JP2008091769A - 半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リッジストライプ上に形成された不要な電流阻止層を容易且つ確実にエッチング除去できて、半導体レーザ素子の設計上の自由度がある半導体レーザ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】リッジストライプ形状のｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８でリッジストライプ１５０を構成する。リッジストライプ１５０上の不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０とｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１とをアンモニア過酸化水素系エッチャントで選択的にエッチング除去して、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０をフッ化水素酸で選択的にエッチング除去する。
【選択図】図１Ｃ

Description

本発明は半導体レーザ素子の製造方法に関する。

近年、化合物半導体デバイスとして、ＤＶＤ（デジタル多目的ディスク）、ＣＤ（コンパクトディスク）用のピックアップに用いられる半導体レーザ装置の需要は益々拡大しており、特性のばらつきが少なく、信頼性に優れた半導体レーザが要求されている。さらには低コスト化の要求も年々高まっていることから半導体レーザに限らず、半導体デバイスの製造においては良品率の向上が不可欠である。そのためにはプロセスマージンが大きく再現性に優れ簡便で安定したウェハプロセスの開発が必要である。

図３Ａ〜図３Ｄに、ロスガイド埋め込みリッジ型半導体レーザ素子の製造方法の工程図を示す。

上記半導体レーザ素子を製造する場合、まず、図３Ａに示すように、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：metal organic chemical vapor deposition）により、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層３０２、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層３０３、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層３０４、ノンドープＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ量子井戸活性層３０５、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層３０６、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層３０７、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層３０８及びｐ型ＧａＡｓキャップ層３０９をこの順で成長させる。

次に、図３Ｂに示すように、フォトリソグラフィー法などにより、所定領域を覆うマスクパターンを有するレジスト３１０を形成した後、エッチングで上記所定領域の両側のｐ型ＧａＡｓキャップ層３０９及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層３０８を除去して、リッジストライプ３５０を形成する。

次に、上記レジスト３１０を除去した後、図３Ｃに示すように、リッジストライプ３５０外に電流が流れないようにｎ型ＧａＡｓ電流阻止層３１１を積層する。

次に、上記ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層３１１の積層時に形成されたリッジストライプ３５０上の不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層３１１を除去するために、リッジストライプ３５０上以外の部分にフォトリソグラフィー法でレジスト（図示せず）を形成し、上記不要な電流阻止層３１１と、を含むｐ型ＧａＡｓキャップ層３０９の途中までエッチング除去する。

次に、上記レジストを除去した後、図３Ｄに示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０９及びｎ型ＧａＡｓ電流阻止層３１１上にｐ側電極３１２を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１下にｎ側電極３１３を形成する。

このようなリッジストライプ構造を電流阻止層などで埋め込む半導体レーザ素子では、リッジストライプ上に本来不必要な電流阻止層が積層されてしまうため、これを除去する必要がある。

上記リッジストライプ上に電流阻止層が残ればリッジストライプに電流が流れず、発振不良になる。また、上記リッジストライプ上の電流阻止層だけでなく、この電流阻止層下のｐ型キャップ層も除去されてしまうと、電極とのコンタクトが取れなくなってしまうなどの不具合が発生する。

上記リッジストライプ上の不要な電流阻止層の除去は電流阻止層を含めてｐ型ＧａＡｓキャップ層の途中で止めるのが理想的である。上記不要な電流阻止層をエッチング除去する方法としては、ドライエッチングによる方法と、ウェットエッチングによる方法とがある。

上記ドライエッチングで不要な電流阻止層を除去する場合、結晶へのダメージの影響とエッチング後の形状に問題がある。また、上記リッジストライプの両側の電流阻止層の層厚が厚い場合、リッジストライプ上の不要な電流阻止層は山型の形状をしており、等方性で進むドライエッチングをすると山型をそのまま反映した形状となるため、ｐ型ＧａＡｓキャップ層の両脇が大きく窪んだ状態となってしまう。この窪みのため、ｐ側電極が途切れたり、レーザチップを素子化する場合、窪みの影響で活性層へ歪が加わり信頼性に影響を与えてしまう可能性がある。

一方、上記ウェットエッチングで不要な電流阻止層を除去する場合、ドライエッチングと違い、結晶へのダメージが無く、エッチャントの種類を選べば等方性や異方性エッチングが比較的容易である。また、上記ウェットエッチングの場合、エッチング材料に対して選択性エッチングも可能なので扱いやすい。

しかしながら、上記リッジストライプの両側の電流阻止層の層厚が厚い場合、不要部のエッチング量も増加するため、ｐ型ＧａＡｓキャップ層の途中でウェットエッチングを止めるのは容易でない。上記ウェットエッチングでは、エッチャントのエッチングレートばらつきでｐ型ＧａＡｓキャップ層のオーバーエッチングや、不要層残りであるアンダーエッチングが発生する可能性があり、常に安定したプロセスにはなっていない。

また、特開２００４−３０３８９７号公報においてはリッジストライプ上の電流阻止層除去を容易に行うため電流阻止層の厚みの範囲を規定して、リッジストライプ上に積層される電流阻止層の形状を特定の形になるようにしているが、厚みが規定されているため設計上の自由度がなくなってしまう。
特開２００４−３０３８９７号公報

そこで、本発明の課題は、リッジストライプ上に形成された不要な電流阻止層を容易且つ確実にエッチング除去できて、半導体レーザ素子の設計上の自由度がある半導体レーザ素子の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
基板上に半導体層群を形成する工程と、
上記半導体層群上に、下キャップ層、キャップエッチングストップ層及び上キャップ層を順次形成する工程と、
上記下キャップ層、キャップエッチングストップ層及び上キャップ層をリッジストライプ形状に加工して、リッジストライプを形成する工程と、
上記リッジストライプ形状の下キャップ層、キャップエッチングストップ層及び上キャップ層の両側に電流阻止層を形成する工程と、
上記リッジストライプ形状の上キャップ層を第１のエッチャントで除去した後、上記リッジストライプ形状のキャップエッチングストップ層を第２のエッチャントで除去する工程と
を備え、
上記キャップエッチングストップ層の材料組成は、上記上キャップ層及び下キャップ層の材料組成と異なり、
上記キャップエッチングストップ層と上記上キャップ層とは互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であり、
上記キャップエッチングストップ層と上記下キャップ層とは互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であることを特徴としている。

上記構成の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記キャップエッチングストップ層と上キャップ層とが互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であるので、リッジストライプ形状のキャップエッチングストップ層を除去することなく、リッジストライプ形状の上キャップ層を第１のエッチャントで除去できる。

また、上記キャップエッチングストップ層と下キャップ層とが互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であるので、リッジストライプ形状の下キャップ層を除去することなく、リッジストライプ形状のキャップエッチングストップ層を第２のエッチャントで除去できる。

したがって、上記リッジストライプに対するウェットエッチングを下キャップ層で容易且つ確実に止めることができる。

したがって、上記リッジストライプ上の不要な電流阻止層をオーバーエッチングやアンダーエッチングを発生させずに容易且つ確実にエッチング除去できる。

また、上記電流阻止層の厚みを規定しなくてもよいので、半導体レーザ素子の設計上の自由度がある。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記第２のエッチャントに対する上記キャップエッチングストップ層のエッチング速度が、上記第２のエッチャントに対する上記電流阻止層のエッチング速度よりも速くなる材料組成で、上記キャップエッチングストップ層を構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記キャップエッチングストップ層は電流阻止層よりもエッチング速度が速い材料組成比になっているので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによる電流阻止層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記半導体層群はクラッド層を含んでいて、
上記第２のエッチャントに対する上記キャップエッチングストップ層のエッチング速度が、上記第２のエッチャントに対する上記クラッド層のエッチング速度よりも速くなる材料組成で、上記キャップエッチングストップ層を構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記キャップエッチングストップ層はクラッド層よりもエッチング速度が速い材料組成比になっているので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによるクラッド層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記電流阻止層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ｘ＝０〜０．７）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ）で構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記電流阻止層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ｘ＝０〜０．７）で構成し、且つ、キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ）で構成するので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによる電流阻止層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記クラッド層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ｘ＝０．４〜０．６）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ）で構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記クラッド層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ｘ＝０．４〜０．６）で構成し、且つ、キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ）で構成するので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによるクラッド層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記電流阻止層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜１）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜ｙ）で構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記電流阻止層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜１）で構成し、且つ、キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜ｙ）で構成するので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによる電流阻止層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記電流阻止層をＧａＡｓで構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｙ＜１）で構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記電流阻止層をＧａＡｓで構成し、且つ、キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｙ＜１）で構成するので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによる電流阻止層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記クラッド層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＝０．５〜０．８）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜ｙ）で構成する。

上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記クラッド層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＝０．５〜０．８）で構成し、且つ、キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜ｙ）で構成するので、キャップエッチングストップ層を第２のエッチャントでエッチングする場合に、第２のエッチャントの染み込みによるクラッド層への影響を少なくすることができる。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ系材料で構成し、
上記上キャップ層及び下キャップ層をＧａＡｓで構成し、
上記第１のエッチャントとしてアンモニア系エッチャントを使用し、
上記第２のエッチャントとしてフッ化水素酸を使用する。

一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法では、
上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ系材料で構成し、
上記上キャップ層及び下キャップ層をＧａＡｓで構成し、
上記第１のエッチャントとしてアンモニア系エッチャントを使用し、
上記第２のエッチャントとしてリン酸を使用する。

本発明の半導体レーザ素子の製造方法によれば、キャップエッチングストップ層と上キャップ層とが互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であり、キャップエッチングストップ層と下キャップ層とが互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であるので、リッジストライプに対するウェットエッチングを下キャップ層で容易且つ確実に止めることができる。

したがって、上記リッジストライプ上の不要な電流阻止層をオーバーエッチングやアンダーエッチングを発生させずに容易且つ確実にエッチング除去できる。

また、上記リッジストライプ上の不要な電流阻止層をオーバーエッチングやアンダーエッチングを発生させずに容易且つ確実にエッチング除去できるので、再現良く安定的に半導体レーザの製造が可能である。

また、上記電流阻止層の厚みを規定しなくてもよいので、半導体レーザ素子の設計上の自由度がある。

以下、本発明の半導体レーザ素子の製造方法を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１Ａ〜図１Ｆに、本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図を示す。この製造方法では半導体レーザ素子をＡｌＧａＡｓ系材料で構成する。

上記半導体レーザ素子の製造方法では、まず、図１Ａに示すように、有機金属化学気相成長法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファー層１０２（層厚０．５μｍ）、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層１０３（ｘ＝０．４８５、層厚１．５μｍ）、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０４（ｘ＝０．５５０、層厚０．２μｍ）、ノンドープＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ量子井戸活性層１０５、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層１０６（ｘ＝０．５５０、層厚０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層１０７（層厚２６Å）、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１１０８（ｘ＝０．５５０、層厚１．０μｍ）、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１１０９（層厚０．４μｍ）、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１１０（ｙ＝０．７００、層厚０．１μｍ）、ｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１１（層厚０．４μｍ）を順に成長させる。このｎ型ＧａＡｓバッファー層１０２、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層１０３、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０４、…及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１１０８が半導体層群の一例を構成している。

次に、図１Ｂに示すように、フォトリソグラフィー法などにより所定領域を覆うマスクパターンを有するレジスト１１２を形成した後、エッチングで上記所定領域の両側のｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１１、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１１０、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１１０９及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１１０８をエッチングで除去して、リッジストライプ１５０を形成する。

上記リッジストライプ１５０は、リッジストライプ形状のｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８で構成されている。

次に、上記レジスト１１２を除去した後、図１Ｃに示すように、リッジストライプ１５０外に電流が流れないようにｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０（層厚１．４μｍ）を積層する。

次に、上記リッジストライプ１５０上の不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０を除去するため、リッジストライプ１５０上以外の部分に、図１Ｄに示すように、フォトリソグラフィー法でレジスト１１３を形成し、上記不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０とｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１とを選択的にエッチング除去する。これにより、上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８の両側にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２１６０が得られる。

上記エッチング除去には、ＡｌＧａＡｓをエッチングせずＧａＡｓのみを選択的にエッチングできるエッチャント、例えばアンモニア過酸化水素系（アンモニア水：過酸化水素水：純水＝１：３０：５０）エッチャントを用いる。このアンモニア過酸化水素系エッチャントは第１のエッチャントの一例である。

次に、図１Ｅに示すように、ＧａＡｓをエッチングせずＡｌＧａＡｓのみを選択的にエッチングできるエッチャント、例えばフッ化水素酸でｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のみを選択的にエッチング除去する。このフッ化水素酸は第２のエッチャントの一例である。

上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のＡｌ混晶比ｙは０．７００であり、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８のＡｌ混晶比ｘは０．５５０である。これにより、上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０は、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８と比較して、フッ化水素酸のエッチングレートが速くなっており、短い時間で除去できる。よって、結晶の隙間からフッ化水素酸がｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８へ染み込んでも影響が少なくなる。

もし、上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のＡｌ混晶比がｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８のＡｌ混晶比よりも低い場合は、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のエッチング時間が長くなり、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８へのフッ化水素酸の染み込みの影響も大きくなる。

同様に、上記ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２１６０はｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０をエッチングするフッ化水素酸に対してエッチングレートが無視できるので、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のエッチングによるｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２１６０への影響は無い。

次に、上記レジスト１１３を除去した後、図１Ｆに示すように、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９及びｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１６０上にｐ側電極１１４を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１下にｎ側電極１１５を形成する。

最後に、上記ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９及びｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８から成るリッジストライプと垂直方向にウエハをへき開分割して、複数のレーザバーを形成して、各レーザバーの両端面（リッジストライプに垂直な両端面）に絶縁膜をコーティングして、各レーザバーを複数に分割する。

このように、上記ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層１０８上に、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０、ｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１を形成するので、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０とｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１１１とのそれぞれを選択的にエッチング除去できる。

したがって、上記ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９がエッチングされたり、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１０９上にｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０が残ったりするのを容易且つ確実に防ぐことができる。

したがって、上記リッジストライプ１５０上の不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０をオーバーエッチングやアンダーエッチングを発生させずに容易且つ確実にエッチング除去できる。

すなわち、図３Ａ〜図３Ｄや特開２００４−３０３８９７号公報よりも安定したウェハプロセスが実現できた。

また、上記ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０の厚みを規定しなくてもよいので、半導体レーザ素子の設計上の自由度がある。

上記第１実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１２を備えた半導体レーザ素子を作製したが、ｎ型ＡｌＧａＡｓから成る電流阻止層を備えた実屈折率閉じ込め型半導体レーザ素子を作製してもよい。

上記実屈折率閉じ込め型半導体レーザ素子の場合は、電流阻止層のｎ型Ａｌ_zＧａ_１−zＡｓのＡｌ混晶比を例えばｚ＝０．６５にすることにより、フッ化水素酸に対する電流阻止層のエッチング速度が、フッ化水素酸に対するｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のエッチング速度よりも遅くなる。

したがって、上記実屈折率閉じ込め型半導体レーザ素子の場合であっても、上記第１実施形態と同じように、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層１１０のエッチング時において、電流阻止層におけるフッ化水素酸の染み込みの影響を小さくできる。

（第２実施形態）
図２Ａ〜図２Ｆに、本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図を示す。この製造方法では半導体レーザ素子をＡｌＧａＩｎＰ系材料で構成する。

上記半導体レーザ素子の製造方法では、まず、図２Ａに示すように、有機金属化学気相成長法により、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰクラッド層２０２（ｘ＝０．６５）、ノンドープ活性層２０３（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造）、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第１クラッド層２０４（ｘ＝０．６５）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層２０５、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層１２０６（ｘ＝０．６５）、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２０７、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１２０８、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層１２０９（ｙ＝０．８）、ｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１２１０を順に成長する。このｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰクラッド層２０２、ノンドープ活性層２０３、…及びｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２０７が半導体層群の一例を構成している。

次に、図２Ｂに示すように、フォトリソグラフィー法などにより所定領域を覆うマスクパターンを有するレジスト２１１を形成した後、エッチングで上記所定領域の両側のｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層１２０６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２０７、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層１２０８、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層１２０９及びｐ型ＧａＡｓ上キャップ層１２１０を除去して、リッジストライプ２５０を形成する。

上記リッジストライプ２５０は、リッジストライプ形状のｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２０７、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９及びｐ型ＧａＡｓ上キャップ層２１０で構成されている。

次に、上記レジスト２１１を除去した後、図２Ｃに示すように、リッジストライプ２５０外に電流が流れないようにｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１２６０を積層する。

次に、上記リッジストライプ２５０上の不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１２６０を除去するため、リッジストライプ２５０上以外の部分に、図２Ｄに示すように、フォトリソグラフィー法でレジスト２１２を形成し、上記不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１２６０とｐ型ＧａＡｓ上キャップ層２１０とを選択的にエッチング除去する。これにより、上記ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２０７、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８及びｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９の両側にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２２６０が得られる。

上記エッチング除去には、ＡｌＧａＩｎＰをエッチングせずＧａＡｓのみを選択的にエッチングできるエッチャント、例えばアンモニア過酸化水素系（アンモニア水：過酸化水素水：純水＝１：３０：５０）エッチャントを用いる。このアンモニア過酸化水素系は第１のエッチャントの一例である。

次に、図２Ｅに示すように、ＧａＡｓをエッチングせずＡｌＧａＩｎＰのみを選択的にエッチングできるエッチャント、例えばリン酸でｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９のみを選択的にエッチング除去する。このリン酸は第２のエッチャントの一例である。

上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９のＡｌ混晶比ｘが０．８であり、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６のＡｌ混晶比ｘが０．６５である。これにより、上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９は、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６と比較して、リン酸のエッチングレートが速くなっており、短い時間で除去できる。よって、結晶の隙間からリン酸がｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６へ染み込んでも影響が少なくなる。

もし、上記ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９のＡｌ混晶比がｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６のＡｌ混晶比よりも低い場合は、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９のエッチング時間が長くなり、ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６へのリン酸の染み込みの影響も大きくなる。

同様に、上記ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２２６０は、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９をエッチングするリン酸に対してエッチングレートが無視できるので、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９のエッチングによるｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２２６０への影響は無い。

次に、上記レジスト２１２を除去した後、図２Ｆに示すように、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８及びｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２６０上にｐ側電極２１３を形成する一方、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１下にｎ側電極２１４を形成する。

最後に、上記ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２０７及びｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８から成るリッジストライプと垂直方向にウエハをへき開分割して、複数のレーザバーを形成して、各レーザバーの両端面（リッジストライプに垂直な両端面）に絶縁膜をコーティングして、各レーザバーを複数に分割する。

このように、上記ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層２０６上に、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２０７、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９及びｐ型ＧａＡｓ上キャップ層２１０を形成するので、ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９とｐ型ＧａＡｓ上キャップ層２１０とのそれぞれを選択的にエッチング除去できる。

したがって、上記ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８がエッチングされたり、ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層２０８上にｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９が残ったりするのを容易且つ確実に防ぐことができる。

したがって、上記リッジストライプ２５０上の不要なｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０をオーバーエッチングやアンダーエッチングを発生させずに容易且つ確実にエッチング除去できる。

すなわち、図３Ａ〜図３Ｄや特開２００４−３０３８９７号公報よりも安定したウェハプロセスが実現できた。

また、上記ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１６０の厚みを規定しなくてもよいので、半導体レーザ素子の設計上の自由度がある。

上記第２実施形態では、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層２６０を備えた半導体レーザ素子を作製したが、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰから成る電流阻止層を備えた実屈折率閉じ込め型半導体レーザ素子を作製してもよい。

上記実屈折率閉じ込め型半導体レーザ素子の場合は、電流阻止層のｎ型Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＩｎＰのＡｌ混晶比を例えばｚ＝０．７５にすることにより、リン酸に対する電流阻止層のエッチング速度が、リン酸に対するｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層２０９のエッチング速度よりも遅くなる。

したがって、上記実屈折率閉じ込め型半導体レーザ素子であっても、上記第２実施形態と同じように、電流阻止層におけるリン酸の染み込みの影響を小さくできる。

図１Ａは本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図１Ｂは本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図１Ｃは本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図１Ｄは本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図１Ｅは本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図１Ｆは本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図２Ａは本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図２Ｂは本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図２Ｃは本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図２Ｄは本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図２Ｅは本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図２Ｆは本発明の第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図３Ａは従来の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図３Ｂは従来の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図３Ｃは従来の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。 図３Ｄは従来の半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。

符号の説明

１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２ ｎ型ＧａＡｓバッファー層
１０３ ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層
１０４ ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層
１０５ ノンドープＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ量子井戸活性層
１０６ ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第１クラッド層
１０７ ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層
１０８，１１０８ ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ第２クラッド層
１０９，１１０９ ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層
１１０，１１１０ ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓキャップエッチングストップ層
１１１，１１１１ ｐ型ＧａＡｓ上キャップ層
１５０ リッジストライプ
１６０，１１６０，２１０６０ ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層
２０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２０２ ｎ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰクラッド層
２０３ ノンドープ活性層
２０４ ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第１クラッド層
２０５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層
２０６，１２０６ ｐ型Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘＩｎＰ第２クラッド層
２０７，１２０７ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
２０８，１２０８ ｐ型ＧａＡｓ下キャップ層
２０９，１２０９ ｐ型Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙＩｎＰキャップエッチングストップ層
２１０，１２１０ ｐ型ＧａＡｓ上キャップ層
１５０ リッジストライプ
２６０，１２６０，２２６０ ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層

Claims (10)

1. 基板上に半導体層群を形成する工程と、
   上記半導体層群上に、下キャップ層、キャップエッチングストップ層及び上キャップ層を順次形成する工程と、
   上記下キャップ層、キャップエッチングストップ層及び上キャップ層をリッジストライプ形状に加工して、リッジストライプを形成する工程と、
   上記リッジストライプ形状の下キャップ層、キャップエッチングストップ層及び上キャップ層の両側に電流阻止層を形成する工程と、
   上記リッジストライプ形状の上キャップ層を第１のエッチャントで除去した後、上記リッジストライプ形状のキャップエッチングストップ層を第２のエッチャントで除去する工程と
   を備え、
   上記キャップエッチングストップ層の材料組成は、上記上キャップ層及び下キャップ層の材料組成と異なり、
   上記キャップエッチングストップ層と上記上キャップ層とは互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であり、
   上記キャップエッチングストップ層と上記下キャップ層とは互いに選択的にウェットエッチングで除去可能な材料組成であることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記第２のエッチャントに対する上記キャップエッチングストップ層のエッチング速度が、上記第２のエッチャントに対する上記電流阻止層のエッチング速度よりも速くなる材料組成で、上記キャップエッチングストップ層を構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
3. 請求項１に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記半導体層群はクラッド層を含んでいて、
   上記第２のエッチャントに対する上記キャップエッチングストップ層のエッチング速度が、上記第２のエッチャントに対する上記クラッド層のエッチング速度よりも速くなる材料組成で、上記キャップエッチングストップ層を構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
4. 請求項２に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記電流阻止層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ｘ＝０〜０．７）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ）で構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
5. 請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記クラッド層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（ｘ＝０．４〜０．６）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓ（ｘ＜ｙ）で構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
6. 請求項２に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記電流阻止層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜１）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜ｙ）で構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
7. 請求項２に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記電流阻止層をＧａＡｓで構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｙ＜１）で構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
8. 請求項３に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記クラッド層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＝０．５〜０．８）で構成し、且つ、上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｙＧａ_１−ｙ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ（ｘ＜ｙ）で構成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
9. 請求項４または５に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
   上記キャップエッチングストップ層をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ系材料で構成し、
   上記上キャップ層及び下キャップ層をＧａＡｓで構成し、
   上記第１のエッチャントとしてアンモニア系エッチャントを使用し、
   上記第２のエッチャントとしてフッ化水素酸を使用することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
10. 請求項６乃至８のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
    上記キャップエッチングストップ層を（Ａｌ_ｘＧａ_１−ｘ）_０．５Ｉｎ_０．５Ｐ系材料で構成し、
    上記上キャップ層及び下キャップ層をＧａＡｓで構成し、
    上記第１のエッチャントとしてアンモニア系エッチャントを使用し、
    上記第２のエッチャントとしてリン酸を使用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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