(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、複数の半導体レーザ層が並置されて成る半導体レーザ素子において、
互いに隣接する２つの半導体レーザ層の一方における最下層には、他方の半導体レーザ層におけるバッファ層と同時に形成されると共に、上記他方の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層が設けられており、
上記一方の半導体レーザ層における最下層に位置する上記共通バッファ層の層厚は、上記他方の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くなっている
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
半導体基板上に、複数の半導体レーザ層が並置されて成る半導体レーザ素子において、
上記各半導体レーザ層には、隣接する他の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層が設けられており、
上記隣接する半導体レーザ層の何れか一方に位置する上記共通バッファ層の層厚は、上記他の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くなっている
ことを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の半導体レーザ素子において、
上記他方の半導体レーザ層におけるバッファ層と同時に形成された上記共通バッファ層あるいは上記隣接する他の半導体レーザ層と共通する上記共通バッファ層は、ＧaＡsバッファ層であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項４】
半導体基板上に１回目の結晶成長によって最下に位置するバッファ層および最上に位置するコンタクト層を含む第１半導体レーザ層を形成する工程と、
上記第１半導体レーザ層の発光領域となる領域を除いた領域を、上記バッファ層の裏面側を残して上記バッファ層における厚さ方向の途中までエッチングによって除去することによって、上記第１半導体レーザ層と後に形成される第２半導体レーザ層とに共通すると共に、上記第１半導体レーザ層の領域と上記第２半導体レーザ層の形成領域とで層厚が異なる共通バッファ層を形成する工程と、
２回目の結晶成長によって上記第２半導体レーザ層を形成する工程と、
上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域を除いた領域を除去して、上記第１半導体レーザ層のコンタクト層を露出させる工程
を備えて、
複数の発光領域を有する半導体レーザ素子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５】
請求項４に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域を除いた領域を除去して、上記第１半導体レーザ層のコンタクト層を露出させる工程を行った後に、上記第１半導体レーザ層の発光領域となる領域と上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域との境界部分を、上記半導体基板が露出するまで除去して、上記第１半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層と上記第２半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層とを分離する工程
を備えたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
請求項４あるいは請求項５に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
少なくとも、上記第１半導体レーザ層の一部を上記共通バッファ層の裏面側を残して除去する工程および上記第２半導体レーザ層を形成する工程を繰り返して行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一つの半導体基板上に複数の半導体レーザが形成された半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスクの普及が進み、その記録フォーマットも多岐にわたってきている。異なる規格の光ディスクを光学的に読み取る場合には、異なる規格のレーザが必要である。例えば、ＣＤ(コンパクトディスク)とＤＶＤ(ディジタル多用途ディスク)との２種類の光ディスクを読み取るためには、発光波長が７８０nm付近の赤外レーザと発光波長が６５０nm付近の赤色レーザとが必要である。
【０００３】
その場合に、ピックアップの小型化や低価格化のために、一つのパッケージで二つの波長のレーザ光を放射することができる半導体レーザ素子の出現が求められている。
【０００４】
また、光ディスク以外にも、レーザビームプリンタや記録再型の光ディスクにおいて、一つのパッケージで二つの波長のレーザ、あるいは、同じ波長でも低出力用と高出力用との二種類のレーザを放射することができる半導体レーザ素子の出現が求められている。さらには、同じ波長で同じ出力の２ビームレーザも考えられる。
【０００５】
これらの要望に応じるために、二つの半導体レーザを一つの半導体基板上に集積する技術が開発されている。ところが、単一の半導体基板上に二つの異なる特性のレーザを形成する場合は、一度の結晶成長では実現できないことが多い。そのために、単一の半導体基板上に複数回の結晶成長を行なう方法が用いられる。すなわち、先に、半導体基板上に一方のレーザ構造を結晶成長し、それに重ねて他方のレーザ構造を成長形成し、先に成長したレーザ構造上に後から形成されたレーザ構造を除去するのである。その際に、先に結晶成長したレーザ構造に重ねて他方のレーザ構造を成長させる場合には、１回目に結晶成長したレーザ構造を部分的にエッチングして上記半導体基板を露出させ、その上に２回目の結晶成長を行うようにしている。
【０００６】
図８に、ＧaＡs基板１上に、ＡlＧaＡs系半導体レーザとＡlＧaＩnＰ系半導体レーザとの二つの半導体レーザを成長する場合における素子断面を示している。先ず、図８(a)に示すように、ｎ型ＧaＡs基板１上に、ｎ型ＧaＡsバッファ層２,ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層３,ＡlＧaＡsガイド層４,多重量子井戸活性層５,ｐ型ＡlＧaＡsガイド層６,ｐ型ＡlＧaＡsクラッド層７,ｐ型ＧaＡsコンタクト層(Ｚnドープ)８で成るＡlＧaＡs系半導体レーザ９が成長される。そして、ＡlＧaＡs系半導体レーザ９の一部の領域がエッチングによってＧaＡs基板１が露出するまで除去される。
【０００７】
そうした後に、図８(b)に示すように、全面にｎ型ＧaＡsバッファ層１１,ｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層１２,ＡlＧaＩnＰガイド層１３,多重量子井戸活性層１４,ＡlＧaＩnＰガイド層１５,ｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層１６,ｐ型ＧaＡsコンタクト層１７で成るＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ１８が成長される。
【０００８】
上述のように、１回目に結晶成長したＡlＧaＡs系半導体レーザ９を部分的にエッチングしてＧaＡs基板１を露出させた後に、その上に２回目の結晶成長を行うのである。その理由は、半導体基板まで除去しないと、２回目の結晶成長で形成されたレーザ構造に、１回目の成長界面と２回目の成長界面の２つ成長界面が含まれてしまうからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の単一の半導体基板上に複数回の結晶成長を行なう半導体レーザ素子の製造方法には、以下のような問題がある。すなわち、上述したように、１回目に結晶成長したＡlＧaＡs系半導体レーザ９を部分的にエッチングしてＧaＡs基板１を露出させるのであるが、その場合に硫酸系または塩酸系またはＮＨ3系エッチャントと、ＨＦ系エッチャントとを併用して、ＧaＡs基板１まで除去する。そして、露出したＧaＡs基板１の表面に２回目の結晶成長を行うようにしている。
【００１０】
ところが、上述のごとく上記半導体基板までエッチングした場合には、そのエッチング面での平坦性が低下して、２回目の結晶成長において、その平坦性の悪さが成長する結晶に影響し、成長された半導体レーザの特性面に悪影響を及ぼすという問題がある。特に、上記半導体レーザの活性層として、極薄膜の層の積み重ねである多重量子井戸層を使用する場合には、その膜厚の制御が非常に重要であるため、下地層の平坦性の悪さが多重量子井戸層の特性の悪化に非常に影響を与えることになる。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、２回目の結晶成長時における下地を平坦にして２回目に成長される半導体レーザの特性を改善できる複数の半導体レーザを有する半導体レーザ素子の製造方法、および、その製造方法で作成された半導体レーザ素子を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明の半導体レーザ素子では、互いに隣接する２つの半導体レーザ層の一方における最下層に、他方の半導体レーザ層におけるバッファ層と同時に形成されると共に、上記他方の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層を設けており、上記一方の半導体レーザ層における最下層に位置する上記共通バッファ層の層厚を、上記他方の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くしている。したがって、上記一方の半導体レーザ層は、上記他方の半導体レーザ層の共通バッファ層と同時に形成された共通バッファ層上に形成されることになる。
【００１３】
すなわち、先に形成される半導体レーザ層の共通バッファ層における後に形成される半導体レーザ層の領域にある部分を完全にエッチング除去する必要が無く、後に半導体レーザ層を成長する際における下地層の平坦性が保たれる。こうして、上記先に形成される半導体レーザ層のバッファ層をエッチング除去して上記半導体基板を露出させる場合に比して下地層の平坦性が改善され、上記後に形成される半導体レーザ層(特に活性層)の結晶の平坦性が改善される。
【００１４】
さらに、上記一方の半導体レーザ層の最下層に位置する上記共通バッファ層は、同時に形成された上記他方の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くなっている。したがって、上記他方の半導体レーザ層を形成した後に、上記一方の半導体レーザ層の形成領域を上記共通バッファ層の上層まで選択エッチングで除去した際に生ずる上記共通バッファ層表面の残差や異物が除去されて、上記一方の半導体レーザ層の成長界面品質が向上されている。
【００１５】
また、第２の発明の半導体レーザ素子では、各半導体レーザ層には、隣接する他の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層が設けられており、上記隣接する半導体レーザ層の何れか一方に位置する上記共通バッファ層の層厚は、上記他の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くなっている。したがって、互いに隣接する半導体レーザ層の何れか一方は、他方の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層上に形成することが可能になる。
【００１６】
その場合には、上記他方の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層における上記一方の半導体レーザ層の領域にある部分を完全にエッチングで除去する必要が無く、後に半導体レーザ層を成長する際における下地層の平坦性が保たれる。こうして、上記他方の半導体レーザ層のバッファ層をエッチング除去して上記半導体基板を露出させる場合に比して下地層の平坦性が改善され、上記一方の半導体レーザ層(特に活性層)の結晶の平坦性が改善される。
【００１７】
さらに、上記一方の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層は、上記他の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くなっている。したがって、上記他の半導体レーザ層を形成した後に、上記一方の半導体レーザ層の形成領域を上記共通バッファ層の上層まで選択エッチングで除去した際に生ずる上記共通バッファ層表面の残差や異物が除去されて、上記一方の半導体レーザ層の成長界面品質が向上されている。
【００１８】
また、第３の発明の半導体レーザ素子の製造方法では、１回目の結晶成長によって第１半導体レーザ層を形成した後に、この第１半導体レーザ層における発光領域となる領域を除いた領域を上記バッファ層の裏面側が残るように、上記バッファ層における厚さ方向の途中までエッチングによって除去して、上記第１半導体レーザ層と後に形成される第２半導体レーザ層とに共通すると共に、上記第１半導体レーザ層の領域と上記第２半導体レーザ層の形成領域とで層厚が異なる共通バッファ層を形成している。したがって、上記除去をエッチングで行うことによって、２回目の結晶成長で第２半導体レーザ層を成長する際における下地層の平坦性が保たれる。こうして、１回目に形成された第１半導体レーザ層のバッファ層をエッチング除去して上記半導体基板を露出させる場合に比して下地層の平坦性が改善され、上記２回目に形成される第２半導体レーザ層(特に活性層)の結晶の平坦性が改善される。
【００１９】
さらに、１回目の結晶成長によって形成された上記第１半導体レーザ層における発光領域となる領域を除いた領域を除去する際に、上記共通バッファ層における厚さ方向の途中まで除去している。したがって、上記共通バッファ層の上層まで選択エッチングで除去した際に生ずる上記バッファ層表面の残差や異物が除去されて、上記一方の半導体レーザ層の成長界面品質が向上される。
【００２０】
また、１実施例では、２回目の結晶成長によって形成された上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域を除いた領域を除去して、上記第１半導体レーザ層のコンタクト層を露出させた後に、上記第１半導体レーザ層の発光領域となる領域と上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域との境界部分を、上記半導体基板が露出するまで除去して、上記第１半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層と上記第２半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層とを分離するようにしている。したがって、上記第１の発明の半導体レーザ素子を形成することができる。
【００２１】
また、１実施例では、少なくとも、上記第１半導体レーザ層の一部を上記共通バッファ層の裏面側を残して除去する工程および上記第２半導体レーザ層を形成する工程を繰り返して行うようにしている。したがって、例えば、２回目の結晶成長によって形成された第２半導体レーザ層を１回目の結晶成長によって形成された第１半導体レーザ層と見なして、この第１半導体レーザ層(本来の第２半導体レーザ層)の一部を上記共通バッファ層を残して除去し、この残された上記共通バッファ層上に第２半導体レーザ層(本来の第３半導体レーザ層)を形成することによって、同一半導体基板上に３つの高特性で高信頼性を有する半導体レーザを形成することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。上述したように、ＧaＡs基板上にＡlＧaＡs系半導体レーザを形成し、その一部の領域をエッチング除去する際において、エッチング状態を詳細に観察した結果以下のようなことが分った。
【００２３】
すなわち、上記ＧaＡsバッファ層上のＡlＧaＡsクラッド層を、選択的にエッチング可能なエッチャントを用いてエッチングする場合、ＧaＡsバッファ層は全くエッチングされないため、エッチング面は平坦である。さらに、このＧaＡsバッファ層を除去してＧaＡs基板を露出するために、例えば硫酸系またはＮＨ3系のエッチャントでエッチングを行うと、表面の平坦性が悪化して行く。そして、その場合には、ＧaＡsバッファ層より下部方向(基板方向)にはＧaＡs層しかないため選択性のあるエッチャントは使えず、一旦低下した平坦性は回復することは出来ない。
【００２４】
したがって、上記半導体基板上への２回目の半導体レーザ形成のための結晶成長は、１回目の半導体レーザのバッファ層を完全に残した状態、あるいは、上記バッファ層を僅かに削り込んだ状態にしておき、その上に行なうこと有効なのである。
【００２５】
＜第１実施の形態＞
本実施の形態は、１回目に形成された半導体レーザのバッファ層を僅かに削り込んだ状態で残しておき、その上に２回目の半導体レーザ形成のための結晶成長を行なうものである。
【００２６】
図１及び図２は、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によって形成される半導体レーザ素子の各製造工程における断面を示す。先ず、図１(a)に示すように、ｎ型ＧaＡs基板２１上に、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２,ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３,ＡlＧaＡsガイド層２４,多重量子井戸活性層２５,ｐ型ＡlＧaＡsガイド層２６,ｐ型ＡlＧaＡsクラッド層２７およびｐ型ＧaＡsコンタクト層(Ｚnドープ)２８がＭＯＣＶＤ(有機金属気相成長)によって順次成長されて、上記第１半導体レーザ層の一例としてのＡlＧaＡs系半導体レーザ２９が形成される。
【００２７】
さらに、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９のｐ型ＧaＡsコンタクト層２８上には０.２μmの膜厚でノンドープＧaＡs保護層３０を成長させる。こうして、１回目の結晶成長が行われる。
【００２８】
次に、図１(b)に示すように、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９の一部の領域がエッチングによって除去されて、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２が残される。具体的には、先ず、硫酸系エッチャントによって、表面からｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３に届くまでエッチングを行なう。次に、ＨＦ系あるいは塩酸系のエッチャントによって、残りのｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３をエッチング除去する。以上のエッチャントではＧaＡsはエッチング出来ないため、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２表面でエッチングは停止する。そこで、引き続いて、硫酸系あるいはＮＨ3系のエッチャントによって、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２の表面を軽くエッチングするのである。
【００２９】
この場合に、上記ｎ型ＧaＡs基板２１上に残ったＡlＧaＡs系半導体レーザ２９におけるｐ型ＧaＡsコンタクト層２８の上には、ノンドープＧaＡs保護層３０が成長されている。したがって、上記２回目の半導体レーザ成長のために成長炉に基板を入れた際に、炉内の高温によってｐ型ＧaＡsコンタクト層２８から不純物Ｚnが蒸発して表面キャリア濃度が低下することが防止される。
【００３０】
次に、図１(c)に示すように、全面に、ｎ型ＧaＡsバッファ層３１,ｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３２,ＡlＧaＩnＰガイド層３３,多重量子井戸活性層３４，ＡlＧaＩnＰガイド層３５,ｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３６およびｐ型ＧaＡsコンタクト層３７がＭＯＣＶＤによって順次成長されて、上記第２半導体レーザ層の一例としてのＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８が形成される。こうして、２回目の結晶成長が行われる。尚、図１(c)においては、ＧaＡs基板２１上に成長されたＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８とＡlＧaＡs系半導体レーザ２９上に成長されたＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８との境界で、各層が直角に折れ曲がって垂直に延在するように描かれているが、実際にはなだらかな曲線を描くように形成される。
【００３１】
次に、図２(d)に示すように、後に形成されたＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８における先に形成されたＡlＧaＡs系半導体レーザ２９上に重なって形成されている領域と、ノンドープＧaＡs保護層３０とを、エッチングによって除去する。
【００３２】
具体的には、先ず、硫酸系エッチャントによって、上記ＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８のｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３２に届くまでエッチングを行なう。次に、塩酸系あるいはリン酸系のエッチャントによって、残りのｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３２をｎ型ＧaＡsバッファ層３１までエッチングする。この場合、選択性のあるエッチャントを用いているため、エッチングはｎ型ＧaＡsバッファ層３１上で停止する。引き続いて、硫酸系エッチャントあるいはＮＨ3系エッチャントによって、ｎ型ＧaＡsバッファ層３１およびノンドープＧaＡs保護層３０をエッチング除去して、ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９のｐ型ＧaＡsコンタクト層２８を露出させる。
【００３３】
さらに、上記ｎ型ＧaＡs基板２１上におけるＡlＧaＡs系半導体レーザ２９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８との境界部分がｎ型ＧaＡs基板２１が露出するまで除去されて、図２(e)に示すように、上記ｎ型ＧaＡs基板２１上に、ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８とが並んで配置された半導体レーザ素子が形成される。尚、この場合、ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８との境界部分に、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２を残すようにしても一向に構わない。
【００３４】
そうした後、図２(f)に示すように、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９のｐ型ＧaＡsコンタクト層２８およびｐ型ＡlＧaＡsクラッド層２７の途中までを、中央部を紙面に垂直方向に所定幅だけ残してエッチング除去して、上記中央部にストライプ状のリッジ部を形成する。同時に、ＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８のｐ型ＧaＡsコンタクト層３７およびｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層３６の途中までをエッチング除去して、中央部にストライプ状のリッジ部を形成する。そして、ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９のリッジ部上とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８のリッジ部上とに、ｐ型ＡuＺn/Ａu/Ｍo/Ａu電極３９,４０を形成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板２１の表面にｎ型ＡuＧe/Ｎi/Ｍo/Ａu電極４１を形成する。こうして、二つの発光部を有する半導体レーザ素子が形成されるのである。
【００３５】
尚、上述したように、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ２９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８との境界部分にｎ型ＧaＡsバッファ層２２を残した場合には、図３に示すような半導体レーザ素子が形成される。
【００３６】
このように、本実施の形態においては、ｎ型ＧaＡs基板２１上にＡlＧaＡs系半導体レーザ２９を形成した後、表面からｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３に届くまでエッチングを行ない、次にＧaＡsに対して選択性があるＨＦ系あるいは塩酸系のエッチャントによって、ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層２３をエッチング除去する。そうした後、硫酸系あるいはＮＨ3系のエッチャントによって、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２の表面を軽くエッチングするようにしている。
【００３７】
したがって、上記ｎ型ＧaＡs基板２１上に１回目に形成されたＡlＧaＡs系半導体レーザ２９のｎ型ＧaＡsバッファ層２２を僅かに削り込んだ状態で残しておくことによって、２回目にＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８を成長する際における下地層の平坦性を保つことができる。こうして、ｎ型ＧaＡsバッファ層２２をエッチング除去してｎ型ＧaＡs基板２１を露出させる場合に比して、下地層の平坦性を改善することができ、２回目に成長する特に活性層の結晶の平坦性を改善することができる。
【００３８】
すなわち、この実施例によれば、下地の平坦性の悪さに起因する２回目に成長形成されるＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ３８の特性の悪さを改善することができるのである。
【００３９】
尚、本実施の形態における変形例として、図４に示すように、ｎ型ＧaＡs基板２１上にＡlＧaＡs系半導体レーザ２９を形成した後に、このＡlＧaＡs系半導体レーザ２９の最上層であるｐ型ＧaＡsコンタクト層２８と同じＧaＡs系のノンドープＧaＡs保護層３０との間に、異なる組成であるＡlＧaＡs系のノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層４２を設けることもできる。
【００４０】
こうすることによって、図２(d)と同様にして、上記ノンドープＧaＡs保護層３３までを順次エッチング除去した後、ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層４２を除去する場合に、ＧaＡs層に対して選択性のあるＨＦ系あるいは塩酸系エッチャントを用いることによって、エッチングをｐ型ＧaＡsコンタクト層２８が露出した時点で停止させることができるようになる。すなわち、ｐ型ＧaＡsコンタクト層２８の厚みを厳密に制御することができ、所定のコンタクト特性を得ることができるのである。
【００４１】
＜第２実施の形態＞
本実施の形態は、１回目に形成された半導体レーザのバッファ層を完全に残しておき、その上に２回目の半導体レーザ形成のための結晶成長を行なうものである。
【００４２】
図５及び図６は、本実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法によって形成される半導体レーザ素子の各製造工程における断面を示す。先ず、図５(a)に示すように、ｎ型ＧaＡs基板５１上に、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２,ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層５３,ＡlＧaＡsガイド層５４,多重量子井戸活性層５５,ｐ型ＡlＧaＡsガイド層５６,ｐ型ＡlＧaＡsクラッド層５７およびｐ型ＧaＡsコンタクト層(Ｚnドープ)５８がＭＯＣＶＤによって順次成長されてＡlＧaＡs系半導体レーザ５９が形成される。
【００４３】
さらに、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のｐ型ＧaＡsコンタクト層５８上には膜厚が０.１μmのノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０および膜厚が０.２μmのノンドープＧaＡs保護層６１を成長させる。こうして、１回目の結晶成長が行われる。
【００４４】
次に、図５(b)に示すように、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９の一部の領域におけるｎ型ＡlＧaＡsクラッド層５３までがエッチングによって除去されて、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２が露出される。具体的には、先ず、硫酸系エッチャントによって、ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層５３に届くまでエッチングを行なう。次に、ＨＦ系あるいは塩酸系のエッチャントによって、残りのｎ型ＡlＧaＡsクラッド層５３をエッチング除去する。以上のエッチャントではＧaＡsはエッチング出来ないために、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２の表面でエッチングは停止する。こうして、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２が露出されるのである。
【００４５】
次に、図５(c)に示すように、全面に、ｎ型ＧaＡsバッファ層６２,ｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層６３,ＡlＧaＩnＰガイド層６４,多重量子井戸活性層６５，ＡlＧaＩnＰガイド層６６,ｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層６７およびｐ型ＧaＡsコンタクト層６８がＭＢＥ(分子線エピタキシー)法によって順次成長されてＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９が形成される。こうして、２回目の結晶成長が行われる。
【００４６】
次に、図６(d)に示すように、後に形成されたＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９における先に形成されたＡlＧaＡs系半導体レーザ５９上に重なって形成されている領域と、ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０及びノンドープＧaＡs保護層６１とを、エッチングによって除去する。
【００４７】
具体的には、先ず、硫酸系エッチャントによって、上記ＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９のｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層６３に届くまでエッチングを行なう。次に、塩酸系あるいはリン酸系のエッチャントによって、残りのｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層６３をｎ型ＧaＡsバッファ層６２までエッチングする。この場合、選択性のあるエッチャントを用いているため、エッチングはｎ型ＧaＡsバッファ層６２上で停止する。引き続いて、硫酸系あるいはＮＨ3系のエッチャントによって、ｎ型ＧaＡsバッファ層６２及びノンドープＧaＡs保護層６１をエッチング除去する。この場合、硫酸系あるいはＮＨ3系エッチャントを使用するために、エッチングはノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０が露出した時点で停止する。続いて、ＨＦ系あるいは塩酸系エッチャントによって、ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０を除去する。こうして、ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のｐ型ＧaＡsコンタクト層５８を露出させる。
【００４８】
さらに、上記ｎ型ＧaＡs基板５１上におけるＡlＧaＡs系半導体レーザ５９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９との境界部分がｎ型ＧaＡs基板５１が露出するまで除去されて、図６(e)に示すように、上記ｎ型ＧaＡs基板５１上に、ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９とが並んで配置された半導体レーザ素子が形成される。尚、この場合、ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９との境界部分に、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２を残すようにしても一向に構わない。
【００４９】
そうした後、図６(f)に示すように、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のｐ型ＧaＡsコンタクト層５８およびｐ型ＡlＧaＡsクラッド層５７の途中までをエッチング除去してリッジ部を形成する。同時に、上記ＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９のｐ型ＧaＡsコンタクト層６８およびｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層６７の途中までをエッチング除去してリッジ部を形成する。そして、ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のリッジ部上とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９のリッジ部上とに、ｐ型ＡuＺn/Ａu/Ｍo/Ａu電極７０,７１を形成する。さらに、ｎ型ＧaＡs基板５１の表面にｎ型ＡuＧe/Ｎi/Ｍo/Ａu電極７２を形成する。こうして、二つの発光部を有する半導体レーザ素子が形成されるのである。
【００５０】
尚、上述したように、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９とＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９との境界部分にｎ型ＧaＡsバッファ層５２を残した場合には、図７に示すような半導体レーザ素子が形成される。
【００５１】
このように、本実施の形態においては、ｎ型ＧaＡs基板５１上にＡlＧaＡs系半導体レーザ５９を形成した後、表面からｎ型ＡlＧaＡsクラッド層５３に届くまでエッチングを行ない、次にＧaＡsに対して選択性があるＨＦ系あるいは塩酸系のエッチャントによって、ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層５３をエッチング除去するようにしている。
【００５２】
したがって、上記ｎ型ＧaＡs基板５１上に１回目に形成されたＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のｎ型ＧaＡsバッファ層５２を完全に残しておくことができ、２回目にＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９を成長する際における下地層の平坦性を保つことができる。こうして、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２をエッチング除去してｎ型ＧaＡs基板５１を露出させる場合に比して、下地層の平坦性を改善することができ、２回目に成長する特に活性層の結晶の平坦性を改善することができるのである。
【００５３】
すなわち、この実施例によれば、下地の平坦性の悪さに起因する２回目に成長形成されるＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９の特性の悪さを改善することができるのである。
【００５４】
さらに、上記１回目に成長形成されたＡlＧaＡs系半導体レーザ５９の最上層であるｐ型ＧaＡsコンタクト層５８と同じＧaＡs系のノンドープＧaＡs保護層６１との間に、異なる組成であるＡlＧaＡs系のノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０を設けている。したがって、ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０を除去する場合に、ＧaＡs層に対して選択性のあるＨＦ系あるいは塩酸系エッチャントを用いることによって、エッチングをｐ型ＧaＡsコンタクト層５８が露出した時点で停止させることができる。すなわち、ｐ型ＧaＡsコンタクト層５８の厚みを厳密に制御することができ、所定のコンタクト特性を得ることができるのである。
【００５５】
尚、上記第２実施の形態においては、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のｎ型ＧaＡsバッファ層５２と、その上に形成されているＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９のｎ型ＧaＡsバッファ層６２とは、同じ結晶組成である。したがって、このような場合には、上記第２半導体レーザ層用のｎ型ＧaＡsバッファ層６２の成長を省略して、２回目の結晶成長を簡素化しても差し支えない。
【００５６】
また、上記第２実施の形態においては、上記ＡlＧaＡs系半導体レーザ５９のｐ型ＧaＡsコンタクト層５８上に、ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０とノンドープＧaＡs保護層６１とを成長させている。しかしながら、上記第１実施の形態のごとく、ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層６０の形成を省略しても構わない。
【００５７】
また、上記各実施の形態においては、同一の半導体基板上に２つの半導体レーザ層を形成する場合を例に説明したが、各実施の形態において説明した工程を組み合せ繰り返して、同一の半導体基板上に３つ以上の半導体レーザ層を形成することも可能である。例えば、図６(d)においてＡlＧaＡs系半導体レーザ５９上のＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９を除去する際に、ｎ型ＧaＡs基板５１の上のＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９の一部の領域を、ｎ型ＧaＡsバッファ層５２あるいはｎ型ＧaＡsバッファ層６２を残して除去する。以後、２回目に形成されたＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ６９を１回目に形成された半導体レーザ層であると見なして、図５(c)〜図６(f)を行えば、同一ｎ型ＧaＡs基板５１上に３つの半導体レーザ層を形成することができるのである。
【００５８】
また、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、成長方法や結晶組成や導電型等は種々組み合わせても一向に差し支えない。
【００５９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、第１の発明の半導体レーザ素子は、互いに隣接する２つの半導体レーザ層の一方における最下層には、他方のバッファ層と同時に形成されると共に、上記他方の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層を設けるので、上記他方の半導体レーザ層を先に形成することによって、この先に形成される半導体レーザ層の上記共通バッファ層における上記後に形成される半導体レーザ層の領域にある部分を完全にエッチング除去する必要が無くなる。したがって、後に半導体レーザ層を成長する際における下地層の平坦性を保つことができ、上記先に形成される半導体レーザ層のバッファ層をエッチング除去して上記半導体基板を露出させる場合に比して、下地層の平坦性を改善することができる。
【００６０】
さらに、上記一方の半導体レーザ層の最下層に位置する上記共通バッファ層を、同時に形成された上記他方の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くしているので、上記他方の半導体レーザ層を形成した後に、上記一方の半導体レーザ層の形成領域を上記共通バッファ層の上層まで選択エッチングで除去した際に生ずる上記共通バッファ層表面の残差や異物を除去して、上記一方の半導体レーザ層の成長界面品質を向上することができる。
【００６１】
また、第２の発明の半導体レーザ素子は、各半導体レーザ層には、隣接する他の半導体レーザ層と共通する共通バッファ層を設けるので、互いに隣接する半導体レーザ層の何れか一方を他方の半導体レーザ層と共通する上記共通バッファ層上に形成する場合には、上記共通バッファ層における上記一方の半導体レーザ層の領域にある部分を完全にエッチングで除去する必要が無くなる。したがって、後に半導体レーザ層を成長する際における下地層の平坦性を保つことができ、上記他方の半導体レーザ層のバッファ層をエッチング除去して上記半導体基板を露出させる場合に比して、下地層の平坦性を改善することができる。
【００６２】
さらに、上記一方の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層を、上記他の半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層の層厚よりも薄くしているので、上記他の半導体レーザ層を形成した後に、上記一方の半導体レーザ層の形成領域を上記共通バッファ層の上層まで選択エッチングで除去した際に生ずる上記バッファ層表面の残差や異物を除去して、上記一方の半導体レーザ層の成長界面品質を向上することができる。
【００６３】
すなわち、上記第１,第２の発明の発明によれば、上記後に形成される半導体レーザ層(特に活性層)の結晶の平坦性を改善して特性の向上を図ることができるのである。
【００６４】
また、第３の発明の半導体レーザ素子の製造方法は、１回目の結晶成長によってバッファ層を含む第１半導体レーザ層を形成した後、この第１半導体レーザ層における発光領域となる領域を除いた領域を上記バッファ層の裏面側を残して、上記バッファ層における厚さ方向の途中までエッチングによって除去して、上記第１半導体レーザ層と後に形成される第２半導体レーザ層とに共通すると共に、上記第１半導体レーザ層の領域と上記第２半導体レーザ層の形成領域とで層厚が異なる共通バッファ層を形成するので、上記除去をエッチングで行うことによって、２回目の結晶成長で第２半導体レーザ層を成長する際における下地層の平坦性を保つことができる。
【００６５】
さらに、１回目の結晶成長によって形成された上記第１半導体レーザ層における発光領域となる領域を除いた領域を除去する際に、上記共通バッファ層における厚さ方向の途中まで除去するので、上記共通バッファ層の上層まで選択エッチングで除去した際に生ずる上記バッファ層表面の残差や異物を除去して、上記一方の半導体レーザ層の成長界面品質を向上させることができる。
【００６６】
また、１実施例では、２回目の結晶成長によって形成された上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域を除いた領域を除去して、上記第１半導体レーザ層のコンタクト層を露出させた後に、上記第１半導体レーザ層の発光領域となる領域と上記第２半導体レーザ層の発光領域となる領域との境界部分を、上記半導体基板が露出するまで除去して、上記第１半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層と上記第２半導体レーザ層に位置する上記共通バッファ層とを分離するので、上記第１の発明の半導体レーザ素子を形成することができる。
【００６７】
すなわち、上記第３の発明の発明によれば、上記１回目に形成された第１半導体レーザ層のバッファ層をエッチング除去して上記半導体基板を露出させる場合に比して、下地層の平坦性を改善することができる。したがって、上記２回目に形成される第２半導体レーザ層(特に活性層)における結晶の平坦性を改善して、特性の向上を図ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の半導体レーザ素子の製造方法によって形成される半導体レーザ素子の各製造工程における断面図である。
【図２】  図１に続く各製造工程における断面図である。
【図３】  図１および図２に示す半導体レーザ素子の製造方法によって形成された半導体レーザ素子における他の例を示す断面図である。
【図４】  図１に示す半導体レーザ素子の製造方法の変形例を示す断面図である。
【図５】  図１および図２とは異なる半導体レーザ素子の製造方法によって形成される半導体レーザ素子の各製造工程における断面図である。
【図６】  図５に続く各製造工程における断面図である。
【図７】  図５および図６に示す半導体レーザ素子の製造方法によって形成された半導体レーザ素子における他の例を示す断面図である。
【図８】  基板上に二つの半導体レーザを従来の方法によって成長する場合の素子断面図である。
【符号の説明】
２１,５１…ｎ型ＧaＡs基板、
２２,３１,５２,６２…ｎ型ＧaＡsバッファ層、
２３,５３…ｎ型ＡlＧaＡsクラッド層、
２４,５４…ＡlＧaＡsガイド層、
２５,３４,５５,６５…多重量子井戸活性層、
２６,５６…ｐ型ＡlＧaＡsガイド層、
２７,５７…ｐ型ＡlＧaＡsクラッド層、
２８,３７,５８,６８…ｐ型ＧaＡsコンタクト層、
２９,５９…ＡlＧaＡs系半導体レーザ、
３０,６１…ノンドープＧaＡs保護層、
３２,６３…ｎ型ＡlＧaＩnＰクラッド層、
３３,３５,６４,６６…ＡlＧaＩnＰガイド層、
３６,６７…ｐ型ＡlＧaＩnＰクラッド層、
３８,６９…ＡlＧaＩnＰ系半導体レーザ、
３９,４０,７０,７１…ｐ型ＡuＺn/Ａu/Ｍo/Ａu電極、
４１,７２…ｎ型ＡuＧe/Ｎi/Ｍo/Ａu電極、
４２,６０…ノンドープＡlＧaＡsエッチング停止層。
【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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