JP5067342B2

JP5067342B2 - 半導体レーザ素子の製造方法

Info

Publication number: JP5067342B2
Application number: JP2008266700A
Authority: JP
Inventors: 健一小野; 力綿谷; 吉彦花巻
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2028-10-15
Also published as: JP2010098069A

Description

本発明は半導体レーザ素子の製造方法に関し、特にリーク電流を低減するのに好適な半導体レーザ素子の製造方法に関するものである。

電流路を狭く制限する構造を有する半導体レーザ素子として、半導体基板上にメサストライプ状の光導波路を形成し、その側面に電流ブロック層を埋め込んだ構造を有する埋め込み型半導体レーザ素子が知られている。

従来、埋め込み型半導体レーザ素子を製造する方法として、以下に説明する三つの方法が知られていた（例えば、特許文献１参照）。

第１の方法は、以下の工程を備える。まず、半導体基板上にII族元素を添加したｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する。次に、これらｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する。次に、このメサストライプ構造部の側面に、II族元素を添加したｐ型電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及びＦｅを添加した半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する。次に、ｎ型クラッド層及び埋め込み型電流ブロック層上にｎ型コンタクト層を形成する。

また、第２の方法は、以下の工程を備える。まず、半導体基板上にII族元素を添加したｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する。次に、これらｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する。次に、このメサストライプ構造部の側面に、Ｆｅを添加した第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及びＦｅを添加した第２の半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する。次に、ｎ型クラッド層及び埋め込み型電流ブロック層上にｎ型コンタクト層を形成する。

また、第３の方法は、以下の工程を備える。まず、半導体基板上にｎ型クラッド層、活性層及びII族元素を添加したｐ型クラッド層を順次形成する。次に、これらｎ型クラッド層、活性層及びII族元素を添加したｐ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する。次に、このメサストライプ構造部の側面に、Ｆｅを添加した第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及びＦｅを添加した第２の半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する。次に、ｐ型クラッド層及び埋め込み型電流ブロック層上に、II族元素を添加したｐ型コンタクト層を形成する。

特開２００８−５３６４９号公報

上述した第１の方法の場合、ｎ型クラッド層と埋め込み型電流ブロック層の界面付近において、ｐ型電流ブロック層と半絶縁性電流ブロック層が接触する。そして、その接触箇所において、ｐ型電流ブロック層と半絶縁性電流ブロック層の間でII族元素とＦｅの相互拡散が発生する。これにより、ｐ型電流ブロック層のII族元素が低化する。そして、半絶縁性電流ブロック層の半絶縁性が劣化する。この結果、この埋め込み型半導体レーザ素子において、リーク電流が増大するという問題が生じていた。

また、上述した第２の方法の場合、ｎ型クラッド層と埋め込み型電流ブロック層の界面付近において、ｐ型クラッド層と第１の半絶縁性電流ブロック層が接触する。そして、その接触箇所において、ｐ型クラッド層と第１の半絶縁性電流ブロック層の間でII族元素とＦｅの相互拡散が発生する。これにより、第１の半絶縁性電流ブロック層の半絶縁性が劣化する。この結果、この埋め込み型半導体レーザ素子において、リーク電流が増大するという問題が生じていた。

また、上述した第３の方法の場合、ｐ型コンタクト層と第２の半絶縁性電流ブロック層が接触する。そして、その接触箇所を介して、ｐ型コンタクト層と、第１の半絶縁性電流ブロック層及び第２の半絶縁性電流ブロック層の間でII族元素とＦｅの相互拡散が発生する。これにより、第１の半絶縁性電流ブロック層及び第２の半絶縁性電流ブロック層の半絶縁性が劣化する。この結果、この埋め込み型半導体レーザ素子において、リーク電流が増大するという問題が生じていた。

本発明は、上述した課題を解決するためになされ、埋め込み型半導体レーザ素子において、リーク電流を抑制することを目的とする。

本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、ｐ型の半導体基板上に、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する工程と、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、前記メサストライプ構造部の側面に、ｐ型電流ブロック層、第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及び第２の半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｎ型コンタクト層を形成する工程と、を備え、前記ｐ型電流ブロック層は、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層を覆うように形成し、前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型電流ブロック層に、II族元素を添加し、前記第１の半絶縁性電流ブロック層及び前記第２の半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加することを特徴とするものである。

本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、ｐ型の半導体基板上に、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する工程と、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、前記メサストライプ構造部の側面に、第１のｐ型電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層、第２のｐ型電流ブロック層及び半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｎ型コンタクト層を形成する工程と、を備え、前記第１のｐ型電流ブロック層は、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層を覆うように形成し、前記ｐ型クラッド層、第１のｐ型電流ブロック層及び第２のｐ型電流ブロック層に、II族元素を添加し、前記半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加することを特徴とするものである。

本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、ｐ型の半導体基板上に、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する工程と、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、前記メサストライプ構造部の側面に、拡散抑制層、第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及び第２の半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、前記ｎ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｎ型コンタクト層を形成する工程と、を備え、前記ｐ型クラッド層に、II族元素を添加し、前記第１の半絶縁性電流ブロック層及び前記第２の半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加し、前記拡散抑制層は、前記ｐ型クラッド層の前記II族元素と、前記第１の半絶縁性電流ブロック層の前記Ｆｅの相互拡散を抑制することを特徴とするものである。

本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、ｎ型の半導体基板上に、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層を順次形成する工程と、前記ｎ型クラッド層、前記活性層及び前記ｐ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、前記メサストライプ構造部の側面に、第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層、第２の半絶縁性電流ブロック層及びｐ型電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、前記ｐ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｐ型コンタクト層を形成する工程と、を備え、前記ｐ型クラッド層、前記ｐ型電流ブロック層及び前記ｐ型コンタクト層に、II族元素を添加し、前記第１の半絶縁性電流ブロック層及び前記第２の半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加することをを備えることを特徴とするものである。

本発明により、埋め込み型半導体レーザ素子において、リーク電流を抑制できる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法について説明する。図１〜図７は、この実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。以下、図１〜図７に示す各工程について説明する。

［実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法］
この製造方法においては、まず、図１に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型の半導体基板１０上に、ｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６を順次形成する。ｐ型の半導体基板１０はＩｎＰから構成される。ｐ型クラッド層１２はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。活性層１４は、不純物を含まないＩｎＧａＡｓＰから構成されるバリア層、ガイド層及びウェル層を有する多量子井戸（Multiple Quantum Wells：MQW）活性層である。ｎ型クラッド層１６はＳを添加したＩｎＰから構成される。

そして、これらの層を形成する場合、成長温度は６５０℃とし、成長圧力は１００ｍｂａｒとする。また、これらの層を形成するための原料ガスとしては、トリメチルインジウム（Trimethylindium:TMI）、トリメチルガリウム（Trimethylgallium:TMG）、フォスフィン（Phosphine:PH₃）、アルシン（Arsine：AsH₃）、ジエチル亜鉛（Diethylzinc：DEZ）及び二硫化水素（H₂S）を用いる。そして、これらの原料ガスの流量をマスフローコントローラー（Mass Flow Controller：MFC）を用いて制御することにより、各層を所望の組成にする。

次に、図２に示すように、ｎ型クラッド層１６の上にＳｉＯ_２膜を形成し、リソグラフィー及びエッチングにより、ＳｉＯ_２膜をパターニングする。これにより、ＳｉＯ_２膜パターン１８を形成する。

次に、図３に示すように、このＳｉＯ_２膜パターン１８をマスクとして、上述したｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６をウェットエッチングする。これにより、ｐ型の半導体基板１０上に順次形成された、ｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６を含むメサストライプ構造部２０を形成する。

次に、図４に示すように、メサストライプ構造部２０の側面に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型電流ブロック層２２、半絶縁性電流ブロック層（第１の半絶縁性電流ブロック層）２４、ｎ型電流ブロック層２６及び半絶縁性電流ブロック層（第２の半絶縁性電流ブロック層）２８を順次形成する。これにより、埋め込み型電流ブロック層３０を形成する。

この際には、ｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６を覆うように、ｐ型電流ブロック層２２を形成する。また、ｐ型電流ブロック層２２はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層２４はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層２６はＳを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層２８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

なお、この際には、メサストライプ構造部２０の上面（ｎ型クラッド層１６の上面）３２が、ＳｉＯ_２膜パターン１８で保護されている。このため、メサストライプ構造部２０の上面３２に、埋め込み型電流ブロック層３０が乗り上げる心配はない。

次に、図５に示すように、ＳｉＯ_２膜パターン１８を除去する。その後、図６に示すように、ｎ型クラッド層１６及び埋め込み型電流ブロック層３０上に、Ｓを添加したＩｎＰから構成されるｎ型コンタクト層３４を形成する。そして、図７に示すように、ｎ型コンタクト層３４の上面にｎ型電極３６を形成する。さらに、ｐ型の半導体基板１０の裏面にｐ型電極３８を形成する。これにより、実施の形態１に係る半導体レーザ素子を形成する。

［実施の形態１の効果］
実施の形態１の効果について説明するために、まず、実施の形態１に対する比較例を説明する。図８〜９は、実施の形態１の比較例に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。以下、比較例に係る製造方法の各工程について、実施の形態１に係る製造方法と異なる点を中心に説明する。

この比較例に係る製造方法においては、まず、実施の形態１に係る製造方法の図１〜図３に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、ｐ型の半導体基板１０上にメサストライプ構造部２０を形成する。

次に、図８に示すように、メサストライプ構造部２０の側面に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｐ型電流ブロック層４０、ｎ型電流ブロック層２６及び半絶縁性電流ブロック層２８を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層３０を形成する。この際、ｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６を覆うように、ｐ型電流ブロック層４０を形成する。また、ｐ型電流ブロック層４０はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層２６はＳを添加したＩｎＰから構成される。また、半絶縁性電流ブロック層２８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

この工程では、実施の形態１に係る製造方法（図４に示す工程）とは異なり、半絶縁性電流ブロック層２４を形成しない。このため、比較例に係る埋め込み型電流ブロック層３０においては、実施の形態１に係る埋め込み型電流ブロック層３０においてｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２４の２層で構成される部分が、ｐ型電流ブロック層４０の１層で構成される。

埋め込み型電流ブロック層３０を形成した後は、実施の形態１に係る製造方法の図５〜図７に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、図９に示す、比較例に係る半導体レーザ素子を形成する。

比較例に係る半導体レーザ素子においては、図９に示すように、ｎ型クラッド層１６の近傍の領域４２においてｐ型電流ブロック層４０と半絶縁性電流ブロック層２８が接触する。また、上述のようにｐ型電流ブロック層４０にはＺｎが添加されている。半絶縁性電流ブロック層２８にはＦｅが添加されている。

一般に、II族元素が添加されたｐ型半導体層とＦｅが添加された半絶縁層の間ではII族元素とＦｅの相互拡散が発生する。そして、ＺｎはII族元素であるため、領域４２においてｐ型電流ブロック層４０と半絶縁性電流ブロック層２８の間ではＺｎとＦｅの相互拡散が発生する。この際、ｐ型電流ブロック層４０及びｐ型クラッド層１２からは半絶縁性電流ブロック層２８にＺｎが流れ込む。これにより、領域４２において半絶縁性電流ブロック層２８の半絶縁性は劣化する。また、領域４２においてｐ型電流ブロック層４０のＺｎ濃度（ｐ型キャリア濃度）は低化する。そして、ｐ型電流ブロック層４０とｎ型クラッド層１６の間の電位障壁が低下する。この結果、比較例に係る埋め込み型半導体レーザ素子においては、埋め込み型電流ブロック層３０を通る経路から電流がリークする問題が生じる。

一方、図７に示すように、実施の形態１に係る半導体レーザ素子でも、比較例と同様に、ｎ型クラッド層１６の近傍の領域４４においてｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２８が接触する。しかし、実施の形態１に係る半導体レーザ素子では、比較例においてｐ型電流ブロック層４０の１層で構成される部分が、ｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２４の２層で構成される。このため、ｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２８が接触する箇所は、比較例でｐ型電流ブロック層４０と半絶縁性電流ブロック層２８が接触する箇所よりも狭くなる。このため、ＺｎとＦｅの相互拡散は、比較例よりも狭い箇所で、ｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２８の間において発生することになる。従って、半絶縁性電流ブロック層２８の半絶縁性が劣化する領域は狭くなる。これにより、埋め込み型電流ブロック層３０をリークする電流を少なくできる。

また、ｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２４の間でもＺｎとＦｅの相互拡散が発生する。これにより、ｐ型電流ブロック層２２のＺｎ濃度は低下する。同様に、半絶縁性電流ブロック層２４のＺｎ濃度は増加する。しかしながら、実施の形態１においては、埋め込み型電流ブロック層３０を形成する際に、ｐ型電流ブロック層２２及び半絶縁性電流ブロック層２４の厚みを調整できる。これにより、上述したｐ型電流ブロック層２２のＺｎ濃度の低下量、及び半絶縁性電流ブロック層２４のＺｎ濃度の増加量を調整できる。従って、半絶縁性電流ブロック層２４の電気伝導性、及びｐ型電流ブロック層２２とｎ型クラッド層１６の間の電位障壁の高さを、埋め込み型電流ブロック層３０をリークする電流が出来る限り少なくなるように調整できる。

以上の結果、実施の形態１に係る半導体レーザ素子の製造方法を適用することにより、半導体レーザ素子のリーク電流を抑制できる。

［実施の形態１の変形例］
この実施の形態１において、ｐ型の半導体基板１０を構成する材料はＩｎＰに限定されない。ｐ型の半導体基板１０を構成する材料としては、ＧａＡｓやＧａＮを適用してもよい。この場合にも同様の効果が得られる。なお、この変形は以下の他の実施の形態においても適用できる。

この実施の形態１において、ｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層及び埋め込み型電流ブロック層を構成する材料はＩｎＰに限定されない。ｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層及び埋め込み型電流ブロック層を構成する材料としては、ＡｌＩｎＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＡｓＮＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＮを適用してもよい。この場合にも同様の効果が得られる。なお、この変形は以下の他の実施の形態においても適用できる。

この実施の形態１において、半導体レーザ素子のｐ型層に添加する不純物はＺｎに限定されない。ｐ型層に添加する不純物としては、II族元素であればＺｎ以外でも適用できる。例えば、ＭｇやＢｅを適用できる。なお、この変形は以下の他の実施の形態においても適用できる。

この実施の形態１において、半導体レーザ素子のｎ型層に添加する不純物はＳに限定されない。ｐ型層に添加する不純物としては、Ｓ以外でもドナーとなる元素であれば適用できる。例えば、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｓｎを適用できる。なお、この変形は以下の他の実施の形態においても適用できる。

実施の形態２．
以下に、実施の形態２に係る半導体レーザ素子の製造方法について、実施の形態１とは異なる点を中心に説明する。図１０〜図１１は、実施の形態２に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。

［実施の形態２に係る半導体レーザ素子の製造方法］
この比較例に係る製造方法においては、まず、実施の形態１に係る製造方法の図１〜図３に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、ｐ型の半導体基板１０上にメサストライプ構造部２０を形成する。

次に、図１０に示すように、メサストライプ構造部２０の側面に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｐ型電流ブロック層（第１のｐ型電流ブロック層）４０、ｎ型電流ブロック層２６、ｐ型電流ブロック層（第２のｐ型電流ブロック層）４６及び半絶縁性電流ブロック層４８を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層５０を形成する。

この際には、ｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６を覆うように、ｐ型電流ブロック層４０を形成する。また、ｐ型電流ブロック層４０はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層２６はＳを添加したＩｎＰから構成される。ｐ型電流ブロック層４６はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層４８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

埋め込み型電流ブロック層５０を形成した後は、実施の形態１に係る製造方法の図５〜図７に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、図１１に示す半導体レーザ素子を形成する。

［実施の形態２の効果］
実施の形態２に係る半導体レーザ素子では、実施の形態１の比較例において半絶縁性電流ブロック層２８の１層で構成される部分が、ｐ型電流ブロック層４６及び半絶縁性電流ブロック層４８の２層で構成される。これにより、ｎ型クラッド層１６の近傍の領域５２において、ｐ型電流ブロック層４０と半絶縁性電流ブロック層４８との間でＺｎとＦｅの相互拡散が発生する場合、ＺｎとＦｅの相互拡散はｐ型電流ブロック層４６を介して発生することになる。従って、ｐ型電流ブロック層４６の介在により、ｐ型電流ブロック層４０から半絶縁性電流ブロック層４８にＺｎが流出することは抑制される。この結果、ｎ型クラッド層１６の近傍の領域５２において、ｐ型電流ブロック層４０のＺｎ濃度の低下を抑制できる。これにより、ｐ型電流ブロック層４０とｎ型クラッド層１６の間の電位障壁の低下を抑制できる。

以上の結果、実施の形態２に係る半導体レーザ素子の製造方法を適用することにより、半導体レーザ素子のリーク電流を抑制できる。

実施の形態３．
以下に、実施の形態３に係る半導体レーザ素子の製造方法について、実施の形態１とは異なる点を中心に説明する。図１２〜図１３は、実施の形態３に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。

［実施の形態３に係る半導体レーザ素子の製造方法］
実施の形態３に係る製造方法においては、まず、実施の形態１に係る製造方法の図１〜図３に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、ｐ型の半導体基板１０上にメサストライプ構造部２０を形成する。

次に、図１２に示すように、メサストライプ構造部２０の側面に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｐ型電流ブロック層（第１のｐ型電流ブロック層）２２、半絶縁性電流ブロック層（第１の半絶縁性電流ブロック層）２４、ｎ型電流ブロック層２６、ｐ型電流ブロック層（第２のｐ型電流ブロック層）４６及び半絶縁性電流ブロック層（第２の半絶縁性電流ブロック層）４８を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層５２を形成する。

この際には、ｐ型クラッド層１２、活性層１４及びｎ型クラッド層１６を覆うように、ｐ型電流ブロック層２２を形成する。また、ｐ型電流ブロック層２２はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層２４はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層２６はＳを添加したＩｎＰから構成される。ｐ型電流ブロック層４６はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層４８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

埋め込み型電流ブロック層５２を形成した後は、実施の形態１に係る製造方法の図５〜図７に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、図１３に示す半導体レーザ素子を形成する。

［実施の形態３の効果］
実施の形態３に係る半導体レーザ素子では、実施の形態１の比較例においてｐ型電流ブロック層４０の１層で構成される部分が、実施の形態１と同様に、ｐ型電流ブロック層２２と半絶縁性電流ブロック層２４の２層で構成される。また、実施の形態１の比較例において半絶縁性電流ブロック層２８の１層を形成した部分が、実施の形態２と同様に、ｐ型電流ブロック層４６及び半絶縁性電流ブロック層４８の２層で構成される。従って、この実施の形態３の埋め込み型電流ブロック層５２は、実施の形態１及び実施の形態２の両方の特徴を有する。このため、この実施の形態３により、実施の形態１及び実施の形態２の両方に係る効果を得られる。

以上の結果、実施の形態３に係る半導体レーザ素子の製造方法を適用することにより、半導体レーザ素子のリーク電流を抑制できる。

実施の形態４．
以下に、実施の形態４に係る半導体レーザ素子の製造方法について、実施の形態１とは異なる点を中心に説明する。図１４〜図１５は、実施の形態４に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。

［実施の形態４に係る半導体レーザ素子の製造方法］
実施の形態４に係る製造方法においては、まず、実施の形態１に係る製造方法の図１〜図３に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、ｐ型の半導体基板１０上にメサストライプ構造部２０を形成する。

次に、図１４に示すように、メサストライプ構造部２０の側面に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４、半絶縁性電流ブロック層（第１の半絶縁性電流ブロック層）５６、ｎ型電流ブロック層２６及び半絶縁性電流ブロック層（第２の半絶縁性電流ブロック層）２８を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層５８を形成する。

この際には、ｐ型クラッド層１２を覆うように、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４を形成する。また、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４とｎ型クラッド層１６を通る経路から電流がリークすることがないように、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４を、ｎ型クラッド層１６とは離れるように形成する必要がある。このため、層厚を調整してｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４を適正な形状にする制御を行なう必要がある。また、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４はＳを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層５６はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層２６はＳを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層２８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

埋め込み型電流ブロック層５８を形成した後は、実施の形態１に係る製造方法の図５〜図７に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、図１５に示す半導体レーザ素子を形成する。

［実施の形態４の効果］
この製造方法においては、上述の通り、ｐ型クラッド層１２を覆うように、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４を形成する。そして、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４上に半絶縁性電流ブロック層５６を形成する。従って、ｐ型クラッド層１２と半絶縁性電流ブロック層５６の間には、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４が介在することになる。

ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４に添加されたＳは、ＺｎのようなII族元素ではなくVI族元素である。そして、VI族元素は、II族元素とは拡散のメカニズムが異なり、Ｉ−Ｓモデルに従わない。従って、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４の介在により、ｐ型クラッド層１２と、半絶縁性電流ブロック層５６及び半絶縁性電流ブロック層２８との間でＺｎとＦｅが相互拡散するのを抑制できる。この結果、ｐ型クラッド層１２から、半絶縁性電流ブロック層５６及び半絶縁性電流ブロック層２８に、Ｚｎが流れ込むことがなくなる。このため、半絶縁性電流ブロック層５６及び半絶縁性電流ブロック層２８の半絶縁性が劣化するのを防止できる。

以上の結果、実施の形態４に係る半導体レーザ素子の製造方法を適用することにより、半導体レーザ素子のリーク電流を抑制できる。

実施の形態５．
以下に、実施の形態５に係る半導体レーザ素子の製造方法について、実施の形態１とは異なる点を中心に説明する。図１６〜図１７は、実施の形態５に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。

［実施の形態５に係る半導体レーザ素子の製造方法］
実施の形態５に係る製造方法においては、まず、実施の形態１に係る製造方法の図１〜図３に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、ｐ型の半導体基板１０上にメサストライプ構造部２０を形成する。

次に、図１６に示すように、メサストライプ構造部２０の側面に、ＭＯＣＶＤ法によって、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０、半絶縁性電流ブロック層（第１の半絶縁性電流ブロック層）６２、ｎ型電流ブロック層２６及び半絶縁性電流ブロック層（第２の半絶縁性電流ブロック層）２８を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層６４を形成する。

この際には、ｐ型クラッド層１２を覆うように、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０を形成する。また、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０はＣを添加したＡｌＩｎＡｓ又はＡｌＧａＩｎＡｓから構成される。半絶縁性電流ブロック層６２はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層２６はＳを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層２８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

埋め込み型電流ブロック層６４を形成した後は、実施の形態１に係る製造方法の図５〜図７に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、図１７に示す半導体レーザ素子を形成する。

［実施の形態５の効果］
この製造方法においては、上述の通り、ｐ型クラッド層１２を覆うように、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０を形成する。そして、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０上に半絶縁性電流ブロック層６２を形成する。従って、ｐ型クラッド層１２と半絶縁性電流ブロック層６２の間には、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０が介在することになる。

ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０に添加されたＣは、ＺｎのようなII族元素ではなくIV族元素である。そして、IV族元素は、II族元素とは拡散のメカニズムが異なり、Ｉ−Ｓモデルに従わないので、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０は、ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４と同様に、ｐ型クラッド層１２と、半絶縁性電流ブロック層６２及び半絶縁性電流ブロック層２８との間でＺｎとＦｅが相互拡散するのを抑制できる。この結果、ｐ型クラッド層１２から、半絶縁性電流ブロック層６２及び半絶縁性電流ブロック層２８に、Ｚｎが流れ込むことがなくなる。このため、半絶縁性電流ブロック層６２及び半絶縁性電流ブロック層２８の半絶縁性が劣化するのを防止できる。

以上の結果、実施の形態５に係る半導体レーザ素子の製造方法を適用することにより、半導体レーザ素子のリーク電流を抑制できる。また、ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０はｐ型であるため、実施の形態４において形成した拡散抑制層であるｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）５４とは異なり、ｎ型クラッド層と離れるように形成する必要はない。このため、実施の形態５では、実施の形態４とは異なり、層厚を調整してｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）６０を適正な形状にする制御をわざわざ行なう必要がない。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る半導体レーザ素子の製造方法について説明する。図１８〜図２４は、この実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。以下、図１８〜図２４に示す各工程について説明する。

［実施の形態６に係る半導体レーザ素子の製造方法］
この製造方法においては、まず、図１８に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型の半導体基板６６上に、ｎ型クラッド層６８、活性層７０及びｐ型クラッド層７２を順次形成する。ｎ型クラッド層６８はＳを添加したＩｎＰから構成される。活性層７０は、不純物を含まないＩｎＧａＡｓＰから構成されるバリア層、ガイド層及びウェル層を有する多量子井戸（Multiple Quantum Wells：MQW）活性層である。ｐ型クラッド層７２はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。

次に、図１９に示すように、ｐ型クラッド層７２の上にＳｉＯ_２膜を形成し、リソグラフィー及びエッチングにより、ＳｉＯ_２膜をパターニングする。これにより、ＳｉＯ２膜パターン７４を形成する。

次に、図２０に示すように、このＳｉＯ２膜パターン７４をマスクとして、上述したｎ型クラッド層６８、活性層７０及びｐ型クラッド層７２をウェットエッチングする。これにより、ｎ型の半導体基板６６上に順次形成された、ｎ型クラッド層６８、活性層７０及びｐ型クラッド層７２を含むメサストライプ構造部７６を形成する。

次に、図２１に示すように、メサストライプ構造部７６の側面に、ＭＯＣＶＤ法により、半絶縁性電流ブロック層（第１の半絶縁性電流ブロック層）７８、ｎ型電流ブロック層８０、半絶縁性電流ブロック層（第２の半絶縁性電流ブロック層）８２及びｐ型電流ブロック層８４を順次形成する。これにより、埋め込み型電流ブロック層８６を形成する。

そして、半絶縁性電流ブロック層７８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層８０はＳを添加したＩｎＰから構成される。また、半絶縁性電流ブロック層８２はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｐ型電流ブロック層８４はＺｎを添加したＩｎＰから構成される。

なお、この際には、メサストライプ構造部７６の上面（ｐ型クラッド層７２の上面）８８が、ＳｉＯ_２膜パターン７４で保護されている。このため、メサストライプ構造部７６の上面８８に、埋め込み型電流ブロック層８６が乗り上げる心配はない。

次に、図２２に示すように、ＳｉＯ_２膜パターン７４を除去する。その後、図２３に示すように、ｐ型クラッド層７２及び埋め込み型電流ブロック層８６上に、Ｚｎを添加したＩｎＰから構成されるｐ型コンタクト層９０を形成する。そして、図２４に示すように、ｐ型コンタクト層９０の上面にｐ型電極９２を形成する。さらに、ｐ型の半導体基板６６の裏面にｎ型電極９４を形成する。これにより、実施の形態６に係る半導体レーザ素子を形成する。

［実施の形態６の効果］
実施の形態６の効果について説明するために、まず、実施の形態６に対する比較例を説明する。図２５〜図２６は、実施の形態６の比較例に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。以下、比較例に係る製造方法の各工程について、実施の形態６に係る製造方法と異なる点を中心に説明する。

この比較例に係る製造方法においては、まず、実施の形態６に係る製造方法の図１８〜図２０に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、ｎ型の半導体基板６６上にメサストライプ構造部７６を形成する。

次に、図２５に示すように、メサストライプ構造部７６の側面に、ＭＯＣＶＤ法によって、半絶縁性電流ブロック層（第１の半絶縁性電流ブロック層）７８、ｎ型電流ブロック層８０、半絶縁性電流ブロック層（第２の半絶縁性電流ブロック層）９６を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層８６を形成する。そして、半絶縁性電流ブロック層７８はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。ｎ型電流ブロック層８０はＳを添加したＩｎＰから構成される。半絶縁性電流ブロック層９６はＦｅを添加したＩｎＰから構成される。

この工程では、実施の形態６に係る製造方法（図２１に示す工程）とは異なり、ｐ型電流ブロック層８４を形成しない。このため、比較例に係る埋め込み型電流ブロック層８６においては、実施の形態６に係る埋め込み型電流ブロック層８６において半絶縁性電流ブロック層８２及びｐ型電流ブロック層８４の２層で構成される部分が、半絶縁性電流ブロック層９６の１層で構成される。

埋め込み型電流ブロック層８６を形成した後は、実施の形態６に係る製造方法の図２２〜図２４に示した工程と同一の工程を実行する。これにより、図２６に示す、比較例に係る半導体レーザ素子を形成する。

比較例に係る半導体レーザ素子においては、図２６に示す領域９８において、ｐ型コンタクト層９０と半絶縁性電流ブロック層９６が接触する。また、ｐ型コンタクト層９０にはＺｎが添加されている。半絶縁性電流ブロック層９６及び半絶縁性電流ブロック層７８にはＦｅが添加されている。

このため、領域９８においてｐ型コンタクト層９０と、半絶縁性電流ブロック層９６及び半絶縁性電流ブロック層７８との間ではＺｎとＦｅの相互拡散が発生する。この際、ｐ型コンタクト層９０からは、半絶縁性電流ブロック層９６及び半絶縁性電流ブロック層７８にＺｎが流れ込む。これにより、領域９８において半絶縁性電流ブロック層９６及び半絶縁性電流ブロック層７８の半絶縁性は劣化する。この結果、比較例に係る埋め込み型半導体レーザ素子においては、埋め込み型電流ブロック層８６を通る経路から電流がリークする問題が生じる。

一方、実施の形態６に係る半導体レーザ素子では、図２４に示すように、比較例において半絶縁性電流ブロック層９６の１層で構成される部分が、半絶縁性電流ブロック層８２及びｐ型電流ブロック層８４の２層で構成される。これにより、ｐ型コンタクト層９０と、半絶縁性電流ブロック層８２及び半絶縁性電流ブロック層７８との間においてＺｎとＦｅの相互拡散が発生する場合、ＺｎとＦｅの相互拡散はｐ型電流ブロック層８４を介して発生することになる。

そして、ｐ型電流ブロック層８４とｐ型コンタクト層９０の間には界面１０２が存在する。この界面１０２は、結晶成長によりｐ型電流ブロック層８４を形成後、ＳｉＯ_２膜パターン７４の除去工程等を経た後に、再度の結晶成長によりｐ型電流ブロック層８４上にｐ型コンタクト層９０を形成することによって形成されたものである。従って、ＺｎとＦｅの相互拡散は、上述のようにｐ型電流ブロック層８４を介して発生する場合、界面１０２により抑制される。このため、ｐ型コンタクト層９０から半絶縁性電流ブロック層８２及び半絶縁性電流ブロック層７８側にＺｎが流れ込むことは抑制される。これにより、半絶縁性電流ブロック層８２及び半絶縁性電流ブロック層７８の半絶縁性が劣化するのを防止できる。

以上の結果、実施の形態６に係る半導体レーザ素子の製造方法を適用することにより、半導体レーザ素子のリーク電流を抑制できる。

実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態１の比較例に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態１の比較例に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態２に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態２に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態３に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態３に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態４に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態４に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態５に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態５に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６に係る製造方法が備える工程を示す工程断面図である。実施の形態６の比較例に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。実施の形態６の比較例に係る製造方法の特徴部である工程を示す工程断面図である。

符号の説明

１０ｐ型の半導体基板
１２，７２ｐ型クラッド層
１４，７０活性層
１６，６８ｎ型クラッド層
２０，７６メサストライプ構造部
２２，４０，４６，８４ｐ型電流ブロック層
２４，２８，４８，５６，６２，７８，８２，９６半絶縁性電流ブロック層
２６，８０ｎ型電流ブロック層
３０，５０，５２，５８，６４，８６埋め込み型電流ブロック層
３４ｎ型コンタクト層
５４ｎ型電流ブロック層（拡散抑制層）
６０ｐ型電流ブロック層（拡散抑制層）
６６ｎ型の半導体基板
９０ｐ型コンタクト層
１０２界面

Claims

ｐ型の半導体基板上に、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する工程と、
前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、
前記メサストライプ構造部の側面に、ｐ型電流ブロック層、第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及び第２の半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｎ型コンタクト層を形成する工程と、
を備え、
前記ｐ型電流ブロック層は、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層を覆うように形成し、
前記ｐ型クラッド層及び前記ｐ型電流ブロック層に、II族元素を添加し、
前記第１の半絶縁性電流ブロック層及び前記第２の半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
ｐ型の半導体基板上に、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する工程と、
前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、
前記メサストライプ構造部の側面に、第１のｐ型電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層、第２のｐ型電流ブロック層及び半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｎ型コンタクト層を形成する工程と、
を備え、
前記第１のｐ型電流ブロック層は、前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層を覆うように形成し、
前記ｐ型クラッド層、第１のｐ型電流ブロック層及び第２のｐ型電流ブロック層に、II族元素を添加し、
前記半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
ｐ型の半導体基板上に、ｐ型クラッド層、活性層及びｎ型クラッド層を順次形成する工程と、
前記ｐ型クラッド層、前記活性層及び前記ｎ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、
前記メサストライプ構造部の側面に、拡散抑制層、第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層及び第２の半絶縁性電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｎ型コンタクト層を形成する工程と、
を備え、
前記ｐ型クラッド層に、II族元素を添加し、
前記第１の半絶縁性電流ブロック層及び前記第２の半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加し、
前記拡散抑制層は、前記ｐ型クラッド層の前記II族元素と、前記第１の半絶縁性電流ブロック層の前記Ｆｅの相互拡散を抑制することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
前記拡散抑制層を、ｎ型半導体から構成し、前記ｎ型クラッド層とは離して形成することを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
前記拡散抑制層を、Ｃが添加された、ＡｌＩｎＡｓ又はＡｌＧａＩｎＡｓから構成することを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ素子の製造方法。
ｎ型の半導体基板上に、ｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層を順次形成する工程と、
前記ｎ型クラッド層、前記活性層及び前記ｐ型クラッド層をエッチングし、メサストライプ構造部を形成する工程と、
前記メサストライプ構造部の側面に、第１の半絶縁性電流ブロック層、ｎ型電流ブロック層、第２の半絶縁性電流ブロック層及びｐ型電流ブロック層を順次形成し、埋め込み型電流ブロック層を形成する工程と、
前記ｐ型クラッド層及び前記埋め込み型電流ブロック層上に、ｐ型コンタクト層を形成する工程と、
を備え、
前記ｐ型クラッド層、前記ｐ型電流ブロック層及び前記ｐ型コンタクト層に、II族元素を添加し、
前記第１の半絶縁性電流ブロック層及び前記第２の半絶縁性電流ブロック層に、Ｆｅを添加することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
前記半導体基板をＩｎＰから構成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
前記埋め込み型電流ブロック層をＩｎＰ又はＡｌＩｎＡｓから構成することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
前記II族元素としては、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｂｅのいずれかを用いることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。