JP2000299529A - 半導体レーザ素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単一の半導体レーザ素子を用いて、赤外域と
赤色域のレーザ光を、近接した発光スポット間距離で発
生させる。 【解決手段】 同一の半導体基板上に、発振波長が赤外
域の半導体レーザ共振器と発振波長が赤色域の半導体レ
ーザ共振器とを並列に形成した構造とする。
赤色域のレーザ光を、近接した発光スポット間距離で発
生させる。 【解決手段】 同一の半導体基板上に、発振波長が赤外
域の半導体レーザ共振器と発振波長が赤色域の半導体レ
ーザ共振器とを並列に形成した構造とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ素
子及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、光情報記
録再生装置に用いられる半導体レーザ素子及びその製造
方法に関する。
子及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、光情報記
録再生装置に用いられる半導体レーザ素子及びその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】次世代光ディスクであるＤＶＤ（ディジ
タルヴァーサタイルディスク）は、映像記録として１３
５分の動画を再生できること、また情報記録として４．
７ギガバイトの容量を有すること等の特徴を有してい
る。
タルヴァーサタイルディスク）は、映像記録として１３
５分の動画を再生できること、また情報記録として４．
７ギガバイトの容量を有すること等の特徴を有してい
る。
【０００３】ＤＶＤ再生装置では、ＤＶＤ（映像記
録）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（情報記録）、ＤＶＤ−Ｒ（一回
書込みの情報記録）の再生・データの読み出しに加え
て、従来から広く使用されてきたＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、
ＣＤ−Ｒの再生・データの読み出しが可能であることが
要望されている。
録）、ＤＶＤ−ＲＯＭ（情報記録）、ＤＶＤ−Ｒ（一回
書込みの情報記録）の再生・データの読み出しに加え
て、従来から広く使用されてきたＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、
ＣＤ−Ｒの再生・データの読み出しが可能であることが
要望されている。
【０００４】しかし、ＤＶＤはＣＤと比較して次の２つ
の点で大きな相違があるためシステムの互換性を図るう
えで障害となっている。第１の点は、ディスクの基板厚
さがＣＤでは１．２ｍｍであるのに対し、ＤＶＤでは
０．６ｍｍになっていることである。これは記録密度を
上げるため集光レンズのＮＡ（開口数）を大きくした
時、ディスクの傾きに対する許容度を確保するためであ
る。
の点で大きな相違があるためシステムの互換性を図るう
えで障害となっている。第１の点は、ディスクの基板厚
さがＣＤでは１．２ｍｍであるのに対し、ＤＶＤでは
０．６ｍｍになっていることである。これは記録密度を
上げるため集光レンズのＮＡ（開口数）を大きくした
時、ディスクの傾きに対する許容度を確保するためであ
る。
【０００５】第２の点は、ピックアップで使用する半導
体レーザの発振波長である。ディスク上の集光スポット
径は波長に比例するため、ＣＤでは７８０ｎｍ帯（赤外
域）の半導体レーザを使用していたものが、ＤＶＤでは
高密度記録を実現するために６５０ｎｍ帯（赤色域）の
半導体レーザを使用している。
体レーザの発振波長である。ディスク上の集光スポット
径は波長に比例するため、ＣＤでは７８０ｎｍ帯（赤外
域）の半導体レーザを使用していたものが、ＤＶＤでは
高密度記録を実現するために６５０ｎｍ帯（赤色域）の
半導体レーザを使用している。
【０００６】ディスク上の記録情報を読み取るピックア
ップにとって、基板厚さが異なる２種類のディスクがあ
るのは光学系の収差の点から障害となる。この解決策と
して、現在次のような方法が知られている。
ップにとって、基板厚さが異なる２種類のディスクがあ
るのは光学系の収差の点から障害となる。この解決策と
して、現在次のような方法が知られている。
【０００７】ＣＤ用とＤＶＤ用の２つのレンズを切り換
えて使用する方法、２焦点レンズを使用する方法、液晶
シャッターを使用する方法等である（電子材料 １９９
６年６月号 ３８ページ参照）。これらの方法を用いる
と、基板厚さが異なるディスクの情報読み出しが可能と
なり、ＤＶＤ再生装置でＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭの読み出し
が可能となる。
えて使用する方法、２焦点レンズを使用する方法、液晶
シャッターを使用する方法等である（電子材料 １９９
６年６月号 ３８ページ参照）。これらの方法を用いる
と、基板厚さが異なるディスクの情報読み出しが可能と
なり、ＤＶＤ再生装置でＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭの読み出し
が可能となる。
【０００８】しかしながら、上記方法では、７８０ｎｍ
帯の光に反応する色素を記録方法に使用しているＣＤ−
Ｒの情報は、６５０ｎｍ帯の光源を持つＤＶＤ装置で再
生することはできない。そのため、ＣＤ−Ｒも再生可能
なＤＶＤ用ピックアップとして以下のような方法が提案
されている。
帯の光に反応する色素を記録方法に使用しているＣＤ−
Ｒの情報は、６５０ｎｍ帯の光源を持つＤＶＤ装置で再
生することはできない。そのため、ＣＤ−Ｒも再生可能
なＤＶＤ用ピックアップとして以下のような方法が提案
されている。
【０００９】第１の方法は、再生装置内にＣＤ用ピック
アップ（７８０ｎｍ帯レーザ使用）とＤＶＤ用ピックア
ップ（６５０ｎｍ帯レーザ使用）の２つを内蔵する方法
である。しかしこの場合、装置の大型化とコストアップ
につながる。
アップ（７８０ｎｍ帯レーザ使用）とＤＶＤ用ピックア
ップ（６５０ｎｍ帯レーザ使用）の２つを内蔵する方法
である。しかしこの場合、装置の大型化とコストアップ
につながる。
【００１０】第２の方法は、１つのピックアップ内に２
種類の波長の光を出す半導体レーザを組み込む事であ
り、次のような方式が考えられている。 半導体レーザパッケージ内部に発振波長の異なるレー
ザチップを２種類装備する（特開平１１−９７８０４号
公報参照）。 １つのレーザチップの隣接する共振器に対して、コー
ティング膜の厚さを変えることで、異なる波長で発振さ
せる（特開平３−９５８９号公報参照）。 １つのレーザチップの隣接する共振器に対して、活性
層下部の溝幅を変え、活性層のＡｌ含有量を異ならせ、
発振波長を変える（特開昭６１−１９１８６号公報参
照）。
種類の波長の光を出す半導体レーザを組み込む事であ
り、次のような方式が考えられている。 半導体レーザパッケージ内部に発振波長の異なるレー
ザチップを２種類装備する（特開平１１−９７８０４号
公報参照）。 １つのレーザチップの隣接する共振器に対して、コー
ティング膜の厚さを変えることで、異なる波長で発振さ
せる（特開平３−９５８９号公報参照）。 １つのレーザチップの隣接する共振器に対して、活性
層下部の溝幅を変え、活性層のＡｌ含有量を異ならせ、
発振波長を変える（特開昭６１−１９１８６号公報参
照）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】このように、１つのピ
ックアップ内に２種類の波長の光を出す半導体レーザを
組み込む場合、上記のにおいては、発光スポット間の
距離が問題となる。すなわち、ピックアップの光学系で
は、同一のレンズを用いて２つの異なる波長の光を扱う
ためには、発光スポット間の距離が少なくとも１００μ
ｍ以下でなければならない。しかしながら、通常、２つ
の独立したレーザチップをパッケージ内に配置するに
は、並べて配置する関係上、発光スポット間の距離を１
００μｍ以下にすることは困難で、かつ配置時の誤差も
数十μｍ程度生ずる。
ックアップ内に２種類の波長の光を出す半導体レーザを
組み込む場合、上記のにおいては、発光スポット間の
距離が問題となる。すなわち、ピックアップの光学系で
は、同一のレンズを用いて２つの異なる波長の光を扱う
ためには、発光スポット間の距離が少なくとも１００μ
ｍ以下でなければならない。しかしながら、通常、２つ
の独立したレーザチップをパッケージ内に配置するに
は、並べて配置する関係上、発光スポット間の距離を１
００μｍ以下にすることは困難で、かつ配置時の誤差も
数十μｍ程度生ずる。
【００１２】また、上記の及びにおいては、活性層
は１回の結晶成長工程で２つの発光点を同時に形成する
ため、その構成材料が同じである。そのためいずれの手
法を用いても、２つの発光点の波長差は１０ｎｍ程度し
か得られず、ＤＶＤとＣＤで必要とされる６５０ｎｍと
７８０ｎｍの２つの発振波長を実現することはできな
い。
は１回の結晶成長工程で２つの発光点を同時に形成する
ため、その構成材料が同じである。そのためいずれの手
法を用いても、２つの発光点の波長差は１０ｎｍ程度し
か得られず、ＤＶＤとＣＤで必要とされる６５０ｎｍと
７８０ｎｍの２つの発振波長を実現することはできな
い。
【００１３】この発明は、このような事情を考慮してな
されたもので、単一の半導体レーザ素子を用いて、赤外
域と赤色域のレーザ光を、近接した発光スポット間距離
で発生させることができるようにした半導体レーザ素子
及びその製造方法を提供するものである。
されたもので、単一の半導体レーザ素子を用いて、赤外
域と赤色域のレーザ光を、近接した発光スポット間距離
で発生させることができるようにした半導体レーザ素子
及びその製造方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】この発明は、同一の半導
体基板上に、互いに異なる材料を用いた発光層を有する
複数の半導体レーザ共振器を、半導体基板の主面に対し
て並列に配置し、これら半導体レーザ共振器の間に高抵
抗領域を設けてなる半導体レーザ素子である。
体基板上に、互いに異なる材料を用いた発光層を有する
複数の半導体レーザ共振器を、半導体基板の主面に対し
て並列に配置し、これら半導体レーザ共振器の間に高抵
抗領域を設けてなる半導体レーザ素子である。
【００１５】この発明によれば、互いに異なる材料を用
いた発光層を有する複数の半導体レーザ共振器を、半導
体基板の主面に対して並列に配置したので、異なる波長
域のの複数のレーザ光を近接した発光スポット間距離で
平行に発生させることができる。
いた発光層を有する複数の半導体レーザ共振器を、半導
体基板の主面に対して並列に配置したので、異なる波長
域のの複数のレーザ光を近接した発光スポット間距離で
平行に発生させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】この発明において、半導体基板と
しては、種々の基板を用いることができる。この半導体
基板としては、例えばｎ型又はｐ型のＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ、ＧａＮ等の基板が挙げられる。
しては、種々の基板を用いることができる。この半導体
基板としては、例えばｎ型又はｐ型のＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐ、ＧａＮ等の基板が挙げられる。
【００１７】半導体レーザ共振器は、各発光層（活性層
とも呼ばれる）に互いに異なる５族の材料を含んでいる
ことが必要である。半導体レーザ共振器では、発光層は
一般に３族と５族の材料で構成されるが、その内の５族
の材料が異なっていればよい。３族の材料としては、例
えはＧａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｂ等が挙げられる。５族の材料
としては、例えばＰ、Ａｓ、Ｎ、Ｓｂ等が挙げられる。
とも呼ばれる）に互いに異なる５族の材料を含んでいる
ことが必要である。半導体レーザ共振器では、発光層は
一般に３族と５族の材料で構成されるが、その内の５族
の材料が異なっていればよい。３族の材料としては、例
えはＧａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｂ等が挙げられる。５族の材料
としては、例えばＰ、Ａｓ、Ｎ、Ｓｂ等が挙げられる。
【００１８】複数の半導体レーザ共振器は、どのような
発振波長を有するものであってもよいが、発振波長が赤
色域の共振器と発振波長が赤外域の共振器との２つの共
振器から構成されることが望ましい。発振波長が赤外域
であるとは、７８０ｎｍ程度の波長の光を発生させるこ
とを意味し、発振波長が赤色域であるとは、６００ｎｍ
帯の波長の光を発生させることを意味する。
発振波長を有するものであってもよいが、発振波長が赤
色域の共振器と発振波長が赤外域の共振器との２つの共
振器から構成されることが望ましい。発振波長が赤外域
であるとは、７８０ｎｍ程度の波長の光を発生させるこ
とを意味し、発振波長が赤色域であるとは、６００ｎｍ
帯の波長の光を発生させることを意味する。
【００１９】このような構成である場合には、半導体基
板がＧａＡｓ基板であれば、発振波長が赤色域の共振器
については発光層をＧａＩｎＰ系の材料で形成し、発振
波長が赤外域の共振器については発光層をＧａＡｓ系の
材料で形成すればよい。ここで、ＩｎＧａＰ系の材料と
は、ＧａとＡｌとで等量の置換が可能であるため、Ｉｎ
ＧａX Ａｌ1-X Ｐ（０≦Ｘ≦１）の材料であることを意
味する。また、ＧａＡｓ系の材料とは、ＧａX Ａｌ1-X
Ａｓ（０≦Ｘ≦１）の材料であることを意味する。
板がＧａＡｓ基板であれば、発振波長が赤色域の共振器
については発光層をＧａＩｎＰ系の材料で形成し、発振
波長が赤外域の共振器については発光層をＧａＡｓ系の
材料で形成すればよい。ここで、ＩｎＧａＰ系の材料と
は、ＧａとＡｌとで等量の置換が可能であるため、Ｉｎ
ＧａX Ａｌ1-X Ｐ（０≦Ｘ≦１）の材料であることを意
味する。また、ＧａＡｓ系の材料とは、ＧａX Ａｌ1-X
Ａｓ（０≦Ｘ≦１）の材料であることを意味する。
【００２０】また、例えば半導体基板がＩｎＰであれ
ば、１つの共振器の発光層をＩｎＧａＡｓＰで形成し、
他のもう１つの共振器の発光層をＩｎＧａＮＳｂで形成
してもよい。あるいは、例えば半導体基板がＧａＮであ
れば、１つの共振器の発光層をＩｎＧａＮで形成し、他
のもう１つの共振器の発光層をＩｎＢＰ又はＩｎＢＡｓ
で形成してもよい。発光層をＩｎＧａＡｓＰで形成した
共振器は、出射波長が１．３〜１．５μｍであるので、
光ファイバー通信用として利用することができる。ま
た、発光層をＩｎＧａＮＳｂで形成した共振器は、出射
波長が２μｍ以上であるので、長距離光ファイバー通信
用として利用することができる。
ば、１つの共振器の発光層をＩｎＧａＡｓＰで形成し、
他のもう１つの共振器の発光層をＩｎＧａＮＳｂで形成
してもよい。あるいは、例えば半導体基板がＧａＮであ
れば、１つの共振器の発光層をＩｎＧａＮで形成し、他
のもう１つの共振器の発光層をＩｎＢＰ又はＩｎＢＡｓ
で形成してもよい。発光層をＩｎＧａＡｓＰで形成した
共振器は、出射波長が１．３〜１．５μｍであるので、
光ファイバー通信用として利用することができる。ま
た、発光層をＩｎＧａＮＳｂで形成した共振器は、出射
波長が２μｍ以上であるので、長距離光ファイバー通信
用として利用することができる。
【００２１】発光層の材料を上記のように選定すること
により、互いに異なる５族の材料を用いた発光層を有す
る複数の半導体レーザ共振器を、半導体基板に配置した
構成とすることができる。
により、互いに異なる５族の材料を用いた発光層を有す
る複数の半導体レーザ共振器を、半導体基板に配置した
構成とすることができる。
【００２２】複数の半導体レーザ共振器は、各発光層
が、半導体基板の主面に対してほぼ同じ高さの位置に存
在する構成であることが望ましい。半導体基板の主面と
は、複数の半導体レーザ共振器を形成するためのベース
となる共通面を意味する。また、複数の半導体レーザ共
振器は、それぞれ屈折率導波構造を有したものであるこ
とが望ましい。
が、半導体基板の主面に対してほぼ同じ高さの位置に存
在する構成であることが望ましい。半導体基板の主面と
は、複数の半導体レーザ共振器を形成するためのベース
となる共通面を意味する。また、複数の半導体レーザ共
振器は、それぞれ屈折率導波構造を有したものであるこ
とが望ましい。
【００２３】高抵抗領域は、隣接する半導体レーザ共振
器を電気的に分離するのに十分な抵抗を有するものであ
ればよく、空気を介入させて絶縁するエアーギャップ
や、周辺の半導体よりも抵抗の高い高抵抗半導体層など
で形成することができる。高抵抗半導体層は、プロトン
やガリウムイオンの注入によって形成することができ
る。
器を電気的に分離するのに十分な抵抗を有するものであ
ればよく、空気を介入させて絶縁するエアーギャップ
や、周辺の半導体よりも抵抗の高い高抵抗半導体層など
で形成することができる。高抵抗半導体層は、プロトン
やガリウムイオンの注入によって形成することができ
る。
【００２４】本半導体レーザ素子は、通常、ＣＤ及びＤ
ＶＤの両方に対する記録、再生が可能な記録再生装置内
の光ピックアップに組み込まれて用いられる。
ＶＤの両方に対する記録、再生が可能な記録再生装置内
の光ピックアップに組み込まれて用いられる。
【００２５】一つの態様によれば、本発明は、同一の半
導体基板上に、発振波長が赤外域の半導体レーザ共振器
と発振波長が赤色域の半導体レーザ共振器とを並列に形
成したことを特徴とする半導体レーザ素子である。
導体基板上に、発振波長が赤外域の半導体レーザ共振器
と発振波長が赤色域の半導体レーザ共振器とを並列に形
成したことを特徴とする半導体レーザ素子である。
【００２６】この態様の半導体レーザ素子は、半導体基
板の半分の領域に、発振波長が赤外域（または赤色域）
の第１の半導体レーザ共振器を形成し、次に同一の半導
体基板の残り半分の領域に半導体基板の主面に対して並
列にストライプ状の溝を形成し、その溝の中に発振波長
が赤色域（または赤外域）の第２の半導体レーザ共振器
を形成することで構成することができる。この場合、第
１の共振器と第２の共振器の電流経路の分離は、第１の
共振器と第２の共振器との間に、２つの共振器を電気的
に分離するのに十分なエアーギャップのような高抵抗領
域を設けることにより達成することができる。
板の半分の領域に、発振波長が赤外域（または赤色域）
の第１の半導体レーザ共振器を形成し、次に同一の半導
体基板の残り半分の領域に半導体基板の主面に対して並
列にストライプ状の溝を形成し、その溝の中に発振波長
が赤色域（または赤外域）の第２の半導体レーザ共振器
を形成することで構成することができる。この場合、第
１の共振器と第２の共振器の電流経路の分離は、第１の
共振器と第２の共振器との間に、２つの共振器を電気的
に分離するのに十分なエアーギャップのような高抵抗領
域を設けることにより達成することができる。
【００２７】高抵抗領域は、２つの共振器を電気的に分
離するのに十分な抵抗を有する高抵抗半導体層で形成し
てもよい。高抵抗半導体層は、ストライプ状の溝の壁面
（側面及び底面）を高抵抗層とし、その高抵抗層の一部
に電流経路を設けた構成とすることが望ましい。この電
流経路は、高抵抗半導体層の一部を不純物拡散で低抵抗
化するか、又は高抵抗半導体層の一部を除去することに
より形成することができる。
離するのに十分な抵抗を有する高抵抗半導体層で形成し
てもよい。高抵抗半導体層は、ストライプ状の溝の壁面
（側面及び底面）を高抵抗層とし、その高抵抗層の一部
に電流経路を設けた構成とすることが望ましい。この電
流経路は、高抵抗半導体層の一部を不純物拡散で低抵抗
化するか、又は高抵抗半導体層の一部を除去することに
より形成することができる。
【００２８】この場合、ストライプ状の溝内に設けた第
２の共振器を屈折率導波型の構造にすることで、安定な
横モード発振を実現することができる。
２の共振器を屈折率導波型の構造にすることで、安定な
横モード発振を実現することができる。
【００２９】本発明の半導体レーザ素子は、表面を平坦
にすることができるため、パッケージに実装する際、パ
ッケージのヒートシンク（放熱）側を、第１の共振器と
第２の共振器に対応する部分にそれぞれに分離すること
で、ジャンクションクダウン（junction-down ）の実装
が可能となる。
にすることができるため、パッケージに実装する際、パ
ッケージのヒートシンク（放熱）側を、第１の共振器と
第２の共振器に対応する部分にそれぞれに分離すること
で、ジャンクションクダウン（junction-down ）の実装
が可能となる。
【００３０】もう１つの観点によれば、この発明は、半
導体基板上に所定の材料を用いた発光層を有する第１の
半導体レーザ共振器を形成する工程と、第１の共振器の
近隣に半導体基板の主面に対して並列に開口部を形成す
る工程と、その開口部内に第１の共振器とは異なる材料
を用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を半
導体基板の主面に対して並列に形成する工程と、第１の
共振器と第２の共振器との間に高抵抗領域を形成する工
程を具備することを特徴とする半導体レーザ素子の製造
方法である。
導体基板上に所定の材料を用いた発光層を有する第１の
半導体レーザ共振器を形成する工程と、第１の共振器の
近隣に半導体基板の主面に対して並列に開口部を形成す
る工程と、その開口部内に第１の共振器とは異なる材料
を用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を半
導体基板の主面に対して並列に形成する工程と、第１の
共振器と第２の共振器との間に高抵抗領域を形成する工
程を具備することを特徴とする半導体レーザ素子の製造
方法である。
【００３１】この製造方法によれば、半導体基板上に第
１の半導体レーザ共振器を形成し、その近隣に開口部を
形成し、その開口部内に第１の共振器とは異なる材料を
用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を形成
し、第１の共振器と第２の共振器との間に高抵抗領域を
形成し、この高抵抗領域で第１と第２の半導体レーザ共
振器を電気的に分離するようにしたので、互いに異なる
材料を用いた発光層を有する発振波長の異なる２つの共
振器を近接して配置することができ、これにより、発振
波長の異なる２つの共振器の近接した発光点間隔が精度
良く実現できる。
１の半導体レーザ共振器を形成し、その近隣に開口部を
形成し、その開口部内に第１の共振器とは異なる材料を
用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を形成
し、第１の共振器と第２の共振器との間に高抵抗領域を
形成し、この高抵抗領域で第１と第２の半導体レーザ共
振器を電気的に分離するようにしたので、互いに異なる
材料を用いた発光層を有する発振波長の異なる２つの共
振器を近接して配置することができ、これにより、発振
波長の異なる２つの共振器の近接した発光点間隔が精度
良く実現できる。
【００３２】他のもう１つの観点によれば、この発明
は、半導体基板上に所定の材料を用いた発光層を有する
第１の半導体レーザ共振器を形成する工程と、第１の共
振器の近隣に半導体基板の主面に対して並列にストライ
プ状の溝を形成する工程と、そのストライプ状の溝内の
壁面及び底面に高抵抗半導体層を形成する工程と、その
高抵抗半導体層の一部に電流経路を形成する工程と、前
記ストライプ状の溝内に第１の共振器とは異なる材料を
用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を半導
体基板の主面に対して並列に形成する工程を具備するこ
とを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法である。こ
の製造方法においては、半導体レーザ共振器を形成する
際、ダブルヘテロ構造の一部を除去してリッジ型導波路
ストライプを形成することで、安定な横モード発振を実
現することができる。
は、半導体基板上に所定の材料を用いた発光層を有する
第１の半導体レーザ共振器を形成する工程と、第１の共
振器の近隣に半導体基板の主面に対して並列にストライ
プ状の溝を形成する工程と、そのストライプ状の溝内の
壁面及び底面に高抵抗半導体層を形成する工程と、その
高抵抗半導体層の一部に電流経路を形成する工程と、前
記ストライプ状の溝内に第１の共振器とは異なる材料を
用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を半導
体基板の主面に対して並列に形成する工程を具備するこ
とを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法である。こ
の製造方法においては、半導体レーザ共振器を形成する
際、ダブルヘテロ構造の一部を除去してリッジ型導波路
ストライプを形成することで、安定な横モード発振を実
現することができる。
【００３３】この製造方法によれば、半導体基板上に第
１の半導体レーザ共振器を形成し、その近隣にストライ
プ状の溝を形成し、その溝内の壁面及び底面に高抵抗半
導体層を形成し、高抵抗半導体層の一部に電流経路を形
成し、ストライプ状の溝内に第１の共振器とは異なる材
料を用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を
形成し、高抵抗半導体層で第１と第２の半導体レーザ共
振器を電気的に分離するようにしたので、互いに異なる
材料を用いた発光層を有する発振波長の異なる２つの半
導体レーザ共振器を近接して配置することができ、これ
により、発振波長の異なる２つの共振器の近接した発光
点間隔が精度良く実現できる。
１の半導体レーザ共振器を形成し、その近隣にストライ
プ状の溝を形成し、その溝内の壁面及び底面に高抵抗半
導体層を形成し、高抵抗半導体層の一部に電流経路を形
成し、ストライプ状の溝内に第１の共振器とは異なる材
料を用いた発光層を有する第２の半導体レーザ共振器を
形成し、高抵抗半導体層で第１と第２の半導体レーザ共
振器を電気的に分離するようにしたので、互いに異なる
材料を用いた発光層を有する発振波長の異なる２つの半
導体レーザ共振器を近接して配置することができ、これ
により、発振波長の異なる２つの共振器の近接した発光
点間隔が精度良く実現できる。
【００３４】本発明においては、複数の半導体レーザ共
振器の発光層は別々のエピタキシャル成長工程で形成さ
れるため、結晶材料を独立して選択することができ、発
振波長を７８０ｎｍと６５０ｎｍというように別々に設
定することが容易に可能となる。
振器の発光層は別々のエピタキシャル成長工程で形成さ
れるため、結晶材料を独立して選択することができ、発
振波長を７８０ｎｍと６５０ｎｍというように別々に設
定することが容易に可能となる。
【００３５】また、本発明においては、複数の半導体レ
ーザ共振器が横方向に並んで配置され、かつ表面を平坦
にすることが容易であるため、電気的に分離されたヒー
トシンクへのジャンクションダウン型の実装が可能とな
り、レーザ素子の高温動作に対しても有利である。ま
た、半導体レーザ素子は剛性のない空気、または半導体
レーザ素子と熱伝導率の同じ高抵抗半導体層で分離して
いるので、動作時の発熱による熱膨張等の影響を受けな
い。
ーザ共振器が横方向に並んで配置され、かつ表面を平坦
にすることが容易であるため、電気的に分離されたヒー
トシンクへのジャンクションダウン型の実装が可能とな
り、レーザ素子の高温動作に対しても有利である。ま
た、半導体レーザ素子は剛性のない空気、または半導体
レーザ素子と熱伝導率の同じ高抵抗半導体層で分離して
いるので、動作時の発熱による熱膨張等の影響を受けな
い。
【００３６】以上のような半導体レーザ素子を使用した
光ディスクピックアップは、１個の半導体レーザチップ
で７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯の光を出射することが可
能であるため、ＤＶＤ用ディスクのみでなく、ＣＤ、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ用ディスクの読み出しができる。
光ディスクピックアップは、１個の半導体レーザチップ
で７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯の光を出射することが可
能であるため、ＤＶＤ用ディスクのみでなく、ＣＤ、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ用ディスクの読み出しができる。
【００３７】以下、図面に示す実施の形態に基づいてこ
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。
【００３８】実施例１ 図１は本発明の半導体レーザ素子の実施例１の断面を示
す説明図である。この半導体レーザ素子は、放熱作用を
持つヒートシンク（サブマウント）１０２上に半導体レ
ーザチップを融着した構成となっている。この半導体レ
ーザチップは、７８０ｎｍで発振する共振器と６５０ｎ
ｍで発振する共振器との２つを含んでいる。
す説明図である。この半導体レーザ素子は、放熱作用を
持つヒートシンク（サブマウント）１０２上に半導体レ
ーザチップを融着した構成となっている。この半導体レ
ーザチップは、７８０ｎｍで発振する共振器と６５０ｎ
ｍで発振する共振器との２つを含んでいる。
【００３９】図において、１０１はｐ−ＧａＡｓ基板、
１１１はｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、１１１ａはＶ溝スト
ライプ、１１２はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１１３
はＡｌＧａＡｓ活性層、１１４はｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層、１１５はｎ−ＧａＡｓキャップ層、１６０はＵ
型のストライプ状の溝、１４１は高抵抗層、１４２は低
抵抗層、１２１はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１２
２はＧａＩｎＰ活性層、１２３はｎ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層、１２４はｎ−ＧａＡｓキャップ層、１０３は
共通ｐ型電極、１３１，１５１はｎ型電極、１３２は電
極１３１に接続されたリード線、１５２は電極１５１に
接続されたリード線である。
１１１はｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層、１１１ａはＶ溝スト
ライプ、１１２はｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、１１３
はＡｌＧａＡｓ活性層、１１４はｎ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層、１１５はｎ−ＧａＡｓキャップ層、１６０はＵ
型のストライプ状の溝、１４１は高抵抗層、１４２は低
抵抗層、１２１はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、１２
２はＧａＩｎＰ活性層、１２３はｎ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層、１２４はｎ−ＧａＡｓキャップ層、１０３は
共通ｐ型電極、１３１，１５１はｎ型電極、１３２は電
極１３１に接続されたリード線、１５２は電極１５１に
接続されたリード線である。
【００４０】半導体レーザチップ上面の電極は、赤外領
域である７８０ｎｍ発光用の電極１３１と、赤色領域で
ある６５０ｎｍ発光用の電極１５１との２つに分割され
ており、下側の共通電極１０３との間に電流を流すこと
により、それぞれの波長で発光させることが可能であ
る。
域である７８０ｎｍ発光用の電極１３１と、赤色領域で
ある６５０ｎｍ発光用の電極１５１との２つに分割され
ており、下側の共通電極１０３との間に電流を流すこと
により、それぞれの波長で発光させることが可能であ
る。
【００４１】図２および図３は実施例１の半導体レーザ
素子の製造方法を示す説明図であり、これらの図に基づ
いて、実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を工程順
に説明する。なお、図面は、一枚のウェーハ中での一組
の半導体レーザに対応する部分のみを示している。
素子の製造方法を示す説明図であり、これらの図に基づ
いて、実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を工程順
に説明する。なお、図面は、一枚のウェーハ中での一組
の半導体レーザに対応する部分のみを示している。
【００４２】まず、ｐ−ＧａＡｓ基板１０１上にｎ−Ｇ
ａＡｓ電流狭窄層１１１をＭＯＣＶＤ法（metal organi
c chemical vapor deposition ：有機金属気相成長法）
で形成した後、フォトリソグラフィーと化学エッチング
法でＶ溝ストライプ１１１ａを形成する。次いでＬＰＥ
（液相成長）法でｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１１２、
ＡｌＧａＡｓ活性層１１３、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１１４、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１１５を積層し（図
２（ａ）参照）、ダブルヘテロ構造を有する第１の半導
体レーザ共振器を形成する。この構造のレーザ共振器で
は７８０ｎｍで発光する。
ａＡｓ電流狭窄層１１１をＭＯＣＶＤ法（metal organi
c chemical vapor deposition ：有機金属気相成長法）
で形成した後、フォトリソグラフィーと化学エッチング
法でＶ溝ストライプ１１１ａを形成する。次いでＬＰＥ
（液相成長）法でｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層１１２、
ＡｌＧａＡｓ活性層１１３、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド
層１１４、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１１５を積層し（図
２（ａ）参照）、ダブルヘテロ構造を有する第１の半導
体レーザ共振器を形成する。この構造のレーザ共振器で
は７８０ｎｍで発光する。
【００４３】次に、第１の共振器上にＡｌ2 Ｏ3 膜１７
０をＥＢ蒸着で形成し、フォトリソグラフィーと化学エ
ッチング法により、Ｖ溝ストライプ１１１ａに近接し、
ｐ−ＧａＡｓ基板１０１に達する深さをもつＵ型のスト
ライプ状の溝１６０を形成する（図２（ｂ）参照）。
０をＥＢ蒸着で形成し、フォトリソグラフィーと化学エ
ッチング法により、Ｖ溝ストライプ１１１ａに近接し、
ｐ−ＧａＡｓ基板１０１に達する深さをもつＵ型のスト
ライプ状の溝１６０を形成する（図２（ｂ）参照）。
【００４４】そして、プロトン照射を行うことで、この
溝１６０の側壁及び底面を高抵抗層１４１とする（図２
（ｃ）参照）。高抵抗層１４１は、プロトン照射のかわ
りにガリウムイオンを注入しても形成することができ
る。
溝１６０の側壁及び底面を高抵抗層１４１とする（図２
（ｃ）参照）。高抵抗層１４１は、プロトン照射のかわ
りにガリウムイオンを注入しても形成することができ
る。
【００４５】次いでＳｉＮｘ膜１７１をｐ（プラズマ）
−ＣＶＤ法で成膜し、フォトリソグラフィーおよび化学
エッチング技術を用いて溝１６０の底面部のＳｉＮｘ膜
１７１を除去し、不純物拡散を行って溝１６０の底面部
のみを低抵抗化し、低抵抗層１４２とする（図３（ｄ）
参照）。
−ＣＶＤ法で成膜し、フォトリソグラフィーおよび化学
エッチング技術を用いて溝１６０の底面部のＳｉＮｘ膜
１７１を除去し、不純物拡散を行って溝１６０の底面部
のみを低抵抗化し、低抵抗層１４２とする（図３（ｄ）
参照）。
【００４６】その後ＳｉＮｘ膜１７１を除去し、Ａｌ2
Ｏ3 膜１７０をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、溝
１６０内にｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２１、Ｇａ
ＩｎＰ活性層１２２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
２３、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１２４からなるダブルヘ
テロ構造の第２の半導体レーザ共振器を形成する（図３
（ｅ）参照）。この構造のレーザ共振器は６５０ｎｍで
発光する。
Ｏ3 膜１７０をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、溝
１６０内にｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２１、Ｇａ
ＩｎＰ活性層１２２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１
２３、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１２４からなるダブルヘ
テロ構造の第２の半導体レーザ共振器を形成する（図３
（ｅ）参照）。この構造のレーザ共振器は６５０ｎｍで
発光する。
【００４７】そして、Ａｌ2 Ｏ3 膜１７０を除去し、ｐ
−ＧａＡｓ基板１０１側には共通ｐ型電極１０３を、ｎ
−ＧａＡｓキャップ層１１５，１２４側には、リフトオ
フ手法で分離されたｎ型電極１３１，１５１を形成し、
各電極にリード線１３２，１５２をそれぞれ接続する
（図３（ｆ）参照）。
−ＧａＡｓ基板１０１側には共通ｐ型電極１０３を、ｎ
−ＧａＡｓキャップ層１１５，１２４側には、リフトオ
フ手法で分離されたｎ型電極１３１，１５１を形成し、
各電極にリード線１３２，１５２をそれぞれ接続する
（図３（ｆ）参照）。
【００４８】このようにして作成されたウェーハを分割
し、端面コーティング、パッケージ実装を施すことによ
り、半導体レーザ素子を得る。
し、端面コーティング、パッケージ実装を施すことによ
り、半導体レーザ素子を得る。
【００４９】本実施例で示した半導体レーザ素子では、
７８０ｎｍ発光部がしきい値電流４０ｍＡ、６５０ｎｍ
発光部がしきい値電流７０ｍＡで発振し、いずれの波長
においても７０℃、５ｍＷの条件下で、動作時間２，５
００時間が得られた。
７８０ｎｍ発光部がしきい値電流４０ｍＡ、６５０ｎｍ
発光部がしきい値電流７０ｍＡで発振し、いずれの波長
においても７０℃、５ｍＷの条件下で、動作時間２，５
００時間が得られた。
【００５０】実施例２ 次に、本発明の半導体レーザ素子の実施例２について説
明する。図４は実施例２の半導体レーザ素子の断面を示
す説明図である。
明する。図４は実施例２の半導体レーザ素子の断面を示
す説明図である。
【００５１】この半導体レーザ素子は、ヒートシンク２
０２上に半導体レーザチップをジャンクションダウンで
融着した構成となっている。ジャンクションダウンと
は、クラッド層で挟まれた活性層（ジャンクション）の
部分がヒートシンク２０２に近づくように、半導体レー
ザチップのキャップ層の側をヒートシンク２０２に接続
することである。ヒートシンク２０２は、絶縁性ＳｉＣ
で構成され、凹部２０５が形成されているため、表面は
電気的に分離された２つの区画を有する構成となってい
る。
０２上に半導体レーザチップをジャンクションダウンで
融着した構成となっている。ジャンクションダウンと
は、クラッド層で挟まれた活性層（ジャンクション）の
部分がヒートシンク２０２に近づくように、半導体レー
ザチップのキャップ層の側をヒートシンク２０２に接続
することである。ヒートシンク２０２は、絶縁性ＳｉＣ
で構成され、凹部２０５が形成されているため、表面は
電気的に分離された２つの区画を有する構成となってい
る。
【００５２】図において、２０１はｎ−ＧａＡｓ基板、
２１２はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２１３はＡｌ
ＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活性層、２１４はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２１５はｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層、２１６はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、２５０
はストライプ状の溝、２４１は高抵抗層、２４２は電流
経路、２２１はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、２２２は
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層、２２３はｐ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層、２２４はｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層、２２５はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、２０３，
２３１，２５１は電極、２０４は電極２０３に接続され
たリード線、２３２は電極２３１に接続されたリード
線、２５２は電極２５１に接続されたリード線である。
２１２はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２１３はＡｌ
ＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活性層、２１４はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、２１５はｐ−ＧａＡｓキャ
ップ層、２１６はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、２５０
はストライプ状の溝、２４１は高抵抗層、２４２は電流
経路、２２１はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、２２２は
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層、２２３はｐ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層、２２４はｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層、２２５はｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層、２０３，
２３１，２５１は電極、２０４は電極２０３に接続され
たリード線、２３２は電極２３１に接続されたリード
線、２５２は電極２５１に接続されたリード線である。
【００５３】レーザ共振器は、７８０ｎｍで発振するＡ
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層２２２と、６５０
ｎｍで発振するＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活
性層２１３との２つがあり、それぞれ独立した電極２５
１，２３１を持つため、共通電極２０３との間に電流を
流すことで、７８０ｎｍ発光と６５０ｎｍ発光とを独立
して制御可能である。
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層２２２と、６５０
ｎｍで発振するＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活
性層２１３との２つがあり、それぞれ独立した電極２５
１，２３１を持つため、共通電極２０３との間に電流を
流すことで、７８０ｎｍ発光と６５０ｎｍ発光とを独立
して制御可能である。
【００５４】図５および図６は実施例２の半導体レーザ
素子の製造方法を示す説明図であり、これらの図に基づ
いて、実施例２の半導体レーザ素子の製造方法を工程順
に説明する。
素子の製造方法を示す説明図であり、これらの図に基づ
いて、実施例２の半導体レーザ素子の製造方法を工程順
に説明する。
【００５５】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上にｎ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層２１２、ＡｌＧａＩｎＰ／Ｇａ
ＩｎＰのＭＱＷ活性層２１３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２１４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１５をＭＢＥ
（分子線エピタキシャル）法で積層した後、リッジ型導
波路ストライプとなる部分以外の部分をｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層２１４の途中までエッチングで除去す
る。次いでエッチングで除去した部分にｎ−ＧａＡｓ電
流ブロック層２１６をＭＢＥ法で形成する（図５（ａ）
参照）。これによりダブルヘテロ構造で、かつリッジ型
導波路ストライプを有する屈折率導波型構造の第１の半
導体レーザ共振器を形成する。この構造のレーザ共振器
は６５０ｎｍで発光する。
ｌＧａＩｎＰクラッド層２１２、ＡｌＧａＩｎＰ／Ｇａ
ＩｎＰのＭＱＷ活性層２１３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラ
ッド層２１４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１５をＭＢＥ
（分子線エピタキシャル）法で積層した後、リッジ型導
波路ストライプとなる部分以外の部分をｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層２１４の途中までエッチングで除去す
る。次いでエッチングで除去した部分にｎ−ＧａＡｓ電
流ブロック層２１６をＭＢＥ法で形成する（図５（ａ）
参照）。これによりダブルヘテロ構造で、かつリッジ型
導波路ストライプを有する屈折率導波型構造の第１の半
導体レーザ共振器を形成する。この構造のレーザ共振器
は６５０ｎｍで発光する。
【００５６】次いで実施例１と同様に、ｎ−ＧａＡｓ基
板２０１に達する深さのストライプ状の溝２５０を形成
し（図５（ｂ）参照）、その溝２５０の側壁及び底面を
高抵抗層２４１化する（図５（ｃ）参照）。
板２０１に達する深さのストライプ状の溝２５０を形成
し（図５（ｂ）参照）、その溝２５０の側壁及び底面を
高抵抗層２４１化する（図５（ｃ）参照）。
【００５７】次いでフォトレジスト２７１で溝２５０の
底面以外の部分を保護して、化学エッチング法により溝
２５０の底面の高抵抗層２４１を除去し、電流経路２４
２を形成する（図５（ｄ）参照）。この電流経路２４２
は、実施例１と同様に、不純物拡散を行って溝２５０の
底面部のみを低抵抗化することで形成してもよい。
底面以外の部分を保護して、化学エッチング法により溝
２５０の底面の高抵抗層２４１を除去し、電流経路２４
２を形成する（図５（ｄ）参照）。この電流経路２４２
は、実施例１と同様に、不純物拡散を行って溝２５０の
底面部のみを低抵抗化することで形成してもよい。
【００５８】その後、溝２５０の内部に、ＭＯＣＶＤ法
でｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２１、ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓのＭＱＷ活性層２２２、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層２２３、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２２４を積層す
る（図６（ｅ）参照）。
でｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２１、ＡｌＧａＡｓ／
ＧａＡｓのＭＱＷ活性層２２２、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラ
ッド層２２３、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２２４を積層す
る（図６（ｅ）参照）。
【００５９】そして、ＳｉＮｘ膜２７２をマスクとし
て、溝２５０内に積層したＡｌＧａＡｓ系タブルヘテロ
構造の一部を、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２３の途
中までドライエッチング法により除去する。つまり、溝
２５０内のリッジ型導波路ストライプとなる部分以外の
部分をエッチングで除去し（図６（ｆ）参照）、その除
去した部分にｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２２５を形成
する（図６（ｇ）参照）。これによりダブルヘテロ構造
で、かつリッジ型導波路ストライプを有する屈折率導波
型構造の第２の半導体レーザ共振器を形成する。この構
造のレーザ共振器は７８０ｎｍで発光する。
て、溝２５０内に積層したＡｌＧａＡｓ系タブルヘテロ
構造の一部を、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層２２３の途
中までドライエッチング法により除去する。つまり、溝
２５０内のリッジ型導波路ストライプとなる部分以外の
部分をエッチングで除去し（図６（ｆ）参照）、その除
去した部分にｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層２２５を形成
する（図６（ｇ）参照）。これによりダブルヘテロ構造
で、かつリッジ型導波路ストライプを有する屈折率導波
型構造の第２の半導体レーザ共振器を形成する。この構
造のレーザ共振器は７８０ｎｍで発光する。
【００６０】そして、実施例１と同様に、電極２０３，
２３１，２５１を形成し、各電極にリード線２０４，２
３２，２５２をそれぞれ接続して（図６（ｈ）参照）、
ウェーハを分割し、端面コーティング、パッケージ実装
を施すことにより、半導体レーザ素子を得る。
２３１，２５１を形成し、各電極にリード線２０４，２
３２，２５２をそれぞれ接続して（図６（ｈ）参照）、
ウェーハを分割し、端面コーティング、パッケージ実装
を施すことにより、半導体レーザ素子を得る。
【００６１】この実施例の半導体レーザ素子では、スト
ライプ状の溝２５０内に形成した第２の半導体レーザ共
振器も屈折率導波型構造を有するので、安定した光モー
ドが実現できる。本実施例では、６５０ｎｍ発光部がし
きい値電流４５ｍＡで発振し、７８０ｎｍ発光部がしき
い値電流４１ｍＡで発振した。また、ジャンクションダ
ウンでヒートシンク２０２上に融着しているので、熱の
発生する活性層の部分がヒートシンク２０２に近くな
り、このため高温動作性能が向上し、７０℃、５ｍＷの
条件下で、８，０００時間の動作が実現できた。
ライプ状の溝２５０内に形成した第２の半導体レーザ共
振器も屈折率導波型構造を有するので、安定した光モー
ドが実現できる。本実施例では、６５０ｎｍ発光部がし
きい値電流４５ｍＡで発振し、７８０ｎｍ発光部がしき
い値電流４１ｍＡで発振した。また、ジャンクションダ
ウンでヒートシンク２０２上に融着しているので、熱の
発生する活性層の部分がヒートシンク２０２に近くな
り、このため高温動作性能が向上し、７０℃、５ｍＷの
条件下で、８，０００時間の動作が実現できた。
【００６２】なお、本実施例では、ストライプ状の溝２
５０内にリッジ型導波路ストライプを有する屈折率導波
型構造の第２の半導体レーザ共振器を形成したが、実施
例１においても、ストライプ状の溝１６０内にリッジ型
導波路ストライプを有する屈折率導波型構造の第２の半
導体レーザ共振器を形成するようにしてもよい。
５０内にリッジ型導波路ストライプを有する屈折率導波
型構造の第２の半導体レーザ共振器を形成したが、実施
例１においても、ストライプ状の溝１６０内にリッジ型
導波路ストライプを有する屈折率導波型構造の第２の半
導体レーザ共振器を形成するようにしてもよい。
【００６３】また、本実施例では、半導体レーザ素子を
ジャンクションダウンでヒートシンク２０２上に融着し
たが、実施例１の半導体レーザ素子においても、ジャン
クションダウンでヒートシンク１０２上に融着すること
ができる。その場合には、ヒートシンク１０２を絶縁性
ＳｉＣで構成し、ヒートシンク１０２の表面に、凹部を
設けて電気的に分離した２つの電極を形成し、それらの
電極にそれぞれ電極１３１，１５１を対応させて融着
し、ヒートシンク１０２側の電極にリード線１３２，１
５２をそれぞれ接続すればよい。
ジャンクションダウンでヒートシンク２０２上に融着し
たが、実施例１の半導体レーザ素子においても、ジャン
クションダウンでヒートシンク１０２上に融着すること
ができる。その場合には、ヒートシンク１０２を絶縁性
ＳｉＣで構成し、ヒートシンク１０２の表面に、凹部を
設けて電気的に分離した２つの電極を形成し、それらの
電極にそれぞれ電極１３１，１５１を対応させて融着
し、ヒートシンク１０２側の電極にリード線１３２，１
５２をそれぞれ接続すればよい。
【００６４】このようにして、半導体基板上に積層され
た第１のダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ共振器
に対して平行にストライプ状の溝を形成し、そのストラ
イプ状の溝内の壁面及び底面を高抵抗化し、その高抵抗
化した部分の一部に電流経路を形成し、ストライプ状の
溝内に第２のダブルヘテロ構造の半導体レーザ共振器を
形成して、同一の半導体基板上に、発振波長が赤外域の
半導体レーザ共振器と発振波長が赤色域の半導体レーザ
共振器とを並列に形成する。
た第１のダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ共振器
に対して平行にストライプ状の溝を形成し、そのストラ
イプ状の溝内の壁面及び底面を高抵抗化し、その高抵抗
化した部分の一部に電流経路を形成し、ストライプ状の
溝内に第２のダブルヘテロ構造の半導体レーザ共振器を
形成して、同一の半導体基板上に、発振波長が赤外域の
半導体レーザ共振器と発振波長が赤色域の半導体レーザ
共振器とを並列に形成する。
【００６５】このような構成の半導体レーザ素子であれ
ば、異なるダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ共振
器を近接して形成しているため、発振波長を大きく異な
らせることが可能であり、７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯
の波長を実現でき、その発光スポット間隔を１００μｍ
以下にすることが可能となる。
ば、異なるダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ共振
器を近接して形成しているため、発振波長を大きく異な
らせることが可能であり、７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯
の波長を実現でき、その発光スポット間隔を１００μｍ
以下にすることが可能となる。
【００６６】実施例３ 次に、本発明の半導体レーザ素子の実施例３について説
明する。図７は実施例３の半導体レーザ素子の断面を示
すす説明図である。
明する。図７は実施例３の半導体レーザ素子の断面を示
すす説明図である。
【００６７】この半導体レーザ素子は、ヒートシンク３
０２上に半導体レーザチップをジャンクションダウンで
融着した構成となっている。ヒートシンク３０２は、絶
縁性ＳｉＣで構成され、凹部３０７が形成されているた
め、表面は電気的に分離された２つの区画を有する構成
となっている。
０２上に半導体レーザチップをジャンクションダウンで
融着した構成となっている。ヒートシンク３０２は、絶
縁性ＳｉＣで構成され、凹部３０７が形成されているた
め、表面は電気的に分離された２つの区画を有する構成
となっている。
【００６８】図において、３０１はｎ−ＧａＡｓ基板、
３１２はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、３１３はＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層、３１４はｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層、３１５はｐ−ＧａＡｓキャップ層、
３１６はｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層、３５０は絶
縁のための分離溝、３２１はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層、３２２はＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活
性層、３２３はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、３２４
はｐ−ＧａＡｓキャップ層、３２５はｎ−ＧａＡｓ電流
ブロック層、３０３，３３１，３５１は電極、３０５，
３０６はヒートシンク３０２上に形成されたＭｏ／Ａｕ
電極、３０４は電極３０３に接続されたリード線、３３
２は電極３３１に接続されたリード線、３５２は電極３
５１に接続されたリード線である。
３１２はｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層、３１３はＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層、３１４はｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層、３１５はｐ−ＧａＡｓキャップ層、
３１６はｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層、３５０は絶
縁のための分離溝、３２１はｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層、３２２はＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活
性層、３２３はｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、３２４
はｐ−ＧａＡｓキャップ層、３２５はｎ−ＧａＡｓ電流
ブロック層、３０３，３３１，３５１は電極、３０５，
３０６はヒートシンク３０２上に形成されたＭｏ／Ａｕ
電極、３０４は電極３０３に接続されたリード線、３３
２は電極３３１に接続されたリード線、３５２は電極３
５１に接続されたリード線である。
【００６９】実施例２と同様に、レーザ共振器は、第１
の半導体レーザ共振器である７８０ｎｍで発振するＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層３１３と、第２の半
導体レーザ共振器である６５０ｎｍで発振するＡｌＧａ
ＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活性層３２２との２つがあ
り、これら２つのレーザ活性層は、それらの間に存在す
る分離溝３５０により分離されている。すなわち、２つ
のレーザ活性層は、高抵抗の空気により絶縁され、それ
ぞれ独立した電極３３１，３５１を持つため、共通電極
３０３との間に電流を流すことで、７８０ｎｍ発光と６
５０ｎｍ発光とを独立して制御可能である。
の半導体レーザ共振器である７８０ｎｍで発振するＡｌ
ＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性層３１３と、第２の半
導体レーザ共振器である６５０ｎｍで発振するＡｌＧａ
ＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活性層３２２との２つがあ
り、これら２つのレーザ活性層は、それらの間に存在す
る分離溝３５０により分離されている。すなわち、２つ
のレーザ活性層は、高抵抗の空気により絶縁され、それ
ぞれ独立した電極３３１，３５１を持つため、共通電極
３０３との間に電流を流すことで、７８０ｎｍ発光と６
５０ｎｍ発光とを独立して制御可能である。
【００７０】図８および図９は実施例３の半導体レーザ
素子の製造方法を示す説明図であり、これらの図に基づ
いて、実施例３の半導体レーザ素子の製造方法を工程順
に説明する。
素子の製造方法を示す説明図であり、これらの図に基づ
いて、実施例３の半導体レーザ素子の製造方法を工程順
に説明する。
【００７１】まず、ｎ−ＧａＡｓ基板３０１上に、ｎ−
ＡｌＧａＡｓクラッド層３１２、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓのＭＱＷ活性層３１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
３１４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３１５をＭＯＣＶＤ法
で積層した後、リッジ型導波路ストライプとなる部分以
外の部分をｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３１４の途中ま
でエッチングで除去する。次いでエッチングで除去した
部分にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３１６をＭＯＣ
ＶＤ法で形成する（図８（ａ）参照）。ここで、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流ブロック層３１６での発振波長における
吸収がないため、レーザ発振光は、電流ブロック層によ
る吸収を受けない。
ＡｌＧａＡｓクラッド層３１２、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓのＭＱＷ活性層３１３、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
３１４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３１５をＭＯＣＶＤ法
で積層した後、リッジ型導波路ストライプとなる部分以
外の部分をｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３１４の途中ま
でエッチングで除去する。次いでエッチングで除去した
部分にｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３１６をＭＯＣ
ＶＤ法で形成する（図８（ａ）参照）。ここで、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓ電流ブロック層３１６での発振波長における
吸収がないため、レーザ発振光は、電流ブロック層によ
る吸収を受けない。
【００７２】これによりダブルヘテロ構造で、かつリッ
ジ型導波路ストライプ構造を有する実屈折率導波型の第
１の半導体レーザ共振器の部分が完成する。この構造の
レーザ共振器は７８０ｎｍで発光する。
ジ型導波路ストライプ構造を有する実屈折率導波型の第
１の半導体レーザ共振器の部分が完成する。この構造の
レーザ共振器は７８０ｎｍで発光する。
【００７３】次に第２の半導体レーザ共振器を形成する
ための準備を行う。まず、リッジ型導波路ストライプ３
１９の隣に、基板３０１に達する深さの共振器形成用の
開口部３４９を形成する（図８（ｂ）参照）。その方法
は以下のようにして行う。
ための準備を行う。まず、リッジ型導波路ストライプ３
１９の隣に、基板３０１に達する深さの共振器形成用の
開口部３４９を形成する（図８（ｂ）参照）。その方法
は以下のようにして行う。
【００７４】まず、第１の共振器の上を含むウェーハ全
面にＡｌ2 Ｏ3 膜３７０をＥＢ蒸着で形成する。次にＡ
ｌ2 Ｏ3 膜３７０上にフォトレジストを形成し、フォト
リソグラフィーにより、開口部３４９に相当する部分の
フォトレジストを除去する。次にウエットエッチング法
により、開口部３４９に相当する部分のＡｌ2 Ｏ3 膜３
７０、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３１６、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層３１４、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
のＭＱＷ活性層３１３、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３
１２を除去する。表面のＡｌ2 Ｏ3 膜３７０を溶かさず
にｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３１２とｎ−ＧａＡｓ基
板３０１との界面でエッチングをストップさせるため
に、エッチャントとして塩酸系のエッチャントを用い
る。これにより開口部３４９が形成される。
面にＡｌ2 Ｏ3 膜３７０をＥＢ蒸着で形成する。次にＡ
ｌ2 Ｏ3 膜３７０上にフォトレジストを形成し、フォト
リソグラフィーにより、開口部３４９に相当する部分の
フォトレジストを除去する。次にウエットエッチング法
により、開口部３４９に相当する部分のＡｌ2 Ｏ3 膜３
７０、ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層３１６、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層３１４、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
のＭＱＷ活性層３１３、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３
１２を除去する。表面のＡｌ2 Ｏ3 膜３７０を溶かさず
にｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３１２とｎ−ＧａＡｓ基
板３０１との界面でエッチングをストップさせるため
に、エッチャントとして塩酸系のエッチャントを用い
る。これにより開口部３４９が形成される。
【００７５】ここで、後に成長させるｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３２１のモホロジーを良くするために、硫
酸（４０℃１５ｓ）によりｎ−ＧａＡｓ基板３０１の表
面リンスを行う。
Ｐクラッド層３２１のモホロジーを良くするために、硫
酸（４０℃１５ｓ）によりｎ−ＧａＡｓ基板３０１の表
面リンスを行う。
【００７６】次に、開口部３４９及びＡｌ2 Ｏ3 膜３７
０の上に、ＭＢＥ法により、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層３２１、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活性
層３２２、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２３、ｐ−
ＧａＡｓキャップ層３２４を形成する（図８（ｃ）参
照）。このときＡｌ2 Ｏ3 膜３７０の上には、多結晶の
層である不要層３２７が成長するが、この不要層３２７
はエッチングにより除去する。このエッチングによる除
去では、不要層３２７以外の部分にフォトレジストを形
成し、硫酸系エッチャント、飽和臭素水系エッチャン
ト、及びアンモニア系エッチャントを使用して、Ａｌ2
Ｏ3 膜３７０が露出するまで不要層３２７をエッチング
で除去し、その後、Ａｌ2 Ｏ3 膜３７０を除去する。
０の上に、ＭＢＥ法により、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層３２１、ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ活性
層３２２、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３２３、ｐ−
ＧａＡｓキャップ層３２４を形成する（図８（ｃ）参
照）。このときＡｌ2 Ｏ3 膜３７０の上には、多結晶の
層である不要層３２７が成長するが、この不要層３２７
はエッチングにより除去する。このエッチングによる除
去では、不要層３２７以外の部分にフォトレジストを形
成し、硫酸系エッチャント、飽和臭素水系エッチャン
ト、及びアンモニア系エッチャントを使用して、Ａｌ2
Ｏ3 膜３７０が露出するまで不要層３２７をエッチング
で除去し、その後、Ａｌ2 Ｏ3 膜３７０を除去する。
【００７７】次に、第２の半導体レーザ共振器の部分を
形成する。まず、ウェーハ表面にＳｉＮｘ膜３７１をス
パッタリング法で形成する（図８（ｄ）参照）。次いで
フォトリソグラフィーによりＳｉＮｘ膜３７１をマスク
として、ＡｌＧａＩｎＰ系ヘテロ構造の一部をｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３２３の途中までドライエッチン
グ法により除去し、電流ブロック層形成用の開口部３７
４，３７６を形成する（図９（ｅ）参照）。
形成する。まず、ウェーハ表面にＳｉＮｘ膜３７１をス
パッタリング法で形成する（図８（ｄ）参照）。次いで
フォトリソグラフィーによりＳｉＮｘ膜３７１をマスク
として、ＡｌＧａＩｎＰ系ヘテロ構造の一部をｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３２３の途中までドライエッチン
グ法により除去し、電流ブロック層形成用の開口部３７
４，３７６を形成する（図９（ｅ）参照）。
【００７８】次に、ＭＢＥ法により、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層３２３上にｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層３
２５を成長させる（図９（ｆ）参照）。このときＳｉＮ
ｘ膜３７１の上には不要層（多結晶のＧａＡｓ）３２８
が成長するが、この不要層３２８はエッチングにより除
去する。このエッチングによる除去では、不要層３２８
以外の部分にフォトレジストを形成し、アンモニア系エ
ッチャントを使用して不要層３２８を除去する。これに
より第２の半導体レーザ共振器の部分が完成する。この
構造の第２の共振器の部分は、６５０ｎｍで発光し、電
流ブロック層３２５がＧａＡｓであるため複素屈折率型
の光導波構造となる。
Ｐクラッド層３２３上にｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層３
２５を成長させる（図９（ｆ）参照）。このときＳｉＮ
ｘ膜３７１の上には不要層（多結晶のＧａＡｓ）３２８
が成長するが、この不要層３２８はエッチングにより除
去する。このエッチングによる除去では、不要層３２８
以外の部分にフォトレジストを形成し、アンモニア系エ
ッチャントを使用して不要層３２８を除去する。これに
より第２の半導体レーザ共振器の部分が完成する。この
構造の第２の共振器の部分は、６５０ｎｍで発光し、電
流ブロック層３２５がＧａＡｓであるため複素屈折率型
の光導波構造となる。
【００７９】次に、ＭＢＥ法でコンタクト層３３９を形
成し、その上にＥＢ蒸着法でＡｌ2Ｏ3 膜３７２を形成
する（図９（ｇ）参照）。
成し、その上にＥＢ蒸着法でＡｌ2Ｏ3 膜３７２を形成
する（図９（ｇ）参照）。
【００８０】そして、フォトリソグラフィーとドライエ
ッチング法により、第１の共振器の部分と第２の共振器
の部分との間に絶縁のための分離溝３５０を形成する
（図９（ｈ）参照）。この分離溝３５０がＧａＡｓ基板
３０１まで至っているので、第１の共振器と第２の共振
器との間は、高抵抗である空気により電気的に絶縁され
る。
ッチング法により、第１の共振器の部分と第２の共振器
の部分との間に絶縁のための分離溝３５０を形成する
（図９（ｈ）参照）。この分離溝３５０がＧａＡｓ基板
３０１まで至っているので、第１の共振器と第２の共振
器との間は、高抵抗である空気により電気的に絶縁され
る。
【００８１】最後に、電極３０３，３３１，３５１を形
成し、各電極にリード線３０４，３３２，３５２をそれ
ぞれ接続する。このようにして作製されたウェーハを分
割し、端面コーティングを行い、ヒートシンク３０２の
上にジャンクションダウンで実装することにより、半導
体レーザ素子を得る。このようにヒートシンク３０２の
上にジャンクションダウンで実装した場合には、放熱が
良いので高出力の場合に有利である。なお、半導体レー
ザ素子は、ヒートシンク３０２の上にジャンクションア
ップ（junction-up ）で実装してもよい。
成し、各電極にリード線３０４，３３２，３５２をそれ
ぞれ接続する。このようにして作製されたウェーハを分
割し、端面コーティングを行い、ヒートシンク３０２の
上にジャンクションダウンで実装することにより、半導
体レーザ素子を得る。このようにヒートシンク３０２の
上にジャンクションダウンで実装した場合には、放熱が
良いので高出力の場合に有利である。なお、半導体レー
ザ素子は、ヒートシンク３０２の上にジャンクションア
ップ（junction-up ）で実装してもよい。
【００８２】図１０は半導体レーザ素子をジャンクショ
ンアップで実装した場合の例を示す説明図である。この
ように、半導体レーザ素子をヒートシンク３０２の上に
ジャンクションアップで実装した場合には、ヒートシン
ク３０２に配線パターンが不要となるので、リード線３
０４，３３２，３５２のボンディングが容易となり、こ
れにより素子の組み立てが容易となる。また、第１と第
２の共振器で半導体基板３０１から上部電極３３１，３
５１までの高さが異なっていても、ヒートシンク３０２
への実装が容易である。
ンアップで実装した場合の例を示す説明図である。この
ように、半導体レーザ素子をヒートシンク３０２の上に
ジャンクションアップで実装した場合には、ヒートシン
ク３０２に配線パターンが不要となるので、リード線３
０４，３３２，３５２のボンディングが容易となり、こ
れにより素子の組み立てが容易となる。また、第１と第
２の共振器で半導体基板３０１から上部電極３３１，３
５１までの高さが異なっていても、ヒートシンク３０２
への実装が容易である。
【００８３】このようにして得た半導体レーザ素子で
は、第１の共振器はＡｌＧａＡｓの埋め込みにより実屈
折率型の共振器となり、この共振器からは、導波ロスが
小さく、しきい値の低いレーザ発振が得られる。また第
２の共振器はＧａＡｓの埋め込みにより複素屈折率型の
共振器となり、この共振器は屈折率による光閉じ込めを
行うため、この共振器からは、活性層における水平方向
の光の安定性の高いレーザ発振が得られる。
は、第１の共振器はＡｌＧａＡｓの埋め込みにより実屈
折率型の共振器となり、この共振器からは、導波ロスが
小さく、しきい値の低いレーザ発振が得られる。また第
２の共振器はＧａＡｓの埋め込みにより複素屈折率型の
共振器となり、この共振器は屈折率による光閉じ込めを
行うため、この共振器からは、活性層における水平方向
の光の安定性の高いレーザ発振が得られる。
【００８４】本実施例で示した半導体レーザ素子では、
６５０ｎｍ発光部がしきい値電流４５ｍＡで発振し、７
８０ｎｍ発光部がしきい値電流３８ｍＡで発振した。信
頼性試験は、７０℃、５ｍＷの条件下で９，０００時間
の動作が実現できた。
６５０ｎｍ発光部がしきい値電流４５ｍＡで発振し、７
８０ｎｍ発光部がしきい値電流３８ｍＡで発振した。信
頼性試験は、７０℃、５ｍＷの条件下で９，０００時間
の動作が実現できた。
【００８５】本実施例では、第１の共振器の部分と第２
の共振器の部分との絶縁を分離溝で行うようにしてお
り、この分離溝は、プロトン照射などの大掛かりな装置
を必要とせず、実績のあるフォトリソグラフィーとドラ
イエッチングを使用して形成することができるので、作
製が容易である。また、第１と第２の共振器で、電流ブ
ロック層を異なる材料で形成できるため、それぞれの共
振器で最適な導波構造を選択することができる。
の共振器の部分との絶縁を分離溝で行うようにしてお
り、この分離溝は、プロトン照射などの大掛かりな装置
を必要とせず、実績のあるフォトリソグラフィーとドラ
イエッチングを使用して形成することができるので、作
製が容易である。また、第１と第２の共振器で、電流ブ
ロック層を異なる材料で形成できるため、それぞれの共
振器で最適な導波構造を選択することができる。
【００８６】なお、本実施例では、リッジ型導波路スト
ライプのリッジ部分を形成する際にエッチストップ層を
使用していないが、より正確な厚さに制御するためにエ
ッチストップ層を導入してもよい。
ライプのリッジ部分を形成する際にエッチストップ層を
使用していないが、より正確な厚さに制御するためにエ
ッチストップ層を導入してもよい。
【００８７】また、動作電圧を下げるために、ｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層３２１とｐ−ＧａＡｓキャップ層
３２４との間に中間バンドギャップ層を設けてもよい。
ＧａＩｎＰクラッド層３２１とｐ−ＧａＡｓキャップ層
３２４との間に中間バンドギャップ層を設けてもよい。
【００８８】本実施例では、第１と第２の共振器の電流
ブロック層が異なる材料で構成された例を示したが、双
方の電流ブロック層を同じＡｌＧａＡｓで構成すること
も可能である。その場合には、第１の共振器と第２の共
振器との双方が実屈折率導波型となるため、より低い発
振しきい値を得ることができる。
ブロック層が異なる材料で構成された例を示したが、双
方の電流ブロック層を同じＡｌＧａＡｓで構成すること
も可能である。その場合には、第１の共振器と第２の共
振器との双方が実屈折率導波型となるため、より低い発
振しきい値を得ることができる。
【００８９】また、活性層にＡｌＧａＡｓ系の材料を用
いた共振器を先に形成し、その後、その共振器に隣接し
て、活性層にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いた共振器を
形成するようにしたが、この順序は逆でもよく、活性層
にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いた共振器を先に形成
し、その後、その共振器に隣接して、活性層にＡｌＧａ
Ａｓ系の材料を用いた共振器を形成するようにしてもよ
い。
いた共振器を先に形成し、その後、その共振器に隣接し
て、活性層にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いた共振器を
形成するようにしたが、この順序は逆でもよく、活性層
にＡｌＧａＩｎＰ系の材料を用いた共振器を先に形成
し、その後、その共振器に隣接して、活性層にＡｌＧａ
Ａｓ系の材料を用いた共振器を形成するようにしてもよ
い。
【００９０】このようにして、発振波長が赤外域の第１
の半導体レーザ共振器を形成した後、それに隣接して開
口部を形成し、その開口部内に、発振波長が赤色域の第
２の半導体レーザ共振器を形成し、双方の共振器の間に
分離溝を形成することにより、同一の半導体基板上に、
発振波長が赤外域の半導体レーザ共振器と発振波長が赤
色域の半導体レーザ共振器とを並列に形成する。
の半導体レーザ共振器を形成した後、それに隣接して開
口部を形成し、その開口部内に、発振波長が赤色域の第
２の半導体レーザ共振器を形成し、双方の共振器の間に
分離溝を形成することにより、同一の半導体基板上に、
発振波長が赤外域の半導体レーザ共振器と発振波長が赤
色域の半導体レーザ共振器とを並列に形成する。
【００９１】このような構成の半導体レーザ素子であれ
ば、双方の活性層を異なる材料で形成することができる
ので、発振波長を大きく異ならせることが可能であり、
７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯の波長を実現でき、その発
光スポット間隔を１００μｍ以下にすることが可能とな
る。そのため本発明による半導体レーザ素子を使用した
光ピックアップでは、単一のピックアップでＤＶＤディ
スクとＣＤ／ＣＤ−ＲＯＭ／ＣＤ−Ｒディスクとの双方
の情報の読み出し及び書き込みが可能となる。また、本
発明の半導体レーザ素子は表面が平坦であるため、ジャ
ンクションダウンの実装が可能となり、高温条件下での
レーザ素子の信頼性を向上させることが可能となる。
ば、双方の活性層を異なる材料で形成することができる
ので、発振波長を大きく異ならせることが可能であり、
７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯の波長を実現でき、その発
光スポット間隔を１００μｍ以下にすることが可能とな
る。そのため本発明による半導体レーザ素子を使用した
光ピックアップでは、単一のピックアップでＤＶＤディ
スクとＣＤ／ＣＤ−ＲＯＭ／ＣＤ−Ｒディスクとの双方
の情報の読み出し及び書き込みが可能となる。また、本
発明の半導体レーザ素子は表面が平坦であるため、ジャ
ンクションダウンの実装が可能となり、高温条件下での
レーザ素子の信頼性を向上させることが可能となる。
【発明の効果】この発明によれば、単一の半導体レーザ
素子を用いて、赤外域と赤色域のレーザ光を、近接した
発光スポット間距離で発生させることができる。
素子を用いて、赤外域と赤色域のレーザ光を、近接した
発光スポット間距離で発生させることができる。
【図１】本発明の半導体レーザ素子の実施例１の断面を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図２】実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】実施例１の半導体レーザ素子の製造方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図４】本発明の半導体レーザ素子の実施例２の断面を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図５】実施例２の半導体レーザ素子の製造方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図６】実施例２の半導体レーザ素子の製造方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図７】本発明の半導体レーザ素子の実施例３の断面を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図８】実施例３の半導体レーザ素子の製造方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図９】実施例３の半導体レーザ素子の製造方法を示す
説明図である。
説明図である。
【図１０】実施例３の半導体レーザ素子をジャンクショ
ンアップで実装した場合の例を示す説明図である。
ンアップで実装した場合の例を示す説明図である。
１０１ ｐ−ＧａＡｓ基板 １０２，２０２，３０２ ヒートシンク １０３ 共通ｐ型電極 １１１ ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層 １１１ａ Ｖ溝ストライプ １１２ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １１３ ＡｌＧａＡｓ活性層 １１４ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 １１５ ｎ−ＧａＡｓキャップ層 １２１ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １２２ ＧａＩｎＰ活性層 １２３ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 １２４ ｎ−ＧａＡｓキャップ層 １３１，１５１ ｎ型電極 １３２，１５２ リード線 １４１ 高抵抗層 １４２ 低抵抗層 １６０ ストライプ状の溝 ２０１，３０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 ２０３，２３１，２５１，３０３，３３１，３５１ 電
極 ２０４，２３２，２５２，３０４，３３２，３５２ リ
ード線 ２０５，３０７ 凹部 ２１２，３２１ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２１３，３２２ ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ
活性層 ２１４，３２３ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２１５，２２４，３１５，３２４ ｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層 ２１６，２２５，３２５ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 ２２１，３１２ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２２２，３１３ ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性
層 ２２３，３１４ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２４１ 高抵抗層 ２４２ 電流経路 ２５０ ストライプ状の溝 ３０５，３０６ Ｍｏ／Ａｕ電極 ３１６ ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層 ３４９ 共振器形成用の開口部 ３５０ 分離溝 ３７４，３７６ 電流ブロック層形成用の開口部
極 ２０４，２３２，２５２，３０４，３３２，３５２ リ
ード線 ２０５，３０７ 凹部 ２１２，３２１ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２１３，３２２ ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰのＭＱＷ
活性層 ２１４，３２３ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層 ２１５，２２４，３１５，３２４ ｐ−ＧａＡｓキャッ
プ層 ２１６，２２５，３２５ ｎ−ＧａＡｓ電流ブロック層 ２２１，３１２ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２２２，３１３ ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓのＭＱＷ活性
層 ２２３，３１４ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層 ２４１ 高抵抗層 ２４２ 電流経路 ２５０ ストライプ状の溝 ３０５，３０６ Ｍｏ／Ａｕ電極 ３１６ ｎ−ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層 ３４９ 共振器形成用の開口部 ３５０ 分離溝 ３７４，３７６ 電流ブロック層形成用の開口部
Claims (14)
- 【請求項１】 同一の半導体基板上に、互いに異なる材
料を用いた発光層を有する複数の半導体レーザ共振器
を、半導体基板の主面に対して並列に配置し、これら半
導体レーザ共振器の間に高抵抗領域を設けてなる半導体
レーザ素子。 - 【請求項２】 前記半導体基板がＧａＡｓ基板からな
り、前記複数の半導体レーザ共振器は、各発光層に互い
に異なる５族の材料を含んでなる請求項１記載の半導体
レーザ素子。 - 【請求項３】 前記５族の材料がＰ、Ａｓ、又はＮであ
る請求項２記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 前記複数の半導体レーザ共振器が、発振
波長が赤色域の共振器と発振波長が赤外域の共振器との
２つの共振器からなる請求項１記載の半導体レーザ素
子。 - 【請求項５】 前記半導体基板がＧａＡｓ基板からな
り、前記発振波長が赤色域の共振器は、発光層がＩｎＧ
ａＰ系の材料で形成され、前記発振波長が赤外域の共振
器は、発光層がＧａＡｓ系の材料で形成されてなる請求
項４記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記複数の半導体レーザ共振器は、各発
光層が、半導体基板の主面に対してほぼ同じ高さの位置
に存在する請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 前記複数の半導体レーザ共振器が、それ
ぞれ屈折率導波構造を有する請求項１記載の半導体レー
ザ素子。 - 【請求項８】 前記高抵抗領域が、隣接する半導体レー
ザ共振器が電気的に分離されるのに十分なエアーギャッ
プで形成されてなる請求項１記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項９】 前記高抵抗領域が、隣接する半導体レー
ザ共振器が電気的に分離されるのに十分な抵抗を有する
高抵抗半導体層で形成されてなる請求項１記載の半導体
レーザ素子。 - 【請求項１０】 前記高抵抗半導体層が、プロトン又は
ガリウムイオンの注入によって形成されてなる請求項９
記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１１】 ＣＤ及びＤＶＤの両方に対する記録、
再生が可能な記録再生装置に組み込まれてなる請求項１
〜１０のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項１２】 半導体基板上に所定の材料を用いた発
光層を有する第１の半導体レーザ共振器を形成する工程
と、第１の共振器の近隣に半導体基板の主面に対して並
列に開口部を形成する工程と、その開口部内に第１の共
振器とは異なる材料を用いた発光層を有する第２の半導
体レーザ共振器を半導体基板の主面に対して並列に形成
する工程と、第１の共振器と第２の共振器との間に高抵
抗領域を形成する工程を具備することを特徴とする半導
体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項１３】 半導体基板上に所定の材料を用いた発
光層を有する第１の半導体レーザ共振器を形成する工程
と、第１の共振器の近隣に半導体基板の主面に対して並
列にストライプ状の溝を形成する工程と、そのストライ
プ状の溝内の壁面及び底面に高抵抗半導体層を形成する
工程と、その高抵抗半導体層の一部に電流経路を形成す
る工程と、前記ストライプ状の溝内に第１の共振器とは
異なる材料を用いた発光層を有する第２の半導体レーザ
共振器を半導体基板の主面に対して並列に形成する工程
を具備することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。 - 【請求項１４】 半導体レーザ共振器を形成する際、ダ
ブルヘテロ構造の一部を除去してリッジ型導波路ストラ
イプを形成することを特徴とする請求項１２又は１３記
載の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000015953A JP3818815B2 (ja) | 1999-02-08 | 2000-01-25 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015599 | 1999-02-08 | ||
| JP11-30155 | 1999-02-08 | ||
| JP2000015953A JP3818815B2 (ja) | 1999-02-08 | 2000-01-25 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299529A true JP2000299529A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3818815B2 JP3818815B2 (ja) | 2006-09-06 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000015953A Expired - Fee Related JP3818815B2 (ja) | 1999-02-08 | 2000-01-25 | 半導体レーザ素子及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3818815B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6771586B2 (en) | 2001-01-19 | 2004-08-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element, method for manufacturing the same, and optical pickup using the same |
| KR100489042B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-05-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 고출력 ｌｅｄ를 위한 역피라미드형 플립 칩 |
| US6919217B2 (en) | 2002-04-15 | 2005-07-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
| US7034341B2 (en) | 2002-04-15 | 2006-04-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device having a multi-layer buffer layer |
| WO2007023844A1 (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-01 | Rohm Co., Ltd. | モノリシック型半導体レーザ |
| WO2007023845A1 (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-01 | Rohm Co., Ltd. | モノリシック型半導体レーザ |
-
2000
- 2000-01-25 JP JP2000015953A patent/JP3818815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6771586B2 (en) | 2001-01-19 | 2004-08-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser element, method for manufacturing the same, and optical pickup using the same |
| US6919217B2 (en) | 2002-04-15 | 2005-07-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device fabricating method |
| US7034341B2 (en) | 2002-04-15 | 2006-04-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor laser device having a multi-layer buffer layer |
| KR100489042B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-05-11 | 엘지이노텍 주식회사 | 고출력 ｌｅｄ를 위한 역피라미드형 플립 칩 |
| WO2007023844A1 (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-01 | Rohm Co., Ltd. | モノリシック型半導体レーザ |
| WO2007023845A1 (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-01 | Rohm Co., Ltd. | モノリシック型半導体レーザ |
| JP2007059577A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Rohm Co Ltd | モノリシック型半導体レーザ |
| JP2007059576A (ja) * | 2005-08-24 | 2007-03-08 | Rohm Co Ltd | モノリシック型半導体レーザ |
| KR101020118B1 (ko) * | 2005-08-24 | 2011-03-08 | 로무 가부시키가이샤 | 모놀리식형 반도체 레이저 |
| KR101020147B1 (ko) * | 2005-08-24 | 2011-03-08 | 로무 가부시키가이샤 | 모놀리식형 반도체 레이저 |
| US7965753B2 (en) | 2005-08-24 | 2011-06-21 | Rohm Co., Ltd. | Monolithic semiconductor laser |
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|---|---|
| JP3818815B2 (ja) | 2006-09-06 |
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