JP3621155B2 - 半導体レーザの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザに関し、特にリッジ構造を有する半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は従来の半導体レーザの一例である可視光レーザダイオードの構造を示す断面図であり、図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板、３はｎ−ＧａＡｓバッファ層、４はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５ａはＧａＩｎＰ活性層、６ａ，６ｂは第１，第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１５はｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、７はｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、８はｐ−ＧａＡｓキャップ層で、第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂ，ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層８は〈０１／１〉方向（いわゆる順メサ方向）に伸びるストライプ状の順メサリッジを形成している。１０ａは該リッジサイドを埋め込むｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１１は上記リッジ上，及びｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０ａ上に形成されたｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１２はｎ側電極，１３はｐ側電極、９ａは選択マスクである。
【０００３】
次に、従来の可視光レーザダイオードの製造工程について示す。まず、図１８（ａ） に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長法）により、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＧａＩｎＰ活性層５ａ、第１のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａ、ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層１５、第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂ、ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次結晶成長させる。次に、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８上にＳｉＮ膜、または、ＳｉＯＮ膜等の選択マスクをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相成長法）で成膜し、この上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、〈０１／１〉方向に伸びるストライプ状の選択マスク９ａを形成する。次に、図１８（ｂ） に示すように、選択マスク９ａをマスクとして、酒石酸系のエッチング液でｐ−ＧａＡｓキャップ層８を選択エッチングし、次に、塩酸系のエッチング液でｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続層７を選択エッチングし、次に、硫酸系のエッチング液でｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂをｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層１５に達するまで選択エッチングしてストライプ状のリッジを形成する（図１８（ｃ））。次に、図１８（ｄ） に示すように、このリッジサイドにｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０ａをリッジの高さに達するまで選択成長した後、選択マスク９ａを除去し、全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、最後に蒸着等によりｎ側電極１２，ｐ側電極１３を形成する（図１８（ｅ））。
【０００４】
次に動作について説明する。ｎ側電極１２及びｐ側電極１３に順方向電圧を印加すると、電流は電流ブロック層１０ａがあるため、コンタクト層１１と電流ブロック層１０ａとエッチングストッパ層１５の間に形成されたｐｎｐ接合により、無効電流がブロックされ、電流はリッジ部に集中して流れ、リッジ近傍の活性層５に注入された電子と正孔の発光再結合により光を発生する。発生した光はストライプ状のリッジに沿って導波され、一対のへき開端面（図示せず）の間で反射増幅されレーザ発振が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体レーザは以上のように構成されていたが、リッジを形成する際に、ＧａＩｎＰがエッチングされ、ＡｌＧａＩｎＰがエッチングされないような充分な選択性を有するエッチング液，即ち、選択エッチャントがないため、塩酸系のエッチング液でｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７をエッチングする時に、第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層６ｂもエッチングされる。このため、ウェハ面内で同時に形成されるレーザダイオード間においても、また、同一のレーザダイオードチップの異なる位置間においても、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂの残り厚に差が生じ、続いて、このＡｌＧａＩｎＰ層６ｂをエッチングする際においても、硫酸系エッチング液のＡｌＧａＩｎＰとＧａＩｎＰの選択比が小さいため、ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層１５までエッチングされる部分が生じたり、完全にＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂが除去されない部分が生じたりするなどの問題が生じ、良好で精度のよいリッジ形成が難しいという問題があった。
【０００６】
また、従来の半導体レーザは、リッジに注入された電流が、リッジとエッチングストッパ層１５が接する部分で共振器長方向，即ち横方向へ拡がって流れるため、この横方向の電流拡がりが、レーザダイオードの低しきい値化、高出力化の妨げとなるという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、リッジの加工精度を容易に向上させることができ、かつ横方向の電流拡がりを抑制して、低しきい値化、及び高出力化を図ることができる半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【０００９】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０／１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈００１〉方向又は〈０１０〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１２】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０／１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１３】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈００１〉方向又は〈０１０〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１４】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成し、上記半導体レーザのレーザ端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において形成するものである。
【００１５】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面とするものである。
【００１６】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、上記リッジの選択成長を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うものである。
【００２２】
【作用】
この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２３】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２４】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成するようにし、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２５】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２６】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２７】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成するようにし、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２８】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成し、上記半導体レーザのレーザ端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において形成するようにしたから、電流ブロック層の形成工程において、共振器端面に光を吸収しない電流ブロック層を設けることができ、容易に窓構造を得ることができる。
【００２９】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面としたから、共振器端面に光を吸収しない第２導電型クラッド層を設けることができ、容易に窓構造を得ることができる。
【００３０】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、上記リッジの選択成長を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うようにしたから、第１導電型クラッド層の側面への活性層の形成を防ぐことができる。
【００３６】
【実施例】
実施例１．
図１は本発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す（０１１）面と平行な面による断面工程図であり、図において、１は表面が（１００）面であるｎ−ＧａＡｓ基板、３は該ｎ−ＧａＡｓ基板１の表面に形成されたｎ−ＧａＡｓバッファ層，２は絶縁膜からなる第１の選択マスク，４は該ｎ−ＧａＡｓバッファ層３の（１００）面上に形成された部分の厚さが約１．５μｍであるｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，５は該ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１００）面上に形成された部分の厚さが約数１００オングストロームであるＧａＩｎＰ活性層である。６は該活性層５の（１００）面上に形成された部分の厚さが約１．５μｍであるｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，７は該ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の（１００）面上に形成された部分の厚さが約０．１μｍであるｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層で、その他の材料としては、ＡｌＧａＩｎＰとＧａＡｓの間のバンドギャップを有するｐ−ＡｌＧａＡｓ等の材料が好ましい。８は該ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７の（１００）面上に形成された部分の厚さが約０．３〜０．４μｍであるｐ−ＧａＡｓキャップ層で、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層８は順メサ形状のリッジ５０を形成している。１０は該リッジを埋め込むように形成された電流ブロック層で、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ等の材料からなる高抵抗層である。従来の半導体レーザでは、クラッド層と，ブロック層と，コンタクト層とがｐｎｐ構造（あるいは、ｎｐｎ構造）を形成しており、リッジ５０以外の領域を流れる無効電流をブロックしていたが、本実施例の半導体レーザの構造では、ｎ型の電流ブロック層を設けてもｐｎｐ構造とならないため、無効電流をブロックできない。そのため、ブロック層を高抵抗層にする必要があり、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰやＡｌＩｎＰ等の高抵抗層を用いている。なお、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ層は、Ａｌ組成比ｙが高いほど高抵抗になり易い。また、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ結晶はアンドープでも高抵抗になるが、酸素を混入させても良く、酸素濃度が高い程高抵抗になり易い傾向にある。この場合、酸素濃度は１．０Ｅ＋１６／ｃｍ３ 以上にすることが好ましい。また、Ａｌ組成が高いほど酸素が結晶中に取り込まれ易い傾向にある。１１はｐ−ＧａＡｓコンタクト層で、コンタクト層の材料としては、ｐ−ＧａＡｓの代わりにＧａＡｓ基板に格子整合するｐ−Ｇｅとしてもよい。ｐ−Ｇｅはｐ−ＧａＡｓより抵抗を下げることができ、電極とのコンタクトが取りやすくなる。１２はｎ側電極，１３はｐ側電極、２はＳｉＮや，ＳｉＯ等の絶縁膜，９はＳｉＮ等の絶縁マスクである。
【００３７】
また、図２は本発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００３８】
次に、本実施例１の半導体レーザの製造方法を図１，図２を用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にＳｉＮまたはＳｉＯ等の絶縁膜２を成膜し、写真製版により〔０１１〕方向（いわゆる順メサ方向）に伸びるストライプ状の開口部を形成して第１の選択マスク２を形成する（図１（ｂ），図２（ａ））。
【００３９】
次に、図１（ｃ） に示すように、選択マスク２を用いて、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ： ＭＯＣＶＤ） 法により、可視光レーザのダブルヘテロ構造部となるｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次選択成長させる。
【００４０】
ここで、Ｋ．Ｋａｍｏｎ，Ｓ．Ｔａｋａｇｉｓｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｍｏｒｉ，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ７３（１９８５）７３−７６に述べられているように、ＧａＡｓ基板の｛１００｝面上に形成したＳｉＮ膜に〈０１１〉方向（いわゆる順メサ方向）に伸びたストライプ状の開口部をあけ、この開口部にＡｌＧａＡｓを成長させると、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状で、ストライプ長方向の断面が、その端部が外側に突出した三角形形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるようなリッジ状に結晶成長し、そのストライプ長方向の端面の一方は、上部が｛１１１｝Ａ面で、下部が｛／１１１｝Ｂ面となり、ストライプ幅方向の側面の一方が｛１１／１｝Ｂ面になることが知られている。ストライプ幅方向の成長が｛１１／１｝Ｂ面で止まるのは、Ｂ面での材料の付着係数が小さいためである。このため、本実施例においても、図２（ｂ） に示すように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８が、順に下層の表面を覆うように結晶成長して、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状で、ストライプ長方向の断面が、その端部が外側に突出した三角形形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるストライプ状のリッジ５０が形成される。なお、｛１１／１｝Ｂ面への結晶成長は、｛１００｝面の平面への成長に比べ非常に遅い速度で成長する。従って、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＡｌｘＧａ１−ｘ ＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を連続に成長し、ストライプ状のリッジ５０を形成すると、上記各層がリッジ５０の側面である（１１／１）Ｂ面に積層される厚さは、（１００）面と垂直な方向に積層される厚さに対して非常に薄くなる。この時の断面構造は図１（ｃ） のようになり、活性層５のリッジストライプ幅方向の両端はクラッド層６により覆われ、活性層５全体がリッジ中にリッジストライプに沿って埋め込まれるように配置される。
【００４１】
次に、ウェットエッチングやドライエッチング等の方法で、第１の選択マスク２を除去し、リッジの上部に新たに第２の選択マスク９を形成し、これをマスクとして、上記リッジと同じ高さとなるように電流ブロック層１０として高抵抗層を成長する（図１（ｄ），図２（ｃ））。この時、活性層５は、周囲がクラッド層４，及びクラッド層６により埋め込まれているので、第１の選択マスク２を除去する工程や、第２の選択マスク９の形成工程、電流ブロック層１０を形成する再成長の工程で、ＧａＩｎＰ活性層５がダメージを受けないように保護される。その結果、活性層５にダメージを与えることなく活性層５の両サイドを電流ブロック層１０で埋め込むことができる。
【００４２】
次に、ウェットエッチングやドライエッチング等の方法を用いて第２の選択マスク９を除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、電極形成プロセスにより、基板１の裏面側にｎ型電極１２を、また、コンタクト層１１表面にｐ型電極１３を形成する（図１（ｅ），図２（ｄ））。最後に、活性層５が存在する部分においてへき開を行い、共振器長方向の長さが約６５０μｍである半導体レーザダイオード素子を得る（図２（ｅ））。
【００４３】
次に動作について説明する。ｎ側電極１２及びｐ側電極１３に順方向電圧を印加すると、電流は高抵抗層からなる電流ブロック層１０ａがあるため、無効電流がブロックされ、電流はリッジ５０に集中して流れ、リッジ５０中に形成されている活性層５に注入された電子と正孔の発光再結合により光を発生する。発生した光はストライプ状のリッジ５０に沿って導波され、一対のへき開端面（図示せず）の間で反射増幅されレーザ発振が生じる。このとき、上述したように、（１１／１）Ｂ面上では結晶成長速度が遅いため、クラッド層４のリッジ５０の側面上には、活性層５は非常に薄い厚さでしか積層されないため、リッジ５０の側面に形成された活性層５においては、ほとんどレーザ光は発生しない。また、クラッド層４の（１１／１）面上に形成される活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さは充分に薄く、抵抗は充分に高くなるため、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１１／１）面を通過しようとする無効電流は、この高抵抗な活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６によりブロックされる。
【００４４】
本実施例の半導体レーザは、ＭＯＣＶＤ装置を用いた選択成長により、リッジ５０を形成しており、従来のようにリッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がない。従って、選択エッチングのばらつき等によるリッジの加工精度のばらつきの問題が発生せず、かつ工程を短縮して容易にリッジを形成することができる。
【００４５】
また、本実施例の半導体レーザにおいては、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１１／１）面を通過しようとする無効電流は、上述したように、活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１１／１）面上に形成された高抵抗領域でブロックされるため、リッジ５０に注入された電流は全て（１００）面上に形成された活性層５に注入される。従って、共振器幅方向，即ち横方向への電流広がりを抑制したしきい値の低い、高出力な半導体レーザを得ることができる。
【００４６】
ここで、リッジ５０の選択成長時に、成長条件を材料がマイグレーションしやすいように、例えば低圧、高温、基板を回転させる場合は回転速度を大きくする等の条件に設定すると｛１１／１｝面上の成長速度が遅くなる。一方、成長条件を材料がマイグレーションしにくい方向に設定すると｛１１／１｝面上の成長速度が速くなる。また、マイグレーションしにくい材料は｛１１／１｝面上の成長速度が速く、マイグレーションしやすい材料は｛１１／１｝面上の成長速度が小さい。例えば、本実施例のように活性層５がＧａＩｎＰからなる場合、通常の方法で活性層５を成長させると、図３（ａ） に示すようにリッジ５０のストライプ幅方向の側面上に非常に薄い厚さの活性層が形成される場合がある。しかし、ＡｌＧａＩｎＰよりＧａＩｎＰの材料の方がマイグレーションしやすいため、ＡｌＧａＩｎＰに比べＧａＩｎＰの｛１１／１｝面上の成長速度が小さくなる。従って、この性質を利用し、リッジ５０を選択成長させる際に、各材料がマイグレーションしやすいように成長条件を設定して活性層５を成長させると、（１１／１）面上においてＧａＩｎＰ活性層５の成長が抑えられ、その後ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６を成長させると、図３（ｂ） に示すように、（１００）面上にのみＧａＩｎＰ活性層５が形成され、その回りをＡｌＧａＩｎＰクラッド層６に埋めこまれた形となる。このようにすると、（１１／１）斜面でのレーザ発光を抑えることができ、より半導体レーザの特性を向上できる。なお、図３において、図２と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００４７】
このように本実施例によれば、基板上に、〔０１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を有する絶縁膜をマスクとして、クラッド層，活性層，およびクラッド層を選択成長させて〔０１１〕方向に伸びるストライプ状のリッジを形成するようにしたから、加工精度の高いリッジを備えた半導体レーザを容易に形成することができ、かつ横方向の電流拡がりを抑制した、低しきい値で、高出力な半導体レーザを提供することができる。
【００４８】
なお、本実施例においては、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ高抵抗層からなる電流ブロック層を用いた場合について説明したが、本実施例の半導体レーザは高抵抗層以外のブロック層を用いることも可能な構造のものであり、電流ブロック層の材質や構造を変化させることで、活性層の両サイドを電流ブロック層で埋め込む構造の半導体レーザや、活性層の両サイドの屈折率を変える実屈折率ガイド構造の半導体レーザの特性を向上させることも可能である。以下、本実施例の電流ブロック層の変形例について示す。
【００４９】
例えば、高抵抗層として、Ａｌｚ Ｇａ（１−ｚ） Ａｓ結晶をブロック層に用いてもよい。Ａｌｚ Ｇａ（１−ｚ） Ａｓ結晶はアンドープで高抵抗になり、さらに、結晶に酸素を混入させることにより抵抗率を向上でき、Ａｌ組成が高いほど、また酸素濃度が高いほど高抵抗になるため、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ高抵抗層と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、ＧａＡｓ基板と格子定数が異なる高抵抗の結晶，例えばＡｌｑ Ｉｎ（１−ｑ） Ａｓ、ＦｅドープのＩｎＰ等の材料からなる層をブロック層に用いても良い。
【００５１】
さらに、ブロック層とコンタクト層とのバンド不連続を利用して無効電流をブロックするようにしても良い。例えば、ＩＩ−ＶＩ 族の結晶（例えばＺｎＳｅ等）をブロック層に用いると、ＩＩ−ＶＩ 族の結晶とｐ−ＧａＡｓコンタクト層の間にバンド不連続が生じ、このバンド不連続により電流をブロックできる。
【００５２】
また、ブロック層を多層構造や、超格子構造としても良く、各層の層厚や組成，結晶を調節することにより、横方向の光閉じ込め効率の制御が可能となる。そして、レーザの発光効率を向上できる。例えば、埋め込み成長層を２層構造とし、下層をｐ型ＧａＡｓ層に、上層をｎ型ＧａＡｓ層にする。これにより、ｐ型ブロック層、ｎ型ブロック層、及びコンタクト層がｐｎｐ構造となり電流をブロックできる。また、上記と同様にして、埋め込み成長層を２層構造とし、ブロック層の下層をｎ型の層にして、この層の上にｐ型ＧａＡｓ層とｎ型ＧａＡｓ層との２層を積層するか、高抵抗層を設けるようにしてもよい。さらに、上記の２層構造の埋め込み成長層を２回以上繰り返し形成した多層構造としてもよい。
【００５３】
また、ブロック層を多層構造とする場合において、その多層を構成する一つの層として、高抵抗層を用いるようにしても良く、この場合、この高抵抗層において無効電流をブロックするため、上記高抵抗層の上、または下に積層する層はどのような半導体結晶でも、いずれの電導型（ｐ型、ｎ型、高抵抗）を示す半導体結晶であってもよい。例えば、図７に示すように、リッジ５０側面及びＧａＡｓ基板１上をＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ高抵抗層１４で覆った後、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ多層構造でリッジ５０を埋め込むようにしてもよい。なお、多層構造，及び超格子構造の材料としては、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ，ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ（０≦ｘ≦１）／ＡｌｖＧａ（１−ｖ） ＩｎＰ（０≦ｖ≦１）， ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ， ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ（０≦ｘ≦１）／ＡｌｒＧａ（１−ｒ） Ａｓ（０≦ｒ≦１）， ＡｌｒＧａ（１−ｒ） Ａｓ（０≦ｒ≦１）／ＡｌｔＧａ（１−ｔ） Ａｓ（０≦ｔ≦１），Ｇａｘ１Ｉｎ（１−ｘ１）Ａｓｙ１Ｐ（１−ｙ１）（０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）／Ｇａｘ２Ｉｎ（１−ｘ２）Ａｓｙ２Ｐ（１−ｙ２）（０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）等を用いることが可能である。
【００５４】
また、図８に示すように、半導体結晶以外の物質，例えばポリイミド等の絶縁膜をブロック層に用いるようにしてもよい。図８に示すように、リッジ５０を選択成長後、ポリイミド等からなる絶縁膜４１でリッジ５０の両サイドを埋め込み、リッジ５０上，及び絶縁膜４１上に電極４２を形成する。上記実施例１の半導体レーザのリッジ構造においては、リッジ５０中に形成された活性層５はクラッド層の材料で覆われており、結晶成長後のプロセスでダメージを受けないため、絶縁膜４１等を埋め込む場合においても、活性層５が保護され、半導体レーザ特性に劣化等を生じない。したがって、電流ブロック層の材料の選択の幅が広くなり、設計の自由度が向上する効果がある。例えば電流ブロック層として、電圧をかけて屈折率を変えられる材料を用いることもできる。
【００５５】
また、第２の選択マスクとして、該第２の選択マスクに対して基板上の第１の選択マスクのみを選択除去可能な材料を用いる場合、リッジの成長後、第１の選択マスクをマスクとしてリッジ上に第２の選択マスクを選択成長させるようにしてもよく、このような場合には、第２の選択マスクの形成工程を容易にすることができる効果がある。
【００５６】
実施例２．
上記実施例１においては、リッジ形成後、基板上の第１の選択マスクを除去して、リッジの（１００）面上に第２の選択マスクを形成し、これをマスクとしてリッジを電流ブロック層で埋め込み、さらに絶縁膜を除去して、リッジ上及びブロック層上にコンタクト層を形成していたが、図９に示すように、リッジ５０形成後、基板１上の第１の選択マスク（図示せず）を除去し、リッジ５０全体を覆うようにＧａＡｓ等からなるアンドープ電流ブロック層５１、またはｐ型層／アンドープ層からなるブロック層を表面が平坦となるように埋め込み、リッジ５０上のブロック層５１の表面から、リッジ５０の上部に達するまでＺｎ拡散を行い、ブロック層５１にＺｎ拡散領域５２を形成し、その後、ｎ側電極（図示せず），ｐ側電極（図示せず）を形成するようにしてもよい。このＺｎ拡散の工程は、気相拡散と固相拡散の２種類の工程がある。気相拡散により行う場合には、アンドープのブロック層５１上に絶縁膜を成膜し、リッジ上部にストライプ状の開口部を形成し、Ｚｎの気相拡散を行いリッジ５０上部に達するまでＺｎを拡散させてＺｎ拡散領域５２を形成する。また、固相拡散により行う場合は、アンドープのブロック層５１上のリッジ５０上部のみにストライプ状にＺｎＯ、またはＺｎＯ／ＳｉＯ（図示せず）を成膜し、熱を加えてＺｎの固相拡散を行いリッジ５０上部までＺｎを拡散させてＺｎ拡散領域５２を形成する。このような実施例２においても上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００５７】
なお、Ｚｎ拡散の工程後、更に、電極とのコンタクトを良くするため、図１０に示すように、電流ブロック層５１上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層６１を成長する工程を追加するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記のアンドープ電流ブロック層として、ｉ−ＧａＩｎＰ，ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ，ｉ−ＡｌＧａＡｓ等のアンドープで高抵抗になる結晶、または、酸素を混入して高抵抗となった結晶を用いるようにしてもよい。なお、ｉ−ＧａＩｎＰ，またはｉ−ＡｌＧａＡｓをアンドープ層として用いる際は、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層を成長する前に、アンドープ層と同じ結晶でｐ型導電性を有するバッファ層を成長するようにする。また、ｉ−ＡｌＧａＩｎＰを用いる場合は、リッジ５０形成の際に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層までで成長を止め、ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層は成長しないようにし、選択マスクを除去し、リッジ５０全体をｉ−ＡｌＧａＩｎＰブロック層で埋め、リッジ５０上部のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層までＺｎ拡散を行った後、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰバッファ層を成長し、コンタクト層を成長し、結晶成長後、電極を設けるようにする。このコンタクト層は、バンド不連続を緩和するため、ｐ−ＧａＡｓコンタクト／ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層構造にする。このようなアンドープブロック層を用いた場合においても上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００５９】
また、上記実施例２においては埋め込み層を単層構造としたが、埋め込み層の結晶を多層構造にしてもよい。例えば、ｐ−ＧａＡｓ／ｉ−ＧａＩｎＰ、ｉ−ＧａＩｎＰ／ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ、ｐ−ＧａＡｓ／ｉ−ＧａＩｎＰ／ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ等の結晶を用いるようにしてもよい。なお、コンタクト層を設ける際には、ｐ−ＧａＡｓ層を用いる。このような場合においても上記第１の実施例と同様の効果を奏する。
【００６０】
実施例３．
上記実施例１においてはリッジと同じ高さまでリッジ側面を電流ブロック層を埋め込んだ後、コンタクト層を設けるようにしたが、図１１（ａ） に示すように、ダブルヘテロ構造を選択成長させリッジ５０を形成し、リッジ５０全体をＡｌＧａＩｎＰブロック層１０で完全に埋め込み、リッジ５０上部のブロック層１０のみをｐ−ＧａＡｓキャップ層８に達するまで選択エッチングし、図１１（ｂ） に示すように、リッジ５０上，及びブロック層１０上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層７１を形成するようにしてもよい。なお、上記ブロック層１０のエッチングには、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８でエッチングが停止する選択エッチング液を用いるようにする。また、上記ブロック層としては、ｉ−ＧａＩｎＰ，ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ，ｉ−ＧａＡｓ，ｉ−ＡｌＧａＡｓ等のアンドープで高抵抗になる結晶、または酸素を混入して高抵抗となった結晶を用いるようにしてもよい。このような場合のおいても上記実施例１と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
実施例４．
図４は本発明の第４の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００６２】
本実施例４は上記第１の実施例において図１で示したリッジ５０の選択成長の工程において、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の成長時に、図４に示すように、ＤＥＺｎ等のｐ型ドーパントとＨ２ Ｓｅ，ＳｉＨ４ ，Ｓｉ２ Ｈ６ 等のｎ型ドーパントを同時に供給するようにしたものである。（１００）ＧａＡｓ基板を用いて選択成長を行う際に、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを同時に供給すると、（１００）面上に形成される半導体層はｐ型になりやすく、選択成長で形成される（１００）面に対して傾いた斜面はｎ型になりやすい。この場合、斜面の角度が急になるほど、ｎ型になる傾向がある。従って、選択成長でリッジ５０を形成すると（１１／１）Ｂ面等の斜面が形成されるが、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６を成長する時に、適切なｐ／ｎ比を選択したドーパントを供給することにより、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の（１１／１）Ｂ面にｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを混在させて、該クラッド層６の（１１／１）Ｂ面等の斜面を高抵抗にすることができる。そして、リッジ５０斜面に流れる電流を低減でき、活性層５への電流注入効率を向上できる。
【００６３】
このような本実施例によれば、斜面を流れる無効電流を低減して、活性層への電流注入効率を向上させることができるから、上記実施例１の半導体レーザに対して、低しきい値で、高出力動作が可能な優れた特性を有する半導体レーザを得ることができる。
【００６４】
なお、上記実施例４においては、基板の導電型がｎ型の場合について説明したが、本発明は基板の導電型をｐ型として導電型を逆にした場合においても適用できるものであり、このような場合においては、上記実施例４のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の代わりに用いるｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層を成長させる際に、適切なｐ／ｎ比を選択したドーパントを供給することにより、該ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層の斜面領域を高抵抗とすることができ、上記実施例４と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
実施例５．
図５は本発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す（０／１１）面と平行な面による断面工程図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、６０はリッジである。
【００６６】
また、図６は本発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図５と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００６７】
上記第１の実施例においては、基板上の絶縁膜に〔０１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたが、本実施例５は基板上の絶縁膜に〔０／１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたものである。
【００６８】
次に、本実施例５の半導体レーザの製造方法を図５，及び図６を用いて説明する。まず、図５（ａ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にＳｉＮまたはＳｉＯ等の絶縁膜２を成膜し、写真製版により〔０／１１〕方向（いわゆる逆メサ方向）に伸びるストライプ状の開口部を設け、第１の選択マスク２を形成する（図５（ｂ），図６（ａ））。次に、図５（ｃ） に示すように、第１の選択マスク２を用いて、有機金属気相成長法によりｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次選択成長させる。
【００６９】
ここで、上述したＫ．Ｋａｍｏｎ，Ｓ．Ｔａｋａｇｉｓｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｍｏｒｉ，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ７３（１９８５）７３−７６に述べられているように、ＧａＡｓ基板の｛１００｝面上に形成したＳｉＮ膜に〈０／１１〉方向（いわゆる逆メサ方向）に伸びたストライプ状の開口部をあけ、この開口部にＡｌＧａＡｓを成長させると、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状で、ストライプ幅方向の断面が、その端部が外側に凸状に突出した形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるようなリッジ状に結晶成長し、そのストライプ幅方向の側面の一方は上部が｛１１１｝Ａ面で、下部が｛／１１１｝Ｂ面となり、ストライプ長方向の端面の一方は｛１１／１｝Ｂ面になることが知られている。このため、本実施例においても、図６（ｂ） に示すように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８が、順に下層の表面を覆うように結晶成長して、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状で、ストライプ幅方向の断面が、その端部が外側に凸状に突出した形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるストライプ状のリッジ６０が形成される。なお、｛１００｝面の平面への成長に比べ、｛１１１｝Ａ面、及び｛／１１１｝Ｂ面等の面への結晶成長は、非常に遅い速度で成長する。従って、上記リッジ６０を構成する各層がリッジ６０の側面である｛１１１｝Ａ面、及び｛／１１１｝Ｂ面に積層される厚さは、（１００）面と垂直な方向の厚さに対して非常に薄くなる。この時の断面構造は図５（ｃ） のようになり、活性層５のリッジストライプ幅方向の両端はクラッド層６により覆われ、活性層５全体がリッジ６０中にリッジストライプに沿って埋め込まれるように配置される。
【００７０】
その後、上記実施例１と同様に、絶縁膜２を除去し、リッジ６０の上部に第２の選択マスク９を形成し、これをマスクとして、上記リッジ６０を埋め込むように電流ブロック層１０を成長させ（図５（ｄ），図６（ｃ））、選択マスク９を除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、基板１の裏面側にｎ側電極１２を、また、コンタクト層１１表面にｐ側電極１３を形成し（図５（ｅ），図６（ｄ））、最後に、活性層５が存在する部分においてへき開を行い、半導体レーザダイオード素子を得る（図６（ｅ））。
【００７１】
本実施例５の半導体レーザにおいても、上述したように、｛１１１｝Ａ面、及び｛／１１１｝Ｂ面上では結晶成長速度が遅いため、クラッド層４の側面には、活性層５は非常に薄い厚さでしか積層されないため、リッジ側面領域に形成された活性層５においては、ほとんどレーザ光は発生しない。なお、リッジ６０の側面に形成される活性層５をできるだけ薄くしたい場合は、上記実施例１と同様にマイグレーションしやすい条件で活性層を成長させるようにすればよい。また、クラッド層４のリッジ６０の側面に形成される活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さは充分に薄く、抵抗は充分に高くなるため、リッジ６０のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の側面を通過しようとする無効電流は、この高抵抗な活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６によりブロックされる。なお、上記実施例４において説明したように、適切なｐ／ｎ比を選択したｐ型ドーパントとｎ型ドーパントをクラッド層６成長時に供給することにより、より確実にリッジ６０の側面を高抵抗にするようにしてもよい。
【００７２】
このような本実施例においても、基板１上に、〔０／１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を有する第１の選択マスクをマスクとして、ｎ型クラッド層３，活性層５，およびｐ型クラッド層６を選択成長させて〔０／１１〕方向に伸びるストライプ状のリッジ６０を形成するようにしたから、上記実施例１と同様に、エッチングを行うことなく、加工精度の高いリッジを容易に形成することができ、かつ横方向の電流拡がりを抑制した、低しきい値で、高出力な半導体レーザを提供することができる。
【００８３】
実施例７．
図１４は本発明の第７の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、２０は窓構造である。
【００８４】
上記第１の実施例においては、レーザ端面形成のためのへき開を、活性層が存在する部分において行うようにした。しかし、本実施例７の半導体レーザにおいては、予めリッジの長さをレーザ共振器長に合わせた所定の長さにしておき、レーザ端面形成のためのへき開，あるいは端面形成のためのドライエッチングを、活性層のストライプ長方向の端部から該方向に所定の距離を隔てた，活性層を含まない領域において行うようにしたものである。
【００８５】
このようにしてへき開を行うと、そのレーザ共振器長方向の断面は、図１４に示すように、半導体レーザの活性層５の共振器長方向の端面がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われており、さらに、半導体レーザの共振器端面近傍が電流ブロック層１０により覆われた形状となる。このとき、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７及びＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層からなるブロック層１０は活性層５であるＧａＩｎＰよりも禁制帯幅が大きいため、共振器端面近傍部が窓構造２０、即ち、端面領域でレーザ光を吸収しにくくした構造となる。これにより高出力動作時においても端面破壊の生じにくい半導体レーザを得ることができる。
【００８６】
このように、本実施例７においては、上記実施例と同様の効果を奏するとともに、活性層５を含まない領域でへき開を行うようにしたから、容易に窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００８７】
実施例８．
図１５は本発明の第８の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図であり、図において、図５と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、２１は窓構造である。
【００８８】
上記第５の実施例においては、レーザ端面形成のためのへき開を、活性層が存在する部分において行うようにした。しかし、本実施例８の半導体レーザにおいては、予めリッジの長さをレーザ共振器長に合わせた所定の長さにしておき、レーザ端面形成のためのへき開，あるいは端面形成のためのドライエッチングを、活性層のストライプ長方向の端部から該方向に所定の距離を隔てた，活性層を含まない領域において行うようにしたものである。
【００８９】
このようにしてへき開を行うと、そのレーザ共振器長方向の断面は、図１５に示すように、半導体レーザの活性層５の共振器長方向の端面がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われており、さらに、半導体レーザの共振器端面近傍がブロック層１０により覆われた形状となる。このとき、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６及びＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層からなるブロック層１０は活性層５であるＧａＩｎＰよりも禁制帯幅が大きいため、共振器端面近傍部が窓構造２１、即ち、端面領域でレーザ光を吸収しにくくした構造となる。これにより高出力動作時においても端面破壊の生じにくい半導体レーザを得ることができる。
【００９０】
このように、本実施例８においては、上記実施例５と同様の効果を奏するとともに、活性層５を含まない領域でへき開を行うようにしたから、容易に窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００９１】
実施例９．
図１２は本発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を示す（００１）面と平行な面による断面工程図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、７０はリッジである。
また、図１３は本発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図１２と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
図１６は本発明の第９の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図であり、図において、図１２と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、２２は窓構造である。
【００９２】
上記第１の実施例においては、基板上の絶縁膜に〔０１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたが、本実施例９は基板上の絶縁膜に〔００１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたものである。
次に、本実施例９の半導体レーザの製造方法を図１２，図１３を用いて説明する。まず、図１２ (a ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にＳｉＮまたはＳｉＯ等の絶縁膜を成膜し、写真製版により〔００１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、選択マスク２を形成する。（図１２ (b), 図１３ (a)) 。
次に、図１２ (c) に示すように、選択マスク２を用いて、有機金属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次選択成長させる。
このとき、図１３ (b) に示すように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８が、順に下層の表面を覆うように結晶成長して、直方体形状のストライプ状のリッジ７０が形成される。なお、（１００）面の平面上への成長に比べ、（０１０）面等の平面上への結晶成長は、非常に遅い速度で成長する。従って、リッジ７０を構成する各層のリッジストライプ幅方向の厚さは、（１００）面と垂直な方向の厚さに対して非常に薄くなる。この時の断面構造は図１２ (c) のようになり、活性層５のリッジストライプ幅方向の両端はクラッド層６等により覆われ、活性層５全体がリッジ７０中にリッジストライプに沿って埋め込まれるように配置される。
その後、上記実施例１と同様に、絶縁膜２を除去し、リッジ７０の上部に絶縁マスク９を形成し、これをマスクとして、上記リッジ７０を埋め込むように電流ブロック層１０を成長させ（図１２ (d), 図１３ (c)) 、絶縁マスク９を除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、基板１の裏面側にｎ型電極１２を、また、コンタクト層１１表面にｐ型電極１３を形成する（図１２ (e), 図１３ (d)) 。 本実施例９の半導体レーザにおいては、予めリッジの長さをレーザ共振器長に合わせた所定の長さにしておき、レーザ端面形成のためのドライエッチングを、活性層のストライプ長方向の端部から、該方向に所定の距離を隔てた，活性層を含まない領域において行う。
【００９３】
このようにしてレーザ端面形成を行うと、そのレーザ共振器長方向の断面は、図１６に示すように、半導体レーザの活性層５の共振器長方向の端部がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われており、さらに、半導体レーザの共振器端面近傍がブロック層１０により覆われた形状となる。このとき、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６及びＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層からなるブロック層１０は活性層５であるＧａＩｎＰよりも禁制帯幅が大きいため、共振器端面近傍部が窓構造２２、即ち、端面領域でレーザ光を吸収しにくくした構造となる。これにより高出力動作時においても、端面破壊の生じにくい半導体レーザを得ることができる。
本実施例９の半導体レーザにおいても、上述したように、ｎ型クラッド層４のリッジストライプ幅方向の側面には、活性層５は非常に薄い厚さでしか積層されないため、リッジ７０の側面領域に形成された活性層５においては、ほとんどレーザ光は発生しない。なお、リッジ７０の側面に形成される活性層５をできるだけ薄くしたい場合は、上記実施例１と同様にマイグレーションしやすい条件で活性層を成長させるようにすればよい。また、クラッド層４の側面に形成される活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さは充分に薄く、抵抗は充分に高くなるため、リッジ７０のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の側面近傍を通過しようとする無効電流は、この高抵抗な活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６によりブロックされる。なお、上記実施例４において説明したように、適切なｐ／ｎ比を選択したｐ型ドーパントとｎ型ドーパントをｐ型クラッド層６成長時に供給することにより、より確実にリッジ７０の側面を高抵抗にするようにしてもよい。
【００９４】
このように、本実施例９においては、基板１上に、〔００１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を有する絶縁膜からなる選択マスクを用いて、クラッド層４，活性層５，およびクラッド層６を選択成長させて〔００１〕方向に伸びるストライプ状のリッジ７０を形成するようにしたから、上記実施例１と同様に、エッチングを行うことなく、加工精度の高いリッジを容易に形成することができ、かつ横方向への電流の広がりを抑制した、低しきい値で、高出力な半導体レーザを提供することができるとともに、活性層５を含まない領域でレーザ端面形成を行うようにしたから、容易に窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００９５】
なお、上記実施例９においては絶縁膜上の開口部のストライプ方向を〔００１〕とした場合について説明したが、ストライプ方向を〔０１０〕方向としても、リッジは直方体形状に選択成長されるから、本発明はストライプ方向を〔０１０〕方向とした場合についても適用でき、上記実施例９と同様の効果を奏する。
なお、上記第７〜第９の実施例においては、ブロック層としてＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層を用いた場合について説明したが、ブロック層として、上記活性層よりも禁制帯幅が大きく、ブロック層として使用可能な性質を備えた、その他の材料を用いるようにしてもよく、上記第７〜第９の実施例と同様の効果を奏する。
【００９６】
実施例１０．
図１７は本発明の第１０の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す斜視図（図１７（ａ），（ｂ）），及び図１７（ｂ） のＩ−Ｉ線による断面図（図１７（ｃ））であり、図において、図１２と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００９７】
上記実施例９においては、リッジの共振器長方向の端面をブロック層で埋め込むようにして窓構造を備えた半導体レーザを形成したが、本実施例１０の半導体レーザは、図１７に示すように、予め、ストライプ長が共振器の長さと同じとなるようにリッジ７０を形成しておき、電流ブロック層１０を形成する際に、図１７（ａ） に示すように、選択マスク９をマスクとしてリッジ７０の側面のみをブロック層１０で埋め込み、リッジ７０のストライプ長方向の端面をブロック層１０で埋め込まないようにし、その後、図１７（ｂ） に示すように絶縁マスク９を除去し、コンタクト層１１，ｎ側電極１２，ｐ側電極１３を形成して半導体レーザを形成するようにしたものである。
【００９８】
このようにして形成された半導体レーザにおいては、上述したように、〔００１〕方向，あるいは〔０１０〕方向に伸びるように選択成長により形成されたリッジ７０の端面が共振器長方向に対して垂直であるため、この端面をレーザ端面として使用できる。従って、本実施例においては、へき開を行うことなくレーザ端面形成が可能となる。また、図１７（ｃ） に示すように活性層５の共振器長方向の端面が活性層５よりも禁制帯幅の大きいｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われているため、この部分が窓構造として機能する。
【００９９】
このように本実施例によれば、へき開を行うことなく、窓構造を備えた半導体レーザを容易に提供することができる。
【０１００】
なお、上記各実施例においては、活性層としてＧａＩｎＰを用いた場合について説明したが、他の材料を用いるようにしてもよい。他の活性層の材料としてはＡｌｘＧａ１−ｘ ＩｎＰ（０≦ｘ≦１）が好ましい。
【０１０１】
また、上記実施例においては単層からなる活性層を用いた場合について説明したが、活性層の構造は、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ） 構造や，二重量子井戸（Ｄｏｕｂｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ： ＤＱＷ）構造や，単量子井戸（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ： ＳＱＷ）構造であってもよい。また活性層近傍が分離閉じ込めヘテロ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＳＣＨ） 構造や、活性層と多重量子障壁（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｂａｒｒｉｅｒ：ＭＱＢ）構造とを組み合わせた構造であってもよい。さらに、上記量子井戸構造の活性層やＭＱＢ構造等の超格子構造に歪みを加えるようにしてもよい。このような場合においても上記第１の実施例と同様の効果を奏する。
【０１０２】
また、上記各実施例においては、半導体レーザの材料として、可視光レーザであるＡｌＧａＩｎＰ系の材料で、ｎ−ＧａＡｓ基板を用いた場合について説明したが、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料以外の、短波系のＡｌＧａＡｓ系や長波系のＩｎＰ系の材料についても適用でき、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【０１０３】
さらに、本発明は上記各実施例と反対の導電型を有する半導体レーザについても適用できるものであり、上記各実施例と同様の効果を奏する。この時、上記実施例２において示したように、リッジ上部のブロック層に不純物を拡散させてリッジとのコンタクトを取る必要がある場合には、コンタクト層には、ｎ−ＧａＡｓ、又は、ｎ−Ｇｅを用い、Ｚｎの代わりにＳｅ，Ｓｉ等のｎ型ドーパントを用いるようにすればよい。
【０１０４】
なお、上記各実施例においては、半導体基板の表面が（１００）面であり、リッジストライプ方向が〔０１１〕方向，〔０／１１〕方向，〔００１〕方向及び〔０１０〕方向である場合について説明したが、本発明は基板表面が（１００）面と等価の面，即ち｛１００｝であり、リッジストライプ方向が〈０１１〉方向，〈０／１１〉方向，〈００１〉方向及び〈０１０〉方向である場合においても適用できるものであり、このような場合においても、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【０１０５】
また、上記各実施例においては、基板のリッジストライプ形成面として、｛１００｝面を用いた場合について説明したが、本発明は基板のリッジストライプ形成面が｛１００｝面に対して傾いている場合においても適用できるものであり、このような場合においては、リッジストライプの形状は傾斜角度に応じて変化するが、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１０７】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１０８】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１０９】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１１０】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１１１】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１１２】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成し、上記半導体レーザのレーザ端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において形成するようにしたから、窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。
【０１１３】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面としたから、窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。
【０１１４】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法において、上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、上記リッジの選択成長を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うようにしたから、第１導電型クラッド層の側面への活性層の形成を防ぐことができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図である。
【図３】この発明の第１の実施例による（１１１）面への活性層の成長速度の成長条件依存性を示す断面図である。
【図４】この発明の第１の実施例によるリッジ形成時のｐ／ｎ同時ドーピングを説明するための断面模式図である。
【図５】この発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す断面図である。
【図６】この発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図である。
【図７】この発明の第１の実施例の変形例による多層構造の電流ブロック層を備えた半導体レーザの構造を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第１の実施例の変形例による電流ブロック層に絶縁膜を用いた半導体レーザの構造を説明するための断面図である。
【図９】この発明の第２の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施例の変形例による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図１１】この発明の第３の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す断面図である。
【図１２】この発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】この発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１４】この発明の第７の実施例による半導体レーザの構造を示す共振器長方向の断面図である。
【図１５】この発明の第８の実施例による半導体レーザの構造を示す共振器長方向の断面図である。
【図１６】この発明の第９の実施例による半導体レーザの構造を示す共振器長方向の断面図である。
【図１７】この発明の第１０の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す斜視図（図１７(a),(b))，及び構造を示す共振器長方向の断面図（図１７(c))である。
【図１８】従来の半導体レーザの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ｎ−ＧａＡｓ基板、２ 第１の選択マスク、３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層、４ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５，５ａ ＧａＩｎＰ活性層、６ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、６ａ，６ｂ 第１，第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、７ ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層、９ 第２の選択マスク，９ａ 選択マスク、１０ 高抵抗電流ブロック層、１０ａ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１２ ｎ側電極、１３，４２ ｐ側電極、１４ 高抵抗層、１５ ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、１６ ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ多層構造、２０，２１，２２ 窓構造部、 ４１ 絶縁膜、５０，６０，７０ リッジ、５１ アンドープＧａＡｓブロック層、５２ Ｚｎ拡散領域、６１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、７１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層。
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザに関し、特にリッジ構造を有する半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は従来の半導体レーザの一例である可視光レーザダイオードの構造を示す断面図であり、図において、１はｎ−ＧａＡｓ基板、３はｎ−ＧａＡｓバッファ層、４はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５ａはＧａＩｎＰ活性層、６ａ，６ｂは第１，第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１５はｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、７はｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、８はｐ−ＧａＡｓキャップ層で、第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂ，ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層８は〈０１／１〉方向（いわゆる順メサ方向）に伸びるストライプ状の順メサリッジを形成している。１０ａは該リッジサイドを埋め込むｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１１は上記リッジ上，及びｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０ａ上に形成されたｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１２はｎ側電極，１３はｐ側電極、９ａは選択マスクである。
【０００３】
次に、従来の可視光レーザダイオードの製造工程について示す。まず、図１８（ａ） に示すように、ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：有機金属気相成長法）により、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４、ＧａＩｎＰ活性層５ａ、第１のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ａ、ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層１５、第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂ、ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次結晶成長させる。次に、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８上にＳｉＮ膜、または、ＳｉＯＮ膜等の選択マスクをＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：気相成長法）で成膜し、この上にレジストを塗布し、写真製版技術を用いて、〈０１／１〉方向に伸びるストライプ状の選択マスク９ａを形成する。次に、図１８（ｂ） に示すように、選択マスク９ａをマスクとして、酒石酸系のエッチング液でｐ−ＧａＡｓキャップ層８を選択エッチングし、次に、塩酸系のエッチング液でｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続層７を選択エッチングし、次に、硫酸系のエッチング液でｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂをｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層１５に達するまで選択エッチングしてストライプ状のリッジを形成する（図１８（ｃ））。次に、図１８（ｄ） に示すように、このリッジサイドにｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層１０ａをリッジの高さに達するまで選択成長した後、選択マスク９ａを除去し、全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、最後に蒸着等によりｎ側電極１２，ｐ側電極１３を形成する（図１８（ｅ））。
【０００４】
次に動作について説明する。ｎ側電極１２及びｐ側電極１３に順方向電圧を印加すると、電流は電流ブロック層１０ａがあるため、コンタクト層１１と電流ブロック層１０ａとエッチングストッパ層１５の間に形成されたｐｎｐ接合により、無効電流がブロックされ、電流はリッジ部に集中して流れ、リッジ近傍の活性層５に注入された電子と正孔の発光再結合により光を発生する。発生した光はストライプ状のリッジに沿って導波され、一対のへき開端面（図示せず）の間で反射増幅されレーザ発振が生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体レーザは以上のように構成されていたが、リッジを形成する際に、ＧａＩｎＰがエッチングされ、ＡｌＧａＩｎＰがエッチングされないような充分な選択性を有するエッチング液，即ち、選択エッチャントがないため、塩酸系のエッチング液でｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７をエッチングする時に、第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層６ｂもエッチングされる。このため、ウェハ面内で同時に形成されるレーザダイオード間においても、また、同一のレーザダイオードチップの異なる位置間においても、ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂの残り厚に差が生じ、続いて、このＡｌＧａＩｎＰ層６ｂをエッチングする際においても、硫酸系エッチング液のＡｌＧａＩｎＰとＧａＩｎＰの選択比が小さいため、ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層１５までエッチングされる部分が生じたり、完全にＡｌＧａＩｎＰクラッド層６ｂが除去されない部分が生じたりするなどの問題が生じ、良好で精度のよいリッジ形成が難しいという問題があった。
【０００６】
また、従来の半導体レーザは、リッジに注入された電流が、リッジとエッチングストッパ層１５が接する部分で共振器長方向，即ち横方向へ拡がって流れるため、この横方向の電流拡がりが、レーザダイオードの低しきい値化、高出力化の妨げとなるという問題があった。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、リッジの加工精度を容易に向上させることができ、かつ横方向の電流拡がりを抑制して、低しきい値化、及び高出力化を図ることができる半導体レーザの製造方法，及び半導体レーザを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【０００９】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０／１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１０】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈００１〉方向又は〈０１０〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１２】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０／１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１３】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法は、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、第１導電型基板の｛１００｝面上に〈００１〉方向又は〈０１０〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成し、これをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたものである。
【００１４】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成し、上記半導体レーザのレーザ端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において形成するものである。
【００１５】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面とするものである。
【００１６】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、上記リッジの選択成長を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うものである。
【００２２】
【作用】
この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２３】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２４】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成するようにし、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２５】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２６】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成するようにし、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２７】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成するようにし、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がなく、リッジの加工精度のばらつきを減らすことができるとともに、容易にリッジを形成することができる。また、上記第１導電型クラッド層の側面上に形成される第２導電型クラッド層や活性層は厚さが薄く、かつドーパントの取り込み効率が下がっており、リッジ側面の上記第１導電型クラッド層近傍領域が高抵抗となるように形成されるため、該領域において無効電流をブロックして、リッジに注入された電流を全て活性層に注入させることにより、共振器幅方向への電流の広がりを抑制することができる。
【００２８】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成し、上記半導体レーザのレーザ端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において形成するようにしたから、電流ブロック層の形成工程において、共振器端面に光を吸収しない電流ブロック層を設けることができ、容易に窓構造を得ることができる。
【００２９】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面としたから、共振器端面に光を吸収しない第２導電型クラッド層を設けることができ、容易に窓構造を得ることができる。
【００３０】
また、上記半導体レーザの製造方法において、上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、上記リッジの選択成長を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うようにしたから、第１導電型クラッド層の側面への活性層の形成を防ぐことができる。
【００３６】
【実施例】
実施例１．
図１は本発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す（０１１）面と平行な面による断面工程図であり、図において、１は表面が（１００）面であるｎ−ＧａＡｓ基板、３は該ｎ−ＧａＡｓ基板１の表面に形成されたｎ−ＧａＡｓバッファ層，２は絶縁膜からなる第１の選択マスク，４は該ｎ−ＧａＡｓバッファ層３の（１００）面上に形成された部分の厚さが約１．５μｍであるｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，５は該ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１００）面上に形成された部分の厚さが約数１００オングストロームであるＧａＩｎＰ活性層である。６は該活性層５の（１００）面上に形成された部分の厚さが約１．５μｍであるｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層，７は該ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の（１００）面上に形成された部分の厚さが約０．１μｍであるｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層で、その他の材料としては、ＡｌＧａＩｎＰとＧａＡｓの間のバンドギャップを有するｐ−ＡｌＧａＡｓ等の材料が好ましい。８は該ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７の（１００）面上に形成された部分の厚さが約０．３〜０．４μｍであるｐ−ＧａＡｓキャップ層で、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層７，ｐ−ＧａＡｓキャップ層８は順メサ形状のリッジ５０を形成している。１０は該リッジを埋め込むように形成された電流ブロック層で、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ等の材料からなる高抵抗層である。従来の半導体レーザでは、クラッド層と，ブロック層と，コンタクト層とがｐｎｐ構造（あるいは、ｎｐｎ構造）を形成しており、リッジ５０以外の領域を流れる無効電流をブロックしていたが、本実施例の半導体レーザの構造では、ｎ型の電流ブロック層を設けてもｐｎｐ構造とならないため、無効電流をブロックできない。そのため、ブロック層を高抵抗層にする必要があり、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰやＡｌＩｎＰ等の高抵抗層を用いている。なお、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ層は、Ａｌ組成比ｙが高いほど高抵抗になり易い。また、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ結晶はアンドープでも高抵抗になるが、酸素を混入させても良く、酸素濃度が高い程高抵抗になり易い傾向にある。この場合、酸素濃度は１．０Ｅ＋１６／ｃｍ３ 以上にすることが好ましい。また、Ａｌ組成が高いほど酸素が結晶中に取り込まれ易い傾向にある。１１はｐ−ＧａＡｓコンタクト層で、コンタクト層の材料としては、ｐ−ＧａＡｓの代わりにＧａＡｓ基板に格子整合するｐ−Ｇｅとしてもよい。ｐ−Ｇｅはｐ−ＧａＡｓより抵抗を下げることができ、電極とのコンタクトが取りやすくなる。１２はｎ側電極，１３はｐ側電極、２はＳｉＮや，ＳｉＯ等の絶縁膜，９はＳｉＮ等の絶縁マスクである。
【００３７】
また、図２は本発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００３８】
次に、本実施例１の半導体レーザの製造方法を図１，図２を用いて説明する。まず、図１（ａ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にＳｉＮまたはＳｉＯ等の絶縁膜２を成膜し、写真製版により〔０１１〕方向（いわゆる順メサ方向）に伸びるストライプ状の開口部を形成して第１の選択マスク２を形成する（図１（ｂ），図２（ａ））。
【００３９】
次に、図１（ｃ） に示すように、選択マスク２を用いて、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ： ＭＯＣＶＤ） 法により、可視光レーザのダブルヘテロ構造部となるｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次選択成長させる。
【００４０】
ここで、Ｋ．Ｋａｍｏｎ，Ｓ．Ｔａｋａｇｉｓｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｍｏｒｉ，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ７３（１９８５）７３−７６に述べられているように、ＧａＡｓ基板の｛１００｝面上に形成したＳｉＮ膜に〈０１１〉方向（いわゆる順メサ方向）に伸びたストライプ状の開口部をあけ、この開口部にＡｌＧａＡｓを成長させると、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状で、ストライプ長方向の断面が、その端部が外側に突出した三角形形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるようなリッジ状に結晶成長し、そのストライプ長方向の端面の一方は、上部が｛１１１｝Ａ面で、下部が｛／１１１｝Ｂ面となり、ストライプ幅方向の側面の一方が｛１１／１｝Ｂ面になることが知られている。ストライプ幅方向の成長が｛１１／１｝Ｂ面で止まるのは、Ｂ面での材料の付着係数が小さいためである。このため、本実施例においても、図２（ｂ） に示すように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８が、順に下層の表面を覆うように結晶成長して、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状で、ストライプ長方向の断面が、その端部が外側に突出した三角形形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるストライプ状のリッジ５０が形成される。なお、｛１１／１｝Ｂ面への結晶成長は、｛１００｝面の平面への成長に比べ非常に遅い速度で成長する。従って、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＡｌｘＧａ１−ｘ ＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を連続に成長し、ストライプ状のリッジ５０を形成すると、上記各層がリッジ５０の側面である（１１／１）Ｂ面に積層される厚さは、（１００）面と垂直な方向に積層される厚さに対して非常に薄くなる。この時の断面構造は図１（ｃ） のようになり、活性層５のリッジストライプ幅方向の両端はクラッド層６により覆われ、活性層５全体がリッジ中にリッジストライプに沿って埋め込まれるように配置される。
【００４１】
次に、ウェットエッチングやドライエッチング等の方法で、第１の選択マスク２を除去し、リッジの上部に新たに第２の選択マスク９を形成し、これをマスクとして、上記リッジと同じ高さとなるように電流ブロック層１０として高抵抗層を成長する（図１（ｄ），図２（ｃ））。この時、活性層５は、周囲がクラッド層４，及びクラッド層６により埋め込まれているので、第１の選択マスク２を除去する工程や、第２の選択マスク９の形成工程、電流ブロック層１０を形成する再成長の工程で、ＧａＩｎＰ活性層５がダメージを受けないように保護される。その結果、活性層５にダメージを与えることなく活性層５の両サイドを電流ブロック層１０で埋め込むことができる。
【００４２】
次に、ウェットエッチングやドライエッチング等の方法を用いて第２の選択マスク９を除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、電極形成プロセスにより、基板１の裏面側にｎ型電極１２を、また、コンタクト層１１表面にｐ型電極１３を形成する（図１（ｅ），図２（ｄ））。最後に、活性層５が存在する部分においてへき開を行い、共振器長方向の長さが約６５０μｍである半導体レーザダイオード素子を得る（図２（ｅ））。
【００４３】
次に動作について説明する。ｎ側電極１２及びｐ側電極１３に順方向電圧を印加すると、電流は高抵抗層からなる電流ブロック層１０ａがあるため、無効電流がブロックされ、電流はリッジ５０に集中して流れ、リッジ５０中に形成されている活性層５に注入された電子と正孔の発光再結合により光を発生する。発生した光はストライプ状のリッジ５０に沿って導波され、一対のへき開端面（図示せず）の間で反射増幅されレーザ発振が生じる。このとき、上述したように、（１１／１）Ｂ面上では結晶成長速度が遅いため、クラッド層４のリッジ５０の側面上には、活性層５は非常に薄い厚さでしか積層されないため、リッジ５０の側面に形成された活性層５においては、ほとんどレーザ光は発生しない。また、クラッド層４の（１１／１）面上に形成される活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さは充分に薄く、抵抗は充分に高くなるため、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１１／１）面を通過しようとする無効電流は、この高抵抗な活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６によりブロックされる。
【００４４】
本実施例の半導体レーザは、ＭＯＣＶＤ装置を用いた選択成長により、リッジ５０を形成しており、従来のようにリッジを形成するために結晶成長を行った後、選択エッチングを繰り返し行う必要がない。従って、選択エッチングのばらつき等によるリッジの加工精度のばらつきの問題が発生せず、かつ工程を短縮して容易にリッジを形成することができる。
【００４５】
また、本実施例の半導体レーザにおいては、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１１／１）面を通過しようとする無効電流は、上述したように、活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の（１１／１）面上に形成された高抵抗領域でブロックされるため、リッジ５０に注入された電流は全て（１００）面上に形成された活性層５に注入される。従って、共振器幅方向，即ち横方向への電流広がりを抑制したしきい値の低い、高出力な半導体レーザを得ることができる。
【００４６】
ここで、リッジ５０の選択成長時に、成長条件を材料がマイグレーションしやすいように、例えば低圧、高温、基板を回転させる場合は回転速度を大きくする等の条件に設定すると｛１１／１｝面上の成長速度が遅くなる。一方、成長条件を材料がマイグレーションしにくい方向に設定すると｛１１／１｝面上の成長速度が速くなる。また、マイグレーションしにくい材料は｛１１／１｝面上の成長速度が速く、マイグレーションしやすい材料は｛１１／１｝面上の成長速度が小さい。例えば、本実施例のように活性層５がＧａＩｎＰからなる場合、通常の方法で活性層５を成長させると、図３（ａ） に示すようにリッジ５０のストライプ幅方向の側面上に非常に薄い厚さの活性層が形成される場合がある。しかし、ＡｌＧａＩｎＰよりＧａＩｎＰの材料の方がマイグレーションしやすいため、ＡｌＧａＩｎＰに比べＧａＩｎＰの｛１１／１｝面上の成長速度が小さくなる。従って、この性質を利用し、リッジ５０を選択成長させる際に、各材料がマイグレーションしやすいように成長条件を設定して活性層５を成長させると、（１１／１）面上においてＧａＩｎＰ活性層５の成長が抑えられ、その後ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６を成長させると、図３（ｂ） に示すように、（１００）面上にのみＧａＩｎＰ活性層５が形成され、その回りをＡｌＧａＩｎＰクラッド層６に埋めこまれた形となる。このようにすると、（１１／１）斜面でのレーザ発光を抑えることができ、より半導体レーザの特性を向上できる。なお、図３において、図２と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００４７】
このように本実施例によれば、基板上に、〔０１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を有する絶縁膜をマスクとして、クラッド層，活性層，およびクラッド層を選択成長させて〔０１１〕方向に伸びるストライプ状のリッジを形成するようにしたから、加工精度の高いリッジを備えた半導体レーザを容易に形成することができ、かつ横方向の電流拡がりを抑制した、低しきい値で、高出力な半導体レーザを提供することができる。
【００４８】
なお、本実施例においては、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ高抵抗層からなる電流ブロック層を用いた場合について説明したが、本実施例の半導体レーザは高抵抗層以外のブロック層を用いることも可能な構造のものであり、電流ブロック層の材質や構造を変化させることで、活性層の両サイドを電流ブロック層で埋め込む構造の半導体レーザや、活性層の両サイドの屈折率を変える実屈折率ガイド構造の半導体レーザの特性を向上させることも可能である。以下、本実施例の電流ブロック層の変形例について示す。
【００４９】
例えば、高抵抗層として、Ａｌｚ Ｇａ（１−ｚ） Ａｓ結晶をブロック層に用いてもよい。Ａｌｚ Ｇａ（１−ｚ） Ａｓ結晶はアンドープで高抵抗になり、さらに、結晶に酸素を混入させることにより抵抗率を向上でき、Ａｌ組成が高いほど、また酸素濃度が高いほど高抵抗になるため、ＡｌｙＧａ（１−ｙ） ＩｎＰ高抵抗層と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
また、ＧａＡｓ基板と格子定数が異なる高抵抗の結晶，例えばＡｌｑ Ｉｎ（１−ｑ） Ａｓ、ＦｅドープのＩｎＰ等の材料からなる層をブロック層に用いても良い。
【００５１】
さらに、ブロック層とコンタクト層とのバンド不連続を利用して無効電流をブロックするようにしても良い。例えば、ＩＩ−ＶＩ 族の結晶（例えばＺｎＳｅ等）をブロック層に用いると、ＩＩ−ＶＩ 族の結晶とｐ−ＧａＡｓコンタクト層の間にバンド不連続が生じ、このバンド不連続により電流をブロックできる。
【００５２】
また、ブロック層を多層構造や、超格子構造としても良く、各層の層厚や組成，結晶を調節することにより、横方向の光閉じ込め効率の制御が可能となる。そして、レーザの発光効率を向上できる。例えば、埋め込み成長層を２層構造とし、下層をｐ型ＧａＡｓ層に、上層をｎ型ＧａＡｓ層にする。これにより、ｐ型ブロック層、ｎ型ブロック層、及びコンタクト層がｐｎｐ構造となり電流をブロックできる。また、上記と同様にして、埋め込み成長層を２層構造とし、ブロック層の下層をｎ型の層にして、この層の上にｐ型ＧａＡｓ層とｎ型ＧａＡｓ層との２層を積層するか、高抵抗層を設けるようにしてもよい。さらに、上記の２層構造の埋め込み成長層を２回以上繰り返し形成した多層構造としてもよい。
【００５３】
また、ブロック層を多層構造とする場合において、その多層を構成する一つの層として、高抵抗層を用いるようにしても良く、この場合、この高抵抗層において無効電流をブロックするため、上記高抵抗層の上、または下に積層する層はどのような半導体結晶でも、いずれの電導型（ｐ型、ｎ型、高抵抗）を示す半導体結晶であってもよい。例えば、図７に示すように、リッジ５０側面及びＧａＡｓ基板１上をＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ高抵抗層１４で覆った後、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ多層構造でリッジ５０を埋め込むようにしてもよい。なお、多層構造，及び超格子構造の材料としては、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ，ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ（０≦ｘ≦１）／ＡｌｖＧａ（１−ｖ） ＩｎＰ（０≦ｖ≦１）， ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ， ＡｌｘＧａ（１−ｘ） ＩｎＰ（０≦ｘ≦１）／ＡｌｒＧａ（１−ｒ） Ａｓ（０≦ｒ≦１）， ＡｌｒＧａ（１−ｒ） Ａｓ（０≦ｒ≦１）／ＡｌｔＧａ（１−ｔ） Ａｓ（０≦ｔ≦１），Ｇａｘ１Ｉｎ（１−ｘ１）Ａｓｙ１Ｐ（１−ｙ１）（０≦ｘ１≦１，０≦ｙ１≦１）／Ｇａｘ２Ｉｎ（１−ｘ２）Ａｓｙ２Ｐ（１−ｙ２）（０≦ｘ２≦１，０≦ｙ２≦１）等を用いることが可能である。
【００５４】
また、図８に示すように、半導体結晶以外の物質，例えばポリイミド等の絶縁膜をブロック層に用いるようにしてもよい。図８に示すように、リッジ５０を選択成長後、ポリイミド等からなる絶縁膜４１でリッジ５０の両サイドを埋め込み、リッジ５０上，及び絶縁膜４１上に電極４２を形成する。上記実施例１の半導体レーザのリッジ構造においては、リッジ５０中に形成された活性層５はクラッド層の材料で覆われており、結晶成長後のプロセスでダメージを受けないため、絶縁膜４１等を埋め込む場合においても、活性層５が保護され、半導体レーザ特性に劣化等を生じない。したがって、電流ブロック層の材料の選択の幅が広くなり、設計の自由度が向上する効果がある。例えば電流ブロック層として、電圧をかけて屈折率を変えられる材料を用いることもできる。
【００５５】
また、第２の選択マスクとして、該第２の選択マスクに対して基板上の第１の選択マスクのみを選択除去可能な材料を用いる場合、リッジの成長後、第１の選択マスクをマスクとしてリッジ上に第２の選択マスクを選択成長させるようにしてもよく、このような場合には、第２の選択マスクの形成工程を容易にすることができる効果がある。
【００５６】
実施例２．
上記実施例１においては、リッジ形成後、基板上の第１の選択マスクを除去して、リッジの（１００）面上に第２の選択マスクを形成し、これをマスクとしてリッジを電流ブロック層で埋め込み、さらに絶縁膜を除去して、リッジ上及びブロック層上にコンタクト層を形成していたが、図９に示すように、リッジ５０形成後、基板１上の第１の選択マスク（図示せず）を除去し、リッジ５０全体を覆うようにＧａＡｓ等からなるアンドープ電流ブロック層５１、またはｐ型層／アンドープ層からなるブロック層を表面が平坦となるように埋め込み、リッジ５０上のブロック層５１の表面から、リッジ５０の上部に達するまでＺｎ拡散を行い、ブロック層５１にＺｎ拡散領域５２を形成し、その後、ｎ側電極（図示せず），ｐ側電極（図示せず）を形成するようにしてもよい。このＺｎ拡散の工程は、気相拡散と固相拡散の２種類の工程がある。気相拡散により行う場合には、アンドープのブロック層５１上に絶縁膜を成膜し、リッジ上部にストライプ状の開口部を形成し、Ｚｎの気相拡散を行いリッジ５０上部に達するまでＺｎを拡散させてＺｎ拡散領域５２を形成する。また、固相拡散により行う場合は、アンドープのブロック層５１上のリッジ５０上部のみにストライプ状にＺｎＯ、またはＺｎＯ／ＳｉＯ（図示せず）を成膜し、熱を加えてＺｎの固相拡散を行いリッジ５０上部までＺｎを拡散させてＺｎ拡散領域５２を形成する。このような実施例２においても上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００５７】
なお、Ｚｎ拡散の工程後、更に、電極とのコンタクトを良くするため、図１０に示すように、電流ブロック層５１上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層６１を成長する工程を追加するようにしてもよい。
【００５８】
また、上記のアンドープ電流ブロック層として、ｉ−ＧａＩｎＰ，ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ，ｉ−ＡｌＧａＡｓ等のアンドープで高抵抗になる結晶、または、酸素を混入して高抵抗となった結晶を用いるようにしてもよい。なお、ｉ−ＧａＩｎＰ，またはｉ−ＡｌＧａＡｓをアンドープ層として用いる際は、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層を成長する前に、アンドープ層と同じ結晶でｐ型導電性を有するバッファ層を成長するようにする。また、ｉ−ＡｌＧａＩｎＰを用いる場合は、リッジ５０形成の際に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層までで成長を止め、ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層は成長しないようにし、選択マスクを除去し、リッジ５０全体をｉ−ＡｌＧａＩｎＰブロック層で埋め、リッジ５０上部のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ層までＺｎ拡散を行った後、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰバッファ層を成長し、コンタクト層を成長し、結晶成長後、電極を設けるようにする。このコンタクト層は、バンド不連続を緩和するため、ｐ−ＧａＡｓコンタクト／ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層構造にする。このようなアンドープブロック層を用いた場合においても上記実施例１と同様の効果を奏する。
【００５９】
また、上記実施例２においては埋め込み層を単層構造としたが、埋め込み層の結晶を多層構造にしてもよい。例えば、ｐ−ＧａＡｓ／ｉ−ＧａＩｎＰ、ｉ−ＧａＩｎＰ／ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ、ｐ−ＧａＡｓ／ｉ−ＧａＩｎＰ／ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ等の結晶を用いるようにしてもよい。なお、コンタクト層を設ける際には、ｐ−ＧａＡｓ層を用いる。このような場合においても上記第１の実施例と同様の効果を奏する。
【００６０】
実施例３．
上記実施例１においてはリッジと同じ高さまでリッジ側面を電流ブロック層を埋め込んだ後、コンタクト層を設けるようにしたが、図１１（ａ） に示すように、ダブルヘテロ構造を選択成長させリッジ５０を形成し、リッジ５０全体をＡｌＧａＩｎＰブロック層１０で完全に埋め込み、リッジ５０上部のブロック層１０のみをｐ−ＧａＡｓキャップ層８に達するまで選択エッチングし、図１１（ｂ） に示すように、リッジ５０上，及びブロック層１０上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層７１を形成するようにしてもよい。なお、上記ブロック層１０のエッチングには、ｐ−ＧａＡｓキャップ層８でエッチングが停止する選択エッチング液を用いるようにする。また、上記ブロック層としては、ｉ−ＧａＩｎＰ，ｉ−ＡｌＧａＩｎＰ，ｉ−ＧａＡｓ，ｉ−ＡｌＧａＡｓ等のアンドープで高抵抗になる結晶、または酸素を混入して高抵抗となった結晶を用いるようにしてもよい。このような場合のおいても上記実施例１と同様の効果を奏することができる。
【００６１】
実施例４．
図４は本発明の第４の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００６２】
本実施例４は上記第１の実施例において図１で示したリッジ５０の選択成長の工程において、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の成長時に、図４に示すように、ＤＥＺｎ等のｐ型ドーパントとＨ２ Ｓｅ，ＳｉＨ４ ，Ｓｉ２ Ｈ６ 等のｎ型ドーパントを同時に供給するようにしたものである。（１００）ＧａＡｓ基板を用いて選択成長を行う際に、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを同時に供給すると、（１００）面上に形成される半導体層はｐ型になりやすく、選択成長で形成される（１００）面に対して傾いた斜面はｎ型になりやすい。この場合、斜面の角度が急になるほど、ｎ型になる傾向がある。従って、選択成長でリッジ５０を形成すると（１１／１）Ｂ面等の斜面が形成されるが、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６を成長する時に、適切なｐ／ｎ比を選択したドーパントを供給することにより、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の（１１／１）Ｂ面にｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを混在させて、該クラッド層６の（１１／１）Ｂ面等の斜面を高抵抗にすることができる。そして、リッジ５０斜面に流れる電流を低減でき、活性層５への電流注入効率を向上できる。
【００６３】
このような本実施例によれば、斜面を流れる無効電流を低減して、活性層への電流注入効率を向上させることができるから、上記実施例１の半導体レーザに対して、低しきい値で、高出力動作が可能な優れた特性を有する半導体レーザを得ることができる。
【００６４】
なお、上記実施例４においては、基板の導電型がｎ型の場合について説明したが、本発明は基板の導電型をｐ型として導電型を逆にした場合においても適用できるものであり、このような場合においては、上記実施例４のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の代わりに用いるｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層を成長させる際に、適切なｐ／ｎ比を選択したドーパントを供給することにより、該ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層の斜面領域を高抵抗とすることができ、上記実施例４と同様の効果を得ることができる。
【００６５】
実施例５．
図５は本発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す（０／１１）面と平行な面による断面工程図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、６０はリッジである。
【００６６】
また、図６は本発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図５と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００６７】
上記第１の実施例においては、基板上の絶縁膜に〔０１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたが、本実施例５は基板上の絶縁膜に〔０／１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたものである。
【００６８】
次に、本実施例５の半導体レーザの製造方法を図５，及び図６を用いて説明する。まず、図５（ａ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にＳｉＮまたはＳｉＯ等の絶縁膜２を成膜し、写真製版により〔０／１１〕方向（いわゆる逆メサ方向）に伸びるストライプ状の開口部を設け、第１の選択マスク２を形成する（図５（ｂ），図６（ａ））。次に、図５（ｃ） に示すように、第１の選択マスク２を用いて、有機金属気相成長法によりｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次選択成長させる。
【００６９】
ここで、上述したＫ．Ｋａｍｏｎ，Ｓ．Ｔａｋａｇｉｓｈｉ ａｎｄ Ｈ．Ｍｏｒｉ，Ｊ．Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ ７３（１９８５）７３−７６に述べられているように、ＧａＡｓ基板の｛１００｝面上に形成したＳｉＮ膜に〈０／１１〉方向（いわゆる逆メサ方向）に伸びたストライプ状の開口部をあけ、この開口部にＡｌＧａＡｓを成長させると、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状で、ストライプ幅方向の断面が、その端部が外側に凸状に突出した形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるようなリッジ状に結晶成長し、そのストライプ幅方向の側面の一方は上部が｛１１１｝Ａ面で、下部が｛／１１１｝Ｂ面となり、ストライプ長方向の端面の一方は｛１１／１｝Ｂ面になることが知られている。このため、本実施例においても、図６（ｂ） に示すように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８が、順に下層の表面を覆うように結晶成長して、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状で、ストライプ幅方向の断面が、その端部が外側に凸状に突出した形状であり、かつ左右が対称である六角形形状となるストライプ状のリッジ６０が形成される。なお、｛１００｝面の平面への成長に比べ、｛１１１｝Ａ面、及び｛／１１１｝Ｂ面等の面への結晶成長は、非常に遅い速度で成長する。従って、上記リッジ６０を構成する各層がリッジ６０の側面である｛１１１｝Ａ面、及び｛／１１１｝Ｂ面に積層される厚さは、（１００）面と垂直な方向の厚さに対して非常に薄くなる。この時の断面構造は図５（ｃ） のようになり、活性層５のリッジストライプ幅方向の両端はクラッド層６により覆われ、活性層５全体がリッジ６０中にリッジストライプに沿って埋め込まれるように配置される。
【００７０】
その後、上記実施例１と同様に、絶縁膜２を除去し、リッジ６０の上部に第２の選択マスク９を形成し、これをマスクとして、上記リッジ６０を埋め込むように電流ブロック層１０を成長させ（図５（ｄ），図６（ｃ））、選択マスク９を除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、基板１の裏面側にｎ側電極１２を、また、コンタクト層１１表面にｐ側電極１３を形成し（図５（ｅ），図６（ｄ））、最後に、活性層５が存在する部分においてへき開を行い、半導体レーザダイオード素子を得る（図６（ｅ））。
【００７１】
本実施例５の半導体レーザにおいても、上述したように、｛１１１｝Ａ面、及び｛／１１１｝Ｂ面上では結晶成長速度が遅いため、クラッド層４の側面には、活性層５は非常に薄い厚さでしか積層されないため、リッジ側面領域に形成された活性層５においては、ほとんどレーザ光は発生しない。なお、リッジ６０の側面に形成される活性層５をできるだけ薄くしたい場合は、上記実施例１と同様にマイグレーションしやすい条件で活性層を成長させるようにすればよい。また、クラッド層４のリッジ６０の側面に形成される活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さは充分に薄く、抵抗は充分に高くなるため、リッジ６０のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の側面を通過しようとする無効電流は、この高抵抗な活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６によりブロックされる。なお、上記実施例４において説明したように、適切なｐ／ｎ比を選択したｐ型ドーパントとｎ型ドーパントをクラッド層６成長時に供給することにより、より確実にリッジ６０の側面を高抵抗にするようにしてもよい。
【００７２】
このような本実施例においても、基板１上に、〔０／１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を有する第１の選択マスクをマスクとして、ｎ型クラッド層３，活性層５，およびｐ型クラッド層６を選択成長させて〔０／１１〕方向に伸びるストライプ状のリッジ６０を形成するようにしたから、上記実施例１と同様に、エッチングを行うことなく、加工精度の高いリッジを容易に形成することができ、かつ横方向の電流拡がりを抑制した、低しきい値で、高出力な半導体レーザを提供することができる。
【００８３】
実施例７．
図１４は本発明の第７の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、２０は窓構造である。
【００８４】
上記第１の実施例においては、レーザ端面形成のためのへき開を、活性層が存在する部分において行うようにした。しかし、本実施例７の半導体レーザにおいては、予めリッジの長さをレーザ共振器長に合わせた所定の長さにしておき、レーザ端面形成のためのへき開，あるいは端面形成のためのドライエッチングを、活性層のストライプ長方向の端部から該方向に所定の距離を隔てた，活性層を含まない領域において行うようにしたものである。
【００８５】
このようにしてへき開を行うと、そのレーザ共振器長方向の断面は、図１４に示すように、半導体レーザの活性層５の共振器長方向の端面がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われており、さらに、半導体レーザの共振器端面近傍が電流ブロック層１０により覆われた形状となる。このとき、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層７及びＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層からなるブロック層１０は活性層５であるＧａＩｎＰよりも禁制帯幅が大きいため、共振器端面近傍部が窓構造２０、即ち、端面領域でレーザ光を吸収しにくくした構造となる。これにより高出力動作時においても端面破壊の生じにくい半導体レーザを得ることができる。
【００８６】
このように、本実施例７においては、上記実施例と同様の効果を奏するとともに、活性層５を含まない領域でへき開を行うようにしたから、容易に窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００８７】
実施例８．
図１５は本発明の第８の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図であり、図において、図５と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、２１は窓構造である。
【００８８】
上記第５の実施例においては、レーザ端面形成のためのへき開を、活性層が存在する部分において行うようにした。しかし、本実施例８の半導体レーザにおいては、予めリッジの長さをレーザ共振器長に合わせた所定の長さにしておき、レーザ端面形成のためのへき開，あるいは端面形成のためのドライエッチングを、活性層のストライプ長方向の端部から該方向に所定の距離を隔てた，活性層を含まない領域において行うようにしたものである。
【００８９】
このようにしてへき開を行うと、そのレーザ共振器長方向の断面は、図１５に示すように、半導体レーザの活性層５の共振器長方向の端面がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われており、さらに、半導体レーザの共振器端面近傍がブロック層１０により覆われた形状となる。このとき、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６及びＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層からなるブロック層１０は活性層５であるＧａＩｎＰよりも禁制帯幅が大きいため、共振器端面近傍部が窓構造２１、即ち、端面領域でレーザ光を吸収しにくくした構造となる。これにより高出力動作時においても端面破壊の生じにくい半導体レーザを得ることができる。
【００９０】
このように、本実施例８においては、上記実施例５と同様の効果を奏するとともに、活性層５を含まない領域でへき開を行うようにしたから、容易に窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００９１】
実施例９．
図１２は本発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を示す（００１）面と平行な面による断面工程図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示しており、７０はリッジである。
また、図１３は本発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図であり、図１２と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
図１６は本発明の第９の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図であり、図において、図１２と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、２２は窓構造である。
【００９２】
上記第１の実施例においては、基板上の絶縁膜に〔０１１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたが、本実施例９は基板上の絶縁膜に〔００１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、該開口部にダブルヘテロ構造からなるリッジを選択成長させるようにしたものである。
次に、本実施例９の半導体レーザの製造方法を図１２，図１３を用いて説明する。まず、図１２ (a ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板１の（１００）面上にＳｉＮまたはＳｉＯ等の絶縁膜を成膜し、写真製版により〔００１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を設け、選択マスク２を形成する。（図１２ (b), 図１３ (a)) 。
次に、図１２ (c) に示すように、選択マスク２を用いて、有機金属気相成長法により、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８を順次選択成長させる。
このとき、図１３ (b) に示すように、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３，ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４，ＧａＩｎＰ活性層５，ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６，バンド不連続緩和層７，及びｐ−ＧａＡｓキャップ層８が、順に下層の表面を覆うように結晶成長して、直方体形状のストライプ状のリッジ７０が形成される。なお、（１００）面の平面上への成長に比べ、（０１０）面等の平面上への結晶成長は、非常に遅い速度で成長する。従って、リッジ７０を構成する各層のリッジストライプ幅方向の厚さは、（１００）面と垂直な方向の厚さに対して非常に薄くなる。この時の断面構造は図１２ (c) のようになり、活性層５のリッジストライプ幅方向の両端はクラッド層６等により覆われ、活性層５全体がリッジ７０中にリッジストライプに沿って埋め込まれるように配置される。
その後、上記実施例１と同様に、絶縁膜２を除去し、リッジ７０の上部に絶縁マスク９を形成し、これをマスクとして、上記リッジ７０を埋め込むように電流ブロック層１０を成長させ（図１２ (d), 図１３ (c)) 、絶縁マスク９を除去した後、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１を成長し、基板１の裏面側にｎ型電極１２を、また、コンタクト層１１表面にｐ型電極１３を形成する（図１２ (e), 図１３ (d)) 。 本実施例９の半導体レーザにおいては、予めリッジの長さをレーザ共振器長に合わせた所定の長さにしておき、レーザ端面形成のためのドライエッチングを、活性層のストライプ長方向の端部から、該方向に所定の距離を隔てた，活性層を含まない領域において行う。
【００９３】
このようにしてレーザ端面形成を行うと、そのレーザ共振器長方向の断面は、図１６に示すように、半導体レーザの活性層５の共振器長方向の端部がｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われており、さらに、半導体レーザの共振器端面近傍がブロック層１０により覆われた形状となる。このとき、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６及びＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層からなるブロック層１０は活性層５であるＧａＩｎＰよりも禁制帯幅が大きいため、共振器端面近傍部が窓構造２２、即ち、端面領域でレーザ光を吸収しにくくした構造となる。これにより高出力動作時においても、端面破壊の生じにくい半導体レーザを得ることができる。
本実施例９の半導体レーザにおいても、上述したように、ｎ型クラッド層４のリッジストライプ幅方向の側面には、活性層５は非常に薄い厚さでしか積層されないため、リッジ７０の側面領域に形成された活性層５においては、ほとんどレーザ光は発生しない。なお、リッジ７０の側面に形成される活性層５をできるだけ薄くしたい場合は、上記実施例１と同様にマイグレーションしやすい条件で活性層を成長させるようにすればよい。また、クラッド層４の側面に形成される活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６の厚さは充分に薄く、抵抗は充分に高くなるため、リッジ７０のｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４の側面近傍を通過しようとする無効電流は、この高抵抗な活性層５及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６によりブロックされる。なお、上記実施例４において説明したように、適切なｐ／ｎ比を選択したｐ型ドーパントとｎ型ドーパントをｐ型クラッド層６成長時に供給することにより、より確実にリッジ７０の側面を高抵抗にするようにしてもよい。
【００９４】
このように、本実施例９においては、基板１上に、〔００１〕方向に伸びるストライプ状の開口部を有する絶縁膜からなる選択マスクを用いて、クラッド層４，活性層５，およびクラッド層６を選択成長させて〔００１〕方向に伸びるストライプ状のリッジ７０を形成するようにしたから、上記実施例１と同様に、エッチングを行うことなく、加工精度の高いリッジを容易に形成することができ、かつ横方向への電流の広がりを抑制した、低しきい値で、高出力な半導体レーザを提供することができるとともに、活性層５を含まない領域でレーザ端面形成を行うようにしたから、容易に窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを得ることができる。
【００９５】
なお、上記実施例９においては絶縁膜上の開口部のストライプ方向を〔００１〕とした場合について説明したが、ストライプ方向を〔０１０〕方向としても、リッジは直方体形状に選択成長されるから、本発明はストライプ方向を〔０１０〕方向とした場合についても適用でき、上記実施例９と同様の効果を奏する。
なお、上記第７〜第９の実施例においては、ブロック層としてＡｌＧａＩｎＰ高抵抗層を用いた場合について説明したが、ブロック層として、上記活性層よりも禁制帯幅が大きく、ブロック層として使用可能な性質を備えた、その他の材料を用いるようにしてもよく、上記第７〜第９の実施例と同様の効果を奏する。
【００９６】
実施例１０．
図１７は本発明の第１０の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す斜視図（図１７（ａ），（ｂ）），及び図１７（ｂ） のＩ−Ｉ線による断面図（図１７（ｃ））であり、図において、図１２と同一符号は同一又は相当する部分を示している。
【００９７】
上記実施例９においては、リッジの共振器長方向の端面をブロック層で埋め込むようにして窓構造を備えた半導体レーザを形成したが、本実施例１０の半導体レーザは、図１７に示すように、予め、ストライプ長が共振器の長さと同じとなるようにリッジ７０を形成しておき、電流ブロック層１０を形成する際に、図１７（ａ） に示すように、選択マスク９をマスクとしてリッジ７０の側面のみをブロック層１０で埋め込み、リッジ７０のストライプ長方向の端面をブロック層１０で埋め込まないようにし、その後、図１７（ｂ） に示すように絶縁マスク９を除去し、コンタクト層１１，ｎ側電極１２，ｐ側電極１３を形成して半導体レーザを形成するようにしたものである。
【００９８】
このようにして形成された半導体レーザにおいては、上述したように、〔００１〕方向，あるいは〔０１０〕方向に伸びるように選択成長により形成されたリッジ７０の端面が共振器長方向に対して垂直であるため、この端面をレーザ端面として使用できる。従って、本実施例においては、へき開を行うことなくレーザ端面形成が可能となる。また、図１７（ｃ） に示すように活性層５の共振器長方向の端面が活性層５よりも禁制帯幅の大きいｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６で覆われているため、この部分が窓構造として機能する。
【００９９】
このように本実施例によれば、へき開を行うことなく、窓構造を備えた半導体レーザを容易に提供することができる。
【０１００】
なお、上記各実施例においては、活性層としてＧａＩｎＰを用いた場合について説明したが、他の材料を用いるようにしてもよい。他の活性層の材料としてはＡｌｘＧａ１−ｘ ＩｎＰ（０≦ｘ≦１）が好ましい。
【０１０１】
また、上記実施例においては単層からなる活性層を用いた場合について説明したが、活性層の構造は、多重量子井戸（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：ＭＱＷ） 構造や，二重量子井戸（Ｄｏｕｂｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ： ＤＱＷ）構造や，単量子井戸（Ｓｉｎｇｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ： ＳＱＷ）構造であってもよい。また活性層近傍が分離閉じ込めヘテロ（Ｓｅｐａｒａｔｅ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＳＣＨ） 構造や、活性層と多重量子障壁（Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｂａｒｒｉｅｒ：ＭＱＢ）構造とを組み合わせた構造であってもよい。さらに、上記量子井戸構造の活性層やＭＱＢ構造等の超格子構造に歪みを加えるようにしてもよい。このような場合においても上記第１の実施例と同様の効果を奏する。
【０１０２】
また、上記各実施例においては、半導体レーザの材料として、可視光レーザであるＡｌＧａＩｎＰ系の材料で、ｎ−ＧａＡｓ基板を用いた場合について説明したが、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料以外の、短波系のＡｌＧａＡｓ系や長波系のＩｎＰ系の材料についても適用でき、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【０１０３】
さらに、本発明は上記各実施例と反対の導電型を有する半導体レーザについても適用できるものであり、上記各実施例と同様の効果を奏する。この時、上記実施例２において示したように、リッジ上部のブロック層に不純物を拡散させてリッジとのコンタクトを取る必要がある場合には、コンタクト層には、ｎ−ＧａＡｓ、又は、ｎ−Ｇｅを用い、Ｚｎの代わりにＳｅ，Ｓｉ等のｎ型ドーパントを用いるようにすればよい。
【０１０４】
なお、上記各実施例においては、半導体基板の表面が（１００）面であり、リッジストライプ方向が〔０１１〕方向，〔０／１１〕方向，〔００１〕方向及び〔０１０〕方向である場合について説明したが、本発明は基板表面が（１００）面と等価の面，即ち｛１００｝であり、リッジストライプ方向が〈０１１〉方向，〈０／１１〉方向，〈００１〉方向及び〈０１０〉方向である場合においても適用できるものであり、このような場合においても、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【０１０５】
また、上記各実施例においては、基板のリッジストライプ形成面として、｛１００｝面を用いた場合について説明したが、本発明は基板のリッジストライプ形成面が｛１００｝面に対して傾いている場合においても適用できるものであり、このような場合においては、リッジストライプの形状は傾斜角度に応じて変化するが、上記各実施例と同様の効果を奏する。
【０１０６】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１０７】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１０８】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１０９】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１１０】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１１１】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成し、上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うようにしたから、リッジの加工精度を向上させ、共振器幅方向への電流の広がりを抑制して、しきい値が低く、高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。また、リッジ側面の第１導電型クラッド層近傍領域をより高抵抗とすることができ、確実に無効電流を低減させることができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【０１１２】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成し、上記半導体レーザのレーザ端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において形成するようにしたから、窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。
【０１１３】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法において、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面としたから、窓構造を備えた高出力動作が可能な半導体レーザを容易に提供できる効果がある。
【０１１４】
また、この発明に係る半導体レーザの製造方法によれば、上記半導体レーザの製造方法において、上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、上記リッジの選択成長を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うようにしたから、第１導電型クラッド層の側面への活性層の形成を防ぐことができ、半導体レーザの特性を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図である。
【図３】この発明の第１の実施例による（１１１）面への活性層の成長速度の成長条件依存性を示す断面図である。
【図４】この発明の第１の実施例によるリッジ形成時のｐ／ｎ同時ドーピングを説明するための断面模式図である。
【図５】この発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す断面図である。
【図６】この発明の第５の実施例による半導体レーザの製造方法を示す斜視図である。
【図７】この発明の第１の実施例の変形例による多層構造の電流ブロック層を備えた半導体レーザの構造を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第１の実施例の変形例による電流ブロック層に絶縁膜を用いた半導体レーザの構造を説明するための断面図である。
【図９】この発明の第２の実施例による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施例の変形例による半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図１１】この発明の第３の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す断面図である。
【図１２】この発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】この発明の第９の実施例による半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。
【図１４】この発明の第７の実施例による半導体レーザの構造を示す共振器長方向の断面図である。
【図１５】この発明の第８の実施例による半導体レーザの構造を示す共振器長方向の断面図である。
【図１６】この発明の第９の実施例による半導体レーザの構造を示す共振器長方向の断面図である。
【図１７】この発明の第１０の実施例による半導体レーザの製造方法の主要工程を示す斜視図（図１７(a),(b))，及び構造を示す共振器長方向の断面図（図１７(c))である。
【図１８】従来の半導体レーザの製造方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ｎ−ＧａＡｓ基板、２ 第１の選択マスク、３ ｎ−ＧａＡｓバッファ層、４ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５，５ａ ＧａＩｎＰ活性層、６ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、６ａ，６ｂ 第１，第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、７ ｐ−ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層、９ 第２の選択マスク，９ａ 選択マスク、１０ 高抵抗電流ブロック層、１０ａ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、１１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１２ ｎ側電極、１３，４２ ｐ側電極、１４ 高抵抗層、１５ ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、１６ ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ多層構造、２０，２１，２２ 窓構造部、 ４１ 絶縁膜、５０，６０，７０ リッジ、５１ アンドープＧａＡｓブロック層、５２ Ｚｎ拡散領域、６１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、７１ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層。
Claims (9)
- 材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、
第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成する工程と、
該選択マスクをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成する工程とを備え、
上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、
上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、
第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０／１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成する工程と、
該選択マスクをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成する工程とを備え、
上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、
上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、
第１導電型基板の｛１００｝面上に〈００１〉方向又は〈０１０〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成する工程と、
該選択マスクをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成する工程とを備え、
上記第２導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、
上記第２導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、リッジ側面に形成される該第２導電型クラッド層が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、
第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成する工程と、
該選択マスクをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が順メサ形状であり、ストライプ長方向の断面が左右対称な六角形形状であるリッジストライプを形成する工程とを備え、
上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、
上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパント を、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、
第１導電型基板の｛１００｝面上に〈０／１１〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成する工程と、
該選択マスクをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われており、ストライプ幅方向の断面が左右対称な六角形形状であり、ストライプ長方向の断面が等脚台形形状であるリッジストライプを形成する工程とを備え、
上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、
上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 材料系がＡｌＧａＩｎＰ系、ＡｌＧａＡｓ系、またはＩｎＰ系である半導体レーザの製造方法であって、
第１導電型基板の｛１００｝面上に〈００１〉方向又は〈０１０〉方向に伸びるストライプ状の開口部を有する選択マスクを形成する工程と、
該選択マスクをマスクとして上記基板の｛１００｝面上に第１導電型クラッド層，活性層，第２導電型クラッド層を含むダブルヘテロ構造を選択成長させ、上記第２導電型クラッド層により上記活性層及び第１導電型クラッド層の表面が覆われている直方体形状のリッジストライプを形成する工程とを備え、
上記第１導電型クラッド層はｐ型クラッド層であり、
上記第１導電型クラッド層を選択成長させる工程は、ｐ型ドーパントとｎ型ドーパントを、該第１導電型クラッド層のリッジ側面領域が高抵抗になるよう所定の比率で混合したガスを供給した雰囲気下で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法において、
上記リッジストライプを形成した後、上記選択マスクを除去し、上記リッジ周囲の上記基板の｛１００｝面上に上記活性層よりも禁制帯幅が大きい材料からなる電流ブロック層を、少なくとも上記リッジの高さに達する高さまで埋め込み形成する工程と、
上記半導体レーザの共振器端面を、上記リッジストライプの活性層を有さない領域において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の製造方法。 - 請求項３または６のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法において、
上記リッジストライプを形成した後、上記リッジの端面を上記半導体レーザの共振器端面とすることを特徴とする半導体レーザの製造方法。 - 請求項１ないし６のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法において、
上記活性層を構成する材料として、上記リッジを構成する他の材料よりもマイグレーションしやすい材料を用い、
上記リッジを選択成長させる工程を、上記リッジを構成する材料がマイグレーションしやすい条件で行うことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
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