JP2003318490A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JP2003318490A JP2003318490A JP2002124373A JP2002124373A JP2003318490A JP 2003318490 A JP2003318490 A JP 2003318490A JP 2002124373 A JP2002124373 A JP 2002124373A JP 2002124373 A JP2002124373 A JP 2002124373A JP 2003318490 A JP2003318490 A JP 2003318490A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 積層構造中に空洞が形成されるのを阻止でき
るか、または、積層構造中に形成される空洞を大幅に縮
小できる半導体レーザ素子およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ｐ型多層エッチング停止層８上には、ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９とｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０との積層からなって所定のパターン幅
で共振器方向に延びるリッジストライプ部２３が形成さ
れている。また、ｐ型多層エッチング停止層８は、第１
エッチング停止層８ｂおよび第２エッチング停止層８ｃ
を有している。第１エッチング停止層１０８ｂはｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層１０９の材料と同じ
材料からなり、第２エッチング停止層８ｃはｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層の材料と同じ材料からなる。
るか、または、積層構造中に形成される空洞を大幅に縮
小できる半導体レーザ素子およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ｐ型多層エッチング停止層８上には、ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９とｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層１０との積層からなって所定のパターン幅
で共振器方向に延びるリッジストライプ部２３が形成さ
れている。また、ｐ型多層エッチング停止層８は、第１
エッチング停止層８ｂおよび第２エッチング停止層８ｃ
を有している。第１エッチング停止層１０８ｂはｐ型Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層１０９の材料と同じ
材料からなり、第２エッチング停止層８ｃはｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層の材料と同じ材料からなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子お
よびその製造方法に関し、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（読み
出し専用コンパクトディスク）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可
能コンパクトディスク）およびＣＤ−ＲＷ（書き替え可
能コンパクトディスク）などの光ディスク装置に好適に
使用される半導体レーザ素子およびその製造方法に関す
る。特に、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の半導体レーザの素子および
その製造方法に関する。
よびその製造方法に関し、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（読み
出し専用コンパクトディスク）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可
能コンパクトディスク）およびＣＤ−ＲＷ（書き替え可
能コンパクトディスク）などの光ディスク装置に好適に
使用される半導体レーザ素子およびその製造方法に関す
る。特に、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の半導体レーザの素子および
その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のリッジストライプ型の半導体レー
ザとしては、米国特許第５９５６３６１号に開示された
ものがある。
ザとしては、米国特許第５９５６３６１号に開示された
ものがある。
【０００３】図１４に、米国特許第５９５５６３６１号
で開示されている技術にしたがって製造した実屈折率型
リッジストライプ半導体レーザ素子の構造を模式的に示
す。この実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子
は、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）系の半
導体レーザ素子であり、横モード制御機構を有してい
る。
で開示されている技術にしたがって製造した実屈折率型
リッジストライプ半導体レーザ素子の構造を模式的に示
す。この実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子
は、ＡｌＧａＡｓ（アルミニウムガリウム砒素）系の半
導体レーザ素子であり、横モード制御機構を有してい
る。
【０００４】図１４において５０１はｎ型ＧａＡｓ基板
であり、このｎ型ＧａＡｓ基板５０１の下側にはｎ側電
極５４１を設けている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１
の上側には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ下クラッド層５０３、ＡｌＧａＡｓ下ガイド層
５０４、ＡｌＧａＡｓ活性層５０５、ＡｌＧａＡｓ上ガ
イド層５０６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層５０
７、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層５０８、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第２上クラッド層５０９およびｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層５１０を順次積層することにより、ダブルヘテロ
構造を形成している。ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層５０９とｐ型ＧａＡｓキャップ層５１０とは、所定の
パターン幅で共振器方向に延びるリッジストライプ部５
２３を構成している。このリッジストライプ部５２３を
両側側から挟むように、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５
２１を自己整合的に設けている。また、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２
１の上側全面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１を設
け、さらにｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１上にｐ側電
極５４２を設けている。
であり、このｎ型ＧａＡｓ基板５０１の下側にはｎ側電
極５４１を設けている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１
の上側には、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓ下クラッド層５０３、ＡｌＧａＡｓ下ガイド層
５０４、ＡｌＧａＡｓ活性層５０５、ＡｌＧａＡｓ上ガ
イド層５０６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層５０
７、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層５０８、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第２上クラッド層５０９およびｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層５１０を順次積層することにより、ダブルヘテロ
構造を形成している。ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層５０９とｐ型ＧａＡｓキャップ層５１０とは、所定の
パターン幅で共振器方向に延びるリッジストライプ部５
２３を構成している。このリッジストライプ部５２３を
両側側から挟むように、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５
２１を自己整合的に設けている。また、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層５１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２
１の上側全面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１を設
け、さらにｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１上にｐ側電
極５４２を設けている。
【０００５】上記構成の半導体レーザ素子では、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９，ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層５１０とｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２１との
ｐｎｐｎ接合により電流狭窄を行っている。また、リッ
ジストライプ形状を有するｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラ
ッド層５０９を両側面側から挟むようにｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ電流阻止層５２１を形成することによる屈折率分布を
用いて、横モード制御を行っている。
ｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９，ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層５１０とｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２１との
ｐｎｐｎ接合により電流狭窄を行っている。また、リッ
ジストライプ形状を有するｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラ
ッド層５０９を両側面側から挟むようにｎ型ＡｌＧａＡ
ｓ電流阻止層５２１を形成することによる屈折率分布を
用いて、横モード制御を行っている。
【０００６】以下、図１４に示す半導体レーザ素子の製
造方法について説明する。なお、以下の説明では、上記
半導体レーザ素子の製造過程をプロセス順に並べた図１
５〜図２３に基づいて行う。図１５〜図２３の全ては、
リッジストライプ方向、つまりリッジストライプ部５２
３が延びる方向に対して直交する垂直断面を示す図であ
る。
造方法について説明する。なお、以下の説明では、上記
半導体レーザ素子の製造過程をプロセス順に並べた図１
５〜図２３に基づいて行う。図１５〜図２３の全ては、
リッジストライプ方向、つまりリッジストライプ部５２
３が延びる方向に対して直交する垂直断面を示す図であ
る。
【０００７】まず、図１５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ
基板６０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ下クラッド層５０３、ＡｌＧａＡｓ下ガイ
ド層５０４、ＡｌＧａＡｓ活性層５０５、ＡｌＧａＡｓ
上ガイド層５０６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層
５０７、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層５０８、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ第２上クラッド層６０９およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層６１０の９層を順次結晶成長する。
基板６０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ型
ＡｌＧａＡｓ下クラッド層５０３、ＡｌＧａＡｓ下ガイ
ド層５０４、ＡｌＧａＡｓ活性層５０５、ＡｌＧａＡｓ
上ガイド層５０６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層
５０７、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層５０８、ｐ型Ａ
ｌＧａＡｓ第２上クラッド層６０９およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層６１０の９層を順次結晶成長する。
【０００８】図１６に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッ
ド層５０７から上側の部分の拡大図を示す。また、図１
６と同様に図１７〜図２３も、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上
クラッド層５０７から上側の部分の拡大図を示す。引き
続き、図１７〜図２３を用いて説明を行う。
ド層５０７から上側の部分の拡大図を示す。また、図１
６と同様に図１７〜図２３も、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上
クラッド層５０７から上側の部分の拡大図を示す。引き
続き、図１７〜図２３を用いて説明を行う。
【０００９】図１７に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層６１０上にストライプ形状のフォトレジスト膜１１
を形成する。
プ層６１０上にストライプ形状のフォトレジスト膜１１
を形成する。
【００１０】次に、硫酸系エッチング液を用いて、ｐ型
ＧａＡｓキャップ層６１０の一部をｐ型ＡｌＧａＡｓ第
２上クラッド層６０９までウェットエッチングし、さら
にｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層６０９の一部の厚
さ方向の途中までをウェットエッチングする。そうする
と、図１８に示すように、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止
層５０８上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０
９とｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０とが得られる。この
とき、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の頂部
側の幅Ｗ６１は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０の底部
側の幅Ｗ５２と略一致する。
ＧａＡｓキャップ層６１０の一部をｐ型ＡｌＧａＡｓ第
２上クラッド層６０９までウェットエッチングし、さら
にｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層６０９の一部の厚
さ方向の途中までをウェットエッチングする。そうする
と、図１８に示すように、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止
層５０８上に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０
９とｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０とが得られる。この
とき、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の頂部
側の幅Ｗ６１は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０の底部
側の幅Ｗ５２と略一致する。
【００１１】次に、フッ酸系エッチング液を用いて、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の一部をｐ型Ｇ
ａＡｓ層エッチング停止層１０８までエッチングする。
このとき、フッ酸系エッチング液は、Ａｌを多く含む
（Ａｌ組成比の高い）ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層７０９を浸蝕する一方、Ａｌを含まないｐ型ＧａＡｓ
キャップ層７１０を浸蝕しない。このため、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第２上クラッド層７０９の一部の上面と共に、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の側面もエッチ
ングされる。これにより、図１９に示すように、ｐ型Ｇ
ａＡｓエッチング停止層５０８上に、メサ形状つまりリ
ッジストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層５０９が形成される。このとき、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第
２上クラッド層５０９の頂部側の幅Ｗ５１は、ｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層７１０の底部側の幅Ｗ５２よりも小さく
なる。
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の一部をｐ型Ｇ
ａＡｓ層エッチング停止層１０８までエッチングする。
このとき、フッ酸系エッチング液は、Ａｌを多く含む
（Ａｌ組成比の高い）ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層７０９を浸蝕する一方、Ａｌを含まないｐ型ＧａＡｓ
キャップ層７１０を浸蝕しない。このため、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第２上クラッド層７０９の一部の上面と共に、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の側面もエッチ
ングされる。これにより、図１９に示すように、ｐ型Ｇ
ａＡｓエッチング停止層５０８上に、メサ形状つまりリ
ッジストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層５０９が形成される。このとき、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第
２上クラッド層５０９の頂部側の幅Ｗ５１は、ｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層７１０の底部側の幅Ｗ５２よりも小さく
なる。
【００１２】次に、ストライプ形状のフォトレジスト膜
１１を、図２０に示すように除去する。
１１を、図２０に示すように除去する。
【００１３】その後、図２１に示すように、ｐ型ＧａＡ
ｓエッチング停止層５０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ
層７１０上にｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６２１を結晶
成長させる。
ｓエッチング停止層５０８およびｐ型ＧａＡｓキャップ
層７１０上にｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６２１を結晶
成長させる。
【００１４】次に、フォトリソグラフィ法とウェットエ
ッチング法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０上
に成長させたｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６２１を除去
する。これにより、図２２に示すように、ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ電流阻止層５２１から、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５
１０の頂部が露出する。
ッチング法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０上
に成長させたｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６２１を除去
する。これにより、図２２に示すように、ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ電流阻止層５２１から、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５
１０の頂部が露出する。
【００１５】その後、図示しない表面のフォトレジスト
膜を除去して、図２３に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層５１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２１
上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１を結晶成長させ
る。
膜を除去して、図２３に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層５１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２１
上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１を結晶成長させ
る。
【００１６】次に、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１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エ
ハ全体の厚さを１２０μｍ程度にした後、図１４に示す
ように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１上にｐ側電極
５４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１下にｎ
側電極５４１を形成して、半導体レーザ素子の基本部分
が完成する。
磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウエ
ハ全体の厚さを１２０μｍ程度にした後、図１４に示す
ように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３１上にｐ側電極
５４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板５０１下にｎ
側電極５４１を形成して、半導体レーザ素子の基本部分
が完成する。
【００１７】このような半導体レーザ素子の製造方法で
は、フッ酸系のエッチング液を用い、Ａｌを多く含んだ
（Ａｌ組成比の高い）ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層７０９を選択的にウェットエッチングすることによ
り、リッジストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上ク
ラッド層５０９を得ることを特徴としている。そのｐ型
ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の選択エッチング
時には、Ａｌ組成比の低い層はフッ酸系のエッチング液
ではエッチングされないため、エッチング時間を調節す
ることにより、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層５０８上
に所望のリッジストライプ幅を持つｐ型ＡｌＧａＡｓ第
２上クラッド層５０９を形成できる。
は、フッ酸系のエッチング液を用い、Ａｌを多く含んだ
（Ａｌ組成比の高い）ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド
層７０９を選択的にウェットエッチングすることによ
り、リッジストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上ク
ラッド層５０９を得ることを特徴としている。そのｐ型
ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層７０９の選択エッチング
時には、Ａｌ組成比の低い層はフッ酸系のエッチング液
ではエッチングされないため、エッチング時間を調節す
ることにより、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層５０８上
に所望のリッジストライプ幅を持つｐ型ＡｌＧａＡｓ第
２上クラッド層５０９を形成できる。
【００１８】また、上記半導体レーザ素子によれば、レ
ーザ光の水平方向、垂直方向の放射特性は、リッジスト
ライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９
の底部幅に強い相関がある。このため、上記放射特性の
そろった半導体レーザ素子を安定的に製造するには、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９の底部幅を制御
する必要がある。したがって、上記放射特性のそろった
半導体レーザ素子を安定的に製造する上で、上述の半導
体レーザ素子の製造方法は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上ク
ラッド層５０９の底部幅を制御できるので有用である。
ーザ光の水平方向、垂直方向の放射特性は、リッジスト
ライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９
の底部幅に強い相関がある。このため、上記放射特性の
そろった半導体レーザ素子を安定的に製造するには、ｐ
型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９の底部幅を制御
する必要がある。したがって、上記放射特性のそろった
半導体レーザ素子を安定的に製造する上で、上述の半導
体レーザ素子の製造方法は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上ク
ラッド層５０９の底部幅を制御できるので有用である。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１４
に示す構造の半導体レーザ素子の製造方法には、以下の
ような欠点があった。
に示す構造の半導体レーザ素子の製造方法には、以下の
ような欠点があった。
【００２０】フッ酸系エッチング液のウエットエッチン
グによりリッジストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２
上クラッド層５０９を形成する際に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
第２上クラッド層５０９の側面もエッチングされる。こ
のため、図２０に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上
クラッド層１０９の頂部と、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７
１０の底部との間に明確な段差が生じてしまう。すなわ
ち、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０９の頂部側
の幅Ｗ５１と、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０の底部側
の幅Ｗ５２との差が大きくなる。このときの状態は、ち
ょうどｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０の両端部が、ｐ型
ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９に対して家屋のひ
さし様の形状として残った状態に相当する。このような
状態で図２１のｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６２１を結
晶成長すると、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０のひさし
状両端部の直下から成長したｎ型ＡｌＧａＡｓと、ｐ型
ＧａＡｓエッチング停止層５０８の表面から成長始めた
ｎ型ＡｌＧａＡｓが途中で連結して、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
第２上クラッド層５０９の側方に空洞５２２が形成され
る場合があるという欠点がある（図１４、図２１〜図２
３参照）。
グによりリッジストライプ形状のｐ型ＡｌＧａＡｓ第２
上クラッド層５０９を形成する際に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
第２上クラッド層５０９の側面もエッチングされる。こ
のため、図２０に示すように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上
クラッド層１０９の頂部と、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７
１０の底部との間に明確な段差が生じてしまう。すなわ
ち、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０９の頂部側
の幅Ｗ５１と、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０の底部側
の幅Ｗ５２との差が大きくなる。このときの状態は、ち
ょうどｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０の両端部が、ｐ型
ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層５０９に対して家屋のひ
さし様の形状として残った状態に相当する。このような
状態で図２１のｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層６２１を結
晶成長すると、ｐ型ＧａＡｓキャップ層７１０のひさし
状両端部の直下から成長したｎ型ＡｌＧａＡｓと、ｐ型
ＧａＡｓエッチング停止層５０８の表面から成長始めた
ｎ型ＡｌＧａＡｓが途中で連結して、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
第２上クラッド層５０９の側方に空洞５２２が形成され
る場合があるという欠点がある（図１４、図２１〜図２
３参照）。
【００２１】上記空洞５２２はレーザを最終的に素子化
した際にレーザ光の吸収を引き起こし、微分効率の低下
と駆動動作電流の増大を引き起こすことが分かってい
る。さらに、今まで述べてきた半導体レーザ素子の製造
方法は、空洞５２２の形状をコントロールすることは困
難であり、同一基板内での特性バラツキが生じるため、
歩留の低下を引き起こしてしまう。
した際にレーザ光の吸収を引き起こし、微分効率の低下
と駆動動作電流の増大を引き起こすことが分かってい
る。さらに、今まで述べてきた半導体レーザ素子の製造
方法は、空洞５２２の形状をコントロールすることは困
難であり、同一基板内での特性バラツキが生じるため、
歩留の低下を引き起こしてしまう。
【００２２】そこで、本発明の課題は、積層構造中に空
洞が形成されるのを阻止できるか、または、積層構造中
に形成される空洞を大幅に縮小できる半導体レーザ素子
およびその製造方法を提供することにある。
洞が形成されるのを阻止できるか、または、積層構造中
に形成される空洞を大幅に縮小できる半導体レーザ素子
およびその製造方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に、少
なくとも、発光する活性層とエッチング停止層とが順次
積層されている。そして、上記エッチング停止層上に
は、所定のパターン幅で共振器方向に延びる第２導電型
のリッジストライプ部が形成されている。上記リッジス
トライプ部は、上記活性層のバンドギャップよりも大き
なバンドギャップを有するクラッド層と、このクラッド
層を覆って保護するキャップ層との積層からなってい
る。また、上記リッジストライプ部を両側面側から挟む
ように第１導電型の電流阻止層が形成されている。
め、本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に、少
なくとも、発光する活性層とエッチング停止層とが順次
積層されている。そして、上記エッチング停止層上に
は、所定のパターン幅で共振器方向に延びる第２導電型
のリッジストライプ部が形成されている。上記リッジス
トライプ部は、上記活性層のバンドギャップよりも大き
なバンドギャップを有するクラッド層と、このクラッド
層を覆って保護するキャップ層との積層からなってい
る。また、上記リッジストライプ部を両側面側から挟む
ように第１導電型の電流阻止層が形成されている。
【００２４】上記エッチング停止層は、第１ストップ層
と、上記第１ストップ層上に積層された第２ストップ層
とを有している。上記第１ストップ層は、上記キャップ
層を選択エッチング可能にする材料からなる。また、上
記第２ストップ層は、上記クラッド層を選択エッチング
可能にする材料からなる。
と、上記第１ストップ層上に積層された第２ストップ層
とを有している。上記第１ストップ層は、上記キャップ
層を選択エッチング可能にする材料からなる。また、上
記第２ストップ層は、上記クラッド層を選択エッチング
可能にする材料からなる。
【００２５】なお、本明細書において、第１導電型と
は、ｐ型またはｎ型を意味する。また、第２導電型と
は、第１導電型がｐ型の場合はｎ型、ｎ型の場合はｐ型
を意味する。
は、ｐ型またはｎ型を意味する。また、第２導電型と
は、第１導電型がｐ型の場合はｎ型、ｎ型の場合はｐ型
を意味する。
【００２６】また、本明細書において、エッチング停止
層、第１ストップ層および第２ストップ層とは、エッチ
ング停止層より上の層をエッチングするときに使用する
エッチング液でエッチングされない、または、そのエッ
チング液でエッチングされにくい材料からなる層のこと
である。
層、第１ストップ層および第２ストップ層とは、エッチ
ング停止層より上の層をエッチングするときに使用する
エッチング液でエッチングされない、または、そのエッ
チング液でエッチングされにくい材料からなる層のこと
である。
【００２７】また、本明細書において、選択エッチング
とは、例えば二層の材料間のエッチング速度比を利用し
て、必要とする二層の材料パターン構造を得るエッチン
グのことである。したがって、例えば、上記第１ストッ
プ層を用いた選択エッチングとは、エッチング液が第１
ストップ層より下の層に接触するのを第１ストップ層で
防ぎ、対象となる層をエッチングすることを意味する。
とは、例えば二層の材料間のエッチング速度比を利用し
て、必要とする二層の材料パターン構造を得るエッチン
グのことである。したがって、例えば、上記第１ストッ
プ層を用いた選択エッチングとは、エッチング液が第１
ストップ層より下の層に接触するのを第１ストップ層で
防ぎ、対象となる層をエッチングすることを意味する。
【００２８】上記構成の半導体レーザ素子によれば、上
記エッチング停止層上に、クラッド層の材料とすべき材
料層（以下、これを「第１材料層」と呼ぶ。）と、キャ
ップ層の材料とすべき材料層（以下、これを「第２材料
層」と呼ぶ。）とを順次積層した後、第２ストップ層を
用いた選択エッチングを行うことにより、第１材料層を
パターン加工してリッジストライプ部をなすクラッド
層、つまり所定のパターン幅を有するクラッド層が得ら
れる。このとき、上記クラッド層を選択エッチング可能
にする材料からなる第２ストップ層を用いるので、第２
ストップ層より下の層が侵食されるのを防止できる。
記エッチング停止層上に、クラッド層の材料とすべき材
料層（以下、これを「第１材料層」と呼ぶ。）と、キャ
ップ層の材料とすべき材料層（以下、これを「第２材料
層」と呼ぶ。）とを順次積層した後、第２ストップ層を
用いた選択エッチングを行うことにより、第１材料層を
パターン加工してリッジストライプ部をなすクラッド
層、つまり所定のパターン幅を有するクラッド層が得ら
れる。このとき、上記クラッド層を選択エッチング可能
にする材料からなる第２ストップ層を用いるので、第２
ストップ層より下の層が侵食されるのを防止できる。
【００２９】そして、上記第１ストップ層を用いた選択
エッチングにより、第２材料層をパターン加工してリッ
ジストライプ部をなすキャップ層、つまり所定のパター
ン幅を有するキャップ層が得られる。このとき、上記キ
ャップ層を選択エッチング可能にする材料からなる第１
ストップ層を用いるので、第１ストップ層より下の層が
侵食されるのを防止できる。また、上記キャップ層を選
択エッチングにより形成しているので、クラッド層の幅
を大きく変えることなく、キャップ層の幅を所望のパタ
ーン幅にすることができる。したがって、上記クラッド
層，キャップ層間の段差を小さくできる。
エッチングにより、第２材料層をパターン加工してリッ
ジストライプ部をなすキャップ層、つまり所定のパター
ン幅を有するキャップ層が得られる。このとき、上記キ
ャップ層を選択エッチング可能にする材料からなる第１
ストップ層を用いるので、第１ストップ層より下の層が
侵食されるのを防止できる。また、上記キャップ層を選
択エッチングにより形成しているので、クラッド層の幅
を大きく変えることなく、キャップ層の幅を所望のパタ
ーン幅にすることができる。したがって、上記クラッド
層，キャップ層間の段差を小さくできる。
【００３０】また、上記クラッド層，キャップ層間の段
差が小さい状態で、クラッド層とキャップ層とを両側面
側から挟むように電流阻止層を形成することにより、積
層構造中に空洞が形成されるのを阻止できる。または、
積層構造中に形成される空洞を大幅に縮小できる。
差が小さい状態で、クラッド層とキャップ層とを両側面
側から挟むように電流阻止層を形成することにより、積
層構造中に空洞が形成されるのを阻止できる。または、
積層構造中に形成される空洞を大幅に縮小できる。
【００３１】一実施形態の半導体レーザ素子において、
上記クラッド層は上記第１ストップ層と同じ材料からな
り、上記キャップ層は上記第２ストップ層と同じ材料か
らなる。
上記クラッド層は上記第１ストップ層と同じ材料からな
り、上記キャップ層は上記第２ストップ層と同じ材料か
らなる。
【００３２】上記実施形態の半導体レーザ素子によれ
ば、上記クラッド層は第１ストップ層と同じ材料からな
り、上記キャップ層は第２ストップ層と同じ材料からな
るので、第１ストップ層、第２ストップ層、第１材料層
および第２材料層の連続成長を容易に行うことができ
る。
ば、上記クラッド層は第１ストップ層と同じ材料からな
り、上記キャップ層は第２ストップ層と同じ材料からな
るので、第１ストップ層、第２ストップ層、第１材料層
および第２材料層の連続成長を容易に行うことができ
る。
【００３３】一実施形態の半導体レーザ素子において、
上記エッチング停止層は、上記第１ストップ層下に設け
られ、上記クラッド層を選択エッチング可能にする材料
からなる第３ストップ層を有する。
上記エッチング停止層は、上記第１ストップ層下に設け
られ、上記クラッド層を選択エッチング可能にする材料
からなる第３ストップ層を有する。
【００３４】上記実施形態の半導体レーザ素子によれ
ば、上記第３クラッド層の一部が露出した状態でクラッ
ド層をエッチングする場合、第３ストップ層はクラッド
層を選択エッチング可能にする材料からなるので、第３
ストップ層より下の層が侵食されるのを第３ストップ層
で阻止できる。
ば、上記第３クラッド層の一部が露出した状態でクラッ
ド層をエッチングする場合、第３ストップ層はクラッド
層を選択エッチング可能にする材料からなるので、第３
ストップ層より下の層が侵食されるのを第３ストップ層
で阻止できる。
【００３５】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記第３ストップ層は上記キャップ層と同
じ材料からなる。
子において、上記第３ストップ層は上記キャップ層と同
じ材料からなる。
【００３６】この場合、上記第３ストップ層の一部を露
出させた後、露出した第３ストップ層上に電流阻止層を
成長させると、第３ストップ層はキャップ層と同じ材料
からなるので、電流阻止層を成長させる際に発生しやす
い三次元成長などの異常成長を抑制できる。
出させた後、露出した第３ストップ層上に電流阻止層を
成長させると、第３ストップ層はキャップ層と同じ材料
からなるので、電流阻止層を成長させる際に発生しやす
い三次元成長などの異常成長を抑制できる。
【００３７】一実施形態の半導体レーザ素子において、
上記リッジストライプ部における共振器方向に対して垂
直な断面では、上記キャップ層の上記クラッド層に接す
る部分の幅が、上記クラッド層の上記キャップ層に接す
る部分の幅よりも小さくなっている。
上記リッジストライプ部における共振器方向に対して垂
直な断面では、上記キャップ層の上記クラッド層に接す
る部分の幅が、上記クラッド層の上記キャップ層に接す
る部分の幅よりも小さくなっている。
【００３８】上記実施形態の半導体レーザ素子におい
て、上記キャップ層のクラッド層に接する部分の幅が、
クラッド層のキャップ層に接する部分の幅よりも小さい
ので、クラッド層とキャップ層とからなるリッジストラ
イプ部を両側面側から挟むように電流阻止層を形成して
も、積層構造中に空洞が形成されるのを阻止できる。ま
たは、積層構造中に形成される空洞を大幅に縮小でき
る。
て、上記キャップ層のクラッド層に接する部分の幅が、
クラッド層のキャップ層に接する部分の幅よりも小さい
ので、クラッド層とキャップ層とからなるリッジストラ
イプ部を両側面側から挟むように電流阻止層を形成して
も、積層構造中に空洞が形成されるのを阻止できる。ま
たは、積層構造中に形成される空洞を大幅に縮小でき
る。
【００３９】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記クラッド層はＡｌを含有する。
子において、上記クラッド層はＡｌを含有する。
【００４０】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記電流阻止層はＡｌを含有し、上記電流
阻止層のＡｌ組成比は上記上クラッド層のＡｌ組成比よ
りも大きい。
子において、上記電流阻止層はＡｌを含有し、上記電流
阻止層のＡｌ組成比は上記上クラッド層のＡｌ組成比よ
りも大きい。
【００４１】この場合、上記電流阻止層のＡｌ組成比は
第２導電型第２上クラッドのＡｌ組成比よりも大きいの
で、電流阻止層のバンドギャップが第２導電型第２上ク
ラッドのバンドギャップよりも広くなる。したがって、
上記電流阻止層によるレーザ光の吸収を抑えることがで
きると共に、高微分効率と低駆動動作電流を得ることが
できる。
第２導電型第２上クラッドのＡｌ組成比よりも大きいの
で、電流阻止層のバンドギャップが第２導電型第２上ク
ラッドのバンドギャップよりも広くなる。したがって、
上記電流阻止層によるレーザ光の吸収を抑えることがで
きると共に、高微分効率と低駆動動作電流を得ることが
できる。
【００４２】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記キャップ層はＧａＡｓからなる。
子において、上記キャップ層はＧａＡｓからなる。
【００４３】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記第１ストップ層と上記第２ストップ層
とはストライプ形状にエッチングされている。
子において、上記第１ストップ層と上記第２ストップ層
とはストライプ形状にエッチングされている。
【００４４】さらに好ましくは、上記第１ストップ層お
よび上記第２ストップ層の側面はクラッド層の側面と滑
らかに連なる。つまり、上記第１ストップ層および上記
第２ストップ層の側面とクラッド層の側面との段差がな
い、または、第１ストップ層および上記第２ストップ層
の側面とクラッド層の側面との段差が小さい。
よび上記第２ストップ層の側面はクラッド層の側面と滑
らかに連なる。つまり、上記第１ストップ層および上記
第２ストップ層の側面とクラッド層の側面との段差がな
い、または、第１ストップ層および上記第２ストップ層
の側面とクラッド層の側面との段差が小さい。
【００４５】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記電流阻止層が上記リッジストライプ部
の両側面を隙間なく覆っている。
子において、上記電流阻止層が上記リッジストライプ部
の両側面を隙間なく覆っている。
【００４６】この場合、上記電流阻止層がリッジストラ
イプ部の両側面を隙間なく覆っているので、レーザー光
の吸収を抑えることができる。つまり、光出力が減少す
るのを阻止することができる。
イプ部の両側面を隙間なく覆っているので、レーザー光
の吸収を抑えることができる。つまり、光出力が減少す
るのを阻止することができる。
【００４７】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子において、上記キャップ層の頂部と接する第２導電型
コンタクト層を形成する。
子において、上記キャップ層の頂部と接する第２導電型
コンタクト層を形成する。
【００４８】本明細書において、上記キャップ層の頂部
とは、キャップ層においてクラッド層と反対側の部分を
意味する。
とは、キャップ層においてクラッド層と反対側の部分を
意味する。
【００４９】好ましくは、上記半導体レーザ素子を半導
体レーザユニットに搭載する。
体レーザユニットに搭載する。
【００５０】好ましくは、上記半導体レーザユニットを
電子機器に搭載する。
電子機器に搭載する。
【００５１】また、本発明の半導体レーザ素子の製造方
法は、半導体基板上に、少なくとも、発光する活性層と
エッチング停止層とが順次積層され、クラッド層とこの
クラッド層を覆うキャップ層との積層からなって所定の
パターン幅で共振器方向に延びる第２導電型のリッジス
トライプ部が上記エッチング停止層上に形成されると共
に、上記リッジストライプ部を両側面側から挟むように
第１導電型の電流阻止層が形成されている半導体レーザ
素子を製造する製造方法である。
法は、半導体基板上に、少なくとも、発光する活性層と
エッチング停止層とが順次積層され、クラッド層とこの
クラッド層を覆うキャップ層との積層からなって所定の
パターン幅で共振器方向に延びる第２導電型のリッジス
トライプ部が上記エッチング停止層上に形成されると共
に、上記リッジストライプ部を両側面側から挟むように
第１導電型の電流阻止層が形成されている半導体レーザ
素子を製造する製造方法である。
【００５２】このような半導体レーザ素子の製造方法で
は、まず、上記半導体基板上に、少なくとも、発光する
活性層とエッチング停止層とを順次積層した後、上記エ
ッチング停止層として、上記キャップ層を選択エッチン
グ可能にする材料からなる第１ストップ層と、上記クラ
ッド層を選択エッチング可能にする材料からなる第２ス
トップ層とを順次積層する。
は、まず、上記半導体基板上に、少なくとも、発光する
活性層とエッチング停止層とを順次積層した後、上記エ
ッチング停止層として、上記キャップ層を選択エッチン
グ可能にする材料からなる第１ストップ層と、上記クラ
ッド層を選択エッチング可能にする材料からなる第２ス
トップ層とを順次積層する。
【００５３】次に、上記エッチング停止層上に、上記ク
ラッド層の材料とすべき第１材料層と、上記キャップ層
の材料とすべき第２材料層とを順次積層する。
ラッド層の材料とすべき第１材料層と、上記キャップ層
の材料とすべき第２材料層とを順次積層する。
【００５４】次に、上記第１，第２材料層のうち上記リ
ッジストライプ部よりも広い領域を残して、その領域の
両側に相当する部分をエッチングして除去する。
ッジストライプ部よりも広い領域を残して、その領域の
両側に相当する部分をエッチングして除去する。
【００５５】次に、上記第１材料層のうち残された領域
の側部を、上記第２ストップ層を用いて選択エッチング
することにより、上記リッジストライプ部をなす上記ク
ラッド層を得る。
の側部を、上記第２ストップ層を用いて選択エッチング
することにより、上記リッジストライプ部をなす上記ク
ラッド層を得る。
【００５６】次に、上記第２材料層のうち残された領域
の側部を、上記第１ストップ層を用いて選択エッチング
することにより、上記リッジストライプ部をなす上記キ
ャップ層を得る。
の側部を、上記第１ストップ層を用いて選択エッチング
することにより、上記リッジストライプ部をなす上記キ
ャップ層を得る。
【００５７】次に、上記クラッド層および上記キャップ
層を両側面側から挟むように第１導電型の電流阻止層を
形成する。
層を両側面側から挟むように第１導電型の電流阻止層を
形成する。
【００５８】上記構成の半導体レーザ素子の製造方法に
よれば、上記エッチング停止層上に、クラッド層の材料
とすべき第１材料層と、キャップ層の材料とすべき第２
材料層とを順次積層する。そして、上記第１，第２材料
層のうちリッジストライプ部よりも広い領域を残して、
その領域の両側に相当する部分をエッチングして除去し
た後、第２ストップ層を用いた選択エッチングを行う。
これにより、上記第１材料層をパターン加工してクラッ
ド層、つまり所定のパターン幅を有するクラッド層を得
る。このとき、上記クラッド層を選択エッチング可能に
する材料からなる第２ストップ層を用いるので、第２ス
トップ層より下の層が侵食されるのを防止できる。
よれば、上記エッチング停止層上に、クラッド層の材料
とすべき第１材料層と、キャップ層の材料とすべき第２
材料層とを順次積層する。そして、上記第１，第２材料
層のうちリッジストライプ部よりも広い領域を残して、
その領域の両側に相当する部分をエッチングして除去し
た後、第２ストップ層を用いた選択エッチングを行う。
これにより、上記第１材料層をパターン加工してクラッ
ド層、つまり所定のパターン幅を有するクラッド層を得
る。このとき、上記クラッド層を選択エッチング可能に
する材料からなる第２ストップ層を用いるので、第２ス
トップ層より下の層が侵食されるのを防止できる。
【００５９】さらに、上記第１ストップ層を用いた選択
エッチングを行うことにより、第２材料層をパターン加
工してキャップ層、つまり所定のパターン幅を有するキ
ャップ層を得る。このとき、上記キャップ層を選択エッ
チング可能にする材料からなる第１ストップ層を用いる
ので、第１ストップ層より下の層が侵食されるのを防止
できる。また、上記キャップ層を選択エッチングにより
形成しているので、クラッド層の幅を大きく変えること
なく、キャップ層の幅を所望のパターン幅にすることが
できる。したがって、上記クラッド層，キャップ層間の
段差を小さくできる。
エッチングを行うことにより、第２材料層をパターン加
工してキャップ層、つまり所定のパターン幅を有するキ
ャップ層を得る。このとき、上記キャップ層を選択エッ
チング可能にする材料からなる第１ストップ層を用いる
ので、第１ストップ層より下の層が侵食されるのを防止
できる。また、上記キャップ層を選択エッチングにより
形成しているので、クラッド層の幅を大きく変えること
なく、キャップ層の幅を所望のパターン幅にすることが
できる。したがって、上記クラッド層，キャップ層間の
段差を小さくできる。
【００６０】上記クラッド層，キャップ層間の段差が小
さい状態で、クラッド層とキャップ層とを両側面側から
挟むように電流阻止層を形成することにより、積層構造
中に空洞が形成されるのを阻止できる。または、積層構
造中に形成される空洞を大幅に縮小できる。
さい状態で、クラッド層とキャップ層とを両側面側から
挟むように電流阻止層を形成することにより、積層構造
中に空洞が形成されるのを阻止できる。または、積層構
造中に形成される空洞を大幅に縮小できる。
【００６１】好ましくは、上記クラッド層を形成時に使
用するエッチング液は、クラッドに対してエッチングレ
ートが大であり、かつ、キャップ層，第２ストップ層に
対してエッチング不可能またはエッチングレートが小な
エッチング液である。
用するエッチング液は、クラッドに対してエッチングレ
ートが大であり、かつ、キャップ層，第２ストップ層に
対してエッチング不可能またはエッチングレートが小な
エッチング液である。
【００６２】好ましくは、上記キャップ層を形成時に使
用するエッチング液は、キャップ層に対してエッチング
レートが大であり、かつ、クラッド，第１ストップ層に
対してエッチング不可能またはエッチングレートが小な
エッチング液である。
用するエッチング液は、キャップ層に対してエッチング
レートが大であり、かつ、クラッド，第１ストップ層に
対してエッチング不可能またはエッチングレートが小な
エッチング液である。
【００６３】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法において、上記リッジストライプ部を、フ
ォトリソグラフ法を用いた選択的ウェットエッチングに
よって形成する。
子の製造方法において、上記リッジストライプ部を、フ
ォトリソグラフ法を用いた選択的ウェットエッチングに
よって形成する。
【００６４】好ましくは、一実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法において、上記電流阻止層を有機金属化学
気相堆積法を用いて形成する。
子の製造方法において、上記電流阻止層を有機金属化学
気相堆積法を用いて形成する。
【００６５】この場合、上記電流阻止層を有機金属化学
気相堆積法を用いて形成することにより、リッジストラ
イプ部の側面を電流阻止層で容易かつ確実に覆うことが
できる。
気相堆積法を用いて形成することにより、リッジストラ
イプ部の側面を電流阻止層で容易かつ確実に覆うことが
できる。
【００６６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体レーザ素子
およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に説
明する。
およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に説
明する。
【００６７】図１は、本発明の実施の一形態の実屈折率
型リッジストライプ半導体レーザ素子の構造を模式的に
示す図である。また、図２から図１２までは、図１の実
屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程
をプロセス順に並べた模式図面であって、全て図１のリ
ッジストライプ方向に対して垂直な断面図である。
型リッジストライプ半導体レーザ素子の構造を模式的に
示す図である。また、図２から図１２までは、図１の実
屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程
をプロセス順に並べた模式図面であって、全て図１のリ
ッジストライプ方向に対して垂直な断面図である。
【００６８】以下、上記実屈折率型リッジストライプ半
導体レーザ素子の製造方法について説明する。
導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００６９】まず、図２に示すように、半導体基板の一
例としての面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓ基板１０１
上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μｍ）、
ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ下クラッド層３（厚さ２．５μ
ｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ下ガイド層４、活性層の一例
としてのＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ活性層５（厚さ０．０５μ
ｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ上ガイド層６、ｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ第１上クラッド層７（厚さ０．２μｍ）、
ｐ型多層エッチング停止層１０８、第１材料層の一例と
してのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層１０９
（厚さ１．３μｍ）および第２材料層の一例としてのｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１０（厚さ０．７μｍ）を、結
晶成長装置を用いて順次結晶成長して積層する。Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓ活性層５は、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ下ガイ
ド層４とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ上ガイド層６とにより上下
から挟み込まれている。
例としての面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓ基板１０１
上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２（厚さ０．５μｍ）、
ｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ下クラッド層３（厚さ２．５μ
ｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ下ガイド層４、活性層の一例
としてのＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ活性層５（厚さ０．０５μ
ｍ）、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ上ガイド層６、ｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ第１上クラッド層７（厚さ０．２μｍ）、
ｐ型多層エッチング停止層１０８、第１材料層の一例と
してのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層１０９
（厚さ１．３μｍ）および第２材料層の一例としてのｐ
型ＧａＡｓキャップ層１１０（厚さ０．７μｍ）を、結
晶成長装置を用いて順次結晶成長して積層する。Ａｌ
0.1Ｇａ0.9Ａｓ活性層５は、Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ下ガイ
ド層４とＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ上ガイド層６とにより上下
から挟み込まれている。
【００７０】図３に、図２のｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上ク
ラッド層７から上側の部分の拡大図を示す。
ラッド層７から上側の部分の拡大図を示す。
【００７１】ｐ型多層エッチング停止層１０８は、第３
ストップ層の一例としての第３エッチング停止層８ａ
と、第１エッチング停止層１０８ｂと、第２エッチング
停止層１０８ｃとによって構成されている。第３エッチ
ング停止層８ａおよび第２エッチング停止層１０８ｃの
それぞれは単層のＧａＡｓ薄膜であり、第１エッチング
停止層１０８ｂはｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッ
ド層１０９の材料と同じ材料からなる単層の薄膜であ
る。また、第１エッチング停止層１０８ｂは、第３エッ
チング停止層８ａと第２エッチング停止層１０８ｃとの
間に挟み込まれている。
ストップ層の一例としての第３エッチング停止層８ａ
と、第１エッチング停止層１０８ｂと、第２エッチング
停止層１０８ｃとによって構成されている。第３エッチ
ング停止層８ａおよび第２エッチング停止層１０８ｃの
それぞれは単層のＧａＡｓ薄膜であり、第１エッチング
停止層１０８ｂはｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッ
ド層１０９の材料と同じ材料からなる単層の薄膜であ
る。また、第１エッチング停止層１０８ｂは、第３エッ
チング停止層８ａと第２エッチング停止層１０８ｃとの
間に挟み込まれている。
【００７２】図３と同様に図４〜図１２に、図２のｐ型
ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層７から上側の部分の拡大
図を示す。以降は、図４〜図１２を用いて説明を行う。
ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層７から上側の部分の拡大
図を示す。以降は、図４〜図１２を用いて説明を行う。
【００７３】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０の表
面にフォトレジスト膜を約０．２μｍの厚さに塗布し、
図４に示すように、写真蝕刻法によって幅６μｍのスト
ライプ形状のフォトレジスト膜１１をｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層１１０上に形成する。
面にフォトレジスト膜を約０．２μｍの厚さに塗布し、
図４に示すように、写真蝕刻法によって幅６μｍのスト
ライプ形状のフォトレジスト膜１１をｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層１１０上に形成する。
【００７４】その後、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの間で
エッチング選択性のない硫酸系エッチング液を用いて、
ストライプ形状のフォトレジスト膜１１が被覆していな
い部分のｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０をｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層１０９までウェットエッ
チングし、さらにｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッ
ド層１０９の一部の厚さ方向の途中までをウェットエッ
チングする。そうすると、図５に示すように、パターン
加工途中のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層２
０９と、目標パターン幅よりも大きなパターン幅を有す
るｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０とが、第２エッチング
停止層１０８ｃ上に得られる。このｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ第２上クラッド層２０９のｐ型ＧａＡｓキャップ層
２１０に接する部分の幅Ｗ１１は、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層２１０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層
２０９に接する部分の幅Ｗ１２と略一致する。
エッチング選択性のない硫酸系エッチング液を用いて、
ストライプ形状のフォトレジスト膜１１が被覆していな
い部分のｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０をｐ型Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層１０９までウェットエッ
チングし、さらにｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッ
ド層１０９の一部の厚さ方向の途中までをウェットエッ
チングする。そうすると、図５に示すように、パターン
加工途中のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層２
０９と、目標パターン幅よりも大きなパターン幅を有す
るｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０とが、第２エッチング
停止層１０８ｃ上に得られる。このｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5
Ａｓ第２上クラッド層２０９のｐ型ＧａＡｓキャップ層
２１０に接する部分の幅Ｗ１１は、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層２１０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層
２０９に接する部分の幅Ｗ１２と略一致する。
【００７５】次に、フッ酸系エッチング液を使ってｐ型
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層２０９を選択エッ
チングすると、図６に示すように、目標パターン幅より
も少し大きなパターン幅を有するｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ第２上クラッド層３０９が第２エッチング停止層１０
８ｃ上に形成される。このｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２
上クラッド層３０９のｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０に
接する部分の幅Ｗ２１は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１
０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９に
接する部分の幅Ｗ１２に比べて小さい。フッ酸系エッチ
ング液では、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０と、ｐ型多
層エッチング停止層１０８の最上層である第２エッチン
グ停止層１０８ｃとがエッチングされない。したがっ
て、フッ酸系エッチング液の浸漬時間を管理することに
より、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９
のストライプ下部幅（底部側の幅）を制御することが可
能である。
Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層２０９を選択エッ
チングすると、図６に示すように、目標パターン幅より
も少し大きなパターン幅を有するｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ第２上クラッド層３０９が第２エッチング停止層１０
８ｃ上に形成される。このｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２
上クラッド層３０９のｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０に
接する部分の幅Ｗ２１は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１
０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９に
接する部分の幅Ｗ１２に比べて小さい。フッ酸系エッチ
ング液では、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０と、ｐ型多
層エッチング停止層１０８の最上層である第２エッチン
グ停止層１０８ｃとがエッチングされない。したがっ
て、フッ酸系エッチング液の浸漬時間を管理することに
より、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９
のストライプ下部幅（底部側の幅）を制御することが可
能である。
【００７６】次に、アンモニアを含むエッチング液を使
ってエッチングを行う。このエッチング液はＧａＡｓを
強く浸蝕する一方、ＡｌＧａＡｓをほとんど浸蝕しな
い。このため、上記エッチング液によるエッチングで
は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０の側面がエッチング
されると同時に、露出している第２エッチング停止層１
０８ｃの一部がエッチングされる。これにより、図７に
示すように、目標パターン幅を有するｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層３１０と、第２ストップ層の一例としての第２エ
ッチング停止層８ｃとが得られて、第１エッチング停止
層１０８ｂの一部が新たに露出する。この際、第２エッ
チング停止層８ｃのサイドも浸蝕されて、第２エッチン
グ停止層８ｃの幅はｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラ
ッド層３０９の底部側の幅よりも少し小さくなる。ま
た、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９に接する部分の幅Ｗ２
は、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９の
ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０に接する部分の幅Ｗ２１
よりも小さくなる。その幅Ｗ２は、アンモニアを含むエ
ッチング液の浸漬時間を管理することにより制御するこ
とが可能である。
ってエッチングを行う。このエッチング液はＧａＡｓを
強く浸蝕する一方、ＡｌＧａＡｓをほとんど浸蝕しな
い。このため、上記エッチング液によるエッチングで
は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２１０の側面がエッチング
されると同時に、露出している第２エッチング停止層１
０８ｃの一部がエッチングされる。これにより、図７に
示すように、目標パターン幅を有するｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層３１０と、第２ストップ層の一例としての第２エ
ッチング停止層８ｃとが得られて、第１エッチング停止
層１０８ｂの一部が新たに露出する。この際、第２エッ
チング停止層８ｃのサイドも浸蝕されて、第２エッチン
グ停止層８ｃの幅はｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラ
ッド層３０９の底部側の幅よりも少し小さくなる。ま
た、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ
0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９に接する部分の幅Ｗ２
は、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９の
ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０に接する部分の幅Ｗ２１
よりも小さくなる。その幅Ｗ２は、アンモニアを含むエ
ッチング液の浸漬時間を管理することにより制御するこ
とが可能である。
【００７７】次に、フッ酸系エッチング液を再度用い
て、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９の
側面と、第１エッチング停止層１０８ｂの露出した部分
とをエッチングする。これにより、アンモニアを含むエ
ッチング液により酸化されたＡｌＧａＡｓ表面が除去さ
れ、図８に示すように、第１ストップ層の一例としての
第１エッチング停止層８ｂと、目標パターン幅を有する
クラッド層の一例としてのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２
上クラッド層と９が得られる。また、このフッ酸系エッ
チング液のエッチングにより、アンモニアを含むエッチ
ング液でエッチングされてできた段差がなくなる。すな
わち、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９の底
部側の幅と、第１，第２エッチング停止層８ｂ，８ｃの
幅とが略一致する。これにより、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ第２上クラッド層９の側面と、第１，第２エッチング
停止層８ｂ，８ｃの側面とが滑らかに連なる。また、ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９のｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層３１０に接する部分の幅Ｗ１に比べて、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層３１０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
第２上クラッド層９に接する部分の幅Ｗ２は小さくな
る。なお、第１エッチング停止層８ｂ、第２エッチング
停止層８ｃおよび第３エッチング停止層８ａは、エッチ
ング停止層の一例としてのｐ型多層エッチング停止層８
を構成する。また、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラ
ッド層９とｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０とは、目標高
さより高いリッジストライプ部１２３を構成する。
て、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層３０９の
側面と、第１エッチング停止層１０８ｂの露出した部分
とをエッチングする。これにより、アンモニアを含むエ
ッチング液により酸化されたＡｌＧａＡｓ表面が除去さ
れ、図８に示すように、第１ストップ層の一例としての
第１エッチング停止層８ｂと、目標パターン幅を有する
クラッド層の一例としてのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２
上クラッド層と９が得られる。また、このフッ酸系エッ
チング液のエッチングにより、アンモニアを含むエッチ
ング液でエッチングされてできた段差がなくなる。すな
わち、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９の底
部側の幅と、第１，第２エッチング停止層８ｂ，８ｃの
幅とが略一致する。これにより、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａ
ｓ第２上クラッド層９の側面と、第１，第２エッチング
停止層８ｂ，８ｃの側面とが滑らかに連なる。また、ｐ
型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９のｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層３１０に接する部分の幅Ｗ１に比べて、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層３１０のｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ
第２上クラッド層９に接する部分の幅Ｗ２は小さくな
る。なお、第１エッチング停止層８ｂ、第２エッチング
停止層８ｃおよび第３エッチング停止層８ａは、エッチ
ング停止層の一例としてのｐ型多層エッチング停止層８
を構成する。また、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラ
ッド層９とｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０とは、目標高
さより高いリッジストライプ部１２３を構成する。
【００７８】次に、図９に示すように、ストライプ形状
のフォトレジスト膜１１を除去する。
のフォトレジスト膜１１を除去する。
【００７９】次に、図１０に示すように、ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓ電流阻止層１２１をＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気
相堆積法）を用いて１．５μｍ結晶成長する。このと
き、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１は、ｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層３１０の両側面を隙間なく覆う。
Ａｓ電流阻止層１２１をＭＯＣＶＤ法（有機金属化学気
相堆積法）を用いて１．５μｍ結晶成長する。このと
き、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１は、ｐ型Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層３１０の両側面を隙間なく覆う。
【００８０】このように、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
１２１を積層する際、リッジストライプ部１２３以外の
部分でＧａＡｓ薄膜（第３エッチング停止層８ａ）が露
出しているので、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１を
積層する際に発生しやすい三次元成長などの異常成長を
抑えることができる。
１２１を積層する際、リッジストライプ部１２３以外の
部分でＧａＡｓ薄膜（第３エッチング停止層８ａ）が露
出しているので、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１を
積層する際に発生しやすい三次元成長などの異常成長を
抑えることができる。
【００８１】また、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１
のＡｌ組成比を０．７の高組成とし、電流狭窄をｐｎｐ
ｎ構造によって行う一方、実屈折率分布構造を用いて横
モード制御を行っている。ＭＯＣＶＤ法のような気相成
長法を用いれば、少々の段差があっても連続した膜でリ
ッジストライプ部１２３の側面を連続して覆うことがで
き、図１４、図２１〜図２３に示すような空洞部２２の
発生をなくすか、または、その空洞部５２２の大きさを
大幅に縮小させることができる。
のＡｌ組成比を０．７の高組成とし、電流狭窄をｐｎｐ
ｎ構造によって行う一方、実屈折率分布構造を用いて横
モード制御を行っている。ＭＯＣＶＤ法のような気相成
長法を用いれば、少々の段差があっても連続した膜でリ
ッジストライプ部１２３の側面を連続して覆うことがで
き、図１４、図２１〜図２３に示すような空洞部２２の
発生をなくすか、または、その空洞部５２２の大きさを
大幅に縮小させることができる。
【００８２】次に、フォトリソグラフィ法とウェットエ
ッチング法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０お
よびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１の頂部を除去す
る。これにより、図１１に示すように、第１導電型の電
流阻止層の一例としてのｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２
１からｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の頂部が露出する。
なお、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９とｐ
型ＧａＡｓキャップ層１０とが、第２導電型のリッジス
トライプ部の一例としての所定のパターン幅のリッジス
トライプ部２３を構成する。
ッチング法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３１０お
よびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１２１の頂部を除去す
る。これにより、図１１に示すように、第１導電型の電
流阻止層の一例としてのｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２
１からｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の頂部が露出する。
なお、ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層９とｐ
型ＧａＡｓキャップ層１０とが、第２導電型のリッジス
トライプ部の一例としての所定のパターン幅のリッジス
トライプ部２３を構成する。
【００８３】その後、図示しない表面のフォトレジスト
膜を除去し、図１２に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１上にｐ
型ＧａＡｓコンタクト層３１を約４０μｍ結晶成長す
る。
膜を除去し、図１２に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１上にｐ
型ＧａＡｓコンタクト層３１を約４０μｍ結晶成長す
る。
【００８４】次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１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エ
ハ全体の厚さを１２０μｍ程度にして、図１に示すｎ型
ＧａＡｓ基板１を得る。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層３１上にｐ側電極４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１下にｎ側電極４１を形成する。そして、共振器
長が８００μｍになるようにウエハをへき開する。この
とき、上記リッジストライプ部２３は所定のパターン幅
で共振器方向に延びている。その後、光出射端面にはＡ
ｌ2Ｏ3保護膜（図示せず）を形成して低反射率（約５
％）にする。一方、光出射端面とは反対側の後端面に
は、Ａｌ2Ｏ3／ａ−Ｓｉの多層膜（図示せず）を形成し
て高反射率（約９５％）にして、実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子が完成する。
磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウエ
ハ全体の厚さを１２０μｍ程度にして、図１に示すｎ型
ＧａＡｓ基板１を得る。その後、ｐ型ＧａＡｓコンタク
ト層３１上にｐ側電極４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡ
ｓ基板１下にｎ側電極４１を形成する。そして、共振器
長が８００μｍになるようにウエハをへき開する。この
とき、上記リッジストライプ部２３は所定のパターン幅
で共振器方向に延びている。その後、光出射端面にはＡ
ｌ2Ｏ3保護膜（図示せず）を形成して低反射率（約５
％）にする。一方、光出射端面とは反対側の後端面に
は、Ａｌ2Ｏ3／ａ−Ｓｉの多層膜（図示せず）を形成し
て高反射率（約９５％）にして、実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子が完成する。
【００８５】上記実屈折率型リッジストライプ半導体レ
ーザ素子の特性については、発振波長７８０ｎｍ、閾値
電流３５ｍＡ、光出力１８０ｍＷまでキンクフリーであ
った。
ーザ素子の特性については、発振波長７８０ｎｍ、閾値
電流３５ｍＡ、光出力１８０ｍＷまでキンクフリーであ
った。
【００８６】図１３に、本実施の形態の実屈折率型リッ
ジストライプ半導体レーザ素子と、図１４の従来例の実
屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子との駆動電
流特性を示す。図１３では、本実施の形態の実屈折率型
リッジストライプ半導体レーザ素子の駆動電流特性を一
点鎖線製で示し、図１４の従来例の実屈折率型リッジス
トライプ半導体レーザ素子との駆動電流特性を実線で示
している。
ジストライプ半導体レーザ素子と、図１４の従来例の実
屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子との駆動電
流特性を示す。図１３では、本実施の形態の実屈折率型
リッジストライプ半導体レーザ素子の駆動電流特性を一
点鎖線製で示し、図１４の従来例の実屈折率型リッジス
トライプ半導体レーザ素子との駆動電流特性を実線で示
している。
【００８７】図１３から分るように、本実施の形態，図
１４の従来例において閾値電流値は共に略３５ｍＡと同
じであるが、駆動電流対光出力の傾きから読み取られる
微分効率は、図１４の従来例で０．９３〜０．９７Ｗ／
Ａであったのに対して、本実施の形態で１．０４〜１．
０７Ｗ／Ａと向上している。すなわち、本実施の形態の
実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子は光出力
特性が改善している。
１４の従来例において閾値電流値は共に略３５ｍＡと同
じであるが、駆動電流対光出力の傾きから読み取られる
微分効率は、図１４の従来例で０．９３〜０．９７Ｗ／
Ａであったのに対して、本実施の形態で１．０４〜１．
０７Ｗ／Ａと向上している。すなわち、本実施の形態の
実屈折率型リッジストライプ半導体レーザ素子は光出力
特性が改善している。
【００８８】上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓ系材料
を用いてクラッド層を形成したが、例えば、ＡｌとＧａ
とを含む材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓ系材料などを用いてクラッド層を形成してもよい。つ
まり、本発明の半導体レーザ素子の材料は本実施の形態
に限定されない。
を用いてクラッド層を形成したが、例えば、ＡｌとＧａ
とを含む材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓ系材料などを用いてクラッド層を形成してもよい。つ
まり、本発明の半導体レーザ素子の材料は本実施の形態
に限定されない。
【００８９】また、上記実施の形態では、第２上クラッ
ド層の材料と同じ材料からなる第１エッチング停止層を
用いていたが、第２上クラッド層の材料と異なる材料か
らなる第１エッチング停止層を用いてもよい。この場
合、キャップ層に対してエッチングレートが大であり、
かつ、第２上クラッド層と第１エッチング停止層とに対
してエッチング不可能またはエッチングレートが小なエ
ッチング液を用いて、ｐ型キャップ層の選択エッチング
を行う。
ド層の材料と同じ材料からなる第１エッチング停止層を
用いていたが、第２上クラッド層の材料と異なる材料か
らなる第１エッチング停止層を用いてもよい。この場
合、キャップ層に対してエッチングレートが大であり、
かつ、第２上クラッド層と第１エッチング停止層とに対
してエッチング不可能またはエッチングレートが小なエ
ッチング液を用いて、ｐ型キャップ層の選択エッチング
を行う。
【００９０】また、上記実施の形態では、キャップ層の
材料と同じ材料からなる第２，第３エッチング停止層を
用いていたが、キャップ層の材料と異なる材料からなる
第２，第３エッチング停止層を用いてもよい。この場
合、第２上クラッド層に対してエッチングレートが大で
あり、かつ、キャップ層と第１，第２エッチング停止層
とに対してエッチング不可能またはエッチングレートが
小なエッチング液を用いて、第２上クラッド層の選択エ
ッチングを行う。
材料と同じ材料からなる第２，第３エッチング停止層を
用いていたが、キャップ層の材料と異なる材料からなる
第２，第３エッチング停止層を用いてもよい。この場
合、第２上クラッド層に対してエッチングレートが大で
あり、かつ、キャップ層と第１，第２エッチング停止層
とに対してエッチング不可能またはエッチングレートが
小なエッチング液を用いて、第２上クラッド層の選択エ
ッチングを行う。
【００９１】また、上記実施の形態では、３層からなる
多層エッチング停止層を用いていたが、互いに組成が異
なる４層以上の層からなる多層エッチング停止層を用い
てもよい。または、ｎ−１層（ｎは２以上の整数）の第
１ストップ層と、この第１ストップ層の組成とは異なる
ｎ層の第２ストップ層とで４層以上の層からなる多層エ
ッチング停止層を構成してもよい。
多層エッチング停止層を用いていたが、互いに組成が異
なる４層以上の層からなる多層エッチング停止層を用い
てもよい。または、ｎ−１層（ｎは２以上の整数）の第
１ストップ層と、この第１ストップ層の組成とは異なる
ｎ層の第２ストップ層とで４層以上の層からなる多層エ
ッチング停止層を構成してもよい。
【００９２】また、上記実施の形態における各層の導電
型を逆にして、実屈折率型リッジストライプ半導体レー
ザ素子を形成してもよい。
型を逆にして、実屈折率型リッジストライプ半導体レー
ザ素子を形成してもよい。
【００９３】また、本実施の形態の実屈折率型リッジス
トライプ半導体レーザ素子は半導体レーザユニットに搭
載してもよい。そして、この半導体レーザユニットは電
子機器に使用してもよい。
トライプ半導体レーザ素子は半導体レーザユニットに搭
載してもよい。そして、この半導体レーザユニットは電
子機器に使用してもよい。
【００９４】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体レーザ素子は、エッチング停止層の第１ストップ層が
キャップ層を選択エッチング可能にする材料からなり、
エッチング停止層の第２ストップ層がクラッド層を選択
エッチング可能にする材料からなるので、第１，第２ス
トップ層を用いてキャップ層とクラッド層とのそれぞれ
を選択エッチングで形成して、クラッド層，キャップ層
間の段差を小さくできる。したがって、上記クラッド
層，キャップ層間の段差が小さい状態で、クラッド層と
キャップ層とを両側面側から挟むように電流阻止層を形
成することにより、積層構造中に空洞が形成されるのを
阻止できる。または、積層構造中に形成される空洞を大
幅に縮小できる。
体レーザ素子は、エッチング停止層の第１ストップ層が
キャップ層を選択エッチング可能にする材料からなり、
エッチング停止層の第２ストップ層がクラッド層を選択
エッチング可能にする材料からなるので、第１，第２ス
トップ層を用いてキャップ層とクラッド層とのそれぞれ
を選択エッチングで形成して、クラッド層，キャップ層
間の段差を小さくできる。したがって、上記クラッド
層，キャップ層間の段差が小さい状態で、クラッド層と
キャップ層とを両側面側から挟むように電流阻止層を形
成することにより、積層構造中に空洞が形成されるのを
阻止できる。または、積層構造中に形成される空洞を大
幅に縮小できる。
【００９５】本発明の半導体レーザ素子の製造方法によ
れば、第１材料層をパターン加工してクラッド層にする
とき、クラッド層を選択エッチング可能にする材料から
なる第２ストップ層を用いるので、第２ストップ層より
下の層が侵食されるのを防止できる。
れば、第１材料層をパターン加工してクラッド層にする
とき、クラッド層を選択エッチング可能にする材料から
なる第２ストップ層を用いるので、第２ストップ層より
下の層が侵食されるのを防止できる。
【００９６】また、第２材料層をパターン加工してキャ
ップ層を得るとき、キャップ層を選択エッチング可能に
する材料からなる第１ストップ層を用いているので、第
１ストップ層より下の層が侵食されるのを防止できる。
ップ層を得るとき、キャップ層を選択エッチング可能に
する材料からなる第１ストップ層を用いているので、第
１ストップ層より下の層が侵食されるのを防止できる。
【００９７】また、上記キャップ層を選択エッチングに
より形成しているので、クラッド層の幅を大きく変える
ことなく、キャップ層の幅を所望のパターン幅にするこ
とができる。したがって、上記クラッド層，キャップ層
間の段差を小さくできる。
より形成しているので、クラッド層の幅を大きく変える
ことなく、キャップ層の幅を所望のパターン幅にするこ
とができる。したがって、上記クラッド層，キャップ層
間の段差を小さくできる。
【００９８】また、上記クラッド層，キャップ層間の段
差を小さくできるので、クラッド層，キャップ層間の段
差が小さい状態で、クラッド層とキャップ層とを両側面
側から挟むように電流阻止層を形成することにより、積
層構造中に空洞が形成されるのを阻止できる。または、
積層構造中に形成される空洞を大幅に縮小できる。
差を小さくできるので、クラッド層，キャップ層間の段
差が小さい状態で、クラッド層とキャップ層とを両側面
側から挟むように電流阻止層を形成することにより、積
層構造中に空洞が形成されるのを阻止できる。または、
積層構造中に形成される空洞を大幅に縮小できる。
【図１】 図１は本発明の実施の一形態の実屈折率型リ
ッジストライプ半導体レーザ素子の模式構造図である。
ッジストライプ半導体レーザ素子の模式構造図である。
【図２】 図２は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図３】 図３は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図４】 図４は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図５】 図５は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図６】 図６は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図７】 図７は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図８】 図８は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図９】 図９は上記実施の一形態の実屈折率型リッジ
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
ストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの
工程の模式断面図である。
【図１０】 図１０は上記実施の一形態の実屈折率型リ
ッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１
つの工程の模式断面図である。
ッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１
つの工程の模式断面図である。
【図１１】 図１１は上記実施の一形態の実屈折率型リ
ッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１
つの工程の模式断面図である。
ッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１
つの工程の模式断面図である。
【図１２】 図１２は上記実施の一形態の実屈折率型リ
ッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１
つの工程の模式断面図である。
ッジストライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１
つの工程の模式断面図である。
【図１３】 図１３は、本実施の形態の実屈折率型リッ
ジストライプ半導体レーザ素子と、図１４の従来の実屈
折率型リッジストライプ半導体レーザ素子との駆動電流
特性を示すグラフである。
ジストライプ半導体レーザ素子と、図１４の従来の実屈
折率型リッジストライプ半導体レーザ素子との駆動電流
特性を示すグラフである。
【図１４】 図１４は従来の実屈折率型リッジストライ
プ半導体レーザ素子の模式構造図である。
プ半導体レーザ素子の模式構造図である。
【図１５】 図１５は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図１６】 図１６は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図１７】 図１７は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図１８】 図１８は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図１９】 図１９は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図２０】 図２０は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図２１】 図２１は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図２２】 図２２は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
【図２３】 図２３は上記従来の実屈折率型リッジスト
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
ライプ半導体レーザ素子の製造過程のうちの１つの工程
の模式断面図である。
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
５ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ活性層
８ ｐ型多層エッチング停止層
８ａ 第３エッチング停止層
８ｂ 第１エッチング停止層
８ｃ 第２エッチング停止層
９ ｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ第２上クラッド層
１０ ｐ型ＧａＡｓキャップ層
２１ ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
２３ リッジストライプ部
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板上に、少なくとも、発光する
活性層とエッチング停止層とが順次積層され、クラッド
層とこのクラッド層を覆うキャップ層との積層からなっ
て所定のパターン幅で共振器方向に延びる第２導電型の
リッジストライプ部が上記エッチング停止層上に形成さ
れると共に、上記リッジストライプ部を両側面側から挟
むように第１導電型の電流阻止層が形成されている半導
体レーザ素子において、 上記エッチング停止層は、 上記キャップ層を選択エッチング可能にする材料からな
る第１ストップ層と、この第１ストップ層上に積層さ
れ、上記クラッド層を選択エッチング可能にする材料か
らなる第２ストップ層とを有す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に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記クラッド層は上記第１ストップ層と同じ材料からな
り、上記キャップ層は上記第２ストップ層と同じ材料か
らなることを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記エッチング停止層は、上記第１ストップ層下に設け
られ、上記クラッド層を選択エッチング可能にする材料
からなる第３ストップ層を有することを特徴とする半導
体レーザ素子。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記リッジストライプ部における共振器方向に対して垂
直な断面では、上記キャップ層の上記クラッド層に接す
る部分の幅が、上記クラッド層の上記キャップ層に接す
る部分の幅よりも小さくなっていることを特徴とする半
導体レーザ素子。 - 【請求項５】 半導体基板上に、少なくとも、発光する
活性層とエッチング停止層とが順次積層され、クラッド
層とこのクラッド層を覆うキャップ層との積層からなっ
て所定のパターン幅で共振器方向に延びる第２導電型の
リッジストライプ部が上記エッチング停止層上に形成さ
れると共に、上記リッジストライプ部を両側面側から挟
むように第１導電型の電流阻止層が形成されている半導
体レーザ素子を製造する製造方法であって、 上記エッチング停止層として、上記キャップ層を選択エ
ッチング可能にする材料からなる第１ストップ層と、上
記クラッド層を選択エッチング可能にする材料からなる
第２ストップ層とを順次積層する工程と、 上記エッチング停止層上に、上記クラッド層の材料とす
べき第１材料層と、上記キャップ層の材料とすべき第２
材料層とを順次積層する工程と、 上記第１，第２材料層のうち上記リッジストライプ部よ
りも広い領域を残して、その領域の両側に相当する部分
をエッチングして除去する工程と、 上記第１材料層のうち残された領域の側部を、上記第２
ストップ層を用いて選択エッチングすることにより、上
記リッジストライプ部をなす上記クラッド層を得る工程
と、 上記第２材料層のうち残された領域の側部を、上記第１
ストップ層を用いて選択エッチングすることにより、上
記リッジストライプ部をなす上記キャップ層を得る工程
と、 上記クラッド層および上記キャップ層を両側面側から挟
むように第１導電型の電流阻止層を形成する工程とを備
えたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002124373A JP4099346B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2002124373A JP4099346B2 (ja) | 2002-04-25 | 2002-04-25 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
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|---|---|
| JP2003318490A true JP2003318490A (ja) | 2003-11-07 |
| JP4099346B2 JP4099346B2 (ja) | 2008-06-11 |
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| JPH10173278A (ja) * | 1996-12-12 | 1998-06-26 | Nec Corp | 半導体レーザの製造方法 |
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-
2002
- 2002-04-25 JP JP2002124373A patent/JP4099346B2/ja not_active Expired - Fee Related
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