(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
n型クラッド層と、活性層と、p型クラッド層と、p型中間バンドギャップ層とが順次積層され、
上記p型中間バンドギャップ層のレーザ光出射端面側の電流非注入領域に含まれる部分の上記基板側とは反対側の表面は、酸化されていて、上記p型中間バンドギャップ層の上記表面は、酸化物層であり、
上記p型中間バンドギャップ層の上記電流非注入領域以外の電流注入領域に含まれる部分上に形成されたp型キャップ層と、
上記酸化物層上および上記p型キャップ層上に形成されたp型コンタクト層と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記p型中間バンドギャップ層の上記電流非注入領域に含まれる部分の上記基板側とは反対側の表面の酸素濃度は、上記p型中間バンドギャップ層と上記p型キャップ層との界面における酸素濃度よりも大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記p型中間バンドギャップ層の上記電流非注入領域に含まれる部分の上記基板側とは反対側の表面の酸素濃度が１×１０２０ｃｍ−３以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記n型クラッド層、上記活性層、および、上記p型クラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、上記p型中間バンドギャップ層は、上記p型クラッド層よりもバンドギャップの小さいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
上記電流非注入領域に対応する上記活性層の領域におけるレーザ光出射端面側の少なくとも一部は、混晶化されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
基板上に、n型クラッド層と、活性層と、p型クラッド層と、p型中間バンドギャップ層とが順次積層された半導体レーザ装置を製造する半導体レーザ装置の製造方法であって、
p型中間バンドギャップ層と、p型キャップ層とを同一成膜装置内で順次形成する中間バンドギャップ層およびキャップ層形成工程と、
上記中間バンドギャップ層およびキャップ層形成工程の後、電流非注入領域を生成するために上記p型キャップ層の一部の領域を除去するキャップ層除去工程と、
上記キャップ層除去工程で上記p型キャップ層の一部の領域を除去することにより露出した上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を酸化することにより、酸化物層を上記p型中間バンドギャップ層の表面に形成する酸化物層形成工程と、
上記キャップ層除去工程で除去されなかった上記p型キャップ層上および上記酸化物層形成工程で形成された上記酸化物層上に、p型コンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と
を備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記p型コンタクト層を、分子線エピタキシ法で形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記酸化物層形成工程において、上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を、過酸化水素水を含む溶液を用いて酸化することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記酸化物層形成工程において、上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を、オゾン、酸素イオンまたは活性酸素のうちの少なくとも１つの雰囲気に曝して酸化することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、  上記酸化物層形成工程において、上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を、水蒸気を含む気体に曝して酸化することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項６に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
上記p型コンタクト層を、有機金属気相成長法で形成することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関し、特に光ディスク等の光源に用いられる半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
従来、半導体レーザ装置として、端面出射型の光ディスク用半導体レーザ装置がある。この光ディスク用半導体レーザ装置は、光ディスクに高速に書き込むために高出力化が求められているが、高出力動作時にレーザ光出射端面で劣化が生じるという問題がある。このレーザ光出射端面での劣化を抑制するため、端面窓構造と呼ばれる構造が一般に使われている。この端面窓構造は、活性層のレーザ光出射端面付近を混晶化することによって活性層のレーザ光出射端面付近（以下、この領域を窓領域という）に形成される。この端面窓構造は、窓領域の量子井戸層のエネルギーバンドギャップを広くして、窓領域での光の吸収を小さくするために形成されている。この端面窓構造は、光の吸収が起こりにくい構造になっているので、レーザ光出射端面が、強いレーザ光によって劣化することを防止でき、かつ、レーザ光の出射出力が低下することも防止できる。
【０００３】
ところで、この端面窓構造において、活性層の窓領域へ電流が流れると、活性層の内部領域とは異なる光が発生して、端面劣化の要因となる。従って、窓領域に電流が流れることを防止するため、半導体レーザ装置に電流非注入構造を付加する必要性がある。
【０００４】
従来の端面電流非注入構造の一例を示すため、特開平０３−１５３０９０号公報で開示されている第１の半導体レーザ装置の構造を図１０に示す。図１０（Ａ）は、上記第１の半導体レーザ装置の斜視図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）のＸ−Ｘ線から見た断面図である。
【０００５】
上記第１の半導体レーザ装置における図１０（Ａ）の電流注入領域Ａにおいては、図１０（Ｂ）に示すように、n型GaAs基板１上に、n型GaInPバッファ層２、n型AlGaInPクラッド層３、GaInP活性層４、p型AlGaInPクラッド層５、p型GaInP中間バンドギャップ層６、n型GaAsブロック層７、p型GaAsコンタクト層８が、順に積層されている。
【０００６】
一方、上記第１の半導体レーザ装置における図１０（Ａ）の電流非注入領域Ｂにおいては、図１０（Ａ）のレーザ光出射端面５０に示すように、p型AlGaInPクラッド層５上に直接p型GaAsコンタクト層８が設けられており、p型GaInP中間バンドギャップ層６が除かれている。
【０００７】
図１０に示す第１の半導体レーザ装置において、電流注入領域Ａのみで形成された半導体レーザ装置と、電流非注入領域Ｂのみで形成された半導体レーザ装置の電流の流れ方（電圧−電流特性）を比較したのが図１１である。電圧２.５Ｖを印加した場合、図１１に実線で示す電流注入領域Ａのみで形成された半導体レーザ装置のみに電流が流れ、図１１に点線で示す電流非注入領域Ｂのみで形成された半導体レーザ装置には電流が流れない。
【０００８】
以下、図１２を用いて上記半導体レーザ装置の半導体接合界面で電流が流れにくくなる現象を説明する。図１２において、横軸は、p型AlGaInPクラッド層５からp型GaAsコンタクト層８までの距離（n型GaAs基板１に垂直な方向）を示し、縦軸は、半導体レーザ装置のエネルギーレベルを示している。また、図１２において、Ｅｃは伝導帯（電子）のエネルギーレベル、Ｅｖは価電子帯（正孔）のエネルギーレベル、ＥｃとＥｖとの差はエネルギーバンドギャップを示している。
【０００９】
上記第１の半導体レーザ装置は、電流注入領域Ａにおいて、p型AlGaInPクラッド層５とp型GaAsコンタクト層８との間に両者の中間のエネルギーレベルを有するp型GaInP中間バンドギャップ層６を設けたので、図１２（Ａ）に示すように、エネルギーバンドギャップの差によって生じるエネルギーバリアΔＥａ１およびΔＥａ２を小さくすることができて、電流（正孔）の流れをスムーズにすることができる。
【００１０】
一方、上記第１の半導体レーザ装置は、電流非注入領域Ｂにおいてp型AlGaInPクラッド層５とp型GaAsコンタクト層８とを直接接触させたので、エネルギーバンドギャップの差によって生じるエネルギーバリアΔＥｂを大きくすることができて、電流（正孔）の流れを防止することができる。上記第１の半導体レーザ装置は、このようにして窓領域に電流が流れることを防止している。
【００１１】
しかしながら、上記第１の半導体レーザ装置を製造するとき、電流非注入領域を形成するためにp型GaInP中間バンドギャップ層６のみをレーザ光のレーザ光出射端面付近で選択的に除去する工程が必要になり、この工程は次のような問題点を有している。以下、その問題点について、従来の電流非注入領域の模式断面図である図１３（Ａ）,（Ｂ）を用いて説明する。
【００１２】
上記第１の半導体レーザ装置は、通常ウェットエッチングによって図１３（Ａ）に示すp型GaInP中間バンドギャップ層１３１を除去するが、代表的なエッチャントである臭素を含む液を用いた場合には、図１３（Ａ）に示すp型AlGaInPクラッド層１３２もエッチングされるため、図１３（Ａ）に示すp型AlGaInPクラッド層１３２の厚さが図１３（Ｂ）に示すように電流非注入領域において減ることになる。したがって、レーザ光は、p型AlGaInPクラッド層１３２の上端まで広がっているため、p型AlGaInPクラッド層１３２の厚さが減ることにより、レーザ光を活性層に閉じ込める機能が低下し、光の吸収が起こってレーザ光の出射出力の低下を招くという問題がある。
【００１３】
更に、図１０に示す第１の半導体レーザ装置のn型GaAsブロック層７をn型AlInPブロック層に置き換えることにより、光の吸収を低減する所謂リアルガイド構造にした場合、図１３（Ａ）に示すp型GaInPキャップ層をエッチングする工程で、n型AlInPブロック層１３３とリッジを形成するp型AlGaInPクラッド層１３２の両方がエッチングされるという問題もある。詳細には、上記リアルガイド構造を採用した場合、n型AlInPブロック層１３３の結晶品質が平面上の結晶品質と異なるn型AlInPブロック層１３３におけるp型AlGaInPクラッド層１３２のリッジ側面１３２ａ（図１３（Ａ）参照）付近において、n型AlInPブロック層１３３がエッチングされ易くなることにより、p型AlGaInPクラッド層１３２のリッジ形状およびn型AlInPブロック層１３３の境界面の形状が図１３（Ｂ）に示すように湾曲変形して、半導体レーザ装置のレーザ光出射端面近傍で光が吸収され易くなるという問題がある。尚、図１３（Ｂ）において、参照番号１３５は、p型GaInPキャップ層をエッチングする工程で、エッチングされてしまうn型AlInPブロック層の一部を示し、参照番号１３６は、p型GaInPキャップ層をエッチングする工程で、エッチングされてしまうp型AlGaInPクラッド層の一部を示している。
【００１４】
また、図１４に示す特開平９−２９３９２８号公報に開示されている第２の半導体レーザ装置においても以下に示す問題がある。
【００１５】
この第２の半導体レーザ装置は、基板２１上に、n型AlGaInPクラッド層２２、活性層２３、p型AlGaInPクラッド層２４、p型GaInP層を順次積層させた上に、活性層２３のレーザ光出射端面の近傍部分を混晶化する一連の工程（ここでは、詳細は省略する）を行い、更にこの活性層２３のレーザ光出射端面の近傍部分にバンドギャップを増大させた窓構造３０を形成している。上記第２の半導体レーザ装置は、窓構造３０を形成した後、リッジ３１、電流ブロック層２６およびコンタクト層３２を形成し、更に、窓領域に無効電流が流れるのを防止するためにコンタクト層３２を高抵抗化したプロトン注入領域３３を、プロトン注入法によってコンタクト層３２のレーザ光出射端面側に形成している。
【００１６】
上記第２の半導体レーザ装置では、プロトン注入法を用いているが、プロトンの注入によって結晶に欠陥が入るため、結晶の欠陥が半導体レーザ装置の動作中に増殖して、半導体レーザ装置が劣化するという問題がある。一方、半導体レーザ装置の劣化を抑えるために弱いエネルギーを有するプロトンを注入すると、十分な電流非注入効果が得られないという問題もある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、出射端面の劣化を防止できると共に、出射端面近傍でのレーザ光の吸収を抑えてレーザ光の出射出力の低下を防止できる半導体レーザ装置およびこの半導体レーザ装置の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体レーザ装置は、
基板上に、
n型クラッド層と、活性層と、p型クラッド層と、p型中間バンドギャップ層とが順次積層され、
上記p型中間バンドギャップ層のレーザ光出射端面側の電流非注入領域に含まれる部分の上記基板側とは反対側の表面は、酸化されていて、上記p型中間バンドギャップ層の上記表面は、酸化物層であり、
上記p型中間バンドギャップ層の上記電流非注入領域以外の電流注入領域に含まれる部分上に形成されたp型キャップ層と、
上記酸化物層上および上記p型キャップ層上に形成されたp型コンタクト層と
を有することを特徴とする。
【００１９】
尚、この明細書においては、（AlｘGa１−ｘ）ｙIn１−ｙP（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）をAlGaInPと、GaｙIn１−ｙP（０≦ｙ≦１）をGaInPと、また、AlｘGa１−ｘAs（０≦ｘ≦１）をAlGaAsと夫々略記する場合がある。
【００２０】
また、この明細書では、上記各層の材料組成比を表わすｅ、ｆ、ｘ、ｙ、ｐ、ｑ、ｕおよびｖの値は、同じ層においても、層の深さによって変動してもよいことにする。例えば、上記p型（AlｘGa１−ｘ）ｙIn１−ｙPクラッド層を、p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P第１上クラッド層と、p型Ga０.６In０.４Pエッチングストップ層と、p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P上クラッド層とを順に積層することによって形成しても良い。ただし、このように上記p型（AlｘGa１−ｘ）ｙIn１−ｙPクラッド層を複数の層で構成した場合には、p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP（ただし、０≦ｐ≦ｘ、０≦ｑ≦１）中間バンドギャップ層のPの上限値であるｘの値は、p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層が積層される部分のp型（AlｘGa１−ｘ）ｙIn１−ｙPクラッド層が有しているｘの値として定義することにする（上記例の場合、ｘの値は０.７である）。
【００２１】
この発明の半導体レーザ装置によれば、上記p型中間バンドギャップ層表面上のレーザ光出射端面側の電流非注入領域に酸化物層が形成されるので、p型中間バンドギャップ層を除去しなくても電流非注入領域が良好な電流非注入特性を有することになる。したがって、電流非注入領域においてもp型中間バンドギャップ層を除去せずに残すことができるので、従来の半導体レーザ装置のように電流非注入領域のp型中間バンドギャップ層をエッチングするとき、同時にp型クラッド層がエッチングされることがなくて、p型クラッド層の厚さが電流非注入領域において減少することがない。したがって、レーザ光を活性層に閉じ込める機能が低下することがないので、出射端面近傍での光の吸収を抑えてレーザ光の出射出力の低下を防止することができる。
【００２２】
また、この発明の半導体レーザ装置によれば、電流非注入領域においてp型中間バンドギャップ層が除去されずに残っているので、リッジを形成するp型クラッド層がエッチングされることがない。したがって、p型クラッド層のリッジ形状が湾曲変形することがなくて、このリッジ形状を意図した形状に保つことができるので、レーザ光出射端面近傍での光の吸収を抑制して、レーザ光の出射出力の低下を防止することができる。
【００２３】
また、この発明の半導体レーザ装置の電流非注入領域は、プロトン注入法等の技術を用いずに形成されるので、半導体レーザ装置の結晶に欠陥が生じることを防止できる。
【００２４】
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記酸化物層の酸素濃度が、上記電流注入領域におけるp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層とp型AlｕGa１−ｕAsキャップ層との界面における酸素濃度よりも大きく、かつ、上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層とp型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層との界面における酸素濃度よりも大きいことを特徴としている。
【００２５】
上記実施形態によれば、上記酸化物層の酸素濃度は、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層と上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層との界面における酸素濃度および上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層と上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層との界面における酸素濃度よりも大きいので、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層と上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層との界面での電流の流れが、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層と上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層との界面での電流の流れおよび上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層と上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層との界面での電流の流れよりも小さくなる。したがって、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層と上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層との界面で電流の流れを確実に遮断して、大きな電流非注入効果を得ることができる。
【００２６】
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記酸化物層の酸素濃度が、１×１０２０ｃｍ−３以上であることを特徴としている。
【００２７】
上記実施形態において、酸化物層の酸素濃度が、１×１０２０ｃｍ−３以上（好ましくは３×１０２０ｃｍ−３以上）であれば、上記酸化物層によりp型AlGaInP中間バンドギャップ層に電流が流れることを充分に阻止できることが、本発明人によって実験により実証されている。したがって、酸素濃度が１×１０２０ｃｍ−３以上の酸化物層を、p型AlGaInP中間バンドギャップ層とp型AlGaAsコンタクト層の界面に形成することによって、十分な電流非注入効果を得ることができる。
【００２８】
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記電流注入領域におけるp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層とp型AlｕGa１−ｕAsキャップ層との界面の酸素濃度および上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層とp型AlｕGa１−ｕAsコンタクト層との界面の酸素濃度は、１×１０１９ｃｍ−３以下であることを特徴としている。
【００２９】
上記実施形態において、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層と上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層との界面の酸素濃度と、上記p型AlｕGa１−ｕAsキャップ層と上記p型AlｕGa１−ｕAsコンタクト層との界面の酸素濃度がともに１×１０１９ｃｍ−３以下（好ましくは３×１０１８ｃｍ−３以下）であれば、電流が上記酸素濃度を有する界面を容易に通過できることが、本発明人によって実験により実証されている。したがって、レーザ光を生成するために電流の供給が必要な電流注入領域に充分な電流を供給することができる。
【００３０】
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層は、p≦０.１の条件を満たすことを特徴としている。
【００３１】
上記実施形態によれば、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層のAl組成比pを０.１以下としたので、良好な成膜性およびエッチング時の制御性を維持することができる。また、上記中間バンドギャップ層にAlを混入したので、界面に酸化物層を生成し易くなる効果を大きく向上させることができる。もし、上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層のAl組成比pを０.４よりも大きくしたとすると、良好な成膜性およびエッチング時の制御性を維持することが困難になる。
【００３２】
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、電流非注入領域に対応する上記活性層の領域におけるレーザ光出射端面側の少なくとも一部を混晶化したことを特徴としている。
【００３３】
上記実施形態によれば、電流非注入領域に対応する上記活性層の領域におけるレーザ光出射端面側の少なくとも一部を混晶化したので、この混晶化を行った活性層のレーザ光出射端面側の少なくとも一部に、バンドギャップエネルギーの最低値が、混晶化されていない活性層のバンドギャップエネルギーの最大値よりも大きい窓領域を形成することができる。したがって、この窓領域は、エネルギーバンドギャップが広くて光が吸収されにくい構造になっているので、最大光出力の向上を図ることができると共に、窓領域を設けず電流非注入構造のみを用いたときに生じる電流・光出力特性のスイッチング現象も防止でき、かつ、低出力時のノイズの増大も防止できる。したがって、上記実施形態の半導体レーザ装置を、低出力動作と高出力動作を共に行うことができる光ディスク用半導体レーザ装置に適用することができる。
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記p型中間バンドギャップ層の上記電流非注入領域に含まれる部分の上記基板側とは反対側の表面の酸素濃度は、上記p型中間バンドギャップ層と上記p型キャップ層との界面における酸素濃度よりも大きいことを特徴としている。
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記p型中間バンドギャップ層の上記電流非注入領域に含まれる部分の上記基板側とは反対側の表面の酸素濃度が１×１０２０ｃｍ−３以上であることを特徴としている。
また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記n型クラッド層、上記活性層、および、上記p型クラッド層は、ＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、上記p型中間バンドギャップ層は、上記p型クラッド層よりもバンドギャップの小さいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなることを特徴としている。
【００３４】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
基板上に、n型クラッド層と、活性層と、p型クラッド層と、p型中間バンドギャップ層とが順次積層された半導体レーザ装置を製造する半導体レーザ装置の製造方法であって、
p型中間バンドギャップ層と、p型キャップ層とを同一成膜装置内で順次形成する中間バンドギャップ層およびキャップ層形成工程と、
上記中間バンドギャップ層およびキャップ層形成工程の後、電流非注入領域を生成するために上記p型キャップ層の一部の領域を除去するキャップ層除去工程と、
上記キャップ層除去工程で上記p型キャップ層の一部の領域を除去することにより露出した上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を酸化することにより、酸化物層を上記p型中間バンドギャップ層の表面に形成する酸化物層形成工程と、
上記キャップ層除去工程で除去されなかった上記p型キャップ層上および上記酸化物層形成工程で形成された上記酸化物層上に、p型コンタクト層を形成するコンタクト層形成工程と
を備えることを特徴としている。
【００３５】
この発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記キャップ層除去工程の後、酸化物層形成工程で、この上記キャップ層除去工程によって露出させられた上記p型中間バンドギャップ層上に、酸化物層を形成することによって電流非注入領域を適切に形成できる。したがって、この酸化物層によって、電流非注入領域へ電流が流れることを確実に阻止して、電流非注入領域の良好な電流非注入特性を確保できる。
【００３６】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記キャップ層除去工程でキャップ層が除去されていない電流注入領域に、連続成長の良好な界面を形成できるので、上記電流注入領域には低い電圧で電流が流れるようにすることができる。したがって、電流注入領域の良好な電流注入特性を確保できる。
【００３７】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を、分子線エピタキシ法で形成することを特徴としている。
【００３８】
上記実施形態によれば、上記p型AlGaAsコンタクト層を、分子線エピタキシ法（ＭＢＥ法）で形成するので、水素等の還元性を有するガスが用いられることがない。したがって、基板温度が低い状態でも上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層に確実に酸化物層を形成することができる。
【００３９】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を分子線エピタキシ法で形成する前に、過酸化水素水を含む溶液を用いてp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化させることを特徴としている。
【００４０】
上記実施形態によれば、上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を分子線エピタキシ法で形成する前に、過酸化水素水を含む溶液を用いて上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化させるので、液体に浸漬するだけの簡便な処理で、上記酸化物層を形成することができて、より確実に電流非注入領域の形成を図ることができる。
【００４１】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を分子線エピタキシ法で形成する前に、オゾン、酸素イオンまたは活性酸素（酸素ラジカル）のうちの少なくとも１つの雰囲気に曝してp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化することを特徴としている。
【００４２】
上記実施形態によれば、上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を分子線エピタキシ法で形成する前に、オゾン、酸素イオンまたは活性酸素のうちの少なくとも１つの雰囲気に曝して上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化するので、酸化性気体雰囲気に曝すだけの簡便な処理で、上記酸化物層を形成することができて、より確実に電流非注入領域の形成を図ることができる。
【００４３】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を分子線エピタキシ法で形成する前に、水蒸気を含む気体に曝してp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化することを特徴としている。
【００４４】
上記実施形態によれば、上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を分子線エピタキシ法で形成する前に、水蒸気を含む気体に曝して上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化するので、水蒸気を含む気体の雰囲気に曝すだけの簡便な処理で、上記酸化物層を形成することができて、より確実に電流非注入領域の形成を図ることができる。
【００４５】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を、有機金属気相成長法で形成することを特徴としている。
【００４６】
上記実施形態によれば、上記p型AlGaAsコンタクト層を、還元性ガスである水素を用いる有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）で形成するが、過酸化水素水等を使った表面酸化方法と併用したり、有機金属気相成長法を行うときの条件（基板の温度等）を変更することにより、有機金属気相成長法によっても良好な電流非注入特性を有する酸化物層を形成することができる。
【００４７】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を有機金属気相成長法で形成する前に、過酸化水素水を含む溶液を用いてp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化させることを特徴としている。
【００４８】
上記実施形態によれば、上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を有機金属気相成長法で形成する前に、過酸化水素水を含む溶液を用いて上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化させるので、液体に浸漬するだけの簡便な処理で、上記酸化物層を形成することができて、より確実に電流非注入領域の形成を図ることができる。
【００４９】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を有機金属気相成長法で形成する前に、オゾン、酸素イオンまたは活性酸素のうちの少なくとも１つの雰囲気に曝してp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化することを特徴としている。
【００５０】
上記実施形態によれば、上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を有機金属気相成長法で形成する前に、オゾン、酸素イオンまたは活性酸素のうちの少なくとも１つの雰囲気に曝して上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化するので、酸化性気体の雰囲気に曝すだけの簡便な処理で、上記酸化物層を形成することができて、より確実に電流非注入領域の形成を図ることができる。
【００５１】
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を有機金属気相成長法で形成する前に、水蒸気を含む気体に曝してp型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化することを特徴としている。
【００５２】
上記実施形態によれば、上記p型AlｖGa１−ｖAsコンタクト層を有機金属気相成長法で形成する前に、水蒸気を含む気体に曝して上記p型（AlpGa１−p）ｑIn１−ｑP中間バンドギャップ層の表面を酸化するので、水蒸気を含む気体の雰囲気に曝すだけの簡便な処理で、上記酸化物層を形成することができて、より確実に電流非注入領域の形成を図ることができる。
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上記p型コンタクト層を、分子線エピタキシ法で形成することを特徴とする。
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上記酸化物層形成工程において、上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を、過酸化水素水を含む溶液を用いて酸化する。
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上記酸化物層形成工程において、上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を、オゾン、酸素イオンまたは活性酸素のうちの少なくとも１つの雰囲気に曝して酸化する。
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上記酸化物層形成工程において、上記p型中間バンドギャップ層の領域の表面を、水蒸気を含む気体に曝して酸化する。
また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上記p型コンタクト層を、有機金属気相成長法で形成する。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００５４】
尚、以下の実施の形態において、
（AlｘGa１−ｘ）ｙIn１−ｙP（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）をAlGaInPと、
GaｙIn１−ｙP（０≦ｙ≦１）をGaInPと、
AlｘGa１−ｘAs（０≦ｘ≦１）をAlGaAsと
夫々記載する場合がある。
【００５５】
（第１実施形態）
図１（Ａ）〜図２（Ｃ）は、本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置が製造される過程を示す斜視図である。
【００５６】
以下に、第１実施形態の半導体レーザ装置およびその製造方法について説明する。
【００５７】
先ず、図１（Ａ）に示すように、分子線エピタキシ法（以下、ＭＢＥ法という）で、n型GaAs基板１００上に、n型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P下クラッド層１０１（厚さ１.５μｍ、キャリア濃度１×１０１８ｃｍ−３）と、４つのアンドープ（Al０.５Ga０.５）０.５In０.５P層の３つの間に３つのアンドープGaInP層（厚さ６ｎｍ）を挿入した活性層１０２と、p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P第１上クラッド層１０３（０.２μｍ、１.０×１０１８ｃｍ−３）と、p型Ga０.６In０.４Pエッチングストップ層１０４（８ｎｍ、１.０×１０１８ｃｍ−３）と、p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P上クラッド層１０５（０.８μｍ、１.３×１０１８ｃｍ−３）と、p型GaInP中間バンドギャップ層１０６（０.１μｍ、３×１０１８ｃｍ−３）と、p型GaAsキャップ層１０７（０.３μｍ、３×１０１８ｃｍ−３）とを順次形成する。
【００５８】
ここで、上記p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P上クラッド層１０５（０.８μｍ、１.３×１０１８ｃｍ−３）に、p型GaInP中間バンドギャップ層１０６（０.１μｍ、３×１０１８ｃｍ−３）とp型GaAsキャップ層１０７（０.３μｍ、３×１０１８ｃｍ−３）とを形成する工程は、中間バンドギャップ層およびキャップ層形成工程の一例となっている。
【００５９】
尚、この第１実施形態の半導体レーザ装置では、n型ドーパントはSiであり、p型ドーパントはBeとなっている。
【００６０】
次に、図１（Ｂ）に示すように、キャップ層１０７上に、レーザ光出射端面４５０,４５１を形成する領域に沿ってストライプ状に不純物拡散源としてのZnO（酸化亜鉛）層１３１を形成し、更に、キャップ層１０７とZnO層１３１上の全域にSiO２（酸化シリコン）層１３２を形成する。
【００６１】
次に、５２０℃で２時間のアニールを行って、ZnO層１３１からキャップ層１０７と上クラッド層１０５のレーザ光出射端面４５０,４５１側の領域にZnを拡散する。これにより、ZnO層１３１の下にある活性層１０２の量子井戸活性層とバリア層の混晶化を行い、活性層１０２の窓領域１０２Ｂを形成する。尚、この第１実施形態の半導体レーザ装置では、ZnO層１３１を、後にレーザ光出射面（前端面）およびレーザ光反射面（後端面）となる部分４５０,４５１から夫々３０μｍの幅になるように設けている。
【００６２】
次に、図１（Ｃ）に示すように、バッファードフッ酸でSiO２層１３２とZnO層１３１を除去した後、p型GaAsキャップ層１０７、p型GaInP中間バンドギャップ層１０６およびp型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P第２上クラッド層１０５をエッチングストップ層１０４が露出するまでストライプ状にエッチングし、リッジストライプ１１５を形成する。
【００６３】
次に、図２（Ａ）に示すように、エッチングストップ層１０４の上に、リッジストライプ部１１５の側面に接するようにn型Al０.５In０.５P電流阻止層１２０をＭＢＥ法で形成する。
【００６４】
次に、図２（Ｂ）に示すように、キャップ層除去工程と酸化物層形成工程を行う。すなわち、レジスト（図示せず）で電流注入領域Ａ（両出射端面より３０μｍ以上の距離を有する領域）をカバーし、電流非注入領域Ｂ（出射端面より３０μｍより小さい距離を有する領域）を、アンモニアと過酸化水素水と水の比率が、アンモニア：過酸化水素水：水＝２０：３０：５０で、２０℃の温度を有する混合溶液で３０秒エッチングすることにより、電流非注入領域Ｂのp型GaAsキャップ層１０７のカバーされなかった領域を除去する。その際、p型GaAsキャップ層１０７のカバーされなかった領域が除去されたことによって露出することになるp型GaInP中間バンドギャップ層１０６の露出面は、エッチングされないが、過酸化水素水の作用により酸化される。これにより、上記p型GaInP中間バンドギャップ層の露出面に酸化物層１０６Ａを形成する。尚、このキャップ層除去工程と酸化物層形成工程において、n型Al０.５In０.５P電流阻止層１２０は、上記エッチャントによってエッチングされず形状が保たれる。
【００６５】
最後に、図２（Ｃ）に示すコンタクト層形成工程を行う。すなわち、上記キャップ層除去工程で除去されなかったp型AlｕGa１−ｕAsキャップ層１０７上と、上記酸化物層形成工程において形成された酸化物層１０６Ａ上に、p型GaAsコンタクト層１２５（厚さ４μｍ）をＭＢＥ法によって半導体レーザ装置の表面全域に形成する。この際、基板温度を６２０℃とした。この基板温度では、p型GaInP中間バンドギャップ層１０６上のある程度の酸素が除去されずに残ることになる。
【００６６】
引き続いて、図３に示すように、ｎ側電極１２２とｐ側電極１２３を形成し、半導体レーザ装置を窓領域で共振器長９００μｍに劈開し、レーザ光出射部端面に６％程度の低反射率反射膜１２６のコーティングを行うと共に、レーザ光出射部と反対側の端面に９０％程度の高反射率反射膜１２７のコーティングを行って、第１実施形態の半導体レーザ装置を完成させる。尚、図３においては、図１および図２と同一な層に同一参照番号を付している。
【００６７】
上記半導体レーザ装置は、波長６５８ｎｍで発振し、ＣＷ（Continuous Wave）最大出力として１６５ｍＷが得られた。また、７０℃パルス１００ｍＷ（パルス幅１００ｎｓ、デューティー５０％）での動作において、平均で５０００時間以上の寿命が得られた。なお、電流非注入構造だけ設け、窓構造を省略した比較用半導体レーザ装置においては、ＣＷ最大出力として１３２ｍＷが得られたが、発振閾値電流近くで電流・光出力特性のスイッチング現象が生じ、かつ、低出力動作時のノイズが増大した。尚、スイッチング現象が生じると低出力動作が不安定になるので、書き込むときに高出力動作を行うと共に、読み込むときに低出力動作を行う光ディスク用レーザとしては適さないが、高出力動作のみを行う光ディスク用レーザとしては使用することができる。
【００６８】
次に、第１実施形態の半導体レーザ装置の電流非注入構造の作用効果を裏付けるため、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectroscopy）により、半導体レーザ装置の基板に垂直な方向の酸素密度の測定を行った。
【００６９】
図4は、リッジ幅を９００μｍと広くしたときの電流注入領域Ａおよび電流非注入領域Ｂに相当する部分の２次イオン質量分析法の測定結果である。図４に実線で示す電流非注入領域Ｂには、p型GaInP中間バンドギャップ層１０６とキャップ層１０７の間に、３×１０２０ｃｍ−３程度の大きな酸素密度を有する界面が存在しており、この界面が電流非注入領域Ｂの深くまで電流が浸入するのを阻止している。一方、図４に点線で示す電流注入領域Ａの最大の界面の酸素濃度は、キャップ層１０７とコンタクト層１２５の界面の酸素密度であり、高々３×１０１８ｃｍ−３程度である。したがって、電流注入領域Ａにおいては、電流を阻止する役割を果たす界面が低くて、電流が円滑に流れるようになっている。
【００７０】
更に、上記半導体レーザ装置の電流非注入構造の効果を確認するため、共振器長９００μｍ全体が電流注入領域Ａのみからなる半導体レーザ装置と、共振器長９００μｍ全体が電流非注入領域Ｂのみからなる半導体レーザ装置とを作成すると共に、これらの半導体レーザ装置の電圧−電流特性を測定した。図５に、半導体レーザ装置の電流−電圧特性結果を示す。図５に示すように、電流注入領域Ａのみからなる通常の半導体レーザ装置では、１７７ｍＡの電流が流れたときの動作電圧が２.９Ｖであったのに対し、電流非注入領域Ｂのみからなる半導体レーザ装置では、わずか１０ｍＡの電流を流すのに、４.２Ｖもの電圧を有し、電流非注入領域Ｂのみからなる半導体レーザ装置に良好な電流非注入構造が形成されていることがわかる。
【００７１】
また、図５に示す電流非注入領域Ｂ（２）は、p型コンタクト層の形成条件を変更して、電流非注入領域Ｂにおけるp型GaInP中間バンドギャップ層とキャップ層の界面の酸素濃度を、２次イオン質量分析法での測定で１×１０２０ｃｍ−３としたときの半導体レーザ装置の電圧−電流特性である。この半導体レーザ装置は、電圧３Ｖでの電流が９ｍＡと小さく、十分に電流非注入効果を有している。
【００７２】
また、図５に示す電流注入領域Ａ（２）は、p型コンタクト層の形成条件を更に変更して、電流注入領域Ａにおけるキャップ層とコンタクト層の界面の酸素密度および中間バンドギャップ層とキャップ層の界面の酸素濃度を、２次イオン質量分析法での測定で１×１０１９ｃｍ−３としたときの半導体レーザ装置の電圧−電流特性である。この半導体レーザ装置は、光出力１００ｍＷが得られる動作電流１７６ｍＡでの電圧が３.２Ｖであり、製品として利用できる条件である動作電圧３.３Ｖ以下の条件を満たしている。
【００７３】
上記第１実施形態の半導体レーザ装置によれば、p型GaInP中間バンドギャップ層１０６表面上のレーザ光出射端面側の電流非注入領域Ｂに酸化物層１０６Ａが形成されるので、この酸化物層１０６Ａの形成によって電流非注入領域Ｂにおけるp型GaInP中間バンドギャップ層１０６を除去しなくても十分な電流非注入効果を得ることができる。したがって、電流非注入領域Ｂにおいてp型GaInP中間バンドギャップ層１０６を除去せずに残すことができるので、従来の半導体レーザ装置のように電流非注入領域のp型GaInP中間バンドギャップ層をエッチングするとき、同時にp型AlGaInPクラッド層がエッチングされることがなくて、電流非注入領域Ｂにおけるp型AlGaInP上クラッド層１０５の厚さを、p型AlGaInP上クラッド層１０５が形成された状態に維持することができる。したがって、レーザ光を活性層１０２に閉じ込める機能が低下することがないので、出射端面近傍での光の吸収を抑えてレーザ光の出射出力の低下を防止することができる。
【００７４】
また、電流非注入領域Ｂにおいてp型GaInP中間バンドギャップ層１０６が除去されずに残っているので、リッジを形成するp型AlGaInP上クラッド層１０５がエッチングされることがない。したがって、p型AlGaInP上クラッド層１０５のリッジ形状が湾曲変形することがなくて、このリッジ形状を意図した形状に保つことができるので、レーザ光出射端面近傍での光の吸収を抑制して、レーザ光の出射出力の低下を防止することができる。
【００７５】
また、電流非注入領域を、プロトン注入法等の技術を用いずに形成するので、半導体レーザ装置の結晶に欠陥が生じることを防止できる。
【００７６】
また、電流非注入領域Ｂにおけるp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６とp型AlGaAsコンタクト層１２５との界面に形成された酸化物層１０６Ａの酸素濃度（３.０×１０２０ｃｍ−３程度）は、電流注入領域Ａにおけるp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６とp型AlGaAsキャップ層１０７との界面における酸素濃度（１.０×１０１８ｃｍ−３程度）よりも大きく、かつ、p型AlGaAsキャップ層１０７とp型AlGaAsコンタクト層１２５との界面における酸素濃度（３.０×１０１８ｃｍ−３程度）よりも大きいので、電流非注入領域Ｂにおけるp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６とp型AlGaAsコンタクト層１２５との界面での電流の流れが、電流注入領域Ａにおけるp型AlGaAsキャップ層１０７とp型AlGaAsコンタクト層１２５との界面での電流の流れよりも小さく、かつ、p型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６とp型AlGaAsキャップ層１０７との界面での電流の流れよりも小さくなる。したがって、電流非注入領域Ｂにおけるp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６とp型AlGaAsコンタクト層１２５との界面で電流の流れを確実に遮断でき、大きな電流非注入効果を得ることができる。
【００７７】
また、電流注入領域Ａにおけるp型AlGaInP中間バンドギャップ層とp型AlGaAsコンタクト層の界面に形成された酸化物層１０６Ａの酸素濃度を、１×１０２０ｃｍ−３以上（この実施形態例では、３.０×１０２０ｃｍ−３程度）にしているので、図５に示すように電流非注入領域Ｂに電流が流れることを充分に阻止でき、十分な電流非注入効果を得ることができる。
【００７８】
また、電流注入領域Ａにおけるp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６とp型AlGaAsキャップ層１０７との界面の酸素濃度（１.０×１０１８ｃｍ−３程度）を１×１０１９ｃｍ−３以下にすると共に、電流注入領域Ａにおけるp型AlGaAsキャップ層１０７とp型AlGaAsコンタクト層１２５との界面の酸素濃度（３.０×１０１８ｃｍ−３程度）も１×１０１９ｃｍ−３以下にしているので、図５に示すように、電流注入領域Ａに電流が流れることが、上記二つの界面によって妨げられることがない。したがって、レーザ光を生成するために電流の供給が必要な電流注入領域Ａに充分な電流を供給することができる。
【００７９】
また、上記電流非注入領域Ｂに対応する活性層１０２内を混晶化して、この混晶化を行った活性層１０２内にバンドギャップエネルギーが大きい窓領域１０２Ｂを形成したので、レーザ光の最大出力を向上させることができると共に、窓領域を設けず電流非注入構造のみを用いたときに生じる電流・光出力特性のスイッチングを防止でき、かつ、低出力時のノイズの増大も防止できる。したがって、上記第１実施形態の半導体レーザ装置を、低出力動作と高出力動作を共に行うことができる光ディスク用半導体レーザ装置に適用することができる。尚、上記第１実施形態の半導体レーザ装置では、電流非注入領域Ｂに対応する活性層１０２内の全領域を混晶化したが、活性層１０２内の混晶化する部分は、電流非注入領域Ｂに対応する活性層１０２の領域におけるレーザ光出射端面側の領域であっても良い。また、活性層１０２内の混晶化する部分は、電流非注入領域Ｂに対応する活性層１０２の全領域の部分に、この電流非注入領域Ｂに対応する活性層１０２の全領域に隣接すると共に、電流注入領域Ａに対応する活性層１０２の領域の一部分を加えた部分であっても良い。
【００８０】
また、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法によれば、キャップ層除去工程の後、酸化物層形成工程で、このキャップ層除去工程によって露出させられたp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６上に、酸化物層１０６Ａを形成することによって電流非注入領域Ｂを適切に形成できる。したがって、この酸化物層１０６Ａによって、電流非注入領域Ｂへ電流が流れることを確実に阻止して、電流非注入領域Ｂの良好な電流非注入特性を確保できる。
【００８１】
また、キャップ層除去工程でキャップ層１０７が除去されていない電流注入領域Ａに、連続成長の良好な界面を形成できるので、電流注入領域Ａには低い電圧で電流が流れるようにすることができる。したがって、電流注入領域Ａの良好な電流注入特性を確保できる。
【００８２】
また、p型AlGaAsコンタクト層１２５を、ＭＢＥ法で形成するので、水素等の還元性を有するガスが用いられることがない。したがって、電流非注入領域Ｂの酸化物層１０６Ａが水素等の還元作用で除去されることがなく、n型GaAs基板１００の温度が低い状態でも、電流非注入領域Ｂの表面に確実に酸化物層１０６Ａを形成することができる。
【００８３】
また、p型AlGaAsコンタクト層１２５を分子線エピタキシ法で形成する前に、過酸化水素水を含む溶液を用いてp型AlGaInP中間バンドギャップ層１０６の表面を酸化させたので、液体に浸漬するだけの簡便な処理で、酸化物層１０６Ａを形成することができて、より確実に電流非注入領域Ｂを形成することができる。
【００８４】
尚、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、アンモニアと過酸化水素と水を混同させた混合溶液を用いて３０秒のエッチング時間でp型GaAsキャップ層１０７の除去およびp型GaInP中間バンドギャップ層１０６表面の酸化を行ったが、硫酸と過酸化水素と水を混合させた混合溶液を用いてエッチングをしても類似の結果が得られる（例えば、溶液の混合比を硫酸：過酸化水素：水＝１：８：８とし、混合溶液の温度を２０℃にしたときには、２分のエッチング時間を要する）。
【００８５】
また、アンモニアと過酸化水素と水を混合させた混合溶液を用いて３０秒のエッチング時間でp型GaAsキャップ層１０７の除去およびp型GaInP中間バンドギャップ層１０６表面の酸化を行ったが、p型GaAsキャップ層１０７除去後もこの溶液に浸漬し続けるように、比較的長い時間エッチング（例えば、アンモニアと過酸化水素水と水との混合比がアンモニア：過酸化水素水：水＝２０：３０：５０で、温度が２０℃の混合溶液の場合、３分のエッチング）を行っても良く、この場合、酸化物層を確実に形成できる。
【００８６】
また、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法のコンタクト層のＭＢＥ成膜条件を、例えば、n型GaAs基板の温度を上げることによって変化させることもできるが、この場合、十分な電流非注入効果を保つため、紫外線により酸素オゾンを発生させてp型GaInP中間バンドギャップ層の表面の酸化を行っても良いし、あるいはプラズマ状の酸素イオンあるいは活性酸素（酸素ラジカル）を用いてp型GaInP中間バンドギャップ層の表面の酸化を行っても良い。また、基板温度を例えば４００℃〜６００℃の高温にすると共に、水蒸気を用いることによってp型GaInP中間バンドギャップ層の表面の酸化を行っても良い。
【００８７】
尚、上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、コンタクト層１２５の成膜方法としてＭＢＥ法を用いたが、これは、ＭＢＥ法においては還元性がある水素ガスが使用されず、かつ、n型GaAs基板１００の温度も比較的低温（６５０℃以下）であるため、電流非注入領域Ｂに形成された酸化物層１０６Ａが除去されにくいためである。
【００８８】
（第２実施形態）
図６（Ａ）〜図７（Ｃ）は、本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置が製造される過程を示す斜視図である。
【００８９】
以下に、第２実施形態の半導体レーザ装置およびその製造方法について説明する。
【００９０】
この第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、p型AlGaAsコンタクト層を成長させるのに有機金属気相成長法（以下、ＭＯＣＶＤ法という）を用いている。ＭＯＣＶＤ法の場合、還元性がある水素の雰囲気に曝すと共に、基板温度も高くなるため酸化物層を除去する働きが強くなるが、この第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、酸化物層形成工程を２段階で構成して、第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法の過酸化水素水を用いた1段階目の酸化物層形成工程に、酸素オゾンを用いた２段階目の酸化物層形成工程を付加することにより、充分な電流非注入効果が得られるようにしている。
【００９１】
以下に、第２実施形態の半導体レーザ装置の製造工程を順に説明する。
【００９２】
先ず、図６（Ａ）に示すように、n型GaAs基板２００上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、n型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P下クラッド層２０１（厚さ１.５μｍ、キャリア濃度０.７×１０１８ｃｍ−３）と、４つのアンドープ（Al０.５Ga０.５）０.５In０.５P層の間に３つのアンドープGaInP層（厚さ６ｎｍ）を挿入した活性層２０２と、p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P第１上クラッド層２０３（０.２μｍ、０.８×１０１８ｃｍ−３）と、p型Ga０.６In０.４Pエッチングストップ層２０４（８ｎｍ、０.８×１０１８ｃｍ−３）と、p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P上クラッド層２０５（０.８μｍ、１.０×１０１８ｃｍ−３）と、p型（Al０.１Ga０.９）０.５In０.５P中間バンドギャップ層２０６（０.１μｍ、２×１０１８ｃｍ−３）と、p型GaAsキャップ層２０７（０.３μｍ、２×１０１８ｃｍ−３）とを順次形成する。上記p型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P上クラッド層２０５に、p型（Al０.１Ga０.９）０.５In０.５P中間バンドギャップ層２０６と、p型GaAsキャップ層２０７とを形成する工程は、バンドギャップ層およびキャップ層形成工程の一例となっている。尚、この第２実施形態の半導体レーザ装置では、n型ドーパントはSiであり、p型ドーパントはZnとなっている。
【００９３】
次に、図６（Ｂ）に示すように、キャップ層２０７上に、レーザ光出射端面５５０,５５１を形成する領域に沿ってストライプ状に不純物拡散源としてのZnO層２３１を形成し、更に、キャップ層２０７上とZnO層２３１上の全域にSiO２層２３２を形成する。
【００９４】
次に、５２０℃で２時間のアニールを行って、ZnO層２３１からキャップ層２０７と上クラッド層２０５のレーザ光出射端面５５０,５５１側の領域にZnを拡散する。これにより、ZnO層２３１の下にある活性層２０２の量子井戸活性層とバリア層の混晶化を行い、活性層２０２の窓領域２０２Ｂを形成する。
【００９５】
次に、図６（Ｃ）に示すように、バッファードフッ酸でSiO２層２３２とZnO層２３１を除去し、p型GaAsキャップ層２０７、p型GaInP中間バンドギャップ層２０６およびp型（Al０.７Ga０.３）０.５In０.５P第２上クラッド層２０５をエッチングストップ層２０４が露出するまでストライプ状にエッチングし、リッジストライプ２１５を形成する。
【００９６】
次に、図７（Ａ）に示すように、エッチングストップ層２０４の上に、リッジストライプ部２１５の側面に接するようにn型Al０.５In０.５P電流阻止層２２０をＭＯＣＶＤ法で形成する。
【００９７】
次に、図７（Ｂ）に示すように、キャップ層除去工程と酸化物層形成工程を行う。この第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法とは異なり、酸化物層形成工程を以下に示すように二段階で構成する。すなわち、レジスト（図示せず）で電流注入領域Ａ（両出射端面より一定以上の距離を有する領域）をカバーし、電流非注入領域Ｂ（電流注入領域Ａに連なる出射端面側の領域）を、アンモニアと過酸化水素水と水の比率が、アンモニア：過酸化水素水：水＝２０：３０：５０で、２０℃の温度を有する混合溶液で３０秒エッチングして、電流非注入領域Ｂのp型GaAsキャップ層２０７を除去する。この電流非注入領域Ｂのp型GaAsキャップ層２０７を除去する工程は、キャップ層除去工程の一例となっている。このキャップ層除去工程を行う際、p型GaAsキャップ層２０７が除去されることによって露出することになるp型（Al０.１Ga０.９）０.５In０.５P中間バンドギャップ層２０６の露出面は、エッチングされないが、過酸化水素水の作用により酸化される。これにより、上記p型AlGaInP中間バンドギャップ層２０６の露出面に酸化物層２０６Ａの一部を形成する。この酸化物層２０６Ａの一部を形成する工程は、一段階目の酸化物層形成工程となっている。尚、このキャップ層除去工程と一段階目の酸化物層形成工程において、n型Al０.５In０.５P電流阻止層２２０は、上記エッチャントによってエッチングされず形状が保たれる。
【００９８】
上記キャップ層除去工程と一段階目の酸化物層形成工程の後、本第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、酸素雰囲気下で紫外線を照射することによりオゾンを発生させる装置を使用して、半導体レーザ装置の表面全体を１時間オゾン雰囲気に曝し酸化させる。その後、電流非注入領域Ｂをレジストで覆い、電流注入領域Ａの酸化物層の除去を、硫酸と過酸化水素と水を混同した混合溶液で行う。このオゾンを発生させる装置を使用して、半導体レーザ装置の表面全体を１時間オゾン雰囲気に曝し酸化させる工程は、二段階目の酸化物層形成工程となっている。そして、上記二段階で構成された酸化物層形成工程で、上記p型AlGaInP中間バンドギャップ層２０６の露出面に酸化物層２０６Ａを形成する。
【００９９】
最後に、図７（Ｃ）に示すコンタクト層形成工程で、p型GaAsコンタクト層２２５（厚さ４μｍ）を減圧ＭＯＣＶＤ法によって第２実施形態の半導体レーザ装置の表面全域に形成する。キャリアガスとしては水素を用い、原料としてTMGa（トリメチルガリウム）とAsH３（アルシン）を流す。この際、基板温度を７００℃とした。この基板温度では、p型GaInP中間バンドギャップ層２０６上の酸素はある程度除去されるものの、上記のようにオゾン処理を使用する二段階目の酸化物層形成工程を行ったため、酸化物層２０６Ａは、良好な電流非注入特性を示す１×１０２０ｃｍ−３程度の酸素濃度を有したままになっている。
【０１００】
最後に、図８に示すように、ｎ側電極２２２、ｐ側電極２２３を形成し、第２実施形態の半導体レーザ装置を窓領域で共振器長９００μｍに劈開し、レーザ光出射部端面に６％程度の低反射率反射膜２２６、レーザ光出射部と反対側の端面に９０％程度の高反射率反射膜２２７のコーティングを行うことにより、第２実施形態の半導体レーザ装置を完成させる。尚、図８においては、図６および図７と同一の層に同一参照番号を付している。
【０１０１】
更に、上記第２実施形態の半導体レーザ装置の電流非注入構造の効果を確認するため、第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法においても第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法と同様に、共振器長９００μｍ全体が電流注入領域Ａのみからなる半導体レーザ装置と、共振器長９００μｍ全体が電流非注入領域Ｂのみの半導体レーザ装置とを作成すると共に、これらの半導体レーザ装置の電圧−電流特性を測定した。図９に、第２実施形態の半導体レーザ装置の電流−電圧特性結果を示す。
【０１０２】
図９に示すように、第２実施形態の半導体レーザ装置においても、第１実施形態の半導体レーザ装置と同様に、図９に実線で示す電流注入領域Ａのみからなる半導体レーザ装置は、良好な電流注入特性を、また、図９に点線で示す電流非注入領域Ｂのみからなる半導体レーザ装置は、良好な電流非注入特性を有している。
【０１０３】
上記第２実施形態の半導体レーザ装置によれば、第１実施形態の半導体レーザ装置とは異なり、中間バンドギャップ層の組成比を（Al０.１Ga０.９）０.５In０.５Pとした。これは、Al組成を加えることにより、中間バンドギャップ層２０６の表面上の酸化を促進でき、還元性があるＭＯＣＶＤ成膜を用いても、酸化物層２０６Ａを安定に形成できるからである。中間バンドギャップ層は、バンドギャップをp型クラッド層とp型キャップ層の中間にする必要があることから、Al組成比をあまり多くすると電流注入領域Ａでの電流注入が阻害されて望ましくなく、Al組成比を０.４以下に好ましくは０.１以下にすることが望ましい。
【０１０４】
尚、上記第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、p型AlGaAsコンタクト層２２５を、還元性ガスである水素を用いるＭＯＣＶＤ法で形成したが、過酸化水素水等を使った表面酸化方法と併用したり、有機金属気相成長法を行うときの条件（基板の温度等）を変更することにより、有機金属気相成長法においても充分な酸化物層を形成でき、これにより電流非注入領域Ｂに充分な電流非注入構造を形成することができる。
【０１０５】
また、上記第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、過酸化水素を用いた表面酸化とオゾンを用いた表面酸化とを併用したが、かならずしも併用する必要はない。
【０１０６】
また、上記第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、紫外線により酸素オゾンを発生させて表面酸化を行ったが、プラズマ状の酸素イオンあるいは活性酸素（酸素ラジカル）を用いて表面酸化を行っても良い。
【０１０７】
また、上記第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、中間バンドギャップ層の表面酸化の方法として、紫外線により酸素オゾンを発生させる方法を用いたが、バンドギャップ層の表面酸化の方法として、中間バンドギャップ層の表面酸化の方法として、基板温度を例えば４００℃〜６００℃にすると共に、水蒸気を用いる方法を採用しても良い。
【０１０８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ装置は、上記p型中間バンドギャップ層表面上のレーザ光出射端面側の電流非注入領域に、酸化物層を形成することによって電流非注入領域を形成しているので、従来の半導体レーザ装置とは異なり、電流非注入領域においてp型中間バンドギャップ層が残ったままになっている。したがって、電流非注入領域のp型中間バンドギャップ層をエッチングするとき、同時にp型クラッド層がエッチングされることがなくて、p型クラッド層の厚さが電流非注入領域において減少することがないので、レーザ光を活性層に閉じ込める機能が低下することを抑制できて、出射端面近傍での光の吸収を抑えてレーザ光の出射出力の低下を防止することができる。
【０１０９】
また、この発明の半導体レーザ装置によれば、電流非注入領域においてp型中間バンドギャップ層が除去されずに残っているので、リッジを形成するp型クラッド層がエッチングされることがなくて、p型クラッド層のリッジ形状が湾曲変形することがない。したがって、このリッジ形状を意図した形状に保つことができるので、レーザ光出射端面近傍での光の吸収を抑制して、レーザ光の出射出力の低下を防止することができる。
【０１１０】
また、この発明の半導体レーザ装置によれば、電流非注入領域を、プロトン注入法等の技術を用いずに形成したので、半導体レーザ装置の結晶に欠陥が生じることを防止できる。
【０１１１】
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、キャップ層除去工程で露出させられた上記p型中間バンドギャップ層上に、酸化物層形成工程で、結晶的に不連続な界面である酸化物層を適切に形成して、電流非注入領域を適切に形成できる。したがって、この酸化物層よって、電流非注入領域へ電流が流れることを確実に阻止して、電流非注入領域の良好な電流非注入特性を確保できる。
【０１１２】
また、キャップ層除去工程でキャップ層がエッチングされない電流注入領域に、連続成長の良好な界面を形成できるので、上記電流注入領域には低い電圧でも電流を流すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図２】  図１（Ｃ）に続く半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図３】  上記第１実施形態の半導体レーザ装置の製造方法で製造された本発明の第１実施形態の半導体レーザ装置の斜視図である。
【図４】  上記第１実施形態の半導体レーザ装置の電流注入領域Ａおよび電流非注入領域Ｂの酸素濃度を示す図である。
【図５】  上記第１実施形態の半導体レーザ装置の電圧−電流特性を示す図である。
【図６】  本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図７】  図６（Ｃ）に続く半導体レーザ装置の製造方法を説明する図である。
【図８】  上記第２実施形態の半導体レーザ装置の製造方法で製造された本発明の第２実施形態の半導体レーザ装置の斜視図である。
【図９】  上記第２実施形態の半導体レーザ装置の電圧−電流特性を示す図である。
【図１０】  従来の第１の半導体レーザ装置の斜視図である。
【図１１】  上記第１の半導体レーザ装置の電圧−電流特性を示す図である。
【図１２】  上記第１の半導体レーザ装置の半導体接合界面によって電流が流れにくくなることを説明する図である。
【図１３】  上記第１の半導体レーザ装置の電流非注入領域の模式断面図である。
【図１４】  従来の第２の半導体レーザ装置の斜視図である。
【符号の説明】
１００,２００  基板
１０１,２０１  下クラッド層
１０２,２０２  活性層
１０２Ｂ,２０２Ｂ  窓領域
１０３,２０３  第１上クラッド層
１０４,２０４  エッチングストップ層
１０５,２０５  上クラッド層
１０６,２０６  中間バンドギャップ層
１０６Ａ,２０６Ａ  酸化物層
１０７,２０７  キャップ層
１２５,２２５  コンタクト層
Ａ  電流注入領域
Ｂ  電流非注入領域
【図１】
0003911461.tif 000002
【図２】
0003911461.tif 000003
【図３】
0003911461.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003911461.tif 000006
【図６】
0003911461.tif 000007
【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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