(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一導電型GaAs基板上に、第一導電型のAlz1Ga1-z1As(ただし、0.57≦z1≦0.8)またはIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）からなる下部クラッド層、第一導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P下部光導波層、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層（ただし、0≦x3≦0.4,0≦y3≦0.5）、および第二導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P上部光導波層をこの順に積層してなる積層体上に、
共振器の共振方向にストライプ状に、電流注入領域および該電流注入領域の両側にそれぞれ所定距離離れた領域に開口を有する第一導電型あるいは第二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層（ただし、0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）および第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層をこの順に備え、
前記第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層上および前記開口のうち前記電流注入領域以外の開口に露出する前記In0.49Ga0.51P上部光導波層上に、第一導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層（ただし、0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）および第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層（ただし、0.1≦z2≦1）をこの順に備え、
前記第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51Ｐ電流狭窄層上および前記電流注入領域の開口に露出する前記In0.49Ga0.51P上部光導波層上に、第二導電型のIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）あるいは前記In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層と屈折率が略同一のAlGaAsからなる上部クラッド層および第二導電型GaAsコンタクト層をこの順に備えてなることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上に第一導電型あるいは第二導電型のIn0.49Ga0.51Pからなるキャップ層を備えたことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記電流注入領域の幅が３μｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
前記第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層の積層方向の途中に、前記活性層よりバンドギャップの小さいInGaAsP量子井戸層を備えたことを特徴とする請求項１、２または３記載の半導体レーザ素子。
【請求項５】
第一導電型GaAs基板上に、第一導電型のAlz1Ga1-z1As(ただし、0.57≦z1≦0.8)またはIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）からなる下部クラッド層、第一導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P下部光導波層、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層（ただし、0≦x3≦0.4,0≦y3≦0.5）、第二導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P上部光導波層、第一導電型あるいは第二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層（ただし、0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層をこの順に積層させ、前記第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層および前記Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層を、電流注入領域および該電流注入領域の両側から所定距離離れた領域を共振器方向にストライプ状に除去して前記In0.49Ga0.51P上部光導波層を露出させ、P雰囲気で昇温した後、前記第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層上および前記露出されたIn0.49Ga0.51P上部光導波層上に、再成長により第一導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層および第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層をこの順に積層させ、前記電流注入領域の前記第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層および前記第一導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層を除去して、前記In0.49Ga0.51P上部光導波層を露出させ、P雰囲気で昇温した後、前記第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上および前記露出された前記In0.49Ga0.51P上部光導波層上に、再成長により第二導電型のIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）あるいは前記In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層と屈折率が略同一のAlGaAsからなる上部クラッド層および第二導電型GaAsコンタクト層を積層させる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】
本発明は半導体レーザ素子に関し、特に、非共鳴の光閉じ込め構造を備えた半導体レーザ素子およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバ増幅器励起用の光源として、信頼性の高い回折限界の高品質ビームを有する高出力半導体レーザが期待されている。現在、980ｎｍ帯の高出力の回折限界発振可能な半導体レーザとして、米国特許第5606570号において、InGaAsを活性層とし、InGaAlPを電流狭窄層とし、GaAsを高屈折率媒質とした、非共鳴の反射光閉じ込め（Antiresonant Reflecting Optical Waveguide）構造（以下、ＡＲＲＯＷ構造と称する）を備えたものが、高出力化が可能なものとして報告されている。ＡＲＲＯＷ構造とは、低屈折率の複数のコア領域、該コア領域間および両外側に設けられる高屈折率領域、該コア領域および高屈折率領域のさらに外側に設けられる、コア領域と略同一の屈折率を有する低屈折率領域およびさらに最外側に設けられる高屈折率領域を備えるものであり、各コア領域に光閉じ込めを行うものである。本構造によると、コア領域の両外側に設けられた高屈折率領域が基本横モードに対する反射部（reflector）として作用し、さらに外側に設けられた低屈折率領域により光の漏れを抑制することにより基本横モード制御を行うことができる。なお、基本横モード制御を行う際、発振波長をλとし、コア領域の等価屈折率をnc、コア領域幅をdc、該コア領域の両外側に設けられた高屈折率領域の等価屈折率と幅をそれぞれnbおよびdb1としたとき、
【数１】
0003850303.tif 000002
となり、その外側となる低屈折率領域の幅がdc/2となるように、さらに複数コアの各コア間に設けられた高屈折率領域の幅db2が
【数２】
0003850303.tif 000003
となるようにすることが望ましいことが報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許に例示されている半導体レーザ素子は、再成長技術を要する構造であって、さらに、その際、InGaP層、InAlP層およびGaAs層が再成長前に表面に露出する構造であるため、再成長時の昇温過程でPとAsの表面での相互拡散が生じ、再成長不良を起こしやすいという欠点があり、実用化に適していない。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて、ＡＲＲＯＷ構造を有する半導体レーザ素子であって、低出力から高出力まで信頼性の高い半導体レーザ素子およびその半導体レーザ素子を容易に製造する方法を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体レーザ素子は、第一導電型GaAs基板上に、第一導電型のAlz1Ga1-z1As(ただし、0.57≦z1≦0.8)またはIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）からなる下部クラッド層、第一導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P下部光導波層、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層（ただし、0≦x3≦0.4,0≦y3≦0.5）、および第二導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P上部光導波層をこの順に積層してなる積層体上に、
共振器の共振方向にストライプ状に、電流注入領域および該電流注入領域の両側にそれぞれ所定距離離れた領域に開口を有する第一導電型あるいは第二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層（ただし、0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）および第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層をこの順に備え、
第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層上および前記開口のうち前記電流注入領域以外の開口に露出するIn0.49Ga0.51P上部光導波層上に、第一導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層（ただし、0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）および第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層（ただし、0.1≦z2≦1）をこの順に備え、
第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51Ｐ電流狭窄層上および電流注入領域の開口に露出するIn0.49Ga0.51P上部光導波層上に、第二導電型のIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）あるいは前記In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層と屈折率が略同一のAlGaAsからなる上部クラッド層および第二導電型GaAsコンタクト層をこの順に備えてなることを特徴とするものである。
【０００６】
なお、第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上に第一導電型あるいは第二導電型のIn0.49Ga0.51Pからなるキャップ層を備えていてもよい。
【０００７】
電流注入領域の幅は３μｍ以上であることが望ましい。
【０００８】
第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層の積層方向の途中に、活性層よりバンドギャップの小さいInGaAsP量子井戸層を備えていてもよい。
【０００９】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、第一導電型GaAs基板上に、第一導電型のAlz1Ga1-z1As(ただし、0.57≦z1≦0.8)またはIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）からなる下部クラッド層、第一導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P下部光導波層、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層（ただし、0≦x3≦0.4,0≦y3≦0.5）、第二導電型またはアンドープのIn0.49Ga0.51P上部光導波層、第一導電型あるいは第二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層（ただし、0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）および第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層をこの順に積層させ、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層および前記Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層を、電流注入領域および該電流注入領域の両側から所定距離離れた領域を共振器方向にストライプ状に除去してIn0.49Ga0.51P上部光導波層を露出させ、P雰囲気で昇温した後、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層上および露出されたIn0.49Ga0.51P上部光導波層上に、再成長により第一導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層および第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層をこの順に積層させ、電流注入領域の第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層および第一導電型Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層を除去して、In0.49Ga0.51P上部光導波層を露出させ、P雰囲気で昇温した後、第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上および露出されたIn0.49Ga0.51P上部光導波層上に、再成長により第二導電型のIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（ただし、0.1≦z2≦1）あるいはIn0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層と屈折率が略同一のAlGaAsからなる上部クラッド層および第二導電型GaAsコンタクト層を積層させることを特徴とするものである。
【００１０】
なお、上記第一導電型と第二導電型とは、逆極性を示すものであり、例えば、第一導電型がｎ型であれば、第二導電型はｐ型であることを示す。
【００１１】
また、上記アンドープとは導電性不純物が導入されていないことを示す。
【００１２】
【発明の効果】
本発明の半導体レーザ素子によれば、上述のような層構成を備えたことにより、活性層に水平な方向において、ストライプ状の電流注入開口によって規定されるコア領域を中心として、その両側にコア領域の等価屈折率よりも高い等価屈折率である高屈折率領域、その外側にコア領域と同等の等価屈折率である低屈折率領域、さらにその外側に第二の高屈折率領域を備えた、いわゆるＡＲＲＯＷ構造を構成したものとすることができる。
【００１３】
特に、In0.49Ga0.51P光導波層と第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層とを備えたことにより、In0.49Ga0.51P光導波層の厚みを制御することにより、ＡＲＲＯＷ構造の屈折率分布を容易に実現できる。またさらに、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層のIn0.49Ga0.51Pが、InGaAlPに比べて高屈折率であり、このIn0.49Ga0.51P電流狭窄層が光導波層としての機能も有することから、高屈折率領域の屈折率制御を容易に行うことができ、光の閉じ込めを効率良く行うことができるので高品質なレーザ光を得ることができる。
【００１４】
このＡＲＲＯＷ構造を備えたことにより、ＡＲＲＯＷ構造を備えない素子と比較して、ストライプ幅を広くしても横モード制御がなされた単峰性のビームを発振することができる。すなわち、ＡＲＲＯＷ構造を備えない素子においては、横モード制御を行うために、ストライプ幅を３μｍより小さくする必要があったため、それに応じて活性領域幅が制限され、高出力化を図ると活性層への光密度が高くなり端面劣化を引き起こすために高出力発振を行うことができなかった。しかし、上述したような等価屈折率分布のＡＲＲＯＷ構造を有する素子であるため、幅広のストライプ幅の領域に良好な光閉じ込めを行うことができ、幅広の活性領域からの横基本モード発振が可能となる。また、３μｍ以上の幅広の活性領域を備えることにより活性層の光密度が低減できるので、端面の光吸収再結合による温度上昇を低減できるために、ＡＲＲＯＷ構造を備えない素子と比較して高出力の光ビームを得ることができる。
【００１５】
また、上記層構成であると、素子製造時において、第二エッチング阻止層を再成長する前に露出する層がほぼInGaP電流狭窄層のみとなり、AsとPとが同時に存在することがないので両者の相互拡散を抑制することができ、再成長前後の結晶品質を向上させることができる。よって信頼性の高い素子を得ることができる。
【００１６】
また、第一および第二エッチング阻止層がInGaAsP層であることにより、隣接する層がInGaPであるので、エッチング精度を高くでき、ARROW構造に必要な屈折率分布を高精度に形成することができる。
【００１７】
また、第一導電型In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上に、第一導電型あるいは第二導電型のIn0.49Ga0.51Pからなるキャップ層を備えたことにより、上部クラッド層を再成長する際に、In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層の露出が少ないため、Alの酸化による劣化を防ぐことができるので、結晶品質が良好となり信頼性を向上させることができる。
【００１８】
また、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層上の積層方向の途中に、活性層よりバンドギャップの小さいInGaAsP量子井戸層を備えたものとすれば、InGaAsP量子井戸層において光吸収が起こるために基本横モード発振の利得を高くすることができる。
【００１９】
本発明の半導体レーザ素子の製造方法によれば、活性層に水平な方向において、ストライプ状の電流注入開口によって規定されるコア領域を中心として、その両側にコア領域の等価屈折率よりも高い等価屈折率である高屈折率領域、その外側にコア領域と同等の等価屈折率である低屈折率領域、さらにその外側に第二の高屈折率領域を備えた、いわゆるＡＲＲＯＷ構造を備えた半導体レーザ素子を高精度にかつ容易に製造することができる。また、再成長前にP雰囲気で昇温しておくことにより、再成長を容易に行うことができる。また、再成長するInGaAlP等の層の結晶品質を向上できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００２１】
本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ素子について説明する。図１にその半導体レーザ素子の断面図を示す。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ素子は、n-GaAs基板１上に、n-Alz1Ga１-z1As下部クラッド層２（0.57≦z1≦0.8）、n-またはi−In0.49Ga0.51P下部光導波層３、Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層（0≦x3≦0.4,0≦y3≦0.5）４、p-またはi−In0.49Ga0.51P上部光導波層５を積層した積層体上に、共振器方向に延びるストライプ状に、幅dcの電流注入領域20および該電流注入領域20の両側にそれぞれdb1離れたdc/2幅の領域に開口を有するp-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層６（0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）およびn-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７を備え、該ｎ-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７上および電流注入領域20以外の開口に露出するp-In0.49Ga0.51P上部光導波層５上に、n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層８（0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）およびｎ-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層（0.1≦z2≦1）９を備え、さらに、このn-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層９上および電流注入領域20の開口に露出する該In0.49Ga0.51P上部光導波層５上に、p-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P上部クラッド層10およびp-GaAsコンタクト層11を備えてなる。
【００２３】
なお、下部クラッド層を、GaAsに格子整合するn-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P（0.1≦z2≦1）で形成してもARROW構造の形成に必要な屈折率分布が得られる。
【００２４】
また、上部クラッド層は、In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層に屈折率が略同一のAlGaAsから構成されてもよい。
【００２５】
またさらに、n-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上にIn0.49Ga0.51Pキャップ層（厚さ20ｎｍ以下）が積層されていてもよい。あるいは、In0.49Ga0.51Pキャップ層の代わりに、GaAsキャップ層（厚さ20ｎｍ以下）が積層されていてもよい。またはn-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層上にIn0.49Ga0.51Pキャップ層（厚さ20ｎｍ以下）およびGaAsキャップ層（20ｎｍ以下）がこの順に積層されていてもよい。キャップ層を設けることにより、再成長界面にAlを含有する層の露出する面積が低減し、再成長を容易に行うことができる。また、結晶品質を向上させることができる。なお、GaAsキャップ層は、n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層を除去する工程で同時に除去されるので、フォトリソ工程での付着物の除去に有効であり、付着物に起因する欠陥の発生を抑制できる効果を有する。
【００２６】
また、第一エッチング阻止層６はｎ型であってもよい。
【００２７】
この半導体レーザ素子は、上述の層構成により、活性層に水平な方向において、ストライプ状の電流注入開口20によって規定されるコア領域を中心として、その両側にコア領域の等価屈折率ncよりも高い等価屈折率nbである高屈折率領域、その外側にコア領域と同等の等価屈折率ncである低屈折率領域を備え、さらにその外側に等価屈折率nbである第二の高屈折率領域を備えた、図２に示すような等価屈折率分布が形成されている。
【００２８】
なお、前述のとおり、発振波長をλとし、コア領域の等価屈折率をnc、コア領域の両側の高屈折率領域の屈折率をnbとしたとき、コア領域の両側の高屈折率領域の幅db1が、
【数３】
0003850303.tif 000004
であることが望ましい。ｍは正の整数である。さらに、この高屈折率領域の外側に設けられたdc/2幅の低屈折率領域により、光出力の横方向（等価屈折率分布を有する方向）への漏れを抑制し、回折限界の単峰性の発振が得られる良好なＡＲＲＯＷ構造を形成することができる。
【００２９】
図３に本発明の第２の実施の形態による半導体レーザの断面図を示す。なお、第１の実施の形態と同等の層には同符号を付し詳細な説明を省略する（以下、同様とする）。この第２の実施形態の半導体レーザ素子は、n-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７の積層方向の途中に量子井戸活性層４よりもバンドギャップが小さいInGaAsP量子井戸層14を備えてなるものである。このInGaAsP量子井戸層14を備えた素子は、該InGaAsP量子井戸層14において光吸収が起こるために基本横モード発振の利得が高くなる。
【００３０】
またさらに、活性層を挟むように、キャリアの注入効率を改善するために、活性層よりバンドギャップが大きく、In0.49Ga0.51Pよりバンドギャップが小さい、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5（0≦x5＜0.49y4，0＜y5≦0.4）障壁層を設けてもよい。
【００３１】
また、発振時の端面での光吸収による再結合非発光電流を抑制するために、共振器端面の近傍のp-GaAs層コンタクト層11を除去することにより、より高出力化を図ることができる。
【００３２】
また、本発明は、上述のような単一コアのＡＲＲＯＷ構造に限るものではなく、マルチコアを有する構造であってもよい。マルチコアのＡＲＲＯＷ構造とする場合には、活性層に水平な方向における等価屈折率分布が図４のようになるようにする。この場合、幅dcの複数のコア領域の両端に配される高屈折率領域の幅db1は上式を満たし、各コア領域間の高屈折率領域は、その幅db2が、
【数４】
0003850303.tif 000005
を満たすことが望ましい。ｍは正の整数である。
【００３３】
図５に本発明の第３の実施の形態による半導体レーザ素子として、上述のようにマルチコアを有するＡＲＲＯＷ構造を有する素子の断面図を示す。本実施形態は第１の実施の形態による半導体レーザ素子と層構成は同一であるが、n-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７およびp-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層６が、それぞれ幅db2間隔で設けられた幅dcの３つの電流注入領域21a,21b,21cおよび該両端の電流注入領域21a,21cの両側にそれぞれdb1離れたdc/2幅の領域に開口を有するp-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層６およびn-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７を備えたことにより、３つのコア領域を有するものである点で異なる。このようにマルチコアにすることによりさらに高出力化が可能となる。
【００３４】
【実施例】
以下に、図１に示した半導体レーザ素子の具体的な層構成およびその製造方法の一実施例を図６を参照して説明する。
【００３５】
成長用原料として、トリメチルガリウム（TMG）,トリメチルインジュウム（TMI）,トリメチルアルミニウム（TMA）とアルシンとフォスフィンを原料とし、n型ドーパントガスとして、シランガスを用い、p型ドーパントとしてジメチルジンク（DMZ）を用いた。
【００３６】
図６（ａ）に示すように、有機金属気相成長法により（００１）n-GaAs基板1上に、n-Alz1Ga1-z1As下部クラッド層（0.57≦z1≦0.8）２、nまたはi-In0.49Ga0.51P下部光導波層３、i-Inx3Ga1-x3As1-y3Py3量子井戸活性層４（0≦x3≦0.4,0≦y3≦0.5，厚さ5から20ｎｍ程度）、pまたはi−In0.49Ga0.51P上部光導波層５、p-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層（0≦x4≦1,0≦y4≦0.8）６、n-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７（0.5μｍ）を積層した。
【００３７】
なおここで、x3=0.2, y3=0とすれば発振波長980ｎｍとなり、活性層の組成を変化させることにより発振波長λを、700＜λ＜1200（ｎｍ）の範囲で制御することができる。
【００３８】
図６（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ法によって幅６μｍのストライプ状の電流注入領域20、およびその両側に1.8μｍの間隔を空けて３μｍ幅の領域のレジストパターンを開口し、レジストをマスクとして塩酸系のエッチング液でn-In0.49Ga0.51P電流狭窄層７をエッチングした。この時、自動的にp-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層６でエッチングが停止した。引き続きレジストを除去し、硫酸と過酸化水素水と水系の混合エッチング液で、p-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層６をエッチングした。この時、自動的にIn0.49Ga0.51P上部光導波層５でエッチングが停止し、In0.49Ga0.51P上部光導波層５が露出した。引き続き、P雰囲気で昇温を行い、その後、順次ガス切り替えを行うことにより、露出されたIn0.49Ga0.51P上部光導波層５およびｎ−In0.49Ga0.51P電流狭窄層７上にn-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層８、n-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層９（0.1≦z2≦1,厚さ0.5μｍ）を成長した。
【００３９】
図６（ｃ）に示すように、レジストを塗布し、電流注入領域のレジストを除去し、塩酸系のエッチング液、レジストをマスクとしてn-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層９をエッチングした。この時自動的に、n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層８で自動的にエッチングが停止した。レジストを除去後、硫酸と過酸化水素系のエッチング液で、n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層８を除去した。この時、自動的にIn0.49Ga0.51P上部光導波層７でエッチングが停止し、ストライプ領域に電流注入領域が形成された。
【００４０】
図６（ｄ）に示すように、再成長表面がInGaP及びInGaAlPとなった状態でP雰囲気で昇温し、その後、順次ガス切り替えを行うことにより、p-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P上部クラッド層10、p-GaAsコンタクト層11を形成した。引き続き、ｐ側電極12を形成後、基板を研磨し、ｎ側電極13を形成した。このようにして形成された試料をへき開して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方に低反射コートを行い、その後、チップ化して半導体レーザ素子を形成した。
【００４１】
なお、上記各層の成長法しては、固体あるいはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法を用いてもよい。上記構造はｎ型層を最初に成長しているが、ｐ型層から成長してもよく、その場合、導電性を反転するだけでよい。
【００４２】
また、活性層は多重量子井戸構造でもよい。
【００４３】
またさらに、活性層の両側に隣接して、活性層よりバンドギャップが大きく、In0.49Ga0.51Pよりバンドギャップが小さい、Inx5Ga1-x5As1-y5Py5障壁層（0≦x5＜0.49y4，0＜y5≦0.4）を設けて、キャリアの注入効率を向上させることができる。
【００４４】
なお、本発明による半導体レーザ素子は、高出力下においても高品位なガウス型のビームを有しているため、高速な情報・画像処理及び通信、計測、医療、印刷の分野での光源として応用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による半導体レーザ素子を示す断面図
【図２】単一コアのＡＲＲＯＷ構造を備えた半導体レーザ素子の活性層に水平方向の等価屈折率分布を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態による半導体レーザ素子を示す断面図
【図４】マルチコアを有するＡＲＲＯＷ構造を備えた半導体レーザ素子における活性層に水平方向の等価屈折率分布を示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態による半導体レーザ素子を示す断面図
【図６】本発明の一実施例の半導体レーザ素子の製造過程を示す断面図
【符号の説明】
１    n-GaAs基板
２    n-Alz1Ga１-z1As下部クラッド層
３    n-またはi−In0.49Ga0.51P下部光導波層
４    Inx3Ga1-x3As1-y3Py3圧縮歪量子井戸活性層
５    p-またはi−In0.49Ga0.51P上部光導波層
６    p-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第一エッチング阻止層
７    n-In0.49Ga0.51P電流狭窄層
８    n-Inx4Ga1-x4As1-y4Py4第二エッチング阻止層
９    n-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P電流狭窄層
10    p-In0.49（Alz2Ga1-z2）0.51P上部クラッド層
11    p-GaAsコンタクト層
12    ｐ側電極
13    ｎ側電極
20    電流注入領域
【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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