(57)【要約】【課題】埋め込み再成長型の端面窓構造を形成する工程における不純物の拡散を抑制して、半導体レーザの出力特性の向上、及び出射端面の劣化を回避する。【解決手段】基板１１の上に第１クラッド層１２、第１光ガイド層１３、活性層１４、第２光ガイド層１５、及び第２クラッド層１６を含む積層構造を結晶成長させる工程と、積層構造の一部をエッチングにより除去して開口部を形成する工程と、開口部に活性層より禁制帯幅が大きな材料からなる結晶を埋め込み成長させて埋め込み成長部１９ｂを形成する工程と、光導波路を形成する工程と、埋め込み成長部をへき開面が通るようにへき開することにより、出射端面を形成する工程とを含む。埋め込み成長部を形成する工程において、結晶の成長を、開口部の側壁面から進行し、且つ開口部を除く領域の表面から進行し難い条件により行う。【選択図】図３Ｃｂ
2009170658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ストライプ状の光導波路と、前記光導波路の少なくとも一端によって形成される出射端面とを有する半導体レーザ装置の製造方法であって、
基板の上に第１クラッド層、第１光ガイド層、活性層、第２光ガイド層、及び第２クラッド層を含む積層構造を結晶成長させる工程と、
前記積層構造の一部をエッチングにより除去して開口部を形成する工程と、
前記開口部に前記活性層より禁制帯幅が大きな材料からなる結晶を埋め込み成長させて埋め込み成長部を形成する工程と、
前記光導波路を形成する工程と、
前記埋め込み成長部をへき開面が通るようにへき開することにより、前記出射端面を形成する工程とを含み、
前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記結晶の成長を、前記開口部の側壁面から進行し、且つ前記開口部を除く領域の表面から進行しない条件により行うことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
前記開口部の側壁面は、｛１０−１０｝面、或いは｛１０−１１｝面、或いは｛１０−１２｝面、或いは｛１１−２０｝面、或いは｛１１−２１｝面、或いは｛１１−２２｝面である請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記開口部の側壁面の各々を起点として成長する結晶の先端面の結合部により高密度欠陥領域が形成され、
前記光導波路を形成する工程において、前記光導波路を、前記埋め込み成長部の共振器方向における対称中心からずらして形成し、
前記出射端面を形成する工程における前記へき開を、前記へき開面が前記高密度欠陥領域を含まない位置で行う請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項４】
前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記開口部の側壁面の各々を起点として成長する結晶の先端面の結合部により高密度欠陥領域が形成され、
前記光導波路を形成する工程において、前記光導波路を、少なくとも一方の端部が前記高密度欠陥領域を含まない領域に位置するように形成する請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記結晶の成長を、有機窒素原料を用いて行う請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記埋め込み成長部を形成する工程において、一般式がＡｌＸＩｎＹＧａ（１−Ｘ−Ｙ）Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＝１）で表される材料の結晶からなる前記埋め込み成長部を形成する請求項１に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、共振器端面に埋め込み再成長型の窓構造を有する半導体レーザ装置の製造方法に関し、特に埋め込み再成長の工程に起因する装置特性の劣化の改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
端面発光型の半導体レーザにおける共振器端面の窓構造（以下、「端面窓構造」或いは「窓構造」と言う。）とは、半導体レーザの光出射端面を工夫して、出力または共振させるべき光が端面近傍で吸収されない様にした構造のことを言う。この端面窓構造を適用することにより、共振器の光出射端面の光学的破壊（ＣＯＤ）が生じる光出力レベルを向上させることができ、その結果、高温または高出力状態における素子の信頼性の向上や出力性能の向上などを図ることができる。
【０００３】
この様な端面窓構造を工夫した素子構造としては、例えば特許文献１、あるいは特許文献２に開示されている素子構造などが一般にも広く知られている。
【０００４】
特許文献１には、亜鉛（Ｚｎ）などの不純物を添加することにより、端面付近のバンドギャップエネルギーを拡大する手法が開示されている。不純物を添加するためのイオン注入法は、不純物元素をイオン注入した後に熱処理することにより、活性層の一部を無秩序化する方法である。拡散法は、活性層と混合することにより活性層を無秩序化する無秩序化材料を、端面窓部となる部分の上部に形成した後、熱処理により無秩序化材料を拡散させて活性層の一部を無秩序化する方法である。
【０００５】
特許文献２には、再成長を用いて端面窓構造を形成する埋め込み再成長型の端面窓構造が提案されている。近年注目されているアルミニウムインジウムガリウムナイトライド（ＡｌＩｎＧａＮ）系材料を用いた窒化物系半導体レーザ装置については、図１に示すような手法が開示されている。
【０００６】
同図は、半導体レーザ装置の共振器方向における断面を示す。例えば、基板１０１上に、バッファー層１０２、ｎ型窒化物半導体層１０３、活性層１０４、ｐ型窒化物半導体層１０５を順次積層して半導体レーザ構造を形成する。次に、ｐ型窒化物半導体層１０５の最表面をＳｉＯ２などの保護膜１０６で覆う。その後、フォトリソグラフィーを用いて保護膜１０６の一部を開口する。次に、保護膜１０６の開口を通して、ｐ型窒化物半導体層１０５からｎ型窒化物半導体層１０３までをエッチングすることにより、溝部１０７を形成する。この溝部１０７の位置は、共振器の一方の端部に対応する。その後、保護膜１０６をマスクとして用いて、埋め込み再成長により溝部１０７を埋め込むことにより、端面窓構造１０８を形成する。さらに、端面窓構造１０８の位置の紙面に直交する面で劈開することにより、端面窓構造を有する共振器の端面を形成する。
【特許文献１】特開２００１−２１０９０７号公報
【特許文献２】特開２００３−６０２９８号公報
【非特許文献１】Ｔ．Ｔａｋｉｚａｗａ， Ｊ．Ｓｈｉｍｉｚｕ， Ｔ． Ｕｅｄａ；  Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ， Ｖｏｌｕｍｅ ３６， Ｉｓｓｕｅ ４， ｐｐ．４０３−４０８， ２００７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、発明者らが実験を行ったところ、上記従来の埋め込み再成長型の端面窓構造の形成法の場合であっても、半導体レーザの出力特性の向上、及び出射端面劣化の抑制は困難であった。
【０００８】
それは、端面窓を形成する埋め込み再成長時に、端面窓として埋め込む領域以外の領域、例えば、ｐ型窒化物半導体層１０５上に成膜されないように形成したＳｉＯ２などの保護膜１０６から、Ｓｉが不純物として拡散し、端面窓膜として成膜した結晶がｎ型半導体になるためである。これにより、不純物準位による光吸収が起こってしまい、端面窓構造としての機能が十分に得られなかったり、端面窓部を通してリーク電流が流れ、デバイスに悪影響を及ぼしたりすることが判った。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題を解決することを目的とし、埋め込み再成長型の端面窓構造を形成する工程における不純物の拡散を抑制して、半導体レーザの出力特性の向上、及び出射端面の劣化を回避することが可能な半導体レーザ装置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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、ストライプ状の光導波路と、前記光導波路の少なくとも一端によって形成される出射端面とを有する半導体レーザ装置の製造方法であって、基板の上に第１クラッド層、第１光ガイド層、活性層、第２光ガイド層、及び第２クラッド層を含む積層構造を結晶成長させる工程と、前記積層構造の一部をエッチングにより除去して開口部を形成する工程と、前記開口部に前記活性層より禁制帯幅が大きな材料からなる結晶を埋め込み成長させて埋め込み成長部を形成する工程と、前記光導波路を形成する工程と、前記埋め込み成長部をへき開面が通るようにへき開することにより、前記出射端面を形成する工程とを含む。前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記結晶の成長を、前記開口部の側壁面から進行し、且つ前記開口部を除く領域の表面から進行しない条件により行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、活性層より禁制帯幅が大きい材料を埋め込む成長において、成長方向は溝部の側壁から進行し、溝部の底部及び、溝部以外の領域の表面から実質的に進行しないようにすることで、従来必要であった保護膜を必要としなくなる。これにより、保護膜からの不純物の拡散による窓機能低下及び、端面窓部を通してのリーク電流問題を解決することができ、出力特性の向上及び、素子寿命に優れた半導体レーザ装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１３】
すなわち、前記開口部の側壁面は、｛１０−１０｝面、或いは｛１０−１１｝面、或いは｛１０−１２｝面、或いは｛１１−２０｝面、或いは｛１１−２１｝面、或いは｛１１−２２｝面とすることができる。
【００１４】
また、前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記開口部の側壁面の各々を起点として成長する結晶の先端面の結合部により高密度欠陥領域が形成され、前記光導波路を形成する工程において、前記光導波路を、前記埋め込み成長部の共振器方向における対称中心からずらして形成し、前記出射端面を形成する工程における前記へき開を、前記へき開面が前記高密度欠陥領域を含まない位置で行うことが好ましい。
【００１５】
また、前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記開口部の側壁面の各々を起点として成長する結晶の先端面の結合部により高密度欠陥領域が形成され、前記光導波路を形成する工程において、前記光導波路を、少なくとも一方の端部が前記高密度欠陥領域を含まない領域に位置するように形成することが好ましい。
【００１６】
高密度欠陥領域に光導波路を形成すると、光吸収が起こり共振器端面の発熱につながる。それにより、レーザ素子の寿命が短くなってしまう。つまり、光導波路の形成位置を、端面窓膜の結合部に存在する高密度欠陥領域を含まない領域に設定することにより、端面窓部の発熱を抑え且つレーザ素子劣化を回避することが可能となる。
【００１７】
また、前記埋め込み成長部を形成する工程において、前記結晶の成長を、有機窒素原料を用いて行うことが好ましい。
【００１８】
また、前記埋め込み成長部を形成する工程において、一般式がＡｌＸＩｎＹＧａ（１−Ｘ−Ｙ）Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＝１）で表される材料の結晶からなる前記埋め込み成長部を形成することが好ましい。
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における半導体レーザ装置の製造方法について、図面を参照して説明する。図２、図３Ａａ〜３Ｇａ、図３Ａｂ〜３Ｇｂに、本実施形態における半導体レーザ装置の製造方法が工程順に示される。図２は断面図、図３Ａａ〜３Ｇａは上面図である。図３Ａｂ〜３Ｇｂはそれぞれ、図３Ａａ〜３ＧａにおけるＩ−Ｉ線（共振器方向）に沿った断面図である。
【００２１】
また、図３Ｄｃ〜３Ｇｃには、図３Ａａ〜３ＧａにおけるII−II線（共振器方向と垂直な方向）に沿った断面が示される。図３Ｄｄ、３Ｅｄには、図３Ｄａ、３ＥａにおけるIII−III線（共振器方向と垂直な方向）に沿った断面が示される。
【００２２】
なお、上記各図は図示の便宜上、一個の単位半導体レーザ装置の構造のみを抽出して示したものである。実際には、複数の半導体レーザ装置が、全体として同一構造を繰り返すように形成され、製造工程の所定の段階で一個の半導体レーザ装置に分離される。
【００２３】
まず、図２に示すように、ｎ−ＧａＮからなる基板１１の上に、例えば、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法により、厚さが２μｍのn型のＡｌ０．０５ＧａＮ０．９５Ｎからなる第１クラッド層１２を成長させる。次に、厚さが０．１μｍのｎ型のＧａＮからなる第１光ガイド層１３を成長させる。
【００２４】
次に、厚さが７．５ｎｍのＩｎ０．０２Ｇａ０．９８Ｎバリア層及び、厚さ３ｎｍのＩｎ０．１０Ｇａ０．９Ｎ量子井戸構造を交互に３周期成長させた量子井戸構造の活性層１４、及び厚さが０．１μｍのｐ型のＧａＮからなる第２光ガイド層１５を成長させる。次に、１．５ｎｍのｐ型Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ層と厚さが１．５ｎｍのｐ型ＧａＮ層を交互に１６０周期積層させた、厚さ０．４８μｍの歪超格子からなる第２クラッド層１６を成長させる。最後に０．０５μｍの厚さのｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１７を成長させる。
【００２５】
結晶成長に用いる手法としては、ＭＯＣＶＤ法、分子ビーム成長（ＭＢＥ）法、化学ビーム成長（ＣＢＥ）法等を用いることができる。ＭＯＣＶＤ法を用いる場合の原料としては、例えば、Ｇａの原料としてトリメチルガリウム、Ｉｎの原料としてトリメチルインジウム、Ａｌの原料としてトリメチルアルミニウム、Ｎ原料としてアンモニア、ｎ型不純物のＳｉ原料として、シランガス、ｐ型不純物のＭｇ原料としてビスシクロペンタジエニルマグネシウムを用いることができる。
【００２６】
次に、図３Ａａ及び図３Ａｂに示すように、ｐ型ＧａＮからなるコンタクト層１７の上に、例えば、シランガスを原料とするプラズマＣＶＤ法により、厚さが４００ｎｍのＳｉＯ２保護膜１８を形成する。次に、フォトリソグラフィーを用いて、ＳｉＯ２保護膜１８の一部、すなわち共振器端面部となる領域をフッ化水素酸により除去し、四角形状の開口部１８ａを形成する。なお、開口部１８ａの形状は、本実施形態のような四角形状に限定されるものではなく、例えば円形状或いは、多角形状であってもよい。
【００２７】
続いて、開口部１８ａを有するＳｉＯ２保護膜１８をマスクとして、例えば、Ｃｌ２ガスを用いた誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ドライエッチングを行う。この後、フッ化水素酸を用いてＳｉＯ２保護膜１８を除去する。
【００２８】
このドライエッチングにより、図３Ｂａ及び図３Ｂｂに示すように、ｐ型コンタクト層１７、第２クラッド層１６、第２光ガイド層１５、活性層１４、及び第１光ガイド層１３、第１クラッド層１２が選択的に除去されて、基板１１を露出する開口部１９ａが形成される。なお、第１クラッド層１２を数十ｎｍ残して、基板１１を露出しない構造とすることもできる。また、第１光ガイド層１３を数十ｎｍ残して、第１クラッド層１２を露出しない構造とすることもできる。
【００２９】
次に、図３Ｃａ及び図３Ｃｂに示すように、エッチングにより形成した開口部１９ａに、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、活性層１４より禁制帯幅が大きな材料からなる単結晶を埋め込み成長させて、その埋め込み成長部からなる端面窓膜１９ｂを形成する。この埋め込み成長は、｛０００１｝面方向に成長を伴わず開口部１９ａの側壁面のみから進行し、また、開口部１８ａを除く領域の表面から進行しない条件により行う。但し、埋め込み成長が進行しないとは、全く進行しない場合だけでなく、素子の特性に影響を与えるような結晶成長の進行が実質的にはない場合も含む。この工程によれば、マスクを形成するためのＳｉＯ２保護膜なしで端面窓膜１９ｂを形成することができるので、ＳｉＯ２保護膜から端面窓膜１９ｂに不純物が拡散することを回避できる。
【００３０】
この工程において、ＭＯＣＶＤ法で一般的に用いられる窒素源材料のアンモニアガスを用いた成長では、開口部１９ａの側壁面からだけでなく、｛０００１｝面方向にも同時に結晶が成長する。しかしながら、例えば非特許文献１に示されているように、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ３）２Ｎ−ＮＨ２）を窒素源材料として用いれば、開口部１９ａの側壁面からのみ結晶を成長させることが可能である。すなわち、開口部１８ａを除く領域の表面、言い換えれば、開口部１８ａの周辺のｐ型コンタクト層１７の表面は、開口部１９ａの側壁面に直交する面であるため、結晶成長が進行することはない。また、同様に、開口部１９ａの底部からも、実質的に結晶成長の進行がない。
【００３１】
なお、開口部１９ａの底部の周辺部が完全に平坦ではなく、例えば周縁に曲面が形成されて、平坦な底面に対して角度を持った面が存在していた場合、当該部分から結晶成長が若干進行する可能性はある。しかし、端面窓膜１９ｂの特性に影響を与える程の成長は進行せず、実質的に結晶成長の進行がないものとみなすことができる。
【００３２】
このようにして、開口部１９ａの側壁面、例えば、｛１０−１０｝面及び、｛１１−２０｝面からのみの結晶成長により、端面窓膜１９ｂを形成することが可能になる。なお、窒素源材料として、ジメチルヒドラジンを用いた埋め込み成長では、開口部１９ａの側壁面は、｛１０−１１｝面、或いは｛１０−１２｝面、或いは｛１１−２１｝面、或いは｛１１−２２｝面の傾斜面であっても、開口部１９ａの深さと面方位を維持したまま埋め込むことが可能である。
【００３３】
また、端面窓膜１９ｂを形成する際に、光導波に寄与する領域のみ埋め込むことができていれば、完全に埋め込まなくてもよい。
【００３４】
一方、端面窓膜１９ｂを形成した後に、先のエッチング工程において開口部１９ａの底部に露出した積層構造の表面と端面窓膜１９ｂとの界面に、空間１９ｃが残存することがある。しかしこの空間１９ｃは、デバイスの特性に悪影響を与えない程度である。また、成長条件によっては、空間１９ｃは消失しているように見える場合があるが、その場合でも端面窓膜１９ｂの底部は、積層方向上面側の基板１１の表面とは化学的に結合していない。
【００３５】
端面窓膜１９ｂを形成する埋め込み再成長に用いる窒素源材料としては、ジメチルヒドラジンと同じ有機窒素原料のモノメチルヒドラジン（（ＣＨ３）Ｈ-ＮＨ２）、ターシャリーブチルヒドラジン（Ｃ（ＣＨ３）３ＨＮ-ＮＨ２）、ターシャルブチルアミン（Ｃ（ＣＨ３）３ＮＨ２）、エチルアザイド（Ｃ２Ｈ５Ｎ３）などを用いてもよい。
【００３６】
また、ジメチルヒドラジンは、アンモニアに対して、８００℃以下で高い分解効率を示すことが知られている。従って、端面窓膜１９ｂの形成温度に関して、例えば、単結晶ＧａＮを形成する場合、アンモニアを用いると９００℃以上の成膜温度が必要であるのに対し、ジメチルヒドラジンを用いることで、６００℃〜８００℃で単結晶ＧａＮを成膜することが可能である。つまり、活性層１４の成長温度と同等以下で端面窓膜１９ｂを埋め込むことができ、且つ活性層１４を形成しているＩｎＧａＮのＩｎ抜けをも抑制することができる。
【００３７】
以上のような手法を用いることにより、活性層より大きな禁制帯幅を有する端面窓膜１９ｂを、｛０００１｝面方向に成長を伴わず開口部１９ａの側壁面からのみ形成することが可能となる。従って、開口部１９ａ以外の領域にＳｉＯ２などの保護膜を設ける必要なくなる。保護膜を必要としなくなるので、埋め込み成長時に起こる保護膜からの不純物拡散に伴う光吸収の問題を解消することができる。
【００３８】
なお、端面窓膜１９ｂの材質としては、ＡｌＸＩｎＹＧａ（１−Ｘ−Ｙ）Ｎ（０≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１、Ｘ＋Ｙ＝１）のうち、活性層よりも禁制帯幅が大きくなるようにＸとＹの値を選べばよい。
【００３９】
次の製造工程では、コンタクト層１７及び端面窓膜１９ｂの上に、プラズマＣＶＤ法を用いて厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜（図示せず）を形成する。その後、フォトリソグラフィー及び、フッ化水素酸を用いたエッチングにより、ＳｉＯ２膜を選択的に除去して、幅が、１．５μｍのストライプ状のＳｉＯ２マスク（図示せず）を形成する。その後、Ｃｌ２ガスを用いたＩＣＰドライエッチングを行い、ストライプ状のＳｉＯ２マスクに覆われていない領域を０．３５μｍの深さまでエッチングをする。これにより、図３Ｄａ、３Ｄｂ、３Ｄｃ、及び３Ｄｄに示すように、幅が１．５μｍのリッジストライプ部２０が形成される。その後、ＳｉＯ２マスクをフッ化水素酸により除去する。なお、図３Ｄｃは、図３Ｄａ、３ＤｂのII−II線に沿った、端面窓膜１９ｂにおける断面を示す。一方、図３Ｄｄは、図３Ｄａ、３ＤｂのIII−III線に沿った、共振器部における断面を示す。
【００４０】
次に、基板１１の上方の全面を覆うようにプラズマＣＶＤ法により、厚さ３００ｎｍのＳｉＯ２膜（図示せず）を形成し、フォトリソグラフィーを用いて、コンタクト層１７上のＳｉＯ２膜を露出させ、ドライエッチング等にてＳｉＯ２膜を選択的に除去して、図３Ｅａ、３Ｅｂ、３Ｅｃ、及び３Ｅｄに示すように、絶縁膜２１を形成する。
【００４１】
なお、図３Ｅｃは、図３Ｅａ、３ＥｂのII−II線に沿った、端面窓膜１９ｂにおける断面を示す。一方、図３Ｅｄは、図３Ｅａ、３ＥｂのIII−III線に沿った、共振器部における断面を示す。
【００４２】
その後、厚さが３５ｎｍのパラジウム（Ｐｄ）と厚さが４０ｎｍの白金（Ｐｔ）とからなるｐ側電極２２を、ＥＢ蒸着法などを用いてコンタクト層１７の上に形成する。続いて、フォトリソグラフィーとＥＢ蒸着法を用いて、リッジストライプ部２０を覆う厚さ５０ｎｍのチタン（Ｔｉ）、厚さが２００ｎｍのＰｔ、及び厚さが５０ｎｍのＴｉからなる配線電極２３を形成する。配線電極２３は、へき開面に平行な方向の幅を２０μｍとする。
【００４３】
次に、図３Ｆａ、３Ｆｂ、及び３Ｆｃに示すように、厚さが５０ｎｍのＴｉと厚さが１０００ｎｍのＡｕを積層させた膜を、共振器方向に５５０μｍ、へき開方向に１５０μｍの平面方形状に、フォトリソグラフィー、ＥＢ蒸着装置を用いて形成する。さらに、電解メッキにより、Ａｕの厚さを１０μｍまで増やし、パッド電極２４を形成する。
【００４４】
その後、ダイヤモンドスラリーを用いて、基板１１の厚さを１００μｍ程度まで薄片化した後、図３Ｇｂ、３Ｇｃに示すように、基板１１の裏面にｎ側電極２５として厚さが５ｎｍのＴｉ、厚さが１０ｎｍのＰｔ及び、厚さが１０００ｎｍのＡｕを、ＥＢ蒸着装置を用いて形成する。
【００４５】
次に、共振器端面を形成するために、図３Ｇａに示すように、共振器長ごとにＡ−Ａ面及びＢ−Ｂ面でへき開し、図３Ｇｂに示すような個々の共振器に分離する。なお、図３Ｇｃには、図３ＧａのII−II線に沿った、端面窓膜１９ｂにおける断面を示す。一方、図３Ｇｄは、図３ＧａのIII−III線に沿った、共振器部における断面を示す。
【００４６】
以上のようにして、共振器端面に活性層より禁制帯幅が大きい材料を含む半導体レーザ装置を、埋め込み成長の工程において保護膜を必要とせずに作製することができる。その結果、保護膜からの不純物の拡散を回避して、半導体レーザの出力特性の向上、及び素子寿命の向上させることができる。
【００４７】
本実施形態の製造方法によれば、更に、端面窓膜１９ｂの結晶性が良好である、という効果も得られる。これについて、図４Ａ〜４Ｃを参照して説明する。
【００４８】
図４Ａは、埋め込み成長により端面窓膜１９ｂを形成する工程を示す斜視図である。積層膜３０は、基板１１上に形成された共振器構造を形成する複数の膜を簡略化して示したものである。この工程において、Ｖ族源であるアンモニアを用いた従来技術における結晶成長では、基板から（０００１）方向に伸びている欠陥を引き継いで成長が進行する。開口部１９ａの底面からも結晶が成長するからである。
【００４９】
これに対して、有機窒素原料である例えばジメチルヒドラジンを用いた本実施形態では、開口部１９ａの側壁面からのみ結晶が成長するため、基板から（０００１）方向に伸びている欠陥が引き継がれることがない。端面窓となる領域の欠陥が低減すると、欠陥による光吸収を抑制することができ、出力特性の向上、ライフ特性に優れた半導体レーザ装置を得ることができる。なお、半導体レーザ装置の基板としてＧａＮを用いた例を示したが、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉなどの基板を用いる場合には、ＧａＮ基板を用いる場合に比較して、基板の欠陥が多いので、端面窓となる領域の欠陥が低減する効果が顕著となる。
【００５０】
図４Ａに示すようにして良好な端面窓膜１９ｂを形成した後、図４Ｂに示すようにリッジストライプを形成する。図示は省略するが、さらに必要な要素を形成した後、図４Ｃに示すように、劈開工程により個片の半導体レーザ装置に分離する。このとき、端面窓膜１９ｂは開口部１９ａの側壁面から横方向に良好な結晶性が平坦に成長しているため、良好な劈開面が得られ、劈開不良が発生し難い。
【００５１】
なお、上記実施形態の構造では、端面窓膜１９ｂは光を閉じ込める構造がないため、端面窓膜１９ｂでは光が放射状に広がる。従って、端面反射による光導波形状と、光閉じ込めがある光導波形状が異なる為、光の結合効率が低下し、しきい値やレーザ特性に悪影響を及ぼすおそれがある。このことから、端面窓膜１９ｂの共振器方向の長さは、１μｍ〜５０μｍとすることが好ましく、１μｍ〜１０μｍがより好ましい。
【００５２】
また、へき開後の共振器方向の端面窓部の長さは、端面窓膜１９ｂの共振器方向の長さの半分となる。したがって、共振器方向の端面窓膜１９ｂの長さは２μｍ〜１００μｍとすればよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
第２の実施形態における半導体レーザ装置の製造方法について、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら説明する。図５Ａは、本実施形態における半導体レーザ装置の製造方法のリッジストライプ形成工程を示す上面図である。図５Ｂは、図５ＡのIV−IV線に沿った、完成後の半導体レーザ装置の断面図である。
【００５４】
本実施形態の製造方法は、第１の実施形態の製造方法とは、リッジストライプ形成方法が異なるだけで、他の工程は同一である。第１の実施形態における要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００５５】
端面窓膜１９ｂを形成するため埋め込み成長においては、図５Ａに示すように、端面窓膜１９ｂを二分した位置に結合部２６（図中の破線の領域）が形成され、この部位は高密度欠陥領域である。すなわち、再成長により端面窓膜１９ｂを形成する際に、｛１０−１０｝面、｛１１−２０｝面から結晶が形成するが、成長の起点となる面ごとに成長レートが異なる。その為、図５Ａに示すように各面の結合部２６が形成され、高密度の欠陥が生じる。
【００５６】
本実施形態においては、リッジストライプ部２０は、端面窓膜１９ｂを二分した位置の結合部２６（高密度欠陥領域）からずらして、端面窓膜１９ｂの低密度欠陥領域２７（図中の破線以外の領域）に形成する。この後、第１の実施形態と同様にして、絶縁膜、電極等形成後、Ｃ−Ｃ面及びＤ−Ｄ面にてへき開を実施し、図４Ｂに示すような端面窓構造を有する半導体レーザ装置を得る。これにより、へき開面に高密度欠陥領域が含まれず、第１の実施形態よりも、出力特性及び、ライフ特性により優れた半導体レーザを得ることが可能となる。
【００５７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態における半導体レーザ装置の製造方法について、図６Ａ、６Ｂを参照しながら説明する。本実施形態の製造方法は、第１及び第２の実施形態における製造方法とは、リッジストライプ形成方法が異なるだけで、他は同一である。
【００５８】
図６Ａに示すように、埋め込み成長は開口部１９ａの側壁面の各々から起こるため、高密度欠陥領域は、端面窓膜１９ｂを二分した位置の結合部２６だけでなく、他の部位の結合部２８にも存在する。
【００５９】
本実施形態では、第２の実施形態と同様に、リッジストライプ部２０は、光導波領域が高密度欠陥領域にかからないよう、図６Ａに示すような位置に形成し、第１の実施形態と同様にして、絶縁膜、電極形成等を行い、Ｅ−Ｅ面及びＦ−Ｆ面にてへき開を実施することで、図６Ｂに示すような低密度欠陥領域２７のみにリッジストライプ部２０形成することが可能となる。これにより、第２の実施形態より更に、半導体レーザの出力特性の向上及び、素子寿命の向上させることができる。
【００６０】
なお、第１から第３の実施形態においては、半導体レーザ装置の基板としてＧａＮを用いた例を示したが、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉなど他の基板を用いる場合にも、本発明を適用することができる。
【００６１】
また、上記実施形態では、リッジ導波路形の光導波路を有する半導体レーザ装置を製造する場合を例として、本発明の製造方法を示したが、本発明は、埋め込み形レーザ装置の製造方法にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、埋め込み再成長に際しての不純物拡散による特性劣化を回避可能であり、高密度光ディスク装置に用いる窒化物系半導体レーザ装置などの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来例の埋め込み再成長型の端面窓構造を有する半導体レーザ装置を示す断面図
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す断面図
【図３Ａａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ａｂ】図３ＡａにおけるＩ−Ｉ断面図
【図３Ｂａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ｂｂ】図３ＢａにおけるＩ−Ｉ断面図
【図３Ｃａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ｃｂ】図３ＣａにおけるＩ−Ｉ断面図
【図３Ｄａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ｄｂ】図３ＤａにおけるＩ−Ｉ断面図
【図３Ｄｃ】図３ＤａにおけるII−II断面図
【図３Ｄｄ】図３ＤａにおけるIII−III断面図
【図３Ｅａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ｅｂ】図３ＥａにおけるＩ−Ｉ断面図
【図３Ｅｃ】図３ＥａにおけるII−II断面図
【図３Ｅｄ】図３ＥａにおけるIII−III断面図
【図３Ｆａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ｆｂ】図ＦａにおけるＩ−Ｉ断面図
【図３Ｆｃ】図ＦａにおけるII−II断面図
【図３Ｇａ】同実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程を示す上面図
【図３Ｇｂ】図３ＧａにおけるＩ−Ｉ線に沿った断面に対応する断面図
【図３Ｇｃ】図３ＧｂにおけるII−II断面図
【図３Ｇｄ】図３ＧｂにおけるIII−III断面図
【図４Ａ】本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法における埋め込み成長により端面窓膜を形成する工程を示す斜視図
【図４Ｂ】同リッジストライプ形成工程を示す斜視図
【図４Ｃ】同劈開工程を示す要部の斜視図
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法におけるリッジストライプ形成工程を示す上面図
【図５Ｂ】図５ＡにおけるIV−IV線に沿った完成後の半導体レーザ装置の断面図
【図６Ａ】本発明の第３の実施形態に係る半導体レーザ製造の製造方法におけるリッジストライプ形成工程を示す上面図
【図６Ｂ】図６ＡにおけるＶ−Ｖ線に沿った完成後の半導体レーザ装置の断面図
【符号の説明】
【００６４】
１１  基板
１２  第１クラッド層
１３  第１光ガイド層
１４  活性層
１５  第２光ガイド層
１６  第２クラッド層
１７  コンタクト層
１８  ＳｉＯ２保護膜
１８ａ  開口部
１９ａ  溝部開口部
１９ｂ  端面窓膜
１９ｃ  空間
２０  リッジストライプ部
２１  絶縁膜
２２  ｐ型電極
２３  配線電極
２４  パッド電極
２５  ｎ型電極
２６  結合部（高密度欠陥領域）
２７  低密度欠陥領域
２８  結合部（高密度欠陥領域）
３０  積層膜
１０１  基板
１０２  バッファー層
１０３  ｎ型窒化物半導体層
１０４  活性層
１０５  ｐ型窒化物半導体層
１０６  保護膜
１０７  切断溝
１０８  端面窓部
【図１】
2009170658.tif 000003
【図２】
2009170658.tif 000004
【図３Ａａ】
2009170658.tif 000005
【図３Ａｂ】
2009170658.tif 000006
【図３Ｂａ】
2009170658.tif 000007
【図３Ｂｂ】
2009170658.tif 000008
【図３Ｃａ】
2009170658.tif 000009
【図３Ｃｂ】
2009170658.tif 000010
【図３Ｄａ】
2009170658.tif 000011
【図３Ｄｂ】
2009170658.tif 000012
【図３Ｄｃ】
2009170658.tif 000013
【図３Ｄｄ】
2009170658.tif 000014
【図３Ｅａ】
2009170658.tif 000015
【図３Ｅｂ】
2009170658.tif 000016
【図３Ｅｃ】
2009170658.tif 000017
【図３Ｅｄ】
2009170658.tif 000018
【図３Ｆａ】
2009170658.tif 000019
【図３Ｆｂ】
2009170658.tif 000020
【図３Ｆｃ】
2009170658.tif 000021
【図３Ｇａ】
2009170658.tif 000022
【図３Ｇｂ】
2009170658.tif 000023
【図３Ｇｃ】
2009170658.tif 000024
【図３Ｇｄ】
2009170658.tif 000025
【図４Ａ】
2009170658.tif 000026
【図４Ｂ】
2009170658.tif 000027
【図４Ｃ】
2009170658.tif 000028
【図５Ａ】
2009170658.tif 000029
【図５Ｂ】
2009170658.tif 000030
【図６Ａ】
2009170658.tif 000031
【図６Ｂ】
2009170658.tif 000032