JP2002204034A - 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ共振器端面近傍の活性層領域では、Ｃ
ＯＤが発生しやすいため、高出力駆動時の最大光出力の
低下を引き起こし、十分な長期信頼性が得られない。 【解決手段】 半導体基板１０１の上方に積層した、ウ
エル層とバリア層とを含む量子井戸活性層１０３を備え
ると共に、共振器端面近傍領域の量子井戸活性層１０３
のバンドギャップが、共振器内部領域の量子井戸活性層
１０３のバンドギャップよりも大きくされた半導体レー
ザ素子において、前記活性層１０３のウエル層とバリア
層の各層にはＩＩ族原子が含まれてなることによって上
記の課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用など
に用いられる半導体レーザ素子及びその製造方法に関す
るものであり、特に高出力動作の特性に優れた窓構造半
導体レーザ素子及びその製造方法に関するものである。
【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、
高出力半導体レーザは、ＭＤ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お
り、さらなる高出力化が強く求められている。
【０００３】半導体レーザの高出力化を制限している要
因の一つは、前記光出射端面近傍としてのレーザ共振器
端面近傍の活性層領域での光出力密度の増加に伴い発生
する光学損傷（ＣＯＤ；Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）である。
【０００４】前記ＣＯＤの発生原因は、レーザ共振器端
面近傍の活性層領域がレーザ光に対する吸収領域になっ
ているためである。レーザ共振器端面では、表面準位ま
たは界面準位といわれる非発光再結合中心が多く存在す
る。レーザ共振器端面近傍の活性層に注入されたキャリ
アはこの非発光再結合によって失われるので、レーザ共
振器端面近傍の活性層の注入キャリア密度は中央部に比
べて少ない。その結果、中央部の高い注入キャリア密度
によって作られるレーザ光の波長に対して、レーザ共振
器端面近傍の活性層領域は吸収領域になる。
【０００５】光出力密度が高くなると吸収領域での局所
的発熱が大きくなり、温度が上がってバンドギャップエ
ネルギーが縮小する。その結果、更に吸収係数が大きく
なって温度上昇するという正帰還がかかり、レーザ共振
器端面近傍の吸収領域の温度はついに融点にまで達し、
ＣＯＤが発生する。
【０００６】前記ＣＯＤレベルの向上のために、半導体
レーザの高出力化の一つの方法として、特開平９−２３
０３７号公報に記載されている多重量子井戸構造活性層
の無秩序化による窓構造を利用する手法がとられてき
た。
【０００７】この窓構造を有する半導体レーザの従来技
術として、特開平９−２３０３７号公報に記載されてい
る半導体レーザ素子の構造図を図１２に示す。
【０００８】図１２において、（ａ）はレーザ共振器端
面を含む斜視図、（ｂ）は図（ａ）のＩａ−Ｉａ’線に
おける導波路の断面図、（ｃ）は図（ａ）のＩｂ−Ｉ
ｂ’線における層厚方向の断面図である。図１２におい
て、１００1はＧａＡｓ基板、１００2はｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ下クラッド層、１００３は量子井戸活性層、１００４
aはｐ型ＡｌＧａＡｓ第1上クラッド層、１００４bはｐ
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層、１００５はｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層、１００６(斜線部)は空孔拡散領域、
１００７(斜線部)はプロトン注入領域、１００８はｎ側
電極、１００９はｐ側電極、１０２０はレーザ共振器端
面、１００３aは量子井戸活性層１００３のレーザ発振
に寄与する領域、１００３bは量子井戸活性層１００３
のレーザ共振器端面１０２０近傍に形成された窓構造領
域である。
【０００９】次に従来の半導体レーザ素子の製造方法を
図１３に示す工程図を参照して説明する。
【００１０】ｎ型ＧａＡｓ基板１００1上にｎ型ＡｌＧ
ａＡｓ下クラッド層１００２、量子井戸活性層１００
３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第1上クラッド層１００４aを順次
エピタキシャル成長する（図１３（ａ））。次にｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ第1上クラッド層１００４a表面上にＳｉＯ2
膜１０１０を形成し、レーザ共振器端面に達しない長さ
で、レーザ共振器方向に伸びるストライプ状の開口部１
０１０aを形成する（図１３（ｂ））。次にこのウエハ
をＡｓ雰囲気下、８００℃以上の温度でアニールする
と、ＳｉＯ2膜１０１０が接するｐ型ＡｌＧａＡｓ第1上
クラッド層１００４a表面からＧａ原子を吸い上げ、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第1上クラッド層１００４a中にＧａ空孔
が生成し、この空孔が結晶内部の量子井戸活性層１００
３に達するまで拡散し、量子井戸構造を無秩序化させ
る。無秩序化した活性層領域では実効的な禁制帯幅が広
がるため、発振レーザ光に対し透明な窓として機能す
る。
【００１１】さらに、ＳｉＯ2膜１０１０を除去し、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第1上クラッド層１００４a上にｐ型Ａｌ
ＧａＡｓ第２上クラッド層１００４b、ｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層１００５を順次エピタキシャル成長させる
（図１３（ｃ））。次にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０
０５上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー技
術によって前記ＳｉＯ2膜１０１０のストライプ状の開
口部１０１０aと同じ領域にストライプ状のレジスト１
０１１を形成する。次にこのストライプ状のレジスト１
０１１をマスクとしてｐ型ＧａＡｓコンタクト層１００
５の表面側からプロトン注入を行い、電流ブロック層と
なる高抵抗領域１００７を形成する。（図１３
（ｄ））。最後にＧａＡｓ基板１００１側にｎ側電極１
００８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１００５上にｐ側電
極１００９を形成し、ウエハをへき開して図１２の半導
体レーザ素子を得る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の窓構造半導体レ
ーザ素子では、レーザ共振器端面近傍に形成された無秩
序化領域において、レーザ発振波長に相当するバンドギ
ャップエネルギーよりも大きくなるように、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第1上クラッド層１００４a表面上にＳｉＯ 2膜１
０１０を形成し、前記ＳｉＯ2膜１０１０が接するｐ型
ＡｌＧａＡｓ第1上クラッド層１００４aへのＧａ空孔の
生成、及び、量子井戸活性層１００３へのＧａ空孔の拡
散を行っている。
【００１３】前記Ｇａ空孔の生成および拡散は、ＳｉＯ
2膜１０１０で覆われている領域で発生しているのだ
が、８００℃以上でのアニールを行うと、ＳｉＯ2膜１
０１０で覆われていない領域（レーザ共振器内部領域）
の最表面において、Ｇａ原子の再蒸発によるＧａ空孔が
少量ではあるが生成され、量子井戸活性層１００３へＧ
ａ空孔が拡散する。
【００１４】その結果、レーザ共振器内部領域での量子
井戸活性層のバンドギャップの変動、及び、量子井戸活
性層の結晶性劣化による長期信頼性の低下を招いてしま
う。また、アニール温度を低くするか、或いは、アニー
ル時間を短くすれば、レーザ共振器内部領域下での量子
井戸活性層１００３へのＧａ空孔の拡散を抑制できる
が、ＳｉＯ2膜１０１０で覆われている領域下での空孔
原子の生成、及び、ＳｉＯ2膜１０１０で覆われている
領域下での量子井戸活性層１００３への空孔原子の拡散
が不十分となり、レーザ共振器端面近傍領域においてレ
ーザ光を吸収してしまう。
【００１５】その結果、レーザ共振器端面近傍の活性層
領域でＣＯＤが発生しやすくなり、高出力駆動時の最大
光出力の低下を引き起こし、十分な長期信頼性が得られ
ない。
【００１６】そこで、この発明の目的は、レーザ共振器
内部領域での活性層のバンドギャップの変動を抑制し、
且つ、長期信頼性に優れた半導体レーザ素子及びその製
造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の発明は、半導体基板上方に積層されたウエル
層とバリア層とを含む量子井戸活性層を備えると共に、
光出射端面近傍領域における量子井戸活性層のフォトル
ミネッセンス発光光のピーク波長が、内部領域における
量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク
波長よりも小さい半導体レーザ素子において、前記量子
井戸活性層のウエル層とバリア層の各層にはII族原子が
含まれていることを特徴としている。
【００１８】前記構成によれば、光出射端面近傍領域に
おける量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光の
ピーク波長は、内部領域における量子井戸活性層のフォ
トルミネッセンス発光光のピーク波長よりも小さくなっ
ている。このことは、前記光出射端面近傍領域における
量子井戸活性層のバンドギャップは、内部領域における
量子井戸活性層のバンドギャップよりも大きいと言え
る。
【００１９】ところで、上述のような前記光出射端面近
傍領域におけるバンドギャップの向上は、例えば、Ｓｉ
Ｏ２が形成されたクラッド層での空孔原子の生成及び量
子井戸活性層への拡散によって行われるのであるが、ア
ニール等によって、ＳｉＯ２が形成されていない内部領
域のクラッド層表面にも空孔原子が少量ではあるが生成
される。そして、この空孔原子が内部領域における量子
井戸活性層へ拡散することになる。ところが、前記量子
井戸活性層のウエル層とバリア層の各層にはII族原子が
含まれている。したがって、内部領域における量子井戸
活性層へ空孔原子が拡散しても、量子井戸活性層内に存
在するII族原子と補完し合い、前記内部領域における量
子井戸活性層のバンドギャップの変動が抑制され、且
つ、結晶性の劣化が抑制されるのである。
【００２０】これに対して、前記光出射端面近傍領域に
おけるクラッド層においては、ＳｉＯ２が形成されてい
るためII族原子と補完し合う以上の空孔原子が生成され
る。従って、量子井戸活性層へ拡散した空孔原子によっ
て前記量子井戸活性層が無秩序化されるのである。した
がって、量子井戸活性層ではバンドギャップが大きくな
り、レーザ光の吸収が無い窓領域が形成される。したが
って、前記光出射端面近傍領域における量子井戸活性層
でのＣＯＤが抑制されるのである。
【００２１】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記量子井戸活性層を挟む２
層のクラッド層を備えると共に、前記II族原子は前記ク
ラッド層に含まれた不純物原子と同一としている。
【００２２】前記量子井戸活性層のウエル層とバリア層
の各層に含まれるII族原子は、アニール等によって、前
記量子井戸活性層を挟むクラッド層からの拡散によって
供給することが可能になる。
【００２３】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記ウエル層に含まれるII族
原子の濃度は、３×１０17ｃｍ-3以上且つ１×１０18ｃ
ｍ-3以下である。
【００２４】この実施例によれば、前記ウェル層のII族
原子の濃度は、３×１０17ｃｍ-3以上且つ１×１０18ｃ
ｍ-3以下であるので、II族原子の拡散によるｐ‐ｎ接合
位置の半導体基板側に在るクラッド層側への移動が阻止
される。その結果、前記量子井戸活性層からのキャリア
のオーバーフローが抑制され、高出力時の駆動電流が低
減された半導体レーザ素子が得られる。
【００２５】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記量子井戸活性層を挟む２
層のクラッド層のうち、前記量子井戸活性層を前記半導
体基板側から挟む第１のクラッド層にはＳｉ原子が含ま
れている。
【００２６】この実施例によれば、前記量子井戸活性層
を前記半導体基板側から挟む第１のクラッド層にはＳｉ
原子が含まれているので、III族原子位置に存在し易いI
I族原子が前記第１のクラッド層側へ拡散することが抑
制される。したがって、高出力時の駆動電流が低減され
て、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レー
ザ素子が得られる。
【００２７】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記量子井戸活性層を前記半
導体基板側とは反対側から挟む第２のクラッド層は、前
記II族原子を含んでいる。
【００２８】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、共振方向に延在して前記量子
井戸活性層を前記半導体基板側とは反対側から挟む第２
のクラッド層に形成されたリッジ状ストライプ構造を有
すると共に、前記リッジ状ストライプ構造の上方には、
選択的に電流非注入領域が形成されている。
【００２９】この実施例によれば、前記第２のクラッド
層に形成されたリッジ状ストライプ構造の上方における
光出射端面近傍領域には,選択的に電流非注入領域が形
成されているので、前記内部領域における量子井戸活性
層よりもフォトルミネッセンス発光光のピーク波長が小
さい前記光出射端面近傍領域における量子井戸活性層で
成る窓領域への電流注入が防がれ、窓領域の空孔欠陥の
存在によるキャリア損失が抑えられ、発光に寄与しない
無効電流が低減される。したがって、高出力時の駆動電
流が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた
半導体レーザ素子が得られる。
【００３０】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記半導体基板はＧａＡｓで
構成され、該半導体基板上方には、少なくともＡｌＧａ
Ａｓ系材料で構成された半導体層が積層されている。
【００３１】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記半導体基板はＧａＡｓで
構成され、該半導体基板上方には、少なくともＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料で構成された半導体層が積層されている。
【００３２】また、１実施例では、前記第１の発明の半
導体レーザ素子において、前記II族原子は、亜鉛原子,
ベリリュウム原子およびマグネシウム原子の何れか一つ
である。
【００３３】この実施例によれば、前記II族原子とし
て、亜鉛原子,ベリリュウム原子およびマグネシウム原
子の何れか一つが用いられて、前記内部領域に生成され
て量子井戸活性層へ拡散する空孔原子と前記II族原子と
間の補完が効果的に行われる。
【００３４】また、第２の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に,第１導電型ク
ラッド層,II族原子を含むウエル層とバリア層とから成
る量子井戸活性層および第２導電型クラッド層を含む積
層構造物を成長させる工程と、前記積層構造物上におけ
る光出射端面近傍領域に選択的に誘電体膜を形成する工
程と、アニールによって,前記誘電体膜形成領域下方に
おける前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光
光のピーク波長を,誘電体膜非形成領域下方における前
記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピー
ク波長よりも小さくする工程を含むことを特徴としてい
る。
【００３５】前記構成によれば、第１導電型の半導体基
板上に形成する積層構造物内の量子井戸活性層成長時に
予めII族原子を添加して、量子井戸活性層にII族原子を
含ませた後、前記積層構造物上における光出射端面近傍
領域にのみ誘電体膜を被着させてアニールするので、前
記誘電体膜直下における前記積層構造物表面から構成原
子が誘電体膜中に吸上げられて前記積層構造物内部に空
孔原子が生成され、前記空孔原子の量子井戸活性層への
拡散が促進される。その結果、前記量子井戸活性層にお
ける光出射端面近傍領域のバンドギャップが内部領域の
バンドギャップより大きくなる。
【００３６】その際に、前記量子井戸活性層にはII族原
子が含まれているので、アニールの際に前記内部領域に
おける積層構造物の表面に少量生成されて量子井戸活性
層へ拡散する空孔原子が前記II族原子と補完し合い、前
記内部領域における量子井戸活性層のバンドギャップの
変動が抑制される。さらに、前記アニール前の時点で前
記量子井戸活性層にはII族原子が含まれているので量子
井戸活性層近傍のII族原子の濃度勾配は小さく、そのた
め前記アニールによる量子井戸活性層へのII族原子の拡
散が抑制される。したがって、前記内部領域の量子井戸
活性層でのII族原子濃度の増加が抑制され、前記内部領
域の量子井戸活性層の結晶性劣化が抑制可能になる。
【００３７】さらに、上述のごとく前記アニールによる
量子井戸活性層におけるII族原子濃度の増加がないた
め、前記アニールによる量子井戸活性層から第１導電型
クラッド層側へのII族原子の拡散が抑制され、高出力駆
動時における量子井戸活性層からのキャリアのオーバー
フローが抑制される。
【００３８】また、第３の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に,第１導電型ク
ラッド層,ウエル層とバリア層とから成る量子井戸活性
層およびII族原子を含む第２導電型クラッド層を含む積
層構造物を成長させる工程と、アニールによって前記第
２導電型クラッド層のII族原子を前記量子井戸活性層に
拡散させる工程と、前記積層構造物上における光出射端
面近傍領域に選択的に誘電体膜を形成する工程と、アニ
ールによって,前記誘電体膜形成領域下方における前記
量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク
波長を,誘電体膜非形成領域下方における前記量子井戸
活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長より
も小さくする工程を含むことを特徴としている。
【００３９】前記構成によれば、前記量子井戸活性層に
II族原子を含ませる際、アニールによって前記第２導電
型クラッド層のII族原子を前記量子井戸活性層に拡散さ
せるので、選択的に誘電体膜を被着させた後に行われる
アニールを含めて、２回のアニールが行われる。そのた
めに、前記量子井戸活性層近傍領域でのII族原子分布が
均一になり、且つ、前記アニールによる第１導電型クラ
ッド層側へのII族原子の拡散が抑制されて、高出力駆動
時における量子井戸活性層からのキャリアのオーバーフ
ローが抑制される。
【００４０】さらに、前記光出射端面近傍領域に形成さ
れた誘電体膜直下の積層構造物表面から構成原子が誘電
体膜中に吸上げられるため、前記積層構造物内部に空孔
原子が生成され、前記空孔原子の量子井戸活性層への拡
散が促進される。その際に、前記量子井戸活性層にはII
族原子が含まれているので、アニールの際に前記内部領
域における積層構造物の表面に少量生成されて量子井戸
活性層へ拡散する空孔原子は前記II族原子と補完し合
い、前記内部領域における量子井戸活性層のバンドギャ
ップの変動が抑制される。
【００４１】また、第４の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に,第１導電型ク
ラッド層,II族原子を含むウエル層とバリア層とから成
る量子井戸活性層および第２導電型クラッド層を含む積
層構造物を成長させる工程と、前記積層構造物における
光出射端面近傍領域にイオン化された原子を選択的に照
射する工程と、アニールによって,前記イオン化原子照
射領域下方における前記量子井戸活性層のフォトルミネ
ッセンス発光光のピーク波長を,イオン化原子非照射領
域下方における前記量子井戸活性層のフォトルミネッセ
ンス発光光のピーク波長よりも小さくする工程を含むこ
とを特徴としている。
【００４２】前記構成によれば、第１導電型の半導体基
板上に形成する積層構造物内の量子井戸活性層成長時に
予めII族原子を添加して、量子井戸活性層にII族原子を
含ませた後、前記積層構造物上における光出射端面近傍
領域にのみイオン化された原子を照射するので、前記イ
オン原子照射領域において積層構造物表面に空孔原子が
生成され、アニールによって前記空孔原子の量子井戸活
性層への拡散が促進される。したがって、前記量子井戸
活性層における光出射端面近傍領域のバンドギャップが
内部領域のバンドギャップより大きくなる。
【００４３】その際に、前記量子井戸活性層にはII族原
子が含まれているので、アニールの際に前記内部領域に
おける積層構造物の表面に少量生成されて量子井戸活性
層へ拡散する空孔原子が前記II族原子と補完し合い、前
記内部領域における量子井戸活性層のバンドギャップの
変動が抑制される。さらに、前記アニール前の時点で前
記量子井戸活性層にはII族原子が含まれているので量子
井戸活性層近傍のII族原子の濃度勾配は小さく、そのた
め前記アニールによる量子井戸活性層へのII族原子の拡
散が抑制される。したがって、前記内部領域の量子井戸
活性層でのII族原子濃度の増加が抑制され、前記内部領
域の量子井戸活性層の結晶性劣化が抑制可能になる。
【００４４】さらに、上述のごとく前記アニールによる
量子井戸活性層におけるII族原子濃度の増加がないた
め、前記アニールによる量子井戸活性層から第１導電型
クラッド層側へのII族原子の拡散が抑制され、高出力駆
動時における量子井戸活性層からのキャリアのオーバー
フローが抑制される。
【００４５】また、第５の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に,第１導電型ク
ラッド層,ウエル層とバリア層とから成る量子井戸活性
層およびII族原子を含む第２導電型クラッド層を含む積
層構造物を成長させる工程と、アニールによって前記第
２導電型クラッド層のII族原子を前記量子井戸活性層に
拡散させる工程と、前記積層構造物における光出射端面
近傍領域にイオン化された原子を選択的に照射する工程
と、アニールによって,前記イオン化原子照射領域下方
における前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発
光光のピーク波長を,イオン化原子非照射領域下方にお
ける前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光
のピーク波長よりも小さくする工程を含むことを特徴と
している。
【００４６】前記構成によれば、前記量子井戸活性層に
II族原子を含ませる際、アニールによって前記第２導電
型クラッド層のII族原子を前記量子井戸活性層に拡散さ
せるので、イオン化された原子を選択的に照射した後に
行われるアニールを含めて、２回のアニールが行われ
る。そのために、前記量子井戸活性層近傍領域でのII族
原子分布が均一になり、且つ、前記アニールによる第１
導電型クラッド層側へのII族原子の拡散が抑制されて、
高出力駆動時における量子井戸活性層からのキャリアの
オーバーフローが抑制される。
【００４７】さらに、前記積層構造物上における光出射
端面近傍領域にイオン照射を行うことによって積層構造
物表面に空孔原子が生成され、アニールによって前記空
孔原子の量子井戸活性層への拡散が促進される。その際
に、前記量子井戸活性層にはII族原子が含まれているの
で、前記アニールの際に前記内部領域における積層構造
物の表面に少量生成されて量子井戸活性層へ拡散する空
孔原子は前記II族原子と補完し合い、前記内部領域にお
ける量子井戸活性層のバンドギャップの変動が抑制され
る。
【００４８】また、１実施例では、前記第４または５の
発明の半導体レーザ素子の製造方法において、前記積層
構造物における光出射端面近傍領域に前記イオン化され
た原子を選択的に照射する際に、マスクとして誘電体膜
を用いる。
【００４９】前記構成によれば、前記イオン化された原
子を照射する際のマスクとして誘電体膜を用いることに
よって、レジストを用いる場合よりも駆動電圧の低電圧
化が実現される。
【００５０】また、１実施例では、前記第４または５の
発明の半導体レーザ素子の製造方法において、前記イオ
ン化される原子は、アルゴン,酸素,窒素のうちの少なく
とも１つである。
【００５１】前記構成によれば、前記光出射端面近傍領
域における積層構造物表面に空孔原子が効果的に生成さ
れ、前記アニールによる量子井戸活性層への拡散が促進
される。その結果、前記量子井戸活性層における光出射
端面近傍領域の無秩序化がより促進される。
【００５２】また、１実施例では、前記第２乃至５の何
れか一つの発明の半導体レーザ素子の製造方法におい
て、前記II族原子は、亜鉛原子,ベリリュウム原子およ
びマグネシウム原子の何れか一つである。
【００５３】この実施例によれば、前記II族原子とし
て、亜鉛原子,ベリリュウム原子およびマグネシウム原
子の何れか一つが用いられて、前記内部領域のクラッド
層に生成されて量子井戸活性層へ拡散する空孔原子と前
記II族原子と間の補完が効果的に行われる。
【００５４】本発明に適した半導体レーザ素子として
は、量子井戸活性層を有することが前提であるが、この
量子井戸活性層とクラッド層との間に、光ガイド層があ
る方が好ましい。これは、以下の理由による。そして、
光ガイド層を設ける場合には、前記光ガイド層を、本願
発明における量子井戸活性層の一部として見なせば良い
のである。
【００５５】光ガイド層が無い多重量子井戸活性層で
は、垂直方向の放射角が非常に広くなりすぎて光学的特
性に問題が生じるために、ディスク用ＬＤに使用できな
い。
【００５６】また、光ガイド層が無い多重量子井戸活性
層では、前記光出射端面近傍領域であるレーザ共振器端
面近傍領域及び内部領域でのパワー密度が異常に高くな
り、且つ、レーザ光の吸収が激しくなり、結晶欠陥の増
殖が発生しやすくなるため、たとえ窓構造にしたとして
もこれらの問題は解決できない。
【００５７】しかしながら、光ガイド層で多重量子井戸
を挟んで量子井戸活性層とすることにより、前記問題を
緩和することが可能となる。
【００５８】そして、本願特有の光ガイド層の役割とし
ては、レーザ共振器内部領域の量子井戸層へ拡散する空
孔原子をＩＩ族原子を含む光ガイド層において、ＩＩ族
原子と補完し合い、出来るだけ量子井戸層へ拡散する空
孔原子量を減少させることである。それにより、レーザ
共振器内部領域の活性層のバンドギャップの変動を確実
に抑制することが可能となるものである。
【００５９】ここで、本願発明を達成するためには、半
導体レーザ素子の構造として、以下の構成を有すること
が好ましい。 １．バンドギャップの大小関係は、 量子井戸活性層＜Ｎ型クラッド層≦Ｐ型クラッド層 ２．活性層をなす量子井戸層の層数は、２〜３層 ３．量子井戸層の層厚は、５０〜１００Å ４．Ｎ型クラッド層に接する光ガイド層には、ＩＩ族原
子が含まれていなくても構わない。
【００６０】また、上述のイオン化された原子を照射し
てバンドギャップを異ならせる半導体レーザ素子の製造
方法は、更に、前記半導体基板の積層構造物の上に、第
２導電型エッチングストップ層,他の第２導電型クラッ
ド層および第２導電型保護層を含む積層構造物を更に形
成する工程と、該積層構造物の上に、イオン照射マスク
となる誘電体膜を形成する工程と、イオン化された原子
を照射して、前記積層構造に含まれる量子井戸活性層の
共振器端面近傍のバンドギャップを、共振器内部領域の
バンドギャップより大きくした後、前記エッチングスト
ップ層よりも上部に形成した層に共振器方向に延びるリ
ッジ状のストライプを形成する工程と、前記リッジ状ス
トライプを含む半導体基板上に、第１導電型電流阻止層
を成長させる工程と、前記リッジストライプ状に加工さ
れた誘電体膜上の第１導電型電流阻止層を除去する工程
を備えることが望ましい。
【００６１】この際、前記積層構造物上の誘電体膜上に
形成される第１導電型電流阻止層は、誘電体膜以外の層
の上に形成される第１導電型電流阻止層と、物理的な特
性が異なって成長するため、エッチングにより簡単に除
去できる。
【００６２】こうして、レーザ共振器方向のリッジ状ス
トライプにおいて、その端面近傍にのみ、電流非注入領
域を簡単な構成で作成することが可能となるものであ
る。
【００６３】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。
【００６４】＜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における断面図である。図１におい
て、（ａ）は光出射端面を含む斜視図、（ｂ）は図１
（ａ）のＩａ−Ｉａ'線における導波路の断面図、
（ｃ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ'線における層厚方向
の断面図である。また、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板、１
０２はn型ＡｌxＧａyＡｓ（ｘ，ｙは０以上１以下；以
下省略）第1クラッド層、１０３はバリア層及びウェル
層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で
挟んでなり、且つ、前記バリア層、ウェル層、光ガイド
層の各層にＩＩ族原子であるＺｎ原子が含まれている活
性層（ＭＱＷ活性層）、１０４はｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第
２クラッド層、１０５はｐ型エッチングストップ層、１
０６は共振器方向にリッジストライプからなるｐ型Ａｌ
xＧａyＡｓ第３クラッド層、１０７はp型ＧａＡｓ保護
層、１０８はリッジストライプからなるｐ型ＡｌxＧａy
Ａｓ第３クラッド層の側面を埋め込む様に形成されたｎ
型ＡｌxＧａyＡｓ電流ブロック層、１０９はｐ型ＧａＡ
ｓ平坦化層、１１０はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１１
１はp側電極、１１２はｎ側電極である。
【００６５】また、１１３はレーザ共振器端面近傍のＭ
ＱＷ活性層のバンドギャップエネルギーがレーザ共振器
内部のＭＱＷ活性層１０３のバンドギャップエネルギー
よりも大きい領域（窓領域）、１１４はp型ＧａＡｓ保
護層１０７上に形成されたｎ型ＡｌxＧａyＡｓ電流ブロ
ック層１０８ からなる電流非注入領域、１１５はｐ型
ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッド層１０６とｐ型ＧａＡｓ保
護層１０７からなるストライプ状のリッジである。
【００６６】次に製造方法について図2に基づいて説明
する。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１（キャリア濃度２×１０
18ｃｍ-3）上に順次、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法にてｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層１０２（キャ
リア濃度８×１０17ｃｍ-3）、ＩＩ族原子であるＺｎ原
子が含まれているＭＱＷ活性層１０３（Ｚｎ原子濃度８
×１０17ｃｍ-3）、ｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第２クラッド層
１０４（キャリア濃度８×１０17ｃｍ-3）、ｐ型エッチ
ングストップ層１０５、ｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッ
ド層１０６（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）、p型Ｇ
ａＡｓ保護層１０７（キャリア濃度３×１０18ｃｍ-3）
をエピタキシャル成長させる（図2（ａ））。この時、
１０１，１０２の各層にはＳｉ原子が、１０３〜１０７
の各層にはＩＩ族原子であるＺｎ原子が含まれている。
【００６７】その後、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型
ＧａＡｓ保護層１０７の表面に、プラズマＣＶＤ法とフ
ォトリソグラフィー法によって、リッジストライプと直
交する方向に幅４０μｍのストライプ状に、誘電体膜で
あるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜１１６を形成する。
なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ８００μｍ
とした（図2（ｂ)）。
【００６８】次に、ラピッドサーマルアニール（ＲＴ
Ａ）法によるアニールによって、Ｓｉ xＯy（ｘ，ｙは１
以上）膜１１６直下のＭＱＷ活性層（窓領域）１１３の
バンドギャップエネルギーをレーザ共振器内部領域のＭ
ＱＷ活性層（活性領域）１０３のバンドギャップエネル
ギーよりも大きくさせる。この時のアニール条件は温度
９５０℃、昇温速度１００℃／秒、保持時間６０秒で行
った。
【００６９】その後、レーザ共振器端面近傍領域に形成
された誘電体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜１
１６を除去し、公知のフォトリソグラフィー技術を用い
てp型ＧａＡｓ保護層１０７上に［０ １ １］又は［０
−１−１］方向に伸びたストライプ状のレジストマスク
１１７を形成し、公知のエッチング技術を用いて、ｐ型
エッチングストップ層１０５に到達するようにｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層１０７とｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッド層
１０６を［０ １ １］又は［０−１−１］方向に伸びた
約３μｍ幅のストライプ状のリッジ１１５に加工する
（図2（ｃ））。
【００７０】次に、ｐ型ＧａＡｓ保護層１０７上に形成
されたストライプ状のレジストマスク１１７を除去し、
２回目のＭＯＣＶＤ法によって、ｐ型ＧａＡｓ保護層１
０７とｐ型ＡｌＧａＡｓ第３クラッド層１０６からなる
リッジ１１５の側面をｎ型ＡｌxＧａyＡｓ電流ブロック
層１０８（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）とｐ型Ｇａ
Ａｓ平坦化層１０９（キャリア濃度３×１０18ｃｍ-3）
で埋め込む（図2（ｄ））。
【００７１】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ１１５の側面に形成されたｐ型ＧａＡｓ
平坦化層１０９、及び、リッジ１１５上に形成されたｐ
型ＧａＡｓ平坦化層１０９の幅４０μｍのストライプ状
のレーザ共振器端面近傍領域にレジストマスク１１８を
形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマス
ク１１８開口部のｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０
８とｐ型ＧａＡｓ平坦化層１０９を選択的に除去する
（図2（ｅ））。
【００７２】次に、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層１０９上に形
成されたレジストマスク１１８を除去し、３回目のＭＯ
ＣＶＤ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１０（キャリア
濃度１×１０19ｃｍ-3）を形成する（図2（ｆ））。さ
らに、上面にはｐ電極１１１、下面にはｎ電極１１２を
形成する。
【００７３】その後、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近
傍領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器
の長さにバー状に分割する。
【００７４】最後にバーの両側の光出射端面に反射膜を
コーティングし、さらにチップに分割して、長さ８００
μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍの窓領
域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
【００７５】前記の本実施の形態の半導体レーザ素子の
製造方法を用いた、エピタキシャル成長直後のウエハの
一部を、フォトルミネッセンス（ＰＬ）法にてＭＱＷ活
性層１０３のピーク波長を測定した結果、７７５ｎｍで
あり、また、比較として、半導体レーザ素子の製造方法
において、エピタキシャル成長させる工程でＩＩ族原子
をＭＱＷ活性層１０３にドーピングしない、従来技術の
半導体レーザ素子の製造方法を用いた、エピタキシャル
成長直後のウエハの一部を、ＰＬ法にてＭＱＷ活性層１
０３のピーク波長を測定した結果、７７５ｎｍであっ
た。このことから、エピタキシャル成長させる工程でＩ
Ｉ族原子をＭＱＷ活性層１０３にドーピングしても、Ｍ
ＱＷ活性層１０３のピーク波長に変化が無いことが明ら
かである。
【００７６】次に、前記の本実施の形態の半導体レーザ
素子の製造方法を用いた、ＲＴＡ法によるアニール後の
ウエハの一部を、ＰＬ法にて誘電体膜であるＳｉxＯ
y（ｘ，ｙは１以上）膜１１６直下のＭＱＷ活性層（窓
領域）１１３とレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層
（活性領域）１０３のそれぞれのピーク波長を測定し
た。その結果、窓領域１１３が７４５ｎｍ，活性領域１
０３が７７５ｎｍであり、窓領域１１３からの発光スペ
クトルのピーク波長が活性領域１０３からの発光スペク
トルのピーク波長よりも３０ｎｍ短波長側に波長シフト
しており、また、ＲＴＡ法によるアニール後の活性領域
１０３のＰＬのピーク波長は、前記のエピタキシャル成
長直後のＰＬのピーク波長と同じであった。
【００７７】また、比較として、半導体レーザ素子の製
造方法において、エピタキシャル成長させる工程でＩＩ
族原子をＭＱＷ活性層１０３にドーピングしない、従来
技術の半導体レーザ素子の製造方法を用いた、ＲＴＡ法
によるアニール後のウエハの一部を、ＰＬ法にて窓領域
１１３と活性領域１０３のそれぞれのピーク波長を測定
した。その結果、窓領域１１３が７４０ｎｍ，活性領域
１０３が７７０ｎｍであり、窓領域１１３からの発光ス
ペクトルのピーク波長は、活性領域１０３からの発光ス
ペクトルのピーク波長よりも３０ｎｍ短波長側に波長シ
フトしており、また、ＲＴＡ法によるアニール後の活性
領域１０３からの発光スペクトルのピーク波長は、前記
のエピタキシャル成長直後のＭＱＷ活性層１０３の波長
に比べて、５ｎｍ短波長側に波長シフトしていた。
【００７８】フォトルミネッセンス（ＰＬ）法による活
性層の発光スペクトルの殆どは、活性層のバンドギャッ
プエネルギー（禁制帯幅）より大きなエネルギーの励起
光を活性層へ入射することにより、活性層に存在する電
子が伝導帯に励起され、前記電子が価電子帯のホールと
再結合して得られるので、フォトルミネッセンス（Ｐ
Ｌ）の発光スペクトルのピークエネルギーは、活性層の
バンドギャップエネルギー（禁制帯幅）とほぼ等しい。
従って、フォトルミネッセンス（ＰＬ）のピーク波長
は、活性層のバンドギャップエネルギー（禁制帯幅）と
ほぼ反比例の関係にある。このことから、本実施の形態
の製造方法を用いた半導体レーザ素子では、レーザ共振
器端面近傍領域の前記活性層のバンドギャップがレーザ
共振器内部領域の活性層のバンドギャップより大きく、
且つ、レーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップ
変動が抑制された半導体レーザ素子が得られていること
が明らかである。
【００７９】前記の本実施の形態の製造方法では、ＲＴ
Ａ法によるアニールを行うことにより、誘電体膜である
ＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜１１６直下のp型ＧａＡ
ｓ保護層１０７の表面からＧａ，Ａｓ原子がＳｉｘＯｙ
（ｘ，ｙは１以上）膜１１６中に吸上げられ、p型Ｇａ
Ａｓ保護層１０７内部に空孔原子が生成され、該空孔原
子がｎ型ＧａＡｓ基板１０１方向に拡散していき、ＭＱ
Ｗ活性層を無秩序化することができるので、誘電体膜で
あるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜１１６直下のＭＱＷ
活性層１１３のバンドギャップエネルギーが大きくな
り、共振器内部のＭＱＷ活性層（活性領域）１０３より
実効的に禁制帯幅の広い窓領域が形成される。
【００８０】さらに、前記の本実施の形態の製造方法で
は、エピタキシャル成長させる工程でＩＩ族原子をＭＱ
Ｗ活性層３０４にドーピングしているので、レーザ共振
器内部領域において、エピタキシャル成長工程時及びア
ニール工程時に空孔原子が生成され、ＭＱＷ活性層へ拡
散したとしても、ＭＱＷ活性層１０３全域に存在するＩ
Ｉ族原子と空孔原子が補完し合うので、ＭＱＷ活性層の
無秩序化を抑制することが可能となり、レーザ共振器内
部領域におけるＭＱＷ活性層のバンドギャップ変動が抑
制される。
【００８１】次に、前記製造方法によって得られる本実
施の形態の半導体レーザ素子のＲＴＡ法によるアニール
前後でのレーザ共振器内部領域のＺｎ原子の深さ方向分
布を図３に示す。また、比較のために、半導体レーザ素
子の製造方法において、エピタキシャル成長させる工程
でＩＩ族原子をＭＱＷ活性層１０３にドーピングしな
い、従来技術の製造方法を用いた半導体レーザ素子のＲ
ＴＡ法によるアニール前後でのレーザ共振器内部領域の
Ｚｎ原子の深さ方向分布を図４に示す。
【００８２】図３，図４に示されたＺｎ原子の深さ方向
分布は、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）で測定し
た結果であり、図３，図４の縦軸は不純物原子濃度（ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3）、横軸はｐ型ＧａＡｓ保護層からの
深さ（μｍ）である。また、図３，図４において、破線
がＲＴＡ法によるアニール前、実線がＲＴＡ法によるア
ニール後のＺｎ原子の深さ方向分布を示している。
【００８３】図３，図４から判るように、エピタキシャ
ル成長させる工程でＺｎ原子をＭＱＷ活性層１０３にド
ーピングしない、従来技術の半導体レーザ素子のレーザ
共振器内部領域では、ＲＴＡ法によるアニール後におい
て、ＭＱＷ活性層内にＺｎ原子が蓄積し、ｎ型ＡｌxＧ
ａyＡｓ第１クラッド層側へのＺｎ原子の拡散が見られ
る。しかし、エピタキシャル成長させる工程でＺｎ原子
をＭＱＷ活性層１０３にドーピングする本実施の形態の
半導体レーザ素子のレーザ共振器内部領域では、ＲＴＡ
法によるアニール後においても、ＭＱＷ活性層１０３で
のＺｎ原子濃度に変化は無く、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１
クラッド層１０２側へのＺｎ原子の拡散は見られない。
【００８４】このことから、エピタキシャル成長させる
工程でＩＩ族原子をＭＱＷ活性層１０３にドーピングす
ることにより、ＭＱＷ活性層でのＺｎ原子濃度の増加、
及び、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層側へのＺｎ原
子の拡散を抑制できることが明らかである。
【００８５】本実施の形態でｎ型導電性不純物として用
いられているＳｉ原子は、ｎ型Ａｌ xＧａyＡｓ第１クラ
ッド層１０２に含まれており、ＩＩ族原子であるＺｎ原
子と同じＩＩＩ族原子位置に存在しやすい。そのため、
ＭＱＷ活性層１０３に大量のＺｎ原子が存在しない限
り、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層１０２側へ拡散
は発生しない。また、エピタキシャル成長された各層１
０４〜１０７に存在するＺｎ等のＩＩ族原子は、拡散係
数の大きい不純物原子であるので、ＲＴＡ法によるアニ
ールによって、ＭＱＷ活性層１０３へのＺｎ原子の拡散
が発生しやすいが、前記拡散現象は、濃度勾配が小さけ
れば、拡散係数が大きい原子であっても拡散は発生しに
くくなる。本実施の形態の半導体レーザ素子では、ＲＴ
Ａ法によるアニール前にすでにＭＱＷ活性層１０３にＺ
ｎ原子が含まれているため、ＲＴＡ法によるアニールに
よってＭＱＷ活性層１０３のＺｎ濃度の増加を抑制し、
さらには、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層１０２側
へのＺｎ原子の拡散も抑制できるのである。
【００８６】前記の本実施の形態の製造方法によって得
られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【００８７】また、比較のために、半導体レーザ素子の
製造方法において、エピタキシャル成長させる工程でＩ
Ｉ族原子をＭＱＷ活性層１０３にドーピングしない、従
来技術の製造方法を用いた半導体レーザ素子の特性測定
も同時に行った。
【００８８】その結果、本実施の形態の半導体レーザ素
子のＣＷ１２０ｍＷでの発振波長（λ）は７８５ｎｍ、
従来技術の半導体レーザ素子のＣＷ１２０ｍＷでの発振
波長（λ）は７８０ｎｍ、本実施の形態の半導体レーザ
素子のＣＷ１２０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）は１５０
ｍＡ、従来技術の半導体レーザ素子のＣＷ１２０ｍＷで
の駆動電流（Ｉｏｐ）は２１０ｍＡであり、本実施の形
態の半導体レーザ素子の製造方法では、発振波長の短波
長化の抑制と駆動電流の低電流化が実現されていること
が明らかである。
【００８９】この発振波長の短波長化の抑制は、レーザ
共振器内部領域のＭＱＷ活性層１０３への空孔原子の拡
散が低減された効果であり、この駆動電流の低電流化
は、ＭＱＷ活性層１０３でのＩＩ族原子であるＺｎ原子
濃度の増加と、レーザ共振器内部領域のｎ型ＡｌxＧａy
Ａｓ第１クラッド層１０２側へのＺｎ原子の拡散が抑制
され、ＭＱＷ活性層からのキャリアのオーバーフローが
抑制された効果である。
【００９０】本実施の形態においては、誘電体膜として
ＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜を用いたが、ＳｉxＮy，
ＳｉxＯyＮz（ｘ，ｙ，ｚは１以上）のいずれかであれ
ば、誘電体膜１１６下のｐ型ＧａＡｓ保護層１０７に空
孔原子が生成することができ、効果的にレーザ共振器端
面近傍領域の活性層をレーザ共振器内部領域の活性層
（活性領域）より実効的に禁制帯幅の広い窓領域を形成
できるので、前記と同様の効果が得られる。
【００９１】本実施の形態においては、ＩＩ族原子とし
てＺｎ原子を用いたが、Ｂｅ，Ｍｇの何れかを用いても
上述と同様の効果が得られる。
【００９２】本実施の形態においては、ＡｌxＧａyＡｓ
系半導体レーザに関して記載したが、ＡｌxＧａyＩｎz
Ｐ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下）系半導体レーザであっ
ても、同様の効果が得られる。
【００９３】＜第２実施の形態＞本実施の形態における
製造方法について図５に基づいて説明する。ｎ型ＧａＡ
ｓ基板２０１（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）上に順
次、ＭＯＣＶＤ法にてｎ型ＡｌxＧａyＡｓ（ｘ，ｙは０
以上１以下；以下省略）第１クラッド層２０２（キャリ
ア濃度８×１０17ｃｍ-3）、ＭＱＷ活性層２１９、ｐ型
ＡｌxＧａyＡｓ第２クラッド層２０４（キャリア濃度８
×１０17ｃｍ-3）、ｐ型エッチングストップ層２０５、
ｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッド層２０６（キャリア濃
度２×１０ 18ｃｍ-3）、p型ＧａＡｓ保護層２０７（キ
ャリア濃度３×１０18ｃｍ-3）をエピタキシャル成長さ
せる（図５（ａ））。この時、２０１，２０２の各層に
はＳｉ原子が、２０４〜２０７の各層にはＩＩ族原子で
あるＺｎ原子が含まれているが、ＭＱＷ活性層２１９に
はＳｉ原子及びＩＩ族原子であるＺｎ原子は含まれてい
ない。
【００９４】次に、前記ウエハの２０４〜２０７の各層
に含まれているＩＩ族原子であるＺｎ原子を、ＭＱＷ活
性層２１９に拡散させるために、1回目のアニールを実
施する。これにより、ＩＩ族原子であるＺｎ原子を含む
ＭＱＷ活性層２０３が形成される。この時のアニール条
件は、Ｖ族原子であるＡｓ原子を含む雰囲気下で、温度
７００℃、保持時間２時間で行った。
【００９５】前記１回目のアニール後のウエハの一部
を、ＳＩＭＳにて不純物原子濃度測定を行った結果、Ｍ
ＱＷ活性層２０３のウェル層でのＺｎ原子濃度は８×１
０17ｃｍ-3であった。
【００９６】また、前記１回目のアニール後のウエハの
一部を、ＰＬ法にてＭＱＷ活性層２０３のピーク波長を
測定した結果、７７５ｎｍであり、比較として、前記の
エピタキシャル成長直後のウエハの一部を、ＰＬ法にて
ＭＱＷ活性層２１９のピーク波長を測定した結果、７７
５ｎｍであった。このことから、前記アニールを行って
も、ＭＱＷ活性層の波長に変化が無いことが明らかであ
る。
【００９７】その後、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型
ＧａＡｓ保護層２０７の表面に、プラズマＣＶＤ法とフ
ォトリソグラフィー法によって、リッジストライプと直
交する方向に幅４０μｍのストライプ状に、誘電体膜で
あるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜２１６を形成する。
なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ８００μｍ
とした（図５（ｂ)）。
【００９８】次に、ＲＴＡ法による２回目のアニールに
よって、ＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜２１６直下のＭ
ＱＷ活性層（窓領域）２１３のバンドギャップエネルギ
ーをレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）
２０３のバンドギャップエネルギーよりも大きくさせ
る。この時のアニール条件は温度９５０℃、昇温速度１
００℃／秒、保持時間６０秒で行った。
【００９９】前記のＲＴＡ法による２回目のアニール後
のウエハの一部を、ＰＬ法にて誘電体膜であるＳｉxＯy
（ｘ，ｙは１以上）膜２１６直下のＭＱＷ活性層（窓領
域）２１３とレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活
性領域）２０３のそれぞれのピーク波長を測定した。そ
の結果、窓領域２１３が７４５ｎｍ，活性領域２０３が
７７５ｎｍであり、窓領域２１３からの発光スペクトル
のピーク波長は、活性領域２０３からの発光スペクトル
のピーク波長よりも３０ｎｍ短波長側に波長シフトして
おり、また、ＲＴＡ法による２回目のアニール後の活性
領域２０３のＰＬのピーク波長は、前記の1回目のアニ
ール後のＰＬのピーク波長と同じであった。
【０１００】このことから、レーザ共振器端面近傍領域
の前記活性層のバンドギャップがレーザ共振器内部領域
の活性層のバンドギャップより大きく、且つ、レーザ共
振器内部領域の活性層のバンドギャップ変動が抑制され
た半導体レーザ素子が得られていることが明らかであ
る。
【０１０１】その後、レーザ共振器端面近傍領域に形成
された誘電体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜２
１６を除去し、公知のフォトリソグラフィー技術を用い
てp型ＧａＡｓ保護層２０７上に［０ １ １］又は［０
−１−１］方向に伸びたストライプ状のレジストマスク
２１７を形成し、公知のエッチング技術を用いて、ｐ型
エッチングストップ層２０５に到達するようにｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層２０７とｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッド層
２０６を［０ １ １］又は［０−１−１］方向に伸びた
約３μｍ幅のストライプ状のリッジ２１５に加工する
（図５（ｃ））。
【０１０２】次に、ｐ型ＧａＡｓ保護層２０７上に形成
されたストライプ状のレジストマスク２１７を除去し、
２回目のＭＯＣＶＤ法によって、ｐ型ＧａＡｓ保護層２
０７とｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッド層２０６からな
るリッジ２１５の側面をｎ型ＡｌxＧａyＡｓ電流ブロッ
ク層２０８（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）とｐ型Ｇ
ａＡｓ平坦化層２０９（キャリア濃度３×１０18ｃ
ｍ-3）で埋め込む（図５（ｄ））。
【０１０３】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ２１５の側面に形成されたｐ型ＧａＡｓ
平坦化層２０９、及び、リッジ２１５上に形成されたｐ
型ＧａＡｓ平坦化層２０９の幅４０μｍのストライプ状
のレーザ共振器端面近傍領域にレジストマスク２１８を
形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマス
ク２１８開口部のｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
８とｐ型ＧａＡｓ平坦化層２０９を選択的に除去する
（図５（ｅ））。
【０１０４】次に、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層２０９上に形
成されたレジストマスク２１８を除去し、３回目のＭＯ
ＣＶＤ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１０（キャリア
濃度１×１０19ｃｍ-3）を形成する（図５（ｆ））。さ
らに、上面にはｐ電極２１１、下面にはｎ電極２１２を
形成する。
【０１０５】その後、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近
傍領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器
の長さにバー状に分割する。最後にバーの両側の光出射
端面に反射膜をコーティングし、さらにチップに分割し
て、長さ８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約
２０μｍの窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作
製される。
【０１０６】前記製造方法によって得られる半導体レー
ザ素子の１回目のアニール後及びＲＴＡ法による２回目
のアニール後でのレーザ共振器内部領域のＺｎ原子の深
さ方向分布を図６に示す。
【０１０７】図６に示されたＺｎ原子の深さ方向分布
は、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）で測定した結
果であり、図６の縦軸は不純物原子濃度（ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3）、横軸はｐ型ＧａＡｓ保護層からの深さ（μ
ｍ）である。また、図６において、破線がレーザ共振器
端面近傍領域に誘電体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以
上）膜２１６を形成する工程前に実施する１回目のアニ
ール後のＺｎ原子の深さ方向分布を示しており、実線が
ＲＴＡ法による２回目のアニール後のＺｎ原子の深さ方
向分布を示している。
【０１０８】図６から判るように、１回目のアニール後
では、Ｚｎ原子がＭＱＷ活性層２０３に拡散している
が、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２０２側へのＺ
ｎ原子の拡散は見られず、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラ
ッド層２０２とＭＱＷ活性層２０３の界面近傍でＺｎ原
子がパイルアップし、ＭＱＷ活性層２０３とｐ型Ａｌx
ＧａyＡｓ第２クラッド層２０４の界面近傍でＺｎ原子
濃度が減少したＺｎ原子分布となっている。さらに、Ｒ
ＴＡ法による２回目のアニール後では、ｎ型Ａｌ xＧａy
Ａｓ第１クラッド層２０２側へのＺｎ原子の拡散は見ら
れず、ＭＱＷ活性層２０３近傍領域でのＺｎ原子分布が
平坦となっており、１回目のアニール後に見られた、ｎ
型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２０２とＭＱＷ活性層
２０３の界面でのＺｎ原子のパイルアップ、及び、ＭＱ
Ｗ活性層２０３とｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第２クラッド層２
０４の界面近傍でのＺｎ原子濃度の減少領域が無くなっ
ている。
【０１０９】本実施の形態の製造方法の１回目のアニー
ルを行うことにより、ｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第２クラッド
層２０４の界面近傍に存在するＩＩ族原子であるＺｎ原
子が主としてＭＱＷ活性層２０３へ拡散する。しかし、
ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２０２にはＳｉ原子
が存在するため、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２
０２とＭＱＷ活性層２０３の界面でＺｎ原子の拡散がス
トップし、そこで蓄積される。そのため、ＭＱＷ活性層
２０３とｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第２クラッド層２０４の界
面近傍にＩＩ族原子であるＺｎ原子の低濃度領域が形成
され、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２０２側のＭ
ＱＷ活性層２０３内にＩＩ族原子であるＺｎ原子の高濃
度領域が形成される。
【０１１０】次に、ＲＴＡ法による２回目のアニールを
行うことにより、２０４〜２０７の各層に存在するＩＩ
族原子であるＺｎ原子、及び、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１
クラッド層２０２側のＭＱＷ活性層２０３内に存在する
ＩＩ族原子であるＺｎ原子が、ＭＱＷ活性層２０３近傍
でのＩＩ族原子であるＺｎ原子の濃度勾配が無くなるよ
うに、ＭＱＷ活性層２０３とｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第２ク
ラッド層２０４の界面近傍に形成されたＩＩ族原子であ
るＺｎ原子の低濃度領域にＺｎ原子が拡散する。ｎ型Ａ
ｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２０２へのＺｎ原子の拡散
は、前述の通り、ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層２
０２にはＳｉ原子が存在するため、起こらない。
【０１１１】従って、レーザ共振器端面近傍領域に誘電
体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜２１６を形成
する工程前に、前記ＭＱＷ活性層にＩＩ族原子を拡散さ
せるアニール工程を行うことにより、ｎ型ＡｌxＧａyＡ
ｓ第１クラッド層２０２側へのＩＩ族原子であるＺｎ原
子の拡散を抑制でき、且つ、ＭＱＷ活性層２０３近傍領
域でのＩＩ族原子であるＺｎ原子の分布を均一にするこ
とが可能となるのである。
【０１１２】前記の本実施の形態の製造方法によって得
られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【０１１３】また、比較のために、前記の製造方法にお
いて、ＭＱＷ活性層にＩＩ族原子であるＺｎ原子を拡散
させるアニール工程を、レーザ共振器端面近傍領域に誘
電体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜２１６を形
成する工程後に行った場合の半導体レーザ素子の特性測
定も同時に行った。
【０１１４】その結果、本実施の形態及び前記比較用の
半導体レーザ素子のＣＷ１２０ｍＷでの発振波長（λ）
はともに７８５ｎｍ、本実施の形態及び前記比較用の半
導体レーザ素子のＣＷ１２０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏ
ｐ）は１５０ｍＡであった。
【０１１５】また、これらを７０℃１２０ｍＷの信頼性
試験を行ったところ、前記比較用の半導体レーザ素子の
平均寿命は約３０００時間であるのに対し、本実施の形
態の半導体レーザ素子では約４０００時間とさらに平均
寿命が向上した。
【０１１６】これは、本実施の形態の半導体レーザ素子
において、レーザ共振器端面近傍領域に誘電体膜である
ＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜２１６を形成する工程前
に実施する１回目のアニール工程を行うことにより、Ｉ
Ｉ族原子であるＺｎ原子をＭＱＷ活性層に拡散させるだ
けではなく、活性層近傍領域でのＩＩ族原子であるＺｎ
原子の分布が均一になり、ＭＱＷ活性層からのキャリア
のオーバーフローが抑制され、且つ、レーザ共振器内部
領域のＭＱＷ活性層の結晶性が改善された結果である。
【０１１７】本実施の形態においては、誘電体膜として
ＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜を用いたが、ＳｉxＮy，
ＳｉxＯyＮz（ｘ，ｙ，ｚは１以上）のいずれかであれ
ば、誘電体膜２１６下のｐ型ＧａＡｓ保護層２０７に空
孔原子が生成することができ、効果的にレーザ共振器端
面近傍領域の活性層をレーザ共振器内部領域の活性層
（活性領域）より実効的に禁制帯幅の広い窓領域を形成
できるので、前記と同様の効果が得られる。
【０１１８】本実施の形態においては、ＩＩ族原子とし
てＺｎ原子を用いたが、Ｂｅ，Ｍｇの何れかを用いても
上述と同様の効果が得られる。
【０１１９】本実施の形態においては、２０４〜２０７
の各層に含まれているＩＩ族原子であるＺｎ原子を、Ｍ
ＱＷ活性層に拡散させるための1回目のアニールにおい
て、Ｖ族原子であるＡｓ原子を含む雰囲気下で行った
が、Ｖ族原子であるＮ原子を含む雰囲気下で行っても、
前記と同様の効果が得られる。
【０１２０】本実施の形態においては、２０４〜２０７
の各層に含まれているＩＩ族原子であるＺｎ原子を、Ｍ
ＱＷ活性層に拡散させるための1回目のアニールにおい
て、アニール温度を７００℃で行ったが、アニール温度
が６００℃以上７５０℃以下であれば、ｎ型ＡｌxＧａy
Ａｓ第１クラッド層２０２側へのＩＩ族原子であるＺｎ
原子の拡散を抑制でき、且つ、ＭＱＷ活性層２０３近傍
領域でのＩＩ族原子であるＺｎ原子の分布を均一にする
ことが可能となり、前記と同様の効果が得られる。
【０１２１】本実施の形態においては、ＡｌxＧａyＡｓ
系半導体レーザに関して記載したが、ＡｌxＧａyＩｎz
Ｐ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下）系半導体レーザであっ
ても、同様の効果が得られる。
【０１２２】＜第３実施の形態＞本実施の形態において
は、前記第１実施の形態に記載の半導体レーザ素子にお
けるＭＱＷ活性層１０３でのＩＩ族原子の不純物原子濃
度について検討する。
【０１２３】前記第１実施の形態に記載の半導体レーザ
素子において、ＭＱＷ活性層１０３のＩＩ族原子である
Ｚｎ原子濃度が１×１０17ｃｍ-3，２×１０17ｃｍ-3，
３×１０17ｃｍ-3，５×１０17ｃｍ-3，８×１０17ｃｍ
-3，１×１０18ｃｍ-3，２×１０18ｃｍ-3，３×１０18
ｃｍ-3である８種類の半導体レーザ素子を作製した。
【０１２４】図７にＭＱＷ活性層のウェル層でのＺｎ原
子濃度とＣＷ１２０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）の関係
について示す。
【０１２５】図７から判るように、ＭＱＷ活性層のウェ
ル層でのＺｎ原子濃度が２×１０17ｃｍ-3以下または２
×１０18ｃｍ-3以上では、駆動電流が２００ｍＡ以上と
なっている。ＭＱＷ活性層１０３のウェル層でのＺｎ原
子濃度が２×１０17ｃｍ-3以下では、ＲＴＡ法によるア
ニールによって、１０４〜１０７の各層に存在するＩＩ
族原子であるＺｎ原子がｎ型ＡｌxＧａyＡｓ（ｘ，ｙは
０以上１以下；以下省略）第１クラッド層１０２側へ拡
散することにより、ｐ−ｎ接合位置がｎ型Ａｌ xＧａyＡ
ｓ第１クラッド層１０２側へ移動し、その結果、キャリ
アのオーバーフローが発生しているためである。また、
Ｚｎ原子濃度が２×１０18ｃｍ-3以上では、ＲＴＡ法に
よるアニールによって、ＭＱＷ活性層１０３のウェル層
に存在するＩＩ族原子であるＺｎ原子がｎ型ＡｌxＧａy
Ａｓ第１クラッド層１０２側へ拡散することにより、ｐ
−ｎ接合位置がｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層１０
２側へ移動し、その結果、キャリアのオーバーフローが
発生しているためである。
【０１２６】従って、第１実施の形態の半導体レーザ素
子において、駆動電流が２００ｍＡ未満となるようにす
るには、ＭＱＷ活性層のウェル層のＺｎ原子濃度は、２
×１０17ｃｍ-3以上２×１０18ｃｍ-3以下にする必要が
あり、より好ましくは、素子取れ数の点で３×１０17ｃ
ｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下とすることが望ましい。
【０１２７】これにより、ＩＩ族原子の拡散によるｐ−
ｎ接合位置の第１導電型の第１クラッド層側への移動を
阻止でき、その結果、活性層からのキャリアのオーバー
フローを抑制できる。
【０１２８】本実施の形態においては、第１導電型基板
上に、第１導電型の第１クラッド層、ＩＩ族原子を含む
バリア層及びＩＩ族原子を含むウェル層が交互に積層さ
れた多重量子井戸構造をＩＩ族原子を含む光ガイド層で
挟んでなる活性層、第２導電型の第２クラッド層、第２
導電型のエッチングストップ層、第２導電型の第３クラ
ッド層、第２導電型の保護層を順次エピタキシャル成長
させ、レーザ共振器端面近傍領域の前記エピタキシャル
成長されたウエハ表面上に誘電体膜を形成し、該ウエハ
をアニールして、前記誘電体膜下に空孔を生成するとと
もに、該空孔を前記活性層に達するまで拡散させて、前
記活性層のレーザ共振器端面近傍領域のバンドギャップ
をレーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより
大きくする前記第１実施の形態に記載の半導体レーザ素
子の製造方法を用いて検討を行ったが、第１導電型基板
上に、第１導電型の第１クラッド層、バリア層及びウェ
ル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層
で挟んでなる活性層、第２導電型の第２クラッド層、第
２導電型のエッチングストップ層、第２導電型の第３ク
ラッド層、第２導電型の保護層を順次エピタキシャル成
長させ、前記エピタキシャル成長されたウエハをアニー
ルし、前記第２導電型の第２クラッド層、第２導電型の
エッチングストップ層、第２導電型の第３クラッド層、
第２導電型の保護層に存在する第２導電性を示す不純物
を活性層へ拡散させ、レーザ共振器端面近傍領域の前記
エピタキシャル成長されたウエハ表面上に誘電体膜を形
成し、該ウエハをアニールして、前記誘電体膜下に空孔
を生成するとともに、該空孔を前記活性層に達するまで
拡散させて、前記活性層のレーザ共振器端面近傍領域の
バンドギャップをレーザ共振器内部領域の活性層のバン
ドギャップより大きくする前記第２実施の形態に記載の
半導体レーザ素子の製造方法を用いても、前記と同様の
効果が得られる。
【０１２９】＜第４実施の形態＞図８は、本実施の形態
における半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
図８において、（ａ）は光出射端面を含む斜視図、
（ｂ）は図８（ａ）のＩａ−Ｉａ'線における導波路の
断面図、（ｃ）は図８（ａ）のＩｂ−Ｉｂ'線における
層厚方向の断面図である。また、３０１は［０ １ １］
又は［０−１−１］方向に１５度傾斜しているｎ型Ｇａ
Ａｓ基板、３０２はｎ型ＧａyＩｎzＰ（ｙ，ｚは０以上
１以下；以下省略）バッファ層、３０３はn型ＡｌxＧａ
yＩｎzＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）第1
クラッド層、３０４はバリア層及びウェル層が交互に積
層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなり、
且つ、前記バリア層、ウェル層、光ガイド層の各層にＩ
Ｉ族原子であるＢｅ原子が含まれている活性層（ＭＱＷ
活性層）、３０５はｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第２クラッ
ド層、３０６はｐ型エッチングストップ層、３０７は共
振器方向にリッジストライプからなるｐ型ＡｌxＧａyＩ
ｎzＰ第３クラッド層、３０８はp型ＧａyＩｎzＰ中間
層、３０９はp型ＧａＡｓ保護層、３１０はリッジスト
ライプからなるｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド層
の側面を埋め込む様に形成されたｎ型ＡｌxＩｎzＰ
（ｘ，ｚは０以上１以下；以下省略）電流ブロック層、
３１１はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、３１２はp側電
極、３１３はｎ側電極である。
【０１３０】また、３１４はレーザ共振器端面近傍のＭ
ＱＷ活性層のバンドギャップエネルギーがレーザ共振器
内部のＭＱＷ活性層３０４のバンドギャップエネルギー
よりも大きい領域（窓領域）、３１５はp型ＧａＡｓ保
護層３０９上に形成されたｎ型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロッ
ク層３１０からなる電流非注入領域、３１６はｐ型Ａｌ
xＧａyＩｎzＰ第３クラッド層３０７、p型ＧａyＩｎzＰ
中間層３０８、p型ＧａＡｓ保護層３０９からなるスト
ライプ状のリッジである。
【０１３１】次に製造方法について図９に基づいて説明
する。［０ １ １］又は［０−１−１］方向に１５度傾
斜しているｎ型ＧａＡｓ基板３０１（キャリア濃度２×
１０ 18ｃｍ-3）上に順次、分子線エピタキシー（ＭＢ
Ｅ）法にてｎ型ＧａyＩｎzＰバッファ層３０２（キャリ
ア濃度１×１０18ｃｍ-3）、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第
１クラッド層３０３（キャリア濃度１×１０18ｃ
ｍ-3）、ＩＩ族原子であるＢｅ原子が含まれているＭＱ
Ｗ活性層３０４（Ｂｅ原子濃度５×１０17ｃｍ-3）、ｐ
型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第２クラッド層３０５（キャリア
濃度１×１０18ｃｍ-3）、ｐ型エッチングストップ層３
０６、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド層３０７
（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）、p型ＧａyＩｎzＰ
中間層３０８、p型ＧａＡｓ保護層３０９（キャリア濃
度７×１０18ｃｍ-3）をエピタキシャル成長させる（図
９（ａ））。この時、３０１〜３０３の各層にはＳｉ原
子が、３０４〜３０９の各層にはＩＩ族原子であるＢｅ
原子が含まれている。
【０１３２】前記のエピタキシャル成長直後のウエハの
一部を、ＰＬ法にてＭＱＷ活性層３０４のピーク波長を
測定した結果、６４０ｎｍであり、また、比較として、
前記のエピタキシャル成長させる工程でＩＩ族原子をＭ
ＱＷ活性層３０４にドーピングしない、従来技術の半導
体レーザ素子の製造方法を用いた、エピタキシャル成長
直後のウエハの一部を、ＰＬ法にてＭＱＷ活性層３０４
のピーク波長を測定した結果、６４０ｎｍであった。こ
のことから、エピタキシャル成長させる工程でＩＩ族原
子をＭＱＷ活性層３０４にドーピングしても、ＭＱＷ活
性層３０４のピーク波長に変化が無いことが明らかであ
る。
【０１３３】次に、公知のフォトリソグラフィー技術を
用いて、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層３
０９の表面に、リッジストライプと直交する方向に幅７
６０μｍでストライプ状に、保護膜３１７としてレジス
トマスクを形成する。前記保護膜３１７は、レーザ共振
器内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層３０９に、イオン化さ
れた原子が照射されないために形成されたものである。
なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ８００μｍ
とした（図９（ｂ)）。
【０１３４】その後、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型
ＧａＡｓ保護層３０９に、イオン化された原子の照射
（イオン照射）を行う。本実施の形態においては、窒素
（Ｎ）イオンを用い、イオン照射エネルギーが１５０ｋ
ｅＶの条件下で行った。
【０１３５】次に、保護膜３１７を除去し、アニールを
行う。これにより、イオン照射が行われたレーザ共振器
端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）３１４のバンド
ギャップエネルギーをレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活
性層（活性領域）３０４のバンドギャップエネルギーよ
りも大きくさせる。この時のアニール条件は、Ｖ族原子
であるＡｓ原子を含む雰囲気下で、温度７００℃、保持
時間２時間で行った。
【０１３６】前記のアニール後のウエハの一部を、ＰＬ
法にてイオン照射が行われたレーザ共振器端面近傍領域
のＭＱＷ活性層（窓領域）３１４とレーザ共振器内部領
域のＭＱＷ活性層（活性領域）３０４のそれぞれのピー
ク波長を測定した。その結果、窓領域３１４が６１０ｎ
ｍ，活性領域３０４が６４０ｎｍであり、窓領域３１４
からの発光スペクトルのピーク波長は、活性領域３０４
からの発光スペクトルのピーク波長よりも３０ｎｍ短波
長側に波長シフトしており、また、アニール後の活性領
域３０４のＰＬのピーク波長は、前記のエピタキシャル
成長直後のＰＬのピーク波長と同じであった。
【０１３７】このことから、レーザ共振器端面近傍領域
の前記活性層のバンドギャップがレーザ共振器内部領域
の活性層のバンドギャップより大きく、且つ、レーザ共
振器内部領域の活性層のバンドギャップ変動が抑制され
た半導体レーザ素子が得られていることが明らかであ
る。
【０１３８】前記の本実施の形態の製造方法では、イオ
ン照射を行うことにより、p型ＧａＡｓ保護層３０９表
面に空孔原子が生成され、アニールを行うことにより、
該空孔原子がｎ型ＧａＡｓ基板３０１方向に拡散してい
き、ＭＱＷ活性層を無秩序化することができるので、イ
オン照射領域直下のＭＱＷ活性層３１４のバンドギャッ
プエネルギーが大きくなり、共振器内部のＭＱＷ活性層
（活性領域）３０４より実効的に禁制帯幅の広い窓領域
が形成される。
【０１３９】さらに、前記の本実施の形態の製造方法で
は、エピタキシャル成長させる工程でＩＩ族原子をＭＱ
Ｗ活性層３０４にドーピングしているので、レーザ共振
器内部領域において、エピタキシャル成長工程時及びア
ニール工程時に空孔原子が生成され、ＭＱＷ活性層へ拡
散したとしても、ＭＱＷ活性層３０４全域に存在するＩ
Ｉ族原子と空孔原子が補完し合うので、ＭＱＷ活性層の
無秩序化を抑制することが可能となり、レーザ共振器内
部領域におけるＭＱＷ活性層のバンドギャップ変動が抑
制される。
【０１４０】次に、公知のフォトリソグラフィー技術を
用いてｐ型ＧａＡｓ保護層３０９上に［０−１ １］又
は［０ １−１］方向に伸びたストライプ状のレジスト
マスク３１８を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、ｐ型エッチングストップ層３０６に到達するように
ｐ型ＧａＡｓ保護層３０９とｐ型ＧａyＩｎzＰ中間層３
０８とｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド層３０７を
［０−１１］又は［０ １−１］方向に伸びた約３μｍ
幅のストライプ状のリッジ３１６に加工する（図９
（ｃ））。
【０１４１】その後、ｐ型ＧａＡｓ保護層３０９上に形
成されたストライプ状のレジストマスク３１８を除去
し、２回目のＭＢＥ法によって、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎz
Ｐ第３クラッド層３０７、p型ＧａyＩｎzＰ中間層３０
８、p型ＧａＡｓ保護層３０９からなるリッジ３１６の
側面をｎ型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロック層３１０で埋め込
む（図９（ｄ））。
【０１４２】次に、公知のフォトリソグラフィー技術を
用いてリッジ３１６の側面に形成されたｎ型ＡｌxＩｎz
Ｐ電流ブロック層３１０、及び、リッジ３１６上に形成
されたｎ型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロック層３１０の幅４０
μｍのストライプ状のレーザ共振器端面近傍領域にレジ
ストマスク３１９を形成し、公知のエッチング技術を用
いて、レジストマスク３１９開口部のｎ型ＡｌxＩｎzＰ
電流ブロック層３１０を選択的に除去する（図９
（ｅ））。
【０１４３】リッジ３１６上に形成されたｎ型ＡｌＩｎ
Ｐ電流ブロック層３１０を除去する工程が、電流非注入
領域３１５の形成工程を兼ねるので、工程数の削減が可
能となっており、さらに、前記プロセスによって形成さ
れた電流非注入領域３１５が、窓領域３１４の直上にな
っているので、窓領域への電流注入を防ぎ、窓領域の空
孔欠陥の存在によるキャリア損失を抑えられるので、発
光に寄与しない無効電流が低減される。
【０１４４】その後、ｎ型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロック層
３１０上に形成されたレジストマスク３１９を除去し、
３回目のＭＢＥ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１１を
形成する（図９（ｆ））。さらに、上面にはｐ電極３１
２、下面にはｎ電極３１３を形成する。
【０１４５】次に、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近傍
領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の
長さにバー状に分割し、最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍ
の窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作製され
る。
【０１４６】前記の本実施の形態の製造方法によって得
られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【０１４７】また、比較のために、半導体レーザ素子の
製造方法において、エピタキシャル成長させる工程でＩ
Ｉ族原子をＭＱＷ活性層３０４にドーピングしない、従
来技術の製造方法を用いた半導体レーザ素子の特性測定
も同時に行った。
【０１４８】その結果、本実施の形態の半導体レーザ素
子のＣＷ５０ｍＷでの発振波長（λ）は６６０ｎｍ、従
来技術の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの発振波長
（λ）は６５５ｎｍ、本実施の形態の半導体レーザ素子
のＣＷ５０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）は１１０ｍＡ、
従来技術の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電
流（Ｉｏｐ）は１３０ｍＡであり、本実施の形態の半導
体レーザ素子の製造方法では、発振波長の短波長化の抑
制と駆動電流の低電流化が実現されていることが明らか
である。
【０１４９】この発振波長の短波長化の抑制は、レーザ
共振器内部領域のＭＱＷ活性層３０４への空孔原子の拡
散が低減された効果であり、この駆動電流の低電流化
は、ＭＱＷ活性層３０４でのＩＩ族原子であるＢｅ原子
濃度の増加と、レーザ共振器内部領域のｎ型ＡｌxＧａy
ＩｎzＰ第１クラッド層３０３側へのＢｅ原子の拡散が
抑制され、ＭＱＷ活性層からのキャリアのオーバーフロ
ーが抑制された効果である。
【０１５０】本実施の形態においては、ＩＩ族原子とし
てＢｅ原子を用いたが、Ｍｇ，Ｚｎの何れかを用いても
上述と同様の効果が得られる。
【０１５１】本実施の形態においては、ＩＩ族原子が含
まれているＭＱＷ活性層３０４のウェル層での不純物原
子濃度を５×１０17ｃｍ-3にしているが、３×１０17ｃ
ｍ-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲であれば、前記と
同様の効果が得られる。
【０１５２】本実施の形態においては、レーザ共振器端
面近傍領域のｐ型ＧａＡｓ保護層３０９に、Ｎイオンの
照射を行っているが、窒素（Ｎ）イオン，酸素（Ｏ）イ
オン，アルゴン（Ａｒ）イオンのいずれか一つ又は複数
のイオンの照射であれば、効果的にレーザ共振器端面近
傍領域の活性層をレーザ共振器内部領域の活性層（活性
領域）より実効的に禁制帯幅の広い窓領域を形成できる
ので、前記と同様の効果が得られる。
【０１５３】本実施の形態においては、Ｖ族原子である
Ａｓ原子を含む雰囲気下でアニールを行ったが、Ｖ族原
子であるＮ原子を含む雰囲気下で行っても、前記と同様
の効果が得られる。本実施の形態においては、アニール
温度を７００℃で行ったが、アニール温度が６００℃以
上７５０℃以下であれば、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第１
クラッド層３０３側へのＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡
散を抑制することが可能となり、前記と同様の効果が得
られる。
【０１５４】＜第５実施の形態＞本実施の形態における
製造方法について図１０に基づいて説明する。［０ １
１］又は［０−１−１］方向に１５度傾斜しているｎ型
ＧａＡｓ基板４０１（キャリア濃度２×１０18ｃｍ-3）
上に順次、ＭＢＥ法にてｎ型ＧａyＩｎzＰ（ｙ，ｚは０
以上１以下；以下省略）バッファ層４０２（キャリア濃
度１×１０18ｃｍ -3）、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ（ｘ，
ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）第１クラッド層４０
３（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）、ＭＱＷ活性層４
２０、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第２クラッド層４０５
（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）、ｐ型エッチングス
トップ層４０６、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド
層４０７（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）、p型Ｇａy
ＩｎzＰ中間層４０８、p型ＧａＡｓ保護層４０９（キャ
リア濃度７×１０18ｃｍ-3）をエピタキシャル成長させ
る（図１０（ａ））。この時、４０１〜４０３の各層に
はＳｉ原子が、４０５〜４０９の各層にはＩＩ族原子で
あるＢｅ原子が含まれているが、ＭＱＷ活性層４２０に
はＳｉ原子及びＩＩ族原子であるＢｅ原子は含まれてい
ない。
【０１５５】次に、前記ウエハの４０５〜４０９の各層
に含まれているＩＩ族原子であるＢｅ原子を、ＭＱＷ活
性層４２０に拡散させるために、1回目のアニールを実
施する。これにより、ＩＩ族原子であるＢｅ原子を含む
ＭＱＷ活性層４０４が形成される。この時のアニール条
件は、Ｖ族原子であるＡｓ原子を含む雰囲気下で、温度
７００℃、保持時間２時間で行った。
【０１５６】前記１回目のアニール後のウエハの一部
を、ＳＩＭＳにて不純物原子濃度測定を行った結果、Ｍ
ＱＷ活性層４０４のウェル層でのＢｅ原子濃度は５×１
０17ｃｍ-3であった。
【０１５７】また、前記１回目のアニール後のウエハの
一部を、ＰＬ法にてＭＱＷ活性層４０４のピーク波長を
測定した結果、６４０ｎｍであり、比較として、前記の
エピタキシャル成長直後のウエハの一部を、ＰＬ法にて
ＭＱＷ活性層４２０のピーク波長を測定した結果、６４
０ｎｍであった。このことから、前記アニールを行って
も、ＭＱＷ活性層のピーク波長に変化が無いことが明ら
かである。
【０１５８】次に、公知のフォトリソグラフィー技術を
用いて、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層４
０９の表面に、リッジストライプと直交する方向に幅７
６０μｍストライプ状に、保護膜４１７としてレジスト
マスクを形成する。前記保護膜４１７は、レーザ共振器
内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層４０９に、イオン化され
た原子が照射されないために形成されたものである。な
お、ストライプのピッチは共振器長と同じ８００μｍと
した（図１０（ｂ)）。
【０１５９】その後、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型
ＧａＡｓ保護層４０９に、イオン化された原子の照射
（イオン照射）を行う。本実施の形態においては、アル
ゴン（Ａｒ）イオンを用い、イオン照射エネルギーが１
０ｋｅＶの条件下で行った。
【０１６０】次に、保護膜４１７を除去し、ＲＴＡ法に
よる２回目のアニールを行う。これにより、イオン照射
が行われたレーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層
（窓領域）４１４のバンドギャップエネルギーをレーザ
共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）４０４のバ
ンドギャップエネルギーよりも大きくさせる。この時の
アニール条件は温度９５０℃、昇温速度１００℃／秒、
保持時間６０秒で行った。
【０１６１】前記のＲＴＡ法による２回目のアニール後
のウエハの一部を、ＰＬ法にてイオン照射が行われたレ
ーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）４１
４とレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）
４０４のそれぞれのピーク波長を測定した。その結果、
窓領域４１４が６００ｎｍ，活性領域４０４が６４０ｎ
ｍであり、窓領域４１４からの発光スペクトルのピーク
波長は、活性領域４０４からの発光スペクトルのピーク
波長よりも４０ｎｍ短波長側に波長シフトしており、ま
た、ＲＴＡ法による２回目のアニール後の活性領域４０
４のＰＬのピーク波長は、前記の1回目のアニール後の
ＰＬのピーク波長と同じであった。
【０１６２】このことから、レーザ共振器端面近傍領域
の前記活性層のバンドギャップがレーザ共振器内部領域
の活性層のバンドギャップより大きく、且つ、レーザ共
振器内部領域の活性層のバンドギャップ変動が抑制され
た半導体レーザ素子が得られていることが明らかであ
る。
【０１６３】さらに、前記のＲＴＡ法による２回目のア
ニール後のウエハの一部を用い、レーザ共振器内部領域
のＢｅ原子の深さ方向分布のＳＩＭＳ測定を行った。そ
の結果、ｎ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第１クラッド層４０
３へのＢｅ原子の拡散は見られず、ＭＱＷ活性層４０４
近傍領域でのＢｅ原子分布が平坦となっていた。
【０１６４】次に、公知のフォトリソグラフィー技術を
用いて、ｐ型ＧａＡｓ保護層４０９上に［０−１ １］
又は［０ １−１］方向に伸びたストライプ状のレジス
トマスク４１８を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、ｐ型エッチングストップ層４０６に到達するように
ｐ型ＧａＡｓ保護層４０９とｐ型ＧａyＩｎzＰ中間層４
０８とｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド層４０７を
［０−１ １］又は［０１−１］方向に伸びた約３μｍ
幅のストライプ状のリッジ４１６に加工する（図１０
（ｃ））。
【０１６５】その後、ｐ型ＧａＡｓ保護層４０９上に形
成されたストライプ状のレジストマスク４１８を除去
し、２回目のＭＢＥ法によって、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎ
ｚＰ第３クラッド層４０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層
４０８、p型ＧａＡｓ保護層４０９からなるリッジ４１
６の側面をｎ型ＡｌxＩｎzＰ（ｘ，ｚは０以上１以下；
以下省略）電流ブロック層４１０で埋め込む（図１０
（ｄ））。
【０１６６】次に、公知のフォトリソグラフィー技術を
用いて、リッジ４１６の側面に形成されたｎ型ＡｌxＩ
ｎzＰ電流ブロック層４１０、及び、リッジ４１６上に
形成されたｎ型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロック層４１０の幅
４０μｍのストライプ状のレーザ共振器端面近傍領域に
レジストマスク４１９を形成し、公知のエッチング技術
を用いて、レジストマスク４１９開口部のｎ型ＡｌxＩ
ｎzＰ電流ブロック層４１０を選択的に除去する（図１
０（ｅ））。
【０１６７】次に、ｎ型ＡｌＩｎＰ電流ブロック層４１
０上に形成されたレジストマスク４１９を除去し、３回
目のＭＢＥ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層４１１を形成
する（図１０（ｆ））。さらに、上面にはｐ電極４１
２、下面にはｎ電極４１３を形成する。
【０１６８】次に、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近傍
領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の
長さにバー状に分割し、最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍ
の窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作製され
る。
【０１６９】前記の本実施の形態の製造方法によって得
られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【０１７０】また、比較のために、前記の第４実施の形
態の製造方法を用いた半導体レーザ素子の特性測定も同
時に行った。
【０１７１】その結果、本実施の形態及び前記第４実施
の形態の半導体レーザ素子の最大光出力は１００ｍＷ以
上の光出力においてもＣＯＤフリーであり、また、これ
らを７０℃５０ｍＷの信頼性試験を行ったところ、前記
第４実施の形態の半導体レーザ素子の平均寿命は約２０
００時間であるのに対し、本実施の形態の半導体レーザ
素子では約３０００時間とさらに平均寿命が向上した。
【０１７２】これは、本実施の形態の半導体レーザ素子
において、レーザ共振器端面近傍領域にイオン照射する
工程前に実施する１回目のアニール工程を行うことによ
り、活性層近傍領域でのＩＩ族原子であるＢｅ原子の分
布が均一になり、ＭＱＷ活性層からのキャリアのオーバ
ーフローが抑制され、且つ、レーザ共振器内部領域のＭ
ＱＷ活性層の結晶性が改善された結果である。
【０１７３】本実施の形態においては、ＩＩ族原子とし
てＢｅ原子を用いたが、Ｍｇ，Ｚｎの何れかを用いても
上述と同様の効果が得られる。
【０１７４】本実施の形態においては、前記４０５〜４
０９の各層に含まれているＩＩ族原子であるＢｅ原子を
ＭＱＷ活性層に拡散させる１回目のアニール工程によっ
て、ＭＱＷ活性層４０４のウェル層でのＢｅ原子濃度が
５×１０17ｃｍ-3となっているが、３×１０17ｃｍ-3以
上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲であれば、前記と同様の
効果が得られる。
【０１７５】本実施の形態においては、レーザ共振器端
面近傍領域のｐ型ＧａＡｓ保護層３０９に、Ａｒイオン
の照射を行っているが、窒素（Ｎ）イオン，酸素（Ｏ）
イオン，アルゴン（Ａｒ）イオンのいずれか一つ又は複
数のイオンの照射であれば、効果的にレーザ共振器端面
近傍領域の活性層をレーザ共振器内部領域の活性層（活
性領域）より実効的に禁制帯幅の広い窓領域を形成でき
るので、前記と同様の効果が得られる。
【０１７６】本実施の形態においては、前記４０５〜４
０９の各層に含まれているＩＩ族原子であるＢｅ原子を
ＭＱＷ活性層に拡散させる１回目のアニール工程におい
て、Ｖ族原子であるＡｓ原子を含む雰囲気下でアニール
を行ったが、Ｖ族原子であるＮ原子を含む雰囲気下で行
っても、前記と同様の効果が得られる。
【０１７７】本実施の形態においては、前記４０５〜４
０９の各層に含まれているＩＩ族原子であるＢｅ原子を
ＭＱＷ活性層４０４に拡散させる１回目のアニール工程
において、アニール温度を７００℃で行ったが、アニー
ル温度が６００℃以上７５０℃以下であれば、ｎ型Ａｌ
xＧａyＩｎzＰ第１クラッド層３０３側へのＩＩ族原子
であるＢｅ原子の拡散を抑制することが可能となり、前
記と同様の効果が得られる。
【０１７８】＜第６実施の形態＞本実施の形態において
は、前記第４実施の形態に記載の半導体レーザ素子の製
造方法において、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ
保護層にイオン化された原子が照射されないように、誘
電体膜を保護膜として用いた場合について、図１１に基
づいて説明する。
【０１７９】［０ １ １］又は［０−１−１］方向に１
５度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板５０１（キャリア濃
度２×１０18ｃｍ-3）上に順次、ＭＢＥ法にてｎ型Ｇａ
yＩｎzＰ（ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）バッファ
層５０２（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）、ｎ型Ａｌ
xＧａyＩｎzＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下；以下省
略）第１クラッド層５０３（キャリア濃度１×１０18ｃ
ｍ-3）、ＩＩ族原子であるＢｅ原子が含まれているＭＱ
Ｗ活性層５０４（Ｂｅ原子濃度５×１０17ｃｍ -3）、ｐ
型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第２クラッド層５０５（キャリア
濃度１×１０18ｃｍ-3）、ｐ型エッチングストップ層５
０６、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド層５０７
（キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3）、p型ＧａyＩｎzＰ
中間層５０８、p型ＧａＡｓ保護層５０９（キャリア濃
度７×１０18ｃｍ-3）をエピタキシャル成長させる（図
１１（ａ））。
【０１８０】この時、５０１〜５０３の各層にはＳｉ原
子が、５０４〜５０９の各層にはＩＩ族原子であるＢｅ
原子が含まれている。
【０１８１】次に、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡ
ｓ保護層５０９の表面に、プラズマＣＶＤ法とフォトリ
ソグラフィー法によって、リッジストライプと直交する
方向に幅７６０μｍストライプ状に、誘電体膜であるＳ
ｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜５１７を形成する。前記誘
電体膜５１７は、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ
保護層５０９に、イオン化された原子が照射されないた
めに形成されたものである。なお、ストライプのピッチ
は共振器長と同じ８００μｍとした（図１１（ｂ)）。
【０１８２】その後、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型
ＧａＡｓ保護層５０９に、イオン化された原子の照射
（イオン照射）を行う。本実施の形態においては、アル
ゴン（Ａｒ）イオンと酸素（Ｏ）イオンを同時に照射
し、イオン照射エネルギーが１０ｋｅＶの条件下で行っ
た。
【０１８３】次に、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡ
ｓ保護層５０９上に形成されている誘電体膜であるＳｉ
xＯy（ｘ，ｙは１以上）膜５１７を除去せずに、アニー
ルを行う。これにより、イオン照射が行われたレーザ共
振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）５１４のバ
ンドギャップエネルギーをレーザ共振器内部領域のＭＱ
Ｗ活性層（活性領域）５０４のバンドギャップエネルギ
ーよりも大きくさせる。この時のアニール条件は、Ｖ族
原子であるＡｓ原子を含む雰囲気下で、温度７００℃、
保持時間２時間で行った。
【０１８４】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いて、ｐ型ＧａＡｓ保護層５０９及び誘電体膜であ
るＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜５１７上に［０−１
１］又は［０ １−１］方向に伸びたストライプ状のレ
ジストマスク５１８を形成し、公知のエッチング技術を
用いて、ｐ型エッチングストップ層５０６に到達するよ
うに、レーザ共振器内部領域の誘電体膜であるＳｉxＯy
（ｘ，ｙは１以上）膜５１７とｐ型ＧａＡｓ保護層５０
９とｐ型ＧａyＩｎzＰ中間層５０８とｐ型Ａｌ xＧａyＩ
ｎzＰ第３クラッド層５０７を［０−１ １］又は［０
１−１］方向に伸びた約３μｍ幅のストライプ状のリッ
ジ５１６に加工する（図１１（ｃ））。次に、ｐ型Ｇａ
Ａｓ保護層５０９及び誘電体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙ
は１以上）膜５１７上に形成されたストライプ状のレジ
ストマスク５１８を除去し、２回目のＭＢＥ法によっ
て、ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３クラッド層５０７、p型
Ｇａ ｙＩｎｚＰ中間層５０８、p型ＧａＡｓ保護層５０
９からなるリッジ５１６の側面をｎ型ＡｌxＩｎzＰ
（ｘ，ｚは０以上１以下；以下省略）電流ブロック層５
１０で埋め込む（図１１（ｄ））。この時、リッジ５１
６上の誘電体膜であるＳｉ xＯy（ｘ，ｙは１以上）膜５
１７の表面には、ＡｌxＩｎzＰ多結晶５２０が成長す
る。
【０１８５】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いて、リッジ５１６の側面に形成されたｎ型Ａｌx
ＩｎzＰ電流ブロック層５１０、及び、リッジ５１６の
ｐ型ＧａＡｓ保護層５０９上に形成されたｎ型ＡｌxＩ
ｎzＰ電流ブロック層５１０の幅４０μｍのストライプ
状のレーザ共振器端面近傍領域にレジストマスク５１９
を形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマ
スク５１９開口部のＡｌxＩｎzＰ多結晶５２０を選択的
に除去する（図１１（ｅ））。
【０１８６】レジストマスク５１９開口部に形成される
ＡｌxＩｎzＰ膜は、誘電体膜であるＳｉxＯy（ｘ，ｙは
１以上）膜５１７の上に形成されるので、前記の通り、
Ａｌ xＩｎzＰ多結晶５２０となっており、公知のエッチ
ング技術を用いることにより容易に除去することが出来
る。また、レジストマスク５１９開口部のＡｌxＩｎzＰ
多結晶５２０を選択的に除去する工程が、電流非注入領
域５１５の形成工程を兼ねるので、工程数の削減が可能
となっており、さらに、前記プロセスによって形成され
た電流非注入領域５１５は、窓領域５１４の直上になっ
ているので、位置ずれによる特性不良が低減される。
【０１８７】次に、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡ
ｓ保護層５０９上に形成されている誘電体膜であるＳｉ
xＯy（ｘ，ｙは１以上）膜５１７を除去し、その後、ｎ
型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロック層５１０上に形成されたレ
ジストマスク５１９を除去し、３回目のＭＢＥ法でｐ型
ＧａＡｓコンタクト層５１１を形成する（図１１
（ｆ））。さらに、上面にはｐ電極５１２、下面にはｎ
電極５１３を形成する。
【０１８８】次に、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近傍
領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の
長さにバー状に分割し、最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍ
の窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作製され
る。
【０１８９】前記の本実施の形態の製造方法によって得
られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【０１９０】また、比較のために、前記の第４実施の形
態の製造方法を用いた半導体レーザ素子の特性測定も同
時に行った。
【０１９１】その結果、本実施の形態及び前記第４実施
の形態の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの発振波長
（λ）はともに６６０ｎｍ、本実施の形態の半導体レー
ザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電圧（Ｖｏｐ）は２．０
Ｖ、前記第４実施の形態の半導体レーザ素子のＣＷ５０
ｍＷでの駆動電圧（Ｖｏｐ）は２．５Ｖであり、本実施
の形態の半導体レーザ素子の製造方法では、更なる駆動
電圧の低電圧化が実現されていることが明らかである。
【０１９２】本実施の形態においては、ＩＩ族原子とし
てＢｅ原子を用いたが、Ｍｇ，Ｚｎのいずれかであれ
ば、前記と同様の効果が得られる。
【０１９３】本実施の形態においては、ＩＩ族原子が含
まれているＭＱＷ活性層５０４のウェル層でのＢｅ原子
濃度を５×１０17ｃｍ-3にしているが、３×１０17ｃｍ
-3以上１×１０18ｃｍ-3以下の範囲であれば、前記と同
様の効果が得られる。
【０１９４】本実施の形態においては、誘電体膜として
ＳｉxＯy（ｘ，ｙは１以上）膜を用いたが、ＡｌxＯy，
ＳｉxＮy，ＳｉxＯyＮz（ｘ，ｙ，ｚは１以上）のいず
れかであれば、前記と同様の効果が得られる。
【０１９５】本実施の形態においては、レーザ共振器端
面近傍領域のｐ型ＧａＡｓ保護層５０９に、Ａｒイオン
とＯイオンの同時照射を行っているが、窒素（Ｎ）イオ
ン，酸素（Ｏ）イオン，アルゴン（Ａｒ）イオンのいず
れか一つ又は複数のイオンの照射であれば、効果的にレ
ーザ共振器端面近傍領域の活性層をレーザ共振器内部領
域の活性層（活性領域）より実効的に禁制帯幅の広い窓
領域を形成できるので、前記と同様の効果が得られる。
【０１９６】本実施の形態においては、Ｖ族原子である
Ａｓ原子を含む雰囲気下でアニールを行ったが、Ｖ族原
子であるＮ原子を含む雰囲気下で行っても、前記と同様
の効果が得られる。本実施の形態においては、アニール
温度を７００℃で行ったが、アニール温度が６００℃以
上７５０℃以下であれば、ｎ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第１
クラッド層５０３側へのＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡
散を抑制することが可能となり、前記と同様の効果が得
られる。
【０１９７】本実施の形態においては、第１導電型基板
上に、第１導電型の第１クラッド層、ＩＩ族原子を含む
バリア層及びＩＩ族原子を含むウェル層が交互に積層さ
れた多重量子井戸構造をＩＩ族原子を含む光ガイド層で
挟んでなる活性層、第２導電型の第２クラッド層、第２
導電型のエッチングストップ層、第２導電型の第３クラ
ッド層、第２導電型の保護層を順次エピタキシャル成長
させ、レーザ共振器端面近傍領域の前記エピタキシャル
成長させたウエハ表面上にイオン化された原子を照射
し、該ウエハをアニールして、前記活性層のレーザ共振
器端面近傍領域のバンドギャップをレーザ共振器内部領
域の活性層のバンドギャップより大きくする前記第４実
施の形態に記載の半導体レーザ素子の製造方法を用いて
検討を行ったが、第１導電型基板上に、第１導電型の第
１クラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層され
た多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、
第２導電型の第２クラッド層、第２導電型のエッチング
ストップ層、第２導電型の第３クラッド層、第２導電型
の保護層を順次エピタキシャル成長させ、前記ウエハを
アニールし、前記第２導電型の第２クラッド層、第２導
電型のエッチングストップ層、第２導電型の第３クラッ
ド層、第２導電型の保護層に存在する第２導電性を示す
不純物を活性層へ拡散させ、レーザ共振器端面近傍領域
の前記エピタキシャル成長させたウエハ表面上にイオン
化された原子を照射し、該ウエハをアニールして、前記
活性層のレーザ共振器端面近傍領域のバンドギャップを
レーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより大
きくする前記第５実施の形態に記載の半導体レーザ素子
の製造方法を用いても、前記と同様の効果が得られる。
【０１９８】
【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体レーザ素子は、光出射端面近傍領域における量子
井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長
が、内部領域における量子井戸活性層のフォトルミネッ
センス発光光のピーク波長よりも小さいので、前記光出
射端面近傍領域における量子井戸活性層のフォトルミネ
ッセンス発光光のピーク波長を前記内部領域のピーク波
長よりも小さくする工程において、前記内部領域のクラ
ッド層表面に少量だけ生成された空孔原子が前記内部領
域における量子井戸活性層へ拡散することになる。
【０１９９】ところが、前記量子井戸活性層のウエル層
とバリア層の各層にはII族原子が含まれているので、前
記拡散した空孔原子は前記量子井戸活性層内に存在する
II族原子と補完し合う。そのために、前記内部領域にお
ける量子井戸活性層のバンドギャップの変動を抑制し、
結晶性の劣化を抑制することができるのである。
【０２００】さらに、前記光出射端面近傍領域における
量子井戸活性層においては、レーザ光の吸収が無い窓領
域が形成されることによって、前記光出射端面近傍領域
における量子井戸活性層でのＣＯＤを抑制できる。した
がって、高出力時の駆動電流を低減でき、高出力駆動に
おける長期信頼性に優れたＣＯＤフリーの半導体レーザ
素子を得ることができるのである。
【０２０１】また、１実施例の半導体レーザ素子は、前
記II族原子を、前記量子井戸活性層を挟む２層のクラッ
ド層に含まれた不純物原子と同一としたので、アニール
等による前記クラッド層からの拡散によって、前記量子
井戸活性層のウエル層とバリア層の各層に前記II族原子
を供給することが可能になる。
【０２０２】また、１実施例の半導体レーザ素子は、前
記ウエル層に含まれるII族原子の濃度を、３×１０17ｃ
ｍ-3以上且つ１×１０18ｃｍ-3以下としたので、前記II
族原子の拡散によって、前記半導体基板側から量子井戸
活性層を挟むクラッド層側へのｐ‐ｎ接合位置の移動を
阻止できる。したがって、前記量子井戸活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制することができ、高出力
時におけ駆動電流を低減できる半導体レーザ素子を得る
ことができる。
【０２０３】また、１実施例の半導体レーザ素子は、前
記量子井戸活性層を前記半導体基板側から挟む第１のク
ラッド層にはＳｉ原子を含んでいるので、III族原子位
置に存在し易いII族原子が前記第１のクラッド層側へ拡
散することを抑制できる。したがって、高出力時の駆動
電流を低減して、高出力駆動における長期信頼性に優れ
た半導体レーザ素子を得ることができる。
【０２０４】また、１実施例の発明の半導体レーザ素子
は、共振方向に延在して前記量子井戸活性層を前記半導
体基板側とは反対側から挟む第２のクラッド層に形成さ
れたリッジ状ストライプ構造の上方における光出射端面
近傍領域に、選択的に電流非注入領域が形成されている
ので、前記窓領域への電流注入を防ぐことができる。し
たがって、前記窓領域における空孔欠陥の存在によるキ
ャリア損失を抑えることができ、発光に寄与しない無効
電流を低減することができる。その結果、高出力時の駆
動電流を低減し、高出力駆動時における長期信頼性に優
れた半導体レーザ素子を得ることができるのである。
【０２０５】また、１実施例の半導体レーザ素子は、前
記II族原子を、亜鉛原子,ベリリュウム原子およびマグ
ネシウム原子の何れか一つとしたので、前記内部領域に
生成されて量子井戸活性層へ拡散する空孔原子と前記II
族原子と間の補完を効果的に行うことができる。
【０２０６】また、第２の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に第１導電型クラ
ッド層,II族原子を含むウエル層とバリア層とから成る
量子井戸活性層および第２導電型クラッド層を含む積層
構造物を成長させ、前記積層構造物上における光出射端
面近傍領域に選択的に誘電体膜を形成し、アニールによ
って、前記誘電体膜形成領域下方における前記量子井戸
活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長を誘
電体膜非形成領域下方よりも小さくするので、前記アニ
ールの際に前記内部領域における積層構造物の表面に少
量生成されて量子井戸活性層へ拡散する空孔原子が、前
記量子井戸活性層に含まれているII族原子と補完し合
い、前記内部領域における量子井戸活性層のバンドギャ
ップの変動を抑制することができる。
【０２０７】その際に、前記アニール前の時点で既にII
族原子が含まれている前記量子井戸活性層近傍のII族原
子の濃度勾配は小さく、そのため前記アニールによって
量子井戸活性層へII族原子が拡散されるのを抑制するこ
とができる。したがって、前記内部領域の量子井戸活性
層でのII族原子濃度の増加を抑制して、前記内部領域の
量子井戸活性層における結晶性劣化を抑制することがで
きる。
【０２０８】さらに、上述のごとく前記アニールによる
量子井戸活性層におけるII族原子濃度の増加がないた
め、前記アニールによる量子井戸活性層から第１導電型
クラッド層側へのII族原子の拡散をも抑制することがで
き、高出力駆動時における前記量子井戸活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制することができる。
【０２０９】さらに、前記誘電体膜直下における前記積
層構造物表面から構成原子が前記誘電体膜中に吸上げら
れるため、前記積層構造物内部に空孔原子が生成され
て、前記空孔原子の量子井戸活性層への拡散を促進する
ことができる。その結果、高出力時の駆動電流を低減で
き、高出力駆動時における長期信頼性に優れたＣＯＤフ
リーである半導体レーザ素子を歩留まり良く得ることが
できる。
【０２１０】また、第３の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に第１導電型クラ
ッド層,ウエル層とバリア層とから成る量子井戸活性層
及びII族原子を含む第２導電型クラッド層を含む積層構
造物を成長させ、アニールによって前記第２導電型クラ
ッド層のII族原子を前記量子井戸活性層に拡散させ、前
記積層構造物上における光出射端面近傍領域に選択的に
誘電体膜を形成し、アニールによって、前記誘電体膜形
成領域下方における前記量子井戸活性層のフォトルミネ
ッセンス発光光のピーク波長を誘電体膜非形成領域下方
よりも小さくするので、前記アニールの際に前記内部領
域における積層構造物の表面に少量生成されて量子井戸
活性層へ拡散する空孔原子が、前記量子井戸活性層に含
まれているII族原子と補完し合い、前記内部領域におけ
る量子井戸活性層のバンドギャップの変動を抑制するこ
とができる。
【０２１１】さらに、２回のアニールを行うことができ
るので、前記量子井戸活性層近傍領域でのII族原子分布
を均一にできる。したがって、前記アニールによる量子
井戸活性層へのII族原子の拡散と、それに伴う前記量子
井戸活性層から第１導電型クラッド層側へのII族原子の
拡散とを抑制でき、高出力駆動時における前記量子井戸
活性層からのキャリアのオーバーフローを抑制すること
ができる。
【０２１２】さらに、前記誘電体膜直下の積層構造物表
面から構成原子が誘電体膜中に吸上げられるため、前記
積層構造物内部に空孔原子が生成されて、前記空孔原子
の量子井戸活性層への拡散を促進することができる。そ
の結果、高出力時の駆動電流を低減でき、高出力駆動時
における長期信頼性に優れたＣＯＤフリーである半導体
レーザ素子を歩留まり良く得ることができるのである。
【０２１３】さらに、前記第２導電型クラッド層のII族
原子を前記量子井戸活性層に拡散させるアニールは、前
記積層構造物上における光出射端面近傍領域に誘電体膜
を形成する前に行われる。したがって、前記II族原子が
量子井戸活性層に拡散されるだけではなく、前記内部領
域の量子井戸活性層における結晶性を改善することがで
きる。その結果、高出力駆動における長期信頼性に優れ
た半導体レーザ素子を得ることができるのである。
【０２１４】また、第４の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に第１導電型クラ
ッド層,II族原子を含むウエル層とバリア層とから成る
量子井戸活性層および第２導電型クラッド層を含む積層
構造物を成長させ、前記積層構造物における光出射端面
近傍領域にイオン化された原子を選択的に照射し、アニ
ールによって、前記イオン化原子照射領域下方における
前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピ
ーク波長をイオン化原子非照射領域下方よりも小さくす
るので、前記アニールの際に前記内部領域における積層
構造物の表面に少量生成されて量子井戸活性層へ拡散す
る空孔原子が、前記量子井戸活性層に含まれているII族
原子と補完し合い、前記内部領域における量子井戸活性
層のバンドギャップの変動を抑制することができる。
【０２１５】その際に、前記アニール前の時点で既にII
族原子が含まれている前記量子井戸活性層近傍のII族原
子の濃度勾配は小さく、そのため前記アニールによって
量子井戸活性層へII族原子が拡散されるのを抑制するこ
とができる。したがって、前記内部領域の量子井戸活性
層でのII族原子濃度の増加を抑制して、前記内部領域の
量子井戸活性層における結晶性劣化を抑制することがで
きる。
【０２１６】さらに、上述のごとく前記アニールによる
量子井戸活性層におけるII族原子濃度の増加がないた
め、前記アニールによる量子井戸活性層から第１導電型
クラッド層側へのII族原子の拡散をも抑制することがで
き、高出力駆動時における前記量子井戸活性層からのキ
ャリアのオーバーフローを抑制することができる。
【０２１７】さらに、前記積層構造物上における光出射
端面近傍領域にイオン照射を行うことによって積層構造
物表面に空孔原子が生成され、アニールによって前記空
孔原子の量子井戸活性層への拡散を促進することができ
る。その結果、高出力時の駆動電流を低減でき、高出力
駆動時における長期信頼性に優れたＣＯＤフリーである
半導体レーザ素子を歩留まり良く得ることができる。
【０２１８】また、第５の発明の半導体レーザ素子の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に第１導電型クラ
ッド層,ウエル層とバリア層とから成る量子井戸活性層
およびII族原子を含む第２導電型クラッド層を含む積層
構造物を成長させ、アニールによって前記第２導電型ク
ラッド層のII族原子を前記量子井戸活性層に拡散させ、
前記積層構造物における光出射端面近傍領域にイオン化
された原子を選択的に照射し、アニールによって、前記
イオン化原子照射領域下方における前記量子井戸活性層
のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長をイオン化
原子非照射領域下方よりも小さくするので、前記アニー
ルの際に前記内部領域における積層構造物の表面に少量
生成されて量子井戸活性層へ拡散する空孔原子が、前記
量子井戸活性層に含まれているII族原子と補完し合い、
前記内部領域における量子井戸活性層のバンドギャップ
の変動を抑制することができる。
【０２１９】さらに、２回のアニールを行うことがで
き、前記量子井戸活性層近傍領域でのII族原子分布を均
一にできる。したがって、前記アニールによる量子井戸
活性層へのII族原子の拡散と、それに伴う前記量子井戸
活性層から第１導電型クラッド層側へのII族原子の拡散
とを抑制でき、高出力駆動時における前記量子井戸活性
層からのキャリアのオーバーフローを抑制することがで
きる。
【０２２０】さらに、前記積層構造物上における光出射
端面近傍領域にイオン照射を行うことによって積層構造
物表面に空孔原子が生成され、アニールによって前記空
孔原子の量子井戸活性層への拡散を促進することができ
る。その結果、高出力時の駆動電流を低減でき、高出力
駆動時における長期信頼性に優れたＣＯＤフリーである
半導体レーザ素子を歩留まり良く得ることができる。
【０２２１】さらに、前記第２導電型クラッド層のII族
原子を前記量子井戸活性層に拡散させるアニールは、前
記積層構造物上における光出射端面近傍領域にイオン化
された原子を照射して前記空孔原子が生成される前に行
われる。したがって、前記II族原子が量子井戸活性層に
拡散されるだけではなく、前記内部領域の量子井戸活性
層における結晶性を改善することができる。その結果、
高出力駆動時における長期信頼性に優れた半導体レーザ
素子を得ることができるのである。
【０２２２】また、１実施例の半導体レーザ素子の製造
方法は、前記積層構造物における光出射端面近傍領域に
前記イオン化された原子を選択的に照射する際に、マス
クとして誘電体膜を用いるので、前記内部領域へのイオ
ン化された原子の照射を防止して、前記内部領域の積層
構造物表面に空孔原子が生成されるのを効果的に抑制す
ることができる。したがって、前記マスクとしてレジス
トを用いる場合よりも駆動電圧の低電圧化を図ることが
できる。
【０２２３】また、１実施例の半導体レーザ素子の製造
方法は、前記イオン化される原子としてアルゴン,酸素,
窒素のうちの少なくとも１つを用いるので、前記光出射
端面近傍領域における積層構造物表面に空孔原子を効果
的に生成でき、前記アニールによる量子井戸活性層への
拡散を促進できる。したがって、前記イオン化原子照射
領域下方における量子井戸活性層の無秩序化をより促進
して、フォトルミネッセンス発光光のピーク波長をイオ
ン化原子非照射領域下方における量子井戸活性層のより
も実効的に小さくできるのである。
【０２２４】また、１実施例の半導体レーザ素子の製造
方法は、前記II族原子を、亜鉛原子,ベリリュウム原子
およびマグネシウム原子の何れか一つとしたので、前記
内部領域のクラッド層に生成されて量子井戸活性層へ拡
散する空孔原子と前記II族原子と間の補完を効果的に行
うことができる。
【０２２５】前記第２の発明〜第５の発明の半導体レー
ザ素子の製造方法は、更に以下のような工程と組み合せ
ることによって、更なる高性能な半導体レーザ素子を構
成することが可能になる。
【０２２６】すなわち、前記第１導電型の半導体基板上
に前記積層構造物を成長させた後、第２導電型のエッチ
ングストップ層、第２導電型の第３のクラッド層、第２
導電型の保護層を更に成長させる工程を備えて、前記誘
電体膜は前記第２導電型の保護膜の上に形成することに
よって、ウエハ表面から前記量子井戸活性層までの距離
が長くなり、前記内部領域の量子井戸活性層へ拡散する
空孔原子量を減少できる。したがって、前記内部領域の
量子井戸活性層のバンドギャップの変動を抑制し且つ結
晶性劣化を抑制して、高出力駆動における長期信頼性に
優れた半導体レーザ素子を歩留まり良く得ることができ
る。
【０２２７】また、前記第２導電型のエッチングストッ
プ層、第２導電型の第３のクラッド層、第２導電型の保
護層を更に形成する半導体レーザ素子の製造方法におい
て、ウエハをアニールして、前記量子井戸活性層におけ
る光出射端面近傍領域のバンドギャップを前記内部領域
の量子井戸活性層のバンドギャップより大きくする工程
の後に、前記第２導電型のエッチングストップ層、第２
導電型の第３のクラッド層、第２導電型の保護層、誘電
体膜にリッジ状のストライプを形成する工程と、前記リ
ッジ状ストライプの両側および前記リッジ状ストライプ
の上側に第１導電型の電流狭窄層(電流ブロック層)を成
長させる工程と、前記第１導電型の電流狭窄層を成長さ
せる工程の後、前記リッジ状ストライプ上における前記
内部領域に形成された第１導電型の電流狭窄層を除去し
て光出射端面近傍領域に電流非注入領域を形成する工程
を更に備えることによって、前記ストライプ上に形成さ
れる不要層の除去と電流非注入領域の形成とを容易に行
うことができ、電流非注入領域の形成による生産工程数
の増加や窓領域と電流非注入領域との位置ずれの防止が
できる。したがって、高出力時の駆動電流が低減され
て、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レー
ザ素子を歩留まり良く得られることができる。
【０２２８】また、前記第１導電型の半導体基板をＧａ
Ａｓとし、前記第１導電型クラッド層、量子井戸活性
層、第２導電型クラッド層、第２導電型の第３のクラッ
ド層がＡｌxＧａyＩｎzＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以
下）とすることによって、前記光出射端面近傍領域の前
記積層構造物が形成されたウエハ表面上にイオン化され
た原子を照射する工程と該ウエハをアニールする工程に
より、前記量子井戸活性層の光出射端面近傍領域のバン
ドギャップを内部領域の量子井戸活性層のバンドギャッ
プより大きくすることができる。したがって、高出力駆
動における長期信頼性に優れた、ＣＯＤフリーである半
導体レーザ素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態の半導体レーザ素子の構造を示
す断面図である。
【図２】図１に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明
するための図である。
【図３】図１に示す半導体レーザ素子のＲＴＡ法による
アニール前後でのレーザ共振器内部領域のＺｎ原子の深
さ方向分布を示す図である。
【図４】従来技術の製造方法を用いた半導体レーザ素子
のＲＴＡ法によるアニール前後でのレーザ共振器内部領
域のＺｎ原子の深さ方向分布を示す図である。
【図５】第２実施の形態の半導体レーザ素子の製造方法
を説明するための図である。
【図６】第２実施の形態の１回目のアニール後及びＲＴ
Ａ法による２回目のアニール後でのレーザ共振器内部領
域のＺｎ原子の深さ方向分布を示す図である。
【図７】ＭＱＷ活性層でのＺｎ原子濃度とＣＷ１２０ｍ
Ｗでの駆動電流の関係を示す図である。
【図８】第４実施の形態の半導体レーザ素子の構造を示
す断面図である。
【図９】図８に示す半導体レーザ素子の製造方法を説明
するための図である。
【図１０】第５実施の形態の半導体レーザ素子の製造方
法を説明するための図である。
【図１１】第６実施の形態の半導体レーザ素子の製造方
法を説明するための図である。
【図１２】従来技術の半導体レーザ素子の構造を示す断
面図である。
【図１３】従来技術の半導体レーザ素子の製造方法を説
明するための図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，１００１ ｎ型ＧａＡｓ基板 ３０１，４０１，５０１ ［０１１］又は［０−１−
１］方向に１５度傾斜しているｎ型ＧａＡｓ基板 ３０２，４０２，５０２ ｎ型ＧａyＩｎzＰバッファ層 １０２，２０２ ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ第１クラッド層 ３０３，４０３，５０３ ｎ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第１
クラッド層 １０３，２０３ バリア層及びウェル層が交互に積層さ
れた多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなり、且
つ、前記バリア層、ウェル層、光ガイド層の各層にＩＩ
族原子であるＺｎ原子が含まれている活性層（ＭＱＷ活
性層） ３０４，４０４，５０４ バリア層及びウェル層が交互
に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでな
り、且つ、前記バリア層、ウェル層、光ガイド層の各層
にＩＩ族原子であるＢｅ原子が含まれている活性層（Ｍ
ＱＷ活性層） ２１９，４２０ ＭＱＷ活性層 １０４，２０４ ｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第２クラッド層 ３０５，４０５，５０５ ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第２
クラッド層 １０５，２０５，３０６，４０６，５０６ ｐ型エッチ
ングストップ層 １０６，２０６ ｐ型ＡｌxＧａyＡｓ第３クラッド層 ３０７，４０７，５０７ ｐ型ＡｌxＧａyＩｎzＰ第３
クラッド層 ３０８，４０８，５０８ ｐ型ＧａyＩｎzＰ中間層 １０７，２０７，３０９，４０９，５０９ ｐ型ＧａＡ
ｓ保護層 １０８，２０８ ｎ型ＡｌxＧａyＡｓ電流ブロック層 ３１０，４１０，５１０ ｎ型ＡｌxＩｎzＰ電流ブロッ
ク層 ５２０ ＡｌxＩｎzＰ多結晶 １０９，２０９ ｐ型ＧａＡｓ平坦化層 １１０，２１０，３１１，４１１，５１１ ｐ型ＧａＡ
ｓコンタクト層 １１１，２１１，３１２，４１２，５１２ ｐ型電極 １１２，２１２，３１３，４１３，５１３ ｎ型電極 １１３，２１３，３１４，４１４，５１４ 窓領域 １１４，２１４，３１５，４１５，５１５ 電流非注入
領域 １１５，２１５，３１６，４１６，５１６ ストライプ
状のリッジ １１６，２１６ レーザ共振器端面近傍領域に形成され
る誘電体膜 ５１７ レーザ共振器内部領域に形成される誘電体膜 １１７，１１８，２１７，２１８，３１７，３１８，３
１９，４１７，４１８，４１９，５１８，５１９ レジ
ストマスク １００２ ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層 １００３ 量子井戸活性層 １００３ａ 量子井戸活性層のレーザ発振に寄与する領
域 １００３ｂ 量子井戸活性層のレーザ共振器端面近傍に
形成された窓構造領域 １００４ａ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層 １００４ｂ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層 １００６ 空孔拡散領域 １００７ プロトン注入領域 １０１０ ＳｉＯ2膜 １０２０ レーザ共振器端面

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板上方に積層されたウエル層と
    バリア層とを含む量子井戸活性層を備えると共に、光出
    射端面近傍領域における量子井戸活性層のフォトルミネ
    ッセンス発光光のピーク波長が、内部領域における量子
    井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長
    よりも小さい半導体レーザ素子において、 前記量子井戸活性層のウエル層とバリア層の各層にはII
    族原子が含まれていることを特徴とする半導体レーザ素
    子。
  2. 【請求項２】 前記量子井戸活性層を挟む２層のクラッ
    ド層を備えると共に、 前記II族原子は、前記クラッド層に含まれた不純物原子
    と同一であることを特徴とする請求項１に記載の半導体
    レーザ素子。
  3. 【請求項３】 前記ウエル層に含まれるII族原子の不純
    物原子濃度は、３×１０17ｃｍ-3以上且つ１×１０18ｃ
    ｍ-3以下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】 前記量子井戸活性層を挟む２層のクラッ
    ド層のうち、前記量子井戸活性層を前記半導体基板側か
    ら挟む第１のクラッド層には、Ｓｉ原子が含まれている
    ことを特徴とする請求項２乃至３の何れか一つに記載の
    半導体レーザ素子。
  5. 【請求項５】 前記量子井戸活性層を前記半導体基板側
    とは反対側から挟む第２のクラッド層は、前記II族原子
    を含んでいることを特徴とする請求項４に記載の半導体
    レーザ素子。
  6. 【請求項６】 共振方向に延在して前記量子井戸活性層
    を前記半導体基板側とは反対側から挟む第２のクラッド
    層に形成されたリッジ状ストライプ構造を有すると共
    に、 前記リッジ状ストライプ構造の上方における光出射端面
    近傍領域には、選択的に電流非注入領域が形成されてい
    ることを特徴とする前記請求項２乃至５の何れか一つに
    記載の半導体レーザ素子。
  7. 【請求項７】 前記半導体基板はＧａＡｓで構成され、 該半導体基板上方には、少なくともＡｌＧａＡｓ系材料
    で構成された半導体層が積層されていることを特徴とす
    る請求項１乃至６の何れか一つに記載の半導体レーザ素
    子。
  8. 【請求項８】 前記半導体基板はＧａＡｓで構成され、 該半導体基板上方には、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材
    料で構成された半導体層が積層されていることを特徴と
    する請求項１乃至６の何れか一つに記載の半導体レーザ
    素子。
  9. 【請求項９】 前記II族原子は、亜鉛原子,ベリリュウ
    ム原子およびマグネシウム原子の何れか一つであること
    を特徴とする請求項１乃至８の何れか一つに記載の半導
    体レーザ素子。
  10. 【請求項１０】 第１導電型の半導体基板上に、第１導
    電型クラッド層,II族原子を含むウエル層とバリア層と
    から成る量子井戸活性層および第２導電型クラッド層を
    含む積層構造物を成長させる工程と、 前記積層構造物上における光出射端面近傍領域に、選択
    的に誘電体膜を形成する工程と、 アニールによって、前記誘電体膜形成領域下方における
    前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピ
    ーク波長を、誘電体膜非形成領域下方における前記量子
    井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長
    よりも小さくする工程を含むことを特徴とする半導体レ
    ーザ素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 第１導電型の半導体基板上に、第１導
    電型クラッド層,ウエル層とバリア層とから成る量子井
    戸活性層およびII族原子を含む第２導電型クラッド層を
    含む積層構造物を成長させる工程と、 アニールによって、前記第２導電型クラッド層のII族原
    子を前記量子井戸活性層に拡散させる工程と、 前記積層構造物上における光出射端面近傍領域に、選択
    的に誘電体膜を形成する工程と、 アニールによって、前記誘電体膜形成領域下方における
    前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピ
    ーク波長を、誘電体膜非形成領域下方における前記量子
    井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピーク波長
    よりも小さくする工程を含むことを特徴とする半導体レ
    ーザ素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 第１導電型の半導体基板上に、第１導
    電型クラッド層,II族原子を含むウエル層とバリア層と
    から成る量子井戸活性層および第２導電型クラッド層を
    含む積層構造物を成長させる工程と、 前記積層構造物における光出射端面近傍領域に、イオン
    化された原子を選択的に照射する工程と、 アニールによって、前記イオン化原子照射領域下方にお
    ける前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光
    のピーク波長を、イオン化原子非照射領域下方における
    前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピ
    ーク波長よりも小さくする工程を含むことを特徴とする
    半導体レーザ素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 第１導電型の半導体基板上に、第１導
    電型クラッド層,ウエル層とバリア層とから成る量子井
    戸活性層およびII族原子を含む第２導電型クラッド層を
    含む積層構造物を成長させる工程と、 アニールによって、前記第２導電型クラッド層のII族原
    子を前記量子井戸活性層に拡散させる工程と、 前記積層構造物における光出射端面近傍領域に、イオン
    化された原子を選択的に照射する工程と、 アニールによって、前記イオン化原子照射領域下方にお
    ける前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光
    のピーク波長を、イオン化原子非照射領域下方における
    前記量子井戸活性層のフォトルミネッセンス発光光のピ
    ーク波長よりも小さくする工程を含むことを特徴とする
    半導体レーザ素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記積層構造物における光出射端面近
    傍領域に前記イオン化された原子を選択的に照射する際
    に、マスクとして誘電体膜を用いることを特徴とする請
    求項１２または１３に記載の半導体レーザ素子の製造方
    法。
  15. 【請求項１５】 前記イオン化される原子は、アルゴ
    ン,酸素,窒素のうちの少なくとも１つであることを特徴
    とする請求項１２乃至１４の何れか一つに記載の半導体
    レーザ素子の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記II族原子は、亜鉛原子,ベリリュ
    ウム原子およびマグネシウム原子の何れか一つであるこ
    とを特徴とする請求項１０乃至１５の何れか一つに記載
    の半導体レーザ素子の製造方法。
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