図９Ａ】
2013058583.tif 000026
【図９Ｂ】
2013058583.tif 000027
【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
2013058583.tif 000033
【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
2013058583.tif 000043
【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
2013058583.tif 000047
【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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