JP2007157802A - 半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端面窓領域を無秩序化したとしても、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比を高く維持し、非窓領域のクラッド層からの活性層へのＺｎの拡散を抑制しながら、高出力化を図ることを目的とする。
【解決手段】Ｚｎを拡散して端面窓領域１１３を形成し、エッチング停止層１０６にＧａＩｎＰ層を用いる半導体レーザ装置において、ＧａとＩｎの組成比を特定の範囲内の組成比とすることにより、エッチング停止層１０６のクラッド層１０５に対するエッチングレート比を向上させ、かつ、活性層１０４にＺｎが拡散することを抑制することができるため、リッジストライプ構造の形成精度を維持し、動作電流の増加を抑制しながら、高出力化を図ることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、端面窓を形成して高出力化された半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法に関する。

近年、ＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いたモノリシック２波長高出力半導体レーザの開発が盛んに行われている。
これらは、ＤＶＤ（Ｄｅｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）のピックアップ光源となる波長６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザとＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）のピックアップ光源となる波長７８０ｎｍ帯の赤外半導体レーザが同一基板上に集積されている。

高出力化に伴い問題となる出力端面（レーザ共振器端面）の光学的損傷（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ：ＣＯＤ）を解決するため、レーザの両端面にＺｎを拡散源として熱拡散させ、活性層を無秩序化することにより発振波長のレーザ光に対して非吸収状態にする窓領域を形成する方法がとられている。

ここで、図４を参考に従来の高出力２波長半導体レーザの製造方法を説明する。
図４は従来の高出力２波長半導体レーザを示す断面図である。
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１ａ上に発振波長７８０ｎｍ帯の赤外半導体レーザＡとして、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２ａ、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３ａ、発振波長７８０ｎｍのＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層からなる多重量子井戸の活性層４ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層５ａ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７ａ、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８ａ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９ａを形成する。

次に、赤色半導体レーザＢを形成する領域を形成するため、赤外半導体レーザＡを選択的にエッチングする。
次に、発振波長６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザＢとして、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１ｂ、発振波長６５０ｎｍのＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層からなる多重量子井戸の活性層２ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第３クラッド層３ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層４ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層５ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６ｂ、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層７ｂを形成する。

次に、赤外半導体レーザ上の赤色半導体レーザを除去する。
次に、両端面以外の領域に選択的にＳｉＯ_２膜をマスクとしてデポし、両端面にＺｎＯ膜をデポした後、更にＳｉＯ_２膜をデポする。

次に、ＺｎＯ膜中のＺｎを下層に拡散するため熱処理を行う。熱処理により活性層にＺｎが拡散されると無秩序化され、非窓領域よりもバンドギャップの大きい窓領域が形成される。

窓領域形成後、デポしたＳｉＯ_２膜、ＺｎＯ膜を除去する。
次に、電流狭窄のためのリッジストライプ構造を形成するため、マスクを用いてリッジ領域以外の赤外半導体レーザのｐ型ＧａＡｓコンタクト層９ａ、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７ａ、赤色半導体レーザのｐ型ＧａＡｓコンタクト層７ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層５ｂまで選択的にエッチングを行う。エッチングは赤外半導体レーザのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層７ａ、赤色半導体レーザのｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層５ｂまでエッチングした後、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に対してエッチングレートの遅い赤外半導体レーザのｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層６ａ、赤色半導体レーザのｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層４ｂで停止させ、図４に示すようなモノリシック２波長レーザを作製する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３４５５１４号公報

上記のように、高出力レーザには端面窓構造が必要であるが、非窓領域はＡｌＧａＩｎＰクラッド層とエッチング停止層のエッチングレート比は１００分の１以下であるため、エッチング停止層で容易にエッチングを停止できるに対して、窓領域ではＺｎによりエッチング停止層が混晶化されるためエッチングレート比は１０分の１以下となり、エッチング停止層でエッチングの停止が困難となるという問題点があった。

また、非窓領域は窓領域形成時の熱拡散などの熱履歴が加わるため、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層上のｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層からドーピングされているＺｎが拡散して活性層に到達し、活性層に欠陥が生じることとなり、信頼性の低下やＺｎが非発光中心となり動作電流が増加するなど特性の悪化を引き起こすという問題点があった。

そこで本発明の半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法は、端面窓領域を無秩序化したとしても、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比を高く維持し、非窓領域のクラッド層からの活性層へのＺｎの拡散を抑制しながら、高出力化を図ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１記載の半導体レーザ装置は、Ｚｎを拡散して端面窓を形成する半導体レーザ装置であって、第１導電型半導体基板上に、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、エッチング停止層および第２の第２導電型クラッド層を積層して成り、前記第２の第２導電型クラッド層の組成が（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）であり、前記エッチング停止層が１または複数の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ層（０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５）から形成されることを特徴とする。

請求項２記載の半導体レーザ装置は、請求項１記載の半導体レーザ装置において、前記エッチング停止層の１層の膜厚が５ｎｍ以下であることを特徴とする。
請求項３記載の半導体レーザ装置は、Ｚｎを拡散した端面窓を備えて発振波長の異なる第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとをモノリシックに集積して成る２波長半導体レーザ装置であって、第１の第１導電型半導体基板上に、第１の半導体レーザが、第１の第１導電型クラッド層、第１の活性層、第１の第２導電型クラッド層、第１のエッチング停止層、第２の第２導電型クラッド層を積層して成り、第２の半導体レーザが、第２の第１導電型クラッド層、第２の活性層、第３の第２導電型クラッド層、第２のエッチング停止層、第４の第２導電型クラッド層を積層して成り、前記第４の第２導電型クラッド層の組成が（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）であり、前記第２のエッチング停止層が１または複数の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ層（０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５）から形成されることを特徴とする。

請求項４記載の半導体レーザ装置は、請求項３記載の半導体レーザ装置において、前記第１の活性層がＡｌＧａＡｓ系材料からなり、前記第２の活性層がＡｌＧａＩｎＰ系材料から成ることを特徴とする。

請求項５記載の半導体レーザ装置は、請求項３または請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、前記第２のエッチング停止層の１層の膜厚が５ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項６記載の半導体レーザ装置の製造方法は、第１導電型半導体基板上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、前記活性層上に第２導電型第１クラッド層を形成する工程と、前記第１の第２導電型クラッド層上に膜厚が５ｎｍ以下であり、０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５を満たす複数の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ層から成るエッチング停止層を形成する工程と、前記エッチング停止層上に組成が（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）である第２の第２導電型クラッド層を形成する工程と、端面窓領域にＺｎを拡散する工程と、ストライプ構造を形成するため前記第２の第２導電型クラッド層をエッチングする工程とを有することを特徴とする。

請求項７記載の半導体レーザ装置の製造方法は、Ｚｎを拡散した端面窓を備えて発振波長の異なる第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとをモノリシックに集積して成る２波長半導体レーザ装置の製造方法であって、第１導電型半導体基板上に前記第１の半導体レーザを形成する積層体として、第１の第１導電型クラッド層、第１の活性層、第１の第２導電型クラッド層、第１のエッチング停止層および第２の第２導電型クラッド層を積層する工程と、前記第２の半導体レーザを形成する領域上の前記第１の半導体レーザを形成する積層体を選択的にエッチング除去する工程と、前記第２の半導体レーザを形成する積層体として、第２の第１導電型クラッド層、第２の活性層、第３の第２導電型クラッド層、第２のエッチング停止層および第４の第２導電型クラッド層を積層する工程と、前記第１の半導体レーザを形成する積層体上の前記第２の半導体レーザを形成する積層体を選択的にエッチング除去する工程と、前記第１の半導体レーザおよび前記第２半導体レーザの端面窓領域にＺｎを拡散する工程と、前記第２の第２導電型クラッド層と前記第４の第２導電型クラッド層とをエッチングしてストライプ構造を形成する工程とを有し、前記第１のエッチング停止層および前記第２の第２導電型クラッド層、または、前記第２のエッチング停止層および前記第４の第２導電型クラッド層のうち少なくともいずれか一方のエッチング停止層および第２導電型クラッド層の組成が、１または複数層の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ（０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５）および（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）であることを特徴とする。

請求項８記載の半導体レーザ装置の製造方法は、請求項７記載の半導体レーザ装置の製造方法において、前記第１の活性層がＡｌＧａＡｓ系材料からなり、前記第２の活性層がＡｌＧａＩｎＰ系材料から成ることを特徴とする。

以上により、端面窓領域を無秩序化したとしても、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比を高く維持すると共に、非窓領域のクラッド層からの活性層へのＺｎの拡散を抑制しながら、高出力化を図ることができる。

Ｚｎを拡散して端面窓を形成し、エッチング停止層にＧａＩｎＰ層を用いる半導体レーザ装置において、ＧａとＩｎの組成比を特定の範囲内の組成比とすることにより、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比を向上させ、かつ、活性層にＺｎが拡散することを抑制することができるため、リッジストライプ構造の形成精度を維持し、動作電流の増加を抑制しながら、高出力化を図ることが可能となる。

Ｚｎを拡散して端面窓を形成し、エッチング停止層にＧａＩｎＰ層を用いる半導体レーザ装置において、ＧａとＩｎの組成比を特定の範囲内の組成比とすることにより、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比を向上させ、かつ、活性層にＺｎが拡散することを抑制することができるため、リッジストライプ構造の形成精度を維持し、動作電流の増加を抑制しながら、高出力化を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
実施の形態１として、発振波長６５０ｎｍのＤＶＤ用の赤色半導体レーザ装置について、図１，図２を用いて説明する。

図１は実施の形態１における赤色半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図、図２はエッチング停止層のＩｎ組成とエッチング時間の関係を示す図である。
以下、実施の形態１における赤色半導体レーザ装置についてその製造方法に沿って説明する。

まず、図１（ａ）のように、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法のエピタキシャル成長により、８°オフのｎ型ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープキャリア濃度１．０×１０^１８ｃｍ^−３、以下キャリア濃度については値のみ記す）上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚０．４μｍ）、ｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、２．５μｍ）、ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐバリア層からなる多重量子井戸の活性層１０４、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１クラッド層１０５（Ｚｎドープ、５．０×１０^１７ｃｍ^−３、膜厚０．２μｍ）、複数のｐ型Ｇａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐエッチング停止層１０６（Ｚｎドープ、５．０×１０^１７ｃｍ^−３）、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１０８（Ｚｎドープ、２．０×１０^１８ｃｍ^−３、０．２μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０９（Ｚｎドープ、１．０×１０^１９ｃｍ^−３、０．４μｍ）を順次成長する。

ここで、前記複数のｐ型Ｇａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐエッチング停止層１０６は図１（ｆ）に示すように膜厚５ｎｍのＧａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐエッチング停止層が３層とＧａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐエッチング停止層の間に膜厚ｎｍのｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層をはさんだ構造で形成されている。

次に、図１（ｂ）のように、端面窓領域１１３以外に選択的にＳｉＯ_２層１１０をＣＶＤ法によりデポした後、端面窓となる領域にＺｎ拡散するようにＺｎＯ膜１１１をデポし、キャップとして全面にＳｉＯ_２膜１１２をデポする。

次に、図１（ｃ）のように、アニール炉により、６００℃、６０分アニールを行うことにより、ＺｎＯ膜中のＺｎが下層に拡散され、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０９、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１０８、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１０７、複数のｐ型Ｇａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐエッチング停止層１０６、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１クラッド層１０５を突き抜け、活性層１０４まで達するとＺｎにより活性層１０４が無秩序化されてバンドギャップが増大した端面窓領域１１３が形成される。

次に、図１（ｄ）のようにＳｉＯ_２膜１０９、ＺｎＯ膜１１０、ＳｉＯ_２膜１１１を除去する。
次に、図１（ｅ）に示すように、電流を狭窄するためのストライプ構造を形成するためｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０９、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１０８、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１０７を選択的エッチング除去する。

図２に６００℃、３０分のアニール条件でＺｎ拡散を行った、ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐバリア層が無秩序化して混晶化した端面窓領域において、Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層のＩｎ組成に対するエッチング停止層のエッチング時間を示す。図より、Ｉｎ組成が０．４５以下でエッチング時間が増加してエッチングレートが高くなることがわかる。

Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層のＩｎ組成を小さくすればするほど、Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層のエッチングレートが高くなり、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層に対するエッチングレート比は増加するが、Ｉｎ組成を小さくし過ぎるとＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層の格子定数が小さくなり過ぎ転移などの欠陥が発生する臨界膜厚に達し、素子特性に悪影響を及ぼす。

臨界膜厚はＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチングストップ層の組成Ｙにより決定されるが、Ｉｎ組成が０．３５＜Ｙ＜０．４５の範囲の場合には５ｎｍ以下であれば臨界膜厚以下であり、Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層に欠陥が発生することなく素子特性に悪影響を及ぼさないことが分かった。ただし、１層では十分なエッチング停止層の効果を示さないので複数層としている。

Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層の膜厚が５ｎｍのとき、Ｉｎ組成Ｙが０．３５＜Ｙ＜０．４５の条件でＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチングストップ層に欠陥が無く、活性層を無秩序化した端面窓領域において、エッチングレート比を高めたエッチング停止層の作製ができる。ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層に対するエッチングレート比を高くすることにより、窓、非窓領域において、均一で安定した電流狭窄するためのリッジストライプ構造の形成が可能になる。

また、Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰ層はＩｎ組成が小さくなるとＺｎドーパントの拡散を抑制する効果がある。上記のように、Ｇａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層のＩｎ組成を小さくすると非窓領域において、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層からの活性層へのＺｎの拡散を抑制でき、動作電流が１５０ｍＡから１２０ｍＡまで低減し、信頼性が向上することができる。
（実施の形態２）
実施の形態２として、発振波長６５０ｎｍの赤色半導体レーザと発振波長７８０ｎｍの赤外半導体レーザをモノリシックに集積した２波長半導体レーザ装置について、図３を用いて説明する。

図３は実施の形態２における２波長半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図である。
以下、実施の形態２における２波長半導体レーザ装置についてその製造方法に沿って説明する。

まず、図３（ａ）のように、有機金属気相成長（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法のエピタキシャル成長により、８°オフのｎ型ＧａＡｓ基板１１４（Ｓｉドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３）上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１１５（Ｓｉドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚０．４μｍ）、ｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層１１６（Ｓｉドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚２．５μｍ）、発振波長７８０ｎｍのＧａＡｓウェル層とＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓバリア層からなる多重量子井戸の第１活性層１１７、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１クラッド層１１８（Ｚｎドープ、５．０×１０^１７ｃｍ^−３、膜厚０．２μｍ）、複数のｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１エッチング停止層１１９（Ｚｎドープ、５．０×１０^１７ｃｍ^−３）、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１２０（Ｚｎドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１２１（Ｚｎドープ、２．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚０．２μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２２（Ｚｎドープ、１．０×１０^１９ｃｍ^−３、膜厚０．４μｍ）を有する第１の半導体レーザ素子１２を順次エピタキシャル成長させる。

次に、第２の半導体レーザを形成する領域を形成するため、第１の半導体レーザのｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層１１６、ＧａＡｓウェル層とＡｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓバリア層からなる多重量子井戸の第１活性層１１７、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１クラッド層１１８、複数のｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐエッチング停止層１１９、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１２０、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２１、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２２を選択的にエッチング除去する。

次に、図３（ｂ）に示すように、ｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層１２３（Ｓｉドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、２．５μｍ）、発振波長６５０ｎｍＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐバリア層からなる多重量子井戸の第２活性層１２４、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第３クラッド層１２５（Ｚｎドープ、５．０×１０^１７ｃｍ^−３、膜厚０．２μｍ）、複数のｐ型Ｇａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐ第２エッチング停止層１２６（Ｚｎドープ５．０×１０^１７ｃｍ^−３）、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第４クラッド層１２７（Ｚｎドープ、１．０×１０^１８ｃｍ^−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１２８（Ｚｎドープ、２．０×１０^１８ｃｍ^−３、０．２μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２９（Ｚｎドープ、１．０×１０^１９ｃｍ^−３、０．４μｍ）を順次成長し、第２の半導体レーザ１３を形成する。

複数のｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１エッチング停止層１１９、複数のｐ型Ｇａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐ第２エッチング停止層１２６は、実施の形態１の図１（ｆ）と同様に膜厚５ｎｍのＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチングストップ層を３層とＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチングストップ層の間に膜厚５ｎｍの（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ層をはさんだ構造である。

ここでは、第１の半導体レーザ素子１２におけるＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層のＩｎ組成をＹ＝０．５としたが、０．３５＜Ｙ＜０．４５の範囲の組成で形成してもよい。

また、第１の半導体レーザ１２のＧａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１エッチング停止層１１９を膜厚５ｎｍの３層構造としたが、２層，４層等のその他の層数でも良く、効果は小さくなるが単層構造でもかまわない。

次に、図３（ｃ）に示すように、第１の半導体レーザ１２上に形成された第２の半導体レーザ１３をエッチングにより除去し、第１の半導体レーザ素子１２と第２半導体レーザ素子１３をモノリシック状に形成する。

次に、実施の形態１と同様に図１（ｂ）のように、第１の半導体レーザ１２、第２の半導体レーザ１３の端面窓領域以外に選択的にＳｉＯ_２層１１０をＣＶＤ法によりデポした後、端面窓となる領域にＺｎ拡散するようにＺｎＯ膜１１１をデポし、キャップとして全面にＳｉＯ_２膜１１２をデポする。

その後、６００℃、６０分でアニールを行い、窓領域を形成後、端面窓領域のＳｉＯ_２膜／ＺｎＯ膜、非窓領域のＳｉＯ_２膜／ＺｎＯ膜／ＳｉＯ_２膜を除去する。
次に、図３（ｄ）に示すように、電流を狭窄するためのストライプ構造を形成するため第１の半導体レーザ１２のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２２、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１２１、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１２０と、第２の半導体レーザ１３のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２９、ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層１２８、ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層１２７を順次エッチングにより除去する。

第１の半導体レーザのＡｌＧａＡｓ系活性層は、第２の半導体レーザのＡｌＧａＩｎＰ系活性層に比べて、無秩序化が起こる不純物濃度レベルが２桁程度高い。そのため、２波長半導体レーザに対して同時に窓領域形成する場合には赤外の第１の半導体レーザを所望の無秩序化状態にするため、赤色半導体レーザ単体の場合比べ、不純物をより多く拡散させる必要があり、端面窓領域のｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層に対するＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層のエッチングレート比をより高くする必要がある。そのために、実施の形態２では、第２の半導体レーザ１３におけるＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層１２６のＩｎ組成を低くし、さらに、第１の半導体レーザ１２におけるＧａ_１−ＹＩｎ_ＹＰエッチング停止層１１９のＩｎ組成も低くすることにより、第１の半導体レーザ１２、第２の半導体レーザ１３のいずれの端面窓領域でも十分エッチングレート比を高く保ちながら、２波長半導体レーザ装置に対して同時に端面窓領域を形成し、高出力化を図ることができる。

従って、歩留まりと信頼性が向上した高出力２波長半導体レーザの作製が可能になる。
以上の実施の形態における、基板，バッファ層，活性層，中間層およびコンタクト層の組成やキャリア濃度は任意であり、エッチング停止層とクラッド層の組成の関係は、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比が大きくなる様に設定する。

以上の説明において、第２クラッド層としてｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐを例に説明したが、組成は（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）の範囲で同様の効果を奏する。

本発明は、エッチング停止層のクラッド層に対するエッチングレート比を高く維持し、非窓領域のクラッド層からの活性層へのＺｎの拡散を抑制しながら、高出力化を図ることができ、端面窓を形成して高出力化された半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法等に有用である。

実施の形態１における赤色半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図 エッチング停止層のＩｎ組成とエッチング時間の関係を示す図 実施の形態２における２波長半導体レーザ装置の製造方法を示す断面図 従来の高出力２波長半導体レーザを示す断面図

符号の説明

Ａ 赤外半導体レーザ
Ｂ 赤色半導体レーザ
１２ 第１の半導体レーザ素子
１３ 第２の半導体レーザ素子
１ａ ｎ型ＧａＡｓ基板
２ａ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３ａ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４ａ 活性層
５ａ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１クラッド層
６ａ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
７ａ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２クラッド層
８ａ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
９ａ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１ｂ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２ｂ 活性層
３ｂ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第３クラッド層
４ｂ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層
５ｂ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第４クラッド層
６ｂ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
７ｂ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１０３ ｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層
１０４ 活性層
１０５ ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１クラッド層
１０６ ｐ型Ｇａ_０．６５Ｉｎ_０．３５Ｐエッチング停止層
１０７ ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層
１０８ ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層
１０９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１０ ＳｉＯ_２膜
１１１ ＺｎＯ膜
１１２ ＳｉＯ_２膜
１１３ 端面窓領域
１１４ ｎ型ＧａＡｓ基板
１１５ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１１６ ｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層
１１７ 第１活性層
１１８ ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１クラッド層
１１９ ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第１エッチング停止層
１２０ ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第２クラッド層
１２１ ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層
１２２ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１２３ ｎ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐクラッド層
１２４ 第２活性層
１２５ ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第３クラッド層
１２６ ｐ型Ｇａ_０．６Ｉｎ_０．４Ｐ第２エッチング停止層
１２７ ｐ型（Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ第４クラッド層
１２８ ｐ型Ｇａ_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ中間層
１２９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層

Claims (8)

1. Ｚｎを拡散して端面窓を形成する半導体レーザ装置であって、
   第１導電型半導体基板上に、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、エッチング停止層および第２の第２導電型クラッド層を積層して成り、
   前記第２の第２導電型クラッド層の組成が（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）であり、
   前記エッチング停止層が１または複数の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ層（０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５）から形成されることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 前記エッチング停止層の１層の膜厚が５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。
3. Ｚｎを拡散した端面窓を備えて発振波長の異なる第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとをモノリシックに集積して成る２波長半導体レーザ装置であって、
   第１の第１導電型半導体基板上に、
   第１の半導体レーザが、第１の第１導電型クラッド層、第１の活性層、第１の第２導電型クラッド層、第１のエッチング停止層、第２の第２導電型クラッド層を積層して成り、
   第２の半導体レーザが、第２の第１導電型クラッド層、第２の活性層、第３の第２導電型クラッド層、第２のエッチング停止層、第４の第２導電型クラッド層を積層して成り、
   前記第４の第２導電型クラッド層の組成が（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）であり、
   前記第２のエッチング停止層が１または複数の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ層（０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５）から形成されることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 前記第１の活性層がＡｌＧａＡｓ系材料からなり、前記第２の活性層がＡｌＧａＩｎＰ系材料から成ることを特徴とする請求項３記載の半導体レーザ装置。
5. 前記第２のエッチング停止層の１層の膜厚が５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
6. 第１導電型半導体基板上に第１導電型クラッド層を形成する工程と、
   前記第１導電型クラッド層上に活性層を形成する工程と、
   前記活性層上に第２導電型第１クラッド層を形成する工程と、
   前記第１の第２導電型クラッド層上に膜厚が５ｎｍ以下であり、０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５を満たす複数の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ層から成るエッチング停止層を形成する工程と、
   前記エッチング停止層上に組成が（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）である第２の第２導電型クラッド層を形成する工程と、
   端面窓領域にＺｎを拡散する工程と、
   ストライプ構造を形成するため前記第２の第２導電型クラッド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装置の製造方法。
7. Ｚｎを拡散した端面窓を備えて発振波長の異なる第１の半導体レーザと第２の半導体レーザとをモノリシックに集積して成る２波長半導体レーザ装置の製造方法であって、
   第１導電型半導体基板上に前記第１の半導体レーザを形成する積層体として、第１の第１導電型クラッド層、第１の活性層、第１の第２導電型クラッド層、第１のエッチング停止層および第２の第２導電型クラッド層を積層する工程と、
   前記第２の半導体レーザを形成する領域上の前記第１の半導体レーザを形成する積層体を選択的にエッチング除去する工程と、
   前記第２の半導体レーザを形成する積層体として、第２の第１導電型クラッド層、第２の活性層、第３の第２導電型クラッド層、第２のエッチング停止層および第４の第２導電型クラッド層を積層する工程と、
   前記第１の半導体レーザを形成する積層体上の前記第２の半導体レーザを形成する積層体を選択的にエッチング除去する工程と、
   前記第１の半導体レーザおよび前記第２半導体レーザの端面窓領域にＺｎを拡散する工程と、
   前記第２の第２導電型クラッド層と前記第４の第２導電型クラッド層とをエッチングしてストライプ構造を形成する工程と
   を有し、前記第１のエッチング停止層および前記第２の第２導電型クラッド層、または、前記第２のエッチング停止層および前記第４の第２導電型クラッド層のうち少なくともいずれか一方のエッチング停止層および第２導電型クラッド層の組成が、１または複数層の（Ａｌ_ＸＧａ_１−Ｘ）_１−ＹＩｎ_ＹＰ（０≦Ｘ＜０．３、０．３５＜Ｙ＜０．４５）および（Ａｌ_ＺＧａ_１−Ｚ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（０．６＜Ｚ＜０．７５）であることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
8. 前記第１の活性層がＡｌＧａＡｓ系材料からなり、前記第２の活性層がＡｌＧａＩｎＰ系材料から成ることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザ装置の製造方法。

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