CN1992454A - 半导体激光装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了半导体激光装置及其制造方法。目的在于：能够在形成在同一衬底上的多波长半导体激光装置中，再现性良好地获得可高温动作且具有低噪音特性的自振动型激光。在红外激光区域中，在衬底10上依次叠层有下侧覆盖层12、活性层13、第一上侧覆盖层14、蚀刻停止层15、以及成为脊部的第二上侧覆盖层16。在红色激光区域中，在衬底10上依次叠层有下侧覆盖层22、活性层23、第一上侧覆盖层24、蚀刻停止层25、以及成为脊部的第二上侧覆盖层26。红外激光的蚀刻停止层15的厚度与红色激光的蚀刻停止层25的厚度不同。

Description

半导体激光装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及作为在光磁盘装置的拾取用光源或其它电子装置或信息处理装置等中所必需的光源使用的半导体激光装置及其制造方法，特别涉及具有红色及红外带等两个或两个以上的发光波长的半导体激光装置。

背景技术

现在，可进行高密度记录且大容量数码摄像机磁盘(DVD)及其再生用的DVD装置正在贩卖，其作为今后将被大量使用的商品而备受瞩目。由于该DVD是高密度记录媒体，因此发光波长为650nm的AlGaInP系列半导体激光被用作其记录再生用的激光光源。因而，在以往的DVD装置的光学拾取中，就不能对利用发光波长为780nm的AlGaAs系列半导体激光来再生的小型磁盘(CD)和微型磁盘(MD)进行再生。

于是，为了解决此问题，就采用了将激光芯片组入不同的封装体中的光学拾取，具体地说，采用了装有发光波长为650nm带的AlGaInP系列半导体激光、和发光波长为780nm带的AlGaAs系列半导体激光的光学拾取。不过，在上述那样的光学拾取中，由于装有AlGaInP系列半导体激光和AlGaAs系列半导体激光两种封装体，因此不仅产生了尺寸变大的问题，而且产生了DVD装置的尺寸也变大的问题。于是，为了解决此问题，提出了具有由在同一衬底上生长的半导体层而形成的发光元件结构的彼此发光波长不同的多种半导体发光元件的集成型半导体发光装置(专利文献1)。

图9示出了上述以往的集成型半导体发光装置的结构。如图9所示，在此以往的集成型半导体发光装置(激光装置)中，以彼此分开的状态，在同一n型GaAs衬底201上集成有发光波长为700nm带(例如，780nm)的AlGaAs系列半导体激光LD1、和发光波长为600nm带(例如，650nm)的AlGaInP系列半导体激光LD2。例如，将具有(100)面方位的衬底、或从(100)面例如偏离5～15°的面为主面的衬底用作n型GaAs衬底201。

在AlGaAs系列半导体激光LD1中，在n型GaAs衬底201上依次叠层有n型GaAs缓冲层211、n型AlGaAs覆盖层212、单一量子阱(SQW)结构或多重量子阱(MQW)结构的活性层213、p型AlGaAs覆盖层214及p型GaAs间隙层215。p型AlGaAs覆盖层214及p型GaAs间隙层215具有沿一方向延伸的条状。在此条部的两侧设置有n型GaAs电流约束层216，由此，形成电流约束结构。在条状的p型GaAs间隙层215及n型GaAs电流约束层216上设置有p侧电极217，该p侧电极217与p型GaAs间隙层215欧姆接触。例如，将Ti/Pt/Au电极用作p侧电极217。

在AlGaInP系列半导体激光LD2中，在n型GaAs衬底201上依次叠层n型GaAs缓冲层221、n型AlGaInP覆盖层222、SQW结构或MQW结构的活性层223、p型AlGaInP覆盖层224、p型GaInP中间层225及p型GaAs间隙层226。p型AlGaInP覆盖层224的上部(脊部)、p型GaInP中间层225及p型GaAs间隙层226具有沿一方向延伸的条状。在此条部的两侧设置有n型GaAs电流约束层227，由此，形成电流约束结构。在条状p型GaAs间隙层226及n型GaAs电流约束层227上设置有p侧电极228，该p侧电极228与p型GaAs间隙层226欧姆接触。例如，将Ti/Pt/Au电极用作p侧电极228。

在n型GaAs衬底201的背面设置有n侧电极229，该n侧电极229与该n型GaAs衬底201欧姆接触。例如，将AuGe/Ni电极或In电极用作n侧电极229。

这里，将AlGaAs系列半导体激光LD1的p侧电极217及AlGaInP系列半导体激光LD2的p侧电极228分别焊在热沉(heat sink)H1及H2的各自上。该热沉H1及H2是在封装体部(package base)300上以彼此电隔离的状态设置的。

在上述结构的以往集成型半导体激光装置中，能够通过电流在p侧电极217和n侧电极229之间流动，来驱动AlGaAs系列半导体激光LD1，同时，通过电流在p侧电极228和n侧电极229之间流动来驱动AlGaInP系列半导体激光LD2。并且，能够通过驱动AlGaAs系列半导体激光LD1，取出波长为700nm带(例如，780nm)的激光，同时，能够通过驱动AlGaInP系列半导体激光LD2，取出波长为600nm带(例如，650nm)的激光。能够通过切换外部开关等来进行是驱动AlGaAs系列半导体激光LD1，还是驱动AlGaInP系列半导体激光LD2的选择。

如上所述，根据以往的集成型半导体激光装置，能够通过具有发光波长为700nm带的AlGaAs系列半导体激光LD1、和发光波长为600nm带的AlGaInP系列半导体激光LD2，来彼此独立地取出DVD用激光、和CD及MD用激光。因此，能够通过将此集成型半导体激光装置作为激光光源装在DVD装置的光学拾取中，来进行DVD、CD及MD的再生或记录。由于这些AlGaAs系列半导体激光LD1及AlGaInP系列半导体激光LD2各自的激光结构，是由生长在同一n型GaAs衬底201上的半导体层形成的，因此只用一个上述集成型半导体激光装置的封装体即可。因而，能够谋求光学拾取的小型化，从而，能够谋求DVD装置的小型化。

当将半导体激光用作光磁盘系统的光源时，集中在光磁盘上的激光在光磁盘的盘面上反射，又被反馈到激光射出端。此时，光磁盘象合成谐振器一样作用。这里，由合成谐振器决定的纵向模式振动波长、和由半导体激光自身的谐振器面决定的纵向模式振动波长，因形成各自的谐振器的光程长度不同，而成为不同的波长。而且，由合成谐振器效果产生的有效端面反射率也因光程长度而变动。因此，在某动作状态下，由合成谐振器决定的纵向模式中的振动阈值电流值小于由激光自身决定的纵向模式中的振动阈值电流值，结果是振动模式有时被相互替换。此时，因来自光磁盘的反射反馈光而产生纵向模式的模式竞争(mode competition)，光输出变得不稳定，结果造成噪音。将此噪音称作反馈光噪音。当将此噪音的大小换算成相对噪音强度(Relative Intensity Noise：RIN)，该相对噪音强度大于-120dB/Hz时，会带来实用上的障碍。

使半导体激光进行多纵向模式动作对降低半导体激光中的反馈噪音很有效。所谓的多纵向模式动作是指产生激光振动的波长(振动波长)不是单一波长，而是由多个振动波长构成的激光振动状态的。当使半导体激光进行多纵向模式动作时，由于难以产生模式竞争，不会产生过剩的噪音，因此能够实现受来自光磁盘的反射反馈光的影响较小的低噪音特性。

为了产生多模式振动，只要让半导体激光以脉冲状动作即可。为了让半导体激光以脉冲状动作，只要用高频重迭电路(high-frequencysuperimposing circuit)对激光进行脉冲驱动即可，但此时不但会产生需要新的驱动电路的问题，而且会产生因从高频重迭电路漏出的电波而引起其它电子器件错误动作的问题。

不用高频重迭电路而利用半导体激光中的自振动现象来将激光驱动为脉冲状比较有效。在自振动型激光中，需要由激光自身将导波路中形成的相对于激光的吸收区域激励起来，使其光吸收量变小，最终形成成为透明(吸收饱和)的可饱和吸收体。当吸收体变得透明时，导波路的损失变小，光输出急剧变大。当光输出变大时，由于因诱导放出所消耗的活性层的载流子数也变大，载流子急剧丢失，因此最终使载流子数变得不足，激光振动停止。这样一来，即使让激光装置进行直流偏置(DC bias)动作，但由于自振动型激光的光输出相对于时间以脉冲状动作，结果是能够获得多纵向模式振动。并且，由于在自振动动作中的半导体激光中，活性层的载流子密度也随时间变动，因此活性层的折射率也随时间变化。由于当活性层的折射率变化时，牵涉到发光波长的变化，因此各振动光谱的线宽度也变大，其结果是能够降低与来自光磁盘的反射反馈光的相干性。

如上所述，自振动型激光作为不用高频重迭电路、可降低过剩噪音的小型低噪音的光源极其重要，期望将其使用于上述集成型半导体激光装置(两波长半导体激光装置)中。

【专利文献1】特开平11-186651号公报

若想到要将自振动型激光用在汽车导航装置那样的车载用光磁盘系统中的话，则即使在例如85℃左右的高温下，自振动型激光也要充分地动作。在自振动型激光中，如上所述，必须要将可饱和吸收体形成在导波路中，但由于可饱和吸收体的形成牵涉到导波路损失的增大，因此当将可饱和吸收体的体积形成得太大时，会造成动作电流值增大，例如，在85℃或85℃以上的高温动作时，光输出产生热饱和，结果造成不能获得光磁盘再生时所需的5mW的光输出。另一方面，当可饱和吸收体的体积变小时，动作电流值变小，但不会产生自振动。即，在可饱和吸收体的体积上存在有最佳值。以下，加以具体说明。

可饱和吸收体通常形成在活性层中。此时，通过使传播导波路的导波光的光分布向横方向大范围分散到电流约束层下的活性层为止，来将可饱和吸收体形成在电流约束层下的活性层中。该活性层区域最初作为对激光的吸收体作用，但由于激光自身的光的激起而使电子空穴对形成在活性层中，结果使光吸收渐渐变弱。由于当光吸收变弱时，导波路损失变小，因此光输出增大，在此活性层区域中电子空穴对越发被激起，从而使光吸收越来越弱，最后对于激光成为透明状态。结果使光输出急剧增大。即，光输出以脉冲状的输出增强。由于当光输出象这样增强时，被激起的电子空穴对随着诱导放出的再接合而丢失，因此形成了可饱和吸收体的上述活性层区域再次作为吸收体作用。结果是能够获得光输出随时间进行脉冲状振动的自振动现象。

当将可饱和吸收体形成在活性层时，光分布在水平横方向分散太大的话，则由于可饱和吸收体的体积变大，导波路损失变大，因此牵涉到动作电流值的增大及高温工作时的光输出的热饱和。并且，相反，当为了降低动作电流值，而减少光分布朝水平横方向的分散的话，则由于可饱和吸收体的体积变小，因此不能获得自振动，结果是破坏了低噪音性。为了获得可高温动作的自振动激光，必须适当地设定可饱和吸收体的体积。因而，必须精密地设定光分布的形状。光分布的形状是由电流注入用的条部宽度(W)、和电流注入条部内外的有效折射率差(ΔN)来控制的。

为了再现性良好地制作自振动型激光，必须用1×10^-4级(order)来控制电流注入条部内外的有效折射率差(ΔN：脊部的有效折射率和其侧方的电流约束层的有效折射率的差)。ΔN是由电流约束层和活性层之间的距离(dp)控制的，为了用1×10^-4级来控制ΔN，必须用数十的精度控制dp。

不过，在图9所示的以往的激光结构中，由于dp是通过形成脊部时的蚀刻时间控制的，因此用数十的精度将dp的大小确实地控制为所希望的值是极其困难的。

发明内容

如上所鉴，本发明的目的在于：能够在形成在同一衬底上的多波长半导体激光装置中，对例如DVD用红色激光及CD-R用红外激光这两种激光，使用即使在例如85℃或85℃以上的高温动作下，光输出也不会热饱和，产生自振动的低噪音激光。

为了达到上述目的，本发明所涉及的第一半导体激光装置为将以不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上的半导体激光装置。上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层。上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部。在上述脊部和上述上侧覆盖层的其它部分之间，夹有形成上述脊部用的蚀刻停止层。上述蚀刻停止层的厚度在每个上述多个发光元件上不同。

根据本发明的第一半导体激光装置，由于形成上述覆盖层的脊部用的蚀刻停止层的厚度在各发光元件上不同，因此能够在各发光元件中用数十的高精度来控制dp(形成在脊部侧壁的电流约束层的下表面和活性层的上表面之间的距离)。这样一来，由于能够用1×10^-4级来控制ΔN(电流注入条部内外的有效折射率差)，因此能够精密地设定光分布的形状。即，由于能够防止随着光分布的垂直分散角度的增大而引起的动作电流值的增大及高温动作时的光输出的热饱和，同时，恰当地设定形成在活性层的可饱和吸收体的体积，因此能够再现性良好地获得产生自振动的多波长低噪音激光。

最好在本发明的第一半导体激光装置中，上述多个发光元件包含以相对较短的第一波长发光的第一发光元件、和以相对较长的第二波长发光的第二发光元件。上述第二发光元件中的上述蚀刻停止层的厚度大于上述第一发光元件中的上述蚀刻停止层的厚度。

这样一来，除了能够获得上述效果之外，还能够获得以下的效果。即，能够防止因蚀刻停止层太厚而造成的力量(power)集中、以及伴随着它所引起的激光元件端面的溶化破坏(COD)，从而，能够防止光输出的下降。并且，此时，上述第一发光元件也可以具有含InGaP的AlGaInP系列活性层，上述第二发光元件也可以具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。这样一来，能够在不导致光分布的垂直分散角度增大的情况下，再现性良好地获得红外及红色这两种波长的自振动型低噪音激光。

最好在本发明的第一半导体激光装置中，上述蚀刻停止层由InGaP构成。

这样一来，能够确实地获得上述效果。

最好在本发明的第一半导体激光装置中，上述蚀刻停止层由多重量子阱结构构成。

这样一来，除了能够获得上述效果之外，还能够获得以下的效果。即，能够防止经由蚀刻停止层的电流的散逸即无效电流的增大。

并且，本发明所涉及的第二半导体激光装置为将以不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上的半导体激光装置。上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层。上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部。上述上侧覆盖层中的上述脊部以外的其它部分的厚度，在每个上述多个发光元件上不同。

根据本发明的第二半导体激光装置，由于上侧覆盖层中的脊部以外的其它部分的厚度在每个发光元件上不同，因此能够设定以不同波长发光的各发光元件中的对应于每个该波长的不同的ΔN(电流注入条部内外的有效折射率差)，从而，能够精密地设定光分布的形状。即，由于能够对于各发光元件的不同波长，防止随着光分布的垂直分散角度的增大而引起的动作电流值的增大及高温动作时的光输出的热饱和，同时，恰当地设定形成在活性层的可饱和吸收体的体积，因此能够再现性良好地获得产生自振动的多波长低噪音激光。

最好在本发明的第二半导体激光装置中，上述多个发光元件包含以相对较短的第一波长发光的第一发光元件、和以相对较长的第二波长发光的第二发光元件。上述第二发光元件中的上述上侧覆盖层的上述其它部分的厚度大于上述第一发光元件中的上述上侧覆盖层的上述其它部分的厚度。

这样一来，由于能够用更高的高温让第二发光元件自振动，同时，能够使第一发光元件在无热逃走(thermal runaway)的情况下，在高温下振动，因此能够再现性良好地获得产生自振动的多波长低噪音激光。并且，此时，上述第一发光元件也可以具有含InGaP的AlGaInP系列活性层，上述第二发光元件也可以具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。这样一来，由于根据以不同波长发光的多个发光元件的该波长，用恰当的层结构实现各发光元件，因此能够再现性良好地获得多波长(具体地说，红外及红色这两种波长)的自振动型低噪音激光。

并且，本发明所涉及的第三半导体激光装置为将以不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上的半导体激光装置。上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层。上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部。上述脊部的高度在每个上述多个发光元件上不同。

根据本发明的第三半导体激光装置，由于能够在上述本发明的第一或第二半导体激光装置的结构中，使以不同波长发光的多个发光元件的各自中的上侧覆盖层的脊部上端到活性层的上表面为止的距离彼此相等，因此能够使多个发光元件各自的发光点的高度彼此相同。

最好在本发明的第三半导体激光装置中，上述多个发光元件包含以相对较短的第一波长发光的第一发光元件、和以相对较长的第二波长发光的第二发光元件。上述第一发光元件中的上述脊部的高度大于上述第二发光元件中的上述脊部的高度。这样一来，能够确实地获得上述效果。并且，此时，上述第一发光元件也可以具有含InGaP的AlGaInP系列活性层。上述第二发光元件也可以具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。这样一来，由于根据以不同波长发光的多个发光元件的该波长，用恰当的层结构实现各发光元件，因此能够再现性良好地获得多波长(具体地说，红外及红色这两种波长)的自振动型低噪音激光。

并且，本发明所涉及的第四半导体激光装置为将以不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上的半导体激光装置。上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层。上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部。上述脊部的宽度在每个上述多个发光元件上不同。

根据本发明的第四半导体装置，由于脊部的宽度在各发光元件上不同，因此能够根据以不同波长发光的各发光元件的该波长来设定适当的脊部宽度。这样一来，由于能够防止伴随着光分布的垂直分散角度的增大而引起的动作电流值的增大及高温动作时的光输出的热饱和，同时，恰当地设定形成在活性层的可饱和吸收体的体积，因此能够再现性良好地获得产生自振动的多波长低噪音激光。

最好在本发明的第四半导体激光装置中，上述多个发光元件包含相对于温度变化的阈值变动相对较大的第一发光元件、和相对于温度变化的阈值变动相对较小的第二发光元件。上述第一发光元件中的上述脊部宽度大于上述第二发光元件中的上述脊部宽度。这样一来，能够确实地获得上述效果。并且，此时，上述第一发光元件也可以具有含InGaP的AlGaInP系列活性层。上述第二发光元件也可以具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。这样一来，由于根据以不同波长发光的多个发光元件的该波长，用恰当的层结构实现各发光元件，因此能够再现性良好地获得多波长(具体地说，红外及红色这两种波长)的自振动型低噪音激光。

最好在本发明的第一～第四半导体激光装置中，在上述脊部的侧壁形成有半导体层。

这样一来，由于当在各发光元件中，在脊部侧壁形成同一半导体层时，能够通过同一结晶生长过程在脊部侧壁上形成光约束层(电流约束层)，因此能够减少结晶生长次数，从而，能够谋求元件制作过程的简单化。并且，此时，最好上述半导体层为由AlInP或GaAs构成的电流约束层。当上述半导体层是由AlInP构成的电流约束层时，由于能够在覆盖层由AlGaInP系列材料构成的红外激光装置及红色半导体激光装置中实现有效折射率导波机构，因此能够降低半导体激光的动作电流值及振动阈值电流值的各个值。并且，当上述半导体层是由GaAs构成的电流约束层时，能够实现多波长半导体激光装置中的折射率导波机构，从而，能够获得稳定的基本横向模式振动。

最好在本发明的第一～第四半导体激光装置中，在上述脊部的侧壁形成有电介质层。

这样一来，由于能够在多波长半导体激光装置中实现实际折射率的导波机构，因此能够降低半导体激光的动作电流值及振动阈值电流值的各个值。并且，此时，上述电介质层也可以是氮化硅层、二氧化硅层、二氧化钛层或三氧化二铝层的任意一层或者是它们中的两层或两层以上的叠层体。

最好在本发明的第一～第四半导体激光装置中，在上述脊部的侧壁形成有多结晶层或非结晶层。

这样一来，由于能够在不用利用结晶生长装置在脊部侧壁上沉积电流约束层的方法的情况下，通过多结晶层或非结晶层的沉积在脊部侧壁上形成光约束层(电流约束层)，因此能够谋求元件制作过程的简单化。并且，此时，最好上述多结晶层为多结晶硅层，最好上述非结晶层为非结晶硅层、非结晶锗层或非结晶锗硅层的任意一层或者它们中的两层或两层以上的叠层体。这样一来，能够在多波长半导体激光装置中实现折射率导波机构，从而，能够获得稳定的基本横向模式振动。

在本发明的第一～第四半导体激光装置中，当上述覆盖层为AlGaInP系列覆盖层时，能够实现红外及红色这两种波长的半导体激光装置。

本发明所涉及的半导体激光装置的制造方法为将以不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上的半导体激光装置的制造方法。包括：在上述多个发光元件各自的形成区域中，在上述衬底上依次形成下侧覆盖层、活性层、第一上侧覆盖层、蚀刻停止层及第二上侧覆盖层的工序；以及将上述第二上侧覆盖层图案化为台状，形成脊部的工序。上述蚀刻停止层的厚度在每个上述多个发光元件上不同。

即，本发明的半导体激光装置的制造方法为用以制造上述本发明的第一半导体激光装置的方法，能够获得上述效果。

(发明的效果)

如上所述，根据本发明，能够在将以不同波长发光的多个发光元件集成在同一衬底上的半导体激光装置中，例如，红色及红外这两种波长的半导体激光装置中，在不导致COD(溶化破坏)等级(level)下降、和在光学系统中的光利用效率下降等的情况下，精密地控制ΔN(电流注入条部内外的实际折射率差)也就是光分布的形状。所以，即使在例如85℃左右的高温下，也能够实现不会产生热饱和，且具有自振动引起的低噪音特性的多波长半导体激光装置。

附图的简单说明

图1为本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的剖面结构的模式图。

图2(a)及图2(b)为示出了在本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置中让红外激光的第一上侧覆盖层的厚度dp1及红色激光的第一上侧覆盖层的厚度dp2分别变化时的ΔN值的计算结果图。

图3(a)及图3(b)为示出了在本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置中让ΔN和条部宽度分别变化时的红外激光及红色激光各自的特性的评价结果图。

图4(a)及图4(b)为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置中的红外激光及红色激光各自的电流一光输出特性的评价结果图。

图5(a)及图5(b)为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置中的红外激光及红色激光各自的振动光谱特性的温度依存性评价结果图。

图6(a)～图6(c)为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的制造方法的各工序的剖面图。

图7(a)～图7(c)为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的制造方法的各工序的剖面图。

图8为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的制造方法的一工序的剖面图。

图9为示出了以往的集成型半导体发光装置的结构图。

图10(a)及图10(b)为示出了在本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置中让红外激光的第一上侧覆盖层的厚度dp1及红色激光的第一上侧覆盖层的厚度dp2分别变化时的散光差(astigmatic difference)的计算结果图。

图11(a)及图11(b)为示出了在本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置中让红外激光的条部宽度W1及红色激光的条部宽度W2分别变化时的散光差的计算结果图。

图12为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的剖面结构的变化图。

(符号的说明)

10-GaAs衬底；11、21-缓冲层；12、22-下侧覆盖层；13、23一活性层；14、24-第-上侧覆盖层；15、25-蚀刻停止层；16、26-第二上侧覆盖层；17、27-保护层；18、28-接触层；29-电流约束层；30-抗蚀图案；31-氧化硅膜。

具体实施方式

参照附图对本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置及其制造方法加以说明。

图1为本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的剖面结构的模式图。另外，在图1所示的结构中，在以例如从(100)面朝〔011〕方向偏10°的面为主面的n型GaAs衬底10上集成有红色激光和红外激光。

首先，对红外激光的结构加以说明。在红外激光中，在n型GaAs衬底10上依次叠层有n型GaAs缓冲层11(厚度为0.5μm)、n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P下侧覆盖层12(厚度为2.0μm)、具有量子阱结构且含GaAs的AlGaAs系列活性层13(厚度为200)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第一上侧覆盖层14(厚度为dp1)、p型GaInP蚀刻停止层15(厚度为ES1)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第二上侧覆盖层16(厚度为dp2)、p型Ga_0.51In_0.49P保护层17(厚度为500)、p型GaAs接触层(厚度为0.4μm)18。第二上侧覆盖层16作为台状脊部形成，该脊部、保护层17及接触层18具有沿一方向延伸的条状。并且，在该脊部的侧壁形成有n型GaAs电流约束层(厚度为0.7μm)29。另外，蚀刻停止层15的厚度ES1比上侧覆盖层14及16的厚度dp1及dp2薄数％～10％左右。

在此红外激光的结构中，从p型GaAs接触层18注入的电流通过电流约束层29仅被约束在脊部(第二上侧覆盖层16)中，这样一来，对位于脊部底部下方的活性层13集中注入的结果是通过数十mA左右的较少的注入电流实现了激光振动所需的载流子的反转分布状态。此时，在垂直于活性层13的方向上，通过覆盖层12、14及16对由注入到活性层13的载流子的再结合而发光的光，进行垂直方向的光约束，同时，在平行于活性层13的方向上，为了让电流约束层29吸收激光，仅将激光导波到活性层13中的形成脊部的范围内，进行水平方向的光约束。并且，由于电流约束层29吸收激光振动光，因此对高次横向模式振动的光分布产生数十cm^-1或数十cm^-1以上的较大的导波路损失，抑制了高次横向模式振动。结果是由于即使对于具有ΔN(电流注入条部内外的有效折射率差)为1×10^-3或1×10^-3以下的非常小的折射率变化的结构，也能够抑制高次横向模式振动，因此能够获得稳定的基本横向模式振动。从而，能够获得对称性良好的远视野图像(FFP)。

并且，在上述红外激光中，由于能够通过使用蚀刻停止层15，来高精度地控制第一上侧覆盖层14的厚度dp1(也就是，电流约束层29和活性层13之间的距离)，因此能够用小于1×10^-3的级(order)来控制ΔN。这样一来，由于能够精密地控制光分布的形状的结果是能够在例如85℃或85℃以上的高温下将自振动所需的可饱和吸收体准确地形成在活性层13中，因此能够在高温动作时获得光输出不会热饱和的、低耗电的、低噪音红外激光。

另外，为了通过降低活性层13中的动作载流子密度，降低高温动作时的漏电流，且降低电流-电压特性中的微分电阻(Rs)来减少耗电，必须尽可能地增大上述红外激光的脊部(第二上侧覆盖层16)的底部的宽度(W1)。不过，由于当使W1太大时，分散到电流约束层29下的活性层13的光分布的比例变小，因此可饱和吸收体的体积变小，从而不能获得自振动。所以，为了获得可高温动作的自振动型激光，必须要精密地设定dp1及W1，如后面所述。

其次，对红色激光的结构加以说明。在红色激光中，在n型GaAs衬底10上依次叠层n型GaAs缓冲层21(厚度为0.5μm)、n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P下侧覆盖层22(厚度为2.0μm)、具有应变量子阱结构(strained quantum well structure)且含InGaP的AlGaInP系列活性层23(厚度为500)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第一上侧覆盖层24(厚度为dp2)、p型GaInP蚀刻停止层25(厚度为ES2)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第二上侧覆盖层26(厚度为dp1)、p型Ga_0.51In_0.49P保护层27(厚度为500)、p型GaAs接触层28(厚度为0.4μm)。第二上侧覆盖层26形成为台状脊部，该脊部、保护层27及接触层28具有沿一方向延伸的条状。并且，在该脊部的侧壁形成有n型GaAs电流约束层(厚度为0.7μm)29。另外，蚀刻停止层25的厚度ES2比上侧覆盖层24及26的厚度dp2及dp1薄数％～10％左右。

在此红色激光的结构中，从p型GaAs接触层28注入的电流通过电流约束层29仅被约束在脊部(第二上侧覆盖层26)中，因此，对位于脊部底部下方的活性层23集中注入的结果是通过数十mA左右的较少的注入电流实现了激光振动所需的载流子的反转分布状态。此时，在垂直于活性层23的方向上，通过覆盖层22、24及26对由注入到活性层23的载流子的再结合而发光的光，进行垂直方向的光约束，同时，在平行于活性层23的方向上，为了让电流约束层29吸收激光，仅将激光导波到活性层23中的相当于脊部的范围内，进行水平方向的光约束。并且，由于电流约束层29吸收激光振动光，因此对高次横向模式振动的光分布产生数十cm^-1或数十cm^-1以上的较大的导波路损失，抑制了高次横向模式振动。结果是由于即使对于具有ΔN(电流注入条部内外的有效折射率差)为1×10^-3或1×10^-3以下的非常小的折射率变化的结构，也能够抑制高次横向模式振动，因此能够获得稳定的基本横向模式振动。从而，能够获得对称性良好的远视野图像(FFP)。

并且，在上述红色激光中，与上述红外激光时一样，由于能够通过使用蚀刻停止层25，来高精度地控制第一上侧覆盖层24的厚度dp2(也就是，电流约束层29和活性层23之间的距离)，因此能够用小于1×10^-3的级(order)来控制ΔN。这样一来，由于能够精密地控制光分布的形状的结果是能够在例如85℃或85℃以上的高温将自振动所需的可饱和吸收体准确地形成在活性层23上，因此能够在高温动作时获得光输出不会热饱和的、低耗电的、低噪音红色激光。

另外，为了通过降低活性层23中的动作载流子密度，降低高温动作时的漏电流，且降低电流-电压特性中的微分电阻(Rs)来减少耗电，必须尽可能地增大上述红色激光的脊部(第二上侧覆盖层26)的底部的宽度(W2)。不过，由于当使W2太大时，分散到电流约束层29下的活性层23的光分布的比例变小，因此可饱和吸收体的体积变小，从而不能获得自振动。所以，为了获得可高温动作的自振动型激光，与上述红外激光时一样，还必须精密地设定dp2及W2，如后面所述。

并且，在本实施例的两波长激光装置中，将各激光元件的谐振器的长度设定为了例如350μm。

其次，对本实施例的激光元件结构中的dp1、dp2、W1及W2各自的最佳范围加以说明。

首先，在图1所示的本实施例的激光元件结构中，对用以获得所希望的ΔN的红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度(dp1)及红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度(dp2)加以说明。

图2(a)及图2(b)示出了让dp1及dp2分别变化时的ΔN值的计算结果。如图2(a)及图2(b)所示，当使dp1及dp2较厚时，ΔN的大小变小。这里，应注意的是为了获得相同的ΔN的第一上侧覆盖层的厚度，是红外激光变厚。这是因为在导波路中红外激光的波长较长，所以传播导波路的光分布的分散也是红外激光广于红色激光，因此当使第一上侧覆盖层的厚度相同时，红外激光中的光分布较易向膜厚生长方向即垂直方向分散，结果是较易受到电流约束层的影响之故。如图2(a)及图2(b)所示，得知由于为了获得1×10^-4的值作为ΔN的值，在红色激光中需要0.58μm左右作为dp2，在红外激光中需要0.93μm左右作为dp1，因此在红外激光中需要1.6倍左右的厚度作为第一上侧覆盖层的厚度。

为了实现半导体激光良好的放热性，一般通过倒结合方法(junction-down)来安装半导体激光，使热沉(heat sink)接近于pn结合侧(衬底的相反一侧)。并且，在两波长半导体激光中，考虑到与光拾取光学系列的结合，最好使各激光元件的发光点的高度相同。因此，最好在红色激光及红外激光各自中，使从活性层上表面到脊部上端部为止的距离相同。因而，为了在dp1和dp2不同时，获得所希望的高输出及低噪音特性，必须使红色激光及红外激光各自的第二上侧覆盖层的厚度(也就是，脊部的高度)彼此不同。具体地说，如上所述，当将红外激光的第一上侧覆盖层的厚度设定得大于红色激光的第一上侧覆盖层的厚度时，最好将红色激光的第二上侧覆盖层的厚度(脊部的高度)设定得大于红外激光的第二上侧覆盖层的厚度(脊部的高度)。

不过，当没有蚀刻停止层夹在第一上侧覆盖层和第二上侧覆盖层之间时，第二上侧覆盖层的厚度即脊部的高度是由形成脊部时的蚀刻时间决定的。因此，当不用蚀刻停止层时，特别是当为了简化元件的制作工序而同时形成红色激光及红外激光各自的脊部时，要使从活性层上表面到脊部上端部为止的距离，在红色激光及红外激光的各自上相同是极其困难的。而如本实施例那样，若对红色激光及红外激光共同使用蚀刻停止层的话，则能够通过该蚀刻停止层和第二上侧覆盖层之间的选择蚀刻性，将从活性层上表面到脊部上端部为止的距离设定为所希望的值。另外，在本实施例中，为了确保与第二上侧覆盖层之间的选择蚀刻性，在红色激光及红外激光各自中使用InGaP作为蚀刻停止层的材料。

其次，对用于获得所希望的可高温动作的低噪音激光的元件结构加以说明。能够举出条部宽度(图1的W1及W2)和ΔN来作为对自振动所需的可饱和吸收体的体积带来影响的参数。这是因为水平方向的光分布的宽度和向活性层注入的电流密度因条部宽度而大幅度变化，电流约束层下的活性层的光分布的分散大小也因ΔN而大幅度变化之故。

图3(a)及图3(b)示出了让ΔN和条部宽度分别变化时的红外激光及红色激光各自的特性评价结果。这里，图3(a)示出了红外激光的特性评价结果，图3(b)示出了红色激光的特性评价结果。

如图3(a)及图3(b)所示，得知为了获得直到例如85℃的高温状态为止再生光磁盘所需的5mW或5mW以上的光输出，条部宽度越宽越好。这是因为条部宽度越宽，则向活性层注入的载流子密度降低，漏电流下降，同时，Rs(微分电阻)也变小，元件的发热也下降之故。并且，得知为了获得自振动(脉动(pulsation))，尽量使条部宽度较窄，且使ΔN较小为好。这是因为由于当使条部宽度较窄时，向条部外渗入的光分布的比例变大，能够在电流约束层下的活性层中将可饱和吸收体形成得较大，并且，当使ΔN较小时，向条部外渗入的光分布的比例变大，能够在电流约束层下的活性层中将可饱和吸收体形成得较大之故。不过，当使ΔN太小时，会破坏光分布的稳定性，结果是较易产生高次横向模式振动和电流-光输出特性中的非线形性(弯曲)。从这些现象得知，为了在85℃的高温下也可实现高温动作、低噪音特性及稳定的基本横向模式振动，必须采用具有图3(a)及图3(b)所示的斜线区域内的ΔN值及条部宽度值的元件结构。

在本实施例中，采用如下结构：在红色激光中使条部宽度(图1的W2)为4μm，使ΔN为2×10^-4(也就是，使dp2为0.55μm)，在红外激光中使条部宽度(图1的W1)为4.2μm，使ΔN为1.08×10^-4(也就是，使dp1为0.85μm)。

并且，为了再现性良好地实现具有上述ΔN的结构，在本实施例中，对于红外激光及红色激光的每一个，在第一上侧覆盖层和第二上侧覆盖层(脊部)之间使用由InGaP构成的蚀刻停止层。由于由InGaP构成的蚀刻停止层与由AlGaInP系列覆盖层相比，折射率较高，因此当蚀刻停止层的厚度太大时，垂直方向的光分布较易集中在活性层中，带来FFP中的光分布的垂直分散角度的增大及COD级(level)的降低。由于当垂直分散角度增大时，被取入光拾取的镜头中的光量减少，因此牵涉到光利用效率的降低。所以，蚀刻停止层的厚度是越薄越好。

并且，与上述一样，由于为了获得相同的ΔN，必须使红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度(dp1)大于红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度(dp2)，因此从脊部上端到蚀刻停止层为止的距离(也就是，成为脊部的第二上侧覆盖层的厚度)是红外激光的变小。所以，当通过同一蚀刻过程形成红色激光及红外激光各自的脊部时，红外激光较早到达蚀刻停止层。这里，直到红色激光的脊部形成结束为止，都不能有由蚀刻将红外激光的蚀刻停止层削去的现象。不过，即使在本实施例中，在成为蚀刻停止层的InGaP和成为脊部即第二上侧覆盖层的AlGaInP之间使用了具有蚀刻选择性的蚀刻液，也很难使蚀刻停止层完全不被蚀刻，数十左右会被削去。

特别是由于在红色激光中，活性层的传导带和覆盖层的传导带之间的能量差较小，电子较易从活性层充溢到p型覆盖层(上侧覆盖层)，因此为了提高温度特性，必须要尽量地降低动作电流值。所以，为了防止COD级的降低、或垂直分散角度的增大即光利用效率的降低而引起的动作电流值的增大，必须可尽量使红色激光的蚀刻停止层较薄。

而且，如上所述，考虑到将蚀刻停止层暴露在蚀刻中的时间长度差，必须要使红外激光的蚀刻停止层的厚度大于红色激光的蚀刻停止层的厚度。

于是，在本实施例中，使红色激光的蚀刻停止层25的厚度ES2为90，使红外激光的蚀刻停止层15的厚度ES1为110。另外，ES1及ES2的值并不限于上述值，可以分别使它们在50～200的范围内，且将ES1设定得比ES2大20或20以上。

但为了防止在本实施例的激光元件结构中增大光学系列的设计极限(margin)，使制造成品率下降的现象，最好缩小红外激光的散光差(astigmatic difference)与红色激光的散光差的差。

图10(a)及图10(b)示出了分别让dp1(红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度)及dp2(红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度)变化时的散光差的计算结果。如图10(a)及图10(b)所示，当增大dp1及dp2时，散光差减少。并且，当使dp1及dp2为相同厚度时，红外激光的散光差大于红色激光的散光差。这里，在考虑到与光拾取的结合时，最好两波长激光中的各激光元件的散光差相同或为彼此接近的值。根据图10(a)及图10(b)所示的结果，能够通过将红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度dp2设定为小于红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度dp1，来缩小两激光的散光差。其结果是由于能够提高与镜头的结合效率，因此能够降低动作电流。

图11(a)及图11(b)示出了分别使红外激光的脊部宽度(图1的条部宽度W1)及红色激光的脊部宽度(图1的条部宽度W2)变化时的散光差的计算结果。如图11(a)及图11(b)所示，散光差随着条部宽度W1及W2变大而增加。并且，当使条部宽度W1及W2的宽度相同时，红外激光的散光差大于红色激光的散光差。如上所述，在考虑到与光拾取的结合时，最好两波长激光中的各激光元件的散光差相同或为彼此接近的值。根据图11(a)及图11(b)所示的结果，能够通过将红色激光的脊部值(条部宽度W2)设定得大于红外激光的脊部宽度(条部宽度W1)，来缩小两激光的散光差的差。其结果是由于能够提高与镜头的结合效率，因此能够降低动作电流。

另外，在相对于温度变化的阈值变动(后述的图4(a)及图4(b)所示的电流-光输出特性的温度依存性)方面，是红色激光大于红外激光。即，最好红色激光的条部宽度W2大于红外激光的条部宽度W1。换句话说，使相对于温度变化的阈值变动相对较大的红色激光的条部宽度W2相对较大。这样一来，由于可饱和吸收体的体积变小，光的吸收损失变小，因此与条部宽度较小的激光相比，斜度效率(slope efficiency)变大，结果是阈值及动作电流变小。如上所述，为了降低相对于温度变化的阈值变动较大(也就是，对于温度变化的容许度小于红外激光)的红色激光的动作电流，而增大红色激光的条部宽度W2。

并且，在本实施例中，以将谐振器方向(脊部的延伸方向)及脊部高度方向的各方向的脊部宽度设为相同的情况作为了例子。但是，也可以代替它，例如，如图12所示，使脊部宽度越靠近脊部上端越细。换句话说，也可以使脊部的剖面形状为锥形。并且，也可以让脊部宽度在谐振器方向变化。当使脊部宽度象这样在谐振器方向或脊部高度方向变化时，只要将各谐振器方向或脊部高度方向上的脊部宽度的平均值用作上述条部宽度W1及W2即可。

其次，图4(a)及图4(b)示出了如上所述的具有本实施例的元件结构的两波长半导体激光的CW(Continuous Wave：电流波形)、85℃的条件下的红外激光及红色激光各自的电流-光输出特性。这里，图4(a)示出了红外激光的电流-光输出特性，图4(b)示出了红色激光的电流-光输出特性。并且，在图4(a)及图4(b)中，为了便于比较，同时示出了CW、25℃的条件下的红外激光及红色激光各自的电流-光输出特性。如图4(a)及图4(b)所示，得知使用本实施例的两波长半导体激光，能够对红色激光及红外激光这两种激光，在85℃的高温条件下，获得不产生弯曲的线形性较优的电流-光输出特性。

其次，图5(a)及图5(b)示出了具有本实施例的元件结构的两波长半导体激光的CW、85℃的条件下的红外激光及红色激光各自的振动光谱特性。这里，图5(a)示出了红外激光的振动光谱特性，图5(b)示出了红色激光的振动光谱特性。并且，在图5(a)及图5(b)中，还示出了在25℃的条件下的振动光谱特性，以便与85℃的高温条件下的振动光谱特性进行比较。如图5(a)及图5(b)所示，得知使用本实施例的两波长半导体激光，能够对红色激光及红外激光这两种激光，获得在85℃的高温下可充分动作的低噪音激光。

图6(a)～图6(c)、图7(a)～图7(c)及图8为示出了本发明的一实施例所涉及的半导体激光装置的制造方法的各工序的剖面图。

首先，如图6(a)所示，例如，在使用了MOCVD(Metal OrganicChemical Vapor Deposition)法或MBE(Molecular Beam Epitaxial)法的第一结晶生长工序中，利用MOCVD法或MBE法，例如，在以(100)面朝[011]方向倾斜10°的面为主面的n型GaAs衬底10上依次形成n型GaAs缓冲层11(厚度为0.5μm)、n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P下侧覆盖层12(厚度为2.0μm)、具有量子阱结构且含GaAs的AlGaAs系列活性层13(厚度为200)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第一上侧覆盖层14(厚度为dp1)、p型GaInP蚀刻停止层15(厚度为ES1)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第二上侧覆盖层16(厚度为dp2)、p型Ga_0.51In_0.49P保护层17(厚度为500)、p型GaAs接触层(厚度为0.4μm)18。

另外，在本实施例中，在活性层13使用了多重量子阱结构，也可以代替它，使用单层量子阱结构或体(bulk)结构。并且，对活性层13的导电型并不特别加以限定，既可以是p型，也可以是n型，或者也可以是未掺杂的(undoped)。

其次，在从MOCVD反应炉或MBE反应炉中取出衬底10后，如图6(b)所示，利用光刻在红外激光形成区域形成抗蚀图案19，之后，以抗蚀图案19为掩模，利用硫酸系列或盐酸系列的蚀刻液，将没有以抗蚀图案19为掩模的区域的接触层18、保护层17、第二上侧覆盖层16、蚀刻停止层15、第一上侧覆盖层14、活性层13、下侧覆盖层12及缓冲层11除去。

其次，在除去抗蚀图案19后，如图6(c)所示，沿着整个n型GaAs衬底10上，利用MOCVD法或MBE法，依次形成n型GaAs缓冲层21(厚度为0.5μm)、n型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P下侧覆盖层22(厚度为2.0μm)、具有应变量子阱结构且含InGaP的AlGaInP系列活性层23(厚度为500)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第一上侧覆盖层24(厚度为dp2)、p型GaInP蚀刻停止层25(厚度为ES2)、p型(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P第二上侧覆盖层26(厚度为dp1)、p型Ga_0.51In_0.49P保护层27(厚度为500)、p型GaAs接触层(厚度为0.4μm)28。

其次，在从MOCVD反应炉或MBE反应炉中取出衬底10后，如图7(a)所示，利用光刻在红色激光形成区域形成抗蚀图案30，之后，以抗蚀图案30为掩模，利用硫酸系列或盐酸系列的蚀刻液，将没有以抗蚀图案30为掩模的区域的接触层28、保护层27、第二上侧覆盖层26、蚀刻停止层25、第一上侧覆盖层24、活性层23、下侧覆盖层22及缓冲层21除去。

其次，在除去抗蚀图案30后，如图7(b)所示，在大气压下利用热CVD法(例如，370℃)，在接触层18及28各自上沉积例如厚度为0.3μm的氧化硅膜31，然后，利用光刻和干蚀刻技术将氧化硅膜31图案化，形成条状掩模。接着，以该条状氧化硅膜31为掩模，依次对p型GaAs接触层18及28、p型GaInP保护层17及27、和p型AlGaInP第二上侧覆盖层16及26进行选择性蚀刻。藉此方法，来在具有异质结构的衬底10上的红外激光形成区域及红色激光形成区域的各自上形成台状脊部。

其次，在再次将衬底10设置在MOCVD反应炉或MBE反应炉中后，如图7(c)所示，以氧化硅膜31为掩模，在蚀刻停止层15及25各自上，由第二上侧覆盖层16、保护层17和接触层18构成的脊部侧壁上，以及由第二上侧覆盖层26、保护层27和接触层28构成的脊部侧壁上让n型GaAs电流约束层29(厚度为0.7μm)选择性生长。

其次，在从MOCVD反应炉或MBE反应炉中取出衬底10后，如图8所示，例如，利用氟酸系列的蚀刻液将氧化硅膜31除去。藉此方法，能够获得本发明的一实施例所涉及的两波长半导体激光装置。

如上所述，根据本实施例，由于用以形成上侧覆盖层的脊部的蚀刻停止层的厚度在各发光元件上不同，因此能够在各发光元件中用数十的高精度来控制dp(形成在脊部侧壁的电流约束层的下表面和活性层的上表面之间的距离)。因而，能够用1×10^-4级来控制ΔN(电流注入条部内外的有效折射率差)，从而，能够精密地设定光分布的形状。即，由于能够在防止伴随着光分布的垂直分散角度的增大而造成的动作电流值的增大及高温动作时的光输出的热饱和的同时，适当地设定形成在活性层中的可饱和吸收体的体积，因此能够再现性良好地获得产生自振动的多波长低噪音激光。

另外，在本实施例中，以红色及红外带两波长半导体激光装置作为了对象，发光波长的种类(数目)及组合并不特别限定于此。具体地说，将红色激光用作了以相对较短的波长发光的发光元件或阈值变动对于温度变化相对较大的发光元件，但也可以代替它，使用其它激光。并且，将红外激光用作了以相对较长的波长发光的发光元件或阈值变动对于温度变化相对较小的发光元件，但也可以代替它，使用其它激光。

并且，在本实施例中，不用说对活性层及覆盖层等各半导体层的构成材料及衬底的构成材料也不作特别地限定。具体地说，虽然将(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P用作了红外激光的n型下侧覆盖层12、和p型第一及第二上侧覆盖层14及16，但对红外激光的各覆盖层12、14、16的材料并不作特别限定。不过，最好使用与红色激光的n型下侧覆盖层22、和p型第一及第二上侧覆盖层24及26相同的材料作为红外激光的各覆盖层12、14、16的材料。当将(Al_0.7Ga_0.3)_0.51In_0.49P用作这些覆盖层材料时，与使用了例如含AlAs的AlGaAs时相比，能够降低高温时(例如，85℃)的动作电流。并且，当对红色激光及红外激光各自的脊部(第二上侧覆盖层16及26)材料使用相同材料时，由于能够利用蚀刻同时形成两脊部，因此能够提高生产性。

并且，在本实施例中，最好各激光元件的蚀刻停止层由多重量子阱结构构成。这样一来，能够防止经由蚀刻停止层的电流的散逸即无效电流增大的现象。

并且，在本实施例中，最好在各激光元件的脊部侧壁形成同一半导体层。这样一来，由于能够通过同一结晶生长过程，在脊部侧壁上形成光约束层(电流约束层)，因此能够降低结晶生长次数，从而能够谋求元件制作过程的简单化。并且，此时，最好上述半导体层是由AlInP或GaAs构成的电流约束层。具体地说，当上述半导体层是由AlInP构成的电流约束层时，由于能够在覆盖层由AlGaInP系列材料构成的红外激光装置及红色激光装置中实现有效折射率导波机构，因此能够降低半导体激光的动作电流值及振动阈值电流值的各个值。并且，当上述半导体层是由GaAs构成的电流约束层时，能够在多波长半导体激光装置中实现折射率导波机构，从而能够获得稳定的基本横向模式振动。

并且，在本实施例中，也可以在各激光元件的脊部侧壁形成电介质层，来代替半导体层。这样一来，由于能够在多波长半导体激光装置中实现有效折射率导波机构，因此能够降低半导体激光的动作电流值及振动阈值电流值的各个值。并且，此时，上述电介质层可以是SiN层、SiO₂层、TiO₂层或Al₂O₃层的任意一层或它们中的两层或两层以上的叠层体。并且，上述电介质层也可以是由SiN、SiO₂、TiO₂或Al₂O₃中的两种或两种以上的材料构成的混合晶体。具体地说，当上述电介质层是由SiO₂构成的电流约束层时，由于注入活性层的电流被集中注入到位于脊部下方的活性层部分中，因此可通过更少的注入电流实现激光振动所需的载流子的反转分布状态。并且，由于由电介质层构成的电流约束层是透明的，能够减少激光内部的损失，因此能够将红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度dp1及红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度dp2设定得更大。即，能够通过将由电介质层构成的电流约束层形成在各激光元件的脊部侧壁，来将红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度dp2和红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度dp1的差设定得更大。

并且，在本实施例中，也可以在各激光元件的脊部侧壁形成多结晶层或非结晶层，来代替半导体层。这样一来，由于注入活性层的电流被集中注入到位于脊部下方的活性层部分中，因此可用更少的注入电流来实现激光振动所需的载流子的反转分布状态。并且，由于通过将由多结晶层或非结晶层构成的电流约束层形成在各激光元件的脊部侧壁，来吸收红色激光的激光及红外激光的激光各自的脊部外部的光(也就是，条部外的光)，因此即使在将红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度dp1及红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度dp2设定得更大时，也能够使横向模式振动稳定，从而提高多模式性。即，能够通过使用了由多结晶层构成的电流约束层的结构，来将红色激光的第一上侧覆盖层24的厚度dp2及红外激光的第一上侧覆盖层14的厚度dp1的差设定得更大。而且，由于能够不使用利用结晶生长装置在脊部侧壁上沉积电流约束层的方法，而通过多结晶层或非结晶层的沉积来在脊部侧壁上形成光约束层(电流约束层)，因此能够谋求元件制作过程的简单化。并且，上述多结晶层也可以是多晶硅层，上述非结晶层也可以是非结晶硅层、非结晶锗层或非结晶锗硅层的任意一层或它们中的两层或两层以上的叠层体。并且，也可以代替上述多结晶层或上述非结晶层，使用由非结晶硅、非结晶锗、非结晶锗硅或多晶硅中的两种或两种以上的材料构成的混合晶体。这样一来，能够在多波长半导体激光装置中实现折射率导波机构，从而能够获得稳定的基本横向模式振动。

(产业上的利用可能性)

本发明适用于在光磁盘装置的拾取用光源或其它电子装置或信息处理装置等中作为必需的光源使用的半导体激光装置，非常有用。

Claims (23)

1、一种半导体激光装置，将用不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上，

上述多个发光元件，分别在上述衬底上包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层，其特征在于：

上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部；

在上述脊部和上述上侧覆盖层的其它部分之间，夹有用以形成上述脊部的蚀刻停止层；

上述蚀刻停止层的厚度，在上述多个发光元件的每一发光元件中不同。

2、根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述多个发光元件，包含用相对较短的第一波长发光的第一发光元件、和用相对较长的第二波长发光的第二发光元件；

上述第二发光元件中的上述蚀刻停止层的厚度，大于上述第一发光元件中的上述蚀刻停止层的厚度。

3、根据权利要求2所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述第一发光元件，具有含InGaP的AlGaInP系列活性层；

上述第二发光元件，具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。

4、根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述蚀刻停止层由InGaP构成。

5、根据权利要求1所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述蚀刻停止层由多重量子阱结构构成。

6、一种半导体激光装置，将用不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上，

上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层，其特征在于：

上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部；

上述上侧覆盖层中的上述脊部以外的其它部分的厚度，在上述多个发光元件的每一个发光元件中不同。

7、根据权利要求6所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述多个发光元件，包含用相对较短的第一波长发光的第一发光元件、和用相对较长的第二波长发光的第二发光元件；

上述第二发光元件中的上述上侧覆盖层的上述其它部分的厚度，大于上述第一发光元件中的上述上侧覆盖层的上述其它部分的厚度。

8、根据权利要求7所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述第一发光元件，具有含InGaP的AlGaInP系列活性层；

上述第二发光元件，具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。

9、一种半导体激光装置，将用不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上，

上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层，其特征在于：

上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部；

上述脊部的高度，在上述多个发光元件的每一个发光元件中不同。

10、根据权利要求9所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述多个发光元件，包含用相对较短的第一波长发光的第一发光元件、和用相对较长的第二波长发光的第二发光元件；

上述第一发光元件中的上述脊部的高度，大于上述第二发光元件中的上述脊部的高度。

11、根据权利要求10所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述第一发光元件，具有含InGaP的AlGaInP系列活性层；

上述第二发光元件，具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。

12、一种半导体激光装置，将用不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上，

上述多个发光元件，在上述衬底上分别包括活性层、和从上自下将该活性层夹着的覆盖层，其特征在于：

上述覆盖层中的设置在上述活性层上的上侧覆盖层具有台状脊部；

上述脊部的宽度，在上述多个发光元件的每一个发光元件中不同。

13、根据权利要求12所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述多个发光元件，包含阈值变动对于温度变化相对较大的第一发光元件、和阈值变动对于温度变化相对较小的第二发光元件；

上述第一发光元件中的上述脊部的宽度，大于上述第二发光元件中的上述脊部的宽度。

14、根据权利要求13所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述第一发光元件，具有含InGaP的AlGaInP系列活性层；

上述第二发光元件，具有含GaAs的AlGaAs系列活性层。

15、根据权利要求1～14的任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于：

在上述脊部的侧壁形成有半导体层。

16、根据权利要求15所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述半导体层，是由AlInP或GaAs构成的电流约束层。

17、根据权利要求1～14的任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于：

在上述脊部的侧壁形成有电介质层。

18、根据权利要求17所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述电介质层，是氮化硅层、二氧化硅层、二氧化钛层或三氧化二铝层的任意一层或者是它们中的两层或两层以上的叠层体。

19、根据权利要求1～14的任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于：

在上述脊部的侧壁形成有多结晶层或非结晶层。

20、根据权利要求19所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述多结晶层为多晶硅层。

21、根据权利要求19所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述非结晶层，是非结晶硅层、非结晶锗层或非结晶锗硅层的任意一层或者是它们中的两层或两层以上的叠层体。

22、根据权利要求1～14的任意一项所述的半导体激光装置，其特征在于：

上述覆盖层是AlGaInP系列覆盖层。

23、一种半导体激光装置的制造方法，是将用不同波长发光的多个发光元件集成在衬底上的半导体激光装置的制造方法，其特征在于：

包括：在上述多个发光元件各自的形成区域中，在上述衬底上依次形成下侧覆盖层、活性层、第一上侧覆盖层、蚀刻停止层及第二上侧覆盖层的工序，以及

将上述第二上侧覆盖层图案化为台状，形成脊部的工序；

上述蚀刻停止层的厚度，在上述多个发光元件的每一个发光元件中不同。

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