CN104995805B - 半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激光模块元件以及半导体元件的制造方法 - Google Patents

半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激光模块元件以及半导体元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种半导体光元件，其具有半导体层叠部，该半导体层叠部具有光波导层，所述半导体层叠部，在所述半导体层叠部的最表面与所述光波导层之间，包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进原子空孔的扩散的功能的第2杂质，所述半导体层叠部包含所述杂质之中至少一方的含有量不同的在所述层叠方向上延伸的2个以上的区域，在所述2个以上的区域之中至少1个区域包含所述第1杂质和所述第2杂质双方，所述2个以上的区域彼此，所述光波导层的基于原子空孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量不同。

Description

半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激 光模块元件以及半导体元件的制造方法
技术领域
本发明涉及半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激光模块以及半导体元件的制造方法。
背景技术
半导体元件的设计，其本质之一是：通过将具有不同物性的多个半导体按照每个区域进行组合，来设定具有与所希望的用途相应的功能的半导体元件。在元件设计中，例如带隙或折射率等物性很重要。这种半导体的物性，能够通过改变所层叠的半导体的材料或所掺杂的杂质的种类或浓度、组合等，设计为所希望的值。
使物性变化的方法之一有半导体的混晶化。在混晶化的方法中，有通过原子空孔的扩散而使半导体混晶化的IFVD(Impurity Free Vacancy Disordering：无杂质空位扩散)法、或通过杂质的扩散而使半导体混晶化的杂质扩散法等。这些方法例如被利用于半导体激光元件。在半导体激光元件中，若光输出增加，则有时在端面会因激光光线的吸收而产生热。此时，由于发热而会使端面熔融，有产生使激光元件的功能停止的所谓COD(Catastrophic Optical Damage：光学灾变损伤)的现象的危险，在可靠性上成为问题。作为用于解决该问题的技术，公开有基于混晶化的端面透明化技术，通过该技术的采用，能够提高COD产生的光输出限度。
基于混晶化的端面透明化技术，是通过半导体的混晶化来扩大半导体元件的端面附近的半导体区域的带隙能量，使端面附近相对于发光波长透明化，并抑制激光光线的吸收的技术(例如参照专利文献1～5)。该透明化的区域称为窗区域。此外，未被透明化的区域被称为非窗区域。
此外，提出有以下技术：通过按照半导体的层叠方向上延伸的每个区 域来改变混晶度，从而实现具有各种功能的半导体光元件(例如参照专利文献6)。
现行技术文献
专利文献1：JP特开2007-242718号公报
专利文献2：JP特开平9-23037号公报
专利文献3：JP特开平10-200190号公报
专利文献4：JP特开2001-15859号公报
专利文献5：JP特开2011-103494号公报
专利文献6：JP特开平6-77596号公报
发明内容
所要解决的技术问题
为了提高以半导体激光元件为代表的半导体光元件的特性，而要求进一步扩大区域间的带隙能量之差。特别地，在现有的基于IFVD法的混晶化中带隙差难以扩大而成为问题。
此外，在使用基于现有的IFVD法的端面透明化技术的半导体激光元件中，有时光输出相对于所投入的功率的比例即功率变换效率会变低。
此外，在使用基于现有的IFVD法的混晶化的端面透明化技术的半导体元件的制造方法中，为了形成混晶度不同的非窗区域和窗区域，而需要包括在半导体上部形成组分不同的2片以上的电介质膜的工序。
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于，提供一种半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激光模块及半导体元件的制造方法。
为了解决上述问题并实现其目标，本发明的半导体光元件，包括具有光波导层的半导体层叠部，所述半导体层叠部，在所述半导体层叠部的最表面与所述光波导层之间包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质，所述半导体层叠部包含所述杂质之中至少一方的含有量不同且在所述层叠方向上延伸的2个以上的区域，所述2个以上的区域之中至少1个区域包含所述第1杂质和所述第2杂质双方，所述2个以上的区域彼此，所述光波导层的基于原子空 孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量不同。
本发明的半导体激光元件是端面发光型的半导体激光元件，且包括具有活性层的半导体层叠部，所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，所述非窗区域包括所述活性层的一部分且在所述层叠方向上延伸，所述窗区域至少形成在与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，并且在所述层叠方向上延伸，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，在所述半导体层叠部的最表面与所述活性层之间包含具有抑制所述原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进所述原子空孔扩散的功能的第2杂质，所述非窗区域包含所述第2杂质，并且所述非窗区域的所述第1杂质的含有量多于所述窗区域的所述第1杂质的含有量。
本发明的半导体激光元件，是端面发光型的半导体激光元件，且包括具有活性层的半导体层叠部，所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，所述非窗区域包括所述活性层的一部分且在所述层叠方向上延伸，所述窗区域至少形成在与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，并且在所述层叠方向上延伸，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，在所述半导体层叠部的最表面与所述活性层之间包含具有抑制所述原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进所述原子空孔扩散的功能的第2杂质，所述窗区域包含所述第1杂质，并且所述窗区域的所述第2杂质的含有量多于所述非窗区域的所述第2杂质的含有量。
本发明的半导体激光元件，是端面发光型半导体激光元件，且包括具有活性层的半导体层叠部，所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，所述非窗区域包括所述活性层的一部分；所述窗区域至少形成在与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，在所述半导体层叠部的非窗区域中的最表层区域，包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1导电型的第1杂质、和具有促进原子空孔扩散的功能的第1导电型的第2杂质，在所述最表层区域中，所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质的含有量较多。
本发明的半导体激光模块，是搭载有上述半导体激光元件的半导体激光模块，其不调整所述半导体激光元件的温度地使其动作。
本发明的半导体光元件的制造方法，该半导体光元件包括具有光波导层的半导体层叠部，且包含所述光波导层的基于原子空孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量彼此不同的2个以上的区域，所述半导体光元件的制造方法包括：形成所述半导体层叠部的半导体层叠部形成工序；在所述半导体层叠部形成电介质膜的膜形成工序；和在2个以上的区域之中至少1个区域即第1区域中生成所述原子空孔并使所述原子空孔扩散的热处理工序，所述半导体层叠部形成工序包括：在所述半导体层叠部的最表层形成包含具有促进原子空孔扩散的功能的第1导电型的第2杂质的第2杂质含有层的工序；在所述第2杂质含有层的表层形成包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1导电型的第1杂质的第1杂质含有层的工序；和在所述第1区域中去除所形成的所述第1杂质含有层的至少一部分的工序。
本发明的半导体光元件的制造方法，该半导体光元件包括具有光波导层的半导体层叠部，且包括所述光波导层的基于原子空孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量彼此不同的2个以上的区域，所述半导体光元件的制造方法包括：形成所述半导体层叠部的半导体层叠部形成工序；在所述半导体层叠部形成电介质膜的膜形成工序；和在所述2个以上的区域之中至少1个区域即第1区域中生成所述原子空孔并使所述原子空孔扩散的热处理工序，所述半导体层叠部形成工序包括：在所述半导体层叠部的最表层形成包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1导电型的第1杂质的第1杂质含有层的工序；在所述第1杂质含有层的表层形成包含具有促进原子空孔扩散的功能的第1导电型的第2杂质的第2杂质含有层的工序；和在所述2个以上区域之中至少1个区域即与所述第1区域不同的第2区域中，去除所形成的所述第2杂质含有层的至少一部分的工序。
本发明的半导体激光元件的制造方法，该半导体激光元件是端面发光型的半导体激光元件，且包括具有活性层的半导体层叠部，所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，所述非窗区域包括所述活性层的一部分，所 述窗区域至少形成于与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，所述半导体激光元件的制造方法包括：形成所述半导体层叠部的半导体层叠部形成工序；在所述半导体层叠部形成电介质膜的膜形成工序；和在所述窗区域中生成所述原子空孔且使所述原子空孔扩散的热处理工序，所述半导体层叠部形成工序包括：针对所述半导体层叠部的最表层区域中的杂质的含有量，使所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质变多的工序。
本发明的半导体元件的制造方法，是在半导体层叠构造中具有第1区域、和通过原子空孔的扩散而使混晶度大于所述第1区域的第2区域的半导体元件的制造方法，所述半导体元件的制造方法包括：形成所述半导体层叠构造的半导体层叠构造形成工序；在所述半导体层叠构造之中使所述第2区域处于比所述第1区域更易于通过热处理而被施以所述混晶化的状态的第1热处理准备工序；使所述第1区域的最表面和所述第2区域的最表面、与均匀的介质接触的第2热处理准备工序；和在所述第2区域中生成所述原子空孔并使所述原子空孔扩散的热处理工序。
发明效果
根据本发明，提供一种解决了伴随混晶化而产生的问题中的至少问题之一的半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激光模块以及半导体元件的制造方法。
附图说明
图1是实施方式1的半导体激光元件的示意性立体图。
图2A是图1所示的半导体激光元件的x-y面的剖视图。
图2B是图1所示的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图2C是图1所示的半导体激光元件的x-z面的剖视图。
图3是半导体激光元件的制造方法的流程图。
图4是说明实施方式1中的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图5是说明实施方式1中的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图6是说明实施方式1中的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图7是说明实施方式1中的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图8是说明实施方式1中的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图9是说明实施方式1中的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图10是说明基于实施方式1的半导体激光元件中的促进膜的Ga原子的吸收的原子空孔生成过程的图。
图11是说明实施方式1的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图12是表示进行热处理前后的半导体层叠部的各层的C浓度的二次离子质谱分析结果的图。
图13是表示进行热处理前和热处理后的窗区域以及非窗区域的半导体激光元件的光致发光波长的光谱。
图14是说明实施方式1的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图15是说明实施方式1的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图16是说明实施方式1的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图17是说明实施方式1的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图18是实施方式2的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图19是说明实施方式2的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图20是实施方式3的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图21是说明实施方式3的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图22是说明实施方式3的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图23是说明实施方式3的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图24是说明实施方式3的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图25是实施方式4的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图26是说明实施方式4的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图27是说明实施方式4的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图28是说明实施方式4的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图29是说明实施方式4的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图30是说明实施方式4的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图31是实施方式5的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图32是说明实施方式5的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图33是说明实施方式5的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图34是说明实施方式5的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图35是表示促进种以及抑制种的含有量与带隙能量的移动量的关系的简图。
图36是表示使非窗区域和窗区域的p型半导体层区域中的促进种的含有量变化时的带隙能量的变化的简图。
图37是表示使非窗区域和窗区域的p型半导体层区域中的抑制种的含有量变化时的带隙能量的变化的简图。
图38是表示在窗区域的p型半导体层区域中含有促进种且在非窗区域的p型半导体层区域中含有抑制种时的杂质的含有量与带隙能量的移动量的关系的简图。
图39是说明实施例1的半导体激光元件的构造的简图。
图40是表示在p型半导体层区域中含有C以及Zn这两种时的窗区域的p型半导体层区域中的Zn含有层的蚀刻量与带隙能量的移动量的关系的图。
图41是说明实施例2的半导体激光元件的构造的简图。
图42是表示在p型半导体层区域中含有C以及Zn这两种时的窗区域的p型半导体层区域中的C含有量与带隙能量的移动量的关系的图。
图43是说明实施例3以及实施例4的半导体激光元件的构造的简图。
图44是表示在p型半导体层区域仅含有Zn且Zn作为促进种来发挥功能时的非窗区域的p型半导体层区域中的Zn含有量与带隙能量的移动量的关系的图。
图45是表示在p型半导体层区域仅含有Zn且Zn作为抑制种来发挥功能时的非窗区域的p型半导体层区域中的Zn含有量与带隙能量的移动量的关系的图。
图46是说明实施例5的半导体激光元件的构造的简图。
图47是表示在p型半导体层区域仅含有C时的非窗区域的p型半导体层区域中的C含有量与带隙能量的移动量的关系的图。
图48是截缺地表示实施方式6的半导体激光模块的壳体的侧视图的一例。
图49是实施方式7的半导体光元件的示意性立体图。
图50是实施方式7的半导体光元件的x-y面的剖视图。
图51是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图52是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图53是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图54是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图55是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图56是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图57是说明实施方式7的半导体光元件的制造方法的一例的图。
图58A是实施方式8的半导体激光元件的x-y面的剖视图。
图58B是实施方式8的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图59是半导体激光元件的制造方法的流程图。
图60是说明实施方式8的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图61是说明实施方式8的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图62是说明实施方式8的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图63是说明实施方式8的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图64是说明实施方式8的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图65是说明实施方式8的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图66A是说明RTA前后的C以及Zn的含有量的变化的简图。
图66B是说明RTA前后的C以及Zn的含有量的变化的简图。
图66C是说明RTA前后的C以及Zn的含有量的变化的简图。
图67是表示实施例6的半导体激光元件与比较例6的半导体激光元件的电流-电压特性的图。
图68是表示实施例6的半导体激光元件与比较例6的半导体激光元件的电流-光输出特性的图。
图69是实施方式9的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图70是说明实施方式9的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图71是实施方式10的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图72是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图73是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图74是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图75是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图76是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图77是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图78是实施方式11的半导体激光元件的y-z面的剖视图。
图79是说明实施方式11的半导体激光元件的制造方法的一例的图。
图80A是能够通过实施方式12的制造方法制造的半导体元件的x-y面的剖视图。
图80B是能够通过实施方式12的制造方法制造的半导体元件的y-z面的剖视图。
图81是半导体元件的制造方法的流程图。
图82是说明实施方式12的半导体元件的制造方法的图。
图83是说明实施方式12的半导体元件的制造方法的图。
图84是说明实施方式12的半导体元件的制造方法的图。
图85是说明实施方式12的半导体元件的制造方法的图。
图86是说明实施方式12的半导体元件的制造方法的图。
图87是表示实施例10中的第2区域的p型接触层的蚀刻量与带隙能量的移动量的关系的图。
图88是表示在实施方式10的半导体层叠构造的第1区域的最上面和第2区域的最上面之上，同样地形成电介质膜的情形的剖面SEM照片。
图89是基于变形例1的制造方法的半导体元件的y-z面的剖视图。
图90是说明变形例1的半导体元件的制造方法的图。
图91是基于变形例2的制造方法的半导体元件的y-z面的剖视图。
图92是说明变形例2的半导体元件的制造方法的图。
图93是说明变形例2的半导体元件的制造方法的图。
图94是变形例3的半导体元件的y-z面的剖视图。
图95是说明变形例3的半导体元件的制造方法的图。
图96是说明变形例3的半导体元件的制造方法的图。
图97是说明变形例3的半导体元件的制造方法的图。
图98是变形例4的半导体元件的y-z面的剖视图。
图99是说明变形例4的半导体元件的制造方法的一例的图。
图100是变形例5的半导体元件的y-z面的剖视图。
图101是说明变形例5的半导体元件的制造方法的一例的图。
图102是能够通过实施方式13的制造方法制造的半导体元件的y-z面的剖视图。
图103是说明实施方式13的半导体元件的制造方法的图。
图104是说明实施方式13的半导体元件的制造方法的图。
图105是说明实施方式13的半导体元件的制造方法的图。
图106是表示实施例11的第2区域的平均表面粗糙度与带隙能量的移动量的关系的图。
图107是能够通过实施方式14的制造方法制造的半导体元件的x-y面的剖视图。
图108是说明实施方式14的半导体元件的制造方法的图。
图109是说明实施方式14的半导体元件的制造方法的图。
图110是说明实施方式14的半导体元件的制造方法的一例的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的半导体光元件、半导体激光元件、及其制造方法、和半导体激光模块以及半导体元件的制造方法的实施方式。此外，并非通过该实施方式限定该发明。此外，在附图的记载中， 对相同或对应的要素适当赋予了相同的符号。此外，附图是示意性的附图，需要留意各层的厚度与宽度的关系、各层的比率等有时与现实不同。在附图的相互之间有时也包含有彼此的尺寸关系或比率不同的部分。
(实施方式1)
首先，针对本发明的实施方式1的半导体光元件进行说明。本实施方式1的半导体光元件是半导体激光元件，具有山脊构造，由此来实现光的宽度方向的封闭和电流狭窄构造。
图1是本实施方式1的半导体激光元件的示意性立体图。以下，如图1所示，将与半导体的层叠方向垂直并且与激光光线的射出方向垂直的方向设为x轴，将半导体的层叠方向设为y轴，将激光光线的射出方向设为z轴。如图1所示，该半导体激光元件100具有：在元件主体1的光射出端面侧形成的反射率为例如10％以下的低反射率膜2；在与光射出端面侧对置的后端面侧形成的反射率为例如90％以上的高反射率膜3。此外，半导体激光元件100经由低反射率膜2射出激光光线L。
图2A是图1所示的半导体激光元件的x-y面的剖视图，图2B是图1所示的半导体激光元件的y-z面的剖视图。如图2A所示，该半导体激光元件100具有：在底面形成作为n侧电极的下部电极4的n型GaAs构成的基板5；和半导体层叠部15，该半导体层叠部15由在基板5上依次形成的、具有n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8的n型半导体层区域9；活性层10；具有p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层13的p型半导体层区域14构成。在此，p型接触层13由p型接触层13a和p型接触层13b这两层构成。此外，p型接触层13，其截面呈梯形，且具有在z轴方向上延伸的长条形状。由此半导体激光元件100形成山脊构造。此外，半导体激光元件100具有：在p型半导体层区域14上形成的绝缘膜16；经由未形成绝缘膜16的山脊构造的梯形的上底而与p型接触层13接触的p侧电极即上部电极17。
n型缓冲层6由GaAs构成，是在基板5上用于使高品质的外延 层的层叠构造生长的缓冲层。n型包覆层7与n型引导层8，由以实现相对于层叠方向的所希望的光封闭状态的方式设定折射率和厚度的AlGaAs构成。此外，n型引导层8的Al组分，优选20％以上且小于40％。此外，n型包覆层7与n型引导层8相比，折射率变小。此外，n型引导层8的厚度优选50nm以上，例如1000nm左右。n型包覆层7的厚度优选1μm以上，3μm左右。此外，这些n型半导体层区域9作为n型掺杂物而例如含有硅(Si)。
活性层10具有下部阻隔层10a、量子阱层10b、上部阻隔层10c，且具有单一的量子阱(SQW)构造。下部阻隔层10a以及上部阻隔层10c具有将载流子封闭在量子阱层10b的隔壁的功能，由故意不掺杂的高纯度的AlGaAs构成。量子阱层10b由故意不掺杂的高纯度的InGaAs构成。量子阱层10b的In组分以及膜厚、下部阻隔层10a以及上部阻隔层10c的组分，根据所希望的发光中心波长(例如0.98μm)来设定。此外，活性层10的构造可以为将量子阱层10b与形成在其上下的阻隔层的层叠构造反复了所希望数量的多重量子阱(MQW)构造，也可以为下部阻隔层10a以及上部阻隔层10c的无块体(bulk)构造。此外，在上述中，虽然对故意不掺杂的高纯度层的结构进行了说明，但在量子阱层10b、下部阻隔层10a以及上部阻隔层10c中，有时会故意掺杂施主或受主。
p型引导层11以及p型包覆层12，与上述n型包覆层7以及n型引导层8成对，且由以实现相对于层叠方向的所希望的光封闭状态的方式设定了折射率和厚度的AlGaAs构成。p型引导层11的Al组分，优选20％以上且小于40％。p型包覆层12与p型引导层11相比，折射率变小。由于层中的光场要在n型包覆层7的方向上偏移来减小波导损失，因此，与n型包覆层7相比，p型包覆层12的Al组分要设定得更大一些。此外，p型引导层11的Al组分，与p型包覆层12的Al组分相比，要设定得小一些。此外，p型引导层11的厚度，优选50nm以上，例如1000nm左右。p型包覆层12的厚度优选1～3μm左右。此外，这些p型半导体层区域14，作为p型掺杂物而含有碳(C)。p型引导层11的C浓度，例如设定为0.1～ 1.0×1017cm-3，优选0.5～1.0×1017cm-3左右。p型包覆层12的C浓度，设定为例如1.0×1017cm-3以上。
p型接触层13由p型接触层13a和p型接触层13b构成，p型接触层13a由作为p型杂质而掺杂了例如1.0×1017～5.0×1019～5.0×1020cm-3左右的C的GaAs构成，p型接触层13b由作为p型杂质而掺杂了例如1.0×1017～5.0×1019～5.0×1020cm-3左右的锌(Zn)的GaAs构成。此外，C以及Zn具有促进或抑制因制造过程中的RTA(Rapid Thermal Anneal：快速热退火)引起的原子空孔的扩散的功能。此外，虽然C以及Zn有通过RTA使其自身扩散的情况，但在本实施方式1中，RTA的温度或时间等的条件被调整为是C以及Zn通过RTA扩散至活性层10。此外，绝缘膜16由例如SiNx构成。此外，上部电极17由与p型接触层13的半导体材料进行欧姆接触的金属材料构成。
上部电极17，通过绝缘膜16而在窗区域15b中与半导体层叠部15的最表面即p型接触层13相隔开。由此，半导体激光元件100，在非窗区域15a上选择性地形成电流注入区域。此外，也可以与绝缘膜16无关地通过在非窗区域15a的正上部选择性地形成上部电极17，来抑制向窗区域15b的电流的注入。
而且，该半导体激光元件100，通过绝缘膜16来限制上部电极17与p型半导体层区域14的接触面积，由此实现了电流狭窄构造。即，从上部电极17经由p型半导体层区域14而注入的空穴载流子，其电流路径被限于通过与半导体层叠部15的最表面即p型接触层13相接的开口部16a而被狭窄化的电流注入区域，且在提高了电流密度的状态下高效地注入活性层10，而被利用于激光光线L的激光振荡。
在此，半导体层叠部15具有：非窗区域15a；和活性层10的带隙能量大于非窗区域15a的窗区域15b。非窗区域15a以及窗区域15b，是在半导体层叠部15中在层叠方向上延伸的两个区域。图2C是图1所示的半导体激光元件的x-z面的剖视图。如图2C所示，窗区域15b，以包围非窗区域15a的方式形成在半导体激光元 件100的四侧的端面区域。即，非窗区域15a与窗区域15b的边界，相对于半导体激光元件100的光的波导方向，在半导体激光元件100的中央部沿光的波导方向而形成，在半导体激光元件100的两端部以横切光的波导方向的方式形成。此外，该窗区域15b，是通过因RTA引起的原子空孔的扩散而被充分混晶化的区域，混晶度大于非窗区域15a。由此，使窗区域15b的活性层10的带隙能量与非窗区域15a的活性层10的带隙能量之差为例如10meV以上。此外，1eV约为1.60×10-19焦耳。
此外，所谓窗区域是指：活性层的中央附近的、带隙能量比通过注入电流而应发光的区域的带隙能量大的区域，且是被充分混晶化的区域。此外，所谓非窗区域是指：不是窗区域的区域，且是混晶化被抑制的区域。因此，基于非窗区域与窗区域的原子空孔扩散的混晶度、以及带隙能量之差越大，窗区域的激光光线的吸收变得越少，抑制了COD的发生。
而且，半导体激光元件100是电流注入区域与窗区域15b相隔开，且抑制了向窗区域15b的电流注入的构造。若向窗区域15b注入电流，则由所注入的电流而产生发热。在此，对于半导体，一般公知：若温度上升则带隙变窄。因此，若向窗区域15b注入电流，则窗区域15b的带隙变窄。如此，有时活性层10的基于混晶化的窗区域15b与非窗区域15a的带隙能量之差会变小。
本实施方式1的半导体激光元件100，通过形成位于半导体层叠部15的非窗区域15a的最表面、并且与窗区域15b相隔开的电流注入区域，来防止窗区域15b与非窗区域15a的带隙能量差的减少，因此实现了具有更大的带隙能量差的半导体激光元件。
接着，针对该半导体激光元件100的动作进行说明。首先，在下部电极4与上部电极17之间施加电压，从n型半导体层区域9和p型半导体层区域14向活性层10注入自由电子。此时，从上部电极17经由p型半导体层区域14而注入的空穴载流子，其电流路径通过绝缘膜16而被开口部16a狭窄化，在提高了电流密度的状态下高效地注入活性层10。此时，将注入电流的宽度、即开口部16a的宽度设为 电流注入宽度。注入了电流的活性层10发出具有规定发光中心波长的光。发出的光，在x轴方向上通过山脊构造，在y轴方向上通过引导层与包覆层的折射率差，而被封闭并波导在活性层10的附近，并且通过活性层10的光放大作用、和低反射率膜2与高反射率膜3所形成的光谐振器来进行激光振荡。由此，如图1所示，半导体激光元件100射出激光光线L。
此外，半导体激光元件100，可以是电流注入宽度例如为6μm，且以500mW以上的光强度进行单模振荡的结构。此时，半导体激光元件100的电流注入宽度每1μm的最大光输出为80mW/μm以上。此外，半导体激光元件100，也可以是电流注入宽度例如为100μm，且以11W以上的光强度进行多模振荡的结构。此时，半导体激光元件100的电流注入宽度每1μm的最大光输出为110mW/μm以上。如此，在高输出的激光中，由于每单位电流注入宽度的光输出非常大，因而变得易于产生COD。然而，本实施方式1的半导体激光元件100，由于抑制了COD的产生，因此在这样高的输出下，也能够实现可靠性高的半导体激光元件。
在此，如图2B所示，在半导体激光元件100的窗区域15b中未形成p型接触层13b。也就是说，窗区域15b和非窗区域15a的半导体层叠部15的最表面与活性层10之间、即p型半导体层区域14的厚度不同。这是因为在非窗区域15a与窗区域15b中均匀地形成掺杂了Zn的p型接触层13b之后，在进行RTA之前，通过蚀刻等去除了窗区域15b中的p型接触层13b。由此，在进行了RTA之后，也能够设为非窗区域15a的p型半导体层区域14中的Zn的含有量多于窗区域15b的p型半导体层区域14中的Zn的含有量的状态。
此外，根据后述的理由，Zn在与C一起被掺杂的情况下，是具有抑制活性层10的混晶化的功能的第1杂质。因此，通过使非窗区域15a的p型半导体层区域14中的Zn的含有量多于窗区域15b的p型半导体层区域14中的Zn的含有量，来抑制非窗区域15a的混晶化，基于非窗区域15a与窗区域15b的原子空孔扩散的混晶度、以 及带隙能量之差变大，端面处的激光光线的吸收减少，抑制了COD。
在此，如上所述，窗区域15b的活性层10的带隙能量与非窗区域15a的活性层10的带隙能量之差，设为例如10meV以上。这样充分的带隙能量之差，能够通过使窗区域15b的第1杂质的含有量比非窗区域15a的第1杂质的含有量少3.5×1013cm-2以上，或者使窗区域15b的第2杂质的含有量比非窗区域15a的第2杂质的含有量多3.5×1013cm-2以上来实现。此外，p型半导体层区域14中的杂质含有量，是含有杂质的p型引导层11～p型接触层13的杂质的总和，通过各杂质含有层的掺杂浓度与层厚的积分来求出。
如以上所说明，本实施方式1的半导体激光元件100，能够通过使非窗区域15a的p型半导体层区域14的Zn的含有量多于窗区域15b的p型半导体层区域14的Zn的含有量，来实现具有更大的带隙能量差的半导体激光元件。
接着，针对该半导体激光元件100的制造方法的一例来进行说明。图3是半导体激光元件的制造方法的流程图。如图3所示，本实施方式1的半导体激光元件100的制造方法，包括：半导体层叠部形成工序(步骤S101)；促进膜形成工序(步骤S102)；抑制膜形成工序(步骤S103)；热处理工序(步骤S104)；山脊构造形成工序(步骤S105)。
以下，针对各工序进行说明。此外，在各工序中所示的数值是示例，本实施方式1并不限定于该数值。
(半导体层叠部形成工序)
首先，针对步骤S101的半导体层叠部形成工序进行说明。在该工序中，首先，如图4所示，通过MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金属有机物化学气相沉积)法，在基板5上使n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8、活性层10、p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层13进行外延生长。在此，在p型接触层13a中，掺杂有作为p型的第2杂质的C(C21)，在p型接触层13b中，掺杂有作为p型的第1杂质的Zn(Zn22)。
接着，如图5以及图6所示，去除与进行光刻工序以及蚀刻工序的窗区域15b对应的区域的p型接触层13b。而且，如图7所示，除去光刻胶131。由此，形成由n型缓冲层6至p型接触层13构成的半导体层叠部15。
(促进膜形成工序)
接着，针对步骤S102的促进膜形成工序进行说明。在该工序中，通过原子空孔扩散来进行混晶化，为了形成窗区域15b，而形成促进膜32。该方法称为IFVD法。首先，在半导体层叠部15的上表面，形成作为SiN绝缘膜的促进膜32。接着，如图8所示，经过光刻工序、蚀刻工序，去除应形成非窗区域15a的区域的促进膜32。由此，在形成窗区域15b的区域的上表面，形成促进膜32。
(抑制膜形成工序)
接着，针对步骤S103的抑制膜形成工序进行说明。在该工序中，如图9所示，形成作为SiN绝缘膜的抑制膜33。
在此，促进膜32是例如折射率为1.9的疏松的SiN绝缘膜，抑制膜33是例如折射率为2.0的致密的SiN绝缘膜。然而，应注意：根据RTA的条件，在促进膜32与抑制膜33之中，有时要对哪个是致密的SiN绝缘膜、哪个是疏松的SiN绝缘膜的关系进行切换(参照专利文献5)。
此外，在本实施方式1中，在形成促进膜之后，去除应形成非窗区域15a的区域的促进膜，形成了抑制膜，但也可以在形成抑制膜之后，去除应形成窗区域15b的区域的抑制膜，并形成促进膜。此外，在本实施方式1中，虽然使用由SiNx构成的膜作为促进膜或抑制膜，但也能够使用由SiOx、ZnOx、AlOx、AlNx、AlOxNy、TiOx、TiNx、TiOxNy、TaOx、HfOx等构成的膜作为促进膜或抑制膜。
(热处理工序)
接着，针对步骤S104的热处理工序进行说明。在该工序中，通过RTA进行短时间的热处理。在此，若进行基于RTA的热处理，则如在图10中针对促进膜32的情况进行例示的那样，由促进膜32以 及抑制膜33来吸收Ga原子24，在p型接触层13a、13b的表面上产生原子空孔23。该原子空孔23作为扩散种来扩散，使各半导体层、特别是活性层10被混晶化。此时，在以与p型接触层13a相接的方式形成促进膜32的区域中，由疏松的促进膜32来促进活性层10的混晶化，如图11所示，形成窗区域15b。
相对于此，在以与p型接触层13b相接的方式形成抑制膜33的区域中，由致密的抑制膜33来抑制活性层10的混晶化，如图11所示，形成非窗区域15a。
在此，通过RTA，与图10所示的由促进膜32以及抑制膜33进行的Ga原子24的吸收所实现的原子空孔生成过程并行地进行促进基于所掺杂的杂质的混晶化的过程、和抑制基于所掺杂的杂质的混晶化的过程。促进混晶化的过程，假设为基于如下情形：所掺杂的杂质因热扩散而使空孔扩散增进，或者所掺杂的杂质进行热扩散，而引起Ga原子24的冲出(kickout)现象。此外，抑制混晶化的过程，假设为基于如下情形：所掺杂的杂质进行热扩散，而将原子空孔23埋入。这些过程虽然通过RTA而同时进行，但也根据杂质的种类或浓度、杂质的组合、RTA的温度或时间、促进膜以及抑制膜的条件等，来决定基于哪个过程的效果起支配地位。
因此，在本实施方式1中，杂质的种类或浓度、杂质的组合、RTA的温度或时间、促进膜以及抑制膜的条件等被最优化为：窗区域15b的活性层10与非窗区域15a的活性层10的混晶度之差变大。此外，RTA的温度或时间等的条件被调整为：杂质通过RTA不扩散至活性层10。这是为了防止在活性层10中导入杂质，且由于杂质的光吸收而使半导体激光元件的输出特性变差。
以下，将通过促进因进行掺杂而使原子空孔23的扩散、生成或这两者来促进混晶化的第2杂质作为促进种，将通过抑制因进行掺杂而使原子空孔23的扩散、生成或这两者来抑制混晶化的第1杂质作为抑制种。此时，随着p型半导体层区域14中所含有的促进种的数量的增加，混晶化被促进，混晶度以及带隙能量进一步增大。另一方面，随着p型半导体层区域14所含有的抑制种的数量的增加，混晶化被抑制， 混晶度以及带隙能量的增大也被抑制。
在本实施方式1中，C21作为促进种而发挥功能，Zn22作为抑制种而发挥功能。此时，在通过蚀刻去除p型接触层13b来减少了作为抑制种的Zn22的窗区域15b中，基于C21的混晶化的促进变得显著。另一方面，在含有更多作为抑制种的Zn22的非窗区域15a中，通过Zn22来抑制混晶化。如此，以在非窗区域15a的p型半导体层区域14中更多地含有抑制种的Zn22的方式使杂质的含有量产生差异，由此，使混晶度产生差异，带隙能量之差也变大。因此，在非窗区域15a和窗区域15b中，与Zn22的含有量没有差异的现有技术相比，使抑制产生COD的效果变得显著。
此外，基于本热处理的活性层10的混晶化，是通过原子空孔扩散，使SQW的组分发生改变，带隙能量发生变化，而并非通过热处理来将C或Zn等杂质导入活性层10。即，由故意不掺杂的高纯度的InGaAs构成的量子阱层10b，通过来自由AlGaAs构成的下部阻隔层10a以及上部阻隔层10c等的原子空孔扩散来进行混晶化。若如此地使混晶度增大，则活性层10的带隙能量增大。
图12是表示进行热处理前后的半导体层叠部的各层的C浓度的二次离子质谱分析(SIMS：Secondary Ion Mass Spectrometry)结果的图。横轴表示半导体层叠部的溅射时间，虚线的位置与活性层的位置对应。此外，在纵轴上，1E+17表示1×1017。如图12所示可知，通过热处理(IFVD工艺)，活性层10的C浓度未变化，杂质未被导入活性层10。接着，图13是表示进行热处理之前、和热处理后的窗区域以及非窗区域的半导体激光元件的光致发光波长(PL波长)的光谱。从图13可知，窗区域的PL波长变得比非窗区域的PL波长短。也就是说图13表示窗区域的带隙能量以及混晶度变得大于非窗区域的带隙能量以及混晶度。此外，在热处理的前后，PL波长的半值宽度，在热处理前为16.4nm，在热处理后的非窗区域为16.5nm，在热处理后的窗区域为16.7nm，几乎无变化。例如，若在活性层10中导入了杂质时，则由于形成杂质能级，因而该PL波长的半值宽度应扩大，从该结果可知，在活性 层10中未导入杂质。也就是说，从图12、图13可知，窗区域的活性层的混晶化可以说不是由杂质扩散，而是由原子空孔扩散而引起的。
(山脊构造形成工序)
接着，针对步骤S105的山脊构造形成工序进行说明。在该工序中，如图14所示，在去除了促进膜32、抑制膜33之后，通过光刻工序在p型接触层13上形成用于形成由抗蚀剂构成的山脊构造的长条图案P1。接着，如图15所示，将p型接触层13蚀刻为梯形，然后去除长条图案P1，形成图16所示的山脊构造。进而，形成绝缘膜16，并进行光刻工序以及蚀刻工序，如图17所示，形成用于使上部电极17与p型接触层13接触的开口部16a。
然后，形成上部电极17和基板5的底面的下部电极4，劈开基板5且在其劈开面形成低反射率膜2和高反射率膜3，进而按照每个元件进行切割，从而完成半导体激光元件100。
如以上所说明，本实施方式1的半导体激光元件100，利用在p型接触层13中掺杂的杂质的种类、浓度、还有杂质的组合，而使非窗区域15a的p型半导体层区域14中的杂质的含有量、与窗区域15b的p型半导体层区域14中的杂质的含有量产生差异，由此具有更大的带隙能量差。
(实施方式2)
接着，针对本发明的实施方式2的半导体激光元件进行说明。图18是实施方式2的半导体激光元件的y-z面的剖视图。本实施方式2的半导体激光元件200，是从实施方式1的半导体激光元件100去除了窗区域15b中的p型接触层13a、非窗区域15a中的p型接触层13b的构造。
图19是说明实施方式2的半导体激光元件的制造方法的一例的图。如图19所示，本实施方式2的半导体层叠部15，在图3所示的实施方式1的半导体激光元件100的制造方法的一例中，在结束了热处理工序之后，进一步进行蚀刻，去除与窗区域15b对应的区域的p型接触层13a、和与非窗区域15a对应的区域的p型接触层13b。之后，与实施方式1同样，实施山脊构造形成工序等，形成最终的 半导体激光元件200。
在此，在本实施方式2的半导体激光元件200中，在去除窗区域15b的p型接触层13a、和非窗区域15a的p型接触层13b以前，通过RTA，已进行了活性层10的混晶化。因此，在p型接触层13a中掺杂的C21作为促进种，在p型接触层13b中掺杂的Zn22作为抑制种，已经发挥了各自的功能。此时，由于Zn22易于扩散，因此p型接触层13b的Zn22的浓度降低。因此，若p型接触层13b与上部电极17相接，则相对于从上部电极17注入的电流的电阻会增高。由此，导致发光效率的变差。另一方面，与Zn22相比，C21是难以扩散的原子，因此在进行了RTA之后，p型接触层13a中所掺杂的C21，浓度几乎未降低。因此，通过蚀刻等去除p型接触层13b，使p型接触层13a露出于最表面，且与上部电极17相接，从而防止了电阻的增加。此外，窗区域15b的表面，可以作为p型接触层13a，但通过作为由AlGaAs构成的电阻高的p型包覆层12，能够进一步提高对非窗区域15a的电流注入效果，故而更为优选。
(实施方式3)
接着，针对本发明的实施方式3的半导体激光元件进行说明。图20是实施方式3的半导体激光元件的y-z面的剖视图。本实施方式3的半导体激光元件300，在实施方式1的半导体激光元件100中，与去除了窗区域15b的p型接触层13b的构造不同，是去除了非窗区域15a的p型接触层313b的构造。此外，p型接触层313b，与p型接触层313a一起构成p型接触层313。此外，在p型接触层313a中掺杂有Zn22，在p型接触层313b中掺杂有C21。半导体激光元件300，通过在进行RTA之前去除非窗区域15a的p型接触层313b，从而使窗区域15b的p型半导体层区域14的C21的含有量多于非窗区域15a的p型半导体层区域14的C21的含有量。
在此，在本实施方式3的半导体激光元件300中，包含与非窗区域15a对应的区域也均匀地形成了掺杂C21的p型接触层313b 之后，在进行RTA之前，通过蚀刻等去除了与非窗区域15a对应的区域的p型接触层313b。由此，在通过RTA扩散了C21之后，也能够设成窗区域15b的p型半导体层区域14中的C21的含有量多于非窗区域15a的p型半导体层区域14中的C21的含有量的状态。
此外，C21通过与Zn22一起被掺杂，从而作为促进活性层10的混晶化的促进种来发挥功能。因此，由于窗区域15b的C21的含有量较多，因此促进了窗区域15b的混晶化，非窗区域15a与窗区域15b的混晶度以及带隙能量之差变大，端面处的激光光线的吸收减少，抑制了COD。
图21～图24是说明实施方式3的半导体激光元件的制造方法的一例的图。首先，如图21所示那样，在实施方式1的半导体层叠部形成工序中，与实施方式1相反，在p型接触层313a中掺杂了Zn22，在p型接触层313b掺杂了C21。在此，如图22所示那样，在与窗区域15b对应的区域形成光刻胶131。接着，如图23所示那样，通过蚀刻来去除与非窗区域15a对应的区域的p型接触层313b。之后，如图24所示那样，与实施方式1同样地通过促进膜形成工序与抑制膜形成工序，形成促进膜32与抑制膜33。然后，与实施方式1同样地进行热处理工序和山脊构造形成工序的工序，形成最终的半导体激光元件300。
(实施方式4)
接着，针对本发明的实施方式4的半导体激光元件进行说明。图25是实施方式4的半导体激光元件的y-z面的剖视图。在本实施方式4的半导体激光元件400中，p型接触层413虽然在层叠方向上仅以1层形成，但是在非窗区域15a的p型接触层413a中较多地含有Zn22，在窗区域15b的p型接触层413b中较多地含有C21的构造。
在此，在本实施方式4的半导体激光元件400中，在非窗区域15a中含有量较多的Zn22作为抑制种来发挥功能，在窗区域15b中含有量较多的C21作为促进种来发挥功能。因此，抑制了非窗区域 15a的混晶化，并且促进了窗区域15b的混晶化，非窗区域15a与窗区域15b的混晶度以及带隙能量之差变大，端面处的激光光线的吸收减少，抑制了COD。
图26～30是说明实施方式4的半导体激光元件的制造方法的一例的图。首先，如图26所示那样，在实施方式1的半导体层叠部形成工序中，与非窗区域15a和窗区域15b这两者对应的区域均匀地形成掺杂了C21的p型接触层413b。接着，如图27所示那样，在与窗区域15b对应的区域残留光刻胶131。接着，如图28所示那样，通过蚀刻去除与非窗区域15a对应的区域的p型接触层413b，仅在与窗区域15b对应的区域形成p型接触层413b。而且，如图29所示那样，使用光刻胶131作为掩膜，仅在与蚀刻后的非窗区域15a对应的区域形成掺杂了Zn22的p型接触层413a。之后，如图30所示那样，与实施方式1同样地通过促进膜形成工序和抑制膜形成工序，形成促进膜32和抑制膜33。然后，与实施方式1同样地进行热处理工序和山脊构造形成工序的工序，形成最终的半导体激光元件400。
(实施方式5)
接着，针对本发明的实施方式5的半导体激光元件进行说明。图31是实施方式5的半导体激光元件的y-z面的剖视图。本实施方式5的半导体激光元件500，是在p型接触层513a中，在窗区域15b中较多地含有C21，在p型接触层513b中，在非窗区域15a中较多地含有Zn22的构造。其中，本实施方式5与实施方式4不同，通过离子注入而使C21以及Zn22的含有量产生差异。
在此，在本实施方式5的半导体激光元件500中，与实施方式4同样，在非窗区域15a中含有量较多的Zn22作为抑制种来发挥功能，在窗区域15b中含有量较多的C21作为促进种来发挥功能。因此，抑制了非窗区域15a的混晶化，并且促进了窗区域15b的混晶化，非窗区域15a与窗区域15b的混晶度以及带隙能量之差变大，端面处的激光光线的吸收减少，抑制了COD。
图32是说明实施方式5的半导体激光元件的制造方法的一例的 图。首先，如图32所示那样，在实施方式1的半导体层叠部形成工序中，在p型包覆层12上形成作为未掺杂杂质的GaAs层而成为p型接触层513的层。接着，如图33所示那样，分别通过离子注入而选择性地在与非窗区域15a对应的区域的p型接触层513b的部分掺杂Zn22，在与窗区域15b对应的区域的p型接触层513a的部分掺杂C21。由此，形成p型接触层513。之后，如图34所示那样，与实施方式1同样地通过促进膜形成工序和抑制膜形成工序，形成促进膜32和抑制膜33。然后，与实施方式1同样地进行热处理工序和山脊构造形成工序的工序，形成最终的半导体激光元件500。
如由以上实施方式所说明那样，本发明的实施方式的半导体激光元件，通过使窗区域15b的p型半导体层区域14中较多地含有促进种的杂质，使非窗区域15a的p型半导体层区域14中较多地含有抑制种的杂质，增大了非窗区域15a与窗区域15b的混晶度以及带隙能量之差。由此，与现有技术相比，具有更大的带隙能量差，使抑制产生COD的效果变得显著，能够实现可靠性高的半导体激光元件。
在此，通过本实施方式，利用简图来说明：在使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14中的杂质含有量变化的情况下，非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量是怎样进行变化的。
图35是表示使p型半导体层区域14的促进种以及抑制种的含有量变化时的基于热处理的带隙能量(Eg)的变化的简图。如图35所示那样，对于促进种，若p型半导体层区域14中的其含有量(纸面右方向)增大，则Eg移动量增大，带隙能量增大(纸面上方向)。另一方面，对于抑制种，若p型半导体层区域14中的其含有量(纸面右方向)增大，则Eg移动量减少，带隙能量减少(纸面下方向)。
图36是表示使非窗区域15a和窗区域15b的p型半导体层区域14中的促进种的含有量变化时的基于热处理的带隙能量的变化的简图。通过抑制膜来抑制混晶化，Eg移动量小的一方为非窗区域15a，通过促进膜来促进混晶化，Eg移动量大的一方为窗区域15b。如图36所示那样，若使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14中的促进种的含有量变化，则越分别增加含有量，Eg移动 量越增大。在此，在现有技术的半导体激光元件中，由于非窗区域15a与窗区域15b的杂质含有量相同，因此ΔEgA1或ΔEgA2是非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差(ΔEg)。另一方面，在本发明的实施方式之一的半导体激光元件中，由于使非窗区域15a的促进种的含有量较少，而使窗区域15b的促进种的含有量较多，因此，能够将ΔEg设为大于ΔEgA1或ΔEgA2的ΔEgA3。因此，根据本实施方式，与现有技术相比，能够时非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差增大，更显著地抑制COD的产生。
此外，图37是表示使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14中的抑制种的含有量变化时的基于热处理的带隙能量的变化的简图。如图37所示，若使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14中的抑制种的含有量变化，则各自越增加含有量，Eg移动量越减少。在此，在现有技术的半导体激光元件中，由于非窗区域15a与窗区域15b的杂质含有量相同，因此ΔEgB1或ΔEgB2为非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差(ΔEg)。另一方面，在本发明的实施方式之一的半导体激光元件中，由于增大了非窗区域15a的抑制种的含有量，而缩小了窗区域15b的抑制种的含有量，因此，能够将ΔEg设为大于ΔEgB1或ΔEgB2的ΔEgB3。
而且，在本发明的实施方式之一的半导体激光元件中，使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14中的杂质的含有量适当发生了变化。因此，例如，在掺杂了促进种时的Eg移动量大于掺杂了抑制种时的Eg移动量时，从图36和图37，变成图38的关系图。此时，若在窗区域15b的p型半导体层区域14中较多地含有促进种，在非窗区域15a的p型半导体层区域14中较多地含有抑制种，则能够将窗区域15b与非窗区域15a的带隙能量之差设为ΔEgC。如此，在窗区域15b的p型半导体层区域14与非窗区域15a的p型半导体层区域14中，通过使促进种以及抑制种这两者的含有量变化，能够进一步扩大窗区域15b与非窗区域15a的带隙能量之差。
如此，通过使促进种以及抑制种的p型半导体层区域14的含有量产生差异，能够扩大非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差。由此，本实施方式的半导体激光元件，具有更大的带隙能量差，能够使端面处的激光光线的吸收减少，抑制COD，实现具有更高可靠性的半导体激光元件。
此外，在上述实施方式中，半导体层叠部，虽然设为在半导体层的层叠方向上延伸的窗区域与非窗区域2个区域，但在非窗区域内也可以具有基于原子空孔扩散的混晶度与带隙能量不同的至少2个活性层。此时，半导体激光元件能够从上述至少2个活性层振荡出至少2个彼此不同波长的激光光线。即，在上述实施方式中，混晶化虽然以窗区域相对于半导体激光元件的振荡波长的透明化为目的，但通过非窗区域的混晶化，能够使半导体激光元件的振荡波长变化。由此，若将基于多个区域的原子空孔的混晶度设为彼此不同的值，使多个区域的带隙能量产生差异，则能够实现具有多个发光波长(以及激光振荡波长)的半导体激光元件。
例如，当将非窗区域设为在层叠方向上延伸的n个区域(面方向区域)时，通过改变从第1面方向区域至第n面方向区域的各区域的蚀刻量，能够制造能使n个波长的激光光线振荡的波长可变半导体激光元件。此外，通过在n个区域形成m种类的组分或材料不同的电介质膜并进行热处理，能够实现最大能振荡n×m个波长的激光光线的波长可变半导体激光元件。此外，在此，n以及m是1以上的整数。
因此，例如，具有8个激光振荡波长的波长可变半导体激光元件，是通过在促进种、抑制种或该两者的含有量彼此不同的2个区域分别附上材料或折射率等不同的4种电介质膜；或者在促进种、抑制种或该两者含有量分别不同的4个区域分别附上材料或折射率等不同的两种电介质膜；或者在促进种、抑制种或该两者的含有量分别不同的8个区域附上1种电介质膜来实现的。
此外，在上述实施方式中，虽然通过山脊构造来实现了半导体激光模块的光波导方向的光的封闭，但本发明不局限于此。也可以是嵌入型的激光构造，例如，可以是自整合构造(SAS：Self Alig ned Structure)的构造。其中，在本申请书中，在SAS构造等中，将使内部的电流变得狭窄的区域的宽度作为电流注入宽度。
接着，针对作为本发明的实施例的半导体激光元件而测定了使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14的C或Zn的含有量变化时的带隙能量的移动量的结果的一例来进行说明。
(实施例1)
图39是说明实施例1的半导体激光元件的构造的简图。在本实施例1的半导体激光元件中，在p型引导层611、p型包覆层612、p型接触层613a中掺杂有C。p型接触层613b是均匀地掺杂了Zn的层。此外，在图39以后，在半导体激光元件的构造中，活性层10或n型半导体层区域9等p型半导体层区域以外的构造，与半导体激光元件100具有同样的构造，因此省略记载。
在本实施例1中，在实施方式1的半导体层叠部形成工序中，不是如实施方式1那样全部去除p型接触层13b，而是如图39所示那样通过蚀刻仅去除p型接触层613b的一部分。然后，通过使图39的蚀刻量D变化，而使窗区域15b的p型半导体层区域14的Zn含有量变化。此外，RTA在835℃下进行了30秒。
图40是表示在p型半导体层区域中含有C以及Zn这两种时的窗区域的p型半导体层区域的Zn含有层的蚀刻量与带隙能量的移动量的关系的图。在本实施例1中，对使蚀刻量D变化的实施例1-1～1-3和未进行蚀刻的比较例1的带隙能量的移动量进行了测定。
如图40所示那样，若增加窗区域15b的p型接触层613b的蚀刻量，则p型半导体层区域14的Zn含有量变小，带隙能量的移动量增加。因此，可知：此时Zn作为抑制种而发挥功能。此外，p型接触层613b的最表层的Zn浓度虽然恒定，但带隙能量的移动量会根据蚀刻量而变化。也就是说，带隙能量的移动量不仅取决于Zn浓度，还要取决于Zn含有量。如此，窗区域的最表层的Zn浓度与非窗区域的最表层的Zn浓度即使恒定，也会得到带隙能量之差。
(实施例2)
图41是说明实施例2的半导体激光元件的构造的简图。本实施例 2的半导体激光元件，在层叠了掺杂有C的p型引导层711以及p型包覆层712之后，层叠了掺杂有Zn的p型接触层713a。而且，如图41所示，仅在窗区域15b选择性地层叠了掺杂有C的p型接触层713b。由此，在非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域中的C含有量产生差异。此外，RTA在850℃下进行了30秒。
图42是表示p型半导体层区域中含有C以及Zn这两种时的窗区域的p型半导体层区域中的C含有量与带隙能量的移动量的关系的图。在此，对本实施例2和在非窗区域15a以及窗区域15b都未层叠p型接触层713b的比较例2的带隙能量的移动量进行了测定。
如图42所示那样，若增加窗区域15b中的p型半导体层区域的C含有量，则带隙能量的移动量增加。因此，可知：此时C作为促进种来发挥功能。
(实施例3)
图43是说明实施例3的半导体激光元件的构造的简图。本实施例3的半导体激光元件，在构成p型半导体层区域的所有p型引导层811～p型接触层813中仅掺杂了Zn，而未掺杂C。此外，与实施例1同样，通过使p型接触层813的蚀刻量D变化，而使p型半导体层区域的Zn含有量变化。其中，本实施例3与蚀刻了窗区域15b的实施例1的不同点在于，使非窗区域15a中的蚀刻量变化。由此，使非窗区域15a的p型半导体层区域14中的Zn含有量变化。此外，RTA在825℃下进行了30秒。在本实施例3中，对使蚀刻量D变化的实施例3-1、3-2和未进行蚀刻的比较例3的带隙能量的移动量进行了测定。
图44是表示p型半导体层区域中仅含有Zn且将Zn作为促进种发挥功能时的非窗区域的p型半导体层区域中的Zn含有量与带隙能量的移动量的关系的图。如图44所示那样，若增加非窗区域15a中的p型半导体层区域14的Zn含有量，则带隙能量的移动量增加。因此，可知：此时Zn作为促进种来发挥功能。
(实施例4)
实施例4与实施例3同样，通过图43所示的构造，使非窗区域15a的p型半导体层区域中的Zn含有量变化。RTA在830℃下进行了30秒。其中，实施例3中的作为抑制膜的SiN的折射率为1.9，相对于此，本实施例4中的作为抑制膜的SiN的折射率为2.0，为更致密的膜。在本实施例4中，测定了使蚀刻量D变化的实施例4-1、4-2和未进行蚀刻的比较例4的带隙能量的移动量。
图45是表示p型半导体层区域中仅含有Zn且将Zn作为抑制种发挥功能时的非窗区域的p型半导体层区域中的Zn含有量与带隙能量的移动量的关系的图。如图45所示那样，若增加非窗区域15a中的p型半导体层区域14的Zn含有量，则带隙能量的移动量减少。因此，可知：此时Zn作为抑制种来发挥功能。如此，即使在仅掺杂了Zn这1种来作为杂质时，也会根据抑制膜的条件来改变其功能，使其是作为促进种来发挥功能、还是作为抑制种来发挥功能。此外，除了杂质的种类和浓度、促进膜以及抑制膜的密度及折射率以外，RTA的温度或时间等，也会对杂质的功能产生影响。
(实施例5)
图46是说明实施例5的半导体激光元件的构造的简图。本实施例5的半导体激光元件，与实施例3以及4相反，在构成p型半导体层区域14的所有p型引导层911、p型包覆层912、p型接触层913中仅掺杂C，使非窗区域15a中的p型接触层913的蚀刻量D发生变化。由此，使非窗区域15a的p型半导体层区域14中的C含有量发生变化。此外，RTA在825℃下进行了30秒。在本实施例5中，对使蚀刻量D发生变化的实施例5-1、5-2和未进行蚀刻的比较例5的带隙能量的移动量进行了测定。
图47是表示p型半导体层区域中仅含有C时的非窗区域的p型半导体层区域中的C含有量与带隙能量的移动量的关系的图。如图47所示那样，若使非窗区域15a中的p型半导体层区域14的C含有量增加，则带隙能量的移动量增加。因此，可知：此时C作为促进种来发挥功能。
此外，在本实施例1～5中，虽然通过p型接触层的蚀刻量或选择 性地层叠杂质含有层而使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14的杂质含有量产生差异，但也能够利用选择性地改变浓度来层叠杂质含有层的方法、或通过扩散源来选择性地使杂质扩散的方法、通过离子注入来选择性地注入杂质的方法等，而使非窗区域15a与窗区域15b的p型半导体层区域14的杂质含有量产生差异。
如以上的实施例所示，通过p型半导体层区域中含有的杂质的种类、掺杂量、组合、电介质膜的密度以及折射率等，来决定该杂质是作为促进种来发挥功能，还是作为抑制种来发挥功能。因此，适当组合促进种和抑制种，使促进种在p型半导体层区域的窗区域15b中的含有量较多，抑制种在p型半导体层区域的非窗区域15a中的含有量较多，从而能够增大非窗区域15a与窗区域15b的混晶度、以及带隙能量之差，使端面处的激光光线的吸收减少，抑制了COD。
此外，如上述的窗区域、非窗区域那样，当混晶度以及带隙能量有不同的2个以上的区域时，优选在2个以上的区域之中，至少1个区域含有第1杂质和第2杂质双方，并且这两种杂质之中，至少一方的含有量不同。由此，与仅2个以上的区域的混晶度存在差异的情况、或将杂质作为1种而与其含有量存在差异的情况相比，能够得到非常大的能量带隙差。其理由是，由于假设为如上所述地使抑制种例如Zn进行热扩散并埋入原子空孔由此来抑制混晶化，因此某程度存在有空孔，能够进一步发挥其抑制效果。因此，通过作为促进种而还含有例如C，从而能够提高抑制种的抑制效果。
此外，为了实现在2个以上的区域之中，至少1个区域含有第1杂质和第2杂质双方、并且在这两种杂质之中，至少一方的含有量不同的这一条件，例如，如以下那样即可。即，使成为窗区域的区域和成为非窗区域的区域中含有Zn和C双方，并且使得在2个区域中Zn、C或其双方的含有量存在差异即可。此时，优选在区域间以使带隙能量之差变大的方式来存在差异。
此外，在实施方式1中，虽然如图6所示那样，在成为窗区域的区域中仅接触层13b完全被去除，但也可以在成为窗区域的区域中，少量残留接触层13b，且使成为非窗区域的区域中的接触层13a被少 量蚀刻。其中，如从图40和图47可知的那样，就带隙能量的移动量相对于含有量的变化而言，是Zn更大于C，因此接触层13a被少量蚀刻的一方，易于获得与仅接触层13b被完全去除的情况相近的较大的带隙能量差。
此外，在实施方式3中，虽然如图23那样，在成为非窗区域的区域中仅接触层313b被完全去除，但也可以在成为非窗区域的区域中仅少量残留接触层313b，且使成为窗区域的区域中的接触层313a被少量蚀刻。其中，从图40和图47可知，就带隙能量相对于含有量的移动量的变化而言，是Zn更大于C，因此，接触层313b被少量残留的一方，易于获得与仅接触层313b被完全去除的情况相近的较大的带隙能量差。
此外，在上述实施方式中，能够将说明的半导体激光元件与控制装置或光学元件等一起搭载于封装件上，以作为半导体激光模块。在此，半导体激光模块通常具有进行用于将半导体激光元件的温度控制为合适的温度的冷却或加热的温度调整机构。然而，上述实施方式的半导体激光元件由于是具有更大的带隙能量差、且抑制COD并具有更高可靠性的半导体激光元件，因此能够不调整温度且稳定地使其动作。因此，半导体激光模块不需要必须具有用于进行半导体激光元件的温度调整的温度调整机构。因此，能够实现简易的结构且低成本的非制冷式半导体激光模块。
(实施方式6)
接着，对本发明的实施方式6的半导体激光模块进行说明。实施方式6的半导体激光模块是抑制例如实施方式1～5以及后述的实施方式的任一个中记载的COD、且搭载了具有更高可靠性的半导体激光元件的半导体激光模块。图48是截缺了实施方式6的半导体激光模块的壳体而示出的侧视图的一例。半导体激光模块1000，例如，搭载与本实施方式1的半导体激光元件100相同的半导体激光元件1001，且使半导体激光元件1001输出的激光光线从光纤1008输出。半导体激光模块1000具有：壳体1002；底板部1003；筒状孔部1004；基部1005；安装部1006；光纤固定部1007； 光纤1008；罩部1009；和受光部1010。
壳体1002、底板部1003、以及筒状孔部1004由金属形成。壳体1002、底板部1003、以及筒状孔部1004，作为一例而由铝(Al)形成且将内部进行密封。壳体1002、底板部1003、以及筒状孔部1004也可以形成碟型的封装件。
基部1005可以由含有氮化铝(AlN)、钨铜合金(CuW)、Si、或金刚石的材料形成。安装部1006可以由与基部1005相同的材料形成。
光纤固定部1007被载置于基部1005的上表面，用于对光纤1008进行固定。光纤固定部1007可以使用树脂、低熔点玻璃、或粘着剂等来固定光纤1008。
光纤1008从壳体1002的外部经由筒状孔部1004而插入壳体1002内。光纤1008可以是图中的L所示的一端被加工呈非球面状而形成聚光透镜的透镜光纤，该一端被固定于半导体激光元件1001的光输出端面的附近，以将半导体激光元件1001的光输出进行聚光。由此，光纤1008能够将半导体激光元件1001的光输出向壳体1002的外部传送。
罩部1009设置在壳体1002与光纤1008之间，用于将光纤1008固定于壳体1002。罩部1009可以使用树脂、低熔点玻璃、或粘结剂等来固定光纤1008。
受光部1010接受来自与光纤1008对置一侧呈相反侧的半导体激光元件1001的光输出，并对半导体激光元件1001的光输出进行监测。受光部1010可以设置在半导体激光元件1001的高反射膜一侧。受光部1010可以是光电二极管。根据以上的本实施方式6的半导体激光模块1000，由于半导体激光元件1001为抑制了COD的产生且难以发热的结构，因此，能够实现不具备温度调整结构并能够不进行温度调整且稳定地动作的半导体激光模块。
(实施方式7)
接着，对本发明的实施方式7的半导体光元件进行说明。图49是实施方式7的半导体光元件的示意性立体图。如图49所示那样，本实 施方式7的半导体光元件1100由元件主体1101构成，不具有由低反射率膜以及高反射率膜构成的谐振构造，密闭所入射的光并且作为向z轴方向进行波导的半导体光波导来发挥功能。
图50是图49所示的半导体光元件的x-y面的剖视图。半导体光元件1100具有：基板1105；以及由在基板1105上依次形成的、例如由InP构成的下部包覆层1107、核心层1110、和上部包覆层1112构成的半导体层叠部1115。而且，半导体层叠部1115由混晶化抑制区域1115a和混晶化促进区域1115b构成。
半导体光元件1100是通过核心层1110、和夹着核心层1110且比核心层的折射率小的半导体构成的下部包覆层1107以及上部包覆层1112，从而在y轴方向上封闭光的构造。而且，半导体光元件1100是通过混晶化抑制区域1115a、和夹着混晶化抑制区域1115a且通过混晶化而比混晶化抑制区域1115a的折射率小的混晶化促进区域1115b，从而在x轴方向上封闭光的构造。因此，该半导体光元件1100，作为使光在z轴方向上波导的半导体光波导来发挥功能。
接着，针对该半导体光元件1100的制造方法的一例进行说明。本实施方式7的半导体光元件1100的制造方法，与实施方式1同样地，如图3所示，包括半导体层叠部形成工序、促进膜形成工序、抑制膜形成工序、和热处理工序。
(半导体层叠部形成工序)
首先，针对半导体层叠部形成工序进行说明。在该工序中，首先，如图51所示，通过MOCVD法，在基板1105上，将下部包覆层1107、核心层1110、上部包覆层1112进行层叠，进而，层叠具有作为促进种的例如掺杂了C21的促进种含有层1113a和作为抑制种的例如掺杂了Zn22的抑制种含有层1113b的杂质含有层1113。
接着，如图52以及图53所示，进行光刻工序以及蚀刻工序，使用光刻胶131来去除与混晶化促进区域1115b对应的第2区域1 125b的抑制种含有层1113b。另一方面，不去除与混晶化抑制区域1115a对应的第1区域1125a的抑制种含有层。接着，如图54所示，去除光刻胶131。由此，形成由下部包覆层1107至杂质含有层1113构成的半导体层叠构造1125。
(促进膜形成工序)
接着，针对促进膜形成工序进行说明。在该工序中，通过原子空孔扩散来进行混晶化，形成混晶化促进区域1115b，因而在第2区域1125b的上表面形成促进膜32。首先，在半导体层叠构造1125的上表面形成作为SiN绝缘膜的促进膜32。接着，如图55所示，经过光刻工序、蚀刻工序，去除应形成混晶化抑制区域1115a的区域的促进膜32。由此，在第2区域1125b的上表面形成膜32。
(抑制膜形成工序)
接着，对抑制膜形成工序进行说明。在该工序中，如图56所示，形成SiN绝缘膜的抑制膜33。
(热处理工序)
接着，针对热处理工序进行说明。在该工序中，例如，在850℃下进行30秒的RTA。在此，若进行基于RTA的热处理，则通过促进膜32以及抑制膜33，使原子空孔在半导体层中扩散，使各半导体层混晶化。由此，如图57所示那样，形成混晶度不同的混晶化抑制区域1115a和混晶化促进区域1115b。混晶化抑制区域1115a与混晶化促进区域1115b彼此有效折射率不同。之后，通过蚀刻等去除杂质含有层1113，完成最终的半导体光元件1100。
如以上所说明，通过本实施方式7的半导体光元件1100，能够实现具有更大带隙能量差的半导体光元件。如此，本发明不仅能够应用于如实施方式1的半导体激光元件，也能够应用于如本实施方式7的半导体光波导。
在此，一般而言，半导体材料的带隙能量与折射率相关。因此，在本实施方式7中，能够得到更大的带隙能量差，因而能够选择·设定的折射率差的范围变大。由此，用于实现所希望的折射率差的材料或波导构造等 的选择支增加，能够使光波导设计的自由度增大。
此外，在本实施方式7中，因通过使在半导体层的层叠方向上延伸的第1区域1125a与第2区域1125b的混晶度存在差异，而实现了x轴方向的光的封闭构造，但也可以在第2区域1125b的外侧还形成混晶度不同的第3区域，以改善x轴方向的光的封闭。此外，例如也可以是通过使第1区域的厚度在x轴方向上连续变化而使混晶度连续变化的结构。此时，也能够通过与本实施方式7同样的作用来实现具有更大带隙能量差的半导体光元件。
此外，在实施方式7中，第1区域1125a与第2区域1125b的边界，虽然沿光的波导方向而形成，但各区域的边界，也可以横切光的波导方向而形成。例如，也可以在光的波导方向上交替形成折射率不同的层，来制作光栅构造。
此外，实施方式7也可以与实施方式1～5的半导体激光元件组合来应用。此时，可以按照各个区域来使混晶度或带隙能量不同。
此外，实施方式7也可以使有源装置的活性层混晶化，以制作无源波导，也能够应用于有源装置与无源波导的单片电路集成化。
如以上的结果所示，证实了本发明的实施方式的半导体光元件，通过形成混晶度不同的区域，能够实现具有更大带隙能量差的半导体光元件。
(实施方式8)
接着，对本发明的实施方式8的半导体激光元件进行说明。
图58A是实施方式8的半导体激光元件的x-y面的剖视图，图58B是本发明的实施方式8的半导体激光元件的y-z面的剖视图。如图58A所示，该半导体激光元件2100具有：在底面形成下部电极4的基板5；和半导体层叠部15，该半导体层叠部15由在基板5上依次形成的、具有n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8的n型半导体层区域9；活性层10；具有p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层2013的p型半导体层区域14构成。此外，p型接触层2013是截面为梯形，且具有在z轴方向上延伸的长条形状。由此，半导体激光元件2100形成为山脊构造。此外，半导体激光元件 2100具有：形成在p型半导体层区域14上的绝缘膜16；以及经由未形成绝缘膜16的山脊构造的梯形的上底而与p型接触层2013接触的p侧电极即上部电极17。
包括与上部电极17接触的半导体层叠部15的最表层区域的p型接触层2013，含有C作为具有促进原子空孔的扩散的功能的p型的第2杂质。而且，p型接触层2013含有锌(Zn)作为具有抑制原子空孔的扩散的功能的p型的第1杂质。
此外，半导体层叠部15具有：非窗区域15a；和活性层10的带隙能量大于非窗区域15a的窗区域15b。
优选窗区域的带隙能量通过混晶化变高，且优选非窗区域的带隙能量通过混晶化不变高。因此，在窗区域以及非窗区域促进或抑制混晶化的杂质是选择适当浓度来掺杂的。
在本实施方式8中，虽然C作为促进种来发挥功能，Zn作为抑制种来发挥功能，但杂质作为促进种或抑制种哪一种来发挥功能，是由杂质的种类或浓度、组合以及RTA的温度或时间等条件来决定的。
在此，所谓最表层区域是指半导体层叠部15的最表层的区域，是与上部电极17接触而最初注入电流的区域，且是表示从半导体层叠部15的最表面至对相对于注入电流的接触电阻产生影响的深度的区域。此外，最表层区域是在几乎同一条件下进行外延生长的例如从最表层起0～200nm左右的深度的区域。其中，最表层区域的生长中所掺杂的杂质，可以在生长中变更。在本实施方式8中，所谓最表层区域是指p型接触层2013。此外，杂质含有量通过来自表面的深度与其深度的杂质浓度的积分来求出。
在本实施方式8的半导体激光元件2100中，与上部电极17相接的半导体层叠部15的最表层区域，由掺杂了C的p型接触层2013构成。与上部电极相接的半导体层叠部的最表层区域，若由掺杂了Zn的p型接触层构成时，与C相比扩散系数大的Zn，通过用于对活性层进行混晶化的RTA，从p型接触层向p型半导体层区域内扩散。由此，在p型接触层中，Zn的浓度减少。然后，若使减少了Zn的p型接触层与上部电极接触，则由于在欧姆接触中成为受主的Zn较少，因 此接触电阻变高。若接触电阻变高，则相对于投入功率的功率变换效率变低，因此，成为半导体激光元件性能降低的直接原因。
本实施方式8的半导体激光元件2100，作为使含有C的p型接触层2013与上部电极17接触的构造。这是由于C的扩散系数比Zn的扩散系数小，C难以通过热来扩散。此时，上部电极17，与作为受主的C的浓度几乎未减少的p型接触层2013进行欧姆接触。由此，本实施方式8的半导体激光元件2100，通过RTA抑制了接触电阻变高。而且，在本实施方式8的半导体激光元件2100的最表层区域含有通过制造过程中的RTA而扩散的Zn。由此，接触电阻进一步减小。
如以上所说明，本实施方式8的半导体激光元件2100，通过使上部电极17与含有扩散系数小的C的p型接触层2013接触，由RTA抑制了接触电阻变高。而且，通过由RTA扩散的Zn使接触电阻下降。因此，通过基于RTA的窗区域的活性层的混晶化来抑制了COD的发生，并且可靠性高且接触电阻低，因此能够实现功率变换效率高的半导体激光元件。
接着，针对该半导体激光元件2100的制造方法的一例进行说明。图59是半导体激光元件的制造方法的流程图。如图59所示，本实施方式8的半导体激光元件2100的制造方法包括：半导体层叠构造形成工序(步骤S2101)；促进膜形成工序(步骤S2102)；抑制膜形成工序(步骤S2103)；热处理工序(步骤S2104)；杂质扩散层除去工序(步骤S2105)；和山脊构造形成工序(步骤S2106)。
以下，针对各工序进行说明。此外，在各工序中所示的数值是示例，本实施方式并不限定于该数值。
(半导体层叠构造形成工序)
首先是步骤S2101的半导体层叠构造形成工序，在该工序中，首先，如图60所示，通过MOCVD法，在基板5上使n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8、活性层10、p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层2013进行外延生长。在此，在p型接触 层2013中掺杂了例如1.0×1017～5.0×1019～5×1020cm-3左右的具有促进混晶化功能的促进种即作为第1导电型的第2杂质的C(C21)。优选掺杂得多于1.0×1019cm-3。而且，如图61所示，在半导体层叠部15上形成杂质扩散层31，且形成半导体层叠构造。杂质扩散层31由GaAs构成，且掺杂了例如1.0×1017～5.0×1019～5×1020cm-3左右的具有抑制活性层10的混晶化功能的抑制种即作为第1导电型的第1杂质的Zn(Zn22)。
(促进膜形成工序)
接着，针对步骤S2102的促进膜形成工序进行说明。在该工序中，通过原子空孔扩散进行混晶化，以形成窗区域15b，因而形成促进膜32。该方法称为IFVD法。首先，在半导体层叠部15的上表面形成作为SiN绝缘膜的促进膜32。接着，如图62所示，经过光刻工序、蚀刻工序，去除应形成非窗区域15a的区域的促进膜32。由此，在成为窗区域15b的区域的上表面形成促进膜32。
(抑制膜形成工序)
接着，针对步骤S2103的抑制膜形成工序进行说明。在该工序中，如图63所示，形成作为SiN绝缘膜的抑制膜33。
(热处理工序)
接着，对步骤S2104的热处理工序进行说明。在该工序中，通过RTA进行短时间的热处理。由此，在以与p型接触层2013相接的方式形成促进膜32的区域中，通过促进膜32来促进活性层10的混晶化，如图64所示，形成窗区域15b。在以与p型接触层13相接的方式形成抑制膜33的区域中，通过抑制膜33来抑制活性层10的混晶化，如图64所示形成非窗区域15a。
在一起掺杂了C21和Zn22的本实施方式8中，C21作为具有促进活性层10的混晶化的功能的第2杂质而发挥功能，Zn22作为具有抑制活性层10的混晶化的功能的第1杂质而发挥功能。通过将C21与Zn22分别作为促进种或抑制种来发挥功能，能够增大非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差，能够抑制COD的发生。
在此，通过RTA，扩散系数大的Zn22被扩散至p型半导体层 区域14内，杂质扩散层31中的Zn22的浓度大幅减少。另一方面，由于C21的扩散系数小，因此，p型接触层2013的C21的浓度几乎未减少。
(杂质扩散层除去工序)
接着，对步骤S2105的杂质扩散层去除工序进行说明。在该工序中，如图65所示，通过蚀刻来去除杂质扩散层31。
在此，对基于RTA的p型半导体层区域14的各层中的C21以及Zn22的含有量的变化进行说明。图66A、66B、66C是说明RTA的前后的C以及Zn的含有量的变化的简图。图66A、66B、66C的横轴表示C21以及Zn22在各层中的含有量。在进行RTA之前，通过对各层掺杂C21以及Zn22，设为如图66A所示那样的浓度分布。接着，若进行RTA，则作为扩散系数大的杂质的Zn22被大量扩散，如图66B那样，具有从最表面侧向内侧减少的浓度分布。此时，扩散系数，例如在900℃下，相对于Zn22为10-8cm2/s左右，C21为10-15cm2/s左右，C21的扩散系数，相对于Zn22的扩散系数小得能够忽视。因此，基于RTA的扩散后的C21以及Zn22的含有量的总和，如图66C那样。
在RTA后，如图66C所示，杂质扩散层31的最表层区域，Zn22的浓度降低，在此若使上部电极17接触，则接触电阻较大。因此，在本实施方式8的半导体激光元件中，去除杂质扩散层31，使p型接触层2013与上部电极17接触。此时，作为扩散系数大的杂质的Zn22与作为扩散系数小的杂质的C21的含有量的总和变得大于作为扩散系数小的杂质的C21的掺杂量。由此，在欧姆接触中成为受主的原子，不仅与RTA后的杂质扩散层31的最表层区域相比变多，而且与p型接触层2013的C21的掺杂量相比也变多。因此，与仅形成含有C21的p型接触层2013，且不进行基于杂质扩散层31的Zn22的扩散的情况相比，能够减小接触电阻。
例如，在设计中，将杂质扩散层31的Zn浓度设为1.0×1019cm-3，将其下层的p型接触层2013的C浓度设为2.0×1019cm-3。此时，由实验可知：通过RTA热处理而扩散的Zn，在杂质 扩散层31的蚀刻后，在距p型接触层2013的表层的深度为100～200nm左右的区域，存在设计中的杂质扩散层31的Zn浓度的约10％左右。因此，此时的p型接触层2013的C浓度与Zn浓度的总和为2.1×1019cm-3左右。
(山脊构造形成工序)
针对步骤S2106的山脊构造形成工序，能够通过与实施方式1的情况同样的步骤来进行。而且，形成绝缘膜16，且形成开口部16a。此后，形成上部电极17与下部电极4，劈开基板5且在其劈开面形成低反射率膜2和高反射率膜3，进而，按照每个元件进行切割，从而完成半导体激光元件2100。
如以上所说明，本实施方式8的半导体激光元件2100，通过使掺杂了扩散系数小且通过RTA而使浓度几乎未减少的C21的p型接触层13与上部电极17接触，通过RTA抑制了接触电阻变高。而且，本实施方式8的半导体激光元件2100，通过在最表层区域含有通过RTA而扩散的Zn22，从而使接触电阻变低。由此，能够实现可靠性高且功率变换效率高的半导体激光元件2100。
(实施例6)
接着，作为本实施方式8的实施例，测定了半导体激光元件2100的电流-电压特性与电流-光输出特性。
实施例6，将实施方式8的半导体激光元件2100焊接在散热片上，而且，在由CuW形成的子基台上，通过焊接而装载了半导体激光元件2100的散热片。焊料可以是Sn-Pb焊料，也可以是Au-Sn焊料。在此，从下部电极4和上部电极17注入电流，用电流计对注入的电流，用电压计对施加的电压进行了测定。此外，用光电二极管，对光输出进行了检测。此外，光输出也可以通过CCD等来检测。
此外，作为比较例6，在实施方式8的半导体激光元件2100的制造方法中，在热处理工序之后，不进行去除掺杂有Zn的杂质扩散层31的杂质扩散层除去工序，直接进行山脊构造形成工序，针对在杂质扩散层31上形成上部电极的半导体激光元件，也进行了同样的测定。此外，在比较例6的半导体激光元件中，除了未去除杂质扩散层31以 外的各层的厚度、掺杂的杂质的浓度、RTA的条件与实施例1的半导体激光元件2100相同。
图67是表示实施例6的半导体激光元件与比较例6的半导体激光元件的电流-电压特性的图。在此，根据欧姆法则，电压E[V]、电阻R[Q]、电流I[A]的关系如下式。
E＝R×I ···(1)
因此，针对作为图67的斜率的电阻R，可知：实施例6的半导体激光元件2100的电阻R小于比较例6的半导体激光元件的电阻R。
图68是表示实施例6的半导体激光元件与比较例6的半导体激光元件的电流-光输出特性的图。如图68所示，可知：若电流变大，则本实施例1的半导体激光元件2100的光输出要高于比较例6的半导体激光元件的光输出。
接着，对半导体激光元件的投入功率PE[W]，由下式求出。
PE＝E×I ···(2)
而且，光输出相对于半导体激光元件的投入功率即功率变换效率Ef[％]，若将归一化的光输出设为PO，则由下式求出。此外，将注入了20[A]的电流作为LD驱动电流时的由光电二极管检测出的值设为1来对光输出进行了归一化。
Ef＝(PO/PE)×100％ ···(3)
由此，能够计算出功率变换效率Ef。例如在LD驱动电流为16[A]的情况下，实施例6的功率变换效率Ef为2.90[％/W]。同样地，在LD驱动电流为16[A]的情况下，比较例6的功率变换效率Ef为2.54[％/W]。因此，本实施例6与比较例6相比，功率变换效率Ef改善了14[％]左右。同样地，在LD驱动电流为20[A]的情况下，实施例6的功率变换效率Ef为2.61[％/W]，比较例6的功率变换效率Ef为2.13[％/W]，改善了23[％]左右。
根据以上，证实了：本实施例6的半导体激光元件2100是通过使掺杂了C的p型接触层2013与上部电极17接触来抑制了接触电阻变高、且功率变换效率高的半导体激光元件。
(实施方式9)
接着，对本发明的实施方式9的半导体激光元件进行说明。图69是实施方式9的半导体激光元件的y-z面的剖视图。本实施方式9的半导体激光元件2200与实施方式8的半导体激光元件2100不同，p型接触层2213由p型接触层2213a与p型接触层2213b2层构成。此外，是在p型接触层2213a中掺杂了Zn、在p型接触层2213b中掺杂了C的构造。
本实施方式9的半导体激光元件2200，将掺杂了扩散系数小的C的p型接触层2213b形成在半导体层叠部15的最表层区域。因此，如实施方式8那样，即使在热处理工序之后不进行去除掺杂有Zn的杂质扩散层31的杂质扩散层除去工序，也能够使掺杂有扩散系数小的C的p型接触层2213b与上部电极17接触。由此，能够抑制因RTA引起的接触电阻变高。
图70是说明实施方式9的半导体激光元件的制造方法的一例的图。如图70所示，本实施方式9的半导体层叠构造，在实施方式8的半导体激光元件2100的制造方法的一例的半导体层叠构造形成工序中，将p型接触层设为2层，在下层的p型接触层2213a中掺杂了Zn22，在上层的p型接触层2213b中掺杂了C21。另一方面，不形成杂质扩散层31。此后，与实施方式8同样地，通过促进膜形成工序，形成促进膜。而且，通过抑制膜形成工序，形成抑制膜。然后，进行热处理工序并通过混晶化来形成非窗区域15a和窗区域15b。此后，不进行杂质扩散层除去工序，进行山脊构造形成工序，形成最终的半导体激光元件2200。
(实施例7)
作为实施例7，制造具有本实施方式9的半导体激光元件2200的构造的半导体激光元件，与实施例6同样地，测定了电流、电压、光输出。当将其与比较例6的半导体激光元件的功率变换效率进行比较时，确认到：在本实施例7的半导体激光元件中，功率变换效率高于比较例6。
(实施方式10)
接着，对本发明的实施方式10的半导体激光元件进行说明。图7 1是实施方式10的半导体激光元件的y-z面的剖视图。本实施方式10的半导体激光元件2300是从实施方式8的半导体激光元件2100去除了窗区域15b的p型接触层(p型接触层313)的构造。
图72～图77是说明实施方式10的半导体激光元件的制造方法的一例的图。首先，与实施方式8的半导体层叠构造形成工序同样，在基板5上形成p型包覆层12，进而，形成掺杂了C21的p型接触层2313。接着，如图72所示，形成掺杂了Zn22的杂质扩散层31。在此，与实施方式1的半导体激光元件100的制造方法不同，在与非窗区域15a对应的区域形成抑制膜33。然后，如图73所示，将抑制膜33作为掩膜，通过蚀刻来去除与窗区域15b对应的区域的杂质扩散层31。由此，使非窗区域15a比窗区域15b含有更多作为第1杂质的Zn22。此后，如图74所示，形成促进膜32。接着，如图75所示，通过RTA，形成混晶化了活性层10的窗区域15b、和抑制了活性层的混晶化的非窗区域15a。接着，如图76所示，去除促进膜32和抑制膜33。而且，如图77所示，通过蚀刻来去除窗区域15b的p型接触层313、和非窗区域15a的杂质扩散层31。然后，与实施方式8同样，进行山脊构造形成工序等，形成最终的半导体激光元件2300。
在此，本实施方式10的半导体激光元件2300，通过在RTA前去除与窗区域15b对应的区域的杂质扩散层31，从而使非窗区域15a的p型半导体层区域14比窗区域15b的p型半导体层区域14含有更多作为第1杂质的Zn22。此外，Zn通过与C一起被掺杂从而作为抑制混晶化的抑制种来发挥功能。由此，在p型半导体层区域14中的Zn的含有量多的非窗区域15a中抑制混晶化，在p型半导体层区域14中的Zn的含有量少的窗区域15b中不抑制混晶化。因此，非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差变大，抑制了基于端面的激光光线吸收，抑制了COD的发生。
而且，本实施方式10的半导体激光元件2300，在RTA之后，去除了窗区域15b的p型接触层2313与非窗区域15a的杂质扩散层31。由此，去除掺杂了扩散系数大的Zn的杂质扩散层3 1，并使掺杂了扩散系数小的C的p型接触层2313与上部电极17接触。其结果是，能够通过RTA来抑制接触电阻变高。此外，作为抑制种的第1杂质的扩散系数大于第2杂质的扩散系数，能够同时实现非窗区域15a的混晶化的抑制和接触电阻的降低，故而优选。此外，窗区域15b的表面，虽然可以作为p型接触层2313a，但通过作为由AlGaAs构成的电阻高的p型包覆层12，能够进一步提高对非窗区域15a的电流注入效果，故而优选。此外，非窗区域的最表层区域中的杂质的含有量的总和变得多于窗区域的最表层区域的杂质的掺杂量，能够进一步提高电流注入效果，故而优选。
若整理非窗区域15a与窗区域15b的最表层区域中的杂质浓度的关系，则尽管在RTA前，非窗区域15a的最表层区域中的杂质浓度小于窗区域15b的最表层区域中的杂质浓度，但在RTA后，通过去除窗区域15b的p型接触层2313和非窗区域15a的杂质扩散层31，非窗区域15a的最表层区域中的杂质浓度变得大于窗区域15b的最表层区域中的杂质浓度。
(实施例8)
作为实施例8，制造了具有本实施方式10的半导体激光元件2300的构造的半导体激光元件，且与实施例6同样，对电流、电压、光输出进行了测定。当将其与比较例的半导体激光元件的功率变换效率进行比较时，确认到：在本实施例8的半导体激光元件中，功率变换效率高于比较例。
(实施方式11)
接着，对本发明的实施方式11的半导体激光元件进行说明。图78是实施方式11的半导体激光元件的y-z面的剖视图。在本实施方式11的半导体激光元件2400中，p型接触层2413在层叠方向上仅形成1层，但在p型接触层2413中掺杂了C和Zn双方。
图79是说明实施方式11的半导体激光元件的制造方法的一例的图。如图79所示，实施方式11的半导体激光元件2400，在半导体层叠构造形成工序中，在p型接触层2413中掺杂C21和Zn22双方。此外，不形成杂质扩散层31。此后，与实施方式8同样，进 行促进膜形成工序～山脊构造形成工序的工序等(其中，不进行杂质扩散层除去工序)，形成最终的半导体激光元件2400。
在此，在实施方式11的半导体激光元件2400的p型接触层2413中，通过RTA，扩散系数大的Zn的浓度显著减少，但扩散系数小的C的浓度几乎不减少。因此，与使仅掺杂了Zn的p型接触层与上部电极接触的构造相比，是接触电阻难以变高的构造。
(实施例9)
作为本实施例9，制造了具有本实施方式11的半导体激光元件2400的构造的半导体激光元件，且与实施例6同样，对电流、电压、光输出进行了测定。当将其与比较例的半导体激光元件的功率变换效率进行比较时，确认到：在本实施例6的半导体激光元件中，功率变换效率高于比较例。
如以上的结果所示，本实施例的半导体激光元件，能够抑制因RTA引起的接触电阻的上升，能够实现发光效率高的半导体激光元件。
此外，在上述实施方式中，虽然在p型接触层中包含半导体层叠部的最表层区域，但半导体层叠部的最表层区域是与上部电极相接且对接触电阻产生影响的区域，有时最表层区域也指p型包覆层及其之下的层。
此外，在上述实施方式中，在第1导电型为p型时，作为p型的第1杂质或第2杂质而以C以及Zn为例进行了说明，但也可以是Mg或Be等，也可以掺杂2种以上的多种杂质。在此，扩散系数的大小，是Zn＞Be＞Mg＞C的顺序，因此，能够适当选择在最表层区域所含有的杂质。此外，如上所述，扩散系数，例如在900℃下，Zn为10 -8cm2/s左右，C为10-15cm2/s左右。扩散系数虽然根据半导体结晶的种类或构成原子而不同，但作为扩散系数大的杂质而使用的杂质的扩散系数，优选10-6～10-10cm2/s的范围。作为扩散系数小的杂质而使用的杂质的扩散系数，优选10-11～10-16cm2/s的范围。此外，扩散系数小的杂质与扩散系数大的杂质的扩散系数之差，优选101cm2/s以上。
此外，在第1导电型为n型时，作为n型的第1杂质或第2杂质， 可以是Si、C、Ge、Sn、S、Se等，也可以掺杂2种以上的多种杂质。此时，通过在半导体层叠部15的最表层区域中增加扩散系数小的杂质的含有量，能够抑制因RTA引起的接触电阻的上升。在此，扩散系数的大小，是Sn＞Si、Ge、S＞Se＞C的顺序，因此，能够适当选择在最表层区域所含有的杂质。
(实施方式12)
图80A是能够通过本发明的实施方式12的半导体元件的制造方法制造的半导体元件的半导体激光元件的x-y面的剖视图。此外，图80B是能够通过实施方式12的半导体元件的制造方法制造的半导体元件的y-z面的剖视图。如图80A所示，该半导体元件3100具有：在底面形成下部电极4的基板5；和半导体层叠部15，该半导体层叠部15由在基板5上依次形成的、具有n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8的n型半导体层区域9；活性层10；具有p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层3013的由p型半导体层区域14构成。此外，p型接触层3013截面为梯形，且具有在z轴方向上延伸的长条形状。由此，半导体元件3100成为山脊构造。此外，半导体元件3100具有：在p型半导体层区域14上形成的绝缘膜16；和经由未形成绝缘膜16的山脊构造的梯形的上底而与p型接触层3013接触的p侧电极即上部电极17。
p型接触层3013由掺杂了例如1.0×1017～5.0×1019～5×1020cm-3左右的C的GaAs构成的p型接触层3013a、和掺杂了例如1.0×1017～5.0×1019～5×1020cm-3左右的Zn的GaAs构成的p型接触层3013b构成。其中，C以及Zn通过制造过程中的RTA，被扩散至p型半导体层区域14内。
此外，在本实施方式12中，C作为促进种来发挥功能，Zn作为抑制种来发挥功能。
半导体元件3100，由于激光光线射出的端面作为窗区域而被混晶化，因此，窗区域的带隙能量大于非窗区域的带隙能量，窗区域相对于发光波长被透明化，激光光线的吸收被抑制。因此，成为抑制了COD的发生的可靠性高的半导体激光元件。
接着，作为本实施方式12，对该半导体元件3100的制造方法进行说明。图81是半导体元件的制造方法的流程图。如图81所示那样，本实施方式12的半导体元件3100的制造方法包括：半导体层叠构造形成工序(步骤S3101)；第1热处理准备工序(步骤S3102)；第2热处理准备工序(步骤3103)；热处理工序(步骤S3104)；山脊构造形成工序(步骤S3105)。
以下，对各工序进行说明。此外，在各工序中所示的数值是示例，本实施方式并不限定于该数值。
(半导体层叠构造形成工序)
首先，对步骤S3101的半导体层叠构造形成工序进行说明。在该工序中，首先，如图82所示那样，通过MOCVD法，在基板5上将n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8、活性层10、p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层3013进行外延生长。在此，在p型接触层3013a掺杂有C21，在p型接触层3013b掺杂有Zn22。半导体层叠构造25之中，将成为非窗区域15a的区域设为第1区域25a，将成为窗区域15b的区域设为第2区域25b。由此，形成具有活性层10的半导体层叠构造25。
(第1热处理准备工序)
接着，对步骤S3102的第1热处理准备工序进行说明。在该工序中，通过蚀刻来去除半导体层叠构造25的一部分，使作为具有抑制原子空孔扩散功能的第1杂质的Zn22的量为第2区域25b少于第1区域25a的状态。优选在第2区域25b中，完全去除含有Zn的p型接触层3013b。由此，在后面进行热处理时，在半导体层叠构造25之中，与成为非窗区域15a的第1区域25a相比，在成为窗区域15b的第2区域25b中，使活性层10成为更易于混晶化的状态。
首先，如图83所述那样，通过光刻工序，在半导体层叠构造25的第1区域25a的上表面，形成光刻胶131。接着，如图84所示那样，通过蚀刻来去除第2区域25b的p型接触层3013b。在此，第1区域25a与第2区域25b的边界，如图84那样，优选形 成相对于y轴具有倾斜的倾斜面S。该边界的倾斜面S，更优选相对于半导体层叠构造25的层叠方向即y轴具有30度以上的倾角。通过设为30度以上的倾角，从而相对于倾斜面S，能够形成与针对平面同等的膜质、膜厚的电介质膜。此外，越减小蚀刻率，越能够增大相对于y轴的倾斜。尤其，通过使蚀刻率小于3nm/sec，能够将第1区域25a与第2区域25b的边界的相对于y轴的倾角设为30度以上。
此后，去除光刻胶131。此时，抑制混晶化的Zn22在第2区域25b中成为比第1区域25a更少的状态。此外，如下所述，与第1区域25a相比，第2区域25b成为更易于通过热处理而使活性层10混晶化的状态。
(第2热处理准备工序)
接着，对步骤S3103的第2热处理准备工序进行说明。在该工序中，使第1区域25a的最表面和第2区域25b的最表面与均匀的介质接触。即，如图85所示那样，在一部分被蚀刻的半导体层叠构造25的最表面，均匀地形成由SiN绝缘膜构成的电介质膜34。其中，第1区域的最表面以及第2区域的最表面以外的区域，不需要一定与均匀的介质接触。此外，在形成电介质膜34前，为了去除表面附着物，优选预先通过硫酸等来洗净表面。
(热处理工序)
接着，对步骤S3104的热处理工序进行说明。在该工序中，进行基于RTA的短时间的热处理。RTA例如在850℃下进行30秒。在此，若进行基于RTA的热处理，则通过电介质膜34来吸收Ga原子，在p型接触层3013的表面上产生原子空孔。该原子空孔作为扩散种而扩散，使各半导体层、特别是活性层10混晶化。
在本实施方式12中，C21作为促进种即第2杂质而发挥功能，Zn22作为抑制种即第1杂质而发挥功能。此时，在第1区域25a中，C21促进了活性层10的混晶化，且Zn22抑制了活性层10的混晶化。另一方面，在第2区域25b中，虽然C21促进了活性层10的混晶化，但不产生抑制基于Zn22的活性层10的混晶化的过程。因此，通过Zn22抑制了活性层10的混晶化的第1区域25 a、与不含有Zn22的第2区域25b的活性层10的混晶度产生差异。具体而言，第2区域25b的混晶度变得大于第1区域25a的混晶度。其结果是，能够使由第1区域25a形成的非窗区域15a与由第2区域25b形成的窗区域15b的活性层10的带隙能量产生差异。
因此，在本实施方式12的半导体元件的制造方法中，电介质膜34虽然在第1区域25a与第2区域25b均匀地形成，但能够实现相对于非窗区域15a而言窗区域15b被透明化且抑制了COD的发生的半导体激光元件。由此，如图86所示那样，形成非窗区域15a和窗区域15b。然后，去除电介质膜34。
在此，在形成非窗区域和窗区域时，在使用形成由电介质膜等构成的抑制膜和促进膜的方法的情况下，需要形成组分不同的2片膜。
相对于此，在本实施方式12的半导体元件的制造方法中，在半导体层叠构造25的第1区域25a与第2区域25b中产生规定的差异。由此，针对第1区域25a和第2区域25b形成的膜，即使是仅1片在与第1区域25a的最表面接触的区域和与第2区域25b的最表面接触的区域中组分均匀的电介质膜34，也能够形成非窗区域15a和窗区域15b。因此，本实施方式12的半导体元件的制造方法，与形成组分不同的2片膜的方法相比，能够大幅削减制造工序所需的工时。
此外，若在呈平面的半导体层叠构造上形成抑制膜和促进膜这2片膜，则在抑制膜与促进膜的边界处会产生高低差，电介质膜形成非连续的破裂部。其结果是，在破裂部的正下方，有时会产生半导体层叠构造的最表面未被电介质膜覆盖的区域。若在该状态下进行热处理，则在半导体层叠构造的破裂部的正下方的最表面上会产生表面粗糙。由此，所制造的半导体元件的性能有时会变差。
在本实施方式12的半导体元件的制造方法中，通过仅制作1片电介质膜34，能够容易地形成可无间隙覆盖半导体层叠构造的表面的连续的膜。因此，即使实施热处理，从未被电介质膜34覆盖的破裂部正下方的表面，半导体的组分元素会蒸发，表面粗糙产生的可能性也少。 如此，实施方式12的半导体元件的制造方法，能够防止或抑制基于热处理的表面粗糙的发生。此外，若第1区域25a与第2区域25b的边界的斜面不平缓，则即使仅是1片电介质膜34，有时也会产生破裂部。因此，该边界的倾斜，优选相对于半导体层叠构造25的层叠方向即y轴，具有30度以上的倾角。
此外，在使用促进膜和抑制膜时，例如在半导体层叠构造的最表面首先均匀地形成促进膜，并通过光刻工序以及蚀刻工序来去除第1区域的最表面的促进膜，在其之上形成抑制膜。此时，促进膜有时会未通过蚀刻完全被去除而残存。此时，若在残存的促进膜上形成抑制膜，则抑制膜无法充分发挥抑制活性层的混晶化的效果。因此，使非窗区域与窗区域的带隙能量无法产生充分的差异，有时会无法抑制COD的产生。
相对于此，在本实施方式12的半导体元件的制造方法中，在热处理之前，能够不包含去除电介质膜的工序。因此，能够通过不充分的蚀刻，来防止或抑制无法充分抑制COD的产生的情形。
(山脊构造形成工序)
针对步骤S3105的山脊构造形成工序，能够通过与实施方式1的情况相同的步骤来进行。进而，形成绝缘膜16，且形成开口部16a。
此后，形成上部电极17与下部电极4，劈开基板5且在其劈开面形成低反射率膜2和高反射率膜3，进而通过按照每个元件进行截断，来完成半导体元件3100。
如以上所说明，本实施方式12的半导体元件3100的制造方法，能够通过更简易的工序来形成混晶度不同的区域。
(实施例10)
接着，作为本实施方式12的制造方法的半导体元件3100的实施例10，对第2区域25b的p型接触层3013b的蚀刻量与活性层10的混晶度的关系性进行了测定。图87是表示实施例10中的第2区域的p型接触层的蚀刻量与带隙能量的移动量的关系的图。若通过蚀刻来去除第2区域25b的p型接触层3013b，则具有抑制在第2区域25b中所包含的混晶化功能的抑制种的Zn22的含有量减 少，与未蚀刻的状态相比，活性层10更被混晶化。因此，如图87所示，带隙能量的移动量变大。此外，p型接触层3013b中的Zn22的含有量，通过掺杂浓度与层厚的积分来求出。
另一方面，成为非窗区域15a的第1区域25a，由于未被蚀刻，因此，第2区域25b的p型接触层3013b的蚀刻量越大，非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差ΔEg1越大。尤其证实了：在对第2区域25b进行了120nm的蚀刻时，非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差ΔEg1成为90meV以上，能够充分抑制COD的产生。
而且，在本实施方式12的实施例10中，确认到：在电介质膜34未产生破裂部。这意味着在实施例10中，破裂部正下方的表面粗糙的问题未发生。图88是表示在实施方式10的半导体层叠构造的第1区域的最上表面与第2区域的最上表面之上形成均匀的电介质膜的情形的截面的扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Erectron Microscopy)照片。图88的倾斜，高度为200nm、宽度为400nm，相对于半导体层叠构造25的层叠方向即y轴，具有60度的倾角。此外，在半导体层叠构造25上，作为电介质膜34而形成有厚度30nm的SiN膜。从图88的截面SEM照片可确认：电介质膜34没有破裂部，且均匀地形成。如此，本实施方式10的半导体元件的制造方法，由于在电介质膜34中没有破裂部，因而证实了不会产生表面粗糙。
(变形例1)
接着，对本实施方式12的变形例1的半导体元件的制造方法进行说明。
变形例1的制造方法的半导体元件3200，如图89所示那样，是在热处理后，通过蚀刻去除了Zn22减少的p型接触层3213b的构造。本变形例1的半导体元件3200的制造方法，是至热处理工序为止与实施方式12相同的工序。此后，如图90所示那样，与实施方式12的半导体元件3100的制造方法的山脊构造形成工序同样，在去除电介质膜34之后，进一步通过蚀刻来去除p型接触层3213 b。此后的工序与实施方式12的半导体元件3100的制造方法相同。由此，掺杂扩散系数小的C21的p型接触层3213a与上部电极17接触，形成最终的半导体元件3200。
(变形例2)
接着，对本实施方式12的变形例2的半导体元件的制造方法进行说明。首先，针对能够通过本变形例2的半导体元件的制造方法制造的半导体元件进行说明。图91是变形例2的制造方法的半导体元件的y-z面的剖视图。如图91所示那样，本变形例2的制造方法的半导体元件3300与实施方式12的半导体元件3100不同，是p型接触层由掺杂了Zn22的p型接触层3313这1层形成的构造。如此，即使p型接触层3313为1层，通过改变作为第1区域25a与第2区域25b中的抑制种而发挥功能的Zn22的含有量，能够用1片电介质膜34形成混晶度不同的区域。
接着，对变形例2的半导体元件3300的制造方法进行说明。图92以及图93是说明变形例2的半导体元件的制造方法的图。如图93所示那样，本变形例2的半导体元件3300的制造方法，作为半导体层叠构造，在p型包覆层12上仅形成掺杂了Zn22的p型接触层3313这1层。然后，与实施方式12同样地通过光刻胶工序以及蚀刻工序，去除第2区域25b的p型接触层3313。而且，在其之上均匀地形成由SiNx构成的电介质膜34，通过热处理，如图93所示那样，形成混晶度不同的非窗区域15a和窗区域15b，此后，与实施方式12同样地进行山脊构造形成工序，形成最终的半导体元件3300。
(变形例3)
接着，对本实施方式12的变形例3的半导体元件的制造方法进行说明。首先，对能够通过本变形例3的半导体元件的制造方法制造的半导体元件进行说明。图94是变形例3的制造方法的半导体元件的y-z面的剖视图。如图94所示那样，本变形例3的半导体元件3400，与实施方式12的半导体元件3100同样，是p型接触层3413由2层形成的构造。然而，本变形例3的半导体元件3400，与实 施方式12的半导体元件3100不同，在p型接触层3413a中掺杂有Zn22，在p型接触层3413b中掺杂有C21。而且，与蚀刻了窗区域15b的p型接触层3013b的实施方式12不同，非窗区域15a的p型接触层3413b通过蚀刻而被去除。
在此，为了抑制COD的产生，只要使非窗区域15a的活性层10与窗区域15b的活性层10的混晶度产生差异，且使窗区域15b的带隙能量大于非窗区域15a的带隙能量即可。因此，只要包括使具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质即Zn22的量在第2区域25b中比第1区域25a少的工序、或使具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质即C21的量在第1区域25a中比第2区域25b少的工序，然后进行热处理即可。其中，实施方式12虽然包括使具有抑制原子空孔扩散功能的第1杂质即Zn22的量在第2区域25b中比第1区域25a少的工序，但本变形例3包括使具有促进原子空孔扩散功能的第2杂质即C21的量在第1区域25a中比第2区域25b少的工序。由此，在本变形例3中，也能够用1片电介质膜34来形成混晶度不同的区域。
接着，对本变形例3的半导体元件3400的制造方法进行说明。图95～图97是说明变形例3的半导体元件的制造方法的图。如图95所示那样，本变形例3的半导体元件3400的制造方法的p型接触层3413，由掺杂了Zn22的p型接触层3413a和掺杂了C21的p型接触层3413b构成。接着，如图96所示那样，通过光刻工序，在半导体层叠构造25的第2区域25b的上表面，形成光刻胶131。然后，通过蚀刻，去除第1区域25a的p型接触层3413b，在其之上均匀地形成电介质膜34，成为图97的状态。若在该状态下进行热处理，则在具有包括作为促进种的C21的p型接触层3413b的第2区域25b中，促进了活性层10的混晶化。由此，窗区域15b的带隙能量变得大于去除了p型接触层3413b的非窗区域15a的带隙能量。因此，通过1片电介质膜34，形成混晶度不同的非窗区域15a和窗区域15b，此后，与实施方式12同样，进行山脊构造形成工序等，形成最终的半导体元件3400。
(变形例4)
接着，对本实施方式12的变形例4的半导体元件的制造方法进行说明。首先，对能够通过本变形例4的半导体元件的制造方法制造的半导体元件进行说明。图98是变形例4的制造方法的半导体元件的y-z面的剖视图。如图98所示那样，本变形例4的半导体元件3500，与实施方式12的半导体元件3100不同，p型接触层3513在非窗区域15a形成掺杂了Zn22的p型接触层3513a，在窗区域15b形成掺杂了C21的p型接触层3513b。由此，在非窗区域15a通过Zn22来抑制活性层10的混晶化，在窗区域15b通过C21来促进活性层10的混晶化，因此，能够期待将实施方式12与变形例3综合的效果。
接着，对本变形例4的半导体元件3500的制造方法进行说明。图99是说明变形例4的半导体元件的制造方法的图。本变形例4的半导体元件3500的制造方法，首先，形成掺杂了Zn22的p型接触层3513a，且通过光刻工序以及蚀刻工序，去除第2区域25b的p型接触层3513a。接着，在第2区域25b中，使掺杂了C21的p型接触层3513b选择性地再生长。然后，在其之上均匀地形成电介质膜34，成为图99的状态。在该状态下，与实施方式12同样，进行热处理工序以及山脊构造形成工序等，形成最终的半导体元件3500。
(变形例5)
接着，对本实施方式12的变形例5的半导体元件的制造方法进行说明。首先，对能够通过本变形例5的半导体元件的制造方法制造的半导体元件进行说明。图100是变形例5的半导体元件的y-z面的剖视图。如图100所示那样，本变形例5的半导体元件3600，与实施方式12的半导体元件3100同样，p型接触层3613由掺杂了C21的p型接触层3613a和掺杂了Zn22的p型接触层3613b构成。
接着，对本变形例5的半导体元件3600的制造方法进行说明。图101是说明变形例5的半导体元件的制造方法的一例的图。本变形 例5的半导体元件3600的制造方法，作为p型接触层3613而使未掺杂杂质状态的p型接触层3613a以及p型接触层3613b进行层叠。接着，通过离子注入，在p型接触层3613a中掺杂C21，在p型接触层3613b中掺杂Zn22。此时，作为抑制种的Zn22，以使第1区域25a中含有较多的方式选择性地掺杂，作为促进种的C21，以第2区域25b含有较多的方式选择性地掺杂。然后，在其之上均匀地形成电介质膜34，成为图101的状态。在该状态下与实施方式12同样，进行热处理工序以及山脊构造形成工序等，形成最终的半导体元件3600。此外，离子注入也可以在同一层中掺杂C21以及Zn22这两种。
此外，在本实施方式12中，通过利用蚀刻等来选择性地去除含有杂质的半导体层，通过使含有所希望的杂质的杂质含有层选择性地再生长，通过选择性地进行离子注入，从而使非窗区域15a与窗区域15b的混晶度产生差异。然而，本发明的实施方式不局限于此，通过在半导体层叠构造25之上，选择性地沉积抑制种或促进种的元素的单体、或含有抑制种或促进种的化合物，并通过热处理使其扩散等，能够使非窗区域15a与窗区域15b的混晶度产生差异。
(实施方式13)
接着，对本实施方式13的半导体元件的制造方法进行说明。首先，对能够由本发明的实施方式13的制造方法进行制造的半导体元件进行说明。如图102所示，能够通过本实施方式13的制造方法制造的半导体元件3700，除了p型接触层3713，是与实施方式12的半导体元件3100相同的构造。p型接触层3713与半导体元件3100同样，由掺杂了C21的p型接触层3713a和掺杂了Zn22的p型接触层3713b构成，但与半导体元件3100不同，窗区域15b的p型接触层3713b未通过蚀刻而被去除。而且，窗区域15b的p型接触层713b的最表面，与非窗区域15a的p型接触层3713b的最表面相比，表面粗糙更大了。此外，该半导体元件3700的动作，与半导体元件3100是相同的，作为抑制COD的产生的半导体激光元件来动作。
接着，对该半导体元件3700的制造方法的一例进行说明。本实施方式13的半导体元件3700的制造方法，与实施方式12同样，包括：图81所示的半导体层叠构造形成工序；第1热处理准备工序；第2热处理准备工序；热处理工序；和山脊构造形成工序。
(半导体层叠构造形成工序)
首先，对半导体层叠构造形成工序进行说明。在该工序中，首先，如图103所示那样，通过MOCVD法，形成具有活性层10的半导体层叠构造25。半导体层叠构造25，与半导体元件3100的半导体层叠构造25同样，在p型接触层3713a中掺杂有C21，在p型接触层3713b中掺杂有Zn22。在半导体层叠构造25之中，将成为非窗区域15a的区域作为第1区域25a，将成为窗区域15b的区域作为第2区域25b。
(第1热处理准备工序)
接着，对第1热处理准备工序进行说明。在该工序中，第1区域25a的最表面的表面粗糙度与第2区域25b的最表面的表面粗糙度产生差异。若与电介质膜34相接的半导体层叠构造25的最表面的表面粗糙较大，则在热处理时，在与半导体层叠构造25的电介质膜34的界面容易产生原子空孔，促进了活性层10的混晶化。
首先，如图104所示那样，通过光刻工序，在半导体层叠构造25的第1区域25a的上表面形成光刻胶131。接着，作为使表面粗糙度增大的表面处理，通过RIE(Reactive IonEtching：反应离子蚀刻)等的等离子处理，选择性地对第2区域25b的p型接触层3713b的最表面进行蚀刻。RIE的蚀刻气体，能够使用例如等离子化的O2气体即O2等离子。由此，使第2区域25b的p型接触层3713b的最表面的表面粗糙度，以例如平均表面粗糙度增大至3nm以上。另一方面，通过光刻胶131的掩膜，使不实施蚀刻的第1区域25a的p型接触层3713b的最表面的表面粗糙度以平均表面粗糙度而为1nm左右。
接着，去除光刻胶131。由此，能够使第2区域25b的最表面的表面粗糙度大于第1区域25a的最表面的表面粗糙度。此时，与第 1区域25a相比，第2区域25b成为更易于通过热处理来使活性层10混晶化的状态。通过如此使第2区域25b的最表面的表面粗糙度大于第1区域25a的最表面的表面粗糙度，即使不较大地蚀刻第2区域25b的p型接触层3713b，也能够得到带隙能量差。此时，第2区域25b的p型接触层3713b可以残留。由此，与实施方式12相比，第1区域25a与第2区域25b的界限的包覆性得以提高。此外，在使用无法导入带有光刻胶的样品的装置的情况下、或在进行光刻胶会变质的工序的情况下，能够代替光刻胶131而使用电介质膜作为掩膜。此外，表面粗糙度能够通过AFM(Atomic Force Microscope：原子力显微镜)、X射线反射率测定法等来进行测定。
(第2热处理准备工序)
接着，对第2热处理准备工序进行说明。在该工序中，如图105所示那样，在半导体层叠构造25的最表面形成均匀的电介质膜34。在此，为了去除表面附着物，在形成电介质膜34之前，优选通过硫酸等来洗净表面。不过，要注意：不对第1区域25a以及第2区域25b的表面粗糙度带来影响。
(热处理工序)
接着，对热处理工序进行说明。该工序与实施方式12相同，例如，在850℃下进行30秒的RTA。通过RTA，表面粗糙度大的第2区域25b促进了活性层10的混晶化，成为窗区域15b，表面粗糙度小的第1区域25a成为非窗区域15a。
(山脊构造形成工序)
针对山脊构造形成工序，能够通过与实施方式12的情况相同的步骤来进行。进而，形成绝缘膜16、开口部16a、下部电极4、上部电极17。此后，劈开基板5且在其劈开面形成低反射率膜2和高反射率膜3，而且，按照每个元件进行切割，完成半导体元件3700。
如以上所说明，本实施方式13的半导体元件3700的制造方法，能够通过更简易的工序来形成混晶度不同的非窗区域和窗区域。
(实施例11)
接着，作为本实施方式13的制造方法的半导体元件3700的实施例11，测定了第2区域25b的p型接触层3713b的表面粗糙度与活性层10的混晶度的关系。图106是表示实施例11的第2区域的平均表面粗糙度与带隙能量的移动量的关系的图。如图106所示那样，可知：若使第2区域25b的p型接触层3713b的最上面的表面粗糙度增大，则促进了活性层10的混晶化，带隙能量的移动量变大。
另一方面，成为非窗区域15a的第1区域25a，由于不被蚀刻且表面粗糙度不发生变化，因此，第2区域25b的p型接触层13b的表面粗糙度越大，第1区域25a的表面粗糙度与第2区域25b的表面粗糙度之差越变大，非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差ΔEg2越变大。于是，在第1区域25a的平均表面粗糙度为1.0nm，且将第2区域25b的平均表面粗糙度设为3.0nm以上，并将第1区域25a的平均表面粗糙度与第2区域25b的平均表面粗糙度之差设为2.0nm以上时，非窗区域15a与窗区域15b的带隙能量之差ΔEg2为60meV以上，能够充分抑制COD的发生。特别地，证实了：在第2区域25b的平均表面粗糙度为4.5nm，且将第1区域25a的平均表面粗糙度与第2区域25b的平均表面粗糙度之差设为3.5nm时，ΔEg2为85meV以上，能够更进一步抑制COD的发生。
此外，作为本实施方式13的表面处理，虽然例示了使用O2等离子的RIE，但通过基于硫酸、过氧化氢、柠檬酸等的湿蚀刻；基于硫酸、盐酸、氢氟酸、磷酸、酒石酸等的酸处理；基于氨、显影剂(氢氧化四甲铵等)等的碱处理；基于丙酮、乙醇、甲醇、甲基乙基酮、IPA(Isopropyl Alcohol：异丙醇)等的有机洗净；基于研磨等的机械处理；基于激光加工、电子束照射等的物理处理，能够使第1区域与第2区域的表面粗糙度产生差异。而且，本发明的实施方式不局限于此，若是通过表面处理来使第1区域与第2区域的表面粗糙度产生差异的方法，就能够通过1片电介质膜来形成混晶度不同的区域。
(实施方式14)
接着，对本实施方式14的半导体元件的制造方法进行说明。根据本发明的实施方式14的制造方法，能够制造与实施方式7同样结构的半导体元件。
图107是能够通过本实施方式14的制造方法制造的半导体元件的x-y面的剖视图。半导体元件3800具有：基板3805；和半导体层叠部3815，该的半导体层叠部3815由在基板3805上依次形成的例如由GaAs构成的下部包覆层3807、核心层3810、和上部包覆层3812构成。而且，半导体层叠部3815由混晶化抑制区域3815a、混晶化促进区域3815b构成。
半导体元件3800是通过核心层3810、和由夹着核心层3810且折射率比核心层小的半导体构成的下部包覆层3807以及上部包覆层3812而在y轴方向上封闭光的构造。而且，半导体元件3800是通过混晶化抑制区域3815a、和夹着混晶化抑制区域3815a并被混晶化且折射率比混晶化抑制区域3815a小的混晶化促进区域3815b而在x轴方向上封闭光的构造。因此，该半导体元件3800作为使光在z轴方向上波导的半导体光波导而发挥功能。
接着，对该半导体元件3800的制造方法的一例进行说明。本实施方式14的半导体元件3800的制造方法与实施方式12相同，包括图81所示的半导体层叠构造形成工序；第1热处理准备工序；第2热处理准备工序；和热处理工序。
(半导体层叠构造形成工序)
在该工序中，首先，如图108所示那样，通过MOCVD法，在基板3805上将下部包覆层3807、核心层3810、上部包覆层3812层叠，进而，将具有掺杂了促进种的促进种含有层3813a、掺杂了抑制种的抑制种含有层3813b的杂质含有层3813层叠，以形成半导体层叠构造3825。
(第1热处理准备工序)
在该工序中，通过由蚀刻去除半导体层叠构造3825的第2区域3825b中的抑制种含有层3813b，从而使抑制种处于在第2区域3825b比第1区域3825a少的状态。由此，在后面进行的热 处理时，在半导体层叠构造3825之中，与成为混晶化抑制区域3815a的第1区域3825相比，在成为混晶化促进区域3815b的第2区域3825b中处于更易于混晶化的状态。
首先，通过光刻工序，在半导体层叠构造3825的第1区域3825a的上表面，形成光刻胶131。接着，如图109所示那样，通过蚀刻来去除第2区域3825b的抑制种含有层3813b。
进而，去除光刻胶131。由此，与第1区域3825a相比，抑制种在第2区域3825b中处于更少的状态。此时，与第1区域3825a相比，第2区域3825b处于更易于通过热处理来将半导体层叠部3815混晶化的状态。此外，第1区域3825a与第2区域3825b的边界可以如图那样具有倾斜面，但也可以没有倾斜面。其原因在于，杂质含有层3813由于在后面的进程中被去除，因此，半导体层叠构造3825几乎不会受到由热处理引起的表面粗糙的影响。
(第2热处理准备工序)
在该工序中，如图110所示那样，在半导体层叠构造3825的最表面形成均匀的电介质膜34。在此，为了去除表面附着物，而优选在形成电介质膜34之前通过硫酸等来洗净表面。
(热处理工序)
该工序，与实施方式12同样地，例如，在850℃下进行30秒的RTA。在此，若进行基于RTA的热处理，则通过电介质膜34来吸收Ga原子，在杂质含有层3813的表面上产生原子空孔。该原子空孔作为扩散种而进行扩散，使各半导体层被混晶化。由此，形成混晶度不同的混晶化抑制区域3815a和混晶化促进区域3815b(参照图107)。此后，通过蚀刻等来去除杂质含有层3813，完成最终的半导体元件3800。
如以上所说明，本实施方式14的制造方法，能够通过更简易的工序形成混晶度不同的区域。如此，本发明不仅能应用于如实施方式12以及13那样的半导体激光元件、其它实施方式的半导体激光元件或半导体元件，也能够应用于如本实施方式14那样的半导体光波导。
此外，在本实施方式14中，与实施方式7的情况同样，也可以在 第2区域的外侧还形成混晶度不同的第3区域，以改善x轴方向的光的封闭。此外，也可以是通过例如使抑制种含有层的厚度在x轴方向上连续地变化而使混晶度连续地变化的结构。在这种情况下，与上述实施方式同样，能够通过1片电介质膜来形成混晶度不同的区域。
如以上的结果所示，证实了：本发明的实施方式的半导体元件的制造方法能够通过1片电介质膜来形成混晶度不同的区域，不仅制造工序简易，而且能够充分抑制COD的产生。
此外，在上述实施方式中，作为半导体元件而对制造半导体激光元件以及半导体光波导的情况进行了说明，但本发明不限定于此，也能够应用于作为晶体管或二极管等电子设备的半导体元件的制造。
此外，在上述实施方式中，在进行热处理时，虽然使半导体层叠构造的最表面与作为均匀的SiNx的电介质膜接触，但本发明不局限于此，还能够通过在半导体层叠构造的最表面，作为电介质膜而均匀地形成SiOx、ZnOx、AlOx、AlNx、AlOxNy、TiOx、TiNx、TiOxNy、TaOx、HfOx等，作为金属膜而均匀地形成Ti、Ta、Al、Au、Ni、Zn、Pt等，作为半导体膜而均匀地形成Si、Ge、GaAs、AlGaAs、GaN、AlGaN、ZnSe等，并进行热处理，从而在半导体层叠构造中形成使混晶度产生差异的区域。而且，本发明不局限于均匀的介质是均匀的膜，也能够通过在N2、As、次胂酸等As化合物、Ar等的均匀的气体气氛中使半导体层叠构造的最表面接触，且在该气体气氛中通过热处理，从而在半导体层叠构造中形成使混晶度产生差异的区域。
此外，在实施方式12以及实施方式14中，通过杂质含有层的选择性蚀刻，从而与第1区域相比，在第2区域中为更易于通过热处理而使活性层处于被混晶化的状态，在实施方式13中，通过使半导体层叠构造的与电介质膜相接的最表面的表面粗糙度产生差异，从而与第1区域相比，在第2区域中为更易于通过热处理而使活性层被混晶化的状态。然而，通过进行如实施方式12以及实施方式14那样的选择性蚀刻、和如实施方式13那样的表面粗糙度产生差异这两者，更能够在半导体层叠构造中形成使混晶度产生差异的区域，能够实现例如抑制了COD的 产生的半导体激光元件。
此外，在上述实施方式中，作为p型杂质以C以及Zn为例进行了说明，但第1杂质也可以是Mg或Be等，第2杂质也可以是Si、Ge、Sn、S、Se等，也可以分别掺杂有2种以上的多种杂质。
此外，在上述实施方式中，虽然以具有山脊构造的半导体激光元件为例进行了说明，但是当然不局限于具有山脊构造的半导体激光元件，其他也能够适用。在上述的实施方式中，虽然对在基板5上形成n型缓冲层6、n型包覆层7、n型引导层8、活性层10、p型引导层11、p型包覆层12、p型接触层13的构造进行了说明，但也可以是在基板5上依次形成p型缓冲层、p型包覆层、p型引导层、活性层、n型引导层、n型包覆层、n型接触层的构造。此时，针对n型掺杂物，也可以使非窗区域15a与窗区域15b的n型半导体层区域中的杂质的含有量产生差异。作为n型掺杂物能够使用Si、C、Ge、Sn、S、Se等。
此外，能够根据所希望的振荡波长而由InP等其它材料的基板或其它材料系来构成层叠构造。
此外，本发明并不被上述实施方式所限定。适当组合上述结构要素而构成的方式也包含于本发明。此外，进一步的效果或变形例，能够由本领域技术人员容易导出。因此，本发明的更广泛的方式，不局限于上述的实施方式，能够进行各种变更。
产业上的利用可能性
本发明的半导体光元件、半导体激光元件、以及其制造方法、和半导体激光模块以及半导体元件的制造方法，适合应用于使用了混晶化技术的半导体元件中。
标号说明：
1、1101-元件主体，
2-低反射率膜，
3-高反射率膜，
4-下部电极，
5、1105、3805-基板，
6-n型缓冲层，
7-n型包覆层，
8-n型引导层，
9-n型半导体层区域，
10-活性层，
10a-下部阻隔层，
10b-量子阱层，
10c-上部阻隔层，
11、611、711、811、912-p型引导层，
12、612、712、912-p型包覆层，
13、13a、13b、313、313a、313b、413、413a、413b、513、513a、513b、613a、613b、713a、713b、813、913、2013、2013a、2013b、2213、2213a、2213b、2313、2413、3013、3013a、3013b、3213a、3213b、3313、3413、3413a、3413b、3513、3513a、3513b、3613、3613a、3613b、3713、3713a、3713b-p型接触层，
14-p型半导体层区域，
15、1125-半导体层叠部，
15a-非窗区域，
15b-窗区域，
16-绝缘膜，
16a-开口部，
17-上部电极，
21-C，
22-Zn，
23-原子空孔，
24-Ga原子，
25、3825-半导体层叠构造，
25a、1125a、3825a-第1区域，
25b、1125b、3825b-第2区域，
31-杂质扩散层，
32-促进膜，
33-抑制膜，
34-电介质膜，
100、200、300、400、500、1001、2100、2200、2300、2400-半导体激光元件，
131-光刻胶，
1000-半导体激光模块，
1002-壳体，
1003-底板部，
1004-筒状孔部，
1005-基部，
1006-安装部，
1007-光纤固定部，
1008-光纤，
1009-罩部，
1010-受光部，
1100-半导体光元件，
1107、3807-下部包覆层，
1110、3810-核心层，
1112、3812-上部包覆层，
1113、3813-杂质含有层，
1113a、3813a-促进种含有层，
1113b、3813b-抑制种含有层，
1115、3815-半导体层叠部，
1115a、3815a-混晶化抑制区域，
1115b、3815b-混晶化促进区域，
3100、3200、3300、3400、3500、3600、 3700、3800-半导体元件，
D-蚀刻量，
ΔEgA1、ΔEgA2、ΔEgA3、ΔEgB1、ΔEgB2、ΔEgB3、ΔEgC-带隙能量之差，
L-激光光线，
P1-长条图案，
S-倾斜面。

Claims (41)

1.一种半导体光元件，
包括具有光波导层的半导体层叠部，
所述半导体层叠部，在所述半导体层叠部的最表面与所述光波导层之间包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质，
所述半导体层叠部包含所述杂质之中至少一方的含有量不同且在层叠方向上延伸的2个以上的区域，
所述2个以上的区域之中至少1个区域包含所述第1杂质和所述第2杂质双方，
所述2个以上的区域彼此，所述光波导层的基于原子空孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量不同。
2.根据权利要求1所述的半导体光元件，其特征在于，
所述半导体层叠部的所述2个以上的区域的所述第1杂质的含有量不同，
在所述2个以上的区域之中所述第1杂质的含有量较多的区域中，所述光波导层的带隙能量较小。
3.根据权利要求1所述的半导体光元件，其特征在于，
所述半导体层叠部的所述2个以上的区域的所述第2杂质的含有量不同，
在所述2个以上的区域之中所述第2杂质的含有量较多的区域中，所述光波导层的带隙能量较大。
4.根据权利要求1所述的半导体光元件，其特征在于，
所述2个以上的区域的边界之中至少一个边界沿着所述光波导层中的光的波导方向而形成，
所述2个以上的区域按每个区域，有效折射率不同。
5.根据权利要求1所述的半导体光元件，其特征在于，
所述半导体层叠部具有活性层，以作为所述光波导层，
所述2个以上的区域的边界之中至少一个边界横切所述光波导层中的光的波导方向而形成。
6.根据权利要求1所述的半导体光元件，其特征在于，
所述半导体层叠部具有基于原子空孔扩散的混晶度与带隙能量不同的至少2个活性层，以作为所述光波导层，
该半导体光元件从所述至少2个活性层，振荡至少2个彼此不同的波长的激光光线。
7.一种半导体激光元件，是端面发光型的半导体激光元件，
包括具有活性层的半导体层叠部，
所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，
所述非窗区域包括所述活性层的一部分且在层叠方向上延伸，
所述窗区域至少形成在与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，并且在所述层叠方向上延伸，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，
在所述半导体层叠部的最表面与所述活性层之间包含具有抑制所述原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进所述原子空孔扩散的功能的第2杂质，
所述非窗区域包含所述第2杂质，并且所述非窗区域的所述第1杂质的含有量多于所述窗区域的所述第1杂质的含有量。
8.一种半导体激光元件，是端面发光型的半导体激光元件，
包括具有活性层的半导体层叠部，
所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，
所述非窗区域包括所述活性层的一部分且在层叠方向上延伸，
所述窗区域至少形成在与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，并且在所述层叠方向上延伸，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，
在所述半导体层叠部的最表面与所述活性层之间包含具有抑制所述原子空孔扩散的功能的第1杂质、和具有促进所述原子空孔扩散的功能的第2杂质，
所述窗区域包含所述第1杂质，并且所述窗区域的所述第2杂质的含有量多于所述非窗区域的所述第2杂质的含有量。
9.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述窗区域的所述第1杂质的含有量比所述非窗区域的所述第1杂质的含有量少3.5×1013cm-2以上。
10.根据权利要求8所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述窗区域的所述第2杂质的含有量比所述非窗区域的所述第2杂质的含有量多3.5×1013cm-2以上。
11.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第1杂质含有C、Zn、Mg、Be之中的至少1种。
12.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述第2杂质含有Si、C、Zn、Ge、Sn、S、Se之中的至少1种。
13.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述窗区域和所述非窗区域的所述最表面与所述活性层之间的厚度不同。
14.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
具有：
电流注入区域，其位于所述半导体层叠部的所述非窗区域的最表面，并且与所述窗区域相分离。
15.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
所述半导体层叠部，在所述非窗区域中的最表层具有含有所述第1杂质的接触层。
16.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
在所述半导体层叠部的最表层区域，包含所述第1杂质和所述第2杂质，
在所述最表层区域中，所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质的含有量较多。
17.根据权利要求7所述的半导体激光元件，其特征在于，
电流注入宽度每1μm的最大光输出为80mW/μm以上。
18.一种半导体激光元件，是端面发光型的半导体激光元件，
包括具有活性层的半导体层叠部，
所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，
所述非窗区域包括所述活性层的一部分，
所述窗区域至少形成在与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，
在所述半导体层叠部的非窗区域中的最表层区域，包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1导电型的第1杂质、和具有促进原子空孔扩散的功能的第1导电型的第2杂质，
在所述最表层区域中，所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质的含有量较多。
19.根据权利要求18所述的半导体激光元件，其特征在于，
在所述非窗区域中，所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较大的杂质，具有从最表面侧向所述活性层减少的浓度分布，
所述非窗区域的最表层区域中的所述扩散系数较大的杂质与所述扩散系数较小的杂质的含有量的总和，多于所述窗区域的最表层区域中的所述扩散系数较小的杂质的掺杂量。
20.根据权利要求18所述的半导体激光元件，其特征在于，
在所述非窗区域中，比所述窗区域更多地含有所述第1杂质。
21.根据权利要求18所述的半导体激光元件，其特征在于，
具有：
电流注入区域，其位于所述半导体层叠部的所述非窗区域中的最表面，并且与所述窗区域相分离。
22.一种半导体激光模块，搭载有权利要求7所述的半导体激光元件，
不调整所述半导体激光元件的温度地使其动作。
23.一种半导体光元件的制造方法，该半导体光元件包括具有光波导层的半导体层叠部，且包含所述光波导层的基于原子空孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量彼此不同的2个以上的区域，
所述半导体光元件的制造方法包括：
形成所述半导体层叠部的半导体层叠部形成工序；
在所述半导体层叠部形成电介质膜的膜形成工序；和
在2个以上的区域之中至少1个区域即第1区域中生成所述原子空孔并使所述原子空孔扩散的热处理工序，
所述半导体层叠部形成工序包括：
在所述半导体层叠部的最表层形成包含具有促进原子空孔扩散的功能的第1导电型的第2杂质的第2杂质含有层的工序；
在所述第2杂质含有层的表层形成包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1导电型的第1杂质的第1杂质含有层的工序；和
在所述第1区域中去除所形成的所述第1杂质含有层的至少一部分的工序。
24.一种半导体光元件的制造方法，该半导体光元件包括具有光波导层的半导体层叠部，且包含所述光波导层的基于原子空孔扩散的混晶度与所述光波导层的带隙能量彼此不同的2个以上的区域，
所述半导体光元件的制造方法包括：
形成所述半导体层叠部的半导体层叠部形成工序；
在所述半导体层叠部形成电介质膜的膜形成工序；和
在所述2个以上的区域之中至少1个区域即第1区域中生成所述原子空孔并使所述原子空孔扩散的热处理工序，
所述半导体层叠部形成工序包括：
在所述半导体层叠部的最表层形成包含具有抑制原子空孔扩散的功能的第1导电型的第1杂质的第1杂质含有层的工序；
在所述第1杂质含有层的表层形成包含具有促进原子空孔扩散的功能的第1导电型的第2杂质的第2杂质含有层的工序；和
在所述2个以上区域之中至少1个区域即与所述第1区域不同的第2区域中，去除所形成的所述第2杂质含有层的至少一部分的工序。
25.根据权利要求23所述的半导体光元件的制造方法，其特征在于，
包括：
针对所述半导体层叠部的最表层区域中的杂质的含有量，使所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质变多的工序。
26.根据权利要求25所述的半导体光元件的制造方法，其特征在于，
所述半导体层叠构造形成工序包括：
在所述半导体层叠构造的最表层形成包含所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质的杂质含有层的工序；和
在含有该扩散系数较小的杂质的杂质含有层的层上，形成包含扩散系数较大的杂质的杂质含有层的工序，
通过在所述热处理工序之后去除含有所形成的所述扩散系数较大的杂质的层，从而使所述半导体层叠部的所述最表层区域中的扩散系数较小的杂质的含有量多于扩散系数较大的杂质的含有量。
27.根据权利要求23～26中任一项所述的半导体光元件的制造方法，其特征在于，
所述电介质膜由均匀的介质构成。
28.一种半导体激光元件的制造方法，该半导体激光元件是端面发光型的半导体激光元件，且包括具有活性层的半导体层叠部，
所述半导体层叠部具有非窗区域和窗区域，
所述非窗区域包括所述活性层的一部分，
所述窗区域至少形成于与激光光线射出侧端面相邻的区域，并包括所述活性层的其他部分，且通过原子空孔被扩散而使带隙能量比所述非窗区域更高，
所述半导体激光元件的制造方法包括：
形成所述半导体层叠部的半导体层叠部形成工序；
在所述半导体层叠部形成电介质膜的膜形成工序；和
在所述窗区域中生成所述原子空孔且使所述原子空孔扩散的热处理工序，
所述半导体层叠部形成工序包括：
针对所述半导体层叠部的最表层区域中的杂质的含有量，使具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质和具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质之中扩散系数较小的杂质变多的工序。
29.根据权利要求28所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
所述半导体层叠构造形成工序包括：
在所述半导体层叠构造的最表层形成包含所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质的杂质含有层的工序；和
在含有该扩散系数较小的杂质的杂质含有层的层上，形成包含扩散系数较大的杂质的杂质含有层的工序，
通过在所述热处理工序之后去除所形成的所述含有扩散系数较大的杂质的层，从而使所述半导体层叠部的所述最表层区域中的扩散系数较小的杂质的含有量多于扩散系数较大的杂质的含有量。
30.根据权利要求28所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
所述半导体层叠构造形成工序包括：
形成包含所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较大的杂质的杂质含有层的工序；和
在含有扩散系数较大的杂质的层即在所述半导体层叠部的最表层上，形成包含扩散系数较小的杂质的杂质含有层的工序，
通过该工序，使所述半导体层叠部的所述最表层区域中的所述扩散系数较小的杂质的含有量多于扩散系数较大的杂质的含有量。
31.根据权利要求28所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
所述半导体层叠构造形成工序包括：
使得在所述非窗区域中，比所述窗区域更多地含有所述第1杂质的工序。
32.一种半导体元件的制造方法，该半导体元件在半导体层叠构造中具有第1区域、和通过原子空孔的扩散而使混晶度大于所述第1区域的第2区域，
所述半导体元件的制造方法包括：
形成所述半导体层叠构造的半导体层叠构造形成工序；
在所述半导体层叠构造之中使所述第2区域处于比所述第1区域更易于通过热处理而被施以混晶化的状态的第1热处理准备工序；
使所述第1区域的最表面和所述第2区域的最表面、与均匀的介质接触的第2热处理准备工序；和
在所述第2区域中生成所述原子空孔并使所述原子空孔扩散的热处理工序。
33.根据权利要求32所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述介质是电介质膜、半导体膜、金属膜、气体中任一种。
34.根据权利要求32所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在所述半导体层叠构造形成工序中，添加具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质或具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质，
所述第1热处理准备工序包括以下工序中的至少一个：
使具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质的量在所述第2区域中比所述第1区域更少的工序；或者
使具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质的量在所述第1区域中比所述第2区域更少的工序。
35.根据权利要求34所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述第1热处理准备工序包括：
通过用蚀刻去除所述半导体层叠构造的一部分，从而形成高低差部，以使得具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质的量在所述第2区域中比所述第1区域更少；以及/或者使得具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质的量在所述第1区域中比所述第2区域更少的工序。
36.根据权利要求35所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述高低差部具有倾斜面。
37.根据权利要求36所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述倾斜面相对于所述半导体层叠构造的层叠方向具有30度以上的倾斜角度。
38.根据权利要求32所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述第1热处理准备工序包括：
使所述第1区域的最表面的表面粗糙度与所述第2区域的最表面的表面粗糙度产生差异的工序。
39.根据权利要求38所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在所述第1热处理准备工序中包括：
将所述第1区域与所述第2区域的最表面的掺杂种和掺杂浓度设为相同的工序。
40.根据权利要求38所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在所述第1热处理准备工序中，将所述第1区域的最表面的表面粗糙度与所述第2区域的最表面的表面粗糙度之差作为平均表面粗糙度而设为2nm以上。
41.根据权利要求32所述的半导体元件的制造方法，其特征在于，
在所述半导体层叠构造形成工序中，添加具有抑制原子空孔扩散的功能的第1杂质或具有促进原子空孔扩散的功能的第2杂质，并且形成较多地含有所述第1杂质和所述第2杂质之中扩散系数较小的杂质的接触层，以作为所述第1区域中的所述半导体层叠部的最表层。
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