半導体レーザ素子及びその製造方法
【課題】電流の利用効率を高めた半導体レーザ素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体レーザ素子は、第１導電型の第１クラッド層１２と、第１クラッド層１２上に形成された活性層１３と、活性層１３上に形成された第２導電型の第２クラッド層１４と、第１ｐクラッド層１４上の所定の領域に形成された第２導電型のリッジ部２と、所定の領域とは異なるリッジ部２の近傍領域の第１ｐクラッド層１４上に形成された第１導電型のｎ型イオン注入層１６ａとを含む。
【解決手段】半導体レーザ素子は、第１導電型の第１クラッド層１２と、第１クラッド層１２上に形成された活性層１３と、活性層１３上に形成された第２導電型の第２クラッド層１４と、第１ｐクラッド層１４上の所定の領域に形成された第２導電型のリッジ部２と、所定の領域とは異なるリッジ部２の近傍領域の第１ｐクラッド層１４上に形成された第１導電型のｎ型イオン注入層１６ａとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法、特に、エアリッジ構造を有する半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば下記の特許文献１のように、エアリッジ構造を有する半導体レーザ素子が知られている。このエアリッジ構造を有する半導体レーザ素子は、共振器として凸状のエアリッジ構造を設けることによって放熱効率を高め、耐熱性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０９４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１等に記載された半導体レーザ素子は、供給電流に高周波電流を重畳させて駆動した場合に、リッジ部の直下以外の領域に容量成分が発生することにより、リッジ部の直下以外の領域にも電流が流れてしまう。これにより、従来の半導体レーザ素子では、発光に寄与しない電流によって、電極に供給した電流の利用効率が低下する問題があった。この問題のため、従来の半導体レーザ素子では、電流閾値が上がってしまい、余計な熱が発生することで耐熱性が低下していた。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、電流の利用効率を高めた半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決する第１の発明に係る半導体レーザ素子は、第１導電型の第１クラッド層（１２）と、前記第１クラッド層（１２）上に形成された活性層（１３）と、前記活性層（１３）上に形成された第２導電型の第２クラッド層（１４）と、前記第２クラッド層（１４）上の所定の領域に形成された第２導電型のリッジ部（２）と、前記所定の領域とは異なる前記リッジ部（２）の近傍領域の前記第２クラッド層（１４）上又は前記第２クラッド層（１４）内に形成された第１導電型の第１イオン注入層（１６ａ、２１ａ）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明に係る半導体レーザ素子であって、第２の発明は、前記リッジ部（２）の両側に凹部（４）を介してそれぞれ形成された第２導電型のランド部（３）をさらに備え、前記第１イオン注入層（１６ａ）は前記ランド部（３）内に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明に係る半導体レーザ素子であって、第３の発明は、前記第２クラッド層（１４）の前記第１イオン注入層（１６ａ）が形成されている領域に対応する領域に前記第２クラッド層（１４）よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層（１４ａ）がさらに形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決する第４の発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、第１導電型の半導体基板（１１）上に第１導電型の第１クラッド層（１２）、活性層（１３）、第２導電型の第２クラッド層（１４）、第２導電型のエッチングストップ層（１５）、及び第２導電型の第３クラッド層（１６）を順次成膜する成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層（１６）を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層（１５）上に前記第３クラッド層（１６）を有する第２導電型のリッジ部（２）と、前記リッジ部（２）の両側に前記エッチングストップ層（１５）が露出した凹部（４）を介して配置され、前記エッチングストップ層（１５）上に前記第３クラッド層（１６）を有する第２導電型のランド部（３）と、を形成するエッチング工程と、前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記ランド部（３）に第１導電型の不純物を注入して前記第３クラッド層（１６）の内部に第１導電型の第１イオン注入層（１６ａ）を形成する第１イオン注入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決する第５の発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、第１導電型の半導体基板（１１）上に第１導電型の第１クラッド層（１２）、活性層（１３）、第２導電型の第２クラッド層（１４）、第２導電型のエッチングストップ層（１５）、及び第２導電型の第３クラッド層（１６）を順次成膜する成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層（１６）を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層（１５）上の所定の領域に前記第３クラッド層（１６）を有する第２導電型のリッジ部（２）を形成するエッチング工程と、前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記所定の領域とは異なる領域に第１導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層（１４）の内部に第１導電型の第１イオン注入層（１４ａ）を形成するイオン注入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明に係る半導体レーザ素子であって、第６の発明は、前記エッチング工程と前記イオン注入工程との間、又は前記イオン注入工程の後に、前記第１イオン注入層（１６ａ）が形成されている領域に対応する領域の前記第２クラッド層（１４）に第２導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層（１４）よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層（１４ａ）を前記第２クラッド層（１４）の内部に形成する第２イオン注入工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リッジ部近傍の第２導電型の領域に第１導電型の第１イオン注入層を形成しているので、リッジ部に流れるべき電流がリッジ部近傍の発光に寄与しない領域に流れることを抑制して、電流の利用効率を従来よりも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子において、ＧａＡｓ基板上のパターニング状態を示す上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す他のエアリッジ型半導体レーザ素子の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、ＧａＡｓ基板からコンタクト層まで成膜した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、コンタクト層上にレジスト膜を形成し、開口パターンを設けた状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、開口パターン上からｎ型不純物のイオン注入を行っている状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、開口パターン上からｐ型不純物のイオン注入を行っている状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子において、ＧａＡｓ基板上のパターニング状態を示す上面図である。
【図９】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、ＧａＡｓ基板からコンタクト層まで成膜した状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、エッチングを行ってエアリッジ部となる領域以外を除去した状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、第１ｐクラッド層及びコンタクト層上にレジスト膜を形成し、開口パターンを設けた状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、開口パターン上からｎ型不純物のイオン注入を行っている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
本発明を適用した第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子は、例えば図１に示すようにＧａＡｓ基板１上に形成され、図２に示すように構成される。図１は、ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯ−ＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属気相成長法）によってＡｌＧａＩｎＰ系材料を成膜し、当該成膜面上にエアリッジ共振器パターンを形成した状態を示している。このエアリッジ共振器パターンは、リッジ部２、ランド部３及びエッチング部４を所定の位置関係にレイアウトして構成される。
【００１６】
ＧａＡｓ基板１の成膜面には、略直方体状のリッジ部２と、リッジ部２の両脇に形成された凹形状（溝状）のエッチング部４、リッジ部２の両脇にエッチング部４をそれぞれ介して形成されたランド部３が配置されている。ランド部３は、リッジ部２と同じ高さ位置に上面を有し、リッジ部２の上面面積よりも広く形成されている。このレイアウトによって、リッジ部２にはランド部３及びエッチング部４が隣接されていることとなる（エアリッジ隣接部）。
【００１７】
図１に示した断面Ａ−Ａにおけるリッジ部２の長手方向と垂直する断面図を、図２に示す。
【００１８】
ｎ型のＧａＡｓ基板１１上には、ｎクラッド層１２（第１クラッド層）が形成されている。ｎクラッド層１２は、ｎ型（第１導電型）半導体である。ｎクラッド層１２は、ｎ型のＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓのバッファ層を形成し、ＡｌＧａＩｎＰ層にＳｉドーピングして形成される。このｎクラッド層１２は、例えば２８００ｎｍの膜厚で形成されている。
【００１９】
ｎクラッド層１２上には、ＭＱＷ（multi-quantum well：多重量子井戸）活性層１３が形成されている。ＭＱＷ活性層１３は、ＡｌＧａＩｎＰ層とＧａＩｎＰ層とを交互に多層に形成されてなる。このＭＱＷ活性層１３は、例えばトータルで１００ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２０】
ＭＱＷ活性層１３上には、第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）が形成されている。第１ｐクラッド層１４は、ｐ型（第２導電型）半導体である。第１ｐクラッド層１４は、ＡｌＧａＩｎＰ層にＭｇやＺｎをドーピングして形成される。第１ｐクラッド層１４は、例えば１７０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２１】
第１ｐクラッド層１４上には、エッチングストッパ層としてのｐ型ＭＱＢ（multi-quantum barriers：多重量子障壁）層１５が形成されている。ｐ型ＭＱＢ層１５は、エッチング部４を形成するに際して、エッチング深度が第１ｐ型クラッド層１４にまで及ばないようエッチングストッパ層として機能する。ｐ型ＭＱＢ層１５は、ＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層とを交互に多層に形成されており、ＭｇやＺｎをドーピングして形成される。ｐ型ＭＱＢ層１５は、例えばトータルで３４ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２２】
リッジ部２は、ｐ型ＭＱＢ層１５上に順次成膜された、第２ｐクラッド層１６（第３クラッド層）、ｐ型の障壁緩和層１７、及びｐ型のコンタクト層１８を備えている。
【００２３】
第２ｐクラッド層１６は、ｐ型（第２導電型）半導体である。第２ｐクラッド層１６は、ＡｌＧａＩｎＰ層にＭｇやＺｎをドーピングして形成される。第２ｐクラッド層１６は、例えば１２５０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２４】
障壁緩和層１７は、ＧａＩｎＰ層にＺｎをドーピングして形成される。障壁緩和層１７は、例えば４０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２５】
コンタクト層１８は、ＧａＡｓ層にＺｎをドーピングして形成される。コンタクト層１８は、例えば３００ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２６】
ランド部３におけるコンタクト層１８上及びエッチング部４における第１ｐクラッド層１４上には、ＳｉＮ（窒化シリコン膜）膜１９が形成されている。ＳｉＮ膜１９は、例えば１４０ｎｍの膜厚で形成されている。このＳｉＮ膜１９は、リッジ部２の上面にコンタクト層１８を露出させる開口部１８ａが形成されている。
【００２７】
ＳｉＮ膜１９上には上記開口部１８ａを介してコンタクト層１８にオーミックコンタクトするｐ側電極（金メッキ電極）２０が形成されている。ＧａＡｓ基板１１の下層にはｎ側電極（金メッキ電極）が形成されているが省略している。
【００２８】
また、このエアリッジ型半導体レーザ素子において、ランド部３における第２ｐクラッド層１６には、ｎ型イオン注入層１６ａが形成されている。このｎ型イオン注入層１６ａは、ｎ型不純物がイオン注入された領域である。したがって、ランド部３の第２ｐクラッド層１６は、第１ｐクラッド層１４及びｐ型ＭＱＢ層１５上の第１ｐ型層１６ｃ、第１ｐ型層１６ｃ上のｎ型イオン注入層１６ａ、ｎ型イオン注入層１６ａ上の第２ｐ型層１６ｂの３層構造とされている。
【００２９】
このように、エアリッジ型半導体レーザ素子は、第２ｐクラッド層１６（第３クラッド層）内に層状に形成されたｎ型（第１導電型）のｎ型イオン注入層１６ａ（第１イオン注入層）を含む。このランド部３のｎ型イオン注入層１６ａは、エアリッジ構造の第２ｐクラッド層１６（第３クラッド層）と面内方向において隣接して配置されている。
【００３０】
このｎ型イオン注入層１６ａは、膜厚が厚いほど、厚さ方向において流れる電流を抑制する効果を高める。例えば、第２ｐクラッド層１６が１２５０ｎｍの場合、ｎ型イオン注入層１６ａは、例えば３００〜４００ｎｍ程度の厚さを有することが望ましい。ｎ型イオン注入層１６ａの厚さを調整するため、後述するエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程によって、イオン注入後の熱処理条件を調整する。
【００３１】
また、第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の他の構成例を、図３に示す。
【００３２】
図３に示すエアリッジ型半導体レーザ素子は、図２に示したエアリッジ型半導体レーザ素子に対して、ｎ型イオン注入層１６ａ（第１イオン注入層）の下方における第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）内に、Ｐ＋型（第２導電型）のイオン注入層１４ａ（第２イオン注入層）がさらに配置された構成を有している。このランド部３のＰ＋型イオン注入層１４ａは、リッジ部２の近傍に配置されている。
【００３３】
これにより、ランド部３の第１ｐクラッド層１４は、ＭＱＷ活性層１３上のｐ型層１４ｃ、ｐ型層１４ｃ上のＰ＋型イオン注入層１４ａ、Ｐ＋型イオン注入層１４ａ上のｐ型層１４ｂの３層構造となる。
【００３４】
Ｐ＋型のイオン注入層１４ａは、不適切な熱処理条件によってｎ型イオン注入層１６ａが第１ｐクラッド層１４に至る領域にまで形成されてしまった場合においても、ランド部３下の第１ｐクラッド層１４をＰ＋型イオン注入層１４ａによって確実にｐ型（第２導電型）とすることができる。
【００３５】
つぎに、上述した第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００３６】
先ず、図４に示すように、ＧａＡｓ基板１１上に、ｎクラッド層１２、ＭＱＷ活性層１３、第１ｐクラッド層１４、ｐ型ＭＱＢ層１５、第２ｐクラッド層１６、障壁緩和層１７及びコンタクト層１８を順次成膜する（成膜工程）。
【００３７】
次の工程では、図５に示すように、コンタクト層１８上にレジスト膜３１を形成し、ランド部３となる部分に相当するレジスト膜３１を開口して、開口パターン３１ａを形成する。
【００３８】
次の工程では、図６に示すように、レジスト膜３１の開口パターン３１ａ上から、ｎ型（第１導電型）の不純物をイオン注入して、所定の深さ位置に注入領域１６ａ’を形成する。このとき、第２ｐクラッド層１６（第２クラッド層）内にｎ型イオン注入層１６ａ（第１イオン注入層）を形成するようイオン注入強度が調整される。また、ｎ型イオン注入層１６ａの厚さに応じてイオン注入量を調整する。このｎ型不純物は例えばＳｉが使用可能である。その後、熱処理が施されることによって、所定の濃度、膜厚のｎ型イオン注入層１６ａを形成する（第１イオン注入工程）。
【００３９】
このイオン注入工程は、成膜工程を行った後のエッチングによってリッジ部２，エッチング部４及びランド部３の形成する（エッチング工程）前であっても、リッジ部２，エッチング部４及びランド部３を形成した（エッチング工程）後であっても良い。これにより、ｎ型イオン注入層１６ａを形成した領域の近傍にリッジ２は形成される。
【００４０】
その後、ＳｉＮ膜１９でリッジ部２、ランド部３、及びエッチング部４を被覆し、フォトエッチングを用いてリッジ部２の上部のＳｉＮ膜１９にコンタクト層１８を露出させる開口部１８ａを形成する。その後、リッジ部２、エッチング部４及びランド部３を覆うと共にリッジ部２のコンタクト層１８と接続するｐ側電極（金メッキ電極）２０を形成する。
【００４１】
また、図３に示したエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法では、図７に示すように、第２ｐクラッド層１６に注入領域１６ａ’を形成するイオン注入後に、レジスト膜３１の開口パターン３１ａ上から、ｐ型（第２導電型）の不純物をイオン注入する。これにより、第１ｐクラッド層１４内の所定の深さ位置に注入領域１４ａ’を形成する。このとき、第１ｐクラッド層１４（第１クラッド層）内にＰ＋型イオン注入層１４ａ（第２イオン注入層）を形成するようイオン注入強度が調整される。また、Ｐ＋型イオン注入層１４ａの厚さに応じてイオン注入量を調整する。その後、熱処理が施されることによって、所定の濃度、膜厚のＰ＋型イオン注入層１４ａを形成する（第２イオン注入工程）。
【００４２】
なお、Ｐ＋型イオン注入層１４ａを形成する工程は、エッチングによってリッジ部２，エッチング部４及びランド部３の形成してｎ型イオン注入層１６ａを形成する前であっても、ｎ型イオン注入層１６ａを形成した後であっても良い。これにより、第１ｐクラッド層１４のｎ型イオン注入層１６ａが形成されている領域に対応する領域にＰ＋型イオン注入層１４ａを形成できる。
【００４３】
以上のようなエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、リッジ部２に隣接するランド部３の第２ｐクラッド層１６、すなわち第１ｐクラッド層１４上に、ｎ型イオン注入層１６ａを含むＮＰＮ構造を有する。したがって、エアリッジ型半導体レーザ素子は、ｐ側電極２０とｎ側電極との間に供給電流に高周波電流を重畳させて印加した場合に、容量成分となったランド部３にも電流が流れようとするが、ＮＰＮ構造によってランド部３に流れる電流が抑制される。したがって、ランド部３に流れる電流が抑制された分の電流がリッジ部２に流れる。これにより、上述したエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、電流の利用効率を高めて、電流閾値を下げ、発光時の発熱を抑制できる。
【００４４】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子及びエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００４５】
本発明を適用した第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子は、例えば図８及び図９に示すように構成される。
【００４６】
図８に示すように、第２実施形態としてのエアリッジ型半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板１上に、リッジ部２及びエッチング部４のみが形成されている。このレイアウトによって、リッジ部２にはエッチング部４が隣接されていることとなる（エアリッジ隣接部）。
【００４７】
図８に示した断面Ａ−Ａにおけるリッジ部２の長手方向と垂直する断面図を、図９に示す。このエアリッジ型半導体レーザ素子におけるリッジ部２は、第１実施形態と同様に構成されている。
【００４８】
第２実施形態としてのエアリッジ型半導体レーザ素子は、リッジ部２に隣接して、エッチング部４が形成されている。エッチング部４は、リッジ部２に隣接する凹部（溝部）であるが、第１実施形態と比較してランド部３が無いように構成されている。
【００４９】
このエッチング部４における第１ｐクラッド層１４には、ｎ型イオン注入層２１ａが形成されている。このｎ型イオン注入層２１ａは、ｎ型不純物がイオン注入により含まれている。したがって、エッチング部４の第１ｐクラッド層１４は、ＭＱＷ活性層１３上の第１ｐ型層２１ｃ、第１ｐ型層２１ｃ上のｎ型イオン注入層２２ａ、ｎ型イオン注入層２１ａ上の第２ｐ型層２１ｂの３層構造を有する。
【００５０】
このように、エアリッジ型半導体レーザ素子は、第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）内に層状に形成されたｎ型（第１導電型）のｎ型イオン注入層２１ａ（第１イオン注入層）を含む。このエッチング部４のｎ型イオン注入層２１ａは、リッジ部２の近傍に形成されている。
【００５１】
このｎ型イオン注入層２１ａは、膜厚が厚いほど、厚さ方向において流れる電流を抑制する効果を高める。ｎ型イオン注入層２１ａの厚さを調整するため、後述するエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法によって、イオン注入後の熱処理条件を調整する。
【００５２】
つぎに、上述した第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００５３】
先ず、図１０に示すように、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板１１上に、ｎクラッド層１２、ＭＱＷ活性層１３、第１ｐクラッド層１４、ｐ型ＭＱＢ層１５、第２ｐクラッド層１６、障壁緩和層１７及びコンタクト層１８を順次成膜する（成膜工程）。
【００５４】
次の工程では、コンタクト層１８上からフォトエッチングを行うことによって、図１１に示すように、第２ｐクラッド層１６、障壁緩和層１７及びコンタクト層１８が順次積層された略直方体形状を有するリッジ部２を形成する（エッチング工程）。
【００５５】
次の工程では、図１２に示すように、リッジ部２及びその近傍の領域のみを覆うようにレジスト膜３１を形成する。ｐ型ＭＱＢ層１５が露出している領域を開口パターン３１ａと称す。
【００５６】
次の工程では、図１３に示すように、レジスト膜３１をマスクとして開口パターン３１ａ上から、ｎ型（第１導電型）の不純物をイオン注入して、所定の深さ位置に注入領域２１ａ’を形成する。このとき、第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）内にｎ型イオン注入層２１ａ（第１イオン注入層）を形成するようイオン注入強度が調整される。また、ｎ型イオン注入層２１ａの厚さに応じてイオン注入量を調整する。このｎ型不純物は例えばＳｉが使用可能である。その後、熱処理が施されることによって、所定の濃度、膜厚のｎ型イオン注入層２１ａを形成する（イオン注入工程）。
【００５７】
このイオン注入工程は、成膜工程を行った後のエッチングによってリッジ部２，エッチング部４及びランド部３の形成する前であっても、リッジ部２，エッチング部４及びランド部３を形成した後であっても良い。これにより、ｎ型イオン注入層１６ａを形成した領域の近傍にリッジ部２は形成される。
【００５８】
その後、ＳｉＮ膜１９でリッジ部２及びエッチング部４を被覆し、フォトエッチングを用いてリッジ部２の上部のＳｉＮ膜１９にコンタクト層１８を露出させる開口部１８ａを形成する。その後、リッジ部２及びエッチング部４を覆うと共にリッジ部２のコンタクト層１８と接続するｐ側電極（金メッキ電極）２０を形成する。
【００５９】
なお、第２実施形態においても、ｎ型イオン注入層２１ａの下層の第１ｐクラッド層１４内に、第１実施形態のＰ＋型イオン注入層に相当する領域を形成しても良い。
【００６０】
以上のようなエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、リッジ部２に隣接するエッチング部４の第１ｐクラッド層１４内に、ｎ型イオン注入層２１ａを含むＮＰＮ構造を有する。したがって、エアリッジ型半導体レーザ素子は、ｐ側電極２０とｎ側電極との間に供給電流に高周波電流を重畳させて印加した場合に、容量成分となったエッチング部４にも電流が流れようとするが、ＮＰＮ構造によってエッチング部４に流れる電流が抑制される。したがって、エッチング部４に流れる電流が抑制された分の電流がリッジ部２に流れる。これにより、上述したエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、電流の利用効率を高めて、電流閾値を下げ、発光時の発熱を抑制できる。
【００６１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
１ ＧａＡｓ基板
２ エアリッジ部
３ ランド部
４ エッチング部
１１ ＧａＡｓ基板
１２ ｎクラッド層
１３ ＭＱＷ活性層
１４ 第１ｐクラッド層
１４ａ Ｐ＋型イオン注入層１４
１５ ＭＱＢエッチングストッパ層
１６ 第２ｐクラッド層
１７ａ ｎ型イオン注入層
１７ 障壁緩和層
１８ コンタクト層
１９ 窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
２０ ｐ側電極（金メッキ電極）
３１ レジスト膜
３１ａ 開口パターン
２１ａ ｎ型イオン注入層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子及びその製造方法、特に、エアリッジ構造を有する半導体レーザ素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば下記の特許文献１のように、エアリッジ構造を有する半導体レーザ素子が知られている。このエアリッジ構造を有する半導体レーザ素子は、共振器として凸状のエアリッジ構造を設けることによって放熱効率を高め、耐熱性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０９４１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１等に記載された半導体レーザ素子は、供給電流に高周波電流を重畳させて駆動した場合に、リッジ部の直下以外の領域に容量成分が発生することにより、リッジ部の直下以外の領域にも電流が流れてしまう。これにより、従来の半導体レーザ素子では、発光に寄与しない電流によって、電極に供給した電流の利用効率が低下する問題があった。この問題のため、従来の半導体レーザ素子では、電流閾値が上がってしまい、余計な熱が発生することで耐熱性が低下していた。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、電流の利用効率を高めた半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決する第１の発明に係る半導体レーザ素子は、第１導電型の第１クラッド層（１２）と、前記第１クラッド層（１２）上に形成された活性層（１３）と、前記活性層（１３）上に形成された第２導電型の第２クラッド層（１４）と、前記第２クラッド層（１４）上の所定の領域に形成された第２導電型のリッジ部（２）と、前記所定の領域とは異なる前記リッジ部（２）の近傍領域の前記第２クラッド層（１４）上又は前記第２クラッド層（１４）内に形成された第１導電型の第１イオン注入層（１６ａ、２１ａ）と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明に係る半導体レーザ素子であって、第２の発明は、前記リッジ部（２）の両側に凹部（４）を介してそれぞれ形成された第２導電型のランド部（３）をさらに備え、前記第１イオン注入層（１６ａ）は前記ランド部（３）内に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明に係る半導体レーザ素子であって、第３の発明は、前記第２クラッド層（１４）の前記第１イオン注入層（１６ａ）が形成されている領域に対応する領域に前記第２クラッド層（１４）よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層（１４ａ）がさらに形成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決する第４の発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、第１導電型の半導体基板（１１）上に第１導電型の第１クラッド層（１２）、活性層（１３）、第２導電型の第２クラッド層（１４）、第２導電型のエッチングストップ層（１５）、及び第２導電型の第３クラッド層（１６）を順次成膜する成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層（１６）を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層（１５）上に前記第３クラッド層（１６）を有する第２導電型のリッジ部（２）と、前記リッジ部（２）の両側に前記エッチングストップ層（１５）が露出した凹部（４）を介して配置され、前記エッチングストップ層（１５）上に前記第３クラッド層（１６）を有する第２導電型のランド部（３）と、を形成するエッチング工程と、前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記ランド部（３）に第１導電型の不純物を注入して前記第３クラッド層（１６）の内部に第１導電型の第１イオン注入層（１６ａ）を形成する第１イオン注入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
上記の課題を解決する第５の発明に係る半導体レーザ素子の製造方法は、第１導電型の半導体基板（１１）上に第１導電型の第１クラッド層（１２）、活性層（１３）、第２導電型の第２クラッド層（１４）、第２導電型のエッチングストップ層（１５）、及び第２導電型の第３クラッド層（１６）を順次成膜する成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層（１６）を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層（１５）上の所定の領域に前記第３クラッド層（１６）を有する第２導電型のリッジ部（２）を形成するエッチング工程と、前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記所定の領域とは異なる領域に第１導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層（１４）の内部に第１導電型の第１イオン注入層（１４ａ）を形成するイオン注入工程と、を含むことを特徴とする。
【００１１】
第４の発明に係る半導体レーザ素子であって、第６の発明は、前記エッチング工程と前記イオン注入工程との間、又は前記イオン注入工程の後に、前記第１イオン注入層（１６ａ）が形成されている領域に対応する領域の前記第２クラッド層（１４）に第２導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層（１４）よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層（１４ａ）を前記第２クラッド層（１４）の内部に形成する第２イオン注入工程と、をさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、リッジ部近傍の第２導電型の領域に第１導電型の第１イオン注入層を形成しているので、リッジ部に流れるべき電流がリッジ部近傍の発光に寄与しない領域に流れることを抑制して、電流の利用効率を従来よりも高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子において、ＧａＡｓ基板上のパターニング状態を示す上面図である。
【図２】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態として示す他のエアリッジ型半導体レーザ素子の断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、ＧａＡｓ基板からコンタクト層まで成膜した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、コンタクト層上にレジスト膜を形成し、開口パターンを設けた状態を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、開口パターン上からｎ型不純物のイオン注入を行っている状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、開口パターン上からｐ型不純物のイオン注入を行っている状態を示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子において、ＧａＡｓ基板上のパターニング状態を示す上面図である。
【図９】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、ＧａＡｓ基板からコンタクト層まで成膜した状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、エッチングを行ってエアリッジ部となる領域以外を除去した状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、第１ｐクラッド層及びコンタクト層上にレジスト膜を形成し、開口パターンを設けた状態を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程において、開口パターン上からｎ型不純物のイオン注入を行っている状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
本発明を適用した第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子は、例えば図１に示すようにＧａＡｓ基板１上に形成され、図２に示すように構成される。図１は、ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯ−ＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属気相成長法）によってＡｌＧａＩｎＰ系材料を成膜し、当該成膜面上にエアリッジ共振器パターンを形成した状態を示している。このエアリッジ共振器パターンは、リッジ部２、ランド部３及びエッチング部４を所定の位置関係にレイアウトして構成される。
【００１６】
ＧａＡｓ基板１の成膜面には、略直方体状のリッジ部２と、リッジ部２の両脇に形成された凹形状（溝状）のエッチング部４、リッジ部２の両脇にエッチング部４をそれぞれ介して形成されたランド部３が配置されている。ランド部３は、リッジ部２と同じ高さ位置に上面を有し、リッジ部２の上面面積よりも広く形成されている。このレイアウトによって、リッジ部２にはランド部３及びエッチング部４が隣接されていることとなる（エアリッジ隣接部）。
【００１７】
図１に示した断面Ａ−Ａにおけるリッジ部２の長手方向と垂直する断面図を、図２に示す。
【００１８】
ｎ型のＧａＡｓ基板１１上には、ｎクラッド層１２（第１クラッド層）が形成されている。ｎクラッド層１２は、ｎ型（第１導電型）半導体である。ｎクラッド層１２は、ｎ型のＧａＡｓ基板１１上にＧａＡｓのバッファ層を形成し、ＡｌＧａＩｎＰ層にＳｉドーピングして形成される。このｎクラッド層１２は、例えば２８００ｎｍの膜厚で形成されている。
【００１９】
ｎクラッド層１２上には、ＭＱＷ（multi-quantum well：多重量子井戸）活性層１３が形成されている。ＭＱＷ活性層１３は、ＡｌＧａＩｎＰ層とＧａＩｎＰ層とを交互に多層に形成されてなる。このＭＱＷ活性層１３は、例えばトータルで１００ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２０】
ＭＱＷ活性層１３上には、第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）が形成されている。第１ｐクラッド層１４は、ｐ型（第２導電型）半導体である。第１ｐクラッド層１４は、ＡｌＧａＩｎＰ層にＭｇやＺｎをドーピングして形成される。第１ｐクラッド層１４は、例えば１７０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２１】
第１ｐクラッド層１４上には、エッチングストッパ層としてのｐ型ＭＱＢ（multi-quantum barriers：多重量子障壁）層１５が形成されている。ｐ型ＭＱＢ層１５は、エッチング部４を形成するに際して、エッチング深度が第１ｐ型クラッド層１４にまで及ばないようエッチングストッパ層として機能する。ｐ型ＭＱＢ層１５は、ＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層とを交互に多層に形成されており、ＭｇやＺｎをドーピングして形成される。ｐ型ＭＱＢ層１５は、例えばトータルで３４ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２２】
リッジ部２は、ｐ型ＭＱＢ層１５上に順次成膜された、第２ｐクラッド層１６（第３クラッド層）、ｐ型の障壁緩和層１７、及びｐ型のコンタクト層１８を備えている。
【００２３】
第２ｐクラッド層１６は、ｐ型（第２導電型）半導体である。第２ｐクラッド層１６は、ＡｌＧａＩｎＰ層にＭｇやＺｎをドーピングして形成される。第２ｐクラッド層１６は、例えば１２５０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２４】
障壁緩和層１７は、ＧａＩｎＰ層にＺｎをドーピングして形成される。障壁緩和層１７は、例えば４０ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２５】
コンタクト層１８は、ＧａＡｓ層にＺｎをドーピングして形成される。コンタクト層１８は、例えば３００ｎｍの膜厚で形成されている。
【００２６】
ランド部３におけるコンタクト層１８上及びエッチング部４における第１ｐクラッド層１４上には、ＳｉＮ（窒化シリコン膜）膜１９が形成されている。ＳｉＮ膜１９は、例えば１４０ｎｍの膜厚で形成されている。このＳｉＮ膜１９は、リッジ部２の上面にコンタクト層１８を露出させる開口部１８ａが形成されている。
【００２７】
ＳｉＮ膜１９上には上記開口部１８ａを介してコンタクト層１８にオーミックコンタクトするｐ側電極（金メッキ電極）２０が形成されている。ＧａＡｓ基板１１の下層にはｎ側電極（金メッキ電極）が形成されているが省略している。
【００２８】
また、このエアリッジ型半導体レーザ素子において、ランド部３における第２ｐクラッド層１６には、ｎ型イオン注入層１６ａが形成されている。このｎ型イオン注入層１６ａは、ｎ型不純物がイオン注入された領域である。したがって、ランド部３の第２ｐクラッド層１６は、第１ｐクラッド層１４及びｐ型ＭＱＢ層１５上の第１ｐ型層１６ｃ、第１ｐ型層１６ｃ上のｎ型イオン注入層１６ａ、ｎ型イオン注入層１６ａ上の第２ｐ型層１６ｂの３層構造とされている。
【００２９】
このように、エアリッジ型半導体レーザ素子は、第２ｐクラッド層１６（第３クラッド層）内に層状に形成されたｎ型（第１導電型）のｎ型イオン注入層１６ａ（第１イオン注入層）を含む。このランド部３のｎ型イオン注入層１６ａは、エアリッジ構造の第２ｐクラッド層１６（第３クラッド層）と面内方向において隣接して配置されている。
【００３０】
このｎ型イオン注入層１６ａは、膜厚が厚いほど、厚さ方向において流れる電流を抑制する効果を高める。例えば、第２ｐクラッド層１６が１２５０ｎｍの場合、ｎ型イオン注入層１６ａは、例えば３００〜４００ｎｍ程度の厚さを有することが望ましい。ｎ型イオン注入層１６ａの厚さを調整するため、後述するエアリッジ型半導体レーザ素子の製造工程によって、イオン注入後の熱処理条件を調整する。
【００３１】
また、第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の他の構成例を、図３に示す。
【００３２】
図３に示すエアリッジ型半導体レーザ素子は、図２に示したエアリッジ型半導体レーザ素子に対して、ｎ型イオン注入層１６ａ（第１イオン注入層）の下方における第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）内に、Ｐ＋型（第２導電型）のイオン注入層１４ａ（第２イオン注入層）がさらに配置された構成を有している。このランド部３のＰ＋型イオン注入層１４ａは、リッジ部２の近傍に配置されている。
【００３３】
これにより、ランド部３の第１ｐクラッド層１４は、ＭＱＷ活性層１３上のｐ型層１４ｃ、ｐ型層１４ｃ上のＰ＋型イオン注入層１４ａ、Ｐ＋型イオン注入層１４ａ上のｐ型層１４ｂの３層構造となる。
【００３４】
Ｐ＋型のイオン注入層１４ａは、不適切な熱処理条件によってｎ型イオン注入層１６ａが第１ｐクラッド層１４に至る領域にまで形成されてしまった場合においても、ランド部３下の第１ｐクラッド層１４をＰ＋型イオン注入層１４ａによって確実にｐ型（第２導電型）とすることができる。
【００３５】
つぎに、上述した第１実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００３６】
先ず、図４に示すように、ＧａＡｓ基板１１上に、ｎクラッド層１２、ＭＱＷ活性層１３、第１ｐクラッド層１４、ｐ型ＭＱＢ層１５、第２ｐクラッド層１６、障壁緩和層１７及びコンタクト層１８を順次成膜する（成膜工程）。
【００３７】
次の工程では、図５に示すように、コンタクト層１８上にレジスト膜３１を形成し、ランド部３となる部分に相当するレジスト膜３１を開口して、開口パターン３１ａを形成する。
【００３８】
次の工程では、図６に示すように、レジスト膜３１の開口パターン３１ａ上から、ｎ型（第１導電型）の不純物をイオン注入して、所定の深さ位置に注入領域１６ａ’を形成する。このとき、第２ｐクラッド層１６（第２クラッド層）内にｎ型イオン注入層１６ａ（第１イオン注入層）を形成するようイオン注入強度が調整される。また、ｎ型イオン注入層１６ａの厚さに応じてイオン注入量を調整する。このｎ型不純物は例えばＳｉが使用可能である。その後、熱処理が施されることによって、所定の濃度、膜厚のｎ型イオン注入層１６ａを形成する（第１イオン注入工程）。
【００３９】
このイオン注入工程は、成膜工程を行った後のエッチングによってリッジ部２，エッチング部４及びランド部３の形成する（エッチング工程）前であっても、リッジ部２，エッチング部４及びランド部３を形成した（エッチング工程）後であっても良い。これにより、ｎ型イオン注入層１６ａを形成した領域の近傍にリッジ２は形成される。
【００４０】
その後、ＳｉＮ膜１９でリッジ部２、ランド部３、及びエッチング部４を被覆し、フォトエッチングを用いてリッジ部２の上部のＳｉＮ膜１９にコンタクト層１８を露出させる開口部１８ａを形成する。その後、リッジ部２、エッチング部４及びランド部３を覆うと共にリッジ部２のコンタクト層１８と接続するｐ側電極（金メッキ電極）２０を形成する。
【００４１】
また、図３に示したエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法では、図７に示すように、第２ｐクラッド層１６に注入領域１６ａ’を形成するイオン注入後に、レジスト膜３１の開口パターン３１ａ上から、ｐ型（第２導電型）の不純物をイオン注入する。これにより、第１ｐクラッド層１４内の所定の深さ位置に注入領域１４ａ’を形成する。このとき、第１ｐクラッド層１４（第１クラッド層）内にＰ＋型イオン注入層１４ａ（第２イオン注入層）を形成するようイオン注入強度が調整される。また、Ｐ＋型イオン注入層１４ａの厚さに応じてイオン注入量を調整する。その後、熱処理が施されることによって、所定の濃度、膜厚のＰ＋型イオン注入層１４ａを形成する（第２イオン注入工程）。
【００４２】
なお、Ｐ＋型イオン注入層１４ａを形成する工程は、エッチングによってリッジ部２，エッチング部４及びランド部３の形成してｎ型イオン注入層１６ａを形成する前であっても、ｎ型イオン注入層１６ａを形成した後であっても良い。これにより、第１ｐクラッド層１４のｎ型イオン注入層１６ａが形成されている領域に対応する領域にＰ＋型イオン注入層１４ａを形成できる。
【００４３】
以上のようなエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、リッジ部２に隣接するランド部３の第２ｐクラッド層１６、すなわち第１ｐクラッド層１４上に、ｎ型イオン注入層１６ａを含むＮＰＮ構造を有する。したがって、エアリッジ型半導体レーザ素子は、ｐ側電極２０とｎ側電極との間に供給電流に高周波電流を重畳させて印加した場合に、容量成分となったランド部３にも電流が流れようとするが、ＮＰＮ構造によってランド部３に流れる電流が抑制される。したがって、ランド部３に流れる電流が抑制された分の電流がリッジ部２に流れる。これにより、上述したエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、電流の利用効率を高めて、電流閾値を下げ、発光時の発熱を抑制できる。
【００４４】
［第２実施形態］
つぎに、第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子及びエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。なお、第１実施形態で説明した部分については同一符号を付することによってその詳細な説明を省略する。
【００４５】
本発明を適用した第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子は、例えば図８及び図９に示すように構成される。
【００４６】
図８に示すように、第２実施形態としてのエアリッジ型半導体レーザ素子は、ＧａＡｓ基板１上に、リッジ部２及びエッチング部４のみが形成されている。このレイアウトによって、リッジ部２にはエッチング部４が隣接されていることとなる（エアリッジ隣接部）。
【００４７】
図８に示した断面Ａ−Ａにおけるリッジ部２の長手方向と垂直する断面図を、図９に示す。このエアリッジ型半導体レーザ素子におけるリッジ部２は、第１実施形態と同様に構成されている。
【００４８】
第２実施形態としてのエアリッジ型半導体レーザ素子は、リッジ部２に隣接して、エッチング部４が形成されている。エッチング部４は、リッジ部２に隣接する凹部（溝部）であるが、第１実施形態と比較してランド部３が無いように構成されている。
【００４９】
このエッチング部４における第１ｐクラッド層１４には、ｎ型イオン注入層２１ａが形成されている。このｎ型イオン注入層２１ａは、ｎ型不純物がイオン注入により含まれている。したがって、エッチング部４の第１ｐクラッド層１４は、ＭＱＷ活性層１３上の第１ｐ型層２１ｃ、第１ｐ型層２１ｃ上のｎ型イオン注入層２２ａ、ｎ型イオン注入層２１ａ上の第２ｐ型層２１ｂの３層構造を有する。
【００５０】
このように、エアリッジ型半導体レーザ素子は、第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）内に層状に形成されたｎ型（第１導電型）のｎ型イオン注入層２１ａ（第１イオン注入層）を含む。このエッチング部４のｎ型イオン注入層２１ａは、リッジ部２の近傍に形成されている。
【００５１】
このｎ型イオン注入層２１ａは、膜厚が厚いほど、厚さ方向において流れる電流を抑制する効果を高める。ｎ型イオン注入層２１ａの厚さを調整するため、後述するエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法によって、イオン注入後の熱処理条件を調整する。
【００５２】
つぎに、上述した第２実施形態として示すエアリッジ型半導体レーザ素子の製造方法について説明する。
【００５３】
先ず、図１０に示すように、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板１１上に、ｎクラッド層１２、ＭＱＷ活性層１３、第１ｐクラッド層１４、ｐ型ＭＱＢ層１５、第２ｐクラッド層１６、障壁緩和層１７及びコンタクト層１８を順次成膜する（成膜工程）。
【００５４】
次の工程では、コンタクト層１８上からフォトエッチングを行うことによって、図１１に示すように、第２ｐクラッド層１６、障壁緩和層１７及びコンタクト層１８が順次積層された略直方体形状を有するリッジ部２を形成する（エッチング工程）。
【００５５】
次の工程では、図１２に示すように、リッジ部２及びその近傍の領域のみを覆うようにレジスト膜３１を形成する。ｐ型ＭＱＢ層１５が露出している領域を開口パターン３１ａと称す。
【００５６】
次の工程では、図１３に示すように、レジスト膜３１をマスクとして開口パターン３１ａ上から、ｎ型（第１導電型）の不純物をイオン注入して、所定の深さ位置に注入領域２１ａ’を形成する。このとき、第１ｐクラッド層１４（第２クラッド層）内にｎ型イオン注入層２１ａ（第１イオン注入層）を形成するようイオン注入強度が調整される。また、ｎ型イオン注入層２１ａの厚さに応じてイオン注入量を調整する。このｎ型不純物は例えばＳｉが使用可能である。その後、熱処理が施されることによって、所定の濃度、膜厚のｎ型イオン注入層２１ａを形成する（イオン注入工程）。
【００５７】
このイオン注入工程は、成膜工程を行った後のエッチングによってリッジ部２，エッチング部４及びランド部３の形成する前であっても、リッジ部２，エッチング部４及びランド部３を形成した後であっても良い。これにより、ｎ型イオン注入層１６ａを形成した領域の近傍にリッジ部２は形成される。
【００５８】
その後、ＳｉＮ膜１９でリッジ部２及びエッチング部４を被覆し、フォトエッチングを用いてリッジ部２の上部のＳｉＮ膜１９にコンタクト層１８を露出させる開口部１８ａを形成する。その後、リッジ部２及びエッチング部４を覆うと共にリッジ部２のコンタクト層１８と接続するｐ側電極（金メッキ電極）２０を形成する。
【００５９】
なお、第２実施形態においても、ｎ型イオン注入層２１ａの下層の第１ｐクラッド層１４内に、第１実施形態のＰ＋型イオン注入層に相当する領域を形成しても良い。
【００６０】
以上のようなエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、リッジ部２に隣接するエッチング部４の第１ｐクラッド層１４内に、ｎ型イオン注入層２１ａを含むＮＰＮ構造を有する。したがって、エアリッジ型半導体レーザ素子は、ｐ側電極２０とｎ側電極との間に供給電流に高周波電流を重畳させて印加した場合に、容量成分となったエッチング部４にも電流が流れようとするが、ＮＰＮ構造によってエッチング部４に流れる電流が抑制される。したがって、エッチング部４に流れる電流が抑制された分の電流がリッジ部２に流れる。これにより、上述したエアリッジ型半導体レーザ素子によれば、電流の利用効率を高めて、電流閾値を下げ、発光時の発熱を抑制できる。
【００６１】
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６２】
１ ＧａＡｓ基板
２ エアリッジ部
３ ランド部
４ エッチング部
１１ ＧａＡｓ基板
１２ ｎクラッド層
１３ ＭＱＷ活性層
１４ 第１ｐクラッド層
１４ａ Ｐ＋型イオン注入層１４
１５ ＭＱＢエッチングストッパ層
１６ 第２ｐクラッド層
１７ａ ｎ型イオン注入層
１７ 障壁緩和層
１８ コンタクト層
１９ 窒化シリコン（ＳｉＮ）膜
２０ ｐ側電極（金メッキ電極）
３１ レジスト膜
３１ａ 開口パターン
２１ａ ｎ型イオン注入層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電型の第２クラッド層と、
前記第２クラッド層上の所定の領域に形成された第２導電型のリッジ部と、
前記所定の領域とは異なる前記リッジ部の近傍領域の前記第２クラッド層上又は前記第２クラッド層内に形成された第１導電型の第１イオン注入層と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記リッジ部の両側に凹部を介してそれぞれ形成された第２導電型のランド部をさらに備え、
前記第１イオン注入層は前記ランド部内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第２クラッド層の前記第１イオン注入層が形成されている領域に対応する領域に前記第２クラッド層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層をさらに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
第１導電型の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層、第２導電型のエッチングストップ層、及び第２導電型の第３クラッド層を順次成膜する成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層上に前記第３クラッド層を有する第２導電型のリッジ部と、前記リッジ部の両側に前記エッチングストップ層が露出した凹部を介して配置され、前記エッチングストップ層上に前記第３クラッド層を有する第２導電型のランド部と、を形成するエッチング工程と、
前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記ランド部に第１導電型の不純物を注入して前記第３クラッド層の内部に第１導電型の第１イオン注入層を形成する第１イオン注入工程と、
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
第１導電型の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層、第２導電型のエッチングストップ層、及び第２導電型の第３クラッド層を順次成膜する成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層上の所定の領域に前記第３クラッド層を有する第２導電型のリッジ部を形成するエッチング工程と、
前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記所定の領域とは異なる領域に第１導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層の内部に第１導電型の第１イオン注入層を形成するイオン注入工程と、
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記エッチング工程と前記イオン注入工程との間、又は前記イオン注入工程の後に、前記第１イオン注入層が形成されている領域に対応する領域の前記第２クラッド層に第２導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層を前記第２クラッド層の内部に形成する第２イオン注入工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１】
第１導電型の第１クラッド層と、
前記第１クラッド層上に形成された活性層と、
前記活性層上に形成された第２導電型の第２クラッド層と、
前記第２クラッド層上の所定の領域に形成された第２導電型のリッジ部と、
前記所定の領域とは異なる前記リッジ部の近傍領域の前記第２クラッド層上又は前記第２クラッド層内に形成された第１導電型の第１イオン注入層と、
を備えることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
前記リッジ部の両側に凹部を介してそれぞれ形成された第２導電型のランド部をさらに備え、
前記第１イオン注入層は前記ランド部内に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ素子。
【請求項３】
前記第２クラッド層の前記第１イオン注入層が形成されている領域に対応する領域に前記第２クラッド層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層をさらに形成されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ素子。
【請求項４】
第１導電型の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層、第２導電型のエッチングストップ層、及び第２導電型の第３クラッド層を順次成膜する成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層上に前記第３クラッド層を有する第２導電型のリッジ部と、前記リッジ部の両側に前記エッチングストップ層が露出した凹部を介して配置され、前記エッチングストップ層上に前記第３クラッド層を有する第２導電型のランド部と、を形成するエッチング工程と、
前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記ランド部に第１導電型の不純物を注入して前記第３クラッド層の内部に第１導電型の第１イオン注入層を形成する第１イオン注入工程と、
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項５】
第１導電型の半導体基板上に第１導電型の第１クラッド層、活性層、第２導電型の第２クラッド層、第２導電型のエッチングストップ層、及び第２導電型の第３クラッド層を順次成膜する成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記第３クラッド層を部分的にエッチングして、前記エッチングストップ層上の所定の領域に前記第３クラッド層を有する第２導電型のリッジ部を形成するエッチング工程と、
前記成膜工程と前記エッチング工程との間、又は前記エッチング工程の後に、前記所定の領域とは異なる領域に第１導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層の内部に第１導電型の第１イオン注入層を形成するイオン注入工程と、
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項６】
前記エッチング工程と前記イオン注入工程との間、又は前記イオン注入工程の後に、前記第１イオン注入層が形成されている領域に対応する領域の前記第２クラッド層に第２導電型の不純物を注入して前記第２クラッド層よりも不純物濃度が高い第２導電型の第２イオン注入層を前記第２クラッド層の内部に形成する第２イオン注入工程と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１８２３７４（Ｐ２０１２−１８２３７４Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５２６０（Ｐ２０１１−４５２６０）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（３０８０３６４０２）株式会社ＪＶＣケンウッド (1,152)
【Ｆターム（参考）】
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