JP2001060742A

JP2001060742A - 半導体発光装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2001060742A
Application number: JP23465899A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Narui; 啓修成井; Kazuo Honda; 和生本田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 1999-08-20
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発振波長の異なる複数の光を出射可能である半
導体発光装置であって、エッチングによる素子の損傷が
防止された半導体発光装置およびその製造方法を提供す
る。【解決手段】活性層を含む積層体が基板上に複数形成さ
れ、各活性層から積層体ごとに波長の異なる光を出射す
る半導体発光装置の製造方法であって、基板１上の一部
に第１の絶縁膜１１を形成する工程と、第１の絶縁膜以
外の領域に半導体からなる第１導電型クラッド層２ａ、
活性層３ａおよび第２導電型クラッド層４ａを積層させ
て第１の積層体を形成する工程と、第１の積層体および
絶縁膜１１を被覆する絶縁膜１２を形成する工程と、第
２の積層体形成領域の第１および第２の絶縁膜を除去す
る工程と、第２の積層体を形成する工程とを有する半導
体発光装置の製造方法、およびそれにより形成される半
導体発光装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、同一基板上に発振
波長の異なる複数の発光素子が形成された半導体発光装
置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光を照射して情報の記録または再生を行
う光記録媒体（以下、光ディスクとする。）としては、
例えばコンパクトディスク（ＣＤ）、ミニディスク（Ｍ
Ｄ）あるいはデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）等が挙
げられる。上記のような光ディスクには、光ディスクの
種類に応じて波長の異なる光が照射される。例えば、Ｃ
Ｄの再生には７８０ｎｍ帯の波長の光が、また、ＤＶＤ
の再生には６５０ｎｍ帯の波長の光がそれぞれ用いられ
る。

【０００３】したがって、種類の異なる光ディスクに対
して互換性を有する光記録・再生装置には、発振波長の
異なる複数の光源が必要となる。光記録・再生装置には
光源として通常レーザダイオードが用いられるが、複数
のレーザダイオードを形成する場合には装置の小型化が
困難となり、製造工程も複雑化する。上記の問題を解決
するため、同一の基板上に発振波長の異なる複数のレー
ザダイオードが形成された多重波長モノリシック半導体
レーザの開発が進められている。

【０００４】一般に、半導体レーザは活性層に平行にレ
ーザ光を出射する端面発光型と、表面放射型（面発光
型）に大別される。面発光型レーザは単一モード発振が
可能であり、長距離・高速の光ファイバ通信等に使用可
能である。したがって、面発光型の多重波長レーザは例
えば、並列光通信用の光源として注目されている。

【０００５】一方、光ディスクの記録・再生に用いられ
るレーザは、利得スペクトル内の縦モードが複数であっ
ても空間的コヒーレンスが特に悪化しないことと、光が
ディスクから反射されてレーザに戻った場合のノイズの
問題から、縦モードとしては複数の方が望ましいとされ
ている。端面発光型レーザは共振器長が結晶内波長に対
して圧倒的に長く、共振器内に多数の共振モードが存在
する。したがって、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスクに用い
られる光ピックアップとしては、端面発光型レーザが適
している。

【０００６】同一の基板上に発振波長の異なる２つのレ
ーザダイオードが形成された半導体レーザの例を図９
（ａ）に示す。図９（ａ）の半導体レーザはｎ−ＧａＡ
ｓからなる基板１上に、ＣＤ再生用の７８０ｎｍ帯の波
長のレーザ光を出射するレーザダイオードＡと、ＤＶＤ
再生用の６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を出射するレー
ザダイオードＢとを有する。レーザダイオードＡの光出
射部とレーザダイオードＢの光出射部との間隔は２００
μｍ以下、例えば１００μｍ程度とされることが多い。

【０００７】レーザダイオードＡ部分には基板１上にｎ
−ＡｌＧａＡｓからなるｎ−クラッド層２ａと、ＡｌＧ
ａＡｓからなる活性層３ａと、ｐ−ＡｌＧａＡｓからな
るｐ−クラッド層４ａと、ｐ−ＧａＡｓからなるキャッ
プ層５ａとが順に積層されている。ｐ−クラッド層４ａ
の表面およびキャップ層５ａにはストライプ６ａを除き
高抵抗層が形成されている。これにより、ゲインガイド
型の電流狭窄構造となっている。また、図示しないがキ
ャップ層５ａの上部にはｐ型電極が形成され、基板１の
下部にはｎ型電極が形成されている。結晶状態を良好と
する目的で、基板１とｎ−クラッド層２ａとの層間に例
えばｎ−ＧａＡｓあるいはｎ−ＡｌＧａＡｓからなるバ
ッファー層が形成されることもある。

【０００８】レーザダイオードＢ部分には基板１上にｎ
−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ−クラッド層２ｂと、Ｇａ
ＩｎＰからなる活性層３ｂと、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰから
なるｐ−クラッド層４ｂと、ｐ−ＧａＡｓからなるキャ
ップ層５ｂとが順に積層されている。ｐ−クラッド層４
ｂの表面およびキャップ層５ｂにはストライプ６ｂを除
き高抵抗層が形成されている。これにより、ゲインガイ
ド型の電流狭窄構造となっている。また、図示しないが
キャップ層５ｂの上部にはｐ型電極が形成され、基板１
の下部にはｎ型電極が形成されている。結晶状態を良好
とする目的で、基板１とｎ−クラッド層２ｂとの層間に
例えばｎ−ＧａＩｎＰからなるバッファー層が形成され
ることもある。

【０００９】次に、上記の半導体レーザの製造方法につ
いて図面を参照して説明する。まず、図９（ｂ）に示す
ように、ｎ−ＧａＡｓからなる基板１上に例えば有機金
属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりｎ−Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1
Ａｓクラッド層２ａ、Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓ活性層３ａ、
ｐ−Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓクラッド層４ａおよびｐ−Ｇａ
Ａｓキャップ層５ａを順次形成する。混晶比は例えばｘ
１を０．４７、ｘ２を０．１〜０．１４とする。また、
Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａｓ活性層３ａはバルクあるいは量子井
戸構造とする。

【００１０】次に、図９（ｃ）に示すように、レーザダ
イオードＡ部分をレジスト（不図示）により保護してか
ら、硫酸系およびフッ酸系の溶液を用いたウェットエッ
チングを行う。これにより、レーザダイオードＢ部分の
ｎ−クラッド層２ａから上の積層体が除去される。その
後、レーザダイオードＡ部分に形成されたレジストを除
去する。

【００１１】次に、図１０（ａ）に示すように、レーザ
ダイオードＢ部分の基板１上およびそれ以外の領域のキ
ャップ層５ａ上に、例えば有機金属気相成長法によりｎ
−（Ａｌ_xＧａ_1-x）_y1Ｉｎ_1-y1Ｐクラッド層２ｂ、Ｇ
ａ_y2Ｉｎ_1-y2Ｐ活性層３ｂ、ｐ−（Ａｌ_xＧａ_1-x）_y1
Ｉｎ_1-y1Ｐクラッド層４ｂおよびｐ−ＧａＡｓキャップ
層５ｂを順次形成する。混晶比は例えばｘ＝０．７、ｙ
１＝０．５とする。また、Ｇａ_y2Ｉｎ_1-y2Ｐ活性層３ｂ
はバルクあるいは量子井戸構造とする。

【００１２】次に、図１０（ｂ）に示すように、レーザ
ダイオードＢ部分をレジスト（不図示）により保護して
から、硫酸系およびリン酸／塩酸系の溶液を用いたウェ
ットエッチングを行う。これにより、レーザダイオード
Ｂ以外の部分のｐ−キャップ層５ｂ、ｐ−クラッド層４
ｂ、活性層３ｂおよびｎ−クラッド層２ｂを除去する。

【００１３】次に、図１０（ｃ）に示すように、レーザ
ダイオードＡ部分にもレジスト（不図示）を形成してか
ら、例えば塩酸系の溶液を用いたウェットエッチングを
行い、基板１に達するトレンチを形成する。これによ
り、レーザダイオード間が分離される。続いて、各レー
ザダイオードの電流注入領域となる部分をレジスト（不
図示）により保護し、ｐ−クラッド層４ａ、４ｂの表面
およびｐ−キャップ層５ａ、５ｂにｎ型不純物をイオン
注入する。これにより、ストライプ６ａ、６ｂを挟んで
イオン注入された領域に高抵抗層が形成され、ゲインガ
イド型の電流狭窄構造となる。

【００１４】その後、キャップ層５ａ、５ｂの上部に例
えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜をスパッタリングにより
成膜し、各レーザダイオードにｐ型電極（不図示）を形
成する。また、基板１のレーザダイオードＡ、Ｂが形成
された側と反対側の面に、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
の積層膜をスパッタリングにより成膜し、ｎ型電極（不
図示）を形成する。以上の工程の後、ペレタイズ工程を
経て、図９（ａ）に示す半導体発光装置が得られる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の半導体発光装置の製造方法によれば、レーザダイ
オードＡを形成する工程でレーザダイオードＢ部分にも
ＡｌＧａＡｓ系のエピタキシャル層を積層させるため、
レーザダイオードＢ部分のＡｌＧａＡｓ系積層膜をエッ
チング除去する必要がある。また、レーザダイオードＢ
を形成する工程でレーザダイオードＡ部分にもＡｌＧａ
ＩｎＰ系のエピタキシャル層を積層させるため、レーザ
ダイオードＡ部分のＡｌＧａＩｎＰ系積層膜をエッチン
グ除去する必要がある。さらに、レーザダイオードＡ部
分のＡｌＧａＡｓ系積層膜とレーザダイオードＢ部分の
ＡｌＧａＩｎＰ系の積層膜との間を分離させるためのエ
ッチングも必要である。

【００１６】これらのエッチングはウェットエッチング
により行われ、素子の信頼性が低下する要因となってい
る。本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであ
り、したがって本発明は、素子の損傷の要因となるエッ
チングを行わずに、発振波長の異なる発光領域の間が分
離された半導体発光装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の半導体発光装置は、第１導電型クラッド層
と、前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層
と、前記活性層上に形成された第２導電型クラッド層と
を少なくとも有する積層体が、基板上に複数形成された
半導体発光装置であって、前記第１導電型クラッド層、
前記活性層および前記第２導電型クラッド層は半導体の
エピタキシャル成長層であり、前記積層体は互いに空間
的に分離されており、前記積層体間の前記基板上に絶縁
膜を有し、前記各活性層からほぼ平行な同一の方向に、
前記積層体ごとに波長の異なる光を出射することを特徴
とする。

【００１８】本発明の半導体発光装置は、好適には、前
記光はレーザ光であることを特徴とする。本発明の半導
体発光装置は、好適には、前記活性層はそれぞれ電流狭
窄構造を有することを特徴とする。本発明の半導体発光
装置は、さらに好適には、前記第２導電型クラッド層の
一部に形成された、前記第１導電型の不純物を含有する
高抵抗領域により、前記電流狭窄構造となっていること
を特徴とする。

【００１９】本発明の半導体発光装置は、好適には、前
記絶縁膜は、前記絶縁膜表面への前記エピタキシャル成
長層の成長が抑制される組成を有することを特徴とす
る。本発明の半導体発光装置は、好適には、前記基板と
前記第１導電型クラッド層との層間に、前記基板と前記
第１導電型クラッド層の結晶状態の違いを緩和するバッ
ファー層を有することを特徴とする。本発明の半導体発
光装置は、好適には、少なくとも一つの前記積層体上の
一部に、光を出射しない他の一つの前記積層体を有する
ことを特徴とする。

【００２０】これにより、絶縁膜上へのエピタキシャル
層の成長が抑制され、積層体間を分離するためのエッチ
ング工程が不要となる。したがって、エッチングにより
素子が損傷を受けるのを防止することができる。本発明
の半導体発光装置によれば、同一基板上に発振波長の異
なる複数の発光素子が形成され、かつ、発光素子の損傷
が防止される。したがって、半導体発光装置を小型化
し、装置の信頼性を高くすることができる。

【００２１】上記の目的を達成するため、本発明の半導
体発光装置は、第１導電型クラッド層と、前記第１導電
型クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に
形成された第２導電型クラッド層とを少なくとも有する
積層体が、基板上に複数形成された半導体発光装置であ
って、前記第１導電型クラッド層、前記活性層および前
記第２導電型クラッド層は化合物半導体のエピタキシャ
ル成長層であり、前記積層体は互いに空間的に分離され
ており、前記積層体間の前記基板上に絶縁膜を有し、前
記積層体の間隔である前記絶縁膜の幅は、前記活性層の
端面において中央部に比較して狭く、前記活性層は端面
付近で広いバンドギャップを有する窓構造となってお
り、前記各活性層からほぼ平行な同一の方向に、前記積
層体ごとに波長の異なる光を誘導放出することを特徴と
する。

【００２２】本発明の半導体発光装置は、好適には、前
記活性層はそれぞれ電流狭窄構造を有することを特徴と
する。本発明の半導体発光装置は、好適には、前記第２
導電型クラッド層の一部に形成された、前記第１導電型
の不純物を含有する高抵抗領域により、前記電流狭窄構
造となっていることを特徴とする。本発明の半導体発光
装置は、好適には、前記絶縁膜は、前記絶縁膜表面への
前記エピタキシャル成長層の成長が抑制される組成を有
することを特徴とする。本発明の半導体発光装置は、好
適には、前記基板と前記第１導電型クラッド層との層間
に、前記基板と前記第１導電型クラッド層の結晶状態の
違いを緩和するバッファー層を有することを特徴とす
る。

【００２３】これにより、同一基板上に発振波長の異な
る複数のレーザダイオードが形成された半導体発光装置
において、活性層の端面におけるレーザ光の吸収を小さ
くし、レーザ光出力を大きくすることが可能となる。積
層体間の絶縁膜幅を狭くすると、端面近傍ではエピタキ
シャル層の成長速度が小さくなる。したがって、活性層
に量子井戸構造を用いている場合には、井戸幅が狭くな
り、量子準位が上昇してバンドギャップエネルギーが大
きくなる。これにより、ストライプの中央部の光は端面
付近で透明となり、窓構造が形成される。本発明の半導
体発光装置によれば、活性層に窓構造が形成されること
により、レーザ光を高出力化し、また、端面の劣化を防
止して装置の信頼性を向上させることが可能となる。

【００２４】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の半導体発光装置の製造方法は、第１導電型クラッド
層と、前記第１導電型クラッド層上に形成された活性層
と、前記活性層上に形成された第２導電型クラッド層と
を少なくとも有する積層体が基板上に複数形成され、前
記各活性層からほぼ平行な同一の方向に、前記積層体ご
とに波長の異なる光を出射する半導体発光装置の製造方
法であって、基板上の一部に第１の絶縁膜を形成する工
程と、前記第１の絶縁膜以外の領域に、それぞれ半導体
からなる前記第１導電型クラッド層、前記活性層および
前記第２導電型クラッド層をエピタキシャル成長させ、
第１の積層体を形成する工程と、前記第１の積層体およ
び前記第１の絶縁膜を被覆する第２の絶縁膜を形成する
工程と、前記第１の積層体から隔てられた、第２の積層
体形成領域の前記第１および第２の絶縁膜を除去する工
程と、前記第２の積層体形成領域に、それぞれ半導体か
らなる前記第１導電型クラッド層、前記活性層および前
記第２導電型クラッド層をエピタキシャル成長させ、前
記第２の積層体を形成する工程とを有することを特徴と
する。

【００２５】本発明の半導体発光装置の製造方法は、好
適には、前記光がレーザ発振するように、前記各活性層
の端面を反射面とする工程を有することを特徴とする。
本発明の半導体発光装置の製造方法は、好適には、前記
活性層が電流狭窄構造となるように、前記第２導電型ク
ラッド層の一部に、前記第１導電型の不純物を含有する
高抵抗領域を形成する工程を有することを特徴とする。
本発明の半導体発光装置の製造方法は、好適には、前記
第１および第２の絶縁膜を形成する工程は、前記各絶縁
膜表面への前記エピタキシャル成長が抑制される材料を
用いて成膜を行う工程であることを特徴とする。

【００２６】本発明の半導体発光装置の製造方法は、好
適には、前記基板上に前記第１導電型クラッド層を形成
する前に、前記基板と前記第１導電型クラッド層の結晶
状態の違いを緩和するバッファー層をエピタキシャル成
長させる工程を有することを特徴とする。本発明の半導
体発光装置の製造方法は、好適には、前記第１の絶縁膜
を形成する工程は、前記積層体間の前記第１の絶縁膜の
幅を、前記活性層の端面において中央部に比較して狭く
する工程を含み、前記第１の積層体の前記活性層を形成
する工程は、前記活性層を端面付近で広いバンドギャッ
プを有する窓構造とする工程を含むことを特徴とする。

【００２７】本発明の半導体発光装置の製造方法は、好
適には、前記第２の積層体形成領域の前記第１および第
２の絶縁膜を除去する工程は、前記積層体間の前記第１
および第２の絶縁膜の幅を、前記活性層の端面において
中央部に比較して狭くする工程を含み、前記第２の積層
体の前記活性層を形成する工程は、前記活性層を端面付
近で広いバンドギャップを有する窓構造とする工程を含
むことを特徴とする。本発明の半導体発光装置の製造方
法は、好適には、前記第２の積層体を形成する前に、前
記第１の積層体上の前記第２の絶縁膜を一部除去して前
記第２の絶縁膜の面積を減少させる工程を有することを
特徴とする。

【００２８】これにより、基板上に第１の積層体を形成
後、第２の積層体をエピタキシャル成長させる際に、第
１の積層体上および積層体間に第２の積層体が形成され
るのを防止することができる。したがって、第２の積層
体をエピタキシャル成長させた後、第２の積層体の不要
部分をエッチング除去する必要がなくなり、エッチング
による素子の損傷を避けることができる。

【００２９】また、本発明の半導体発光装置の製造方法
において、積層体間の絶縁膜幅を活性層の端面で狭めた
形状とした場合には、端面近傍におけるエピタキシャル
成長層の成長速度を小さくすることができる。したがっ
て、活性層に量子井戸構造を用いる場合には、端面付近
で井戸幅が狭くなり、量子準位が上昇し、バンドギャッ
プエネルギーを大きくすることができる。これにより、
レーザ光の高出力化および端面の劣化防止が可能とな
り、半導体発光装置の信頼性を向上させることができ
る。

【００３０】また、本発明の半導体発光装置の製造方法
において、第２の積層体をエピタキシャル成長させる際
に、第１の積層体上の第２の絶縁膜を部分的に除去して
おくことにより、第２の絶縁膜上へのエピタキシャル層
の成長をさらに抑制することが可能となる。第１の積層
体を挟むように電極を形成すれば、第１の積層体上に形
成された第２の積層体での発光は起こらないため、第１
の積層体上に部分的に形成された第２の積層体は除去す
る必要がない。したがって、エッチング工程は不要であ
り、エッチングによる発光素子の損傷を防止することが
できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体発光装置
およびその製造方法の実施の形態について、図面を参照
して説明する。本発明の半導体発光装置の製造方法によ
れば、絶縁膜マスクを用いて、基板上の所望の領域にエ
ピタキシャル層を選択的に成長させることにより、エッ
チング工程が不要となる。したがって、エッチングによ
る素子の損傷を防止することができる。

【００３２】（実施形態１）図１に本実施形態の半導体
発光装置の斜視図を示す。図１の半導体レーザはｎ−Ｇ
ａＡｓからなる基板１上に、ＣＤ再生用の７８０ｎｍ帯
の波長のレーザ光を出射するレーザダイオードＡと、Ｄ
ＶＤ再生用の６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を出射する
レーザダイオードＢとを有する。レーザダイオードＡの
光出射部とレーザダイオードＢの光出射部との間隔は通
常２００μｍ以下、例えば１００μｍ程度とする。レー
ザダイオードＡとレーザダイオードＢとの間の基板１表
面には、絶縁膜１１が形成されている。

【００３３】レーザダイオードＡ部分には基板１上にｎ
−ＡｌＧａＡｓからなるｎ−クラッド層２ａと、ＡｌＧ
ａＡｓからなる活性層３ａと、ｐ−ＡｌＧａＡｓからな
るｐ−クラッド層４ａと、ｐ−ＧａＡｓからなるキャッ
プ層５ａとが順に積層されている。ｐ−クラッド層４ａ
の表面およびキャップ層５ａにはストライプ６ａを除き
高抵抗層が形成されている。これにより、ゲインガイド
型の電流狭窄構造となっている。また、図示しないがキ
ャップ層５ａの上部にはｐ型電極が形成され、基板１の
下部にはｎ型電極が形成されている。結晶状態を良好と
する目的で、基板１とｎ−クラッド層２ａとの層間に例
えばｎ−ＧａＡｓあるいはｎ−ＡｌＧａＡｓからなるバ
ッファー層が形成されることもある。

【００３４】レーザダイオードＢ部分には基板１上にｎ
−ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ−クラッド層２ｂと、Ｇａ
ＩｎＰからなる活性層３ｂと、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰから
なるｐ−クラッド層４ｂと、ｐ−ＧａＡｓからなるキャ
ップ層５ｂとが順に積層されている。ｐ−クラッド層４
ｂの表面およびキャップ層５ｂにはストライプ６ｂを除
き高抵抗層が形成されている。これにより、ゲインガイ
ド型の電流狭窄構造となっている。また、図示しないが
キャップ層５ｂの上部にはｐ型電極が形成され、基板１
の下部にはｎ型電極が形成されている。結晶状態を良好
とする目的で、基板１とｎ−クラッド層２ｂとの層間に
例えばｎ−ＧａＡｓあるいはｎ−ＧａＩｎＰからなるバ
ッファー層が形成されることもある。

【００３５】次に、上記の本実施形態の半導体発光装置
の製造方法について説明する。まず、図２（ａ）に示す
ように、ｎ−ＧａＡｓからなる基板１上にレーザダイオ
ードＡ部分を除き、絶縁膜１１を形成する。絶縁膜１１
としては例えばシリコン酸化膜あるいはシリコン窒化膜
等を用いることができる。続いて、図２（ｂ）に示すよ
うに、レーザダイオードＡ部分のｎ−ＧａＡｓ基板１上
に例えば有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によりｎ−
Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓクラッド層２ａ、Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａ
ｓ活性層３ａ、ｐ−Ａｌ_x1Ｇａ_1-x1Ａｓクラッド層４ａ
およびｐ−ＧａＡｓキャップ層５ａを順次形成する。

【００３６】絶縁膜１１上にエピタキシャル層が成長す
るのを防止するため、各エピタキシャル層の形成は減圧
下で行うことが望ましい。例えば、圧力２００Ｔｏｒｒ
以下の条件で行う。エピタキシャル層を成長させる過程
で｛１１１｝Ｂ面や｛１１１｝Ａ面などの結晶面が現れ
る。ＡｌＧａＡｓの混晶比は例えばｘ１を０．４７、ｘ
２を０．１〜０．１４とする。また、Ａｌ_x2Ｇａ_1-x2Ａ
ｓ活性層３ａはバルクあるいは量子井戸構造とする。図
示しないが、ｎ−クラッド層２ａを形成する前に、例え
ばｎ−ＧａＡｓまたはｎ−ＡｌＧａＡｓからなるバッフ
ァー層をエピタキシャル成長により形成してもよい。

【００３７】次に、図２（ｃ）に示すように、全面に絶
縁膜１２を形成する。絶縁膜１２としては例えばシリコ
ン酸化膜あるいはシリコン窒化膜等を用いることができ
る。続いて、図３（ａ）に示すように、レーザダイオー
ドＡ部分をレジスト（不図示）により保護してからドラ
イエッチングを行い、レーザダイオードＢ部分の絶縁膜
１１、１２を除去する。その後、レーザダイオードＡ部
分のレジストを除去する。

【００３８】次に、図３（ｂ）に示すように、レーザダ
イオードＢ部分の基板１上に、例えば有機金属気相成長
法によりｎ−（Ａｌ_xＧａ_1-x）_y1Ｉｎ_1-y1Ｐクラッド
層２ｂ、Ｇａ_y2Ｉｎ_1-y2Ｐ活性層３ｂ、ｐ−（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_y1Ｉｎ_1-y1Ｐクラッド層４ｂおよびｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層５ｂを順次形成する。これにより、レーザ
ダイオードＡと分離された状態で積層膜が形成される。
絶縁膜１２上にエピタキシャル層が成長するのを防止す
るため、各エピタキシャル層の形成は減圧下で行うこと
が望ましい。例えば、圧力２００Ｔｏｒｒ以下の条件で
行う。エピタキシャル層を成長させる過程で｛１１１｝
Ｂ面や｛１１１｝Ａ面などの結晶面が現れる。各エピタ
キシャル層の混晶比は例えばｘ＝０．７、ｙ１＝０．５
とする。また、Ｇａ_y2Ｉｎ_1-y2Ｐ活性層３ｂはバルクあ
るいは量子井戸構造とする。図示しないが、ｎ−クラッ
ド層２ｂを形成する前に、例えばｎ−ＧａＡｓあるいは
ｎ−ＧａＩｎＰからなるバッファー層をエピタキシャル
成長により形成してもよい。

【００３９】次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁膜１
２を除去する。さらに、各レーザダイオードの電流注入
領域となる部分をレジスト（不図示）により保護し、ｐ
−クラッド層４ａ、４ｂの表面およびｐ−キャップ層５
ａ、５ｂにｎ型不純物をイオン注入する。これにより、
ストライプ６ａ、６ｂを挟んでイオン注入された領域に
高抵抗層が形成され、ゲインガイド型の電流狭窄構造と
なる。その後、キャップ層５ａ、５ｂの上部に例えばＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層膜をスパッタリングにより成膜
し、各レーザダイオードにｐ型オーミック電極１３を形
成する。また、基板１のレーザダイオードＡ、Ｂが形成
された側と反対側の面に、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ
の積層膜をスパッタリングにより成膜し、ｎ型オーミッ
ク電極１４を形成する。但し、ストライプ６ａ、６ｂの
構造を示すため、図１（ａ）においてはこれらの電極は
図示していない。以上の工程の後、ペレタイズ工程を経
て図１（ａ）に示す半導体発光装置が得られる。

【００４０】上記の本実施形態の半導体発光装置の製造
方法によれば、基板上に部分的に絶縁膜を形成し、絶縁
膜が形成されていない領域に選択的にエピタキシャル層
を成長させる。したがって、エピタキシャル層にエッチ
ングを行わずに２つの発光領域の間を分離することがで
き、エッチングによる素子の損傷を防止することができ
る。また、エピタキシャル層のエッチング工程が不要と
なるため、製造工程を簡略化することができる。

【００４１】（実施形態２）図４は本実施形態の半導体
発光装置の一部を表す斜視図である。図４（ａ）に示す
ように、本実施形態の半導体発光装置は図１（ａ）に示
す実施形態１の半導体発光装置の絶縁膜１１の形状を変
更したものである。図４（ｂ）に示すように、本実施形
態の半導体発光装置によれば、レーザダイオードＡの光
出射側の端面およびその裏側の端面の近傍で、絶縁膜１
１の縁部１１ａとストライプ６ａとの距離が相対的に大
きくなっている。一方、両端面の中間付近では、絶縁膜
１１の縁部１１ｂとストライプ６ａとの距離が相対的に
小さくなっている。

【００４２】図４（ｂ）に示すように、基板１上にクラ
ッド層あるいは活性層などのエピタキシャル層を成膜す
る過程において、原料が絶縁膜１１上を拡散してくる
と、絶縁膜１１とストライプ６ａの間隔が狭い部分（絶
縁膜の縁部が１１ｂである領域）ではエピタキシャル層
の成長速度が相対的に大きくなる。これは、絶縁膜１１
表面で反応しない反応種が、絶縁膜１１とストライプａ
の間のエピタキシャル層表面に移動して、反応種の密度
が高まることによる。一方、レーザダイオードＡの端面
近傍であり、絶縁膜１１とストライプ６ａの間隔が広い
部分（絶縁膜の縁部が１１ａである領域）ではエピタキ
シャル層の成長速度が相対的に小さくなる。端面近傍で
は原料の拡散が少なく、反応種の密度が低くなる。

【００４３】ここで、活性層３ａに量子井戸構造を用い
ていると、成長速度が小さい端面近傍では井戸幅が狭く
なり、量子準位が上昇してバンドギャップエネルギーが
大きくなる。これにより、端面では非発光の再結合の再
結合速度が遅くなり、レーザ光の吸収が小さくなる。す
なわち、ストライプ６ａの中央（縁部１１ｂの近傍）の
光は端面付近（縁部１１ａの近傍）で透明となり、窓構
造が形成されることになる。

【００４４】したがって、本実施形態のように発光素子
がレーザダイオードである場合には、レーザ光を高出力
化しても端面の発熱やそれに伴う結晶の破壊が防止され
る。レーザ光の高出力化が可能となるため、本実施形態
の半導体発光装置を光ディスクの再生に使用すれば、信
号強度を大きくすることが可能となる。さらに、光ディ
スクへの書き込みも可能となる。また、窓構造とするこ
とにより、端面の劣化が防止されるため、半導体発光装
置の長期的な信頼性を向上させることができる。

【００４５】また、基板１にレーザダイオードＡを形成
した後、図５（ａ）に示すように、端面近傍において基
板１上の部分の幅が狭くなっている絶縁膜１２を形成し
てから、図５（ｂ）に示すように、絶縁膜１２以外の部
分に選択的にエピタキシャル層を積層させることによ
り、レーザダイオードＢについても同様に窓構造とする
ことができる。

【００４６】レーザダイオードＢを形成するには、ま
ず、レーザダイオードＡの上部および側面と、レーザダ
イオードＡ以外の部分の基板１上に絶縁膜１２を形成す
る。次に、レーザダイオードＢの両端面の近傍で縁部１
２ａとストライプ６ｂとの距離が相対的に大きく、両端
面の中間付近で縁部１２ｂとストライプ６ｂとの距離が
相対的に小さくなるように、絶縁膜１２を例えばドライ
エッチングによりパターニングする。

【００４７】その後、基板１上にクラッド層あるいは活
性層などのエピタキシャル層を成膜すると、反応種が高
密度となる部分（絶縁膜の縁部が１２ｂである領域）で
はエピタキシャル層の成長速度が大きくなる。一方、反
応種が低密度となる端面近傍（縁部が１２ａである領
域）ではエピタキシャル層の成長速度が相対的に小さく
なる。活性層３ｂに量子井戸構造を用いていると、成長
速度が小さい端面近傍では井戸幅が狭くなり、量子準位
が上昇してバンドギャップエネルギーが大きくなる。こ
れにより窓構造が得られ、レーザダイオードＢにおいて
もレーザ光の高出力化および端面の劣化防止が可能とな
る。

【００４８】（実施形態３）図６に本実施形態の半導体
発光装置の断面図を示す。本実施形態の半導体発光装置
は、実施形態１の半導体発光装置のレーザダイオードＡ
部分上の一部に、レーザダイオードＢを構成するエピタ
キシャル層が積層された構造を有する。しかしながら、
レーザダイオードＡ上に形成されたＡｌＧａＩｎＰ系の
積層体には電流が流れないため、発光は起こらない。

【００４９】本実施形態の半導体発光装置によれば、レ
ーザダイオードＢを構成する各エピタキシャル層を成長
させる際に、絶縁膜１２上にＡｌＧａＩｎＰ系材料が多
結晶の状態で成長するのを回避することができる。これ
により、例えばＡｌＧａＩｎＰ系材料のように、拡散長
が短く絶縁膜上に成長しやすい材料を用いて、基板上に
２個目以降の発光素子を形成する場合にも、発光素子間
を空間的に分離させることが可能となる。

【００５０】以下に、本実施形態の半導体発光装置の製
造方法について、図面を参照して説明する。まず、実施
形態１の製造方法の図２（ａ）〜図２（ｃ）に示す工程
と同様にしてレーザダイオードＡ部分にエピタキシャル
層を積層させ、全面を被覆する絶縁膜１２を形成してか
ら、図７（ａ）に示すように、レーザダイオードＢ部分
の絶縁膜１１、１２をドライエッチングにより除去す
る。

【００５１】次に、図７（ｂ）に示すように、少なくと
もストライプ６ａ上を除くレーザダイオードＡ上部の絶
縁膜１２を、ドライエッチングにより除去する。レーザ
ダイオードＡの側面には絶縁膜１２を残しておく。絶縁
膜１２をエッチング除去する範囲は、絶縁膜１２上への
半導体、例えばＡｌＧａＩｎＰの結晶成長が抑制される
範囲で適宜設定する。さらに、エッチング後の絶縁膜１
２の下部のキャップ層５ａのみ残し、キャップ層５ａを
エッチングにより除去する。

【００５２】次に、図８（ａ）に示すように、レーザダ
イオードＢ部分の基板１上に、例えば有機金属気相成長
法によりｎ−（Ａｌ_xＧａ_1-x）_y1Ｉｎ_1-y1Ｐクラッド
層２ｂ、Ｇａ_y2Ｉｎ_1-y2Ｐ活性層３ｂ、ｐ−（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_y1Ｉｎ_1-y1Ｐクラッド層４ｂおよびｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層５ｂを順次形成する。ここで、レーザダイ
オードＡ部分の絶縁膜１２およびキャップ層５ａが除去
された箇所にもエピタキシャル層が積層される。しかし
ながら、絶縁膜１２は一部が除去されて面積が狭くなっ
ているため、絶縁膜１２上へのＡｌＧａＩｎＰ多結晶の
成長は抑制される。これにより、レーザダイオードＢ部
分に選択的にＡｌＧａＩｎＰ系のエピタキシャル層を積
層させることができ、レーザダイオードＡ、Ｂ間を空間
的に分離させることができる。

【００５３】次に、図８（ｂ）に示すように、絶縁膜１
２をドライエッチングにより除去し、レーザダイオード
Ａのストライプ６ａ形成領域のｐ−ＧａＡｓキャップ層
５ａを露出させる。続いて、レーザダイオードＢの電流
注入領域となる部分をレジストにより保護してから、ｐ
−クラッド層４ｂの表面およびｐ−キャップ層５ｂにイ
オン注入し、高抵抗化させる。その後、図６に示すよう
に、レーザダイオードＡ、Ｂの上部に例えばＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕの積層膜をスパッタリングにより成膜し、各レー
ザダイオードにそれぞれｐ型オーミック電極１３を形成
する。また、基板１のレーザダイオードＡ、Ｂが形成さ
れた側と反対側の面に、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの
積層膜をスパッタリングにより成膜し、ｎ型オーミック
電極１４を形成する。以上の工程の後、ペレタイズ工程
を経て、図６に示す本実施形態の半導体発光装置が形成
される。

【００５４】上記の本発明の実施形態の半導体発光装置
によれば、同一基板上に発振波長の異なる複数の発光素
子が形成されるため、装置が小型化される。上記の本実
施形態の半導体発光装置の製造方法によれば、エッチン
グを行わずに発光素子間を分離できるため、エッチング
による素子の損傷を防止することができる。本発明の半
導体発光装置およびその製造方法の実施形態は、上記の
説明に限定されない。例えば、発光素子を構成する各層
の組成あるいは発光素子の発振波長は適宜変更すること
ができる。また、３つ以上の発光素子を同一基板上に形
成することも可能である。その他、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で、種々の変更が可能である。

【００５５】

【発明の効果】本発明の半導体発光装置によれば、発振
波長の異なる複数の発光素子が、互いに分離された状態
で同一基板上に形成されるため、多重波長半導体発光装
置を小型化することが可能である。また、本発明の半導
体発光装置により活性層を窓構造とすれば、光を高出力
化し、かつ活性層端面の劣化を防止して装置の信頼性を
向上させることが可能となる。本発明の半導体発光装置
の製造方法によれば、同一基板上に形成される発光素子
間をエッチングを行わずに分離できるため、エッチング
による発光素子の損傷を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係る半導体発光装置の斜
視図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態１に係る半
導体発光装置の製造方法の製造工程を示す断面図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態１に係る半
導体発光装置の製造方法の製造工程を示す断面図であ
る。

【図４】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態２に係
る半導体発光装置の製造方法の製造工程を示す斜視図で
ある。

【図５】（ａ）は本発明の実施形態２に係る半導体発光
装置の製造方法の製造工程を示す斜視図であり、（ｂ）
は本発明の実施形態２に係る半導体発光装置の斜視図で
ある。

【図６】本発明の実施形態３に係る半導体発光装置の断
面図である。

【図７】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態３に係
る半導体発光装置の製造方法の製造工程を示す断面図で
ある。

【図８】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施形態３に係
る半導体発光装置の製造方法の製造工程を示す断面図で
ある。

【図９】（ａ）は従来の半導体発光装置の斜視図であ
り、（ｂ）および（ｃ）は従来の半導体発光装置の製造
方法の製造工程を示す断面図である。

【図１０】（ａ）〜（ｃ）は従来の半導体発光装置の製
造方法の製造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１…基板、２ａ、２ｂ…ｎ−クラッド層、３ａ、３ｂ…
活性層、４ａ、４ｂ…ｐ−クラッド層、５ａ、５ｂ…キ
ャップ層、６ａ、６ｂ…ストライプ、１１、１２…絶縁
膜、１３…ｐ型電極、１４…ｎ型電極。

フロントページの続きＦターム(参考） 5F041 CA34 CA35 CA36 CA74 CB22 CB29 5F073 AA04 AA65 CA05 CB02 DA05 DA22 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１導電型クラッド層と、前記第１導電型
クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形
成された第２導電型クラッド層とを少なくとも有する積
層体が、基板上に複数形成された半導体発光装置であっ
て、前記第１導電型クラッド層、前記活性層および前記第２
導電型クラッド層は半導体のエピタキシャル成長層であ
り、前記積層体は互いに空間的に分離されており、前記積層
体間の前記基板上に絶縁膜を有し、前記各活性層からほぼ平行な同一の方向に、前記積層体
ごとに波長の異なる光を出射する半導体発光装置。
【請求項２】前記光はレーザ光である請求項１記載の半
導体発光装置。
【請求項３】前記活性層はそれぞれ電流狭窄構造を有す
る請求項２記載の半導体発光装置。
【請求項４】前記第２導電型クラッド層の一部に形成さ
れた、前記第１導電型の不純物を含有する高抵抗領域に
より、前記電流狭窄構造となっている請求項３記載の半
導体発光装置。
【請求項５】前記絶縁膜は、前記絶縁膜表面への前記エ
ピタキシャル成長層の成長が抑制される組成を有する請
求項１記載の半導体発光装置。
【請求項６】前記基板と前記第１導電型クラッド層との
層間に、前記基板と前記第１導電型クラッド層の結晶状
態の違いを緩和するバッファー層を有する請求項１記載
の半導体発光装置。
【請求項７】少なくとも一つの前記積層体上の一部に、
光を出射しない他の一つの前記積層体を有する請求項１
記載の半導体発光装置。
【請求項８】第１導電型クラッド層と、前記第１導電型
クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に形
成された第２導電型クラッド層とを少なくとも有する積
層体が、基板上に複数形成された半導体発光装置であっ
て、前記第１導電型クラッド層、前記活性層および前記第２
導電型クラッド層は化合物半導体のエピタキシャル成長
層であり、前記積層体は互いに空間的に分離されており、前記積層
体間の前記基板上に絶縁膜を有し、前記積層体の間隔である前記絶縁膜の幅は、前記活性層
の端面において中央部に比較して狭く、前記活性層は端
面付近で広いバンドギャップを有する窓構造となってお
り、前記各活性層からほぼ平行な同一の方向に、前記積層体
ごとに波長の異なる光を誘導放出する半導体発光装置。
【請求項９】前記活性層はそれぞれ電流狭窄構造を有す
る請求項８記載の半導体発光装置。
【請求項１０】前記第２導電型クラッド層の一部に形成
された、前記第１導電型の不純物を含有する高抵抗領域
により、前記電流狭窄構造となっている請求項９記載の
半導体発光装置。
【請求項１１】前記絶縁膜は、前記絶縁膜表面への前記
エピタキシャル成長層の成長が抑制される組成を有する
請求項８記載の半導体発光装置。
【請求項１２】前記基板と前記第１導電型クラッド層と
の層間に、前記基板と前記第１導電型クラッド層の結晶
状態の違いを緩和するバッファー層を有する請求項８記
載の半導体発光装置。
【請求項１３】第１導電型クラッド層と、前記第１導電
型クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に
形成された第２導電型クラッド層とを少なくとも有する
積層体が基板上に複数形成され、前記各活性層からほぼ平行な同一の方向に、前記積層体
ごとに波長の異なる光を出射する半導体発光装置の製造
方法であって、基板上の一部に第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜以外の領域に、それぞれ半導体からな
る前記第１導電型クラッド層、前記活性層および前記第
２導電型クラッド層をエピタキシャル成長させ、第１の
積層体を形成する工程と、前記第１の積層体および前記第１の絶縁膜を被覆する第
２の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の積層体から隔てられた、第２の積層体形成領
域の前記第１および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記第２の積層体形成領域に、それぞれ半導体からなる
前記第１導電型クラッド層、前記活性層および前記第２
導電型クラッド層をエピタキシャル成長させ、前記第２
の積層体を形成する工程とを有する半導体発光装置の製
造方法。
【請求項１４】前記光がレーザ発振するように、前記各
活性層の端面を反射面とする工程を有する請求項１３記
載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１５】前記活性層が電流狭窄構造となるよう
に、前記第２導電型クラッド層の一部に、前記第１導電
型の不純物を含有する高抵抗領域を形成する工程を有す
る請求項１３記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１６】前記第１および第２の絶縁膜を形成する
工程は、前記各絶縁膜表面への前記エピタキシャル成長
が抑制される材料を用いて成膜を行う工程である請求項
１３記載の半導体発光装置の製造方法。
【請求項１７】前記基板上に前記第１導電型クラッド層
を形成する前に、前記基板と前記第１導電型クラッド層
の結晶状態の違いを緩和するバッファー層をエピタキシ
ャル成長させる工程を有する請求項１３記載の半導体発
光装置の製造方法。
【請求項１８】前記第１の絶縁膜を形成する工程は、前
記積層体間の前記第１の絶縁膜の幅を、前記活性層の端
面において中央部に比較して狭くする工程を含み、前記第１の積層体の前記活性層を形成する工程は、前記
活性層を端面付近で広いバンドギャップを有する窓構造
とする工程を含む請求項１４記載の半導体発光装置の製
造方法。
【請求項１９】前記第２の積層体形成領域の前記第１お
よび第２の絶縁膜を除去する工程は、前記積層体間の前
記第１および第２の絶縁膜の幅を、前記活性層の端面に
おいて中央部に比較して狭くする工程を含み、前記第２の積層体の前記活性層を形成する工程は、前記
活性層を端面付近で広いバンドギャップを有する窓構造
とする工程を含む請求項１４記載の半導体発光装置の製
造方法。
【請求項２０】前記第２の積層体を形成する前に、前記
第１の積層体上の前記第２の絶縁膜を一部除去して前記
第２の絶縁膜の面積を減少させる工程を有する請求項１
３記載の半導体発光装置の製造方法。