JP3734849B2 - 半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3734849B2 JP3734849B2 JP10956795A JP10956795A JP3734849B2 JP 3734849 B2 JP3734849 B2 JP 3734849B2 JP 10956795 A JP10956795 A JP 10956795A JP 10956795 A JP10956795 A JP 10956795A JP 3734849 B2 JP3734849 B2 JP 3734849B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- etching
- crystal growth
- plane
- lattice plane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/164—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions comprising semiconductor material with a wider bandgap than the active layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/16—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface
- H01S5/162—Window-type lasers, i.e. with a region of non-absorbing material between the active region and the reflecting surface with window regions made by diffusion or disordening of the active layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
- H01S5/0201—Separation of the wafer into individual elements, e.g. by dicing, cleaving, etching or directly during growth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/32—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures
- H01S5/323—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
- H01S5/32325—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm red laser based on InGaP
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
- H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
- H01S5/4031—Edge-emitting structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高出力を有する半導体レーザ装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、結晶成長法、特に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が確立され、多種多様の混晶化合物結晶が制御性よく得られるようになってきた。これにともない、半導体レーザ装置においても急速な進歩をとげ、特にＡｌＧａＩｎＰ系結晶を用いた可視光半導体レーザ装置において６８０ｎｍ及び６７０ｎｍ帯で、すでに実用化が行われ、現在さらなる短波長化と高出力化が最大の課題となっている。この内、高出力化に関しては、レーザ光が出力される窓における端面破壊光出力レベル（ＣＯＤレベル）が２ＭＷ／ｃｍ2以下と低いことがボトルネックで、これを克服するための手段が種々報告れている。
【０００３】
例えば、１９９１年 電子通信学会 春季全国大会 ＧＣ―３、あるいはＪａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９０，ｐｐＬ１６６６〜Ｌ１６６８等においては、レーザ光が出力される窓端面近傍にＺｎ（亜鉛）拡散を行い、このＺｎ拡散をした窓層のみを高エネルギー化することによって窓構造を形成する手段が報告されている。
【０００４】
図６及び図７は、Ｚｎ拡散をした窓層を具備する窓構造の半導体レーザ装置の斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）、図８（ａ）〜（ｄ）は、その製造方法を説明する斜視図である。以下、図６、図７及び図８に従ってその構成及び製造方法を説明する。
【０００５】
図６はＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ装置を示すもので、１はｎ―ＧａＡｓからなる基板、２はｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層、３はｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層、４はｉ―ＧａＡｓからなる活性層、５はｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層、６はｎ―ＧａＡｓからなるブロック層、７はｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層、８はｐ電極、９はｎ電極、１３はレーザ光が出力される前面（窓面を含む面）、１４は後面、１５はＺｎを拡散した窓層である。
【０００６】
また、図７はＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置を示すもので、図６と同一符号は同一部分または相当部分を示し、説明は省略する。図において、１０はｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層，１１はｉ―ＧａＩｎＰからなる活性層、１２はｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層である。
【０００７】
図６及び図７に示した半導体レーザ装置の製造には、図８（ａ）に示すように、格子面（１，０，０）を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）１を使用する。まず、図８（ｂ）に示すように、基板１上に順次、ＭＯＣＶＤ法を使用してｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層２、ｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層３、ｉ―ＧａＡｓからなる活性層４、ｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層５を積層した後、上クラッド層５を部分的にエッチングで除去して溝を形成し、上記溝部分をｎ―ＧａＡｓからなるブロック層６で埋め込み、さらに、ＭＯＣＶＤ法を使用してｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層７を積層して、複数のレーザ素子１６を形成する。
【０００８】
次に、図８（ｃ）に示すように、窓構造形成部にＺｎを拡散してＺｎ拡散層１７を形成した後、図８R>８（ｄ）に示すように、へき開線１８でへき開して複数のレーザ素子１６に分離する。さらに、個々のレーザ素子１６にｎ電極及びｐ電極を形成して、図６に示した半導体レーザ装置が製造される。
【０００９】
図７に示した半導体レーザ装置は、図８（ａ）及び（ｂ）と同様にＭＯＣＶＤ法を使用してｎ―ＧａＡｓからなるバファ層２を積層した後、ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層，ｉ―ＧａＩｎＰからなる活性層、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層を順次積層した後、図８（ｃ）及び（ｄ）の製造工程を経て製造することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の半導体レーザ装置は、窓層１５をＺｎの拡散で形成するので、濃度勾配あるいは厚さのバラツキなどのために窓層１５の制御性が悪く、かつＺｎ拡散層１７内でへき開するので、へき開面の形状制御性が悪く、良好な窓構造が得られないという問題があった。
【００１１】
また、図８（ｂ）に示したレーザ素子１６形成の後、へき開して個々のレーザ素子１６に分離して、この後、Ｚｎ拡散層を形成する方法も考えられるが、Ｚｎ拡散工程が極めて困難になるとともに、やはり濃度勾配あるいは厚さのバラツキなどのため窓層１５の制御性が悪く、良好な窓構造が得られないという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記のような問題を解決するもので、簡便で制御性のよい窓構造がウエハ状態で得られる半導体レーザ装置及びその製造方法の提供を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状態のＧａＡｓ基板上に結晶成長層を結晶成長する工程、上記結晶成長層上に、この結晶成長層の格子面｛１，１，１｝と平行な方向にストライプ状に伸びる複数の第１のエッチング保護膜を所定の間隙をもって形成する工程、上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ａ面に対して自己停止機構を有する第１のエッチング液で上記間隙に露出する結晶成長層をエッチングして上記｛１，１，１｝Ａ面を露呈する工程、上記格子面｛２，１，１｝と垂直方向に露呈した上記｛１，１，１｝Ａ面にエッチング保護膜を形成する工程、エッチング速度が上記結晶成長層の格子面に依存しない第２のエッチング液でエッチングした後、上記第１のエッチング液でエッチングして上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ｂ面を露呈する工程、上記｛１，１，１｝Ａ面または／および｛１，１，１｝Ｂ面に窓層を結晶成長する工程を具備した半導体レーザ装置の製造方法である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状態のＧａＡｓ基板上に結晶成長層を結晶成長する工程、上記結晶成長層上に、この結晶成長層の格子面｛１，１，１｝と平行な方向及び垂直な方向に辺を有する矩形状の複数の第１のエッチング保護膜を所定の間隙で形成する工程、上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ａ面に対して自己停止機構を有する第１のエッチング液で上記間隙に露出する結晶成長層をエッチングして上記｛１，１，１｝Ａ面を露呈する工程、上記格子面｛２，１，１｝と垂直方向に露呈した上記｛１，１，１｝Ａ面にエッチング保護膜を形成する工程、エッチング速度が上記結晶成長層の格子面に依存しない第２のエッチング液でエッチングした後、上記第１のエッチング液でエッチングして上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ｂ面を露呈する工程、上記｛１，１，１｝Ａ面または／および｛１，１，１｝Ｂ面に窓層を結晶成長する工程を具備した半導体レーザ装置の製造方法である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法において、結晶成長層が、ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と、上記ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層及びｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層に挟まれたＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層とを有するものである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法において、結晶成長層が、ｎ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層と、ｐ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層と、上記ｎ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層及びｐ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層に挟まれたＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層とを有するものである。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項３または４記載の半導体レーザ装置の製造方法において、窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなるものである。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法において、第１のエッチング液はＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ2Ｏ2との混合液、第２のエッチング液はＢｒとＣＨ3ＯＨとの混合液であるものである。
【００１９】
【作用】
請求項１に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有する半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有するマルチビーム型の半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成することができる。
【００２１】
請求項３に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤色レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤外レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００２３】
請求項５に係る発明によれば、窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなるので、厚さ及び組成の制御が容易になり、窓構造の制御性がよい半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、第１のエッチング液であるＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ2Ｏ2との混合液の格子面｛１，１，１｝に対する自己停止機構と、格子面によるエッチング速度依存性がない第２のエッチング液であるＢｒとＣＨ3ＯＨとの混合液との組合せによって、格子面｛２，１，１｝と垂直な格子面｛１，１，１｝を制御性よく形成することができる。
【００２５】
【実施例】
実施例１．
図１は、本発明の一実施例になる半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＡ―Ａ断面図（ｂ）である。図において、２６は格子面（２，１，１）基板（ｎ―ＧａＡｓ）、２はｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層、１０はｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層，１１はＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層、１２はｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層、６はｎ―ＧａＡｓからなるブロック層、７はｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層、８はｐ電極、９はｎ電極、１３はレーザ光が出力される前面（窓面を含む面）、１４は後面、１９はＺｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなる窓層、２０は基板及び結晶成長層の上面、２１は基板の下面で、前面（窓層を含む面）１３及び後面１４の格子面はそれぞれ（１，−１，−１）及び（−１，１，１）、上面２０の格子面は（２，１，１）、下面２１の格子面は（−２，−１，−１）である。
【００２６】
図１に示した半導体レーザ装置の製造方法を、図２の製造工程を示す斜視図（ａ）〜（ｃ）及びＢ―Ｂ断面図（ｄ）〜（ｋ）に従って説明する。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、格子面（２，１，１）を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）２６を使用し、図２（ｂ）に示すように、基板２６上にＭＯＣＶＤ法を使用した第１回目の結晶成長で、順次、ｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層２、ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層１０、活性層１１、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層１２を結晶成長した後、上クラッド層１２を部分的にエッチングで除去し格子方向＜１，１，１＞のメサエッチングを施して溝を形成し、第２回目の結晶成長で上記溝をｎ―ＧａＡｓからなるブロック層６で埋め込み、さらにｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層７を積層して結晶成長層を形成し、基板２６上に複数のレーザ素子１６を形成する。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、コンタクト層７上に、Ｓｉ3Ｎ4からなる複数のエッチング保護膜２２を所定の間隔で格子方向＜０，１，１＞方向に伸びたストライプ状に成膜する。
【００２９】
次に、図２（ｄ）に示すように、エッチング保護膜２２の間の露出部にある結晶成長層を基板２６に達する深さまでウエットエッチングする。エッチング液として、例えば、Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏの混合液を使用する。エッチング速度は格子面（１，−１，−１）及び（１，１，１）のいわゆる｛１，１，１｝Ａ面のエッチング速度が極めて遅いため、いわゆる自己停止機構によって、｛１，１，１｝Ａ面が露呈することになる。格子面（２，１，１）と（１，−１，−１）とのなす角度は、（１）式に示すようにその内積が０であるので、９０°であることがわかる。すなわち、窓面になる格子面（１，−１，−１）は極めて平滑で格子面（２，１，１）と垂直な面に形成することができる。
【００３０】
【数１】
【００３１】
次に、図２（ｅ）に示すように、格子面（１，−１，−１）の全面から（１，１，１）のほぼ中間部に到る面に、再度エッチング保護膜２２を成膜する。
【００３２】
次に、図２（ｆ）に示すように、エッチング保護膜２２間の露呈部をウエットエッチングする。この時、２段階のエッチングを行う。まず、第１段階として、エッチング速度が格子面によって影響されず一定のエッチング速度でエッチングできるＢｒ＋ＣＨ3ＯＨ混合液を使用して格子面（１，１，１）をエッチングし、次に、第２段階として、図２（ｄ）と同様、Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏの混合液を使用してエッチングを行う。第２段階のエッチングで、いわゆる自己停止機構によって、エッチング速度が極めて遅い（−１，１，１）面のいわゆる｛１，１，１｝Ｂ面が得られる。得られた格子面（−１，１，１）も、格子面（２，１，１）に垂直で平滑な面になる。
【００３３】
次に、エッチング保護膜２２を剥離した後、図２（ｇ）に示すように、全面にＺｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓからなる窓層１９を気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によって成膜し、その後図２（ｈ）に示すように、Ｓｉ3Ｎ4からなる電極形成保護膜２３を成膜し、さらに、図２（ｉ）に示すように、電極形成保護膜２３の開口部にある窓層１９を選択エッチングする。レーザ光出射面は｛１，１，１｝Ａ面及びＢ面のいずれとしてもよいので、窓層１９は｛１，１，１｝Ａ面あるいはＢ面のいずれかの面のみに成膜してもよい。
【００３４】
ここでは、窓層１９を、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓの気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によって成膜するので、厚さ及び組成の制御が容易になり、窓構造の制御性がきわめてよくなる。
【００３５】
さらに、図２（ｊ）に示すように、上面の全面にｐ型電極８、基板２６の下面にｎ型電極９を形成した後、リフトオフ法によって図２（ｋ）に示すように、ｐ型電極８の不要部分と電極形成保護膜２３を除去し、＜０，１，１＞方向のへき開線２４及びレーザ素子１６間で＜１，１，１＞方向にへき開して個々の半導体レーザ装置を製造することができる。
【００３６】
以上のように、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）２６を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に成膜によって窓層１９を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有する半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ上に形成できる。
【００３７】
実施例２．
実施例１はＡｌＧａＩｎＰを使用した半導体レーザ装置で赤色レーザを発生するものであるが、本発明は種々の材料を適用できるものである。
【００３８】
図３は本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置の斜視図（ａ）及びＣ―Ｃ断面図（ｂ）で、ＡｌＧａＡｓを使用し、赤外レーザを発生するものである。図において、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示し、説明は省略する。３はｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層，４はＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層、５はｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層である。
【００３９】
図３に示した半導体レーザ装置は、実施例１と同様の製造法を適用することができる。図２（ｂ）に示したｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層１０、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層１１、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層１２の結晶成長に代えて、それぞれｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層３、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層４、ｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層５を結晶成長し、その後、実施例１と同一の製造工程を経て、製造することができるもので、実施例１と同様の効果が得られる。
【００４０】
実施例３．
図４は、本発明の他の実施例を示す斜視図で、マルチビーム型の半導体レーザ装置である。図に示すように、レーザ素子１６を格子面（２，１，１）基板（ｎ―ＧａＡｓ）２６上に複数個備え、各レーザ素子の前面１３の格子面は｛１，１，１｝Ａ面またはＢ面、上面の格子面は｛２，１，１｝としたものである。
【００４１】
図４に示したマルチビーム型の半導体レーザ装置は、図２（ｃ）に示したストライプ状のエッチング保護膜２２を、図５に示すように、矩形状のエッチング保護膜として、その後の製造工程は、図２（ｄ）〜（ｊ）と同一の工程を採用し、最終のへき開を図５に示したへき開線２４で行うことによって、製造することができる。
【００４２】
なお、実施例１〜３において、自己停止機構を有するエッチング液は、Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏの混合液の他、酒石酸＋Ｈ2Ｏ2の混合液など｛１，１，１｝Ａ面及びＢ面におけるエッチング速度が遅いものであればよい。
【００４３】
また、本発明はｎ―ＧａＡｓ基板に限らず、ｐ―ＧａＡｓ基板を使用した半導体レーザ装置にも適用できる。さらに、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰの他、種々の材料を適用し得るものである。
【００４４】
また、レーザ光が出力される窓面は｛１，１，１｝Ａ面及び｛１，１，１｝Ｂ面のいずれを適用してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチンにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有する半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成できる。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有するマルチビーム型の半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成することができる。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤色レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００４８】
請求項４に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤外レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００４９】
請求項５に係る発明によれば、窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなるので、厚さ及び組成の制御が容易になり、窓構造の制御性がよい半導体レーザ装置を得ることができる。
【００５０】
請求項６に係る発明によれば、第１のエッチング液であるＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ2Ｏ2との混合液の格子面｛１，１，１｝に対する自己停止機構と、格子面によるエッチング速度依存性がない第２のエッチング液であるＢｒとＣＨ3ＯＨとの混合液との組合せによって、格子面｛２，１，１｝と垂直な格子面｛１，１，１｝を制御性よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例になる半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＡ―Ａ断面図（ｂ）である。
【図２】 本発明の一実施例になる半導体レーザ装置の製造方法を示す斜視図（ａ）〜（ｃ）及びＢ―Ｂ断面図（ｄ）〜（ｋ）である。
【図３】 本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＣ―Ｃ断面図（ｂ）である。
【図４】 本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置の斜視図である。
【図５】 本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置の製造方法を説明する平面図である。
【図６】 従来の半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＡ―Ａ断面図である。
【図７】 従来の半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＢ―Ｂ断面図である。
【図８】 従来の半導体レーザ装置の製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板（ｎ―ＧａＡｓ）、２ バッファ層（ｎ―ＧａＡｓ）、３ 下クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＡｓ）、４ 活性層（ｉ―ＧａＡｓ）、５ 上クラッド層（ｐ―ＡｌＧａＡｓ）、６ブロック層（ｎ―ＧａＡｓ）、７ コンタクト層（ｐ―ＧａＡｓ）、８ ｐ電極、９ ｎ電極、１０ 下クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＩｎＰ）、１１ 活性層（ｉ―ＧａＩｎＰ）、１２ 上クラッド層（ｐ―ＡｌＧａＩｎＰ）、１３ 前面、１４ 後面、１５ 窓層（Ｚｎ拡散層）、１６ レーザ素子、１７ Ｚｎ拡散層、１８及び２４ へき開線、１９ 窓層（ｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰ）、２０ 上面、２１ 下面、２２及び２５ エッチング保護膜、２３電極形成保護膜、２６ 格子面（２，１，１）基板（ｎ―ＧａＡｓ）
【産業上の利用分野】
本発明は、高出力を有する半導体レーザ装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、結晶成長法、特に有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）が確立され、多種多様の混晶化合物結晶が制御性よく得られるようになってきた。これにともない、半導体レーザ装置においても急速な進歩をとげ、特にＡｌＧａＩｎＰ系結晶を用いた可視光半導体レーザ装置において６８０ｎｍ及び６７０ｎｍ帯で、すでに実用化が行われ、現在さらなる短波長化と高出力化が最大の課題となっている。この内、高出力化に関しては、レーザ光が出力される窓における端面破壊光出力レベル（ＣＯＤレベル）が２ＭＷ／ｃｍ2以下と低いことがボトルネックで、これを克服するための手段が種々報告れている。
【０００３】
例えば、１９９１年 電子通信学会 春季全国大会 ＧＣ―３、あるいはＪａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．９ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ，１９９０，ｐｐＬ１６６６〜Ｌ１６６８等においては、レーザ光が出力される窓端面近傍にＺｎ（亜鉛）拡散を行い、このＺｎ拡散をした窓層のみを高エネルギー化することによって窓構造を形成する手段が報告されている。
【０００４】
図６及び図７は、Ｚｎ拡散をした窓層を具備する窓構造の半導体レーザ装置の斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）、図８（ａ）〜（ｄ）は、その製造方法を説明する斜視図である。以下、図６、図７及び図８に従ってその構成及び製造方法を説明する。
【０００５】
図６はＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ装置を示すもので、１はｎ―ＧａＡｓからなる基板、２はｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層、３はｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層、４はｉ―ＧａＡｓからなる活性層、５はｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層、６はｎ―ＧａＡｓからなるブロック層、７はｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層、８はｐ電極、９はｎ電極、１３はレーザ光が出力される前面（窓面を含む面）、１４は後面、１５はＺｎを拡散した窓層である。
【０００６】
また、図７はＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置を示すもので、図６と同一符号は同一部分または相当部分を示し、説明は省略する。図において、１０はｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層，１１はｉ―ＧａＩｎＰからなる活性層、１２はｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層である。
【０００７】
図６及び図７に示した半導体レーザ装置の製造には、図８（ａ）に示すように、格子面（１，０，０）を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）１を使用する。まず、図８（ｂ）に示すように、基板１上に順次、ＭＯＣＶＤ法を使用してｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層２、ｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層３、ｉ―ＧａＡｓからなる活性層４、ｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層５を積層した後、上クラッド層５を部分的にエッチングで除去して溝を形成し、上記溝部分をｎ―ＧａＡｓからなるブロック層６で埋め込み、さらに、ＭＯＣＶＤ法を使用してｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層７を積層して、複数のレーザ素子１６を形成する。
【０００８】
次に、図８（ｃ）に示すように、窓構造形成部にＺｎを拡散してＺｎ拡散層１７を形成した後、図８R>８（ｄ）に示すように、へき開線１８でへき開して複数のレーザ素子１６に分離する。さらに、個々のレーザ素子１６にｎ電極及びｐ電極を形成して、図６に示した半導体レーザ装置が製造される。
【０００９】
図７に示した半導体レーザ装置は、図８（ａ）及び（ｂ）と同様にＭＯＣＶＤ法を使用してｎ―ＧａＡｓからなるバファ層２を積層した後、ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層，ｉ―ＧａＩｎＰからなる活性層、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層を順次積層した後、図８（ｃ）及び（ｄ）の製造工程を経て製造することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来の半導体レーザ装置は、窓層１５をＺｎの拡散で形成するので、濃度勾配あるいは厚さのバラツキなどのために窓層１５の制御性が悪く、かつＺｎ拡散層１７内でへき開するので、へき開面の形状制御性が悪く、良好な窓構造が得られないという問題があった。
【００１１】
また、図８（ｂ）に示したレーザ素子１６形成の後、へき開して個々のレーザ素子１６に分離して、この後、Ｚｎ拡散層を形成する方法も考えられるが、Ｚｎ拡散工程が極めて困難になるとともに、やはり濃度勾配あるいは厚さのバラツキなどのため窓層１５の制御性が悪く、良好な窓構造が得られないという問題がある。
【００１２】
本発明は、上記のような問題を解決するもので、簡便で制御性のよい窓構造がウエハ状態で得られる半導体レーザ装置及びその製造方法の提供を目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状態のＧａＡｓ基板上に結晶成長層を結晶成長する工程、上記結晶成長層上に、この結晶成長層の格子面｛１，１，１｝と平行な方向にストライプ状に伸びる複数の第１のエッチング保護膜を所定の間隙をもって形成する工程、上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ａ面に対して自己停止機構を有する第１のエッチング液で上記間隙に露出する結晶成長層をエッチングして上記｛１，１，１｝Ａ面を露呈する工程、上記格子面｛２，１，１｝と垂直方向に露呈した上記｛１，１，１｝Ａ面にエッチング保護膜を形成する工程、エッチング速度が上記結晶成長層の格子面に依存しない第２のエッチング液でエッチングした後、上記第１のエッチング液でエッチングして上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ｂ面を露呈する工程、上記｛１，１，１｝Ａ面または／および｛１，１，１｝Ｂ面に窓層を結晶成長する工程を具備した半導体レーザ装置の製造方法である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状態のＧａＡｓ基板上に結晶成長層を結晶成長する工程、上記結晶成長層上に、この結晶成長層の格子面｛１，１，１｝と平行な方向及び垂直な方向に辺を有する矩形状の複数の第１のエッチング保護膜を所定の間隙で形成する工程、上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ａ面に対して自己停止機構を有する第１のエッチング液で上記間隙に露出する結晶成長層をエッチングして上記｛１，１，１｝Ａ面を露呈する工程、上記格子面｛２，１，１｝と垂直方向に露呈した上記｛１，１，１｝Ａ面にエッチング保護膜を形成する工程、エッチング速度が上記結晶成長層の格子面に依存しない第２のエッチング液でエッチングした後、上記第１のエッチング液でエッチングして上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ｂ面を露呈する工程、上記｛１，１，１｝Ａ面または／および｛１，１，１｝Ｂ面に窓層を結晶成長する工程を具備した半導体レーザ装置の製造方法である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法において、結晶成長層が、ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と、上記ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層及びｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層に挟まれたＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層とを有するものである。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法において、結晶成長層が、ｎ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層と、ｐ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層と、上記ｎ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層及びｐ―ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層に挟まれたＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層とを有するものである。
【００１７】
請求項５に係る発明は、請求項３または４記載の半導体レーザ装置の製造方法において、窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなるものである。
【００１８】
請求項６に係る発明は、請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法において、第１のエッチング液はＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ2Ｏ2との混合液、第２のエッチング液はＢｒとＣＨ3ＯＨとの混合液であるものである。
【００１９】
【作用】
請求項１に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有する半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成することができる。
【００２０】
請求項２に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有するマルチビーム型の半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成することができる。
【００２１】
請求項３に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤色レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００２２】
請求項４に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤外レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００２３】
請求項５に係る発明によれば、窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなるので、厚さ及び組成の制御が容易になり、窓構造の制御性がよい半導体レーザ装置を得ることができる。
【００２４】
請求項６に係る発明によれば、第１のエッチング液であるＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ2Ｏ2との混合液の格子面｛１，１，１｝に対する自己停止機構と、格子面によるエッチング速度依存性がない第２のエッチング液であるＢｒとＣＨ3ＯＨとの混合液との組合せによって、格子面｛２，１，１｝と垂直な格子面｛１，１，１｝を制御性よく形成することができる。
【００２５】
【実施例】
実施例１．
図１は、本発明の一実施例になる半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＡ―Ａ断面図（ｂ）である。図において、２６は格子面（２，１，１）基板（ｎ―ＧａＡｓ）、２はｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層、１０はｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層，１１はＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層、１２はｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層、６はｎ―ＧａＡｓからなるブロック層、７はｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層、８はｐ電極、９はｎ電極、１３はレーザ光が出力される前面（窓面を含む面）、１４は後面、１９はＺｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなる窓層、２０は基板及び結晶成長層の上面、２１は基板の下面で、前面（窓層を含む面）１３及び後面１４の格子面はそれぞれ（１，−１，−１）及び（−１，１，１）、上面２０の格子面は（２，１，１）、下面２１の格子面は（−２，−１，−１）である。
【００２６】
図１に示した半導体レーザ装置の製造方法を、図２の製造工程を示す斜視図（ａ）〜（ｃ）及びＢ―Ｂ断面図（ｄ）〜（ｋ）に従って説明する。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、格子面（２，１，１）を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）２６を使用し、図２（ｂ）に示すように、基板２６上にＭＯＣＶＤ法を使用した第１回目の結晶成長で、順次、ｎ―ＧａＡｓからなるバッファ層２、ｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層１０、活性層１１、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層１２を結晶成長した後、上クラッド層１２を部分的にエッチングで除去し格子方向＜１，１，１＞のメサエッチングを施して溝を形成し、第２回目の結晶成長で上記溝をｎ―ＧａＡｓからなるブロック層６で埋め込み、さらにｐ―ＧａＡｓからなるコンタクト層７を積層して結晶成長層を形成し、基板２６上に複数のレーザ素子１６を形成する。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示すように、コンタクト層７上に、Ｓｉ3Ｎ4からなる複数のエッチング保護膜２２を所定の間隔で格子方向＜０，１，１＞方向に伸びたストライプ状に成膜する。
【００２９】
次に、図２（ｄ）に示すように、エッチング保護膜２２の間の露出部にある結晶成長層を基板２６に達する深さまでウエットエッチングする。エッチング液として、例えば、Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏの混合液を使用する。エッチング速度は格子面（１，−１，−１）及び（１，１，１）のいわゆる｛１，１，１｝Ａ面のエッチング速度が極めて遅いため、いわゆる自己停止機構によって、｛１，１，１｝Ａ面が露呈することになる。格子面（２，１，１）と（１，−１，−１）とのなす角度は、（１）式に示すようにその内積が０であるので、９０°であることがわかる。すなわち、窓面になる格子面（１，−１，−１）は極めて平滑で格子面（２，１，１）と垂直な面に形成することができる。
【００３０】
【数１】
次に、図２（ｅ）に示すように、格子面（１，−１，−１）の全面から（１，１，１）のほぼ中間部に到る面に、再度エッチング保護膜２２を成膜する。
【００３２】
次に、図２（ｆ）に示すように、エッチング保護膜２２間の露呈部をウエットエッチングする。この時、２段階のエッチングを行う。まず、第１段階として、エッチング速度が格子面によって影響されず一定のエッチング速度でエッチングできるＢｒ＋ＣＨ3ＯＨ混合液を使用して格子面（１，１，１）をエッチングし、次に、第２段階として、図２（ｄ）と同様、Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏの混合液を使用してエッチングを行う。第２段階のエッチングで、いわゆる自己停止機構によって、エッチング速度が極めて遅い（−１，１，１）面のいわゆる｛１，１，１｝Ｂ面が得られる。得られた格子面（−１，１，１）も、格子面（２，１，１）に垂直で平滑な面になる。
【００３３】
次に、エッチング保護膜２２を剥離した後、図２（ｇ）に示すように、全面にＺｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓからなる窓層１９を気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によって成膜し、その後図２（ｈ）に示すように、Ｓｉ3Ｎ4からなる電極形成保護膜２３を成膜し、さらに、図２（ｉ）に示すように、電極形成保護膜２３の開口部にある窓層１９を選択エッチングする。レーザ光出射面は｛１，１，１｝Ａ面及びＢ面のいずれとしてもよいので、窓層１９は｛１，１，１｝Ａ面あるいはＢ面のいずれかの面のみに成膜してもよい。
【００３４】
ここでは、窓層１９を、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓの気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によって成膜するので、厚さ及び組成の制御が容易になり、窓構造の制御性がきわめてよくなる。
【００３５】
さらに、図２（ｊ）に示すように、上面の全面にｐ型電極８、基板２６の下面にｎ型電極９を形成した後、リフトオフ法によって図２（ｋ）に示すように、ｐ型電極８の不要部分と電極形成保護膜２３を除去し、＜０，１，１＞方向のへき開線２４及びレーザ素子１６間で＜１，１，１＞方向にへき開して個々の半導体レーザ装置を製造することができる。
【００３６】
以上のように、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）２６を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に成膜によって窓層１９を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有する半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ上に形成できる。
【００３７】
実施例２．
実施例１はＡｌＧａＩｎＰを使用した半導体レーザ装置で赤色レーザを発生するものであるが、本発明は種々の材料を適用できるものである。
【００３８】
図３は本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置の斜視図（ａ）及びＣ―Ｃ断面図（ｂ）で、ＡｌＧａＡｓを使用し、赤外レーザを発生するものである。図において、図１と同一符号は同一部分または相当部分を示し、説明は省略する。３はｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層，４はＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層、５はｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層である。
【００３９】
図３に示した半導体レーザ装置は、実施例１と同様の製造法を適用することができる。図２（ｂ）に示したｎ―ＡｌＧａＩｎＰからなる下クラッド層１０、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層１１、ｐ―ＡｌＧａＩｎＰからなる上クラッド層１２の結晶成長に代えて、それぞれｎ―ＡｌＧａＡｓからなる下クラッド層３、ＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層４、ｐ―ＡｌＧａＡｓからなる上クラッド層５を結晶成長し、その後、実施例１と同一の製造工程を経て、製造することができるもので、実施例１と同様の効果が得られる。
【００４０】
実施例３．
図４は、本発明の他の実施例を示す斜視図で、マルチビーム型の半導体レーザ装置である。図に示すように、レーザ素子１６を格子面（２，１，１）基板（ｎ―ＧａＡｓ）２６上に複数個備え、各レーザ素子の前面１３の格子面は｛１，１，１｝Ａ面またはＢ面、上面の格子面は｛２，１，１｝としたものである。
【００４１】
図４に示したマルチビーム型の半導体レーザ装置は、図２（ｃ）に示したストライプ状のエッチング保護膜２２を、図５に示すように、矩形状のエッチング保護膜として、その後の製造工程は、図２（ｄ）〜（ｊ）と同一の工程を採用し、最終のへき開を図５に示したへき開線２４で行うことによって、製造することができる。
【００４２】
なお、実施例１〜３において、自己停止機構を有するエッチング液は、Ｈ2ＳＯ4＋Ｈ2Ｏ2＋Ｈ2Ｏの混合液の他、酒石酸＋Ｈ2Ｏ2の混合液など｛１，１，１｝Ａ面及びＢ面におけるエッチング速度が遅いものであればよい。
【００４３】
また、本発明はｎ―ＧａＡｓ基板に限らず、ｐ―ＧａＡｓ基板を使用した半導体レーザ装置にも適用できる。さらに、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰの他、種々の材料を適用し得るものである。
【００４４】
また、レーザ光が出力される窓面は｛１，１，１｝Ａ面及び｛１，１，１｝Ｂ面のいずれを適用してもよい。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチンにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有する半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成できる。
【００４６】
請求項２に係る発明によれば、格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状の基板（ｎ―ＧａＡｓ）を使用し、格子面｛１，１，１｝を窓面としたので、ウエットエッチングにおける自己停止機構によって、極めて制御性のよい窓面が得られ、この制御性のよい窓面に窓層を形成するので、極めて制御性のよい窓構造を有するマルチビーム型の半導体レーザ装置を簡便に、しかもウエハ状態で形成することができる。
【００４７】
請求項３に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤色レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００４８】
請求項４に係る発明によれば、窓構造の制御性がよい赤外レーザを発生する半導体レーザ装置が得られる。
【００４９】
請求項５に係る発明によれば、窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなるので、厚さ及び組成の制御が容易になり、窓構造の制御性がよい半導体レーザ装置を得ることができる。
【００５０】
請求項６に係る発明によれば、第１のエッチング液であるＨ2ＳＯ4とＨ2Ｏ2とＨ2Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ2Ｏ2との混合液の格子面｛１，１，１｝に対する自己停止機構と、格子面によるエッチング速度依存性がない第２のエッチング液であるＢｒとＣＨ3ＯＨとの混合液との組合せによって、格子面｛２，１，１｝と垂直な格子面｛１，１，１｝を制御性よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例になる半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＡ―Ａ断面図（ｂ）である。
【図２】 本発明の一実施例になる半導体レーザ装置の製造方法を示す斜視図（ａ）〜（ｃ）及びＢ―Ｂ断面図（ｄ）〜（ｋ）である。
【図３】 本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＣ―Ｃ断面図（ｂ）である。
【図４】 本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置の斜視図である。
【図５】 本発明の他の実施例になる半導体レーザ装置の製造方法を説明する平面図である。
【図６】 従来の半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＡ―Ａ断面図である。
【図７】 従来の半導体レーザ装置を示す斜視図（ａ）及びＢ―Ｂ断面図である。
【図８】 従来の半導体レーザ装置の製造方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 基板（ｎ―ＧａＡｓ）、２ バッファ層（ｎ―ＧａＡｓ）、３ 下クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＡｓ）、４ 活性層（ｉ―ＧａＡｓ）、５ 上クラッド層（ｐ―ＡｌＧａＡｓ）、６ブロック層（ｎ―ＧａＡｓ）、７ コンタクト層（ｐ―ＧａＡｓ）、８ ｐ電極、９ ｎ電極、１０ 下クラッド層（ｎ―ＡｌＧａＩｎＰ）、１１ 活性層（ｉ―ＧａＩｎＰ）、１２ 上クラッド層（ｐ―ＡｌＧａＩｎＰ）、１３ 前面、１４ 後面、１５ 窓層（Ｚｎ拡散層）、１６ レーザ素子、１７ Ｚｎ拡散層、１８及び２４ へき開線、１９ 窓層（ｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰ）、２０ 上面、２１ 下面、２２及び２５ エッチング保護膜、２３電極形成保護膜、２６ 格子面（２，１，１）基板（ｎ―ＧａＡｓ）
Claims (6)
- 格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状態のＧａＡｓ基板上に結晶成長層を結晶成長する工程、上記結晶成長層上に、この結晶成長層の格子面｛１，１，１｝と平行な方向にストライプ状に伸びる複数の第１のエッチング保護膜を所定の間隙をもって形成する工程、上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ａ面に対して自己停止機構を有する第１のエッチング液で上記間隙に露出する結晶成長層をエッチングして上記｛１，１，１｝Ａ面を露呈する工程、上記格子面｛２，１，１｝と垂直方向に露呈した上記｛１，１，１｝Ａ面にエッチング保護膜を形成する工程、エッチング速度が上記結晶成長層の格子面に依存しない第２のエッチング液でエッチングした後、上記第１のエッチング液でエッチングして上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ｂ面を露呈する工程、上記｛１，１，１｝Ａ面または／および｛１，１，１｝Ｂ面に窓層を結晶成長する工程を具備したことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
- 格子面｛２，１，１｝を有するウエハ状態のＧａＡｓ基板上に結晶成長層を結晶成長する工程、上記結晶成長層上に、この結晶成長層の格子面｛１，１，１｝と平行な方向及び垂直な方向に辺を有する矩形状の複数の第１のエッチング保護膜を所定の間隙で形成する工程、上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ａ面に対して自己停止機構を有する第１のエッチング液で上記間隙に露出する結晶成長層をエッチングして上記｛１，１，１｝Ａ面を露呈する工程、上記格子面｛２，１，１｝と垂直方向に露呈した上記｛１，１，１｝Ａ面にエッチング保護膜を形成する工程、エッチング速度が上記結晶成長層の格子面に依存しない第２のエッチング液でエッチングした後、上記第１のエッチング液でエッチングして上記結晶成長層の格子面｛１，１，１｝Ｂ面を露呈する工程、上記｛１，１，１｝Ａ面または／および｛１，１，１｝Ｂ面に窓層を結晶成長する工程を具備したことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
- 結晶成長層が、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層と、上記ｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層及びｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなるクラッド層に挟まれたＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰを含む結晶層からなる活性層とを有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 結晶成長層が、ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層と、ｐ−ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層と、上記ｎ−ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層及びｐ−ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層に挟まれたＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを含む結晶層からなる活性層とを有することを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 窓層が、Ｚｎをドープしたｐ＋−ＡｌＧａＩｎＰまたはｐ＋−ＡｌＧａＡｓを結晶成長した層からなることを特徴とする請求項３または４記載の半導体レーザ装置の製造方法。
- 第１のエッチング液はＨ２ＳＯ４とＨ２Ｏ２とＨ２Ｏとの混合液あるいは酒石酸とＨ２Ｏ２との混合液、第２のエッチング液はＢｒとＣＨ３ＯＨとの混合液であることを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10956795A JP3734849B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| TW084106865A TW415139B (en) | 1995-05-08 | 1995-07-04 | Semiconductor laser device and its manufacture |
| KR1019960000118A KR960043369A (ko) | 1995-05-08 | 1996-01-05 | 반도체 레이저 장치 및 그의 제조방법 |
| CN96100859A CN1135671A (zh) | 1995-05-08 | 1996-01-15 | 半导体激光装置及其制造方法 |
| US08/589,462 US5677922A (en) | 1995-05-08 | 1996-01-22 | Semiconductor laser with crystalline window layer |
| EP96102484A EP0742617A1 (en) | 1995-05-08 | 1996-02-19 | Semiconductor laser and method of manufacturing the semiconductor laser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10956795A JP3734849B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08307013A JPH08307013A (ja) | 1996-11-22 |
| JP3734849B2 true JP3734849B2 (ja) | 2006-01-11 |
Family
ID=14513523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10956795A Expired - Fee Related JP3734849B2 (ja) | 1995-05-08 | 1995-05-08 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5677922A (ja) |
| EP (1) | EP0742617A1 (ja) |
| JP (1) | JP3734849B2 (ja) |
| KR (1) | KR960043369A (ja) |
| CN (1) | CN1135671A (ja) |
| TW (1) | TW415139B (ja) |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09283798A (ja) * | 1996-04-19 | 1997-10-31 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製法 |
| JP3216700B2 (ja) * | 1996-05-22 | 2001-10-09 | サンケン電気株式会社 | 半導体発光素子 |
| US6289030B1 (en) * | 1997-01-31 | 2001-09-11 | Hewlett-Packard Company | Fabrication of semiconductor devices |
| TW502458B (en) | 1999-06-09 | 2002-09-11 | Toshiba Corp | Bonding type semiconductor substrate, semiconductor light emission element and manufacturing method thereof |
| WO2003005514A1 (fr) | 2001-07-02 | 2003-01-16 | The Furukawa Electric Co., Ltd | Dispositif a laser a semiconducteur, module laser a semiconducteur, et amplificateur a fibres optiques utilisant ce module |
| US7023055B2 (en) * | 2003-10-29 | 2006-04-04 | International Business Machines Corporation | CMOS on hybrid substrate with different crystal orientations using silicon-to-silicon direct wafer bonding |
| JP2006128405A (ja) * | 2004-10-28 | 2006-05-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2007081173A (ja) * | 2005-09-15 | 2007-03-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | モノリシック２波長半導体レーザ及びその製造方法 |
| CN103199437B (zh) * | 2009-07-06 | 2015-07-22 | 古河电气工业株式会社 | 半导体光学器件的制造方法、半导体光学激光元件的制造方法以及半导体光学器件 |
| CN104733583A (zh) * | 2015-03-30 | 2015-06-24 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种反极性的AlGaInP基发光二极管的制造方法 |
| JP6939119B2 (ja) * | 2017-06-19 | 2021-09-22 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ、発光装置、半導体レーザを作製する方法 |
| CN106992431A (zh) * | 2017-06-19 | 2017-07-28 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种具有腔面非注入区结构的半导体激光器制作方法 |
| JP6939120B2 (ja) * | 2017-06-19 | 2021-09-22 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ、発光装置、半導体レーザを作製する方法 |
| JP6911567B2 (ja) | 2017-06-22 | 2021-07-28 | 住友電気工業株式会社 | 量子カスケード半導体レーザ |
| US10608412B2 (en) * | 2017-06-19 | 2020-03-31 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Quantum cascade laser, light emitting apparatus |
| US10476235B2 (en) * | 2017-06-22 | 2019-11-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Quantum cascade laser |
| US10404038B2 (en) * | 2017-06-22 | 2019-09-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Quantum cascade laser |
| US10476237B2 (en) * | 2017-06-22 | 2019-11-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Quantum cascade laser |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4122407A (en) * | 1976-04-06 | 1978-10-24 | International Business Machines Corporation | Heterostructure junction light emitting or responding or modulating devices |
| JPS5683034A (en) * | 1979-12-10 | 1981-07-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Manufacture of one dimentional array type element |
| JPS5712562A (en) * | 1980-06-26 | 1982-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Recess gate type field effect transistor |
| JPS6057990A (ja) * | 1983-09-09 | 1985-04-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPH02159082A (ja) * | 1988-12-12 | 1990-06-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2680917B2 (ja) * | 1990-08-01 | 1997-11-19 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP2846086B2 (ja) * | 1990-09-06 | 1999-01-13 | キヤノン株式会社 | 半導体素子の保護膜形成方法 |
| US5171707A (en) * | 1990-09-13 | 1992-12-15 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method of fabricating semiconductor laser device using the light generated by the laser to disorder its active layer at the end surfaces thereby forming window regions |
| US5228047A (en) * | 1990-09-21 | 1993-07-13 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device and a method for producing the same |
| US5294815A (en) * | 1991-07-29 | 1994-03-15 | Ricoh Company, Ltd. | Semiconductor light emitting device with terraced structure |
| JP3232152B2 (ja) * | 1992-05-14 | 2001-11-26 | 株式会社リコー | 発光ダイオードアレイ |
| JPH0645689A (ja) * | 1992-07-23 | 1994-02-18 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
-
1995
- 1995-05-08 JP JP10956795A patent/JP3734849B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1995-07-04 TW TW084106865A patent/TW415139B/zh active
-
1996
- 1996-01-05 KR KR1019960000118A patent/KR960043369A/ko not_active Application Discontinuation
- 1996-01-15 CN CN96100859A patent/CN1135671A/zh active Pending
- 1996-01-22 US US08/589,462 patent/US5677922A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-02-19 EP EP96102484A patent/EP0742617A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1135671A (zh) | 1996-11-13 |
| JPH08307013A (ja) | 1996-11-22 |
| US5677922A (en) | 1997-10-14 |
| TW415139B (en) | 2000-12-11 |
| KR960043369A (ko) | 1996-12-23 |
| EP0742617A1 (en) | 1996-11-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3734849B2 (ja) | 半導体レーザ装置の製造方法 | |
| JPH06291416A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| US5757835A (en) | Semiconductor laser device | |
| JP2558744B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP3553147B2 (ja) | 半導体層の製造方法 | |
| JPH09139550A (ja) | 半導体レーザ装置の製造方法、及び半導体レーザ装置 | |
| JP3045115B2 (ja) | 光半導体装置の製造方法 | |
| JP2001196694A (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JPH05259574A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2822868B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP2723523B2 (ja) | ＡｌＧａＩｎＰ可視光半導体発光素子 | |
| US5805628A (en) | Semiconductor laser | |
| JP2564813B2 (ja) | Ａ▲ｌ▼ＧａＩｎＰ半導体発光素子 | |
| JP2000031596A (ja) | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 | |
| JP3030932B2 (ja) | 半導体微細構造の製造方法 | |
| JPH11284276A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2003152282A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP3143105B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JPH11145553A (ja) | 半導体レーザ素子及びその作製法 | |
| JP3355016B2 (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
| JP3022351B2 (ja) | 光半導体装置及びその製造方法 | |
| TW439335B (en) | A semiconductor laser and the fabrication method thereof | |
| JPS62279689A (ja) | 半導体発光装置の製造方法 | |
| JP2001230490A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPS60126880A (ja) | 半導体レ−ザ装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040624 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050510 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050603 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050704 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050726 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050907 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051018 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051020 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |