JP2011134870A - リッジ型半導体レーザー及びリッジ型半導体レーザーの製造方法 - Google Patents

リッジ型半導体レーザー及びリッジ型半導体レーザーの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】リッジ型半導体レーザーの端部における放熱性を向上することが可能なリッジ型半導体レーザー及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】リッジ型半導体レーザー１は、所定の軸Ａｘ方向に順に配列された一端部３１、中間部３２、及び他端部３３を含む半導体基板ＳＢと、半導体基板ＳＢの主面ａ１上に設けられたクラッド層Ｃ１と、クラッド層Ｃ１上に設けられたコア領域１０と、コア領域１０上に設けられ、所定の軸Ａｘ方向に延在するリッジ部Ｃ２と、リッジ部Ｃ２上に設けられた絶縁層１９と、リッジ部Ｃ２及び絶縁層１９上に設けられ、リッジ部Ｃ２に接続された電極Ｅ１と、中間部３２上において、絶縁層１９上に設けられリッジ部Ｃ２を埋め込む樹脂層６とを備え、中間部３２上の樹脂層６は、絶縁層１９の側面に接し、一端部３１及び他端部３３上の電極Ｅ１は、リッジ部Ｃ２の側面５上の絶縁層１９上に延在することを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、リッジ型半導体レーザー及びリッジ型半導体レーザーの製造方法に関する。
下記特許文献１及び非特許文献１には、リッジ型半導体レーザーが開示されている。特許文献１及び非特許文献１のリッジ型半導体レーザーでは、樹脂層が、リッジ構造の側面を埋め込むように半導体レーザーの一端部から他端部に亘って設けられている。
特開２００９−１１７５５０号公報
Masahiro Aoki, Masaaki Komori, Tomonobu Tsuchiya, Hiroshi Sato， Kouji Nakahara, Kazuhisa Uomi, "InP−Based Reversed−Mesa Ridge−Waveguide Structure for High−Performance Long−Wavelength Laser Diodes", IEEE Journal of selected topics in quantum electronics, IEEE, April 1997, Vol.3, No.2, pp.672-683
リッジ型半導体レーザーでは、半導体材料からなるリッジ構造と導電性材料からなる上部電極との間に、埋め込み樹脂層が設けられている。これ故、上部電極とリッジ構造との間に容量が生じる。高速動作を実現するために容量を低減する必要がある。容量を低減するには、例えば上部電極の面積を小さくすることが考えられる。また、特許文献１及び非特許文献１では、埋め込み樹脂層を厚くして、容量を低減している。
しかしながら、この埋め込み樹脂層の熱伝導率は約０．３（Ｗ／ｍ・Ｋ）と低いので、リッジ型半導体レーザーの放熱性に影響を与える。リッジ型半導体レーザーにおける一端部と他端部との間に存在する中間部には、埋め込み樹脂層が設けられている。この中間部は、熱伝導率の比較的高い半導体材料からなる。一方、リッジ型半導体レーザーの一端部及び他端部には、コーティング膜が設けられており、このコーティング膜が空気と接している。空気の熱伝導率は約０．０２４１（Ｗ／ｍ・Ｋ）と低い。さらに、リッジ型半導体レーザーの一端部及び他端部には、熱伝導率の低い樹脂層も存在する。故に、リッジ型半導体レーザーの端部の放熱性は、半導体レーザーの中間部の放熱性と比較して低い。この低い放熱性により、半導体レーザー端部の温度が上昇し、これ故に信頼性が低下することがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、リッジ型半導体レーザーの端部における放熱性を向上することが可能なリッジ型半導体レーザー及びその製造方法を提供することを課題とする。
上述の課題を解決するため、本発明のリッジ型半導体レーザーは、所定の軸方向に順に配列された一端部、中間部、及び他端部を含む半導体基板と、半導体基板の主面上に設けられたクラッド層と、クラッド層上に設けられたコア領域と、コア領域上に設けられ所定の軸方向に延在するリッジ部と、リッジ部上に設けられた絶縁層と、リッジ部及び絶縁層上に設けられ、リッジ部に接続された電極と、中間部上において、絶縁層上に設けられリッジ部を埋め込む樹脂層と、を備え、中間部上の樹脂層は絶縁層の側面に接し、一端部及び他端部上の電極は、リッジ部の側面上の絶縁層上に延在することを特徴とする。
本発明のリッジ型半導体レーザーによれば、中間部上では、樹脂層が絶縁層の側面に接している。一方、一端部及び他端部上では、電極がリッジ部の側面上の絶縁層に延在している。この電極の導電性材料の熱伝導率は、樹脂層の樹脂材料の熱伝導率より高い。よって、リッジ型半導体レーザーにおいて、一端部及び他端部上において発生した熱は、リッジ部の側面に接する絶縁層を介して電極に伝わり、この電極から放熱される。従って、リッジ型半導体レーザーの端部における放熱性を改善することができる。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、所定の軸方向における一端部の長さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。また、所定の軸方向における他端部の長さは、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。一端部及び他端部の長さが１０μｍ未満であると、半導体レーザー端部の放熱性を十分に確保できない。一端部及び他端部の長さが５０μｍを超えると、一端部及び他端部に存在する電極の長さが増えるので、半導体レーザーの端部における容量が増加する恐れがある。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、絶縁層の厚さは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。絶縁層の厚さが５０ｎｍ未満であると、リッジ部と電極との絶縁性を十分に確保できない恐れがある。絶縁層の厚さが５００ｎｍを超えると、半導体レーザーの端部の放熱性を十分に確保できない。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、電極の厚さは３００ｎｍ以上であることが好ましい。電極の厚さを３００ｎｍ以上とすることにより、半導体レーザー端部における放熱性をより向上できる。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、電極は、一端部、中間部、及び他端部上に亘って形成されたストライプ部と、中間部上のストライプ部に接続されたパット電極のための導電層とを備え、所定の軸方向と半導体基板の法線方向とに直交する方向において、一端部及び他端部上のストライプ部の幅が、中間部上のストライプ部の幅よりも短いことが好ましく、この場合、一端部及び他端部における容量の増加を抑制することができる。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、所定の軸方向と半導体基板の法線方向とに直交する方向において、電極の幅は５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。電極の幅が５μｍ未満であると、電流密度の上昇により電極が溶解する恐れがある。電極の幅が２０μｍを超えると、容量が増加する恐れがある。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、樹脂層は、ＢＣＢ（ベンゾシクロブテン）またはポリイミドであることが好ましい。ポリイミドまたはＢＣＢは、電流をブロックする機能を有する。故に、ポリイミドまたはＢＣＢは、樹脂層を構成する材料として好適である。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーにおいて、中間部上の樹脂層の厚さは、１μｍ以上であることが好ましい。中間部上の樹脂層の厚さが１μｍ未満であると、容量が増加する恐れがある。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーの製造方法は、所定の軸方向に順に配列された第一領域、第二領域、及び第三領域を含む主面を有する半導体基板上に、所定の軸方向に延在するリッジ部と、リッジ部の上面上に設けられたキャップ層と、を含むリッジ構造を形成する工程と、リッジ構造の側面に接する絶縁層を形成する工程と、リッジ部を埋め込む樹脂層を絶縁層上に形成する工程と、樹脂層をエッチングして、第一及び第三領域上の絶縁層を露出すると共に第二領域上の樹脂層を残す工程と、エッチングの後、キャップ層を除去する工程と、キャップ層の除去後、リッジ部の上面上に電極を形成する工程と、電極の形成後、半導体基板の第一及び第三領域でへき開することにより半導体レーザーのための一端部と他端部を形成する工程と、を備え、電極を形成する工程において、電極は、第一及び第三領域上のリッジ部の側面上において絶縁層に接するように形成されると共に第二領域上の樹脂層に接するように形成されることを特徴とする。
本発明のリッジ型半導体レーザーの製造方法によれば、樹脂層のエッチングにより、第一及び第三領域上の絶縁層を露出すると共に第二領域上の樹脂層を残す。第一及び第三領域上の露出した絶縁層上には、電極が形成される。半導体基板の第一及び第三領域でへき開することにより、半導体レーザーのための一端部及び他端部が形成される。故に、端部の絶縁層上に樹脂層が存在せず、端部の絶縁層に電極が接する半導体レーザーを得ることができる。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーの製造方法において、エッチングの後であってキャップ層の除去前、第一及び第三領域上の絶縁層の厚さを薄くするエッチングを行う工程を更に備えることが好ましい。第一及び第三領域上の絶縁層の厚さを薄くすることにより、リッジ型半導体レーザーの端部における放熱性を更に向上することができる。
また、本発明のリッジ型半導体レーザーの製造方法において、絶縁層のエッチングとして等方性エッチングを用いることが好ましい。等方性エッチングにより、第一及び第三領域上の絶縁層の厚さを等方的に薄くできる。
本発明によれば、リッジ型半導体レーザーの端部における放熱性を向上することが可能なリッジ型半導体レーザー及びその製造方法を提供できる。
図１はリッジ型半導体レーザーの上面図である。 図２は図１のII−II線に沿った断面図である。 図３（ａ）は図１のIIIＡ−IIIＡ線に沿った断面図である。図３（ｂ）は図１のIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図である。 図４は、リッジ型半導体レーザーの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図５（ａ）は、半導体基板の上面図である。図５（ｂ）は図５（ａ）の領域２５の拡大斜視図である。 図６（ａ）〜（ｃ）は半導体基板上に半導体積層を形成する状態を説明するための斜視図である。 図７（ａ）〜（ｂ）は半導体積層のパターニングを説明するための斜視図である。 図８（ａ）はリッジ構造を示す斜視図である。図８（ｂ）は絶縁層を成膜した状態を示す斜視図である。 図９（ａ）は樹脂層を成膜した状態を示す斜視図である。図９（ｂ）は樹脂層上にマスク材料をパターニングした状態を示す斜視図である。 図１０（ａ）は、樹脂開口部を形成した状態を示す斜視図である。図１０（ｂ）は絶縁層窓を形成した状態を示す斜視図である。 図１１は樹脂層上に部分的にマスク材料をパターニングした状態を示す斜視図である。 図１２は樹脂層を部分的にエッチングした状態を示す斜視図である。 図１３（ａ）は半導体基板のへき開工程を示す上面図である。図１３（ｂ）は、図１３(ａ)の領域２５を示す拡大図である。 図１４は絶縁層をエッチングにより薄くした状態を示す斜視図である。 図１５は図１の変形例を示す上面図である。 図１６は図３の変形例を示す断面図である。 図１７はリッジ型半導体レーザーの活性層温度を示すグラフである。
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。必要な図面には、ＸＹＺ直交座標系Ｓが示されている。
（第一実施形態）
図１〜図３を参照しながら、本実施形態に係るリッジ型半導体レーザーを説明する。図１は、リッジ型半導体レーザーの上面図である。リッジ型半導体レーザー１の端部における放熱性を改善するために、本実施形態に係るリッジ型半導体レーザー１では、リッジ部を埋め込む樹脂層６が、端部に設けられていない。リッジ型半導体レーザー１の一端面Ｐ及び他端面Ｑ側には、樹脂層６が存在しないので、絶縁層１９が露出している。上部電極である第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰは、一端面Ｐから他端面Ｑに亘って、所定の軸Ａｘ方向に延在している。
図２は、図１のII−II線に沿った断面図である。図２に示すように、リッジ型半導体レーザー１は、半導体基板ＳＢと、下部クラッド層Ｃ１と、コア領域１０と、リッジ部Ｃ２と、第一電極（電極）Ｅ１と、第二電極Ｅ２とを備える。半導体基板ＳＢは、所定の軸Ａｘ方向に順に配列された一端部３１、中間部３２、及び他端部３３を含む。図中、所定の軸Ａｘ方向は、Ｙ軸に平行な方向とする。下部クラッド層Ｃ１は、半導体基板ＳＢの主面ａ１上に接して設けられている。コア領域１０は、下部クラッド層Ｃ１上に接して設けられている。コア領域１０は、下部光閉じ込め層１１、活性層１２、上部光閉じ込め層１３、キャリヤストップ層１４、及び回折格子層１５を含む。リッジ部Ｃ２は、コア領域１０上に接して設けられ、所定の軸Ａｘ方向に延在している。リッジ部Ｃ２は、上部クラッド層（クラッド層）１６とコンタクト層１７とを含んでいる。第一電極Ｅ１は、リッジ部Ｃ２上に設けられ、リッジ部Ｃ２に接続されている。
図３（ａ）は、図１のIIIＡ−IIIＡ線に沿った断面図である。図３（a）は、図１の一端面Ｐ側の領域Ｒ１の断面図であるが、他端面Ｐ側の領域Ｒ３の断面図も図３（ａ）と同様となる。領域Ｒ１は一端部３１を含む領域である。領域Ｒ３は他端部３３を含む領域である。図３に示すように、リッジ型半導体レーザー１は、絶縁層１９と樹脂層６とを更に備える。絶縁層１９は、リッジ部Ｃ２上に設けられている。絶縁層１９は、リッジ部Ｃ２の上面上に開口部を有する。絶縁層１９は、リッジ部Ｃ２の側面５に接している。第一電極Ｅ１は、絶縁層１９上にも設けられている。一端部３１及び他端部３３上の第一電極Ｅ１は、リッジ部Ｃ２の側面上の絶縁層１９上に延在している。一端部３１及び他端部３３上には、樹脂層６は設けられていない。
コア領域１０は、第一表面７と、第一表面７の両側に位置する第二表面８とを含む。第一表面７及び第二表面８は、それぞれ所定の軸Ａｘ方向に延在している。第二表面８と第一電極Ｅ１との間には、絶縁層１９が設けられている。図３に示す例では、リッジ部Ｃ２は、コア領域１０の第一表面７上に設けられており、第二表面８上には設けられていない。しかし、リッジ部Ｃ２の形状は、図３に示すものに限られない。例えば、リッジ部Ｃ２の断面形状を凸型とすることができ、リッジ部Ｃ２がコア領域１０の第一表面７上と第二表面８上に設けられていてもよい。このようにリッジ部Ｃ２の断面形状が凸型である場合、第二表面８と第一電極Ｅ１との間には、リッジ部Ｃ２の一部と絶縁層１９とが設けられている。
絶縁層１９は、一端部３１、中間部３２、及び他端部３３の全ての領域に亘って設けられている。つまり、絶縁層１９は、リッジ型半導体レーザー１の一端面Ｐから他端面Ｑまで所定の軸Ａｘ方向に、リッジ部Ｃ２の側面５に接して延在している。一端部３１及び他端部３３では、絶縁層１９により、第一電極Ｅ１が、リッジ部Ｃ２の側面５及びコア領域１０の第二表面８に接触することを防ぐことができる。故に、一端部３１及び他端部３３における電流経路をリッジ部Ｃ２の上面に限定することができる。本実施形態では、絶縁層１９は、コア領域１０の第二表面８上に設けられている。一端部３１及び他端部３３上には樹脂層６が形成されていないので、一端部３１及び他端部３３上では、絶縁層１９の側面は第一電極Ｅ１に接している。また、一端部３１及び他端部３３上では、第一電極Ｅ１は、コア領域１０の第二表面８上に設けられた絶縁層１９に接している。
図３（ｂ）は、図１のIIIＢ−IIIＢ線に沿った断面図であり、図１の領域Ｒ２の断面図である。領域Ｒ２は、中間部３２を含む領域である。樹脂層６は、中間部３２上において、絶縁層１９上に設けられリッジ部Ｃ２を埋め込んでいる。中間部３２上の樹脂層６は、絶縁層１９の側面に接している。絶縁層１９はリッジ部Ｃ２と樹脂層６との間に設けられている。絶縁層１９により、リッジ部Ｃ２を構成する半導体材料と樹脂層６を構成する樹脂材料との密着性を向上できる。中間部３２では、樹脂層６は、コア領域１０の第二表面８上に設けられた絶縁層１９に接している。
本発明のリッジ型半導体レーザーによれば、中間部３２上では、樹脂層６が絶縁層１９の側面に接している。一方、一端部３１及び他端部３３上では、第一電極Ｅ１がリッジ部Ｃ２の側面５上の絶縁層１９に延在している。この第一電極Ｅ１の導電性材料の熱伝導率は、樹脂層の樹脂材料の熱伝導率より高い。例えば、第一電極Ｅ１に用いられる金の熱伝導率は、３１５Ｗ／ｍ・Ｋであり、樹脂層６に用いられるＢＣＢの熱伝導率よりも１０００倍高い。よって、リッジ型半導体レーザー１において、一端部３１及び他端部３３上において発生した熱は、リッジ部Ｃ２の側面５に接する絶縁層１９を介して第一電極Ｅ１に伝わり、この第一電極Ｅ１から放熱される。従って、リッジ型半導体レーザー１の端部における放熱性を改善することができる。
図１を再び参照すると、第一電極Ｅ１は、一端部３１、中間部３２、及び他端部３３上に亘って形成されたストライプ部ＳＰと、中間部３２上のストライプ部ＳＰに接続されたパット電極のための導電層ＰＥとを備える。ストライプ部ＳＰは、所定の軸Ａｘ方向に延在する。ストライプ部ＳＰは、半導体基板ＳＢの法線方向からみて、例えば長方形状をなす。図３（ａ）を再び参照すると、本実施形態では、所定の軸Ａｘ方向と半導体基板ＳＢの法線方向とに直交する方向（図３のＸ軸方向）において、一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ１は、中間部３２上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２と同じである。
一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ１はリッジ部Ｃ２の幅ＷＲよりも大きいことが好ましい。この幅の関係を満たす場合、電流密度の上昇によるストライプ部ＳＰの溶解を抑制することができる。また、図３（ｂ）に示すように、中間部３２上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２はリッジ部Ｃ２の幅ＷＲよりも大きいことが好ましい。この幅の関係を満たす場合、電流密度の上昇によるストライプ部ＳＰの溶解を抑制することができる。このように、第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰはリッジ部Ｃ２の幅ＷＲを超えて延びている。中間部３２上では、第一電極Ｅ１とコア領域１０の第二表面８との間に、絶縁層１９及び樹脂層６が存在している。
一端部３１及び他端部３３上の第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの幅Ｗ１は、５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。また、中間部３２上の第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２は、５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの幅Ｗ１,Ｗ２が５μｍ未満であると、電流密度の上昇により第一電極Ｅ１が溶解する恐れがある。第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの幅Ｗ１,Ｗ２が２０μｍを超えると、容量が増加する恐れがある。第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの厚さＴ１は、３００ｎｍ以上であることが好ましい。第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの厚さＴ１を３００ｎｍ以上とすることにより、放熱性をより向上できる。第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの厚さＴ１は容量とは無関係であるため、第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの厚さＴ１を厚くする分には問題ない。
絶縁層１９の厚さＴ２は、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。絶縁層１９の厚さＴ２が５０ｎｍ未満であると、リッジ部Ｃ２と第一電極Ｅ１との絶縁性を十分に確保できない恐れがある。絶縁層１９の厚さＴ２が５００ｎｍを超えると、半導体レーザー端部の放熱性を十分に確保できない。図３に示す例では、一端部３１及び他端部３３上の絶縁層１９の厚さＴ２が、中間部３２上の絶縁層１９の厚さＴ２と同じである場合を示すが、これに限定されない。一端部３１及び他端部３３上の絶縁層１９の厚さは、中間部３２上の絶縁層１９の厚さよりも薄いことが好ましく、この場合、一端部３１及び他端部３３における放熱性をより向上することができる。
図２を再び参照すると、所定の軸Ａｘ方向における一端部３１の長さＬ１は１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。一端部３１の長さＬ１が１０μｍ未満であると、半導体レーザー端部の放熱性を十分に確保できない。一端部３１の長さＬ１が５０μｍを超えると、半導体レーザー端部における容量が増加する恐れがある。また、所定の軸Ａｘ方向における他端部３３の長さＬ３は１０μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。他端部３３の長さＬ３が１０μｍ未満であると、半導体レーザー端部の放熱性を十分に確保できない。他端部３３の長さＬ３が５０μｍを超えると、半導体レーザー端部における容量が増加する恐れがある。
以下に、リッジ型半導体レーザー１を構成する各層について説明する。半導体基板ＳＢとして、例えば、Ｓｉドープのｎ型ＩｎＰ基板を用いることができる。下部クラッド層Ｃ１は、半導体材料からなる。例えば、下部クラッド層Ｃ１には、ｎ型半導体が用いられる。下部クラッド層Ｃ１に用いられる半導体材料として、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓなどが挙げられる。ｎ型ドーパントとして例えばＳｉを用いることができる。下部クラッド層Ｃ１の厚さは例えば１００ｎｍとすることができる。
コア領域１０は半導体材料からなる。活性層１２には、例えば、量子井戸層とバリア層とが交互に積層された量子井戸構造や、バルク層などを使用できる。活性層１２を構成する材料の具体例としては、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ等が挙げられる。下部光閉じ込め層１１及び上部光閉じ込め層１３を構成する材料の具体例としては、例えば、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓ等が挙げられる。下部光閉じ込め層１１及び上部光閉じ込め層１３は、アンドープとすることができるが、必要に応じて、ドーピングによりｐ型やｎ型の導電性を付与しても良い。また、コア領域１０として、ＩｎＰからなる半導体基板ＳＢ上にＧａＩｎＡｓＰを用いたもの、ＧａＡｓからなる半導体基板ＳＢ上にＧａＩｎＮＡｓを用いたもの、あるいは、ＩｎＡｓ量子ドット等を用いても良い。
キャリヤストップ層１４は、例えばｐ型半導体材料を用いることができる。キャリヤストップ層１４の一例として、ｐ型ＡｌＩｎＡｓが挙げられる。ｐ型ドーパントには例えばＺｎを用いることができる。
キャリヤストップ層１４の厚さは、例えば３０ｎｍとすることができる。
回折格子層１５には、ｐ型半導体が用いられる。ｐ型ドーパントには例えばＺｎを用いることができる。回折格子層１５として、例えば、ＧａＩｎＡｓＰが用いられる。回折格子層１５は、回折格子が形成されている。回折格子は、所定の軸Ａｘに沿った周期的な凹凸パターンからなる。回折格子層１５の厚さは、例えば６０ｎｍとすることができる。なお、リッジ型半導体レーザー１をＤＦＢ（分布帰還型）レーザーとする場合には、回折格子層１５は必要であるが、リッジ型半導体レーザー１をファブリペローレーザーとする場合には、回折格子層１５は省略しても良い。
リッジ部Ｃ２は、半導体材料からなる。上部クラッド層１６には、例えばｐ型半導体が用いられる。上部クラッド層１６に用いられる半導体材料として、ＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＡｌＩｎＡｓなどが挙げられる。活性層１２へのキャリア注入を効率良く行うために、上部クラッド層１６は、活性層１２及び上部光閉じ込め層１３のバンドギャップより大きなバンドギャップの材料で構成されることが望ましい。コンタクト層１７は、第一電極Ｅ１とオーミックコンタクトしている。コンタクト層１７として、p型ドーパントが高濃度にドープされた、バンドギャップの低いp型半導体材料を用いることができる。具体的には、コンタクト層１７として、ＧａＩｎＡｓＰやＧａＩｎＡｓなどが用いられる。
樹脂層６は、例えば誘電体樹脂などの絶縁性材料からなる。絶縁性材料として、ＢＣＢ(ベンゾシクロブテン)やポリイミドが挙げられる。ＢＣＢやポリイミドを用いた樹脂層６は、通常の半導体プロセスにて形成できる。ＢＣＢまたはポリイミドは、電流をブロックする機能を有する。故に、ポリイミドまたはＢＣＢは、樹脂層を構成する材料として好適である。なお、樹脂層６は、誘電体樹脂に限定されず、不純物ドープで高抵抗化された半導体を用いても良い。中間部３２上の樹脂層６の厚さＴ３は１μｍ以上であることが好ましい。中間部３２上の樹脂層６の厚さＴ３が１μｍ未満であると、容量が増加する恐れがあるため好ましくない。
第一電極Ｅ１及び第二電極Ｅ２には、導電性材料が用いられ、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、及びＡｕなどの導電性材料を積層した構造を用いることができる。出射光パワーを増大させるために、図１及び図２に示すように、リッジ型半導体レーザー１の一端面Ｐには、高反射膜Ｂ１が設けられている。リッジ型半導体レーザー１の他端面Ｑからの反射戻り光が素子特性に及ぼす悪影響を防ぐために、他端面Ｑには、低反射膜Ｂ２が設けられている。
一例のリッジ型半導体レーザー１を下記に記す。
半導体基板ＳＢ：ｎ型ＩｎＰ、１００μｍ厚
下部クラッド層Ｃ１：ｎ型ＩｎＰ、０．５μｍ厚
下部光閉じ込め層１１：ｎ型ＡｌＧａＩｎＡｓ、６０ｎｍ厚、波長１．１０μｍ
活性層１２：多層量子井戸構造（ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓの量子井戸層、６ｎｍ厚、波長１．３０μｍと、ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓのバリア層、９ｎｍ厚、波長１．１０μｍの積層）
上部光閉じ込め層１３：ノンドープＡｌＧａＩｎＡｓ、６０ｎｍ厚、波長１．１０μｍ
キャリヤストップ層１４：ｐ型ＡｌＩｎＡｓ、４０μｍ厚
回折格子層１５：ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ、６０ｎｍ厚、波長１．２０μｍ、回折格子の深さ３０ｎｍ
上部クラッド層１６：ｐ型ＩｎＰ、２μｍ厚、幅２．０μｍ
コンタクト層１７：ｐ型ＧａＩｎＡｓ、３００ｎｍ厚
樹脂層６：ＦｅドープのＩｎＰ、５μｍ厚
絶縁層１９：ＳｉＯ２、３００ｎｍ厚
以下に、本実施形態に係るリッジ型半導体レーザー１の製造方法の一例を図４〜図１３を用いて説明する。図４は、リッジ型半導体レーザー１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４を参照すると、ステップＳ１では、半導体基板ＳＢを準備する工程を行う。図５を用いてステップＳ１の説明をする。図５（ａ）は、半導体基板ＳＢの上面図である。ステップＳ１では、図５（ａ）に示すように、主面ａ１に複数の区画Ａ１を含む半導体基板ＳＢを用いる。複数の区画Ａ１は、所定の軸Ａｘ方向と半導体基板ＳＢの法線方向とに直交する方向に、配列されている。所定の軸Ａｘ方向に順に配列された第一領域２１、第二領域２２、及び第三領域２３が各区画Ａ１に複数含まれている。第一領域２１と第三領域２３とは、第二領域２２を間に挟んで交互に配列されている。図５（ｂ）に、図５（ａ）の半導体基板ＳＢの一部である領域２５の拡大斜視図を示す。ステップＳ１では、図５（ｂ）に示すように、所定の軸Ａｘ方向に順に配列された第一領域２１、第二領域２２、及び第三領域２３を含む主面ａ１を有する半導体基板ＳＢを準備する。以下では、半導体基板ＳＢの一部であるこの領域２５を用いてリッジ型半導体レーザー１の製造方法を説明する。
図４を再び参照すると、ステップＳ２では、半導体積層７０を形成する工程を行う。図６を用いてステップＳ２の説明をする。図６（ａ）〜（ｃ）は、半導体基板上に半導体積層を形成する状態を説明するための斜視図である。ステップＳ２ではまず、半導体基板ＳＢの第一領域２１、第二領域２２、及び第三領域２３上に、下部クラッド層Ｃ１とコア領域１０とをこの順に有機金属気相成長法(ＯＭＶＰＥ)等で結晶成長する。具体的には、図６（ａ）に示すように、下部クラッド層Ｃ１上に、下部光閉じ込め層１１、活性層１２、上部光閉じ込め層１３、キャリヤストップ層１４、回折格子層ベース１５ａ、及びカバー層（図示せず）をこの順に有機金属気相成長法等で結晶成長する。回折格子層ベース１５ａとして、例えばＺｎドープのｐ型ＧａＩｎＡｓＰを６０ｎｍ形成する。カバー層として、例えばＺｎドープのｐ型ＩｎＰを１０ｎｍ形成する。次いで、カバー層上に例えばＳｉＯ２などの絶縁膜を１００ｎｍ成膜する。ＳｉＯ２などの絶縁膜上にレジストを塗布する。次いで、電子ビーム露光によって回折格子パターンを形成する。ドライエッチングによりＳｉＯ２に回折格子パターンを転写する。レジストを剥離した後、ドライエッチングにより、カバー層と回折格子層ベース１５ａをエッチングして、図６（ｂ）に示すような回折格子層１５を形成する。エッチング後、ＳｉＯ２などの絶縁膜を剥離する。以上のようにして、下部クラッド層Ｃ１上にコア領域１０を形成する。なお、リッジ型半導体レーザー１をＤＦＢ（分布帰還型）レーザーとする場合には、回折格子層１５の形成を行うが、リッジ型半導体レーザー１をファブリペローレーザーとする場合には、回折格子層１５の形成は省略しても良い。
次いで、ステップＳ２では、図６（ｃ）に示すように、コア領域１０上に、リッジ部ベース６０及びキャップ層ベース１８ａをこの順に有機金属気相成長法等で結晶成長する。リッジ部ベース６０は、上部クラッド層ベース１６ａとコンタクト層ベース１７ａとをこの順に結晶成長することにより形成する。本実施形態では、リッジ部ベース６０をコア領域１０の回折格子層１５上に形成する。上部クラッド層ベース１６ａには、例えば２μｍのＺｎドープのｐ型ＩｎＰを用いる。コンタクト層ベース１７ａには、例えば３００μｍのＺｎドープのｐ型ＩｎＧａＡｓを用いる。キャップ層ベース１８ａには、例えば厚さ１００ｎｍのＺｎドープのｐ型ＩｎＰを用いる。以上のようにして、ステップＳ２では、下部クラッド層Ｃ１、コア領域１０、リッジ部ベース６０、及びキャップ層ベース１８ａを含む半導体積層７０を形成する。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ３では、リッジ部とキャップ層とを含むリッジ構造を形成する工程を行う。図７及び図８（ａ）を用いてステップＳ３の説明をする。図７は、半導体積層７０のパターニングを説明するための斜視図である。まずステップＳ３では、図７（ａ）に示すように、キャップ層ベース１８ａ上に、絶縁膜４１ａを形成する。例えば、キャップ層ベース１８ａ上に、ＣＶＤ法によりＳｉＮなどの絶縁膜４１ａを３００ｎｍ堆積する。この絶縁膜４１ａ上にレジストなどのマスク材料を塗布する。フォトリソグラフィーによりマスク材料のパターニングを行い、リッジ構造を形成するためのマスクパターン４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃを形成する。マスクパターン４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃは、所定の軸Ａｘ方向と半導体基板ＳＢの法線方向とに直交する方向（図７（ａ）のＸ軸方向）に所定の間隔を置いて、この順に配列される。マスクパターン４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃをエッチングマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのドライエッチングにより、絶縁膜４１ａへパターン転写を行う。反応性ガスとしてＣＦ４を用いることができる。エッチング後、マスクパターン４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃを除去する。マスクパターン４２Ａ,４２Ｂ,４２Ｃの除去には酸素アッシングを用いることができる。そして、図７（ｂ）に示すように、絶縁膜パターン４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃが形成される。絶縁膜パターン４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃは、所定の軸Ａｘと半導体基板ＳＢの法線方向とに直交する方向（図７（ｂ）のＸ軸方向）に所定の間隔を置いて、この順に配列される。
図８（ａ）はリッジ構造を示す斜視図である。次いでステップＳ３では、図８（ａ）に示すように、絶縁膜パターン４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃをエッチングマスクとして、エッチングを行う。このエッチングにより、コア領域１０上にリッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣを形成する。エッチングには、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）を用いることができる。リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣは、リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃ及びキャップ層１８Ａ,１８Ｂ,１８Ｃをそれぞれ含む。リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃは、上部クラッド層１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃとコンタクト層１７Ａ,１７Ｂ,１７Ｃとをそれぞれ含む。リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃは、半導体基板ＳＢ上において所定の軸Ａｘ方向に延在する。キャップ層１８Ａ,１８Ｂ,１８Ｃは、リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃ上において所定の軸Ａｘ方向に延在する。リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣを形成するためのエッチングにより、溝Ｔ１がリッジ構造ＲＡとリッジ構造ＲＢとの間に形成されると共に溝Ｔ２がリッジ構造ＲＢとリッジ構造ＲＣとの間に形成される。
リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２ＣがＩｎＰ系化合物半導体で構成される場合、例えばＣＨ４及びＨ２を用いたＲＩＥを用いる。リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２ＣがＧａＡｓ系化合物半導体で構成される場合、例えばＣｌ系ＲＩＥを用いる。その後、必要に応じて、ドライエッチングに起因した損傷層を除去するために、ウェットクリーニングを実施する。次いで、絶縁膜パターン４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃをバッファードフッ酸などにより除去する。以上のようにして、所定の軸Ａｘ方向に順に配列された第一領域２１、第二領域２２、及び第三領域２３を含む主面ａ１を有する半導体基板ＳＢ上に、所定の軸Ａｘ方向に延在するリッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃと、リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃの上面上に設けられたキャップ層１８Ａ,１８Ｂ,１８Ｃと、を含むリッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣを形成する。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ４では、絶縁層１９を形成する工程を行う。図８（ｂ）を用いてステップＳ４の説明をする。図８（ｂ）は絶縁層を成膜した状態を示す斜視図である。ステップＳ４では、絶縁膜パターン４１Ａ,４１Ｂ,４１Ｃの除去後、図８（ｂ）に示すように、リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣの側面に接する絶縁層１９を形成する。具体的には、リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣ及び溝Ｔ１,Ｔ２を覆うように、絶縁層１９をプラズマＣＶＤ法などにより成膜する。リッジ構造ＲＡ上には絶縁層１９の第一部分１９Ａが成膜され、リッジ構造ＲＢ上には絶縁層１９の第二部分１９Ｂが成膜され、リッジ構造ＲＣ上には絶縁層１９の第三部分１９Ｃが成膜される。絶縁層１９は、リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣの側面及び上面を覆う。絶縁層１９を例えばＳｉＯ２とする場合、その原料として例えばＳｉＨ４及びＯ２を用いる。成膜温度は例えば４００度とする。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ５では、樹脂層を形成する工程を行う。図９（ａ）を用いてステップＳ５の説明をする。図９（ａ）は樹脂層を成膜した状態を示す斜視図である。ステップＳ５では、絶縁層１９の形成後、リッジ部Ｃ２Ａ,Ｃ２Ｂ,Ｃ２Ｃを埋め込む樹脂層６ａを絶縁層１９上に形成する。図９（ａ）に示すように、半導体基板ＳＢの主面ａ１の全面上において、樹脂層６ａを絶縁層１９上に塗布する。よって、リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣ及び溝Ｔ１,Ｔ２が絶縁層１９を介して樹脂層６ａに埋め込まれる。リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣの上面は絶縁層１９を介して樹脂層６ａで覆われる。リッジ構造の側面は樹脂層６ａで埋め込まれる。樹脂層６aには、ＢＣＢやポリイミドなどを用いる。実装時のリッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣの破損を抑制するためには、リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣ上に堆積される樹脂層６ａの厚さは、最終的な仕上がりとして１．０μｍ以上必要となる。そこで、後述する絶縁層１９のエッチング時に、樹脂層６ａもエッチングされることを考慮して、リッジ構造ＲＡ,ＲＢ,ＲＣ上に堆積される樹脂層６ａの厚さＨ６を１．３μｍ以上とすることが望ましい。一方、過剰に樹脂層６ａを厚膜化すると、第一電極Ｅ１の蒸着時に金属段切れが生じることから、樹脂層６ａの厚さＨ６は、１．８μｍ以下とすることが望ましい。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ６では、絶縁層を露出させる工程を行う。図９（ｂ）及び図１０（ａ）を用いてステップＳ６の説明をする。図９（ｂ）は樹脂層上にマスク材料をパターニングした状態を示す斜視図である。ステップＳ６ではまず、樹脂層６ａ上にレジストなどのマスク材料を塗布する。フォトリソグラフィーによりマスク材料のパターニングを行い現像して、図９（ｂ）に示すように、マスクパターン４３Ａ，４３Ｃを形成する。マスクパターン４３Ａは、リッジ構造ＲＡ及び溝Ｔ１上に形成される。マスクパターン４３Ｃは、リッジ構造ＲＣ及び溝Ｔ２上に形成される。マスク開口部Ｋ１は、リッジ構造ＲＢ上の樹脂部６ｂ上に形成される。
図１０（ａ）は、樹脂開口部を形成し絶縁層を露出した状態を示す斜視図である。次にステップＳ６では、マスクパターン４３Ａ，４３Ｃをエッチングマスクとして、ＲＩＥなどのエッチングにより、マスク開口部Ｋ１に存在する樹脂層の一部である樹脂部６ｂを除去する。このエッチングにより、図１０（ａ）に示すような樹脂開口部Ｋ２が形成されると共に樹脂層の一部である樹脂部６ｃが残る。このＲＩＥには、例えばＣＦ４とＯ２を用いることができる。このように、リッジ構造ＲＢの上面上の樹脂部６ｂを除去することにより、リッジ構造ＲＢの上面を覆う絶縁層１９の第二部分１９Ｂを露出する。樹脂開口部Ｋ２により、絶縁層１９の第二部分１９Ｂが露出する。次いで、マスクパターン４３Ａ，４３Ｃを有機溶媒などにより除去する。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ７では、キャップ層１８Ｂを露出させる工程を行う。図１０（ｂ）及び図１１を用いてステップＳ７の説明をする。図１０（ｂ）は絶縁層窓を形成しキャップ層を露出した状態を示す斜視図である。ステップＳ７では、図１０（ｂ）に示すように、樹脂部６ｃの表層をＲＩＥなどでエッチングすると共に絶縁層１９の第二部分１９Ｂを除去し、この結果、絶縁層窓Ｋ３を形成する。このＲＩＥには例えばＣＦ４を用いることができる。絶縁層窓Ｋ３により、キャップ層１８Ｂが露出する。このように、絶縁層１９を部分的に除去することにより、リッジ部Ｃ２Ｂの上面上のキャップ層１８Ｂの上面を露出する。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ８では、第一領域２１及び第三領域２３で絶縁層１９を露出させると共に第二領域２２で樹脂層を残すエッチングを行う工程を行う。図１１及び１２を用いてステップＳ８の説明をする。図１１は樹脂層上に部分的にマスク材料をパターニングした状態を示す斜視図である。ステップＳ８では、図１１に示すように、第二領域２２上において、樹脂部６ｃ及び露出したキャップ層１８Ｂ上に、マスクパターン４４をパターニングすることにより形成する。マスクパターン４４は例えばレジストなどのマスク材料からなる。第二領域２２上において、マスクパターン４４は絶縁層窓Ｋ３を埋め込む。第一領域２１及び第三領域２３上には、マスクパターン４４を形成しない。すなわち、第一領域２１上における樹脂部６ｃの第一部分６１と、第三領域２３上における樹脂部６ｃの第二部分６２には、マスクパターンを形成しない。
図１２は樹脂層を部分的にエッチングした状態を示す斜視図である。ステップＳ８では、図１２に示すように、マスクパターン４４をエッチングマスクとして、樹脂層を部分的にエッチングして、第一領域２１及び第三領域２３上の絶縁層１９の第一部分１９Ａ，第二部分１９Ｂ，第三部分１９Ｃを露出すると共に第二領域２２上の樹脂層６３を残す。この樹脂層を部分的に除去するエッチングには、例えばＲＩＥを用いる。このＲＩＥにはＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いることが好ましく、これによりプラズマによるマスクパターン４４の変質を抑制できる。ＣＦ４とＯ２の混合ガスの混合比は、１：１程度とすることが好ましい。樹脂層が例えばＳｉ含有樹脂であるＢＣＢからなる場合には、ＣＦ４とＯ２の混合ガスの混合比を１：１とすることにより、酸化シリコンが形成され、エッチングが促進する。なお、ＲＩＥにＣＦ４ガスのみを用いても樹脂層の除去は可能である。続いて、マスクパターン４４を除去する。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ９では、露出したキャップ層１８Ｂを除去する工程を行う。ステップＳ９では、樹脂層の部分的なエッチングの後、キャップ層を除去する。露出したキャップ層１８Ｂは、ウェットエッチングなどにより除去する。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ１０では、リッジ部Ｃ２Ｂの上面上及び絶縁層１９の側面上に第一電極Ｅ１を形成する工程を行う。ステップＳ１０では、キャップ層１８Ｂの除去後、リッジ部Ｃ２Ｂの上面上に第一電極Ｅ１を形成する。ステップＳ１０では、第一電極Ｅ１を、第一領域２１及び第三領域２３上のリッジ部Ｃ２Ｂの側面上において絶縁層１９の第二部分１９Ｂに接するように形成すると共に第二領域２２上の樹脂層６３に接するように形成する。第一電極Ｅ１は、コンタクト層１７Ｂ上にオーミックコンタクトするように形成することができる。第一電極Ｅ１は導電性材料をリッジ部Ｃ２Ｂ上及び絶縁層１９の側面上に蒸着することにより形成する。リフトオフで不要な部分を除去する。第一電極Ｅ１のストライプ部分の幅は例えば１０μｍとする。例えば、第一電極Ｅ１として、厚さ１００ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＰｔ、及び厚さ３００ｎｍのＡｕの積層構造を用いる。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ１１では、第二電極Ｅ２を形成する工程を行う。ステップＳ１１では、第二電極Ｅ２を、半導体基板ＳＢの裏面ａ２に、オーミックコンタクトするように形成する。次いで、素子に金メッキを施す。
次に図４を再び参照すると、ステップＳ１２では、へき開する工程を行う。ステップ１２を図１３を用いて説明する。図１３（ａ）は半導体基板ＳＢのへき開工程を示す上面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の領域２５を示す拡大図である。ステップＳ１２では、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、半導体基板ＳＢの第一領域２１を横断する分断線Ｄ１と、第三領域２３を横断する分断線Ｄ２に沿って、へき開する。分断線Ｄ１，Ｄ２は、所定の軸Ａｘと半導体基板ＳＢの法線方向とに直交する方向（図１３のＸ軸方向）に平行な線とする。このように、第一電極Ｅ１及び第二電極Ｅ２の形成後、半導体基板ＳＢの第一領域２１及び第三領域２３でへき開することにより、半導体レーザーのための一端部３１と他端部３３を形成する。また第二領域２２は、半導体レーザーのための中間部３２として使用できる。なお、リッジ型半導体レーザー１の共振器長が例えば２００μｍとなるようにへき開する。
半導体基板ＳＢのへき開後、リッジ型半導体レーザー１の両端面にコーティングを施す。すなわち、リッジ型半導体レーザー１の一端部３１側の一端面Ｐに高反射膜Ｂ１を設け、他端部３３側の他端面Ｑに低反射膜Ｂ２を設ける。以上のようにして、リッジ型半導体レーザー１を形成する。本発明のリッジ型半導体レーザーの製造方法によれば、樹脂層のエッチングにより、第一領域２１及び第三領域２３上の絶縁層を露出すると共に第二領域２２上の樹脂層を残す。第一領域２１及び第三領域２３上の露出した絶縁層上には、第一電極Ｅ１が形成される。半導体基板ＳＢの第一領域２１及び第三領域２３でへき開することにより、半導体レーザーのための一端部３１及び他端部３３が形成される。故に、端部の絶縁層上に樹脂層が存在せず、端部の絶縁層に第一電極Ｅ１が接する半導体レーザーを得ることができる。
また、樹脂層のエッチングにより露出した絶縁層を薄くするために、さらにエッチングを行っても良い。すなわち、樹脂層の部分的なエッチング（ステップＳ８）の後であってキャップ層１８Ｂの除去（ステップＳ９）前、エッチングにより第一領域２１及び第三領域２３上の絶縁層１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの厚さを薄くする工程を更に備えても良い。図１２に示したマスクパターン４４を用いて絶縁層１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃをエッチングすることにより、図１４に示すように、第一領域２１及び第三領域２３上に薄い絶縁層２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃを形成する。
絶縁層を薄くするためのエッチングには、例えばＲＩＥを用いることができる。このＲＩＥには、ＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いることが好ましい。絶縁層を薄くするためのエッチングにおけるＣＦ４とＯ２の混合ガスの混合比は、樹脂層を部分的に除去するためのエッチングにおけるＣＦ４とＯ２の混合ガスの混合比と異なることが好ましい。絶縁層を薄くするためのエッチングにおけるＣＦ４とＯ２の混合ガスの混合比は、３：１〜５：１程度とすることが好ましい。このように、絶縁層を薄くするためのエッチングにおいてＣＦ４の分圧比を増加することにより、ＳｉＯ２などからなる絶縁層のエッチングレートを増加できる。さらに、絶縁層を薄くするためのエッチングとして等方性エッチングを用いることが好ましい。等方性エッチングにより、第一領域２１及び第三領域２３上の絶縁層１９の厚さを等方的に薄くできる。樹脂層が除去された第一領域２１及び第三領域２３の全体で、絶縁層１９を薄膜化するために、エッチング圧力を１０Ｐａ以上とすることが望ましい。また、絶縁層１９を薄くするエッチングの際、バッファードフッ酸を用いても良い。この絶縁層１９を薄くするエッチングの結果、リッジ型半導体レーザーの中間部３２となる第二領域２２では絶縁層を３００ｎｍなどと厚くできるのに対し、リッジ型半導体レーザーの一端部３１及び他端部３３となる第一領域２１及び第三領域２３では絶縁層を２００ｎｍなどと薄くできる。
なお、上述したキャップ層１８Ｂは、樹脂層を部分的に除去するエッチング工程（ステップＳ８）や、絶縁層１９を薄くするためのエッチング工程において、リッジ部Ｃ２Ｂへのダメージを吸収する層として機能する。樹脂層を部分的に除去するエッチング工程や、絶縁層１９を薄くするためのエッチング工程において、リッジ部Ｃ２Ｂを構成する半導体層が長時間プラズマに晒されると、ダメージが生じ、特性に影響が生じて好ましくない。エッチングによるダメージを吸収するためには、キャップ層１８Ｂの厚さを１００ｎｍ以上とすることが望ましい。また、キャップ層１８Ｂの厚さを過剰に厚くすると、ＳｉＯ２エッチングが過剰となり、同時にＢＣＢなどの樹脂層も薄膜化するので、キャップ層１８Ｂの厚さは３００ｎｍ以下とすることが望ましい。
以下に、図１７を用いてリッジ型半導体レーザーの放熱性について説明する。図１７はリッジ型半導体レーザーの活性層温度を示すグラフである。図１７の横軸は、一端面Ｐからの距離（μｍ）を示し、縦軸は活性層温度（ｄｅｇＣ）を示す。図１７中、Ｇ１は従来のリッジ型半導体レーザーの活性層温度を示し、Ｇ２は本実施形態のリッジ型半導体レーザー１の活性層温度を示す。従来のリッジ型半導体レーザーとは、リッジ型半導体レーザーの一端部から他端部に亘って樹脂層が存在する構造をいう。図１７中、リッジ型半導体レーザーの一端面をＰで表し、中間部を３２で表し、他端面をＱで表す。図１７には、摂氏８５度、１００ｍＡでの活性層温度を測定した結果を示す。
Ｇ１に示されるように、従来のリッジ型半導体レーザーの端面Ｐ，Ｑ近傍では、活性層温度が上昇している。リッジ型半導体レーザーの中間部３２では、共振器方向が半導体で覆われているため３次元的に熱を逃がすことができ、活性層温度が上昇しにくい。しかし、リッジ型半導体レーザーの一端面Ｐ及び他端面Ｑでは、片側がコーティング膜を介して空気と接しているため、放熱性が非常に悪く温度が上昇しやすい。対して、Ｇ２に示されるように、本実施形態のリッジ型半導体レーザー１の端面Ｐ，Ｑ近傍では、中間部３２と同等の活性層温度にまで抑制できていることがわかる。
（第二実施形態）
図１５及び図１６を参照しながら、第二実施形態に係るリッジ型半導体レーザー２を説明する。図１５は、リッジ型半導体レーザー２の上面図である。図１６（ａ）は、図１５のＸＶＩＡ−ＸＶＩＡ線に沿った断面図である。図１６（ｂ）は、図１５のＸＶＩＢ−ＸＶＩＢ線に沿った断面図である。
第二実施形態に係るリッジ型半導体レーザー２が第一実施形態に係るリッジ型半導体レーザー１と異なるのは、一端部３１及び他端部３３上の第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの幅であるので、その他の説明は省略する。例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の高速動作を実現するには、容量増加を少しでも抑制することが望ましい。容量増加を抑制するために、本実施形態では、一端部３１及び他端部３３上の第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰの幅を変更する。
図１５及び図１６に示すように、第一電極Ｅ１は、一端部３１、中間部３２、及び他端部３３上に亘って形成されたストライプ部ＳＰと、中間部３２上のストライプ部ＳＰに接続されたパット電極のための導電層ＰＥとを備える。図１６に示すように、所定の軸Ａｘ方向と半導体基板ＳＢの法線方向とに直交する方向（図１６のＸ軸方向）において、一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ３が、中間部３２上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２よりも短い。絶縁層１９は、第一電極Ｅ１のストライプ部ＳＰと、半導体層である下部クラッド層Ｃ１、コア領域１０、及びリッジ部Ｃ２との間に設けられているので、容量が存在する。よって、一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ３をできる限り短くすることにより、一端部３１及び他端部３３上の容量増加を抑制できる。
一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ３を例えば４μｍとし、中間部３２上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２を例えば１０μｍとすることができる。中間部３２上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２を一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ３と同じ大きさにすると、電流密度の上昇によって第一電極Ｅ１が溶解する恐れがある。故に、レーザー端面近傍の一端部３１及び他端部３３上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ３を中間部３２上のストライプ部ＳＰの幅Ｗ２よりも細くすることが望ましい。また、第二実施形態のリッジ型半導体レーザー２においても端部に樹脂層が設けられていないので、第一実施形態と同様にリッジ型半導体レーザーの端部での放熱性を向上できる。
１，２…リッジ型半導体レーザー、ＳＢ…半導体基板、Ｃ１…下部クラッド層、Ｃ２…リッジ部、６…樹脂層、１０…コア領域、１１…下部光閉じ込め層、１２…活性層、１３…上部光閉じ込め層、１４…キャリヤストップ層、１５…回折格子層、１６…上部クラッド層、１７…コンタクト層、１９…絶縁層、２１…第一領域、２２…第二領域、２３…第三領域、３１…一端部、３２…中間部、３３…他端部、Ｅ１…第一電極、Ｅ２…第二電極。

Claims (12)

  1. リッジ型半導体レーザーであって、
    所定の軸方向に順に配列された一端部、中間部、及び他端部を含む半導体基板と、
    前記半導体基板の主面上に設けられたクラッド層と、
    前記クラッド層上に設けられたコア領域と、
    前記コア領域上に設けられ、前記所定の軸方向に延在するリッジ部と、
    前記リッジ部上に設けられた絶縁層と、
    前記リッジ部及び前記絶縁層上に設けられ、前記リッジ部に接続された電極と、
    前記中間部上において、前記絶縁層上に設けられ前記リッジ部を埋め込む樹脂層と、を備え、
    前記中間部上の前記樹脂層は、前記絶縁層の側面に接し、
    前記一端部及び前記他端部上の前記電極は、前記リッジ部の側面上の前記絶縁層上に延在する、リッジ型半導体レーザー。
  2. 前記所定の軸方向における前記一端部の長さは１０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１に記載のリッジ型半導体レーザー。
  3. 前記所定の軸方向における前記他端部の長さは１０μｍ以上５０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載のリッジ型半導体レーザー。
  4. 前記絶縁層の厚さは５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のリッジ型半導体レーザー。
  5. 前記電極の厚さは３００ｎｍ以上である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のリッジ型半導体レーザー。
  6. 前記電極は、前記一端部、前記中間部、及び前記他端部上に亘って形成されたストライプ部と、前記中間部上の前記ストライプ部に接続されたパット電極のための導電層とを備え、
    前記所定の軸方向と前記半導体基板の法線方向とに直交する方向において、前記一端部及び前記他端部上の前記ストライプ部の幅が、前記中間部上の前記ストライプ部の幅よりも短い、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のリッジ型半導体レーザー。
  7. 前記所定の軸方向と前記半導体基板の法線方向とに直交する方向において、前記電極の幅は５μｍ〜２０μｍである、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のリッジ型半導体レーザー。
  8. 前記樹脂層はＢＣＢまたはポリイミドである、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のリッジ型半導体レーザー。
  9. 前記中間部上の前記樹脂層の厚さは１μｍ以上である、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載のリッジ型半導体レーザー。
  10. リッジ型半導体レーザーの製造方法であって、
    所定の軸方向に順に配列された第一領域、第二領域、及び第三領域を含む主面を有する半導体基板上に、前記所定の軸方向に延在するリッジ部と、前記リッジ部の上面上に設けられたキャップ層と、を含むリッジ構造を形成する工程と、
    前記リッジ構造の側面に接する絶縁層を形成する工程と、
    前記リッジ部を埋め込む樹脂層を前記絶縁層上に形成する工程と、
    前記樹脂層をエッチングして、前記第一及び第三領域上の前記絶縁層を露出すると共に前記第二領域上の前記樹脂層を残す工程と、
    前記エッチングの後、前記キャップ層を除去する工程と、
    前記キャップ層の除去後、前記リッジ部の前記上面上に電極を形成する工程と、
    前記電極の形成後、前記半導体基板の前記第一及び第三領域でへき開することにより前記半導体レーザーのための一端部と他端部を形成する工程と、を備え、
    前記電極を形成する工程において、前記電極は、前記第一及び第三領域上の前記リッジ部の側面上において前記絶縁層に接するように形成されると共に前記第二領域上の前記樹脂層に接するように形成される、リッジ型半導体レーザーの製造方法。
  11. 前記エッチングの後であって前記キャップ層の除去前、前記第一及び第三領域上の前記絶縁層の厚さを薄くするエッチングを行う工程を更に備える、請求項１０に記載のリッジ型半導体レーザーの製造方法。
  12. 前記絶縁層のエッチングとして等方性エッチングを用いる、請求項１１に記載のリッジ型半導体レーザーの製造方法。
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