半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散方法
【課題】本発明は、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御し、プロセスコストを低減することが可能な半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明による半導体レーザ装置は、半導体基板８０１上に形成されたダブルへテロ構造を有し、ダブルへテロ構造は、半導体基板８０１上に形成された第一導電型クラッド層８０２と、第一導電型クラッド層８０２上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層８０３と、活性層８０３上に形成された第二導電型クラッド層８０４とを備え、活性層８０３の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域８０９を形成し、不純物拡散領域８０９の半導体基板８０１側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする。
【解決手段】本発明による半導体レーザ装置は、半導体基板８０１上に形成されたダブルへテロ構造を有し、ダブルへテロ構造は、半導体基板８０１上に形成された第一導電型クラッド層８０２と、第一導電型クラッド層８０２上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層８０３と、活性層８０３上に形成された第二導電型クラッド層８０４とを備え、活性層８０３の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域８０９を形成し、不純物拡散領域８０９の半導体基板８０１側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信機器が取り扱う情報量は非常に多く、高速に動作する記録装置および大容量の記録媒体の必要性が高まってきている。特に、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）やＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記録する記録装置は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）に搭載される大容量記憶装置、ＤＶＤレコーダー、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙレコーダーなどに使用されるなど目覚しく普及している。ＤＶＤやＣＤなどの記録媒体に読み書きを行うドライブ装置には、ピックアップ光源として高出力かつ高効率の半導体レーザ装置が使用されている。
【０００３】
上記のピックアップ光源のうち、ＤＶＤ用のドライブ装置には波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置が用いられ、ＣＤ用のドライブ装置には波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置が用いられている。今後、記録装置に対するさらなる高速化・大容量化の要求が予想され、半導体レーザ装置の高出力化・高効率化は必須であり、現在既に２００〜４００ｍＷクラスの半導体レーザ装置の開発が進められている。
【０００４】
また、近年、同一基板上への複数の異なる波長の半導体レーザ装置の集積化が強く要求されている。例えば、ＤＶＤプレーヤやＤＶＤ−ＲＯＭ装置において、ＣＤおよびＤＶＤに対して読み込み・書き込みをするためには、読み込み・書き込みが可能な発振波長７８０ｎｍと発振波長６５０ｎｍの２種類の半導体レーザ装置が必要となるため、２種類の半導体レーザ装置を個々に設置すると光学系の構成が複雑になるという問題があった。これに対して、同一基板上に２種類の波長の半導体レーザ装置の集積が可能になると、光学系の構成が簡易化されるとともに、ピックアップ光源が小型化されてＰＣやＤＶＤレコーダーなどの製品事態が小型化されるという利点が得られる。上記のような同一基板に複数の異なる波長の半導体レーザ装置が集積化された半導体レーザ装置（多波長集積型レーザ装置）についても高出力・高効率化が要求されている。
【０００５】
半導体レーザの高出力化については、レーザ共振器端面での結晶破壊による特性劣化が問題となっている。高出力化を実現する手段としては、レーザ共振器端面においてレーザ光に対して透明な材料を形成した端面窓構造が有効である。特に、量子井戸構造を活性層としたダブルへテロ構造において、不純物を拡散させることによって量子井戸構造を形成する原子を固相拡散させて無秩序化させる現象を利用した端面窓形成法が用いられている。
【０００６】
上記の端面窓構造の形成には、一般的に不純物としてＺｎを拡散させている。Ｚｎの拡散速度は、波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置におけるＡｌＧａＩｎＰ系混晶内と、波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置におけるＡｌＧａＡｓ系混晶内とで異なる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系におけるＺｎの拡散速度は、ＡｌＧａＡｓ系よりも５倍以上速い。このように、半導体レーザ装置を構成する材料によってＺｎの拡散条件が異なる。
【０００７】
例えば、同一基板上に、波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置と波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置とを集積する場合において、各半導体レーザ装置のダブルへテロ構造の層構造や材料が異なるため、端面窓構造を形成する際のＺｎ拡散条件も異なる。従って、両方の半導体レーザ装置に対して同時に同程度のＺｎ拡散濃度を導入して端面窓構造を形成しても、良好な特性を両立させることができなくなるという問題が生じる。
【０００８】
このような問題の対策として、従来では、不純物の拡散を抑制したいＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ系赤色半導体レーザ装置のｐ型キャップ層とｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層との間にＡｌＧａＡｓ拡散制御膜を挿入して形成することによって、同時に不純物を拡散しても両方のレーザに対して同程度の不純物拡散が行えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１３５３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、同一基板上に形成した複数の異なる波長の半導体レーザ装置に対して同時に不純物の拡散を行う場合には、拡散制御膜を形成しているため不純物の拡散を制御することが可能となる。しかし、拡散制御膜を用いる場合において、拡散制御膜のエピタキシャル成長工程と、複数の半導体レーザ素子ごとに拡散制御膜の厚みを調整するためのパターニングとエッチングを繰り返す工程とが必要となり、工程数が増加してプロセスコストが高くなるという問題がある。
【００１１】
また、Ｚｎなどの不純物は、光の吸収材として作用する。従って、不純物の使用量は、無秩序化に必要な最低限の量にすることが望ましい。
【００１２】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御するとともに、プロセスコストを低減することが可能な半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明による半導体レーザ装置は、半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、ダブルへテロ構造は、半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、活性層上に形成された第二導電型クラッド層とを備え、活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、不純物拡散領域の半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、活性層上に形成された第二導電型クラッド層とを備え、活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、不純物拡散領域の半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であるため、離散的に設けた不純物拡散源からの拡散により前記形状を得ることで、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御し、しかも拡散制御膜を使用しないことで、プロセスコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。
【図２】前提技術による７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の構造図である。
【図３】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図４】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図５】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図６】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図７】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図８】二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図９】二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図１０】二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図１１】半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図１２】前提技術による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１３】前提技術による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１４】本発明による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１５】本発明による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１６】本発明による不純物拡散形状の共振器方向の断面図である。
【図１７】本発明による不純物拡散形状の共振器方向の断面図である。
【図１８】本発明による不純物拡散形状の光出射端面方向の断面図である。
【図１９】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。
【図２０】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態１による不純物拡散開口部の配置を示す上面図である。
【図２６】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の構造図である。
【図２７】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２８】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２９】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３０】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３１】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３２】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３３】本発明の実施形態２による不純物拡散開口部の配置を示す上面図である。
【図３４】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の構造図である。
【図３５】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３６】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３７】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３８】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３９】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図４０】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図４１】本発明の実施形態３による不純物拡散開口部の配置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００１７】
〈本発明の概念〉
まず、本発明の前提となる技術について説明する。
【００１８】
図１は、前提技術によるＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１１、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１２、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６が順に積層して形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはｎ型電極１０９が形成され、ｎ型電極１０９と相対して絶縁膜１０８およびｐ型電極１１０が形成されている。不純物拡散領域１０７は、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。
【００１９】
図２は、前提技術によるＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の構造図である。図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２０２、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層２０３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層２０４、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層２１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２１１、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０５が順に積層して形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の裏面にはｎ型電極２０８が形成され、ｎ型電極２０８と相対して絶縁膜２０７およびｐ型電極２０９が形成されている。不純物拡散領域２０６は、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。なお、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置では、ｐ型クラッド層２０４およびｎ型クラッド層２０２に対して、ＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎＰが用いられる場合もある。
【００２０】
次に、前提技術の端面窓構造を有する半導体レーザ装置の製造方法について、図１に示すＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置を例に説明する。図３から図７は、従来による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００２１】
まず、図３に示すように、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相成長）法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＭＱＷ活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１０４、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング停止層１１１、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１２、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。
【００２２】
次に、図４に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６の上面）にＳｉＯ2膜３０１を形成した後にパターニングを行い、数１０μｍ幅のストライプ開口部を、レーザ共振器方向に対して垂直方向に数百μｍ間隔で形成する。ストライプ開口部の形成後、スパッタ法によってＺｎＯ膜３０２を上面全体に堆積し、ストライプ開口部以外のＺｎＯ膜３０２をウェットエッチングによって除去する。
【００２３】
ＺｎＯ膜３０２の形成後、図５に示すように、ＳｉＯ2膜３０１およびＺｎＯ膜３０２の上面全体にＳｉＯ2膜３０３を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、ストライプ開口部を形成するＺｎＯ膜３０２を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２に到達するようにＺｎを固相拡散させることによって不純物拡散領域１０７が形成される。このＺｎの固相拡散によってＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１０３は無秩序化される。不純物拡散領域１０７内の無秩序化されたＭＱＷ活性層１０３のバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層１０３のバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。
【００２４】
不純物領域１０７の形成後、図６に示すように、ＳｉＯ2膜３０１、ＺｎＯ膜３０２、およびＳｉＯ2膜３０３をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、数μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向に形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１２をリッジ状に除去した後に、フォトレジストを除去する。
【００２５】
リッジストライプの形成後、図７に示すように、リッジストライプの上面以外に絶縁膜であるＳｉＮ膜１０８を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ型電極１０９を、リッジストライプの上面およびＳｉＮ膜１０８の上面にｐ型電極１１０を形成する。その後、不純物領域１０７内にてリッジストライプに対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器をレーザチップが形成される。
【００２６】
なお、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置についても、上記と同様の製造方法によって作製することが可能である。
【００２７】
上記の前提技術の端面窓構造を有する半導体レーザ装置において、アニール処理によって不純物であるＺｎをｎ型クラッド層まで固相拡散させるために要する時間は、例えば、アニール温度を６００℃とした場合、ＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置では２０分であるのに対して、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置では１１０分であった。このように、前述の通り、ＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置におけるＺｎの拡散速度は、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置におけるＺｎの拡散速度よりも５倍以上速い。
【００２８】
また、同一基板上に、波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置と波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置とを集積する場合において、各半導体レーザ装置のダブルへテロ構造の層構造や材料が異なるため、端面窓構造を形成する際のＺｎ拡散条件も異なる。従って、両方の半導体レーザ装置に対して同時に同程度のＺｎ拡散濃度を導入して端面窓構造を形成しても、良好な特性を両立させることができなくなる。以下に、不純物であるＺｎの拡散について説明する。
【００２９】
図８から図１０は、二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。図８から図１０の（ａ）は７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置を、（ｂ）は６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置を示している。図８は、不純物の拡散深さが最適であると仮定した場合における拡散断面形状の例である。図８に示すように、Ｚｎ拡散領域４０７ａ、４０７ｂの拡散深さが同等となることが理想的である。しかし、実際には同一基板上の複数の半導体レーザ装置の各層の組成や膜厚、拡散速度が異なるため、最適な拡散深さも各々の半導体レーザ装置によって異なる。
【００３０】
例えば、図９に示すように、（ｂ）に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の拡散深さを理想に合わせると、（ａ）に示す７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の拡散深さが浅すぎてしまう。また、図１０に示すように、（ａ）に示す７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の拡散深さを理想に合わせると、（ｂ）に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の拡散深さが深すぎてしまう。従って、各半導体レーザ装置に対して同時にＺｎ拡散を行ったときに、同程度の拡散深さとなるようにする必要がある。
【００３１】
図１１は、半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。特許文献１の実施形態にも記載されているように、不純物拡散領域の共振器方向の長さは、数μｍから数十μｍオーダーである。このような範囲に対して一箇所の開口部から不純物の固相拡散を行うと、拡散深さは、拡散形状５０１に示されるように中央部が最も深く端部方向に徐々に浅くなる。
【００３２】
また、Ｚｎなどの不純物はＺｎ原子自身が光の吸収材として光学的損傷耐性を下げているため、不純物量を無秩序化に必要な最低限の量にすることが望ましい。不純物が拡散形状５０１に示すように拡散した場合、無秩序化されたＭＱＷ活性層の領域は矢印５０２の範囲となる。不純物量を必要最小限にして矢印５０２の範囲を含むようにするためには、拡散形状５０３となるように不純物を拡散させることが理想的である。拡散形状５０３は、矢印５０２に示す無秩序化させるべきＭＱＷ活性層の領域全体に渡って同一の拡散深さとなっており、拡散形状５０１よりも使用する不純物量が少なくなっている。
【００３３】
図１２および図１３は、前提技術による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図であり、図１４および図１５は、本発明による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。図１２から図１５は、劈開によって半導体レーザ装置をチップとして分離する前のウエハ状態における不純物拡散開口部の形状を示している。各図において、リッジストライプ位置６０１は半導体レーザ装置に形成されたリッジストライプの位置、端面位置６０２はチップ分離後の半導体レーザ装置の端面となる位置、不純物拡散開口部６０３は不純物を拡散させるために形成した開口部、窓長６０４はチップ分離後に端面窓として機能する端面窓の厚みを示している。
【００３４】
図１２に示すように、前提技術の半導体レーザ装置に対しては、不純物拡散開口部６０３はストライプ状であった。また、単一基板上に複数の異なる波長の半導体レーザ装置を有する多波長半導体レーザ装置に対しては、各々の半導体レーザ装置によって窓長を変える必要があるため、図１３に示すように、不純物拡散開口部６０３を窓ごとに単一のアイランド状にしていた。上記の前提技術例に対して、本発明による半導体レーザ装置にて形成された不純物拡散開口部６０３は、図１４および図１５に示すように、形成された各単一の前提技術の不純物拡散領域内において不純物拡散領域を複数に分割して形成している。このように、前提技術では一箇所から不純物拡散しているのに対して、本発明では複数個所から不純物拡散を行っていることを特徴としている。
【００３５】
不純物拡散を一箇所から行う場合と複数箇所から行う場合とにおける、不純物拡散形状の違いについて説明する。不純物は、基板方向のみならず全方位のベクトルを有して拡散するため、半導体結晶内の不純物拡散種は不純物拡散領域を広げながら拡散しており、不純物拡散領域内の中央部の深さは不純物拡散領域が広いほど深くなる。図１６および図１７は、本発明による不純物拡散形状５０１の共振器方向の断面図である。図１６は、本発明による半導体レーザ装置の構造を最も単純化した図であり、不純物拡散領域を共振器方向に２箇所形成している。また、図１１と同一の温度および時間において不純物を拡散させたときの共振器方向の不純物拡散形状を示している。図１６に示すように、一箇所当たりの不純物拡散領域が狭いため拡散深さが浅くなり、半導体結晶内で不純物拡散領域同士が接合して一つの不純物拡散領域を形成している。また、図１１に示す前提技術の拡散形状５０１と比較すると、本発明の方が前提技術よりも少ないＺｎ量で図１１の矢印５０２に示す範囲のＭＱＷ活性層領域を無秩序化させることができる。図１７は、図１６よりも狭い不純物拡散領域を多数設けた例を示している。図１７に示すように、一箇所当たりの不純物拡散領域を狭くすることによって、不純物拡散領域全体の拡散深さを浅くすることができるとともに、隣接する各不純物拡散領域の間隔を調整することによって、不純物拡散領域全体の拡散深さを制御膜を用いることなくほぼ一定にすることができる。すなわち、図１１に示す理想的な拡散形状５０３により近い拡散形状にすることが可能となる。このように、複数の離散して配置された不純物拡散開口部から不純物を拡散させて一つの不純物拡散領域を形成しており、不純物量の制御を行うことが可能となる。また、形成された不純物拡散領域の基板側の輪郭形状は複数の山を有する波形形状となる。
【００３６】
単一の半導体基板上に複数の異なる波長の半導体レーザ装置を備える多波長レーザ装置において、不純物拡散速度が最も速い層構造を有する半導体レーザ装置と最も遅い層構造を有する半導体レーザ装置との間で不純物拡散速度が大きく異なる場合は、最も速い半導体レーザ装置の個々の不純物拡散開口部のスケールをプロセス限界の最小値で設計しても拡散が深くなって余分な不純物を用いることになってしまう。このような問題を解決するために、本発明では、図１８に示すような不純物拡散形状としている。図１８は、本発明による不純物拡散形状の光出射端面方向（チップ劈開方向）の断面図である。図１８に示すように、不純物拡散開口部をリッジストライプ位置６０１と重ならないように形成し、不純物の拡散形状５０１のように、光路となるリッジストライプ直下の不純物濃度を最低限にして無秩序化を行っている。すなわち、制御膜を用いることなく、部分的な拡散深さを制御することが可能となる。なお、図１８では、不純物開口部をリッジストライプ位置６０１と重ならないように形成しリッジストライプ直下にて不純物拡散領域が重なるようにすれば、図１７に示すように不純物開口部を複数離散して配置してもよい。
【００３７】
このように、不純物拡散開口部の数、大きさ、配置間隔などによって、拡散制御膜を用いることなく不純物の拡散量や拡散深さを制御することが可能となる。
【００３８】
以上のことから、本発明では、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御するとともに、プロセスコストを低減することが可能な半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散方法を提供することを目的とし、その詳細について以下に説明する。
【００３９】
〈実施形態１〉
図１９は、本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。図１９に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２（第一導電型クラッド層）、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層８０３（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８が順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８は、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域８０９は、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１の裏面にはｎ型電極８１１が形成され、ｎ型電極８１１と相対してＳｉＮ絶縁膜８１０およびｐ型電極８１２が形成されている。
【００４０】
なお、本実施形態では、ＡｌＧａＩｎＰとはＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を表し、ｘおよびｙは各層ごとに決まった値を有するものとする。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４に替えて、ｐ型ＧａＩｎＰ第一クラッド層であってもよい。
【００４１】
図１９に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置において、不純物拡散領域８０９は、不純物であるＺｎを複数箇所から固相拡散して形成された領域であって、ＭＱＷ活性層８０３の光の出射端面の近傍に形成される。不純物拡散領域８０９内におけるＭＱＷ活性層８０３では、無秩序化されてウェル層とバリア層とが平均組成化されることによって、不純物非拡散領域と比較してバンドギャップが拡大している。例えば、図１９に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置における活性層の量子井戸構造からのフォトルミネッセンス（Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＰＬ）波長は、不純物非拡散領域で６５０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域８０９で６００ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。上記のことから、不純物拡散領域８０９を形成することによって、光の出射端面は不純物非拡散領域から放出されるレーザ光に対して透明となり、レーザ端面の光吸収が著しく抑制されて安定した高出力動作が達成される。
【００４２】
次に、本実施形態１による半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
【００４３】
図２０から図２４は、本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００４４】
まず、図２０に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層８０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。
【００４５】
次に、図２１に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８の上面）にＳｉＯ2膜８１３（絶縁膜）を形成した後に、例えば図２５に示すようなパターニングを行う。すなわち、ＳｉＯ2膜８１３に対し、ＭＱＷ活性層８０３の光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する。図２５は、本発明の実施形態１による不純物拡散開口部６０３の配置を示す上面図である。図２５に示すように、パターニングによって、不純物拡散開口部６０３は、一辺が５μｍのアイランドを各々２μｍ間隔で、ダブルへテロ構造の長手方向に６個、短手方向に６個ずつの６×６個分を１パターンとして４０μｍ×４０μｍ領域内に形成し、当該パターンをレーザ共振器方向に１ｍｍ間隔、レーザ共振器方向に対して垂直方向に３００μｍ間隔で周期的に設ける。不純物拡散開口部６０３の形成後、スパッタ法によってＺｎＯ膜８１４（不純物拡散源膜）（本発明における不純物の拡散源となる材料源）を上面全体に堆積し、不純物開口部６０３以外のＺｎＯ膜８１４をウェットエッチングによって除去する。
【００４６】
ＺｎＯ膜８１４の形成後、図２２に示すように、ＳｉＯ2膜８１３およびＺｎＯ膜８１４の上面全体にＳｉＯ2膜８１５を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、不純物拡散開口部６０３を形成するＺｎＯ膜８１４を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２に到達するようにＺｎを固相拡散させることによって一つの不純物拡散領域８０９が形成される。このＺｎの固相拡散によってＭＱＷ活性層８０３は無秩序化される。すなわち、ＺｎＯ膜８１４は、ＭＱＷ活性層８０３の光の出射端面の近傍を無秩序化させる。不純物拡散領域８０９内の無秩序化されたＭＱＷ活性層８０３のバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層８０３のバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。このとき、不純物拡散領域８０９のｎ型ＧａＡｓ基板８０１側の輪郭形状は、実際は例えば図１７に示すように複数の山を有する波形形状であるが、ここでは図示を省略している。
【００４７】
不純物拡散領域８０９の形成後、図２３に示すように、ＳｉＯ2膜８１３、ＺｎＯ膜８１４、およびＳｉＯ2膜８１５をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、例えば、３μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向かつ不純物拡散領域８０９の中心を通るように形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６を除去してリッジストライプ構造を形成するとともに、マスクされていない箇所はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５が露出するまでエッチングする。その後、リッジストライプ構造上のフォトレジストを除去する。
【００４８】
リッジストライプ構造の形成後、図２４に示すように、上面全部に絶縁膜であるＳｉＮ膜８１０を成膜した後、リッジストライプ構造の上面に形成されたＳｉＮ膜８１０のみドライエッチングによって除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１の裏面にｎ型電極８１１を、リッジストライプ構造の上面およびＳｉＮ膜８１０の上面にｐ型電極８１２を形成する。その後、不純物拡散領域８０９内にてリッジストライプ構造に対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器として６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置が形成される。
【００４９】
以上のことから、複数の不純物拡散開口部６０３から不純物を拡散して一つの不純物拡散領域を形成することによって、アニール温度６００℃においてアニール時間は２０分と従来例と同等であるが、従来よりも不純物であるＺｎの量を減少させたため、最大レーザ出力を約３５０ｍＷから約４００ｍＷへと高めることができた。このように、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御して無秩序化を行ったため光学的損傷耐性を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態において、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５を形成しなくても同様の効果が得られる。また、ＳｉＮ膜８１０は他の絶縁膜であっても同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によるエッチングプロセスは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれであっても同様の効果が得られる。本実施形態において、ＳｉＯ2膜８１３に図２５に示す不純物拡散開口部６０３のパターンを作る前に、全体の不純物拡散領域である４０μｍ×４０μｍ領域のｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８を除去した後に、図２５に示す不純物拡散開口部６０３のパターンを形成しても同様の効果が得られる。
【００５１】
また、本実施形態において、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４、およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓを、ウェル層にＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰを、バリア層にＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰを用いることで、上記と同様の製造方法によって高出力の７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置を作製することができる。
【００５２】
〈実施形態２〉
図２６は、本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の構造図である。図２６に示すように、本実施形態２による半導体レーザ装置は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）と、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）とからなる二波長の集積型半導体レーザ装置となっている。
【００５３】
Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａ（第一導電型クラッド層）、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１１０３ａ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ａ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ａ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ａ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１１０９ａは、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１の裏面にはｎ型電極１１１１が形成され、ｎ型電極１１１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１１１０およびｐ型電極１１１２ａが形成されている。
【００５４】
一方、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ｂ（第一導電型クラッド層）、ＩｎＧａＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１１０３ｂ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ｂ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ｂが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ｂ、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ｂは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１１０９ｂは、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１の裏面にはｎ型電極１１１１が形成され、ｎ型電極１１１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１１１０およびｐ型電極１１１２ｂが形成されている。
【００５５】
なお、Ａ領域において、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０４ａに用いられるＡｌＧａＩｎＰに替えて、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓであってもよく、Ｂ領域において、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ｂおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０４ｂに用いられるＡｌＧａＩｎＰに替えて、ＧａＩｎＰであってもよい。
【００５６】
図２６に示す各半導体レーザ装置において、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂは、不純物であるＺｎを複数箇所から固相拡散して形成された領域であって、ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍に形成される。不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内における各ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂでは、無秩序化されてウェル層とバリア層とが平均組成化されることによって、不純物非拡散領域と比較してバンドギャップが拡大している。例えば、図２６に示す各半導体レーザ装置における活性層の量子井戸構造からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で７８０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１１０９ａで７３０ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。また、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で６５０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１１０９ｂで６００ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。上記のことから、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂを形成することによって、光の出射端面は不純物非拡散領域から放出されるレーザ光に対して透明となり、レーザ端面の光吸収が著しく抑制されて安定した高出力動作が達成される。
【００５７】
次に、本実施形態２による半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
【００５８】
図２７から図３２は、本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００５９】
まず、図２７に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａ、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ａ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ａ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層１１１３、ＧａＡｓ第二キャップ層１１１４を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、作製したダブルへテロ構造上にフォトレジストを、例えば３００μｍ幅のストライプ状に開口幅３００μｍを形成し、これをマスク（Ａ領域以外を開口部としたマスク）としてストライプ開口部のダブルへテロ構造をｎ型ＧａＡｓ基板１１０１に到達するまで除去することによってＡ領域のみ残す。
【００６０】
次に、図２８に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１およびＡ領域上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ｂ、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１１０３ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ｂを順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、Ａ領域上のみ開口するようにマスクパターンを形成し、Ａ領域上に積層して形成された不要な半導体結晶をｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａに到達するまで除去する。
【００６１】
次に、図２９に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂの上面）にＳｉＯ2膜１１１５を形成した後に、例えばＢ領域に対して図３３に示すようなパターニングを行う。すなわち、ＳｉＯ2膜１１１５に対し、ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する。図３３は、本発明の実施形態２による不純物拡散開口部６０３の配置を示す上面図である。図３３に示すように、パターニングによって、Ｂ領域の不純物拡散開口部６０３は、一辺が３μｍのアイランドを各々３μｍ間隔で、前記ダブルへテロ構造の長手方向に４個、短手方向に７個ずつの４×７個分を１パターンとして２１μｍ×３９μｍ領域内に形成する。一方、Ａ領域の不純物拡散開口部６０３は、図２５に示すパターンと同様である。各領域に対して不純物拡散開口部６０３を形成した後、スパッタ法によってＺｎＯ膜１１１６（本発明における不純物の拡散源となる材料源）を上面全体に堆積し、不純物開口部６０３以外のＺｎＯ膜１１１６をウェットエッチングによって除去する。
【００６２】
ＺｎＯ膜１１１６の形成後、図３０に示すように、各領域のＳｉＯ2膜１１１５およびＺｎＯ膜１１１６の上面全体にＳｉＯ2膜１１１７を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、不純物拡散開口部６０３を形成するＺｎＯ膜１１１６を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂからｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａ、ｂに到達するようにＺｎを固相拡散させることによって各々一つの不純物拡散領域１１０９ａ、ｂが形成される。このＺｎの固相拡散によってＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂは無秩序化される。すなわち、ＺｎＯ膜１１１６は、ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍を無秩序化させる。不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内の無秩序化されたＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂのバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂのバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。このとき、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂのｎ型ＧａＡｓ基板１１０１側の輪郭形状は、実際は例えば図１７に示すように複数の山を有する波形形状であるが、ここでは図示を省略している。
【００６３】
不純物拡散領域１１０９ａ、ｂの形成後、図３１に示すように、ＳｉＯ2膜１１１５、ＺｎＯ膜１１１６、およびＳｉＯ2膜１１１７をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂ上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、例えば、各領域に対して３μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向かつ不純物拡散領域１１０９ａ、ｂの中心を通るように形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６を除去してリッジストライプ構造を形成するとともに、マスクされていない箇所はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ａ、ｂが露出するまでエッチングする。その後、リッジストライプ構造上のフォトレジストを除去する。
【００６４】
リッジストライプ構造の形成後、図３２に示すように、上面全部に絶縁膜であるＳｉＮ膜１１１０を成膜した後、リッジストライプ構造の上面に形成されたＳｉＮ膜１１１０のみドライエッチングによって除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１の裏面にｎ型電極１１１１を、リッジストライプ構造の上面およびＳｉＮ膜１１１０の上面にｐ型電極１１１２ａ、ｂを形成する。その後、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内にてリッジストライプ構造に対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器が形成され、Ａ領域およびＢ領域からなる２種類の半導体レーザ装置を備える二波長半導体レーザ装置が形成される。
【００６５】
以上のことから、拡散速度が速い領域Ｂの不純物拡散開口部６０３のパターンについて、個々のアイランドを領域Ａよりも小さくするとともに、各アイランドの配置間隔をより広くすれば、複数の異なるダブルへテロ構造の活性層１１０３ａ、ｂに対して同時に無秩序化を行うことができるため、光学的損傷耐性が高い二波長半導体レーザ装置を作製することが可能となる。このとき、不純物開口部は離散的に配置されているため、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御することができる。また、拡散制御膜を用いないため、プロセスコストを低減することが可能となる。
【００６６】
〈実施形態３〉
図３４は、本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の構造図である。図３４に示すように、本実施形態３による半導体レーザ装置は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）と、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）とからなる二波長の集積型半導体レーザ装置となっている。
【００６７】
Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１４０２ａ（第一導電型クラッド層）、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１４０３ａ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層１４０４ａ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層１４０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６ａおよびｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１４０９ａは、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１の裏面にはｎ型電極１４１１が形成され、ｎ型電極１４１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１４１０およびｐ型電極１４１２ａが形成されている。
【００６８】
一方、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４０２ｂ（第一導電型クラッド層）、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１４０３ｂ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１４０４ｂ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１４０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１４０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ｂが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１４０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ｂ、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ｂは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１４０９ｂは、レーザ端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１の裏面にはｎ型電極１４１１が形成され、ｎ型電極１４１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１４１０およびｐ型電極１４１２ｂが形成されている。
【００６９】
図３４に示す各半導体レーザ装置において、不純物拡散領域１４０９ａ、ｂは、不純物であるＺｎを複数箇所から固相拡散して形成された領域であって、ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍に形成される。不純物拡散領域１４０９ａ、ｂ内における各ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂでは、無秩序化されてウェル層とバリア層とが平均組成化されることによって、不純物非拡散領域と比較してバンドギャップが拡大している。例えば、図３４に示す各半導体レーザ装置における活性層の量子井戸構造からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で７８０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１４０９ａで７３０ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。また、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で６５０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１４０９ｂで６００ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。上記のことから、不純物拡散領域１４０９ａ、ｂを形成することによって、光の出射端面は不純物非拡散領域から放出されるレーザ光に対して透明となり、レーザ端面の光吸収が著しく抑制されて安定した高出力動作が達成される。
【００７０】
次に、本実施形態３による半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
【００７１】
図３５から図４０は、本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００７２】
まず、図３５に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１４０２ａ、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層１４０４ａ、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層１４０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層１４１３、ＧａＡｓ第二キャップ層１４１４を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、作製したダブルへテロ構造上にフォトレジストを、例えば３００μｍ幅のストライプ状に開口幅３００μｍを形成し、これをマスク（Ａ領域以外を開口部としたマスク）としてストライプ開口部のダブルへテロ構造をｎ型ＧａＡｓ基板１４０１に到達するまで除去することによってＡ領域のみ残す。
【００７３】
次に、図３６に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１およびＡ領域上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４０２ｂ、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１４０３ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１４０４ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１４０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１４０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ｂを順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、Ａ領域上のみ開口するようにマスクパターンを形成し、Ａ領域上に積層して形成された不要な半導体結晶をｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａに到達するまで除去する。
【００７４】
次に、図３７に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂの上面）にＳｉＯ2膜１４１５を形成した後に、例えば図４１に示すようなパターニングを行う。図４１は、本発明の実施形態３による不純物拡散開口部６０３の配置を示す上面図である。図４０に示すように、パターニングによって、Ａ領域のおける不純物拡散開口部６０３は、共振器方向に４０μｍ、共振器方向に対して垂直方向に６０μｍの単一の開口部を形成する。一方、Ｂ領域における不純物拡散開口部６０３は、２０μｍ×２０μｍの四角形アイランドの開口部を、共振器方向および共振器方向に対して垂直方向にそれぞれ５μｍ間隔で形成する。このとき、不純物拡散開口部６０３は、リッジストライプ構造が形成される位置であるリッジストライプ位置６０１に重ならないように形成される。また、不純物拡散後の不純物拡散領域の輪郭の山は、リッジストライプ構造から外れて位置する。各領域において不純物拡散開口部６０３を形成した後、スパッタ法によってＺｎＯ膜１４１６（本発明における不純物の拡散源となる材料源）を上面全体に堆積し、不純物開口部６０３以外のＺｎＯ膜１４１６をウェットエッチングによって除去する。
【００７５】
ＺｎＯ膜１４１６の形成後、図３８に示すように、各領域のＳｉＯ2膜１４１５およびＺｎＯ膜１４１６の上面全体にＳｉＯ2膜１４１７を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、不純物拡散開口部６０３を形成するＺｎＯ膜１４１６を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂからｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４０２ａ、ｂに到達するようにＺｎを固相拡散させることによって各々一つの不純物拡散領域１４０９ａ、ｂが形成される。このＺｎの固相拡散によってＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂは無秩序化される。すなわち、ＺｎＯ膜１４１６は、ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍を無秩序化させる。不純物拡散領域１４０９ａ、ｂ内の無秩序化されたＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂのバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂのバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。このとき、不純物拡散領域１４０９ａ、ｂのｎ型ＧａＡｓ基板１４０１側の輪郭形状は、例えば図１６および図１８に示すような複数の山を有する波形形状であるが、ここでは図示を省略する。
【００７６】
不純物拡散領域１４０９ａ、ｂの形成後、図３９に示すように、ＳｉＯ2膜１４１５、ＺｎＯ膜１４１６、およびＳｉＯ2膜１４１７をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂ上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、例えば、各領域に対して３μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向かつ不純物拡散領域１４０９ａ、ｂの中心を通るように形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ａ、ｂ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６を除去してリッジストライプ構造を形成するとともに、マスクされていない箇所はｐ型ＧａＡｓエッチング停止層１４０５ａおよびｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１４０５ｂが露出するまでエッチングする。その後、リッジストライプ構造上のフォトレジストを除去する。リッジストライプ構造は、ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの光の出射端面に対して垂直方向に形成される。
【００７７】
リッジストライプ構造の形成後、図４０に示すように、上面全部に絶縁膜であるＳｉＮ膜１４１０を成膜した後、リッジストライプ構造の上面に形成されたＳｉＮ膜１４１０のみドライエッチングによって除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１の裏面にｎ型電極１４１１を、リッジストライプ構造の上面およびＳｉＮ膜１４１０の上面にｐ型電極１４１２ａ、ｂを形成する。その後、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内にてリッジストライプ構造に対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器が形成され、Ａ領域およびＢ領域からなる２種類の半導体レーザ装置を備える二波長半導体レーザ装置が形成される。
【００７８】
以上のことから、拡散速度が著しく遅い領域Ａに対しては単一領域から不純物（Ｚｎ）拡散を行い、拡散速度の速い領域Ｂに対しては不純物拡散開口部６０３がリッジストライプ位置６０１に重ならないように形成されるため、リッジストライプ構造直下のＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの無秩序化を適当に制御することができ、両領域に対しても光学的損傷耐性が高い二波長（多波長）半導体レーザ装置を作製することが可能となる。このように、必要最小限の不純物量によって部分的に拡散深さを制御することができる。また、拡散制御膜を用いないため、プロセスコストを低減させることが可能となる。
【００７９】
なお、本実施形態では、半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法について説明したが、不純物拡散方法として、被拡散層上にマスク膜を形成し、形成したマスク膜に対し、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成し、形成した開口部に不純物拡散源膜を形成し、不純物拡散源膜を形成した後、熱処理によって不純物拡散源膜から被拡散膜層に不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程を行えば、半導体レーザ装置に限らず、他の半導体装置に対する不純物拡散方法としても適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０３ ＭＱＷ活性層、１０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１０５ ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、１０６ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１０７ 不純物拡散領域、１０８ 絶縁膜、１０９ ｎ型電極、１１０ ｐ型電極、１１１ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、１１２ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、２０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、２０２ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、２０３ ＭＱＷ活性層、２０４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層、２０５ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、２０６ 不純物拡散領域、２０７ 絶縁膜、２０８ ｎ型電極、２０９ ｐ型電極、２１０ ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層、２１１ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、３０１ ＳｉＯ2膜、３０２ ＺｎＯ膜、３０３ ＳｉＯ2膜、４０１ ＺｎＯ膜、４０２ ＳｉＯ2膜、４０３ ｐ型半導体層、４０４ ＭＱＷ活性層、４０５ ｎ型半導体層、４０６ ｎ型ＧａＡｓ基板、４０７ Ｚｎ拡散領域、４０８ レーザ素子端面位置、５０１ 拡散形状、５０２ 無秩序化されたＭＱＷ活性層領域の範囲、５０３ 理想的なＺｎ拡散形状、６０１ リッジストライプ位置、６０２ 端面位置、６０３ 不純物拡散開口部、６０４ 窓長、８０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、８０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、８０３ ＭＱＷ活性層、８０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、８０５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、８０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、８０７ ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、８０８ ｐ型ＧａＡｓギャップ層、８０９ 不純物拡散領域、８１０ ＳｉＮ絶縁膜、８１１ ｎ型電極、８１２ ｐ型電極、８１３ ＳｉＯ2膜、８１４ ＺｎＯ膜、８１５ ＳｉＯ2膜、１１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１１０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１１０３ ＭＱＷ活性層、１１０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１１０５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、１１０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、１１０７ ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、１１０８ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１１０９ 不純物拡散領域、１１１０ ＳｉＮ絶縁膜、１１１１ ｎ型電極、１１１２ ｐ型電極、１１１３ ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層、１１１４ ＧａＡｓ第二キャップ層、１１１５ ＳｉＯ2膜、１１１６ ＺｎＯ膜、１１１７ ＳｉＯ2膜、１４０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１４０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１４０３ ＭＱＷ活性層、１４０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１４０５ ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層、１４０６ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、１４０７ ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層、１４０８ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１４０９ 不純物拡散領域、１４１０ ＳｉＮ絶縁膜、１４１１ ｎ型電極、１４１２ ｐ型電極、１４１３ ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層、１４１４ ＧａＡｓ第二キャップ層、１４１５ ＳｉＯ2膜、１４１６ ＺｎＯ膜、１４１７ ＳｉＯ2膜。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信機器が取り扱う情報量は非常に多く、高速に動作する記録装置および大容量の記録媒体の必要性が高まってきている。特に、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）やＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）などの記録媒体に記録する記録装置は、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）に搭載される大容量記憶装置、ＤＶＤレコーダー、Ｂｌｕｅ−Ｒａｙレコーダーなどに使用されるなど目覚しく普及している。ＤＶＤやＣＤなどの記録媒体に読み書きを行うドライブ装置には、ピックアップ光源として高出力かつ高効率の半導体レーザ装置が使用されている。
【０００３】
上記のピックアップ光源のうち、ＤＶＤ用のドライブ装置には波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置が用いられ、ＣＤ用のドライブ装置には波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置が用いられている。今後、記録装置に対するさらなる高速化・大容量化の要求が予想され、半導体レーザ装置の高出力化・高効率化は必須であり、現在既に２００〜４００ｍＷクラスの半導体レーザ装置の開発が進められている。
【０００４】
また、近年、同一基板上への複数の異なる波長の半導体レーザ装置の集積化が強く要求されている。例えば、ＤＶＤプレーヤやＤＶＤ−ＲＯＭ装置において、ＣＤおよびＤＶＤに対して読み込み・書き込みをするためには、読み込み・書き込みが可能な発振波長７８０ｎｍと発振波長６５０ｎｍの２種類の半導体レーザ装置が必要となるため、２種類の半導体レーザ装置を個々に設置すると光学系の構成が複雑になるという問題があった。これに対して、同一基板上に２種類の波長の半導体レーザ装置の集積が可能になると、光学系の構成が簡易化されるとともに、ピックアップ光源が小型化されてＰＣやＤＶＤレコーダーなどの製品事態が小型化されるという利点が得られる。上記のような同一基板に複数の異なる波長の半導体レーザ装置が集積化された半導体レーザ装置（多波長集積型レーザ装置）についても高出力・高効率化が要求されている。
【０００５】
半導体レーザの高出力化については、レーザ共振器端面での結晶破壊による特性劣化が問題となっている。高出力化を実現する手段としては、レーザ共振器端面においてレーザ光に対して透明な材料を形成した端面窓構造が有効である。特に、量子井戸構造を活性層としたダブルへテロ構造において、不純物を拡散させることによって量子井戸構造を形成する原子を固相拡散させて無秩序化させる現象を利用した端面窓形成法が用いられている。
【０００６】
上記の端面窓構造の形成には、一般的に不純物としてＺｎを拡散させている。Ｚｎの拡散速度は、波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置におけるＡｌＧａＩｎＰ系混晶内と、波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置におけるＡｌＧａＡｓ系混晶内とで異なる。例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系におけるＺｎの拡散速度は、ＡｌＧａＡｓ系よりも５倍以上速い。このように、半導体レーザ装置を構成する材料によってＺｎの拡散条件が異なる。
【０００７】
例えば、同一基板上に、波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置と波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置とを集積する場合において、各半導体レーザ装置のダブルへテロ構造の層構造や材料が異なるため、端面窓構造を形成する際のＺｎ拡散条件も異なる。従って、両方の半導体レーザ装置に対して同時に同程度のＺｎ拡散濃度を導入して端面窓構造を形成しても、良好な特性を両立させることができなくなるという問題が生じる。
【０００８】
このような問題の対策として、従来では、不純物の拡散を抑制したいＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ系赤色半導体レーザ装置のｐ型キャップ層とｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層との間にＡｌＧａＡｓ拡散制御膜を挿入して形成することによって、同時に不純物を拡散しても両方のレーザに対して同程度の不純物拡散が行えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１３５３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、同一基板上に形成した複数の異なる波長の半導体レーザ装置に対して同時に不純物の拡散を行う場合には、拡散制御膜を形成しているため不純物の拡散を制御することが可能となる。しかし、拡散制御膜を用いる場合において、拡散制御膜のエピタキシャル成長工程と、複数の半導体レーザ素子ごとに拡散制御膜の厚みを調整するためのパターニングとエッチングを繰り返す工程とが必要となり、工程数が増加してプロセスコストが高くなるという問題がある。
【００１１】
また、Ｚｎなどの不純物は、光の吸収材として作用する。従って、不純物の使用量は、無秩序化に必要な最低限の量にすることが望ましい。
【００１２】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御するとともに、プロセスコストを低減することが可能な半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明による半導体レーザ装置は、半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、ダブルへテロ構造は、半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、活性層上に形成された第二導電型クラッド層とを備え、活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、不純物拡散領域の半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、活性層上に形成された第二導電型クラッド層とを備え、活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、不純物拡散領域の半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であるため、離散的に設けた不純物拡散源からの拡散により前記形状を得ることで、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御し、しかも拡散制御膜を使用しないことで、プロセスコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。
【図２】前提技術による７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の構造図である。
【図３】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図４】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図５】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図６】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図７】前提技術による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図８】二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図９】二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図１０】二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図１１】半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。
【図１２】前提技術による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１３】前提技術による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１４】本発明による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１５】本発明による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。
【図１６】本発明による不純物拡散形状の共振器方向の断面図である。
【図１７】本発明による不純物拡散形状の共振器方向の断面図である。
【図１８】本発明による不純物拡散形状の光出射端面方向の断面図である。
【図１９】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。
【図２０】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２１】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２２】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２３】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２４】本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２５】本発明の実施形態１による不純物拡散開口部の配置を示す上面図である。
【図２６】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の構造図である。
【図２７】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２８】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図２９】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３０】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３１】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３２】本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３３】本発明の実施形態２による不純物拡散開口部の配置を示す上面図である。
【図３４】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の構造図である。
【図３５】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３６】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３７】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３８】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図３９】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図４０】本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【図４１】本発明の実施形態３による不純物拡散開口部の配置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態について、図面を用いて以下に説明する。
【００１７】
〈本発明の概念〉
まず、本発明の前提となる技術について説明する。
【００１８】
図１は、前提技術によるＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。図１に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉ−Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１１、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１２、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６が順に積層して形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にはｎ型電極１０９が形成され、ｎ型電極１０９と相対して絶縁膜１０８およびｐ型電極１１０が形成されている。不純物拡散領域１０７は、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。
【００１９】
図２は、前提技術によるＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の構造図である。図２に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層２０２、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層２０３、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層２０４、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層２１０、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層２１１、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２０５が順に積層して形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１の裏面にはｎ型電極２０８が形成され、ｎ型電極２０８と相対して絶縁膜２０７およびｐ型電極２０９が形成されている。不純物拡散領域２０６は、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。なお、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置では、ｐ型クラッド層２０４およびｎ型クラッド層２０２に対して、ＡｌＧａＩｎＰやＧａＩｎＰが用いられる場合もある。
【００２０】
次に、前提技術の端面窓構造を有する半導体レーザ装置の製造方法について、図１に示すＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置を例に説明する。図３から図７は、従来による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００２１】
まず、図３に示すように、ＭＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相成長）法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２、ＭＱＷ活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１０４、ｐ型ＩｎＧａＰエッチング停止層１１１、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１２、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０５、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。
【００２２】
次に、図４に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６の上面）にＳｉＯ2膜３０１を形成した後にパターニングを行い、数１０μｍ幅のストライプ開口部を、レーザ共振器方向に対して垂直方向に数百μｍ間隔で形成する。ストライプ開口部の形成後、スパッタ法によってＺｎＯ膜３０２を上面全体に堆積し、ストライプ開口部以外のＺｎＯ膜３０２をウェットエッチングによって除去する。
【００２３】
ＺｎＯ膜３０２の形成後、図５に示すように、ＳｉＯ2膜３０１およびＺｎＯ膜３０２の上面全体にＳｉＯ2膜３０３を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、ストライプ開口部を形成するＺｎＯ膜３０２を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０２に到達するようにＺｎを固相拡散させることによって不純物拡散領域１０７が形成される。このＺｎの固相拡散によってＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１０３は無秩序化される。不純物拡散領域１０７内の無秩序化されたＭＱＷ活性層１０３のバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層１０３のバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。
【００２４】
不純物領域１０７の形成後、図６に示すように、ＳｉＯ2膜３０１、ＺｎＯ膜３０２、およびＳｉＯ2膜３０３をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、数μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向に形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層１０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１２をリッジ状に除去した後に、フォトレジストを除去する。
【００２５】
リッジストライプの形成後、図７に示すように、リッジストライプの上面以外に絶縁膜であるＳｉＮ膜１０８を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ型電極１０９を、リッジストライプの上面およびＳｉＮ膜１０８の上面にｐ型電極１１０を形成する。その後、不純物領域１０７内にてリッジストライプに対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器をレーザチップが形成される。
【００２６】
なお、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置についても、上記と同様の製造方法によって作製することが可能である。
【００２７】
上記の前提技術の端面窓構造を有する半導体レーザ装置において、アニール処理によって不純物であるＺｎをｎ型クラッド層まで固相拡散させるために要する時間は、例えば、アニール温度を６００℃とした場合、ＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置では２０分であるのに対して、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置では１１０分であった。このように、前述の通り、ＡｌＧａＩｎＰ系６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置におけるＺｎの拡散速度は、ＡｌＧａＡｓ系７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置におけるＺｎの拡散速度よりも５倍以上速い。
【００２８】
また、同一基板上に、波長６５０ｎｍ帯のＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ装置と波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系赤外半導体レーザ装置とを集積する場合において、各半導体レーザ装置のダブルへテロ構造の層構造や材料が異なるため、端面窓構造を形成する際のＺｎ拡散条件も異なる。従って、両方の半導体レーザ装置に対して同時に同程度のＺｎ拡散濃度を導入して端面窓構造を形成しても、良好な特性を両立させることができなくなる。以下に、不純物であるＺｎの拡散について説明する。
【００２９】
図８から図１０は、二波長半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。図８から図１０の（ａ）は７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置を、（ｂ）は６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置を示している。図８は、不純物の拡散深さが最適であると仮定した場合における拡散断面形状の例である。図８に示すように、Ｚｎ拡散領域４０７ａ、４０７ｂの拡散深さが同等となることが理想的である。しかし、実際には同一基板上の複数の半導体レーザ装置の各層の組成や膜厚、拡散速度が異なるため、最適な拡散深さも各々の半導体レーザ装置によって異なる。
【００３０】
例えば、図９に示すように、（ｂ）に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の拡散深さを理想に合わせると、（ａ）に示す７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の拡散深さが浅すぎてしまう。また、図１０に示すように、（ａ）に示す７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置の拡散深さを理想に合わせると、（ｂ）に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の拡散深さが深すぎてしまう。従って、各半導体レーザ装置に対して同時にＺｎ拡散を行ったときに、同程度の拡散深さとなるようにする必要がある。
【００３１】
図１１は、半導体レーザ装置における不純物拡散形状を示す共振器方向の断面図である。特許文献１の実施形態にも記載されているように、不純物拡散領域の共振器方向の長さは、数μｍから数十μｍオーダーである。このような範囲に対して一箇所の開口部から不純物の固相拡散を行うと、拡散深さは、拡散形状５０１に示されるように中央部が最も深く端部方向に徐々に浅くなる。
【００３２】
また、Ｚｎなどの不純物はＺｎ原子自身が光の吸収材として光学的損傷耐性を下げているため、不純物量を無秩序化に必要な最低限の量にすることが望ましい。不純物が拡散形状５０１に示すように拡散した場合、無秩序化されたＭＱＷ活性層の領域は矢印５０２の範囲となる。不純物量を必要最小限にして矢印５０２の範囲を含むようにするためには、拡散形状５０３となるように不純物を拡散させることが理想的である。拡散形状５０３は、矢印５０２に示す無秩序化させるべきＭＱＷ活性層の領域全体に渡って同一の拡散深さとなっており、拡散形状５０１よりも使用する不純物量が少なくなっている。
【００３３】
図１２および図１３は、前提技術による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図であり、図１４および図１５は、本発明による不純物開口部、リッジストライプ構造、および素子端面の各配置例を示す上面図である。図１２から図１５は、劈開によって半導体レーザ装置をチップとして分離する前のウエハ状態における不純物拡散開口部の形状を示している。各図において、リッジストライプ位置６０１は半導体レーザ装置に形成されたリッジストライプの位置、端面位置６０２はチップ分離後の半導体レーザ装置の端面となる位置、不純物拡散開口部６０３は不純物を拡散させるために形成した開口部、窓長６０４はチップ分離後に端面窓として機能する端面窓の厚みを示している。
【００３４】
図１２に示すように、前提技術の半導体レーザ装置に対しては、不純物拡散開口部６０３はストライプ状であった。また、単一基板上に複数の異なる波長の半導体レーザ装置を有する多波長半導体レーザ装置に対しては、各々の半導体レーザ装置によって窓長を変える必要があるため、図１３に示すように、不純物拡散開口部６０３を窓ごとに単一のアイランド状にしていた。上記の前提技術例に対して、本発明による半導体レーザ装置にて形成された不純物拡散開口部６０３は、図１４および図１５に示すように、形成された各単一の前提技術の不純物拡散領域内において不純物拡散領域を複数に分割して形成している。このように、前提技術では一箇所から不純物拡散しているのに対して、本発明では複数個所から不純物拡散を行っていることを特徴としている。
【００３５】
不純物拡散を一箇所から行う場合と複数箇所から行う場合とにおける、不純物拡散形状の違いについて説明する。不純物は、基板方向のみならず全方位のベクトルを有して拡散するため、半導体結晶内の不純物拡散種は不純物拡散領域を広げながら拡散しており、不純物拡散領域内の中央部の深さは不純物拡散領域が広いほど深くなる。図１６および図１７は、本発明による不純物拡散形状５０１の共振器方向の断面図である。図１６は、本発明による半導体レーザ装置の構造を最も単純化した図であり、不純物拡散領域を共振器方向に２箇所形成している。また、図１１と同一の温度および時間において不純物を拡散させたときの共振器方向の不純物拡散形状を示している。図１６に示すように、一箇所当たりの不純物拡散領域が狭いため拡散深さが浅くなり、半導体結晶内で不純物拡散領域同士が接合して一つの不純物拡散領域を形成している。また、図１１に示す前提技術の拡散形状５０１と比較すると、本発明の方が前提技術よりも少ないＺｎ量で図１１の矢印５０２に示す範囲のＭＱＷ活性層領域を無秩序化させることができる。図１７は、図１６よりも狭い不純物拡散領域を多数設けた例を示している。図１７に示すように、一箇所当たりの不純物拡散領域を狭くすることによって、不純物拡散領域全体の拡散深さを浅くすることができるとともに、隣接する各不純物拡散領域の間隔を調整することによって、不純物拡散領域全体の拡散深さを制御膜を用いることなくほぼ一定にすることができる。すなわち、図１１に示す理想的な拡散形状５０３により近い拡散形状にすることが可能となる。このように、複数の離散して配置された不純物拡散開口部から不純物を拡散させて一つの不純物拡散領域を形成しており、不純物量の制御を行うことが可能となる。また、形成された不純物拡散領域の基板側の輪郭形状は複数の山を有する波形形状となる。
【００３６】
単一の半導体基板上に複数の異なる波長の半導体レーザ装置を備える多波長レーザ装置において、不純物拡散速度が最も速い層構造を有する半導体レーザ装置と最も遅い層構造を有する半導体レーザ装置との間で不純物拡散速度が大きく異なる場合は、最も速い半導体レーザ装置の個々の不純物拡散開口部のスケールをプロセス限界の最小値で設計しても拡散が深くなって余分な不純物を用いることになってしまう。このような問題を解決するために、本発明では、図１８に示すような不純物拡散形状としている。図１８は、本発明による不純物拡散形状の光出射端面方向（チップ劈開方向）の断面図である。図１８に示すように、不純物拡散開口部をリッジストライプ位置６０１と重ならないように形成し、不純物の拡散形状５０１のように、光路となるリッジストライプ直下の不純物濃度を最低限にして無秩序化を行っている。すなわち、制御膜を用いることなく、部分的な拡散深さを制御することが可能となる。なお、図１８では、不純物開口部をリッジストライプ位置６０１と重ならないように形成しリッジストライプ直下にて不純物拡散領域が重なるようにすれば、図１７に示すように不純物開口部を複数離散して配置してもよい。
【００３７】
このように、不純物拡散開口部の数、大きさ、配置間隔などによって、拡散制御膜を用いることなく不純物の拡散量や拡散深さを制御することが可能となる。
【００３８】
以上のことから、本発明では、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御するとともに、プロセスコストを低減することが可能な半導体レーザ装置、半導体レーザ装置の製造方法、および不純物拡散方法を提供することを目的とし、その詳細について以下に説明する。
【００３９】
〈実施形態１〉
図１９は、本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の構造図である。図１９に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２（第一導電型クラッド層）、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層８０３（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８が順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８は、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域８０９は、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１の裏面にはｎ型電極８１１が形成され、ｎ型電極８１１と相対してＳｉＮ絶縁膜８１０およびｐ型電極８１２が形成されている。
【００４０】
なお、本実施形態では、ＡｌＧａＩｎＰとはＡｌxＧａ1-x-yＩｎyＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を表し、ｘおよびｙは各層ごとに決まった値を有するものとする。また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４に替えて、ｐ型ＧａＩｎＰ第一クラッド層であってもよい。
【００４１】
図１９に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置において、不純物拡散領域８０９は、不純物であるＺｎを複数箇所から固相拡散して形成された領域であって、ＭＱＷ活性層８０３の光の出射端面の近傍に形成される。不純物拡散領域８０９内におけるＭＱＷ活性層８０３では、無秩序化されてウェル層とバリア層とが平均組成化されることによって、不純物非拡散領域と比較してバンドギャップが拡大している。例えば、図１９に示す６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置における活性層の量子井戸構造からのフォトルミネッセンス（Ｐｈｏｔｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ：ＰＬ）波長は、不純物非拡散領域で６５０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域８０９で６００ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。上記のことから、不純物拡散領域８０９を形成することによって、光の出射端面は不純物非拡散領域から放出されるレーザ光に対して透明となり、レーザ端面の光吸収が著しく抑制されて安定した高出力動作が達成される。
【００４２】
次に、本実施形態１による半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
【００４３】
図２０から図２４は、本発明の実施形態１による６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００４４】
まず、図２０に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層８０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。
【００４５】
次に、図２１に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８の上面）にＳｉＯ2膜８１３（絶縁膜）を形成した後に、例えば図２５に示すようなパターニングを行う。すなわち、ＳｉＯ2膜８１３に対し、ＭＱＷ活性層８０３の光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する。図２５は、本発明の実施形態１による不純物拡散開口部６０３の配置を示す上面図である。図２５に示すように、パターニングによって、不純物拡散開口部６０３は、一辺が５μｍのアイランドを各々２μｍ間隔で、ダブルへテロ構造の長手方向に６個、短手方向に６個ずつの６×６個分を１パターンとして４０μｍ×４０μｍ領域内に形成し、当該パターンをレーザ共振器方向に１ｍｍ間隔、レーザ共振器方向に対して垂直方向に３００μｍ間隔で周期的に設ける。不純物拡散開口部６０３の形成後、スパッタ法によってＺｎＯ膜８１４（不純物拡散源膜）（本発明における不純物の拡散源となる材料源）を上面全体に堆積し、不純物開口部６０３以外のＺｎＯ膜８１４をウェットエッチングによって除去する。
【００４６】
ＺｎＯ膜８１４の形成後、図２２に示すように、ＳｉＯ2膜８１３およびＺｎＯ膜８１４の上面全体にＳｉＯ2膜８１５を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、不純物拡散開口部６０３を形成するＺｎＯ膜８１４を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８からｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２に到達するようにＺｎを固相拡散させることによって一つの不純物拡散領域８０９が形成される。このＺｎの固相拡散によってＭＱＷ活性層８０３は無秩序化される。すなわち、ＺｎＯ膜８１４は、ＭＱＷ活性層８０３の光の出射端面の近傍を無秩序化させる。不純物拡散領域８０９内の無秩序化されたＭＱＷ活性層８０３のバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層８０３のバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。このとき、不純物拡散領域８０９のｎ型ＧａＡｓ基板８０１側の輪郭形状は、実際は例えば図１７に示すように複数の山を有する波形形状であるが、ここでは図示を省略している。
【００４７】
不純物拡散領域８０９の形成後、図２３に示すように、ＳｉＯ2膜８１３、ＺｎＯ膜８１４、およびＳｉＯ2膜８１５をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、例えば、３μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向かつ不純物拡散領域８０９の中心を通るように形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層８０７、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６を除去してリッジストライプ構造を形成するとともに、マスクされていない箇所はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５が露出するまでエッチングする。その後、リッジストライプ構造上のフォトレジストを除去する。
【００４８】
リッジストライプ構造の形成後、図２４に示すように、上面全部に絶縁膜であるＳｉＮ膜８１０を成膜した後、リッジストライプ構造の上面に形成されたＳｉＮ膜８１０のみドライエッチングによって除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板８０１の裏面にｎ型電極８１１を、リッジストライプ構造の上面およびＳｉＮ膜８１０の上面にｐ型電極８１２を形成する。その後、不純物拡散領域８０９内にてリッジストライプ構造に対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器として６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置が形成される。
【００４９】
以上のことから、複数の不純物拡散開口部６０３から不純物を拡散して一つの不純物拡散領域を形成することによって、アニール温度６００℃においてアニール時間は２０分と従来例と同等であるが、従来よりも不純物であるＺｎの量を減少させたため、最大レーザ出力を約３５０ｍＷから約４００ｍＷへと高めることができた。このように、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御して無秩序化を行ったため光学的損傷耐性を向上させることができる。
【００５０】
なお、本実施形態において、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層８０５を形成しなくても同様の効果が得られる。また、ＳｉＮ膜８１０は他の絶縁膜であっても同様の効果が得られる。さらに、本実施形態によるエッチングプロセスは、ドライエッチングまたはウェットエッチングのいずれであっても同様の効果が得られる。本実施形態において、ＳｉＯ2膜８１３に図２５に示す不純物拡散開口部６０３のパターンを作る前に、全体の不純物拡散領域である４０μｍ×４０μｍ領域のｐ型ＧａＡｓキャップ層８０８を除去した後に、図２５に示す不純物拡散開口部６０３のパターンを形成しても同様の効果が得られる。
【００５１】
また、本実施形態において、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８０２、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層８０４、およびｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層８０６にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓを、ウェル層にＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰを、バリア層にＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰを用いることで、上記と同様の製造方法によって高出力の７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置を作製することができる。
【００５２】
〈実施形態２〉
図２６は、本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の構造図である。図２６に示すように、本実施形態２による半導体レーザ装置は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）と、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）とからなる二波長の集積型半導体レーザ装置となっている。
【００５３】
Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａ（第一導電型クラッド層）、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１１０３ａ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ａ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ａ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ａ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１１０９ａは、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１の裏面にはｎ型電極１１１１が形成され、ｎ型電極１１１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１１１０およびｐ型電極１１１２ａが形成されている。
【００５４】
一方、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ｂ（第一導電型クラッド層）、ＩｎＧａＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１１０３ｂ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ｂ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ｂが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ｂ、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ｂは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１１０９ｂは、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１の裏面にはｎ型電極１１１１が形成され、ｎ型電極１１１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１１１０およびｐ型電極１１１２ｂが形成されている。
【００５５】
なお、Ａ領域において、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０４ａに用いられるＡｌＧａＩｎＰに替えて、ＧａＩｎＰまたはＡｌＧａＡｓであってもよく、Ｂ領域において、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ｂおよびｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０４ｂに用いられるＡｌＧａＩｎＰに替えて、ＧａＩｎＰであってもよい。
【００５６】
図２６に示す各半導体レーザ装置において、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂは、不純物であるＺｎを複数箇所から固相拡散して形成された領域であって、ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍に形成される。不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内における各ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂでは、無秩序化されてウェル層とバリア層とが平均組成化されることによって、不純物非拡散領域と比較してバンドギャップが拡大している。例えば、図２６に示す各半導体レーザ装置における活性層の量子井戸構造からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で７８０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１１０９ａで７３０ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。また、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で６５０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１１０９ｂで６００ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。上記のことから、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂを形成することによって、光の出射端面は不純物非拡散領域から放出されるレーザ光に対して透明となり、レーザ端面の光吸収が著しく抑制されて安定した高出力動作が達成される。
【００５７】
次に、本実施形態２による半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
【００５８】
図２７から図３２は、本発明の実施形態２による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００５９】
まず、図２７に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａ、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ａ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ａ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層１１１３、ＧａＡｓ第二キャップ層１１１４を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、作製したダブルへテロ構造上にフォトレジストを、例えば３００μｍ幅のストライプ状に開口幅３００μｍを形成し、これをマスク（Ａ領域以外を開口部としたマスク）としてストライプ開口部のダブルへテロ構造をｎ型ＧａＡｓ基板１１０１に到達するまで除去することによってＡ領域のみ残す。
【００６０】
次に、図２８に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１およびＡ領域上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ｂ、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１１０３ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１１０４ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ｂを順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、Ａ領域上のみ開口するようにマスクパターンを形成し、Ａ領域上に積層して形成された不要な半導体結晶をｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａに到達するまで除去する。
【００６１】
次に、図２９に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂの上面）にＳｉＯ2膜１１１５を形成した後に、例えばＢ領域に対して図３３に示すようなパターニングを行う。すなわち、ＳｉＯ2膜１１１５に対し、ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する。図３３は、本発明の実施形態２による不純物拡散開口部６０３の配置を示す上面図である。図３３に示すように、パターニングによって、Ｂ領域の不純物拡散開口部６０３は、一辺が３μｍのアイランドを各々３μｍ間隔で、前記ダブルへテロ構造の長手方向に４個、短手方向に７個ずつの４×７個分を１パターンとして２１μｍ×３９μｍ領域内に形成する。一方、Ａ領域の不純物拡散開口部６０３は、図２５に示すパターンと同様である。各領域に対して不純物拡散開口部６０３を形成した後、スパッタ法によってＺｎＯ膜１１１６（本発明における不純物の拡散源となる材料源）を上面全体に堆積し、不純物開口部６０３以外のＺｎＯ膜１１１６をウェットエッチングによって除去する。
【００６２】
ＺｎＯ膜１１１６の形成後、図３０に示すように、各領域のＳｉＯ2膜１１１５およびＺｎＯ膜１１１６の上面全体にＳｉＯ2膜１１１７を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、不純物拡散開口部６０３を形成するＺｎＯ膜１１１６を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂからｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１１０２ａ、ｂに到達するようにＺｎを固相拡散させることによって各々一つの不純物拡散領域１１０９ａ、ｂが形成される。このＺｎの固相拡散によってＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂは無秩序化される。すなわち、ＺｎＯ膜１１１６は、ＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍を無秩序化させる。不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内の無秩序化されたＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂのバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層１１０３ａ、ｂのバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。このとき、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂのｎ型ＧａＡｓ基板１１０１側の輪郭形状は、実際は例えば図１７に示すように複数の山を有する波形形状であるが、ここでは図示を省略している。
【００６３】
不純物拡散領域１１０９ａ、ｂの形成後、図３１に示すように、ＳｉＯ2膜１１１５、ＺｎＯ膜１１１６、およびＳｉＯ2膜１１１７をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂ上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、例えば、各領域に対して３μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向かつ不純物拡散領域１１０９ａ、ｂの中心を通るように形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０８ａ、ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１１０７ａ、ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１１０６を除去してリッジストライプ構造を形成するとともに、マスクされていない箇所はｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１１０５ａ、ｂが露出するまでエッチングする。その後、リッジストライプ構造上のフォトレジストを除去する。
【００６４】
リッジストライプ構造の形成後、図３２に示すように、上面全部に絶縁膜であるＳｉＮ膜１１１０を成膜した後、リッジストライプ構造の上面に形成されたＳｉＮ膜１１１０のみドライエッチングによって除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１の裏面にｎ型電極１１１１を、リッジストライプ構造の上面およびＳｉＮ膜１１１０の上面にｐ型電極１１１２ａ、ｂを形成する。その後、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内にてリッジストライプ構造に対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器が形成され、Ａ領域およびＢ領域からなる２種類の半導体レーザ装置を備える二波長半導体レーザ装置が形成される。
【００６５】
以上のことから、拡散速度が速い領域Ｂの不純物拡散開口部６０３のパターンについて、個々のアイランドを領域Ａよりも小さくするとともに、各アイランドの配置間隔をより広くすれば、複数の異なるダブルへテロ構造の活性層１１０３ａ、ｂに対して同時に無秩序化を行うことができるため、光学的損傷耐性が高い二波長半導体レーザ装置を作製することが可能となる。このとき、不純物開口部は離散的に配置されているため、必要最小限の不純物量で不純物拡散を制御することができる。また、拡散制御膜を用いないため、プロセスコストを低減することが可能となる。
【００６６】
〈実施形態３〉
図３４は、本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の構造図である。図３４に示すように、本実施形態３による半導体レーザ装置は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）と、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）とからなる二波長の集積型半導体レーザ装置となっている。
【００６７】
Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１４０２ａ（第一導電型クラッド層）、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１４０３ａ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層１４０４ａ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層１４０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６ａおよびｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１４０９ａは、レーザ共振器端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１の裏面にはｎ型電極１４１１が形成され、ｎ型電極１４１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１４１０およびｐ型電極１４１２ａが形成されている。
【００６８】
一方、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、ｎ型ＧａＡｓ基板１１０１上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４０２ｂ（第一導電型クラッド層）、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層からなるＭＱＷ活性層１４０３ｂ（活性層）、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１４０４ｂ（第二導電型クラッド層）、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１４０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１４０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ｂが順に積層して形成されている。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１４０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ｂ、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ｂは、レーザ光の横モード制御を実現するために、リッジ形状のストライプとして形成されている。不純物拡散領域１４０９ｂは、レーザ端面に端面窓構造を形成するためにＺｎを固相拡散することによって形成された領域である。また、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１の裏面にはｎ型電極１４１１が形成され、ｎ型電極１４１１と相対してＳｉＮ絶縁膜１４１０およびｐ型電極１４１２ｂが形成されている。
【００６９】
図３４に示す各半導体レーザ装置において、不純物拡散領域１４０９ａ、ｂは、不純物であるＺｎを複数箇所から固相拡散して形成された領域であって、ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍に形成される。不純物拡散領域１４０９ａ、ｂ内における各ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂでは、無秩序化されてウェル層とバリア層とが平均組成化されることによって、不純物非拡散領域と比較してバンドギャップが拡大している。例えば、図３４に示す各半導体レーザ装置における活性層の量子井戸構造からのフォトルミネッセンス（ＰＬ）波長は、Ａ領域（７８０ｎｍ帯赤外半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で７８０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１４０９ａで７３０ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。また、Ｂ領域（６５０ｎｍ帯赤色半導体レーザ装置）において、不純物非拡散領域で６５０ｎｍであるのに対して、不純物拡散領域１４０９ｂで６００ｎｍとなり、不純物拡散によって短波長側にシフトしていることが分かる。上記のことから、不純物拡散領域１４０９ａ、ｂを形成することによって、光の出射端面は不純物非拡散領域から放出されるレーザ光に対して透明となり、レーザ端面の光吸収が著しく抑制されて安定した高出力動作が達成される。
【００７０】
次に、本実施形態３による半導体レーザ装置の製造方法について説明する。
【００７１】
図３５から図４０は、本発明の実施形態３による半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。
【００７２】
まず、図３５に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１４０２ａ、ＧａＡｓウェル層とＡｌＧａＡｓバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層１４０４ａ、ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層１４０５ａ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６ａ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層１４１３、ＧａＡｓ第二キャップ層１４１４を順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、作製したダブルへテロ構造上にフォトレジストを、例えば３００μｍ幅のストライプ状に開口幅３００μｍを形成し、これをマスク（Ａ領域以外を開口部としたマスク）としてストライプ開口部のダブルへテロ構造をｎ型ＧａＡｓ基板１４０１に到達するまで除去することによってＡ領域のみ残す。
【００７３】
次に、図３６に示すように、ＭＯＶＰＥ法によって、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１およびＡ領域上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４０２ｂ、ＧａＩｎＰウェル層とＡｌＧａＩｎＰバリア層との積層を含むＭＱＷ活性層１４０３ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層１４０４ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１４０５ｂ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層１４０６ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ｂ、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ｂを順に積層して形成し、ダブルへテロ構造を有する積層体を作製する。その後、Ａ領域上のみ開口するようにマスクパターンを形成し、Ａ領域上に積層して形成された不要な半導体結晶をｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａに到達するまで除去する。
【００７４】
次に、図３７に示すように、ダブルへテロ構造の上面（ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂの上面）にＳｉＯ2膜１４１５を形成した後に、例えば図４１に示すようなパターニングを行う。図４１は、本発明の実施形態３による不純物拡散開口部６０３の配置を示す上面図である。図４０に示すように、パターニングによって、Ａ領域のおける不純物拡散開口部６０３は、共振器方向に４０μｍ、共振器方向に対して垂直方向に６０μｍの単一の開口部を形成する。一方、Ｂ領域における不純物拡散開口部６０３は、２０μｍ×２０μｍの四角形アイランドの開口部を、共振器方向および共振器方向に対して垂直方向にそれぞれ５μｍ間隔で形成する。このとき、不純物拡散開口部６０３は、リッジストライプ構造が形成される位置であるリッジストライプ位置６０１に重ならないように形成される。また、不純物拡散後の不純物拡散領域の輪郭の山は、リッジストライプ構造から外れて位置する。各領域において不純物拡散開口部６０３を形成した後、スパッタ法によってＺｎＯ膜１４１６（本発明における不純物の拡散源となる材料源）を上面全体に堆積し、不純物開口部６０３以外のＺｎＯ膜１４１６をウェットエッチングによって除去する。
【００７５】
ＺｎＯ膜１４１６の形成後、図３８に示すように、各領域のＳｉＯ2膜１４１５およびＺｎＯ膜１４１６の上面全体にＳｉＯ2膜１４１７を堆積する。その後、窒素雰囲気中で熱処理によるアニールを行い、不純物拡散開口部６０３を形成するＺｎＯ膜１４１６を拡散源としてｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂからｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４０２ａ、ｂに到達するようにＺｎを固相拡散させることによって各々一つの不純物拡散領域１４０９ａ、ｂが形成される。このＺｎの固相拡散によってＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂは無秩序化される。すなわち、ＺｎＯ膜１４１６は、ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの光の出射端面の近傍を無秩序化させる。不純物拡散領域１４０９ａ、ｂ内の無秩序化されたＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂのバンドギャップは、無秩序化されていない領域のＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂのバンドギャップよりも大きくなるため、端面窓構造として機能する。このとき、不純物拡散領域１４０９ａ、ｂのｎ型ＧａＡｓ基板１４０１側の輪郭形状は、例えば図１６および図１８に示すような複数の山を有する波形形状であるが、ここでは図示を省略する。
【００７６】
不純物拡散領域１４０９ａ、ｂの形成後、図３９に示すように、ＳｉＯ2膜１４１５、ＺｎＯ膜１４１６、およびＳｉＯ2膜１４１７をウェットエッチングによって除去した後に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂ上にフォトレジスト（図示せず）を形成してパターニングを行い、例えば、各領域に対して３μｍ幅のストライプをレーザの共振器方向かつ不純物拡散領域１４０９ａ、ｂの中心を通るように形成する。このフォトレジストからなるストライプをマスクとして、ドライエッチングによってｐ型ＧａＡｓキャップ層１４０８ａ、ｂ、ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層１４０７ａ、ｂ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層１４０６を除去してリッジストライプ構造を形成するとともに、マスクされていない箇所はｐ型ＧａＡｓエッチング停止層１４０５ａおよびｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層１４０５ｂが露出するまでエッチングする。その後、リッジストライプ構造上のフォトレジストを除去する。リッジストライプ構造は、ＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの光の出射端面に対して垂直方向に形成される。
【００７７】
リッジストライプ構造の形成後、図４０に示すように、上面全部に絶縁膜であるＳｉＮ膜１４１０を成膜した後、リッジストライプ構造の上面に形成されたＳｉＮ膜１４１０のみドライエッチングによって除去し、ｎ型ＧａＡｓ基板１４０１の裏面にｎ型電極１４１１を、リッジストライプ構造の上面およびＳｉＮ膜１４１０の上面にｐ型電極１４１２ａ、ｂを形成する。その後、不純物拡散領域１１０９ａ、ｂ内にてリッジストライプ構造に対して垂直方向に積層体を劈開することによって一対の共振器端面を有するレーザ共振器が形成され、Ａ領域およびＢ領域からなる２種類の半導体レーザ装置を備える二波長半導体レーザ装置が形成される。
【００７８】
以上のことから、拡散速度が著しく遅い領域Ａに対しては単一領域から不純物（Ｚｎ）拡散を行い、拡散速度の速い領域Ｂに対しては不純物拡散開口部６０３がリッジストライプ位置６０１に重ならないように形成されるため、リッジストライプ構造直下のＭＱＷ活性層１４０３ａ、ｂの無秩序化を適当に制御することができ、両領域に対しても光学的損傷耐性が高い二波長（多波長）半導体レーザ装置を作製することが可能となる。このように、必要最小限の不純物量によって部分的に拡散深さを制御することができる。また、拡散制御膜を用いないため、プロセスコストを低減させることが可能となる。
【００７９】
なお、本実施形態では、半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の製造方法について説明したが、不純物拡散方法として、被拡散層上にマスク膜を形成し、形成したマスク膜に対し、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成し、形成した開口部に不純物拡散源膜を形成し、不純物拡散源膜を形成した後、熱処理によって不純物拡散源膜から被拡散膜層に不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程を行えば、半導体レーザ装置に限らず、他の半導体装置に対する不純物拡散方法としても適用可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１０３ ＭＱＷ活性層、１０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１０５ ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、１０６ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１０７ 不純物拡散領域、１０８ 絶縁膜、１０９ ｎ型電極、１１０ ｐ型電極、１１１ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、１１２ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、２０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、２０２ ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、２０３ ＭＱＷ活性層、２０４ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層、２０５ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、２０６ 不純物拡散領域、２０７ 絶縁膜、２０８ ｎ型電極、２０９ ｐ型電極、２１０ ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層、２１１ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、３０１ ＳｉＯ2膜、３０２ ＺｎＯ膜、３０３ ＳｉＯ2膜、４０１ ＺｎＯ膜、４０２ ＳｉＯ2膜、４０３ ｐ型半導体層、４０４ ＭＱＷ活性層、４０５ ｎ型半導体層、４０６ ｎ型ＧａＡｓ基板、４０７ Ｚｎ拡散領域、４０８ レーザ素子端面位置、５０１ 拡散形状、５０２ 無秩序化されたＭＱＷ活性層領域の範囲、５０３ 理想的なＺｎ拡散形状、６０１ リッジストライプ位置、６０２ 端面位置、６０３ 不純物拡散開口部、６０４ 窓長、８０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、８０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、８０３ ＭＱＷ活性層、８０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、８０５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、８０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、８０７ ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、８０８ ｐ型ＧａＡｓギャップ層、８０９ 不純物拡散領域、８１０ ＳｉＮ絶縁膜、８１１ ｎ型電極、８１２ ｐ型電極、８１３ ＳｉＯ2膜、８１４ ＺｎＯ膜、８１５ ＳｉＯ2膜、１１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１１０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１１０３ ＭＱＷ活性層、１１０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１１０５ ｐ型ＧａＩｎＰエッチング停止層、１１０６ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第二クラッド層、１１０７ ｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、１１０８ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１１０９ 不純物拡散領域、１１１０ ＳｉＮ絶縁膜、１１１１ ｎ型電極、１１１２ ｐ型電極、１１１３ ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層、１１１４ ＧａＡｓ第二キャップ層、１１１５ ＳｉＯ2膜、１１１６ ＺｎＯ膜、１１１７ ＳｉＯ2膜、１４０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１４０２ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１４０３ ＭＱＷ活性層、１４０４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第一クラッド層、１４０５ ｐ型ＧａＡｓエッチング停止層、１４０６ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層、１４０７ ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層、１４０８ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１４０９ 不純物拡散領域、１４１０ ＳｉＮ絶縁膜、１４１１ ｎ型電極、１４１２ ｐ型電極、１４１３ ＧａＩｎＰ第二エッチング停止層、１４１４ ＧａＡｓ第二キャップ層、１４１５ ＳｉＯ2膜、１４１６ ＺｎＯ膜、１４１７ ＳｉＯ2膜。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
前記ダブルへテロ構造は、
前記半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、
前記第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、
前記活性層上に形成された第二導電型クラッド層と、
を備え、
前記活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、
前記不純物拡散領域の前記半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰ、前記ウェル層はＧａＩｎＰ、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓ、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰ、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
半導体基板上に形成された複数のダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
前記各ダブルへテロ構造は、
前記半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、
前記第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、
前記活性層上に形成された第二導電型クラッド層と、
を備え、
前記各ダブルへテロ構造の前記活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、
前記各不純物拡散領域の前記半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする、半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰを、前記ウェル層はＧａＩｎＰを、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰを備え、残りの前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓを、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰを、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰを備えることを特徴とする、請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記ダブルへテロ構造は、前記第二導電型クラッド層上であって、前記活性層の光の出射端面に対して垂直方向に形成されたリッジストライプ構造をさらに備え、
前記不純物拡散領域の前記輪郭の山は、前記リッジストライプ構造から外れて位置することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
（ａ）前記半導体基板上に第一導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｂ）前記第一導電型クラッド層上にウェル層とバリア層との積層を含む活性層を形成する工程と、
（ｃ）前記活性層上に第二導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｄ）前記第二導電型クラッド層上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｅ）前記絶縁膜に対し、前記活性層の光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する工程と、
（ｆ）前記開口部に不純物拡散源膜を形成する工程と、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、熱処理によって前記不純物拡散源膜から不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程と、
を備える、半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｇ）において、
前記不純物拡散源膜は、前記活性層の光の出射端面の近傍を無秩序化させることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰであり、前記ウェル層はＧａＩｎＰであり、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓであり、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰであり、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰであることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁膜はＳｉＯ2膜であり、前記不純物拡散源膜はＺｎＯ膜であることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上に形成された複数のダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
（ａ）前記半導体基板上に複数の第一導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｂ）前記各第一導電型クラッド層上にウェル層とバリア層との積層を含む活性層を形成する工程と、
（ｃ）前記各活性層上に第二導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｄ）前記各第二導電型クラッド層上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｅ）前記各絶縁膜に対し、前記活性層の光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する工程と、
（ｆ）前記各開口部に不純物拡散源膜を形成する工程と、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、熱処理によって前記各不純物拡散源膜から不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程と、
を備える、半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｇ）において、
前記不純物拡散源膜は、前記活性層の光の出射端面の近傍を無秩序化させることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰを、前記ウェル層はＧａＩｎＰを、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰを備え、残りの前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓを、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰを、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓＰを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁膜はＳｉＯ2膜であり、前記不純物拡散源膜はＺｎＯ膜であることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ダブルへテロ構造は、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記絶縁膜および前記不純物拡散源膜を除去する工程と、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記第二導電型クラッド層上であって、前記活性層の光の出射端面に対して垂直方向にリッジストライプ構造を形成する工程と、
をさらに備え、
前記工程（ｅ）において、前記開口部は、前記リッジストライプ構造が形成される位置に重ならないように形成されることを特徴とする、請求項７ないし１５のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１７】
（ａ）被拡散層上にマスク膜を形成する工程と、
（ｂ）前記マスク膜に対し、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する工程と、
（ｃ）前記開口部に不純物拡散源膜を形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、熱処理によって前記不純物拡散源膜から前記被拡散層に不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程と、
を備える、不純物拡散方法。
【請求項１】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
前記ダブルへテロ構造は、
前記半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、
前記第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、
前記活性層上に形成された第二導電型クラッド層と、
を備え、
前記活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、
前記不純物拡散領域の前記半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする、半導体レーザ装置。
【請求項２】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰ、前記ウェル層はＧａＩｎＰ、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓ、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰ、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰであることを特徴とする、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
半導体基板上に形成された複数のダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
前記各ダブルへテロ構造は、
前記半導体基板上に形成された第一導電型クラッド層と、
前記第一導電型クラッド層上に形成された、ウェル層とバリア層との積層を含む活性層と、
前記活性層上に形成された第二導電型クラッド層と、
を備え、
前記各ダブルへテロ構造の前記活性層の光の出射端面の近傍に不純物拡散領域を形成し、
前記各不純物拡散領域の前記半導体基板側の輪郭形状は、複数の山を有する波形形状であることを特徴とする、半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰを、前記ウェル層はＧａＩｎＰを、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰを備え、残りの前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓを、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰを、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰを備えることを特徴とする、請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記ダブルへテロ構造は、前記第二導電型クラッド層上であって、前記活性層の光の出射端面に対して垂直方向に形成されたリッジストライプ構造をさらに備え、
前記不純物拡散領域の前記輪郭の山は、前記リッジストライプ構造から外れて位置することを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
半導体基板上に形成されたダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
（ａ）前記半導体基板上に第一導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｂ）前記第一導電型クラッド層上にウェル層とバリア層との積層を含む活性層を形成する工程と、
（ｃ）前記活性層上に第二導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｄ）前記第二導電型クラッド層上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｅ）前記絶縁膜に対し、前記活性層の光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する工程と、
（ｆ）前記開口部に不純物拡散源膜を形成する工程と、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、熱処理によって前記不純物拡散源膜から不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程と、
を備える、半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｇ）において、
前記不純物拡散源膜は、前記活性層の光の出射端面の近傍を無秩序化させることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項９】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰであり、前記ウェル層はＧａＩｎＰであり、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓであり、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰであり、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＩｎＡｓＰであることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁膜はＳｉＯ2膜であり、前記不純物拡散源膜はＺｎＯ膜であることを特徴とする、請求項７に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上に形成された複数のダブルへテロ構造を有する半導体レーザ装置であって、
（ａ）前記半導体基板上に複数の第一導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｂ）前記各第一導電型クラッド層上にウェル層とバリア層との積層を含む活性層を形成する工程と、
（ｃ）前記各活性層上に第二導電型クラッド層を形成する工程と、
（ｄ）前記各第二導電型クラッド層上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｅ）前記各絶縁膜に対し、前記活性層の光の出射端面の近傍に、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する工程と、
（ｆ）前記各開口部に不純物拡散源膜を形成する工程と、
（ｇ）前記工程（ｆ）の後、熱処理によって前記各不純物拡散源膜から不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程と、
を備える、半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｇ）において、
前記不純物拡散源膜は、前記活性層の光の出射端面の近傍を無秩序化させることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰまたはＧａＩｎＰを、前記ウェル層はＧａＩｎＰを、前記バリア層はＡｌＧａＩｎＰを備え、残りの前記ダブルへテロ構造のうちの少なくとも１つにおいて、前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、またはＡｌＧａＡｓを、前記ウェル層はＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、またはＡｌＧａＡｓＰを、前記バリア層はＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＩｎＡｓＰを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記絶縁膜はＳｉＯ2膜であり、前記不純物拡散源膜はＺｎＯ膜であることを特徴とする、請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ダブルへテロ構造は、
（ｈ）前記工程（ｇ）の後、前記絶縁膜および前記不純物拡散源膜を除去する工程と、
（ｉ）前記工程（ｈ）の後、前記第二導電型クラッド層上であって、前記活性層の光の出射端面に対して垂直方向にリッジストライプ構造を形成する工程と、
をさらに備え、
前記工程（ｅ）において、前記開口部は、前記リッジストライプ構造が形成される位置に重ならないように形成されることを特徴とする、請求項７ないし１５のいずれかに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１７】
（ａ）被拡散層上にマスク膜を形成する工程と、
（ｂ）前記マスク膜に対し、エッチングによって複数のアイランド状の開口部を形成する工程と、
（ｃ）前記開口部に不純物拡散源膜を形成する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）の後、熱処理によって前記不純物拡散源膜から前記被拡散層に不純物を拡散させ一の不純物拡散領域を形成する工程と、
を備える、不純物拡散方法。
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【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１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【公開番号】特開２０１０−２４５２４２（Ｐ２０１０−２４５２４２Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９１７５２（Ｐ２００９−９１７５２）
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月６日（２００９．４．６）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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