JP2003060307A - 半導体レーザ素子及びその作製方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその作製方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ特性及び信頼性の良好な半導体レーザ
素子を提供する。 【解決手段】 本ＳＡＳ半導体レーザ素子５０は、ｎ−
Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０と、
ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２との
間に、膜厚１０ｎｍのｎ−ＧａＡｓ層５２が介在してい
ることを除いて、従来の２層エッチングストップ層構造
のＳＡＳ半導体レーザ素子と同じ構成を備えている。ｎ
−ＧａＡｓ層５２が介在することによって、ｎ−Ａｌ
0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０とが相互
に離間しているので、従来のように、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ
0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０との界面が形成さ
れることもなく、従って、多種原子が不均一に混ざり合
った中間層が界面に形成されることもない。
素子を提供する。 【解決手段】 本ＳＡＳ半導体レーザ素子５０は、ｎ−
Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０と、
ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２との
間に、膜厚１０ｎｍのｎ−ＧａＡｓ層５２が介在してい
ることを除いて、従来の２層エッチングストップ層構造
のＳＡＳ半導体レーザ素子と同じ構成を備えている。ｎ
−ＧａＡｓ層５２が介在することによって、ｎ−Ａｌ
0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０とが相互
に離間しているので、従来のように、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ
0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ
0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０との界面が形成さ
れることもなく、従って、多種原子が不均一に混ざり合
った中間層が界面に形成されることもない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
及びその作製方法に関し、更に詳細には、レーザ特性が
良好で信頼性の高い半導体レーザ素子、例えば９８０ｎ
ｍ帯の内部狭窄型（セルフアライン・ストラクチャー、
以下、ＳＡＳと言う）半導体レーザ素子として最適な半
導体レーザ素子及びその作製方法に関するものである。
及びその作製方法に関し、更に詳細には、レーザ特性が
良好で信頼性の高い半導体レーザ素子、例えば９８０ｎ
ｍ帯の内部狭窄型（セルフアライン・ストラクチャー、
以下、ＳＡＳと言う）半導体レーザ素子として最適な半
導体レーザ素子及びその作製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エルビウム・ドープド・光ファイバ増幅
器（ＥＤＦＡ）システムの励起光源に用いられる高出力
半導体レーザ素子として、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体
レーザ素子が注目されており、その研究開発が進展して
いる。内部ストライプ構造であるＳＡＳ半導体レーザ素
子を作製する過程には、電流ブロッキング構造を形成す
る際、ｎ−電流ブロッキング層を成膜した後、成膜した
ｎ−電流ブロッキング層をストライプ状にエッチングし
て、次いでｐ−クラッド層を成膜する工程がある。
器（ＥＤＦＡ）システムの励起光源に用いられる高出力
半導体レーザ素子として、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体
レーザ素子が注目されており、その研究開発が進展して
いる。内部ストライプ構造であるＳＡＳ半導体レーザ素
子を作製する過程には、電流ブロッキング構造を形成す
る際、ｎ−電流ブロッキング層を成膜した後、成膜した
ｎ−電流ブロッキング層をストライプ状にエッチングし
て、次いでｐ−クラッド層を成膜する工程がある。
【０００３】レーザ特性の良好なＳＡＳ半導体レーザ素
子を作製するには、エッチング工程で、エッチング深さ
を厳密に制御して被エッチング層のみをエッチングし、
被エッチング層下の下地層をオーバーエッチングしない
ようにすることが、極めて重要である。通常、エッチン
グレート、或いはエッチング時間を制御することによ
り、エッチング深さを調整しているが、正確な深さに調
整することは難しい。そこで、エッチング深さを正確に
制御するために、被エッチング層の下にエッチングスト
ップ層を成膜し、エッチングの進行を自動的にエッチン
グストップ層の表面で停止させることが多い。エッチン
グストップ層は、エッチングガス又はエッチャント等の
エッチング媒体に対して被エッチング層に比べてエッチ
ングレートが著しく低い物質層、つまりエッチング選択
性を有する物質層であって、被エッチング層の下にエッ
チングストップ層を成膜することにより、エッチングレ
ートの違いによって、エッチングの進行がエッチングス
トップ層で自動的に停止する。
子を作製するには、エッチング工程で、エッチング深さ
を厳密に制御して被エッチング層のみをエッチングし、
被エッチング層下の下地層をオーバーエッチングしない
ようにすることが、極めて重要である。通常、エッチン
グレート、或いはエッチング時間を制御することによ
り、エッチング深さを調整しているが、正確な深さに調
整することは難しい。そこで、エッチング深さを正確に
制御するために、被エッチング層の下にエッチングスト
ップ層を成膜し、エッチングの進行を自動的にエッチン
グストップ層の表面で停止させることが多い。エッチン
グストップ層は、エッチングガス又はエッチャント等の
エッチング媒体に対して被エッチング層に比べてエッチ
ングレートが著しく低い物質層、つまりエッチング選択
性を有する物質層であって、被エッチング層の下にエッ
チングストップ層を成膜することにより、エッチングレ
ートの違いによって、エッチングの進行がエッチングス
トップ層で自動的に停止する。
【０００４】電流ブロッキング層のエッチングの深さを
厳密に制御することが必要なＳＡＳ半導体レーザ素子等
の作製、特にＥＤＦＡシステムの励起光源として注目さ
れている高出力の９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素
子の作製では、エッチングストップ層が必要不可欠であ
る。
厳密に制御することが必要なＳＡＳ半導体レーザ素子等
の作製、特にＥＤＦＡシステムの励起光源として注目さ
れている高出力の９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素
子の作製では、エッチングストップ層が必要不可欠であ
る。
【０００５】９８０ｎｍ帯ＳＡＳ半導体レーザは、Ｇａ
Ａｓ基板上に、活性層としてＩｎＧａＡｓ層を、クラッ
ド層としてＡｌＧａＡｓ層を備えている。作製に際して
は、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、ＩｎＧａＡｓ活性層、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッキング層、ｎ−ＧａＡ
ｓキャップ層等を積層し、次いでｎ−ＧａＡｓコンタク
ト層及びｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッキング層をエッチ
ングして、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層を露出させる
際、エッチングストップ層としてＡｌＧａＡｓ層に対し
てエッチング選択性を有し、かつＧａＡｓ基板に格子整
合するＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ層が用いられることが多い。
また、必要に応じ、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層とＩｎ
ＧａＡｓ活性層の間、及び活性層とｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層との間に、ノンドープのＡｌＧａＡｓからなる
ＳＣＨ層を設けた構造も提案されている。更に、一層の
エッチングストップ層の改良案として、２層構造のエッ
チングストップ層を設ける方法も、提案されている。
Ａｓ基板上に、活性層としてＩｎＧａＡｓ層を、クラッ
ド層としてＡｌＧａＡｓ層を備えている。作製に際して
は、ｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、ＩｎＧａＡｓ活性層、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッキング層、ｎ−ＧａＡ
ｓキャップ層等を積層し、次いでｎ−ＧａＡｓコンタク
ト層及びｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロッキング層をエッチ
ングして、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層を露出させる
際、エッチングストップ層としてＡｌＧａＡｓ層に対し
てエッチング選択性を有し、かつＧａＡｓ基板に格子整
合するＩｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ層が用いられることが多い。
また、必要に応じ、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層とＩｎ
ＧａＡｓ活性層の間、及び活性層とｐ−ＡｌＧａＡｓク
ラッド層との間に、ノンドープのＡｌＧａＡｓからなる
ＳＣＨ層を設けた構造も提案されている。更に、一層の
エッチングストップ層の改良案として、２層構造のエッ
チングストップ層を設ける方法も、提案されている。
【０００６】ここで、図３及び図４を参照して、９８０
ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製する従来の方法
を説明する。図３及び図４（ａ）から（ｃ）は、それぞ
れ、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製する
に当たり、従来の方法によって積層構造をエッチングす
る際の工程毎の断面図である。本方法では、ＧａＡｓ層
及びＡｌＧａＡｓ電流ブロッキング層をエッチングする
際に、２層構造のエッチングストップ層を用いている。
まず、図３に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、
ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層１４、Ａｌ0.2Ｇａ
0.8ＡｓＳＣＨ層１６、ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層１
８、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層２０、ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1
バリア層２２、及び、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層２４
を、順次、積層する。更に、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ
層２４上に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６、
膜厚１０ｎｍのｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層
２８、膜厚１０ｎｍのｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッ
チングストップ層３０、膜厚２００ｎｍのｎ−Ａｌ0.35
Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２、及びｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層３４の積層構造を形成する。
ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製する従来の方法
を説明する。図３及び図４（ａ）から（ｃ）は、それぞ
れ、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製する
に当たり、従来の方法によって積層構造をエッチングす
る際の工程毎の断面図である。本方法では、ＧａＡｓ層
及びＡｌＧａＡｓ電流ブロッキング層をエッチングする
際に、２層構造のエッチングストップ層を用いている。
まず、図３に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、
ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層１４、Ａｌ0.2Ｇａ
0.8ＡｓＳＣＨ層１６、ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層１
８、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層２０、ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1
バリア層２２、及び、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層２４
を、順次、積層する。更に、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ
層２４上に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６、
膜厚１０ｎｍのｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層
２８、膜厚１０ｎｍのｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッ
チングストップ層３０、膜厚２００ｎｍのｎ−Ａｌ0.35
Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２、及びｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層３４の積層構造を形成する。
【０００７】ＳＡＳ半導体レーザ素子を作製するために
は、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３
２、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４のみをストライプ状に
エッチングする必要がある。そこで、ｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層３４及びｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキ
ング層３２をエッチングするためには、図３に示すよう
に、エッチングマスク３６を形成する。
は、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３
２、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４のみをストライプ状に
エッチングする必要がある。そこで、ｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層３４及びｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキ
ング層３２をエッチングするためには、図３に示すよう
に、エッチングマスク３６を形成する。
【０００８】続いて、エッチャントとして、ｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０に対して
エッチング選択性を示す酒石酸やクエン酸等のエッチン
グ液を用いて、図４（ａ）に示すように、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層３４及びｎ−Ａｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２をエッチングする。エッチングの進行
を、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層
３０で停止させた後、エッチングマスク３６をエッチン
グ除去する。次に、エッチャントとして、ｐ−ＧａＡｓ
第１エッチングストップ層２８に対してエッチング選択
性を示す塩酸系エッチャント（ＨＣｌ：Ｈ2 ＰＯ4 ＝
１：３）を用いて、図４（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０をエッチ
ングして、除去する。エッチングの進行は、ｐ−ＧａＡ
ｓ第１エッチングストップ層２８で停止する。
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０に対して
エッチング選択性を示す酒石酸やクエン酸等のエッチン
グ液を用いて、図４（ａ）に示すように、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層３４及びｎ−Ａｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２をエッチングする。エッチングの進行
を、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層
３０で停止させた後、エッチングマスク３６をエッチン
グ除去する。次に、エッチャントとして、ｐ−ＧａＡｓ
第１エッチングストップ層２８に対してエッチング選択
性を示す塩酸系エッチャント（ＨＣｌ：Ｈ2 ＰＯ4 ＝
１：３）を用いて、図４（ｂ）に示すように、ｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０をエッチ
ングして、除去する。エッチングの進行は、ｐ−ＧａＡ
ｓ第１エッチングストップ層２８で停止する。
【０００９】次いで、図４（ｃ）に示すように、ｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層３４及びｐ−ＧａＡｓ第１エッチング
ストップ層２８上に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド
層３８及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３４を再成長させ
る。これにより、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素
子のレーザ構造４０を作製することができる。
ａＡｓキャップ層３４及びｐ−ＧａＡｓ第１エッチング
ストップ層２８上に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド
層３８及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３４を再成長させ
る。これにより、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素
子のレーザ構造４０を作製することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の方法によって９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子
を作製した際、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチング
ストップ層３０とｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッ
キング層３２との界面に双方の組成とは異なる組成の中
間層が形成されることにより、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ
第２エッチングストップ層３０の耐性が低下し、ｐ−Ａ
ｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層２６が再成長表面に曝さ
れる。その結果、例えば、動作電圧及びしきい値電流が
著しく高いという問題があった。つまり、そのレーザ特
性及び信頼性が実用的に必ずしも満足できるレベルには
なく、更なる改良が要望されていた。
の方法によって９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子
を作製した際、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチング
ストップ層３０とｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッ
キング層３２との界面に双方の組成とは異なる組成の中
間層が形成されることにより、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ
第２エッチングストップ層３０の耐性が低下し、ｐ−Ａ
ｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層２６が再成長表面に曝さ
れる。その結果、例えば、動作電圧及びしきい値電流が
著しく高いという問題があった。つまり、そのレーザ特
性及び信頼性が実用的に必ずしも満足できるレベルには
なく、更なる改良が要望されていた。
【００１１】例えば、ストライプ幅が２．５μｍで、共
振器長が１２００μｍで、出射端面に反射率５％の反射
防止膜、及び出射端面と反対側の端面に反射率９２％の
高反射膜をそれぞれ設けた、上述のレーザ構造４０を作
製するに当たり、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４及びｎ−
Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチ
ングする際、第２エッチングストップ層３０の耐性が維
持され、エッチングが第２エッチングストップ層３０で
停止したときには、作製したレーザ構造４０のしきい値
電流は１７ｍＡであり、注入電流が１００ｍＡのときの
動作電圧は１．４Ｖであった。一方、同じレーザ構造４
０を作製したとき、第２エッチングストップ層３０の耐
性が低下し、ｐ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層２６
が再成長表面に曝されたときには、しきい値電流は４０
ｍＡ〜１００ｍＡに増大し、注入電流が１００ｍＡのと
きの動作電圧は１．７Ｖ〜２．０Ｖに上昇した。
振器長が１２００μｍで、出射端面に反射率５％の反射
防止膜、及び出射端面と反対側の端面に反射率９２％の
高反射膜をそれぞれ設けた、上述のレーザ構造４０を作
製するに当たり、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４及びｎ−
Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチ
ングする際、第２エッチングストップ層３０の耐性が維
持され、エッチングが第２エッチングストップ層３０で
停止したときには、作製したレーザ構造４０のしきい値
電流は１７ｍＡであり、注入電流が１００ｍＡのときの
動作電圧は１．４Ｖであった。一方、同じレーザ構造４
０を作製したとき、第２エッチングストップ層３０の耐
性が低下し、ｐ−Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層２６
が再成長表面に曝されたときには、しきい値電流は４０
ｍＡ〜１００ｍＡに増大し、注入電流が１００ｍＡのと
きの動作電圧は１．７Ｖ〜２．０Ｖに上昇した。
【００１２】上述の説明では、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半
導体レーザ素子を作製する際の２層構造のエッチングス
トップ層の問題点を例に上げて、被エッチング層とエッ
チングストップ層との間の問題点を説明しているが、こ
の問題は２層構造のエッチングストップ層に限らず、ま
た、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子の作製の際
に限らず、被エッチング層とエッチングストップ層との
間に起こる問題である。半導体レーザ素子を作製する
際、化合物半導体層をエッチングして、所望の形状に加
工することが多く、例えば、リッジの形成では、化合物
半導体層の積層構造の上部をエッチングし、また、回折
格子の形成等では、一つの化合物半導体層をエッチング
する。この場合でも、被エッチング層の下にエッチング
ストップ層が形成されている場合には、上述の例と同じ
問題が生じる。
導体レーザ素子を作製する際の２層構造のエッチングス
トップ層の問題点を例に上げて、被エッチング層とエッ
チングストップ層との間の問題点を説明しているが、こ
の問題は２層構造のエッチングストップ層に限らず、ま
た、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子の作製の際
に限らず、被エッチング層とエッチングストップ層との
間に起こる問題である。半導体レーザ素子を作製する
際、化合物半導体層をエッチングして、所望の形状に加
工することが多く、例えば、リッジの形成では、化合物
半導体層の積層構造の上部をエッチングし、また、回折
格子の形成等では、一つの化合物半導体層をエッチング
する。この場合でも、被エッチング層の下にエッチング
ストップ層が形成されている場合には、上述の例と同じ
問題が生じる。
【００１３】そこで、本発明の目的は、化合物半導体層
からなるエッチングストップ層によってその上の化合物
半導体層のエッチング深さを制御することにより作製し
た半導体レーザ素子であっても、レーザ特性及び信頼性
の良好な半導体レーザ素子を提供すること、更にそのよ
うな半導体レーザ素子の作製方法を提供することであ
る。
からなるエッチングストップ層によってその上の化合物
半導体層のエッチング深さを制御することにより作製し
た半導体レーザ素子であっても、レーザ特性及び信頼性
の良好な半導体レーザ素子を提供すること、更にそのよ
うな半導体レーザ素子の作製方法を提供することであ
る。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した従
来の方法によって作製した９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体
レーザ素子のレーザ特性及び信頼性が好ましくない原因
を調べ、次のことを見い出した。ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐ第２エッチングストップ層３０上にｎ−Ａｌ0.35Ｇａ
0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２を成長させると、図５
（ａ）に示すように、その界面に、第２エッチングスト
ップ層３０と電流ブロッキング層３２の構成原子が複雑
に混ざった不均一な組成の中間層３１が形成される。第
２エッチングストップ層３０上に電流ブロッキング層３
２を成長させる際、電流ブロッキング層３２の成長が理
想的に進行するときには、例えば実験的に理想的な条件
で電流ブロッキング層３２を成長させるときには、中間
層３１は形成されないものの、実際の成長工程で、ＭＯ
ＣＶＤ法等によって実用的な速度で電流ブロッキング層
３２を成長させるときには、構成原子が複雑に混ざった
中間層３１が形成される。その中間層３１では、エッチ
ングレートも不均一になるので、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチングした際、ｎ−
Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０の表
面が不均一にエッチングされ、荒れた表面になる。その
ため、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ
層３０が１０ｎｍ以下と薄い場合には、図５（ｂ）に示
すように、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングスト
ップ層３０に局所的に穴が開いてしまい、その下のｐ−
ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８及びｐ−Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６までエッチングされてし
まう。
来の方法によって作製した９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体
レーザ素子のレーザ特性及び信頼性が好ましくない原因
を調べ、次のことを見い出した。ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51
Ｐ第２エッチングストップ層３０上にｎ−Ａｌ0.35Ｇａ
0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２を成長させると、図５
（ａ）に示すように、その界面に、第２エッチングスト
ップ層３０と電流ブロッキング層３２の構成原子が複雑
に混ざった不均一な組成の中間層３１が形成される。第
２エッチングストップ層３０上に電流ブロッキング層３
２を成長させる際、電流ブロッキング層３２の成長が理
想的に進行するときには、例えば実験的に理想的な条件
で電流ブロッキング層３２を成長させるときには、中間
層３１は形成されないものの、実際の成長工程で、ＭＯ
ＣＶＤ法等によって実用的な速度で電流ブロッキング層
３２を成長させるときには、構成原子が複雑に混ざった
中間層３１が形成される。その中間層３１では、エッチ
ングレートも不均一になるので、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチングした際、ｎ−
Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０の表
面が不均一にエッチングされ、荒れた表面になる。その
ため、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ
層３０が１０ｎｍ以下と薄い場合には、図５（ｂ）に示
すように、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングスト
ップ層３０に局所的に穴が開いてしまい、その下のｐ−
ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８及びｐ−Ａｌ
0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６までエッチングされてし
まう。
【００１５】また、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層
２６、すなわちＡｌ系材料が再成長界面に露出している
と、Ａｌ材料の表面酸化が起こるために、ｐ−Ａｌ0.3
Ｇａ 0.7 Ａｓクラッド層３８を再成長させる時に結晶欠
陥が発生する。そのために、ＳＡＳ半導体レーザ素子の
レーザ特性及び信頼性が低下する。例えば、表面に露出
したｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６上に、ｐ−
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３８を再成長させて、
ＳＡＳ半導体レーザ素子を作製し、レーザ特性を評価し
たところ、動作電圧及びしきい値が著しく高くなった。
２６、すなわちＡｌ系材料が再成長界面に露出している
と、Ａｌ材料の表面酸化が起こるために、ｐ−Ａｌ0.3
Ｇａ 0.7 Ａｓクラッド層３８を再成長させる時に結晶欠
陥が発生する。そのために、ＳＡＳ半導体レーザ素子の
レーザ特性及び信頼性が低下する。例えば、表面に露出
したｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６上に、ｐ−
Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ａｓクラッド層３８を再成長させて、
ＳＡＳ半導体レーザ素子を作製し、レーザ特性を評価し
たところ、動作電圧及びしきい値が著しく高くなった。
【００１６】また、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２／ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ 0.51Ｐ第２エッチン
グストップ層３０の界面に中間層が形成されていると、
ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０
をエッチングして取り除く際、中間層周りのｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０が局所的
に除去し難くなるという問題もあった。
ッキング層３２／ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ 0.51Ｐ第２エッチン
グストップ層３０の界面に中間層が形成されていると、
ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０
をエッチングして取り除く際、中間層周りのｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０が局所的
に除去し難くなるという問題もあった。
【００１７】そこで、本発明者は、電流ブロッキング層
３２と第２エッチングストップ層３０との間に電流ブロ
ッキング層３２及び第２エッチングストップ層３０の双
方と異なる化合物半導体層、例えばＧａＡｓ層を挿入す
ることにより、電流ブロッキング層３２と第２エッチン
グストップ層３０とを離間して、中間層の生成を防止
し、これにより、第２エッチングストップ層３０のエッ
チング耐性を向上させることを着想し、実験を重ねて本
発明を発明するに到った。
３２と第２エッチングストップ層３０との間に電流ブロ
ッキング層３２及び第２エッチングストップ層３０の双
方と異なる化合物半導体層、例えばＧａＡｓ層を挿入す
ることにより、電流ブロッキング層３２と第２エッチン
グストップ層３０とを離間して、中間層の生成を防止
し、これにより、第２エッチングストップ層３０のエッ
チング耐性を向上させることを着想し、実験を重ねて本
発明を発明するに到った。
【００１８】上記目的を達成するために、上述した知見
に基づいて、本発明に係る半導体レーザ素子は、レーザ
構造を構成する化合物半導体積層体内に、第１の化合物
半導体層と、第１の化合物半導体層下に第１の化合物半
導体層とは異なる化合物半導体層からなるエッチングス
トップ層とを備え、第１の化合物半導体層をエッチング
する際に、エッチングストップ層によってエッチング深
さを制御することにより作製される半導体レーザ素子に
おいて、第１化合物半導体層とエッチングストップ層と
の間に、第１の化合物半導体層及びエッチングストップ
層の双方と異なる第２の化合物半導体層が介在している
ことを特徴としている。
に基づいて、本発明に係る半導体レーザ素子は、レーザ
構造を構成する化合物半導体積層体内に、第１の化合物
半導体層と、第１の化合物半導体層下に第１の化合物半
導体層とは異なる化合物半導体層からなるエッチングス
トップ層とを備え、第１の化合物半導体層をエッチング
する際に、エッチングストップ層によってエッチング深
さを制御することにより作製される半導体レーザ素子に
おいて、第１化合物半導体層とエッチングストップ層と
の間に、第１の化合物半導体層及びエッチングストップ
層の双方と異なる第２の化合物半導体層が介在している
ことを特徴としている。
【００１９】本発明で、第１の化合物半導体層及びエッ
チングストップ層の膜厚には制約はないが、第２の化合
物半導体層の膜厚は、０．３ｎｍ以上である。０．３ｎ
ｍ以下では、本発明の効果が乏しいからである。本発明
では、被エッチング層である第１の化合物半導体層と、
エッチングストップ層との間に、被エッチング層及びエ
ッチングストップ層とは異なる第２の化合物半導体層を
介在させて、中間層の生成を防止することにより、エッ
チングストップ層のエッチング耐性を向上させることが
できる。本発明で中間層とは、第１の化合物半導体層及
びエッチングストップ層とは異なる材料であって、第１
の化合物半導体層及びエッチングストップ層の構成原子
が複雑に混ざった不均一な組成の層を言う。
チングストップ層の膜厚には制約はないが、第２の化合
物半導体層の膜厚は、０．３ｎｍ以上である。０．３ｎ
ｍ以下では、本発明の効果が乏しいからである。本発明
では、被エッチング層である第１の化合物半導体層と、
エッチングストップ層との間に、被エッチング層及びエ
ッチングストップ層とは異なる第２の化合物半導体層を
介在させて、中間層の生成を防止することにより、エッ
チングストップ層のエッチング耐性を向上させることが
できる。本発明で中間層とは、第１の化合物半導体層及
びエッチングストップ層とは異なる材料であって、第１
の化合物半導体層及びエッチングストップ層の構成原子
が複雑に混ざった不均一な組成の層を言う。
【００２０】ＩｎＧａＰエッチングストップ層を用い
て、ＡｌＧａＡｓ層のエッチングを制御する際に、本発
明を適用して、ＩｎＧａＰエッチングストップ層とＡｌ
ＧａＡｓ層との間にＧａＡｓ層を介在させることによ
り、ＩｎＧａＰエッチングストップ層の耐性を格段に向
上させることができる。
て、ＡｌＧａＡｓ層のエッチングを制御する際に、本発
明を適用して、ＩｎＧａＰエッチングストップ層とＡｌ
ＧａＡｓ層との間にＧａＡｓ層を介在させることによ
り、ＩｎＧａＰエッチングストップ層の耐性を格段に向
上させることができる。
【００２１】本発明及び後述の本発明方法は、上述の中
間層が被エッチング層とエッチングストップ層との間に
形成され易い、被エッチング層とエッチングストップ層
との組み合わせの場合に好適に適用できる。
間層が被エッチング層とエッチングストップ層との間に
形成され易い、被エッチング層とエッチングストップ層
との組み合わせの場合に好適に適用できる。
【００２２】好適には、第２の化合物半導体層は、第１
の化合物半導体層及びエッチングストップ層の双方の材
料と相互に異なる材料で、しかも基板と格子整合する材
料を有する。ＡｌＧａＡｓ層の被エッチング層と、Ｉｎ
ＧａＰ層のエッチングストップ層との組み合せを有する
９８０ｎｍのＳＡＳ半導体レーザ素子に好適な本発明の
実施態様では、第１の化合物半導体層が少なくともＡｌ
を含む化合物半導体層であり、エッチングストップ層が
少なくともＰを含む化合物半導体層であり、第２の化合
物半導体層がＡｌ及びＰの双方を含まない化合物半導体
層である。
の化合物半導体層及びエッチングストップ層の双方の材
料と相互に異なる材料で、しかも基板と格子整合する材
料を有する。ＡｌＧａＡｓ層の被エッチング層と、Ｉｎ
ＧａＰ層のエッチングストップ層との組み合せを有する
９８０ｎｍのＳＡＳ半導体レーザ素子に好適な本発明の
実施態様では、第１の化合物半導体層が少なくともＡｌ
を含む化合物半導体層であり、エッチングストップ層が
少なくともＰを含む化合物半導体層であり、第２の化合
物半導体層がＡｌ及びＰの双方を含まない化合物半導体
層である。
【００２３】本発明に係る半導体レーザ素子の作製方法
は、半導体レーザ素子を構成する化合物半導体積層体の
一部として、化合物半導体からなるエッチングストップ
層、続いてエッチングストップ層上にエッチングストッ
プ層とは組成の異なる第１の化合物半導体層を成膜し、
次いで第１の化合物半導体層をエッチングする際に、エ
ッチングストップ層によってエッチング深さを制御する
ことにより、半導体レーザ素子を作製する方法であっ
て、エッチングストップ層を成膜した後、第１の化合物
半導体層及びエッチングストップ層の双方と異なる第２
の化合物半導体層を成膜する工程と、第２の化合物半導
体層上に第１の化合物半導体層を成膜する工程と、次い
で、エッチングストップ層まで、第１の化合物半導体層
及び第２の化合物半導体層をエッチングする工程とを有
することを特徴としている。
は、半導体レーザ素子を構成する化合物半導体積層体の
一部として、化合物半導体からなるエッチングストップ
層、続いてエッチングストップ層上にエッチングストッ
プ層とは組成の異なる第１の化合物半導体層を成膜し、
次いで第１の化合物半導体層をエッチングする際に、エ
ッチングストップ層によってエッチング深さを制御する
ことにより、半導体レーザ素子を作製する方法であっ
て、エッチングストップ層を成膜した後、第１の化合物
半導体層及びエッチングストップ層の双方と異なる第２
の化合物半導体層を成膜する工程と、第２の化合物半導
体層上に第１の化合物半導体層を成膜する工程と、次い
で、エッチングストップ層まで、第１の化合物半導体層
及び第２の化合物半導体層をエッチングする工程とを有
することを特徴としている。
【００２４】更に、２層構造のエッチングストップ層を
設けるときには、上記エッチングストップ層（以下、第
１のエッチングストップ層と言う）を下地層上に成膜す
る前に、下地層上に第１のエッチングストップ層に対し
てエッチング選択性を有する化合物半導体層からなる第
２のエッチングストップ層を成膜する工程を有し、第２
のエッチングストップ層をエッチングストップ層とし
て、第１のエッチングストップ層をエッチングする工程
を有する。
設けるときには、上記エッチングストップ層（以下、第
１のエッチングストップ層と言う）を下地層上に成膜す
る前に、下地層上に第１のエッチングストップ層に対し
てエッチング選択性を有する化合物半導体層からなる第
２のエッチングストップ層を成膜する工程を有し、第２
のエッチングストップ層をエッチングストップ層とし
て、第１のエッチングストップ層をエッチングする工程
を有する。
【００２５】本発明方法では、被エッチング層とエッチ
ングストップ層との間に第２の化合物半導体層を介在さ
せて、中間層の生成を防止することにより、エッチング
ストップ層のエッチングストップ耐性を高め、エッチン
グストップ層を用いた半導体層の選択エッチングの制御
性を向上させている。
ングストップ層との間に第２の化合物半導体層を介在さ
せて、中間層の生成を防止することにより、エッチング
ストップ層のエッチングストップ耐性を高め、エッチン
グストップ層を用いた半導体層の選択エッチングの制御
性を向上させている。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。半導体レーザ素子の実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を９８
０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子に適用した実施形態
の一例であって、図１は本実施形態例のＳＡＳ半導体レ
ーザ素子の構成を示す断面図である。本実施形態例のＳ
ＡＳ半導体レーザ素子５０は、図１に示すように、ｎ−
Ｉｎ 0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０と、
ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２との
間に、膜厚５ｎｍのｎ−ＧａＡｓ層５２が介在している
ことを除いて、従来のＳＡＳ半導体レーザ素子４０と同
じ構成を備えている。尚、ＳＡＳ半導体レーザ素子５０
には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４上にｐ側電極５４、
及びｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にはｎ側電極５６が、
それぞれ、形成されている。
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細
に説明する。半導体レーザ素子の実施形態例 本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子を９８
０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子に適用した実施形態
の一例であって、図１は本実施形態例のＳＡＳ半導体レ
ーザ素子の構成を示す断面図である。本実施形態例のＳ
ＡＳ半導体レーザ素子５０は、図１に示すように、ｎ−
Ｉｎ 0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０と、
ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２との
間に、膜厚５ｎｍのｎ−ＧａＡｓ層５２が介在している
ことを除いて、従来のＳＡＳ半導体レーザ素子４０と同
じ構成を備えている。尚、ＳＡＳ半導体レーザ素子５０
には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４上にｐ側電極５４、
及びｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にはｎ側電極５６が、
それぞれ、形成されている。
【００２７】本実施形態例のＳＡＳ半導体レーザ素子５
０では、ｎ−ＧａＡｓ層５２が介在することによって、
ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ
−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０と
が相互に離間しているので、従来のように、ｎ−Ａｌ
0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.
49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０との界面が
形成されることもなく、従って、多種原子が不均一に混
ざり合った中間層が界面に形成されることもない。尚、
中間層が形成されていないことは、透過型電子顕微鏡で
確認することができ、また、本実施形態例のＳＡＳ半導
体レーザ素子５０の動作電圧及びしきい値は、ｎ−Ｇａ
Ａｓ層５２を介在させていないＳＡＳ半導体レーザ素子
にに比べ大幅に低くなった。
０では、ｎ−ＧａＡｓ層５２が介在することによって、
ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ
−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０と
が相互に離間しているので、従来のように、ｎ−Ａｌ
0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.
49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０との界面が
形成されることもなく、従って、多種原子が不均一に混
ざり合った中間層が界面に形成されることもない。尚、
中間層が形成されていないことは、透過型電子顕微鏡で
確認することができ、また、本実施形態例のＳＡＳ半導
体レーザ素子５０の動作電圧及びしきい値は、ｎ−Ｇａ
Ａｓ層５２を介在させていないＳＡＳ半導体レーザ素子
にに比べ大幅に低くなった。
【００２８】半導体レーザ素子の作製方法の実施形態例
本実施形態例は、本発明に係る半導体レーザ素子の作製
方法を上述のＳＡＳ半導体レーザ素子５０の作製に適用
した際の実施形態の一例である。図２（ａ）から（ｃ）
は、本実施形態例の方法に従ってＳＡＳ半導体レーザ素
子を作製した際の工程毎の断面図である。前述した従来
の方法と同様にして、先ず、図２（ａ）に示すように、
ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓク
ラッド層１４、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層１６、Ｇａ
Ａｓ0.9Ｐ0.1バリア層１８、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層
２０、ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層２２、及び、Ａｌ0.2
Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層２４を、順次、積層する。
方法を上述のＳＡＳ半導体レーザ素子５０の作製に適用
した際の実施形態の一例である。図２（ａ）から（ｃ）
は、本実施形態例の方法に従ってＳＡＳ半導体レーザ素
子を作製した際の工程毎の断面図である。前述した従来
の方法と同様にして、先ず、図２（ａ）に示すように、
ｎ−ＧａＡｓ基板１２上に、ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓク
ラッド層１４、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層１６、Ｇａ
Ａｓ0.9Ｐ0.1バリア層１８、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層
２０、ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層２２、及び、Ａｌ0.2
Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層２４を、順次、積層する。
【００２９】更に、Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層２４上
に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６、膜厚１０
ｎｍのｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８、膜
厚１０ｎｍのｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングス
トップ層３０、膜厚５ｎｍのＧａＡｓ層５２、膜厚２０
０ｎｍのｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層
３２、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３４の積層構造を形
成する。次いで、図２（ａ）に示すように、ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層３４、ｎ−Ａｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２をエッチングするためには、エッチング
マスク３６を形成する。
に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層２６、膜厚１０
ｎｍのｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８、膜
厚１０ｎｍのｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングス
トップ層３０、膜厚５ｎｍのＧａＡｓ層５２、膜厚２０
０ｎｍのｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層
３２、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３４の積層構造を形
成する。次いで、図２（ａ）に示すように、ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層３４、ｎ−Ａｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２をエッチングするためには、エッチング
マスク３６を形成する。
【００３０】続いて、エッチャントとして、ｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０に対して
エッチング選択性を示す酒石酸やクエン酸等のエッチン
グ液を用いて、図２（ｂ）に示すように、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層３４、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッ
キング層３２、及びｎ−ＧａＡｓ層５２をエッチングす
る。エッチングの進行を、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２
エッチングストップ層３０で停止させた後、エッチング
マスク３６を除去する。次に、エッチャントとして、ｐ
−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８に対してエッ
チング選択性を示す塩酸系エッチャント（ＨＣｌ：Ｈ2
ＰＯ4 ＝１：３）を用いて、図２（ｃ）に示すように、
ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０
をエッチングして、除去する。
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０に対して
エッチング選択性を示す酒石酸やクエン酸等のエッチン
グ液を用いて、図２（ｂ）に示すように、ｐ−ＧａＡｓ
キャップ層３４、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッ
キング層３２、及びｎ−ＧａＡｓ層５２をエッチングす
る。エッチングの進行を、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２
エッチングストップ層３０で停止させた後、エッチング
マスク３６を除去する。次に、エッチャントとして、ｐ
−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８に対してエッ
チング選択性を示す塩酸系エッチャント（ＨＣｌ：Ｈ2
ＰＯ4 ＝１：３）を用いて、図２（ｃ）に示すように、
ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０
をエッチングして、除去する。
【００３１】次いで、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３４及び
露出したｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８上
に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ電流クラッド層３８及びｐ
−ＧａＡｓキャップ層３４を再成長させる。次いで、ｐ
側電極５４をｐ−ＧａＡｓキャップ層３４上に形成し、
ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側電極５６を形成する
ことにより、図１に示すように、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ
半導体レーザ素子のレーザ構造５０を作製することがで
きる。
露出したｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層２８上
に、ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓ電流クラッド層３８及びｐ
−ＧａＡｓキャップ層３４を再成長させる。次いで、ｐ
側電極５４をｐ−ＧａＡｓキャップ層３４上に形成し、
ｎ−ＧａＡｓ基板１２の裏面にｎ側電極５６を形成する
ことにより、図１に示すように、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ
半導体レーザ素子のレーザ構造５０を作製することがで
きる。
【００３２】本実施形態例方法では、ｎ−ＧａＡｓ層５
２が介在することによって、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ
電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２
エッチングストップ層３０とが相互に離間しているの
で、従来のように、ｎ−Ａｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチン
グストップ層３０との界面が形成されることもなく、従
って、多種原子が不均一に混ざり合った中間層が界面に
形成されることもない。従って、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチングした際、従来
のように、表面荒れがｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッ
チングストップ層３０に生じるようなこともない。
２が介在することによって、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ
電流ブロッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２
エッチングストップ層３０とが相互に離間しているの
で、従来のように、ｎ−Ａｌ0. 35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロ
ッキング層３２とｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチン
グストップ層３０との界面が形成されることもなく、従
って、多種原子が不均一に混ざり合った中間層が界面に
形成されることもない。従って、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチングした際、従来
のように、表面荒れがｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッ
チングストップ層３０に生じるようなこともない。
【００３３】また、従来のように、中間層の形成によっ
て、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層
３０の組成が局所的に揺らいで、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチングする際、全層
にわたって均一な膜厚で存在することが難しくなるよう
なこともないので、第２エッチングストップ層３０のエ
ッチングストップ耐性が向上し、仮に第２エッチングス
トップ層３０の膜厚が１０ｎｍ以下であっても、エッチ
ングされて、局所的に孔が開口するようなこともない。
実際に、エッチングストップ耐性が向上し、表面荒れの
無い再成長界面が得られることを反射型電子顕微鏡の観
察で確認することができた。
て、ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層
３０の組成が局所的に揺らいで、ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65
Ａｓ電流ブロッキング層３２をエッチングする際、全層
にわたって均一な膜厚で存在することが難しくなるよう
なこともないので、第２エッチングストップ層３０のエ
ッチングストップ耐性が向上し、仮に第２エッチングス
トップ層３０の膜厚が１０ｎｍ以下であっても、エッチ
ングされて、局所的に孔が開口するようなこともない。
実際に、エッチングストップ耐性が向上し、表面荒れの
無い再成長界面が得られることを反射型電子顕微鏡の観
察で確認することができた。
【００３４】更には、ｎ−ＧａＡｓ層５２を挿入するこ
とにより、中間層の生成が防止されるので、ｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０をエッチ
ングする際、従来のように、中間層が生成しているため
に、第２エッチングストップ層３０を円滑にエッチング
することが難しいという問題もない。本実施形態例の方
法に従って作製したＳＡＳ半導体レーザ素子のレーザ特
性を測定したところ、動作電圧及びしきい値は、ＧａＡ
ｓ層を介在させていないために表面にＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａ
ｓクラッド層が表面に露出した従来のＳＡＳ半導体レー
ザ素子に比べ大幅に低くなった。
とにより、中間層の生成が防止されるので、ｎ−Ｉｎ
0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ層３０をエッチ
ングする際、従来のように、中間層が生成しているため
に、第２エッチングストップ層３０を円滑にエッチング
することが難しいという問題もない。本実施形態例の方
法に従って作製したＳＡＳ半導体レーザ素子のレーザ特
性を測定したところ、動作電圧及びしきい値は、ＧａＡ
ｓ層を介在させていないために表面にＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａ
ｓクラッド層が表面に露出した従来のＳＡＳ半導体レー
ザ素子に比べ大幅に低くなった。
【００３５】本実施形態例の効果は、ＡｌＧａＡｓ層の
被エッチング層と、ＩｎＧａＰ層のエッチングストップ
層との組み合せだけではなく、他の系の組み合わせにも
応用が可能である。つまり、不均一な組成の中間層が形
成され易い他の材料系の半導体層同士の界面に中間層の
形成を防止する第２の化合物半導体層を挿入することに
よって、エッチングストップ層のエッチング耐性を向上
させることができる。
被エッチング層と、ＩｎＧａＰ層のエッチングストップ
層との組み合せだけではなく、他の系の組み合わせにも
応用が可能である。つまり、不均一な組成の中間層が形
成され易い他の材料系の半導体層同士の界面に中間層の
形成を防止する第２の化合物半導体層を挿入することに
よって、エッチングストップ層のエッチング耐性を向上
させることができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、エッチングストップ層
によってエッチング深さを制御しつつ第１の化合物半導
体層をエッチングすることにより作製される半導体レー
ザ素子において、第１化合物半導体層とエッチングスト
ップ層との間に、第１の化合物半導体層及びエッチング
ストップ層の双方と異なる第２の化合物半導体層を介在
させることにより、エッチングストップ層のエッチング
耐性を向上させることができ、レーザ特性が良好で信頼
性の高い半導体レーザ素子を実現することができる。本
発明方法によれば、第１の化合物半導体層とエッチング
ストップ層との間に、第２の化合物半導体層を挿入する
ことにより、エッチングストップ層の耐性を向上させ、
半導体レーザ作製プロセスにおけるエッチング制御の精
度を向上させることができる。
によってエッチング深さを制御しつつ第１の化合物半導
体層をエッチングすることにより作製される半導体レー
ザ素子において、第１化合物半導体層とエッチングスト
ップ層との間に、第１の化合物半導体層及びエッチング
ストップ層の双方と異なる第２の化合物半導体層を介在
させることにより、エッチングストップ層のエッチング
耐性を向上させることができ、レーザ特性が良好で信頼
性の高い半導体レーザ素子を実現することができる。本
発明方法によれば、第１の化合物半導体層とエッチング
ストップ層との間に、第２の化合物半導体層を挿入する
ことにより、エッチングストップ層の耐性を向上させ、
半導体レーザ作製プロセスにおけるエッチング制御の精
度を向上させることができる。
【図１】実施形態例のＳＡＳ半導体レーザ素子の構成を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図２】図２（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、実施形態
例の方法に従ってＳＡＳ半導体レーザ素子を作製した際
の工程毎の断面図である。
例の方法に従ってＳＡＳ半導体レーザ素子を作製した際
の工程毎の断面図である。
【図３】９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製
するに当たり、従来の方法によって積層構造をエッチン
グする際の工程毎の断面図である。
するに当たり、従来の方法によって積層構造をエッチン
グする際の工程毎の断面図である。
【図４】図４（ａ）から（ｃ）は、それぞれ、図３に続
いて、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製す
るに当たり、従来の方法によって積層構造をエッチング
する際の工程毎の断面図である。
いて、９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子を作製す
るに当たり、従来の方法によって積層構造をエッチング
する際の工程毎の断面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、エッチン
グストップ層をエッチング制御に使った従来のエッチン
グ方法の問題点を説明する模式的断面図である。
グストップ層をエッチング制御に使った従来のエッチン
グ方法の問題点を説明する模式的断面図である。
１２ ｎ−ＧａＡｓ基板
１４ ｎ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層
１６ Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層
１８ ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層
２０ Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ａｓ活性層
２２ ＧａＡｓ0.9Ｐ0.1バリア層
２４ Ａｌ0.2Ｇａ0.8ＡｓＳＣＨ層
２６ ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層
２８ ｐ−ＧａＡｓ第１エッチングストップ層
３０ ｎ−Ｉｎ0.49Ｇａ0.51Ｐ第２エッチングストップ
層 ３２ ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層 ３４ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ３８ ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層 ５０ 実施形態例の９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ
素子 ５２ ｎ−ＧａＡｓ層 ５４ ｐ側電極 ５６ ｎ側電極 ３６ エッチングマスク ４０ ９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子のレーザ
構造
層 ３２ ｎ−Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ電流ブロッキング層 ３４ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 ３８ ｐ−Ａｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓクラッド層 ５０ 実施形態例の９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ
素子 ５２ ｎ−ＧａＡｓ層 ５４ ｐ側電極 ５６ ｎ側電極 ３６ エッチングマスク ４０ ９８０ｎｍ帯のＳＡＳ半導体レーザ素子のレーザ
構造
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 粕川 秋彦
東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古
河電気工業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F073 AA26 AA45 AA53 CA07 DA23
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ構造を構成する化合物半導体積層
体内に、第１の化合物半導体層と、第１の化合物半導体
層下に第１の化合物半導体層とは異なる化合物半導体層
からなるエッチングストップ層とを備え、第１の化合物
半導体層をエッチングする際に、エッチングストップ層
によってエッチング深さを制御することにより作製され
る半導体レーザ素子において、 第１化合物半導体層とエッチングストップ層との間に、
第１の化合物半導体層及びエッチングストップ層の双方
と異なる第２の化合物半導体層が介在していることを特
徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 第１の化合物半導体層が少なくともＡｌ
を含む化合物半導体層であり、エッチングストップ層が
少なくともＰを含む化合物半導体層であり、第２の化合
物半導体層がＡｌ及びＰの双方を含まない化合物半導体
層であることを特徴とする請求項１に記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項３】 第１の化合物半導体層、エッチングスト
ップ層、及び第２の化合物半導体層が、それぞれ、Ａｌ
ＧａＡｓ層、ＩｎＧａＰ層、及びＧａＡｓ層であること
を特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 半導体レーザ素子を構成する化合物半導
体積層体の一部として、化合物半導体からなるエッチン
グストップ層、続いてエッチングストップ層上にエッチ
ングストップ層とは組成の異なる第１の化合物半導体層
を成膜し、次いで第１の化合物半導体層をエッチングす
る際に、エッチングストップ層によってエッチング深さ
を制御することにより、半導体レーザ素子を作製する方
法であって、 エッチングストップ層を成膜した後、第１の化合物半導
体層及びエッチングストップ層の双方と異なる第２の化
合物半導体層を成膜する工程と、 第２の化合物半導体層上に第１の化合物半導体層を成膜
する工程と、 次いで、エッチングストップ層まで、第１の化合物半導
体層及び第２の化合物半導体層をエッチングする工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ素子の作製方
法。 - 【請求項５】 上記エッチングストップ層（以下、第１
のエッチングストップ層と言う）を下地層上に成膜する
前に、下地層上に第１のエッチングストップ層に対して
エッチング選択性を有する化合物半導体層からなる第２
のエッチングストップ層を成膜する工程を有し、 第２のエッチングストップ層をエッチングストップ層と
して、第１のエッチングストップ層をエッチングする工
程を有することを特徴とする請求項４に記載の半導体レ
ーザ素子の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001228033A JP4897944B2 (ja) | 2000-07-28 | 2001-07-27 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228485 | 2000-07-28 | ||
| JP2000228485 | 2000-07-28 | ||
| JP2000-228485 | 2000-07-28 | ||
| JP2001173898 | 2001-06-08 | ||
| JP2001-173898 | 2001-06-08 | ||
| JP2001173898 | 2001-06-08 | ||
| JP2001228033A JP4897944B2 (ja) | 2000-07-28 | 2001-07-27 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003060307A true JP2003060307A (ja) | 2003-02-28 |
| JP4897944B2 JP4897944B2 (ja) | 2012-03-14 |
Family
ID=27344193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001228033A Expired - Lifetime JP4897944B2 (ja) | 2000-07-28 | 2001-07-27 | 半導体レーザ素子及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4897944B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005229016A (ja) * | 2004-02-16 | 2005-08-25 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、光伝送システム、および、光ディスク装置 |
| CN115249946A (zh) * | 2021-04-27 | 2022-10-28 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种优化腐蚀终止层的980nm半导体激光器及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07202336A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
| JPH0983071A (ja) * | 1995-09-08 | 1997-03-28 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ |
| JP2000174379A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Mitsubishi Chemicals Corp | 化合物半導体発光素子 |
-
2001
- 2001-07-27 JP JP2001228033A patent/JP4897944B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07202336A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザおよびその製造方法 |
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| JP2000174379A (ja) * | 1998-12-04 | 2000-06-23 | Mitsubishi Chemicals Corp | 化合物半導体発光素子 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN115249946A (zh) * | 2021-04-27 | 2022-10-28 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种优化腐蚀终止层的980nm半导体激光器及其制备方法 |
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|---|---|
| JP4897944B2 (ja) | 2012-03-14 |
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