CN101252254A - 半导体激光装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可实现不存在由于杂质扩散所导致的漏电流产生及高输出动作时可靠性降低的、包括多个谐振器的半导体激光装置。半导体激光装置包括彼此间留有间隔地形成在半导体衬底(10)上的第一谐振器(12)及第二谐振器(13)。该第一谐振器具有第一缓冲层(21)和包含第一活性层(23)的第一半导体层(20)，该第二谐振器具有第二缓冲层(31)和包含第二活性层(33)的第二半导体层(30)。在上述第一半导体层及上述第二半导体层的端面附近的区域分别形成了端面窗部(20a、30a)。第一缓冲层(21)的禁带宽度比第一活性层(23)的禁带宽度大，第二缓冲层(31)的禁带宽度比第二活性层(33)的禁带宽度大。

Description

半导体激光装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括多个谐振器的半导体激光装置及其制造方法，特别是关于作为以光盘装置为代表的电子装置及信息处理装置等的光源所使用的多波长半导体激光装置及其制造方法。
背景技术
现在，作为数字信息等的记录介质，光信息记录介质被广泛使用。然而，在光信息记录介质中存在各种各样的规格，从而由于光信息记录介质种类的不同而需要不同波长的光源。例如、在光碟(CD)中，需要红外区域的波长为780nm的光源，在数字多功能光盘(DVD)中，需要红色波长为650nm的光源。因此，射出多种波长激光的多波长半导体激光装置受到注目。
另一方面，为了使光信息记录介质的记录速度提高，半导体激光装置的高输出化得到推进。特别是对于进行DVD的读出及写入的DVD装置中所使用的红色半导体激光装置的高输出化寄予厚望。限制红色半导体激光器高输出化的主要原因之一在于半导体激光装置谐振器端面的劣化。该劣化被称作COD(Catastrophic Optical Damage，灾变性光学损伤)劣化，是由于在谐振器端面附近存在的缺陷所产生的光吸收而引起的。也就是，在使半导体激光装置进行高输出动作时，伴随着射出端面的表面复合及端面附近光吸收的增加，从而射出端面的温度上升，产生端面破坏。
为了防止COD劣化，在例如专利文献1中，在活性层的激光射出端面附近的区域使锌(Zn)等杂质扩散，形成了端面窗结构。通过杂质的扩散，活性层端面附近的区域被无序化，所以在端面附近活性层的禁带宽度(bandgap)增大。其结果是即使由于发热在端面附近活性层的禁带宽度缩小时，也能相对于激光振荡光保持大致透明的状态，因此能够抑制COD劣化。
[专利文献1]日本专利公开平11-186651号公报(平11即1999年)
(发明所要解决的课题)
然而，在将以往的COD劣化的防止方法用于多波长半导体激光装置时出现了下记问题。在红色半导体激光装置的活性层中，使用了磷化铝镓铟(AlGaInP)系材料。另一方面，在红外半导体激光装置的活性层中，使用了砷化铝镓(AlGaAs)系材料。与AlGaAs系材料相比，在AlGaInP系材料中Zn等杂质的扩散速度快。因此，当用来形成端面窗结构的杂质的扩散条件最适合于红外半导体激光装置时，则导致在红色半导体激光装置中Zn扩散到活性层下侧的n型包覆层(cladding layer)。由于Zn相对于III-V族化合物半导体而言成为p型杂质，所以n型包覆层p型化，最终与n型的衬底附近的缓冲层之间形成了pn结。
当在包覆层和缓冲层之间形成pn结时，由于缓冲层的禁带宽度比活性层的禁带宽度小，所以导致在最初被无序化了的窗区域和n型缓冲层之间的pn结产生导通(turn-on)。由此，正向导通电压变小，成为漏电流产生的原因。再者，由于所注入的电流没有被注入到未被无序化的活性层中，所以发光效率降低，且由于无功电流(reactive current)使得动作电流值增大，温度特性劣化。因此不能获得数百mW以上的高输出特性，出现了元件的可靠性大幅度下降的问题。
发明内容
本发明的目的在于：解决上述以往的问题，能够实现不存在由于杂质扩散所导致的漏电流产生及高输出动作时可靠性降低的、包括多个谐振器的半导体激光装置。
(解决课题的方法)
为了实现上述目的，本发明将半导体激光装置的结构设定成包括多个谐振器，且在各谐振器中缓冲层的禁带宽度比活性层的禁带宽度大。
具体来说，本发明所涉及的半导体激光装置包括彼此间留有间隔地形成在半导体衬底上的第一谐振器及第二谐振器，其特征在于：第一谐振器具有第一缓冲层和第一半导体层，该第一半导体层包含形成在该第一缓冲层上的第一下部包覆层、第一活性层及第一上部包覆层且还形成有用来注入载流子的条状结构；第二谐振器具有第二缓冲层和第二半导体层，该第二半导体层包含形成在该第二缓冲层上的第二下部包覆层、第二活性层及第二上部包覆层且还形成有用来注入载流子的条状结构；在第一半导体层及第二半导体层的端面附近的区域分别形成有杂质扩散后被无序化了的端面窗部；第一缓冲层的禁带宽度比第一活性层的禁带宽度大；第二缓冲层的禁带宽度比第二活性层的禁带宽度大。
根据本发明的半导体激光装置，由于第一缓冲层的禁带宽度比第一活性层的禁带宽度大，并且第二缓冲层的禁带宽度比第二活性层的禁带宽度大，所以在端面窗部的下部包覆层和缓冲层之间的界面所产生的pn结的导通电压比活性层的导通电压大。因此，能够抑制由于正向导通电压的降低而导致的漏电流的增大。还有，也能够抑制发光效率的降低，所以即使在高输出动作时也能够实现可靠性高的半导体激光装置。
在本发明的半导体激光装置中，第一缓冲层及第二缓冲层最好是n型AlGaInAs层和n型AlGaInP层交替叠层而成的叠层体。
此时，最好是半导体衬底由GaAs构成，叠层体的最靠近半导体衬底的层是AlGaInAs层。通过设定成为这一结构，从而由于缓冲层和衬底具有相同的V族元素，所以能够实现生长界面粗糙度(roughness)的降低及界面杂质能级(impurity level)的下降。
此时，最好为半导体衬底是GaAs，且AlGaInAs层的晶格常数比半导体衬底的晶格常数大，AlGaInP层的晶格常数比半导体衬底的晶格常数小。通过设定成为这样的结构，从而AlGaInP层相对于由GaAs构成的衬底而言具有张应变(tensile strain)，AlGaInAs层具有压应变(compression strain)。因此，作为整个缓冲层来说，应变相抵消，从而能够抑制晶格缺陷的产生。
具体来说，最好为第一谐振器及第二谐振器分别是射出红色激光的谐振器及射出红外激光的谐振器，第一缓冲层及第二缓冲层由用通式AlaGabIn1-a-bAs(且0＜a＜1、0＜b＜1、b≤-2.4a+1.32、a+b≤1)表示的化合物、和用通式AlcGadIn1-c-dP(且0＜c＜1、0＜d＜1、d≥-c+0.53、c+d≤1)表示的化合物构成。通过设定成为这样的结构，从而与活性层的禁带宽度相比能够确实增大缓冲层的禁带宽度。还有，也能够确实减小缓冲层的应变。
在本发明的半导体激光装置中，第一缓冲层及第二缓冲层可以由用通式AleGafIn1-e-fAsgP1-g(且0＜e＜1、0＜f＜1、e+f＜1、0＜g＜1)表示的材料形成。因为即使在该结构中也能够在与衬底晶格匹配(lattice matching)的状态下进行结晶生长，所以能够抑制晶格缺陷的产生。
在本发明的半导体激光装置中，最好为第一谐振器是射出红色激光的谐振器，第二谐振器是射出红外激光的谐振器，第一缓冲层的禁带宽度等于或者大于第二缓冲层的禁带宽度。通过设定成为这样的结构，从而在第一谐振器和第二谐振器中都能够抑制无益于激光振荡的无功电流(reactivecurrent)通过由于杂质扩散而形成的pn结进行流动。
在本发明的半导体激光装置中，最好为第一上部包覆层及第二上部包覆层都是由用通式AleGafIn1-e-fP(且0＜e＜1、0＜f＜1、e+f＜1)表示的材料构成的。通过设定成为这样的结构，从而能够同时进行第一谐振器的脊(ridge)形成和第二谐振器的脊形成，因而元件制作工序数得以削减，能够实现元件制作的低成本化。
在本发明的半导体激光装置中，最好为第一下部包覆层及第一上部包覆层以及第二下部包覆层及第二上部包覆层的载流子浓度在1.0×1017cm-3以上。通过设定成为这样的结构，从而能够对异质界面的尖峰(spike)形成进行抑制，并能够抑制电子注入效率的下降，所以即使在80℃以上的高温环境下也能够获得良好的温度特性。
在本发明的半导体激光装置中，最好为第一活性层由用通式AlgGahIn1-g-hP(且0≤g＜1、0＜h＜1、g+h＜1)表示的材料构成，第二活性层由用通式AliGa1-iAs(且0≤i＜1)表示的材料构成。通过设定成为这样的结构，从而能够将第一谐振器设定为射出红色激光的谐振器，将第二谐振器设定为射出红外激光的谐振器。
在本发明的半导体激光装置中，杂质最好是锌(Zn)。通过设定成为这样的结构，从而能够容易地进行活性层的无序化，并且在第一谐振器和第二谐振器都能够确实形成端面窗部。
本发明所涉及的半导体激光装置的制造方法以包括彼此间留有间隔地形成在半导体衬底上的第一谐振器及第二谐振器的半导体激光装置的制造方法作为发明的对象，其特征在于：该半导体激光装置的制造方法包括工序(a)和工序(b)；在该工序(a)中，在半导体衬底上隔着第一缓冲层形成有包含第一活性层的第一半导体层，而且以隔着第二缓冲层且与第一半导体层留有间隔的方式形成有包含第二活性层的第二半导体层；在该工序(b)中，在第一半导体层及第二半导体层的形成有解理面的区域附近上形成了用来使杂质扩散的杂质材料层后，通过热处理使杂质在第一半导体层及第二半导体层中选择性地扩散；第一缓冲层的禁带宽度比第一活性层的禁带宽度大；第二缓冲层的禁带宽度比第二活性层的禁带宽度大。
根据本发明所涉及的半导体激光装置的制造方法，由于包括下述工序，即在第一半导体层及第二半导体层的形成有解理面的区域附近上形成了用来使杂质扩散的杂质材料层后，通过热处理使杂质在第一半导体层及第二半导体层中选择性扩散的这一工序，所以利用一道工序就能够形成第一谐振器的端面窗部和第二谐振器的端面窗部。因此，能够削减半导体激光装置的制造成本。还有，因为第一缓冲层的禁带宽度比第一活性层的禁带宽度大，且第二缓冲层的禁带宽度比第二活性层的禁带宽度大，所以能够抑制由于正向导通电压的降低所引起的漏电流的增大。还有，由于也能够抑制发光效率的降低，因此即使在高输出动作时也能够制造出可靠性高的半导体激光装置。
(发明的效果)
根据本发明所涉及的双波长半导体激光装置，能够实现不存在由于杂质扩散所导致的漏电流产生及高输出动作时可靠性降低的、包括多个谐振器的半导体激光装置。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施例所涉及的半导体激光装置的剖面图。
图2表示本发明的一个实施例所涉及的半导体激光装置，是图1的II-II线剖面图。
图3(a)及图3(b)是表示III-V族化合物的组成和禁带宽度之间关系的图表，图3(a)是AlGaInAs系材料，图3(b)是AlGaInP系材料。
图4是按照工序顺序所表示的本发明的一个实施例所涉及的半导体激光装置制造方法的剖面图。
图5是按照工序顺序所表示的本发明的一个实施例所涉及的半导体激光装置制造方法的剖面图。
(符号说明)
10    衬底
12    第一谐振器
13    第二谐振器
20    第一半导体层
20a   端面窗部
21    第一缓冲层
22    第一下部包覆层
23    第一活性层
24    第一上部包覆层
26    第一保护层
27    第一接触层
30    第二半导体层
30a   端面窗部
31    第二缓冲层
32    第二下部包覆层
33    第二活性层
34    第二上部包覆层
36    第二保护层
37    第二接触层
41    边界层(boundary layer)
42    抗蚀图案
43    抗蚀图案
44    杂质扩散源
45    覆盖膜(capping film)
46    掩膜
47    电流阻挡(block)层
具体实施方式
参照附图对本发明的一个实施例进行说明。图1表示的是一个实施例所涉及的半导体激光装置的谐振器端面(射出端面)的结构。如图1所示，本实施例的半导体激光装置在n型GaAs构成的衬底10上形成了射出红色激光的第一谐振器12、和射出红外激光的第二谐振器13。
第一谐振器12的结构如下所示。在衬底10上隔着第一缓冲层21形成了第一半导体层20。第一缓冲层21由n型AlGaInAs层和n型AlGaInP层反复交替叠层而成。
第一半导体层20包含从下侧开始依次形成的第一下部包覆层22、第一活性层23、第一上部包覆层24、第一保护层26及第一接触层27。
第一下部包覆层22由厚度为2μm的n型AlGaInP构成。第一活性层23具有应变量子阱(strained quantum well)结构，在由AlGaInP构成的第一下部导引层(guide layer)和由AlGaInP构成的第一上部导引层之间，交替叠层有由GaInP构成的第一阱层和由AlGaInP构成的第一阻挡层。第一上部包覆层24由具有脊状条部的p型AlGaInP构成。第一保护层26由厚度为50nm的p型GaInP构成，并形成在第一上部包覆层24的脊状条部上。第一接触层由厚度为400nm的p型GaAs构成。
第一上部包覆层24的脊状条部的厚度是1.4μm，除去脊状条部以外的部分的厚度(dp)是0.2μm。除了第一上部包覆层24的脊状条部的上表面以外的区域被厚度为700nm的由n型AlInP构成的电流阻挡层47所覆盖。
第一半导体层20的谐振器端面附近的区域形成有端面窗部20a。端面窗部20a是通过使锌(Zn)扩散而被无序化了的区域。
第二谐振器13的结构如下所示。在衬底10的与第一谐振器12不同的区域上，隔着第二缓冲层31形成了第二半导体层30。第二缓冲层31由n型AlGaInAs层和n型AlGaInP层反复交替叠层而成。
第二半导体层30包含从下侧开始依次形成的第二下部包覆层32、第二活性层33、第二上部包覆层34、第二保护层36及第二接触层37。
第二下部包覆层32由厚度为2μm的n型AlGaInP构成。第二活性层33具有量子阱结构，在由AlGaAs构成的第二下部导引层和由AlGaAs构成的第二上部导引层之间，反复交替叠层有由GaAs构成的阱层和由AlGaAs构成的阻挡层。第二上部包覆层34由具有脊状条部的p型AlGaInP构成。第二保护层36由厚度为50nm的p型GaInP构成，并形成在第二上部包覆层34的脊状条部上。第二接触层37由厚度为400nm的p型GaAs构成。
第二上部包覆层34的脊状条部的厚度是1.4μm，除去脊状条部以外的部分的厚度(dp)是0.24μm。除去第二上部包覆层34的脊状条部的上表面以外的区域被厚度为700nm的由n型AlInP构成的电流阻挡层47覆盖。
在第二半导体层30的第二谐振器端面附近的区域形成了端面窗部30a。端面窗部30a是通过使锌(Zn)扩散而被无序化了的区域。
在第一谐振器12中，从第一接触层27注入的电流由于电流阻挡层47而仅被局限(constricted)在脊状条部中，并且被集中注入到第一活性层23中的位于脊状条部下侧的区域。由此，利用数十mA的这一较小的注入电流，实现了激光振荡所需要的载流子的反转分布状态。在由于向第一活性层23注入的载流子的再结合而发出的光中，垂直于第一活性层23的光由于第一下部包覆层22及第一上部包覆层24而被制约(confine)。与第一活性层23平行的光由于折射率比包覆层低的由AlInP构成的电流阻挡层47而被制约。
电流阻挡层47对于激光振荡光来说是透明的，因而不存在光吸收，能够实现低损失的导波路。由于在导波路中传播的光分布能够向电流阻挡层47大量渗出，所以能够容易地获得适合高输出动作的10-3级(order)的折射率差(Δn)，进而通过使dp变化，从而能够以10-3级来对Δn的大小进行精密控制。
还有，在第二谐振器13中也与第一谐振器12相同，能够容易地获得适合高输出动作的10-3级的Δn，且通过使dp的大小产生变化而能够以10-3级来对Δn的大小进行精密控制。因此，能够实现射出两种不同波长的激光、并能够正确地控制光分布的低动作电流的高输出半导体激光装置。
在本实施例的半导体激光装置中，将第一谐振器12及第二谐振器13的谐振腔长度(cavity length)设定为1750μm。由此即使进行80℃的高温动作时也能够确保充足的放热性。再者，当使用350mW以上的高输出激光装置时最好将谐振腔长度设定在1500μm以上。
在本实施例的半导体激光装置中，第一缓冲层21及第二缓冲层31由作为含有V族元素砷的III-V族化合物的AlGaInAs层、和作为含有V族元素磷的III-V族化合物的AlGaInP层交替叠层而成。AlGaInAs层和AlGaInP层之间的叠层顺序并没有被特别限定，但最好是将最靠近衬底10的层设定为AlGaInAs层，将最上层设定为AlGaInP层。
这样一来，则在第一缓冲层21及第二缓冲层31中，与由GaAs构成的衬底10相接触的部分含有和衬底相同的V族元素As。还有，在分别与由AlGaInP构成的第一下部包覆层22及第二下部包覆层32相接触的部分，含有与下部包覆层相同的V族元素P。因此，能够降低生长界面的粗糙度，还能够降低界面杂质能级。进而，在形成第一缓冲层21及第二缓冲层31的两个层中，作为生长核心的III族元素都是Al、Ga及In。因此，在生长半导体层时仅变换V族元素就能够容易地使这两个层交替生长。还有，由于第一缓冲层21及第二缓冲层31的最上层分别成为与随后生长的第一下部包覆层22及第二下部包覆层32相同的AlGaInp，所以具有可顺利进行结晶生长的优点。
然后，关于第一缓冲层21及第二缓冲层31的禁带宽度的大小进行观察。图2是图1的II-II线剖面图。也就是，表示第一谐振器12的谐振器方向的剖面。
如图2所示，当使用AlGaInAs层和AlGaInP层叠层起来的第一缓冲层21时，用来形成端面窗部20a的Zn的扩散通常在第一缓冲层21和第一下部包覆层22之间的界面停止。这是基于下述原因而形成的。在AlGaInP系材料中Zn的扩散速度快，在AlGaInAs系材料中Zn的扩散速度慢。因此，即使在例如延长扩散时间、或通过提高Zn扩散时的处理温度而提高了扩散速度的情况下，也是在Zn的扩散到达AlGaInAs层和AlGaInP层叠层起来的缓冲层时，通过AlGaInAs层后的扩散速度相对变慢，Zn深度方向上的扩散在缓冲层和包覆层之间的界面停止。再者，虽然省略了图示，但第二谐振器13的谐振器方向的剖面也成为大致相同的构成，Zn的扩散在第二缓冲层31和第二下部包覆层32之间的界面停止。
在端面窗部，下部包覆层由于杂质扩散而被p型化，所以在n型缓冲层和下部包覆层之间的界面形成了pn结。另一方面，在为了形成端面窗部而使Zn扩散时，端面窗部的杂质浓度成为大约1×1018cm-3以上的高浓度。因此，端面窗部的pn结的导通电压(transient build-up voltage)很大程度上受缓冲层禁带宽度的影响。当端面窗部的pn结的导通电压比端面窗部以外的增益区域的pn结的导通电压低时，由电极注入的电流通过导通电压低的端面窗部。该状态一出现，就由于漏电流产生、发光效率降低，而使得振荡阈值电流及动作电流的值增大。
在本实施例的半导体激光装置中，利用解理除去半导体激光元件的窗区域，并仅将增益区域的激光二极管(LD)制成芯片状态后，通过组装评价对端面窗部以外的活性层部分的pn结的导通电压进行了测定。其结果是射出红色激光的第一谐振器及射出红外激光的第二谐振器中的端面窗部以外的活性层部分的pn结的导通电压为1.7V及1.45V。这说明端面窗部以外的活性层部分的pn结的导通电压大致取决于活性层的禁带宽度。
图3(a)及图3(b)表示的是AlGaInAs系材料和AlGaInP系材料的组成和禁带宽度之间的关系，图3(a)表示AlGaInAs系材料，图3(b)表示AlGaInP系材料。
如图3所示，AlGaInAs系材料的禁带宽度在0.36eV～2.16eV的范围内。还有，与作为衬底的GaAs相比，AlGaInAs系材料的晶格常数大，且相对于GaAs衬底而言具有压应变。
另一方面，AlGaInP系材料的禁带宽度在1.35eV～2.45eV的范围内。还有，根据组成的不同，AlGaInP系材料的晶格常数的范围从比衬底GaAs小的区域到比衬底GaAs大的区域。因此，相对于GaAs来说既能够成为具有压应变的状态，也能够成为具有张应变的状态。
由此，作为用于AlGaInP层的AlGaInP系材料，如果使用组成相对于GaAs而言具有张应变的材料，则能够消除AlGaInAs层所具有的压应变，能够获得基本上不存在应变的缓冲层。
因此，在射出红色激光的第一谐振器中，用于AlGaInAs层的AlGaInAs系材料的组成可以在禁带宽度比1.7eV大的范围进行选择，用于AlGaInP层的AlGaInP系材料的组成可以设定在禁带宽度比1.7eV大且具有张应变的范围内。也就是，可以设定在图3(a)及图3(b)中分别涂有影线(hatching)的范围内。
还有，在射出红外激光的第二谐振器中，用于AlGaInAs层的AlGaInAs系材料的组成可以在禁带宽度比1.45eV大的范围进行选择，用于AlGaInP层的AlGaInP系材料的组成可以设定在禁带宽度比1.45eV大且具有张应变的范围内。也就是，可以设定在图3(a)及图3(b)中分别用双点划线包围起来的范围内。
具体来说，如图3(a)所示当将通式设定成AlaGabIn1-a-bAs时，可以将AlGaInAs层的组成设定在满足0＜a＜1、0＜b＜1、b≤-2.4a+1.32的这一范围，如图3(b)所示当将通式设定成AlcGadIn1-c-dP时，可以将AlGaInP层的组成设定在满足0＜c＜1、0＜d＜1、d≥-c+0.53的这一范围。
再者，当考虑到工序的简单化时，则最好将第一缓冲层21和第二缓冲层31设定成相同的组成。因此，第一缓冲层21及第二缓冲层31都最好选择禁带宽度比1.7eV大的组成。还有，当使用AlGaInP系材料时，一旦使其具有张应变则禁带宽度必然在1.7eV以上，所以从这一点来看也最好使第一缓冲层21和第二缓冲层31的组成一致。
在本实施例中，用由Al0.45Ga0.40In0.15As构成的层、和由Al0.36Ga0.18In0.46P构成的层形成了射出红色激光的第一谐振器的第一缓冲层21、和射出红外激光的第二谐振器的第二缓冲层31。其结果是在80℃的温度下，在进行脉冲宽度为50ns、脉冲占空比为40％的动作时，射出红色光的第一谐振器在光输出到400mW为止没有产生拐点(kink)。还有，射出红外光的第二谐振器的电流-光输出特性的直线性(linearity)非常好，拐点电平(kink level)在500mW以上。
下面，参照附图对本实施例所涉及的半导体激光装置的制造方法进行说明。在图4中按照工序顺序表示了本实施例的半导体激光装置的制造方法。
首先，如图4(a)所示，在由n型GaAs构成的衬底10上，利用有机金属化学气相沉积(MOCVD)法，通过对n型AlGaInAs层和n型AlGaInP层进行多次交替叠层而形成了第一缓冲层21。然后，形成由厚度为2μm的n型AlGaInP构成的第一下部包覆层22、第一活性层23、由p型AlGaInP构成的第一上部包覆层24、由厚度为50nm的p型GaInP构成的第一保护层26、由厚度为400nm的p型GaAs构成的第一接触层27以及由厚度为50nm的p型GaInP构成的边界层41。还有，在使各层进行外延生长时，也可以用分子束外延法等来取代MOCVD法。
第一活性层23的形成如下所示，即在形成了由AlGaInP构成的第一下部导引层以后，对由GaInP构成的第一阱层和由AlGaInP构成的第一阻挡层进行2.5周期交替叠层，然后形成了由AlGaInP构成的第一上部导引层。在本实施例中，虽然将第一活性层23设定为应变量子阱结构，但也可以设定为无应变的量子阱或者整体(bulk)结构。还有，没有特别对活性层的导电型进行记载，可以是p型、也可以是n型，还可以是无掺杂的。
然后，如图4(b)所示，从MOCVD反应炉中取出衬底后，利用光刻法形成了抗蚀图案42，将该图案作为掩模并利用硫酸系或者盐酸系的蚀刻液对露出部分进行去除。由此，形成了第一半导体层20。
在去除了抗蚀图案42后，如图4(c)所示再次利用有机金属化学气相沉积法，形成了第二缓冲层31、由n型AlGaInP构成的第二下部包覆层32、第二活性层33、由p型AlGaInP构成的第二上部包覆层34、由p型GaInP构成的第二保护层36、由p型GaAs构成的第二接触层37。
第二活性层33的形成如下所示，即在形成了由AlGaAs构成的第二下部导引层以后，对由GaAs构成的阱层和由AlGaAs构成的阻挡层进行2.5周期叠层，然后形成了由AlGaAs构成的第二上部导引层。
然后，如图5(a)所示利用光刻法形成了抗蚀图案43后，用该图案作为掩模并使用硫酸系或者盐酸系的蚀刻液对露出部分进行去除。由此，形成在露出部分的第二缓冲层31至第二接触层37被去除，从而形成了第二半导体层30。还有，在第一半导体层20中第一接触层27的上表面露出。
然后，在去除了抗蚀图案43后，利用大气压热化学气相沉积(CVD)法(370℃)在第一接触层27及第二接触层37上堆积由Zn构成的杂质扩散源44和覆盖膜45，并利用光刻法和干蚀刻法，进行图案制作以达到所设定的窗长度。然后，如图5(b)所示，利用热处理使Zn扩散后，进行半导体层的无序化，从而形成了端面窗部20a及端面窗部30a。
然后，在去除了杂质扩散源44及覆盖膜45后，如图5(c)所示，利用大气压热化学气相沉积法(370℃)在第一接触层27及第二接触层37上堆积了厚度为0.3μm的氧化硅(SiO2)膜后，利用光刻法及干蚀刻法进行图案制作，从而形成了条状掩模46。将掩模46作为蚀刻掩模，分别对第一接触层27、第一保护层26、第一上部包覆层24的一部分、第二接触层37、第二保护层36及第二上部包覆层34的一部分进行选择性去除。由此，在第一谐振器12及第二谐振器13上形成了台形的脊状条部。
其后，在形成了覆盖脊状条部上面的氧化硅掩模后，利用有机金属化学气相沉积法选择性地生长厚度为700nm的由n型AlInP构成的电流阻挡层47。然后，如图5(d)所示，利用氢氟酸系蚀刻液去除了氧化硅掩模。
再者，也可以利用介质膜(dielectric film)来形成电流阻挡层。这时，可以在形成了脊状条部以后，在衬底上的整个面形成介质膜，并利用氢氟酸系的药液对已经形成的介质膜进行蚀刻，使得第一接触层27及第二接触层37的上表面露出。再者，为了形成与包覆层之间的折射率差，介质膜可以设定为氮化硅(SiN)膜、氧化硅(SiO2)膜、氧化钛(TiO2)膜、氧化铝(Al2O3)膜或由氢化非晶硅构成的膜或者它们的多层膜。
本实施例的半导体激光装置的制造方法是利用同一热处理来形成射出红色激光的第一谐振器12的端面窗部20a及射出红外激光的第二谐振器13的端面窗部30a。由此，能够减少元件制造工序并能够削减元件制造成本。
再者，虽然在本实施例中第一下部包覆层22及第二下部包覆层32的载流子浓度被设定为5.3×1017cm-3，但只要设定在1.0×1017cm-3以上即可，理想的是设定在3.0×1017cm-3以上，更加理想的是设定在5.0×1017cm-3以上。这样一来，难于产生由于在异质界面尖峰(spike)的形成所导致的电子注入效率降低的现象，即使在80℃以上的高温环境下也能够获得良好的温度特性。
还有，在本实施例中，虽然在形成端面窗部后形成了脊状条部，而也可以在形成脊状条部后再形成端面窗部。
在本实施例中，将第一缓冲层及第二缓冲层设定成AlGaInAs层和AlGaInP层交替叠层起来的结构。不过，为了抑制端面窗部所造成的漏电流的增加，只要缓冲层的禁带宽度大于活性层的禁带宽度即可。因此，在没有观察到晶格缺陷产生的范围内，也可以单独使用AlGaInAs层或者AlGaInP层。不过，此时有必要对Zn扩散时的温度及时间等进行调整，以使得Zn的扩散在缓冲层和下部包覆层之间的界面停止。还有，也可以使用AlxGayIn1-x-yAszP1-z(0＜x＜1、0＜y＜1、0＜z＜1、x+y+z＝1)系的材料，从而能够在与衬底晶格匹配的状态下进行结晶生长。
再者，实施例中所示的半导体层的组成及尺寸等仅为示例，根据需要也可以加以改变。还有，虽然作为示例列举出使用了由GaAs构成的衬底，而只要是能够使半导体层生长、并能够形成半导体激光装置的衬底无论何种衬底都可以使用。还有，对半导体激光装置具有射出红色激光的第一谐振器和射出红外激光的第二谐振器的示例进行了举例说明，而第一谐振器及第二谐振器可以是任意形式的谐振器。还有，也可以在衬底上形成三个以上的谐振器。再有，也可以将射出同一波长激光或同一带宽(band)激光的谐振器之间组合起来。
(产业上的利用可能性)
本发明所涉及的半导体激光装置及其制造方法可实现不存在由于杂质扩散所导致的漏电流产生及高输出动作时可靠性降低的、包括多个谐振器的半导体激光装置，特别是对作为以光盘装置为代表的电子装置及信息处理装置等的光源所使用的多波长半导体激光装置及其制造方法等是有用的。

Claims (12)

1.一种半导体激光装置，包括彼此间留有间隔地形成在半导体衬底上的第一谐振器及第二谐振器，其特征在于：
上述第一谐振器具有第一缓冲层和第一半导体层，该第一半导体层包含形成在该第一缓冲层上的第一下部包覆层、第一活性层及第一上部包覆层且还形成有用来注入载流子的条状结构，
上述第二谐振器具有第二缓冲层和第二半导体层，该第二半导体层包含形成在该第二缓冲层上的第二下部包覆层、第二活性层及第二上部包覆层且还形成有用来注入载流子的条状结构，
在上述第一半导体层及第二半导体层的端面附近的区域分别形成有杂质扩散后被无序化了的端面窗部，
上述第一缓冲层的禁带宽度比上述第一活性层的禁带宽度大，
上述第二缓冲层的禁带宽度比上述第二活性层的禁带宽度大。
2.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一缓冲层及第二缓冲层是n型AlGaInAs层和n型AlGaInP层交替叠层而成的叠层体。
3.根据权利要求2所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述半导体衬底由GaAs构成，
上述叠层体的最靠近上述半导体衬底的层是上述AlGaInAs层。
4.根据权利要求3所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述AlGaInAs层的晶格常数大于上述半导体衬底的晶格常数，且上述AlGaInP层的晶格常数小于上述半导体衬底的晶格常数。
5.根据权利要求3所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一谐振器及第二谐振器分别是射出红色激光的谐振器及射出红外激光的谐振器，
上述第一缓冲层及第二缓冲层由用通式AlaGabIn1-a-bAs表示的化合物、和用通式AlcGadIn1-c-dP表示的化合物构成，且0＜a＜1、0＜b＜1、b≤-2.4a+1.32、a+b≤1、0＜c＜1、0＜d＜1、d≥-c+0.53、c+d≤1。
6.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一缓冲层及第二缓冲层由用通式AleGafIn1-e-fAsgP1-g表示的材料构成，且0＜e＜1、0＜f＜1、e+f＜1、0＜g＜1。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一谐振器是射出红色激光的谐振器，
上述第二谐振器是射出红外激光的谐振器，
上述第一缓冲层的禁带宽度等于或者大于上述第二缓冲层的禁带宽度。
8.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一上部包覆层及第二上部包覆层都是由用通式AleGafIn1-e-fP表示的材料构成的，且0＜e＜1、0＜f＜1、e+f＜1。
9.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一下部包覆层及第一上部包覆层以及上述第二下部包覆层及第二上部包覆层的载流子浓度在1.0×1017cm-3以上。
10.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述第一活性层由用通式AlgGahIn1-g-hP表示的材料构成，且0≤g＜1、0＜h＜1、g+h＜1，
上述第二活性层由用通式AliGa1-iAs表示的材料构成，且0≤i＜1。
11.根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：
上述杂质是锌。
12.一种半导体激光装置的制造方法，该半导体激光装置包括彼此间留有间隔地形成在半导体衬底上的第一谐振器及第二谐振器，其特征在于：
该半导体激光装置的制造方法包括工序a和工序b；在该工序a中，在上述半导体衬底上隔着第一缓冲层形成有包含第一活性层的第一半导体层，而且以隔着第二缓冲层且与上述第一半导体层留有间隔的方式形成有包含第二活性层的第二半导体层；在该工序b中，在上述第一半导体层及第二半导体层的成为谐振器端面的区域附近上形成了用来使杂质扩散的杂质材料层后，通过热处理使上述杂质在上述第一半导体层及第二半导体层中选择性地扩散，
上述第一缓冲层的禁带宽度比上述第一活性层的禁带宽度大，
上述第二缓冲层的禁带宽度比上述第二活性层的禁带宽度大。
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