JP2007012851A - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 レーザ特性が良好な、高出力の半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 AlGaAs系の半導体材料からなり、互いに平行な一対の共振器面と、この共振器面近傍部に形成された不純物拡散領域とを有する半導体レーザ素子の製造方法において、リッジ10を形成した後に、共振器面A,B近傍部において、リッジ10の上面側から不純物を拡散させて、不純物拡散領域Za,Zbを形成し、この不純物拡散領域Za,Zbにおける活性層4を十分に無秩序化させる。その後、不純物拡散領域Za,Zbにおける、GaAsからなる第2の電流狭窄層15bを除去する。
【選択図】 図9
【解決手段】 AlGaAs系の半導体材料からなり、互いに平行な一対の共振器面と、この共振器面近傍部に形成された不純物拡散領域とを有する半導体レーザ素子の製造方法において、リッジ10を形成した後に、共振器面A,B近傍部において、リッジ10の上面側から不純物を拡散させて、不純物拡散領域Za,Zbを形成し、この不純物拡散領域Za,Zbにおける活性層4を十分に無秩序化させる。その後、不純物拡散領域Za,Zbにおける、GaAsからなる第2の電流狭窄層15bを除去する。
【選択図】 図9
Description
本発明は、光ディスクドライブなどに用いられる高出力の半導体レーザ素子の製造方法に関する。
半導体レーザ素子は、光通信をはじめ、映像、音楽、その他のデジタル情報の記録再生に利用されている。特に、光ディスクドライブの書き込み光源として、例えば30mW以上の高出力の半導体レーザ素子が使用されている。
ところが、高出力の半導体レーザ素子は、COD(Catastrophic Optical Damage)と呼ばれる光学損傷を起こしやすく、この光学損傷により半導体レーザ素子の信頼性が低下するといった問題がある。
このCODは、活性層の共振器面近傍部が、素子内部の活性層で発生したレーザ光に対して吸収領域になっていることにより発生する。
素子製造工程においては、通常、所定の工程を経たウエハを劈開して、その劈開面が共振器面となる半導体レーザ素子を複数得る。その際、劈開を大気中で行うため、共振器面を含む面近傍部が大気中の酸素と反応して、自然酸化層になる。
この自然酸化層における活性層のバンドギャップは、素子内部における活性層のバンドギャップより狭いのでレーザ光の吸収領域となり、自然酸化層における活性層の温度が上昇する。この温度上昇により、自然酸化層における活性層のバンドギャップがさらに狭くなり、レーザ光の吸収がますます起こりやすくなる。その結果、自然酸化層における活性層は温度上昇を続け、ついには共振器面が溶融して、半導体レーザ素子は破壊される。
ところが、高出力の半導体レーザ素子は、COD(Catastrophic Optical Damage)と呼ばれる光学損傷を起こしやすく、この光学損傷により半導体レーザ素子の信頼性が低下するといった問題がある。
このCODは、活性層の共振器面近傍部が、素子内部の活性層で発生したレーザ光に対して吸収領域になっていることにより発生する。
素子製造工程においては、通常、所定の工程を経たウエハを劈開して、その劈開面が共振器面となる半導体レーザ素子を複数得る。その際、劈開を大気中で行うため、共振器面を含む面近傍部が大気中の酸素と反応して、自然酸化層になる。
この自然酸化層における活性層のバンドギャップは、素子内部における活性層のバンドギャップより狭いのでレーザ光の吸収領域となり、自然酸化層における活性層の温度が上昇する。この温度上昇により、自然酸化層における活性層のバンドギャップがさらに狭くなり、レーザ光の吸収がますます起こりやすくなる。その結果、自然酸化層における活性層は温度上昇を続け、ついには共振器面が溶融して、半導体レーザ素子は破壊される。
このCODを発生させない方法として、その半導体レーザ素子における活性層の共振器面近傍部を無秩序化することにより、その活性層の共振器面近傍部のバンドギャップを、素子内部の活性層よりも広くするという方法がある。この方法により、共振器面近傍部におけるレーザ光の吸収を少なくした窓構造を有する半導体レーザ素子の一例が、特許文献1に記載されている。
この特許文献1に記載されている発明の特徴は、第2のp型クラッド層のZn濃度を5E18cm−3以上の高濃度にし、かつ、リッジを形成する前に、共振器面を含む面近傍部にZnを拡散させて、活性層における共振器面を含む面近傍部を無秩序化させることである。
まず、従来例として、特許文献1に記載されているような半導体レーザ素子100の製造方法について、図10〜12を用いて説明する。図10〜12は、この半導体レーザ素子100の製造方法を説明するための斜視図である。
なお、以下に説明するn型基板101は、複数の半導体レーザ素子100がマトリクス状に形成されたものであり、このn型基板101を所定の間隔で劈開及び分断することによって、単体の半導体レーザ素子100を得ることができるものであるが、図10〜12では、説明をわかりやすくするために、工程の始めから、単体の半導体レーザ素子100の構造を示している。
なお、以下に説明するn型基板101は、複数の半導体レーザ素子100がマトリクス状に形成されたものであり、このn型基板101を所定の間隔で劈開及び分断することによって、単体の半導体レーザ素子100を得ることができるものであるが、図10〜12では、説明をわかりやすくするために、工程の始めから、単体の半導体レーザ素子100の構造を示している。
まず、図10に示すように、GaAsからなるn型基板101上に、GaAsからなるn型バッファ層102,AlGaAsからなるn型クラッド層103,活性層104,AlGaAsからなる第1のp型クラッド層105,GaInPからなるp型エッチングストップ層106,AlGaAsからなり5E18cm−3以上のZn(亜鉛)濃度を有する第2のp型クラッド層107,及びGaInPからなるp型キャップ層108を順次積層する。
次に、p型キャップ層108の表面における共振器面Aa,Baとなる側に、不純物としてZnを含むGaAsからなる拡散源層109を、略平行なストライプ状に形成する。ここで、共振器面Aaとは図10における手前の全面を示し、共振器面Baとは共振器面Aaに対して反対側の全面を示し、共振器面Aaと共振器面Baとは互いに平行である。
次に、この拡散源層109から、n型基板101に向かい、活性層104を通過して、n型クラッド層103の途中までの領域に、拡散源層109中のZnをアニールにより選択的に拡散させる。
なお、図10では、Znを拡散させた領域Ze,Zfを、わかりやすくするために、網掛け範囲で表した。
次に、p型キャップ層108の表面における共振器面Aa,Baとなる側に、不純物としてZnを含むGaAsからなる拡散源層109を、略平行なストライプ状に形成する。ここで、共振器面Aaとは図10における手前の全面を示し、共振器面Baとは共振器面Aaに対して反対側の全面を示し、共振器面Aaと共振器面Baとは互いに平行である。
次に、この拡散源層109から、n型基板101に向かい、活性層104を通過して、n型クラッド層103の途中までの領域に、拡散源層109中のZnをアニールにより選択的に拡散させる。
なお、図10では、Znを拡散させた領域Ze,Zfを、わかりやすくするために、網掛け範囲で表した。
次に、図11に示すように、拡散源層109を除去し、フォトリソ法を用いて、第2のp型クラッド層107及びp型キャップ層108の一部をエッチング除去して、共振器面Aa,Baに対して直交方向に延在するリッジ110を、所定の間隔を有する平行なストライプ状に形成する。なお、図11では、その内の1つのリッジ110を示している。
さらに、図12に示すように、エッチングストップ層106及びリッジ110上に、AlGaAsからなるn型ブロック層111,GaAsからなるp型コンタクト層112,及びp型電極113を順次積層形成し、n型基板101における上述の積層方向とは逆方向側の面に、n型電極114を形成する。
上述の工程を経たn型基板101を、上述のZn拡散領域Ze,Zfを延在する方向に二分する面に沿って劈開することによって、バー(図示せず)を得る。この劈開面は、後述する半導体レーザ素子100の共振器面Aa,Baとなる。
次に、このバーを、ストライプ状に形成したリッジ110間の中心線を通りn型基板101の表面に対して直交する面で分断することによって、従来例の半導体レーザ素子100を得る。
次に、このバーを、ストライプ状に形成したリッジ110間の中心線を通りn型基板101の表面に対して直交する面で分断することによって、従来例の半導体レーザ素子100を得る。
この半導体レーザ素子100に、p型電極113側からn型電極114側に向かって順方向電流を注入する。この電流が発振しきい値以上になったとき、リッジ110の下部に対応した活性層104でレーザ発振が起こり、レーザ光が活性層104の共振器面Aa,Baの一方の面Aaから出射される。
特開2004−288894号公報
しかしながら、上述した従来例の半導体レーザ素子100の製造方法は、以下に示す問題がある。
従来例では、リッジ110を形成する前にZn拡散を行い、活性層104の共振器面Aa,Ba近傍部を無秩序化させる。この際、無秩序化を十分に行うためには、アニール温度を上げたり、アニール時間を長くする必要がある。しかしながら、このようなZn拡散条件では、エッチングストップ層106の無秩序化も促進され、さらには、エッチングストップ層106は、隣接する第1のp型クラッド層105及び第2のp型クラッド層107と混晶化してしまうため、エッチングストップ層のエッチング耐性は悪化する。
エッチング耐性が悪化すると、リッジ110を形成するときのエッチングにおいて、エッチングストップ層106はエッチングを停止することができず、第1のp型クラッド層105の一部まで除去されてしまう。このように第1のp型クラッド層105の一部が除去された半導体レーザ素子100は、この除去の程度によって、レーザ特性が悪化、例えば、発光効率が低下するといった問題が発生する。
エッチング耐性が悪化すると、リッジ110を形成するときのエッチングにおいて、エッチングストップ層106はエッチングを停止することができず、第1のp型クラッド層105の一部まで除去されてしまう。このように第1のp型クラッド層105の一部が除去された半導体レーザ素子100は、この除去の程度によって、レーザ特性が悪化、例えば、発光効率が低下するといった問題が発生する。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザ特性が良好な、高出力の半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本願各発明は手段として次の手順を有する。
1)AlGaAs系の半導体材料からなり、互いに平行な一対の共振器面(A,B)と、この共振器面(A,B)近傍部に形成された不純物拡散領域(Za、Zb)とを有する半導体レーザ素子(50)の製造方法において、第1導電型半導体基板(1)上に、少なくとも、第1導電型クラッド層(3),活性層(4),第1の第2導電型クラッド層(5),第2導電型エッチングストップ層(6),第2の第2導電型クラッド層(7)及び第2導電型キャップ層(8)をこの順序で積層した積層基板を形成する積層工程と、前記第2導電型キャップ層(8)及び前記第2の第2導電型クラッド層(7)を選択的にエッチングすることにより、所定の間隔を有する略平行なストライプ状のリッジ(10)を形成するリッジ形成工程と、前記第2導電型エッチングストップ層(6)の表面に、AlGaAsからなる第1の第1導電型電流狭窄層(15a)を形成し、さらに、この第1の第1導電型電流狭窄層(15a)及び前記リッジ(10)の表面に、GaAsからなる第2の第1導電型電流狭窄層(15b)を積層する狭窄層形成工程と、前記リッジ(10)に対応する前記第2の第1導電型電流狭窄層(15b)上に、不純物を有する拡散源層(12)を、前記リッジ(10)が延在する方向に対して所定の間隔を有する略平行なストライプ状に形成する拡散源層形成工程と、アニールにより、前記不純物を拡散させて、前記第2の第1導電型電流狭窄層(15b)から前記第1導電型クラッド層(3)の途中までの領域に、前記不純物拡散領域(Za、Zb)を形成する拡散工程と、少なくとも、前記不純物拡散領域(Za、Zb)における前記第2の第1導電型電流狭窄層(15b)を除去する除去工程とを、この順序で有することを特徴とする半導体レーザ素子(50)の製造方法である。
1)AlGaAs系の半導体材料からなり、互いに平行な一対の共振器面(A,B)と、この共振器面(A,B)近傍部に形成された不純物拡散領域(Za、Zb)とを有する半導体レーザ素子(50)の製造方法において、第1導電型半導体基板(1)上に、少なくとも、第1導電型クラッド層(3),活性層(4),第1の第2導電型クラッド層(5),第2導電型エッチングストップ層(6),第2の第2導電型クラッド層(7)及び第2導電型キャップ層(8)をこの順序で積層した積層基板を形成する積層工程と、前記第2導電型キャップ層(8)及び前記第2の第2導電型クラッド層(7)を選択的にエッチングすることにより、所定の間隔を有する略平行なストライプ状のリッジ(10)を形成するリッジ形成工程と、前記第2導電型エッチングストップ層(6)の表面に、AlGaAsからなる第1の第1導電型電流狭窄層(15a)を形成し、さらに、この第1の第1導電型電流狭窄層(15a)及び前記リッジ(10)の表面に、GaAsからなる第2の第1導電型電流狭窄層(15b)を積層する狭窄層形成工程と、前記リッジ(10)に対応する前記第2の第1導電型電流狭窄層(15b)上に、不純物を有する拡散源層(12)を、前記リッジ(10)が延在する方向に対して所定の間隔を有する略平行なストライプ状に形成する拡散源層形成工程と、アニールにより、前記不純物を拡散させて、前記第2の第1導電型電流狭窄層(15b)から前記第1導電型クラッド層(3)の途中までの領域に、前記不純物拡散領域(Za、Zb)を形成する拡散工程と、少なくとも、前記不純物拡散領域(Za、Zb)における前記第2の第1導電型電流狭窄層(15b)を除去する除去工程とを、この順序で有することを特徴とする半導体レーザ素子(50)の製造方法である。
本発明によれば、リッジ形成後に、共振器面を含む面近傍部における活性層に不純物を拡散させて、不純物拡散領域として無秩序化させた後、この不純物拡散領域における、少なくともGaAsからなる第2の電流狭窄層を除去することにより、レーザ特性が良好な、高出力の半導体レーザ素子が得られるという効果を奏する。
本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図1〜9を用いて説明する。
図1は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第1工程を説明するための斜視図である。
図2は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第2工程を説明するための斜視図である。
図3は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第3工程を説明するための斜視図である。
図4は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第4工程を説明するための斜視図である。
図5は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第5工程を説明するための斜視図である。
図6は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第6工程を説明するための斜視図である。
図7は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第7工程を説明するための斜視図である。
図8は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第8工程を説明するための斜視図である。
図9は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第9工程を説明するための斜視図である。
図1は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第1工程を説明するための斜視図である。
図2は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第2工程を説明するための斜視図である。
図3は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第3工程を説明するための斜視図である。
図4は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第4工程を説明するための斜視図である。
図5は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第5工程を説明するための斜視図である。
図6は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第6工程を説明するための斜視図である。
図7は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第7工程を説明するための斜視図である。
図8は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第8工程を説明するための斜視図である。
図9は、本発明の半導体レーザ素子の製造方法における実施例の第9工程を説明するための斜視図である。
以下に説明するn型基板1は、複数の半導体レーザ素子50がマトリクス状に形成されたものであり、このn型基板1を所定の間隔で劈開及び分断することによって、単体の半導体レーザ素子50を得ることができるものであるが、図1〜図9では、説明をわかりやすくするために、工程の始めから、単体の半導体レーザ素子50の構造を示している。
以下に、本発明の半導体レーザ素子の製造方法の実施例について説明する。
従来例では、リッジ形成前にZn拡散を行っているのに対し、本実施例では、リッジ形成後にZn拡散を行う。
以下に、本発明の半導体レーザ素子の製造方法の実施例について説明する。
従来例では、リッジ形成前にZn拡散を行っているのに対し、本実施例では、リッジ形成後にZn拡散を行う。
(第1工程)[図1参照]
GaAsからなるn型基板1上に、AlGaAsからなるn型クラッド層3,活性層4,AlGaAsからなる第1のp型クラッド層5,エッチングストップ層6,AlGaAsからなる第2のp型クラッド層7,及びGaAsからなるp型キャップ層8を、有機金属気相成長(MOVPE:Metalorganic Vapor Phase Epitaxy)法により、順次積層する。
なお、エッチングストップ層6は、後述するリッジ10を形成するためのエッチングによって、第1のp型クラッド層5がエッチングダメージを受けないように設けられている。
GaAsからなるn型基板1上に、AlGaAsからなるn型クラッド層3,活性層4,AlGaAsからなる第1のp型クラッド層5,エッチングストップ層6,AlGaAsからなる第2のp型クラッド層7,及びGaAsからなるp型キャップ層8を、有機金属気相成長(MOVPE:Metalorganic Vapor Phase Epitaxy)法により、順次積層する。
なお、エッチングストップ層6は、後述するリッジ10を形成するためのエッチングによって、第1のp型クラッド層5がエッチングダメージを受けないように設けられている。
次に、p型キャップ層8の表面に、例えば、SiO2(二酸化シリコン)からなり、共振器面A,Bとなる面に対して直交する方向に延在するエッチングマスク層9を、略平行なストライプ状に形成する。
ここで、共振器面Aとは図1における手前の全面を示し、共振器面Bとは共振器面Aに対して反対側の全面を示し、共振器面Aと共振器面Bとは互いに平行である。
ここで、共振器面Aとは図1における手前の全面を示し、共振器面Bとは共振器面Aに対して反対側の全面を示し、共振器面Aと共振器面Bとは互いに平行である。
(第2工程)[図2参照]
エッチングマスク層9により保護されていない範囲に対応する、第2のp型クラッド層7及びp型キャップ層8をエッチング除去することにより、第2のp型クラッド層7及びp型キャップ層8からなるリッジ10を、所定の間隔を有する略平行なストライプ状に形成する。
この段階で、エッチングストップ層6は、従来例で示したような、エッチング耐性を悪化させるアニールが行われてないので、リッジ10を形成する際、エッチングストップ層6は、十分なエッチング耐性を有している。従って、上述したエッチングは、このエッチングストップ層6で停止するので、第1のp型クラッド層5は、エッチングされない。
エッチングマスク層9により保護されていない範囲に対応する、第2のp型クラッド層7及びp型キャップ層8をエッチング除去することにより、第2のp型クラッド層7及びp型キャップ層8からなるリッジ10を、所定の間隔を有する略平行なストライプ状に形成する。
この段階で、エッチングストップ層6は、従来例で示したような、エッチング耐性を悪化させるアニールが行われてないので、リッジ10を形成する際、エッチングストップ層6は、十分なエッチング耐性を有している。従って、上述したエッチングは、このエッチングストップ層6で停止するので、第1のp型クラッド層5は、エッチングされない。
(第3工程)[図3参照]
エッチングストップ層6の表面に、AlGaAsからなる第1のn型電流狭窄層15aを、所定の厚さになるように、形成する。
さらに、この第1のn型電流狭窄層15a及びリッジ10の表面に、GaAsからなる第2のn型電流狭窄層15bを形成する。
エッチングストップ層6の表面に、AlGaAsからなる第1のn型電流狭窄層15aを、所定の厚さになるように、形成する。
さらに、この第1のn型電流狭窄層15a及びリッジ10の表面に、GaAsからなる第2のn型電流狭窄層15bを形成する。
(第4工程)[図4参照]
第2のn型電流狭窄層15bの表面の共振器面A,B側に、リッジ10の延在方向に対して直交する方向に延在し、ZnO(酸化亜鉛)とSiO2(二酸化シリコン)とからなる拡散源層12を、略平行なストライプ状に形成する。
その後、この拡散源層12及び第2のn型電流狭窄層15bの表面に、SiO2層13を形成する。このSiO2層13は、後述するZn拡散の際、Znの蒸発を防止するために形成される。
第2のn型電流狭窄層15bの表面の共振器面A,B側に、リッジ10の延在方向に対して直交する方向に延在し、ZnO(酸化亜鉛)とSiO2(二酸化シリコン)とからなる拡散源層12を、略平行なストライプ状に形成する。
その後、この拡散源層12及び第2のn型電流狭窄層15bの表面に、SiO2層13を形成する。このSiO2層13は、後述するZn拡散の際、Znの蒸発を防止するために形成される。
(第5工程)[図5参照]
アニールにより、拡散源層12から、n型基板1側に向かい、エッチングストップ層6及び活性層4を通過して、n型クラッド層3の途中までの領域に、拡散源層12中の不純物となるZn(亜鉛)を拡散させることにより、拡散領域Za,Zbを形成する。
なお、図5では、拡散領域Za,Zbをわかりやすくするために、網掛け範囲で表した。
アニールにより、拡散源層12から、n型基板1側に向かい、エッチングストップ層6及び活性層4を通過して、n型クラッド層3の途中までの領域に、拡散源層12中の不純物となるZn(亜鉛)を拡散させることにより、拡散領域Za,Zbを形成する。
なお、図5では、拡散領域Za,Zbをわかりやすくするために、網掛け範囲で表した。
このアニールにおいて、拡散領域Za,Zbの活性層4が十分に無秩序化されるように、アニール条件を設定する。拡散領域Za,Zbの活性層4が十分に無秩序化されるためには、アニール温度を高くしたり、アニール時間を長くして、活性層4に、Znをより拡散させればよい。本実施例では、アニール温度を625℃、アニール時間を50分に設定した。
また、このアニール条件は、本実施例に限定されるものではない。発明者らが鋭意検討した結果、拡散領域Za,Zbにおける活性層4のフォトルミネッセンス波長と、拡散領域Za,Zb以外の領域における活性層4のフォトルミネッセンス波長との差が、40nm以上であれば、拡散領域Za,Zbにおける活性層4は、十分に無秩序化されていることを見出している。
従って、上述したフォトルミネッセンス波長の差が40nm以上になるように、アニール条件を設定すればよい。具体的には、アニール温度を高くしたり、アニール時間を長くすることにより、上述したフォトルミネッセンス波長の差を大きくすることができる。但し、アニール温度が800℃を超えると、活性層4に隣接する第1のp型クラッド層5から活性層4へのZn拡散が起こり、拡散領域Za,Zb以外の領域における活性層4も、無秩序化されてしまう。拡散領域Za,Zb以外の領域における活性層4まで無秩序化されてしまうと、作製した半導体レーザ素子は、レーザ発振しなくなってしまう。
従って、アニール温度は、800℃以下に設定する必要がある。
従って、上述したフォトルミネッセンス波長の差が40nm以上になるように、アニール条件を設定すればよい。具体的には、アニール温度を高くしたり、アニール時間を長くすることにより、上述したフォトルミネッセンス波長の差を大きくすることができる。但し、アニール温度が800℃を超えると、活性層4に隣接する第1のp型クラッド層5から活性層4へのZn拡散が起こり、拡散領域Za,Zb以外の領域における活性層4も、無秩序化されてしまう。拡散領域Za,Zb以外の領域における活性層4まで無秩序化されてしまうと、作製した半導体レーザ素子は、レーザ発振しなくなってしまう。
従って、アニール温度は、800℃以下に設定する必要がある。
ところで、このアニールによってエッチングストップ層6は無秩序化されるので、エッチングストップ層6のエッチング耐性は悪化するが、エッチング耐性が必要なリッジ10形成工程はすでに完了しているため、製造上及び構造上の問題はない。
(第6工程)[図6参照]
SiO2層13及び拡散源層12を除去した後、リッジ10の上面が露出するように、第2のn型電流狭窄層15bの上部を除去する。
次に、リッジ10及び第2のn型電流狭窄層15bの表面上に、GaAsからなるp型コンタクト層16を形成する。
SiO2層13及び拡散源層12を除去した後、リッジ10の上面が露出するように、第2のn型電流狭窄層15bの上部を除去する。
次に、リッジ10及び第2のn型電流狭窄層15bの表面上に、GaAsからなるp型コンタクト層16を形成する。
(第7工程)[図7参照]
拡散領域Za,Zbを完全覆う範囲に対応する、p型コンタクト層16の表面に、レジスト18を、フォトリソ法により、平行なストライプ状に形成する。
次に、このレジスト18及びp型コンタクト層16の表面に、後述するP型電極20となる金属層19を形成する。
さらに、n型基板1における上述の積層方向とは逆方向側の面に、n型電極21を形成する。
拡散領域Za,Zbを完全覆う範囲に対応する、p型コンタクト層16の表面に、レジスト18を、フォトリソ法により、平行なストライプ状に形成する。
次に、このレジスト18及びp型コンタクト層16の表面に、後述するP型電極20となる金属層19を形成する。
さらに、n型基板1における上述の積層方向とは逆方向側の面に、n型電極21を形成する。
(第8工程)[図8参照]
溶剤を用いた超音波洗浄等のリフトオフ法によって、レジスト18、及びレジスト18上の金属層19を除去する。除去されなかった金属層19は、P型電極20となる。
溶剤を用いた超音波洗浄等のリフトオフ法によって、レジスト18、及びレジスト18上の金属層19を除去する。除去されなかった金属層19は、P型電極20となる。
(第9工程)[図9参照]
P型電極20をエッチングマスクとして、P型電極20で覆われていない範囲に対応するp型コンタクト層16、拡散領域Za,Zbの第2のn型電流狭窄層15b、及び拡散領域Za,Zbのp型キャップ層8を、例えば、アンモニア過酸化水素水系のエッチング液により、エッチング除去する。
P型電極20をエッチングマスクとして、P型電極20で覆われていない範囲に対応するp型コンタクト層16、拡散領域Za,Zbの第2のn型電流狭窄層15b、及び拡散領域Za,Zbのp型キャップ層8を、例えば、アンモニア過酸化水素水系のエッチング液により、エッチング除去する。
次に、上述した工程を経たn型基板1を、拡散領域Za,Zbを延在する方向に二分する面に沿って劈開し、その劈開面が共振器面A,Bとなるバー(図示せず)を形成する。
このバーを、ストライプ状に形成したリッジ10間の中心線を通り上述の工程を経たn型基板1の表面に対して直交する面で分断し、本実施例の半導体レーザ素子50を得る。
このバーを、ストライプ状に形成したリッジ10間の中心線を通り上述の工程を経たn型基板1の表面に対して直交する面で分断し、本実施例の半導体レーザ素子50を得る。
この半導体レーザ素子50に、p型電極20側からn型電極21側に向かって順方向電流を注入する。この電流が発振しきい値以上になったとき、リッジ10の下部に対応した活性層4でレーザ発振が起こり、レーザ光が活性層4の共振器面A,Bの一方の面Aから出射される。
ここで、第9工程において、上述した各層部をエッチング除去する理由について、以下に説明する。
一般的に、GaAsは、AlGaAsに比べて、Znが拡散しやすい。従って、第5工程におけるZn拡散によって、GaAsからなる第2のn型電流狭窄層15bは、AlGaAsからなる第1のn型電流狭窄層15aに比べて、高濃度にZnが拡散される。例えば、拡散領域Za,Zbにおける第1のn型電流狭窄層15aのZn濃度が1〜3E18cm−1であるのに対して、拡散領域Za,Zbにおける第2のn型電流狭窄層15bのZn濃度は、1E19cm−1以上である。
このように、高濃度にZnが拡散された拡散領域Za,Zbを有する第2のn型電流狭窄層15bを備えた半導体レーザ素子に電流を流すと、この拡散領域Za,Zbの第2のn型電流狭窄層15bを通って、素子に無効電流が流れる。従って、このような半導体レーザ素子の発光効率は低下してしまう。
上述した理由により、第9工程では、拡散領域Za,Zbにおける第2のn型電流狭窄層15bをエッチング除去した。
一般的に、GaAsは、AlGaAsに比べて、Znが拡散しやすい。従って、第5工程におけるZn拡散によって、GaAsからなる第2のn型電流狭窄層15bは、AlGaAsからなる第1のn型電流狭窄層15aに比べて、高濃度にZnが拡散される。例えば、拡散領域Za,Zbにおける第1のn型電流狭窄層15aのZn濃度が1〜3E18cm−1であるのに対して、拡散領域Za,Zbにおける第2のn型電流狭窄層15bのZn濃度は、1E19cm−1以上である。
このように、高濃度にZnが拡散された拡散領域Za,Zbを有する第2のn型電流狭窄層15bを備えた半導体レーザ素子に電流を流すと、この拡散領域Za,Zbの第2のn型電流狭窄層15bを通って、素子に無効電流が流れる。従って、このような半導体レーザ素子の発光効率は低下してしまう。
上述した理由により、第9工程では、拡散領域Za,Zbにおける第2のn型電流狭窄層15bをエッチング除去した。
また、第9工程で用いたアンモニア過酸化水素水系のエッチング液は、GaAsに対するエッチング速度が、AlGaAsに対するエッチング速度よりも速いため、GaAsからなる第2のn型電流狭窄層15bを選択的にエッチングすることが可能であるが、このエッチングにより、GaAsからなるp型コンタクト層16と、GaAsからなるp型キャップ層8も、エッチングされる。
本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
1 n型基板 、 3 n型クラッド層 、 4 活性層 、 5 第1のp型クラッド層 、 6 エッチングストップ層 、 7 第2のp型クラッド層 、 8 p型キャップ層 、 9 エッチングマスク層 、 10 リッジ 、 12 拡散源層 、 13 SiO2層 、 15a,15b 電流狭窄層 、 16 p型コンタクト層 、 18 レジスト 、 19 金属層 、 20 p型電極 、 21 n型電極 、 50 半導体レーザ素子 、 A,B 共振器面 、 Za,Zb 拡散領域
Claims (1)
- AlGaAs系の半導体材料からなり、互いに平行な一対の共振器面と、この共振器面近傍部に形成された不純物拡散領域とを有する半導体レーザ素子の製造方法において、
第1導電型半導体基板上に、少なくとも、第1導電型クラッド層,活性層,第1の第2導電型クラッド層,第2導電型エッチングストップ層,第2の第2導電型クラッド層及び第2導電型キャップ層をこの順序で積層した積層基板を形成する積層工程と、
前記第2導電型キャップ層及び前記第2の第2導電型クラッド層を選択的にエッチングすることにより、所定の間隔を有する略平行なストライプ状のリッジを形成するリッジ形成工程と、
前記第2導電型エッチングストップ層の表面に、AlGaAsからなる第1の第1導電型電流狭窄層を形成し、さらに、この第1の第1導電型電流狭窄層及び前記リッジの表面に、GaAsからなる第2の第1導電型電流狭窄層を積層する狭窄層形成工程と、
前記リッジに対応する前記第2の第1導電型電流狭窄層上に、不純物を有する拡散源層を、前記リッジが延在する方向に対して所定の間隔を有する略平行なストライプ状に形成する拡散源層形成工程と、
アニールにより、前記不純物を拡散させて、前記第2の第1導電型電流狭窄層から前記第1導電型クラッド層の途中までの領域に、前記不純物拡散領域を形成する拡散工程と、
少なくとも、前記不純物拡散領域における前記第2の第1導電型電流狭窄層を除去する除去工程とを、この順序で有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
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JP2001094207A (ja) * | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
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-
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- 2005-06-30 JP JP2005191314A patent/JP2007012851A/ja active Pending
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