JP4099317B2

JP4099317B2 - 半導体レーザ素子の製造方法

Info

Publication number: JP4099317B2
Application number: JP2001053320A
Authority: JP
Inventors: 伸洋大久保
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002261387A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク用などに用いられる半導体レーザ素子の製造方法に関するものであり、特に高出力動作の特性に優れた窓構造半導体レーザ素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク装置用光源として、各種の半導体レーザが広汎に利用されている。とりわけ、高出力半導体レーザは、ＤＶＤプレーヤ、ＤＶＤ−ＲＡＭドライブ等のディスクへの書き込み用光源として用いられており、さらなる高出力化が強く求められている。
【０００３】
半導体レーザの高出力化を制限している要因の一つは、レーザ共振器端面近傍の活性層領域での光出力密度の増加に伴い発生する光学損傷（ＣＯＤ；ＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＯｐｔｉｃａｌＤａｍａｇｅ）である。
【０００４】
前記ＣＯＤの発生原因は、レーザ共振器端面近傍の活性層領域がレーザ光に対する吸収領域になっているためである。レーザ共振器端面では、表面準位または界面準位といわれる非発光再結合中心が多く存在する。レーザ共振器端面近傍の活性層に注入されたキャリアはこの非発光再結合によって失われるので、レーザ共振器端面近傍の活性層の注入キャリア密度は中央部に比べて少ない。その結果、中央部の高い注入キャリア密度によって作られるレーザ光の波長に対して、レーザ共振器端面近傍の活性層領域は吸収領域になる。
【０００５】
光出力密度が高くなると吸収領域での局所的発熱が大きくなり、温度が上がってバンドギャップエネルギーが縮小する。その結果、更に吸収係数が大きくなって温度上昇する、という正帰還がかかり、レーザ共振器端面近傍の吸収領域の温度はついに融点にまで達し、ＣＯＤが発生する。
【０００６】
前記ＣＯＤレベルの向上のために、半導体レーザの高出力化の一つの方法として、特開平１１−２８４２８０号公報に記載されている、多重量子井戸構造活性層の無秩序化による窓構造を利用する手法がとられてきた。
【０００７】
この窓構造を有する半導体レーザの従来技術として、特開平１１−２８４２８０号公報に記載されている半導体レーザ素子の構造図を図１０に示す。図１０において、１００1はｎ型ＧａＡｓ基板、１００2はｎ型ＧａＡｓバッファ層、１００３はｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１００４は活性領域、１００５はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１００６はｐ型ＧａＩｎＰ通電容易層、１０１０(斜線部)はＺｎ拡散領域、１０１２はｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、１０１３はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１０１４はｐ側電極、１０１５はｎ側電極である。また、前記活性領域１００４はＡｌＧａＩｎＰ第一光ガイド層１０１６、ＧａＩｎＰウェル層１０１７とＡｌＧａＩｎＰバリア層１０１８とからなるＭＱＷ活性層１０２０、及びＡｌＧａＩｎＰ第二光ガイド層１０１９からなる。次に従来の半導体レーザ素子の製造方法を図１１に示す工程図を参照して説明する。
【０００８】
ｎ型ＧａＡｓ基板１００1上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１００２、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１００３、活性領域１００４、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１００５、ｐ型ＧａＩｎＰ通電容易層１００６、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１００７を順次形成する。次に半導体レーザの共振器端面に平行にストライプ状のＳｉＯ２マスク１００８を形成し、ｐ型ＧａＩｎＰ通電容易層１００６、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１００７をエッチングする。（図１１（ａ））次に、Ｚｎを高濃度に含んだｐ型ＧａＡｓ層１００９を選択成長し、その後アニール処理を加えて、Ｚｎをｐ型ＧａＡｓ層１００９からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１００３の途中まで拡散させ、Ｚｎが拡散された窓領域１０１０をＳｉＯ２マスク１００８の開口部の下に選択的に形成する。（図１１（ｂ））これにより、ＭＱＷ活性層１０２０とＡｌＧａＩｎＰ光ガイド層１０１６，１０１９からなる活性領域１００４は、実効的なバンドギャップが増大して窓領域となる。
【０００９】
次に、ｐ型ＧａＡｓ層１００９をエッチングにより除去し、ＳｉＯ２マスク１００８の開口部にｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１００５のＺｎ拡散領域１０１０を露出させる。（図１１（ｃ））この後、ＳｉＯ２マスク１００８を取り除きｎ型ＧａＡｓキャップ層１００７を露出させた後、ストライプ状のＳｉＯ２マスク１０１１をｎ型ＧａＡｓキャップ層１００７のストライプ状の開口部に対して直行にするように形成し（図１１（ｄ））、ｐ型ＧａＩｎＰ通電容易層１００６、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１００７をエッチングして取り除き（図１１（ｅ））、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１００５をリッジストライプ状に形成する。（図１１（ｆ））次に、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１０１２をリッジの側面に選択成長させ（図１１（ｇ））、その後、ストライプ状のＳｉＯ２マスク１０１１をエッチングにより取り除く。（図１１（ｈ））さらに、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１００７をエッチングにより取り除くことにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１００５のリッジストライプ上には、Ｚｎ拡散領域を開口部とするｐ型ＧａＩｎＰ通電容易層１００６が露出した形となる（図１１（ｉ））。
【００１０】
この後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０１３を形成し、ｐ型電極としてＡｕＺｎ／Ａｕ１０１４を形成し、ｎ型電極としてＡｕＧｅ／Ａｕ１０１５を形成し、その後ウエハをへき開して、図１０の半導体レーザ素子を得る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の窓構造半導体レーザ素子では、レーザ共振器端面近傍に形成された窓領域１０１０において、レーザ発振波長に相当するバンドギャップエネルギーよりも大きくなるように、Ｚｎ原子を高濃度に含んだｐ型ＧａＡｓ層１００９を選択成長し、ＭＱＷ活性層１０２０へのＺｎ原子の拡散を行っている。
【００１２】
しかしながら、上記従来方法では、光出射端面近傍の活性層のバンドギャップエネルギーをレーザ発振波長に相当するバンドギャップエネルギーよりも大きくなるようにするためには、高温でのアニールを長時間行う必要がある。
【００１３】
その結果、窓領域以外の領域においても、ｐ型導電性を有する各層１００５，１００６に存在するＺｎ原子等の不純物が、ＭＱＷ活性層１０２０へ大量に拡散するので、高出力時の駆動電流，駆動電圧の上昇と長期信頼性の低下を招いてしまう。
【００１４】
また、アニール温度を低くすれば、窓領域以外の領域でのＭＱＷ活性層１０２０へのＺｎ原子等の不純物拡散を抑制できるが、窓領域１０１０でのＭＱＷ活性層１０２０へのＺｎ原子の拡散が不十分となり、共振器端面近傍領域において、レーザ光を吸収してしまう。
【００１５】
その結果、光出射端面近傍の活性層領域でＣＯＤが発生しやすくなり、高出力駆動時の最大光出力の低下を引き起こし、十分な長期信頼性が得られない。
【００１６】
本発明は、上記の問題について検討した結果、高出力時の駆動電流，駆動電圧を低減し、且つ、長期信頼性に優れた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。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子は、リッジ状ストライプを有し、一対のクラッド層で挟まれた活性層と、上記リッジ状ストライプの側面に形成された電流ブロック層とを備えた半導体レーザ素子において、少なくとも、そのレーザ共振器端面近傍領域における上記電流ブロック層以外の領域に水素原子が含まれる一方、上記電流ブロック層と、レーザ共振器端面近傍領域以外の領域とには、水素原子が含まれず、且つ、レーザ共振器端面近傍領域の活性層のバンドギャップが、レーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップよりも大きくてなることにより、上記の目的を達成する。
【００１８】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子は、レーザ共振器端面領域における上記電流ブロック層以外の領域に含まれる水素原子濃度が、レーザ共振器内部領域よりも高濃度であることにより、上記の目的を達成する。
【００１９】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子は、第一導電型の基板上に、第一導電型のクラッド層、バリア層及びウエル層とが交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層、上記リッジ状ストライプを有する第二の第二導電型クラッド層を備えた、半導体レーザ素子であって、少なくとも、レーザ共振器端面近傍領域の第二の第二導電型クラッド層に水素原子が含まれてなることによって、上記の目的を達成する。
【００２０】
このとき、レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度は、１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ³以上であることが好ましい。
【００２１】
また、本発明においては、少なくとも、リッジ状ストライプを有する第二の第二導電型クラッド層のレーザ共振器端面近傍領域に、水素原子を含ませることに特徴があり、該領域以外に、第一の第二導電型クラッド層のレーザ共振器端面近傍領域、及び／又は前記リッジ状ストライプの側面に配置される電流ブロック層内に水素原子を含ませてもよい。
【００２２】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子は、前記基板がＧａＡｓであり、前記第一導電型のクラッド層、活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ材料からなることによって、上記の目的を達成する。
【００２３】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子は、前記第一、及び第二の第二導電型クラッド層には、ＩＩ族原子が含まれてなることによって、上記の目的を達成する。
【００２４】
ここで、ＩＩ族原子として、Ｚｎ、Ｂｅを用いることが可能であるが、上記材料系においては、Ｂｅ原子の方が好ましい。
【００２５】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子は、前記第一導電型の、基板、及びクラッド層には、Ｓｉ原子が含まれてなることによって、上記の目的を達成する。
【００２６】
本発明による半導体レーザ素子の製造方法は、第一導電型のクラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層を含む各層を、第一導電型の半導体ウエハ上にエピタキシャル成長させる工程と、レーザ共振器内部領域の前記エピタキシャル成長されたウエハ表面上にマスクを形成する工程と、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程と、該ウエハをアニールする工程と、前記第二の第二導電型クラッド層にリッジ状のストライプを形成する工程と、前記リッジ状のストライプを埋め込む、第一導電型の電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程と、水素原子がドーピングされた領域を、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域における前記電流ブロック層以外の領域にする工程とを備え、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程と、該ウエハをアニールする工程とを同時に行い、上記水素原子をドーピングする工程および上記ウエハをアニールする工程は、真空中でウエハ温度を６００℃にし、水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓと水素原子と結合したＩＩ族原子であるＢｅを同時に照射することによって行い、前記水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓと水素原子と結合したＩＩ族原子であるＢｅは、水素原子を多量に含むＡｓ固体ソース、及び水素原子を多量に含むＢｅ固体ソースをＭＢＥ装置内において、加熱させて得られることによって、上記の目的を達成する。
【００２７】
このウエハアニール工程によって、レーザ共振器端面近傍領域の第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層に含まれる、第二導電性を示す不純物を活性層へ拡散させることとなり、上記活性層における、レーザ共振器端面近傍領域のバンドギャップを、レーザ共振器内部領域のバンドギャップより大きくすることができる。
【００２８】
本発明による半導体レーザ素子の製造方法は、前記半導体レーザ素子の製造方法において、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程の前に、前記第二の第二導電型クラッド層にリッジ状のストライプを形成する工程と、前記リッジ状のストライプを埋め込む、第一導電型の電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程とを更に備えたことによって、上記の目的を達成する。
【００２９】
本発明による半導体レーザ素子の製造方法は、前記レーザ共振器端面近傍領域への水素原子ドーピング工程が、１２００ｅＶ以下の照射エネルギーで水素イオンをレーザ共振器端面近傍領域に照射するものであることによって、上記の目的を達成する。
【００３０】
【００３１】
本発明による半導体レーザ素子の製造方法において、該ウエハを真空中で加熱しながら、水素原子と結合したＩＩ族原子、又は、水素原子と結合したＶ族原子をレーザ共振器端面近傍領域に照射することによって、上記の目的を達成する。
【００３２】
本発明による半導体レーザ素子の製造方法において、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）装置又はガスソース分子線エピタキシ−（ＧＳ−ＭＢＥ）装置を用いることによって、上記の目的を達成する。
【００３３】
本発明において、第一導電型クラッド層、活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層、を含む各層を第一導電型の半導体基板に成長させる工程、及び前記第一導電型の電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程は、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）成長法によって行われることが、より好ましい。
【００３４】
以下、本発明の作用を記載する。
【００３５】
本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子では、第一導電型半導体基板上に、第一導電型クラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層、リッジ状のストライプを有する第二の第二導電型クラッド層、及び該リッジストライプ状の開口を有する第一導電型電流ブロック層を有する半導体レーザ素子において、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子が含まれている。これにより、レーザ共振器端面近傍領域の第二導電性を示す不純物を加速的に拡散させることが可能となるため、アニール温度の低温化が可能となり、レーザ共振器内部領域の第一の第二導電型クラッド層、及び第二の第二導電型クラッド層に存在する、第二導電性を示す不純物原子の活性層への拡散を抑制でき、高出力時の駆動電流，駆動電圧を低減できる。
【００３６】
そして、レーザ共振器端面近傍領域の前記活性層のバンドギャップがレーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより大きいため、レーザ共振器端面近傍領域の活性層において、レーザ光の吸収が無い窓領域が形成されることとなり、これにより、レーザ共振器端面近傍領域の活性層でのＣＯＤを抑制できる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３８】
(実施例１)図１は実施例１で製造された半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。図１において、（ａ）は光出射端面を含む斜視図、（ｂ）は図１（ａ）のＩａ−Ｉａ'線における導波路の断面図、（ｃ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ'線における層厚方向の断面図である。また、１０１はｎ型ＧａＡｓ基板、１０２はｎ型ＧａｙＩｎｚＰ（ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）バッファ層、１０３はn型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）第1クラッド層、１０４はバリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層（ＭＱＷ活性層）、１０５はｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層、１０６はｐ型エッチングストップ層、１０７は共振器方向にリッジストライプからなるｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層、１０８はp型ＧａｙＩｎｚＰ中間層、１０９はｐ型ＧａＡｓ保護層、１１０はリッジストライプからなるｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層の側面を埋め込む様に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ（ｘ，ｚは０以上１以下；以下省略）電流ブロック（狭窄）層、１１１はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１１２はp側電極、１１３はｎ側電極である。
【００３９】
また、図１において、１１４はレーザ共振器端面近傍のＭＱＷ活性層のバンドギャップエネルギーがレーザ共振器内部のＭＱＷ活性層１０４のバンドギャップエネルギーよりも大きい領域（窓領域）、１１５はp型ＧａＡｓ保護層１０９上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０からなる電流非注入領域、１１６はｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層１０８、p型ＧａＡｓ保護層１０９からなるストライプ状のリッジであり、図中の斜線部は水素原子が含まれている領域（ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層１０５、ｐ型エッチングストップ層１０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層１０８、p型ＧａＡｓ保護層１０９からなるレーザ共振器端面近傍領域）である。
【００４０】
次に製造方法について図２に基づいて説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板１０１（キャリア濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3）上に順次、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法にてｎ型ＧａｙＩｎｚＰバッファ層１０２（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第１クラッド層１０３（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ＭＱＷ活性層１０４、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層１０５（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｐ型エッチングストップ層１０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層１０８、p型ＧａＡｓ保護層１０９（キャリア濃度１×１０^１９ｃｍ^-3）をエピタキシャル成長させる（図２（ａ））。この時、１０１〜１０３の各層にはＳｉ原子が、１０５〜１０９の各層にはＩＩ族原子であるＢｅ原子が含まれている。
【００４１】
上記方法によって得られた１０２〜１０９の各層を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定した結果、水素原子は検出下限（７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）以下であり、１０２〜１０９の各層の成膜中において、明らかな水素原子の混入は発生していない。
【００４２】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１０９の表面に、リッジストライプと直交する方向に幅７６０μｍストライプ状のレジストマスク１１７を形成する。前記レジストマスク１１７は、レーザ共振器内部領域に、水素原子がドーピングされないために形成されたものである。なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ８００μｍとした。その後、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７に含まれる水素原子濃度が、２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となるように、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型ＧａＡｓ保護層１０９表面から、水素原子のドーピングを行う。本実施例では、照射エネルギー１０００ｅＶ、照射時間２時間の条件下でイオン化された水素原子の照射（水素イオン照射）を行った（図２（ｂ））。
【００４３】
上記方法によって得られたマスク１１７に覆われたレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層の水素イオン照射前後でのＰＬ強度をＰＬ法にて比較した結果、同等のＰＬ強度であった。従って、上記方法での水素原子のドーピングを行っても、レーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層へのダメージは全く無いことが明らかである。
【００４４】
次に、レジストマスク１１７を除去し、アニールを行う。これにより、水素イオン照射が行われたレーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）１１４のバンドギャップエネルギーをレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）１０４のバンドギャップエネルギーよりも大きくさせる。この時のアニール条件は、Ｖ族原子であるＮ原子を含む雰囲気下で、温度７００℃、保持時間２時間で行った。
【００４５】
その後、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、ｐ型ＧａＡｓ保護層１０９上にレーザ共振器端面に垂直方向へ伸びたストライプ状のレジストマスク１１８を形成し、公知のエッチング技術を用いて、ｐ型エッチングストップ層１０６に到達するように、ｐ型ＧａＡｓ保護層１０９とｐ型ＧａｙＩｎｚＰ中間層１０８とｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７を約３μｍ幅のストライプ状のリッジ１１６に加工する（図２（ｃ））。
【００４６】
次に、ｐ型ＧａＡｓ保護層１０９上に形成されたストライプ状のレジストマスク１１８を除去し、２回目のＭＢＥ法によって、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層１０８、p型ＧａＡｓ保護層１０９からなるリッジ１１６の側面をｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０で埋め込む（図２（ｄ））。
【００４７】
その後、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ１１６の側面に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０、及び、リッジ１１６上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０の幅４０μｍのストライプ状のレーザ共振器端面近傍領域にレジストマスク１１９を形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマスク１１９開口部のｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０を選択的に除去する（図２（ｅ））。
【００４８】
リッジ１１６上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０を除去する工程が、電流非注入領域１１５の形成工程を兼ねるので、工程数の削減が可能となっており、さらに、前記プロセスによって形成された電流非注入領域１１５が、窓領域１１４の直上になっているので、窓領域への電流注入を防ぎ、窓領域でのキャリア損失を抑えられるので、発光に寄与しない無効電流が低減される。
【００４９】
次に、ｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層１１０上に形成されたレジストマスク１１９を除去し、３回目のＭＢＥ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１を形成する（図２（ｆ））。さらに、上面にはｐ電極１１２、下面にはｎ電極１１３を形成する。
【００５０】
その後、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近傍領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の長さにバー状に分割し、最後にバーの両側の光出射に反射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍの窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
【００５１】
上記の本発明の半導体レーザ素子の製造方法を用いた、アニール後のウエハの一部を、ＰＬ法にてレーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）１１４とレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）１０４のそれぞれの波長を測定した。また、比較のために、上記の本発明の半導体レーザ素子の製造方法において、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子のドーピングを行わずに、不純物原子拡散だけによって活性層の無秩序化を行う、従来方法を用いたウエハも同時に、ＰＬ法にて、レーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）と共振器内部のＭＱＷ活性層（活性領域）のそれぞれの波長を測定した。
【００５２】
その結果、本発明の半導体レーザ素子の製造方法を用いた場合、窓領域１１４からの発光スペクトルは、活性領域１０４からの発光スペクトルよりも４０ｎｍ短波長側に波長シフトし、従来方法を用いた場合、窓領域１１４からの発光スペクトルは、活性領域１０４からの発光スペクトルよりも２０ｎｍ短波長側に波長シフトしていた。このことから、アニール条件が同じである場合、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子のドーピングを行うことにより、窓領域の波長シフト量を増大できることが明らかである。
【００５３】
上記の本発明の製造方法では、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングすることにより、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層１０５、ｐ型エッチングストップ層１０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層１０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層１０８、p型ＧａＡｓ保護層１０９に存在している、ＩＩ族原子であるＢｅ原子を拡散しやすい状態にし、該ウエハをアニールすることにより、レーザ共振器端面近傍領域のＩＩ族原子であるＢｅ原子をｎ型ＧａＡｓ基板１０１方向へ加速的に拡散させることが可能となるため、窓領域の波長シフト量を増大できるのである。
【００５４】
また、図３に、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする本発明の製造方法を用いた場合、及び、上記の本発明の半導体レーザ素子の製造方法において、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子のドーピングを行わずに、不純物原子拡散だけによって活性層の無秩序化を行う、従来技術の製造方法を用いた場合の活性領域の波長に対する窓領域の波長シフト量とアニール温度の関係を示す。この時のアニール時間は２時間であり、活性領域の波長に対して窓領域の波長は全て短波長側へシフトしていた。図３の縦軸は活性領域の波長に対する窓領域の波長シフト量（ｎｍ）、横軸はアニール温度（℃）であり、図中の実線は本発明の製造方法を用いた時、図中の破線は従来技術の製造方法を用いた時の窓領域の波長シフト量を示している。
【００５５】
図３から判るように、活性領域の波長に対して窓領域の波長を短波長側へ４０ｎｍシフトさせるためには、従来技術の製造方法を用いた場合、アニール温度を８００℃必要とするが、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする本発明の製造方法を用いた場合、アニール温度は７００℃でよく、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする本発明の製造方法を用いることにより、アニール温度の低温化が可能であることが明らかである。
【００５６】
上記の本発明の製造方法によって得られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【００５７】
また、比較のために、上記の本発明の製造方法において、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングを行わず、且つ、レーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層からの発光スペクトルが共振器内部のＭＱＷ活性層からの発光スペクトルより４０ｎｍ短波長側に波長シフトするように、アニール温度を８００℃にして得られた従来技術の半導体レーザ素子の特性測定も同時に行った。
【００５８】
その結果、ＣＷ５０ｍＷでの発振波長（λ）は本発明で製造された半導体レーザ素子及び従来技術の半導体レーザ素子ともに６５５ｎｍ、本発明で製造された半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）は８０ｍＡ、従来技術の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）は１００ｍＡであり、本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、駆動電流の低電流化が実現されていることが明らかである。この駆動電流の低電流化は、レーザ共振器内部領域への水素原子の混入を抑制しつつ、レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度をレーザ共振器内部領域より高濃度にし、且つ、アニール温度を低温化することによって、共振器内部のＭＱＷ活性層へのＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡散が低減された効果である。
【００５９】
また、最大光出力試験の結果は、本発明で製造された半導体レーザ素子及び従来技術の半導体レーザ素子ともに３００ｍＷ以上の光出力においてもＣＯＤフリーであり、これらを７０℃５０ｍＷの信頼性試験を行ったところ、従来技術の半導体レーザ素子の平均寿命は１０００時間であるのに対し、本発明の半導体レーザ素子では約２０００時間と約２倍も平均寿命が向上した。
【００６０】
本実施例では、レーザ共振器内部領域に水素原子がドーピングされないためのマスクとしてレジストマスク１１７を用いたが、ＡｌｘＯｙ，ＳｉｘＯｙ，ＳｉｘＮｙ，ＳｉｘＯｙＮｚ（ｘ，ｙ，ｚは１以上）等の誘電体膜であっても、上記と同様の効果が得られる。
【００６１】
本実施例では、レーザ共振器端面近傍領域の第二の第二導電型クラッド層に含まれる水素原子濃度が、２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となるように、イオン化された水素原子を照射エネルギー１０００ｅＶ、照射時間２時間の条件下で照射を行っているが、前記水素原子濃度の制御は、照射エネルギー及び照射時間を適宜調整することにより可能である。
【００６２】
本実施例では、レーザ共振器端面近傍領域の第二の第二導電型クラッド層に含まれる水素原子濃度を２×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３としたが、前記レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度は、１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であれば、上記と同様の効果が得られる。また、前記レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度を適宜調整することにより、ＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡散速度を変化させることができ、窓領域の所望の波長シフト量を得ることが可能である。
【００６３】
本実施例では、照射エネルギー１０００ｅＶでのイオン化された水素原子の照射を行っているが、１２００ｅＶ以下の照射エネルギーであれば、レーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層へのダメージが全く無いので、上記と同様の効果が得られる。
【００６４】
本実施例では、ＩＩ族原子としてＢｅ原子を用いているが、Ｚｎ原子であっても、上記と同様の効果が得られる。但し、ＩＩ族原子としてＢｅ原子を用いた場合の方が、レーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層へのＩＩ族原子の拡散量が多くなるので、より効果的に窓領域の波長シフト量を増大できる。
【００６５】
本実施例では、本発明で製造された半導体レーザ素子の１０２〜１１１の各層を成膜する方法として、ＭＢＥ法を用いているが、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いても、上記と同様の効果が得られる。但し、ＭＢＥ法を用いた方が水素（Ｈ２），アルシン（ＡｓＨ３），ホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物を使用しないので、成膜中において、１０２〜１１１の各層への水素原子の混入の抑制及び制御が容易にできる。
【００６６】
(参考例)参考例の製造方法について図４に基づいて説明する。
【００６７】
図４において、（ａ）は光出射端面を含む斜視図、（ｂ）は図４（ａ）のＩａ−Ｉａ'線における導波路の断面図、（ｃ）は図４（ａ）のＩｂ−Ｉｂ'線における層厚方向の断面図である。また、２０１はｎ型ＧａＡｓ基板、２０２はｎ型ＧａｙＩｎｚＰ（ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）バッファ層、２０３はn型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）第1クラッド層、２０４はバリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層（ＭＱＷ活性層）、２０５はｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層、２０６はｐ型エッチングストップ層、２０７は共振器方向にリッジストライプからなるｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層、２０８はp型ＧａｙＩｎｚＰ中間層、２０９はp型ＧａＡｓ保護層、２１０はリッジストライプからなるｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層の側面を埋め込む様に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ（ｘ，ｚは０以上１以下；以下省略）電流ブロック（狭窄）層、２１１はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、２１２はp側電極、２１３はｎ側電極である。
【００６８】
また、図４において、２１４はレーザ共振器端面近傍のＭＱＷ活性層のバンドギャップエネルギーがレーザ共振器内部のＭＱＷ活性層２０４のバンドギャップエネルギーよりも大きい領域（窓領域）、２１５はp型ＧａＡｓ保護層２０９上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０からなる電流非注入領域、２１６はｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層２０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層２０８、p型ＧａＡｓ保護層２０９からなるストライプ状のリッジであり、図中の斜線部は水素原子が含まれている領域（ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層２０５、ｐ型エッチングストップ層２０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層２０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層２０８、p型ＧａＡｓ保護層２０９からなるｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０下部領域）である。
【００６９】
次に製造方法について図５に基づいて説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板２０１（キャリア濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3）上に順次、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法にてｎ型ＧａｙＩｎｚＰバッファ層２０２（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第１クラッド層２０３（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ＭＱＷ活性層２０４、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層２０５（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｐ型エッチングストップ層２０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層２０７（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層２０８、p型ＧａＡｓ保護層２０９（キャリア濃度１×１０^１９ｃｍ^-3）をエピタキシャル成長させる（図５（ａ））。この時、２０１〜２０３の各層にはＳｉ原子が、２０５〜２０９の各層にはＩＩ族原子であるＢｅ原子が含まれている。
【００７０】
上記方法によって得られた２０２〜２０９の各層を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定した結果、水素原子は検出下限（７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）以下であり、２０２〜２０９の各層の成膜中において、明らかな水素原子の混入は発生していない。
【００７１】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、ｐ型ＧａＡｓ保護層２０９上にレーザ共振器端面に垂直方向へ伸びたストライプ状のレジストマスク２１７を形成し、公知のエッチング技術を用いて、ｐ型エッチングストップ層２０６に到達するようにｐ型ＧａＡｓ保護層２０９とｐ型ＧａｙＩｎｚＰ中間層２０８とｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層２０７を約３μｍ幅のストライプ状のリッジ２１６に加工する（図５（ｂ））。
【００７２】
その後、ｐ型ＧａＡｓ保護層２０９上に形成されたストライプ状のレジストマスク２１７を除去し、２回目のＭＢＥ法によって、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層２０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層２０８、p型ＧａＡｓ保護層２０９からなるリッジ２１６の側面をｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０で埋め込む。
【００７３】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ２１６の側面に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０、及び、リッジ２１６上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０の幅４０μｍのストライプ状のレーザ共振器端面近傍領域にレジストマスク２１８を形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマスク２１８開口部のｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０を選択的に除去する（図５（ｃ））。
【００７４】
リッジ２１６上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０を除去する工程が、電流非注入領域２１５の形成工程を兼ねるので、工程数の削減が可能となっており、さらに、前記プロセスによって形成された電流非注入領域２１５が、窓領域２１４の直上になっているので、窓領域への電流注入を防ぎ、窓領域でのキャリア損失を抑えられるので、発光に寄与しない無効電流が低減される。その後、プラズマＣＶＤ法によって、ウエハ全面に誘電体膜であるＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９を形成し、その後、リフトオフ法を用いて、レジストマスク２１８を除去することにより、レジストマスク２１８開口部のｐ型ＧａＡｓ保護層２０９表面だけにストライプ状のＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９を残す（図５（ｄ））。前記ＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９は、リッジ２１６内部のレーザ共振器内部領域に、水素原子がドーピングされないために形成されたものである。
【００７５】
次に、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層２０７に含まれる水素原子濃度が、４×１０^１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となるように、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型ＧａＡｓ保護層２０９表面から、水素原子のドーピングを行う。本参考例では、イオン化された水素原子を照射エネルギー１０００ｅＶ、照射時間４時間の条件下で照射（水素イオン照射）を行った。
【００７６】
次に、ｐ型ＧａＡｓ保護層２０９表面に形成されているストライプ状のＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９を除去し（図５（ｅ)）、アニールを行う。これにより、水素イオン照射が行われたレーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層（窓領域）２１４のバンドギャップエネルギーをレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）２０４のバンドギャップエネルギーよりも大きくさせる。この時のアニール条件は、Ｖ族原子であるＮ原子を含む雰囲気下で、温度６００℃、保持時間２時間で行った。
【００７７】
上記本発明の半導体レーザ素子の製造方法を用いた、アニール後のウエハの一部を、ＰＬ法にてレーザ共振器端面近傍領域のリッジ２１６下部のＭＱＷ活性層（窓領域）２１４と、レーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）２０４のそれぞれの波長を測定した。
【００７８】
その結果、窓領域２１４が６００ｎｍ、活性領域２０４が６４０ｎｍであり、窓領域２１４からの発光スペクトルは、活性領域２０４からの発光スペクトルよりも４０ｎｍ短波長側に波長シフトしていた。
【００７９】
このことから、レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度を増加し、且つ、アニール温度の低温化を行っても、窓領域での十分な波長シフト量を確保できることが明らかである。また、リッジ形成後に水素原子をドーピングし、アニールを行っても、窓領域での十分な波長シフト量を確保できることが明らかである。
【００８０】
次に、３回目のＭＢＥ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層２１１を形成する（図５（ｆ））。さらに、上面にはｐ電極２１２、下面にはｎ電極２１３を形成する。その後、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近傍領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の長さにバー状に分割し、最後にバーの両側の光出射に反射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍの窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
【００８１】
上記の本参考例の製造方法によって得られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【００８２】
また、比較のために、実施例１で製造された製造方法によって得られた半導体レーザ素子の特性測定も同時に行った。
【００８３】
その結果、ＣＷ５０ｍＷでの発振波長（λ）は本参考例及び実施例１で製造された半導体レーザ素子ともに６５５ｎｍ、本参考例の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）は７０ｍＡ、実施例１で製造された半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電流（Ｉｏｐ）は８０ｍＡ、本参考例の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電圧（Ｖｏｐ）は２．３Ｖ、実施例１で製造された半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電圧（Ｖｏｐ）は２．４Ｖであり、本参考例の半導体レーザ素子の製造方法では、更なる駆動電流の低電流化と駆動電圧の低電圧化が実現されていることが明らかである。この駆動電流の低電流化は、更なるアニール温度の低温化によって、共振器内部のＭＱＷ活性層へのＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡散が低減された効果であり、この駆動電圧の低電圧化は、更なるアニール温度の低温化によって、リッジ２１６内部のレーザ共振器内部領域でのＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡散が低減された効果である。
【００８４】
また、本参考例では、リッジ形成後に水素原子をドーピングしアニールを行っているので、リッジ形成時に発生する窓領域でのｐ型エッチングストップ層２０６のエッチングストップ効果の低下を懸念する必要が無く、またそれに伴うプロセス不良が無くなり、歩留り良く上記半導体レーザ素子を得られた。
【００８５】
本参考例では、レーザ共振器内部領域に水素原子がドーピングされないためのマスクとして、ＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９を用いたが、ＡｌｘＯｙ，ＳｉｘＮｙ，ＳｉｘＯｙＮｚ（ｘ，ｙ，ｚは１以上）等の誘電体膜であっても、上記と同様の効果が得られる。
【００８６】
本参考例では、レーザ共振器内部領域のリッジ２１６上のｐ型ＧａＡｓ保護層２０９表面だけに、ＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９を形成したが、前記ＳｉｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク２１９を更にｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層２１０表面に形成しても、上記と同様の効果が得られる。
【００８７】
本参考例では、レーザ共振器端面近傍領域の第二の第二導電型クラッド層に含まれる水素原子濃度を４×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３としたが、前記レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度は、１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であれば、上記と同様の効果が得られる。
【００８８】
本参考例では、照射エネルギー１０００ｅＶでのイオン化された水素原子の照射を行っているが、１２００ｅＶ以下の照射エネルギーであれば、レーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層へのダメージが全く無いので、上記と同様の効果が得られる。
【００８９】
本参考例では、ＩＩ族原子としてＢｅ原子を用いているが、Ｚｎ原子であっても、上記と同様の効果が得られる。但し、ＩＩ族原子としてＢｅ原子を用いた場合の方が、レーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層へのＩＩ族原子の拡散量が多くなるので、より効果的に窓領域の波長シフト量を増大できる。
【００９０】
本参考例では、半導体レーザ素子の２０２〜２１１の各層を成膜する方法として、ＭＢＥ法を用いているが、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いても、上記と同様の効果が得られる。但し、ＭＢＥ法を用いた方が水素（Ｈ２），アルシン（ＡｓＨ３），ホスフィン（ＰＨ３）等の水素化物を使用しないので、成膜中において、２０２〜２１１の各層への水素原子の混入の抑制及び制御が容易にできる。
【００９１】
（実施例２）実施例２の製造方法について図６に基づいて説明する。図６において、（ａ）は光出射端面を含む斜視図、（ｂ）は図６（ａ）のＩａ−Ｉａ'線における導波路の断面図、（ｃ）は図６（ａ）のＩｂ−Ｉｂ'線における層厚方向の断面図である。また、３０１はｎ型ＧａＡｓ基板、３０２はｎ型ＧａｙＩｎｚＰ（ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）バッファ層、３０３はn型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下；以下省略）第1クラッド層、３０４はバリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層（ＭＱＷ活性層）、３０５はｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層、３０６はｐ型エッチングストップ層、３０７は共振器方向にリッジストライプからなるｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層、３０８はp型ＧａｙＩｎｚＰ中間層、３０９はp型ＧａＡｓ保護層、３１０はリッジストライプからなるｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層の側面を埋め込む様に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ（ｘ，ｚは０以上１以下；以下省略）電流ブロック（狭窄）層、３１１はｐ型ＧａＡｓコンタクト層、３１２はp側電極、３１３はｎ側電極である。
【００９２】
また、図６において、３１４はレーザ共振器端面近傍のＭＱＷ活性層のバンドギャップエネルギーがレーザ共振器内部のＭＱＷ活性層３０４のバンドギャップエネルギーよりも大きい領域（窓領域）、３１５はp型ＧａＡｓ保護層３０９上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０からなる電流非注入領域、３１６はｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層３０８、p型ＧａＡｓ保護層３０９からなるストライプ状のリッジであり、図中の斜線部は水素原子が含まれている領域（ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層３０５、ｐ型エッチングストップ層３０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層３０８、p型ＧａＡｓ保護層３０９からなるリッジ３１６内部及び下部のレーザ共振器端面近傍領域）である。
【００９３】
次に製造方法について図７に基づいて説明する。ｎ型ＧａＡｓ基板３０１（キャリア濃度２×１０¹⁸ｃｍ^-3）上に順次、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法にてｎ型ＧａｙＩｎｚＰバッファ層３０２（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｎ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第１クラッド層３０３（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ＭＱＷ活性層３０４、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層３０５（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、ｐ型エッチングストップ層３０６、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７（キャリア濃度１×１０¹⁸ｃｍ^-3）、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層３０８、p型ＧａＡｓ保護層３０９（キャリア濃度１×１０^１９ｃｍ^-3）をエピタキシャル成長させる（図７（ａ））。この時、３０１〜３０３の各層にはＳｉ原子が、３０５〜３０９の各層にはＩＩ族原子であるＢｅ原子が含まれている。
【００９４】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、ｐ型ＧａＡｓ保護層３０９上にレーザ共振器端面に垂直方向へ伸びたストライプ状のレジストマスク３１７を形成し、公知のエッチング技術を用いて、ｐ型エッチングストップ層３０６に到達するようにｐ型ＧａＡｓ保護層３０９とｐ型ＧａｙＩｎｚＰ中間層３０８とｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７を約３μｍ幅のストライプ状のリッジ３１６に加工する（図７（ｂ））。
【００９５】
その後、ｐ型ＧａＡｓ保護層３０９上に形成されたストライプ状のレジストマスク３１７を除去し、２回目のＭＢＥ法によって、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７、p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層３０８、p型ＧａＡｓ保護層３０９からなるリッジ３１６の側面をｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０で埋め込む。
【００９６】
次に、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて、リッジ３１６の側面に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０、及び、リッジ３１６上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０の幅４０μｍのストライプ状のレーザ共振器端面近傍領域にレジストマスク３１８を形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマスク３１８開口部のｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０を選択的に除去する（図７（ｃ））。
【００９７】
リッジ３１６上に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０を除去する工程が、電流非注入領域３１５の形成工程を兼ねるので、工程数の削減が可能となっており、さらに、前記プロセスによって形成された電流非注入領域３１５が、窓領域３１４の直上になっているので、窓領域への電流注入を防ぎ、窓領域でのキャリア損失を抑えられるので、発光に寄与しない無効電流が低減される。その後、レジストマスク３１８を除去し、電子ビーム（ＥＢ）蒸着法とフォトリソグラフィー技術を用いて、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層３０９、及びリッジ３１６の側面に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０の表面にＡｌｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク３１９を形成する（図７（ｄ））。前記ＡｌｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク３１９は、リッジ３１６内部のレーザ共振器内部領域に、水素原子がドーピングされないために形成されたものである。
【００９８】
次に、前記ＡｌｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク３１９で覆われているウエハを、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）装置内で、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングと前記ウエハのアニールを同時に行う。これにより、レーザ共振器端面近傍領域のリッジ下部のＭＱＷ活性層（窓領域）３１４のバンドギャップエネルギーをレーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）３０４のバンドギャップエネルギーよりも大きくさせる。本実施例では、真空中でウエハ温度を６００℃にし、水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓと水素原子と結合したＩＩ族原子であるＢｅを同時に照射し、前記照射を２時間実施した。また、前記水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓと水素原子と結合したＩＩ族原子であるＢｅは、水素原子を多量に含むＡｓ固体ソース、及び水素原子を多量に含むＢｅ固体ソースをＭＢＥ装置内において、加熱させて得られたものである。さらに、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピング量の制御は、ＭＢＥ装置内に設置された四重極質量分析（ＱＭＳ）装置で水素分圧をモニターしながら、照射時間で制御が行われている。
【００９９】
上記製造方法によって得られる半導体レーザ素子のリッジ下部のレーザ共振器内部領域及びレーザ共振器端面近傍領域の水素原子の深さ方向分布を図８に、Ｂｅ原子の深さ方向分布を図９に示す。
【０１００】
図８，図９に示された水素原子，Ｂｅ原子の深さ方向分布は、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）で測定した結果であり、図８，図９の縦軸は不純物原子濃度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）、横軸はｐ型ＧａＡｓ保護層からの深さ（μｍ）である。また、図８，図９において、破線がレーザ共振器内部領域、実線が共振器端面近傍領域の水素原子，Ｂｅ原子の深さ方向分布を示している。さらに、図８の水素原子の深さ方向分布において、ｎ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第１クラッド層３０３、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層３０５、ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７での水素原子の検出下限濃度は７×１０^１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３であり、p型ＧａＡｓ保護層３０９での水素原子の検出下限濃度は７×１０^１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３である。
【０１０１】
図８から判るように、レーザ共振器端面近傍領域のｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層３０５、及びｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層３０７に、４×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３の水素原子濃度で均一にドーピング出来ており、また、レーザ共振器内部領域では、水素原子は前記の検出下限以下であった。このことから、ＭＢＥ装置内で、水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓ、及び水素原子と結合したＩＩ族原子あるＢｅをレーザ共振器端面近傍領域へ照射する、上記製造方法を用いることにより、レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度をレーザ共振器内部領域より高濃度にすることができ、且つ、レーザ共振器内部領域への明らかな水素原子の混入を抑制できていることが明らかである。
【０１０２】
また、図９から判るように、レーザ共振器内部領域では、ＭＢＥ装置内でアニールを行っても、ＭＱＷ活性層３０４へのＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡散は見られないが、レーザ共振器端面近傍領域では、ｎ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第１クラッド層３０３側まで、ＩＩ族原子であるＢｅ原子の拡散が見られる。
【０１０３】
このことから、ＭＢＥ装置内で、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングと前記ウエハのアニールを同時に行っても、レーザ共振器内部領域の活性層にはＩＩ族原子であるＢｅ原子を拡散させずに、レーザ共振器端面近傍領域でのみＩＩ族原子であるＢｅ原子を拡散させられることが明らかである。
【０１０４】
さらに、上記の本発明の半導体レーザ素子の製造方法を用いた、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピング及びアニール後のウエハの一部を、ＰＬ法にてレーザ共振器端面近傍領域のリッジ３１６下部のＭＱＷ活性層（窓領域）３１４と、レーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層（活性領域）３０４のそれぞれの波長を測定した。
【０１０５】
その結果、窓領域３１４が６００ｎｍ、活性領域３０４が６４０ｎｍであり、窓領域３１４からの発光スペクトルは、活性領域３０４からの発光スペクトルよりも４０ｎｍ短波長側に波長シフトしていた。
【０１０６】
このことから、ＭＢＥ装置内で、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングと前記ウエハのアニールを同時に行っても、窓領域での十分な波長シフト量を確保できることが明らかである。また、リッジ形成後に水素原子をドーピングし、アニールを行っても、窓領域での十分な波長シフト量を確保できることが明らかである。
【０１０７】
次に、上記のＭＢＥ装置内でのレーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングと前記ウエハのアニールを同時に行った後、レーザ共振器内部領域のｐ型ＧａＡｓ保護層３０９、及びリッジ３１６の側面に形成されたｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層３１０の表面に形成されているストライプ状のＡｌｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク３１９を除去する。（図７（ｅ)）
その後、３回目のＭＢＥ法でｐ型ＧａＡｓコンタクト層３１１を形成する（図７（ｆ））。さらに、上面にはｐ電極３１２、下面にはｎ電極３１３を形成する。その後、４０μｍ幅のレーザ共振器端面近傍領域のほぼ中央にスクライブラインを入れて、共振器の長さにバー状に分割し、最後にバーの両側の光出射に反射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ８００μｍの共振器のレーザ共振器端面部に約２０μｍの窓領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
【０１０８】
上記の本実施例の製造方法によって得られた半導体レーザ素子の特性測定を行った。
【０１０９】
また、比較のために、参考例に記載の製造方法によって得られた半導体レーザ素子の特性測定も同時に行った。
【０１１０】
その結果、ＣＷ５０ｍＷでの発振波長（λ）は本実施例で製造の半導体レーザ素子及び参考例の半導体レーザ素子ともに６５５ｎｍ、本実施例で製造された半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電圧（Ｖｏｐ）は２．１Ｖ、参考例の半導体レーザ素子のＣＷ５０ｍＷでの駆動電圧（Ｖｏｐ）は２．３Ｖである。
【０１１１】
本実施例では、レーザ共振器内部領域に水素原子がドーピングされないためのマスクとしてＡｌｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上）マスク３１９を用いたが、ＳｉｘＯｙ，ＳｉｘＮｙ，ＳｉｘＯｙＮｚ（ｘ，ｙ，ｚは１以上）等の誘電体膜であっても、上記と同様の効果が得られる。
【０１１２】
本実施例では、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングとウエハのアニールを、ＭＢＥ装置内で実施しているが、アルシン（ＡｓＨ３）等のガスを原料として用いる、ガスソース分子線エピタキシー（ＧＳ−ＭＢＥ）装置内で実施しても、原料として水素原子と結合したＶ族原子を用いるので、上記と同様の効果が得られる。
【０１１３】
【０１１４】
本実施例では、レーザ共振器端面近傍領域の第二の第二導電型クラッド層に含まれる水素原子濃度が４×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３となっているが、前記レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度は、１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であれば、上記と同様の効果が得られる。
【０１１５】
本実施例では、ＩＩ族原子としてＢｅ原子を用いているが、Ｚｎ原子であっても、上記と同様の効果が得られる。但し、ＩＩ族原子としてＢｅ原子を用いた場合の方が、レーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層へのＩＩ族原子の拡散量が多くなるので、より効果的に窓領域の波長シフト量を増大できる。
【０１１６】
本実施例では、リッジストライプ形成後に、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングとウエハのアニールを同時に行っているが、実施例１および参考例に記載のアニール方法の代りに、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子のドーピングとウエハのアニールを同時に行う、本実施例のアニール方法を用いても、上記と同様の効果が得られる。
【０１１７】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明で製造された半導体レーザ素子では、第一導電型の基板上に、第一導電型クラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層にリッジ状のストライプを有し、該リッジストライプの開口を有する第一導電型の電流ブロック層を有する半導体レーザ素子において、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子が含まれているので、レーザ共振器端面近傍領域の第二導電性を示す不純物を加速的に拡散させることが可能となるため、アニール温度の低温化が可能となり、レーザ共振器内部領域の第一の第二導電型クラッド層及び第二の第二導電型クラッド層に存在する、第二導電性を示す不純物原子の活性層への拡散を抑制でき、高出力時の駆動電流，駆動電圧を低減できる。
【０１１８】
且つ、レーザ共振器端面近傍領域の前記活性層のバンドギャップがレーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより大きいので、レーザ共振器端面近傍領域の活性層ではレーザ光の吸収が無い窓領域が形成されることにより、レーザ共振器端面近傍領域の活性層でのＣＯＤを抑制できるので、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた、ＣＯＤフリーである半導体レーザ素子を得られる。
【０１１９】
また、本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子では、前記半導体レーザ素子において、レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度は、レーザ共振器内部領域より高濃度であるので、レーザ共振器内部領域の活性層への第二導電性を示す不純物原子の拡散を抑制でき、高出力時の駆動電流が低減された半導体レーザ素子を得られる。
【０１２０】
また、本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子では、前記半導体レーザ素子において、少なくともレーザ共振器端面近傍領域の第二の第二導電型クラッド層に水素原子が含まれているので、より効果的にレーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層への第二導電性を示す不純物の拡散を促進できるため、窓領域の波長シフト量をより増大でき、レーザ共振器端面近傍領域の活性層でのＣＯＤを抑制できるので、高出力駆動における長期信頼性に優れた、ＣＯＤフリーである半導体レーザ素子を得られる。
【０１２１】
また、本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子では、前記レーザ共振器端面近傍領域に含まれる水素原子濃度は、１×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以上であるので、レーザ共振器端面近傍領域の第二導電性を示す不純物を加速的に拡散させることが可能となり、アニール温度の低温化が可能となり、レーザ共振器内部領域の第一の第二導電型クラッド層及び第二の第二導電型クラッド層に存在するＢｅ等の不純物原子の活性層への拡散を抑制できるので、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減された半導体レーザ素子を得られる。
【０１２２】
また、本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子では、前記半導体レーザ素子において、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層には、Ｂｅ原子が含まれているので、レーザ共振器端面近傍領域のＭＱＷ活性層への第二導電性を示す不純物の拡散量が多くなり、より効果的に窓領域の波長シフト量を増大でき、レーザ共振器端面近傍領域の活性層でのＣＯＤを抑制できるので、高出力駆動における長期信頼性に優れた、ＣＯＤフリーである半導体レーザ素子を得られる。
【０１２３】
また、本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子では、前記第一導電型基板がＧａＡｓであり、前記第一導電型クラッド層、活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層がＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ（ｘ，ｙ，ｚは０以上１以下）で構成されているので、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子がドーピングされることにより、アニール温度の低温化が可能となり、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた、ＣＯＤフリーである半導体レーザ素子を得られる。
【０１２４】
さらに、本発明では、第一導電型クラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層を含む各層を、第一導電型基板上にエピタキシャル成長させる工程と、レーザ共振器内部領域の前記エピタキシャル成長されたウエハ表面上にマスクを形成する工程と、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程と、該ウエハをアニールし、レーザ共振器端面近傍領域の第一の第二導電型クラッド層，第二の第二導電型クラッド層に含まれる第二導電性を示す不純物を活性層へ拡散させ、上記活性層のレーザ共振器端面近傍領域のバンドギャップをレーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより大きくする工程とを備えているので、レーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングすることにより、レーザ共振器端面近傍領域の第一の第二導電型クラッド層，第二の第二導電型クラッド層に存在する第二導電性を示す不純物を拡散しやすい状態にし、該ウエハをアニールすることにより、レーザ共振器端面近傍領域の第二導電性を示す不純物を加速的に拡散させることが可能となるため、アニール温度の低温化を行っても、レーザ共振器端面近傍領域の前記活性層のバンドギャップをレーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより十分大きく出来る。その結果、レーザ共振器内部領域の第一の第二導電型クラッド層，第二の第二導電型クラッド層に存在する第二導電性を示す不純物の活性層への拡散を抑制することが可能となるため、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた、ＣＯＤフリーである半導体レーザ素子を得られる効果がある。
【０１２５】
また、本発明では、前記半導体レーザ素子の製造方法において、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程の前に、前記第二の第二導電型クラッド層にリッジ状のストライプを形成する工程と、前記リッジ状のストライプを埋め込む、第一導電型の電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程とを更に備えているので、リッジ形成時に発生する窓領域でのｐ型エッチングストップ層のエッチングストップ効果の低下を懸念する必要が無く、またそれに伴うプロセス不良が無くなるので、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を歩留まり良く得られる効果がある。
【０１２６】
また、本発明では、前記レーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程は、１２００ｅＶ以下の照射エネルギーで水素イオンをレーザ共振器端面近傍領域に照射するので、レーザ共振器内部領域のＭＱＷ活性層へのダメージが全く無くなり、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を得られる効果がある。
【０１２７】
また、本発明では、前記半導体レーザ素子の製造方法において、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程と、該ウエハをアニールし、レーザ共振器端面近傍領域の第一の第二導電型クラッド層，第二の第二導電型クラッド層に含まれる第二導電性を示す不純物を活性層へ拡散させ、上記活性層のレーザ共振器端面近傍領域のバンドギャップをレーザ共振器内部領域の活性層のバンドギャップより大きくする工程を同時に行うので、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子の製造工程を簡略化できる効果がある。
【０１２８】
また、本発明では、前記半導体レーザ素子の製造方法は、該ウエハを真空中で加熱しながら、水素原子と結合したＩＩ族原子、又は、水素原子と結合したＶ族原子をレーザ共振器端面近傍領域に照射するので、素子へのダメージを無くし、リッジ近傍部でのキャリア濃度の低下を抑制でき、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を得られる効果がある。
【０１２９】
また、本発明では、前記半導体レーザ素子の製造方法は、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）装置又はガスソース分子線エピタキシ−（ＧＳ−ＭＢＥ）装置で行うので、レーザ共振器端面近傍領域への水素原子と結合したＶ族原子の照射が制御良く出来るため、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を歩留まり良く得られる効果がある。
【０１３０】
この際、前記第一導電型クラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層を含む各層を、第一導電型基板上にエピタキシャル成長させる工程、及び、前記第一導電型の電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程を、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）法を用いて行うことにより、レーザ共振器内部領域への水素原子の混入を無くすことが出来るので、それに伴うレーザ共振器内部領域での第二導電性を示す不純物の拡散が抑制できるので、高出力時の駆動電流・駆動電圧が低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を歩留まり良く得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で製造された半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【図２】実施例１の半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態で製造された半導体レーザ素子の活性領域の波長に対する窓領域の波長シフト量とアニール温度の関係である。
【図４】参考例の半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【図５】参考例の半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。
【図６】実施例２で製造された半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【図７】実施例で製造された半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。
【図８】実施例２のリッジ下部のレーザ共振器内部領域及びレーザ共振器端面近傍領域の水素原子の深さ方向分布を示す図である。
【図９】実施例２のリッジ下部のレーザ共振器内部領域及びレーザ共振器端面近傍領域のＢｅ原子の深さ方向分布を示す図である。
【図１０】従来技術の半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。
【図１１】従来技術の半導体レーザ素子の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１０１，２０１，３０１，１００1…ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２，２０２，３０２…ｎ型ＧａｙＩｎｚＰバッファ層
１０３，２０３，３０３…n型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第1クラッド層
１０４，２０４，３０４，１０２０…ＭＱＷ活性層
１０５，２０５，３０５…ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第２クラッド層
１０６，２０６，３０６…ｐ型エッチングストップ層
１０７，２０７，３０７…ｐ型ＡｌｘＧａｙＩｎｚＰ第３クラッド層
１０８，２０８，３０８…p型ＧａｙＩｎｚＰ中間層
１０９，２０９，３０９…p型ＧａＡｓ保護層
１１０，２１０，３１０…ｎ型ＡｌｘＩｎｚＰ電流ブロック層
１１１，２１１，３１１，１０１３…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１２，２１２，３１２，１０１４…ｐ側電極
１１３，２１３，３１３，１０１５…ｎ側電極
１１４，２１４，３１４…窓領域
１１５，２１５，３１５…電流非注入領域
１１６，２１６，３１６…ストライプ状のリッジ
１１７，１１８，１１９，２１７，２１８，３１７，３１８…レジストマスク
２１９…ＳｉｘＯｙマスク
３１９…ＡｌｘＯｙマスク
１００２…ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１００３…ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１００４…活性領域
１００５…ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１００６…ｐ型ＧａＩｎＰ通電容易層
１００７…ｎ型ＧａＡｓキャップ層
１００８，１０１１…ＳｉＯ２マスク
１００９…Ｚｎ高濃度ｐ型ＧａＡｓ層
１０１０…Ｚｎ拡散領域
１０１２…ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
１０１６…ＡｌＧａＩｎＰ第一光ガイド層
１０１７…ＧａＩｎＰウェル層
１０１８…ＡｌＧａＩｎＰバリア層
１０１９…ＡｌＧａＩｎＰ第二光ガイド層

Claims

第一導電型のクラッド層、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層、第一の第二導電型クラッド層、第二の第二導電型クラッド層を含む各層を、第一導電型の半導体ウエハ上にエピタキシャル成長させる工程と、レーザ共振器内部領域の前記エピタキシャル成長されたウエハ表面上にマスクを形成する工程と、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程と、該ウエハをアニールする工程と、前記第二の第二導電型クラッド層にリッジ状のストライプを形成する工程と、前記リッジ状のストライプを埋め込む、第一導電型の電流ブロック層をエピタキシャル成長させる工程と、水素原子がドーピングされた領域を、該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域における前記電流ブロック層以外の領域にする工程とを備え、
該ウエハのレーザ共振器端面近傍領域に水素原子をドーピングする工程と、該ウエハをアニールする工程とを同時に行い、
上記水素原子をドーピングする工程および上記ウエハをアニールする工程は、真空中でウエハ温度を６００℃にし、水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓと水素原子と結合したＩＩ族原子であるＢｅを同時に照射することによって行い、
前記水素原子と結合したＶ族原子であるＡｓと水素原子と結合したＩＩ族原子であるＢｅは、水素原子を多量に含むＡｓ固体ソース、及び水素原子を多量に含むＢｅ固体ソースをＭＢＥ装置内において、加熱させて得られることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
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、
該ウエハを真空中で加熱しながら、水素原子と結合したＩＩ族原子、又は、水素原子と結合したＶ族原子をレーザ共振器端面近傍領域に照射することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）装置又はガスソース分子線エピタキシ−（ＧＳ−ＭＢＥ）装置を用いることを特徴とする請求項１，又は２に記載の半導体レーザ素子の製造方法。