JP2006128295A - 半導体レーザ素子およびこれを用いた半導体レーザアレイ、並びに半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 窓領域を設けることにより高出力動作を可能とすると共に、突条部の形状精度および製造工程における再現性を高めることができる半導体レーザ素子を提供する。
【解決手段】 窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、端面近傍領域３０Ａ以外の素子内部領域３０Ｂにおける幅Ｗ２よりも大きくする。窓構造３０を含む端面近傍領域３０Ａでは突条部２０が延在しておらず、ｐ型第３クラッド層１７が残存している。高出力化のために窓領域３０を設けた場合においても、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおいて突条部２０の形状精度を高くすることができ、水平横モードを安定させることができると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、特に主出射側端面における光吸収を抑制するための窓領域を備えた半導体レーザ素子およびこれを用いた半導体レーザアレイ、並びに半導体レーザ素子の製造方法に関する。

近年、ＡｌＧａＡｓ系材料を用いた赤外波長帯の半導体レーザは、コンパクトディスク（ＣＤ；Compact Disk）等の光ディスクの読み取り用、書き換え用またはイニシャライザー等に利用されている。また、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、固体励起用途においてＮｄ：ＹＡＧやＮｄ：ＹＶＯ₄ 等の結晶の吸収帯が８０８ｎｍ付近にあるため、横多モードレーザ光を発振するブロードストライプ型の赤外高出力半導体レーザとしても期待されている。

一般に、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの最大光出力は端面破壊が発生する光出力で決定される。端面破壊が生じるのは、レーザ光が端面領域の表面準位の光吸収によって発生した熱で半導体レーザを構成する結晶自体が溶融し、共振器の機能を果たさなくなるためである。したがって、高出力動作を実現するには、より高い光出力でも端面破壊が生じない工夫が必要である。そのため従来では、例えば、端面にシリコン（Ｓｉ）または亜鉛（Ｚｎ）などの不純物を拡散させることにより、レーザ光を吸収しにくくする、つまりレーザ光に対して透明となるような窓領域を設けることが行われてきた（例えば、特許文献１参照。）。

図３４は、そのような窓領域を有する従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の一例を表したものである。この半導体レーザ素子は、端面に例えば亜鉛（Ｚｎ）を拡散させることにより窓領域を形成したものであり、例えば、ｎ型ＧａＡｓよりなる基板１１１上に、ｎ型クラッド層１１３，量子井戸構造を有する活性層１１４，ｐ型クラッド層１１５およびコンタクト層１１８が基板１１１側からこの順に積層されている。コンタクト層１１８およびｐ型クラッド層１１５の一部は、活性層１１４のストライプ領域を制限するため、紙面に対して直交する方向に伸びる突条部（リッジ）１２０とされており、突条部１２０の外部には電流阻止層１２１が埋め込まれている。

また、この半導体レーザ素子では、突条部１２０の延長方向に対向する主出射側端面１１０Ｆおよび後方端面１１０Ｒおよびその近傍に不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）を拡散させることにより、窓領域１３０が形成されている。窓領域１３０は活性層１１４に達しており、その部分では活性層１１４の井戸層および障壁層を構成する原子が混ざり合うことにより無秩序化領域１３１が形成されている。無秩序化領域１３１は、活性層１１４の実効的なバンドギャップエネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きくなり、レーザ光に対して透明となっている。

なお、コンタクト層１１８および電流阻止層１２１上にはｐ側電極１４１が形成され、基板１１１の裏側にはｎ側電極１４２が形成されている。

図３５ないし図３７は、この従来の半導体レーザ素子の製造方法の一例を表したものである。まず、例えば、図３５（Ａ）および図３６に示したように、基板１１１上に、ｎ型クラッド層１１３，活性層１１４，ｐ型クラッド層１１５およびコンタクト層１１８を順に形成する。次いで、同じく図３５（Ａ）および図３６に示したように、コンタクト層１１８の表面に例えばＳｉＯ₂ よりなる絶縁膜１５１を形成し、この絶縁膜１５１に、共振器端面の形成予定位置に対応して開口部１５１Ａを設ける。続いて、同じく図３５（Ａ）および図３６に示したように、絶縁膜１５１をマスクとして共振器端面の形成予定位置近傍に、不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）を拡散させることにより窓領域１３０を形成する。これにより、窓領域１３０が活性層１１４に達した部分に無秩序化領域１３１が形成される。

次いで、図３５（Ｂ）および図３７に示したように、例えばＳｉＯ₂ よりなるストライプ状のマスク１５２を形成し、このマスク１５２を用いてコンタクト層１１８およびｐ型クラッド層１１５の一部をエッチングすることにより突条部１２０を形成する。

続いて、図３５（Ｃ）に示したように、マスク１５２を用いて突条部１２０の両側に電流阻止層１２１を選択的に成長させる。最後に、マスク１５２を除去し、図３４に示したように、ｐ側電極１４１およびｎ側電極１４２を形成し、基板１１１を所定の形状に整えて主出射側端面１１０Ｆおよび後方端面１１０Ｒを形成する。
特開平８−１１１５６０号公報 特開２００３−７８２０４号公報（第０１２０段落）

しかしながら、このような従来の製造方法では、突条部１２０を形成する際のエッチングをエッチング時間で制御するしかないので、エッチング制御が難しく、形状の再現性も低いという問題を有していた。突条部１２０の形状は半導体レーザの水平横モードを決定する因子となるので、突条部１２０を形成する際のエッチング制御方法は極めて重要である。にもかかわらず、従来では、突条部１２０の形状を確実に制御することのできるエッチング制御方法が確立されていなかった。

例えば、上述した特許文献１では、ｐ型Ａｌ_0.5 ＧａＡｓ混晶よりなるｐ型クラッド層中にｐ型Ａｌ_0.7 ＧａＡｓ混晶よりなるエッチングストップ層を設けておき、有機酸と過酸化水素水とを含むエッチャントを用いて、ｐ型クラッド層とエッチングストップ層とのアルミニウム組成差によりエッチングを制御することが記載されている。

しかし、窓領域においては結晶中に不純物が拡散しているので、ｐ型クラッド層やエッチングストップ層のアルミニウム組成が壊れており、両者のアルミニウム組成差も崩れてしまっている。そのため、特許文献１に記載された方法では、エッチングストップ層でエッチングが停止せずに貫通してしまうという問題が生じていた。エッチングが活性層に達してしまうと、端面の活性層がなくなってしまうことに加えて、エッチャントの酸化作用により端面に不活性準位が多数形成され、活性層内部で発生した光は、外部に取り出されることができなくなってしまう。つまり半導体レーザとしての機能が全く喪われてしまう。

ちなみに、特許文献２には、エッチャントとしてフッ酸系のものを使用することが提案されているが、フッ酸系エッチャントは、突条部１２０の上面を覆うＳｉＯ₂ よりなるマスク１５２を溶解してしまうため、突条部１２０を形成した後に突条部１２０の両側に電流阻止層１２１を形成することが難しくなってしまう。硫酸系エッチャントを用いることも考えられるが、硫酸系エッチャントに対してはアルミニウム組成が小さい層の方がエッチングされにくくなるので、仮にエッチング選択性が得られたとしてもエッチングストップ層のアルミニウム組成をｐ型クラッド層よりもかなり小さくする必要があり、バンド構造や縦方向の屈折率分布に影響を及ぼしてしまう可能性がある。

以上に加えて、窓領域を赤外波長帯のブロードストライプ型半導体レーザに応用する場合には、更にいくつかの要求を満たす必要がある。ブロードストライプ型半導体レーザでは、その利用上、水平横モードが安定しており、且つ横方向の放射角は狭い方が望ましい。水平横モードの安定化は、光ファイバに結合させる場合や、固体励起用途における結晶媒体に吸収させる場合には特に重要である。それは、波長の不安定性や、戻り光によるスペクトルの揺らぎに影響を及ぼすからである。また、横方向の放射角に関しては、例えば結晶媒体にレーザ光を放射する場合には当然ビームスポットが小さい方がよい。しかし、水平横モードの安定性と放射角の大小との間には、水平横モードが安定しているほど放射角が大きいというトレードオフの関係がある。そのため、この二つを兼ね備えると共に窓領域を有するブロードストライプ型半導体レーザの実現は極めて困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、窓領域を設けることにより高出力動作を可能とすると共に、突条部の形状精度および製造工程における再現性を高めることができる半導体レーザ素子およびこれを用いた半導体レーザアレイ、並びに半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明による半導体レーザ素子は、基板上に活性層を含む半導体層を備え、半導体層の一部に活性層のストライプ領域を制限するための突条部を有すると共に半導体層の側面に突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を備えたものであって、共振器端面の少なくとも一方に、活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域が形成されており、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅Ｗ１は、端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きいものである。

ここで「幅」とは、突条部の延長方向すなわち共振器方向と、半導体層の積層方向との両方に対して垂直な方向における寸法をいう。

本発明による半導体レーザアレイは、上記本発明による複数の半導体レーザ素子を並列配置したものである。

本発明による半導体レーザ素子の製造方法は、基板上に活性層を含む半導体層を形成する工程と、半導体層における一対の共振器端面の形成予定位置の少なくとも一方に不純物を拡散させることにより、活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域を形成する工程と、半導体層の一部をエッチング除去することにより活性層のストライプ領域を制限するための突条部を形成すると共に、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅Ｗ１を、端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きくする工程と、半導体層の側面に突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を形成する工程とを含むようにしたものである。

本発明の半導体レーザ素子、または本発明の半導体レーザアレイでは、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅Ｗ１が、端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きいので、端面近傍領域以外の領域においては突条部とその外部との屈折率差が大きくなり、レーザ発振時の水平横モードが安定化する。一方、窓領域を含む端面近傍領域においては、突条部とその外部との屈折率差が無いか、または極端に小さくなり、横方向のビーム放射角が狭くなる。

本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、半導体層の一部をエッチング除去することにより突条部を形成する際に、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅Ｗ１を、端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きくするようにしたので、窓領域がエッチングされて活性層まで貫通してしまうことが抑制される。よって、突条部が精度よく作製され、形状の再現性も向上する。

本発明の半導体レーザ素子、または本発明の半導体レーザ素子の製造方法によれば、窓領域を含む端面近傍領域における突条部の幅Ｗ１を、端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きくするようにしたので、高出力化のために窓領域を設けた場合においても、突条部の形状精度を高くすることができる。よって、水平横モードを安定化させると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができる。また、簡素な製造工程により、低コストで、再現性良く突条部の形状を制御することができる。

本発明の半導体レーザアレイによれば、本発明の半導体レーザ素子を備えたので、水平横モードを安定化させると共に横方向のビーム放射角を小さくし、高出力で信頼性の高い半導体レーザアレイを実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る半導体レーザアレイの全体構成を概略的に表したものである。この半導体レーザアレイ１は、レーザ溶接用光源または固体励起用光源などとして用いられるものであり、後述する半導体レーザ素子１０を複数（図１では例えば３個）並列配置した構成を有している。

図２は、図１に示した半導体レーザアレイ１を構成する半導体レーザ素子１０を拡大して表すと共に、その一部を切り欠いて内部構成を表したものである。この半導体レーザ素子は、例えば、基板１１上に、バッファ層１２、ｎ型第１クラッド層１３、活性層１４、ｐ型第２クラッド層１５、エッチングストップ層１６、ｐ型第３クラッド層１７およびコンタクト層１８が順に積層された構成を有している。コンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層１７は、活性層１４のストライプ領域１４Ａを制限するための突条部（リッジ）２０とされており、この突条部２０の両側には電流阻止層２１が形成されている。

また、基板１１ないしｐ型第３クラッド層１７の側面には、突条部２０の延長方向に対向する一対の共振器端面、すなわち主出射側（フロント側）端面１０Ｆおよび後方（リア側）端面１０Ｒが形成されている。これら主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの各々には、不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）が拡散されることにより、活性層１４で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域３０が形成されている。

窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１は、図１および図３に示したように、端面近傍領域３０Ａ以外の素子内部領域３０Ｂにおける幅Ｗ２よりも大きくなっている。すなわち、窓構造３０を含む端面近傍領域３０Ａでは突条部２０が延在しておらず、ｐ型第３クラッド層１７が残存している。これにより、この半導体レーザ素子１０では、高出力化のために窓領域３０を設けた場合においても、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおいて突条部２０の形状精度を高くすることができ、水平横モードを安定させることができると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができるようになっている。

また、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１は、図３に示したように、窓領域３０の幅Ｗ３以上であることが好ましい。突条部２０の形状精度を更に向上させることができるからである。

なお、主出射側端面１０Ｆと後方端面１０Ｒとの間の距離、すなわちこの半導体レーザ素子１０の共振器長Ｌは例えば７００μｍ、窓領域３０の主出射側端面１０Ｆまたは後方端面１０Ｒからの共振器方向における寸法ＬＷは例えば２０μｍ、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａの主出射側端面１０Ｆまたは後方端面１０Ｒからの共振器方向における寸法ＬＡは例えば３０μｍとされている。

基板１１は、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。バッファ層１２は、例えば、積層方向における厚み（以下、単に「厚み」という。）が０．５μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型第１クラッド層１３は、例えば、厚みが１．５μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ_0.47ＧａＡｓ混晶により構成されている。

活性層１４は、少なくとも一つの量子井戸構造を有しており、不純物を添加しないＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。活性層１４は、例えばＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure；分離閉じ込め型ヘテロ構造）超格子活性層であってもよく、その層構造は特に限定されない。特に、ブロードストライプ型の場合はＳＱＷ（Single Quantum Well ；単一量子井戸）構造とされていることが好ましい。具体的には、活性層１４は、例えば、ＳＣＨ構造とされており、図４（Ａ）に示したように、厚みが０．０１μｍのＡｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓ（ｘ１＝０．１）混晶よりなる光導波層１４Ｗを、厚みが０．０５μｍのＡｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓ（ｘ２＝０．３）混晶よりなるガイド層１４Ｇで挟み込んだＳＱＷ構造を有している。

活性層１４のうち窓領域３０に重なる部分では、光導波層１４Ｗとガイド層１４Ｇとの原子が混ざり合い、Ａｌ_x3Ｇａ_1-x3Ａｓ（ｘ３≒ｘ１）混晶よりなる無秩序化領域３１が形成されている。この無秩序化領域３１の実効的なバンドギャップエネルギーは、図４（Ｂ）に示したように、ガイド層１４Ｇにほぼ等しくなる。すなわち、無秩序化領域３１は、活性層１４の実効的なバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有し、活性層１４で発生するレーザ光に対して透明となっている。

ｐ型第２クラッド層１５は、例えば、厚みが０．３μｍであり、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ）またはベリリウム（Ｂｅ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ_0.47ＧａＡｓ混晶により構成されている。

エッチングストップ層１６およびｐ型第３クラッド層１７はＡｌＧａＡｓ混晶により構成され、且つｐ型第３クラッド層１７に含まれるアルミニウム組成は、エッチングストップ層１６に含まれるアルミニウム組成よりも低く、その差が０．０２５以上であることが好ましい。後述する製造工程において突条部１２０を形成する際に、有機酸と過酸化水素水との混合液よりなるエッチャントに対して、エッチングストップ層１６とｐ型第３クラッド層１７とのエッチング選択性を大きくとることができるからである。更に、エッチングストップ層１６の厚みが０．０２μｍ以上であれば、より好ましい。縦方向における屈折率分布への影響が少なく、光学特性上の影響を抑えることができると共に、製造工程においてエピタキシャル成長が容易となり、また成長時間の短縮にもつながるからである。

具体的には、エッチングストップ層１６は、例えば、厚みが０．０２μｍであり、Ａｌ_0.55ＧａＡｓ混晶により構成されている。また、ｐ型第３クラッド層１７は、例えば、厚みが１．２μｍであり、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ）またはベリリウム（Ｂｅ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ_0.47ＧａＡｓ混晶により構成されている。

コンタクト層１８は、例えば、厚みが０．５μｍであり、亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ）またはベリリウム（Ｂｅ）などのｐ型不純物を添加したｐ型ＧａＡｓにより構成されている。

コンタクト層１８は、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａを回避して形成されていることが好ましい。窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａには電流を注入させないようにして光を発生させず、素子内部からの光を導波させるだけにとどめることができるので、主出射側端面１０Ｆにおける光密度を下げて、本発明の効果をより高めることができるからである。

更に、コンタクト層１８は、端面近傍領域３０Ａに隣接する素子内部領域３０Ｂの一部を回避して形成されていれば、より好ましい。突条部２０の幅Ｗ１を広くした部分において電流が注入されることを確実に抑制することができるからである。そのため、コンタクト層１８と主出射側端面１０Ｆまたは後方端面１０Ｒとの間の距離ＬＣは、端面近傍領域３０Ａの寸法ＬＡよりも長く、例えば４０μｍとされている。

電流阻止層２１は、突条部２０の斜面および素子内部領域３０Ｂを埋め込むように形成されており、例えば、ケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。

また、この半導体レーザ素子１０では、コンタクト層１８および電流阻止層２１上にｐ側電極４１が設けられ、基板１１の裏側にｎ側電極４２が設けられている。ｐ側電極４１は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕにより構成され、ｎ側電極４２は、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕにより構成されている。ｐ側電極４１は、コンタクト層１８と同様に、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａを回避して形成されていることが好ましい。窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける電流注入を確実に阻止することができ、更に高い効果を得ることができるからである。

この半導体レーザ素子１０を備えた半導体レーザアレイ１は、例えば、次のようにして製造することができる。

図５は、この半導体レーザ素子１０の製造方法の流れを表すものであり、図６ないし図２３は、その工程を順に表すものである。まず、図６に示したように、上述した材料よりなる基板１１上に、例えばＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy ；有機金属気相エピタキシー）法またはＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属化学気相成長）法により、それぞれ上述した厚みおよび材料よりなるバッファ層１２、ｎ型第１クラッド層１３、活性層１４、ｐ型第２クラッド層１５、エッチングストップ層１６、ｐ型第３クラッド層１７およびコンタクト層１８を順に積層する（ステップＳ１０１）。このとき、ｎ型不純物としては例えばケイ素（Ｓｉ）またはセレン（Ｓｅ）、ｐ型不純物としては例えば亜鉛（Ｚｎ），マグネシウム（Ｍｇ）またはベリリウム（Ｂｅ）を用いる。これにより、基板１１上に、ダブルへテロ構造を有する半導体層の積層体が形成される。

次いで、同じく図６に示したように、コンタクト層１８上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ；化学気相成長）法により、例えばＳｉＯ₂ よりなる絶縁膜５１および図示しないフォトレジスト膜を順に形成し、例えば写真触刻により、図示しないフォトレジスト膜を所定の形状に成形する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとして絶縁膜５１をエッチングすることにより、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの形成予定位置に対応して開口部５１Ａを形成する。このとき、開口部５１Ａの共振器方向における寸法は例えば４０μｍとする。そののち、図示しないフォトレジスト膜を除去する。

絶縁膜５１に開口部５１Ａを形成したのち、図７に示したように、この絶縁膜５１の開口部５１Ａを介して、不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）を半導体結晶中に拡散させることにより窓領域３０を形成する（ステップＳ１０２）。拡散条件としては、例えば、気相中を亜鉛（Ｚｎ）雰囲気にし、ヒ素（Ａｓ）圧をかけながら例えば５００℃ないし７００℃以上の温度で熱拡散処理を行う。この熱拡散処理により、不純物が活性層１４に到達し、無秩序化領域３１が形成される。そののち、図８に示したように、絶縁膜５１を除去する。

絶縁膜５１を除去したのち、図９に示したように、コンタクト層１８上に、例えばＣＶＤ法により、例えばＳｉＯ₂ 膜および図示しないフォトレジスト膜を順に形成し、例えば写真触刻により、図示しないフォトレジスト膜を所定の形状に成形する。続いて、このフォトレジスト膜をマスクとしてＳｉＯ₂ 膜をエッチングすることにより、突条部２０を形成するためのマスク５２を形成し、そののち、図示しないフォトレジスト膜を除去する。なお、マスク５２は、端面近傍領域３０Ａを完全に覆うと共に素子内部領域３０Ｂの一部を覆うように設けてもよい。また、マスク５２の寸法については、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａおよび素子内部領域３０Ｂの一部を覆う部分における寸法Ｄ１は例えば６０μｍ、それ以外の素子内部領域３０Ｂにおける寸法Ｄ２は例えば１００μｍとする。

マスク５２を形成したのち、図１０，図１１および図１２に示したように、このマスク５２を用いたエッチングにより、コンタクト層１８および第３ｐ型クラッド層１７の一部を除去して突条部２０を形成すると共に、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、素子内部領域３０Ｂにおける幅Ｗ２よりも大きくする（ステップＳ１０３）。これにより、不純物が拡散された窓領域３０においてエッチングストップ層１６および第３ｐ型クラッド層１７のアルミニウム組成差がくずれ、両者のエッチング選択性がとれなくなっている場合においても、窓領域３０がエッチングされて活性層１４まで貫通してしまうことが抑制される。よって、突条部２０を精度よく作製することができると共に形状の再現性も向上させることができる。

突条部２０を形成する際に使用するエッチャントとしては、例えばクエン酸と過酸化水素水との混合液が好ましい。クエン酸と過酸化水素水との混合液は、Ａｌ_0.47ＧａＡｓ混晶よりなる第３ｐ型クラッド層１７とＡｌ_0.55ＧａＡｓ混晶よりなるエッチングストップ層１６との間でエッチング選択性を示し、エッチングストップ層１６が表出した時点で急激に酸化されることにより、エッチングを自動的に停止させることができるからである。また、突条部２０を形成するために特に複雑なエッチング技術を必要とせず、安価なクエン酸と過酸化水素水との混合液をエッチャントとして使用することにより、製造コストを削減することができるからである。

具体的には、例えば、クエン酸と過酸化水素水とを、クエン酸一水和物（５０ｗｔ％水溶液）：過酸化水素水（３１％）＝１２：１の体積比で含有するものが好ましい。なお、以下の説明において、エッチャントの混合比は特に断りの無い限り体積比とする。

突条部２０を形成したのち、図１３，図１４および図１５に示したように、マスク５２を用いた選択的なエピタキシャル成長により、突条部２０の両側に、上述した材料よりなる電流阻止層２１を形成する（ステップＳ１０４）。なお、電流阻止層２１は、突条部２０の斜面およびエッチングストップ層１６の表面に形成され、マスク５２上には形成されない。そののち、図１６に示したように、マスク５２を除去する。

マスク５２を除去したのち、図１７に示したように、コンタクト層１８および電流阻止層２１上にフォトレジスト膜５３を形成し、このフォトレジスト膜５３に、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａに対応して開口部５３Ａを設ける。なお、開口部５３Ａは、端面近傍領域３０Ａを完全に露出させると共に、それに隣接する素子内部領域３０Ｂの一部を露出させるように設けることが望ましい。

フォトレジスト膜５３に開口部５３Ａを設けたのち、図１８，図１９および図２０に示したように、このフォトレジスト膜５３をマスクとしたエッチングにより、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａのコンタクト層１８を除去する（ステップＳ１０５）。このとき、開口部５３Ａを、端面近傍領域３０Ａおよびそれに隣接する素子内部領域３０Ｂの一部を露出させるように設けた場合には、コンタクト層１８と共に電流阻止層２１の一部もエッチング除去される。

このときのエッチャントとしては、例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合液を用いることが好ましい。アンモニア水と過酸化水素水との混合液は、ｐ型ＧａＡｓよりなるコンタクト層１８およびｎ型ＧａＡｓよりなる電流阻止層２１をエッチングするが、ｐ型Ａｌ_0.47ＧａＡｓよりなるｐ型第３クラッド層１７とのエッチング選択性があるため、エッチングはｐ型第３クラッド層１７が表出した時点で停止する。このとき、素子内部領域３０Ｂにおいて電流阻止層２１の一部も同時にエッチングされるが、この領域では下層にエッチングを停止させる機能を持つ層がないため、あまり長い時間エッチングを行うと電流阻止層２１の一部は過度のエッチングがされてしまうため許容される時間の制御が必要である。

窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａのコンタクト層１８を除去したのち、図２１に示したように、フォトレジスト膜５３を除去する。

フォトレジスト膜５３を除去したのち、図２２に示したように、コンタクト層１８および電流阻止層２１上に上述した材料よりなるｐ側電極４１を形成し、基板１１の裏側に上述した材料よりなるｎ側電極４２を形成する（ステップＳ１０６）。最後に、図２３に示したように、窓領域３０において共振器方向に対して直交する方向にへき開することにより、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを形成し（ステップＳ１０７）、所定の長さのレーザバーとする。これにより、図１に示した複数の半導体レーザ素子１０を並列配置した半導体レーザアレイ１が完成する。

この半導体レーザ素子１０またはこれを備えた半導体レーザアレイ１では、ｐ側電極４１とｎ側電極４２との間に所定の電圧が印加されると、正孔はコンタクト層１８，ｐ型第３クラッド層１７，エッチングストップ層１６およびｐ型第２クラッド層１５を経て活性層１４に注入され、電子は基板１１，バッファ層１２およびｎ型第１クラッド層１３を経て活性層１４に注入され、活性層１４において電子と正孔との再結合により誘導放出光が生じる。キャリアの注入量が十分高くなり、導波路の損失を超える光が発生すれば、レーザ発振が生じ、この光は主出射側端面１０Ｆから外部に放出される。ここでは、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１が、端面近傍領域３０Ａ以外の素子内部領域３０Ｂにおける幅Ｗ２よりも大きくなっているので、素子内部領域３０Ｂにおいては突条部２０とその外部との屈折率差が大きくなり、レーザ発振時の水平横モードが安定化する。一方、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおいては、突条部２０とその外部との屈折率差が無いか、または極端に小さくなり、横方向のビーム放射角が狭くなる。

このように本実施の形態では、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、端面近傍領域３０Ａ以外の素子内部領域３０Ｂにおける幅Ｗ２よりも大きくするようにしたので、高出力化のために窓領域３０を設けた場合においても、突条部２０の形状精度を高くすることができる。よって、水平横モードを安定化させると共に横方向のビーム放射角を小さくすることができ、高出力で信頼性の高い半導体レーザアレイ１を実現することができる。また、簡素な製造工程により、低コストで、再現性良く突条部２０の形状を制御することができる。

〔変形例１〕
図２４は上記実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の製造方法の変形例を表すものであり、図２５ないし図２９はその工程を表すものである。この変形例は、材料による亜鉛（Ｚｎ）拡散速度の相違を考慮し、窓領域３０を形成する前にコンタクト層１８の一部を除去し、拡散制御を容易にすると共に拡散時間を短縮するようにしたものである。なお、上記実施の形態の製造方法と同一の工程についてはその図面を参照し同一の符号を用いて説明する。

まず、図２５に示したように、図６に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、基板１１上に、バッファ層１２、ｎ型第１クラッド層１３、活性層１４、ｐ型第２クラッド層１５、エッチングストップ層１６、ｐ型第３クラッド層１７およびコンタクト層１８を順に積層する（ステップＳ１０１）。

次いで、図１７に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層１８上にフォトレジスト膜５３を形成し、このフォトレジスト膜５３に、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの形成予定位置に対応して開口部５３Ａを設ける。続いて、同じく図２５に示したように、図１８，図１９および図２０に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層１８を除去する（ステップＳ２０１）。これにより、ｐ型Ａｌ０．４７ＧａＡｓ混晶よりなるｐ型第３クラッド層１７に比べて亜鉛（Ｚｎ）拡散速度がかなり遅いコンタクト層１８が除去されるので、亜鉛（Ｚｎ）の拡散制御が容易になる上、拡散される層が薄くなり、活性層１４に至る距離が短くなるため拡散時間が短くて済む。コンタクト層１８を除去したのち、フォトレジスト膜５３を除去する。

フォトレジスト膜５３を除去したのち、図２６に示したように、図６に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層１７上に、開口部５１Ａを有する絶縁膜５１を形成する。

絶縁膜５１を形成したのち、同じく図２６に示したように、図７に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、絶縁膜５１の開口部５１Ａを介して、不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）を半導体結晶中に拡散させることにより窓領域３０を形成する（ステップＳ１０２）。このとき、熱拡散処理により不純物が活性層１４に到達し、無秩序化領域３１が形成される。そののち、絶縁膜５１を除去する。

絶縁膜５１を除去したのち、図２７に示したように、図９に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層１８上に、突条部２０を形成するためのマスク５２を形成する。

マスク５２を形成したのち、図２８に示したように、図１０，図１１および図１２に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、マスク５２を用いたエッチングにより、コンタクト層１８および第３ｐ型クラッド層１７の一部を除去して突条部２０を形成すると共に、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、素子内部領域３０Ｂにおける幅ｗ２よりも大きくする（ステップＳ１０３）。

突条部２０を形成したのち、図２９に示したように、図１３，図１４および図１５に示した工程により、マスク５２を用いた選択的なエピタキシャル成長により、突条部２０の両側に、上述した材料よりなる電流阻止層２１を形成する（ステップＳ１０４）。

電流阻止層２１を形成したのち、図２２に示した工程により、コンタクト層１８および電流阻止層２１上にｐ側電極４１を形成し、基板１１の裏側にｎ側電極４２を形成する（ステップＳ１０６）。最後に、図２３に示した工程により、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを形成し（ステップＳ１０７）、所定の長さのレーザバーとする。これにより、図１に示した複数の半導体レーザ素子１０を並列配置した半導体レーザアレイ１が完成する。

このように本変形例によれば、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層１８を除去したのちに窓領域３０を形成するようにしたので、窓領域３０を形成する際の亜鉛（Ｚｎ）の拡散制御を容易とすることができると共に拡散時間も短縮することができる。

なお、本変形例では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層１８を除去したのちに窓領域３０を形成する場合について説明したが、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの形成予定位置およびその近傍のコンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層１７の一部を除去したのちに窓領域３０を形成するようにしてもよい。

〔変形例２〕
図３０は上記実施の形態に係る半導体レーザ素子１０の製造方法の他の変形例を表すものであり、図３１はその工程を表すものである。この変形例は、突条部２０を形成する工程において、コンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層をエッチング除去する際に、複数回に分けて異なるエッチャントを用いて行うようにしたものである。なお、上記実施の形態の製造方法と同一の工程についてはその図面を参照し同一の符号を用いて説明する。

まず、図６に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、基板１１上に、バッファ層１２、ｎ型第１クラッド層１３、活性層１４、ｐ型第２クラッド層１５、エッチングストップ層１６、ｐ型第３クラッド層１７およびコンタクト層１８を順に積層する（ステップＳ１０１）。

次いで、同じく図６に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層１８上に、開口部５１Ａを有する絶縁膜５１を形成する。

絶縁膜５１を形成したのち、図７に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、絶縁膜５１の開口部５１Ａを介して、不純物として例えば亜鉛（Ｚｎ）を半導体結晶中に拡散させることにより窓領域３０を形成する（ステップＳ１０２）。このとき、熱拡散処理により、不純物が活性層１４に到達し、無秩序化領域３１が形成される。そののち、図８に示した工程により、絶縁膜５１を除去する。

絶縁膜５１を除去したのち、図９に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層１８上に、突条部２０を形成するためのマスク５２を形成する。

マスク５２を形成したのち、図３１に示したように、このマスク５２を用いたエッチングにより、例えば硫酸系のエッチャントを用いて、コンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層１７の一部を途中まで除去する（ステップＳ３０１）。その際、コンタクト層１８を除去したのち、エッチング時間を制御することにより第３ｐ型クラッド層１７の途中でエッチングを停止させ、エッチングがエッチングストップ層１６に達しないようにする。なお、硫酸系のエッチャントによりｐ型第３クラッド層１７とエッチングストップ層１６との間でエッチング選択性を生じさせることは極めて難しい。

ここで使用する硫酸系のエッチャントとしては、例えば、硫酸と過酸化水素水と水とを、硫酸（９６％）：過酸化水素水（３１％）：水＝１：８：４０の体積比で含有するものが好ましく、エッチング時間は例えば２分とし、残存するｐ型第３クラッド層１７の厚みは例えば約０．２μｍとすることが好ましい。

コンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層１７の一部を除去したのち、流水洗浄および乾燥を行わず、ｐ型第３クラッド層１７の残部をクエン酸水溶液で洗浄する（ステップＳ３０２）。これにより、基板１１を大気や水に曝すことなく、ｐ型第３クラッド層１７の表面の乾燥による自然酸化を抑制することができる。よって、後述するようにｐ型第３クラッド層１７の残部をエッチング除去する際にクエン酸と過酸化水素水との混合液をエッチャントとして使用しても、最表面の酸化膜の影響でエッチングが不可能となったり、白濁やエッチングむらが生じたりすることを抑制することができる。

この洗浄工程は、例えば、洗浄液を変えて２回以上行うことが好ましい。すなわち、まず、クエン酸一水和物（５０ｗｔ％水溶液）よりなる洗浄液に基板１１を浸漬し、洗浄液を例えば２０秒間攪拌しつつ基板１１表面に残存する硫酸系のエッチャントを除去する。なお、洗浄液まで基板１１を移動させる際には、表面の乾燥による自然酸化を抑制するため、表面を大気や水に曝さないように不活性雰囲気または真空中で行うことが望ましい。

次いで、生成した表面自然酸化膜および硫酸系エッチャントを完全に除去するため、クエン酸一水和物（５０ｗｔ％水溶液）よりなる別の新しい洗浄液に基板１１を浸漬し、洗浄液を例えば１分間攪拌してリンス洗浄する。なお、新たな洗浄液まで基板１１を移動させる際にも、表面の乾燥による自然酸化を抑制するため、表面を大気や水に曝さないように不活性雰囲気または真空中で行うことが望ましく、流水洗浄も行わない。

洗浄工程を行ったのち、図１０，図１１および図１２に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、マスク５２を用いたエッチングにより、第３ｐ型クラッド層１７の残部を除去して突条部２０を形成すると共に、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、素子内部領域３０Ｂにおける幅ｗ２よりも大きくする（ステップＳ３０３）。

第３ｐ型クラッド層の残部を除去する際に使用するエッチャントとしては、例えばクエン酸と過酸化水素水との混合液が好ましい。硫酸系のエッチャントを用いたエッチングは再現性および面内均一性が低く、基板１１の面内でエッチングのばらつきが生じてしまっているが、クエン酸と過酸化水素水との混合液をエッチャントとして用いることにより、エッチングむらを改善することができるからである。

具体的には、例えば、上記実施の形態と同様に、クエン酸と過酸化水素水とを、クエン酸一水和物（５０ｗｔ％水溶液）：過酸化水素水（３１％）＝１２：１の体積比で含有するものが好ましい。

エッチング時間は、例えば残存するｐ型第３クラッド層１７の厚みを約０．２μｍとした場合、少なくとも例えば約１分程度とすればよいが、若干長めに、例えば約２分程度とすることが好ましい。硫酸系のエッチャントにより生じたエッチングむらを効果的に解消することができるからである。

なお、洗浄工程を終えた基板１１をｐ型第３クラッド層１７の残部のエッチングのためのエッチャントに浸漬する際にも、表面の乾燥による自然酸化を抑制するため、表面を大気や水に曝さないように不活性雰囲気または真空中で行うことが望ましく、前処理の流水洗浄も行わない。

ｐ型第３クラッド層１７の残部を除去したのち、図１３，図１４および図１５に示した工程により、マスク５２を用いた選択的なエピタキシャル成長により、突条部２０の両側に、上述した材料よりなる電流阻止層２１を形成する（ステップＳ１０４）。

電流阻止層２１を形成したのち、図１７に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、コンタクト層１８および電流阻止層２１上に、開口部５３Ａを有するフォトレジスト膜５３を形成する。

フォトレジスト膜５３を形成したのち、図１８，図１９および図２０に示した工程により、上記実施の形態と同様にして、フォトレジスト膜５３をマスクとしたエッチングにより、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａのコンタクト層１８を除去する（ステップＳ１０５）。そののち、図２１に示した工程により、フォトレジスト膜５３を除去する。

フォトレジスト膜５３を除去したのち、図２２に示した工程により、コンタクト層１８および電流阻止層２１上にｐ側電極４１を形成し、基板１１の裏側にｎ側電極４２を形成する（ステップＳ１０６）。最後に、図２３に示した工程により、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒを形成し（ステップＳ１０７）、所定の長さのレーザバーとする。これにより、図１に示した複数の半導体レーザ素子１０を並列配置した半導体レーザアレイ１が完成する。

このように本変形例によれば、コンタクト層１８およびｐ型第３クラッド層１７をエッチング除去する際に、複数回に分けて異なるエッチャントを用いて行うようにしたので、エッチングの再現性および面内均一性を向上させることができ、突条部２０を更に精度よく形成することができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、本発明を複数の半導体レーザ素子１０を並列配置したバー状の半導体レーザアレイ１に適用した場合について説明したが、本発明は半導体レーザチップにも適用可能である。半導体レーザチップを製造する場合には、基板１１を所定の大きさに整える際に任意の長さになるようにへき開してレーザバーとしたのち、更に共振器方向に対して平行な方向にへき開して個々のチップに分離すればよい。

また、上記実施の形態では、窓領域３０を共振器方向に対して直交する線状に形成し、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、窓領域３０の幅Ｗ３に等しくした場合について説明したが、例えば図３２に示したように、窓領域３０を四角型に形成し、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１を、窓領域３０の幅Ｗ３よりも大きくするようにしてもよい。その場合、窓領域３０の形状は四角型に限られず、どのような形でもよい。

更に、上記実施の形態では、コンタクト層１８および電流阻止層２１上にｐ側電極４１を形成するようにした場合について説明したが、例えば図３３に示したように、ｐ側電極４１を、突条部２０の上面および両側のエッチングストップ層１６の上面に直接形成するようにしてもよい。突条部２０の側面下方および外側では、不純物濃度が極端に低くなっており、また、突条部２０の形成工程においてｐ型第３クラッド層１７およびコンタクト層１８が大気中または水中に暴露されることにより表面に酸化層（図示せず）が形成されているため、ショットキー接合となっている。

加えて、上記実施の形態において説明した各層の材料および厚み、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、上記実施の形態では、突条部２０を形成する際に使用するエッチャントとしてクエン酸と過酸化水素水との混合液を挙げたが、酒石酸などの他の有機酸を使用することも可能である。

更にまた、例えば、上記実施の形態においては、突条部２０を形成する際にエッチングストップ層１６を残存させる場合について説明したが、エッチングストップ層１６を除去してしまってもよく、あるいは、ｐ型第２クラッド層１５の途中までエッチングするようにしてもよい。

加えてまた、上記実施の形態では、窓領域３０を気相拡散法により亜鉛（Ｚｎ）を拡散させて形成する場合について説明したが、ＺｎＯ膜等を利用した固相拡散法を用いてもよい。

更にまた、上記実施の形態では、電流阻止層２１をｎ型ＧａＡｓにより構成した場合について説明したが、電流阻止層２１は基板１１と同じ導電型を有していれば、ＡｌＧａＡｓ混晶などの他の半導体材料により構成してもよく、水平横モードの設計上どのような材料を選択してもよい。また、電流阻止のための構造は、導波機構の設計に応じて選択することができ、例えば、電流阻止層２１を設ける代わりに、絶縁膜を埋め込んでもよい。あるいは、上述した図３３に示したように突条部２０の上面および両側にｐ側電極４１を直接形成してもよい。

加えてまた、上記実施の形態では、ｐ型第２クラッド層１５とｐ型第３クラッド層１７とが同一のアルミニウム組成を有する場合について説明したが、両者に含まれるアルミニウム組成は異なっていてもよい。

更にまた、例えば、上記実施の形態では、バッファ層１２ないしコンタクト層１８をＭＯＶＰＥ法またはＭＯＣＶＤ法等の有機金属気相成長法により形成する場合について説明したが、これに制限されることなく、例えばＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy；分子線エピタキシー）法等で行ってもよい。

加えてまた、上記実施の形態においては、ｎ型の基板１１上に、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層を順に積層した構成を有する半導体レーザ素子１０について説明したが、ｐ型の基板を用い、ｐ型の基板上に、ｐ型半導体層、活性層およびｎ型半導体層を積層した逆導電型の構造としてもよい。

更にまた、例えば、上記実施の形態では、半導体レーザ素子１０の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また他の層を更に備えていてもよい。例えば、上記実施の形態では、ｎ型第１クラッド層１３，ｐ型第２クラッド層１５およびｐ型第３クラッド層１７は、それぞれ、アルミニウム組成が１種類の一つの層により構成されている場合について説明したが、光学設計上、２種類以上のアルミニウム組成を有する二つ以上の層の積層構造を有していてもよい。

加えてまた、上記実施の形態では、ｐ型第２クラッド層１５とｐ型第３クラッド層１７との間にエッチングストップ層１６を設けた場合について説明したが、ｐ型第２クラッド層１５に含まれるアルミニウム組成を制御することにより、ｐ型第２クラッド層１５がエッチングストップ層１６を兼ねるようにして、エッチングストップ層１６を省略してもよい。あるいは、エッチングストップ層１６とｐ型第２クラッド層１５とが同一のアルミニウム組成を有するようにしてもよい。

更にまた、例えば、上記実施の形態では、窓領域３０を含む端面近傍領域３０Ａのコンタクト層１８を除去した場合について説明したが、端面近傍領域３０Ａのコンタクト層１８を除去せずそのまま残存させておいてもよい。この場合、端面近傍領域３０Ａのコンタクト層１８の幅は、端面近傍領域３０Ａにおける突条部２０の幅Ｗ１と同じにしてもよいし、あるいは、素子内部領域３０Ｂにおける突条部２０の幅Ｗ２と同じにしてもよい。

加えてまた、上記実施の形態では、ｐ側電極４１およびｎ側電極４２が長方形のパターンで形成されている場合について説明したが、これに限られず、例えば、共振器方向、または共振器方向に対して垂直な方向に延在していてもよく、基板１１の全体に形成されていてもよい。

更にまた、上記実施の形態では、窓領域３０に不純物として亜鉛（Ｚｎ）を拡散させた場合について説明したが、窓領域３０に拡散させる不純物はシリコン（Ｓｉ）でもよい。

加えてまた、上記実施の形態では、主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの両方に窓領域３０を形成する場合について説明したが、窓領域３０は主出射側端面１０Ｆおよび後方端面１０Ｒの両方に形成されている必要はなく、少なくとも主出射側端面１０Ｆに形成されていればよい。

更にまた、変形例２は上記実施の形態の製造方法だけでなく、変形例１の製造方法にも適用することができる。

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザアレイの全体構成を表す斜視図である。 図１に示した半導体レーザ素子を拡大して表すと共に、その一部を切り欠いて内部構成を表した斜視図である。 図２に示した半導体レーザ素子の上面図である。 図２に示した半導体レーザ素子における活性層のアルミニウム組成分布を表す図である。 図１に示した半導体レーザ素子の製造方法の流れを表す図である。 図５に示した製造方法を工程順に表す斜視図である。 図６に続く工程を表す斜視図である。 図７に続く工程を表す斜視図である。 図８に続く工程を表す斜視図である。 図９に続く工程を表す斜視図である。 図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。 図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿った断面図である。 図１０に続く工程を表す斜視図である。 図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った断面図である。 図１３のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。 図１３に続く工程を表す斜視図である。 図１６に続く工程を表す斜視図である。 図１３に続く工程を表す斜視図である。 図１８のＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿った断面図である。 図１８のＸＸ−ＸＸ線に沿った断面図である。 図１８に続く工程を表す斜視図である。 図２１に続く工程を表す斜視図である。 図２２に続く工程を表す斜視図である。 本発明の変形例１に係る半導体レーザ素子の製造方法の流れを表す図である。 図２４に示した製造方法を工程順に表す斜視図である。 図２５に続く工程を表す斜視図である。 図２６に続く工程を表す斜視図である。 図２７に続く工程を表す断面図である。 図２８に続く工程を表す断面図である。 本発明の変形例２に係る半導体レーザ素子の製造方法の流れを表す図である。 図３０に示した製造方法の一工程を表す斜視図である。 本発明の変形例に係る半導体レーザ素子の構成を表す上面図である。 本発明の他の変形例に係る半導体レーザ素子の構成を表す斜視図である。 従来の半導体レーザ素子の一構成例を表す断面図である。 図３４に示した従来の半導体レーザ素子の製造方法を工程順に表す断面図である。 図３５（Ａ）に示した工程を表す斜視図である。 図３５（Ｂ）に示した工程を表す斜視図である。

符号の説明

１…半導体レーザアレイ、１０…半導体レーザ素子、１０Ｆ…主出射側端面、１０Ｒ…後方端面、１１…基板、１２…バッファ層、１３…ｎ型第１クラッド層、１４…活性層、１５…ｐ型第２クラッド層、１６…エッチングストップ層、１７…ｐ型第３クラッド層、１８…コンタクト層、２０…突条部、２１…電流阻止層、３０…窓領域、３０Ａ…端面近傍領域、３０Ｂ…素子内部領域、３１…無秩序化領域、４１…ｐ側電極、４２…ｎ側電極

Claims (22)

1. 基板上に活性層を含む半導体層を備え、前記半導体層の一部に前記活性層のストライプ領域を制限するための突条部を有すると共に前記半導体層の側面に前記突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を備えた半導体レーザ素子であって、
   前記共振器端面の少なくとも一方に、前記活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域が形成されており、前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅Ｗ１は、前記端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きい
   ことを特徴とする半導体レーザ素子。
2. 前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅Ｗ１は、前記窓領域の幅Ｗ３以上である
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
3. 前記半導体層は前記基板側から順に第１クラッド層, 前記活性層, 第２クラッド層，エッチングストップ層，第３クラッド層およびコンタクト層を有し、前記第３クラッド層および前記コンタクト層が前記突条部とされている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
4. 前記コンタクト層は、前記窓領域を含む端面近傍領域を回避して設けられている
   ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子。
5. 前記突条部の両側に電流阻止層が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
6. 前記突条部の上面および両側に電極が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ素子。
7. 前記第１クラッド層, 前記活性層, 第２クラッド層，エッチングストップ層および第３クラッド層は、３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）と５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成され、前記コンタクト層はＧａＡｓにより構成されている
   ことを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子。
8. 前記エッチングストップ層および前記第３クラッド層はＡｌＧａＡｓ混晶により構成され、且つ前記第３クラッド層に含まれるアルミニウム組成は、前記エッチングストップ層に含まれるアルミニウム組成よりも低く、その差が０．０２５以上である
   ことを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ素子。
9. 前記窓領域は、不純物としてシリコン（Ｓｉ）または亜鉛（Ｚｎ）を含む
   ことを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ素子。
10. 複数の半導体レーザ素子を並列配置した半導体レーザアレイであって、
    前記半導体レーザ素子は、
    基板上に活性層を含む半導体層を備え、前記半導体層の一部に前記活性層のストライプ領域を制限するための突条部を有すると共に前記半導体層の側面に前記突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を備え、
    前記共振器端面の少なくとも一方に、前記活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域が形成されており、前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅Ｗ１は、前記端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きい
    ことを特徴とする半導体レーザアレイ。
11. 前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅Ｗ１は、前記窓領域の幅Ｗ３以上である
    ことを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザアレイ。
12. 基板上に活性層を含む半導体層を形成する工程と、
    前記半導体層における一対の共振器端面の形成予定位置の少なくとも一方に不純物を拡散させることにより、前記活性層で発生した光に対する吸収を抑制するための窓領域を形成する工程と、
    前記半導体層の一部をエッチング除去することにより前記活性層のストライプ領域を制限するための突条部を形成すると共に、前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅Ｗ１を、前記端面近傍領域以外の領域における幅Ｗ２よりも大きくする工程と、
    前記半導体層の側面に前記突条部の延長方向に対向する一対の共振器端面を形成する工程と
    を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
13. 前記窓領域を含む端面近傍領域における前記突条部の幅Ｗ１を、前記窓領域の幅Ｗ３以上とする
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
14. 前記半導体層を形成する工程において、前記基板上に、第１クラッド層, 前記活性層, 第２クラッド層，エッチングストップ層，第３クラッド層およびコンタクト層を順に形成し、前記突条部を形成する工程において、前記コンタクト層および前記第３クラッド層の一部をエッチング除去することにより前記突条部を形成する
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
15. 前記突条部を形成したのち、前記窓領域を含む端面近傍領域の前記コンタクト層を除去する
    ことを特徴とする請求項１４記載の半導体レーザ素子の製造方法。
16. 前記半導体層を形成したのち、前記共振器端面の形成予定位置の少なくとも一方およびその近傍の前記コンタクト層を除去し、その後、前記窓領域を形成する
    ことを特徴とする請求項１４記載の半導体レーザ素子の製造方法。
17. 前記突条部を形成したのち、前記突条部の両側に電流阻止層を形成する
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
18. 前記突条部を形成したのち、前記突条部の上面および両側に電極を形成する
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
19. 前記第１クラッド層, 前記活性層, 第２クラッド層，エッチングストップ層および第３クラッド層を、３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）と５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成し、前記コンタクト層をＧａＡｓにより構成する
    ことを特徴とする請求項１４記載の半導体レーザ素子の製造方法。
20. 前記突条部を形成する工程において、前記半導体層の一部をエッチング除去する際に、複数回に分けて異なるエッチャントを用いて行う
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザ素子の製造方法。
21. 前記半導体層の一部をエッチング除去する際に、少なくとも最後の工程は、エッチャントとしてクエン酸水溶液と過酸化水素水との混合液を用いて行う
    ことを特徴とする請求項２０記載の半導体レーザ素子の製造方法。
22. 前記半導体層の一部をエッチング除去する際に、少なくとも最後の工程とその直前の工程との間に、前記半導体層の残部をクエン酸水溶液で洗浄する
    ことを特徴とする請求項２１記載の半導体レーザ素子の製造方法。
    

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