JP 2013-247210 A 2013.12.9(57)【要約】【課題】製造における歩留りの向上が図られ、長期信頼性に優れた半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザ装置１はｎ型ＧａＡｓからなる基板２上にｎ型クラッド層１１、活性層４及びｐ型クラッド層２１を含むダブルヘテロ構造を備える。活性層４はＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層を含む単一量子井戸構造または多重量子井戸構造からなる。半導体レーザ装置１の共振器端面５に不純物を拡散させて窓領域７を設けた。
【選択図】図９

(2)JP 2013-247210 A 2013.12.9【特許請求の範囲】【請求項１】
第１導電型基板上に少なくとも第１導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を備え、前記活性層がＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層を含む単一量子井戸構造または多重量子井戸構造からなり、端面部に不純物を拡散させて窓領域を設けたことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記第２導電型クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ層からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第２導電型クラッド層のドーパントがＭｇであることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記端面部に拡散させる前記不純物がＺｎであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記窓領域は前記ＩｎＧａＡｓ層のＩｎと前記不純物の前記Ｚｎが置換して混晶化していることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子。
【請求項６】
前記第２導電型クラッド層がｐ型であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記窓領域の光出射方向長さが前記端面部の前端面側と前記端面部の後端面側とを合わせて１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
前記窓領域と前記窓領域以外の前記活性層のバンドギャップ差が０．１２〜１．１３ｅＶであることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】【０００２】
発 振 波 長 が ８ ０ ０ 〜 ８ ５ ０ ｎ ｍ の 半 導 体 レ ー ザ 装 置 は Ｐ Ｏ Ｆ （ Plastic Optical Fiber：プラスチック光ファイバー）通信や熱アシストＨＤＤ等の電子記録用、ＹＡＧ励起用光源などを含む様々な分野で応用されている。
【０００３】
上記波長帯の半導体レーザ装置はＧａＡｓ基板を用いて、クラッド層及びガイド層をＡｌＧａＡｓで形成し、活性層をＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造で形成することが多い 。 ま た 、 半 導 体 レ ー ザ 装 置 の 端 面 部 に は 非 注 入 構 造 を 形 成 し て 、 Ｃ Ｏ Ｄ （ CatastrophicOptical Damage： 半 導 体 レ ー ザ 装 置 の 端 面 部 の 光 学 破 壊 ） レ ベ ル を 向 上 さ せ て い る 。 この従来構造の特徴はクラッド層にＡｌＧａＡｓ層を用いることで動作電圧を低減させることができる。
【０００４】
しかしながら、ＰＯＦ通信や熱アシストＨＤＤ等の電子記録用、ＹＡＧ励起用光源に用いる際に必要となる高出力化のためには、端面非注入構造では長期信頼性が不十分であるという問題があった。この問題を解決するための従来技術が特許文献１及び２に開示されている。特許文献１及び２に記載された従来の半導体レーザ装置は端面部に不純物を拡散させて窓領域を形成している。

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(3)JP 2013-247210 A 2013.12.9【先行技術文献】【特許文献】【０００５】【特許文献１】特開２０００−３１５９６号公報【特許文献２】特開２００２−１２４７３８号公報【発明の概要】【発明が解決しようとする課題】【０００６】
活性層にＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造を用いたものに例えばＺｎなどの不純物を 拡 散 さ せ て 窓 領 域 を 作 成 す る 際 に は ｐ 型 Ｇ ａ Ａ ｓ キ ャ ッ プ 層 上 に Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓ ｉ Ｏ 2膜 を作 成 す る 。 そ し て 、 Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓ ｉ Ｏ 2膜 か ら Ｚ ｎ を 拡 散 さ せ て 、 活 性 層 の Ｇ ａ Ａ ｓ ／ Ａ ｌ
ＧａＡｓ量子井戸構造を混晶化して窓領域を作成する。
【０００７】
このとき、窓領域と窓領域以外の活性層のバンドギャップ差は約０．１ｅＶ以上必要であるが、所望のバンドギャップ差を得るためには５００〜６００℃で３６０分以上の熱処理が必要であった。このような長時間の熱処理により、活性層へ拡散するＺｎ濃度が増加する。その結果、窓領域の効果がキャリア吸収により弱められて必要な長期信頼性、例えば ７ ０ ℃ 、 １ ０ ０ ｍ Ｗ 、 共 振 器 長 ３ ０ ０ μ ｍ の 条 件 下 で Ｍ Ｔ Ｔ Ｆ （ Mean Time To Failure：平均故障寿命）１０，０００時間以上が得られなくなるという課題があった。
【０００８】
これに対して、ｐ型クラッド層にＺｎの拡散係数がＡｌＧａＡｓ層より大きいＡｌＧａＩｎＰ層を用いることで熱処理時間の短縮を図った。その結果、７０℃、１００ｍＷ、共振器長３００μｍの条件下でＭＴＴＦ１０，０００時間以上はクリアするようになったが、それでも熱処理は２４０分程度必要であった。熱処理を施し過ぎるとクラッド層のＩｎが拡散してバンドギャップを減少させてしまうため、プロセスばらつきなどでクリアできないロットも発生して歩留りが低下することが問題であった。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、製造における歩留りの向上が図られ、長期信頼性に優れた半導体レーザ装置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】
上記の課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、第１導電型基板上に少なくとも第１導電型クラッド層、活性層及び第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を備え、前記活性層がＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層を含む単一量子井戸構造または多重量子井戸構造からなり、端面部に不純物を拡散させて窓領域を設けたことを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、不純物が活性層まで到達して活性層中のＩｎと置換することにより量子井戸構造の混晶化が急激に起こる。その結果、窓領域と窓領域以外の活性層とのバンドギャップ差に所望のバンドギャップ差を得るための、窓領域の形成のための熱処理時間が比較的短くて済む。したがって、熱処理時間の長期化に起因する歩留まりの悪化が抑制され、活性層に必要以上に不純物が拡散することに起因する長期信頼性の低下も抑制される。
【００１２】
また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記第２導電型クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ層からなることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、不純物の拡散係数が例えばＡｌＧａＡｓ層より大きくなる。したがって、窓領域の形成のための熱処理時間が一層短くなる。
【００１４】

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(4)JP 2013-247210 A 2013.12.9

また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記第２導電型クラッド層のドーパントがＭｇであることを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、Ｍｇ以外のドーパント、例えばＺｎと比較して高濃度のドーピングが可能になる。
【００１６】
また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記端面部に拡散させる前記不純物がＺｎであることを特徴としている。
【００１７】
また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記窓領域は前記ＩｎＧａＡｓ層のＩｎと前記不純物の前記Ｚｎが置換して混晶化していることを特徴としている。
【００１８】
また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記第２導電型クラッド層がｐ型であることを特徴としている。
【００１９】
また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記窓領域の光出射方向長さが前記端面部の前端面側と前記端面部の後端面側とを合わせて１〜５０μｍであることを特徴としている。
【００２０】
また、上記構成の半導体レーザ装置において、前記窓領域と前記窓領域以外の前記活性層のバンドギャップ差が０．１２〜１．１３ｅＶであることを特徴としている。
【発明の効果】【００２１】
本発明の構成によれば、窓領域の形成のための熱処理時間の長期化に起因する歩留まりの悪化を抑制することができる。さらに、活性層に必要以上に不純物が拡散することに起因する長期信頼性の低下も抑制することができる。したがって、製造における歩留りの向上が図られ、長期信頼性に優れた半導体レーザ装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】【００２２】【図１】本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置の部分断面図である。
【図２】本発明の実施例及び比較例の半導体レーザ装置の熱処理時間とバンドギャップ差との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図５】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図６】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図７】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図８】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図９】本発明の実施例１の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１０】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の実施例２の半導体レーザ装置を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】【００２３】
以下、本発明の実施形態を図１及び図２に基づき説明する。
【００２４】

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最初に、本発明の実施形態に係る半導体レーザ装置について、図１を用いてその構造を説明する。図１は半導体レーザ装置の部分断面図である。
【００２５】
半導体レーザ装置１は、図１に示すように第１導電型（ｎ型）である基板２の成長主面上に半導体積層部３が形成されている。半導体積層部３としては基板２側から順に第１導電型（ｎ型）であるｎ型クラッド層１１を含むｎ型半導体層１０、活性層４及び第２導電型（ｐ型）であるｐ型クラッド層２１を含むｐ型半導体層２０を結晶成長させている。このとき、ｎ型半導体層１０のドーパントにはＳｉを用い、ｐ型半導体層２０のドーパントにはＭｇやＺｎを用いた。なお、基板２に関して、ＪＵＳＴ基板の使用やＯＦＦ角の有無について特に限定されない。
【００２６】
活性層４としては、ＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層を含む量子井戸構造からなる。この量子井戸構造は単一量子井戸構造、多重量子井戸構造のいずれであっても良い。量子井戸構造はバンドキャップの小さい薄膜材料からなる井戸層をバンドキャップの大きい材料からなるバリア層で挟むことにより形成される。多重量子井戸構造は複数の井戸層の間にもバリア層を挟んで多重にして形成される。
【００２７】
半導体レーザ装置１は、図１における左右両端に共振器端面５を備える。共振器端面５は半導体レーザ装置１が半導体ウェハーを劈開して分割することで形成される際に形成される。共振器端面５は活性層４からレーザ光が出射される前端面５Ｆと、この前端面５Ｆの反対側の後端面５Ｒとを含む。
【００２８】
半導体レーザ装置１の端面部である共振器端面５の一部には不純物拡散領域６が形成されている。不純物拡散領域６は前端面５Ｆ側と、後端面５Ｒ側との両側に形成される。不純物拡散領域６には半導体積層部３の各層に例えばＺｎやＭｇなどの不純物原子が拡散されている。なお、不純物拡散領域６は共振器端面５において少なくとも活性層４を含む領域に形成されていれば良い。
【００２９】
不純物拡散領域６のうち、活性層４の部分には窓領域７が形成される。窓領域７では例
えばＺｎやＭｇなどの不純物原子が拡散することで、量子井戸構造の井戸層とバリア層とが混晶化して量子井戸構造を維持していない。この混晶化により、窓領域７は量子井戸構造を正常に維持している活性層４の他の部分よりバンドギャップが広くなっている。なお、窓領域７においては、例えばＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層のＩｎと、不純物のＺｎが置換して混晶化している。
【００３０】
窓領域７は前端面５Ｆ側と、後端面５Ｒ側との両側に形成される。窓領域７の光出射方
向長さ（図１の左右方向長さ）は、例えば前端面５Ｆ側と後端面５Ｒ側とを合わせて１〜５０μｍである。この長さは好ましくは１〜３０μｍである。
【００３１】
続いて、半導体レーザ装置１の窓領域７を形成するための熱処理時間とバンドギャップ差との関係について、図２を用いて説明する。図２は実施例及び比較例の半導体レーザ装置の熱処理時間とバンドギャップ差との関係を示すグラフである。
【００３２】
本発明の実施例及び比較例の半導体レーザ装置に対して、熱処理温度を５００℃とし、熱処理時間を０〜３００時間に変更して、窓領域のバンドギャップ（Ｅｇ）と窓領域以外の活性層のバンドギャップ（Ｅｇ）との差を検証した。実施例の半導体レーザ装置１の活性層４にはＩｎＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造またはＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ量子井戸層を用いた。比較例の半導体レーザ装置の活性層にはＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ量子井戸構造を用いた。結果を図２に示した。図２の横軸は窓領域を形成するための熱処理時間を表し、縦軸は窓領域と窓領域以外の活性層とのバンドギャップ差を表している。

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(6)JP 2013-247210 A 2013.12.9【００３３】
図２によれば、熱処理時間が８０分までは実施例、比較例ともにバンドギャップ差に違いが見られない。しかしながら、熱処理時間１２０分において実施例のバンドギャップ差は０．１２ｅＶ以上となり、安定している。
【００３４】
このことについては、活性層４がＩｎを含有して量子井戸構造の井戸層に圧縮歪みが掛かっても混晶化が起こり易いわけではなく、不純物のＺｎが活性層４まで到達して活性層４中のＩｎと置換することにより量子井戸構造の混晶化が急激に起こると考えられる。実施例の半導体レーザ装置１はｐ型半導体層２０のドーパントであるＭｇがＺｎに押し出されて活性層４まで拡散しているが、最初の８０分まではＭｇが活性層４に到着してＩｎと置換しても混晶化が比較例と同じはやさで緩やかに起こることが分かった。
【００３５】
上記のように、本発明の半導体レーザ装置１は活性層４がＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層を含む量子井戸構造からなり、端面部に不純物を拡散させて窓領域７を設けたので、熱処理時間１２０分で窓領域７と窓領域７以外の活性層４とのバンドギャップ差０．１２ｅＶを得ることができる。さらに熱処理時間を長くしても、クラッド層からＩｎが拡散し始める３００分までバンドギャップ差は０．１２ｅＶ以上で安定して熱処理時間や温度の尤度も広い。これにより、７０℃、１００ｍＷ、共振器長３００μｍの条件下でＭＴＴＦ２０，０００時間以上の長期信頼性がウェハー歩留り９５％以上で得られた。
【００３６】
また、このように従来の半導体レーザ装置より短い熱処理時間で高性能な窓領域７が得られるので、窓領域７の光出射方向長さを前端面５Ｆ側と後端面５Ｒ側とを合わせて１〜５０μｍの範囲で作成することが容易である。この窓領域７の光出射方向長さを１〜３０μｍの範囲で作成することが望ましいが、上記実施形態の構造であれば安定的に歩留り良く作成することができる。なお、１μｍより小さい窓領域を作成することは困難である。
【００３７】
一般的に窓領域が大きくなると窓領域の効果は安定する。しかしながら、通常窓領域は電流非注入にするため、例えば５００μｍ以下のような比較的短い共振器長の半導体レーザ装置では光電変換領域に対する非注入領域の比率が１５％以上になるとレーザ発振を開始する閾値電流付近での光電変換効率が急激に変化して動作が不安定になる。また、窓領域が大きくなると電流注入面積が低下するので、動作電圧が上昇して電力変換効率が低下する。
【００３８】
一方、上記実施形態の半導体レーザ装置１の構成では窓領域７を小さくしても安定的に作成することができるので、レーザ発振を開始する閾値電流付近での動作も安定し、動作電圧も低減できて電力変換効率も向上する。
【００３９】
そして、本構成の効果を高めるためには記窓領域と前記窓領域以外の前記活性層のバンドギャップ差が０．１２〜１．１３ｅＶであることが望ましい。なお、１．１３ｅＶはＡｌＧａＡｓ層とＩｎＧａＡｓ層の混晶化したときの最大値である。
【００４０】
また、本構成の効果を高めるためにはｐ型クラッド層２１はＡｌＧａＩｎＰ層が望ましい。これにより、不純物であるＺｎの拡散係数がＡｌＧａＡｓ層より大きくなり、窓領域７の形成のための熱処理時間を一層短くすることができる。
【００４１】
さらに、ｐ型半導体層２０のドーパントにＭｇを用いているので、Ｍｇ以外のドーパント、例えばＺｎと比較して高濃度のドーピングが可能になる。そして、第２導電型クラッド層はｐ型であることが望ましい。
【００４２】
このようにして、本発明の上記実施形態の構成によれば、窓領域７の形成のための熱処

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理時間の長期化に起因する歩留まりの悪化を抑制することができる。さらに、活性層４に必要以上に不純物が拡散することに起因する長期信頼性の低下も抑制することができる。
したがって、製造における歩留りの向上が図られ、長期信頼性に優れた半導体レーザ装置１を提供することが可能である。
【実施例１】【００４３】
続いて、本発明の半導体レーザ装置の実施例１について、図１に加えて図３〜図９を用いて説明する。図３〜図９は半導体レーザ装置を説明するための断面図である。なお、図３及び図５〜図９は、図１の共振器端面５に対向する側から見た断面図である。
【００４４】
図３に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる基板２の成長主面上に半導体積層部３を形成させた。半導体積層部３としては基板２側から順にｎ型半導体層１０、活性層４及びｐ型半導体層２０を有機金属結晶成長法で成長させる。
【００４５】
ｎ型半導体層１０はｎ型ＧａＡｓバッファ層１２、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１３及びｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層からなるｎ型クラッド層１１を含む。ｎ型半導体層１０と活性層４はとの間にはｎ側ＡｌＧａＡｓガイド層３１が積層される。活性層４はＩｎＧａ
Ａｓ層からなる井戸層を含むＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ量子井戸構造からなる。活性層４とｐ型半導体層２０との間にはｐ側ＡｌＧａＡｓガイド層３２が積層される。ｐ型半導体層２０はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層からなるｐ型クラッド層２１、ＧａＩｎＰエッチストップ層２２、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層２３、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２４及びｐ型ＧａＡｓキャップ層２５を含む。
【００４６】
結晶成長に際し、ｎ型半導体層１０のドーパントにはＳｉを用いた。ｐ型半導体層２０のドーパントについて、ＡｌＧａＩｎＰ層及びＧａＩｎＰ層にはＭｇを用い、ＧａＡｓ層にはＺｎを用いた。もちろん、ｐ型半導体層２０のドーパントにはすべてＺｎやＢｅを用いても良いが、ＡｌＧａＩｎＰ層のドーパントについてはＺｎより高濃度ドーピングが可能なＭｇが望ましい。
【００４７】
次に、窓領域７を作成するために、図４に示すようにｐ型半導体層２０の表層、すなわち ｐ 型 Ｇ ａ Ａ ｓ キ ャ ッ プ 層 ２ ５ の 上 面 に Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ １ を 成 膜 し た 。 Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓｉ Ｏ 2膜 ４ １ は 窓 領 域 ７ の 光 出 射 方 向 長 さ （ 図 ４ の 上 下 方 向 長 さ ） Ｗ １ が ３ ０ μ ｍ に な る
ようにスパッタリングやフォトリソグラフィなどを用いて成膜した。
【００４８】
その後、図５に示すように熱処理を５００℃で１２０分間実行して不純物拡散領域６及び窓領域７を形成した。活性層４にＩｎＧａＡｓ層を用いているために、窓領域７のバンドギャップが窓領域７以外の活性層４のバンドギャップより９０ｍｅＶ以上大きくなる。
これにより、窓領域７での光吸収が無くなり、窓領域７が小さくなっても十分な窓領域７の効果を得ることができる。
【００４９】
そ の 後 、 Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ １ を エ ッ チ ン グ に よ り 剥 離 し 、 図 ６ に 示 す よ う に さ ら に
Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ２ を 成 膜 し た 。 Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ２ は フ ォ ト リ ソ グ ラ フ ィ を 用 い て 窓 領 域 ７ と 垂 直に交わる１．５〜２μｍのストライプ状のレジストとして形成した。
【００５０】
続いて、ＩＣＰなどのドライエッチングや薬液を用いたウエットエッチングでＧａＩｎ
Ｐエッチストップ層２２まで、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層２３、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２４及びｐ型ＧａＡｓキャップ層２５のエッチングを行い、図７に示すようにストライプ状のリッジ３３を形成した。
【００５１】
次 に 、 図 ８ に 示 す よ う に 、 エ ッ チ ン グ に よ り Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ２ を 除 去 す る と と も に Ｓ ｉ Ｏ 21020304050(8)JP 2013-247210 A 2013.12.9

膜 ４ ３ を リ ッ ジ サ イ ド に 形 成 し 、 ｐ 型 Ｇ ａ Ａ ｓ キ ャ ッ プ 層 ２ ５ 上 部 の Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ３ を フォトリソグラフィとウエットエッチングにより除去した。
【００５２】
そして、ｎ型ＧａＡｓ基板２を約１００μｍまで研磨した。さらに、図９に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板２裏側にｎ型電極３４を形成し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２５の上方にｐ型メッキ電極３５を形成した。
【００５３】
その後、図１に示すように、窓領域７が共振器端面５にくるように共振器長３００μｍで バ ー 状 に 分 割 し た 。 共 振 器 端 面 ５ に は 、 例 え ば Ａ ｌ 2Ｏ 3膜 、 Ｓ ｉ Ｏ 2膜 、 Ｔ ａ 2Ｏ 5膜 などで形成される端面保護膜（不図示）を設けた。このとき、光の反射率は前端面５Ｆ側で１０％、後端面５Ｒ側で９０％以上であった。さらに、このバーをチップ状に分割して半導体レーザ装置１を形成した。
【００５４】
続いて、半導体レーザ装置１をＡｌＮサブマウントを介してＴＯ５６パッケージに実装した後、半導体レーザ装置１の特性を評価した。
【００５５】
長期信頼性は７０℃、１００ｍＷの条件下でＭＴＴＦ２０，０００時間以上が得られた。また、歩留りはロット内でも９８％と非常に高いものが得られた。さらに３ロットを流動したが、それぞれ歩留りは９６％、９９％、９７％と良好であった。
【００５６】
また、実施例１の半導体レーザ装置１には基板２に１５°ＯＦＦ基板を用いた。これはクラッド層に用いるＡｌＧａＩｎＰ層で自然超格子ができることを抑制するためである。
自然超格子ができるとバンドギャップが５０ｍｅＶ程度小さくなるので、温度特性に影響を及ぼす。ただし、本実施例のように量子井戸活性層の井戸層にＩｎＧａＡｓ層を用いると、ＪＵＳＴ基板を用いても１００℃、１００ｍＷ動作は可能であるが、１５°ＯＦＦ基板を用いることによって１１０℃以上の動作が可能になった。
【００５７】
さらに、本実施例では半導体積層部３の結晶成長に有機金属結晶成長法を用いたが、分子線結晶成長法で形成した半導体レーザ装置でも同様な結果が得られた。
【実施例２】【００５８】
続いて、本発明の半導体レーザ装置の実施例２について、図１０〜図１６を用いて説明する。図１０〜図１６は半導体レーザ装置を説明するための断面図である。なお、図１０及び図１２〜図１６は、図１の共振器端面５に対向する側から見た断面図である。また、
この実施例の基本的な構成は図１〜図９を用いて説明した前記実施例１と同じであるので、実施例１と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、その詳細な説明を省略するものとする。
【００５９】
図１０に示すように、ｎ型ＧａＡｓからなる基板２の成長主面上に半導体積層部３を形成させた。半導体積層部３としては基板２側から順にｎ型半導体層１０、活性層４及びｐ型半導体層２０を有機金属結晶成長法で成長させる。
【００６０】
ｎ型半導体層１０はｎ型ＧａＡｓバッファ層１２及びｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層からなるｎ型クラッド層１４を含む。ｎ型半導体層１０と活性層４はとの間にはｎ側ＡｌＧａＡｓガイド層３１が積層される。活性層４はＩｎＧａＡｓ層からなる井戸層を含むＡｌＧ
ａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ量子井戸構造からなる。活性層４とｐ型半導体層２０との間にはｐ側ＡｌＧａＡｓガイド層３２が積層される。ｐ型半導体層２０はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層からなるｐ型クラッド層２１、ＧａＩｎＰエッチストップ層２２、ｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ第２クラッド層２３、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２４及びｐ型ＧａＡｓキャップ層２５を含む。

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(9)JP 2013-247210 A 2013.12.9【００６１】
次に、窓領域７を作成するために、図１１に示すようにｐ型半導体層２０の表層、すな
わ ち ｐ 型 Ｇ ａ Ａ ｓ キ ャ ッ プ 層 ２ ５ の 上 面 に Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ １ を 成 膜 し た 。 Ｚ ｎ Ｏ ／Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ １ は 窓 領 域 ７ の 光 出 射 方 向 長 さ （ 図 １ １ の 上 下 方 向 長 さ ） Ｗ ２ が ５ ０ μ ｍ になるようにスパッタリングやフォトリソグラフィなどを用いて成膜した。
【００６２】
その後、図１２に示すように熱処理を５００℃で１２０分間実行して不純物拡散領域６及 び 窓 領 域 ７ を 形 成 し た 。 続 い て 、 Ｚ ｎ Ｏ ／ Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ １ を エ ッ チ ン グ に よ り 剥 離 し 、
図 １ ３ に 示 す よ う に さ ら に Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ２ を 成 膜 し た 。 Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ２ は フ ォ ト リ ソ グ ラ フ
ィを用いて窓領域７と垂直に交わる２μｍのストライプ状のレジストとして形成した。
【００６３】
続いて、ＩＣＰなどのドライエッチングや薬液を用いたウエットエッチングでＧａＩｎ
Ｐエッチストップ層２２まで、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層２３、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２４及びｐ型ＧａＡｓキャップ層２５のエッチングを行い、図１４に示すようにストライプ状のリッジ３３を形成した。
【００６４】
次 に 、 図 １ ５ に 示 す よ う に 、 エ ッ チ ン グ に よ り Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ２ を 除 去 す る と と も に Ｓ ｉ
Ｏ 2膜 ４ ３ を リ ッ ジ サ イ ド に 形 成 し 、 ｐ 型 Ｇ ａ Ａ ｓ キ ャ ッ プ 層 ２ ５ 上 部 の Ｓ ｉ Ｏ 2膜 ４ ３ をフォトリソグラフィとウエットエッチングにより除去した。
【００６５】
そして、ｎ型ＧａＡｓ基板２を約１００μｍまで研磨した。さらに、図１６に示すようにｎ型ＧａＡｓ基板２裏側にｎ型電極３４を形成し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２５の上方にｐ型メッキ電極３５を形成した。
【００６６】
その後、窓領域７が共振器端面５にくるように共振器長５００μｍでバー状に分割した。 共 振 器 端 面 ５ に は 、 例 え ば Ａ ｌ 2Ｏ 3膜 、 Ｓ ｉ Ｏ 2膜 、 Ｔ ａ 2Ｏ 5膜 な ど で 形 成 さ れ る 端 面保護膜（不図示）を設けた。このとき、光の反射率は前端面５Ｆ側で１０％、後端面５Ｒ側で９０％以上であった。さらに、このバーをチップ状に分割して半導体レーザ装置１を形成した。
【００６７】
続いて、半導体レーザ装置１をＡｌＮサブマウントを介してＣパッケージに実装した後、半導体レーザ装置１の特性を評価した。
【００６８】
長期信頼性は７０℃、１００ｍＷの条件下でＭＴＴＦ２０，０００時間以上が得られた。また、歩留りはロット内でも９６％と非常に高いものが得られた。さらに３ロットを流動したが、それぞれ歩留りは９５％、９９％、９７％と良好であった。
【００６９】
また、実施例２の半導体レーザ装置１には基板２にＪＵＳＴ基板を用いた。もちろん、１５°ＯＦＦ基板を含む０°〜２０°以内であれば同様の効果を得ることができた。また、電力変換効率の向上のために、ｎ型クラッド層にＡｌＧａＡｓ層を用いた。これにより、１００℃、１００ｍＷまで動作が可能になった。
【００７０】
以上、本発明の実施形態及び実施例につき説明したが、本発明の範囲はこれらに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】【００７１】
本発明は、半導体レーザ装置において利用可能である。
【符号の説明】【００７２】

1020304050(10)

１２３４５５Ｆ
５Ｒ
６７１０１１２０２１

【図１】

【図２】

半導体レーザ装置
基板
半導体積層部
活性層
共振器端面（端面部）
前端面
後端面
不純物拡散領域
窓領域
ｎ型半導体層ｎ型クラッド層（第１導電型クラッド層）
ｐ型半導体層ｐ型クラッド層（第２導電型クラッド層）【図３】

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(11)

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

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(12)【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

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(13)

【図１２】

【図１３】

【図１４】

【図１５】

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(14)

【図１６】

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