JP2001223438A

JP2001223438A - 半導体レーザ素子の製造方法

Info

Publication number: JP2001223438A
Application number: JP2000031845A
Authority: JP
Inventors: Saburo Yamamoto; 三郎山本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-02-09
Publication date: 2001-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】積層構造中の空洞に起因する特性のばらつき
のない半導体レーザ素子の製造方法を提供すること。【解決手段】ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓ
バッファ層４、ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層５、Ａ
ｌＧａＡｓ活性層６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２下側クラッ
ド層７、ＧａＡｓエッチング停止層１０、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ第２上側クラッド層１１、ｐ−ＧａＡｓキャップ層
１２、およびＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ成長防止層２５を積層
した（ａ）後、この積層構造体にストライプ状のメサ部
１５を形成する（ｂ），（ｃ）。次に、レジスト膜２６
を全て除去した後、キャップ層１２の両側領域に残った
ひさし部３０を、高真空のＭＢＥ装置内で蒸発させて消
失した（ｄ）後、電流阻止層１８をＭＢＥ成長する。上
記ひさし部３０が無いので、空洞のない積層構造体を形
成でき、安定した性能の半導体レーザ素子を得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＤ（コンパクトディ
スク）、ＣＤ−ＲＯＭ（読出専用コンパクトディスク記
憶媒体）、ＣＤ−Ｒ（書込可能コンパクトディスク記憶
媒体）等の光ディスクを読み書きする光ディスク装置に
使用され、高出力時においても基本横モードで安定に発
振するリッジストライプ型レーザ素子の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の横モード制御型のＡｌＧａ
Ａｓ（アルミニウムガリウム砒素）系リッジストライプ
型レーザ素子の断面図である。図中５１はｎ−ＧａＡｓ
（ｎ型ガリウム砒素）基板であり、下側にｎ側電極５２
を有する。このｎ−ＧａＡｓ基板５１上には、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層５３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ（ｎ型アルミニ
ウムガリウム砒素）第１クラッド層５５、ＡｌＧａＡｓ
活性層（または量子井戸層）５６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ
（ｐ型アルミニウムガリウム砒素）第２クラッド層５
７、ｐ−ＧａＡｓ（ｐ型ガリウム砒素）キャップ層５９
が順に積層されており、ダブルヘテロ接合構造を形成し
ている。さらに、上記ｐ‐ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層
５７にはリッジ状のメサ部６１を形成しており、この第
２クラッド層５７の上側におけるメサ部６１の両側領域
６２，６２には、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５を設け
て、自己整合的に電流狭窄と光導波作用をなすようにし
ている。上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９およびｎ−Ｇ
ａＡｓ電流阻止層６５の上側全面には、ｐ‐ＧａＡｓコ
ンタクト層６６を設けて、さらにその上に、ｐ側電極７
０を設置している。

【０００３】上記構成の半導体レーザ素子はリッジスト
ライプ型レーザと呼ばれ、通常、ＭＯＣＶＤ（有機金属
気相成長）法により製造される。以下、上記リッジスト
ライプ型レーザ素子の製造方法を簡単に説明する。ま
ず、１回目のＭＯＣＶＤ成長によって、ｎ−ＧａＡｓ基
板５１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層５３からｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層５９までの５層を順次形成する。続い
て、上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９上に、写真蝕刻に
よって幅５μｍのＳｉＯ₂膜形成してストライプ状マス
ク（図示せず）と成す。そして、例えば硫酸系のエッチ
ャントによって、上記ストライプ状マスクを設置した部
分以外において、ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９と、ｐ‐
ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層５７の厚さ方向の途中まで
とをエッチングして、ストライプ状のメサ部６１を形成
する。その場合、このメサ部６１の両側領域６２，６２
におけるｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層５７の厚さｄ
は、通常０．２〜０．３μｍとなるようにエッチングす
る。次いで２回目のＭＯＣＶＤ成長によって、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ第２クラッド層５７における上記ストライプ状
マスクを配置した部分以外の部分、つまり、メサ部６１
の両側面およびメサ部６１の両側領域６２，６２の表面
に、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５を選択的に形成する。
その後、上記ストライプ状マスクを除去した後、３回目
のＭＯＣＶＤ成長によって、ｐ−ＧａＡｓキャップ層５
９およびｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５の上の全面に、ｐ
−ＧａＡｓコンタクト層６６を形成する。最後に、この
コンタクト層６６の上にｐ側電極７０を形成する一方、
ｎ−ＧａＡｓ基板５１の下にｎ側電極５２を形成して、
図５に示す構造の半導体レーザ素子が完成する。

【０００４】上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９は、３回
目のＭＯＣＶＤ成長によって形成するｐ−ＧａＡｓコン
タクト層６６が、ｐ‐ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層５７
のメサ部６１上にも良好に成長するために設けている。

【０００５】上記構造の半導体レーザ素子は、電流狭窄
をｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５によるｐｎｐｎ接合で行
う。一方、横モード制御は、段差を有するｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ第２クラッド層５７のメサ部６１の両側領域６２，
６２において、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５による光吸
収ロスで屈折率分布を形成することにより行う。

【０００６】しかし、上記リッジストライプ型レーザ素
子は、製造工程において以下の欠点がある。ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ第２クラッド層５７を厚さ方向の途中までエッチ
ングしてストライプ状のメサ部６１を形成する際、メサ
部６１の両側領域６２，６２に位置するｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第２クラッド層５７の厚さｄは、上記エッチングの時
間で決まる。ところが、エッチャントが上記ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ第２クラッド層５７の表面に接触する際に、同一
ウエハ内であっても場所によって僅かな時間差が生じた
場合には、エッチング時間がばらつくために、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ第２クラッド層５７の厚さｄがウェハ内でばら
つくことになる。また、ウエハが異なると、ウエハ毎の
エッチング時間が僅かに異なるために、ｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ第２クラッド層５７の厚さｄがウエハ間でばらつくこ
とになる。その場合には、上記メサ部６１の両側領域６
２，６２におけるｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層５７
の屈折率分布形態もばらつくことになり、結果的に横モ
ード制御がばらついて、ファーフイールドパターンやし
きい値電流等の特性がばらついてしまうことになる。

【０００７】この問題を解決するために、図６に示す構
造を有するリッジストライプ型レーザ素子が提案されて
いる。図６において、図５に示すリッジストライプ型レ
ーザ素子と同様の機能を有する部分には、同じ参照番号
を付している。図６に示す構造を有するリッジストライ
プ型レーザ素子は、メサ部６１の下側に位置するｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ第２下側クラッド層５７の厚さｄを制御性良
くエッチングするために、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２下側ク
ラッド層５７の上にｐ−ＧａＡｓエッチング停止層７２
を設けている。このエッチング停止層７２は、フッ酸系
エッチャントはＡｌＧａＡｓのみをエッチングしてＧａ
Ａｓは全くエッチングしないという選択性を利用して、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層５８に対するエッ
チングを精度良く停止させる層である。そして、このｐ
−ＧａＡｓエッチング停止層７２の上に、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ第２上側クラッド層５８によるメサ部６１を形成し
ている。

【０００８】図６に示す半導体レーザ素子の製造方法を
簡単に説明する。

【０００９】図５に示す半導体レーザ素子の製造方法と
同様に、まず、ＭＯＣＶＤ成長によって、ｎ−ＧａＡｓ
基板５１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層５３からＡｌＧ
ａＡｓ活性層（または量子井戸層）５６までの３層を順
次形成する。次に、その上にｐ−ＡｌＧａＡｓ第２下側
クラッド層５７を最適な厚さｄでＭＯＣＶＤ成長した後
に、ｐ−ＧａＡｓエッチング停止層７２を形成する。さ
らに、この上にｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層５
８、ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９を順次形成する。次
に、上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９上に、ストライプ
状マスク（図示せず）を形成する。そして、硫酸系のエ
ッチャントによって、ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９とｐ
‐ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層５８の厚さ方向の途
中までとをエッチングする。次に、フッ酸系エッチャン
トを用いて、ｐ‐ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層５８
をｐ−ＧａＡｓエッチング停止層７２までエッチングし
て、メサ部６１を形成する。その後、上記ストライプ状
マスクを配置していないｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラ
ッド層５８のメサ部６１の両側面と、このメサ部６１の
両側領域６２，６２のｐ−ＧａＡｓエッチング停止層７
２の上側面とに、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５を選択的
に形成する。次に、上記ストライプ状マスクを除去し
て、ｐ−ＧａＡｓキャップ層５９およびｎ−ＧａＡｓ電
流阻止層６５の上の全面に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
６６を形成する。最後に、このコンタクト層６６の上に
ｐ側電極７０を形成する一方、ｎ−ＧａＡｓ基板５１の
下にｎ側電極５２を形成して、半導体レーザ素子が完成
する。

【００１０】この半導体レーザ素子の製造方法は、メサ
エッチングの際に、フッ酸系エッチャントによるエッチ
ングが確実にｐ−ＧａＡｓエッチング停止層７２で止ま
り、また、あらかじめｐ−ＡｌＧａＡｓ第２下側クラッ
ド層５７の厚さが最適な厚さｄに設定されているので、
エッチング時間のばらつきによるｐ−ＡｌＧａＡｓ第２
下側クラッド層５７の厚さｄのばらつきが生じない。こ
のｐ−ＧａＡｓエッチング停止層７２は、上記メサ部６
１の下側にも存在するが、このｐ−ＧａＡｓエッチング
停止層７２の厚さは３０〜５０オングストロームと薄い
ので、光吸収は無視できる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す構造の半導体レーザ素子の製造方法は、以下のよう
な欠点がある。

【００１２】ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層５８
をフッ酸系エッチャントでメサエッチングしてメサ部６
１を形成する際、ｐ‐ＧａＡｓキャップ層５９はエッチ
ングされないのに対して、硫酸エッチャントによるエッ
チングで形成されたメサ部６１の側面はエッチングされ
るために、図６に示すように、ｐ‐ＧａＡｓキャップ層
５９の両端部が、ひさし部７５として残る。このこのひ
さし部７５を残したまま、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層６５
をＭＯＣＶＤ成長すると、ひさし部７５直下の部分がＧ
ａＡｓで完全に埋まらないで、空洞７６が形成される場
合がある。この空洞７６は半導体レーザ素子の特性のば
らつきを引き起こす原因となる。

【００１３】そこで、本発明の目的は、メサ部６１両側
に生ずる空洞７６が原因である特性のばらつきのない半
導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明の半導体レーザ素子の製造方法は、リッ
ジストライプ型半導体レーザ素子の製造方法であって、
半導体基板上に、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法によ
って、第１クラッド層,活性層,第２クラッド層およびキ
ャップ層を順次積層し、ホトリソグラフィ技術およびエ
ッチング技術を用いて、上記第２クラッド層およびキャ
ップ層をリッジ状ストライプの形状にパターニングして
積層構造体を得、この積層構造体をＭＢＥ装置内におい
て高真空下で加熱し、上記パターニングの際に上記第２
クラッド層の上面からひさし状に突出して残った上記キ
ャップ層のひさし部を蒸発させて除去し、上記ＭＢＥ装
置内において、ＭＢＥ法によって、上記第２クラッド層
の両側領域および上記第２クラッド層の両側面に電流阻
止層を形成することを特徴としている。

【００１５】上記構成によれば、ＭＢＥ法によって形成
した積層構造体において、ＭＢＥ法によって電流阻止層
を形成する前に、キャップ層のひさし部をＭＢＥ装置内
で蒸発して除去するようにしている。そのため、上記ひ
さし部の下に空洞が形成されることを回避して、特性の
ばらつきがない安定した性能の半導体レーザ素子が得ら
れる。

【００１６】さらに、ＭＢＥ装置内で上記キャップ層の
ひさし部を除去した後に、上記積層構造体を他の装置に
移動することなく、引き続いて上記ＭＢＥ装置内でＭＢ
Ｅ法で電流阻止層を形成するようにしている。したがっ
て、材料の移動が少なく、簡単な手順で安定した性能の
半導体レーザ素子が得られる。

【００１７】また、第２の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、リッジストライプ型半導体レーザ素子の製造
方法であって、半導体基板上に、ＭＯＣＶＤ法によっ
て、第１クラッド層,活性層,第２クラッド層およびキャ
ップ層を順次積層し、ホトリソグラフィ技術およびエッ
チング技術を用いて、上記第２クラッド層およびキャッ
プ層をリッジ状ストライプの形状にパターニングして積
層構造体を得、この積層構造体をＭＢＥ装置内において
高真空下で加熱し、上記パターニングの際に上記第２ク
ラッド層の上面からひさし状に突出して残った上記キャ
ップ層のひさし部を蒸発させて除去し、上記ＭＢＥ装置
内において、ＭＢＥ法によって、上記第２クラッド層の
両側領域および上記第２クラッド層の両側面に電流阻止
層を形成することを特徴としている。

【００１８】上記構成によれば、ＭＯＣＶＤ法によって
形成した積層構造体において、上記第１の発明の場合と
同様に、上記ひさし部の下に空洞が形成されることを回
避して、特性のばらつきがない安定した性能の半導体レ
ーザ素子が得られる。さらに、上記第１の発明の場合と
同様に、材料の移動が少なく、簡単な手順で安定した性
能の半導体レーザ素子が得られる。

【００１９】また、本発明の１実施形態による半導体レ
ーザ素子の製造方法は、上記半導体基板がＧａＡｓで形
成され、上記クラッド層および活性層がＡｌＧａＡｓで
形成され、上記キャップ層がＧａＡｓで形成され、電流
阻止層がＧａＡｓで形成されていることを特徴としてい
る。

【００２０】この実施形態によれば、特性のばらつきが
ない安定した性能を有し、かつ、ＧａＡｓ電流阻止層に
よって実効屈折率分布が形成されたＡｌＧａＡｓ系の実
効屈折率動波路型半導体レーザ素子が得られる。

【００２１】また、本発明の１実施形態による半導体レ
ーザ素子の製造方法は、上記半導体基板がＧａＡｓで形
成され、上記クラッド層および活性層がＡｌＧａＡｓで
形成され、上記キャップ層がＧａＡｓで形成され、電流
阻止層がＡｌＧａＡｓで形成されていることを特徴とし
ている。

【００２２】この実施形態によれば、特性のばらつきが
ない安定した性能を有し、かつ、ＡｌＧａＡｓ電流阻止
層によって実屈折率分布が形成されたＡｌＧａＡｓ系の
実屈折率動波路型半導体レーザ素子が得られる。

【００２３】また、本発明の１実施形態による半導体レ
ーザ素子の製造方法は、上記電流阻止層を形成するに先
立って、上記キャップ層上に、上記電流阻止層の成長を
防止する成長防止層を形成することを特徴としている。

【００２４】この実施形態によれば、第２クラッド層上
に電流阻止層を形成する際に、キャップ層上に形成され
た成長防止層上には上記電流阻止層は成長しないので、
上記第２クラッド層であるリッジ状ストライプの両側面
および両側領域のみに電流阻止層が形成される。

【００２５】また、本発明の１実施形態による半導体レ
ーザ素子の製造方法は、上記成長防止層を除去した後、
上記キャップ層および電流阻止層の上に、コンタクト層
を形成することを特徴としている。

【００２６】この実施形態によれば、コンタクト層を成
長する前の積層構造体におけるリッジ状ストライプの形
状を有する上記第２クラッド層の側面は、略均一な厚さ
の上記電流阻止層で覆われているので、上記コンタクト
層を形成する際に空洞が形成されることがない。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。（第１実施の形態）図１は、本実施の形態の半導体レー
ザ素子の製造方法によって製造されたリッジストライプ
型半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。この半
導体レーザ素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層４、ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層
５、ＡｌＧａＡｓ活性層（または量子井戸層）６、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ第２下側クラッド層７、ＧａＡｓエッチン
グ停止層１０、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層１
１、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２が順に積層されてお
り、ダブルヘテロ接合構造を形成している。上記ｐ‐Ａ
ｌＧａＡｓ第２上側クラッド層１１はリッジ状のメサ部
１５を形成しており、このメサ部１５両側の平坦部１
６，１６における第２下側クラッド層７の上側と、メサ
部１５の側面とに接して、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８
を設けている。上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２および
ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８の上側全面には、ｐ‐Ｇａ
Ａｓコンタクト層１９を設け、さらにその上に、ｐ側電
極２１を設置している。一方、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下
側にはｎ側電極２２を配設している。

【００２８】上記構成を有する半導体レーザ素子の製造
方法を、図２および３に示す工程別断面図に沿って説明
する。

【００２９】まず、面方位（１００）のｎ−ＧａＡｓ基
板１上に、ＭＢＥ装置を用いて、ｎ−ＧａＡｓバッファ
層４（厚さ０．５μｍ）、ｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１
クラッド層５（１μｍ）、Ａｌ_0.14Ｇａ_0.86Ａｓ活性層
６（０．０５μｍ）、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２下側
クラッド層７（０．２μｍ）、ｐ‐ＧａＡｓエッチング
停止層１０（５０Å）、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２上
側クラッド層１１（１μｍ）、ｐ‐ＧａＡｓキャップ層
１２（５００Å）、Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ成長防止層２５
（０．２μｍ）を、順次結晶成長して積層する。その
後、表面にレジスト膜２６を約２０００Åの厚さに塗布
する（図２（ａ））。

【００３０】次に、上記レジスト膜２６を写真蝕刻法に
よって幅６μｍのストライプ状にパターニングした後、
ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの間で選択性のない硫酸系エ
ッチング液を用いて、ストライプ状レジスト膜２６が被
覆していない部分のＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ成長防止層２５
と、ｐ‐ＧａＡｓキャップ層１２と、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.5Ａｓ第２上側クラッド層１１の途中までとをエッチ
ングして、ストライプ状のメサ部１５を形成する（図２
（ｂ））。

【００３１】さらに、図２（ｂ）の工程において途中ま
でエッチングされたｐ‐Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２上側ク
ラッド層１１のレジスト膜２６で被覆されていない部分
を、フッ酸系エッチング液を用いて、ｐ−ＧａＡｓエッ
チング停止層１０が現れるまで全てエッチングする。こ
のとき、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２上側クラッド層１
１の側面およびＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ成長防止層２５の側
面もエッチングされ、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２とレ
ジスト膜２６との両側領域が、ひさし部３０として残る
（図２（ｃ））。

【００３２】この段階で、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２
上側クラッド層１１のメサ部１５下端の幅ｗは４μｍと
なる。図２（ｂ）と図２（ｃ）との工程で、硫酸系エッ
チングとフッ酸系エッチングの２段階に分けてエッチン
グを行う理由は、上記メサ部１５下端の幅ｗを制御良く
形成するためである。

【００３３】また、上記ｐ−ＧａＡｓエッチング停止層
１０は、所望の横モード制御に対応する最適な厚さｄ
（図１参照）にあらかじめ形成されたｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ
_0.5Ａｓ第２下側クラッド層７上に積層されている。し
たがって、上記フッ酸系エッチャントによるエッチング
の際に、上記第２下側クラッド層７は、上記エッチング
停止層１０に保護されてエッチングされず、予め設定さ
れた厚さｄを保つことができる。その結果、この第２下
側クラッド層７の厚さｄが、同一のウエハ内および異な
るウェハ間においてばらつくことがない。すなわち、第
２下側クラッド層７における実効屈折率差または実屈折
率差を同一のウエハ内および異なるウェハ間において均
一に再現でき、安定した性能を有する半導体レーザ素子
を製造できるのである。

【００３４】次に、上記レジスト膜２６を全て除去した
後、高真空のＭＢＥ装置内で基板温度を７２０℃以上に
加熱することにより、高真空中に露出したｐ‐ＧａＡｓ
キャップ層１２のひさし部３０と、メサ部１５両側の平
坦部１６，１６に位置するｐ‐ＧａＡｓエッチング停止
層１０とを、蒸発させて除去する（図２（ｄ））。

【００３５】その後、基板温度を６２０℃程度まで下
げ、図２（ｄ）に示す構造の上に、ｎ−ＧａＡｓ電流阻
止層１８をＭＢＥ成長する。このｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層１８は、メサ部１５の両側に位置する平坦部１６，１
６上において０．７μｍの厚さに成長させる。このと
き、上記電流阻止層１８としてのｎ−ＧａＡｓは、メサ
部１５の両側面には成長するが、メサ部１５上のＡｌ
_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ成長防止層２５の上面には成長しない
（図３（ｅ））。なぜならば、上記成長防止層２５の表
面は空気中で酸化されているので、ＭＢＥ成長が起こら
ないからである。

【００３６】次に、メサ部１５上のＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ
成長防止層２５を、フッ酸によりエッチング除去する
（図３（ｆ））。

【００３７】そして、ＬＰＥ法により、図３（ｆ）に示
す構造を有するウエハー上面に、ｎ−ＧａＡｓコンタク
ト層１９（約４０μｍ）を成長する。このコンタクト層
１９のＬＰＥ成長前のウェハ表面は、キャップ層１２お
よび電流阻止層１８のＧａＡｓが露出しているので、こ
のウェハ表面にＧａＡｓが良好に成長して、穴などの欠
陥のない良好なコンタクト層１９が得られる（図３
（ｇ））。

【００３８】次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面を研磨
し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウェハ
ー全体の厚さを１２０μｍにした後、上記コンタクト層
１９の上面と上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面とに、ｐ側
電極２１とｎ側電極２２とを形成する（図３（ｈ））。

【００３９】最後に、共振器長が５００μｍになるよう
にウェハーをへき開した後、電子ビーム蒸着によって光
出射端面にＡｌ₂Ｏ₃保護膜を形成して低反射率（約５
％）にする一方、後端面にはＡｌ₂Ｏ₃／ａ−Ｓｉの多層
膜を形成して高反射率（約９５％）にして、本発明の半
導体レーザ素子の製造方法によるリッジストライプ型半
導体レーザ素子が完成する。

【００４０】本実施の形態による半導体レーザ素子のメ
サ部１５への電流狭窄は、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８
によるｐｎｐｎ構造によって行う一方、横モード制御は
ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８での光吸収ロスによる実効
屈折率分布によって行う。

【００４１】本実施の形態による半導体レーザ素子の特
性については、発振波長７８０ｍｎ、しきい値電流３５
ｍＡ、光出力１２０ｍＷまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度７０℃の環境
で光出力６０ｍＷで継続して発光させて信頼性試験を行
った。その結果、３０００時間の発光時間に亘って特性
劣化は見られなかった。（第２実施の形態）図４は、本実施の形態の半導体レー
ザ素子の製造方法によって製造された半導体レーザ素子
の構造を示す断面図であり、第１実施の形態における半
導体レーザ素子と同一の機能を有する部分には同一の参
照番号を付している。第２実施の形態による構造におけ
る第１実施の形態による構造と異なる点は、電流阻止層
１８が、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ａとｎ−Ａ１_0.7
Ｇａ_0.3Ａｓ電流阻止層１８ｂとの２種類の材料によっ
て２層で構成されていることである。上記ｎ−Ａｌ_0.7
Ｇａ_0.3Ａｓ電流阻止層１８ｂは、メサ部１５の内部お
よび外部に実屈折率分布を形成する。上記ｎ−ＧａＡｓ
電流阻止層１８ａは、ｎ−Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ電流阻止
層１８ｂの表面の酸化を防止すると共に、ｎ−ＧａＡｓ
コンタクト層１９の成長を良好にする役割を果たす。こ
の第２実施の形態の製造方法は、図２および３で示す第
１実施の形態の製造方法における図３（ｅ）の工程で、
ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８のＭＢＥ成長の前にｎ−Ａ
ｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓを成長させて電流阻止層１８ｂを形成
する点のみが、異なる。

【００４２】上記第２実施の形態による半導体レーザ素
子の特性については、発振波長７８０ｎｍ、しきい値電
流２５ｍＡ、光出力１８０ｍＷまでキンクフリーであっ
た。また、雰囲気温度７０℃の環境で光出力１００ｍＷ
で継続発光させて信頼性試験を行ったところ、３０００
時間の発光時間に亘って特性劣化が見られなかった。

【００４３】以上のように、上記各実施の形態による半
導体レーザ素子は特性が均一であり、特に５０ｍＷ以上
の高出力での信頼性に優れていることが分かる。

【００４４】上記各実施の形態において、ｎ−ＧａＡｓ
基板１上に、ＭＢＥ装置を用いて、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層４、ｎ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第１クラッド層５、Ａ
ｌ_0. ₁₄Ｇａ_0.86Ａｓ活性層６、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ
第２下側クラッド層７、ｐ‐ＧａＡｓエッチング停止層
１０、ｐ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ第２上側クラッド層１
１、ｐ‐ＧａＡｓキャップ層１２、およびＡｌ_0.6Ｇａ
_0.4Ａｓ成長防止層２５を順次結晶成長して積層した
が、上記積層構造の積層方法はＭＢＥ法に限らず、例え
ばＭＯＣＶＤ法によって積層してもよい。

【００４５】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明によ
れば、ＭＢＥ法あるいはＭＯＣＶＤ法によって形成され
た積層構造を有するリッジストライプ型半導体レーザ素
子の製造方法において、ＭＢＥ法によって電流阻止層を
形成する前に、ＭＢＥ装置内で積層構造体を高真空中で
加熱して、エッチングによって第２クラッド層をリッジ
状ストライプの形状にパターニングする際に発生したキ
ャップ層のひさし部を蒸発させて除去するので、後に電
流阻止層およびコンタクト層を形成する際に上記ひさし
部の下に空洞が形成されることを回避できる。したがっ
て、特性のばらつきがない安定した性能の半導体レーザ
素子を製造できる。

【００４６】また、この発明によれば、ＭＢＥ装置内で
上記キャップ層のひさし部を除去した後に、同じＭＢＥ
装置内で、引き続いて電流阻止層をＭＢＥ法によって形
成するので、簡単な手順で安定した性能の半導体レーザ
素子を製造できる。

【００４７】また、この発明の１実施形態によれば、上
記電流阻止層がＧａＡｓで形成されてなる実効屈折率動
波路型半導体レーザ素子、あるいは、上記電流阻止層が
ＡｌＧａＡｓで形成されてなる実屈折率動波路型半導体
レーザ素子を製造する際に、ＭＢＥ法によって電流阻止
層を形成する前に、キャップ層のひさし部をＭＢＥ装置
内で蒸発して除去するので、特性のばらつきがない安定
した性能の実効屈折率動波路型半導体レーザ素子あるい
は実屈折率動波路型半導体レーザ素子を製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施の形態によるＡｌＧａＡｓ
系半導体レーザ素子の断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）図１に示す
第１実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工
程断面図である。

【図３】（ｅ），（ｆ），（ｇ），（ｈ）図１に示す
第１実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工
程断面図であり、図２に示した工程に続く工程断面図で
ある。

【図４】本発明の第２実施の形態によるＡｌＧａＡｓ
系半導体レーザ素子の断面図である。

【図５】従来の製造方法による半導体レーザ素子の断
面図である。

【図６】従来の製造方法による半導体レーザ素子の断
面図である。

【符号の説明】

１ｎ−ＧａＡｓ基板４ｎ−ＧａＡｓバッファ層５ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層６ＡｌＧａＡｓ活性層（または量子井戸層）７ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２下側クラッド層１０ｐ−ＧａＡｓエッチング停止層１１ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層１２ｐ−ＧａＡｓキャップ層１５メサ部１６平坦部１８ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ａｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂｎ−Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓ電流阻止層１９ｐ‐ＧａＡｓコンタクト層２１ｐ側電極２２ｎ側電極２５Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ａｓ成長防止層２６レジスト膜３０ひさし部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リッジストライプ型半導体レーザ素子の
製造方法であって、半導体基板上に、分子線エピタキシ
ー法によって、第１クラッド層,活性層,第２クラッド層
およびキャップ層を順次積層し、ホトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、
上記第２クラッド層およびキャップ層をリッジ状ストラ
イプの形状にパターニングして積層構造体を得、この積層構造体を分子線エピタキシー装置内において高
真空下で加熱し、上記パターニングの際に上記第２クラ
ッド層の上面からひさし状に突出して残った上記キャッ
プ層のひさし部を蒸発させて除去し、上記分子線エピタキシー装置内において、分子線エピタ
キシー法によって、上記第２クラッド層の両側領域およ
び上記第２クラッド層の両側面に電流阻止層を形成する
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項２】リッジストライプ型半導体レーザ素子の
製造方法であって、半導体基板上に、有機金属気相成長法によって、第１ク
ラッド層,活性層,第２クラッド層およびキャップ層を順
次積層し、ホトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用いて、
上記第２クラッド層およびキャップ層をリッジ状ストラ
イプの形状にパターニングして積層構造体を得、この積層構造体を分子線エピタキシー装置内において高
真空下で加熱し、上記パターニングの際に上記第２クラ
ッド層の上面からひさし状に突出して残った上記キャッ
プ層のひさし部を蒸発させて除去し、上記分子線エピタキシー装置内において、分子線エピタ
キシー法によって、上記第２クラッド層の両側領域およ
び上記第２クラッド層の両側面に電流阻止層を形成する
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項３】請求項１または２に記載の半導体レーザ
素子の製造方法において、上記半導体基板はＧａＡｓで形成され、上記クラッド層および活性層はＡｌＧａＡｓで形成さ
れ、上記キャップ層はＧａＡｓで形成され、上記電流阻止層はＧａＡｓで形成されていることを特徴
とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項４】請求項１または２に記載の半導体レーザ
素子の製造方法において、上記半導体基板はＧａＡｓで形成され、上記クラッド層および活性層はＡｌＧａＡｓで形成さ
れ、上記キャップ層はＧａＡｓで形成され、上記電流阻止層はＡｌＧａＡｓで形成されていることを
特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】請求項１または２に記載の半導体レーザ
素子の製造方法において、上記電流阻止層の形成に先立って、上記キャップ層上
に、上記電流阻止層の成長を防止する成長防止層を形成
することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】請求項５に記載の半導体レーザ素子の製
造方法において、上記成長防止層を除去した後、上記キャップ層および電
流阻止層の上に、コンタクト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。
【請求項７】請求項３に記載の半導体レーザ素子の製
造方法において、上記電流阻止層の形成に先立って、上記キャップ層上
に、電流阻止層の成長を防止するＡｌＧａＡｓ成長防止
層を形成し、上記ＡｌＧａＡｓ成長防止層をフッ酸系エッチング液で
除去した後、ＧａＡｓコンタクト層を液相エピタキシー
法によって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。