JPH09199790A - 半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャップ層側面のブロック層の層厚を制御し
て、半導体レーザ素子の特性を向上させる。 【解決手段】 実屈折率ガイド型のリッジガイド構造の
半導体レーザ素子において、リッジ部分のキャップ層の
幅を、クラッド層の幅より広くする。
て、半導体レーザ素子の特性を向上させる。 【解決手段】 実屈折率ガイド型のリッジガイド構造の
半導体レーザ素子において、リッジ部分のキャップ層の
幅を、クラッド層の幅より広くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、低消費電力で高
い信頼性を持つ半導体レーザ装置に関する。
い信頼性を持つ半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】低消費電力で高い信頼性を持つ半導体レ
ーザ装置を得るために様々な手法が行われているが、そ
の１つとして特開平５−１６０５０３号公報に示される
様な実屈折ガイド型のリッジガイド構造の半導体レーザ
装置が挙げられる。図１２にその１例を示す。本従来例
の構造は、 ２０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２０２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層（厚さ０．５μｍ） ２０３ ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ下部クラッド層（厚さ
１μｍ） ２０４ Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層（厚さ０．０７μ
ｍ） ２２１ ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ上部クラッド層（厚
さ、リッジ部１μｍ、リッジ部以外の領域０．１５μ
ｍ） ２０８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層（厚さ０．２μｍ） ２０９ ｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ電流ブロック層（厚
さ０．５μｍ） ２２０ ｎ−ＧａＡｓ保護層（厚さ０．５μｍ） ２１２ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 となっている。２１３がリッジ部である。
ーザ装置を得るために様々な手法が行われているが、そ
の１つとして特開平５−１６０５０３号公報に示される
様な実屈折ガイド型のリッジガイド構造の半導体レーザ
装置が挙げられる。図１２にその１例を示す。本従来例
の構造は、 ２０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２０２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層（厚さ０．５μｍ） ２０３ ｎ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ下部クラッド層（厚さ
１μｍ） ２０４ Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ活性層（厚さ０．０７μ
ｍ） ２２１ ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ上部クラッド層（厚
さ、リッジ部１μｍ、リッジ部以外の領域０．１５μ
ｍ） ２０８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層（厚さ０．２μｍ） ２０９ ｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ電流ブロック層（厚
さ０．５μｍ） ２２０ ｎ−ＧａＡｓ保護層（厚さ０．５μｍ） ２１２ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 となっている。２１３がリッジ部である。
【０００３】本従来例の作製方法を図１３、１４に示
す。本従来例の作製方法は以下の通りである。
す。本従来例の作製方法は以下の通りである。
【０００４】（ａ） ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、第
１回目の半導体層の結晶成長としてｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層２０２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２０３、
ＡｌＧａＡｓ活性層２０４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラ
ッド層２２１、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８を順次成
長する（図１３（ａ））。
１回目の半導体層の結晶成長としてｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層２０２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層２０３、
ＡｌＧａＡｓ活性層２０４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラ
ッド層２２１、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８を順次成
長する（図１３（ａ））。
【０００５】（ｂ） ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８上
にストライプ状に窒化膜又は酸化シリコンなどのの誘電
体膜２１６を形成し、この誘電体膜２１６をマスクとし
てｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８、及び、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ上部クラッド層２２１の一部を除去し、リッジ部２
１３を形成する（図１３（ｂ））。
にストライプ状に窒化膜又は酸化シリコンなどのの誘電
体膜２１６を形成し、この誘電体膜２１６をマスクとし
てｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８、及び、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ上部クラッド層２２１の一部を除去し、リッジ部２
１３を形成する（図１３（ｂ））。
【０００６】（ｃ） 第２回目の半導体層の結晶成長と
して、誘電体膜２１６をマスクとしてＭＯＣＶＤ成長技
術により、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８の側面及びｐ
−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層２２１上にのみ選択的に
ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ−ＧａＡｓ
保護層２２０を順次形成する（図１４（ｃ））。
して、誘電体膜２１６をマスクとしてＭＯＣＶＤ成長技
術により、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８の側面及びｐ
−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層２２１上にのみ選択的に
ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ−ＧａＡｓ
保護層２２０を順次形成する（図１４（ｃ））。
【０００７】（ｄ） 誘電体膜２１６を除去し、第３回
目の半導体層の結晶成長として、表面に現れているｐ−
ＧａＡｓキャップ層２０８、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層２０９及び、ｎ−ＧａＡｓ保護層２２０の全てを
覆うようにｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１２形成する
（図１４（ｄ））。
目の半導体層の結晶成長として、表面に現れているｐ−
ＧａＡｓキャップ層２０８、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層２０９及び、ｎ−ＧａＡｓ保護層２２０の全てを
覆うようにｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１２形成する
（図１４（ｄ））。
【０００８】最後にｎ−ＧａＡｓ基板２０１及びｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層２１２のそれぞれに電極を形成する
ことでことで半導体レーザ装置が完成する。本半導体レ
ーザ装置は光と電流をＡｌＧａＡｓ活性層２０４のリッ
ジ部直下の領域に閉じ込めることでレーザ発振を行う。
ａＡｓコンタクト層２１２のそれぞれに電極を形成する
ことでことで半導体レーザ装置が完成する。本半導体レ
ーザ装置は光と電流をＡｌＧａＡｓ活性層２０４のリッ
ジ部直下の領域に閉じ込めることでレーザ発振を行う。
【０００９】本半導体レーザ装置はｐ−ＡｌＧａＡｓ上
部クラッド層２２１にリッジ形状の領域を持たせたいわ
ゆるリッジガイド構造を用いている。この装置は、製造
工程中のリッジ部形成後の工程（ｂ）の段階において、
酸化しやすいＡｌを含んだ層であるこのｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ上部クラッド層２２１が一旦大気にさらされる。一般
にＡｌＧａＡｓ層において一旦大気にさらされた部分
は、深い準位を形成して光吸収を起こし、レーザの信頼
性を低下させる。しかし、このリッジガイド構造は大気
にさらされた部分がレーザ発振時の活性領域から離れて
いるためにこの部分での光吸収は低く抑えられ、信頼性
を確保できる。
部クラッド層２２１にリッジ形状の領域を持たせたいわ
ゆるリッジガイド構造を用いている。この装置は、製造
工程中のリッジ部形成後の工程（ｂ）の段階において、
酸化しやすいＡｌを含んだ層であるこのｐ−ＡｌＧａＡ
ｓ上部クラッド層２２１が一旦大気にさらされる。一般
にＡｌＧａＡｓ層において一旦大気にさらされた部分
は、深い準位を形成して光吸収を起こし、レーザの信頼
性を低下させる。しかし、このリッジガイド構造は大気
にさらされた部分がレーザ発振時の活性領域から離れて
いるためにこの部分での光吸収は低く抑えられ、信頼性
を確保できる。
【００１０】また、本半導体レーザ装置は、ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ上部クラッド層２２１のリッジ形状部分の外側に
該ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層２２１よりも屈折率
の小さいｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９を設け
ることで、実屈折率のみによる水平方向の光の閉じ込め
を行っている。このいわゆる実屈折率ガイド型のレーザ
は水平方向の光の閉じ込めに光吸収を用いていないた
め、レーザ発振時の導波路損失が小さく、消費電力を低
く抑えることができる。
ａＡｓ上部クラッド層２２１のリッジ形状部分の外側に
該ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層２２１よりも屈折率
の小さいｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９を設け
ることで、実屈折率のみによる水平方向の光の閉じ込め
を行っている。このいわゆる実屈折率ガイド型のレーザ
は水平方向の光の閉じ込めに光吸収を用いていないた
め、レーザ発振時の導波路損失が小さく、消費電力を低
く抑えることができる。
【００１１】また、本半導体レーザ装置の作製方法は、
リッジ形成プロセスでリッジ部の最上部を誘電体膜２１
６とし、その次のＭＯＣＶＤ成長ではこの膜以外の領域
のみに選択的にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
９、ｎ−ＧａＡｓ保護層２２０を形成させている。これ
により、第２回目の結晶成長後にリッジ部の上にｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ−ＧａＡｓ保護層
２２０が形成されるのを防ぐことができる。
リッジ形成プロセスでリッジ部の最上部を誘電体膜２１
６とし、その次のＭＯＣＶＤ成長ではこの膜以外の領域
のみに選択的にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
９、ｎ−ＧａＡｓ保護層２２０を形成させている。これ
により、第２回目の結晶成長後にリッジ部の上にｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ−ＧａＡｓ保護層
２２０が形成されるのを防ぐことができる。
【００１２】また、本半導体レーザ装置は第２回目の結
晶成長時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ
−ＧａＡｓ保護層２２０の２層を形成している。光及び
電流の閉じ込めのためにはｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッ
ク層２０９だけで十分であるが、ｎ−ＧａＡｓ保護層２
２０を設けることにより、第３回目の結晶成長前の表面
の大半の領域を酸化しにくいＧａＡｓとすることが可能
となり、ｎ−ＧａＡｓ保護層２２０が無い場合に比べ、
第３回目の結晶成長で形成されるｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層２１２の結晶性が良くなる。また、誘電体膜２１６
をエッチングにより除去する工程においては一般にＨＦ
がよく用いられるが、このＨＦはＡｌ混晶比０．４以上
のＡｌＧａＡｓ層を速いエッチング速度でエッチングす
る能力があるため、本従来例のようにｎ−ＡｌＧａＡｓ
電流ブロック層２０９の上にｎ−ＧａＡｓ保護層２２０
を設けることで、誘電体膜２１６をＨＦでエッチングに
より除去する時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
９がエッチングされるのを防ぐことができる。
晶成長時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ
−ＧａＡｓ保護層２２０の２層を形成している。光及び
電流の閉じ込めのためにはｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッ
ク層２０９だけで十分であるが、ｎ−ＧａＡｓ保護層２
２０を設けることにより、第３回目の結晶成長前の表面
の大半の領域を酸化しにくいＧａＡｓとすることが可能
となり、ｎ−ＧａＡｓ保護層２２０が無い場合に比べ、
第３回目の結晶成長で形成されるｐ−ＧａＡｓコンタク
ト層２１２の結晶性が良くなる。また、誘電体膜２１６
をエッチングにより除去する工程においては一般にＨＦ
がよく用いられるが、このＨＦはＡｌ混晶比０．４以上
のＡｌＧａＡｓ層を速いエッチング速度でエッチングす
る能力があるため、本従来例のようにｎ−ＡｌＧａＡｓ
電流ブロック層２０９の上にｎ−ＧａＡｓ保護層２２０
を設けることで、誘電体膜２１６をＨＦでエッチングに
より除去する時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
９がエッチングされるのを防ぐことができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、本従来例を実
際に作製し動作させてみるといくつかの問題点が発生し
た。
際に作製し動作させてみるといくつかの問題点が発生し
た。
【００１４】大きな問題点としてまず第１に、本従来例
はそれ以前の他の構造を用いたレーザに比べ動作電圧が
増加した。この原因について、検討を行った結果、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層２１２のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブ
ロック層２０９と接する付近の結晶性が低下し高抵抗化
がしていたことが判明した。
はそれ以前の他の構造を用いたレーザに比べ動作電圧が
増加した。この原因について、検討を行った結果、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層２１２のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブ
ロック層２０９と接する付近の結晶性が低下し高抵抗化
がしていたことが判明した。
【００１５】すなわち、本半導体レーザは第２回目の結
晶成長時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ
−ＧａＡｓ保護層２２０の２層を形成することで、第３
回目の結晶成長前の表面の大半の領域を酸化しにくいＧ
ａＡｓとし、第３回目の結晶成長で形成されるｎ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層２１２の結晶性を向上させている。し
かし、第３回目の結晶成長前の表面においては、リッジ
部のｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８の両側に依然として
ある程度の幅のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９
が存在している。試作した半導体レーザ装置における、
表面に現れているｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
９の幅は、リッジ部以外の領域でｐ−ＡｌＧａＡｓ上部
クラッド層２２１上に形成されたｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
ブロック層２０９の厚さ０．５μｍよりやや薄い程度の
０．４７μｍとなっていた。この層は、酸化しやすいＡ
ｌを含んだ層であるため、第３回目の結晶成長で形成さ
れるｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１２のこのｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ電流ブロック層２０９の上に形成される領域で結
晶性が低下する。結晶性の低下は高抵抗化をもたらす
が、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１２のリッジ部近傍は
電流が集中するため、高抵抗化の影響が大きく、半導体
レーザの駆動電圧を増加させてしまうのである。
晶成長時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９、ｎ
−ＧａＡｓ保護層２２０の２層を形成することで、第３
回目の結晶成長前の表面の大半の領域を酸化しにくいＧ
ａＡｓとし、第３回目の結晶成長で形成されるｎ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層２１２の結晶性を向上させている。し
かし、第３回目の結晶成長前の表面においては、リッジ
部のｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８の両側に依然として
ある程度の幅のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９
が存在している。試作した半導体レーザ装置における、
表面に現れているｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０
９の幅は、リッジ部以外の領域でｐ−ＡｌＧａＡｓ上部
クラッド層２２１上に形成されたｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
ブロック層２０９の厚さ０．５μｍよりやや薄い程度の
０．４７μｍとなっていた。この層は、酸化しやすいＡ
ｌを含んだ層であるため、第３回目の結晶成長で形成さ
れるｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１２のこのｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ電流ブロック層２０９の上に形成される領域で結
晶性が低下する。結晶性の低下は高抵抗化をもたらす
が、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層２１２のリッジ部近傍は
電流が集中するため、高抵抗化の影響が大きく、半導体
レーザの駆動電圧を増加させてしまうのである。
【００１６】なお本従来例では、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
ブロック層２０９の上にｎ−ＧａＡｓ保護層２２０を設
けることで誘電体膜２１２をＨＦでエッチングにより除
去する時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９がエ
ッチングされるのを防いでいるが、これについても、や
はりリッジ部のｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８の両側に
依然としてある程度の幅のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッ
ク層２０９が存在しているため、ここからＨＦによりｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９がエッチングされ
てしまうということも発生している。あまり深くエッチ
ングされると素子がレーザ発振しなくなる。
ブロック層２０９の上にｎ−ＧａＡｓ保護層２２０を設
けることで誘電体膜２１２をＨＦでエッチングにより除
去する時にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９がエ
ッチングされるのを防いでいるが、これについても、や
はりリッジ部のｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８の両側に
依然としてある程度の幅のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッ
ク層２０９が存在しているため、ここからＨＦによりｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層２０９がエッチングされ
てしまうということも発生している。あまり深くエッチ
ングされると素子がレーザ発振しなくなる。
【００１７】もう１つの大きな問題点としては連続動作
時の素子寿命が短いことがあげられる。これについて
は、本従来例の窒化膜を用いた作製方法が、素子内部に
転位を形成していることが原因であると考えられる。
時の素子寿命が短いことがあげられる。これについて
は、本従来例の窒化膜を用いた作製方法が、素子内部に
転位を形成していることが原因であると考えられる。
【００１８】すなわち、本半導体レーザの作製方法にお
いては、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８上に形成された
誘電体膜２１６を利用したＭＯＣＶＤ選択成長を行って
いる。ＭＯＣＶＤ成長は一般に６５０〜８００℃程度の
温度で行っているが、半導体層上に誘電体膜を形成され
た状態でこのような高温にさらされると、半導体層と誘
電体膜の熱膨張率の違いから、半導体層に大きな歪みが
発生し、その歪みにより多数の転位が形成されてしま
う。一般に、レーザ発光領域にて多数の転位が形成され
ると半導体レーザの信頼性が著しく低下してしまう。本
従来例ではこの転位がレーザ発光領域まで達していると
考えられ、素子寿命が短くなったものと考えられる。
いては、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０８上に形成された
誘電体膜２１６を利用したＭＯＣＶＤ選択成長を行って
いる。ＭＯＣＶＤ成長は一般に６５０〜８００℃程度の
温度で行っているが、半導体層上に誘電体膜を形成され
た状態でこのような高温にさらされると、半導体層と誘
電体膜の熱膨張率の違いから、半導体層に大きな歪みが
発生し、その歪みにより多数の転位が形成されてしま
う。一般に、レーザ発光領域にて多数の転位が形成され
ると半導体レーザの信頼性が著しく低下してしまう。本
従来例ではこの転位がレーザ発光領域まで達していると
考えられ、素子寿命が短くなったものと考えられる。
【００１９】また、本実施例の様なＡｌＧａＡｓ層の誘
電体膜を利用したＭＯＣＶＤ選択成長は、例えばＨＣｌ
などの腐食性のガスを同時に流す必要があり、ＭＯＣＶ
Ｄ装置の運用、管理に従来より困難が伴うようになると
いう問題点もある。
電体膜を利用したＭＯＣＶＤ選択成長は、例えばＨＣｌ
などの腐食性のガスを同時に流す必要があり、ＭＯＣＶ
Ｄ装置の運用、管理に従来より困難が伴うようになると
いう問題点もある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】この課題を解決する手段
として、本発明の半導体レーザ装置の構造は、第１導電
型の半導体基板上に、少なくとも第１導電型の下部クラ
ッド層、活性層、第２導電型の上部第１クラッド層、第
２導電型のエッチングストップ層、ストライプ状の第２
導電型の上部第２クラッド層が形成され、該上部第２ク
ラッド層上に、該上部第２クラッド層の最上部の幅より
も広い幅を持つ第２導電型のキャップ層が形成され、前
記上部第１クラッド層の側面及び該上部第１クラッド層
以外の部分に少なくとも第１導電型の電流ブロック層と
保護層とが形成された半導体レーザ装置であって、前記
活性層の屈折率は前記下部クラッド層、前記上部第１ク
ラッド層、前記上部第２クラッド層のいずれより大き
く、前記電流ブロック層の屈折率は前記上部第２クラッ
ド層より小さく、前記キャップ層は前記上部第２クラッ
ド層よりＡｌの含有量が少なく、前記電流ブロック層は
Ａｌを含んだ層であり、前記保護層は前記電流ブロック
層よりＡｌの含有量が少なく、前記エッチングストップ
層は該上部第１クラッド層及び上部第２クラッド層と組
成が異なっているように構成する。
として、本発明の半導体レーザ装置の構造は、第１導電
型の半導体基板上に、少なくとも第１導電型の下部クラ
ッド層、活性層、第２導電型の上部第１クラッド層、第
２導電型のエッチングストップ層、ストライプ状の第２
導電型の上部第２クラッド層が形成され、該上部第２ク
ラッド層上に、該上部第２クラッド層の最上部の幅より
も広い幅を持つ第２導電型のキャップ層が形成され、前
記上部第１クラッド層の側面及び該上部第１クラッド層
以外の部分に少なくとも第１導電型の電流ブロック層と
保護層とが形成された半導体レーザ装置であって、前記
活性層の屈折率は前記下部クラッド層、前記上部第１ク
ラッド層、前記上部第２クラッド層のいずれより大き
く、前記電流ブロック層の屈折率は前記上部第２クラッ
ド層より小さく、前記キャップ層は前記上部第２クラッ
ド層よりＡｌの含有量が少なく、前記電流ブロック層は
Ａｌを含んだ層であり、前記保護層は前記電流ブロック
層よりＡｌの含有量が少なく、前記エッチングストップ
層は該上部第１クラッド層及び上部第２クラッド層と組
成が異なっているように構成する。
【００２１】また、この課題を解決する手段として、本
発明の半導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型の半
導体基板上に、少なくとも第１導電型の下部クラッド
層、活性層、第２導電型の上部第１クラッド層、第２導
電型のエッチングストップ層、第２導電型の上部第２ク
ラッド層、第２導電型のキャップ層を形成する第１の工
程と、該キャップ層上にストライプ状の第１エッチング
保護膜を形成する第２の工程と、該第１のエッチング保
護膜をマスクとして該第１エッチング保護膜下部以外の
領域の前記キャップ層、及び、前記上部第２クラッド層
を除去する第３の工程と、前記第１エッチング保護膜を
除去する第４の工程と、前記キャップ層及び前記上部第
２クラッド層側面及びエッチングストップ層上面に少な
くとも第１導電型の電流ブロック層と保護層を形成する
第５の工程と、該保護層の前記キャップ層上方に形成さ
れた突出した領域の最上部以外に第２エッチング保護膜
を形成する第６の工程と、該第２エッチング保護膜をマ
スクとして前記保護層と前記電流ブロック層のキャップ
層の上方に形成されている領域のみを除去する第７の工
程を少なくとも含む半導体レーザ素子の製造方法であっ
て、前記活性層の屈折率は前記下部クラッド層、前記上
部第１クラッド層、前記上部第２クラッド層のいずれよ
り大きく、前記電流ブロック層の屈折率は前記上部第２
クラッド層より小さく、前記キャップ層は前記上部第２
クラッド層よりＡｌの含有量が少なく、前記電流ブロッ
ク層はＡｌを含んだ層であり、前記保護層は前記電流ブ
ロック層よりＡｌの含有量が少なく、前記エッチングス
トップ層は該上部第１クラッド層及び上部第２クラッド
層と組成が異なっていることを特徴としている。
発明の半導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型の半
導体基板上に、少なくとも第１導電型の下部クラッド
層、活性層、第２導電型の上部第１クラッド層、第２導
電型のエッチングストップ層、第２導電型の上部第２ク
ラッド層、第２導電型のキャップ層を形成する第１の工
程と、該キャップ層上にストライプ状の第１エッチング
保護膜を形成する第２の工程と、該第１のエッチング保
護膜をマスクとして該第１エッチング保護膜下部以外の
領域の前記キャップ層、及び、前記上部第２クラッド層
を除去する第３の工程と、前記第１エッチング保護膜を
除去する第４の工程と、前記キャップ層及び前記上部第
２クラッド層側面及びエッチングストップ層上面に少な
くとも第１導電型の電流ブロック層と保護層を形成する
第５の工程と、該保護層の前記キャップ層上方に形成さ
れた突出した領域の最上部以外に第２エッチング保護膜
を形成する第６の工程と、該第２エッチング保護膜をマ
スクとして前記保護層と前記電流ブロック層のキャップ
層の上方に形成されている領域のみを除去する第７の工
程を少なくとも含む半導体レーザ素子の製造方法であっ
て、前記活性層の屈折率は前記下部クラッド層、前記上
部第１クラッド層、前記上部第２クラッド層のいずれよ
り大きく、前記電流ブロック層の屈折率は前記上部第２
クラッド層より小さく、前記キャップ層は前記上部第２
クラッド層よりＡｌの含有量が少なく、前記電流ブロッ
ク層はＡｌを含んだ層であり、前記保護層は前記電流ブ
ロック層よりＡｌの含有量が少なく、前記エッチングス
トップ層は該上部第１クラッド層及び上部第２クラッド
層と組成が異なっていることを特徴としている。
【００２２】以下に、本願発明の作用を記載する。
【００２３】本発明の半導体レーザ装置の構造は、スト
ライプ状リッジ部の形状をキャップ層の幅を上部クラッ
ド層の最上部の幅より広くなるように形成している。こ
れにより、第２回目の半導体層の結晶成長としてＭＯＣ
ＶＤ成長技術を用いて電流ブロック層、保護層を形成す
る時に、ストライプ状リッジ部の側面の電流ブロック層
の厚さを薄くすることができる。これは、リッジ部側面
の表面積を増加させることで、リッジ部側面に供給され
る材料の量を相対的に減少させて成長速度を落としてい
ることによる。これにより、第３回目の結晶成長前の表
面においては、ストライプ状リッジ部の両側に存在する
電流ブロック層の幅を薄くすることができる。つまり、
酸化しやすいＡｌを含んだ層がわずかしか表面に現れな
いため、第３回目の結晶成長で形成されるコンタクト層
の結晶性の低下は小さい領域に抑えられ、半導体レーザ
の駆動電圧の増加を防ぐことができる。また、第２回目
の結晶成長後にＨＦ等を用いてエッチングを行う場合に
もストライプ状リッジ部の両側に存在する電流ブロック
層の幅が薄いため、従来例に比べより有効に電流ブロッ
ク層がエッチングされるのを防ぐことができる。
ライプ状リッジ部の形状をキャップ層の幅を上部クラッ
ド層の最上部の幅より広くなるように形成している。こ
れにより、第２回目の半導体層の結晶成長としてＭＯＣ
ＶＤ成長技術を用いて電流ブロック層、保護層を形成す
る時に、ストライプ状リッジ部の側面の電流ブロック層
の厚さを薄くすることができる。これは、リッジ部側面
の表面積を増加させることで、リッジ部側面に供給され
る材料の量を相対的に減少させて成長速度を落としてい
ることによる。これにより、第３回目の結晶成長前の表
面においては、ストライプ状リッジ部の両側に存在する
電流ブロック層の幅を薄くすることができる。つまり、
酸化しやすいＡｌを含んだ層がわずかしか表面に現れな
いため、第３回目の結晶成長で形成されるコンタクト層
の結晶性の低下は小さい領域に抑えられ、半導体レーザ
の駆動電圧の増加を防ぐことができる。また、第２回目
の結晶成長後にＨＦ等を用いてエッチングを行う場合に
もストライプ状リッジ部の両側に存在する電流ブロック
層の幅が薄いため、従来例に比べより有効に電流ブロッ
ク層がエッチングされるのを防ぐことができる。
【００２４】また、本発明の半導体レーザ装置の製造方
法によれば、誘電体膜を用いないで第２回目の結晶成長
を行うため半導体層での転位の形成を防ぐことができ、
また、腐食性ガスを用いる必要が無いためＭＯＣＶＤ装
置の運用、管理が容易である。更に、本発明の製造方法
は第２回目の結晶成長でＡｌ含有量の多い電流ブロック
層、Ａｌ含有量の少ない保護層を順次形成し、次に、リ
ッジ上に形成された層を除去するときにまず保護層を選
択的にエッチングし、それから残りのリッジ上の層をエ
ッチングすることにより、エッチングを２段階に分けて
いる。これはリッジ上に形成された層を１度にエッチン
グするのに比べると、キャップ層の選択エッチングと残
りの層のエッチングの時間をそれぞれ短い時間で管理で
きるためエッチングの過不足に起因する不良素子の発生
を低減させることができる。
法によれば、誘電体膜を用いないで第２回目の結晶成長
を行うため半導体層での転位の形成を防ぐことができ、
また、腐食性ガスを用いる必要が無いためＭＯＣＶＤ装
置の運用、管理が容易である。更に、本発明の製造方法
は第２回目の結晶成長でＡｌ含有量の多い電流ブロック
層、Ａｌ含有量の少ない保護層を順次形成し、次に、リ
ッジ上に形成された層を除去するときにまず保護層を選
択的にエッチングし、それから残りのリッジ上の層をエ
ッチングすることにより、エッチングを２段階に分けて
いる。これはリッジ上に形成された層を１度にエッチン
グするのに比べると、キャップ層の選択エッチングと残
りの層のエッチングの時間をそれぞれ短い時間で管理で
きるためエッチングの過不足に起因する不良素子の発生
を低減させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１に本発明の第１の実施例を示
す。本実施例の構造は以下の通りである。
す。本実施例の構造は以下の通りである。
【００２６】 １０１ ｎ−ＧａＡｓ基板（５０〜１３０μｍ） １０２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層（０．１〜１．０μ
ｍ） １０３ ｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ下部クラッド層（０．５
〜２μｍ、ｘ＝０．４５〜０．６５） １０４ ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層（０．０１〜０．１μ
ｍ、ｙ＝０．０７〜０．１６） １０５ ｐ−ＡｌzＧａ1-zＡｓ上部第１クラッド層
（０．１〜０．４μｍ、ｚ＝０．４５〜０．６５） １０６ ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層（０．００
２〜０．００４μｍ） １０７ ｐ−ＡｌuＧａ1-uＡｓ上部第２クラッド層
（０．３〜１．５μｍ、ｕ＝０．４５〜０．６５） １０８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層（０．２〜１．０μ
ｍ） １０９ ｎ−ＡｌvＧａ1-vＡｓ電流ブロック層（０．２
〜１．０μｍ、ｖ＝０．５〜０．８５） １１０ ｎ−ＧａＡｓ第１保護層（０．２〜１．０μ
ｍ） １１１ ｐ−ＧａＡｓ第２保護層（０．５〜１．５μ
ｍ） １１２ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層（７０μｍ） １１３はリッジ部である。ここで、 ｘ，ｚ，ｕ＞ｙ、ｖ＞ｕ である。また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅はｐ
−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の最上部の幅
より広くなるように設定されている。また、リッジ最下
部であるｐ−ＡｌuＧａ1-uＡｓ上部第２クラッド層１０
７の最下部の幅は０．５〜５．０μｍに設定されてい
る。ＧａＡｓキャップ層１０８の形状は、前記キャップ
層１０８側面と底面のなす角度が９０度以上になるよう
にしている。
ｍ） １０３ ｎ−ＡｌxＧａ1-xＡｓ下部クラッド層（０．５
〜２μｍ、ｘ＝０．４５〜０．６５） １０４ ＡｌyＧａ1-yＡｓ活性層（０．０１〜０．１μ
ｍ、ｙ＝０．０７〜０．１６） １０５ ｐ−ＡｌzＧａ1-zＡｓ上部第１クラッド層
（０．１〜０．４μｍ、ｚ＝０．４５〜０．６５） １０６ ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層（０．００
２〜０．００４μｍ） １０７ ｐ−ＡｌuＧａ1-uＡｓ上部第２クラッド層
（０．３〜１．５μｍ、ｕ＝０．４５〜０．６５） １０８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層（０．２〜１．０μ
ｍ） １０９ ｎ−ＡｌvＧａ1-vＡｓ電流ブロック層（０．２
〜１．０μｍ、ｖ＝０．５〜０．８５） １１０ ｎ−ＧａＡｓ第１保護層（０．２〜１．０μ
ｍ） １１１ ｐ−ＧａＡｓ第２保護層（０．５〜１．５μ
ｍ） １１２ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層（７０μｍ） １１３はリッジ部である。ここで、 ｘ，ｚ，ｕ＞ｙ、ｖ＞ｕ である。また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅はｐ
−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の最上部の幅
より広くなるように設定されている。また、リッジ最下
部であるｐ−ＡｌuＧａ1-uＡｓ上部第２クラッド層１０
７の最下部の幅は０．５〜５．０μｍに設定されてい
る。ＧａＡｓキャップ層１０８の形状は、前記キャップ
層１０８側面と底面のなす角度が９０度以上になるよう
にしている。
【００２７】本実施例の作製方法を図６〜１０に示す。
本実施例の作製方法は以下の通りである。
本実施例の作製方法は以下の通りである。
【００２８】（ａ） ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、第
１回目の半導体層の結晶成長としてｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１０２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層１０３、
ＡｌＧａＡｓ活性層１０４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第１
クラッド層１０５、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層
１０６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８を順次成長する（図６
（ａ））。
１回目の半導体層の結晶成長としてｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１０２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層１０３、
ＡｌＧａＡｓ活性層１０４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第１
クラッド層１０５、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層
１０６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８を順次成長する（図６
（ａ））。
【００２９】（ｂ） フォトリソグラフィー技術を用い
てｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８上に（０１１）方向に
ストライプ状にレジスト膜１１４を形成する（図６
（ｂ））。
てｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８上に（０１１）方向に
ストライプ状にレジスト膜１１４を形成する（図６
（ｂ））。
【００３０】（ｃ） レジスト膜１１４が形成されてい
ない領域のｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８、及び、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の一部をエッチ
ングする。ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの選択性の小さいエ
ッチング方法を用い、エッチング時間を制御すること
で、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７は完全
に除去せずｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１０６上
全面に残るようにする。エッチング方法としてはここで
はＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：８：５０のエッチャ
ントでのウェットエッチングを用いている（図７
（ｃ））。
ない領域のｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８、及び、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の一部をエッチ
ングする。ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの選択性の小さいエ
ッチング方法を用い、エッチング時間を制御すること
で、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７は完全
に除去せずｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１０６上
全面に残るようにする。エッチング方法としてはここで
はＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：８：５０のエッチャ
ントでのウェットエッチングを用いている（図７
（ｃ））。
【００３１】このエッチャントはＧａＡｓに対するエッ
チング速度に異方性を持っており、ＧａＡｓを（０１
１）方向にストライプ状にエッチングすると、前記キャ
ップ層１０８側面と底面のなす角度が９０度以上になる
いわゆる逆メサ形状にすることができる。また、このエ
ッチャントはわずかにＡｌＧａＡｓに対するエッチング
速度の方が速いので、エッチング終了時にｐ−ＧａＡｓ
キャップ層１０８の幅を、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２ク
ラッド層１０７の最上部の幅よりわずかではあるが広く
できる。
チング速度に異方性を持っており、ＧａＡｓを（０１
１）方向にストライプ状にエッチングすると、前記キャ
ップ層１０８側面と底面のなす角度が９０度以上になる
いわゆる逆メサ形状にすることができる。また、このエ
ッチャントはわずかにＡｌＧａＡｓに対するエッチング
速度の方が速いので、エッチング終了時にｐ−ＧａＡｓ
キャップ層１０８の幅を、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２ク
ラッド層１０７の最上部の幅よりわずかではあるが広く
できる。
【００３２】（ｄ） ＡｌＧａＡｓに比べＧａＡｓに対
してエッチング速度の遅いエッチャントを用いてｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７のみに対しエッチ
ングを行う。これにより、レジスト膜１１４が形成され
ていない領域のｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１
０７を除去してリッジ部１１３を形成し、かつ、リッジ
部１１３の形状はｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅が
ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の幅より確
実に広くなるようにする。エッチャントとしては例えば
ＨＦを用いる（図７（ｄ））。
してエッチング速度の遅いエッチャントを用いてｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７のみに対しエッチ
ングを行う。これにより、レジスト膜１１４が形成され
ていない領域のｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１
０７を除去してリッジ部１１３を形成し、かつ、リッジ
部１１３の形状はｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅が
ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の幅より確
実に広くなるようにする。エッチャントとしては例えば
ＨＦを用いる（図７（ｄ））。
【００３３】（ｅ） レジスト膜を除去した後、第２回
目の半導体層の結晶成長として、ＭＯＣＶＤ成長技術を
用いて、全面にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０
９、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２
保護層１１１を順次形成する（図８（ｅ））。
目の半導体層の結晶成長として、ＭＯＣＶＤ成長技術を
用いて、全面にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０
９、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２
保護層１１１を順次形成する（図８（ｅ））。
【００３４】（ｆ） リッジ部１１３の上に形成された
ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ
第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１の凸
部の最上部以外の領域にレジストによるエッチング保護
膜１１５を形成する（図８（ｆ））。
ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ
第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１の凸
部の最上部以外の領域にレジストによるエッチング保護
膜１１５を形成する（図８（ｆ））。
【００３５】（ｇ） ＧａＡｓに比べＡｌＧａＡｓに対
してエッチング速度の遅いエッチャントを用いてリッジ
部１１３の上に形成されているｎ−ＧａＡｓ第１保護層
１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１を選択的に除去
する。エッチャントとしては例えばＮＨ4ＯＨ：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：３０：５０を用いる（図９
（ｇ））。
してエッチング速度の遅いエッチャントを用いてリッジ
部１１３の上に形成されているｎ−ＧａＡｓ第１保護層
１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１を選択的に除去
する。エッチャントとしては例えばＮＨ4ＯＨ：Ｈ
2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：３０：５０を用いる（図９
（ｇ））。
【００３６】（ｈ） リッジ部１１３及びその近傍上の
ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ
第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１をＡ
ｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの選択性の小さいエッチャントを
用いて除去する。エッチャントとしては例えばＨ2Ｓ
Ｏ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：８：５０を用いる（図９
（ｈ））。
ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ
第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１をＡ
ｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの選択性の小さいエッチャントを
用いて除去する。エッチャントとしては例えばＨ2Ｓ
Ｏ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：８：５０を用いる（図９
（ｈ））。
【００３７】（ｉ） エッチング保護膜１１５を除去す
る（図１０（ｉ））。
る（図１０（ｉ））。
【００３８】（ｊ） 全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層
１１６を形成する（図１０（ｊ））。
１１６を形成する（図１０（ｊ））。
【００３９】最後にｎ−ＧａＡｓ基板１０１及びｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層１１２のそれぞれに電極を形成する
ことでことで本実施例の半導体レーザ装置が完成する。
ａＡｓコンタクト層１１２のそれぞれに電極を形成する
ことでことで本実施例の半導体レーザ装置が完成する。
【００４０】なお、本実施例ではエッチングストップ層
１０６として層厚が３０ÅのＧａＡｓ層を用いている。
エッチングストップ層は、工程（ｄ）終了時の表面酸化
を抑えるために上部第２クラッド層よりＡｌ混晶比を小
さくすることと、活性層からの光を吸収しないことが必
要条件であるため、一般にＡｌ混晶比が０．２〜０．２
５の層がよく用いられているが、本実施例で用いられて
いる層は全くＡｌを含まない層のため、工程（ｄ）でｐ
−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７が除去されて
大気にさらされても極めて酸化しにくく、次の工程
（ｅ）のＭＯＣＶＤ成長では良好な結晶をこの層の上に
積むことができる。また、この層は量子効果により実質
的なバンドギャップが活性層より大きくなっているため
に活性層からの光を吸収しないため、本実施例の様に活
性層近傍に設定しても導波路損失と成らない。
１０６として層厚が３０ÅのＧａＡｓ層を用いている。
エッチングストップ層は、工程（ｄ）終了時の表面酸化
を抑えるために上部第２クラッド層よりＡｌ混晶比を小
さくすることと、活性層からの光を吸収しないことが必
要条件であるため、一般にＡｌ混晶比が０．２〜０．２
５の層がよく用いられているが、本実施例で用いられて
いる層は全くＡｌを含まない層のため、工程（ｄ）でｐ
−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７が除去されて
大気にさらされても極めて酸化しにくく、次の工程
（ｅ）のＭＯＣＶＤ成長では良好な結晶をこの層の上に
積むことができる。また、この層は量子効果により実質
的なバンドギャップが活性層より大きくなっているため
に活性層からの光を吸収しないため、本実施例の様に活
性層近傍に設定しても導波路損失と成らない。
【００４１】本実施例は従来例に比べ、リッジ部１１３
の形状を、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅がｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０５の最上部の幅より
広くなるように形成している。これにより、工程（ｅ）
にてｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８側面に形成されるｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９の厚さを薄くする
ことができる。これにより、工程（ｉ）後の表面におい
ては、酸化しやすいＡｌを含んだｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
ブロック層１０９が表面に現れる面積が小さくなるた
め、工程（ｊ）の第３回目の結晶成長で形成されるコン
タクト層の結晶性の低下は小さい領域に抑えられる。ま
た、前記キャップ層１０８の側面と底面のなす角度が９
０度以上になるようにしている。これは、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層１０８の側面を基板側に向けることで、この
側面への材料の供給源と成る空間を、この側面の下方に
あるｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７側面や
ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１０６表面と共有す
るようにして、このｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側
面への材料の供給量がより低下することをねらってい
る。さらに、本実施例ではｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２ク
ラッド層１０７の側面と底面のなす角度を９０度以下と
している。これは、この角度を９０度以上にする場合よ
りもｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面とｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ上部第２クラッド層１０７の側面が近くなるた
め、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の側面
のほうに材料が多く供給され、相対的にｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１０８の側面への材料の供給量が減る。この様
な構造を形成することで、酸化しやすいＡｌを含んだ層
が表面に現れる面積は小さくなり、コンタクト層の結晶
性の低下が抑えられ、半導体レーザの駆動電圧を増加を
防ぐことができる。
の形状を、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅がｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０５の最上部の幅より
広くなるように形成している。これにより、工程（ｅ）
にてｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８側面に形成されるｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９の厚さを薄くする
ことができる。これにより、工程（ｉ）後の表面におい
ては、酸化しやすいＡｌを含んだｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
ブロック層１０９が表面に現れる面積が小さくなるた
め、工程（ｊ）の第３回目の結晶成長で形成されるコン
タクト層の結晶性の低下は小さい領域に抑えられる。ま
た、前記キャップ層１０８の側面と底面のなす角度が９
０度以上になるようにしている。これは、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層１０８の側面を基板側に向けることで、この
側面への材料の供給源と成る空間を、この側面の下方に
あるｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７側面や
ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１０６表面と共有す
るようにして、このｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側
面への材料の供給量がより低下することをねらってい
る。さらに、本実施例ではｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２ク
ラッド層１０７の側面と底面のなす角度を９０度以下と
している。これは、この角度を９０度以上にする場合よ
りもｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面とｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ上部第２クラッド層１０７の側面が近くなるた
め、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の側面
のほうに材料が多く供給され、相対的にｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１０８の側面への材料の供給量が減る。この様
な構造を形成することで、酸化しやすいＡｌを含んだ層
が表面に現れる面積は小さくなり、コンタクト層の結晶
性の低下が抑えられ、半導体レーザの駆動電圧を増加を
防ぐことができる。
【００４２】以上の様な効果を得るためには、前記キャ
ップ層の最下部の幅をＷ2、前記上部クラッド層の凸状
に層厚の厚い領域の最上部の幅をＷ3とした時に、 ０．３μｍ＜Ｗ2−Ｗ3＜３μｍ とすることが望ましい。
ップ層の最下部の幅をＷ2、前記上部クラッド層の凸状
に層厚の厚い領域の最上部の幅をＷ3とした時に、 ０．３μｍ＜Ｗ2−Ｗ3＜３μｍ とすることが望ましい。
【００４３】なお、本実施例ではｐ−ＧａＡｓキャップ
層１０８の側面に形成されるｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層１０９の幅は、ばらつきはあるが０．０５〜０．
３５μｍとなっている。これは、リッジ部１１３以外の
領域に形成されるｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０
９の厚さ０．６μｍに比べ６０％以下となっている。こ
のｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面に形成されるｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９の幅は、少なくと
も０．４μｍ以下であることが望ましい。
層１０８の側面に形成されるｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層１０９の幅は、ばらつきはあるが０．０５〜０．
３５μｍとなっている。これは、リッジ部１１３以外の
領域に形成されるｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０
９の厚さ０．６μｍに比べ６０％以下となっている。こ
のｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面に形成されるｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９の幅は、少なくと
も０．４μｍ以下であることが望ましい。
【００４４】ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の幅の最上
部の幅をＷ1、厚さをｄ1、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２ク
ラッド層１０５の最上部の幅をＷ3としたと時に、これ
らの関係は、 （Ｗ1−Ｗ3）／２ｄ1＜３ である必要がある。（Ｗ1−Ｗ3）／２はｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１０８がｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層
１０５の最上部に対しどの程度ひさし状に張り出してい
るかを示すものである。つまり、（Ｗ1−Ｗ3）／２ｄ1
の値が大きいほど張り出しが大きいことになるが、この
値が３を越えるほど張り出しが大きくなるとリッジ部１
１３形成プロセスの間にこの張り出した部分が折れてし
まう場合がある。よって、この値は少なくとも３未満
に、より望ましくは２．５以下にする必要がある。
部の幅をＷ1、厚さをｄ1、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２ク
ラッド層１０５の最上部の幅をＷ3としたと時に、これ
らの関係は、 （Ｗ1−Ｗ3）／２ｄ1＜３ である必要がある。（Ｗ1−Ｗ3）／２はｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１０８がｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層
１０５の最上部に対しどの程度ひさし状に張り出してい
るかを示すものである。つまり、（Ｗ1−Ｗ3）／２ｄ1
の値が大きいほど張り出しが大きいことになるが、この
値が３を越えるほど張り出しが大きくなるとリッジ部１
１３形成プロセスの間にこの張り出した部分が折れてし
まう場合がある。よって、この値は少なくとも３未満
に、より望ましくは２．５以下にする必要がある。
【００４５】製造方法においては、誘電体膜を用いない
で第２回目の結晶成長を行ったため従来例に見られるよ
うな半導体層での歪みの発生を防ぐことができ、高い信
頼性を得ることができた。
で第２回目の結晶成長を行ったため従来例に見られるよ
うな半導体層での歪みの発生を防ぐことができ、高い信
頼性を得ることができた。
【００４６】また、リッジ部１１３上に形成されたｎ−
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ第１
保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１を除去す
るために本実施例では、まず工程（ｇ）においてｐ−Ｇ
ａＡｓ第２保護層１１１、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１
０を選択的にエッチングし、次に工程（ｈ）で残りの層
をエッチングする２段階の手順を行っている。これによ
り、リッジ上に形成された層を１度にエッチングするの
に比べ、キャップ層の選択エッチングと残りの層のエッ
チングの時間をそれぞれ短い時間で管理できたためエッ
チングの過不足に起因する不良素子の発生を低減させる
ことができた。
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ第１
保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１を除去す
るために本実施例では、まず工程（ｇ）においてｐ−Ｇ
ａＡｓ第２保護層１１１、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１
０を選択的にエッチングし、次に工程（ｈ）で残りの層
をエッチングする２段階の手順を行っている。これによ
り、リッジ上に形成された層を１度にエッチングするの
に比べ、キャップ層の選択エッチングと残りの層のエッ
チングの時間をそれぞれ短い時間で管理できたためエッ
チングの過不足に起因する不良素子の発生を低減させる
ことができた。
【００４７】また、工程（ｈ）において本実施例では選
択性の低いエッチャントを用いて時間制御でエッチング
を行っている。これはわずかとは言えｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層１０８の側面にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層
１０９が存在しており、ＨＦ等でリッジ上のｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ電流ブロック層１０９を選択的にエッチングをす
ると、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面に微少な穴
が空いてしまうことがある。これを避けるために時間制
御でエッチングを行っている。工程（ｇ）ではｐ−Ｇａ
Ａｓ第２保護層１１１、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０
をすでに除去しているため、エッチング時間が短くて済
み、エッチングの過不足に起因する不良素子の発生確率
は極めて低く抑えられている。
択性の低いエッチャントを用いて時間制御でエッチング
を行っている。これはわずかとは言えｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層１０８の側面にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層
１０９が存在しており、ＨＦ等でリッジ上のｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ電流ブロック層１０９を選択的にエッチングをす
ると、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面に微少な穴
が空いてしまうことがある。これを避けるために時間制
御でエッチングを行っている。工程（ｇ）ではｐ−Ｇａ
Ａｓ第２保護層１１１、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０
をすでに除去しているため、エッチング時間が短くて済
み、エッチングの過不足に起因する不良素子の発生確率
は極めて低く抑えられている。
【００４８】リッジ部１１３の側面を埋め込む層はｎ−
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ第１
保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１の３層で
構成されている。このような構成にしているのは、まず
工程（ｈ）でのエッチング時間を短くしたいためにｎ−
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９はあまり厚く設定せ
ず、埋め込んだ層の電流阻止能力は確実に維持できるよ
うにｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２
保護層１１１を形成して２層のｎ型の層と１層のｐ型で
電流阻止構造を形成している。
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ第１
保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１の３層で
構成されている。このような構成にしているのは、まず
工程（ｈ）でのエッチング時間を短くしたいためにｎ−
ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９はあまり厚く設定せ
ず、埋め込んだ層の電流阻止能力は確実に維持できるよ
うにｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２
保護層１１１を形成して２層のｎ型の層と１層のｐ型で
電流阻止構造を形成している。
【００４９】ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９は
工程（ｈ）でのエッチングからはできるだけ薄い構造
が．要求されるが、あまり薄いとｎ−ＧａＡｓ第１保護
層１１０で光吸収を発生させてしまう。ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ電流ブロック層１０９の厚さｄ2については、実屈折
率ガイドによる導波を実現するためには、少なくともｄ
2＞０．２μｍ必要である。より望ましくは、その上の
ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１２０での光吸収の発生を確実
に防ぐためにｄ2＞０．３μｍ必要である。
工程（ｈ）でのエッチングからはできるだけ薄い構造
が．要求されるが、あまり薄いとｎ−ＧａＡｓ第１保護
層１１０で光吸収を発生させてしまう。ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ電流ブロック層１０９の厚さｄ2については、実屈折
率ガイドによる導波を実現するためには、少なくともｄ
2＞０．２μｍ必要である。より望ましくは、その上の
ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１２０での光吸収の発生を確実
に防ぐためにｄ2＞０．３μｍ必要である。
【００５０】ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０に関して
は、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９と合わせた
ｎ型層としての厚さがあまり厚すぎるとこのｎ型層から
のドーパントの拡散が促進される可能性があり、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ上部第１クラッド層をｎ型化してしまうこと
が考えられる。一方、ｎ型層としての厚さがあまり薄す
ぎるとｎ型層が電流注入時にブレークダウンしたり、ｎ
型層が上下のｐ型の層からのｐ型ドーパントの拡散によ
りｐ型化するなど、電流リークの発生につながる危険が
ある。ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１２０の厚さをｄ3とす
るとｄ2＋ｄ3は、電流リークを防ぐために少なくともｄ
2＋ｄ3＞０．４μｍ、より確実に防ぐためにはｄ2＋ｄ3
＞０．６μｍ必要である。
は、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９と合わせた
ｎ型層としての厚さがあまり厚すぎるとこのｎ型層から
のドーパントの拡散が促進される可能性があり、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓ上部第１クラッド層をｎ型化してしまうこと
が考えられる。一方、ｎ型層としての厚さがあまり薄す
ぎるとｎ型層が電流注入時にブレークダウンしたり、ｎ
型層が上下のｐ型の層からのｐ型ドーパントの拡散によ
りｐ型化するなど、電流リークの発生につながる危険が
ある。ｎ−ＧａＡｓ第１保護層１２０の厚さをｄ3とす
るとｄ2＋ｄ3は、電流リークを防ぐために少なくともｄ
2＋ｄ3＞０．４μｍ、より確実に防ぐためにはｄ2＋ｄ3
＞０．６μｍ必要である。
【００５１】本実施例においてはｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層の層厚には
若干厚めに余裕を持たせている。
ブロック層１０９、ｎ−ＧａＡｓ第１保護層の層厚には
若干厚めに余裕を持たせている。
【００５２】工程（ｃ）においては、ＡｌＧａＡｓ、Ｇ
ａＡｓの選択性の小さいＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝
１：８：５０のエッチャントでのウェットエッチングを
用い、エッチング時間を制御することで、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ上部第２クラッド層１０７は完全に除去せずｐ−Ｇ
ａＡｓエッチングストップ層１０６上全面に残るように
しているが、他の方法として、ＧａＡｓに比べＡｌＧａ
Ａｓに対してエッチング速度の遅いエッチャント、例え
ばＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：３０：５０を用いて
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８のみをエッチングする方
法もある。この場合、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の
みをエッチングし終わった時点で工程（ｃ）を終了して
も良いし、続けてＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの選択性の小
さい手法でエッチングを行って図７（ｃ）に示す形状を
形成して終了しても良い。前者の場合、利点は選択エッ
チングのみしか行わないため工程（ｃ）のエッチングが
管理しやすいことに有り、欠点はｐ−ＡｌＧａＡｓ上部
第２クラッド層１０７が全くエッチングされずに残って
いるため次の工程（ｄ）のＨＦエッチングの時間が非常
に長くなることにある。一方後者の場合、利点はエッチ
ングを２段に分けたことで、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ
＝１：８：５０のエッチャントでのエッチングの時間を
短くすることができることにあるが、欠点としてエッチ
ングの回数が増えて作業が煩雑になってしまう点があげ
られる。
ａＡｓの選択性の小さいＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝
１：８：５０のエッチャントでのウェットエッチングを
用い、エッチング時間を制御することで、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓ上部第２クラッド層１０７は完全に除去せずｐ−Ｇ
ａＡｓエッチングストップ層１０６上全面に残るように
しているが、他の方法として、ＧａＡｓに比べＡｌＧａ
Ａｓに対してエッチング速度の遅いエッチャント、例え
ばＮＨ4ＯＨ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：３０：５０を用いて
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８のみをエッチングする方
法もある。この場合、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の
みをエッチングし終わった時点で工程（ｃ）を終了して
も良いし、続けてＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓの選択性の小
さい手法でエッチングを行って図７（ｃ）に示す形状を
形成して終了しても良い。前者の場合、利点は選択エッ
チングのみしか行わないため工程（ｃ）のエッチングが
管理しやすいことに有り、欠点はｐ−ＡｌＧａＡｓ上部
第２クラッド層１０７が全くエッチングされずに残って
いるため次の工程（ｄ）のＨＦエッチングの時間が非常
に長くなることにある。一方後者の場合、利点はエッチ
ングを２段に分けたことで、Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ
＝１：８：５０のエッチャントでのエッチングの時間を
短くすることができることにあるが、欠点としてエッチ
ングの回数が増えて作業が煩雑になってしまう点があげ
られる。
【００５３】工程（ｈ）においては、本実施例とは別の
手法としてＨＦ等を用いてリッジ部１１３上のｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流ブロック層１０９をエッチングする方法が
あるが、この場合もｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の両
側に存在するｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９は
幅が極めて薄いため、従来例に比べエッチングされにく
い。
手法としてＨＦ等を用いてリッジ部１１３上のｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流ブロック層１０９をエッチングする方法が
あるが、この場合もｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の両
側に存在するｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９は
幅が極めて薄いため、従来例に比べエッチングされにく
い。
【００５４】工程（ｊ）においては、ＭＯＣＶＤ、ＭＢ
Ｅ、ＬＰＥのいずれの成長方法を用いても良い。いずれ
の場合もＧａＡｓキャップ層１０８側面のｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ電流ブロック層１０９が薄いため、良好な成長がお
こなえる。特に、ＡｌＧａＡｓ上への成長が比較的困難
なＬＰＥ成長には、本実施例の構造は特に有効である。
また、このｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１２を形成せず
に電極を形成して半導体レーザ装置とする場合にも、Ａ
ｌＧａＡｓ上は電極の密着性が悪いため、ＡｌＧａＡｓ
が表面に出る面積の少ない本実施例の構造は有効であ
る。
Ｅ、ＬＰＥのいずれの成長方法を用いても良い。いずれ
の場合もＧａＡｓキャップ層１０８側面のｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ電流ブロック層１０９が薄いため、良好な成長がお
こなえる。特に、ＡｌＧａＡｓ上への成長が比較的困難
なＬＰＥ成長には、本実施例の構造は特に有効である。
また、このｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１２を形成せず
に電極を形成して半導体レーザ装置とする場合にも、Ａ
ｌＧａＡｓ上は電極の密着性が悪いため、ＡｌＧａＡｓ
が表面に出る面積の少ない本実施例の構造は有効であ
る。
【００５５】図２に本発明の第２の実施例を示す。本実
施例の半導体レーザの構造は第１の実施例に対して、Ｇ
ａＡｓキャップ層１０８及びｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２
クラッド層１０７の形状に変更を加えている。他の部分
に変更は無い。
施例の半導体レーザの構造は第１の実施例に対して、Ｇ
ａＡｓキャップ層１０８及びｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２
クラッド層１０７の形状に変更を加えている。他の部分
に変更は無い。
【００５６】ＧａＡｓキャップ層１０８は、図２のａ）
に示すように逆メサ形状の側面の下部をより水平に近い
方位の面にするようにして、側面は２つの面を持つよう
にしている。これにより、ＧａＡｓキャップ層１０８の
側面の上側の面に形成されるｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層１０９の厚さがより薄くすることができる。この
構造を形成するため、工程（ｃ）のＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝１：８：５０のエッチャントでのエッチング時
間を実施例１に比べ長めにする。それにより図７（ｃ）
でａ）で示す角部がエッチングされ、新たな面を形成す
ることができる。
に示すように逆メサ形状の側面の下部をより水平に近い
方位の面にするようにして、側面は２つの面を持つよう
にしている。これにより、ＧａＡｓキャップ層１０８の
側面の上側の面に形成されるｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロ
ック層１０９の厚さがより薄くすることができる。この
構造を形成するため、工程（ｃ）のＨ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2：
Ｈ2Ｏ＝１：８：５０のエッチャントでのエッチング時
間を実施例１に比べ長めにする。それにより図７（ｃ）
でａ）で示す角部がエッチングされ、新たな面を形成す
ることができる。
【００５７】ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０
７は、図２のｂ）に示すように側面が湾曲した形に形成
されている。このような形状にすることにより、リッジ
部１１３直下の活性層の発光領域へ注入されるキャリア
の分布を光の分布に近づけることができ、発光効率を向
上することができる。この構造を形成するためには工程
（ｄ）でのＨＦによるエッチング時間のうち、リッジ部
１１３以外の領域でｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド
層１０７を除去した後のリッジ部１１３側面に対しての
み行われるエッチングの時間を、実施例１に対して短め
にする。これによりその前の工程（ｃ）でのリッジ部１
１３の形状を反映した形状とすることができる。なお、
湾曲したｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の
側面の最下部はあまり湾曲しすぎてｐ−ＡｌＧａＡｓエ
ッチングストップ層１０６に漸近するようになるのは望
ましくない。これはキャリアの分布が広がりすぎて崩れ
てしまうためである。ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッ
ド層１０７の側面の最下部とｐ−ＡｌＧａＡｓエッチン
グストップ層１０６はある程度の角度を持つのが望まし
い。
７は、図２のｂ）に示すように側面が湾曲した形に形成
されている。このような形状にすることにより、リッジ
部１１３直下の活性層の発光領域へ注入されるキャリア
の分布を光の分布に近づけることができ、発光効率を向
上することができる。この構造を形成するためには工程
（ｄ）でのＨＦによるエッチング時間のうち、リッジ部
１１３以外の領域でｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド
層１０７を除去した後のリッジ部１１３側面に対しての
み行われるエッチングの時間を、実施例１に対して短め
にする。これによりその前の工程（ｃ）でのリッジ部１
１３の形状を反映した形状とすることができる。なお、
湾曲したｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７の
側面の最下部はあまり湾曲しすぎてｐ−ＡｌＧａＡｓエ
ッチングストップ層１０６に漸近するようになるのは望
ましくない。これはキャリアの分布が広がりすぎて崩れ
てしまうためである。ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第２クラッ
ド層１０７の側面の最下部とｐ−ＡｌＧａＡｓエッチン
グストップ層１０６はある程度の角度を持つのが望まし
い。
【００５８】図３に本発明の第３の実施例を示す。本実
施例の半導体レーザの構造は第２の実施例に対して、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層１０８側面とキャップ層１０８側
面近傍のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−
ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１
１１が凹状にエッチングされ、その上にｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層１１２が形成されてなっている。図３（ａ）
はｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１２がＬＰＥ成長によっ
て形成された場合、図３（ｂ）はＭＯＣＶＤ成長によっ
て形成された場合を示している。
施例の半導体レーザの構造は第２の実施例に対して、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層１０８側面とキャップ層１０８側
面近傍のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９、ｎ−
ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−ＧａＡｓ第２保護層１
１１が凹状にエッチングされ、その上にｐ−ＧａＡｓコ
ンタクト層１１２が形成されてなっている。図３（ａ）
はｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１２がＬＰＥ成長によっ
て形成された場合、図３（ｂ）はＭＯＣＶＤ成長によっ
て形成された場合を示している。
【００５９】この構造を形成するために、まず工程
（ｇ）においてｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−Ｇ
ａＡｓ第２保護層１１１をより長めにエッチングして、
リッジ部１１３上のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１
０９との段差が大きくなるようにする（図１１
（ａ））。次にこの状態で工程（ｈ）としてＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓの選択性の小さいエッチャントでリッジ部
１１３上のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９を除
去すると、先に形成した大きな段差を反映してｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１０８側面およびその近傍が凹状にエッ
チングされる（図１１（ｂ））。続く工程（ｉ）にてエ
ッチング保護膜１１５を除去した後、工程（ｊ）にて凹
状の部分も含めて全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１
６を形成する。
（ｇ）においてｎ−ＧａＡｓ第１保護層１１０、ｐ−Ｇ
ａＡｓ第２保護層１１１をより長めにエッチングして、
リッジ部１１３上のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１
０９との段差が大きくなるようにする（図１１
（ａ））。次にこの状態で工程（ｈ）としてＡｌＧａＡ
ｓ、ＧａＡｓの選択性の小さいエッチャントでリッジ部
１１３上のｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９を除
去すると、先に形成した大きな段差を反映してｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１０８側面およびその近傍が凹状にエッ
チングされる（図１１（ｂ））。続く工程（ｉ）にてエ
ッチング保護膜１１５を除去した後、工程（ｊ）にて凹
状の部分も含めて全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１
６を形成する。
【００６０】本実施例では、表面に現れているｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流ブロック層１０９を含める形で凹形状の溝
を形成してその上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１６を
成長させている。通常、平坦な基板に凹形状の溝を形成
してその上に結晶成長を行っていく場合には、溝内部の
方が結晶成長が促進され徐々に溝が埋め込まれ平坦化さ
れていく。この効果により溝の底に現れているｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流ブロック層１０９上への成長を促進させる
ことができ、結晶性の低下をさらに抑えることができ
る。
ＧａＡｓ電流ブロック層１０９を含める形で凹形状の溝
を形成してその上にｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１６を
成長させている。通常、平坦な基板に凹形状の溝を形成
してその上に結晶成長を行っていく場合には、溝内部の
方が結晶成長が促進され徐々に溝が埋め込まれ平坦化さ
れていく。この効果により溝の底に現れているｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流ブロック層１０９上への成長を促進させる
ことができ、結晶性の低下をさらに抑えることができ
る。
【００６１】また、このように凹状の部分をｐ−ＧａＡ
ｓコンタクト層１１６で埋めた構造を採ることにより、
ｐ型の層であるｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面が
電気的にｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１とつながるよう
になる。これにより、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８は
電流が狭窄しなくなるため、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１
０８の抵抗を大幅に下げることができる。
ｓコンタクト層１１６で埋めた構造を採ることにより、
ｐ型の層であるｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８の側面が
電気的にｐ−ＧａＡｓ第２保護層１１１とつながるよう
になる。これにより、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８は
電流が狭窄しなくなるため、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１
０８の抵抗を大幅に下げることができる。
【００６２】図４に本発明の第４の実施例を示す。本実
施例の半導体レーザの構造は第１の実施例に対して、リ
ッジ部１１３外側の層を、 ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９ ０．２〜１．０μｍ ｐ−ＧａＡｓ保護層１２０ ０．５〜１．５μｍ の２層構造と構造を単純にしている。電流リークを防ぐ
ためｐ−ＧａＡｓ保護層１２０のドープ量を１．０Ｅ＋
１８ｃｍ-3以下に下げている。実施例１、２に比べる
と、成長時に成長条件が設定からのわずかの変動で、ｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９へのｐ型ドーパン
トの拡散が発生してＰ型化し電流リークが発生する事が
あるが、通常得られる特性は実施例１、２とほぼ同等で
ある。
施例の半導体レーザの構造は第１の実施例に対して、リ
ッジ部１１３外側の層を、 ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９ ０．２〜１．０μｍ ｐ−ＧａＡｓ保護層１２０ ０．５〜１．５μｍ の２層構造と構造を単純にしている。電流リークを防ぐ
ためｐ−ＧａＡｓ保護層１２０のドープ量を１．０Ｅ＋
１８ｃｍ-3以下に下げている。実施例１、２に比べる
と、成長時に成長条件が設定からのわずかの変動で、ｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層１０９へのｐ型ドーパン
トの拡散が発生してＰ型化し電流リークが発生する事が
あるが、通常得られる特性は実施例１、２とほぼ同等で
ある。
【００６３】図５に本発明の第５の実施例を示す。本実
施例の半導体レーザの構造は従来例のようにｐ−ＡｌＧ
ａＡｓエッチングストップ層１０６を用いていない。よ
って、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第１クラッド層１０５、ｐ
−ＡｌＧａＡｓエッチングストップ層１０６、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７がｐ−ＡｌＧａＡｓ
上部クラッド層１２１の１層に置き換えられた形となっ
ている。また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層は逆メサ形状と
はなっていない。作製方法は、実施例１の工程（ｃ）及
び（ｄ）においてドライエッチングを用いてエッチング
を行っている。特に工程（ｄ）は実施例１と違いエッチ
ングストップ層が無いため時間制御でエッチング量を制
御している。実施例１、２、３の場合に比べ、ｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層は逆メサ形状とはなっていないために、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８側面のｎ−ＡｌＧａＡｓ
電流ブロック層１０９の厚さは厚めなるが従来例に比べ
るとこの厚さを薄くすることができ、従来例における課
題を解決することができる。
施例の半導体レーザの構造は従来例のようにｐ−ＡｌＧ
ａＡｓエッチングストップ層１０６を用いていない。よ
って、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部第１クラッド層１０５、ｐ
−ＡｌＧａＡｓエッチングストップ層１０６、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓ上部第２クラッド層１０７がｐ−ＡｌＧａＡｓ
上部クラッド層１２１の１層に置き換えられた形となっ
ている。また、ｐ−ＧａＡｓキャップ層は逆メサ形状と
はなっていない。作製方法は、実施例１の工程（ｃ）及
び（ｄ）においてドライエッチングを用いてエッチング
を行っている。特に工程（ｄ）は実施例１と違いエッチ
ングストップ層が無いため時間制御でエッチング量を制
御している。実施例１、２、３の場合に比べ、ｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層は逆メサ形状とはなっていないために、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１０８側面のｎ−ＡｌＧａＡｓ
電流ブロック層１０９の厚さは厚めなるが従来例に比べ
るとこの厚さを薄くすることができ、従来例における課
題を解決することができる。
【００６４】なお、従来例のような誘電体膜を用いて製
造する場合でも、本発明の構造を用いると、誘電体膜を
ＨＦ等で除去するときにｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック
層２０９がエッチングされるのを従来例以上に防ぐこと
ができる。
造する場合でも、本発明の構造を用いると、誘電体膜を
ＨＦ等で除去するときにｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック
層２０９がエッチングされるのを従来例以上に防ぐこと
ができる。
【００６５】実施例においては材料系としてＡｌＧａＡ
ｓ系のみを示したが、ＩｎＧａＡｌＰ系やその他本発明
の主旨に反しない系であれば使用可能なことは言うまで
もない。
ｓ系のみを示したが、ＩｎＧａＡｌＰ系やその他本発明
の主旨に反しない系であれば使用可能なことは言うまで
もない。
【００６６】
【発明の効果】以上のように、本発明の構造を用いるこ
とで、コンタクト層の結晶性を向上させ低抵抗の半導体
レーザ装置を得ることができる。
とで、コンタクト層の結晶性を向上させ低抵抗の半導体
レーザ装置を得ることができる。
【００６７】又、本発明の製造方法を用いることで、活
性領域の転位の発生を抑えることができ、高信頼性の半
導体レーザ装置を得ることができる。
性領域の転位の発生を抑えることができ、高信頼性の半
導体レーザ装置を得ることができる。
【図１】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の半導体レーザ装置の断
面図である。
面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の半導体レーザ装置の断
面図である。
面図である。
【図４】本発明の第４の実施例の半導体レーザ装置の断
面図である。
面図である。
【図５】本発明の第５の実施例の半導体レーザ装置の断
面図である。
面図である。
【図６】本発明の第１の実施例の半導体レーザ装置の製
造工程図である。
造工程図である。
【図７】図６に続く、本発明の第１の実施例の半導体レ
ーザ装置の製造工程図である。
ーザ装置の製造工程図である。
【図８】図７に続く、本発明の第１の実施例の半導体レ
ーザ装置の製造工程図である。
ーザ装置の製造工程図である。
【図９】図８に続く、本発明の第１の実施例の半導体レ
ーザ装置の製造工程図である。
ーザ装置の製造工程図である。
【図１０】図９に続く、本発明の第１の実施例の半導体
レーザ装置の製造工程図である。
レーザ装置の製造工程図である。
【図１１】本発明の第３の実施例の半導体レーザ装置の
製造工程図である。
製造工程図である。
【図１２】従来例の半導体レーザ装置の断面図である。
【図１３】従来例の半導体レーザ装置の製造工程図であ
る。
る。
【図１４】図１３に続く、従来例の半導体装置の製造工
程図である。
程図である。
１０１、２０１ 基板 １０２、２０２ バッファ層 １０３、２０３ 下部クラッド層 １０４、２０４ 活性層 １０５ 上部第１クラッド層 １０６ エッチングストップ層 １０７ 上部第２クラッド層 １０８、２０８ キャップ層 １０９、２０９ 電流ブロック層 １１０ 第１保護層 １１１ 第２保護層 １１２、２１２ コンタクト層 １１３、２１３ リッジ部 １１４ レジスト膜 １１５ エッチング保護膜 ２１６ 誘電体膜 １２０、２２０ 保護層 １２１、２２１ 上部クラッド層
Claims (15)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板上に、少なくと
も第１導電型の下部クラッド層、活性層、凸状に層厚の
厚い領域を有する第２導電型の上部クラッド層が形成さ
れ、 該上部クラッド層の凸状に層厚の厚い領域上に、該領域
の最上部の幅よりも広い幅を持つ第２導電型のキャップ
層が形成され、 前記上部クラッド層の凸状に層厚の厚い領域の側面及び
該領域以外の部分に少なくとも第１導電型の電流ブロッ
ク層と保護層とが形成された半導体レーザ装置であっ
て、 前記活性層の屈折率は前記下部クラッド層及び前記上部
クラッド層より大きく、 前記電流ブロック層の屈折率は前記上部クラッド層より
小さく、 前記キャップ層は前記上部クラッド層よりＡｌの含有量
が少なく、 前記電流ブロック層はＡｌを含んだ層であり、 前記保護層は前記電流ブロック層よりＡｌの含有量が少
ないことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 第１導電型の半導体基板上に、少なくと
も第１導電型の下部クラッド層、活性層、第２導電型の
上部第１クラッド層、第２導電型のエッチングストップ
層、ストライプ状の第２導電型の上部第２クラッド層が
形成され、 該上部第２クラッド層上に、該上部第２クラッド層の最
上部の幅よりも広い幅を持つ第２導電型のキャップ層が
形成され、 前記上部第１クラッド層の側面及び該上部第１クラッド
層以外の部分に少なくとも第１導電型の電流ブロック層
と保護層とが形成された半導体レーザ装置であって、 前記活性層の屈折率は前記下部クラッド層、前記上部第
１クラッド層、前記上部第２クラッド層のいずれより大
きく、 前記電流ブロック層の屈折率は前記上部第２クラッド層
より小さく、 前記キャップ層は前記上部第２クラッド層よりＡｌの含
有量が少なく、 前記電流ブロック層はＡｌを含んだ層であり、 前記保護層は前記電流ブロック層よりＡｌの含有量が少
なく、 前記エッチングストップ層は該上部第１クラッド層及び
上部第２クラッド層と組成が異なっていることを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 前記キャップ層の側面にも第１導電型の
電流ブロック層と保護層とが形成されたことを特徴とす
る請求項１または２のいずれかに記載の半導体レーザ装
置。 - 【請求項４】 前記キャップ層の側面と底面のなす角度
が９０度以上となっていることを特徴とする請求項１、
２、または３のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 前記キャップ層の最下部の幅をＷ2、前
記上部クラッド層の凸状に層厚の厚い領域の最上部の幅
をＷ3とした時に、 ０．３μｍ＜Ｗ2−Ｗ3＜３μｍ であることを特徴とする請求項１、２、３または４のい
ずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 前記キャップ層の最上部の幅をＷ1、前
記キャップ層の厚さをｄ1とした時に、 （Ｗ1−Ｗ3）／２ｄ1＜３ であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５
のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 前記保護層は少なくとも２層で構成さ
れ、電流ブロック層に隣接する側の第１保護層は第１導
電型であり、反対側の第２保護層が第２導電型の層であ
ることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６
のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項８】 前記電流ブロック層の層厚をｄ2、前記
第１保護層の層厚をｄ3としたときに、 ｄ2＞０．２μｍ ｄ2＋ｄ3＞０．４μｍ であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６
または７のいずれかに記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項９】 第１導電型の半導体基板上に、少なくと
も第１導電型の下部クラッド層、活性層、第２導電型の
上部クラッド層、第２導電型のキャップ層を形成する第
１の工程と、 該キャップ層上にストライプ状の第１エッチング保護膜
を形成する第２の工程と、 該第１のエッチング保護膜をマスクとして該第１エッチ
ング保護膜下部以外の領域の前記キャップ層、及び、前
記上部クラッド層の一部を除去して、前記上部クラッド
層に凸状に層厚の厚い領域を形成し、かつ、該上部クラ
ッド層の凸状に層厚の厚い領域上にキャップ層を残存さ
せる第３の工程と、 前記第１エッチング保護膜を除去する第４の工程と、 前記キャップ層及び前記上部クラッド層全面に少なくと
も第１導電型の電流ブロック層と保護層をする第５の工
程と、 該保護層の前記キャップ層上方に形成された突出した領
域の最上部以外に第２エッチング保護膜を形成する第６
の工程と、 該第２エッチング保護膜をマスクとして前記保護層と前
記電流ブロック層のキャップ層の上方に形成されている
領域のみを除去する第７の工程を少なくとも含む半導体
レーザ素子の製造方法であって、 前記活性層の屈折率は前記下部クラッド層及び前記上部
クラッド層より大きく、 前記電流ブロック層の屈折率は前記上部クラッド層より
小さく、 前記キャップ層は前記上部クラッド層よりＡｌの含有量
が少なく、 前記電流ブロック層はＡｌを含んだ層であり、 前記保護層は前記電流ブロック層よりＡｌの含有量が少
ないことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記第３の工程においては、前記上部
クラッド層に対するエッチング速度が前記キャップ層に
対するエッチング速度よりも速くなるエッチング方法を
用いて、該キャップ層の幅を該上部クラッド層の凸状に
層厚の厚い領域の最上部の幅よりも広く形成する工程を
含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザ装
置の製造方法。 - 【請求項１１】 第１導電型の半導体基板上に、少なく
とも第１導電型の下部クラッド層、活性層、第２導電型
の上部第１クラッド層、第２導電型のエッチングストッ
プ層、第２導電型の上部第２クラッド層、第２導電型の
キャップ層を形成する第１の工程と、 該キャップ層上にストライプ状の第１エッチング保護膜
を形成する第２の工程と、 該第１のエッチング保護膜をマスクとして該第１エッチ
ング保護膜下部以外の領域の前記キャップ層、及び、前
記上部第２クラッド層を除去する第３の工程と、 前記第１エッチング保護膜を除去する第４の工程と、 前記キャップ層及び前記上部第２クラッド層側面及びエ
ッチングストップ層上面に少なくとも第１導電型の電流
ブロック層と保護層を形成する第５の工程と、 該保護層の前記キャップ層上方に形成された突出した領
域の最上部以外に第２エッチング保護膜を形成する第６
の工程と、 該第２エッチング保護膜をマスクとして前記保護層と前
記電流ブロック層のキャップ層の上方に形成されている
領域のみを除去する第７の工程を少なくとも含む半導体
レーザ素子の製造方法であって、 前記活性層の屈折率は前記下部クラッド層、前記上部第
１クラッド層、前記上部第２クラッド層のいずれより大
きく、 前記電流ブロック層の屈折率は前記上部第２クラッド層
より小さく、 前記キャップ層は前記上部第２クラッド層よりＡｌの含
有量が少なく、 前記電流ブロック層はＡｌを含んだ層であり、 前記保護層は前記電流ブロック層よりＡｌの含有量が少
なく、 前記エッチングストップ層は該上部第１クラッド層及び
上部第２クラッド層と組成が異なっていることを特徴と
する半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１２】 前記第３の工程においては、前記上部
第２クラッド層に対するエッチング速度が前記キャップ
層に対するエッチング速度よりも速くなるエッチング方
法を用いて、該キャップ層の幅を該上部第２クラッド層
の最上部の幅よりも広く形成する工程を含むことを特徴
とする請求項１１に記載の半導体レーザ装置の製造方
法。 - 【請求項１３】 前記第７の工程において、 まず最初に、該保護層に対するエッチング速度が該電流
ブロック層に対するエッチング速度よりも速くなるよう
なエッチング方法を用いて、該保護層のみを選択的にエ
ッチングする工程を行うことを特徴とする請求項９、１
０、１１または１２のいずれかに記載の半導体レーザ装
置の製造方法。 - 【請求項１４】 該保護層のみを選択的にエッチングす
る工程に続き、前記電流ブロック層を、該電流ブロック
層と前記キャップ層に対するエッチング速度がほとんど
変わらないエッチング方法を用いて除去する工程を行う
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装置
の製造方法。 - 【請求項１５】 該電流ブロック層をエッチングする工
程において、前記キャップ層側面とキャップ層側面近傍
の電流ブロック層及び保護層もエッチングで除去するこ
とを特徴とする請求項１４に記載の半導体レーザ装置の
製造方法。
Priority Applications (5)
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|---|---|---|---|
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| DE69712541T DE69712541T2 (de) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | Halbleiterlaser und Herstellungsverfahren |
| EP97100683A EP0785602B1 (en) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | A semiconductor laser and a method for producing the same |
| US08/785,242 US5956361A (en) | 1996-01-19 | 1997-01-17 | Semiconductor laser and a method for producing the same |
| US09/350,795 US6140142A (en) | 1996-01-19 | 1999-07-09 | Semiconductor laser and a method for producing the same |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| JPH09199790A true JPH09199790A (ja) | 1997-07-31 |
| JP3429407B2 JP3429407B2 (ja) | 2003-07-22 |
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ID=11664396
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| EP (1) | EP0785602B1 (ja) |
| JP (1) | JP3429407B2 (ja) |
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-
1999
- 1999-07-09 US US09/350,795 patent/US6140142A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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