JP2008028093A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リッジストライプ近傍における空洞の発生を防ぐと共に、リッジストライプ側方の形成する層の層厚ばらつきや不連続性をなくして、歩留まりを向上させることができて安定して動作する半導体レーザ装置およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７に対してはエッチング可能であるが、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０６に対してはエッチング不可能である第１のエッチャントに対して、ｐ型ＡｌＧａＡｓ中間層１２０は被エッチング速度が略０であり、かつ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７に対してはエッチングが不可能であるが、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０６に対してはＥｃというエッチング速度を持つ第２のエッチャントに対して、ｐ型ＡｌＧａＡｓ中間層１２０は被エッチング速度がＥｉである。ｐ型ＡｌＧａＡｓ中間層１２０はＥｃ，ＥｉがＥｉ＜Ｅｃの関係を満たす層である。
【選択図】図１Ｇ

Description

本発明は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（読み出し専用コンパクトディスク）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可能なコンパクトディスク）やＣＤ−ＲＷ（複数回のデータの書き換えが可能なコンパクトディスク）等の光ディスク装置に使用され、高出力時においても基本横モードで安定に発振する半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。

従来の半導体レーザ装置の基本構造は例えば特開２００３−６９１５４号公報（特許文献１）に開示されている。

上記半導体レーザ装置の基本構造は、図３Ｅに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層３０２、ＡｌＧａＡｓ活性層３０３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層３０４、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層３０５、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３０６、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７が順次積層された構造である。

上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３０６とｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７がリッジストライプ３１２を形成している。このリッジストライプ３１２の周りには、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３０８およびｐ型ＧａＡｓ平坦化層３０９が形成されている。

上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３０８およびｐ型ＧａＡｓ平坦化層３０９上にはｐ型ＧａＡｓコンタクト層４１０が配置されている。

以下、上記半導体レーザ装置の製造工程について説明する。

上記製造工程では、まず、有機金属気相成長法などにより、図３Ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層３０２、ＡｌＧａＡｓ活性層３０３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層３０４、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層３０５、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３０６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７を順次積層する。

さらに、図３Ｂに示すように、上記ｐ型キャップ層３０７上に、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、ストライプ形状のマスク３１１を形成する。その後、硫酸系エッチャントにより、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３０６の途中までをエッチングする。

さらに、図３Ｃに示すように、フッ酸系のエッチャントを用いて、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層３０６を、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層３０５が最表面になるまでエッチングする。これにより、上記リッジストライプ３１２がｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層３０５上に形成される。

さらに、図３Ｄに示すように、上記レジスト３１１を除去したあと、有機金属気相成長法により、リッジストライプ３１２の周りに、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３０８およびｐ型ＧａＡｓ平坦化層３０９を形成する。

最後に、図３Ｅに示すように、リッジストライプ３１２上の不要成長部を除去した後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１０をリッジストライプ３１２上に形成する。

このような半導体レーザ装置においては、リッジストライプ３１２の幅や形状により、レーザ光の放射特性は大きく影響を受ける。

そこで、上述の構造形態、製造法においては、リッジストライプ３１２の形成法として、硫酸系のエッチングとフッ酸系のエッチングを併用することにより、深さ方向のエッチングと幅方向のエッチングを独立して制御することができるため、所望のリッジ幅を制御性よく作成することが可能となっている。

またさらに、フッ酸系のエッチャントでは、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層３０５はエッチングされないため、この層から立ち上がるメサ形状のリッジストライプを安定して得ることもできるようになっている。

しかしながら、特開２００３−６９１５４号公報においてはレーザの問題点が指摘されている。すなわち、上述のリッジストライプ形成方法を使用して、リッジストライプ３１２を形成する場合、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７の幅が、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層３０６の幅より大きくなってしまう。要するに、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層３０６の上部に対してｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７の両側部がひさし状に張り出した形状となってしまう。

このような形状を有するリッジストライプ３１２の周囲に、有機金属気相成長法でｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３０８を形成すると、ひさし（ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７の両側部）の直下では成長が完全にならずに、図３Ｄ，図３Ｅに示す空洞３３０が生じてしまう。

また、上記リッジストライプ３１２の周囲に、有機金属気相成長法以外の方法で誘電体膜や電極膜などを形成する場合においても、上記ひさしの直下においては、層厚の減少や、膜の不連続性・空洞が生じる。

以上のような、ひさしの直下における層厚の減少や膜の不連続性・空洞は、素子特性における放射光特性のバラ付きを招くのはもちろん、特に高出力・高温動作時には、その空洞の存在によって、半導体レーザ装置の放熱特性の著しい低下を招き、動作電流の増加、キンクの発生を引き起こすこととなる。

また、特開２００３−６９１５４号公報においては、このようなひさしを低減する手法について、主張されているが、ひさしを完全に無くすには至っていない。
特開２００３−６９１５４号公報

そこで、本発明の課題は、リッジストライプ近傍における空洞の発生を防ぐと共に、リッジストライプ側方の形成する層の層厚ばらつきや不連続性をなくして、歩留まりを向上させることができて安定して動作する半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ装置は、
半導体基板上に、少なくとも、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層、エッチング停止層、第２導電型第２上クラッド層、第２導電型中間層および第２導電型キャップ層が順次積層されて、
上記第２導電型第２上クラッド層、上記第２導電型中間層および上記第２導電型キャップ層が、共振器方向に延びるリッジストライプを形成して、
上記リッジストライプの両側に第１導電型電流ブロック層が形成された半導体レーザにおいて、
上記第２導電型キャップ層に対してはエッチング可能であるが、上記第２導電型第２上クラッド層に対してはエッチング不可能である第１のエッチャントに対して、上記第２導電型中間層は被エッチング速度が略０であり、
かつ、
上記第２導電型キャップ層に対してはエッチングが不可能であるが、上記第２導電型第２上クラッド層に対してはＥｃというエッチング速度を持つ第２のエッチャントに対して、上記第２導電型中間層は被エッチング速度がＥｉであり、
上記第２導電型中間層は、上記Ｅｃ，Ｅｉが
Ｅｉ＜Ｅｃ
の関係を満たす層であることを特徴としている。

ここで、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。

上記構成の半導体レーザ装置によれば、上記第２導電型中間層はＥｃ，ＥｉがＥｉ＜Ｅｃの関係を満たす層であることによって、リッジストライプの形成時に第１，第２のエッチャントを用いることにより、第２導電型第２上クラッド層の最上部の幅と、第２導電型中間層の最下部の幅と、第２導電型中間層の最上部の幅と、第２導電型キャップ層の最下部の幅とが略等しい形状を容易に得ることができる。つまり、上記半導体レーザ装置は、ひさしのないリッジ形状が簡単に形成できる構造を有している。

したがって、上記リッジストライプ近傍における空洞の発生を防ぐと共に、リッジストライプ側方の形成する層の層厚ばらつきや不連続性をなくして、歩留まりを向上させることができて安定して動作する半導体レーザ装置を提供することができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２導電型中間層は、上記Ｅｃ，Ｅｉが
０．０１×Ｅｃ＜Ｅｉ＜０．１×Ｅｃ
の関係を満たす層である。

上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記第２導電型中間層はＥｃ，Ｅｉが０．０１×Ｅｃ＜Ｅｉ＜０．１×Ｅｃの関係を満たす層であるので、リッジストライプの形成時において、より精度良く、ひさしのないリッジストライプを形成できる。

一方、上記第２導電型中間層が０．０１×Ｅｃ≧Ｅｉの関係を満たす場合、第２導電型中間層を第２のエッチャントでエッチングしても、第２導電型中間層を十分にエッチングしきれない。このため、上記第１，第２のエッチャントを用いてリッジストライプを形成すると、第２導電型中間層にすべき層が第２のエッチャントでエッチングしきれずに残ってしまいます。

また、上記第２導電型中間層がＥｉ≧０．１×Ｅｃの関係を満たす場合、第２導電型中間層を第２のエッチャントでエッチングすると、第２導電型中間層がすぐになくなってしまう。このため、上記第１，第２のエッチャントを用いてリッジストライプを形成すると、第２導電型中間層にすべき層がすぐになくって、第２導電型中間層がない状態でのエッチングが行われる結果、リッジストライプにひさしができてしまいます。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記リッジストライプは、エッチャントが上記第２のエッチャントであり、かつ、エッチング時間がＴｃであるエッチングを用いて形成されていて、
上記第２導電型中間層の厚さはＴＨｉであり、
上記第２導電型中間層は、上記Ｅｃ，Ｅｉ，Ｔｃ，ＴＨｉが
Ｅｉ×Ｔｃ×０．８≦ＴＨｉ≦Ｅｉ×Ｔｃ×１．２
の関係を満たす層である。

上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記第２導電型中間層はＥｃ，Ｅｉ，Ｔｃ，ＴＨｉがＥｉ×Ｔｃ×０．８≦ＴＨｉ≦Ｅｉ×Ｔｃ×１．２の関係を満たす層であるので、上記第２導電型中間層を十分薄くでき、構造の制御、ひいては特性の制御性を向上させることができる。

また、上記第２導電型中間層はＥｃ，Ｅｉ，Ｔｃ，ＴＨｉがＥｉ×Ｔｃ×０．８≦ＴＨｉ≦Ｅｉ×Ｔｃ×１．２の関係を満たす層であるので、第２導電型中間層にすべき層が第２のエッチャントでエッチングしきれずに残るのを防ぐことができると共に、第２導電型中間層がない状態でエッチングが行われるのを防ぐことができる。

また、上記第２導電型中間層はＥｃ，Ｅｉ，Ｔｃ，ＴＨｉがＥｉ×Ｔｃ×０．８≦ＴＨｉ≦Ｅｉ×Ｔｃ×１．２の関係を満たす層であるので、通常のリッジエッチングにおけるエッチング時間領域の延長で、適用することができる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２導電型第２上クラッド層、上記第２導電型中間層および上記第２導電型キャップ層の材料はIII−Ｖ族化合物半導体であり、
上記第２導電型第２上クラッド層および上記第２導電型中間層はＡｌを含んでおり、
上記第２導電型キャップ層はＡｌを含んでいない。

上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記第２導電型第２上クラッド層、第２導電型中間層および第２導電型キャップ層の材料はIII−Ｖ族化合物半導体であり、第２導電型第２上クラッド層および第２導電型中間層はＡｌを含んでおり、第２導電型キャップ層はＡｌを含んでいないので、現在一般的に知られているエッチャントがリッジストライプの形成時に使用可能となる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が、上記第２導電型第２上クラッド層のＡｌ混晶比と、上記第２導電型キャップ層のＡｌ混晶比との中間の値である。

上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が、第２導電型第２上クラッド層のＡｌ混晶比と、第２導電型キャップ層のＡｌ混晶比との中間の値であるので、第２導電型中間層のエッチング速度の調整が容易となる。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が０．３から０．４の範囲内である。

上記実施形態の半導体レーザ装置によれば、上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が０．３から０．４の範囲内であるので、設計や成長方法の容易さを保つことができる。

また、上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が０．３から０．４の範囲内であれば、光学的な設計も、中間層がない従来の半導体レーザ装置からの延長で、問題なく使用できる。

本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
上記半導体レーザ装置を製造する方法である半導体レーザ装置の製造方法において、
上記リッジストライプの形成時には、上記第２導電型第２上クラッド層にすべき層と、上記第２導電型中間層にすべき層と、上記第２導電型キャップ層にすべき層とを、一部の幅が略等しい形状に加工した後、上記第１のエッチャントにて、上記第２導電型キャップ層にすべき層の幅を減少させて、上記第２のエッチャントにて、上記第２導電型第２上クラッド層にすべき層と上記第２導電型中間層にすべき層との幅を減少させることを特徴としている。

上記構成の半導体レーザ装置の製造方法によれば、リッジストライプの形成時には、第２導電型第２上クラッド層にすべき層と、第２導電型中間層にすべき層と、第２導電型キャップ層にすべき層とを、一部の幅が略等しい形状に加工した後、第１のエッチャントにて、第２導電型キャップ層にすべき層の幅を減少させて、第２のエッチャントにて、第２導電型第２上クラッド層にすべき層と第２導電型中間層にすべき層との幅を減少させる。そうすると、上記第２導電型第２上クラッド層の最上部の幅と、第２導電型中間層の最下部の幅と、第２導電型中間層の最上部の幅と、第２導電型キャップ層の最下部の幅とが略等しい形状を確実に得られる。つまり、ひさしのないリッジストライプを、リッジ形状の形成精度を落とすことなく、確実に作成することができる。

一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、
上記第１のエッチャントが、アンモニアと過酸化水素水と水との混合溶液である。

上記実施形態の半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記第１のエッチャントが、アンモニアと過酸化水素水と水との混合溶液であることによって、この第１のエッチャントは混合比を変えることによって、Ａｌ組成比に対するエッチング速度を変えることができるので、今までの発明を実現するための材料、構造の選択の幅が広がるメリットがある。

一実施形態の半導体レーザ装置では、
上記第２のエッチャントがフッ酸溶液である。

上記実施形態の半導体レーザ装置の製造方法によれば、上記第２のエッチャントがフッ酸溶液であることによって、フッ酸溶液はＡｌ組成によってエッチング速度が異なるので、本発明を実現するための材料、構造の選択の幅が広がるメリットがある。

本発明の半導体レーザ装置によれば、ひさしのない形状のリッジを簡単に、また精度良く実現することができ、高出力・高信頼性のレーザ素子が実現できるものである。

以下、本発明の半導体レーザ装置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。なお、以下の実施の形態および比較例において、Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０＜ｘ＜１）をＡｌＧａＡｓと記載する場合がある。

本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置は次のようにして製造する。

まず、図１Ａに示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、有機金属気相成長法によって、ｎ型Ａｌ_０．４６Ｇａ_０．５４Ａｓ下クラッド層１０２（厚さ２μｍ）、アンドープ多重量子井戸活性層１０３、ｐ型Ａｌ_０．４６Ｇａ_０．５４Ａｓ第１上クラッド層１０４（厚さ０．２μｍ）、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層１０５（厚さ３ｎｍ）、ｐ型Ａｌ_０．４７Ｇａ_０．５３Ａｓ第２上クラッド層１０６（厚さ１．２μｍ）、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ中間層１２０（厚さ０．０５５μｍ）およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７（厚さ０．８μｍ）を順次エピタキシャル成長する。

なお、上記ｎ型ＧａＡｓ基板１０１は半導体基板の一例、ｎ型Ａｌ_０．４６Ｇａ_０．５４Ａｓ下クラッド層１０２は第１導電型下クラッド層の一例、アンドープ多重量子井戸活性層１０３は活性層の一例、ｐ型Ａｌ_０．４６Ｇａ_０．５４Ａｓ第１上クラッド層１０４は第２導電型第１上クラッド層の一例、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層１０５はエッチング停止層の一例、ｐ型Ａｌ_０．４７Ｇａ_０．５３Ａｓ第２上クラッド層１０６は第２導電型第２上クラッド層の一例、ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ中間層１２０は第２導電型中間層の一例、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７は第２導電型キャップ層の一例である。

次に、図１Ｂに示すように、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７の表面に、フォトリソグラフィー法によって、図１Ｂ紙面に対して垂直な方向に延びるストライプ形状のレジストマスク１１１を形成する。

次に、下記手順（１）〜（３）を行ってリッジストライプ１１２（図１Ｅ参照）を形成する。

（１） 硫酸系のエッチャントにより、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７の両側部と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ中間層の両側部と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０６の両側部の上部とを、図１Ｃに示すようにエッチングする。つまり、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０６の両側部の下部が残るようにエッチングする。

（２） アンモニア系のエッチャント（例えば、アンモニアと過酸化水素水と水との混合溶液）を用いて、図１Ｄに示すようにエッチングする。このアンモニア系のエッチャントは、ＧａＡｓ層はエッチングするが、ＡｌＧａＡｓ層はエッチングしないように混液比が調整されている。このアンモニア系のエッチャントを用いたエッチングにより、ｐ型ＧａＡｓ層１０７のみが横方向（層厚方向に対して垂直な方向）にエッチングされることとなる。

（３） フッ酸溶液を用いて、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０６を、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層１０５が最表面になるまで、図１Ｅに示すようにエッチングを行う。このときのエッチング時間は１００秒である。フッ酸溶液により、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１０６は深さ方向（層厚方向）にも、横方向（層厚方向に対して垂直な方向）にもエッチングが行われる。これと同時に、フッ酸溶液により、ｐ型ＡｌＧａＡｓ中間層１２０もエッチングされることになる。

上記手順（１）〜（３）をこの順で行った結果、ひさしのないリッジストライプ１１２が形成される。

ＡｌＧａＡｓに対する、フッ酸溶液のエッチング速度は、そのＡｌ混晶比に従って増加する。本発明者が行った実験の条件においては、Ａｌ混晶比とフッ酸溶液のエッチング速度は次のようである。

上記ｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ中間層１２０の厚さは０．０５５μｍであるので、９２秒のフッ酸エッチング時間で除去できることになる。本実施の形態では１００秒のエッチング時間であるので、約９％の余裕をとっていることとなっている。

この後、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７の表面に形成したレジストマスク１１１を除去し、ひさしのないストライプ状リッジ１１２が形成されるわけである。

次に、図１Ｆに示すように、２回目の有機金属気相成長法によって、リッジストライプ１１２の側面を、ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層１０８（厚さ１．０μｍ）、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層１０９（厚さ１．０μｍ）で埋め込む。このとき、これら埋め込み層の形状に関して言えば、リッジストライプ１１２にひさし状の張り出し部がないので、リッジ側面部に空洞部が形成されることなく、連続して精度良く埋め込み層が形成できている。つまり、上記ｎ型ＡｌＧａＡｓブロック層１０８およびｐ型ＧａＡｓ平坦化層１０９を連続して精度良く形成することができる。

さらに、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０７上に形成された不要部を除去して、最後に、図１Ｇに示すように、ｐ型コンタクト層１１０（厚さ１０μｍ）を形成し、両面に電極を形成してレーザ素子が完成する。

本実施の形態の半導体レーザ装置の駆動電流対光出力特性と、従来構造の半導体レーザ装置の駆動電流対光出力特性とを比較すると、閾値電流値はほぼ２０ｍＡと同等であるが、微分効率は、従来構造の半導体レーザ装置では０．９５から１．００Ｗ／Ａであったの対して、本実施の形態の半導体レーザでは、１．０５から１．１５Ｗ／Ａと向上しており、本発明の半導体レーザで光出力特性が改善されていることがわかる。

また、高出力時の光出力直線の曲がりをみても、従来構造の半導体レーザ装置では発熱による飽和が見られ始めるのに対して、本実施の形態の半導体レーザ装置においては、高出力時においても直線性を保っており、良好な熱特性が得られていることが明らかとなった。

（比較例）
比較例として、上記実施の形態の半導体レーザ装置においてｐ型Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ中間層１２０がないものを作成した。

上記実施の形態と同様に、積層構造を成長した後、リッジ形成を行う。

まず、図２Ａに示すように、硫酸系エッチャントにより、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０７と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２０６の途中までをエッチングする。

なお、図２Ａにおいて、２０１はｎ型ＧａＡｓ基板、２０２はｎ型Ａｌ_０．４６Ｇａ_０．５４Ａｓ下クラッド層、２０３はアンドープ多重量子井戸活性層、２０４はｐ型Ａｌ_０．４６Ｇａ_０．５４Ａｓ第１上クラッド層、２０５はｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層、２０６はｐ型Ａｌ_０．４７Ｇａ_０．５３Ａｓ第２上クラッド層、２０７はｐ型ＧａＡｓキャップ層、２１１はレジストマスクである。

さらに、図２Ｂに示すように、アンモニア系のエッチャントでＧａＡｓキャップ層２０７をエッチングする。

次に、フッ酸溶液を用いて、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２０６を、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層２０５が最表面になるまで、エッチングを行う。このとき、上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層２０６の上面には、上記実施の形態で述べたような中間層がなく露出しているために、上面からもフッ酸溶液によるエッチングが進んでしまう。

その結果、１００秒のフッ酸エッチングを行うと、図２Ｃのように、リッジ形状はいびつになり、またひさしも形成されてしまうことになる。

このように、比較例のレーザ素子では、リッジ形状がいびつとなり、さらにひさしも形成されてしまうので、２回目の有機金属気相成長法によるリッジ埋め込み時においては、従来と同様に側面に空洞が発生してしまい、レーザ素子特性の悪化を招いてしまった。

以上のように、本実施の形態においては、ｐ型第２クラッド層と、ｐ型キャップ層の間に、ｐ型中間層を設け、その材料をひさしをなくするようなエッチング工程が可能なような物にすることで、ひさしのないリッジを形成することができ、その結果、レーザ特性の向上が得られている。

また、本実施の形態においては、上記中間層の組成比、層厚を制御しておくことにより、簡単なエッチングを行うだけで、ひさしのないリッジを精度良く形成することを可能にしている。

また、本実施の形態においては、上記中間層の組成比を、クラッド層とキャップ層の中間の組成比としており、光学的設計の観点、結晶成長の観点から、より容易に、精度良く層構造を形成することが可能となっている。

さらに、本実施の形態においては、ｐ型中間層のＡｌ組成比を０．３としているが、これは、現在のリッジ型赤外半導体レーザのｐ型第２上クラッド層のエッチャントとして一般的に使用されているフッ酸溶液の場合に、ｐ型中間層はクラッド層の約５％程度のエッチング速度となっており、一般的なエッチャントをそのまま使用できるメリットと、中間層の層厚を十分に薄くすることが可能となっている。

なお、以上の発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態以外の層厚、Ａｌ組成比、キャリア濃度においても、本発明の効果を有する限り適用可能である。

また、成長法については、有機金属気相成長法に限らず、ＭＢＥ（分子線エピタキシ）、ＬＰＥ（液相エピタキシ）法、ガスソースＭＢＥ法、ＡＬＥ（原子層エピタキシ）法においても、本発明の効果を有する限り適用可能である。

また、基板については、ｎ型基板を用いているため、第１導電型をｎ型、第２導電型をｐ型としたが、それとは逆の構成であっても良い。

また、材料については、ＡｌＧａＡｓ系の３元材料を用いているが、ＩｎＧａＡｌＰなどの４元材料であってもよく、また他の化合物半導体を使用したあらゆる半導体レーザに適用することが可能である。

図１Ａは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図１Ｂは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図１Ｃは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図１Ｄは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図１Ｅは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図１Ｆは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図１Ｇは本発明の一実施の形態の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図２Ａは上記実施の形態の比較例の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図２Ｂは上記実施の形態の比較例の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図２Ｃは上記実施の形態の比較例の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図３Ａは従来の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図３Ｂは従来の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図３Ｃは従来の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図３Ｄは従来の半導体レーザ装置の製造工程図である。 図３Ｅは従来の半導体レーザ装置の製造工程図である。

符号の説明

１０１，２０１，３０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２，２０２，３０２ ｎ型ＡｌＧａＡｓ下クラッド層
１０３，２０３，３０３ ＭＱＷ活性層
１０４，２０４，３０４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層
１０５，２０５，３０５ ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層
１０６，２０６，３０６ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層
１０７，２０７，３０７ ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１０８，３０８ ｎ型ＧａＡｓブロック層
１０９，３０９ ｐ型ＧａＡｓ平坦化層
１１０，３１０ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１１，２１１ レジストマスク
１１２，３１２ リッジストライプ
１２０ ｐ型ＡｌＧａＡｓ中間層
３３０ 空洞部

Claims (9)

1. 半導体基板上に、少なくとも、第１導電型下クラッド層、活性層、第２導電型第１上クラッド層、エッチング停止層、第２導電型第２上クラッド層、第２導電型中間層および第２導電型キャップ層が順次積層されて、
   上記第２導電型第２上クラッド層、上記第２導電型中間層および上記第２導電型キャップ層が、共振器方向に延びるリッジストライプを形成して、
   上記リッジストライプの両側に第１導電型電流ブロック層が形成された半導体レーザにおいて、
   上記第２導電型キャップ層に対してはエッチング可能であるが、上記第２導電型第２上クラッド層に対してはエッチング不可能である第１のエッチャントに対して、上記第２導電型中間層は被エッチング速度が略０であり、
   かつ、
   上記第２導電型キャップ層に対してはエッチングが不可能であるが、上記第２導電型第２上クラッド層に対してはＥｃというエッチング速度を持つ第２のエッチャントに対して、上記第２導電型中間層は被エッチング速度がＥｉであり、
   上記第２導電型中間層は、上記Ｅｃ，Ｅｉが
   Ｅｉ＜Ｅｃ
   の関係を満たす層であることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２導電型中間層は、上記Ｅｃ，Ｅｉが
   ０．０１×Ｅｃ＜Ｅｉ＜０．１×Ｅｃ
   の関係を満たす層であるであることを特徴とする半導体レーザ装置。
3. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記リッジストライプは、エッチャントが上記第２のエッチャントであり、かつ、エッチング時間がＴｃであるエッチングを用いて形成されていて、
   上記第２導電型中間層の厚さはＴＨｉであり、
   上記第２導電型中間層は、上記Ｅｃ，Ｅｉ，Ｔｃ，ＴＨｉが
   Ｅｉ×Ｔｃ×０．８≦ＴＨｉ≦Ｅｉ×Ｔｃ×１．２
   の関係を満たす層であることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２導電型第２上クラッド層、上記第２導電型中間層および上記第２導電型キャップ層の材料はIII−Ｖ族化合物半導体であり、
   上記第２導電型第２上クラッド層および上記第２導電型中間層はＡｌを含んでおり、
   上記第２導電型キャップ層はＡｌを含んでいないことを特徴とする半導体レーザ装置。
5. 請求項４に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が、上記第２導電型第２上クラッド層のＡｌ混晶比と、上記第２導電型キャップ層のＡｌ混晶比との中間の値であることを特徴とする半導体レーザ装置。
6. 請求項５に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第２導電型中間層のＡｌ混晶比が０．３から０．４の範囲内であることを特徴とする半導体レーザ装置。
7. 請求項１に記載の半導体レーザ装置を製造する方法である半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記リッジストライプの形成時には、上記第２導電型第２上クラッド層にすべき層と、上記第２導電型中間層にすべき層と、上記第２導電型キャップ層にすべき層とを、一部の幅が略等しい形状に加工した後、上記第１のエッチャントにて、上記第２導電型キャップ層にすべき層の幅を減少させて、上記第２のエッチャントにて、上記第２導電型第２上クラッド層にすべき層と上記第２導電型中間層にすべき層との幅を減少させることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
8. 請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記第１のエッチャントが、アンモニアと過酸化水素水と水との混合溶液であることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
9. 請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
   上記第２のエッチャントがフッ酸溶液であることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
   

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