JP4014375B2 - 半導体レーザーの素子構造および製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ（読み出し専用コンパクトディスク記憶媒体）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可能コンパクトディスク記憶媒体）、ＣＤ−ＲＷ（書き替え可能コンパクトディスク記憶媒体）等の光ディスク装置に使用され、高出力時においても基本横モードで安定に発振するリッジストライプ型半導体レーザーの素子構造と製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリッジストライプ型半導体レーザーの基本構造をＵＳＰ５，２９７，１５８に開示された製造方法に基づいて説明する。
図２は横モード制御機構を持ったＡｌＧａＡｓ(アルミニウムガリウム砒素)実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の基本構造を上記で開示されている従来技術に従って製造した場合の構造図面である。図中１はｎ型ＧａＡｓ基板であり、下側にｎ側電極４１を設けてある。このｎ−ＧａＡｓ基板１上には、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層３、ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層４、ＡｌＧａＡｓ活性層５、ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止(ＥＳ)層８、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０が順に積層されており、ダブルヘテロ構造を形成している。ストライプ形状に加工された上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の両側面に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流防止層２１を設け、自己整合的に電流狭窄と光導波作用をなすようにしている。上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流防止層２１の上側全面には、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１を設け、さらにその上に、ｐ側電極４２を設置している。
【０００３】
図２に示された構成では、電流狭窄をｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１によるｐｎｐｎ接合で行い、さらに、ストライプ形状を有するｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の両側面をｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１で挟むことによる屈折率分布を用いて、横モード制御を行っている。
図２に示す半導体レーザー素子の製造方法を、その製造過程をプロセス順に並べた図１２から図２０に基づいて簡単に説明する。図の全てはリッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【０００４】
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２からｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の９層を順次結晶成長させる(図１２)。図１３以降は、図１２のｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層７から上の部分を拡大したもので、以下この部分拡大図面に基づいて説明する。ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０上にフォトレジスト１１を用いてストライプ状マスクを形成する(図１４)。次に、硫酸系エッチング液を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の厚さ方向の途中までをウェットエッチングした後(図１５)、フッ酸系エッチング液を用いてｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９をｐ型ＧａＡｓ層エッチング停止層８までエッチングする。フッ酸系エッチング液はＡｌを多く含む(Ａｌ組成比の高い)ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９を浸蝕し、Ａｌを含まないＧａＡｓに対しては浸蝕を起こさないため、エッチングされたｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層は図１６に示すような下部ストライプ幅Ｗ１を有するメサ形状となる。表面のストライプ状フォトレジスト膜１１を除去した後(図１７)、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を結晶成長させる(図１８)。次に、フォトリソグラフィー法とウェットエッチング法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の上に成長したｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の頭を露出させた後(図１９)、表面のフォトレジストを除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１を結晶成長させる(図２０)。
【０００５】
次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面を研磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウエハ全体の厚さを１２０μｍ程度にした後、このコンタクト層３１の上にｐ側電極４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下にｎ側電極４１を形成して、半導体レーザー素子の基本部分を完成する(図２)。
【０００６】
この構造形態では、フッ酸系のエッチング液を用い、Ａｌを多く含んだ(Ａｌ組成比の高い)クラッド層をウェットエッチングし、リッジストライプを形成することを特徴としている。Ａｌ組成比の低い層はフッ酸系のエッチング液ではエッチングされないため、エッチング時間を調節することにより、ＧａＡｓエッチング停止層の上に所望のリッジストライプ幅を持つメサ形状のクラッド層を形成することができる。レーザー光の水平方向、垂直方向の放射特性は、このメサ形状の下部ストライプ幅Ｗ１に強い相関があるため、放射特性の揃った素子を安定的に製造するためには、この形態は非常に有用な構造である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示す構造の半導体レーザー素子の製造方法には、以下のような欠点があった。硫酸系エッチング液を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の厚さ方向の途中までをエッチングした後、フッ酸系エッチング液でウェットエッチングしてメサ形状を形成する際にｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層の側面からサイドエッチが進行し、メサ形状の上部幅Ｗ２とｐ型ＧａＡｓキャップ層の下部幅Ｗ３の間に明確な段差が生じる。丁度ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の両端部が、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層に対して、家屋のひさし様の形状として残ることになり、次にｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を結晶成長する際に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０のひさし状両端部の直下から成長したｎ型ＡｌＧａＡｓと、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層８の表面から成長し始めたｎ型ＡｌＧａＡｓが途中で連結し、メサ部の横に空洞２２が形成される場合がある。この空洞２２はレーザーを最終的に素子化した際にレーザー光の吸収を引き起こし、微分効率の低下と駆動動作電流の増大を引き起こすことが分かっている。さらに、今まで述べてきた製造方法では空洞２２の形状をコントロールすることは困難であり、同一基板内での特性バラツキが生じて歩留の低下する原因となっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
空洞２２の発生を無くす、もしくは大幅に縮小するために、本発明では、半導体基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１（下部）クラッド層、エッチング停止層、第２導電型第２（上部）クラッド層および第２導電型キャップ層を積層した後、該第２導電型キャップ層と第２導電型第２クラッド層を共振器方向にストライプ状に加工し,前記ストライプ部を前記第２導電型第２クラッド層よりバンドギャップの広い電流阻止層で挟み、かつ該ストライプ部と頂部で接する第２導電型コンタクト層を形成した半導体レーザー素子において、以下の手段を講じている。
【０００９】
本発明では、ストライプ状に加工した第２導電型第２クラッド層の中央部をくびれた形状とし、電流阻止層を結晶成長する際に生じる空洞２２の形成を抑える構造とした。
また、本発明では、第２導電型第２クラッド層の上部幅Ｗ２と第２導電型キャップ層の下部幅Ｗ３をほぼ等しくすることで、キャップ層とクラッド層との間に段差を無くし、空洞２２の形成を抑える構造とした。
また、本発明では、第２導電型第２クラッド層には構成原子としてＡｌを含有し、第２導電型キャップ層およびエッチング停止層にはＡｌを含まない化合物を使用することにより、ストライプ部を形成する際に、フッ酸系のエッチング液を使用し、エッチング停止層の上に所望のリッジストライプ幅を持つクラッド層を形成することを可能とした。
【００１０】
また、本発明では、前記第２導電型第２クラッド層を、少なくとも結晶成長プロセスの途中からＡｌ組成比が連続的に小さくなるように設計し、成長させることにした。フッ酸系のエッチング液では、化合物中のＡｌ組成比の大小によってエッチング速度が大きく変わるため、第２導電型第２クラッド層の上部Ａｌ組成比を下部Ａｌ組成比に比較して、小さくすることにより、フッ酸系のエッチング液を使用したときに、上部のサイドエッチ量をコントロールすることを可能にした。
【００１１】
さらに、本発明では、前記電流阻止層を有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成することにより、ストライプ状にした前記第２導電型第２クラッド層および第２導電型キャップ層の側面に前記電流阻止層を回り込むように成長させることにより、さらに空洞２２の形成を抑える構造とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明による実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の構造図面であり、図３から図１１までは、図１に示す半導体レーザー素子の製造方法を、その製造過程をプロセス順に並べた模式図面であって、全て図１のリッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【００１３】
まず、面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓ基板１上に、結晶成長装置を用いて、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２（厚さ０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層３（２．５μｍ）、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層４と６で上下を挟んだＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓの活性層５（０．０５μｍ）、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層７（０．２μｍ）、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層８（５ｎｍ）、ｐ型第２クラッド層９（１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０（０．７μｍ）を、順次結晶成長させて積層する（図３）。ｐ型第２クラッド層９は少なくとも結晶成長プロセスの途中からＡｌ組成比が小さくなるように設計し、成長させることを特徴としており、本実施例ではｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａ（１μｍ）を積層した後、Ａｌ組成比が成長するに従い０．５から０．３まで減少するように成長させたｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂ(０．５μｍ)を積層するシーケンスで行った。
【００１４】
図４以降は、図３のｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層７から上の部分を拡大したもので、以下この部分拡大図面に基づいて説明する。
第１の結晶成長終了後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の表面にフォトレジスト膜１１を約０．２μｍの厚さに塗布し、写真蝕刻法によって幅６μｍのストライプ状に形成した後（図５)、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの間でエッチング選択性のない硫酸系エッチング液を用いて、ストライプ状レジスト膜１１が被覆していない部分のｐ型ＧａＡｓキャップ層１０と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの全てと、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａの途中までをウェットエッチングする(図６)。次に、フッ酸系エッチング液を使って、ｐ型第２クラッド層９をエッチングする。(図７)。図中ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０とｐ型ＧａＡｓエッチング停止層８はＡｌを含んでいないため、フッ酸系エッチング液ではエッチングされない。フッ酸系エッチング液によるエッチング時間を管理することにより、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａの下部ストライプ幅Ｗ１を制御することが可能である。
【００１５】
ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａのＡｌ組成比は０．５で下部から上部まで一定にしてあり、その側面形状は、従来法を説明した図１６でできるｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９のメサ部途中までと同じ傾斜を持つ。ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂは上部に近づくほどＡｌ組成比を連続的に下げ、最終的にはｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの組成比はＡｌ０．３程度としているため、フッ酸系エッチング液でのサイドエッチング量が上部と下部で異なることになり、図７に示すような、中央部でくびれた形状を持つクラッド部を形成し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの上部幅Ｗ２とｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の下部幅Ｗ３を同程度とすることが可能である。この結果リッジストライプ形状のサイド部には大きな段差や家屋のひさし様の部位が無くなる。
【００１６】
表面のストライプ状フォトレジスト膜１１を除去した後(図８)、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１をｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの側面を確実に覆うように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、１．５μｍ結晶成長する(図９)。ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１のＡｌ組成比を０．７の高組成比とし、電流狭窄をｐｎｐｎ構造によって行う一方、実屈折率分布構造を用いて横モード制御を行っている。リッジストライブ部側面の中央部がくびれた形状となっていても、ＭＯＣＶＤ法のような気相成長法を用いれば、連続した膜で側面を覆うことが可能である。
【００１７】
次に、フォトリソグラフィー法とウェットエッチング法を用い、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の上に成長したｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の頭を露出させた後(図１０)、表面のフォトレジストを除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１を約４０μｍ結晶成長する(図１１)。
【００１８】
次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面を研磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウエハ全体の厚さを１２０μｍ程度にした後、このコンタクト層３１の上にｐ側電極４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下にｎ側電極４１を形成する。共振器長が８００μｍになるようにウエハをへき開した後、光出射端面にＡｌ２Ｏ３保護膜を形成して低反射率（約５％）にする一方、後端面には、Ａｌ２Ｏ３／ａ−Ｓｉの多層膜を形成して高反射率（約９５％）にして、本発明の半導体レーザー素子の製造方法を活用した実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子が完成する（図１）。
上記実施形態の半導体レーザー素子の特性については、発振波長７８０ｎｍ閾値電流３５ｍＡ、光出力１８０ｍＷまでキンクフリーであった。
【００１９】
本発明による実施形態の半導体レーザーと、従来技術として図２および図１２から２０で説明した従来構造の半導体レーザーの駆動電流対光出力特性を図２１に示す。閾値電流値はほぼ３５ｍＡとともに同じであるが、駆動電流対光出力の傾きから読み取られる微分効率は、従来構造では０．９３−０．９７ Ｗ／Ａであったのに対して、本発明による第１実施の形態の半導体レーザーでは、１．０４−１．０７ Ｗ／Ａと向上しており、本発明の半導体レーザーで光出力特性が改善されていることが分かる。
【００２０】
なお、本発明の説明においては、実施例でＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ系材料を成長させた場合について述べたが、それ以外にクラッド層にＧａとＡｌを含む材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料に対しても同じ技術を用いて適用することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明では、第２導電型第２クラッド層の中央部をくびれた形状とすることで、電流阻止層を結晶成長させる際に生じる空洞２２の形成を抑える構造とした。また、本発明では、第２導電型第２クラッド層の上部幅Ｗ２と前記第２導電型キャップ層の下部幅Ｗ３をほぼ等しくすることで、キャップ層とクラッド層との間に段差を無くし、空洞２２の形成を抑える構造とした。
【００２２】
また、本発明では、第２導電型第２クラッド層には構成原子としてＡｌを含有し、第２導電型キャップ層にはＡｌを含まない化合物を使用することにより、ストライプ部を形成する際に、フッ酸系のエッチング液を使用し、エッチング停止層の上に所望のリッジストライプ幅を持つクラッド層を形成することを可能とした。
また、本発明では、前記第２導電型第２クラッド層を、少なくとも結晶成長プロセスの途中からＡｌ混晶比が連続的に小さくなるように設計し、成長させることにした。フッ酸系のエッチング液では、化合物中のＡｌ組成比の大小によってエッチング速度が大きく変わるため、第２導電型第２クラッド層の上部のＡｌ組成比を、下部のＡｌ組成比に比較して小さくすることにより、フッ酸系のエッチング液を使用したときに生じるサイドエッチ量をコントロールすることが可能となった。
【００２３】
さらに、本発明では、前記電流阻止層を有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成することにより、ストライプ状にした前記第２導電型第２クラッド層および第２導電型キャップ層の側面に前記電流阻止層を回り込むように成長させることにより、さらに空洞２２の形成を抑える構造とした。
以上の構造変化の結果、従来構造でｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を結晶成長した際に発生していた空洞２２の発生を抑えることができた。この結果、レーザー光の吸収が減り、従来の素子に比較し微分効率が向上し、高出力駆動時の動作電流を低減することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の構造を示す模式図面である。
【図２】 従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の構造の一例を示す模式図面である。
【図３】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図４】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図５】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図６】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図７】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図８】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図９】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１０】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１１】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１２】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１３】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１４】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１５】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１６】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１７】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１８】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１９】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図２０】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図２１】 本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子と、従来技術で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の駆動電流対光出力特性の比較データを示すグラフである。
【符号の説明】
１．ｎ型ＧａＡｓ基板
２．ｎ型ＧａＡｓバッファー層
３．ｎ型Ａ１ＧａＡｓ第１クラッド層
４．ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層
５．ＡｌＧａＡｓ活性層
６．ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層
７．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層
８．ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層
９．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層
９ａ．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層
９ｂ．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層
１０．ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１．フォトレジスト
Ｗ１．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層下部幅
Ｗ２．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層上部幅
Ｗ３．ｐ型ＧａＡｓキャップ層下部幅
Ｗｃ．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層くびれ部幅（組成比変更の境界）
２１．ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
２２．空洞
３１．ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
４１．ｎ側電極
４２．ｐ側電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ−ＲＯＭ（読み出し専用コンパクトディスク記憶媒体）、ＣＤ−Ｒ（書き込み可能コンパクトディスク記憶媒体）、ＣＤ−ＲＷ（書き替え可能コンパクトディスク記憶媒体）等の光ディスク装置に使用され、高出力時においても基本横モードで安定に発振するリッジストライプ型半導体レーザーの素子構造と製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のリッジストライプ型半導体レーザーの基本構造をＵＳＰ５，２９７，１５８に開示された製造方法に基づいて説明する。
図２は横モード制御機構を持ったＡｌＧａＡｓ(アルミニウムガリウム砒素)実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の基本構造を上記で開示されている従来技術に従って製造した場合の構造図面である。図中１はｎ型ＧａＡｓ基板であり、下側にｎ側電極４１を設けてある。このｎ−ＧａＡｓ基板１上には、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層３、ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層４、ＡｌＧａＡｓ活性層５、ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止(ＥＳ)層８、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０が順に積層されており、ダブルヘテロ構造を形成している。ストライプ形状に加工された上記ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の両側面に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流防止層２１を設け、自己整合的に電流狭窄と光導波作用をなすようにしている。上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０およびｎ型ＡｌＧａＡｓ電流防止層２１の上側全面には、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１を設け、さらにその上に、ｐ側電極４２を設置している。
【０００３】
図２に示された構成では、電流狭窄をｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１によるｐｎｐｎ接合で行い、さらに、ストライプ形状を有するｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の両側面をｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１で挟むことによる屈折率分布を用いて、横モード制御を行っている。
図２に示す半導体レーザー素子の製造方法を、その製造過程をプロセス順に並べた図１２から図２０に基づいて簡単に説明する。図の全てはリッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【０００４】
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２からｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の９層を順次結晶成長させる(図１２)。図１３以降は、図１２のｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層７から上の部分を拡大したもので、以下この部分拡大図面に基づいて説明する。ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０上にフォトレジスト１１を用いてストライプ状マスクを形成する(図１４)。次に、硫酸系エッチング液を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の厚さ方向の途中までをウェットエッチングした後(図１５)、フッ酸系エッチング液を用いてｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９をｐ型ＧａＡｓ層エッチング停止層８までエッチングする。フッ酸系エッチング液はＡｌを多く含む(Ａｌ組成比の高い)ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９を浸蝕し、Ａｌを含まないＧａＡｓに対しては浸蝕を起こさないため、エッチングされたｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層は図１６に示すような下部ストライプ幅Ｗ１を有するメサ形状となる。表面のストライプ状フォトレジスト膜１１を除去した後(図１７)、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を結晶成長させる(図１８)。次に、フォトリソグラフィー法とウェットエッチング法を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の上に成長したｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の頭を露出させた後(図１９)、表面のフォトレジストを除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１を結晶成長させる(図２０)。
【０００５】
次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面を研磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウエハ全体の厚さを１２０μｍ程度にした後、このコンタクト層３１の上にｐ側電極４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下にｎ側電極４１を形成して、半導体レーザー素子の基本部分を完成する(図２)。
【０００６】
この構造形態では、フッ酸系のエッチング液を用い、Ａｌを多く含んだ(Ａｌ組成比の高い)クラッド層をウェットエッチングし、リッジストライプを形成することを特徴としている。Ａｌ組成比の低い層はフッ酸系のエッチング液ではエッチングされないため、エッチング時間を調節することにより、ＧａＡｓエッチング停止層の上に所望のリッジストライプ幅を持つメサ形状のクラッド層を形成することができる。レーザー光の水平方向、垂直方向の放射特性は、このメサ形状の下部ストライプ幅Ｗ１に強い相関があるため、放射特性の揃った素子を安定的に製造するためには、この形態は非常に有用な構造である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示す構造の半導体レーザー素子の製造方法には、以下のような欠点があった。硫酸系エッチング液を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９の厚さ方向の途中までをエッチングした後、フッ酸系エッチング液でウェットエッチングしてメサ形状を形成する際にｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層の側面からサイドエッチが進行し、メサ形状の上部幅Ｗ２とｐ型ＧａＡｓキャップ層の下部幅Ｗ３の間に明確な段差が生じる。丁度ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の両端部が、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層に対して、家屋のひさし様の形状として残ることになり、次にｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を結晶成長する際に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０のひさし状両端部の直下から成長したｎ型ＡｌＧａＡｓと、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層８の表面から成長し始めたｎ型ＡｌＧａＡｓが途中で連結し、メサ部の横に空洞２２が形成される場合がある。この空洞２２はレーザーを最終的に素子化した際にレーザー光の吸収を引き起こし、微分効率の低下と駆動動作電流の増大を引き起こすことが分かっている。さらに、今まで述べてきた製造方法では空洞２２の形状をコントロールすることは困難であり、同一基板内での特性バラツキが生じて歩留の低下する原因となっていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
空洞２２の発生を無くす、もしくは大幅に縮小するために、本発明では、半導体基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１（下部）クラッド層、エッチング停止層、第２導電型第２（上部）クラッド層および第２導電型キャップ層を積層した後、該第２導電型キャップ層と第２導電型第２クラッド層を共振器方向にストライプ状に加工し,前記ストライプ部を前記第２導電型第２クラッド層よりバンドギャップの広い電流阻止層で挟み、かつ該ストライプ部と頂部で接する第２導電型コンタクト層を形成した半導体レーザー素子において、以下の手段を講じている。
【０００９】
本発明では、ストライプ状に加工した第２導電型第２クラッド層の中央部をくびれた形状とし、電流阻止層を結晶成長する際に生じる空洞２２の形成を抑える構造とした。
また、本発明では、第２導電型第２クラッド層の上部幅Ｗ２と第２導電型キャップ層の下部幅Ｗ３をほぼ等しくすることで、キャップ層とクラッド層との間に段差を無くし、空洞２２の形成を抑える構造とした。
また、本発明では、第２導電型第２クラッド層には構成原子としてＡｌを含有し、第２導電型キャップ層およびエッチング停止層にはＡｌを含まない化合物を使用することにより、ストライプ部を形成する際に、フッ酸系のエッチング液を使用し、エッチング停止層の上に所望のリッジストライプ幅を持つクラッド層を形成することを可能とした。
【００１０】
また、本発明では、前記第２導電型第２クラッド層を、少なくとも結晶成長プロセスの途中からＡｌ組成比が連続的に小さくなるように設計し、成長させることにした。フッ酸系のエッチング液では、化合物中のＡｌ組成比の大小によってエッチング速度が大きく変わるため、第２導電型第２クラッド層の上部Ａｌ組成比を下部Ａｌ組成比に比較して、小さくすることにより、フッ酸系のエッチング液を使用したときに、上部のサイドエッチ量をコントロールすることを可能にした。
【００１１】
さらに、本発明では、前記電流阻止層を有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成することにより、ストライプ状にした前記第２導電型第２クラッド層および第２導電型キャップ層の側面に前記電流阻止層を回り込むように成長させることにより、さらに空洞２２の形成を抑える構造とした。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明による実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の構造図面であり、図３から図１１までは、図１に示す半導体レーザー素子の製造方法を、その製造過程をプロセス順に並べた模式図面であって、全て図１のリッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【００１３】
まず、面方位（１００）のｎ型ＧａＡｓ基板１上に、結晶成長装置を用いて、ｎ型ＧａＡｓバッファー層２（厚さ０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層３（２．５μｍ）、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層４と６で上下を挟んだＡｌ０．１Ｇａ０．９Ａｓの活性層５（０．０５μｍ）、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層７（０．２μｍ）、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層８（５ｎｍ）、ｐ型第２クラッド層９（１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０（０．７μｍ）を、順次結晶成長させて積層する（図３）。ｐ型第２クラッド層９は少なくとも結晶成長プロセスの途中からＡｌ組成比が小さくなるように設計し、成長させることを特徴としており、本実施例ではｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａ（１μｍ）を積層した後、Ａｌ組成比が成長するに従い０．５から０．３まで減少するように成長させたｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂ(０．５μｍ)を積層するシーケンスで行った。
【００１４】
図４以降は、図３のｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層７から上の部分を拡大したもので、以下この部分拡大図面に基づいて説明する。
第１の結晶成長終了後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の表面にフォトレジスト膜１１を約０．２μｍの厚さに塗布し、写真蝕刻法によって幅６μｍのストライプ状に形成した後（図５)、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの間でエッチング選択性のない硫酸系エッチング液を用いて、ストライプ状レジスト膜１１が被覆していない部分のｐ型ＧａＡｓキャップ層１０と、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの全てと、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａの途中までをウェットエッチングする(図６)。次に、フッ酸系エッチング液を使って、ｐ型第２クラッド層９をエッチングする。(図７)。図中ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０とｐ型ＧａＡｓエッチング停止層８はＡｌを含んでいないため、フッ酸系エッチング液ではエッチングされない。フッ酸系エッチング液によるエッチング時間を管理することにより、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａの下部ストライプ幅Ｗ１を制御することが可能である。
【００１５】
ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａのＡｌ組成比は０．５で下部から上部まで一定にしてあり、その側面形状は、従来法を説明した図１６でできるｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層９のメサ部途中までと同じ傾斜を持つ。ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂは上部に近づくほどＡｌ組成比を連続的に下げ、最終的にはｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの組成比はＡｌ０．３程度としているため、フッ酸系エッチング液でのサイドエッチング量が上部と下部で異なることになり、図７に示すような、中央部でくびれた形状を持つクラッド部を形成し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの上部幅Ｗ２とｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の下部幅Ｗ３を同程度とすることが可能である。この結果リッジストライプ形状のサイド部には大きな段差や家屋のひさし様の部位が無くなる。
【００１６】
表面のストライプ状フォトレジスト膜１１を除去した後(図８)、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１をｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２Ａｌ高組成クラッド層９ａおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層９ｂの側面を確実に覆うように、ＭＯＣＶＤ法を用いて、１．５μｍ結晶成長する(図９)。ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１のＡｌ組成比を０．７の高組成比とし、電流狭窄をｐｎｐｎ構造によって行う一方、実屈折率分布構造を用いて横モード制御を行っている。リッジストライブ部側面の中央部がくびれた形状となっていても、ＭＯＣＶＤ法のような気相成長法を用いれば、連続した膜で側面を覆うことが可能である。
【００１７】
次に、フォトリソグラフィー法とウェットエッチング法を用い、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の上に成長したｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の頭を露出させた後(図１０)、表面のフォトレジストを除去し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１を約４０μｍ結晶成長する(図１１)。
【００１８】
次に、ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面を研磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウエハ全体の厚さを１２０μｍ程度にした後、このコンタクト層３１の上にｐ側電極４２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１の下にｎ側電極４１を形成する。共振器長が８００μｍになるようにウエハをへき開した後、光出射端面にＡｌ２Ｏ３保護膜を形成して低反射率（約５％）にする一方、後端面には、Ａｌ２Ｏ３／ａ−Ｓｉの多層膜を形成して高反射率（約９５％）にして、本発明の半導体レーザー素子の製造方法を活用した実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子が完成する（図１）。
上記実施形態の半導体レーザー素子の特性については、発振波長７８０ｎｍ閾値電流３５ｍＡ、光出力１８０ｍＷまでキンクフリーであった。
【００１９】
本発明による実施形態の半導体レーザーと、従来技術として図２および図１２から２０で説明した従来構造の半導体レーザーの駆動電流対光出力特性を図２１に示す。閾値電流値はほぼ３５ｍＡとともに同じであるが、駆動電流対光出力の傾きから読み取られる微分効率は、従来構造では０．９３−０．９７ Ｗ／Ａであったのに対して、本発明による第１実施の形態の半導体レーザーでは、１．０４−１．０７ Ｗ／Ａと向上しており、本発明の半導体レーザーで光出力特性が改善されていることが分かる。
【００２０】
なお、本発明の説明においては、実施例でＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ系材料を成長させた場合について述べたが、それ以外にクラッド層にＧａとＡｌを含む材料、ＡｌＧａＩｎＰ系材料、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料に対しても同じ技術を用いて適用することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
本発明では、第２導電型第２クラッド層の中央部をくびれた形状とすることで、電流阻止層を結晶成長させる際に生じる空洞２２の形成を抑える構造とした。また、本発明では、第２導電型第２クラッド層の上部幅Ｗ２と前記第２導電型キャップ層の下部幅Ｗ３をほぼ等しくすることで、キャップ層とクラッド層との間に段差を無くし、空洞２２の形成を抑える構造とした。
【００２２】
また、本発明では、第２導電型第２クラッド層には構成原子としてＡｌを含有し、第２導電型キャップ層にはＡｌを含まない化合物を使用することにより、ストライプ部を形成する際に、フッ酸系のエッチング液を使用し、エッチング停止層の上に所望のリッジストライプ幅を持つクラッド層を形成することを可能とした。
また、本発明では、前記第２導電型第２クラッド層を、少なくとも結晶成長プロセスの途中からＡｌ混晶比が連続的に小さくなるように設計し、成長させることにした。フッ酸系のエッチング液では、化合物中のＡｌ組成比の大小によってエッチング速度が大きく変わるため、第２導電型第２クラッド層の上部のＡｌ組成比を、下部のＡｌ組成比に比較して小さくすることにより、フッ酸系のエッチング液を使用したときに生じるサイドエッチ量をコントロールすることが可能となった。
【００２３】
さらに、本発明では、前記電流阻止層を有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成することにより、ストライプ状にした前記第２導電型第２クラッド層および第２導電型キャップ層の側面に前記電流阻止層を回り込むように成長させることにより、さらに空洞２２の形成を抑える構造とした。
以上の構造変化の結果、従来構造でｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層２１を結晶成長した際に発生していた空洞２２の発生を抑えることができた。この結果、レーザー光の吸収が減り、従来の素子に比較し微分効率が向上し、高出力駆動時の動作電流を低減することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の構造を示す模式図面である。
【図２】 従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の構造の一例を示す模式図面である。
【図３】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図４】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図５】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図６】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図７】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図８】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図９】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１０】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１１】 図１に示した、本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１２】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１３】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１４】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１５】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１６】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１７】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１８】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図１９】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図２０】 図２に示した、従来の製造方法で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の製造過程のうちの１つの工程を模式的に示す、リッジストライプ方向に対する垂直断面図である。
【図２１】 本発明の実施例に基づく実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子と、従来技術で作製された実屈折率型リッジストライプ半導体レーザー素子の駆動電流対光出力特性の比較データを示すグラフである。
【符号の説明】
１．ｎ型ＧａＡｓ基板
２．ｎ型ＧａＡｓバッファー層
３．ｎ型Ａ１ＧａＡｓ第１クラッド層
４．ＡｌＧａＡｓ第１ガイド層
５．ＡｌＧａＡｓ活性層
６．ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層
７．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層
８．ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層
９．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層
９ａ．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ高組成クラッド層
９ｂ．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２Ａｌ低組成化クラッド層
１０．ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１．フォトレジスト
Ｗ１．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層下部幅
Ｗ２．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層上部幅
Ｗ３．ｐ型ＧａＡｓキャップ層下部幅
Ｗｃ．ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層くびれ部幅（組成比変更の境界）
２１．ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
２２．空洞
３１．ｐ−ＧａＡｓコンタクト層
４１．ｎ側電極
４２．ｐ側電極
Claims (3)
- ＧａＡｓ基板上に、第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型第１（下部）クラッド層、エッチング停止層、第２導電型第２（上部）クラッド層および第２導電型キャップ層を積層した後、該第２導電型キャップ層と第２導電型第２クラッド層を共振器方向にストライプ状に加工し、前記ストライプ部を前記第２導電型第２クラッド層よりバンドギャップの広い電流阻止層で挟み、かつ該ストライプ部と頂部で接する第２導電型コンタクト層を形成した半導体レーザー素子において、少なくとも前記第２導電型クラッド層は構成原子としてＡｌを含むＧａＡｓ化合物であり、前記第２導電型キャップ層およびエッチング停止層はＡｌを含まないＧａＡｓ化合物であって、前記第２導電型クラッド層には少なくとも成長プロセスの途中からＡｌ組成比が小さくなるよう成長された低組成化クラッド層を有し、フォトリソグラフ法によって、前記第２導電型キャップ層のすべてと前記第２導電型第２クラッド層の途中までを両層に選択性のないエッチング液を用いてエッチングし、続いて、高いＡｌ組成比を有する残りの第２導電型第２クラッド層を選択的にエッチングするエッチング液を用いてエッチングすることにより、前記第２導電型第２クラッド層および第２導電型キャップ層をストライプ状に加工して、前記第２導電型キャップ層と第２導電型第２クラッド層よりなる前記ストライプ部の垂直断面において、第２導電型第２クラッド層の上部幅と第２導電型キャップ層の下部幅がほぼ一致するとともに、上記第２導電型第２クラッド層が、中央部でくびれた形状を有することを特徴とする半導体レーザー素子。
- 前記第２導電型第２クラッド層および前記第２導電型キャップ層をストライプ状に加工する際には、第２導電型キャップ層と第２導電型第２クラッド層の両層に選択性のないエッチング液を用いて、第２導電型クラッド層のうち成長プロセスの途中からＡｌ組成比が小さくなるよう成長された低組成化クラッド層の全てをエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザー素子。
- 前記電流阻止層を有機金属化学気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）を用いて形成することを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザー素子。
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