JP2001144383A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 再成長時にｐ型クラッド層の不純物が拡散
し、ｎ型に反転してしまい、プロファイルが一定しな
い。 【解決手段】 ｎ型の半導体基板上に、少なくとも、ｎ
型の第１クラッド層と、活性層と、ｐ型の第２クラッド
層とが積層され、上記第２クラッド層上に、ストライプ
状かつ溝状の欠損部を有するｎ型の電流阻止層が積層さ
れ、上記ストライプ状の欠損部を含む上記電流阻止層上
に少なくともｐ型の第３クラッド層が形成された半導体
レーザ素子であって、上記第２クラッド層はCの不純物
濃度がｐ型の３×1017cm-3〜２×1018cm-3であることを
特徴としている。
し、ｎ型に反転してしまい、プロファイルが一定しな
い。 【解決手段】 ｎ型の半導体基板上に、少なくとも、ｎ
型の第１クラッド層と、活性層と、ｐ型の第２クラッド
層とが積層され、上記第２クラッド層上に、ストライプ
状かつ溝状の欠損部を有するｎ型の電流阻止層が積層さ
れ、上記ストライプ状の欠損部を含む上記電流阻止層上
に少なくともｐ型の第３クラッド層が形成された半導体
レーザ素子であって、上記第２クラッド層はCの不純物
濃度がｐ型の３×1017cm-3〜２×1018cm-3であることを
特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、CD、MD、DVDプレ
ーヤーあるいはコンピュータの情報記憶装置等の光情報
システム用光源としての半導体レーザで代表されるIII
−Ｖ族化合物半導体装置とその製造方法、特に低閾値電
流動作を実現する為の構造と、半導体層に含まれる不純
物の制御性を向上させ、素子特性、歩留、信頼性に優れ
た半導体素子とその製造方法に関する。
ーヤーあるいはコンピュータの情報記憶装置等の光情報
システム用光源としての半導体レーザで代表されるIII
−Ｖ族化合物半導体装置とその製造方法、特に低閾値電
流動作を実現する為の構造と、半導体層に含まれる不純
物の制御性を向上させ、素子特性、歩留、信頼性に優れ
た半導体素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、化合物半導体装置としてCD、MD用
のピックアップに用いられる半導体レーザ素子の需要は
益々拡大しており、特性のばらつきが少なく信頼性に優
れた半導体レーザ素子が要求されている。またコンピュ
ータ情報記憶装置CD−ROM、CD−R、CD−RW、あるいはデ
ジタルビデオディスク（DVD）の製品化など、半導体レ
ーザ素子の需要は今後も益々拡大していくものと見込ま
れる。
のピックアップに用いられる半導体レーザ素子の需要は
益々拡大しており、特性のばらつきが少なく信頼性に優
れた半導体レーザ素子が要求されている。またコンピュ
ータ情報記憶装置CD−ROM、CD−R、CD−RW、あるいはデ
ジタルビデオディスク（DVD）の製品化など、半導体レ
ーザ素子の需要は今後も益々拡大していくものと見込ま
れる。
【０００３】このような半導体レーザ素子に代表される
III−Ｖ族化合物半導体装置を作製する際、半導体基板
上に複数の半導体層の積層構造を形成する。各半導体層
には所定の不純物を添加することにより、その電気伝導
型あるいは電気伝導率を制御し、結果として所定の半導
体装置特性が得られるように設計される。半導体装置の
各層毎に電気伝導型あるいは電気伝導率を設計値通り制
御することが半導体レーザ素子特性の均一化、製造歩留
の向上には非常に重要である。
III−Ｖ族化合物半導体装置を作製する際、半導体基板
上に複数の半導体層の積層構造を形成する。各半導体層
には所定の不純物を添加することにより、その電気伝導
型あるいは電気伝導率を制御し、結果として所定の半導
体装置特性が得られるように設計される。半導体装置の
各層毎に電気伝導型あるいは電気伝導率を設計値通り制
御することが半導体レーザ素子特性の均一化、製造歩留
の向上には非常に重要である。
【０００４】このIII−Ｖ族化合物半導体薄膜を積層す
る方法としては、有機金属気相成長(MOCVD: metal-orga
nic chemical vapor deposition)法や分子線エピタキシ
ー（MBE：molecular beam epitaxy）法などがある。こ
れらを用いて成長を行う場合、例えばｎ型の電気伝導型
層を得るための不純物の材料としては、ＩＶ族のSi、Ｖ
Ｉ族のSe等を用い、ＩＶ族元素はIII族元素であるAl、G
a、あるいはInと置換することにより、ドナー不純物と
なる。ＶＩ族元素はＶ族元素であるAsやPと置換するこ
とによってドナー不純物となる。ｐ型の電気伝導層を得
るための不純物の材料としてはZn、Be、Mg等のII族を用
い、II族元素はIII族元素であるAlあるいはGaと置換す
ることによってアクセプタ不純物となる。
る方法としては、有機金属気相成長(MOCVD: metal-orga
nic chemical vapor deposition)法や分子線エピタキシ
ー（MBE：molecular beam epitaxy）法などがある。こ
れらを用いて成長を行う場合、例えばｎ型の電気伝導型
層を得るための不純物の材料としては、ＩＶ族のSi、Ｖ
Ｉ族のSe等を用い、ＩＶ族元素はIII族元素であるAl、G
a、あるいはInと置換することにより、ドナー不純物と
なる。ＶＩ族元素はＶ族元素であるAsやPと置換するこ
とによってドナー不純物となる。ｐ型の電気伝導層を得
るための不純物の材料としてはZn、Be、Mg等のII族を用
い、II族元素はIII族元素であるAlあるいはGaと置換す
ることによってアクセプタ不純物となる。
【０００５】この半導体レーザ素子の構造については、
セルフアライン構造と呼ばれるものとリッジ型構造と呼
ばれるものがよく知られている。図４にセルフアライン
構造の半導体レーザ素子の一例を示す。このセルフアラ
イン構造の半導体レーザ素子について製造工程を以下に
説明する。
セルフアライン構造と呼ばれるものとリッジ型構造と呼
ばれるものがよく知られている。図４にセルフアライン
構造の半導体レーザ素子の一例を示す。このセルフアラ
イン構造の半導体レーザ素子について製造工程を以下に
説明する。
【０００６】図4(A)の第１の工程に示すように、まず、
MOCVD法によって、ｎ型GaAs基板10上にｎ型GaAsバッフ
ァー層12(層厚0.5μm)と、ｎ型AlxGa1-xAs第1クラッド
層13(x＝0.5、層厚1.0μm)と、ノンドープAlxGa1-xAs活
性層14(x＝0.14、層厚0.085μm)と、ｐ型AlxGa1-xAs第2
クラッド層15(x＝0.5、層厚0.35μm)と、ｎ型GaAs電流
阻止(ブロック）層16(層厚0.6μm)を順に成長する。こ
の時のｎ型不純物はSeを使用し、ｐ型の不純物としては
Znを使用する。次に図4(B)に第２の工程を示すように、
フォトリソグラフィー法などによってエッチングマスク
４０を形成した後、ｎ型GaAs電流阻止層16を3.5〜4.0μ
mの幅でストライプ状、かつ、溝状に除去して、欠損部2
0を形成する。
MOCVD法によって、ｎ型GaAs基板10上にｎ型GaAsバッフ
ァー層12(層厚0.5μm)と、ｎ型AlxGa1-xAs第1クラッド
層13(x＝0.5、層厚1.0μm)と、ノンドープAlxGa1-xAs活
性層14(x＝0.14、層厚0.085μm)と、ｐ型AlxGa1-xAs第2
クラッド層15(x＝0.5、層厚0.35μm)と、ｎ型GaAs電流
阻止(ブロック）層16(層厚0.6μm)を順に成長する。こ
の時のｎ型不純物はSeを使用し、ｐ型の不純物としては
Znを使用する。次に図4(B)に第２の工程を示すように、
フォトリソグラフィー法などによってエッチングマスク
４０を形成した後、ｎ型GaAs電流阻止層16を3.5〜4.0μ
mの幅でストライプ状、かつ、溝状に除去して、欠損部2
0を形成する。
【０００７】この後、図4(C)に第３の工程に示すよう
に、上記欠損部20を含むｎ型GaAs電流阻止層16の上に、
MOCVD法やLPE法を用いて、ｐ型AlxGa1-xAs第3クラッド
層17(x＝0.5、層厚1.0μm)と、ｐ型GaAsキャップ層（層
厚3〜50μm）18を成長する。この場合のｐ型GaAsキャッ
プ層18の層厚については、最終的な半導体レーザ素子
の、チップ厚さに対する発光点位置をどの位置にする
か、必要に応じて層厚を決定すれば良い。また、この場
合のｐ型不純物にZnやMgを用いる。これらの製造方法に
よって、半導体レーザ素子を得ている。
に、上記欠損部20を含むｎ型GaAs電流阻止層16の上に、
MOCVD法やLPE法を用いて、ｐ型AlxGa1-xAs第3クラッド
層17(x＝0.5、層厚1.0μm)と、ｐ型GaAsキャップ層（層
厚3〜50μm）18を成長する。この場合のｐ型GaAsキャッ
プ層18の層厚については、最終的な半導体レーザ素子
の、チップ厚さに対する発光点位置をどの位置にする
か、必要に応じて層厚を決定すれば良い。また、この場
合のｐ型不純物にZnやMgを用いる。これらの製造方法に
よって、半導体レーザ素子を得ている。
【０００８】また、第１の工程にMOCVD法を用いて積層
する場合の、Ｖ族とIII族のモル比（Ｖ/III比）につい
ては、従来成長温度600〜800℃で、20〜150とする。20
以下とした場合成長表面が荒れる現象がある。成長温度
を450〜600℃とした場合においては、Ｖ/IIIモル比を0.
3〜2.5と低下させても、結晶表面に荒れを生じず、成長
薄膜へのCの取り込みが増加し、GaAs及びAlGaAsのCによ
るｐ型の正孔濃度は1×1018cm-3〜1×1020cm-3が得られ
ることが報告されている（JP-B2-2885435）。
する場合の、Ｖ族とIII族のモル比（Ｖ/III比）につい
ては、従来成長温度600〜800℃で、20〜150とする。20
以下とした場合成長表面が荒れる現象がある。成長温度
を450〜600℃とした場合においては、Ｖ/IIIモル比を0.
3〜2.5と低下させても、結晶表面に荒れを生じず、成長
薄膜へのCの取り込みが増加し、GaAs及びAlGaAsのCによ
るｐ型の正孔濃度は1×1018cm-3〜1×1020cm-3が得られ
ることが報告されている（JP-B2-2885435）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図4(c)に示す半導体レ
ーザ素子の構造において、ｎ型GaAs基板上に少なくとも
ｎ型第1クラッド層13、活性層14、第２クラッド層15、
およびn型の電流阻止層16を積層する第１の工程におい
て、ｎ型の第１クラッド層13、およびn型の電流阻止層1
6への添加不純物としてSe、ｐ型第２クラッド層15への
添加不純物としてZnを用いたものが実用されている。し
かし第１の工程を終えた本構造において、不純物元素が
製造上の工程において、拡散あるいは不純物原子同士の
相互作用によって、層相互間を移動し、設定した不純物
のプロファイルとは異なった不純物プロファイルが得ら
れている。図３（A）は設計の不純物プロファイルであ
り、当然ｎ型第１クラッド層13とｎ型電流阻止層16には
ｎ型の不純物であるSeがドーピング設計されており、ｐ
型第２クラッド層15にはｐ型の不純物であるZnが、それ
ぞれ急峻にドーピング設計されている。図3（B）が実際
の不純物濃度プロファイルである。この図のようにｐ型
第２クラッド層15内に添加したZn不純物は、第１の工程
途中のｎ型電流阻止層16成長中に、ｐ型第２クラッド層
15以外の他の層へ拡散することにより、ｐ型第２クラッ
ド層15のドーピング制御は不安定となる。
ーザ素子の構造において、ｎ型GaAs基板上に少なくとも
ｎ型第1クラッド層13、活性層14、第２クラッド層15、
およびn型の電流阻止層16を積層する第１の工程におい
て、ｎ型の第１クラッド層13、およびn型の電流阻止層1
6への添加不純物としてSe、ｐ型第２クラッド層15への
添加不純物としてZnを用いたものが実用されている。し
かし第１の工程を終えた本構造において、不純物元素が
製造上の工程において、拡散あるいは不純物原子同士の
相互作用によって、層相互間を移動し、設定した不純物
のプロファイルとは異なった不純物プロファイルが得ら
れている。図３（A）は設計の不純物プロファイルであ
り、当然ｎ型第１クラッド層13とｎ型電流阻止層16には
ｎ型の不純物であるSeがドーピング設計されており、ｐ
型第２クラッド層15にはｐ型の不純物であるZnが、それ
ぞれ急峻にドーピング設計されている。図3（B）が実際
の不純物濃度プロファイルである。この図のようにｐ型
第２クラッド層15内に添加したZn不純物は、第１の工程
途中のｎ型電流阻止層16成長中に、ｐ型第２クラッド層
15以外の他の層へ拡散することにより、ｐ型第２クラッ
ド層15のドーピング制御は不安定となる。
【００１０】更に第２の工程である、上記ｎ型電流阻止
層16に、ストライプ溝状の欠損部20の形成を行った後の
第３の工程で、上記電流阻止層16の欠損部と上記電流阻
止層の非欠損部上に、ｐ型第３クラッド層17とｐ型GaAs
キャップ層18を成長させる工程における熱履歴によっ
て、ｐ型第２クラッド層15中の不純物であるZnは他の層
への拡散を増し、場合によっては、ｎ型第１クラッド層
13や、ｎ型電流阻止層16の不純物であるSeがｐ型第２ク
ラッド層15へ拡散し、この結果、ｐ型第２クラッド層15
のｐ型不純物であるZnの濃度を上回りｎ型に反転する。
このｎ型への反転がｐ型第2クラッド層15の全面、もし
くは上記ｎ型電流阻止層16の非欠損部に対向する部分の
いずれででも発生することは、半導体レーザ素子のレー
ザ発振を得るための局所的な電流注入が不可能になるた
め、製造工程においては不良となっていた。
層16に、ストライプ溝状の欠損部20の形成を行った後の
第３の工程で、上記電流阻止層16の欠損部と上記電流阻
止層の非欠損部上に、ｐ型第３クラッド層17とｐ型GaAs
キャップ層18を成長させる工程における熱履歴によっ
て、ｐ型第２クラッド層15中の不純物であるZnは他の層
への拡散を増し、場合によっては、ｎ型第１クラッド層
13や、ｎ型電流阻止層16の不純物であるSeがｐ型第２ク
ラッド層15へ拡散し、この結果、ｐ型第２クラッド層15
のｐ型不純物であるZnの濃度を上回りｎ型に反転する。
このｎ型への反転がｐ型第2クラッド層15の全面、もし
くは上記ｎ型電流阻止層16の非欠損部に対向する部分の
いずれででも発生することは、半導体レーザ素子のレー
ザ発振を得るための局所的な電流注入が不可能になるた
め、製造工程においては不良となっていた。
【００１１】一方、リッジ型構造の半導体レーザ素子に
おいても、量子井戸層からなる活性層の上に形成される
p型のクラッド層の添加不純物として、従来はZnが使用
されている。したがって、不都合なことに、セルフアラ
イン構造の半導体レーザ素子と同様に、製造工程中にZn
が活性層内にまで拡散してしまう。これは量子井戸活性
層全体の無秩序化を引き起こし、そのため、発振波長を
変化させてしまうことになる。あるいは、量子井戸活性
層の結晶性の低下を引き起こし、そのため、閾値電流，
動作電流が増大してしまうことになる。この結果、レー
ザ素子特性の悪化、特性のバラツキ増大が起こってい
た。
おいても、量子井戸層からなる活性層の上に形成される
p型のクラッド層の添加不純物として、従来はZnが使用
されている。したがって、不都合なことに、セルフアラ
イン構造の半導体レーザ素子と同様に、製造工程中にZn
が活性層内にまで拡散してしまう。これは量子井戸活性
層全体の無秩序化を引き起こし、そのため、発振波長を
変化させてしまうことになる。あるいは、量子井戸活性
層の結晶性の低下を引き起こし、そのため、閾値電流，
動作電流が増大してしまうことになる。この結果、レー
ザ素子特性の悪化、特性のバラツキ増大が起こってい
た。
【００１２】そこで、本発明の目的は、ｐ型クラッド
層、特に活性層に近接して形成されるｐ型クラッド層の
不純物濃度を設計通りに、制御性良く、ドーピングでき
る製造方法とその半導体レーザ素子の構造を提供するこ
とにある。
層、特に活性層に近接して形成されるｐ型クラッド層の
不純物濃度を設計通りに、制御性良く、ドーピングでき
る製造方法とその半導体レーザ素子の構造を提供するこ
とにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ素子は、ｎ型の半導体基板上に、少なくとも、ｎ型
の第１クラッド層と、活性層と、p型の第２クラッド層
とが積層された半導体レーザ素子であって、上記第２ク
ラッド層はｐ型不純物として炭素を２×1017cm -3〜２×
1018cm-3の濃度で含んでいることを特徴としている。
ーザ素子は、ｎ型の半導体基板上に、少なくとも、ｎ型
の第１クラッド層と、活性層と、p型の第２クラッド層
とが積層された半導体レーザ素子であって、上記第２ク
ラッド層はｐ型不純物として炭素を２×1017cm -3〜２×
1018cm-3の濃度で含んでいることを特徴としている。
【００１４】炭素は極めて拡散の少ない不純物なので、
本発明の半導体レーザ素子は、上記ｐ型の第2クラッド
層の導電型がｎ型へ反転するのを防ぐことができ、ほぼ
設計通りの不純物濃度プロファイルを有することが可能
となる。
本発明の半導体レーザ素子は、上記ｐ型の第2クラッド
層の導電型がｎ型へ反転するのを防ぐことができ、ほぼ
設計通りの不純物濃度プロファイルを有することが可能
となる。
【００１５】一実施形態においては、上記第２クラッド
層上にストライプ状の溝を有するｎ型の電流阻止層が積
層され、上記ストライプ状の溝を含む上記電流阻止層上
に少なくともｐ型の第３クラッド層が形成され、上記第
２クラッド層の炭素濃度は3×1017cm-3〜2×1018cm-3で
ある。この半導体レーザ素子は所謂セルフアライン構造
のものである。
層上にストライプ状の溝を有するｎ型の電流阻止層が積
層され、上記ストライプ状の溝を含む上記電流阻止層上
に少なくともｐ型の第３クラッド層が形成され、上記第
２クラッド層の炭素濃度は3×1017cm-3〜2×1018cm-3で
ある。この半導体レーザ素子は所謂セルフアライン構造
のものである。
【００１６】この半導体レーザ素子を製造するには、半
導体基板上に、少なくとも、第１クラッド層と、活性層
と、第２クラッド層と、電流阻止層とを順に積層する工
程であって、第２クラッド層の成長条件を、ｐ型不純物
としての炭素の濃度が3×1017cm-3〜2×1018cm-3となる
条件とした第１の工程と、上記電流阻止層にストライプ
状の溝を形成する第２の工程と、上記ストライプ状の溝
を含む電流阻止層上に、少なくとも第３クラッド層を形
成する第３の工程とを含む方法を用いることができる。
導体基板上に、少なくとも、第１クラッド層と、活性層
と、第２クラッド層と、電流阻止層とを順に積層する工
程であって、第２クラッド層の成長条件を、ｐ型不純物
としての炭素の濃度が3×1017cm-3〜2×1018cm-3となる
条件とした第１の工程と、上記電流阻止層にストライプ
状の溝を形成する第２の工程と、上記ストライプ状の溝
を含む電流阻止層上に、少なくとも第３クラッド層を形
成する第３の工程とを含む方法を用いることができる。
【００１７】この製造方法を用いることによって、第１
の工程の上記ｎ型電流阻止層の成長中や、第３の工程に
おける、少なくとも第３クラッド層を形成する際に、第
２クラッド層から他の層への不純物の拡散あるいはその
逆が発生しにくい。したがって、上記ｐ型の第2クラッ
ド層の導電型がｎ型へ反転することを防ぐことができ
る。
の工程の上記ｎ型電流阻止層の成長中や、第３の工程に
おける、少なくとも第３クラッド層を形成する際に、第
２クラッド層から他の層への不純物の拡散あるいはその
逆が発生しにくい。したがって、上記ｐ型の第2クラッ
ド層の導電型がｎ型へ反転することを防ぐことができ
る。
【００１８】上記第３の工程において、上記第３クラッ
ド層から、上記電流阻止層の溝を介して、上記第２クラ
ッド層へ不純物を拡散し、上記溝に対向する領域の第２
クラッド層の不純物濃度を、残りの領域の第２クラッド
層の不純物濃度よりも高くするようにしてもよい。
ド層から、上記電流阻止層の溝を介して、上記第２クラ
ッド層へ不純物を拡散し、上記溝に対向する領域の第２
クラッド層の不純物濃度を、残りの領域の第２クラッド
層の不純物濃度よりも高くするようにしてもよい。
【００１９】こうして得られた半導体レーザ素子では、
上記電流阻止層の欠損部つまりストライプ状の溝に対向
する第2クラッド層の高濃度部の抵抗は、第2クラッド層
の残りの領域である不純物低濃度部より低いので、上記
第2クラッド層の高濃度部に達した電流が上記低濃度部
に拡がることが抑えられる。したがって、本発明によれ
ば、上記第2クラッド層内での電流拡がりによる無効電
流の発生が抑えられ、低閾値電流と低電流駆動動作が実
現できる。
上記電流阻止層の欠損部つまりストライプ状の溝に対向
する第2クラッド層の高濃度部の抵抗は、第2クラッド層
の残りの領域である不純物低濃度部より低いので、上記
第2クラッド層の高濃度部に達した電流が上記低濃度部
に拡がることが抑えられる。したがって、本発明によれ
ば、上記第2クラッド層内での電流拡がりによる無効電
流の発生が抑えられ、低閾値電流と低電流駆動動作が実
現できる。
【００２０】一実施形態では、上記第１の工程において
有機金属気相成長(MOCVD)法が使用され、ｐ型の第２ク
ラッド層の成長条件として、Ｖ族原料とIII族原料との
モル比（Ｖ/III比）を２０〜５０にしている。こうする
ことにより、成長結晶の表面荒れの発生が回避でき、同
時に、炭素（C）濃度が３×1017cm-3〜２×1018cm-3と
なる。この製造方法を用いることによって、p型の第２
クラッド層において、従来よりも優れた制御性と再現性
でもって、導電型の反転が発生しない不純物濃度にする
ことができる。
有機金属気相成長(MOCVD)法が使用され、ｐ型の第２ク
ラッド層の成長条件として、Ｖ族原料とIII族原料との
モル比（Ｖ/III比）を２０〜５０にしている。こうする
ことにより、成長結晶の表面荒れの発生が回避でき、同
時に、炭素（C）濃度が３×1017cm-3〜２×1018cm-3と
なる。この製造方法を用いることによって、p型の第２
クラッド層において、従来よりも優れた制御性と再現性
でもって、導電型の反転が発生しない不純物濃度にする
ことができる。
【００２１】上記第３の工程で液相エピタキシャル成長
（LPE）法を用いることもできる。この場合、LPE法成長
温度と時間を調整することで、第3クラッド層から、上
記電流阻止層の欠損部に対向する第2クラッド層へ、最
適量の不純物拡散を行うことができる。また、半導体レ
ーザ素子の、最終的なチップ厚さに対する発光点位置
を、例えばチップ厚さ100μmに対して中央の位置にする
必要があれば、第3の工程における第3クラッド層上のキ
ャップ層を50μｍ成長しなければならないが、LPE法で
あれば、容易に短時間と低コストで実現することができ
る。
（LPE）法を用いることもできる。この場合、LPE法成長
温度と時間を調整することで、第3クラッド層から、上
記電流阻止層の欠損部に対向する第2クラッド層へ、最
適量の不純物拡散を行うことができる。また、半導体レ
ーザ素子の、最終的なチップ厚さに対する発光点位置
を、例えばチップ厚さ100μmに対して中央の位置にする
必要があれば、第3の工程における第3クラッド層上のキ
ャップ層を50μｍ成長しなければならないが、LPE法で
あれば、容易に短時間と低コストで実現することができ
る。
【００２２】LPE法を用いる第３の工程において、第３
クラッド層に用いるｐ型の不純物をＭｇとすれば、第3
クラッド層から、上記電流阻止層の欠損部に対向する第
2クラッド層へ、容易に最適量の不純物拡散を行うこと
ができる。
クラッド層に用いるｐ型の不純物をＭｇとすれば、第3
クラッド層から、上記電流阻止層の欠損部に対向する第
2クラッド層へ、容易に最適量の不純物拡散を行うこと
ができる。
【００２３】ところで、第３の工程をLPEで行いMgを拡
散させた半導体レーザ素子と比較して、MOCVDで不純物
拡散を行わない半導体レーザ素子では、閾値電流が42ｍ
Aと、７ｍA大きくなり、光出力5mW時の駆動電圧も、前
者が1.88Vであったのに対して、1.95Vと素子抵抗が高く
なった。この事実から、溝に対向する領域の第２クラッ
ド層の不純物濃度を、残りの領域の第２クラッド層の不
純物濃度よりも高くする構造の優位性が明らかになっ
た。
散させた半導体レーザ素子と比較して、MOCVDで不純物
拡散を行わない半導体レーザ素子では、閾値電流が42ｍ
Aと、７ｍA大きくなり、光出力5mW時の駆動電圧も、前
者が1.88Vであったのに対して、1.95Vと素子抵抗が高く
なった。この事実から、溝に対向する領域の第２クラッ
ド層の不純物濃度を、残りの領域の第２クラッド層の不
純物濃度よりも高くする構造の優位性が明らかになっ
た。
【００２４】本発明によれば、拡散の極めて少ないCを
第2クラッド層に用いるので、基板上にｎ型半導体層を
成長する場合のｎ型の不純物をＳｅとしても、第1クラ
ッド層と電流阻止層から不純物Seが第2クラッド層へ拡
散することが効果的に防止できる。
第2クラッド層に用いるので、基板上にｎ型半導体層を
成長する場合のｎ型の不純物をＳｅとしても、第1クラ
ッド層と電流阻止層から不純物Seが第2クラッド層へ拡
散することが効果的に防止できる。
【００２５】別の実施形態では、上記活性層は量子井戸
層からなり、上記第２クラッド層上には、ストライプ状
に延びるリッジ形状のｐ型の第３クラッド層と、この第
３クラッド層を両側から挟み込むｎ型の電流阻止層とが
形成されている。この半導体レーザ素子は所謂リッジ型
構造のものである。
層からなり、上記第２クラッド層上には、ストライプ状
に延びるリッジ形状のｐ型の第３クラッド層と、この第
３クラッド層を両側から挟み込むｎ型の電流阻止層とが
形成されている。この半導体レーザ素子は所謂リッジ型
構造のものである。
【００２６】このリッジ型構造の半導体レーザ素子を製
造するには、半導体基板上に、少なくとも、第１クラッ
ド層と、量子井戸層からなる活性層と、第２クラッド層
と、第３クラッド層とを順に積層する工程であって、第
２クラッド層の成長条件を、ｐ型不純物としての炭素の
濃度が２×1017cm-3〜２×10 18cm-3となる条件とした第
１の工程と、上記第３クラッド層をリッジ形状に加工す
る第２の工程と、上記リッジ形状の第３クラッド層を挟
み込むように、ｎ型の電流阻止層を上記第２クラッド層
上に形成する第３の工程とを備えた方法を用いることが
できる。
造するには、半導体基板上に、少なくとも、第１クラッ
ド層と、量子井戸層からなる活性層と、第２クラッド層
と、第３クラッド層とを順に積層する工程であって、第
２クラッド層の成長条件を、ｐ型不純物としての炭素の
濃度が２×1017cm-3〜２×10 18cm-3となる条件とした第
１の工程と、上記第３クラッド層をリッジ形状に加工す
る第２の工程と、上記リッジ形状の第３クラッド層を挟
み込むように、ｎ型の電流阻止層を上記第２クラッド層
上に形成する第３の工程とを備えた方法を用いることが
できる。
【００２７】この製造方法を用いることによって、p型
の第２クラッド層中の不純物が量子井戸層からなる活性
層に拡散することを防ぐことができる。
の第２クラッド層中の不純物が量子井戸層からなる活性
層に拡散することを防ぐことができる。
【００２８】一実施形態では、上記第１の工程におい
て、有機金属気相成長法が使用され、ｐ型の第２クラッ
ド層の成長条件として、Ｖ族原料とIII族原料とのモル
比（V/III比）を１０〜５０にしている。こうすること
により、成長結晶の表面荒れの発生が回避でき、同時
に、第２クラッド層における炭素（C）濃度を２×1017c
m-3〜２×1018cm-3にできる。この製造方法を用いるこ
とによって、p型の第２クラッド層において、従来より
も優れた制御性と再現性でもって、導電型の反転が発生
しない不純物濃度にすることができる。
て、有機金属気相成長法が使用され、ｐ型の第２クラッ
ド層の成長条件として、Ｖ族原料とIII族原料とのモル
比（V/III比）を１０〜５０にしている。こうすること
により、成長結晶の表面荒れの発生が回避でき、同時
に、第２クラッド層における炭素（C）濃度を２×1017c
m-3〜２×1018cm-3にできる。この製造方法を用いるこ
とによって、p型の第２クラッド層において、従来より
も優れた制御性と再現性でもって、導電型の反転が発生
しない不純物濃度にすることができる。
【００２９】リッジ型構造の半導体レーザ素子を製造す
るための上記第１の工程において、第３クラッド層のp
型不純物として炭素を使用し、第３クラッド層の成長条
件を、炭素の濃度が２×1017cm-3以上となる条件として
もよい。この場合には、p型の第３クラッド層中の不純
物がp型の第２クラッド層そして活性層に拡散するのを
防止できるため、活性層への不純物拡散をさらに効果的
に防止できる。この場合において、第３クラッド層の成
長条件として、Ｖ族原料とIII族原料とのモル比（V/III
比）を１０〜５０にするのが好ましい。こうすることに
より、成長結晶の表面荒れの発生が回避でき、同時に、
第３クラッド層における炭素（C）濃度を２×1017cm-3
以上とできる）。この製造方法を用いることによって、
p型の第３クラッド層において、従来よりも優れた制御
性と再現性でもって、導電性の反転が発生しない不純物
濃度にすることができる。
るための上記第１の工程において、第３クラッド層のp
型不純物として炭素を使用し、第３クラッド層の成長条
件を、炭素の濃度が２×1017cm-3以上となる条件として
もよい。この場合には、p型の第３クラッド層中の不純
物がp型の第２クラッド層そして活性層に拡散するのを
防止できるため、活性層への不純物拡散をさらに効果的
に防止できる。この場合において、第３クラッド層の成
長条件として、Ｖ族原料とIII族原料とのモル比（V/III
比）を１０〜５０にするのが好ましい。こうすることに
より、成長結晶の表面荒れの発生が回避でき、同時に、
第３クラッド層における炭素（C）濃度を２×1017cm-3
以上とできる）。この製造方法を用いることによって、
p型の第３クラッド層において、従来よりも優れた制御
性と再現性でもって、導電性の反転が発生しない不純物
濃度にすることができる。
【００３０】本発明のリッジ型構造の半導体レーザ素子
を製造する方法は、上記第１の工程と第２の工程との間
に、半導体レーザ素子の光出射端面部における活性層を
熱処理することにより無秩序化して、窓領域を形成する
第４の工程をさらに備えていてもよい。
を製造する方法は、上記第１の工程と第２の工程との間
に、半導体レーザ素子の光出射端面部における活性層を
熱処理することにより無秩序化して、窓領域を形成する
第４の工程をさらに備えていてもよい。
【００３１】上述したように、本発明によれば、ｐ型の
第２クラッド層には（一実施形態においては、ｐ型の第
３クラッド層にも）、不純物として拡散の極めて少ない
炭素が添加されている。このため、この第４の工程にお
いて、不純物としてＺｎが添加されている場合には容易
に発生するｐ型の第２クラッド層（および、一実施形態
においては、ｐ型の第３クラッド層）からの量子井戸活
性層への不純物の拡散を防ぐことが可能になる。つま
り、窓領域以外の領域（発振領域）での活性層の無秩序
化を防止できる。
第２クラッド層には（一実施形態においては、ｐ型の第
３クラッド層にも）、不純物として拡散の極めて少ない
炭素が添加されている。このため、この第４の工程にお
いて、不純物としてＺｎが添加されている場合には容易
に発生するｐ型の第２クラッド層（および、一実施形態
においては、ｐ型の第３クラッド層）からの量子井戸活
性層への不純物の拡散を防ぐことが可能になる。つま
り、窓領域以外の領域（発振領域）での活性層の無秩序
化を防止できる。
【００３２】この第４の工程を経て製造された半導体レ
ーザ素子は、光出射端面部において、発振領域よりも大
きな禁制帯幅を有する窓領域を有することになる。上述
したように、活性層の発振領域での無秩序化は抑えられ
ているので、この半導体レーザ素子での端面窓効果は大
きく、出力を増大させることができる。
ーザ素子は、光出射端面部において、発振領域よりも大
きな禁制帯幅を有する窓領域を有することになる。上述
したように、活性層の発振領域での無秩序化は抑えられ
ているので、この半導体レーザ素子での端面窓効果は大
きく、出力を増大させることができる。
【００３３】上記第４の工程は、たとえば、上記第１の
工程により得られたウェハ上にＳｉＯ2膜またはＳｉＮ
膜を部分的に形成する工程と、ＳｉＯ2膜またはＳｉＮ
膜の形成されたウェハに熱処理を行って、ＳｉＯ2膜ま
たはＳｉＮ膜直下の活性層部分を無秩序化する工程とを
含むことができる。
工程により得られたウェハ上にＳｉＯ2膜またはＳｉＮ
膜を部分的に形成する工程と、ＳｉＯ2膜またはＳｉＮ
膜の形成されたウェハに熱処理を行って、ＳｉＯ2膜ま
たはＳｉＮ膜直下の活性層部分を無秩序化する工程とを
含むことができる。
【００３４】上述したいずれの構造の半導体レーザ素子
を製造する場合であっても、ｐ型の化合物半導体層は、
AlGaAsによって形成することができる。
を製造する場合であっても、ｐ型の化合物半導体層は、
AlGaAsによって形成することができる。
【００３５】以上のことから、本発明は、半導体レーザ
素子の製造歩留の向上を可能とし、特性においても従来
品に劣ることのない十分な性能を有する半導体レーザ素
子を提供することができる。
素子の製造歩留の向上を可能とし、特性においても従来
品に劣ることのない十分な性能を有する半導体レーザ素
子を提供することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】具体的な半導体レーザの構造とそ
の製造例として有機金属気相成長(MOCVD:metal-organic
chemical vapor deposition)法を以下に説明する。
の製造例として有機金属気相成長(MOCVD:metal-organic
chemical vapor deposition)法を以下に説明する。
【００３７】図5に有機金属気相成長装置の模式図を示
す。
す。
【００３８】図5中の試料導入室50と成長室51は、ゲー
トバルブ56により区切られている。また、試料導入室50
は、短時間に大気圧から高真空に到達できるようにター
ボ分子ポンプ等の真空ポンプ55が取り付けられている。
この装置で半導体レーザを作製する場合には、図5の試
料導入室50でモリブデン製もしくは、カーボン製のウェ
ハホルダー52に半導体基板53をセットする。その後、試
料導入室50を真空ポンプ55で高真空にし、ウェハホルダ
ー52を成長室51内に導入する。その後、ヒーター54を使
い基板温度を上げ、300℃付近でAsの蒸発防止にAsH3を
流す。
トバルブ56により区切られている。また、試料導入室50
は、短時間に大気圧から高真空に到達できるようにター
ボ分子ポンプ等の真空ポンプ55が取り付けられている。
この装置で半導体レーザを作製する場合には、図5の試
料導入室50でモリブデン製もしくは、カーボン製のウェ
ハホルダー52に半導体基板53をセットする。その後、試
料導入室50を真空ポンプ55で高真空にし、ウェハホルダ
ー52を成長室51内に導入する。その後、ヒーター54を使
い基板温度を上げ、300℃付近でAsの蒸発防止にAsH3を
流す。
【００３９】（実施例１）まず、セルフアライン構造の
半導体レーザ素子の製造例を説明する。この例では、図
5に示した半導体基板53としてｎ-GaAs基板60を用いる。
基板温度が700〜750℃になれば、図6に示すように、ｎ-
GaAs基板60にｎ-GaAsバッファ層(層厚0.5μm、キャリア
濃度1×1018cm-3)62、ｎ-AlxGa1-xAs第１クラッド層(X
＝0.5、層厚1.0μm、キャリア濃度8×1017cm-3)63、Alx
Ga1-xAsノンドープ活性層(x＝0.14、層厚0.085μm)64、
ｐ-AlxGa1-xAs第２クラッド層(X＝0.5、層厚0.35μm)6
5、ｐ-GaAsエピサポート層(層厚0.003μm)66、ｐ-AlxGa
1-xAsエッチングストップ層(X＝0.7、層厚0.02μm)67、
ｎ-AlXGa1-XAs第１電流ブロック層(X=0.1、層厚0.1μ
m、キャリア濃度2×1018cm-3)68、ｎ-GaAs第２電流ブロ
ック層(層厚0.4μm、キャリア濃度2×1018cm-3)69、ｎ-
AlXGa1-XAs第３電流ブロック層(X=0.1、層厚0.1μm、キ
ャリア濃度2×1018cm-3)70を順に成膜する。この場合の
ｐ-AlGaAs第２クラッド層65と、ｐ-GaAsエピサポート層
66と、ｐ-AlGaAsエッチングストップ層67の成長条件
は、他の層のIII族原料とＶ族原料とのモル比（Ｖ/III
比）が60であるのに対して30とした。ｐ型不純物として
は、III族のGaとAlの供給源であるTMG、TMAのアルキル
化物のCを用い、ｐ-AlGaAsクラッド層65のキャリア濃度
は、4×1017cm-3とした。ｎ-GaAsバッファ層、ｎ-AlGaA
sクラッド層、ｎ-GaAs第２電流ブロック層およびｎ-AlG
aAs第１，第３ブロック層のそれぞれの不純物はSeと
し、供給源としてはH2Seガスを使用した。
半導体レーザ素子の製造例を説明する。この例では、図
5に示した半導体基板53としてｎ-GaAs基板60を用いる。
基板温度が700〜750℃になれば、図6に示すように、ｎ-
GaAs基板60にｎ-GaAsバッファ層(層厚0.5μm、キャリア
濃度1×1018cm-3)62、ｎ-AlxGa1-xAs第１クラッド層(X
＝0.5、層厚1.0μm、キャリア濃度8×1017cm-3)63、Alx
Ga1-xAsノンドープ活性層(x＝0.14、層厚0.085μm)64、
ｐ-AlxGa1-xAs第２クラッド層(X＝0.5、層厚0.35μm)6
5、ｐ-GaAsエピサポート層(層厚0.003μm)66、ｐ-AlxGa
1-xAsエッチングストップ層(X＝0.7、層厚0.02μm)67、
ｎ-AlXGa1-XAs第１電流ブロック層(X=0.1、層厚0.1μ
m、キャリア濃度2×1018cm-3)68、ｎ-GaAs第２電流ブロ
ック層(層厚0.4μm、キャリア濃度2×1018cm-3)69、ｎ-
AlXGa1-XAs第３電流ブロック層(X=0.1、層厚0.1μm、キ
ャリア濃度2×1018cm-3)70を順に成膜する。この場合の
ｐ-AlGaAs第２クラッド層65と、ｐ-GaAsエピサポート層
66と、ｐ-AlGaAsエッチングストップ層67の成長条件
は、他の層のIII族原料とＶ族原料とのモル比（Ｖ/III
比）が60であるのに対して30とした。ｐ型不純物として
は、III族のGaとAlの供給源であるTMG、TMAのアルキル
化物のCを用い、ｐ-AlGaAsクラッド層65のキャリア濃度
は、4×1017cm-3とした。ｎ-GaAsバッファ層、ｎ-AlGaA
sクラッド層、ｎ-GaAs第２電流ブロック層およびｎ-AlG
aAs第１，第３ブロック層のそれぞれの不純物はSeと
し、供給源としてはH2Seガスを使用した。
【００４０】ここで、前述のＶ/IIIモル比とC不純物濃
度についてのデータを図２に示す。MOCVD法でAlxGa1-xA
s (X=0.5)を750℃で成長した場合のTMG、TMAのアルキル
化物のCによるｐ型バックグラウンド不純物濃度は、Ｖ/
IIIモル比が低下すると増加する。しかし、Ｖ/IIIモル
比を20以下まで低下させると、結晶成長表面に荒れが生
じるという問題があり、従来は60〜120で行っていた。
前述したように、従来ｐ型不純物として用いていたZn
は、成長時やその後の再成長時の熱履歴を得た後、設定
の層以外の層へ拡散する。という問題を持っていた。そ
こで、上記Ｖ/IIIモル比を結晶成長表面に荒れの生じな
い20以上とし、熱履歴を経たのちでも不純物拡散の極め
て少ないCを利用した。もちろん、アルキル化物のCを用
いず、供給源を別に設けても良い。
度についてのデータを図２に示す。MOCVD法でAlxGa1-xA
s (X=0.5)を750℃で成長した場合のTMG、TMAのアルキル
化物のCによるｐ型バックグラウンド不純物濃度は、Ｖ/
IIIモル比が低下すると増加する。しかし、Ｖ/IIIモル
比を20以下まで低下させると、結晶成長表面に荒れが生
じるという問題があり、従来は60〜120で行っていた。
前述したように、従来ｐ型不純物として用いていたZn
は、成長時やその後の再成長時の熱履歴を得た後、設定
の層以外の層へ拡散する。という問題を持っていた。そ
こで、上記Ｖ/IIIモル比を結晶成長表面に荒れの生じな
い20以上とし、熱履歴を経たのちでも不純物拡散の極め
て少ないCを利用した。もちろん、アルキル化物のCを用
いず、供給源を別に設けても良い。
【００４１】その後、図７のようにフォトリソグラフィ
ーを行い、ストライプ状のエッチングマスク80を形成し
た後、ｎ-第１,第２,第３電流ブロック層68,69,70をア
ンモニア系のエッチング液でエッチングする。この際ｐ
-AlGaAsエッチングストップ層67にエッチングレートを
もたないか、もしくは非常にエッチングレートの小さく
なるエッチング液とすることで、選択的にｎ-電流ブロ
ック層68,69,70のみをエッチングし、ストライプ幅Ｗを
4.0μmとなるまでエッチングを行った。更に、フッ酸を
用いてストライプ内のｐ-AlGaAsエッチングストップ層6
7をエッチングし、有機溶剤でエッチングマスク80を除
去した。
ーを行い、ストライプ状のエッチングマスク80を形成し
た後、ｎ-第１,第２,第３電流ブロック層68,69,70をア
ンモニア系のエッチング液でエッチングする。この際ｐ
-AlGaAsエッチングストップ層67にエッチングレートを
もたないか、もしくは非常にエッチングレートの小さく
なるエッチング液とすることで、選択的にｎ-電流ブロ
ック層68,69,70のみをエッチングし、ストライプ幅Ｗを
4.0μmとなるまでエッチングを行った。更に、フッ酸を
用いてストライプ内のｐ-AlGaAsエッチングストップ層6
7をエッチングし、有機溶剤でエッチングマスク80を除
去した。
【００４２】次に、LPEでp-AlxGa1-xAs第３クラッド層
(X＝0.5、層厚1.0μm、キャリア濃度2×1018cm-3)71、p
-GaAsキャップ層(層厚50.0μm、キャリア濃度6×1018cm
-3)72を再成長した (図８)。このLPEでは、ストライプ
の底面部に露出したｐ-GaAsエピサポート層66が有る
為、十分な再成長が可能である。また、LPE成長を行う
前にGa溶液中に規定の量のAsとAlを溶かし、一旦飽和状
態とする為、800℃で100分間のホールド時間を設けた。
ｎ型ブロック層を全てGaAs層にすると、溝状にエッチン
グしたブロック層の先端部は、高温によるAs抜けによ
り、形状が変化し、ストライプ状の溝の底面両コーナー
に溜まるなどして、場合によっては、設計のストライプ
幅を変化させてしまう。そこで、上述したように、電流
ブロック層の上下をｎ-AlXGa1-XAs電流ブロック層(X=0.
1、層厚0.1μm)68,70とすることで、エッチング後の形
状をそのまま保ったまま再成長することができた。この
LPE成長のｐ−AlGaAsクラッド層71と、p-GaAsキャップ
層72の不純物にはMgを使用した。この結果、p−AlGaAs
クラッド層65のストライプ内は、当初Cによるキャリア
濃度4×1017cm-3に対して、Mgの拡散により1×1018cm-3
となり、半導体レーザ素子として、電流を効率良くスト
ライプ内に注入することができ、低閾値と、低電流駆動
を実現できる。
(X＝0.5、層厚1.0μm、キャリア濃度2×1018cm-3)71、p
-GaAsキャップ層(層厚50.0μm、キャリア濃度6×1018cm
-3)72を再成長した (図８)。このLPEでは、ストライプ
の底面部に露出したｐ-GaAsエピサポート層66が有る
為、十分な再成長が可能である。また、LPE成長を行う
前にGa溶液中に規定の量のAsとAlを溶かし、一旦飽和状
態とする為、800℃で100分間のホールド時間を設けた。
ｎ型ブロック層を全てGaAs層にすると、溝状にエッチン
グしたブロック層の先端部は、高温によるAs抜けによ
り、形状が変化し、ストライプ状の溝の底面両コーナー
に溜まるなどして、場合によっては、設計のストライプ
幅を変化させてしまう。そこで、上述したように、電流
ブロック層の上下をｎ-AlXGa1-XAs電流ブロック層(X=0.
1、層厚0.1μm)68,70とすることで、エッチング後の形
状をそのまま保ったまま再成長することができた。この
LPE成長のｐ−AlGaAsクラッド層71と、p-GaAsキャップ
層72の不純物にはMgを使用した。この結果、p−AlGaAs
クラッド層65のストライプ内は、当初Cによるキャリア
濃度4×1017cm-3に対して、Mgの拡散により1×1018cm-3
となり、半導体レーザ素子として、電流を効率良くスト
ライプ内に注入することができ、低閾値と、低電流駆動
を実現できる。
【００４３】この第３の工程を同様に、MOCVD法により
再成長することも当然可能である。不純物にZnを使用
し、成長時間を短縮させる為、ｐ−GaAsキャップ層72の
層厚は3μmとした。成長温度は700℃とし、不純物をZn
としたことから、p−AlGaAs第２クラッド層65のストラ
イプ内への拡散は発生しない。この為、第１の工程でp
−AlGaAsクラッド層65の成長条件を図２に示すデータか
らＶ/III比を20とし、キャリア濃度を7×1017cm-3とし
て層厚を0.25μmにした。前述のLPE再成長品に比べ、局
所的に不純物を高濃度に出来ない為、p−AlGaAsクラッ
ド層65の不純物濃度を約2倍とした。発生する無効電流
を抑える為に、層厚を薄くし、その対応とした。このよ
うに、再成長をMOCVDで行った場合においてもほぼ同等
の性能の半導体レーザ素子が得られる。
再成長することも当然可能である。不純物にZnを使用
し、成長時間を短縮させる為、ｐ−GaAsキャップ層72の
層厚は3μmとした。成長温度は700℃とし、不純物をZn
としたことから、p−AlGaAs第２クラッド層65のストラ
イプ内への拡散は発生しない。この為、第１の工程でp
−AlGaAsクラッド層65の成長条件を図２に示すデータか
らＶ/III比を20とし、キャリア濃度を7×1017cm-3とし
て層厚を0.25μmにした。前述のLPE再成長品に比べ、局
所的に不純物を高濃度に出来ない為、p−AlGaAsクラッ
ド層65の不純物濃度を約2倍とした。発生する無効電流
を抑える為に、層厚を薄くし、その対応とした。このよ
うに、再成長をMOCVDで行った場合においてもほぼ同等
の性能の半導体レーザ素子が得られる。
【００４４】第3の工程で再成長を終えたウエハの基板
面を研磨やエッチングで除去し、ウエハの厚さを100μm
にした後、ウエハのｎ側とｐ側の両面に電極を付け、ウ
エハ内に作成したストライプ溝との垂直方向に、バー状
となるようへき開分割を行い、出射両面に絶縁膜をコー
ティングし、半導体レーザ素子を作成した。
面を研磨やエッチングで除去し、ウエハの厚さを100μm
にした後、ウエハのｎ側とｐ側の両面に電極を付け、ウ
エハ内に作成したストライプ溝との垂直方向に、バー状
となるようへき開分割を行い、出射両面に絶縁膜をコー
ティングし、半導体レーザ素子を作成した。
【００４５】図１は本実施例の半導体レーザ素子の不純
物濃度プロファイルを示している。この図から、第２ク
ラッド層の導電型が良好にp型に維持されて、ほぼ設計
通り(図３参照）の不純物濃度プロファイルが得られた
ことがわかる。
物濃度プロファイルを示している。この図から、第２ク
ラッド層の導電型が良好にp型に維持されて、ほぼ設計
通り(図３参照）の不純物濃度プロファイルが得られた
ことがわかる。
【００４６】この製造方法を用いて作成した本構造の半
導体レーザ素子は、共振器長を250μmとして、発振閾値
35ｍA、光出力5mW時の駆動電流が50ｍA、発振波長785n
m、光学特性においても接合方向に対する垂直方向で38
°、水平方向で10°と理想的な数値が得られた。雑音特
性の目安となる可干渉性においても0.3という良好な値
であった。これは、ｐ−AlGaAsクラッド層を更に薄くす
ることや、共振器長を短くすることで、より低閾値、低
駆動電流の半導体レーザ素子を供給することができる。
また、製造上で従来ほぼ20回の成長で1回程度の割合で
発生していた、ｐ-AlGaAsクラッド層の導伝型ｎ型への
反転という不良がなくなった。
導体レーザ素子は、共振器長を250μmとして、発振閾値
35ｍA、光出力5mW時の駆動電流が50ｍA、発振波長785n
m、光学特性においても接合方向に対する垂直方向で38
°、水平方向で10°と理想的な数値が得られた。雑音特
性の目安となる可干渉性においても0.3という良好な値
であった。これは、ｐ−AlGaAsクラッド層を更に薄くす
ることや、共振器長を短くすることで、より低閾値、低
駆動電流の半導体レーザ素子を供給することができる。
また、製造上で従来ほぼ20回の成長で1回程度の割合で
発生していた、ｐ-AlGaAsクラッド層の導伝型ｎ型への
反転という不良がなくなった。
【００４７】次に、共振器長を２００μmとし、p-AlGaA
sクラッド層６５、p-GaAsエピサポート層66、および、p
-AlGaAsエッチングストップ層６７の成長条件を、V/III
比１０、２０、３０、６０とした半導体レーザ装置の評
価を行った。表１にそれぞれの光出力５ｍW時の駆動電
流Iopを示す
sクラッド層６５、p-GaAsエピサポート層66、および、p
-AlGaAsエッチングストップ層６７の成長条件を、V/III
比１０、２０、３０、６０とした半導体レーザ装置の評
価を行った。表１にそれぞれの光出力５ｍW時の駆動電
流Iopを示す
【００４８】
【表１】
【００４９】表1から明らかなように、V/III比１０での
半導体レーザ特性は、発振閾値45mA、光出力5mW時の駆
動電流Iopが平均約60mAであり、V/III比20乃至60での値
と比較して、発振閾値、駆動電流とも増加する傾向が見
られた。図9にV/III比と光出力5mW時の駆動電流Iop(m
A）との相関を示す。
半導体レーザ特性は、発振閾値45mA、光出力5mW時の駆
動電流Iopが平均約60mAであり、V/III比20乃至60での値
と比較して、発振閾値、駆動電流とも増加する傾向が見
られた。図9にV/III比と光出力5mW時の駆動電流Iop(m
A）との相関を示す。
【００５０】さらに、V/III比が10の場合には、素子温
度80℃、光出力7mWでのエージング試験では、48時間以
内に駆動電流値Iopが1.2倍以上に増加する素子も発生
し、信頼性の低下が見られた。
度80℃、光出力7mWでのエージング試験では、48時間以
内に駆動電流値Iopが1.2倍以上に増加する素子も発生
し、信頼性の低下が見られた。
【００５１】一方、V/III比60の場合には、図2より、不
純物Cの濃度が3.0×101 7cm-3以下となることがあり、ま
た、図10から、キャリア濃度は2.0×101 7cm-3以下とな
る場合がある。このため、p-AlGaAsクラッド層６５の導
電型がｎ型へと反転する不良が、5回成長中１度発生
し、レーザ発振しないものもあった。
純物Cの濃度が3.0×101 7cm-3以下となることがあり、ま
た、図10から、キャリア濃度は2.0×101 7cm-3以下とな
る場合がある。このため、p-AlGaAsクラッド層６５の導
電型がｎ型へと反転する不良が、5回成長中１度発生
し、レーザ発振しないものもあった。
【００５２】以上の検討結果より、V/III比を20から50
にすることで、不純物濃度を3×1017cm-3〜２×1018cm
-3とでき、特性、信頼性に優れた良好な半導体レーザ素
子を得ることができた。
にすることで、不純物濃度を3×1017cm-3〜２×1018cm
-3とでき、特性、信頼性に優れた良好な半導体レーザ素
子を得ることができた。
【００５３】(実施例２）次に、リッジ構造の半導体レ
ーザ素子の製造例を図１３〜１６を用いて説明する。こ
の例では、図５に示した半導体基板53としてｎ-GaAs基
板160を用いる。基板温度が700〜750℃になれば、図13
に示すように、ｎ-GaAs基板160にn-GaAsバッファ層(層
厚0.5μm、キャリア濃度1×1018cm-3)162、ｎ-AlxGa1-x
As第1クラッド層(ｘ＝0.5、層厚2.7μm、キャリア濃度8
×1017cm-3)163、AlxGa1-xAsノンドープ量子井戸活性層
164、ｐ-AlxGa1-xAs第2クラッド層(ｘ＝0.5、層厚0.18
μm)165、ｐ-GaAsエピサポート層(層厚0.003μm)166、
ｐ-AlxGa1-xAs第3クラッド層(X＝0.5、層厚1.4μm)16
7、ｐ-GaAsキャップ層(層厚0.6μm）168を順に成膜す
る。この場合のｐ-AlGaAs第2クラッド層165の成長条件
は、他の層のIII族原料とＶ族原料とのモル比（V/III
比）が60であるのに対して20とした。また、ｐ型不純物
としては、III族のGaとAlの供給源であるTMG、TMAのア
ルキル化物のCを用いた。このときのｐ-AlGaAs第２クラ
ッド層165の不純物濃度（Ｃ濃度）は8×1017cm-3であっ
た。一方、ｐ-AlGaAs第3クラッド層167のｐ型不純物に
はＺｎを用いた。また、ｎ-GaAsバッファ層162およびｎ
-AlGaAs第１クラッド層163それぞれの不純物はSiとし、
供給源としてはSi2H6ガスを使用した。
ーザ素子の製造例を図１３〜１６を用いて説明する。こ
の例では、図５に示した半導体基板53としてｎ-GaAs基
板160を用いる。基板温度が700〜750℃になれば、図13
に示すように、ｎ-GaAs基板160にn-GaAsバッファ層(層
厚0.5μm、キャリア濃度1×1018cm-3)162、ｎ-AlxGa1-x
As第1クラッド層(ｘ＝0.5、層厚2.7μm、キャリア濃度8
×1017cm-3)163、AlxGa1-xAsノンドープ量子井戸活性層
164、ｐ-AlxGa1-xAs第2クラッド層(ｘ＝0.5、層厚0.18
μm)165、ｐ-GaAsエピサポート層(層厚0.003μm)166、
ｐ-AlxGa1-xAs第3クラッド層(X＝0.5、層厚1.4μm)16
7、ｐ-GaAsキャップ層(層厚0.6μm）168を順に成膜す
る。この場合のｐ-AlGaAs第2クラッド層165の成長条件
は、他の層のIII族原料とＶ族原料とのモル比（V/III
比）が60であるのに対して20とした。また、ｐ型不純物
としては、III族のGaとAlの供給源であるTMG、TMAのア
ルキル化物のCを用いた。このときのｐ-AlGaAs第２クラ
ッド層165の不純物濃度（Ｃ濃度）は8×1017cm-3であっ
た。一方、ｐ-AlGaAs第3クラッド層167のｐ型不純物に
はＺｎを用いた。また、ｎ-GaAsバッファ層162およびｎ
-AlGaAs第１クラッド層163それぞれの不純物はSiとし、
供給源としてはSi2H6ガスを使用した。
【００５４】ここで、前述のV/IIIモル比とC不純物濃度
についてのデータを図１２に示す。MOCVD法でAlxGa1-xA
s (X=0.5)を750℃で成長した場合のTMG、TMAのアルキル
化物のCによるｐ型バックグラウンド不純物濃度は、V/I
IIモル比が低下すると増加する。しかし、V/IIIモル比
を10以下に低下させると、結晶成長表面に荒れが生じる
という問題があり、従来は60〜120で行っていた。前述
したように、従来ｐ型不純物として用いていたZnは、成
長時やその後の再成長時の熱履歴を得た後、設定の層以
外の層へ拡散する。という問題を持っていた。そこで、
上記V/IIIモル比を結晶成長表面に荒れの生じない10以
上とし、熱履歴を経たのちでも不純物拡散の極めて少な
いCを利用した。もちろん、アルキル化物のCを用いず、
供給源を別に設けても良い。
についてのデータを図１２に示す。MOCVD法でAlxGa1-xA
s (X=0.5)を750℃で成長した場合のTMG、TMAのアルキル
化物のCによるｐ型バックグラウンド不純物濃度は、V/I
IIモル比が低下すると増加する。しかし、V/IIIモル比
を10以下に低下させると、結晶成長表面に荒れが生じる
という問題があり、従来は60〜120で行っていた。前述
したように、従来ｐ型不純物として用いていたZnは、成
長時やその後の再成長時の熱履歴を得た後、設定の層以
外の層へ拡散する。という問題を持っていた。そこで、
上記V/IIIモル比を結晶成長表面に荒れの生じない10以
上とし、熱履歴を経たのちでも不純物拡散の極めて少な
いCを利用した。もちろん、アルキル化物のCを用いず、
供給源を別に設けても良い。
【００５５】その後、SiO2膜をP-CVD（プラズマCVD）法
によってキャップ層168全面に形成する。そして、フォ
トリソグラフィーとフッ酸を用いたエッチングにより、
図14に示すように、光出射端面部となる部分に、ストラ
イプ状（幅40μm、ピッチ800μm）のSiO2膜170を形成す
る。その後、急速熱処理(RTA：Rapid Thermal Anneal)
法により、900℃で10分間の熱処理を行うことによっ
て、SiO2ストライプ170の直下の量子井戸活性層164の無
秩序化を行い、端面窓領域171を形成する。このとき、S
iO2膜の代りにSiN膜を用いてもよい。
によってキャップ層168全面に形成する。そして、フォ
トリソグラフィーとフッ酸を用いたエッチングにより、
図14に示すように、光出射端面部となる部分に、ストラ
イプ状（幅40μm、ピッチ800μm）のSiO2膜170を形成す
る。その後、急速熱処理(RTA：Rapid Thermal Anneal)
法により、900℃で10分間の熱処理を行うことによっ
て、SiO2ストライプ170の直下の量子井戸活性層164の無
秩序化を行い、端面窓領域171を形成する。このとき、S
iO2膜の代りにSiN膜を用いてもよい。
【００５６】その後、SiO2膜170を除去し、フォトリソ
グラフィーによって、図15に示すように、端面窓領域17
1と直交するストライプ状のエッチングマスク180を形成
する。そして、p-GaAsキャップ層168とp-AlGaAs第3クラ
ッド層167を硫酸系のエッチング液でエッチングする。
このとき、p-AlGaAs第3クラッド層167は、層厚0.2μmが
残るところまでエッチングされる。次に、残った第3ク
ラッド層167をフッ酸を用いてエッチングする。こうし
て、第3クラッド層167からなるストライプ状のリッジを
形成する。
グラフィーによって、図15に示すように、端面窓領域17
1と直交するストライプ状のエッチングマスク180を形成
する。そして、p-GaAsキャップ層168とp-AlGaAs第3クラ
ッド層167を硫酸系のエッチング液でエッチングする。
このとき、p-AlGaAs第3クラッド層167は、層厚0.2μmが
残るところまでエッチングされる。次に、残った第3ク
ラッド層167をフッ酸を用いてエッチングする。こうし
て、第3クラッド層167からなるストライプ状のリッジを
形成する。
【００５７】次に、図16に示すように、ＭＯＣＶＤ法で
n-AlxGa1-xAs電流ブロック層(X=0.7、層厚1.0μm、キャ
リア濃度2×1018cm-3）190、n-GaAs電流ブロック層(層
厚0.6μm、キャリア濃度2×1018cm-3）191、p-GaAs平坦
化層(層厚0.4μm、キャリア濃度2×1018cm-3）192を再
成長した。
n-AlxGa1-xAs電流ブロック層(X=0.7、層厚1.0μm、キャ
リア濃度2×1018cm-3）190、n-GaAs電流ブロック層(層
厚0.6μm、キャリア濃度2×1018cm-3）191、p-GaAs平坦
化層(層厚0.4μm、キャリア濃度2×1018cm-3）192を再
成長した。
【００５８】その後、フォトリソグラフィーを行い、図
16に示すように、リッジ上に成長した電流ブロック層
(不要層）上のみをストライプ状に除去したエッチング
マスク181を形成する。そしてこの不要層を硫酸系のエ
ッチング液でエッチング除去し、その上に、ＭＯＣＶＤ
法によってp-GaAsコンタクト層(図示せず）を成長し
た。コンタクト層の層厚は50μｍとした。
16に示すように、リッジ上に成長した電流ブロック層
(不要層）上のみをストライプ状に除去したエッチング
マスク181を形成する。そしてこの不要層を硫酸系のエ
ッチング液でエッチング除去し、その上に、ＭＯＣＶＤ
法によってp-GaAsコンタクト層(図示せず）を成長し
た。コンタクト層の層厚は50μｍとした。
【００５９】上記の工程でコンタクト層までの再成長を
終えたウェハの基板面を研磨やエッチングで除去してウ
ェハの厚さを100μｍにした後、ウェハのｎ側とｐ側の
両面に電極をつける。さらに、ウェハ内のストライプ状
に延びるリッジとの垂直方向に、バー状となるよう端面
窓領域170の中央でへき開分割を行い、出射両面に絶縁
膜をコーティングし、半導体レーザ素子を作成した。
終えたウェハの基板面を研磨やエッチングで除去してウ
ェハの厚さを100μｍにした後、ウェハのｎ側とｐ側の
両面に電極をつける。さらに、ウェハ内のストライプ状
に延びるリッジとの垂直方向に、バー状となるよう端面
窓領域170の中央でへき開分割を行い、出射両面に絶縁
膜をコーティングし、半導体レーザ素子を作成した。
【００６０】この半導体レーザ素子の不純物濃度プロフ
ァイルは、図１１に示す通りであった。
ァイルは、図１１に示す通りであった。
【００６１】この製造方法を用いて作成した本構造の半
導体レーザ素子では、共振器長を800μmとして、発振閾
値27ｍA、光出力90mW時の駆動電流が95ｍA、発振波長78
5nmという良好なレーザ特性が再現性よく得られた。ま
た、破局的光学損傷（COD：Catastrophic Optical Dama
ge)による光出力限界レベルは250mWと、大きな値が得ら
れた。
導体レーザ素子では、共振器長を800μmとして、発振閾
値27ｍA、光出力90mW時の駆動電流が95ｍA、発振波長78
5nmという良好なレーザ特性が再現性よく得られた。ま
た、破局的光学損傷（COD：Catastrophic Optical Dama
ge)による光出力限界レベルは250mWと、大きな値が得ら
れた。
【００６２】比較のために、p-AlGaAs第２クラッド層と
して、Cではなく従来のようにZnを不純物添加した層を
用いる他は、上記と同構造の半導体レーザ装置を作成し
た。この半導体レーザ素子では、共振器長を800μmとし
て、発振閾値30〜35ｍA、光出力90mW時の駆動電流が105
〜120ｍA、発振波長779〜785nmであり、特性の悪化、バ
ラツキ増大の結果となった。加えて、光出力限界レベル
も150mWと、小さな値であった。
して、Cではなく従来のようにZnを不純物添加した層を
用いる他は、上記と同構造の半導体レーザ装置を作成し
た。この半導体レーザ素子では、共振器長を800μmとし
て、発振閾値30〜35ｍA、光出力90mW時の駆動電流が105
〜120ｍA、発振波長779〜785nmであり、特性の悪化、バ
ラツキ増大の結果となった。加えて、光出力限界レベル
も150mWと、小さな値であった。
【００６３】(実施例３）本実施例における半導体レー
ザ素子の製造工程は、p-AlGaAs第３クラッド層167の成
長条件を変更した点のみが、実施例２と異なる。つま
り、実施例２では、Ｖ族原料とIII族原料とのモル比
（Ｖ/III比）を６０とし、ｐ型不純物としてZnを用いた
が、実施例３では、Ｖ族原料とIII族原料とのモル比
（Ｖ/III比）を１０とし、ｐ型不純物として、p-AlGaAs
第２クラッド層165と同様に、III族のGaとAlの供給源で
あるTMG、TMAのアルキル化物のCを用いた。このときの
第３クラッド層167の不純物濃度（Ｃ濃度）は、図１２
からわかるように、2×1018cm-3であった。
ザ素子の製造工程は、p-AlGaAs第３クラッド層167の成
長条件を変更した点のみが、実施例２と異なる。つま
り、実施例２では、Ｖ族原料とIII族原料とのモル比
（Ｖ/III比）を６０とし、ｐ型不純物としてZnを用いた
が、実施例３では、Ｖ族原料とIII族原料とのモル比
（Ｖ/III比）を１０とし、ｐ型不純物として、p-AlGaAs
第２クラッド層165と同様に、III族のGaとAlの供給源で
あるTMG、TMAのアルキル化物のCを用いた。このときの
第３クラッド層167の不純物濃度（Ｃ濃度）は、図１２
からわかるように、2×1018cm-3であった。
【００６４】本実施例で作成した半導体レーザ素子で
は、共振器長を800μmとして、発振閾値26ｍA、光出力9
0ｍＷ時の駆動電流が90ｍA、発振波長785nmという良好
なレーザ特性が再現性よく得られた。また、破局的光学
損傷による光出力限界レベルは270mWと、大きな値が得
られた。以上、実施例３の半導体レーザ素子では、実施
例２の半導体レーザ素子よりも良好な素子特性が得られ
た。これは、p-AlGaAs第３クラッド層167の成長条件の
違いにより、この層からの不純物拡散が減少したためと
考えられる。
は、共振器長を800μmとして、発振閾値26ｍA、光出力9
0ｍＷ時の駆動電流が90ｍA、発振波長785nmという良好
なレーザ特性が再現性よく得られた。また、破局的光学
損傷による光出力限界レベルは270mWと、大きな値が得
られた。以上、実施例３の半導体レーザ素子では、実施
例２の半導体レーザ素子よりも良好な素子特性が得られ
た。これは、p-AlGaAs第３クラッド層167の成長条件の
違いにより、この層からの不純物拡散が減少したためと
考えられる。
【図１】 本発明の半導体レーザ素子の構造断面図と不
純物プロファイルである。
純物プロファイルである。
【図２】 本発明のCキャリア濃度Ｖ／III比依存性グラ
フである。
フである。
【図３】 (A〜B)従来例の半導体レーザ素子の構造断面
図と不純物プロファイル設計と実際のプロファイルであ
る。
図と不純物プロファイル設計と実際のプロファイルであ
る。
【図４】 (A〜C)半導体レーザの製造工程図である。
【図５】 有機金属気相成長装置の模式図である。
【図６】 本発明の実施例１の半導体レーザ素子の構造
と製造工程図である。
と製造工程図である。
【図７】 本発明の実施例１の半導体レーザ素子の構造
と製造工程図である。
と製造工程図である。
【図８】 本発明の実施例１の半導体レーザ素子の構造
と製造工程図である。
と製造工程図である。
【図９】 Ｖ/III比と光出力５mW時の駆動電流との相関
を示す。
を示す。
【図１０】 不純物濃度とキャリア濃度との相関を示
す。
す。
【図１１】 本発明の半導体レーザ素子の構造断面図と
不純物プロファイルである。
不純物プロファイルである。
【図１２】 本発明のCキャリア濃度Ｖ／III比依存性グ
ラフである。
ラフである。
【図１３】 本発明の実施例２の半導体レーザ素子の製
造工程図である。
造工程図である。
【図１４】 本発明の実施例２の半導体レーザ素子の製
造工程図である。
造工程図である。
【図１５】 本発明の実施例２の半導体レーザ素子の製
造工程図である。
造工程図である。
【図１６】 本発明の実施例２の半導体レーザ素子の製
造工程図である。
造工程図である。
10 n-GaAs基板 12 n-GaAsバッファ層 13 n-AlGaAsクラッド層 14 AlGaAs活性層 15 p-AlGaAsクラッド層 16 n-GaAs電流ブロック層 17 p-AlGaAsクラッド層 18 p-GaAsキャップ層 40 エッチングマスク 50 試料導入室 51 成長室 52 ウェハホルダー 53 半導体基板 54 ヒーター 55 真空ポンプ 56 ゲートバルブ 60 n-GaAs基板 62 n-GaAsバッファ層 63 n-AlGaAs第1クラッド層 64 AlGaAs活性層 65 p-AlGaAs第2クラッド層 66 p- GaAsエピサポート層 67 p-AlGaAsエッチンク゛ストッフ゜層 68 n-AlGaAs第1ブロック層 69 n-GaAs第2ブロック層 70 n-AlGaAs第3ブロック層 71 p-ALGaAs第3クラッド層 72 p-GaAsキャップ層 160 n-GaAs基板 162 n-GaAsバッファ層 163 n-AlGaAs第1クラッド層 164 AlGaAs量子井戸活性層 165 p-AlGaAs第2クラッド層 166 p-GaAsエピサポート層 167 p-AlGaAs第3クラッド層 168 p-GaAsキャップ層 171 端面窓領域 180,181 エッチングマスク 190 n-AlGaAs電流ブロック層 191 n-GaAs電流ブロック層 192 p-GaAs平坦化層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 良久 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB10 AB17 AD11 BB16 CA12 DA53 DA59 5F073 AA13 AA74 AA83 BA04 CA05 CB02 CB19 DA05 DA15 DA22 DA31 DA35 EA23 EA28
Claims (19)
- 【請求項１】 ｎ型の半導体基板上に、少なくとも、ｎ
型の第１クラッド層と、活性層と、p型の第２クラッド
層とが積層された半導体レーザ素子であって、 上記第２クラッド層はｐ型不純物として炭素を２×1017
cm-3〜２×1018cm-3の濃度で含んでいることを特徴とす
る半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の半導体レーザ素子におい
て、 上記第２クラッド層上にストライプ状の溝を有するｎ型
の電流阻止層が積層され、上記ストライプ状の溝を含む
上記電流阻止層上に少なくともｐ型の第３クラッド層が
形成され、上記第２クラッド層の炭素濃度は3×1017cm
-3〜２×1018cm- 3であることを特徴とする半導体レーザ
素子。 - 【請求項３】 請求項２記載の半導体レーザ素子におい
て、 上記ｎ型の電流阻止層の溝に対向する領域の第２クラッ
ド層の不純物濃度が、残りの領域の第２クラッド層の不
純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項４】 請求項１記載の半導体レーザ素子におい
て、 上記活性層は量子井戸層からなり、上記第２クラッド層
上には、ストライプ状に延びるリッジ形状のｐ型の第３
クラッド層と、この第３クラッド層を両側から挟み込む
ｎ型の電流阻止層とが形成されていることを特徴とする
半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 請求項４記載の半導体レーザ素子におい
て、 上記第３クラッド層はｐ型不純物として炭素を２×1017
cm-3以上の濃度で含んでいることを特徴とする半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項６】 請求項４記載の半導体レーザ素子におい
て、 上記活性層は、光出射端面部において、無秩序化されて
発振領域よりも大きな禁制帯幅を有する窓領域を有する
ことを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 請求項２に記載の半導体レーザ素子を製
造する方法であって、 半導体基板上に、少なくとも、第１クラッド層と、活性
層と、第２クラッド層と、電流阻止層とを順に積層する
工程であって、第２クラッド層の成長条件を、ｐ型不純
物としての炭素の濃度が３×1017cm-3〜２×1018cm-3と
なる条件とした第１の工程と、 上記電流阻止層にストライプ状の溝を形成する第２の工
程と、 上記ストライプ状の溝を含む電流阻止層上に、少なくと
も第３クラッド層を形成する第３の工程とを含むことを
特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項８】 請求項７に記載の半導体レーザ素子の製
造方法において、 上記第３の工程において、上記第３クラッド層から、上
記電流阻止層の溝を介して、上記第２クラッド層へ不純
物を拡散し、上記溝に対向する領域の第２クラッド層の
不純物濃度を、残りの領域の第２クラッド層の不純物濃
度よりも高くすることを特徴とする半導体レーザ素子の
製造方法。 - 【請求項９】 請求項７に記載の半導体レーザ素子の製
造方法において、 上記第１の工程において有機金属気相成長法が使用さ
れ、ｐ型の第２クラッド層の成長条件として、Ｖ族原料
とIII族原料とのモル比（Ｖ/III比）を２０〜５０にす
ることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１０】 請求項７に記載の半導体レーザ素子の
製造方法において、 上記第３の工程で液相エピタキシャル成長法を用いるこ
とを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 第３クラッド層に用いるｐ型の不純物を、Ｍｇとするこ
とを特徴とした半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１２】 請求項７乃至１１のいずれか１つに記
載の半導体レーザ素子の製造方法において、 ｎ型半導体層を成長する場合のｎ型の不純物をＳｅであ
ることを特徴とした半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項５に記載の半導体レーザ素子を
製造する方法であって、 半導体基板上に、少なくとも、第１クラッド層と、量子
井戸層からなる活性層と、第２クラッド層と、第３クラ
ッド層とを順に積層する工程であって、第２クラッド層
の成長条件を、ｐ型不純物としての炭素の濃度が２×10
17cm-3〜２×10 18cm-3となる条件とした第１の工程と、 上記第３クラッド層をストライプ状に延びるリッジ形状
に加工する第２の工程と、 上記リッジ形状の第３クラッド層を挟み込むように、ｎ
型の電流阻止層を上記第２クラッド層上に形成する第３
の工程とを備えたことを特徴とする半導体レーザ素子の
製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第１の工程において、第３クラッド層のp型不純物
として炭素を使用し、第３クラッド層の成長条件を、炭
素の濃度が２×1017cm-3以上となる条件としたことを特
徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１３に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第１の工程において有機金属気相成長法が使用さ
れ、ｐ型の第２クラッド層の成長条件として、Ｖ族原料
とIII族原料とのモル比（V/III比）を１０〜５０にする
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１４に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第１の工程において有機金属気相成長法が使用さ
れ、ｐ型の第２クラッド層の成長条件として、Ｖ族原料
とIII族原料とのモル比（V/III比）を１０〜５０にする
とともに、ｐ型の第３クラッド層の成長条件として、Ｖ
族原料とIII族原料とのモル比（V/III比）を１０〜５０
にすることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１３に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第１の工程と第２の工程との間に、半導体レーザ素
子の光出射端面部における活性層を熱処理することによ
り無秩序化して、窓領域を形成する第４の工程をさらに
備えたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１８】 請求項１７に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第４の工程は、 上記第１の工程により得られたウェハ上にＳｉＯ2膜ま
たはＳｉＮ膜を部分的に形成する工程と、 ＳｉＯ2膜またはＳｉＮ膜の形成されたウェハに熱処理
を行って、ＳｉＯ2膜またはＳｉＮ膜直下の活性層部分
を無秩序化する工程とを含むことを特徴とする半導体レ
ーザ素子の製造方法。 - 【請求項１９】 請求項７乃至１８のいずれか１に記載
の半導体レーザ素子の製造方法において、 ｐ型の半導体層としてAlGaAs層を形成することを特徴と
する半導体レーザ素子の製造方法。
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