WO2002023685A1

WO2002023685A1 - Laser a semi-conducteurs et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO2002023685A1
Application number: PCT/JP2001/005744
Authority: WO
Inventors: Mitsuhiro Matsumoto; Fumihiro Konushi; Shinichi Kawato
Original assignee: Sharp Kabushiki Kaisha
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2001-07-03
Publication date: 2002-03-21
Also published as: WO2002023685A8; US20020163949A1; JP2002094179A; CN1260866C; KR100509616B1; JP3775724B2; US6876002B2; EP1318581A2; KR20020048428A; EP1318581A9; EP1318581A4; CN1393047A; TW507410B

Description

明細書半導体レーザ素子及びその製造方法技術分野

本発明は、光ディスクシステム装置用などに用いられる半導体レーザ素子及ぴその製造方法に関し、特に高出力窓構造半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。背景技術

近年、光ディスク装置用光源として、各種の半導体レーザが広汎に利用されている。とりわけ、高出力半導体レーザは、 MDドライブ、 MOドライブ、 CD— RZRWドライブ、書換型 DVDドライブ等のディスクへの書き込み用光源として用いられており、さらなる高出力化が強く求められている。

半導体レーザの高出力化を阻む要因の一つは、共振器端面近傍の活性層領域での光出力密度の増加に伴い発生する光学損傷（COD : C_a t a _S t r ₀ p h i c O t i c a l Dama g e) でめる。

この C O Dの発生原因は、活性層の共振器端面近傍の活性層領域がレーザ光に対する吸収領域になっているためである。共振器端面では、表面準位または界面準位といわれる非発光再結合中心が多く存在する。活性層の共振器端面近傍に注入されたキヤリァはこの非発光再結合によって失われるので、活性層の共振器端面近傍の注入キャリア密度は活性層の内部領域に比べて少ない。その結果、活性層の内部領域の高い注入キヤリァ密度によって作られるレーザ光の波長に対して、活性層の共振器端面近傍領域は吸収領域になる。

光出力密度が高くなると吸収領域での局所的発熱が大きくなり、温度が上昇し、バンドギャップが縮小する。その結果、更に吸収係数が大きくなり、温度が上昇する、という正帰還がかかり、活性層の共振器端面近傍に形成された吸収領域の温度はついに融点にまで達し、 CODが発生する。

この CODレべ ^/レの向上のために、半導体レーザの高出力化の一つの方法として、特開平 9— 23037号公報に、多重量子井戸構造活性層の無秩序化による窓構造を利用する手法が開示されている。この半導体レーザ素子の構造図を図 1 7に、製造方法の工程図を図 18に示し、説明する。

図 17 Aは共振器端面を含む斜視図、図 17 Bは図 17 Aの I b— I b線における導波路の断面図、図 17 Cは図 17 Aの I c— I c線における層厚方向の断面図である。

図 17において、 1001は0& 3基板、 1002は n型 A 1 G a A s下クラッド層、 1003は量子井戸活性層、 1004 aは p型 A l GaAs第 1上クラッド層、 1004 bは p型 A 1 G a A s第 2上クラッド層、 1005は型0 aAsコンタクト層、 1006 (斜線部）は空孔拡散領域、 1007 (斜線部）はプロトン注入領域、 1008は n側電極、 1009は p側電極、 1020は共振器端面、 1003 aは量子井戸活性層 1003のレーザ発振に寄与する領域 (以下、内部領域という）、 1003 bは量子井戸活性層 1003の共振器端面 1020近傍に形成された窓構域である。

図 18において、 n型 G a A s基板 1001上に、 n型 A l GaAs下クラッド層 1002、量子井戸活性層 1003、 p型 A 1 G a A _S第 1上クラッド層 1 004 aを順次ェピタキシャノレ成長する（図 18 A) 。次に、 p型 A 1 G a A s 第 1上クラッド層 1004 a表面上に、 S i 02膜 1010を形成し、共振器端面に達しない長さで、共振器方向に伸びるストライプ状の開口部 1010 aを形成する（図 18 B) 。次に、このウェハーを A s雰囲気下、 800°C以上の温度で熱処理（即ち、熱ァニール）すると、 S i O2膜 1010が接する p型 A 1 G a A s第 1上クラッド層 1004 a表面から G a原子を吸い上げ、 p型 A 1 Ga A s第 1上クラッド層 1004 a中に G a空孔が生成し、この空孔が結晶内部の量子井戸活性層 1003に達するまで拡散し、量子井戸構造を無秩序化させる。量子井戸構造が無秩序ィ匕した活性層の窓領域は活性層の実効的な禁制帯幅が広がるため、内部領域で発光した発振レーザ光に対して、透明な窓として機能する。最後に、 S i 02膜 1010を除去し、 p型 A l GaAs第 1上クラッド層 1 004 a上に p型 A I GaAs第 2上クラッド層 1004 b、 p型 G aAsコンタクト層 1005を順次ェピタキシャル成長させる。（図 18C) 。次に p型 G a A sコンタクト層 1 0 0 5上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー技術によって前記 S i 0 2膜 1 0 1 0のストライプ状の開口部 1◦ 1 0 aと同じ領域にストライプ状のレジスト 1 0 1 1を形成する。次にこのストライプ状のレジスト 1 0 1 1をマスクとして p型 G a A sコンタクト層 1 0 0 5の表面側からプ口トン注入を行い、電流プロック層（電流阻止層）となる高抵抗領域 1 0 0 7を形成する。（図 1 8 D) 。最後に G a A s基板 1 0 0 1側に n側電極 1 0 0 8、 p型 G a A sコンタクト層 1 0 0 5上に p側電極 1 0 0 9を形成し、ウェハーをへき開して図 1 7の半導体レーザ素子を得る。

しカゝしながら、従来の窓構造半導体レーザ素子では、共振器端面近傍に形成された無秩序化領域において、レーザ発振波長に相当するバンドギヤップょりも大きくなるように、 p型 A 1 G a A s第 1上クラッド層 1 0 0 4 a表面上に S i O 2膜 1 0 1 0を形成し、前記 S i 0 2膜 1 0 1 0が接する！)型 A 1 G a A s第 1 上クラッド層 1 0 0 4 aへの G a空孔の生成、及び、量子井戸活性層 1 0 0 3への G a空孔の拡散を行っている。

前記 G a空孔の生成および拡散は、 S i〇2膜 1 0 1 0で覆われている領域で発生しており、 8 0 0 °C以上での熱処理を行うと、 S i 0 2膜 1 0 1 0で覆われていない領域（共振器内部領域）の表面において、 G a原子の再蒸発による G a 空孔が少量ではあるが生成され、量子井戸活性層 1 0 0 3へ G a空孔が拡散する。その結果、共振器内部領域での量子井戸活性層のバンドギヤップの変動に伴う波長変動、及び量子井戸活性層の結晶性劣化による長期信頼性の低下を招く。

また、熱処理温度を低くする力或いは、熱処理時間（即ち、ァニール時間）を短くすれば、共振器内部領域での量子井戸活性層 1 0 0 3への G a空孔の拡散を抑制できるが、 S i O 2膜 1 0 1 0で覆われている領域での空孔の生成、及び、 S i 0 2膜 1 0 1 0で覆われている領域下の活性層の共振器端面近傍領域での量子井戸活性層 1 0 0 3への空孔の拡散が不十分となり、活性層の共振器端面近傍領域である活性層の窓領域においてレーザ光を吸収してしまう。その結果、共振器端面近傍の活性層領域で C O Dが発生しゃすくなり、高出力駆動時の最大光出力の低下を引き起こし、十分な長期信頼性も得られない。発明の開示

本発明は、上記の問題について検討した結果、窓構造プロセス中の共振器内部領域での活性層のバンドギャップ変動の抑制、即ち発振彼長の変動を抑制し、且つ、高出力駆動で長期信頼性に優れた半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ素子では、少なくとも基板上に、第 1導電型の第 1クラッド層、活性層、第 2導電型の第 2クラッド層、共振器方向に延びるストライプ状の欠如部を有する電流阻止層、該電流阻止層のストライプ状欠如部に埋設された第 2導電型の第 3クラッド層、該第 3クラッド層の上に設けられた第 2導電型の保護層、とを有する半導体レーザ素子において、該活性層は、少なくとも一方の端面に隣接した窓領域と、量子井戸構造を有する内部領域、とからなり、

該第 2導電型の第 2クラッド層側に配設された層の表面より該内部領域に対向する部分にイオン化された原子の照射を行った後、熱処理を施すことにより、該窓領域を形成してなる構成としている。

従って、内部領域に対向する第 2クラッド層側に配設された保護層の表面にィオン化された原子を照射したことにより、熱処理により表面に形成された欠陥に G a空孔がトラップされて内部領域への G a空孔の拡散を防止でき、内部領域のバンドギヤップの変化を防止できるので、窓領域のバンドギヤップを内部窓偾域のバンドギャップより 5 n m以上大きくすることができた。窓領域のバンドギヤップを内部領域のバンドギヤップょり十分大きくできるために、端面劣化抑制に特に効果的であり、信頼性向上に優れている。

また、本発明の半導体レーザ素子では、少なくとも基板上に、第 1導電型の第 1クラッド層、活性層、第 2導電型の第 2クラッド層、共振器方向に延びるストライプ状の欠如部を有する電流阻止層、該電流阻止層のストライプ状欠如部に埋設された第 2導電型の第 3クラッド層、該第 3クラッド層の上に設けられた第 2 導電型の保護層、とを有する半導体レーザ素子において、

該活性層は、少なくとも一方の端面に隣接した窓領域と、量子井戸構造を有する内部領域、とからなり、該窓領域からのフォトルミネッセンスのピーク波長; I wは、該内部領域からのフォトルミネッセンスのピーク波長; I iに対し、

λ w≤ λ i— 5 n m

なる関係にあり、

該窓領域からのフォトルミネッセンスの半値幅は該内部領域からのフォトルミネッセンスの半値幅より狭くなる構成としている。

従って、共振器端面に隣接した活性層の窓領域のバンドギヤップが活性層の内部領域のバンドギヤップょり十分大きいので、窓領域での光吸収量を十分小さくできる。また、窓領域からのフォトルミネッセンスの半値幅が内部領域からのフォトルミネッセンスの半値幅より狭いので内部領域では活性層中の欠陥が不純物で埋められており、その結果、信頼性向上に優れている。

また、本発明の半導体レーザ素子では、前記窓領域に対向する部分の前記第 2 導電型の保護層の層厚が、前記内部領域に対向する部分の前記第 2導電型の保護層の層厚よりも厚い構成としている。

従って、保護層の厚みの差を目印にして第 1導電型の電流阻止層を形成のためのマスクを位置合せが容易であり、端面形成プロセスの簡略化が図れ、量産性にも優れた半導体レーザ素子を得ることができる。

また、本発明の半導体レーザ素子では、前記窓領域の共振器方向の長さ L wが 1 0 Ai m以上である構成としている。

従って、内部領域に注入されたキャリア（ホールまたは電子）が端面にまで拡散して再結合することがないので、電流の光への変換効率が下がることがない。また、本発明の半導体レーザ素子では、前記量子井戸を構成する量子井戸層の厚さの合計の値が 4 0 n m以下である構成としている。

従って、熱処理中の共振器端面近傍の活性層への空孔の拡散により、活性層の窓領域のバンドギャップを、より増大させることができる。そのために、端面劣化を大きく抑制することができ、信頼性向上に優れた高出力窓構造半導体レーザ素子を得ることができる。

また、本発明の半導体レーザ素子では、前記第 2導電型の保護層の上の窓領域に対向する部分に第 1導電型の電流阻止層を設けた構成としている。従って、電流注入防止層を設けることにより窓領域に電流を流すことを防止でき、空孔の移動を防止して、通電中に空孔の移動に伴う組成変動または不純物の拡散を防止することができるので信頼性向上に効果がある。

また、本発明の半導体レーザ素子では、前記第 1導電型の電流阻止層の共振器方向の長さ L pは L wに対し、

なる関係にある構成としている。

従って、電流注入防止層の長さを窓領域の長さと略等しく設定した場合には、窓領域への通電を防止できるので、窓領域の活性層での無効電流発生を防止でき、信頼性向上に効果がある。また、電流注入防止層を窓領域よりも長く設定した場合には、共振器の内部領域で空孔が拡散した領域には、電流を流さないようにしているので、共振器内部に拡散した空孔が注入された電流により活性層中に微小欠陥を生成し、通電中に電流を増大させることがないのでより、長期にわたって信頼性の良好なレーザ素子が得られる。

また、本宪明の半導体レーザ素子では、前記ストライプ状欠如部の前記窓領域に対向する部分の幅が、前記内部領域に対向する部分の幅よりも広い構成としている。

従って、窓領域のストライプ内部の光密度を低減できるので、端面劣化抑制にさらに効果的であり、長期信頼性向上に有効である。また、共振器の内部領域のストライプ幅を狭くできるので、レーザの横モードを安定化でき、 I— L特性にキンクが出現するのを防止することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子では、前記内部領域における I I族元素の濃度の方が前記窓領域における I I族元素の濃度より大きい構成としている。

従って、活性層に拡散した I I族元素は活性層中の空孔のサイトに入るので、結晶欠陥の発生を防止できる。その結果、通電中における内部領域での劣化を抑制できる。また、窓領域の活性層に I I族元素が拡散すると、光吸収を生じる。そこで、窓領域の活性層中の I I族元素が少ない方が光吸収は抑制されて、高出力動作時の信頼性が向上するので、高出力駆動で長期信頼性に優れる。

また、本発明の半導体レーザ素子では、前記基板は G a A sであり、前記各層は G a A 1 A s系材料で構成されている。

従って、熱処理中に、共振器端面近傍のウェハー表面に形成した誘電体膜で G a原子が吸収され、生成した G a空孔は A 1 G a A s中では拡散速度が特に速い。そのために、活性層への G a空孔の拡散により、活性層の窓領域のバンドギヤップをより大きく変化させ、増大させることができる。このように、 A l G a A s を用いた場合には、本製造方法による端面劣化を抑制に効果的であり、信頼性向上に優れる。

さらに、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、少なくとも基板上に、第 1導電型の第 1クラッド層、活性層、第 2導電型の第 2クラッド層を積層する D Hウェハー作成工程と、該 D Hウェハーの第 2クラッド層側に配設された層の表面の一部に第 1の誘電体膜を形成する工程と、該ウェハーの前記第 1の誘電体膜を形成した側にイオン化された原子を照射する工程と、該イオン化した原子を照射された D Hウェハーを熱処理する工程、とを含む構成としている。

従って、第 2クラッド層側に配設された層の表面近傍に微小な結晶欠陥が多数生成され、この結晶欠陥が熱処理中に G a原子の再蒸発により、ウェハー表面に生成された空孔を捕獲して、空孔が拡散して活性層を無秩序化することを防止する。そのことにより窓構造形成プロセス中における共振器内部の活性層のバンドギャップ変動、即ち発振波長の変動が抑制される。同時に、活性層の結晶質低下が抑制でき、高出力駆動で長期信頼性の優れた半導体レーザ素子を得ることができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 2クラッド層の上部に第 2導電型の保護層を形成する工程を含む構成としている。

従って、 D Hゥハー表面に汚染物、不必要な表面酸化膜が形成されても熱処理前に同時に除去することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記 D Hウェハーを熱処理する前に前記保護層の表面をエッチングする構成としている。

従って、 D Hウェハー表面に付着した汚染物、表面酸化膜を除去でき、イオン化された原子の照射による保護層表面の結晶欠陥生成が促進される。この結晶欠陥が熱処理中に保護層表面に生成された空孔を捕獲して、空孔が n型 G a A s基板方向に拡散して活性層を無秩序化することを防止する。それにより、内部領域の活性層のバンドギヤップ変動を防止することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記保護層の表面をエッチングすると同時に前記ウェハー面の前記第 1の誘電体膜を形成した側にィオン化された原子を照射する構成としている。

従って、表面に付着した汚染物、表面酸化膜の除去と誘電体膜の形成を同時に行うことができるので半導体レーザ素子作製プロセスを簡略化しても、イオン化された原子の照射による保護層表面の結晶欠陥生成が促進される。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記ウェハー面の前記第 1 の誘電体膜を形成した側にィオン化した原子を照射した後、前記ウェハー面全体を覆うように第 2の誘電体膜を形成する構成としている。

従って、誘電体膜を通過してウェハーの表面に結晶欠陥を生成する必要が無く、イオン照射の際のイオンエネルギーを高くする必要がないので、ウェハーの保護層表面から結晶奥深くまで結晶欠陥が侵入し、熱処理中にその欠陥が活性層に拡散して、信頼性を悪化させることがない。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 2の誘電体膜を形成した後に前記 D Hウェハーを熱処理する構成としている。

従って、熱処理工程の前に内部領域に対向する D Hゥェハー表面に誘電体膜を形成する工程を含むことにより、熱処理により再蒸発によつて余分に G a空孔の発生を防止することができるので、表面に形成した欠陥に G a空孔を十分捕らえることができ、信頼性向上にさらに効果がある。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 2の誘電体膜を形成すると同時に前記ウェハー面の前記第 1の誘電体膜を形成した側にイオン化された原子を照射する構成としている。

従って、第 2クラッド層側に配設された層の表面近傍にイオン照射を行い、微小な結晶欠陥を生成する工程と、第 2の誘電体膜の表面クリーニングを行う工程とを同時に行うことができ、製造プロセスを簡略化することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子はァルゴン、酸素、窒素からなる群より選ばれた 1つあるいは複数の原子である構成としている。

従って、ウェハー表面付近にのみ結晶欠陥を生成でき、その欠陥が熱処理中にウェハー表面で生成した G a空孔を効率よく捕獲することができるので、活性層のバンドギャップ変動防止に好適である。また、熱処理中に欠陥が活性層に拡散することを抑制でき、信頼性悪化の防止に好適である。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子を照射することにより、ウェハー面の前記第 1の誘電体膜が形成されていない部分に、前記第 2の誘電体膜を形成する構成としている。

従って、第 2クラッド層側に配設された層の表面近傍にイオン照射を行い、微小な結晶欠陥を生成する工程と、第 2の誘電体膜の表面クリ一ニングを行う工程とを同時に行うことができ、製造プロセスを簡略化することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子のィオンエネルギーを 3 0 0 0 e V以下とし、より好ましくは 5 0 0 e V以上、 1 5 0 0 e V以下とした構成としている。

従って、イオン化された原子が端面近傍領域の誘電体膜を貫通することを防止しながら内部領域に十分な量の欠陥を生成できるので、活性層の窓領域の量子井戸構造の無秩序化が十分でバンドギヤップを所望の値にまで増大させることができ、端面劣化を抑制できるので、信頼性の高い半導体レーザ素子を製造することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子を照射する装置はイオン加速機能を有する装置である構成としている。

従って、イオンエネルギー及びイオンの量の精密制御が可能であり、ウェハー表面の結晶欠陥生成量の制御が可能であるので G a空孔の分布、および量も制御でき、内部領域のバンドギヤップ変化量を容易に制御することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子を照射する装置はイオンガン、イオン注入装置、イオンアシスト蒸着装置よりなる群から選ばれた装置である構成としている。

従って、これらの装置を使用すると、イオンエネルギー及びイオンの量の精密制御が可能であり、 D Hウェハー表面の結晶欠陥生成量の制御が可能であるので G a空孔の分布、および量も制御でき、内部領域のバンドギャップ変化量を容易に制御することができる。さらに、イオンアシスト蒸着装置は半導体プロセスで一般的な装置であり、製造方法を簡素化できるという利点がある。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子を照射する装置はプラズマを発生させる機能を有する装置である構成としている。従って、イオンエネルギーの精密制御が可能であり、 D Hウェハー表面の結晶欠陥生成量の制御が可能であるので G a空孔の分布、および量も制御でき、内部領域のバンドギヤップ変化量を容易に制御することができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記イオン化した原子を照射する装置はプラズマ C V D装置、スパッタ装置、プラズマアツシング装置よりなる群から選ばれた装置である構成としている。

従って、イオン照射と誘電体膜の形成を同じ装置で実施できるのでィオン照射した面を大気に晒したことにより特性が変化してしまうとレヽぅ心配が無い。また、誘電体膜を形成する前にエッチングを行って表面の汚染物を除去することができるという利点がある。さらに、プラズマ C V D装置、スパッタ装置は半導体プロセスで一般的な装置であり、製造方法を簡素化できるという利点がある。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 1の誘電体膜は S i 原子を含む、 S i O _x、 S i N _x、 S i O _y N _x (但し、 x、 yは正の実数）よりなる群から選ばれた材料の構成としている。

従って、熱処理中にウェハ表面の G a原子を効率よく吸収し、多数の空孔を生成し、それが活性層に拡散して、活性層の窓領域のバンドギャップを增大させて共振器端面近傍領域の光吸収量を低減することができ、長期信頼性に優れたレ一ザ素子を得ることができる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 1の誘電体膜の厚さは 1 /z m以下である構成としている。

従って、熱処理時に誘電体膜とウェハー表面との膨張係数の違いにより膜はがれが生じることがなく、ウェハー表面で生成する空孔数が減少し、活性層に拡散する空孔数が減少して端面近傍の活性層のバンドギヤップ増大が少なくなることがない。また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 2の誘電体膜の厚さは 0 . 5 i m以下である構成としている。

従って、熱処理で生成する空孔の数は窓領域に対し十分少ないために、活性層への空孔拡散を防止できなくなることがなく、活性層の内部領域のバンドギヤップ変動抑制に好適である。

また、本発明の年導体レーザ素子の製造方法では、前記第 1の誘電体膜と前記第 2の誘電体膜とは熱膨張係数がほぼ等し！/ヽ材料である構成としている。

従って、共振器端面近傍と共振器内部のウェハー表面が熱膨張係数のほぼ同じ誘電体膜で覆われているので、熱処理による共振器端面と共振器内部での熱膨張係数の違いによる歪みをさらに低減でき、信頼性向上に効果がある。熱処理による共振器端面と共振器内部での熱膨張係数の違いによる歪みを低減でき、長期信頼性に優れた高出力窓構造半導体レーザ素子の製造方法を得ることができる。また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記第 1の誘電体膜の厚さを d 1、前記第 2の誘電体膜の原さを d 2とする時、

d 1≥ d 2

なる関係にある構成としている。

従って、共振器端面近傍の誘電体膜の膜厚が厚いことにより、熱処理で大量の空孔を生成でき、それらを活性層に拡散することができるので、活性層の窓領域のバンドギャップの増大を促進できる。同時に、共振器内部の誘電体膜の膜厚が共振器端面近傍よりも薄いことにより、熱処理で生成する空孔を少なくでき、活性層の内部領域への空孔の拡散を抑制できる。このように、端面劣化抑制により信頼性向上が得られる。同時に共振器内部の活性層の内部領域のバンドギヤップ変動を抑制できる。

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、前記熱処理は前記 D Hゥェハーの保持温度が 8 0 0 °C以上、保持温度までの温度上昇時間が 1 0 0秒以下で行レヽ、より好ましくは前記 D Hウェハーの保持温度が 9 0 0 °C以上、保持温度までの温度上昇時間が 6 0秒以下で行う構成としている。

従って、共振器端面近傍の誘電体膜に G a原子が吸収されて生成された空孔が活性層に拡散しやすくなり、活性層のバンドギャップ増大を促進できる。また、共振器内部のドーパントの拡散を防止でき、ドーパントの拡散に伴う信頼性悪化を防止でき、長期信頼性に優れた半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。図面の簡単な説明

図 1 A〜Cは、本発明の第 1の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す斜視図及び断面図である。

図 2 A〜Hは、本発明の第 1の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。

図 3 A〜Cは、本発明の第 2の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す斜視図及び断面図である。

図 4 A〜 Iは、本発明の第 2の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。

図 5 A〜Cは、本発明の第 3の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す斜視図及び断面図である。

図 6 A〜 Iは、本発明の第 3の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。

図 7 A〜Cは、本発明の第 4の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。

図 8 A〜 Iは、本発明の第 4の実施の形態に関する半導依レーザ素子の製造方法を説明する図である。

図 9 A〜Cは、本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す斜視図及び断面図である。

図 1 0 A〜 Iは、本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。

図 1 1は、本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の窓領域の p 型不純物原子濃度分布図である。

図 1 2は、本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の内部領域の p型不純物原子濃度分布図である。図 13は、本発明の第 1の実施の形態の半導体レーザ素子の走行時間に対する駆動電流の変化を示す図である。

図 14は、本発明の第 2の比較例の半導体レーザ素子の走行時間に対する駆動電流の変化を示す図である。

図 15は、本発明の第 2の実施の形態の半導体レーザ素子の走行時間に対する駆動電流の変化を示す図である。

図 16は、本発明の第 3の比較例の半導体レーザ素子の走行時間に対する馬区動電流の変化を示す図である。

図 17A~Cは、従来例の半導体レーザ素子の構造を示す斜視図及び断面図である。

図 18A〜Dは、従来例の半導体レーザ素子の製造方法を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図 1〜図 16は本発明の一実施の形態に関する半導体レーザ素子及びその製造方法に関する図である。

[第 1の実施の形態]

本発明の第 1の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を図 1に示す。図 1において、図 1 Aは光出射端面を含む斜視図、図 1 Bは図 1 Aの I b— I b線における導波路の断面図、図 1 Cは図 1 Aの I c一 I c線における層厚方向の断面図である。

また、 101は第 1導電型の n型 Ga As基板、 102は第 1導電型の n型 A 1 xi^{G a} i-xiA s (x lは 0より大、 1以下）第 1クラッド層、 103はバリァ層及びゥエル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる多重量子井戸活性層（MQW活性層）、 104は第 2導電型の p型 A 1 _xlG a -_xlAs第 2クラッド層、 105は p型 G a A sエッチングストップ層、 1 06は共振器方向にリッジストライプからなる第 2導電型の：型 A 1 _xlGa _x__x 第 3クラッド層、 107は第 2導電型の p型 GaAs保護層、 108はリッジストライプからなる！)型 A 1 _xlGa ^^As第 3クラッド層 106の側面を埋め込む様に形成された n型 A l _ylG a卜 _{y l}A s 1は0以上、 1以下）電流プロック層（電流阻止層）、 1 0 9は p型 G a A s平坦化層、 1 1 0は p型 G a A sコンタクト層、 1 1 1は p側電極、 1 1 2は ιι側電極である。

また、多重量子井戸活性層 1 0 3は、窓領域 1 1 3と内部領域（活性領域ともいう） 1 1 4と力ら成り、窓領域 1 1 3はバンドギヤップが内部領域 1 1 4のノンドギヤップょりも大きい領域であり、内部領域 1 1 4はレーザ発振を実現するための利得を有する領域である。 1 1 5は p型 G a A s保護層 1 07上に形成された n型 A 1 _{y l}G a ^A s電流注入防止層、 1 1 6は p型 A 1 _xlG a _x__{x l}A s第 3クラッド層 1 0 6と p型 G a A s保護層 1 0 7からなるリツジストライプである。また、以下の製造方法で説明するように、この窓領域 1 1 3は、第 2導電型の保護層 1 0 7側表面よりイオン化された原子の照射を行った後、短時間で昇温し、加熱する熱処理（熱ァニール）、即ち、ラピッドサ一マルアニーリング (以下、 RTAという）を施すことにより形成される。

次に、製造方法について図 2に基づいて説明する。第 1導電型の n型 G aA s 基板 1 0 1上に、 1回目の有機金属気相成長（MOCVD) 法にて第 1導電型の n型 A l _{x l}G a _{x l}A s第 1クラッド層 1 0 2、ノンドープ MQW活性層 1 0 3、第 2導電型の；型 A l _{x l}G _{a i}一 _xlA s第 2クラッド層 1 04、 p型 G a A sエッチングストップ層 1 0 5、第 2導電型の p型 A 1 _{x l}G aト _{x l}A s第 3クラッド層 1 06、第 2導電型の p型 G a A s保護層 1 0 7、を順次ェピタキシャル成長させて、 DHウェハーを得る（図 2A) 。

共振器端面近傍領域の p型 G a A _S保護層 1 07の表面に、ブラズマ C VD法とフォトリソグラフィ一法によって、端面と平行な方向に幅 40 / mのストライプ状の誘電体膜である S i O_{z l}膜 1 2 1 (z lは 1近傍の実数、厚ざ 0. 5 μ m) を形成する。ここで、プラズマ CVD法、スパッタ法等蒸着により形成される誘電体膜はアモルファス状態に近いので、膜の組成 z 1は 1に近い値である力形成するたびに異なる値となり、場所によっても一定しないので S i O_{z l}と表記する。半導体ウェハー上に形成されるストライプ状の誘電体膜 1 2 1のピッチは共振器長の 2倍の 1 60 0 μ mとした（図 2 B) 。

次に、 P型 G a A s保護層 1 0 7側のウェハー表面に、イオン化された原子 1 22の照射（イオン照射）を行う。本宪明の第 1の実施の形態に関する半導体レ一ザ素子の製造方法においては、イオン照射にはイオンガンを用い、イオン化された原子にアルゴン（Ar) イオンを用い、イオン照射エネルギーは 1 000 e Vで行った（図 2C) 。

次に、 RTAによって、 S i O_{z l}膜 1 2 1直下の共振器端面近傍領域の MQ

W活性層のバンドギヤップを共振器内部領域の MQW活性層のバンドギヤップょりも大きくする。この時の熱処理条件は、室温から温度 950°Cまでを 30秒で昇温させ、保持時間 60秒、その後冷却を行った。このように、高速で昇温するために、ウェハーの保護膜 1 07側表面をランプで照射して加熱するところのランプ加熱法を用いた。その結果、多重量子井戸活性層（MQW活性層） 1 03は、窓領域 1 1 3と内部領域 1 14とが共振器方向に形成される（図 2D) 。

p型 G a A s保護層 107の表面に形成した誘電体膜 1 2 1を除去し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて！)型 G a A s保護層 1 07上に [0 1 1] 方向に伸びたストライプ状のレジストマスク 1 23を形成し、通常のエッチング技術を用いて、 p型エッチングストップ層 1 0 5に到達するように p型 G a A s保護層 107と p型 A 1 _{x l}Ga ^As第 3クラッド層 106を [01 1] 方向に伸びた 2. 5 μ m幅のストライプ状のリッジ 1 1 6に加工する（図 2 E)。次に、 p型 G & 3保護層107上に形成されたストライプ状のレジストマスク 1 23を除去し、 2回目の MOCVD法によって、 p型 G a A s保護層 107 と p型 A 1 _xlG a s第 3クラッド層 1 06からなるリッジ 1 1 6の側面を n型 A 1 _{y l}Ga yiAs電流阻止層 108で埋め込み、次に: 型 Ga As平坦化層 1 0.9で埋め込む（図 2F) 。

通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、 n型 A 1 _ylGa ^As電流プロック層 108上に形成された！)型 Ga A s平坦ィ匕層 109上、及び、リッジ 1 1 6上に形成された p型 G a A s平坦化層 1 09上の共振器端面から 40 μ mの範囲にレジストマスク 1 24を形成し、通常のエッチング技術を用いて、レジストマスク 1 24開ロ部の11型 1₇₁0& ₁—₇₁ 3電流プロック層108と！)型 Ga A s平坦化層 1 0 9を選択的に除去する（図 2 G) 。

p型 G a A s平坦化層 1 09上に形成されたレジストマスク 1 24を除去し、 3回目の MOCVD法で p型 Ga Asコンタクト層 1 10を形成する。共振器端面近傍にはリッジストライプ 1 16の上方に n型 A 1 _ylG_{a i}__ylAs電流阻止層 108と同時に成長された n型 A l _ylG_{a i}— _ylAs電流注入防止層 115が形成される（図 2H) 。

次に、上面には p電極 1 11、下面には n電極 1 12を形成する。

最後に、 40 m幅の非注入領域、即ち窓領域のほぼ中央にスクライプラインを入れて、半導体レーザ素子が形成されたゥェハーを共振器の長さのレーザバーに分割する。窓領域を有する共振器端面の反射率が 12 %になるように A 1 O _s 膜（sは 3/2に近い正の実数。以下同じ。）を電子ビーム蒸着法等でコートを行い、反対側の共振器端面には反射率が 95 %になるように A 1 O _s膜とァモルファス S i膜を交互に積層した多層膜をコートする。ここでも、電子ビーム蒸着法により形成される A 1 O_s膜、アモルファス S i膜等の誘電体膜はァモルファス状態に近いので、膜の組成 sは 3/ 2に近い値であるが、形成するたびに異なる値となり、場所によっても一定しないので A 1 O_sと表記する。

上記 DHウェハーをチップに分割することにより窓領域を有する長さ 8◦ 0 mの共振器の光出射側共振器端面近傍に長さ略 2.0 / mの窓領域 113及び略 2 0 μ mの電流注入防止層 1 15を有した半導体レーザ素子が製造される。本半導体レーザ素子は共振器端面を光出射側にして使用される。

窓領域の長さが略 10 μ m未満になると、内部領域に注入されたキヤリア（ホ一ノレまたは電子）が端面にまで拡散して再結合するため、電流の光への変換効率が下がってしまう。また、窓領域の長さが長くなると、 1枚のゥエーハーから取れる半導体レーザ素子の数が減少するため、窓領域の長さ Lwほ 10 μηι以上 5 0 μπι以下が適当である。より好ましくは Lwを 20 μπιより長く 40 μ m以下となるように設計することが望ましい。

第 1の実施の形態による年導体レーザ素子の製造方法において、 1回目の MO

CVD成長後のウェハーをフォトルミネッセンス（PL) 法にて測定した所、 M QW活性層のフォトルミネッセンスのピーク波長； iは 775 nmであった。ここに、 PL法の測定によるピーク波長 λ iとは、ウェハー表面から青乃至緑色の Arレーザ光を照射し、活性層から発生する蛍光強度の波長依存性を分光器で測定した時の蛍光強度のピーク波長のことである。

次に、図 2Dに示す RTA後のウェハーの一部を、誘電体膜のある S i O_zl 膜 1 21直下の窓領域 113と p型 Ga As保護層 107直下の内部領域 1 14 について、 PL法にて測定した。その結果、窓領域 113のフォトルミネッセンスのピーク波長; L wは 745 nm、内部領域 114のフォトルミネッセンスのピーク波長え iは 775 nmであり、窓領域 1 13のピーク波長え wの方が内部領域 1 14のピーク波長 iよりも 30 nm短波長側に波長シフトしていた。また、活 1生層の内部領域 114の波長は、 1回目の成長直後のウェハー（図 2A) における活性層のピーク波長と同じ 775 nmであった。フォトルミネッセンスのピーク波長の逆数の値は、略半導体材料のバンドギャップに対応する。従って、活性層の窓領域 1 13の方が活性層の内部領域 114よりも大きなバンドギヤップを持つことが示されている。

—方、窓領域 113のフォトルミネッセンスの半値幅は内部領域 114のフォトルミネッセンスの半値幅より狭くなつた。この理由は内部領域 114への Ga 空孔の拡散が防止されたことにより、第 2クラッド層、第 3クラッド層、保護層等に添加した p型不純物 (I I族原子）である Znが内部領域 114に拡散したため内部領域のフォトルミネッセンスの半値幅が広がつたことによるものと考えられる。

このように、本発明の第 1の実施の形態に関する半導体レーザ素子において、第 2クラッド層 104側に配設された層である p型 G a A s保護層 107側のゥェハー表面に、イオン化された原子 122の照射（イオン照射）を行った後、 R TAを施すことによって、窓領域を形成すると、活性層の窓領域からのフォトルミネッセンスのピーク波長； I wは活性層の内部領域からのフォトルミネッセンスのピーク波長 iに対し、え i—5 nm、なる関係を満たしていることが解る。

また、窓領域 113のフォトルミネッセンスの半値幅は内部領域 114のフォトルミネッセンスの半値幅より狭いという関係を満たしていることも分かる。即ち、内部領域に対向する第 2クラッド層側に配設された保護層の表面にィォン化された原子を照射したことにより、該表面に形成された欠陥に G a空孔がトラップされて内部領域への G a空孔の拡散を防止でき、内部領域のバンドギヤップの変化を防止できた。その結果、窓領域のバンドギャップを内部領域のバンドギャップより 5 n m以上大きくすることができた。一方、従来方法による Z n拡散法による量子井戸の無秩序化法により形成された窓領域の場合と比較して、不純物による光吸収が無いため、窓領域の長さを 2 0 μ m以上としても発振特性に影響が無く、チップ分割時におけるスクライブラインの入れる精度を緩和することができる。

また、本発明の実施の形態に関する半導体レーザ素子において、イオン照射は第 2クラッド層側に配設された最上層である p型 G a A s保護層 1 0 7の表面から行ったが、 p型 G a A s保護層 1 0 7側の無い場合、例えば、第 2導電型の第 2クラッド層表面よりイオン照射を行ってもよいし、また、第 2導電型の第 3クラッド層が表面となる場合は、この第 3クラッド層表面よりィオン照射を行つてもよいことは言うまでもない。

このことから、本発明の製造方法を用いた半導体レーザ素子では、端面に隣接した窓領域の活性層のバンドギヤップを活性層の内部領域のバンドギヤップょり十分大きくでき、又、窓領域での光吸収量を十分小さくできることが明らかとなつた。さらに、本発明の製造方法では、第 1回目の成長後に共振器内部の内部領域の活性層のバンドギヤップが変動することを抑制可能であることが明らかとなつた。

本発明の製造方法では、共振器の内部領域の第 2クラッド層側に配設された最上層である p型 G a A s保護層 1 0 7表面にイオン化された原子を照射することにより、 P型 G a A s保護層 1 0 7表面近傍に微小な結晶欠陥が多数生成される。この結晶欠陥が R T A中に G a原子の再蒸発により、ゥェハー表面に生成された空孔を捕獲して、空孔が n型 G a A s基板 1 0 1方向に拡散して活性層を無秩序化することを防止する。それにより、共振器内部の内部領域の活性層のバンドギャップ変動を防止することができる。

イオン化された原子は S i O _{z l}膜 1 2 1にも照射されるが、そのイオンが S i O _{Z 1}膜を通過してその下の！)型 G a A s保護層 1 0 7に到達しないようにィ才ンエネノレギーを調整する。例えば、 S i O_zl膜の膜厚が 1 μ mの時、イオンエネルギーを 500 e Vとすれば、 S i O_zl膜を透過するイオンの割合は 10° /。以下であり、透過イオンによる欠陥が R T Aにより拡散し、內部領域のバンドギヤップを変化させることがほとんど無い。また、 S i O_zl膜の膜厚が 0. の時、イオンエネルギ一が 3000 eVの場合、ほとんど総べてのイオンが S i O_z 膜を透過してしまつ。

これらの結果、 S i O_zlfl莫 121直下の ρ型 Ga As保護層 107の表面には結晶欠陥が生じないので、 RTAにより、 S i O_zl膜 121中に G a原子が吸上げられ、 p型 Ga As保護層 107内部に生成された G a空孔はすべて n型 Ga As基板 101方向に拡散していき、活性層を無秩序化するので、 S i O_z 膜 121直下の活性層のバンドギャップが大きくなり、窓領域 113が形成される。

上記の本発明の製造方法によつて得られた半導体レーザ素子の特性評価を行つた。その結果、本発明の半導体レーザ素子では、光出力 CW120mWで、波長は設定通りの発振波長 785 nmが得られた。さらに、図 1 3に示されるように、雰囲気温度 70 °C、光出力 C W 120 mWで 5 , 000時間以上安定に作動し、作動中に動作電流が増大するような劣化現象は全く見られなかった。

本発明の半導体レーザ素子は共振器内部の活性層のバンドギヤップ変動を防止できるので、設定通りの発振波長を実現することができる。さらに、高出力駆動においても長期信頼性に優れていることが明確になった。

本発明の第 1の実施の形態に関する半導体レーザ素子では、共振器内部の p型 Ga As保護層 107に Arイオンの照射を行ったが、酸素 (O) イオン、窒素

(N) イオンのいずれか一つ又は複数のイオンの照射であれば、ウェハー表面付近にのみ結晶欠陥を生成でき、その欠陥が熱処理中にウェハー表面で生成した G a空孔を効率よく捕獲することができるので、活性層のバンドギヤップ変動防止に好適である。また、ウェハー表面付近にのみ結晶欠陥が生成されるので、熱処理中に欠陥が活性層に拡散することを抑制でき、信頼性悪化の防止に好適である。本発明の第 1の実施の形態に関する半導体レーザ素子及びその製造方法では、照射するイオンエネ^/ギーを 1000 e Vとした。イオンエネルギーの値は 30 0 0 e V以下がよく、好ましくは、 5 0 0 e V以上、 1 5 0 0 e Vであり、ィォンエネルギーが 3 0 0 0 e Vよりも大きくなると、イオンィ匕された原子は S i O _{z l}膜 1 2 1を通過して、その下の; p型 G a A s保護層 1 0 7にまで到達し、保護層表面に結晶欠陥を生成する。その結果、 R T Aで S i O _{z l}膜直下の G a A s保護層の G a原子が S i O _{z l}膜に吸収されて G a空孔が生成され、その空孔が結晶欠陥に捕獲されて空孔の活性層への拡散量が少なくなる。そのために、活性層の窓領域の量子井戸構造の無秩序化が不十分でバンドギヤップが所望の値にまで増大しないという問題が生じ、その結果端面劣化を抑制できなくなり、信頼性が悪ィヒする。

また、第 1の実施の形態では、イオン照射装置としてイオンガンを使用した場合について述べた。イオンガンは、イオンエネルギーの精密制御が可能であり、ウェハー表面の結晶欠陥生成量の制御に優れている。同様にイオン加速機能を有するイオン注入装置、イオンアシスト蒸着装置等を用いてイオンを照射しても良い。これらの装置ではイオンエネルギーと照射するイオンの量（イオン電流）を独立して制御できるので欠陥の深さ方向の分布と欠陥の量を独立して制御することができ、従って G a空孔の分布、およぴ量も制御できるので内部領域のバンドギヤップ変化量を容易に制御することができる。

一方、イオンアシスト蒸着装置、プラズマ C VD装置、スパッタ装置、プラズマアッシャー等のイオン発生装置等を用いてイオン照射を行っても良い。イオンアシスト蒸着装置、プラズマ C VD装置、スパッタ装置等はイオン照射と誘電体膜の形成を同じ装置で実施できるのでイオン照射した面を大気に晒したことにより特^ kが変ィ匕してしまうと言う心配が無い。また、プラズマ C VD装置、スパッタ装置、プラズマアッシャー等プラズマを発生させる装置を用いると、誘電体膜を形成する前に表面の汚染物を除去することができるという利点がある。

また、第 1の実施の形態における共振器端面近傍のウェハー表面に形成する誘電体膜には S iを含有する膜が好適である。 S iを含有する膜は熱処理の R T A 中にゥヱハー表面の G a原子を効率よく吸収し、多数の空孔を生成し、それが活性層に拡散して、活性層の窓領域のバンドギャップ増大させることができる。この活性層の窓領域のバンドギヤップ増大が多い程、共振器端面近傍領域の光吸収量を低減することができ、長期信頼性に優れたレーザ素子を得ることができる。第 1の実施の形態では、共振器端面近傍のウェハー表面に形成した誘電体膜には、 S i O _x膜を使用した場合について述べたが、それ以外に S i N _x、 S i O _y N _x ( x、 yは正の実数）等についても、熱処理中にウェハー表面の G a原子を吸収して空孔の生成に優れているので、本発明の誘電体膜として好適である。また、第 1の実施の形態では、熱処理法として、 R TA法を用いており、 1 0 0秒以内に 8 0 0 °C以上の温度まで昇温し、 1 0 0秒以内保持して、その後冷却を行う工程を含んでいる。このような急速な熱処理 (R T A) により、共振器端面近傍の誘電体膜に G a原子が吸収されて生成された空孔が活性層に拡散しゃすくなり、活性層のバンドギャップ增大を促進できる。また、共振器内部のドーパントの拡散を防止でき、ドーパントの拡散に伴う信頼性悪化を防止でき、長期信頼性に優れた半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することができる。第 1の実施の形態では、共振器端面近傍窓領域のウェハー表面に形成した誘電体膜の膜厚が 1 μ m以下である。膜厚が 1 / mより厚い場合には、熱処理時に誘電体膜とウェハー表面との膨張係数の違いにより膜はがれが生じやすくなる。そのために、ウェハー表面で生成する空孔数が減少し、活性層に拡散する空孔数が減少して端面近傍の活性層のバンドギャップ増大が少なくなる。そのために、端面劣化が発生して信頼性が低下する。

第 1の実施の形態では、活性層は、バリヤ層及びゥエル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる構造を用いている。活性層が層厚 3 0 n m以下の量子井戸層で、且つ、量子井戸層の厚さの合計が 4 O n m以下で構成されている場合、それより層厚が厚い湯合に比べて、熱処理中の共振器端面近傍の活性層への空孔の拡散により、活性層の窓領域のバンドギヤップをより増大させることができる。そのために、端面劣化を大きく抑制することができ、信頼性向上に優れている。活性層が量子井戸層が 1つの単一量子井戸で構成されていても良いことは言うまでもない。

第 1の実施の形態では、 G a A s基板上の各層が A 1 G a A s系で構成されている。熱処理中に、共振器端面近傍のウェハー表面に形成した誘電体膜で G a原子が吸収され、生成した G a空孔は A 1 G a A s中では拡散速度が特に速い。そのために、活性層への G a空孔の拡散により、活性層の窓領域のバンドギャップをより大きく変化させ、増大させることができる。このように、 A l G a A sを用いた場合には、本製造方法による端面劣化の抑制に効果的であり、信頼性向上に優れる。

第 1の実施の形態では、共振器端面の光出射側端面にのみ窓領域を形成した場合について述べたが、それ以外に、共振器端面の反対側端面にのみ窓領域を形成した場合、あるいは両端面に窓領域を形成した場合についても同様の端面劣化抑制効果がある。

第 1の実施の形態では、共振器端面近傍領域のリッジストライプ上に、第 1導電型の電流注入防止層を形成している。窓領域は熱処理中に保護層表面からの空孔が第 2クラッド層、活性層に拡散している。この窓領域に電流を流すと、通電中に空孔の移動に伴う組成変動または不純物の拡散が生じる。電流注入防止層を設けることにより空孔の移動を防止して、信頼性向上に効果がある。

[比較例 1 ]

比較例 1として、共振器内部領域の p型 G a A s保護層 1 0 7側のウェハー表面にイオン照射する工程（図 2 C) を省略して、 R TAを行ったウェハーの一部を、 P L法にて窓領域 1 1 3と内部領域 1 1 4の P Lのピーク波長を測定した。その結果、窓領域 1 1 3の P Lのピーク波長が 7 4 5 n m、内部領域 1 1 4の P Lのピーク波長が 7 6 0 n mであった。窓領域 1 1 3の P L波長は、内部領域 1 1 4の P L波長よりも 1 5 n mしか短波長側に波長シフトしておらず、これはィオン照射する工程の効果を数量的に示すものである。

[比較例 2 ]

比較例 2として、イオン照射工程を除いて製造した半導体レーザ素子では、光出力 C W 1 2 0 mWで設定波長 7 8 5 n mに対して、発振波長が 7 7 0 n mとなり、設定よりも 1 5 n m短波長化した。さらに、図 1 4に示すように、雰囲気温度 7 0 °C、光出力 CW 1 2 O mWにおいて 5 0 0時間程度で動作電流が増大する素子劣化が見られた。このように、比較例 2のレーザ素子では、共振器内部の活性層のバンドギャップ変動に伴い、発振波長が変動し、設定通りの発振波長を実現できていない。また、発振波長の短波長化に伴い、窓領域における吸収による発光効率の低下と活性層に注入されたキヤリャのクラッド層へのリークにより、高出力時に動作電流が増大する素子劣化が生じ易くなり、長期信頼性に問題が生じた。

[第 2の実施の形態]

図 3は、本発明の第 2の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図 3において、図 3 Aは光出射端面を含む斜視図、図 3 Bは図 3 A の I b— I b#泉における導波路の断面図、図 3 Cは図 3 Aの I c一 I c線における層厚方向の断面図である。

また、 201は n型 Ga As基板、 202は n型 A 1 _x2G aト _x2A s (x 2 は 0より大、 1以下）第 1クラッド層、 203はバリア層及びウエノレ層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で狭んでなる多重量子井戸活性層 (M QW活性層）、 204は型 ₂0& _{1 2 3}第2クラッド層、 205は型 G a Asエッチングストップ層、 206は共振器方向にリッジストライプからなる！)型 A 1 _x2Gaト _x2As第 3クラッド層、 207は p型 G a As保護層、 208はリッジストライプからなる p型 A 1 _x2G a _x2A s第 3クラッド層 2 .

06及び p型 G a A s保護層 207の側面を埋め込む様に形成された n型 A 1 _y ₂Ga _v2A s電流阻止層（ 2は0以上、 1以下）、 209は1)型0& 3平坦化層、 210は p型 Ga Asコンタクト層、 21 1は p側電極、 212は n側電極である。また、 213は共振器端面近傍の MQW活性層のバンドギャップが共振器内部の MQW活性層 203のバンドギヤップょりも大きい窓領域、 214 は活性層の内部領域、 215は p型 G a As保護層 207上に形成された n型 A 1 _y2Ga _y2As電流注入防止層、 216は p型 A 1 _x2G a _x2A s第 3クラッド層 206と p型 G a As保護層 207からなるリツジストライプである。次に、製造方法について図 4に基づいて説明する。 n型 Ga As基板 201上に、 1回目の有機金属気相成長（MOCVD) 法にて n型 A 1 _x2Gaト _x2A s 第 1クラッド層 202、ノンドープ MQW活性層 203 p型 Al _x2G_{& 1}一 _x2 A s第 2クラッド層 204 p型エッチングストップ層 205 p型 A l _x2G a i - _{x 2} A s第 3クラッド層 206 p型 G a A s保護層 207を、順次ェピタキシャル成長させて、 DHウェハーを得る（図 4A) 次に、共振器端面近傍領域の p型 G a As保護層 207の表面に、スパッタ法とフォトリソグラフィ一法によって、リッジストライプと直交する方向に幅 40 umのストライプ状の誘電体膜である S i O_z2膜（_Z 2は 2近傍の実数、厚さ 0. 5 μηι) 221を形成する。半導体ウェハー上に形成されるストライプ状の誘電体膜 221のピッチは共振器長の略 2倍の 1600 μιηとした（図 4 Β) 次に、共振器内部領域の ρ型 G a As保護層 207側表面に、イオン化された原子の照射（イオン照射） 222を行う。第 2の実施の形態では、酸素（O) ィオンを用い、イオン照射エネノレギ一は 500 e Vで行った。イオン照射にはィォンアシスト蒸着装置を用いた（図 4C)

共振器端面近傍領域の誘電体膜 221の表面と、共振器内部領域のィオン照射された p型 G a As保護層 207の表面には、イオン照射後、同じイオンアシスト蒸着法により S i O_z3膜 223 (z 3は 2近傍の実数、厚さ 0. 2 μ m) を形成する（図 4D)

次に、 RT A法による熱処理によって、 S i〇_z2膜 221直下の MQW活性層のバンドギヤップが共振器内部領域の MQW活性層のバンドギヤップょりも大きい窓領域 21 3を形成する。この時の熱処理条件は 30秒で室温から温度 93 0°Cまで昇温させ、 930°Cで 60秒間保持した後に冷却した。その結果、窓領域 213と内部領域 214が共振器方向に形成された（図 4E)

次に、 p型 G a A s保護層 207の表面に形成した誘電体膜 221と 223を除去し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて ρ型 G a As保護層 207上に [011] 方向に伸びたストライプ状のレジストマスク 224を形成し、通常のエッチング技術を用いて、 p型エッチングストップ層 205に到達するように p型 Ga A s保護層 207と p型 A 1 _x2G a ^ A s第 3クラッド層 206を [01 1] 方向に伸びた 2 At m幅のストライプ状のリッジ 216に加工する（図 4F)

次に、 p型 G a A s保護層 207上に形成されたストライプ状のレジストマスク 224を除去し、 2回目の MOCVD法によって、 p型 GaAs保護層 207 と p型 A 1 _x2G a nsAs第 3クラッド層 206からなるリッジ 216の側面を n型 A 1 _{y 2}G a卜 _{y 2} A s電流阻止層 208と p型 GaAs平坦化層 209で埋め込む（図 4G) 。

通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ 216の側面に形成された p型 G a As平坦化層 209、及び、リッジ 216上に形成された； p型 G a A s 平坦化層 209上の共振器端面から 60 μπιの範囲にレジストマスク 225を形成し、通常のエッチング技術を用いて、レジストマスク 225開口部の η型 A 1

Ga As電流阻止層 208と p型 GaAs平坦化層 209を選択的に除去する (図 4H) 。

p型 Ga As平坦化層 209上に形成されたレジストマスク 225を除去し、 3回目の MOCVD法で p型 Ga A sコンタクト層 210を形成する。共振器端面近傍にはリッジストライプ 216の上方に電流阻止層 208と同時に成長された n型 A 1 _y2Ga nsAs電流注入防止層 215が形成される（図 41) 。最後に、上面には p電極 211、下面には n電極 212を形成する。

その後、 60 μ m幅の電流注入防止層 21 5のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の長さのレーザバーに分割する。窓領域を有する共振器端面の反射率が 12 %になるように A 10 _sコートを行い、反対側の共振器端面には反射率が 95%になるように A 1 O_sとアモルファス S iの多層膜をコートする。チップに分割して、長さ 800 /zmの共振器の光出射端面部に略 20 μιηの窓領域及び略 30 μΐηの電流注入防止層を有した素子が製造される。

本発明の第 2の実施の形態によって得られた半導体レーザ素子の特性評価を行つた。その結果、本発明の素子では光出力 C W 120 mWで波長設定通りの発振波長 785 nmが得られた。さらに、図 15に示すように雰囲気温度 70°C、光出力 CW 150 mWで 5， 000時間以上安定に作動し、作動中に動作電流が增大するような劣化現象は全く見られなかった。

本発明の第 2の実施の形態による半導体レーザ素子は、共振器内部の活性層のバンドギヤップ変動を防止できるので、設定通りの発振波長を実現することができる。さらに、高出力駆動で長期信頼性に優れていることが明確になった。

本発明の製造方法に示すように、熱処理工程の前に共振器内部のゥヱハー表面に誘電体膜を形成する工程を含むことにより、信頼性向上にさらに効果があることがわかる。なお、共振器内部の保護層表面に形成する誘電体膜は、イオン化した原子を照射した後に形成するのがよい。誘電体膜を先に形成して、その後でイオン化した原子を照射する場合には、誘電体膜を通過してウェハーの保護層表面に結晶欠陥を生成するため、イオンエネルギーを 3 k e Vより高いイオンエネルギーに加速してイオン照射する必要がある。その場合、ウェハーの保護層表面から結晶奥深くまで結晶欠陥が侵入し、熱処理中にその欠陥が活性層に拡散して、信頼性を悪ィ匕させる。

また、第 2の実施の形態では、イオン照射装置としてイオンアシスト蒸着機を使用した場合について述べた。イオンアシスト蒸着機ではイオン照射後に、ゥェハーを大気中に取り出すことなく、次の誘電体膜を連続して形成できる点で優れている。また、スパッタ装置とプラズマ C V D装置においても同様に、イオン照射、即ち、プラズマ照射後にウェハーを大気中に曝すことなく、次の誘電体膜を連続形成できる。さらに、これらの装置は半導体プロセスで一般的な装置であり、製造方法を簡素化できるという利点がある。

また、第 2の実施の形態では共振器端面近傍領域のウェハー表面に形成した誘電体膜と前記共振器内部領域のウェハー表面に形成した誘電体膜は、ともに S i 0 莫であり、熱膨張係数がほぼ同じである。共振器端面近傍と共振器内部のゥェハー表面が熱膨張係数のほぼ同じ誘電体膜で覆われているので、熱処理による共振器端面と共振器内部での熱膨張係数の違いによる歪みをさらに低減でき、信頼性向上に効果がある。

また、第 2の実施の形態では、共振器端面近傍領域のウェハー表面に形成した誘電体膜の膜厚が、共振器内部領域のウェハー表面に形成した誘電体膜の膜厚よりも厚くなるように設定されている。共振器端面近傍の誘電体膜の膜厚が厚いことにより、熱処理で大量の空孔を生成でき、それらを活性層に拡散させることができるので、活性層の窓領域のバンドギャップの增大を促進できる。同時に、共振器内部の誘電体膜の膜厚が共振器端面近傍よりも薄いことにより、熱処理で生成する空孔を少なくでき、活性層の内部領域への空孔の拡散を抑制できる。このように、端面劣化抑制により信頼性向上が得られる。同時に共振器内部の活性層の内部領域のバンドギヤップ変動を抑制できる。また、第 2の実施の形態では、共振器内部領域のウェハー表面上に形成した誘電体膜の膜厚が 0 . 5 μ ιη以下である。膜厚が 0 . 5 μ mより厚い場合には、熱処理で生成する空孔の数が非常に多くなるために、活性層への空孔拡散を防止できなくなり、共振器内部の活性層の内部領域のバンドギヤップ変動が起りやすくなる。

また、第 2の実施の形態では、共振器端面近傍の電流注入防止層 2 1 5の長さが窓領域 2 1 3の長さよりも長い。熱処理により保護層表面で生成した空孔が直下の活性層だけでなく、共振器内部の活性層にも拡散する。この共振器内部に拡散した空孔は、活性層のバンドギャップを大きく変動させることはないが、注入された電流により、活性層中に微小欠陥を生成する。即ち、活性層の空孔拡散した領域に電流を流すと、通電中にわずかながら電流増大が見られる。そこで、電流注入防止層 2 1 5を窓領域 2 1 3よりも長く設定して、共振器の内部領域で空孔が拡散した領咸には、電流を流さないようにする。これにより、長期にわたつて信頼性の良好なレーザ素子が得られる。

また、第 2の実施の形態では、共振器の内部領域の保護層 2 0 7に酸素ィオンの照射を行っている。その場合、保護層表面付近に結晶欠陥と同時に、 0 . 2 / mより十分薄レヽ G a又は A sの酸ィヒ膜が形成され、熱処理中にゥェハー表面で生成した空孔をその結晶欠陥と酸化膜の両方で効率よく捕獲することができる。従つて、空孔の活性層の内部領域への拡散抑制、即ちバンドギャップ変動防止、発振波長の変動の防止、にさらに好適である。

[比較例 3 ]

比較例 3として、共振器内部の; p型 G a A s保護層 2 0 7表面にイオン化された原子を照射した後に、図 4 Dのウェハー表面に誘電体膜 2 2 3を形成する工程を省略して R T Aを行う製造方法を用レ、た素子の特性評価を行つた。本半導体レ一ザ素子ば図 1 6に示すように、雰囲気温度 7 0 °C、光出力 CW 1 5 0 mWにおいて 1， 0 0 0時間程度で動作電流が増大する劣化現象が見られた。共振器内部の保護層表面に誘電体膜を形成しないで熱処理を行うと、共振器端面と内部で熱処理中に熱膨張係数の違いによる歪みが発生し、その歪みが活性層（内部領域）に作用して、長期信頼性を恵化させると推定される。 [第 3の実施の形態]

図 5は、本発明の第 3の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図 5において、図 5 Aは光出射端面を含む斜視図、図 5 Bは図 5 A の I b_ I b線における導波路の断面図、図 5 Cは図 5 Aの I c— I c線における層厚方向の断面図である。

また、 301は n型 G a A s基板、 302は n型 A 1 _{x 3} G aト _{x 3} A s (x 3 は 0より大、 1以下）第 1クラッド層、 303はバリア層及ぴゥエル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で狭んでなる多重量子井戸活性層（M QW活性層）、 304は p型 A 1 _x3Ga ngAs第 2クラッド層、 305は p 型 G a Asエッチングストップ層、 306は共振器方向にリッジストライプからなる p型 Al _x3Ga nsAs第 3クラッド層、 307は p型 GaAs保護層、 308はリッジストライプからなる p型 A 1 _x3Ga nsAs第 3クラッド層の側面を埋め込む様に形成された n型 A 1 _y3Ga

(₇3は0以上、 1以下）電流阻止層、 309は p型 Ga A s平坦ィ匕層、 310は p型 G a A sコンタクト層、 31 1は！)側電極、 312は n側電極である。 p型 G a A s保護層 30 7の厚さが共振器端面近傍領域の方が共振器内部領域よりも厚くなつている。また、多重量子井戸活性層（MQW活性層） 303は、窓領域 313と内部領域 314とから成り、窓領域 313はバンドギヤップが内部領域 314のバンドギヤップょりも大きい領域であり、内部領域 314はレーザ発振を実現するための利得を有する領域である。 315は p型 G a A s保護層 307上に形成された n型 A 1 _y3Ga _{y 3} A s電流注入防止層、 316は p型 A 1 _x3G a卜 _x3A s第 3クラッド層 306と; p型 G a As保護層 307からなるリッジストライプである。また、以下の製造方法で説明するように、この窓領域 313は、第 2導電型の保護層 307側表面よりイオン化された原子の照射を行った後、短時間での昇温して加熱する熱処理、 RTAを施すことにより形成される。

本発明の第 3の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を図 6に基づいて説明する。 11型 G a As基板 301上に、 1回目の有機金属気相成長（MO CVD) 法にて n型 A 1 _x3Ga _x3As第 1クラッド層 302、ノンドープ M QW活性層 303、 ϊ>型 A I _x3G a，― _x3A s第 2クラッド層 304、 p型エツチングストップ層 305、 p型 A 1 _x3Ga _x3As第 3クラッド層 306、 p 型 G a As保護層 307を、順次ェピタキシャル成長させて、 DHウェハーを得る（図 6A) 。

共振器端面近傍領域の p型 G a A _S保護層 307の表面に、ブラズマ C VD法とフォトリソグラフィ一法によって、リッジストライプと直交する方向に幅 50 / mのストライプ状に、誘電体膜である S i N_tl膜（t 1は 4Z3近傍の実数、厚さ 0. 5 m) 321を形成する。なお、ストライプのピッチは共振器長の略 2倍の 1200 μΐηとした（図 6Β) 。

次に、共振器内部領域の ρ型 G a A s保護層 307側のウェハー表面に、ィォン化された原子 322の照射（イオン照射）を行う。本実施例では、アルゴン (A r ) イオンと酸素 (O) イオンの混合イオンガスを用い、イオンエネルギーを 800 eVとして行った。イオン照射にはプラズマ CVD装置を用いた。（図 6C) 。イオンエネルギーはプラズマ CVD装置の対向する電極間に印可した電圧と略等しい。

プラズマを用いてイオン照射を行っているため、 S i N_tl膜 321に覆われていない共振器内部領域の p型 G a A s保護層 307は略 0. 1 μ m程ェッチングされた。共振器端面近傍領域の誘電体膜 321の表面と、共振器内部領域のィオン照射された p型 G a A s保護層 307の表面に、プラズマ CVD法により S i N_tJ 323 (t 2は 4/ 3近傍の実数、厚さ 0. 2 m) を形成する（図 6D) 。

次に、 RTA法による熱処理によって、 S i N_tl膜 321直下の MQW活性層のバンドギヤップが共振器内部領域の MQW活性層のバンドギヤップょりも大きい窓領域 313を形成する。この時の熱処理件は 60秒で室温から温度 95 0°Cまで昇温させ、保持時間 80秒で行った。その結果、活性層 303に窓領域 31 3と内部領域 314とが共振器方向に形成された（図 6 E) 。

次に、 p型 G a A s保護層 307の表面に形成した誘電体膜 321と 323を除去し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて p型 G a A s保護層 307上に [011] 方向に伸びたストライプ状のレジストマスク 324を形成し、通常のエッチング技術を用いて、 _P型エッチングストップ層 305に到達するように p型 G a As保護層 307と p型 A 1 _x3G a卜 _x3A s第 3クラッド層 306を [O i l] 方向に伸びた 3 μ m幅のストライプ状のリッジ 316に加工する（図 6 F)

次に、 p型 G a A s保護層 307上に形成されたストライプ状のレジストマスク 324を除去し、 2回目の MOCVD法によって、 p型 G a As保護層 307 と P型 A 1 _x3G a

第 3クラッド層 306からなるリッジストライプ 3 16の側面を n型 A 1 _{y 3} G aェ _{y 3} A s電流阻止層 308と p型 GaAs平坦ィ匕層 309で埋め込む（図 6 G)

通常のフォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ 316の側面に形成された p型 Ga A s平坦化層 309、及び、リッジ 316上に形成された p型 G a A s 平坦化層 309に、幅 50 のストライプ状のレジストマスク 325を形成する。このとき、窓領域 313直上の p型 G a A s保護層 307の厚みが共振器内部の p型 G a A s保護層 307の厚みよりも厚くなる。そこで、 p型 GaAs平坦化層 309表面に段差が生じ、その段差を目印にして、窓領域直上の p型 G a A s平坦化層 309のみをレジストでカバーし、それ以外のリッジ上部のレジスト開口部を有するレジストマスク 325を形成する。通常のエッチング技術により、レジストマスク 325開口部の n型 A 1 _{v 3} G a _{y 3} A s電流阻止層 308 と p型 G a A _S平坦化層 309を選択的に除去する（図 6 H)

p型 G a A s平坦化層 309上に形成されたレジストマスク 325を除去し、 3回目の MOCVD法で p型 Ga Asコンタクト層 310を形成する。共振器端面近傍にはリッジ 316の上方に電流阻止層 308と同時に形成された n型 A 1 _y3G a ^ 3 As電流注入防止層 315が形成される（図 6 I )

さらに、上面には; p電極 311、下面には n電極 312を形成する。そして、 50 m幅の電流注入防止層、即ち窓領域の略中央にスクライブラインを入れて、共振器の長さのレーザバーに分割する。窓領域を有する共振器端面の反射率が 1 2 %になるように A 1 O _sコートを行い、反対側の共振器端面には反射率が 9 5%になるように A 1 O_sとアモルファス S iの多層膜をコートする。チップに分割して、長さ 600 μπιの共振器の光出射端面部に略 25 μπιの窓領域、及び略 25 μπιの電流注入防止層を有した半導体レーザ素子が製造された。本発明の第 3の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法によって得られた半導体レーザ素子の特性評価を行った。その結果、本発明の半導体レーザ素子では、光出力 CW 1 2 0 mWで波長設定通りの発振波長 7 8 5 n mが得られた。さらに、雰囲気温度 7 0 °C、光出力 CW 1 5 O mWで 5， 0 0 0時間以上安定に作動し、作動中に動作電流が増大する劣化は全く見られなかった。

本発明の第 3の実施の形態では、共振器内部領域の保護層表面にブラズマによりイオン化された原子を生成し、照射しているので、このプラズマによって、保護層表面のエッチングもする。この保護層表面のエッチングにより、表面に付着した汚染物、表面酸ィ匕膜を除去でき、イオン化された原子の照射による保護層表面の結晶欠陥生成が促進される。この結晶欠陥が R T A中に保護層表面に生成された空孔を捕獲して、空孔が n型 G a A s基板方向に拡散して活性層を無秩序化することを防止する。それにより、内部領域の活性層のバンドギヤップ変動を防止することができる。

また、第 3の実施の形態では、窓領域直上の保護層 3 0 7の厚さが共振器內部の保護層 3 0 7の厚さよりも厚いことから、それを目印にして第 1導電型の電流注入防止層層 3 1 5を形成のためのマスクを位置合せすることができる。従って、位置合せを比較的容易にでき、端面形成プロセスの簡略化が図れ量産性にも優れる。

また、第 3の実施の形態では、イオン照射装置としてプラズマ C V Dを使用した場合について述べた。本装置を用いるとプラズマ照射後のウェハーを大気中に取り出すことなく、また、プラズマ照射後のウェハーを大気に曝すことなく、次の誘電体膜を連続形成できる。さらに、これらの装置は、半導体プロセスで一般的な装置であり、製造方法を簡素化できるという利点がある。また、スパッタ装置においても同様の効果がある。

[第 4の実施の形態]

図 7は、本発明の第 4の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図 7において、図 7 Aは光出射端面を含む斜視図、図 7 Bは図 7 A の I b— I b線における導波路の断面図、図 7 Cは図 7 Aの I c一 I c線における層厚方向の断面図である。また、 401は n型 G a A s基板、 402は n型 A 1 _x4 G aト _x4 A s (x 4 は 0より大、 1以下）第 1クラッド層、 403はバリァ層及びゥエル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる多重量子井戸活性層（M QW活性層）、 404は p型 A 1 _x4Ga i一 _x4As第 2クラッド層、 405は型ェツチングストップ層、 406は共振器方向にリッジストライプからなる p型 Al _x4G_{a i}— _x4As第 3クラッド層、 407は p型 G a As保護層、 408はリッジストライプからなる！)型 Al _x4Ga _x4As第 3クラッド層の側面を埋め込む様に形成された n型 A 1 _y4Ga _y4A s ( 4は0以上、 1以下）電流阻止層、 409は J)型 G a As平坦化層、 410は p型 G a A sコンタクト層、 41 1は: 側電極、 412は n側電極である。 p型 G a As保護層 407の厚さが共振器端面近傍領域の方が共振器内部領域よりも厚くなっている。

また、多重量子井戸活性層（MQW活性層） 403は、窓領域 413と内部領域（活性領域ともいう） 414と力、ら成り、窓領域 413はバンドギヤップが内部領域 414のバンドギヤップょりも大きい領域であり、内部領域 414はレーザ発振を実現するための利得を有する領域である。 415は p型 G a A s保護層 407上に形成された n型 A 1 _y4Ga _y4As電流注入防止層、 416は p型 A ¹ _x4Gaト _x4A s第 3クラッド層 406と p型 Ga A s保護層 407からなるリッジストライプである。

本発明の第 4の実施の形態に関する半導体レーザ素子では、共振器端面近傍領域のリッジストライプ 416のストライプ幅が、共振器の内部領域 414のリッジストライプのストライプ幅よりも広くなつている。

本発明の第 4の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を図 8に基づいて説明する。 n型 G a A _S基板 401上に順次、 1回目の有機金属気相成長 (MOCVD) 法にて11型 ₄0 ₈第1クラッド層402、ノンドープ]^1(3¹^活性層403、 p型 A 1 _x4Ga 一 _x4As第 2クラッド層 404、 p 型 G a A sエッチングストップ層 405、 p型 A 1 _x4G aト^ A s第 3クラッド層 406、 p型 G a A s保護層 407をェピタキシャル成長させて、 DHゥェハーを得る（図 8A) 。

共振器端面近傍領域の p型 G a A s保護層 407の表面に、ブラズマ C VD法とフォトリソグラフィ一法によって、リッジストライプと直交する方向に幅 40 μ mのストライプ状に、誘電体膜である S i O_{z 3}膜 42 1 (z 3は 2近傍の実数、厚さ 0. 5 / m) を形成する。なお、ストライプのピッチは共振器長の略 2 倍の 1 6 00 jamとした（図 8 B) 。

次に、共振器内部領域の p型 G a A s保護層 40 7側のウェハー表面に、ィォン化された原子 42 2の照射（イオン照射）を行う。本発明の第 4の実施の形態では、窒素（N) イオンガスを用い、イオンエネノレギ一は 1 000 e Vの条件で行った。イオン照射にはスパッタ装置を用いた（図 8 C) 。イオンエネルギーはスパッタ装置の対向電極間に印可する電圧と略等しい。

プラズマを用いて、イオン照射を行っているため、 3 1 0_{∑ 3}膜42 1に覆ゎれていない共振器内部領域の； p型 G a A s保護層 407は 0. 1 μ m程ェッチングされた。本努明の第 4の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法では、イオンエネルギーは小さいが、酸化膜が形成されていないため、エッチング量が大きい。共振器端面近傍領域の誘電体膜 42 1の表面と、共振器内部領域のィォン照射された: 型 G a A s保護層 40 7の表面に、スパッタ法により S i O _{z 4} 膜 4 2 3 (z 4は 2近傍の実数、厚さ 0. 3 μπι) を形成する（図 8D) 。

次に、 RTA (ラビッドサ一マルアニール）法による熱処理によって、 S i O _z 3膜 42 1直下の MQW活性層のバンドギヤップが共振器内部領域の MQW活性層のバンドギヤップょりも大きい窓領域 4 1 3を形成する。この時の熱処理条件は、 6 0秒で室温から温度 9 50°Cまで昇温させ、保持時間 60秒で行った。その結果、活性層 40 3に、窓領域 4 1 3と内部領域 4 1 4とが共振器方向に形成された（図 8 E) 。

次に、 p型 G a A s保護層 40 7の表面に形成した誘電体膜 42 1と 4 2 3を除去し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて p型 G a A s保護層 40 7上に [0 1 1] 方向に伸びたストライプ状のレジストマスク 4 24を形成し、通常のエッチング技術を用いて、 _P型エッチングストップ層 40 5に到達するように p型 G a A s保護層 40 7と; p型 A 1 _x4 G aト _x4 A s第 3クラッド層 40 6を [0 1 1] 方向に伸びた 2. 5 μ m幅のストライプ状のリッジ 4 1 6に加工する。このとき、共振器端面の窓領域の方が共振器の内部領域よりも、 p型エッチストップ層から p型 G a A s保護層 407と p型 A 1 G a A sクラッド層 406を含めた厚さが厚いので、保護層 407とクラッド層 406を化学エッチングによりエッチングを施したときに、リッジの幅は共振器端面近傍領域（共振器窓領域）の方が、共振器内部領域より広くなる（図 8F) 。

次に、 p型 G a As保護層 407上に形成されたストライプ状のレジストマスク 424を除去し、 2回目の MOCVD法によって、 p型 G a As保護層 407 と P型 A 1 _x4G a s第 3クラッド層 406からなるリッジ 416の側面を n型 A 1 _y4G a _y4A s電流阻止層 408と p型 Ga A s平坦化層 409で埋め込む（図 8G) 。

通常のフォトリソグラフィー技術を用いてリッジ 416の側面に形成された p 型 G a A s平坦化層 409、及び、リッジ 416上に形成された p型 G a A s平坦化層 409に、幅 60 μπιのストライプ状のレジストマスク 425を形成する。この時、窓領域 413に対向する p型 G a A s保護層 407の厚みが共振器内部の p型 G a As保護層 407の厚みよりも厚くなる。そこで、 p型 G a As平坦化層 409表面に段差が生じ、その段差を目印にして、窓領域 413に対向する p型 G a A s平坦化層 409のみをレジストでカバーし、内部領域に対向するリッジに開口部を有するレジストマスク 425を形成する。通常のエッチング技術により、レジストマスク 425の開口部の n型 A 1 _y4G aト _y4A s電流阻止層 408と p型 GaAs平坦化層 409を選択的に除去する（図 8 H) 。

p型 G a A s平坦化層 409上に形成されたレジストマスク 425を除去し、

3回目の MOCVD法で p型 Ga Asコンタクト層 410を形成する。共振器端面近傍にはリッジ 416の上方に電流阻止層 408と同時に形成された n型 A 1 _y4Ga _y4As電流注入防止層 415が形成される（図 8 I ) 。

さらに、上面には p電極 411、下面には n電極 412を形成する。

次に、 60 m幅の電流注入防止層、即ち窓領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の長さのレーザパーに分割する。窓領域を有する共振器端面の反射率が 12 %になるように A 1 O _sコートを行い、反対側の共振器端面には反射率が 95%になるように A 1 O_sとアモルファス S iの多層膜をコートする。チップに分割して、長さ 800 の共振器の光出射側端面部に略 30 の窓領域及び電流注入防止層を有した素子が製造される。

本発明の第 4の実施の形態に関する半導体レーザ素子の特性評価を行った。その結果、本発明の半導体レーザ素子では、光出力 CW12 OmWで設定波長通りの発振波長 785 nmが得られた。さらに、雰囲気温度 70°C、光出力 CW15 0 mWで 10000時間以上安定に作動し、作動中に動作電流が増大する劣化は全く見られなかった。

第 4の実施の形態の半導体レーザ素子では、窓領域のストライプ幅の方が内部領域のストライプ幅よりも広い。ストライプ幅が広いとストライプ内部の光密度を低減できる。従って、本発明では、窓領域のストライプ内部の光密度を低減できるので、端面劣化抑制にさらに効果的であり、長期信頼性向上に有効である。また、共振器の内部領域のストライプ幅を狭くできるので、レーザの横モードを安定化でき、 I _L特性にキンクが出現するのを防止することができる。

本発明の第 4の実施の形態による製造方法では、共振器端面近傍領域のストライブ幅を選択的に広げる構造を窓形成プロセスの中でセルファラインに製造することができる。従って、製造プロセスの簡素化を図ることができる。

[第 5の実施の形態]

図 9は、本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図 9において、図 9 Aは光出射端面を含む斜視図、図 9 Bは図 9 A の I b_ I b線における導波路の断面図、図 9 Cは図 9 Aの I c— I c線における層厚方向の断面図である。

また、 501は n型 Ga As基板、 502は n型 A 1 _x5G aト _x5A s (x 5 は 0より大、 1以下）第 1クラッド層、 503はバリア層及ぴゥエル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挾んでなる多重量子井戸活性層（M QW活性層）、 504は p型 A 1 _x5Ga nsAs第 2クラッド層、 505は p 型 G a A sエッチングストップ層、 506は共振器方向にリッジストライプからなる P型 Al _x5Ga _x5As第 3クラッド層、 507は p型 G a A _S保護層、 508はリッジストライプからなる p型 A 1 _x5Ga _x5As第 3クラッド層の側面を埋め込む様に形成された n型 A 1 _y5Ga _y5As (₇5は0以上、 1以下）電流阻止層、 509は p型 G a As平坦化層、 510は p型 G a A sコンタタト層、 511は p側電極、 512は n側電極である。

また、 513は共振器端面近傍の MQW活性層のバンドギヤップが共振器内部の MQW活性層 503のバンドギヤップょりも大きい窓領域、 514は共振器の内部領域、 515は p型 G a A s保護層 507上に形成された n型 A 1 _y5Ga , —_y5A s電流注入防止層、 516は p型 A 1 _x5Gaト _x5As第 3クラッド層 5

06と p型 G a As保護層 507からなるリッジストライプである。

図 11に本実施の形態の半導体レーザ素子の共振器端面近傍の窓領域における、 P型 A 1 _x5G aト _x5A s第 3クラッド層 506、 p型 G a A sエッチングストップ層 505、 p型 Al _x5Ga 一 _x5As第 2クラッド層 504、 MQW活性層 503、 n型 A 1 _x5G aト _x5A s第 1クラッド層 502における！)型不純物である I I族原子（Zn) の不純物原子濃度の分布を示す。第 1回目のェピタキシャノレ成長後の Z n濃度分布と R T A後の Z n濃度分布を示す。第 1回目のェピタキシャル成長後には、 p型クラッド層から活性層への Z n拡散はほとんどな！/、。 RTAを行うと、：型クラッドから活性層に拡散する Z n濃度は最大 4 X 10¹ ⁷ cm一³である。

これに対して、図 12に本実施の形態の半導体レーザ素子の共振器の内部領域における、 p型 A 1 _x5Ga nsAs第 3クラッド層 506、 p型 GaAsエツチンダストップ層 505、 ρ型 A 1 _x5Gaト _x5As第 2クラッド層 504、 M QW活性層 503、 n型 A 1 _x5G a — ^A s第 1クラッド層 502における p 型 I I族原子（Zn) の不純物原子濃度の分布を示す。第 1回目のェピタキシャル成長後の Z n濃度分布と R T A後の Z n濃度分布を示す。第 1回目のェピタキシャル成長後には、 p型クラッド層から活性層への Z n拡散はほとんどない。 R TAを行うと、 p型クラッドから活性層に拡散する Zn濃度は最大 10 X 10¹ ⁷cm一³である。このように、 RTA後に p型クラッド層から活性層に拡散する Z n濃度は、共振器端面近傍の窓領域よりも共振器の内部領域の方が多くなっている。

本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法を図 10に基づいて説明する。 n型 G a A s基板 501上に順次、 1回目の有機金属気相成長 (MOCVD) 法にて n型 A 1 _x5Ga _x5A s第 1クラッド層 502、ノンドープ MQW活性層 5 0 3、 p型 A 1 _{x 5}G a nsA s第 2クラッド層 5 0 4、 p 型 G a A sエッチングストップ層 5 0 5、 p型 A 1 _{x 5}G a — ^A s第 3クラッド層 5 0 6、 p型 G a A s保護層 5 0 7をェピタキシャル成長させて、 DHゥェハーを得る（図 1 OA) 。

共振器端面近傍領域の p型 G a A s保護層 5 0 7の表面に、プラズマ CVD法とフォトリソグラフィ一法によって、リッジストライプと直交する方向に幅 4 0 xmのストライプ状に、誘電体膜である S i O _{z 5}膜 5 2 1 ( z 5は 2近傍の実数、厚さ 0. 7 μ ΐη) を形成する。なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ略 8 0 0 μ πιとした（図 1 0 B) 。

次に、共振器內部領域の ρ型 G a A s保護層 5 0 7側のウェハー表面に、ィォン化された原子 5 2 2の照射（イオン照射）を行う。第 5の実施の形態では、ァノレゴン（A r ) イオンガスを用い、イオン照射エネルギーは 1 2 0 0 e Vの条件で行った。イオン照射にはイオン注入装置を用いた（図 1 0 C) 。

イオン照射により、 S i 0_{Z 5}膜 5 2 1に覆われていない共振器内部領域の p 型 G a A s保護層 5 0 7は 0. 2 μ mエッチングされた。共振器端面近傍領域の S i 0_{Z 5}膜 5 2 1の表面と、共振器内部領域のイオン照射された p型 G a A s 保護層 5 0 7の表面に、プラズマ CVD法により S i N_{t 3}膜 5 2 3 ( t 3は 4 / 3近傍の実数、厚さ 0. 3 μπι) を形成する（図 1 0D) 。

次に、 RT A法による熱処理によって、 S i 0_{Z 5}膜 5 2 1直下の MQW活性層のバンドギヤップが共振器内部領域の MQW活性層のバンドギヤップょりも大きい窓領域 5 1 3を形成する。この時の熱処理条件は 2 0秒で室温から温度 9 5 0°Cまで昇温させ、保持時間 9 0秒で行った。その結果、活性層 5 0 3に、窓領域 5 1 3と内部領域 5 1 4とが共振器方向に形成された（図 1 0 E) 。

共振器端面近傍領域における窓領域では熱処理（熱ァニール）中に S i o_Z5 膜 5 2 1の方が共振器の内部領域における S i N_{t 3}膜 5 2 3より p型 G a A s 保護層 5 0 7の G a原子を大量に吸収するので、共振器端面近傍領域に大量の空孔が生成され、その空孔が活性層に拡散してくる。このとき、実施の形態 1乃至実施の形態 4の半導体レーザ素子に対し本実施例の半導体レーザ素子は窓領域に対向する第 2クラッド層、第 3クラッド層等の各 p型層における空孔密度が高いため、 p型クラッド層のドーパント（Zn) が空孔と結びつき、空孔のサイトに Znが入り、その結果、 p型クラッド層の Znは活性層の窓領域側には拡散しにくくなる（図 1 1) 。

これに対して、活性層の内部領域に対向する p型クラッド層では熱処理（熱ァニール）中に、実施の形態 1乃至実施の形態 4の半導体レーザ素子と同様、ィォン照射によって生じた欠陥により空孔の生成が抑制されるので、 p型クラッド層のドーパント（Zn) は活性層側により多く拡散する（図 12) 。その結果、活性層中の Z n濃度は、共振器端面近傍の窓領域よりも共振器の内部領域の方が多くなる。その結果、活性層の内部領域の抵抗が下がり、より効率良く電流を注入することが可能となる。

次に、 p型 G a A s保護層 507の表面に形成した誘電体膜 521と 523を除去し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて: P型 G a As保護層 507上に [01 1] 方向に伸びたストライプ状のレジストマスク 524を形成し、通常のェツチング技術を用いて、 p型エッチングストップ層 505に到達するように ρ型 G a As保護層 507と p型 A 1 _{x 5} G aト _{x 5} A s第 3クラッド層 506をエッチングし、 [01 1] 方向に伸びた 2. 5 /xm幅のストライプ状のリッジ 5 16に加工する。このとき、共振器端面近傍領域の方が共振器の内部領域よりも、 p型エッチストップ層から p型 G a A s保護層 507と p型 A 1 _x5G a ^^A sクラッド層 506を含めた厚さが厚いので、保護層 507とクラッド層 506 を化学ェツチングによりェツチングを施したときに、リッジ 516の幅は共振器端面近傍領域の方が広くなる（図 10 F) 。

次に、 P型 G a As保護層 507上に形成されたストライプ状のレジストマスク 524を除去し、 2回目の MOCVD法によって、 p型 G a A s保護層 507 と ρ型 A 1 _x5G a s第 3クラッド層 506からなるリッジ 516の側面を n型 A 1 _y5G a s電流阻止層 508と p型 G a As平坦化層 509で埋め込む（図 1 OG) 。

この時、共振器端面近傍の窓領域 513の直上の p型 G a A s保護層 507の厚みが共振器内部の p型 G a As保護層 507の厚みよりも厚くなる。そこで、 p型 G a A s平坦化層 509表面に段差が生じ、その段差を目印にして、窓領域直上の p型 G a A s平坦化層 509のみをレジストでカバーし、それ以外のリッジ上部のレジスト開口部を有するレジストマスク 525を形成する。通常のエツチング技術により、レジストマスク 525開口部の n型 A 1 _y5Ga nsAs電流阻止層 508と p型 GaAs平坦化層 509を選択的に除去する（図 10 H) 。 p型 G a As平坦化層 509上に形成されたレジストマスク 525を除去し、

3回目の MOCVD法で p型 Ga A sコンタクト層 510を形成する（図 10 I。最後に、上面には p電極 51 1、下面には n電極 512を形成する。その後、 50 μ m幅の電流注入防止層、即ち窓領域のほぼ中央にスクライプラインを入れて、共振器の長さのレーザバーに分割する。窓領域を有する共振器端面の反射率が 12 %になるように A 1 O _sコートを行い、反対側の共振器端面には反射率が 95%になるように A 1 O_sとアモルファス S iの多層膜をコートする。チップに分割して、長さ 800 μΐηの共振器の光出射側端面部に略 25 μχηの窓領域及び電流注入防止層を有した素子が製造される。

本発明の第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の特性評価を行った。その結果、本発明の半導体レーザ素子では、光出力 CW12 OmWで設定通りの発振波長 785 nmが得られた。さらに、雰囲気温度 70°C、光出力 CW150m Wで 10000時間以上安定に作動し、作動中に動作電流が増大する劣化は全く見られなかった。

第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子は、活性層中の!)型不純物（Z n) 濃度が、窓領域よりも内部領域の方が多くなつている。活性層に拡散した Z nは活性層中の空孔のサイトに入るので、結晶欠陥の発生を防止できる。その結果、通電中における内部領域での劣化を抑制できる。また、窓領域の活性層に Z nが拡散すると、光吸収を生じる。そこで、窓領域の活性層中の Znが少ない方が光吸収は抑制されて、高出力動作時の信頼性が向上する。以上より、本発明の半導体レーザは、高出力駆動で長期信頼性に優れる。

また、第 5の実施の形態に関する半導体レーザ素子の製造方法では、窓構造形成時の熱処理条件を調整することにより、 p型クラッド層から活性層への Zn拡散量を窓領域と内部領域で同時に制御できる。つまり、熱処理の昇温速度で窓領域で発生する空孔量の制御が可能となり、それに伴い活性層への Z n拡散が制御できる。熱処理の保持時間で内部領域の Z n拡散量を制御できる。従って、本製造方法は制御性に優れるという効果がある。

以上の本発明の説明においては、基板上に A 1 G a A s系材料を成長した場合について述べたが、それ以外にクラッド層に G aを含む材料、例えば G a A s基板上の A 1 G a I n P系材料、 I n P基板または G a A s基板上の A 1 I n G a A s P系材料、サファイア基板又は S i基板、 S i C基板上の I n G a A 1 N系材料等の I I I一 V族材料についても適用可能である。

また、本発明では、結晶成長方法として MO C VDの場合について述べたが、それ以外に MB E (分子線ビームエピタキシー）、 A L E (原子層ェピタキシ一）、 L P E (液相エピタキシー）による各成長方法においても適用可能である。また、本発明では、活性層に多重量子井戸を用いた構造について述べたが、それ以外に単一量子井戸、量子井戸層の厚さ 2 0 n m以下の成長層に対しても適用可能である。また、活性層を挟む p型クラッド層と n型クラッド層の組成が同じ場合について述べたが、それらの組成が異なる場合、あるいは各クラッド層が複数の組成の層から構成される場合についても適用可能である。

また本発明の説明においては、一方の端面にのみ窓領域を設ける場合について説明したが、半導体レーザ素子の両側の端面に窓領域を設定しても良いことは当然である。

Claims

請求の範囲

1 . 少なくとも基板上に、第 1導電型の第 1クラッド層、活性層、第 2導電型の第 2クラッド層、共振器方向に延びるストライプ状の欠如部を有する電流阻止層、該電流阻止層のストライプ状欠如部に埋設された第 2導電型の第 3クラッド層、該第 3クラッド層の上に設けられた第 2導電型の保護層、とを有する半導体レーザ素子において、

該活性層は、少なくとも一方の端面に隣接した窓領域と、量子井戸構造を有する内部領域、とからなり、

該第 2導電型の第 2クラッド層側に配設された層の表面より該内部領域に対向する部分にイオン化された原子を照射した後、熱処理を施したことを特徴とする半導体レーザ素子。

2 . 少なくとも基板上に、第 1導電型の第 1クラッド層、活性層、第 2導電型の第 2クラッド層、共振器方向に延びるストライプ状の欠如部を有する電流阻止層、該電流阻止層のストライプ状欠如部に埋設された第 2導電型の第 3クラッド層、該第 3クラッド層の上に設けられた第 2導電型の保護層、とを有する半導体レーザ素子において、

該活性層の窓領域からのフォトルミネッセンスのピーク波長 A wは、該活性層内部領域からのフォトルミネッセンスのピーク波長; L iに対し、

λ ≤ λ i― 5 n m

なる関係にあり、

該窓領域からのフォトルミネッセンスの半値幅は該内部領域からのフォトルミネッセンスの半値幅より狭いことを特徴とする半導体レーザ素子。

3 . 請求項 1記載の半導体レーザ素子において、

前記窓領域に対向する部分の前記第 2導電型の保護層の層厚が、前記内部領域に対向する部分の前記第 2導電型の保護層の層厚よりも厚いことを特徴とする半導体レーザ奪子。

4 . 請求項 1記載の半導体レーザ素子において、

前記窓領域の共振器方向の長さ L wが 1 0 μ m以上であることを特 ί敫とする半導体レーザ素子。

5 . 請求項 1記載の半導体レーザ素子において、

前記量子井戸構造を構成する量子井戸層の厚さの合計の値が 4 0 n m以下であることを特徴とする半導体レーザ素子。

6 . 請求項 1記載の半導体レーザ素子において、

前記第 2導電型の保護層の上の前記窓領域に対向する部分に第 1導電型の電流注入防止層を設けたことを特徴とする半導体レーザ素子。

7 . 請求項 6記載の半導体レーザ素子において、

前記第 1導電型の電流注入防止層の共振器方向の長さ L pは L wに対し、 L w≥ jb p

なる関係にあることを特徴とする半導体レーザ素子。

8 . 請求項 1記載の半導体レーザ素子において、

前記ストライプ状欠如部の前記窓領域に対向する部分の幅が、前記内部領域対向する部分の幅よりも広いことを特 ί敷とする半導体レーザ素子。 9 . 少なくとも基板上に、第 1導電型の第 1クラッド層、活性層、第 2導電型の第 2クラッド層を積層する D Ηゥェハー作成工程と、該 D Ηゥェハーの第 2クラッド層側に配設された層の表面の一部に第 1の誘電体膜を形成する工程と、該ゥェハーの前記第 1の誘電体膜を形成した側にイオン化された原子を照射する工程と、該イオンィ匕した原子を照射された D Hウェハーを熱処理する工程、とを含み前記 D Hウェハーを熱処理する前に前記 D Hウェハーの第 2クラッド層側に配設された層の表面をェッチングすることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 1 0 . 請求項 9記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記保護層の表面をエッチングすると同時に前記ウェハー面の前記第 1の誘電体膜を形成した側にイオン化された原子を照射することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 1 1 . 請求項 9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記ウェハー面の第 1の前記誘電体膜を形成した側にイオン化した原子を照射した後、前記ウェハー面全体を覆うように第 2の誘電体膜を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 1 2 . 請求項 1 1記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記第 2の誘電体膜を形成した後に前記 D Hウェハーを熱処理することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

1 3 . 請求項 1 1記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記第 2の誘電体膜を形成すると同時に前記ウェハー面の前記第 1の誘電体膜を形成した側にイオン化された原子を照射することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

1 4 . 請求項 9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記イオンィヒした原子はアルゴン、酸素、窒素からなる群より選ばれた 1つあるいは複数の原子であることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

1 5 . 請求項 9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記イオン化した原子を照射することにより、ウェハー面の前記第 1の誘電体膜が形成されていない部分に、前記第 2の誘電体膜を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

1 6 . 請求項 9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

.前記イオン化した原子のイオン: ^ネルギーを 3 0 0 0 e V以下とし、より好ましくは 5 0 0 e V以上、 1 5 0 0 e V以下としたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

1 7 . 請求項 1 1記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記第 2の誘電体膜の厚さは 0. 5 // m以下であることを特徴とする半導体レ一ザ素子の製造方法。

1 8 . 請求項 1 1記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記第 1の誘電体膜と前記第 2の誘電体膜とは熱膨張係数がほぼ等しい材料であることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

1 9 . 請求項 1 1記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記第 1の誘電体膜の厚さを d 1、前記第 2の誘電体膜の厚さを d 2とする時、 d 1≥ d 2

なる関係にあることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。

2 0 . 請求項 9に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、

前記熱処理は前記 D Hウェハーの保持温度が 8 0 0 °C以上、保持温度までの温度上昇時間が 1 0 0秒以下で行い、より好ましくは前記 D Hウェハーの保持温度が 9 0 0 °C以上、保持温度までの温度上昇時間が 6 0秒以下で行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。