JP2003174232A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッド層のメサ部上にキャップ層の突出部
が無くて、高出力領域で安定した特性を有する半導体レ
ーザ素子とその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓ
バッファー層４と、ｎ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第１
クラッド層５と、ＡｌＧａＡｓ量子井戸活性層６と、ｐ
−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２下側クラッド層７と、
ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１０と、ｐ−Ａｌ
_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１と、ｐ−
ＧａＡｓキャップ層１２を、順次結晶成長する。キャッ
プ層１２の活性層７に近い側の面にレジスト膜を配置し
て、キャップ層１２の活性層７から遠い側の面にエッチ
ング液を接触させて、第２上側クラッド層１１の頂部よ
りも幅方向両端に突出するキャップ層の突出部をエッチ
ング除去する。電流阻止層１８ａに空洞が生じないか
ら、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体レーザ素子の製造方法とし
ては、特開平４−３２２４８２号公報に開示されている
ようなものがあり、図２６は、上記製造方法によって製
造した半導体レーザ素子を示す断面図である。この半導
体レーザ素子は、実屈折率型のリッジストライプ型の半
導体レーザ素子である。図２６において、１０１はｎ−
ＧａＡｓ（ｎ型ガリウム砒素）基板であり、この基板１
の下側にはｎ側電極１２２が設けられている。上記ｎ−
ＧａＡｓ基板１上には、ｎ−ＧａＡｓバッファー層１０
４、ｎ−ＡｌＧａＡｓ（ｎ型アルミニウムガリウム砒
素）第１クラッド層１０５、ＡｌＧａＡｓ活性層（また
は量子井戸層）１０６、ｐ−ＡｌＧａＡｓ（ｐ型アルミ
ニウムガリウム砒素）第２クラッド層１０７、ｐ−Ｇａ
Ａｓ（ｐ型ガリウム砒素）キャップ層１１２が順に積層
されており、ダブルヘテロ構造を形成している。上記ｐ
−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層１０７はリッジ状のメサ
部１１５を形成しており、このメサ部１１５の両側領域
には、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１８ａ、ｎ−Ｇａ
Ａｓ電流阻止層１１８ｂを設けて、自己整合的に電流狭
窄と光導波作用をなすようにしている。上記ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層１１２およびｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１１
８ｂの上側全面には、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１１９
を設け、さらにその上に、ｐ側電極１２１を設置してい
る。

【０００３】上記リッジストライプ型半導体レーザ素子
は、製造時に、次のような問題点があった。すなわち、
ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層１０７にリッジ状のメ
サ部１１５をエッチングによって形成する際、キャップ
層が、上記メサ部の頂部からひさし状に突出して残り、
突出部２３０，２３０が形成される。この原因は、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層１０７とｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層１１２とが、Ａｌの組成が異なるので、エッチン
グ速度が夫々異なることにある。つまり、従来使用され
てきたＧａＡｓ系物質に対するエッチング液では、一般
にＧａＡｓに対してはエッチングが遅く、ＡｌＧａＡｓ
に対してはエッチングが速く進むため、ＧａＡｓからな
るキャップ層１１２よりも、このキャップ層１１２の下
側のＡｌＧａＡｓからなる第２クラッド層１０７のほう
が多くエッチング除去されて、キャップ層１１２に突出
部２３０，２３０が形成されるのである。

【０００４】上記キャップ層の突出部２３０が形成され
た後、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１８ａ、およびｎ
−ＧａＡｓ電流阻止層１１８ｂを成長させると、これら
の電流阻止層１１８ａ，１１８ｂ内に空洞が形成される
場合がある。この空洞の形成は、図２７に示す半導体レ
ーザ素子において顕著である。

【０００５】図２７の半導体レーザ素子は、米国特許
５，２９７，１５８号に開示された半導体レーザ素子の
製造方法を用いて製造した半導体レーザ素子である。図
２７において、図２６と同一の機能を有する部分には同
一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。図２７
の半導体レーザ素子は、第２クラッド層１０７上にｐ−
ＧａＡｓ層エッチングストップ層１１０を備え、このエ
ッチングストップ層１１０上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
阻止層１１８ａとｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層
１１１とを配置している。この第２上側クラッド層１１
１は、上端にキャップ層１１２が形成されて、メサ部１
１５をなしている。この半導体レーザ素子において、ｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１１８ａをＭＯＣＶＤ（有機
金属化学気相堆積）法で形成する際、上記ＭＯＣＶＤ法
は結晶の面方位によって成長速度が異なるので、図２７
で示すように、上記突出部２３０の下方のｎ−ＧａＡｓ
電流阻止層１１８ｂ内に空洞１３５，１３５が形成され
る。また、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法で上記電流
阻止層１１８ａ、１１８ｂを形成した場合には、上記突
出部２３０が、照射される分子線を遮って、この突出部
２３０直下が成長の影となって、ＭＯＣＶＤ法による場
合よりも大きい空洞が電流阻止層１１８ｂ内に形成され
る。

【０００６】上記電流阻止層内に空洞１３５，１３５が
形成された半導体レーザ素子は、動作時に上記空洞に光
吸収が発生するので、あるいは、上記空洞は他の部分と
光の屈折率が大きく異なるので、あるいは、電流阻止層
１１８ａにおける電界分布が変化するので、高出力領域
において高効率で安定した性能を得るための阻害要因に
なっていた。また、上記半導体レーザ素子は、特に高出
力領域で長期間作動させると、上記空洞から電流阻止層
の劣化が生じて、長時間動作時の信頼性が低下するとい
う問題がある。

【０００７】上記問題を解決するため、特開平３−６４
９８０号公報に記載された半導体レーザ素子の製造方法
では、ＧａＡｓに対してはエッチング速度が速い一方、
ＡｌＧａＡｓに対してはエッチング速度が遅いエッチン
グ液を用いて、ＡｌＧａＡｓからなるメサ部１１５頂部
から、ＧａＡｓからなるキャップ層１１２が幅方向両側
に突出しないようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザ素子の製造方法は、図２７の半導体レ
ーザ素子には適用できないという問題がある。この半導
体レーザ素子は、製造工程において、ｐ−ＡｌＧａＡｓ
第２上側クラッド層１１１をリッジ状のメサ部１１５に
形成する際、まず、硫酸系エッチング液を用いて、ｐ−
ＧａＡｓキャップ層１１２と、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上
側クラッド層１１１の厚さ方向の途中までとをエッチン
グする。その後、フッ酸系エッチング液を用いて、ｐ−
ＡｌＧａＡｓ第２上側クラッド層１１１のみをｐ−Ｇａ
Ａｓ層エッチングストップ層１１０に至るまでエッチン
グしている。

【０００９】ここにおいて、上記第２上側クラッド層１
１１をエッチングするエッチング液は、上記ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓ第２上側クラッド層１１１を浸蝕する一方、上記
ｐ−ＧａＡｓ層エッチングストップ層１１０を浸蝕しな
い液である必要がある。すなわち、このエッチング液
は、エッチングストップ層１１０と同じ物質からなるｐ
−ＧａＡｓキャップ層１１２も浸蝕しない。したがっ
て、特開平３−６４９８０号公報に開示されているよう
な、エッチング速度は異なるものの、ＧａＡｓとＡｌＧ
ａＡｓとを共に浸蝕するエッチング液は、図２７の半導
体レーザ素子を製造する際には用いることができない。

【００１０】そこで、本発明の目的は、クラッド層のメ
サ部上にキャップ層の突出部が無くて、レーザー光の横
モードやファーフィールドパターンやしきい値電流など
の諸特性が安定して得られる半導体レーザ素子とその製
造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザ素子は、基板上に、少なくと
も第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の
下部クラッド層と、エッチングストップ層と、ストライ
プ状の突起形状に形成された第２導電型の上部クラッド
層と、この上部クラッド層の頂部に接して形成されたキ
ャップ層と、上記上部クラッド層の両側に形成されて上
記活性層よりもバンドギャップが大きい電流阻止層とを
備えた半導体レーザ素子において、上記上部クラッド層
の頂部の幅Ｗ１と、上記キャップ層の上記活性層側の面
の幅Ｗ２と、このキャップ層の上記活性層側と反対側の
面の幅Ｗ３との間に、Ｗ２＜Ｗ３、かつ、概ねＷ２＝Ｗ
１の関係が成立することを特徴としている。

【００１２】上記構成によれば、上記上部クラッド層の
頂部の幅Ｗ１と、上記キャップ層の上記活性層側の面の
幅Ｗ２との間にＷ１＝Ｗ２の関係が成立することによっ
て、上記上部クラッド層と上記キャップ層とが、段差が
殆ど無くて連続的に接続される。これによって、従来に
おけるような、電流阻止層において、キャップ層が上部
クラッド層の頂部から不連続に突出してなる突出部の下
方に、空洞が形成されることが回避される。

【００１３】また、上記キャップ層の上記活性層側と反
対側の面の幅Ｗ３と、上記キャップ層の上記活性層側の
面の幅Ｗ２との間にＷ２＜Ｗ３の関係が成立することに
よって、上記キャップ層の上方部分に、上記キャップ層
の側方部分の影響を殆ど受けることなく略均一な電流阻
止層が成長される。

【００１４】本発明の半導体レーザ素子は、基板上に、
少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２
導電型の下部クラッド層と、エッチングストップ層と、
ストライプ状の突起形状に形成された第２導電型の上部
クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接して形成
されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両側に形成
されて上記活性層よりもバンドギャップが大きい電流阻
止層とを備えた半導体レーザ素子において、上記上部ク
ラッド層の頂部の幅Ｗ１と、上記キャップ層の上記活性
層側の面の幅Ｗ２との間に、Ｗ１＝Ｗ２またはＷ１＞Ｗ
２の関係が成立し、上記キャップ層の所定の厚み方向位
置における幅Ｗ２３と、上記上部クラッド層の頂部の幅
Ｗ１との間に、Ｗ２３＜Ｗ１の関係が成立することを特
徴としている。

【００１５】上記構成によれば、上記キャップ層は、こ
のキャップ層の下端の幅が上記クラッド層の頂部の幅以
下の大きさであり、また、上記キャップ層の厚み方向に
おける幅が上記上部クラッド層の頂部の幅よりも小さ
い。これによって、従来におけるように、クラッド層の
頂部よりも大きい幅を有して幅方向に突出部を有するキ
ャップ層の下方かつ電流阻止層中に空洞が生じることが
ない。また、上記電流阻止層中に空洞が生じたとして
も、上記キャップ層は、略全ての厚み方向位置において
上部クラッド層よりも小さい幅を有するので、上記空洞
は、上記上部クラッド層の頂部付近よりも厚み方向のキ
ャップ層側に生じる。つまり、上記空洞は、従来よりも
厚み方向に活性層から離れた位置に生じるから、横モー
ドやファーフィールドパターンやしきい値電流などの諸
特性に対する上記空洞の影響が従来よりも少なくなっ
て、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。

【００１６】本発明の半導体レーザ素子は、基板上に、
少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性層と、第２
導電型の下部クラッド層と、エッチングストップ層と、
ストライプ状の突起形状に形成された第２導電型の上部
クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接して形成
されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両側に形成
されて上記活性層よりもバンドギャップが大きい電流阻
止層とを備えた半導体レーザ素子において、上記電流阻
止層中に、上記上部クラッド層の突起形状の頂部より
も、厚み方向において上記活性層から遠い位置に、空洞
を有することを特徴としている。

【００１７】上記構成によれば、上記電流阻止層中に、
上記上部クラッド層の突起形状の頂部よりも、厚み方向
において上記活性層から遠くに空洞が位置するので、こ
の空洞が電流阻止層での光の屈折率や電界分布に与える
影響が比較的少ない。したがって、従来におけるよう
に、上部クラッド層の頂部よりも厚み方向に活性層に近
い位置に生じた空洞によって、半導体レーザ素子の特性
が悪化することが効果的に回避される。

【００１８】１実施形態の半導体レーザ素子は、上記エ
ッチングストップ層と上記キャップ層は同じ物質からな
るか、あるいは、上記エッチングストップ層の構成元素
と上記キャップ層の構成元素とは、少なくとも２つの元
素が共通である。

【００１９】上記実施形態によれば、上記エッチングス
トップ層と上記キャップ層は同じ物質からなるか、ある
いは、上記エッチングストップ層の構成元素と上記キャ
ップ層の構成元素とは、少なくとも２つの元素が共通で
あるので、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。

【００２０】１実施形態の半導体レーザ素子は、上記エ
ッチングストップ層の組成式はＡｌ _ｘＧａ_１−ｘＡｓで
あり、上記上部クラッド層の組成式はＡｌ_ｙＧａ_１−ｙ
Ａｓであり、上記キャップ層の組成式はＡｌ_ｚＧａ
_１−ｚＡｓであり、上記エッチングストップ層の組成式
中のｘと、上記上部クラッド層の組成式中のｙと、上記
キャップ層の組成式中のｚとは、ｘ＜ｙおよびｚ＜ｙの
関係が成立する。

【００２１】上記実施形態によれば、上記エッチングス
トップ層およびキャップ層は、組成式におけるＡｌの含
有比が上記上部クラッド層よりも小さいので、上記上部
クラッド層は良好な光とキャリアの閉じ込め効果が得ら
れ、また、上記キャップ層によって上記コンタクト層と
上部クラッド層との間に良好な電気的接合が得られ、ま
た、上記エッチングストップ層によって、上記下部クラ
ッド層が所定の厚みに制御良く形成される。

【００２２】１実施形態の半導体レーザ素子は、上記基
板はＧａＡｓで形成され、上記クラッド層および活性層
はＡｌＧａＡｓで形成され、上記電流阻止層はＡｌＧａ
Ａｓで形成されている。

【００２３】上記実施形態によれば、ＧａＡｓからなる
基板を用いて、ＡｌＧａＡｓからなる電流阻止層によっ
て実屈折率分布が形成されて、良好な効率を有するＡｌ
ＧａＡｓ系の半導体レーザ素子が得られる。

【００２４】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性
層と、第２導電型のクラッド層と、キャップ層とを順次
積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術を用いて、上記第２導電型のクラッド層および
キャップ層をリッジストライプ形状にパターニングし
て、メサ部を形成する工程と、上記第２導電型のクラッ
ド層のメサ部の上端の幅よりも大きい幅を有して、この
メサ部の上端から幅方向両側にひさし状に突出した突出
部を有するキャップ層について、このキャップ層の上記
ひさし状の突出部の少なくとも上記活性層に近い側の面
に、エッチングに対する保護膜を配置する工程と、上記
キャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによって
除去する工程とを備えることを特徴としている。

【００２５】上記構成によれば、基板上に、第１導電型
のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層
と、キャップ層とが積層され、上記第２導電型のクラッ
ド層およびキャップ層がパターニングされてメサ部が形
成され、このときにキャップ層が第２導電型のクラッド
層よりも幅方向にひさし状に突出してなる突出部が形成
される。この突出部の少なくとも上記活性層に近い側の
面に保護膜が配置され、上記キャップ層の少なくとも突
出部がエッチングによって除去される。これによって、
上記キャップ層の少なくとも突出部は、例えば第２導電
型のクラッド層とキャップ層との接続部分などの他の部
分をエッチングすることなく制御良くエッチング除去さ
れる。これによって、上記キャップ層に接して形成され
る例えば電流阻止層に空洞が形成されることが効果的に
回避されて、良好な特性の半導体レーザ素子が得られ
る。

【００２６】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、化学エッチ
ング液を用いて除去する。

【００２７】上記実施形態によれば、上記キャップ層の
少なくとも突出部は、化学エッチング液を用いて、容易
かつ効果的に除去される。

【００２８】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性
層と、第２導電型のクラッド層と、キャップ層とを順次
積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術を用いて、上記第２導電型のクラッド層および
キャップ層をリッジストライプ形状にパターニングし
て、メサ部を形成する工程と、上記第２導電型のクラッ
ド層のメサ部の幅方向両側に位置する平坦部の表面に、
エッチングに対する保護膜を配置する工程と、上記第２
導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも大きい幅
を有して、このメサ部の上端から幅方向両側にひさし状
に突出した突出部を有するキャップ層について、このキ
ャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによって除
去する工程とを備えることを特徴としている。

【００２９】上記構成によれば、基板上に、第１導電型
のクラッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層
と、キャップ層とが積層され、上記第２導電型のクラッ
ド層およびキャップ層がパターニングされてメサ部が形
成され、このときにキャップ層が第２導電型のクラッド
層よりも幅方向にひさし状に突出してなる突出部が形成
される。上記メサ部の幅方向両側の平坦部の表面に保護
膜が配置され、上記キャップ層の少なくとも突出部が、
上記平坦部に対して少ない影響の下でエッチング除去さ
れる。これによって、上記キャップ層に接して形成され
る例えば電流阻止層に空洞が形成されることが効果的に
回避され、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。

【００３０】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、気相のプラ
ズマを用いたエッチングによって除去する。

【００３１】上記実施形態によれば、上記キャップ層の
少なくとも突出部が、気相のプラズマを用いて効果的に
除去される。

【００３２】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層のひさし状の突出部をエッチングに
よって除去する工程よりも前に、上記キャップ層の上面
の少なくとも一部に、上記エッチングに対する保護膜を
配置する工程を備える。

【００３３】上記実施形態によれば、上記キャップ層の
上面の少なくとも一部に保護層が配置され、この後、上
記キャップ層のひさし状の突出部がエッチングによって
除去される。したがって、このキャップ層は、厚みが減
ずることなく上記突出部が除去される。

【００３４】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の突出部の少なくとも上記活性層に
近い側の面に上記保護膜を配置する直前、または、上記
第２導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側に位置す
る平坦部の表面に上記保護膜を配置する直前における上
記キャップ層は、このキャップ層の上記活性層側の面の
幅が、上記キャップ層の上記活性層側と反対側の面の幅
よりも大きい。

【００３５】上記実施形態によれば、上記保護膜として
例えば露光部分を除去するポジ型フォトレジストを用い
る場合、上記保護膜を配置する直前において、上記キャ
ップ層は、上記活性層側の面の幅が、上記活性層側と反
対側の面の幅よりも大きいから、このキャップ層の活性
層側の面と上記活性層側と反対側の面との間の側面は、
上記コンタクト層側に向く。したがって、上記キャップ
層の表面に上記保護膜が配置された場合、上記コンタク
ト層側からの光で上記側面の保護膜を露光することによ
って、上記キャップ層の側面が現像により露出する。し
たがって、このキャップ層の側面に直接エッチングが施
されるので、このキャップ層のひさし状の突出部が、効
果的に良好な制御性で除去される。

【００３６】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記第２導電型クラッド層のメサ部はＡｌＧａＡｓ
からなり、上記キャップ層はＧａＡｓからなり、上記保
護膜はＡｌＧａＡｓからなる。

【００３７】上記実施形態によれば、上記ＧａＡｓから
なるキャップ層の突出部を、上記ＡｌＧａＡｓからなる
保護膜を用いて、上記ＡｌＧａＡｓからなるクラッド層
のメサ部に影響を与えることなく良好な制御性でエッチ
ング除去できるから、良好な特性の半導体レーザ素子が
安定して得られる。

【００３８】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、硫酸と過酸
化水素水の混合液を用いて除去する。

【００３９】上記実施形態によれば、上記硫酸と過酸化
水素水の混合液を用いて、上記キャップ層の少なくとも
突出部が効果的に除去される。

【００４０】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、アンモニア
水と過酸化水素水の混合液を用いて除去する。

【００４１】上記実施形態によれば、上記アンモニア水
と過酸化水素水の混合液を用いて、上記キャップ層の少
なくとも突出部が効果的に除去される。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
より詳細に説明する。

【００４３】（第１実施形態）図１は、第１実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法によって製造したリッジス
トライプ型半導体レーザ素子を示す断面図である。以
下、図２乃至図６を用いて、この半導体レーザ素子の製
造方法について説明する。

【００４４】まず、図２（ａ）に示すように、面方位
（１００）のｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ装置
を用いて、ｎ−ＧａＡｓバッファー層４（厚さ０．５μ
ｍ）と、第１導電型のクラッド層としてのｎ−Ａｌ
_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第１クラッド層５（１μｍ）と、
ＡｌＧａＡｓ量子井戸活性層６（０．０５μｍ）と、第
２導電型の下部クラッド層としてのｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ
_０．５Ａｓ第２下側クラッド層７（０．２μｍ）と、ｐ
−ＧａＡｓエッチングストップ層１０（５ｎｍ）と、第
２導電型の上部クラッド層としてのｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ
_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１（１．０μｍ）と、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２（０．６μｍ）を、順次結
晶成長して積層する。その後、上記キャップ層１２表面
にレジスト膜２６を約０．２μｍの厚さに塗布する。

【００４５】次に、上記レジスト膜２６を写真蝕刻法に
よって幅６μｍのストライプ状に形成する（図２
（ｂ））。そして、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの間で選
択性のない硫酸系エッチング液を用いて、ストライプ状
レジスト膜２６が被覆していない部分のｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１２の厚み方向の全てと、ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ
_{０． ５}Ａｓ第２上側クラッド層１１の厚み方向の途中ま
でとをエッチングして、ストライプ状のメサ部１５が形
成される（図３（ａ））。

【００４６】さらに、図３（ａ）の工程において途中ま
でエッチングされたｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２
上側クラッド層１１のレジスト膜２６で被覆されていな
い部分を、フッ酸系エッチング液を用いて、ｐ−ＧａＡ
ｓ層エッチングストップ層１０が現れるまで全てエッチ
ングする。これによって、上記第２上側クラッド層１１
がストライプ状の突起形状に形成される。このとき、上
記ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ _０．５Ａｓ第２上側クラッド層１
１は、メサ部１５の側面がエッチングされて、上記ｐ−
ＧａＡｓキャップ層１２の両端が上記突起形状の頂部か
ら幅方向両側にひさし状に突出して突出部３０，３０が
形成される。上記キャップ層１２上には、上記レジスト
膜２６が残っている（図３（ｂ））。

【００４７】この段階で、ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａ
ｓ第２上側クラッド層１１のメサ部１５下端の幅Ｗ０は
２．５μｍになる。図３（ａ）の工程で硫酸系エッチン
グ液を用いる一方、図３（ｂ）の工程でフッ酸系エッチ
ング液を用いて、２段階に分けてエッチングを行う理由
は、上記メサ部１５下端の幅Ｗ０を制御性良く形成する
ためである。

【００４８】また、上記ｐ−ＧａＡｓエッチングストッ
プ層１０は、上記フッ酸系エッチング液によるエッチン
グの進行を停止する。上記エッチングストップ層１０
は、所定の横モード制御などに対応する最適な厚さｄに
形成されたｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ _０．５Ａｓ第２下側クラ
ッド層７上に配置されていて、上記フッ酸系エッチング
液によるエッチングを確実に停止させる。したがって、
上記第２下側クラッド層７は、同一のウェハ内および異
なるウエハの間で厚さｄがばらつくことが無いので、こ
の第２下側クラッド層７と電流阻止層１８との間の実効
屈折率差または実屈折率差を安定して所定の値にでき
て、半導体レーザ素子の横モードなどの特性を安定にで
きる。

【００４９】図３（ｂ）に示す工程に続いて、レジスト
膜２６を完全に除去した後、新たなレジスト膜２８を基
板全面にわたって塗布する。上記レジスト膜２８の塗布
後、上記基板を毎分６０００回転の回転数で１分間回転
させて、上記メサ部１５の両側に位置する平坦部１６，
１６上でのレジスト膜２８の厚さが略１μｍになるよう
にする（図４（ａ））。この時点で、キャップ層１２上
にレジスト膜２８が極薄く残っているので、このレジス
ト膜２８表面に現像液を接触させることによって、上記
キャップ層１２上のレジスト膜２８を除去する。これに
よって、キャップ層の幅方向両側のレジスト膜２８の表
面は、図４（ａ）における破線ａで示す輪郭をなすよう
になる。すなわち、上記キャップ層１２の上記活性層６
に近い側の面に、保護膜としてのレジスト膜２８を配置
する。

【００５０】上記キャップ層の表面をレジスト膜２８か
ら露出させた後、上記キャップ層１２の突出部３０を含
む部分をエッチング除去する。このときに用いるエッチ
ング液は、アンモニア水と過酸化水素水の混合液であ
る。このエッチング液は、上記キャップ層１２突出部３
０のみでなくキャップ層１２の中央の上側部分も浸蝕す
るので、突出部３０の除去が完了した時点でのｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１２の層厚は、当初の半分以下になる。
上記キャップ層１２は、このキャップ層１２の上記活性
層６に近い側の面にレジスト膜２８を配置しているの
で、例えばキャップ層１２と第２上側クラッド層１１と
の接続部分周辺などに悪影響を与えることなく、キャッ
プ層１２についてのみ、少なくとも突出部３０，３０を
確実にエッチング除去できる。

【００５１】続いて、上記レジスト膜２８をすべて除去
し（図４（ｂ））、上記エッチングストップ層１０上お
よびメサ部１５上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８
ａと、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂとを、順次ＭＯＣ
ＶＤ装置を用いて成長する（図５（ａ））。上記ｎ−Ａ
ｌ_０．７Ｇａ_０．３Ａｓ電流阻止層１８ａは、メサ部１
５の両側に位置する平坦部１６，１６上に、１．１μｍ
の厚さに成長させる。このｎ−Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３Ａ
ｓ電流阻止層１８ａは、上記メサ部１５の内部および外
部に実屈折率分布を形成する。上記ｎ−ＧａＡｓ電流阻
止層１８ｂは、上記ｎ−Ａｌ_０．７Ｇａ_０．３Ａｓ電流
阻止層１８ａが含むＡｌ成分が表面酸化するのを防止す
るとともに、このｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂ層上に
形成されるｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９の成長を良好
にする役割を果たす。

【００５２】続いて、図５（ｂ）に示すように、上記ｎ
−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａと、ｎ−ＧａＡｓ電流
阻止層１８ｂの上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２上に位
置する部分をエッチング除去して、上記ｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層１２の上側面を露出させる。

【００５３】そして、図５（ｂ）に示す積層構造を有す
るウエハ上に、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９（約４０
μｍ）をＬＰＥ法で成長する（図６（ａ））。

【００５４】この後、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面を
研磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウ
エハ全体の厚さを１２０μｍにした後、上記コンタクト
層１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面とに、
ｐ側電極２１とｎ側電極２２とを各々形成する（図６
（ｂ））。

【００５５】最後に、共振器長が８００μｍになるよう
にウエハをへき開した後、電子ビーム蒸着によって、光
出射端面にＡｌ_２Ｏ_３保護膜を形成して低反射率（約５
％）にする一方、上記光出射端面に対向する端面にＡｌ
_２Ｏ_３／ａ−Ｓｉ（酸化アルミニウム／アモルファスシ
リコン）の多層膜を形成して高反射率（約９５％）にし
て、本発明によるリッジストライプ型半導体レーザ素子
が完成する。

【００５６】本実施形態の半導体レーザ素子のメサ部１
５への電流狭窄は、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａ
を介したｐｎｐｎ構造によって行う一方、横モード制御
はｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａでの実屈折率分布
によって行う。

【００５７】本実施形態の半導体レーザ素子の特性は、
発振波長が７８０ｎｍであり、閾値電流が３５ｍＡであ
り、光出力が１８０ｍＷまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度７０℃の環境
において光出力１２０ｍＷで継続して発光させて信頼性
試験を行った。その結果を図２８に示す。図２８におい
て、横軸は駆動時間であり、縦軸は半導体レーザ素子の
駆動電流である。図２８の直線２０１に示すように、本
実施形態の半導体レーザ素子は３０００時間に亘って安
定に発光し、発光中に動作電流が増大するような特性劣
化は見られなかった。以上の結果から、本実施形態によ
る半導体レーザ素子は、特に５０ｍＷ以上の高出力での
信頼性に優れていると言える。

【００５８】（第２実施形態）図７は、第２実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法によって製造したリッジス
トライプ型半導体レーザ素子を示す断面図である。

【００５９】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
を、図８および図９を用いて説明する。図８および図９
において、第１実施形態における図１乃至６と同一の機
能を有する部分には同一の参照番号を付して詳細な説明
を省略する。

【００６０】まず、面方位（１００）のｎ−ＧａＡｓ基
板１上に、上記第１実施形態と同一の工程を経て、図３
（ｂ）に示す半導体構造を形成する。

【００６１】図３（ｂ）に示す構造において、エッチン
グストップ層１０上およびレジスト膜２６上に、レジス
ト膜２８を基板全面にわたって塗布する。レジスト膜２
８の塗布後、毎分６０００回転の回転数で基板を１分間
回転させて、メサ部１５両側の平坦部１６，１６でのレ
ジスト膜２８の厚みがおおむね３μｍになるようにする
（図８（ａ））。

【００６２】続いて、写真蝕刻法を用い、露光量と現像
時間を調整することによって、レジスト膜２８を、メサ
部１５両側の平坦部における厚みが略０．５μｍになる
まで除去する。このとき、図８（ｂ）に示すように、キ
ャップ層の突出部３０の左右両端の一部が、レジスト膜
２８に覆われずに露出した状態になる。

【００６３】上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の突出部
３０を含む部分を、アンモニア水と過酸化水素水を混合
してなるエッチング液を用いて除去する。上記キャップ
層の突出部３０は、上記エッチング液によって、上記レ
ジスト膜２８からの露出部分から浸蝕される。本実施形
態では、第１実施形態とは異なり、ｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層１２の中央部分はレジスト膜２６で保護されていて
浸蝕されないので、膜の厚みは減少しない。したがっ
て、突出部３０，３０の除去が完了した時点でのｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層１２の層厚は、初期層厚と同じであ
る。続いて、レジスト膜２６、２８を除去して、図９に
示すような構造が得られる。

【００６４】そして、エッチングストップ層１０、第２
上側クラッド層１１、キャップ層１２上に、ｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ電流阻止層１８ａおよびｎ−ＧａＡｓ電流阻止層
１８ｂを、ＭＯＣＶＤ装置によって順次成長する。続い
て、第１実施形態と同様に、電流阻止層１８ｂ上にｐ−
ＧａＡｓコンタクト層１９を形成し、このコンタクト層
１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面とに、ｐ
側電極２１とｎ側電極２２とを各々形成して、図７に示
すリッジストライプ型半導体レーザ素子が完成する。

【００６５】本実施形態の半導体レーザ素子において
も、第１実施形態の半導体レーザ素子と同様に、メサ部
１５への電流狭窄がｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａ
を介したｐｎｐｎ構造で実行され、横モード制御がｎ−
ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａでの実屈折率分布によっ
て行われる。

【００６６】第２実施形態による半導体レーザ素子の特
性は、発振波長が７８０ｎｍであり、閾値電流が３５ｍ
Ａであり、光出力は１８０ｍＷに至るまでキンクフリー
であった。また、この半導体レーザ素子について、雰囲
気温度７０℃の環境において光出力が１２０ｍＷで継続
して発光させて、信頼性試験を行った。その結果、図２
８に示すように、３０００時間の発光時間に亘って安定
に発光し、発光中に動作電流が増大するような特性劣化
は見られなかった。本実施形態による半導体レーザ素子
は、特に５０ｍＷ以上の高出力での信頼性に優れている
と言える。

【００６７】（第３実施形態）図１０（ａ）は、第３実
施形態の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した
リッジストライプ型半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。

【００６８】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
を、各工程を示した図１１乃至１３を用いて説明する。
本実施形態においても、第１実施形態と同一の構成部分
には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。

【００６９】まず、第１実施形態と同様にして、面方位
（１００）のｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバ
ッファー層４、ｎ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第１クラ
ッド層５、ＡｌＧａＡｓ量子井戸活性層６、ｐ−Ａｌ
_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２下側クラッド層７、ｐ−Ｇａ
Ａｓエッチングストップ層１０、ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０
．５Ａｓ第２上側クラッド層１１、ｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層１２を順次積層して、図２（ａ）に示したのと同一
の半導体積層体を得る。

【００７０】次に、基板表面全面にレジスト膜２４を約
０．２μｍの厚さに塗布し、このレジスト膜２４に、写
真蝕刻法によって幅Ｗ３のストライプ状開口部３１を形
成する。更に、上記レジスト膜２４上およびレジスト膜
の開口部３１内のキャップ層１２上に、プラズマＣＶＤ
法を用いて、厚さが０．１０μｍのＳｉＯ_２膜３２を形
成する。上記ストライプ状開口部３１の幅Ｗ３は、後に
形成されるｐ−ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層１１のスト
ライプ状リッジ頂部の幅Ｗ１と略同一になるように設定
する。（図１０（ｂ））続いて、上記ＳｉＯ_２膜３２の
上記開口部３１内のキャップ層１２上に形成された部分
以外の部分を、リフトオフ法を用いてレジスト膜２４と
ともに除去する。これによって、上記キャップ層１２上
に、幅Ｗ１のストライプ状ＳｉＯ_２膜２３が形成され
る。このストライプ状ＳｉＯ_２膜２３を含むように、上
記キャップ層１２上に、レジスト膜２６を約０．４μｍ
の厚さに塗布する。引き続き、このレジスト膜２６を、
写真蝕刻法によって幅６μｍのストライプ状に形成する
（図１１（ａ））。この時、先に形成したストライプ状
ＳｉＯ_２膜２３がレジスト膜２６の幅方向中心に位置す
るように、上記レジスト膜２６に露光する際のフォトマ
スク位置を調節する。この時点で、上記ストライプ状Ｓ
ｉＯ_２膜２３の全ての表面は、ｐ−ＧａＡｓキャップ層
１２およびストライプ状レジスト膜２６で囲まれてい
る。

【００７１】次に、ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓとの間で選
択性のない硫酸系エッチング液を用いて、ストライプ状
レジスト膜２６が被覆していない部分について、ｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層１２の厚み方向全てと、ｐ−Ａｌ
_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１の厚み方
向の途中までとをエッチングして、ストライプ状のメサ
部１５を形成する。さらに、上記エッチング工程におい
て厚み方向の途中までがエッチングされたｐ−Ａｌ
_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１を、上記
レジスト膜２６で被覆されていない部分を、フッ酸系エ
ッチング液を用いて、ｐ−ＧａＡｓ層エッチングストッ
プ層１０が現れるまでエッチングする。上記硫酸系エッ
チング液とフッ酸系エッチング液とを用いた二段階のエ
ッチング工程により、所望のリッジ幅を持ったストライ
プ状のメサ部１５が形成される。このとき、ｐ−Ａｌ
_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１の側面が
エッチングされ、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の幅方向
両側の部分が、突出部３０，３０として残る（図１１
（ｂ））。

【００７２】この段階で、メサ部１５として形成された
ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１
の下端の幅は、約２．５μｍとなる。このメサ部の下端
の幅を精度良く形成するために、硫酸系エッチング液と
フッ酸系エッチング液とを用いて２段階のエッチングを
行ったのである。

【００７３】次に、上記レジスト膜２６を完全に除去し
た後、基板表面の全面にわたってレジストを塗布し、こ
のレジストを塗布した基板を毎分６０００回転の回転数
で１分間回転させて、新たなレジスト膜２８を形成す
る。このレジスト膜２８は、メサ部１５の幅方向両側の
平坦部での厚みが約３μｍになるように形成する。（図
１２（ａ））。

【００７４】次に、上記レジスト膜２８に所定量および
所定時間の露光と現像を施して、上記メサ部１５両側の
平坦部のレジスト膜２８厚を約０．５μｍにし、また、
上記キャップ層１２上およびＳｉＯ_２膜３２上のレジス
ト膜２８を除去する。これによって、図１２（ｂ）に示
すように、メサ部１５両側の平坦部１６はレジストによ
って完全に保護される。一方、ｐ−ＧａＡｓキャップ層
１２は、幅方向中央の表面はＳｉＯ２膜２３で保護され
ている一方、幅方向両端の突出部３０の表面はレジスト
膜２８やＳｉＯ２膜２３に覆われずに露出する。

【００７５】この状態で、反応性ガスのプラズマを用い
て、上記キャップ層の突出部３０をエッチング除去す
る。すなわち、平行平板電極間に、三塩化ボロンをアル
ゴンで希釈したガスを流し、１３．５６ＭＨｚの高周波
交流電源を用いてプラズマを励起し、このプラズマの中
に上記試料を静置して、上記プラズマの物理的衝撃と化
学的反応を用いて突出部３０を除去する。これによっ
て、図１３（ａ）に示すような構造が得られる。このと
き、メサ部１５両側の平坦部１６は、レジスト２８によ
って完全に保護されているので、上記平坦部１６下方の
ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ _０．５Ａｓ第２下側クラッド層７な
どには、プラズマやイオンによる損傷が生じない。また
上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の幅方向中央部分も、
ストライプ状ＳｉＯ_２膜２３によって保護されているの
で、プラズマやイオンによる損傷はない。

【００７６】続いて、レジスト膜２８を全て除去し、メ
サ部１５の幅方向両側のエッチングストップ層１０上
に、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａとｎ−ＧａＡｓ
電流阻止層１８ｂとを、ＭＯＣＶＤ装置によって順次成
長する（図１３（ｂ））。ここで、ＳｉＯ２膜上には、
ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓは成長しないので、メサ部
１５両側の平坦部１６に、ＡｌＧａＡｓからなる電流阻
止層１８ａとＧａＡｓからなる電流阻止層１８ｂとが選
択的に成長する。

【００７７】引き続いて、上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層
１２上のストライプ状のＳｉＯ_２膜２３をフッ酸を用い
てエッチング除去して、上記キャップ層１２の上面を露
出させる。

【００７８】そして、上記ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８
ｂ上とキャップ層１２上に、ＬＰＥ法によって約４０μ
ｍの厚みのｐ−ＧａＡｓコンタクト層１９を成長する。

【００７９】続いて、第１実施形態と同様に、上記コン
タクト層１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面
とに、ｐ側電極２１とｎ側電極２２とを各々形成して、
図１０（ａ）に示すリッジストライプ型半導体レーザ素
子が完成する。

【００８０】第３実施形態の半導体レーザ素子におい
て、メサ部１５への電流狭窄は、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流
阻止層１８ａを介したｐｎｐｎ構造によって行う一方、
横モード制御はｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａでの
実屈折率分布によって行う。

【００８１】本実施形態による半導体レーザ素子の特性
は、発振波長が７８０ｎｍであり、閾値電流が３５ｍＡ
であり、光出力が１８０ｍＷまでキンクフリーであっ
た。また、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度７０℃
の環境で光出力１２０ｍＷで継続して発光させて、信頼
性試験を行った。その結果、図２８に示すように、３０
００時間に亘って安定に発光し、発光作動中に動作電流
が増大するような特性劣化は見られなかった。上記実施
形態による半導体レーザ素子は、特に５０ｍＷ以上の高
出力での信頼性に優れている。

【００８２】（第４実施形態）図１４は、第４実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造されたリッ
ジストライプ型半導体レーザ素子を示す断面図である。

【００８３】以下、本実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法を、図１５乃至１８を用いて説明する。

【００８４】まず、第１実施形態と同様に、面方位（１
００）のｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァー層４（厚み０．５μｍ）と、ｎ−Ａｌ_０．５Ｇａ
_０．５Ａｓ第１クラッド層５（厚み１μｍ）と、ＡｌＧ
ａＡｓ量子井戸活性層６（厚み０．０５μｍ）、ｐ−Ａ
ｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２下側クラッド層７（厚み
０．２μｍ）と、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１
０（厚み５ｎｍ）と、ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第
２上側クラッド層１１（厚み１．０μｍ）と、ｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１２（厚み０．６μｍ）とを順次結晶成
長する。そして、図１５（ａ）に示すように、上記キャ
ップ層１２上に、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ表面保護膜
１３（厚み０．２μｍ）を積層する。

【００８５】次に、上記表面保護膜１３上に、レジスト
膜２６を約０．２μｍの厚さに塗布し、このレジスト膜
２６を写真蝕刻法によって幅６μｍのストライプ状に形
成する（図１５（ｂ））。この後、ＧａＡｓとＡｌＧａ
Ａｓとの間で選択性のない硫酸系エッチング液を用い
て、ストライプ状レジスト膜２６が被覆していない部分
について、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ表面保護膜１３の
厚み方向の全てと、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の厚み
方向の全てと、ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側
クラッド層１１の厚み方向の途中までとをエッチングし
て、ストライプ状のメサ部１５を形成する（図１６
（ａ））。さらに、上記ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_{０ ．５}Ａｓ
第２上側クラッド層１１の上記厚み方向の途中までがエ
ッチングされた部分を、フッ酸系エッチング液を用い
て、ｐ−ＧａＡｓ層エッチングストップ層１０が現れる
まで全てエッチングする。上記二段階のエッチング工程
により、所定の幅を有するストライプ状のメサ部が形成
される。このとき、ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２
上側クラッド層１１の側面がエッチングされるので、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層１２とレジスト膜２６とが、上記
第２上側クラッド層１１の上端から幅方向両側にひさし
状に突出する（図１６（ｂ））。

【００８６】この時点において、キャップ層の形状は、
第２乃至第３実施形態とは異なり、キャップ層の上端幅
Ｗ３が下端幅Ｗ２よりも狭い形状をなす。この形状は、
ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の上に、Ａｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ａｓ表面保護膜１３（０．２μｍ）を配置したこ
とによって得られる。

【００８７】図１６（ｂ）の構造において、レジスト膜
２６を完全に除去した後、新たなレジストを基板上の全
面に塗布する。レジストの塗布後、毎分６０００回転の
回転数で基板を１分間回転させて、メサ部１５の両側の
平坦部での膜厚を３μｍにして、レジスト膜２８を形成
する（図１７（ａ））。

【００８８】続いて、上記キャップ層１２および表面保
護膜１３上のレジスト膜２８を除去するように、かつ、
図１７（ａ）の破線ｂで示すようにメサ部１５両側の平
坦部上のレジスト膜２８の厚みが略０．５μｍになるよ
うに、レジスト膜２８を露光および現像する。これによ
って、図１７（ｂ）に示す構造が得られる。このとき、
メサ部１５両側の平坦部１６，１６上面と、ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層１２の下側面は、レジスト膜２８によって
保護されている。一方、上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層１
２は、側面が露出している。これは、上記キャップ層の
上端幅Ｗ３が下端幅Ｗ２よりも小さい形状とすることで
実現できる。すなわち、上記キャップ層１２の上端幅Ｗ
３が下端幅Ｗ２よりも小さいので、上記キャップ層の下
端と上端との間を接続する側面に接するレジスト膜２８
の部分を、基板の上方から照射される露光用の光を照射
して、現像・除去できる。したがって、上記キャップ層
１２の側面を、完全に露出することができる。ここにお
いて、第２乃至第３実施形態におけるように、上端幅が
下端幅よりも大きい形状を有するキャップ層は、露光時
にｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の側面に接するレジスト
膜２８の部分がキャップ層の上端に遮られて感光しな
い。したがって、現像後もｐ−ＧａＡｓキャップ層１２
の側面は、レジスト膜２８に覆われたままである。

【００８９】さらに、上記ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２
は、上面の略全てが、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ表面保
護膜１３によって覆われている。

【００９０】このように、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２
の略側面のみを、レジスト膜２８および表面保護膜１３
から露出させた状態で、このキャップ層１２の幅方向両
側の突出部３０をエッチング除去する。このときに用い
るエッチング液は、アンモニア水と過酸化水素水とを混
合して作製したエッチング液である。この工程によっ
て、上記キャップ層１２は、図１７（ｂ）の破線ｃで示
すような輪郭になる。

【００９１】上記エッチング液は、ＧａＡｓキャップ層
１２のみでなく、Ａｌ_０．３Ｇａ_{０ ．７}Ａｓ表面保護膜
も浸蝕する。しかしながら、上記エッチング液のアンモ
ニアと過酸化水素との混合比を調整することによって、
ＧａＡｓのエッチング速度を、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａ
ｓのエッチング速度よりも大きくして、ＧａＡｓとＡｌ
_０．３Ｇａ_０．７Ａｓとの間で選択性を持たせるように
する。具体的には、アンモニアの分子数：過酸化水素の
分子数の比が、１：６から１：２７０までの間になるよ
うに、アンモニア水と過酸化水素水を混合する。これに
よって、Ａｌ_{０ ．３}Ｇａ_０．７Ａｓのエッチング速度
を、ＧａＡｓのエッチング速度の１／１００以下に抑制
することが可能である。この場合、Ａｌ_０．３Ｇａ
_０．７Ａｓ表面保護膜１３は、上記エッチング液に対す
るｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の保護膜として機能す
る。

【００９２】本実施形態では、アンモニア：過酸化水素
の混合比が１：３０の混合液からなるエッチング液を用
いて、上記キャップ層１２を側面から浸蝕して突出部３
０，３０を除去する。これによって、上記キャップ層１
２の下端幅Ｗ２を、リッジストライプ形状に形成した第
２上側クラッド層１１の上端幅Ｗ１と略一致させる。本
実施形態では、エッチングがキャップ層１２の側面全面
から幅方向の１方向に進行するので、第２実施形態にお
けるようなレジスト膜２８から露出したキャップ層１２
の両端の一部分からエッチングが進行するよりも、エッ
チングが施された後の側面は面積が略一定に保たれる。
したがって、突出部３０の除去を再現性よく行うことが
可能となった。更に、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の下
端幅Ｗ２幅の制御も容易になった。また、このキャップ
層１２は、Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７Ａｓ表面保護膜１３で
保護されているので、膜厚方向には浸蝕されない。した
がって、突出部３０の除去が完了した時点でのキャップ
層１２の厚みは、キャップ層１２形成当初の層みと同じ
である。

【００９３】上記突出部３０の除去が完了した後、上記
レジスト膜２８を全て除去し、上記第２上側クラッド層
１１およびキャップ層１２および表面保護膜１３の両側
かつエッチングストップ層１０上、および、上記表面保
護膜１３上に、ＭＯＣＶＤ装置によって、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓ電流阻止層１８ａとｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂ
とを順次成長する（図１８）。ここにおいて、上記キャ
ップ層１２の下端幅を、リッジストライプ形状に形成し
た第２上側クラッド層１１の上端幅Ｗ１と略一致させた
ので、上記キャップ層１２の下方かつ第２上側クラッド
層１１の幅方向両側に、図２７の従来の半導体レーザ素
子におけるような空洞１３５，１３５が生じない。

【００９４】そして、上記キャップ層１２上の表面保護
膜１３と、電流阻止層１８ａの幅方向中央部と、ｎ−Ｇ
ａＡｓ電流阻止層１８ｂの幅方向中央部とを除去する。
続いて、上記電流阻止層１８ａ上と、上記一部が除去さ
れて表面に露出したｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂ上
と、キャップ層１２上とにコンタクト層１９を積層す
る。最後に、第１実施形態と同様に、上記コンタクト層
１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面とに、ｐ
側電極２１とｎ側電極２２とを各々形成して、図１４に
示すリッジストライプ型半導体レーザ素子が完成する。

【００９５】本実施形態の半導体レーザ素子は、メサ部
１５への電流狭窄を、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８
ａを介したｐｎｐｎ構造によって実行する一方、横モー
ド制御をｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａでの実屈折
率分布によって実行する。

【００９６】本実施形態の半導体レーザ素子は、図１４
に示すように、キャップ層の突出部３０，３０を除去し
て、キャップ層の下端幅と、第２上側クラッド層１１の
上端幅とを略同じ大きさにすることによって、ストライ
プ状のメサ部に段差を実質的に無くしている。これによ
って、従来の半導体レーザ素子において電流阻止層に生
じていた空洞を殆ど無くして、良好な特性を有する半導
体レーザ素子を安定して形成することができる。

【００９７】本実施形態の半導体レーザ素子の特性につ
いては、発振波長が７８０ｎｍであり、閾値電流が３５
ｍＡであり、光出力が１８０ｍＷまでキンクフリーであ
った。また、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度７０
℃の環境において光出力１２０ｍＷで継続して発光させ
て信頼性試験を行った。その結果、図２８に示すよう
に、３０００時間に亘って安定して発光し、発光中に動
作電流が増大するような特性劣化は見られなかった。上
記実施形態による半導体レーザ素子は、特に５０ｍＷ以
上の高出力での信頼性に優れていると言える。

【００９８】（第５実施形態）図１９は、第５実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した半導体
レーザ素子を示す図である。本実施形態の半導体レーザ
素子の製造方法は、第４実施形態の図１７（ｂ）に続く
工程において、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２の幅を第４
実施形態よりも小さく形成した点が異なる。すなわち、
第４実施形態では、図１７（ｂ）の破線ｃで示すよう
に、キャップ層１２の幅方向両端部の突出部をエッチン
グ除去して、キャップ層１２の下端幅を第２上側クラッ
ド層１１の上端幅と略同じにしていた。一方、本実施形
態では、図２０に示すように、キャップ層１２を幅方向
に第４実施形態よりも多くエッチングして、キャップ層
１２の下端幅Ｗ２を、第２上側クラッド層１１の上端幅
Ｗ１よりも小さく形成した。これは、上記キャップ層１
２の上面に配置された表面保護膜１３の幅方向長さを、
第４実施形態におけるよりも短くすることによって達成
される。図２０（ａ）の構造は、第４実施形態の図１６
乃至１７と、上記表面保護膜１３の幅方向長さを異なる
長さに形成する点以外は同一の工程によって得られる。

【００９９】上記キャップ層１２の突出部をエッチング
除去した後、図２０（ａ）のレジスト膜２８を全て除去
し、上記第２上側クラッド層１１およびキャップ層１２
および表面保護膜１３の幅方向両側かつエッチングスト
ップ層１０上、および、上記表面保護膜１３上に、ＭＯ
ＣＶＤ装置によって、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８
ａとｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂとを順次成長する
（図２０（ｂ））。ここにおいて、上記キャップ層１２
の下端幅Ｗ２を、リッジストライプ形状に形成した第２
上側クラッド層１１の上端幅Ｗ１よりも小さく形成した
ので、上記電流阻止層１８ｂには、上記キャップ層１２
と第２上側クラッド層１１との境界付近の厚み方向位置
に空洞３６，３６が形成される。この空洞３６，３６
は、図２７の従来におけるような幅方向に突出したひさ
し状のキャップ層１１２によって形成された空洞１３
５，１３５よりも、大きさが格段に小さい。また、上記
空洞３６，３６の形成位置はｐ−ＧａＡｓキャップ層１
２の下端よりも厚み方向に活性層６から遠ざかった位置
であり、従来の空洞１３５，１３５よりも活性層から遠
い位置である。したがって、本実施形態の半導体レーザ
素子は、上記空洞３６，３６は、半導体レーザ素子の特
性に実質上影響を与えないので、空洞を実質的に無くし
た場合と略同一の良好な特性が得られる。

【０１００】図２０（ｂ）の構造において、キャップ層
１２上の表面保護膜１３と、電流阻止層１８ａの幅方向
中央部と、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８ｂの幅方向中央
部とを除去する。その上にコンタクト層１９を積層し、
このコンタクト層１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板
１の下面とに、ｐ側電極２１とｎ側電極２２とを各々形
成して、図１９に示すリッジストライプ型半導体レーザ
素子が完成する。

【０１０１】本実施形態の半導体レーザ素子の特性は、
発振波長が７８０ｎｍであり、閾値電流が３５ｍＡであ
り、光出力が１８０ｍＷまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度７０℃の環境
において光出力１２０ｍＷで継続して発光させて信頼性
試験を行った。その結果、図２８に示すように、３００
０時間に亘って安定に発光し、発光動作中に動作電流が
増大するような特性劣化は見られなかった。上記実施形
態による半導体レーザ素子は、特に５０ｍＷ以上の高出
力での信頼性に優れていると言える。

【０１０２】（第６実施形態）図２１は、第６実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した半導体
レーザ素子を示す図である。本実施形態では、第５実施
形態の半導体レーザ素子の製造方法の図２０（ａ）に示
す工程において、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２をエッチ
ングする際に用いるエッチング液が異なる点のみが、第
５実施形態と異なる。すなわち、上記キャップ層１２の
側面から幅方向に浸蝕して突出部３０，３０を除去する
エッチング液として、アンモニア分子数：過酸化水素分
子数が１：９０の比になるようにアンモニア水と過酸化
水素水を混合したエッチング液を用いる。

【０１０３】本実施形態では、第４乃至第５実施形態に
おけるよりも、過酸化水素水の混合比率が大きいエッチ
ング液を用いることによって、キャップ層１２の形状
を、図２２（ａ）に示すように、側面が、厚み方向の中
央でくびれた形状にする。この時点で、キャップ層上辺
Ｗ３とストライプ状リッジ頂部の幅Ｗ１の間にはぼＷ１
＝Ｗ３の関係が成立する。

【０１０４】この後、レジスト膜２８をすべて除去し、
図２２（ｂ）に示すように、上記第２上側クラッド層１
１およびキャップ層１２および表面保護膜１３の幅方向
両側かつエッチングストップ層１０上、および、上記表
面保護膜１３上に、ＭＯＣＶＤ装置によって、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流阻止層１８ａとｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１
８ｂとを順次成長する。このとき、上記キャップ層１２
の側面がくびれた形状をしているので、ｎ−ＡｌＧａＡ
ｓ電流阻止層１８ａ中に形成される空洞３６，３６は、
上記くびれの両側に、略同じ厚み方向位置に形成され
る。

【０１０５】この後、上記キャップ層１２のくびれより
も上側部分と、上記電流阻止層１８ａの上記空洞３６，
３６よりも上側部分と、上記第２上側クラッド層１１の
上方の電流阻止層１８ｂの部分とを除去する。これによ
って、上記電流阻止層１８ａ中の空洞３６，３６が除去
される。その上にコンタクト層１９を積層し、このコン
タクト層１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面
とに、ｐ側電極２１とｎ側電極２２とを各々形成して、
図２１に示すリッジストライプ型半導体レーザ素子が完
成する。

【０１０６】本実施形態の半導体レーザ素子は、上記キ
ャップ層１２の上端幅Ｗ３と、下端幅Ｗ２と、第２上側
クラッド層１１の上端幅Ｗ１と、前記キャップ層１２の
上端と下端との間の所定位置における幅Ｗ２３とについ
て、略Ｗ１＝Ｗ２あるいはＷ１＞Ｗ２であって、Ｗ２３
＜Ｗ１の関係が成立する。この関係において、本実施形
態のように、キャップ層１２の側面が幅方向にくびれた
形状をなす場合、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａの
中に形成される空洞３６，３６は、上記くびれの幅方向
両側に、略同一の厚み方向位置に形成される。したがっ
て、上記空洞３６，３６は、第２上側クラッド層１１の
上端よりも厚み方向に活性層６から遠ざかった位置に、
すなわち、従来よりも活性層から遠い位置に形成され
る。その結果、上記空洞３６，３６は上記電流阻止層１
８ａと共に容易に除去でき、また、上記空洞３６，３６
は、電流阻止層１８ａ中に残ったとしても半導体レーザ
素子に影響を殆ど及ぼさない。したがって、本実施形態
の半導体レーザ素子は、実質的に空洞が無い半導体レー
ザ素子と略同一の良好な特性が得られる。

【０１０７】本実施形態の半導体レーザ素子の特性は、
発振波長が７８０ｎｍであり、閾値電流が３５ｍＡであ
り、光出力が１８０ｍＷまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度７０℃の環境
において光出力１２０ｍＷで継続して発光させて信頼性
試験を行った。その結果、図２８に示すように、３００
０時間に亘って安定に発光し、発光中に動作電流が増大
するような特性劣化は見られなかった。上記実施形態に
よる半導体レーザ素子は、特に５０ｍＷ以上の高出力で
の信頼性に優れていると言える。

【０１０８】（第７実施形態）図２３は、第７実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した半導体
レーザ素子を示す図である。本実施形態の半導体レーザ
素子の製造方法は、第６実施形態の半導体レーザ素子の
製造方法と、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１２をエッチング
するエッチング液が異なる点のみが異なる。すなわち、
上記キャップ層１２の突出部３０，３０を除去するエッ
チング液として、アンモニア分子数：過酸化水素分子数
が１：２００の比になるようにアンモニア水と過酸化水
素水を混合したエッチング液を用いる。

【０１０９】本実施形態では、第５実施形態におけるよ
りも、過酸化水素水の混合比率が大きいエッチング液を
用いることによって、キャップ層１２の形状を、図２４
（ａ）に示すような形状にする。すなわち、ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層１２の上端幅Ｗ３と第２上側クラッド層１
１の上端幅Ｗ１との間に、Ｗ３＜Ｗ１の関係が成立する
ような形状にする。

【０１１０】その後、レジスト膜２８を除去した後、図
２４（ｂ）に示すように、上記第２上側クラッド層１１
およびキャップ層１２および表面保護膜１３の幅方向両
側かつエッチングストップ層１０上、および、上記表面
保護膜１３上に、ＭＯＣＶＤ装置によって、ｎ−ＡｌＧ
ａＡｓ電流阻止層１８ａとｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１８
ｂとを順次成長する。そして、キャップ層１２上の表面
保護膜１３と、電流阻止層１８ａの幅方向中央部と、電
流阻止層１８ｂの幅方向中央部とを除去する。その上に
コンタクト層１９を積層し、このコンタクト層１９の上
面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面とに、ｐ側電極２
１とｎ側電極２２とを各々形成して、図２３に示すリッ
ジストライプ型半導体レーザ素子が完成する。

【０１１１】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
では、上記キャップ層１２の上端幅Ｗ３と第２上側クラ
ッド層１１の上端幅Ｗ１との間に、Ｗ３＜Ｗ１の関係が
成立する形状をなすので、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
１８ａ中に空洞が形成されなくて、良好な特性の半導体
レーザ素子が得られる。

【０１１２】（第８実施形態）第８実施形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法は、第７実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法の図２４（ｂ）における工程で、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓ電流阻止層１８ａとｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１
８ｂとを、ＭＯＣＶＤ装置に換えてＭＢＥ装置によって
成長する点のみが異なる。図２５（ａ）は、上記ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａとｎ−ＧａＡｓ電流阻止層
１８ｂとをＭＢＥ装置で成長した様子を示す図である。
図２５（ａ）に示すように、上記電流阻止層１８ａに
は、従来におけるような空洞は形成されない。

【０１１３】図２５（ａ）の表面保護膜１３と、この表
面保護膜１３上の電流阻止層１８ａ、１８ｂとを除去
し、その上にコンタクト層１９を積層する。このコンタ
クト層１９の上面と、上記ｎ−ＧａＡｓ基板１の下面と
に、ｐ側電極２１とｎ側電極２２とを各々形成して、図
２５（ｂ）に示すリッジストライプ型半導体レーザ素子
が完成する。

【０１１４】本実施形態の半導体レーザ素子は、上記電
流阻止層１８ａに空洞が形成されないので、良好な特性
が得られる。 （比較例）ここでは、比較例としての従来の半導体レー
ザ素子と、本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子と
について、駆動電流に対する光出力を測定する実験を行
って、特性の比較を行った。

【０１１５】まず、第１実施形態の製造方法において、
図４（ａ）、（ｂ）に示した工程を削除して、ｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１２の突出部３０，３０を除去しないま
ま、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層１８ａ、ｎ−ＧａＡｓ
電流阻止層１８ｂをＭＯＣＶＤ装置で順次成長して、図
２７に示す従来の半導体レーザ素子を作製する。

【０１１６】上記従来の半導体レーザ素子と、第１実施
形態の半導体レーザ素子とについて、駆動電流を徐々に
増加させた場合の光出力特性を測定して実験を行った。
図２９は、この実験結果を示すグラフである。図２９に
おいて、横軸は駆動電流であり、縦軸は光出力である。
図２９において直線２０２は従来の半導体レーザ素子の
実験結果を示し、直線２０４は第１実施形態の半導体レ
ーザ素子の実験結果を示す。図２９から分かるように、
閾値電流値は、従来の半導体レーザ素子と第１実施形態
の半導体レーザ素子とで、略３５ｍＡで同一である。一
方、駆動電流に対する光出力の増加の割合に相関を有す
る微分効率は、従来の半導体レーザ素子では０．９３−
０．９７Ｗ／Ａであったのに対して、第１実施形態の半
導体レーザ素子では、１．０８−１．１２Ｗ／Ａと向上
している。したがって、第１実施形態の半導体レーザ素
子によれば、従来よりも光出力特性が改善できると言え
る。

【０１１７】上記実施形態において、上記エッチングス
トップ層１０は、ｐ−ＧａＡｓに換えて、ｐ−Ａｌ
_０．３Ｇａ_０．７Ａｓによって形成してもよい。ｐ−Ａ
ｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド層１１をフッ
酸でエッチングする際、上記ｐ−Ａｌ_０．３Ｇａ_０．７
Ａｓで形成したエッチングストップ層１０は、上記第２
上側クラッド層１１よりもＡｌの組成が小さいので、こ
の第２上側クラッド層１１よりも十分にエッチング速度
が遅いから、エッチングの進行を停止してエッチングス
トップ層として十分に機能できる。

【０１１８】また、上記実施形態において、上記キャッ
プ層１２は、ｐ−ＧａＡｓに換えて、例えば低Ａｌ組成
比のｐ−Ａｌ_０．１Ｇａ_０．９Ａｓによって形成しても
よい。

【０１１９】すなわち、エッチングストップ層１０の組
成式をＡｌ_ｘＧａ_１−ｘＡｓとして、第２上側クラッド
層１１の組成式をＡｌ_ｙＧａ_１−ｙＡｓとして、キャッ
プ層１２の組成式をＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓとして、上記
ｘとｙとｚに関してｘ＜ｙおよびｚ＜ｙの関係が成立す
れば、良好に第２上側クラッド層１１を所定の形状に形
成し、また、上記キャップ層１２を介してコンタクト層
１９と第２上側クラッド層１１との電気的接合が良好に
得られる。

【０１２０】また、上記実施形態において、基板上にＧ
ａＡｌＡｓ系材料を成長した場合について述べたが、そ
れ以外にクラッド層にＧａとＡｌを含む材料、例えばＡ
ｌＧａＩｎＰ系材料や、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用い
た半導体レーザ素子においても、本発明は適用できる。

【０１２１】また、上記実施形態では、ＭＯＣＶＤ装置
によって基板１上に各半導体層を成長したが、ＭＯＣＶ
Ｄ以外のＭＢＥや、ＡＬＥ（原子層エピタキシー）や、
ＬＰＥ（液層エピタキシー）などの他の方法を用いた装
置によって半導体層を形成してもよい。

【０１２２】また、上記実施形態では、上記キャップ層
の突出部を除去するエッチング液として、アンモニア水
と過酸化水素水とを混合したエッチング液を用いたが、
上記エッチング液として、硫酸と過酸化水素水との混合
液を用いてもよい。特に、硫酸分子数と過酸化水素分子
数との混合比が、１：１から１：２０までの間である混
合液を用いた場合、上記キャップ層の少なくとも突出部
が効果的に除去できる。

【０１２３】

【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体レーザ素子によれば、基板上に、少なくとも第１導電
型のクラッド層と、活性層と、第２導電型の下部クラッ
ド層と、エッチングストップ層と、ストライプ状の突起
形状に形成された第２導電型の上部クラッド層と、この
上部クラッド層の頂部に接して形成されたキャップ層
と、上記上部クラッド層の両側に形成されて上記活性層
よりもバンドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半
導体レーザ素子において、上記上部クラッド層の頂部の
幅Ｗ１と、上記キャップ層の上記活性層側の面の幅Ｗ２
と、このキャップ層の上記活性層側と反対側の面の幅Ｗ
３との間に、Ｗ２＜Ｗ３、かつ、概ねＷ２＝Ｗ１の関係
が成立するので、上記上部クラッド層と上記キャップ層
とが段差が殆ど無くて連続的に接続されるから、電流阻
止層に従来におけるような空洞が形成されることが回避
でき、また、上記キャップ層の上方部分に、上記キャッ
プ層の側方部分の影響を殆ど受けることなく略均一な電
流阻止層が成長できる。

【０１２４】本発明の半導体レーザ素子によれば、基板
上に、少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性層
と、第２導電型の下部クラッド層と、エッチングストッ
プ層と、ストライプ状の突起形状に形成された第２導電
型の上部クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接
して形成されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両
側に形成されて上記活性層よりもバンドギャップが大き
い電流阻止層とを備えた半導体レーザ素子において、上
記上部クラッド層の頂部の幅Ｗ１と、上記キャップ層の
上記活性層側の面の幅Ｗ２との間に、Ｗ１＝Ｗ２または
Ｗ１＞Ｗ２の関係が成立し、上記キャップ層の所定の厚
み方向位置における幅Ｗ２３と、上記上部クラッド層の
頂部の幅Ｗ１との間に、Ｗ２３＜Ｗ１の関係が成立する
ので、従来におけるようなクラッド層の頂部よりも大き
い幅を有して幅方向に突出部を有するキャップ層の下方
かつ電流阻止層中に空洞が生じることが防止でき、ま
た、上記電流阻止層中に空洞が生じたとしても、この空
洞を上記上部クラッド層の頂部付近よりも厚み方向のキ
ャップ層側に形成することができ、活性層よりも厚み方
向に遠い位置に空洞を形成できるから、半導体レーザ素
子の特性への上記空洞の影響を殆ど無くして、良好な特
性の半導体レーザ素子が得られる。

【０１２５】本発明の半導体レーザ素子によれば、基板
上に、少なくとも第１導電型のクラッド層と、活性層
と、第２導電型の下部クラッド層と、エッチングストッ
プ層と、ストライプ状の突起形状に形成された第２導電
型の上部クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接
して形成されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両
側に形成されて上記活性層よりもバンドギャップが大き
い電流阻止層とを備えた半導体レーザ素子において、上
記電流阻止層中に、上記上部クラッド層の突起形状の頂
部よりも、厚み方向において上記活性層から遠い位置に
空洞を有するので、この空洞は電流阻止層での光の屈折
率や電界分布に与える影響が比較的少ないから、半導体
レーザ素子の特性の悪化を効果的に防止できる。

【０１２６】１実施形態の半導体レーザ素子によれば、
上記エッチングストップ層と上記キャップ層は同じ物質
からなるか、あるいは、上記エッチングストップ層の構
成元素と上記キャップ層の構成元素とは、少なくとも２
つの元素が共通であるので、良好な特性の半導体レーザ
素子が得られる。

【０１２７】１実施形態の半導体レーザ素子によれば、
上記エッチングストップ層の組成式はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘ
Ａｓであり、上記上部クラッド層の組成式はＡｌ_ｙＧａ
_{１− ｙ}Ａｓであり、上記キャップ層の組成式はＡｌ_ｚＧ
ａ_１−ｚＡｓであり、上記エッチングストップ層の組成
式中のｘと、上記上部クラッド層の組成式中のｙと、上
記キャップ層の組成式中のｚとは、ｘ＜ｙおよびｚ＜ｙ
の関係が成立するので、上記エッチングストップ層およ
びキャップ層は、組成式におけるＡｌの含有比が上記上
部クラッド層よりも小さいから、上記上部クラッド層は
良好な光とキャリアの閉じ込め効果を奏することがで
き、また、上記キャップ層は上記コンタクト層と上部ク
ラッド層との間に良好な電気的接合を形成でき、また、
上記エッチングストップ層は、上記下部クラッド層を所
定の厚みに制御良く形成できる。

【０１２８】１実施形態の半導体レーザ素子によれば、
上記基板はＧａＡｓで形成され、上記クラッド層および
活性層はＡｌＧａＡｓで形成され、上記電流阻止層はＡ
ｌＧａＡｓで形成されているので、良好な効率のＡｌＧ
ａＡｓ系の半導体レーザ素子が構成できる。

【０１２９】本発明の半導体レーザ素子の製造方法によ
れば、基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層
と、活性層と、第２導電型のクラッド層と、キャップ層
とを順次積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およ
びエッチング技術を用いて、上記第２導電型のクラッド
層およびキャップ層をリッジストライプ形状にパターニ
ングして、メサ部を形成する工程と、上記第２導電型の
クラッド層のメサ部の上端の幅よりも大きい幅を有し
て、このメサ部の上端から幅方向両側にひさし状に突出
した突出部を有するキャップ層について、このキャップ
層の上記ひさし状の突出部の少なくとも上記活性層に近
い側の面に、エッチングに対する保護膜を配置する工程
と、上記キャップ層の少なくとも突出部を、エッチング
によって除去する工程とを備えるので、上記キャップ層
の少なくとも突出部を、例えば第２導電型のクラッド層
とキャップ層との接続部分などの他の部分をエッチング
することなく制御良くエッチング除去できるから、従来
におけるような電流阻止層中の空洞の形成を効果的に回
避できて、良好な特性の半導体レーザ素子が製造でき
る。

【０１３０】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、化学
エッチング液を用いて除去するので、上記キャップ層の
少なくとも突出部が容易かつ効果的に除去できる。

【０１３１】本発明の半導体レーザ素子の製造方法によ
れば、基板上に、少なくとも第１導電型のクラッド層
と、活性層と、第２導電型のクラッド層と、キャップ層
とを順次積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およ
びエッチング技術を用いて、上記第２導電型のクラッド
層およびキャップ層をリッジストライプ形状にパターニ
ングして、メサ部を形成する工程と、上記第２導電型の
クラッド層のメサ部の幅方向両側に位置する平坦部の表
面に、エッチングに対する保護膜を配置する工程と、上
記第２導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも大
きい幅を有して、このメサ部の上端から幅方向両側にひ
さし状に突出した突出部を有するキャップ層について、
このキャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによ
って除去する工程とを備えるので、上記キャップ層の少
なくとも突出部が、上記平坦部に対して少ない影響の下
でエッチング除去できるから、上記電流阻止層に空洞が
形成されることが効果的に回避され、良好な特性の半導
体レーザ素子が製造できる。

【０１３２】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、気相
のプラズマを用いたエッチングによって除去するので、
上記キャップ層の少なくとも突出部を効果的に除去でき
る。

【０１３３】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層のひさし状の突出部をエッチ
ングによって除去する工程よりも前に、上記キャップ層
の上面の少なくとも一部に、上記エッチングに対する保
護膜を配置する工程を備えるので、上記キャップ層の厚
みを減ずることなく上記突出部が除去できる。

【０１３４】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の突出部の少なくとも上記活
性層に近い側の面に上記保護膜を配置する直前、また
は、上記第２導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側
に位置する平坦部の表面に上記保護膜を配置する直前に
おける上記キャップ層は、このキャップ層の上記活性層
側の面の幅が、上記キャップ層の上記活性層側と反対側
の面の幅よりも大きいので、上記キャップ層の活性層側
の面と上記活性層側と反対側の面との間の側面に隣接し
て配置された保護膜に上記コンタクト層側からの光を露
光することによって、上記キャップ層の側面を露出さ
せ、このキャップ層の側面に直接エッチングを施すこと
ができるので、このキャップ層のひさし状の突出部を効
果的に良好な制御性で除去できる。

【０１３５】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記第２導電型クラッド層のメサ部はＡｌＧ
ａＡｓからなり、上記キャップ層はＧａＡｓからなり、
上記保護膜はＡｌＧａＡｓからなるので、上記ＧａＡｓ
からなるキャップ層の突出部を、上記ＡｌＧａＡｓから
なる保護膜を用いて上記ＡｌＧａＡｓからなる第２導電
型クラッド層のメサ部に影響を与えることなく良好な制
御性でエッチング除去できるから、良好な特性の半導体
レーザ素子が安定して形成できる。

【０１３６】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、硫酸
と過酸化水素水の混合液を用いて除去するので、上記キ
ャップ層の少なくとも突出部が効果的に除去できる。

【０１３７】１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、アン
モニア水と過酸化水素水の混合液を用いて除去するの
で、上記キャップ層の少なくとも突出部が効果的に除去
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によって製造したリッジストライプ型半導体レーザ素子
を示す断面図である。

【図２】 図２（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の半導
体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図３】 図３（ａ）、（ｂ）は、図２に引き続き、第
１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。

【図４】 図４（ａ）、（ｂ）は、図３に引き続き、第
１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。

【図５】 図５（ａ）、（ｂ）は、図４に引き続き、第
１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。

【図６】 図６（ａ）、（ｂ）は、図５に引き続き、第
１実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。

【図７】 第２実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によって製造したリッジストライプ型半導体レーザ素子
を示す断面図である。

【図８】 図８（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の半導
体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図９】 図９は、図８に引き続き、第２実施形態の半
導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図１０】 図１０（ａ）は、第３実施形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法によって製造したリッジストライプ
型半導体レーザ素子を示す断面図であり、図１０（ｂ）
は、図１０（ａ）の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。

【図１１】 図１１（ａ）、（ｂ）は、図１０（ｂ）に
引き続き、第３実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
を示す工程図である。

【図１２】 図１２（ａ）、（ｂ）は、図１１に引き続
き、第３実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。

【図１３】 図１３（ａ）、（ｂ）は、図１２に引き続
き、第３実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。

【図１４】 図１４は、第４実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法によって製造されたリッジストライプ型半
導体レーザ素子を示す断面図である。

【図１５】 図１５（ａ）、（ｂ）は、第４実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図１６】 図１６（ａ）、（ｂ）は、図１５に引き続
き、第４実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。

【図１７】 図１７（ａ）、（ｂ）は、図１６に引き続
き、第４実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。

【図１８】 図１８は、図１７に引き続き、第４実施形
態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図１９】 図１９は、第５実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法によって製造した半導体レーザ素子を示す
図である。

【図２０】 図２０（ａ）、（ｂ）は、第５実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図２１】 図２１は、第６実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法によって製造した半導体レーザ素子を示す
図である。

【図２２】 図２２（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図２３】 第７実施形態の半導体レーザ素子の製造方
法によって製造した半導体レーザ素子を示す図である。

【図２４】 図２４（ａ）、（ｂ）は、第７実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。

【図２５】 図２５（ａ）は、第８実施形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法を示す工程図であり、図２５（ｂ）
は、第８実施形態の半導体レーザ素子を示す図である。

【図２６】 図２６は、従来の半導体レーザ素子の製造
方法によって製造された半導体レーザ素子を示す図であ
る。

【図２７】 図２７は、従来の半導体レーザ素子の製造
方法によって製造された半導体レーザ素子を示す図であ
る。

【図２８】 図２８は、本発明の半導体レーザ素子の信
頼試験の結果を示すグラフである。

【図２９】 図２９は、本発明の半導体レーザ素子と従
来の半導体レーザ素子とについて、駆動電流の変化に対
する光出力の変化を比較して示したグラフである。

【符号の説明】

１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ４ ｎ−ＧａＡｓバッファー層 ５ ｎ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第１クラッド層 ６ ＡｌＧａＡｓ量子井戸活性層 ７ ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２下側クラッド層 １１ ｐ−Ａｌ_０．５Ｇａ_０．５Ａｓ第２上側クラッド
層 １２ ｐ−ＧａＡｓキャップ層 １８ａ ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流阻止層 １８ｂ ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層 １９ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ２１ ｐ側電極 ２２ ｎ側電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F043 AA20 BB06 FF05 FF10 5F073 AA07 AA53 AA73 CA05 CB02 CB07 DA05 DA22 DA24 EA16 EA28

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層と、活性層と、第２導電型の下部クラッド層と、
   エッチングストップ層と、ストライプ状の突起形状に形
   成された第２導電型の上部クラッド層と、この上部クラ
   ッド層の頂部に接して形成されたキャップ層と、上記上
   部クラッド層の両側に形成されて上記活性層よりもバン
   ドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半導体レーザ
   素子において、 上記上部クラッド層の突起形状の頂部の幅Ｗ１と、上記
   キャップ層の上記活性層側の面の幅Ｗ２と、このキャッ
   プ層の上記活性層側と反対側の面の幅Ｗ３との間に、Ｗ
   ２＜Ｗ３、かつ、概ねＷ２＝Ｗ１の関係が成立すること
   を特徴とする半導体レーザ素子。
2. 【請求項２】 基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層と、活性層と、第２導電型の下部クラッド層と、
   エッチングストップ層と、ストライプ状の突起形状に形
   成された第２導電型の上部クラッド層と、この上部クラ
   ッド層の頂部に接して形成されたキャップ層と、上記上
   部クラッド層の両側に形成されて上記活性層よりもバン
   ドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半導体レーザ
   素子において、 上記上部クラッド層の突起形状の頂部の幅Ｗ１と、上記
   キャップ層の上記活性層側の面の幅Ｗ２との間に、Ｗ１
   ＝Ｗ２またはＷ１＞Ｗ２の関係が成立し、 上記キャップ層の所定の厚み方向位置における幅Ｗ２３
   と、上記上部クラッド層の頂部の幅Ｗ１との間に、Ｗ２
   ３＜Ｗ１の関係が成立することを特徴とする半導体レー
   ザ素子。
3. 【請求項３】 基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層と、活性層と、第２導電型の下部クラッド層と、
   エッチングストップ層と、ストライプ状の突起形状に形
   成された第２導電型の上部クラッド層と、この上部クラ
   ッド層の頂部に接して形成されたキャップ層と、上記上
   部クラッド層の両側に形成されて上記活性層よりもバン
   ドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半導体レーザ
   素子において、 上記電流阻止層中に、上記上部クラッド層の突起形状の
   頂部よりも、厚み方向において上記活性層から遠い位置
   に、空洞を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
   半導体レーザ素子において、 上記エッチングストップ層と上記キャップ層は同じ物質
   からなるか、あるいは、上記エッチングストップ層の構
   成元素と上記キャップ層の構成元素とは、少なくとも２
   つの元素が共通であることを特徴とする半導体レーザ素
   子。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   半導体レーザ素子において、 上記エッチングストップ層の組成式はＡｌ_ｘＧａ_１−ｘ
   Ａｓであり、上記上部クラッド層の組成式はＡｌ_ｙＧａ
   _１−ｙＡｓであり、上記キャップ層の組成式はＡｌ_ｚＧ
   ａ_１−ｚＡｓであり、 上記エッチングストップ層の組成式中のｘと、上記上部
   クラッド層の組成式中のｙと、上記キャップ層の組成式
   中のｚとは、ｘ＜ｙおよびｚ＜ｙの関係が成立すること
   を特徴とする半導体レーザ素子。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
   半導体レーザ素子において、 上記基板はＧａＡｓで形成され、 上記クラッド層および活性層はＡｌＧａＡｓで形成さ
   れ、 上記電流阻止層はＡｌＧａＡｓで形成されていることを
   特徴とする半導体レーザ素子。
7. 【請求項７】 基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層と、キャ
   ップ層とを順次積層する工程と、 フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い
   て、上記第２導電型のクラッド層およびキャップ層をリ
   ッジストライプ形状にパターニングして、メサ部を形成
   する工程と、 上記第２導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも
   大きい幅を有して、このメサ部の上端から幅方向両側に
   ひさし状に突出した突出部を有するキャップ層につい
   て、このキャップ層の上記ひさし状の突出部の少なくと
   も上記活性層に近い側の面に、エッチングに対する保護
   膜を配置する工程と、 上記キャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによ
   って除去する工程とを備え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８】 請求項７に記載の半導体レーザ素子の製
   造方法において、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、化学エッチング
   液を用いて除去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９】 基板上に、少なくとも第１導電型のクラ
   ッド層と、活性層と、第２導電型のクラッド層と、キャ
   ップ層とを順次積層する工程と、 フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い
   て、上記第２導電型のクラッド層およびキャップ層をリ
   ッジストライプ形状にパターニングして、メサ部を形成
   する工程と、 上記第２導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側に位
   置する平坦部の表面に、エッチングに対する保護膜を配
   置する工程と、 上記第２導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも
   大きい幅を有して、このメサ部の上端から幅方向両側に
   ひさし状に突出した突出部を有するキャップ層につい
   て、このキャップ層の少なくとも突出部を、エッチング
   によって除去する工程とを備え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１０】 請求項９に記載の半導体レーザ素子の
    製造方法において、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、気相のプラズマ
    を用いたエッチングによって除去することを特徴とする
    半導体レーザ素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項７乃至１０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、 上記キャップ層のひさし状の突出部をエッチングによっ
    て除去する工程よりも前に、上記キャップ層の上面の少
    なくとも一部に、上記エッチングに対する保護膜を配置
    する工程を備えることを特徴とする半導体レーザ素子の
    製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項７乃至１１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、 上記キャップ層の突出部の少なくとも上記活性層に近い
    側の面に上記保護膜を配置する直前、または、上記第２
    導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側に位置する平
    坦部の表面に上記保護膜を配置する直前における上記キ
    ャップ層は、このキャップ層の上記活性層側の面の幅
    が、上記キャップ層の上記活性層側と反対側の面の幅よ
    りも大きいことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
    法。
13. 【請求項１３】 請求項７乃至１２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、 上記第２導電型のクラッド層のメサ部はＡｌＧａＡｓか
    らなり、 上記キャップ層はＧａＡｓからなり、 上記保護膜はＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする半
    導体レーザ素子の製造方法。
14. 【請求項１４】 請求項７乃至１３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、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、硫酸と過酸化水
    素水の混合液を用いて除去することを特徴とする半導体
    レーザ素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項７乃至１３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、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、アンモニア水と
    過酸化水素水の混合液を用いて除去することを特徴とす
    る半導体レーザ素子の製造方法。