(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の当該主面上に少なくとも発光層を間に含んだダブルヘテロ構造を構成する半導体多層膜が形成された半導体発光装置であって、
前記発光層の上にリッジ形状を有する第一導電型のクラッド層と、
前記クラッド層の側面上及び前記クラッド層の直下の半導体層上に形成されたＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる電流狭窄層とを有し、
前記電流狭窄層は前記クラッド層の側面上に形成された領域と前記クラッド層の直下の半導体層上に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】
前記クラッド層の直下の半導体層はＧａＩｎＰよりなる請求項１記載の半導体発光装置。
【請求項３】
前記電流狭窄層は第二導電型である請求項１または２に記載の半導体発光装置。
【請求項４】
前記クラッド層はＡｌＧａＩｎＰよりなる請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項５】
主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の当該主面上に少なくとも発光層を間に含んだダブルヘテロ構造を構成する半導体多層膜が形成された半導体発光装置であって、
前記発光層の上に溝状の窓を有する第二導電型の電流狭窄層と、
前記溝状の窓の側面上及び前記溝状の窓の底面上に形成されたＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなるクラッド層とを有し、
前記クラッド層は前記溝状の窓の側面上に形成された領域と前記溝状の窓の底面上に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする半導体発光装置。
【請求項６】
前記溝状の窓の直下の半導体層はＧａＩｎＰよりなる請求項５記載の半導体発光装置。
【請求項７】
前記クラッド層は第一導電型である請求項５または６に記載の半導体発光装置。
【請求項８】
前記電流狭窄層はＡｌＧａＩｎＰよりなる請求項５ないし７のいずれかに記載の半導体発光装置。
【請求項９】
（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の主面上に半導体多層膜を形成する工程と、前記半導体多層膜のうち少なくとも１層をリッジ形状に加工する工程と、前記リッジ形状の半導体層を覆うようにＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜は前記リッジ形状の側面上に形成された領域と前記リッジ形状の半導体層の直下の半導体層上に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の主面上に半導体多層膜を形成する工程と、前記半導体多層膜のうち少なくとも１層に溝状の窓を形成する工程と、前記溝状の窓を覆うようにＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、
前記ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜は前記溝状の窓の側面上に形成された領域と前記溝状の窓の底部に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜はＭＯＣＶＤ法によって形成されることを特徴とする請求項９または１０に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスクをはじめとした情報処理機器の光源用としての半導体レーザをはじめとした半導体発光装置および半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）等の光ディスクをはじめとした情報処理機器の光源として、ＡｌＧａＩｎＰ系混晶を用いた６００ｎｍ帯の半導体レーザが実用化されている。書き換え型の光ディスクにおいては３０ｍＷ以上の光出力が必要であり、今後の高速化、小型化を実現するためには、５０ｍＷから１００ｍＷ程度の更に高光出力が要望されている。半導体レーザの高出力化はレーザ端面における結晶破壊による特性劣化で制限されており、ＡｌＧａＩｎＰ系混晶を用いた半導体レーザにおいては切実な問題となっている。高出力化を実現する手段として、しきい値電流密度を低減することが有効であり、そのために実屈折率導波構造の半導体レーザの開発が求められる。
【０００３】
図６は、上記の実屈折率導波構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造図である。
【０００４】
図６において、６０１はｎ型ＧａＡｓ基板、６０２はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、６０３はＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層から構成された歪量子井戸構造の活性層、６０４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、６０５はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、６０６はｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層、６０７はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層となるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層、６０８はｐ型ＧａＡｓコンタクト層である。また、６０９、６１０はそれぞれｎ側、ｐ側電極である。ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の主面は、（１００）面から［０１１］方向に８°傾斜した基板である。次に、従来の実屈折率導波構造を有するＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザの製造方法について説明する。図７（ａ）から（ｃ）は従来の半導体レーザの製造方法を示す工程図である。図７において図６と同一部分は同一符号で示している。
【０００５】
まず、図７（ａ）に示すようにＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６０２、ＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層から構成された歪量子井戸構造の活性層６０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層６０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６０５、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層６０６を順次形成し、ダブルヘテロ構造を有する積層体を形成する。ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の主面は、（１００）面から［０１１］方向に８°傾斜した基板である。
【０００６】
次に、上記積層体の上面にレジスト６１１を塗布しストライプ窓を形成する。さらにレジスト６１１をマスクとしてウエットエッチングを行い、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６０５に達するようにｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層６０６に３μｍ幅のストライプ開口部をレーザの共振器となる方向に形成する（図７（ｂ））。
【０００７】
次に、図７（ｃ）に示すようにＭＯＶＰＥ法により、ストライプ状の開口部を形成した積層体の上面全体にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層となるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層６０７、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６０８を順次形成する。最後にｎ側及びｐ側に電極を形成し、リッジストライプ方向と垂直方向に積層体をへき開することにより、一対の共振器端面を有するレーザ共振器を形成し、レーザチップとする。
【０００８】
この従来例に示すようなｎ型電流狭窄層がＡｌＩｎＰを用いた場合、注入された電流は、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層６０６によってストライプ開口部の活性層に集中する。ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層６０６の屈折率はクラッド層の屈折率に対して小さい。従って、図６の構造において横方向に屈折率分布が生じ、光は横方向に閉じ込められる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような実屈折率導波構造の半導体レーザにおいては、図８に示すように、電流の集中するストライプ開口部にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層６０７を再度ＭＯＶＰＥ法により結晶成長するため、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６０５およびｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層６０６とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層６０７との界面に非発光再結合中心となる結晶欠陥ａが発生し、しきい値電流の上昇や微分量子効率の低下や信頼性を著しく損ない重大な問題となっていた。また、段差が形成された層上への再成長にともないｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層６０７の段差部の界面に結晶欠陥ｂが誘発される問題も生じていた。
【００１０】
本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、しきい値電流や微分量子効率の改善による半導体レーザの製造歩留まりや信頼性を向上させることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の半導体発光装置は、主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の当該主面上に少なくとも発光層を間に含んだダブルヘテロ構造を構成する半導体多層膜が形成された半導体発光装置であって、前記発光層の上にリッジ形状を有する第一導電型のクラッド層と、前記クラッド層の側面上及び前記クラッド層の直下の半導体層上に形成されたＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる電流狭窄層とを有し、前記電流狭窄層は前記クラッド層の側面上に形成された領域と前記クラッド層の直下の半導体層上に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする。
【００１２】
前記クラッド層の直下の半導体層はＧａＩｎＰよりなるのが好ましい。
【００１３】
前記電流狭窄層は第二導電型であるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の別の半導体発光装置は、主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の当該主面上に少なくとも発光層を間に含んだダブルヘテロ構造を構成する半導体多層膜が形成された半導体発光装置であって、前記発光層の上に溝状の窓を有する第二導電型の電流狭窄層と、前記電流狭窄層の側面上及び前記電流狭窄層の直下の半導体層上に形成されたＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなるクラッド層とを有し、前記クラッド層は前記溝状の窓の側面上に形成された領域と前記溝状の窓の底面上に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする。
【００１５】
前記溝状の窓の直下の半導体層はＧａＩｎＰよりなるのが好ましい。
【００１６】
前記クラッド層は第一導電型であるのが好ましい。
【００１７】
これらの構成により、主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜した基板の上に形成された半導体発光装置において、発光層に生じる結晶欠陥を著しく抑制することができるとともにさらにリッジあるいは溝状の窓の底面部と側面部とでＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる電流狭窄層あるいはクラッド層を構成する元素の吸着確率がほぼ等しくなるので、リッジあるいは溝状の窓の底面部と側面部で電流狭窄層あるいはクラッド層の組成が異なるのを防止することができる。
【００１９】
この構成により、さらに主面の傾斜角度が１２°以上１７°以下であるので、半導体膜にエッチング等の加工をした際に形状の対称性がよいものが得られる。
【００２０】
本発明の半導体装置の製造方法は、（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の主面上に半導体多層膜を形成する工程と、前記半導体多層膜のうち少なくとも１層をリッジ形状に加工する工程と、前記リッジ形状の半導体層を覆うようにＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜は前記リッジ形状の側面上に形成された領域と前記リッジ形状の半導体層の直下の半導体層上に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする。
【００２１】
本発明の別の半導体装置の製造方法は、（１００）面に対して［０１１］方向に１２°以上１７°以下傾斜したＧａＡｓ基板の主面上に半導体多層膜を形成する工程と、前記半導体多層膜のうち少なくとも１層に溝状の窓を形成する工程と、前記溝状の窓を覆うようにＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜を形成する工程と、を有する半導体装置の製造方法であって、前記ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜は前記溝状の窓の側面上に形成された領域と前記溝状の窓の底部に形成された領域とで組成がほぼ等しいことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、半導体膜を形成する際に半導体膜を構成する元素のマイグレーションが促進されて吸着確率に変化が生じ、リッジあるいは溝状の窓の底面部と側面部で電流狭窄層あるいはクラッド層の組成が異なるのを防止することができるとともに半導体膜に生じる結晶欠陥の誘発を著しく抑制できる。
【００２４】
この構成により、さらに主面の傾斜角度が１２°以上１７°以下であるので、半導体膜にエッチング等の加工をした際に形状の対称性がよいものが得られる。
【００２５】
前記ＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）よりなる半導体膜はＭＯＣＶＤ法によって形成されるのが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の半導体装置およびその製造方法につき、半導体装置の１つである半導体レーザを例示し、その実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。なお、以下の実施の形態において、ＡｌＧａＩｎＰはＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（ｘおよびｙは半導体層により決まった値、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を表し、ＡｌＧａＡｓはＡｌxＧａ1-xＡｓ（ｘは半導体層により決まった値、０≦ｘ≦１）を表すものとする。
【００２７】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係わる実屈折率導波構造を有する赤色半導体レーザおよびその製造方法について説明する。
【００２８】
図１および図２は本発明の第１の実施の形態に係わる半導体レーザおよびその製造工程を示す断面図である。
【００２９】
図１において、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板、１０２はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０３はＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層から構成された歪量子井戸構造の活性層、１０４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１０５はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、１０６はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、１０７はｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、１０８はｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層、１０９はｐ型ＧａＡｓコンタクト層である。レーザの横モード制御を実現するために、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６は、リッジ形状のストライプとして形成されている。また、１１０、１１１はそれぞれｎ側、ｐ側電極である。ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の主面は、（１００）面から［０１１］方向に１５°傾斜した基板である。
【００３０】
この構成により、主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１５°傾斜したＧａＡｓ基板の上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２等の半導体膜が形成されているので、半導体膜に生じる結晶欠陥を著しく抑制することができ、良好な結晶性を有する半導体膜を得ることができる。
【００３１】
とりわけ、活性層１０３に生じる結晶欠陥を著しく抑制することができ、良好な結晶性を有する活性層１０３が得られ、赤色半導体レーザの特性を向上させることができる。
【００３２】
また、この構成により、さらにｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１０５の上およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６の側面にｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１０８が形成されているので、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１０５の上とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６の側面とでｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１０８を構成する元素の吸着確率がほぼ等しくなり、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１０５の上とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６の側面とでｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１０８の組成が異なるのを防止することができる。その結果、赤色半導体レーザの特性を向上させることができる。
【００３３】
次に、本発明の第１の実施の形態に係わる半導体レーザの製造方法について説明する。まず、図２（ａ）に示すようにＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層から構成された歪量子井戸構造の活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０７を順次形成し、ダブルヘテロ構造を有する積層体を作製する。
【００３４】
次に、上記ダブルヘテロ構造上にＳｉＯ2膜１１２を堆積し、ウエットエッチングによりパターニングを行い、例えば３μｍ幅のストライプをレーザの共振器となる方向に３００μｍ間隔で形成する。次に、このＳｉＯ2膜１１２からなるストライプをマスクとして、ウエットエッチングによりｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０７をリッジ状に除去する。次いで、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６を選択的に除去できるウエットエッチング液、例えば硫酸を用いてエッチングを行い、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６のリッジストライプを形成すると共に、ストライプ間隔においてｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１０５を表出させる（図２（ｂ））。
【００３５】
次に、図２（ｂ）に示すようにＭＯＶＰＥ法により、ストライプ状のＳｉＯ2膜１１２を選択成長マスクとして用い、リッジの側面にｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層１０８を選択埋込み成長する。その後、ＳｉＯ2膜１１２をウエットエッチングにより除去し、再度、ＭＯＶＰＥ法によりｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０９を積層体の上面全体に形成する。最後にｎ側及びｐ側に電極を形成し、リッジストライプ方向と垂直方向に積層体をへき開することにより、一対の共振器端面を有するレーザ共振器を形成し、レーザチップとする（図２（ｃ））。
【００３６】
この構成により、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２等の半導体膜を形成する際に半導体膜を構成する元素のマイグレーションが促進されて吸着確率に変化が生じ半導体膜に生じる結晶欠陥の誘発を著しく抑制でき、半導体膜の結晶性を良好にすることができる。その結果、半導体レーザの歩留まりを向上させることができる。
【００３７】
以下に、本発明における結晶欠陥抑制の詳細を示す。
【００３８】
ＡｌＧａＩｎＰ系混晶を用いた赤色半導体レーザは、一般に（１００）面もしくは（１００）面から［０１１］方向に数°から１０°程度傾斜した基板上に作製される。ここで、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１０６は、（１００）面もしくは（１００）面から［０１１］方向に数°から１０°程度傾斜した上面部、底面部と（１１１）面からなる側面部によって構成されるリッジストライプとなる。リッジストライプ側面にＡｌＧａＩｎＰ系混晶を形成すると、各面上での構成元素の吸着確率が異なる結果、底面部と側面部に組成の異なる混晶が形成されることとなる。従って、リッジを構成する結晶とは格子定数の異なる結晶となり歪が発生して結晶欠陥を誘発するだけでなく、底面部と側面部の境界部に成膜の連続性がなくなり結晶欠陥を誘発する。
【００３９】
本発明者の鋭意研究したところによれば、傾斜角度を１２°以上とすることによって各面上での構成元素のマイグレーションが促進されて吸着確率に変化が生じ上記の結晶欠陥の誘発を著しく抑制できることがわかった。特に、（１００）から［０１１］方向に１２°以上傾斜した基板を用いるとその効果は顕著である。上記構造の半導体レーザを形成した場合に、その基本特性のひとつであるしきい値電流密度に顕著に表れる。図３にしきい値電流と傾斜角度の関係を示す。この結果として、動作電流の増加や、ひいては信頼性の低下を改善することが可能となった。一方、傾斜角度が１７°以上となるとリッジストライプの対称性が損なわれて、横モードの安定性に支障をきたすことがわかった。
【００４０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態に係わる実屈折率導波構造を有する赤色半導体レーザおよびその製造方法について説明する。
【００４１】
図４および図５は本発明の第２の実施の形態に係わる半導体レーザおよびその製造工程を示す断面図である。
【００４２】
図４において、４０１はｎ型ＧａＡｓ基板、４０２はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、４０３はＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層から構成された歪量子井戸構造の活性層、４０４はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、４０５はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、４０６はｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層、４０７はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層となるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層、４０８はｐ型ＧａＡｓコンタクト層である。また、４０９、４１０はそれぞれｎ側、ｐ側電極である。ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の主面は、（１００）面から［０１１］方向に１５°傾斜した基板である。
【００４３】
この構成により、主面が（１００）面に対して［０１１］方向に１５°傾斜したＧａＡｓ基板の上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０２等の半導体膜が形成されているので、半導体膜に生じる結晶欠陥を著しく抑制することができ、良好な結晶性を有する半導体膜を得ることができる。
【００４４】
とりわけ、活性層４０３に生じる結晶欠陥を著しく抑制することができ、良好な結晶性を有する活性層４０３が得られ、赤色半導体レーザの特性を向上させることができる。
【００４５】
また、この構成により、さらにｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層４０６の上および側面にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層４０７が形成されているので、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層４０６の上と側面とでｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層４０７を構成する元素の吸着確率がほぼ等しくなり、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層４０６の上と側面とでｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層４０７の組成が異なるのを防止することができる。その結果、赤色半導体レーザの特性を向上させることができる。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係わる半導体レーザの製造方法について説明する。
【００４７】
まず、図５（ａ）に示すようにＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）法により、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０２、ＧａＩｎＰ井戸層とＡｌＧａＩｎＰ障壁層から構成された歪量子井戸構造の活性層４０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層４０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層４０５、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層４０６を順次形成し、ダブルヘテロ構造を有する積層体を形成する。ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板４０１の主面は、（１００）面から［０１１］方向に１５°傾斜した基板である。
【００４８】
次に、上記積層体の上面にレジスト４１１を塗布しストライプ窓を形成する。さらにレジスト４１１をマスクとしてウエットエッチングを行い、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層４０５に達するようにｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層４０６に３μｍ幅のストライプ開口部をレーザの共振器となる方向に形成する（図５（ｂ））。
【００４９】
次に、図５（ｃ）に示すようにＭＯＶＰＥ法により、ストライプ状の開口部を形成した積層体の上面全体にｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層となるｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層４０７、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層４０８を順次形成する。最後にｎ側及びｐ側に電極を形成し、リッジストライプ方向と垂直方向に積層体をへき開することにより、一対の共振器端面を有するレーザ共振器を形成し、レーザチップとする。
【００５０】
この構成により、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０２等の半導体膜を形成する際に半導体膜を構成する元素のマイグレーションが促進されて吸着確率に変化が生じ半導体膜に生じる結晶欠陥の誘発を著しく抑制でき、半導体膜の結晶性を良好にすることができる。
その結果、半導体レーザの歩留まりを向上させることができる。
【００５１】
実際にいろいろな傾斜角度を有する基板上に上記構造の半導体レーザを形成した場合、図３に示すような結果になった。なお、図３において、×印は第１の実施の形態に示すレーザ構造を有する赤色レーザに関し、基板の傾斜角度を変化させたときの赤色レーザのしきい値電流の測定結果を表し、○印は第２の実施の形態に示すレーザ構造を有する赤色レーザに関し、基板の傾斜角度を変化させたときの赤色レーザのしきい値電流の測定結果を表す。この図３の結果より、傾斜角度が８°から１２°にかけてしきい値電流が減少し、１２°以上では飽和する傾向を見出した。また、低傾斜角度でのしきい値電流は第１の実施の形態に比べ高く、より結晶欠陥による影響が顕著であることがわかった。このことは、上記の再成長界面の結晶欠陥する非発光再結合成分が減少していることに対応する。
【００５２】
ここで示す傾斜角度の最適値は、自然超格子の抑制やドーピング効率の向上が認められる傾斜角度とは異なるものである。
【００５３】
上述した本発明の各実施の形態においては、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザを例に説明した。本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体レーザの場合に絶大な効果を発揮するものの、構造および材料について限定はされない。例えば、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系、ＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ系等の半導体レーザにも適用できる。
【００５４】
具体的には、ここではｎ型電流狭窄層としてＡｌＩｎＰを用いたが、ＡｌＧａＩｎＰやＡｌＧａＡｓなどＡｌを含有する場合に効果は絶大であるが、ＡｌＧａＩｎＡｓやＡｌＧａＩｎＮでも同様の効果が期待できる。
【００５５】
また、ここでは埋込みクラッド層としてＡｌＧａＩｎＰを用いたが、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓＰ等の他の材料でも同様の効果が期待できる。
【００５６】
なお、上記実施の形態において、半導体レーザの代わりに電界効果トランジスタ等の電子デバイスに応用しても同様の効果が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、段差や再成長界面での結晶欠陥を著しく低減することが可能となり半導体装置のしきい値電流や動作電流の低減や歩留まりの向上が実現し、半導体装置の信頼性が改善した。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの構造断面図
【図２】  本発明の第１の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法の各工程を示す断面図
【図３】  本発明の第１および第２の実施の形態に係る半導体レーザのしきい値電流と傾斜角度の関係を示す図
【図４】  本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの構造断面図
【図５】  本発明の第２の実施の形態に係る半導体レーザの製造方法の各工程を示す断面図
【図６】  従来の半導体レーザの構造断面図
【図７】  従来の半導体レーザの製造方法の各工程を示す断面図
【図８】  従来の半導体レーザを形成する場合に発生する結晶欠陥の様子を示す断面図
【符号の説明】
１０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０３  歪量子井戸構造の活性層
１０４  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
１０５  ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
１０６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層
１０７  ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層
１０８  ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層
１０９  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１０  ｎ側電極
１１１  ｐ側電極
１１２  ＳｉＯ2膜
４０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
４０２  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４０３  歪量子井戸構造の活性層
４０４  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
４０５  ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層  ４０６  ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層
４０７  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層
４０８  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
４０９  ｎ側電極
４１０  ｐ側電極
４１１  レジスト
６０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
６０２  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
６０３  歪量子井戸構造の活性層
６０４  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
６０５  ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
６０６  ｎ型ＡｌＩｎＰ電流狭窄層
６０７  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ埋込みクラッド層
６０８  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
６０９  ｎ側電極
６１０  ｐ側電極
６１１  レジスト
【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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