JP3672106B2 - 端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 - Google Patents
端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3672106B2 JP3672106B2 JP23374294A JP23374294A JP3672106B2 JP 3672106 B2 JP3672106 B2 JP 3672106B2 JP 23374294 A JP23374294 A JP 23374294A JP 23374294 A JP23374294 A JP 23374294A JP 3672106 B2 JP3672106 B2 JP 3672106B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- window
- semiconductor laser
- laser device
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば光記録システム等の光源に利用される半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録システムの記録密度の高密度化のために高出力の半導体レーザ素子の出現が望まれている。半導体レーザ素子の高出力化の為には、光共振器端面での光パワー密度の低減化や光共振器端面窓構造化などが検討されている。そのなかでも半導体レーザ素子の劈開面上に有機金属気相成長法などによって光共振器端面窓部が形成された端面成長窓型半導体レーザ素子は、不純物の拡散等によって作製した窓構造などと比べて非常に高品質の窓構造であるために耐限界光密度が高い。このため、光共振器端面窓構造化は、半導体レーザ素子の高出力化に非常に有効な手段である。
【０００３】
以下、端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法について簡単に説明する。
【０００４】
先ず、図２７に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板６１上にｎ型ＧａＩｎＰバッファ層６２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６３、ＧａＩｎＰ活性層６４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層６５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層６７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９を、分子線結晶成長法（以後ＭＢＥ法）で成長させる。
【０００５】
次に、図２８に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９の上にＡｌ2Ｏ3膜７０を作製した後、フォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク７１を作製する。
【０００６】
次に、図２９に示すように、上記マスク７１を用いてｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層６７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９をエッチングし、ストライプ状リッジを作製する。
【０００７】
次に、マスク７１を有機洗浄によって取り除き、図３０に示すように、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層７２をＭＢＥ法で成長する。
【０００８】
次に、図３１に示すように、Ａｌ2Ｏ3膜７０及びＡｌ2Ｏ3膜７０上に成長したｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層７２をエッチングによって取り除く。なお、上述した図２７〜図３１は１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により前記レーザ素子が縦横に設けられた、図３２に示すようなレーザウエハ７３が作製される。
【０００９】
次に、作製したレーザウエハ７３を、図３２に示すようにストライプ方向と垂直な方向に劈開して、バー７４を得る。この劈開面がレーザ共振器の光出射端面となる。
【００１０】
次に、図３３に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー７４の劈開面上に、有機金属気相成長法（以後ＭＯＣＶＤ法）によってＡｌＧａＩｎＰ端面窓層７５を形成する。
【００１１】
次に、バー７４の対向する２広表面に電極７６、７７を作製し、バー７４をチップ分割する。これにより、図３４に示す端面成長窓型半導体レーザ素子７８が製造される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようにして製造された従来の端面成長窓型半導体レーザ素子において、窓層成長中に成長室内の水素イオン等の不純物によって半導体層にパッシベーション効果によるドーパントの不活性化や、非発光中心の増加による半導体層の結晶性の低下が見られた。また、活性層および窓層の間並びにクラッド層および窓層の間の界面準位が増加する現象が確認された。このようなドーパントの不活性化や半導体層の結晶性の低下、さらに界面準位の増加によって、素子特性として、例えば最大光出力が十分なレベルとならず、電流−光変換微分効率が低くなったり、寿命が短くなるなどの欠点があった。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、最大光出力を十分なレベルにでき、電流−光変換微分効率を高くでき、しかも寿命を長くできる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法は、それぞれがＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層からなるダブルヘテロ構造を具備し、該活性層よりも禁制帯幅が大きい化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる窓層を前記ダブルヘテロ構造の光出射端面に有する端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法であって、前記窓層を、前記ＡｌＧａＩｎＰ系材料の半導体層によってダブルヘテロ構造が形成された後に、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法または液相成長法によって前記光出射端面に成長し、さらにその後に、水素雰囲気中もしくは水素を含んだ雰囲気中、または窒素雰囲気中もしくは窒素を含んだ雰囲気中、または真空中、または０族元素を含んだ雰囲気中で、５００〜９００℃の範囲で熱処理を行って、前記窓層の成長中に前記ダブルヘテロ構造の前記ＡｌＧａＩｎＰ系材料の半導体層に取り込まれた水素を含む不純物を析出させ、その後に、電極を蒸着によって形成することを特徴とする。
【００２１】
【作用】
本発明にあっては、窓層を成長した後に熱処理を行う。これにより、窓層成長中に半導体層に取り込まれた水素等の不純物が半導体層外へ析出し、その結果、ドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上が図れる。また、窓層成長前の成長中に、窓層以外の半導体層に取り込まれた水素等の不純物に起因する、パッシベーション効果によるドーパントの不活性化や、非発光中心の増加による半導体層の結晶性の低下、加えて界面準位の増加が、窓層成長後の熱処理により改善される。すなわち、ドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上及び界面準位の減少を図ることができた。
【００２２】
また、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層は、特にパッシベーション効果によるドーパントの不活性化が起こりやすいので、活性層およびクラッド層の少なくとも一方、または活性層にＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた場合は、特に本発明の効果が大きくなる。また、窓層にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を用いた場合は、活性層及びクラッド層の各々と窓層との界面での非発光中心が多く生成されるため、特に本発明の効果が大きくなる。
【００２３】
また、窓層にＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を用いた場合は、窓層自身に酸素等の不純物が取り込まれ、結晶性が窓効果を得るのに十分でなくなるため、特に本発明の効果が大きくなる。
【００２４】
また、熱処理は５００℃〜９００℃で行うと、上記の効果が良好に得られる。なお、９００℃を越えると、端面成長窓型半導体レーザ素子を構成しているＧａＡｌＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ系などの半導体層が再蒸発してしまうため好ましくない。一方、５００℃未満では上記効果が得にくくなる。但し、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系半導体層を窓層に用いる場合は、３００〜５００℃で非発光中心の減少による結晶性の向上が図れる。なお、５００℃を越えると、窓層のＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系半導体層は再蒸発を起こし、窓層を形成できなくなるので好ましくない。一方、３００℃未満では結晶性が向上しにくくなる。
【００２５】
また、水素雰囲気中、または水素を含んだ雰囲気中、もしくは窒素雰囲気中、または窒素を含んだ雰囲気中、もしくは真空中、もしくは０族元素雰囲気中、または０族元素を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことによって、半導体層に取り込まれた酸素などの不純物が半導体層外へ析出しやすくなる。これらの効果によって半導体レーザの最大光出力、電流−光変換微分効率、寿命などが向上する。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１乃至図９は、本実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。まず、図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＧａＩｎＰ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９を、例えばＭＢＥ法で成長する。
【００２８】
次に、図２に示すように、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９の上に、例えば電子ビーム蒸着機によってＡｌ2Ｏ3膜１０を作製し、その後、例えばフォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク１１を作製する。
【００２９】
次に、図３に示すように、上記マスク１１を用いて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９をエッチングし、ストライプ状リッジを作製する。
【００３０】
次に、上記マスク１１を有機洗浄によって取り除き、図４に示すように、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６およびＡｌ2Ｏ3膜１０の上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２を、例えばＭＢＥ法で成長する。
【００３１】
次に、図５に示すように、そのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２およびその下のＡｌ2Ｏ3膜１０をエッチングによって取り除く。なお、上述した図１〜図５は、１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により上記レーザ素子部分が縦横に設けられた、図６に示すようなレーザウエハ１３が得られる。
【００３２】
次に、図６に示すごとく、上述したレーザウエハ１３を、ストライプ方向と垂直な方向に劈開してバー１４を得る。
【００３３】
次に、図７に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー１４の劈開面上に、例えばＭＯＣＶＤ法によってＡｌＧａＩｎＰ端面窓層１５を形成する。
【００３４】
次に、図示しない熱処理炉内に導入し、７００℃の窒素雰囲気中で３時間熱処理を行う。
【００３５】
次に、図８に示すように、バー１４の上下面に電極１６、１７を、たとえば抵抗加熱蒸着機によって作製する。
【００３６】
次に、バー１４をチップ分割して、図９に示すような端面成長窓型半導体レーザ素子１８を作製した。
【００３７】
図１０は、以上のようにして製造された本実施例の端面成長窓型半導体レーザ素子における高出力動作時（４０〜６０ｍＷ時）の微分効率（白丸）を、熱処理を行わないで製造した端面成長窓型半導体レーザ素子における同様の微分効率（黒丸）と併せて示す図である。この図より理解されるように、熱処理を行うことによって微分効率が格段に向上し、素子特性の向上が図ることができた。また、最大光出力も熱処理を行わない素子と比較して約１．５倍に向上した。
【００３８】
本実施例では熱処理を７００℃の窒素雰囲気中で３時間で行ったが、水素雰囲気中又は０族元素であるＡｒ雰囲気中又は真空中で行っても、それぞれ最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．２倍、約１．５倍、約１．２倍に向上した。さらに、熱処理温度を５００℃又は６００℃又は８００℃又は９００℃で行った。その結果、それぞれ最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．２倍、約１．８倍、約１．４倍、約１．２倍に向上した。
【００３９】
また、本実施例では端面成長窓層としてＡｌＧａＩｎＰ端面窓層を用いたが、ＡｌＧａＩｎＮ端面窓層を用いて熱処理を行っても、熱処理を施さないものと比較して最大光出力が１．２倍に向上した。
【００４０】
（実施例２）
図１１乃至図１９は、本実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。先ず、図１１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３、ＧａＩｎＰ活性層２４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層２５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層２７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９を、例えばＭＯＣＶＤ法で成長させる。
【００４１】
次に、図１２に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９の上に、たとえばスパッタ蒸着機を用いてＳｉＯ2膜３０を作製し、その後、たとえばフォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク３１を作製する。
【００４２】
次に、図１３に示すように、上記マスク３１を用いて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層２７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９をエッチングし、ストライプ状リッジを作製する。
【００４３】
次に、上記マスク３１を有機洗浄によって取り除き、図１４に示すように、ＧａＩｎＰエッチングストップ層２６およびＳｉＯ2膜３０の上に、例えばＭＯＣＶＤ法でｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層３２を成長する。
【００４４】
次に、図１５に示すように、そのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層３２とその下のＳｉＯ2膜３０をエッチングによって取り除く。なお、上述した図１１〜図１５は、１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により上記レーザ素子部分が縦横に設けられた、図１６に示すようなレーザウエハ３３が得られる。
【００４５】
次に、図１６に示すように、以上の工程により作製したレーザウエハ３３をストライプ方向と垂直な方向に劈開してバー３４を得る。
【００４６】
次に、図１７に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー３４の劈開面上にＺｎＳＳｅ端面窓層３５を、たとえばＭＢＥ法によって形成する。
【００４７】
次に、熱処理炉内に導入し、水素、窒素の混合雰囲気中で４００℃、１時間の熱処理を行う。
【００４８】
次に、図１８に示すように、バー３４の上下面に電極３６、３７を作製し、そのバー３４をチップ分割し、図１９に示すような端面成長窓型半導体レーザ素子３８を製造した。
【００４９】
本実施例によって製造した素子は、５０℃で５０ｍＷ通電した場合の平均寿命が、窓層成長後に熱処理を行わないものに比べて約２倍程度向上した。
【００５０】
本実施例では熱処理を水素、窒素の混合雰囲気中で４００℃、約１時間で行ったが、水素と０族元素であるＮｅとの混合雰囲気中で行っても、得られた素子は、５０℃で５０ｍＷ通電した場合の平均寿命が、熱処理を行わない素子と比較して約１．２倍、約１．６倍に向上した。
【００５１】
さらに熱処理温度を３００℃又は５００℃又は６００℃で行った。その結果、それぞれの素子は、最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．３倍、約１．４倍、約０．５倍となった。６００℃で約０．５倍となるのは、ＺｎＳＳｅ層よりＳ，Ｓｅが再蒸発し、窓層を形成できなくなってしまうためであり、６００℃で熱処理を行うことは好ましくない。
【００５２】
また、本実施例では端面窓層にＺｎＳＳｅ端面窓層を用いたが、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ層を用いてもよい。例えば、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ層を端面窓層に用いて熱処理を行った場合、最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．６倍に向上した。
【００５３】
また、本実施例では半導体結晶成長にＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法を用いたが、当然目的とする半導体層が作製できればいかなる成長法（液相成長法など）でもよい。
【００５４】
さらに、本実施例で用いたＳｉＯ2膜については、Ａｌ2Ｏ3膜、ＳｉＮｘ膜などの誘電体膜でもよく、作製法もＣＶＤ法などを用いても差し支えないことは言うまでもない。
【００５５】
（実施例３）
図２０乃至図２６は、本実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。先ず、図２０に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板４１上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層４２を、例えば液相成長法（以下ＬＰＥ法）で成長する。
【００５６】
次に、図２１に示すように、例えばフォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク４３を作製する。続いて、このマスク４３を用いてストライプ状のＶ溝を、例えば硫酸系のエッチング液を用いてｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層４２を貫通し、ｐ型ＧａＡｓ基板４１の途中まで達するように形成する。
【００５７】
次に、上記マスク４３を取り除き、その上に、図２２に示すように、たとえばＬＰＥ法を用いてｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、ｐ型ＧａＡｓ活性層４５、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４６およびｎ形ＧａＡｓコンタクト層４７を成長する。なお、上述した図２０〜図２２は、１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により上記レーザ素子部分が縦横に設けられた、図２３に示すようなレーザウエハ４８が得られる。
【００５８】
次に、図２３に示すように、作製したレーザウエハ４８をストライプ方向と垂直な方向に劈開してバー４９を得る。
【００５９】
次に、図２４に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー４９の劈開面上に、たとえばＭＯＣＶＤ法によってＡｌＧａＩｎＰ端面窓層５０を形成する。
【００６０】
次に、図示しない熱処理炉内に導入し、６００℃の窒素雰囲気中で１時間熱処理を行う。
【００６１】
次に、図２５に示すように、バー４９の上下面に電極５１、５２を作製し、バー４９をチップ分割して図２６に示すような端面成長窓型半導体レーザ素子５３を作製した。
【００６２】
本実施例によって作製した素子の最大光出力を測定したところ、窓層成長後に熱処理を行わないものと比較して約１．５倍の改善効果が得られた。
【００６３】
【発明の効果】
端面成長窓型半導体レーザ素子において、窓層を成長した後、熱処理を行うことによって窓層成長中に半導体層に取り込まれた水素等の不純物が半導体層外へ析出してドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上が図れる。また、窓層成長前の成長中に起こった窓層以外の半導体層での水素イオン等の不純物による、パッシベーション効果によるドーパントの不活性化や、非発光中心の増加による半導体層の結晶性の低下も窓層成長後に熱処理を行うことによって併せてドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上及び界面準位の減少が図ることができる。その結果、半導体レーザの最大光出力や電流−光変換微分効率を向上でき、長寿命化などが可能となった。
【００６４】
また、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層は、特にパッシベーション効果によるドーパントの不活性化が起こりやすいので、活性層又はクラッド層の少なくとも一方又は活性層にＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた場合は、窓層成長後に熱処理をすることによって、ドーパントの再活性化によってレーザ素子の高温での駆動電流が低減でき、寿命が向上した。
【００６５】
また、窓層にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を用いた場合は、窓層と活性層及びクラッド層の各々との界面での非発光中心が多く生成されるために、窓層を成長した後に熱処理を行うことによって、非発光中心の減少が図れ、最大光出力が向上した。
【００６６】
また、窓層にＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を用いた場合は、窓層自身に酸素等の不純物が取り込まれ、結晶性が窓効果を得るのに十分でなくなるが、窓層を成長した後に熱処理を行うことによって、窓層の結晶性が向上し、最大光出力が向上した。
【００６７】
また、熱処理は５００℃〜９００℃で行うと、上記の効果が良好に得られた。但し、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系半導体層を窓層に用いる場合は、３００℃〜５００℃で非発光中心の減少による結晶性の向上が図れ、最大光出力が向上した。
【００６８】
また、水素雰囲気中、または水素を含んだ雰囲気中、もしくは窒素雰囲気中、または窒素を含んだ雰囲気中、もしくは真空中、もしくは０族元素雰囲気中、または０族元素を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことによって、半導体層に取り込まれた酸素などの不純物が半導体層外へ析出しやすくなる。これらの効果によって、半導体レーザの最大光出力や電流−光変換微分効率の向上、長寿命化などが更に可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図４】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図５】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図６】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図７】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図８】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図９】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１０】図１０は本発明の実施例１の効果を説明する熱処理有り、熱処理無しの素子の光出力４０〜６０ｍＷ間の微分効率を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１２】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１３】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１４】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１５】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１６】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１７】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１８】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１９】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２０】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２１】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２２】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２３】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２４】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２５】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２６】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２７】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２８】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２９】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３０】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３１】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３２】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図３３】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図３４】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４ ＧａＩｎＰ活性層
５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
６ ＧａＩｎＰエッチングストップ層
７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層
８ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０ Ａｌ2Ｏ3膜
１１ マスク
１２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
１３ レーザウエハ
１４ バー
１５ ＡｌＧａＩｎＰ端面窓層
１６、１７ 電極
１８ 端面成長窓型半導体レーザ素子
２１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２２ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
２３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２４ ＧａＩｎＰ活性層
２５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
２６ ＧａＩｎＰエッチングストップ層
２７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層
２８ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
２９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
３０ ＳｉＯ2膜
３１ マスク
３２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
３３ レーザウエハ
３４ バー
３５ ＺｎＳＳｅ端面窓層
３６、３７ 電極
３８ 端面成長窓型半導体レーザ素子
４１ ｐ型ＧａＡｓ基板
４２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
４３ マスク
４４ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
４５ ｐ型ＧａＡｓ活性層
４６ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
４７ ｎ形ＧａＡｓコンタクト層
４８ レーザウエハ
４９ バー
５０ ＡｌＧａＩｎＰ端面窓層
５１、５２ 電極
５３ 端面成長窓型半導体レーザ素子
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば光記録システム等の光源に利用される半導体レーザ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光記録システムの記録密度の高密度化のために高出力の半導体レーザ素子の出現が望まれている。半導体レーザ素子の高出力化の為には、光共振器端面での光パワー密度の低減化や光共振器端面窓構造化などが検討されている。そのなかでも半導体レーザ素子の劈開面上に有機金属気相成長法などによって光共振器端面窓部が形成された端面成長窓型半導体レーザ素子は、不純物の拡散等によって作製した窓構造などと比べて非常に高品質の窓構造であるために耐限界光密度が高い。このため、光共振器端面窓構造化は、半導体レーザ素子の高出力化に非常に有効な手段である。
【０００３】
以下、端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法について簡単に説明する。
【０００４】
先ず、図２７に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板６１上にｎ型ＧａＩｎＰバッファ層６２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６３、ＧａＩｎＰ活性層６４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層６５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層６７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９を、分子線結晶成長法（以後ＭＢＥ法）で成長させる。
【０００５】
次に、図２８に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９の上にＡｌ2Ｏ3膜７０を作製した後、フォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク７１を作製する。
【０００６】
次に、図２９に示すように、上記マスク７１を用いてｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層６７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層６９をエッチングし、ストライプ状リッジを作製する。
【０００７】
次に、マスク７１を有機洗浄によって取り除き、図３０に示すように、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層７２をＭＢＥ法で成長する。
【０００８】
次に、図３１に示すように、Ａｌ2Ｏ3膜７０及びＡｌ2Ｏ3膜７０上に成長したｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層７２をエッチングによって取り除く。なお、上述した図２７〜図３１は１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により前記レーザ素子が縦横に設けられた、図３２に示すようなレーザウエハ７３が作製される。
【０００９】
次に、作製したレーザウエハ７３を、図３２に示すようにストライプ方向と垂直な方向に劈開して、バー７４を得る。この劈開面がレーザ共振器の光出射端面となる。
【００１０】
次に、図３３に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー７４の劈開面上に、有機金属気相成長法（以後ＭＯＣＶＤ法）によってＡｌＧａＩｎＰ端面窓層７５を形成する。
【００１１】
次に、バー７４の対向する２広表面に電極７６、７７を作製し、バー７４をチップ分割する。これにより、図３４に示す端面成長窓型半導体レーザ素子７８が製造される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようにして製造された従来の端面成長窓型半導体レーザ素子において、窓層成長中に成長室内の水素イオン等の不純物によって半導体層にパッシベーション効果によるドーパントの不活性化や、非発光中心の増加による半導体層の結晶性の低下が見られた。また、活性層および窓層の間並びにクラッド層および窓層の間の界面準位が増加する現象が確認された。このようなドーパントの不活性化や半導体層の結晶性の低下、さらに界面準位の増加によって、素子特性として、例えば最大光出力が十分なレベルとならず、電流−光変換微分効率が低くなったり、寿命が短くなるなどの欠点があった。
【００１３】
本発明は、このような従来技術の課題を解決すべくなされたものであり、最大光出力を十分なレベルにでき、電流−光変換微分効率を高くでき、しかも寿命を長くできる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法は、それぞれがＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層からなるダブルヘテロ構造を具備し、該活性層よりも禁制帯幅が大きい化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる窓層を前記ダブルヘテロ構造の光出射端面に有する端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法であって、前記窓層を、前記ＡｌＧａＩｎＰ系材料の半導体層によってダブルヘテロ構造が形成された後に、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法または液相成長法によって前記光出射端面に成長し、さらにその後に、水素雰囲気中もしくは水素を含んだ雰囲気中、または窒素雰囲気中もしくは窒素を含んだ雰囲気中、または真空中、または０族元素を含んだ雰囲気中で、５００〜９００℃の範囲で熱処理を行って、前記窓層の成長中に前記ダブルヘテロ構造の前記ＡｌＧａＩｎＰ系材料の半導体層に取り込まれた水素を含む不純物を析出させ、その後に、電極を蒸着によって形成することを特徴とする。
【００２１】
【作用】
本発明にあっては、窓層を成長した後に熱処理を行う。これにより、窓層成長中に半導体層に取り込まれた水素等の不純物が半導体層外へ析出し、その結果、ドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上が図れる。また、窓層成長前の成長中に、窓層以外の半導体層に取り込まれた水素等の不純物に起因する、パッシベーション効果によるドーパントの不活性化や、非発光中心の増加による半導体層の結晶性の低下、加えて界面準位の増加が、窓層成長後の熱処理により改善される。すなわち、ドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上及び界面準位の減少を図ることができた。
【００２２】
また、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層は、特にパッシベーション効果によるドーパントの不活性化が起こりやすいので、活性層およびクラッド層の少なくとも一方、または活性層にＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた場合は、特に本発明の効果が大きくなる。また、窓層にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を用いた場合は、活性層及びクラッド層の各々と窓層との界面での非発光中心が多く生成されるため、特に本発明の効果が大きくなる。
【００２３】
また、窓層にＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系、ＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を用いた場合は、窓層自身に酸素等の不純物が取り込まれ、結晶性が窓効果を得るのに十分でなくなるため、特に本発明の効果が大きくなる。
【００２４】
また、熱処理は５００℃〜９００℃で行うと、上記の効果が良好に得られる。なお、９００℃を越えると、端面成長窓型半導体レーザ素子を構成しているＧａＡｌＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系、ＩｎＰ系などの半導体層が再蒸発してしまうため好ましくない。一方、５００℃未満では上記効果が得にくくなる。但し、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系半導体層を窓層に用いる場合は、３００〜５００℃で非発光中心の減少による結晶性の向上が図れる。なお、５００℃を越えると、窓層のＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系半導体層は再蒸発を起こし、窓層を形成できなくなるので好ましくない。一方、３００℃未満では結晶性が向上しにくくなる。
【００２５】
また、水素雰囲気中、または水素を含んだ雰囲気中、もしくは窒素雰囲気中、または窒素を含んだ雰囲気中、もしくは真空中、もしくは０族元素雰囲気中、または０族元素を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことによって、半導体層に取り込まれた酸素などの不純物が半導体層外へ析出しやすくなる。これらの効果によって半導体レーザの最大光出力、電流−光変換微分効率、寿命などが向上する。
【００２６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【００２７】
（実施例１）
図１乃至図９は、本実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。まず、図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３、ＧａＩｎＰ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９を、例えばＭＢＥ法で成長する。
【００２８】
次に、図２に示すように、上記ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９の上に、例えば電子ビーム蒸着機によってＡｌ2Ｏ3膜１０を作製し、その後、例えばフォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク１１を作製する。
【００２９】
次に、図３に示すように、上記マスク１１を用いて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層９をエッチングし、ストライプ状リッジを作製する。
【００３０】
次に、上記マスク１１を有機洗浄によって取り除き、図４に示すように、ＧａＩｎＰエッチングストップ層６およびＡｌ2Ｏ3膜１０の上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２を、例えばＭＢＥ法で成長する。
【００３１】
次に、図５に示すように、そのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１２およびその下のＡｌ2Ｏ3膜１０をエッチングによって取り除く。なお、上述した図１〜図５は、１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により上記レーザ素子部分が縦横に設けられた、図６に示すようなレーザウエハ１３が得られる。
【００３２】
次に、図６に示すごとく、上述したレーザウエハ１３を、ストライプ方向と垂直な方向に劈開してバー１４を得る。
【００３３】
次に、図７に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー１４の劈開面上に、例えばＭＯＣＶＤ法によってＡｌＧａＩｎＰ端面窓層１５を形成する。
【００３４】
次に、図示しない熱処理炉内に導入し、７００℃の窒素雰囲気中で３時間熱処理を行う。
【００３５】
次に、図８に示すように、バー１４の上下面に電極１６、１７を、たとえば抵抗加熱蒸着機によって作製する。
【００３６】
次に、バー１４をチップ分割して、図９に示すような端面成長窓型半導体レーザ素子１８を作製した。
【００３７】
図１０は、以上のようにして製造された本実施例の端面成長窓型半導体レーザ素子における高出力動作時（４０〜６０ｍＷ時）の微分効率（白丸）を、熱処理を行わないで製造した端面成長窓型半導体レーザ素子における同様の微分効率（黒丸）と併せて示す図である。この図より理解されるように、熱処理を行うことによって微分効率が格段に向上し、素子特性の向上が図ることができた。また、最大光出力も熱処理を行わない素子と比較して約１．５倍に向上した。
【００３８】
本実施例では熱処理を７００℃の窒素雰囲気中で３時間で行ったが、水素雰囲気中又は０族元素であるＡｒ雰囲気中又は真空中で行っても、それぞれ最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．２倍、約１．５倍、約１．２倍に向上した。さらに、熱処理温度を５００℃又は６００℃又は８００℃又は９００℃で行った。その結果、それぞれ最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．２倍、約１．８倍、約１．４倍、約１．２倍に向上した。
【００３９】
また、本実施例では端面成長窓層としてＡｌＧａＩｎＰ端面窓層を用いたが、ＡｌＧａＩｎＮ端面窓層を用いて熱処理を行っても、熱処理を施さないものと比較して最大光出力が１．２倍に向上した。
【００４０】
（実施例２）
図１１乃至図１９は、本実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。先ず、図１１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層２２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３、ＧａＩｎＰ活性層２４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層２５、ＧａＩｎＰエッチングストップ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層２７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９を、例えばＭＯＣＶＤ法で成長させる。
【００４１】
次に、図１２に示すように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９の上に、たとえばスパッタ蒸着機を用いてＳｉＯ2膜３０を作製し、その後、たとえばフォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク３１を作製する。
【００４２】
次に、図１３に示すように、上記マスク３１を用いて、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層２７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層２８およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層２９をエッチングし、ストライプ状リッジを作製する。
【００４３】
次に、上記マスク３１を有機洗浄によって取り除き、図１４に示すように、ＧａＩｎＰエッチングストップ層２６およびＳｉＯ2膜３０の上に、例えばＭＯＣＶＤ法でｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層３２を成長する。
【００４４】
次に、図１５に示すように、そのｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層３２とその下のＳｉＯ2膜３０をエッチングによって取り除く。なお、上述した図１１〜図１５は、１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により上記レーザ素子部分が縦横に設けられた、図１６に示すようなレーザウエハ３３が得られる。
【００４５】
次に、図１６に示すように、以上の工程により作製したレーザウエハ３３をストライプ方向と垂直な方向に劈開してバー３４を得る。
【００４６】
次に、図１７に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー３４の劈開面上にＺｎＳＳｅ端面窓層３５を、たとえばＭＢＥ法によって形成する。
【００４７】
次に、熱処理炉内に導入し、水素、窒素の混合雰囲気中で４００℃、１時間の熱処理を行う。
【００４８】
次に、図１８に示すように、バー３４の上下面に電極３６、３７を作製し、そのバー３４をチップ分割し、図１９に示すような端面成長窓型半導体レーザ素子３８を製造した。
【００４９】
本実施例によって製造した素子は、５０℃で５０ｍＷ通電した場合の平均寿命が、窓層成長後に熱処理を行わないものに比べて約２倍程度向上した。
【００５０】
本実施例では熱処理を水素、窒素の混合雰囲気中で４００℃、約１時間で行ったが、水素と０族元素であるＮｅとの混合雰囲気中で行っても、得られた素子は、５０℃で５０ｍＷ通電した場合の平均寿命が、熱処理を行わない素子と比較して約１．２倍、約１．６倍に向上した。
【００５１】
さらに熱処理温度を３００℃又は５００℃又は６００℃で行った。その結果、それぞれの素子は、最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．３倍、約１．４倍、約０．５倍となった。６００℃で約０．５倍となるのは、ＺｎＳＳｅ層よりＳ，Ｓｅが再蒸発し、窓層を形成できなくなってしまうためであり、６００℃で熱処理を行うことは好ましくない。
【００５２】
また、本実施例では端面窓層にＺｎＳＳｅ端面窓層を用いたが、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ層を用いてもよい。例えば、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ層を端面窓層に用いて熱処理を行った場合、最大光出力が熱処理を行わない素子と比較して約１．６倍に向上した。
【００５３】
また、本実施例では半導体結晶成長にＭＢＥ法やＭＯＣＶＤ法を用いたが、当然目的とする半導体層が作製できればいかなる成長法（液相成長法など）でもよい。
【００５４】
さらに、本実施例で用いたＳｉＯ2膜については、Ａｌ2Ｏ3膜、ＳｉＮｘ膜などの誘電体膜でもよく、作製法もＣＶＤ法などを用いても差し支えないことは言うまでもない。
【００５５】
（実施例３）
図２０乃至図２６は、本実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図である。先ず、図２０に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板４１上にｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層４２を、例えば液相成長法（以下ＬＰＥ法）で成長する。
【００５６】
次に、図２１に示すように、例えばフォトリソグラフィ法等によりストライプ状のマスク４３を作製する。続いて、このマスク４３を用いてストライプ状のＶ溝を、例えば硫酸系のエッチング液を用いてｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層４２を貫通し、ｐ型ＧａＡｓ基板４１の途中まで達するように形成する。
【００５７】
次に、上記マスク４３を取り除き、その上に、図２２に示すように、たとえばＬＰＥ法を用いてｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４４、ｐ型ＧａＡｓ活性層４５、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層４６およびｎ形ＧａＡｓコンタクト層４７を成長する。なお、上述した図２０〜図２２は、１個分のレーザ素子部分を示しているが、実際には以上の工程により上記レーザ素子部分が縦横に設けられた、図２３に示すようなレーザウエハ４８が得られる。
【００５８】
次に、図２３に示すように、作製したレーザウエハ４８をストライプ方向と垂直な方向に劈開してバー４９を得る。
【００５９】
次に、図２４に示すように、レーザ共振器の光出射端面であるバー４９の劈開面上に、たとえばＭＯＣＶＤ法によってＡｌＧａＩｎＰ端面窓層５０を形成する。
【００６０】
次に、図示しない熱処理炉内に導入し、６００℃の窒素雰囲気中で１時間熱処理を行う。
【００６１】
次に、図２５に示すように、バー４９の上下面に電極５１、５２を作製し、バー４９をチップ分割して図２６に示すような端面成長窓型半導体レーザ素子５３を作製した。
【００６２】
本実施例によって作製した素子の最大光出力を測定したところ、窓層成長後に熱処理を行わないものと比較して約１．５倍の改善効果が得られた。
【００６３】
【発明の効果】
端面成長窓型半導体レーザ素子において、窓層を成長した後、熱処理を行うことによって窓層成長中に半導体層に取り込まれた水素等の不純物が半導体層外へ析出してドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上が図れる。また、窓層成長前の成長中に起こった窓層以外の半導体層での水素イオン等の不純物による、パッシベーション効果によるドーパントの不活性化や、非発光中心の増加による半導体層の結晶性の低下も窓層成長後に熱処理を行うことによって併せてドーパントの再活性化や、非発光中心の減少による結晶性の向上及び界面準位の減少が図ることができる。その結果、半導体レーザの最大光出力や電流−光変換微分効率を向上でき、長寿命化などが可能となった。
【００６４】
また、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層は、特にパッシベーション効果によるドーパントの不活性化が起こりやすいので、活性層又はクラッド層の少なくとも一方又は活性層にＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いた場合は、窓層成長後に熱処理をすることによって、ドーパントの再活性化によってレーザ素子の高温での駆動電流が低減でき、寿命が向上した。
【００６５】
また、窓層にＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を用いた場合は、窓層と活性層及びクラッド層の各々との界面での非発光中心が多く生成されるために、窓層を成長した後に熱処理を行うことによって、非発光中心の減少が図れ、最大光出力が向上した。
【００６６】
また、窓層にＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系またはＡｌＧａＩｎＮ系半導体層を用いた場合は、窓層自身に酸素等の不純物が取り込まれ、結晶性が窓効果を得るのに十分でなくなるが、窓層を成長した後に熱処理を行うことによって、窓層の結晶性が向上し、最大光出力が向上した。
【００６７】
また、熱処理は５００℃〜９００℃で行うと、上記の効果が良好に得られた。但し、ＺｎＣｄＭｇＳＳｅ系半導体層を窓層に用いる場合は、３００℃〜５００℃で非発光中心の減少による結晶性の向上が図れ、最大光出力が向上した。
【００６８】
また、水素雰囲気中、または水素を含んだ雰囲気中、もしくは窒素雰囲気中、または窒素を含んだ雰囲気中、もしくは真空中、もしくは０族元素雰囲気中、または０族元素を含んだ雰囲気中で熱処理を行うことによって、半導体層に取り込まれた酸素などの不純物が半導体層外へ析出しやすくなる。これらの効果によって、半導体レーザの最大光出力や電流−光変換微分効率の向上、長寿命化などが更に可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図４】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図５】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図６】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図７】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図８】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図９】 本発明の実施例１にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１０】図１０は本発明の実施例１の効果を説明する熱処理有り、熱処理無しの素子の光出力４０〜６０ｍＷ間の微分効率を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１２】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１３】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１４】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１５】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図１６】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１７】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１８】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図１９】本発明の実施例２にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２０】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２１】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２２】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２３】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２４】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２５】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２６】本発明の実施例３にかかる端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図２７】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２８】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図２９】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３０】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３１】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（断面図）である。
【図３２】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図３３】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【図３４】従来の端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法の工程図（斜視図）である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
４ ＧａＩｎＰ活性層
５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
６ ＧａＩｎＰエッチングストップ層
７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層
８ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０ Ａｌ2Ｏ3膜
１１ マスク
１２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
１３ レーザウエハ
１４ バー
１５ ＡｌＧａＩｎＰ端面窓層
１６、１７ 電極
１８ 端面成長窓型半導体レーザ素子
２１ ｎ型ＧａＡｓ基板
２２ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
２３ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
２４ ＧａＩｎＰ活性層
２５ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層
２６ ＧａＩｎＰエッチングストップ層
２７ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層
２８ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層
２９ ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
３０ ＳｉＯ2膜
３１ マスク
３２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
３３ レーザウエハ
３４ バー
３５ ＺｎＳＳｅ端面窓層
３６、３７ 電極
３８ 端面成長窓型半導体レーザ素子
４１ ｐ型ＧａＡｓ基板
４２ ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
４３ マスク
４４ ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
４５ ｐ型ＧａＡｓ活性層
４６ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
４７ ｎ形ＧａＡｓコンタクト層
４８ レーザウエハ
４９ バー
５０ ＡｌＧａＩｎＰ端面窓層
５１、５２ 電極
５３ 端面成長窓型半導体レーザ素子
Claims (1)
- それぞれがＡｌＧａＩｎＰ系材料からなるｎ型クラッド層、活性層及びｐ型クラッド層からなるダブルヘテロ構造を具備し、該活性層よりも禁制帯幅が大きい化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる窓層を前記ダブルヘテロ構造の光出射端面に有する端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法であって、
前記窓層を、前記ＡｌＧａＩｎＰ系材料の半導体層によってダブルヘテロ構造が形成された後に、ＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法または液相成長法によって前記光出射端面に成長し、さらにその後に、水素雰囲気中もしくは水素を含んだ雰囲気中、または窒素雰囲気中もしくは窒素を含んだ雰囲気中、または真空中、または０族元素を含んだ雰囲気中で、５００〜９００℃の範囲で熱処理を行って、前記窓層の成長中に前記ダブルヘテロ構造の前記ＡｌＧａＩｎＰ系材料の半導体層に取り込まれた水素を含む不純物を析出させ、その後に、電極を蒸着によって形成することを特徴とする端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23374294A JP3672106B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23374294A JP3672106B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897506A JPH0897506A (ja) | 1996-04-12 |
| JP3672106B2 true JP3672106B2 (ja) | 2005-07-13 |
Family
ID=16959872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23374294A Expired - Fee Related JP3672106B2 (ja) | 1994-09-28 | 1994-09-28 | 端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3672106B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007081075A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JP7363917B2 (ja) * | 2019-11-15 | 2023-10-18 | ウシオ電機株式会社 | 半導体レーザ素子および半導体レーザ素子の製造方法 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4751708A (en) * | 1982-03-29 | 1988-06-14 | International Business Machines Corporation | Semiconductor injection lasers |
| JPS6461979A (en) * | 1987-09-02 | 1989-03-08 | Nec Corp | Formation of protective film for semiconductor light-emitting element |
| JPH01115191A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Nec Corp | 半導体レーザ及びその製造方法 |
| JPH01227485A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-11 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザ装置 |
| JP2981315B2 (ja) * | 1990-10-19 | 1999-11-22 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JPH04324689A (ja) * | 1991-04-24 | 1992-11-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH04345079A (ja) * | 1991-05-22 | 1992-12-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置およびその製造方法 |
| JPH05218593A (ja) * | 1992-01-31 | 1993-08-27 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JP2849501B2 (ja) * | 1992-03-04 | 1999-01-20 | シャープ株式会社 | 半導体レーザの製造方法 |
| JPH0685386A (ja) * | 1992-09-01 | 1994-03-25 | Sharp Corp | 半導体レーザ素子 |
| JPH06232496A (ja) * | 1993-02-02 | 1994-08-19 | Hitachi Ltd | 半導体レーザ素子及びその作製法 |
| JP3050715B2 (ja) * | 1993-03-15 | 2000-06-12 | シャープ株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH06268327A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-22 | Hitachi Ltd | 半導体発光素子 |
| JPH07135374A (ja) * | 1993-11-11 | 1995-05-23 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1994
- 1994-09-28 JP JP23374294A patent/JP3672106B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0897506A (ja) | 1996-04-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3911140B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| US7186579B2 (en) | Method for producing a group III nitride compound semiconductor laser | |
| JP2555282B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 | |
| JP3982985B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP3676965B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| JP3672106B2 (ja) | 端面成長窓型半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2822868B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH0815228B2 (ja) | 半導体レ−ザ装置及びその製造方法 | |
| JP3763708B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3878707B2 (ja) | 窒化物系半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP2737477B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3521792B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3719705B2 (ja) | 化合物半導体装置の製造方法 | |
| JP4357022B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2865160B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP2642403B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP3658229B2 (ja) | 半導体レーザ素子及びその製造方法 | |
| KR100363240B1 (ko) | 반도체 레이저 다이오드 및 그 제조방법 | |
| JP2528877B2 (ja) | 半導体レ−ザ | |
| JPH11145553A (ja) | 半導体レーザ素子及びその作製法 | |
| JP2916037B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2780625B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH05129721A (ja) | 半導体レーザー及びその製造方法 | |
| JP3143105B2 (ja) | 半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JP3200507B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040805 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041001 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041027 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041220 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050218 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20050328 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050414 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050414 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |