JP2000223778A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 層厚のウェハ面内分布が存在しても、安定し
たリッジストライプ幅の制御を可能とする。 【解決手段】 第一導電型の基板上に、第一導電型の第
一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層、
第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを
有し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の
電流狭窄層を有する半導体レーザにおいて、前記第三ク
ラッド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方
位と（１−１−１）面方位とにより挟まれている領域、
及び（１１１）面方位と（１１１）面方位とにより挟ま
れている領域と、を有してなることを特徴とする。

Description

【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
及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク装置用光源として、各
種の半導体レーザが広汎に利用されている。とりわけ、
高出力７８０ｎｍ帯ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、Ｍ
Ｄプレーヤ、ＣＤ−Ｒドライブ等のディスクへの書き込
み用光源として用いられている。

【０００３】この高出力７８０ｎｍ帯ＡｌＧａＡｓ系半
導体レーザの典型的な構造を図２に示し、その製造方法
を具体的に以下に示す。

【０００４】有機金属気相成長法を用いて、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１８上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１９、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ第一クラッド層２０、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二ク
ラッド層２１、光ガイド層２２、多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層２３、光ガイド層２４、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第
一クラッド層２５、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層
２６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２７、ｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層２８を順次形成し、ストライプ形状のマスク
形成後、ウェットエッチングにより、前記マスクで覆わ
れていない領域においてｐ型ＧａＡｓエッチングストッ
プ層２６が現れるまで行い、電流通路となるリッジスト
ライプを形成する。

【０００５】リッジストライプ形成後、リッジストライ
プ上に形成されたマスクを除去した後に、再度、有機金
属気相成長法を用いて、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層２
９、ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層３０、ｐ型ＧａＡｓ平坦化
層３１を順次形成して、リッジストライプ側面側に電流
狭窄領域を設ける。この時、リッジストライプ上に不要
なｎ型ＡｌＧａＡｓ電流狭窄層２９、ｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層３０、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層３１が形成されるの
で、電流狭窄領域上にマスク形成し、ストライプ上の不
要層を除去する。不要層除去後、電流狭窄領域上に形成
されたマスクを除去した後に、再度、有機金属気相成長
法を用いて、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３２を形成す
る。

【０００６】その後、ｎ側／ｐ側電極３４，３３を形成
し、バー分割する。バーの端面には、Ａｌ₂Ｏ₃等のコー
ティング膜を形成し、チップに分割する。

【０００７】前記ｎ型ＧａＡｓ基板の一主面は（１０
０）面であり、前記リッジストライプは［０１１］方向
に形成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来方法でのリッ
ジストライプの形成では、ストライプ形状のマスク形成
後にウェットエッチングを行なっており、ｐ型ＧａＡｓ
エッチングストップ層２６側（下側）のリッジストライ
プ幅を溶液種・時間・温度等で制御している。

【０００９】しかし、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層
２７の層厚にウエハ面内分布が存在すると、下側リッジ
ストライプ幅をウエハ面内において設定通り制御できて
も、ｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上側）のリッジストラ
イプ幅にバラツキが生じ、非常に狭い領域が発生する場
合がある。このようなリッジストライプが形成されたウ
エハを半導体レーザのチップにした場合、リッジストラ
イプ幅の制御性の不安定による歩留まりの低下を招きや
すい。

【００１０】また、前記ｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上
側）のリッジストライプ幅の非常に狭い領域が発生する
のを阻止するには、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層
２６側（下側）のリッジストライプ幅の設定値を大きく
すれば良いが、高出力での駆動において、横モードが不
安定になりやすくなり、歩留まりの低下を招いてしま
う。

【００１１】前記問題を解決する手段として、公知のド
ライエッチング技術がある。ドライエッチングを行なう
ことにより、前記ｐ型ＧａＡｓ保護層２８側（上側）の
リッジストライプ幅の非常に狭い領域が発生することな
く、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６側（下側）
のリッジストライプ幅の制御性が飛躍的に向上する。し
かし、ウエハ面内に層厚分布が存在する場合、深さ方向
の制御性がウェットエッチングに比べ悪く、また、ウエ
ハ面内の層厚分布に関係なく下地に存在する活性層への
ダメージを与えてしまうという問題が発生し、歩留まり
及び長期信頼性の低下を招く可能性がある。

【００１２】本発明は、上記の問題について検討した結
果、長期信頼性に優れ、歩留まりの良好な半導体レーザ
素子及びその製造方法を提供することを目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明（請求項１）に
係る半導体レーザ素子は、第一導電型の基板上に、第一
導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二ク
ラッド層、第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のス
トライプを有し、該リッジストライプの開口を有する第
一導電型の電流狭窄層を有する半導体レーザにおいて、
前記第三クラッド層のリッジストライプの側面が、（１
１１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれて
いる領域、及び（１１１）面方位と（１１１）面方位と
により挟まれている領域と、を有してなることによって
上記の目的を達成する。

【００１４】この発明（請求項２）に係る半導体レーザ
素子は、前記リッジストライプの側面が、前記第二クラ
ッド層側に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位と
により挟まれている領域を有し、前記第二クラッド層側
と反対側に（１１１）面方位と（１１１）面方位とによ
り挟まれている領域を有してなることによって上記の目
的を達成する。

【００１５】この発明（請求項３）に係る半導体レーザ
素子は、前記リッジストライプの方向が、［０−１１］
又は［０１−１］方向であることによって上記の目的を
達成する。

【００１６】この発明（請求項４）に係る半導体レーザ
素子は、前記第一導電型基板の一主面が、（１００）か
ら［０１１］方向に傾斜していることによって上記の目
的を達成する。

【００１７】この発明（請求項５）に係る半導体レーザ
素子は、前記第一導電型基板の傾斜角度が、５度以上１
５度以下であることによって上記の目的を達成する。

【００１８】この発明（請求項６）に係る半導体レーザ
素子は、前記リッジストライプのストライプ幅が、その
側面の（１１１）面方位と（１１１）面方位とにより挟
まれている領域では０．６μｍ以上であり、且つ、その
側面の（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とによ
り挟まれている領域の前記第二クラッド層側では、１．
７μｍ以上２．５μｍ以下であることによって上記の目
的を達成する。

【００１９】この発明（請求項７）に係る半導体レーザ
素子は、前記リッジストライプのリッジ高さが、１μｍ
以上１．５μｍ以下であることによって上記の目的を達
成する。

【００２０】この発明（請求項８）に係る半導体レーザ
素子は、前記第一導電型基板がＧａＡｓであり、前記第
一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のクラッド
層、第一導電型の電流狭窄層がＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０≦
ｘ≦１）で構成されてなることによって上記の目的を達
成する。

【００２１】この発明（請求項９）に係る半導体レーザ
素子の製造方法は、第一導電型の基板上に、第一導電型
の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド
層を形成する工程と、少なくともウェットエッチングに
より第二導電型の第三クラッド層にリッジストライプを
形成する工程と、該リッジストライプの開口を有する第
一導電型の電流狭窄層を形成する工程とを、少なくとも
備えた半導体レーザ素子の製造方法において、前記リッ
ジストライプ形成工程は、少なくとも弗化水素酸でエッ
チングを行なう工程を含んで、前記リッジストライプの
側面に、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位とに
より挟まれている領域、及び（１１１）面方位と（１１
１）面方位とにより挟まれている領域を形成してなるこ
とによって上記の目的を達成する。

【００２２】以下、本発明の作用を記載する。

【００２３】本発明では、第三クラッド層のリッジスト
ライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面
方位で挟まれている領域、及び、（１１１）面方位と
（１１１）面方位で挟まれている領域を有しており、前
記リッジストライプの側面において、第二クラッド層側
に（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれて
いる領域を有し、第二クラッド層側と反対側に（１１
１）面方位と（１１１）面方位で挟まれている領域を有
しているので、ウエハ面内において第三クラッド層の層
厚分布が存在しても、（１１１）面方位と（１１１）面
方位で挟まれている領域の存在により、リッジストライ
プの側面が（１１１）面方位と（１１１）面方位で挟ま
れている領域のリッジストライプ幅が非常に狭い領域を
形成することなく、安定したリッジストライプ幅の制御
を行なうことが可能となる。

【００２４】また、第一導電型基板の一主面が、（１０
０）から［０１１］方向に傾斜し、リッジストライプの
方向が、［０−１１］又は［０１−１］方向（順メサ方
向）であり、リッジストライプ形成では少なくとも弗化
水素酸によるエッチングを行なう工程を含むので、第三
クラッド層のリッジストライプの側面に（１１１）、
（１−１−１）面方位を表出させること、及び、（１１
１）面方位と（１１１）面方位で挟まれている領域を形
成することが可能となり、前記リッジストライプ形状の
形成を精密且つ効率的に行なうことが可能となる。

【００２５】また、リッジストライプの側面が（１１
１）面方位と（１１１）面方位で挟まれている領域のリ
ッジストライプ幅が、０．６μｍ以上であり、且つ、リ
ッジストライプの側面が（１１１）面方位と（１−１−
１）面方位で挟まれている領域の第二クラッド層側のリ
ッジストライプ幅が１．７μｍ以上２．５μｍ以下であ
るので、高出力での駆動における横モードの安定化が可
能となる。また、リッジストライプのリッジ高さが、１
μｍ以上１．５μｍ以下であるので、高出力での駆動に
おける利得損失の抑制と安定なリッジストライプ幅の制
御が可能となる。

【００２６】以上のことにより、歩留まりの向上と高出
力での駆動における諸特性の改善に大きく寄与する。さ
らに、第一導電型基板の一主面が、（１００）から［０
１１］方向に５度以上１５度以下の範囲で傾斜してお
り、また、第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電
型のクラッド層、第一導電型の電流狭窄層がＡｌ_xＧａ
_1-xＡｓ（ｘは０以上１以下）で構成されているので、
結晶面方位のバラツキが無くなり、ＧａＡｓ基板からの
コヒーレントな結晶成長が継続し、活性層近傍の酸素・
炭素・水等の不純物混入の低減を可能としている。この
ことにより、高出力での通電中に結晶欠陥の転移・増殖
の低減が可能となり、長期信頼性の向上に寄与する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を詳細に説
明する。

【００２８】《実施例１（本発明の半導体レーザ）》図
１は本発明の半導体レーザ素子の断面図であり、図３は
本発明の半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。
図１及び図３を用いて、本発明の半導体レーザ素子の製
造方法を以下にて説明する。

【００２９】本発明では、まず、図３（ａ）に示すよう
に、有機金属気相成長法による第一の結晶成長で、（１
００）から［０１１］方向に１０度傾斜しているｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型Ａ
ｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二ク
ラッド層４、光ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱＷ）活
性層６、光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド
層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１
が順次積層される。

【００３０】その後、［０−１１］又は［０１−１］方
向に伸びる所望の幅のストライプ形状のマスクを形成
し、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によって前記マスク
で覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型
ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチングす
ることにより、図３（ｂ）のようになる。

【００３１】続いて、前記マスクで覆われていない領域
の残されたｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０を、弗
化水素酸によってｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９
が表出するまでエッチングを行ない、図３（ｃ）のよう
に、マスク下部のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０
は、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれ
ている領域１０ａ、及び、（１１１）面方位と（１１
１）面方位で挟まれている領域１０ｂを有する電流通路
となるリッジストライプが形成される。

【００３２】リッジストライプ形成後、リッジストライ
プ上に形成されたマスクを除去し、図３（ｄ）のよう
に、有機金属気相成長法による第二の結晶成長で、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１２、ｎ型ＧａＡｓ電流ブ
ロック層１３、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層１４が順次積層さ
れる。

【００３３】その後、リッジストライプ上に形成された
１２〜１４の不要層を除去するために、リッジストライ
プ外側領域にマスクを形成し、アンモニア水と過酸化水
素水の混合溶液によって、リッジストライプ上に形成さ
れたｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１３、ｐ型ＧａＡｓ平
坦化層１４をエッチング除去し、硫酸と過酸化水素水の
混合溶液によって、リッジストライプ上に形成されたｎ
型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１２をエッチング除去す
る。リッジストライプ上に形成された１２〜１４の不要
層を除去した後、リッジストライプ上に形成されたマス
クを除去すると、図３（ｅ）のようになる。

【００３４】不要層除去後に最表面となったｐ型ＧａＡ
ｓ保護層１１とｐ型ＧａＡｓ平坦化層１４の上に、有機
金属気相成長法による第三の結晶成長で、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層１５が形成され、図３（ｆ）のようにな
る。

【００３５】ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１５の上にはｐ
側金属電極１６、ｎ型ＧａＡｓ基板１上にはｎ側金属電
極１７が蒸着される。その後バー分割し、バーの端面に
はＡｌ₂Ｏ₃等のコーティング膜を形成し、チップに分割
して、図１に示す半導体レーザ素子が作製される。

【００３６】前記半導体レーザ素子２〜１５の各層は、
Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ
原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ
原料としてアルシン（ＡｓＨ₃）、ｎ型不純物であるＳ
ｉ原料としてシラン（ＳｉＨ₄）、ｐ型不純物あるＺｎ
原料としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用い、使用し
た装置は有機気相成長装置で、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ
で行っている。

【００３７】上記製造方法によって得られた本発明の半
導体レーザ素子において、ウエハ中心でのｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ第二クラッド層１０の層厚が１．２μｍであり、２
ｉｎｃｈウエハ面内での層厚分布がウエハ中心に対して
０〜−１０％のバラツキを有し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二
クラッド層のｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９側
（下側）のリッジストライプ幅を２．２μｍに制御した
場合のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０のｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層１１側（上側）のリッジストライプ幅を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microsop
e）で観察した結果、０．７μｍ〜１．０μｍのバラツ
キであった。

【００３８】それに対し、従来技術によって得られた半
導体レーザ素子において、ウエハ中心でのｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ第二クラッド層２７の層厚が１．２μｍであり、２
ｉｎｃｈウエハ面内での層厚分布がウエハ中心に対して
０〜−１０％のバラツキを有し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二
クラッド層のｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２６側
（下側）のリッジストライプ幅を２．２μｍに制御した
場合のｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓ
保護層２８側（上側）のリッジストライプ幅をＳＥＭ観
察した結果、０．１μｍ〜１．０μｍの範囲でばらつい
ている。

【００３９】以上から、本発明の半導体レーザ及びその
製造方法を用いると、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層
の上側リッジストライプ幅のバラツキが飛躍的に改善さ
れていることが明らかである。また、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
第二クラッド層の上側リッジストライプ幅が０．６μｍ
以下になると、リッジストライプ幅が狭すぎるためにｐ
型ＧａＡｓ保護層部が傾くプロセス不良が発生しやすく
なり、図１及び図２のような半導体レーザ素子構造にな
らないことから、本発明の半導体レーザ及びその製造方
法を用いることにより、２ｉｎｃｈウエハ全面で歩留ま
り良く半導体レーザ素子を作製できることがわかる。

【００４０】《実施例２（本発明の半導体レーザ素子の
リッジストライプ形成に関する検討）》本実施例では、
実施例１の半導体レーザ素子のリッジストライプ形成に
関する検討を行なっている。

【００４１】まず、（１００）から［０１１］方向に１
０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓ
バッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ
型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層４、光ガイド層５、多重
量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、光ガイド層７、ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ第一クラッド層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングス
トップ層９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ
型ＧａＡｓ保護層１１が積層されたウエハを用い、［０
−１１］又は［０１−１］方向に伸びるストライプ形状
のマスクを形成している第一のサンプルウエハ、及び、
（１００）から［０１−１］方向に１０度傾斜している
ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、
ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ
第二クラッド層４、光ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱ
Ｗ）活性層６、光ガイド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一ク
ラッド層８、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護
層１１が積層されたウエハを用い、［０１１］又は［０
−１−１］方向に伸びるストライプ形状のマスクを形成
している第二のサンプルウエハの２種類のサンプルウエ
ハを用意し、それぞれのサンプルウエハに対して、以下
の４種類のエッチング方法により、本発明の半導体レー
ザ素子構造になるエッチング方法を検討した。

【００４２】第一のエッチング方法は、実施例１で記載
している、硫酸と過酸化水素水の混合溶液によってマス
クで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ
型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチング
し、その後、弗化水素酸によって残されたｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ第二クラッド層１０をエッチングする方法である。

【００４３】第二のエッチング方法は、硫酸と過酸化水
素水の混合溶液によってマスクで覆われていない領域の
ｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッ
ド層１０をエッチングする方法である。

【００４４】第三のエッチング方法は、アンモニア水と
過酸化水素水の混合溶液によってマスクで覆われていな
い領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第
二クラッド層１０をエッチングする方法である。

【００４５】第四のエッチング方法は、ドライエッチン
グによってマスクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ
保護層１１とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一
部をエッチングし、その後、弗化水素酸によって残され
たｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０をエッチングす
る方法である。

【００４６】上記の検討を行なった結果、本発明の図１
の半導体レーザ素子構造になるのは、第一のサンプルウ
エハを用い、第一及び第四のエッチング方法を用いた場
合のみであった。

【００４７】以上より、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド
層１０のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位
と（１−１−１）面方位で挟まれている領域１０ａ、及
び、（１１１）面方位と（１１１）面方位で挟まれてい
る領域１０ｂを有しており、前記リッジストライプの側
面において、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８側に
（１１１）面方位と（１−１−１）面方位で挟まれてい
る領域１０ａを有し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層
８側と反対側に（１１１）面方位と（１１１）面方位で
挟まれている領域１０ｂを有しているリッジストライプ
形状は、（１００）から［０１１］方向に傾斜している
ｎ型ＧａＡｓ基板を用い、［０−１１］又は［０１−
１］方向に伸びるストライプ形状のマスクを形成し、マ
スクで覆われていない領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１１と
ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の一部をエッチン
グした後に、弗化水素酸によって残されたｐ型ＡｌＧａ
Ａｓ第二クラッド層１０をエッチングすることにより得
られることがわかる。

【００４８】また、本発明の図１の半導体レーザ素子構
造となった２つのサンプルウエハを半導体レーザ素子に
した結果、１００ｍＷ出力での長期信頼性試験におい
て、１００００時間以上安定して走行していることか
ら、本発明の半導体レーザ素子及びその製造方法を用い
ることにより、高信頼性である半導体レーザ素子が作成
可能であることがわかる。

【００４９】《実施例３（ＧａＡｓ基板の傾斜範囲の検
討）》まず、有機金属気相成長法による第一の結晶成長
で、（１００）から［０１１］方向に０、２、５、１
０、１５、２０度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上
に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一
クラッド層３、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層４、光
ガイド層５、多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層６、光ガイ
ド層７、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層８、ｐ型Ｇａ
Ａｓエッチングストップ層９、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二ク
ラッド層１０、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１が順次積層され
た６種類のウエハをＸ線回折装置によるロッキングカー
ブ測定を行った。前記ロッキングカーブ測定における活
性層近傍に位置するＡｌＧａＡｓピークの半値幅とｎ型
ＧａＡｓ基板の傾斜角度の関係を図４に示す。図４の横
軸はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度を示し、縦軸はＡｌＧ
ａＡｓピークの半値幅を示す。

【００５０】図４から判るように、傾斜していない基板
上に作製されたウエハの半値幅より小さいのは、５、１
０、１５度傾斜した基板上に作製されたウエハであり、
２度傾斜した基板上に作製されたウエハの半値幅は非常
に広い。

【００５１】ロッキングカーブの半値幅は、結晶成長さ
れたＡｌＧａＡｓの結晶性を表しており、半値幅が狭い
ほど結晶性が良く、また、図４に示しているＡｌＧａＡ
ｓピークの半値幅は、活性層近傍に位置するＡｌＧａＡ
ｓピークの半値幅であることから考えると、５〜１５度
の範囲で傾斜した基板上に作製された活性層近傍の結晶
性は、傾斜していない基板上に作製された活性層近傍の
結晶性より良くなっていることがわかる。

【００５２】次に、前記の２、５、１０、１５、２０度
傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板１上に２〜１１の各層が
順次積層された４種類のウエハを実施例１記載の本発明
の半導体レーザの製造方法を用いて、また、前記の傾斜
していないｎ型ＧａＡｓ基板１上に２〜１１の各層が順
次積層されたウエハを従来技術の半導体レーザの製造方
法を用いて、半導体レーザ素子を作製した。この時のｐ
型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の層厚は１．２μｍ
で、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓエ
ッチングストップ層側（下側）のリッジストライプ幅を
２．２μｍで行なった。

【００５３】上記６種類の半導体レーザ素子を１００ｍ
Ｗ光出力での長期信頼性試験を行なった結果、２度傾斜
した基板上に作製された半導体レーザ素子は２００時間
以内に、２０度傾斜した基板上に作製された半導体レー
ザ素子は５００時間以内に、傾斜していない基板上に作
製された従来技術の半導体レーザ素子は８００時間以内
に劣化し走行しなくなったが、５，１０，１５度傾斜し
た基板上に作製された半導体レーザ素子は、１００００
時間以上安定走行しており、このことから、５〜１５度
の範囲で傾斜した基板上に作製された半導体レーザ素子
は、高品質で高信頼性である半導体レーザ素子となるこ
とがわかる。

【００５４】《実施例４（リッジストライプ幅の許容範
囲）》本実施例では、（１００）から［０１１］方向に
５、１０、１５度傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１上に、実
施例１に記載の半導体レーザ素子の製造方法を用いて、
ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１０の層厚（リッジス
トライプの高さ）とｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層の
ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層９側（下側）のリッ
ジストライプ幅を変化させて半導体レーザ素子を作製し
た。この時のリッジストライプの高さは０．７〜２．０
μｍの範囲で、下側リッジストライプ幅は１．０〜３．
０μｍの範囲で変化させた。

【００５５】検討した結果、ｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角
度に関わらず、以下のような結果が得られた。まず、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のｐ型ＧａＡｓ保護層１
１側（上側）のリッジストライプ幅が０．６μｍ以下で
ある半導体レーザ素子では、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１部
が傾くプロセス不良が発生している。また、下側リッジ
ストライプ幅が２．５μｍ以上である半導体レーザ素子
では、高出力での駆動時に単一横モードでのレーザ発振
ではなくなり、多モードでのレーザ発振となっている。
また、リッジストライプの高さが１μｍ以下である半導
体レーザ素子では、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１での光の吸
収が起こり、発光効率の低下を引き起こしている。

【００５６】さらに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の傾斜角度が
５〜１５度の範囲において、下側リッジストライプ幅が
１．７μｍ以下である半導体レーザ素子、及び、リッジ
ストライプの高さが１．５μｍ以上である半導体レーザ
素子では、上側リッジストライプ幅が０．６μｍ以下と
なり、ｐ型ＧａＡｓ保護層１１部が傾くプロセス不良が
発生している。

【００５７】以上の検討結果の下側リッジストライプ幅
とリッジストライプの高さの許容範囲を図５に示す。図
５（ａ）はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が５度のとき、
図５（ｂ）はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が１０度のと
き、図５（ｃ）はｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が１５度
のときの許容範囲を示しており、横軸はリッジストライ
プの高さを示し、縦軸は下側リッジストライプ幅を示
す。

【００５８】図５に示す斜線部分が許容範囲であり、ｎ
型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が大きくなるほど許容範囲が
狭くなるが、ｎ型ＧａＡｓ基板の傾斜角度が５〜１５度
の範囲である場合、リッジストライプの高さは１．０〜
１．５μｍ、上側リッジストライプ幅は０．６μｍ以
上、下側リッジストライプ幅は１．７μｍ〜２．５μｍ
でなければならないことがわかる。実施例では、（１０
０）から［０１１］方向に傾斜している基板を用いてい
るが、（１００）から［０−１−１］方向に傾斜してい
る基板を用いても同様の効果が得られる。

【００５９】実施例では、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッ
ド層のリッジストライプの側面が、（１１１）面方位と
（１−１−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１
１１）面方位と（１１１）面方位で挟まれている領域を
有しているが、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層のリッ
ジストライプの側面が、（１１１）面方位と（１−１−
１）面方位で挟まれている領域、及び、（１−１−１）
面方位と（１−１−１）面方位で挟まれている領域を有
していても、同様の効果が得られる。

【００６０】また、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結
晶、例えばＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＧａＡｓＰ，ＩｎＧａ
Ａｓ等で構成される半導体レーザ素子においても、前記
実施例に記載の効果が得られるが、特に、ＡｌＧａＡｓ
で構成される半導体レーザ素子において、顕著な効果が
得られる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は、第一導電
型の基板上に、第一導電型の第一クラッド層、活性層、
第二導電型の第二クラッド層、第二導電型の第三クラッ
ド層にリッジ状のストライプを有し、該リッジストライ
プの開口を有する第一導電型の電流狭窄層を有する半導
体レーザにおいて、該第三クラッド層のリッジストライ
プの側面が、（１１１）面方位と（１−１−１）面方位
で挟まれている領域、及び、（１１１）面方位と（１１
１）面方位で挟まれている領域を有することにより、ウ
エハ面内において第三クラッド層の層厚分布が存在して
も、リッジストライプの側面が（１１１）面方位と（１
１１）面方位で挟まれている領域のリッジストライプ幅
が非常に狭い領域を形成することなく、安定したリッジ
ストライプ幅の制御を行なうことが可能となる。

【００６２】また、本発明は、第一導電型の基板上に、
第一導電型の第一クラッド層、活性層、第二導電型の第
二クラッド層を形成し、ウェットエッチングにより第二
導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを形成
し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電
流狭窄層を形成する半導体レーザの製造方法において、
リッジストライプの側面に（１１１）面方位と（１−１
−１）面方位で挟まれている領域、及び、（１１１）面
方位と（１１１）面方位で挟まれている領域を形成する
ために、リッジストライプ形成では少なくとも弗化水素
酸でエッチングを行なう工程を含むことにより、前記リ
ッジストライプ形状を精密且つ効率的に得ることが出来
るので、半導体レーザの歩留まり向上に寄与するところ
が大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザ素子の断面図である。

【図２】従来技術の半導体レーザ素子の断面図である。

【図３】本発明の半導体レーザ素子の製造方法の説明図
である。

【図４】ＡｌＧａＡｓピークの半値幅とｎ型ＧａＡｓ基
板の傾斜角度の関係を示す図である。

【図５】下側リッジストライプ幅とリッジストライプの
高さの許容範囲を示す図である。

【符号の説明】

１、１８・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、 ２、１９・・・ｎ型ＧａＡｓバッファ層、 ３、２０・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層、 ４、２１・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、 ５、７、２２、２４・・・光ガイド層、 ６、２３・・・多重量子井戸（ＭＱＷ）活性層、 ８、２５・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層、 ９、２６・・・ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層、 １０、２７・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、 １０ａ・・・（１１１）面方位と（１−１−１）面方位
で挟まれている領域、 １０ｂ・・・（１１１）面方位と（１１１）面方位で挟
まれている領域、 １１、２８・・・ｐ型ＧａＡｓ保護層、 １２、２９・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層、 １３、３０・・・ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、 １４、３１・・・ｐ型ＧａＡｓ平坦化層、 １５、３２・・・ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、 １６、３３・・・ｐ側金属電極、 １７、３４・・・ｎ側金属電極

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第一導電型の基板上に、第一導電型の第
   一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層、
   第二導電型の第三クラッド層にリッジ状のストライプを
   有し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の
   電流狭窄層を有する半導体レーザにおいて、 前記第三クラッド層のリッジストライプの側面が、（１
   １１）面方位と（１−１−１）面方位とにより挟まれて
   いる領域、及び（１１１）面方位と（１１１）面方位と
   により挟まれている領域と、を有してなることを特徴と
   する半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 前記リッジストライプの側面は、 前記第二クラッド層側に（１１１）面方位と（１−１−
   １）面方位とにより挟まれている領域を有し、 前記第二クラッド層側と反対側に（１１１）面方位と
   （１１１）面方位とにより挟まれている領域を有してな
   ることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素
   子。
3. 【請求項３】 前記リッジストライプの方向は、［０−
   １１］又は［０１−１］方向であることを特徴とする請
   求項１、又は２に記載の半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】 前記第一導電型基板の一主面は、（１０
   ０）から［０１１］方向に傾斜していることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
5. 【請求項５】 前記第一導電型基板の傾斜角度が、５度
   以上１５度以下であ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。
6. 【請求項６】 前記リッジストライプのストライプ幅
   は、 その側面の（１１１）面方位と（１１１）面方位とによ
   り挟まれている領域では０．６μｍ以上であり、 且つ、その側面の（１１１）面方位と（１−１−１）面
   方位とにより挟まれている領域の前記第二クラッド層側
   では、１．７μｍ以上２．５μｍ以下であることを特徴
   とする請求項１〜５のいずれかに記載の半導体レーザ素
   子。
7. 【請求項７】 前記リッジストライプは、そのリッジ高
   さが、１μｍ以上１．５μｍ以下であることを特徴とす
   る請求項１〜６のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
8. 【請求項８】 前記第一導電型基板がＧａＡｓであり、
   前記第一導電型のクラッド層、活性層、第二導電型のク
   ラッド層、第一導電型の電流狭窄層がＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ
   （０≦ｘ≦１）で構成されてなることを特徴とする請求
   項１〜７のいずれかに記載の半導体レーザ素子。
9. 【請求項９】 第一導電型の基板上に、第一導電型の第
   一クラッド層、活性層、第二導電型の第二クラッド層を
   形成する工程と、少なくともウェットエッチングにより
   第二導電型の第三クラッド層にリッジストライプを形成
   する工程と、該リッジストライプの開口を有する第一導
   電型の電流狭窄層を形成する工程とを、少なくとも備え
   た半導体レーザ素子の製造方法において、 前記リッジストライプ形成工程は、少なくとも弗化水素
   酸でエッチングを行なう工程を含んで、前記リッジスト
   ライプの側面に、（１１１）面方位と（１−１−１）面
   方位とにより挟まれている領域、及び（１１１）面方位
   と（１１１）面方位とにより挟まれている領域を形成し
   てなることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。