JP2001068785A - 半導体レーザおよびその製法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 各発光部のレーザビームの発光源が基板と垂
直方向に揃うと共に、簡単な製造工程で得られる構造の
半導体レーザおよびその製法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１上に、第１の発光波長で定
まる活性層３をその活性層３よりバンドギャップの大き
いクラッド層２、４により挟持する半導体積層部からな
る第１の発光部６が設けられている。その第１の発光部
６上にコンタクト層５を介して、第２の発光波長で定ま
る活性層１３をその活性層１３よりバンドギャップの大
きいクラッド層１２、１４により挟持する半導体積層部
からなる第２の発光部１６が設けられている。そして、
この第１の発光部６と第２の発光部１６とが、半導体基
板１の法線方向（縦方向）に並ぶように形成されてい
る。
直方向に揃うと共に、簡単な製造工程で得られる構造の
半導体レーザおよびその製法を提供する。 【解決手段】 半導体基板１上に、第１の発光波長で定
まる活性層３をその活性層３よりバンドギャップの大き
いクラッド層２、４により挟持する半導体積層部からな
る第１の発光部６が設けられている。その第１の発光部
６上にコンタクト層５を介して、第２の発光波長で定ま
る活性層１３をその活性層１３よりバンドギャップの大
きいクラッド層１２、１４により挟持する半導体積層部
からなる第２の発光部１６が設けられている。そして、
この第１の発光部６と第２の発光部１６とが、半導体基
板１の法線方向（縦方向）に並ぶように形成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばＤＶＤ
（デジタルビデオディスク）やＣＤ（コンパクトディス
ク）の読取装置などに用いられる赤色系可視光や赤外光
の波長域で発振する半導体レーザに関する。さらに詳し
くは、１チップで少なくとも２波長の光を発光し、製造
工程が簡単で、しかも各波長のビームが基板と垂直方向
に並んで使用しやすい構造の半導体レーザに関する。
（デジタルビデオディスク）やＣＤ（コンパクトディス
ク）の読取装置などに用いられる赤色系可視光や赤外光
の波長域で発振する半導体レーザに関する。さらに詳し
くは、１チップで少なくとも２波長の光を発光し、製造
工程が簡単で、しかも各波長のビームが基板と垂直方向
に並んで使用しやすい構造の半導体レーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤやＤＶＤでは、その書込みや読出し
にレーザ光が用いられており、ＣＤ用として７８０ｎｍ
帯、ＤＶＤ用として６５０ｎｍ帯の波長の光源がそれぞ
れ用いられている。このＣＤとＤＶＤを共に読み取る装
置とするためには、その光源として、たとえば７８０ｎ
ｍ帯と６５０ｎｍ帯などの２以上の波長を有するレーザ
光源が要求されている。このような１チップ２波長発光
の半導体レーザ（以下、ＬＤともいう）チップは、たと
えば特開平１−６７９９２号公報に示され、図５に示さ
れるような構造が知られている。
にレーザ光が用いられており、ＣＤ用として７８０ｎｍ
帯、ＤＶＤ用として６５０ｎｍ帯の波長の光源がそれぞ
れ用いられている。このＣＤとＤＶＤを共に読み取る装
置とするためには、その光源として、たとえば７８０ｎ
ｍ帯と６５０ｎｍ帯などの２以上の波長を有するレーザ
光源が要求されている。このような１チップ２波長発光
の半導体レーザ（以下、ＬＤともいう）チップは、たと
えば特開平１−６７９９２号公報に示され、図５に示さ
れるような構造が知られている。
【０００３】すなわち、ｎ形ＧａＡｓ基板３１上にｎ形
クラッド層３２、活性層３３、ｐ形クラッド層３４およ
びｐ形ＧａＡｓからなるキャップ層３５がそれぞれ設け
られて第１の発光部３６が形成され、その横の同じ基板
３１上に異なる半導体材料でｎ形クラッド層３８、活性
層３９、ｐ形クラッド層４０およびｐ形ＧａＡｓからな
るキャップ層４１がそれぞれ設けられて第２の発光部４
２が形成されている。そして、各発光部がそれぞれリッ
ジ構造に形成され、第１および第２の発光部３６、４２
の表面、および基板３１の裏面にそれぞれ電極４３、４
４、４５が設けられることにより、同一基板上に２つの
異なる波長の発光部を有する半導体レーザが構成されて
いる。しかし、この構造では、同公報にも示されている
ように、第１の発光部３６の半導体層を積層した後に、
その一部をエッチング除去して、第１の発光部３６上に
半導体層が堆積されないように多結晶膜を設けることに
より、第２の発光部４２の半導体層を選択成長させてい
る。
クラッド層３２、活性層３３、ｐ形クラッド層３４およ
びｐ形ＧａＡｓからなるキャップ層３５がそれぞれ設け
られて第１の発光部３６が形成され、その横の同じ基板
３１上に異なる半導体材料でｎ形クラッド層３８、活性
層３９、ｐ形クラッド層４０およびｐ形ＧａＡｓからな
るキャップ層４１がそれぞれ設けられて第２の発光部４
２が形成されている。そして、各発光部がそれぞれリッ
ジ構造に形成され、第１および第２の発光部３６、４２
の表面、および基板３１の裏面にそれぞれ電極４３、４
４、４５が設けられることにより、同一基板上に２つの
異なる波長の発光部を有する半導体レーザが構成されて
いる。しかし、この構造では、同公報にも示されている
ように、第１の発光部３６の半導体層を積層した後に、
その一部をエッチング除去して、第１の発光部３６上に
半導体層が堆積されないように多結晶膜を設けることに
より、第２の発光部４２の半導体層を選択成長させてい
る。
【０００４】一方、たとえば特開平７−２６３７５２号
公報に開示され、図６に示されるように、同じ半導体基
板５１上に、各発光部を構成する半導体積層部５２、５
３、５４を順次積層し、積層された半導体積層部を階段
状にエッチングし、半導体基板５１の裏面ならびに積層
された半導体層の最上面およびてエッチングにより露出
した下層にそれぞれ電極５５〜５８を設ける構造の半導
体発光素子も提案されている。この構造では、積層した
半導体層の一部をエッチングしてから別の半導体層を選
択的に成長する必要がなく、まとめてエッチングできる
点で製造工程は楽になる。
公報に開示され、図６に示されるように、同じ半導体基
板５１上に、各発光部を構成する半導体積層部５２、５
３、５４を順次積層し、積層された半導体積層部を階段
状にエッチングし、半導体基板５１の裏面ならびに積層
された半導体層の最上面およびてエッチングにより露出
した下層にそれぞれ電極５５〜５８を設ける構造の半導
体発光素子も提案されている。この構造では、積層した
半導体層の一部をエッチングしてから別の半導体層を選
択的に成長する必要がなく、まとめてエッチングできる
点で製造工程は楽になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、１チッ
プで２以上の波長の光を発光する半導体レーザは、同一
基板上に並べて各発光部を形成するか、同一基板上に各
発光部を構成する半導体積層部を積み重ね、階段状にエ
ッチングをする構造が考えられている。
プで２以上の波長の光を発光する半導体レーザは、同一
基板上に並べて各発光部を形成するか、同一基板上に各
発光部を構成する半導体積層部を積み重ね、階段状にエ
ッチングをする構造が考えられている。
【０００６】しかし、前者の構造は、第１の発光部を形
成した後に半導体基板が露出するようにエッチングを
し、第１の発光部上には半導体層が堆積しないように第
２の発光部の半導体層を積層しなければならず、製造工
程が非常に複雑であると共に、選択成長の条件を満たす
ように第２の発光部の半導体層を成長するには、結晶性
のよい半導体層を得にくく、優れた発光特性が得られに
くいという問題がある。
成した後に半導体基板が露出するようにエッチングを
し、第１の発光部上には半導体層が堆積しないように第
２の発光部の半導体層を積層しなければならず、製造工
程が非常に複雑であると共に、選択成長の条件を満たす
ように第２の発光部の半導体層を成長するには、結晶性
のよい半導体層を得にくく、優れた発光特性が得られに
くいという問題がある。
【０００７】また、後者の構造は、リッジ構造や電流狭
窄層をセルフアラインで埋め込むＳＡＳ構造の半導体レ
ーザを製造しようとすると、各発光部ごとにエッチング
工程を挟まなければならず、製造工程が同様に複雑にな
るという問題がある。さらに、図６に示される構造で半
導体レーザを構成する場合、各発光部のレーザビームが
ｘ方向（図６参照）のズレだけでなく、ｚ軸方向にもず
れるため、集光レンズとの関係など装置への組込みが非
常に複雑になるという問題がある。
窄層をセルフアラインで埋め込むＳＡＳ構造の半導体レ
ーザを製造しようとすると、各発光部ごとにエッチング
工程を挟まなければならず、製造工程が同様に複雑にな
るという問題がある。さらに、図６に示される構造で半
導体レーザを構成する場合、各発光部のレーザビームが
ｘ方向（図６参照）のズレだけでなく、ｚ軸方向にもず
れるため、集光レンズとの関係など装置への組込みが非
常に複雑になるという問題がある。
【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、各発光部のレーザビームの発光源が
基板と垂直方向に揃うと共に、簡単な製造工程で得るこ
とができる構造の半導体レーザおよびその製法を提供す
ることを目的とする。
になされたもので、各発光部のレーザビームの発光源が
基板と垂直方向に揃うと共に、簡単な製造工程で得るこ
とができる構造の半導体レーザおよびその製法を提供す
ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、半導体基板と、該半導体基板上に設けられ、第１の
発光波長で定まる活性層を該活性層よりバンドギャップ
の大きいクラッド層により挟持する半導体積層部からな
る第１の発光部と、該第１の発光部上に設けられ、第２
の発光波長で定まる活性層を該活性層よりバンドギャッ
プの大きいクラッド層により挟持する半導体積層部から
なる第２の発光部とを有し、前記第１の発光部と第２の
発光部とが、前記半導体基板の法線方向に並ぶように形
成されている。なお、第３、第４…の発光部をさらに積
層することができる。
は、半導体基板と、該半導体基板上に設けられ、第１の
発光波長で定まる活性層を該活性層よりバンドギャップ
の大きいクラッド層により挟持する半導体積層部からな
る第１の発光部と、該第１の発光部上に設けられ、第２
の発光波長で定まる活性層を該活性層よりバンドギャッ
プの大きいクラッド層により挟持する半導体積層部から
なる第２の発光部とを有し、前記第１の発光部と第２の
発光部とが、前記半導体基板の法線方向に並ぶように形
成されている。なお、第３、第４…の発光部をさらに積
層することができる。
【００１０】この構造にすることにより、第１および第
２の発光部が縦方向に並ぶため、一度積層した半導体層
をエッチング除去して、さらに別の半導体層を選択成長
する必要がなく、非常に簡単に製造することができる。
しかも、レーザビームの発光点は半導体基板と垂直方向
に並んで形成されるため、複数の波長のビームを同一の
集光レンズで集光させることができ、コンパクトで精密
なピックアップを形成することができる。
２の発光部が縦方向に並ぶため、一度積層した半導体層
をエッチング除去して、さらに別の半導体層を選択成長
する必要がなく、非常に簡単に製造することができる。
しかも、レーザビームの発光点は半導体基板と垂直方向
に並んで形成されるため、複数の波長のビームを同一の
集光レンズで集光させることができ、コンパクトで精密
なピックアップを形成することができる。
【００１１】前記第１および第２の発光部が、リッジ構
造に形成されることにより、電流注入領域を所定の範囲
内に画定することができ、閾値の低い高特性の半導体レ
ーザが得られると共に、第１および第２の発光部のリッ
ジ構造を同時のエッチングにより構成することができる
ため、非常に簡単に得ることができる。
造に形成されることにより、電流注入領域を所定の範囲
内に画定することができ、閾値の低い高特性の半導体レ
ーザが得られると共に、第１および第２の発光部のリッ
ジ構造を同時のエッチングにより構成することができる
ため、非常に簡単に得ることができる。
【００１２】具体的な構造としては、第１導電形の半導
体基板と、該半導体基板上に設けられる第１導電形のク
ラッド層、活性層、および第２導電形クラッド層を有す
る第１の発光部と、該第１の発光部上に設けられる第２
導電形の第１コンタクト層と、該第１コンタクト層上に
設けられる第２導電形クラッド層、活性層、および第１
導電形クラッド層を有する第２の発光部と、前記第１の
発光部の第２導電形クラッド層、前記第１コンタクト
層、および前記第２の発光部を構成する半導体層がリッ
ジ状に残存するように形成される凹部と、該凹部内に第
1導電形の第１の電流ブロッキング層を介して、前記第
１コンタクト層と電気的に接続されるように埋め込まれ
る第２導電形の第１電極形成層と、該第１電極形成層の
一部の上で、かつ、前記第２の発光部のリッジ側面を被
覆して埋め込まれ、該第２の発光部の前記第２導電形ク
ラッド層および活性層とヘテロバリアブロッキングを構
成する第２の電流ブロッキング層を介して前記第２の発
光部の第１導電形半導体層と電気的に接続して設けられ
る第１導電形の第２コンタクト層とからなるように構成
することができる。
体基板と、該半導体基板上に設けられる第１導電形のク
ラッド層、活性層、および第２導電形クラッド層を有す
る第１の発光部と、該第１の発光部上に設けられる第２
導電形の第１コンタクト層と、該第１コンタクト層上に
設けられる第２導電形クラッド層、活性層、および第１
導電形クラッド層を有する第２の発光部と、前記第１の
発光部の第２導電形クラッド層、前記第１コンタクト
層、および前記第２の発光部を構成する半導体層がリッ
ジ状に残存するように形成される凹部と、該凹部内に第
1導電形の第１の電流ブロッキング層を介して、前記第
１コンタクト層と電気的に接続されるように埋め込まれ
る第２導電形の第１電極形成層と、該第１電極形成層の
一部の上で、かつ、前記第２の発光部のリッジ側面を被
覆して埋め込まれ、該第２の発光部の前記第２導電形ク
ラッド層および活性層とヘテロバリアブロッキングを構
成する第２の電流ブロッキング層を介して前記第２の発
光部の第１導電形半導体層と電気的に接続して設けられ
る第１導電形の第２コンタクト層とからなるように構成
することができる。
【００１３】本発明の半導体レーザの製法は、（ａ）半
導体基板上に第１の発光部を構成する半導体積層部、第
１コンタクト層および第２の発光部を構成する半導体積
層部を順次積層し、（ｂ）該半導体積層部の表面から前
記第１の発光部に至る迄エッチングすることにより、前
記第１および第２の発光部の電流注入領域をリッジ形状
にし、（ｃ）前記エッチングにより形成されるリッジ形
状の電流注入領域の側部に、前記第１の発光部で電流を
阻止する第１の電流ブロッキング層、前記第１コンタク
ト層と接続される第１電極形成層、前記第２の発光部で
電流を阻止する第２の電流ブロッキング層を順次選択成
長し、（ｄ）前記第２の発光部を構成する半導体積層部
および第２の電流ブロッキング層上に第２コンタクト層
を形成し、（ｅ）前記第１電極形成層の一部が露出する
ように前記第２コンタクト層および第２電流ブロッキン
グ層の一部をエッチングすることを特徴とする。
導体基板上に第１の発光部を構成する半導体積層部、第
１コンタクト層および第２の発光部を構成する半導体積
層部を順次積層し、（ｂ）該半導体積層部の表面から前
記第１の発光部に至る迄エッチングすることにより、前
記第１および第２の発光部の電流注入領域をリッジ形状
にし、（ｃ）前記エッチングにより形成されるリッジ形
状の電流注入領域の側部に、前記第１の発光部で電流を
阻止する第１の電流ブロッキング層、前記第１コンタク
ト層と接続される第１電極形成層、前記第２の発光部で
電流を阻止する第２の電流ブロッキング層を順次選択成
長し、（ｄ）前記第２の発光部を構成する半導体積層部
および第２の電流ブロッキング層上に第２コンタクト層
を形成し、（ｅ）前記第１電極形成層の一部が露出する
ように前記第２コンタクト層および第２電流ブロッキン
グ層の一部をエッチングすることを特徴とする。
【００１４】前記第２の発光部を、少なくとも活性層を
ｎ形およびｐ形の両クラッド層により挟持する構造を含
む半導体積層部で形成し、前記第２の電流ブロッキング
層を、前記第２の発光部における活性層および両クラッ
ド層の側部にヘテロバリアブロッキングを構成する半導
体層により形成すれば、簡単に電流ブロッキング層を埋
め込むことができる。ここにヘテロバリアブロッキング
を構成するとは、通常の動作電圧に対して、バンドギャ
ップの差が大きく電流が流れなくなるような半導体層の
組合せを意味する。
ｎ形およびｐ形の両クラッド層により挟持する構造を含
む半導体積層部で形成し、前記第２の電流ブロッキング
層を、前記第２の発光部における活性層および両クラッ
ド層の側部にヘテロバリアブロッキングを構成する半導
体層により形成すれば、簡単に電流ブロッキング層を埋
め込むことができる。ここにヘテロバリアブロッキング
を構成するとは、通常の動作電圧に対して、バンドギャ
ップの差が大きく電流が流れなくなるような半導体層の
組合せを意味する。
【００１５】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の半導体レーザお
よびその製法について、図面を参照しながら説明をす
る。
よびその製法について、図面を参照しながら説明をす
る。
【００１６】本発明の半導体レーザは、その一実施形態
の断面説明図が図１に示されるように、半導体基板１上
に、第１の発光波長で定まる活性層３をその活性層３よ
りバンドギャップの大きいクラッド層２、４により挟持
する半導体積層部からなる第１の発光部６が設けられて
いる。そして、その第１の発光部６上に第１コンタクト
層５を介して、第２の発光波長で定まる活性層１３をそ
の活性層１３よりバンドギャップの大きいクラッド層１
２、１４により挟持する半導体積層部からなる第２の発
光部１６が設けられている。そして、この第１の発光部
６と第２の発光部１６とが、半導体基板１の法線方向
（縦方向）に並ぶように形成されている。
の断面説明図が図１に示されるように、半導体基板１上
に、第１の発光波長で定まる活性層３をその活性層３よ
りバンドギャップの大きいクラッド層２、４により挟持
する半導体積層部からなる第１の発光部６が設けられて
いる。そして、その第１の発光部６上に第１コンタクト
層５を介して、第２の発光波長で定まる活性層１３をそ
の活性層１３よりバンドギャップの大きいクラッド層１
２、１４により挟持する半導体積層部からなる第２の発
光部１６が設けられている。そして、この第１の発光部
６と第２の発光部１６とが、半導体基板１の法線方向
（縦方向）に並ぶように形成されている。
【００１７】図１に示される例では、第１および第２の
発光部６、１６は、リッジ構造に形成され、そのリッジ
を形成する凹部内に電流ブロッキング層が形成されてい
る。この例では、第１の発光部６の第１の電流ブロッキ
ング層８は、異なる導電形の半導体層（逆方向のｐｎ接
合）で形成されており、その上に第１コンタクト層５と
電気的に接続されるようにｐ形のＧａＡｓなどからなる
第１の電極形成層５ａが設けられている。そして、第２
の発光部１６の第２の電流ブロッキング層１８は、第２
の発光部１６のｐ形クラッド層１４、活性層１３、ｎ形
クラッド層１２と接触するため、ヘテロバリアを構成す
るバンドギャップの大きい半導体層によりヘテロバリア
ブロッキング（ＨＢＢ）構造が形成されている。
発光部６、１６は、リッジ構造に形成され、そのリッジ
を形成する凹部内に電流ブロッキング層が形成されてい
る。この例では、第１の発光部６の第１の電流ブロッキ
ング層８は、異なる導電形の半導体層（逆方向のｐｎ接
合）で形成されており、その上に第１コンタクト層５と
電気的に接続されるようにｐ形のＧａＡｓなどからなる
第１の電極形成層５ａが設けられている。そして、第２
の発光部１６の第２の電流ブロッキング層１８は、第２
の発光部１６のｐ形クラッド層１４、活性層１３、ｎ形
クラッド層１２と接触するため、ヘテロバリアを構成す
るバンドギャップの大きい半導体層によりヘテロバリア
ブロッキング（ＨＢＢ）構造が形成されている。
【００１８】このように各発光部をリッジ構造により形
成することにより、２波長の素子ではなく、３波長以上
の素子を形成する場合でも、各発光部用の半導体層を順
次積層し、まとめてリッジ形成用のエッチングを行うこ
とにより、同時に各発光部のリッジを形成することがで
き、非常に製造工程が簡単になる。なお、第２の発光部
より上方の各発光部の電流ブロッキング層は、前述の第
２の発光部における電流ブロッキング層のように、ヘテ
ロバリアを構成する半導体層を用い、ＨＢＢ構造にする
ことが製造工程を簡単にする点から好ましい。つぎに、
具体例により、図２〜３の製造工程図を参照しながら製
造工程順に説明をする。
成することにより、２波長の素子ではなく、３波長以上
の素子を形成する場合でも、各発光部用の半導体層を順
次積層し、まとめてリッジ形成用のエッチングを行うこ
とにより、同時に各発光部のリッジを形成することがで
き、非常に製造工程が簡単になる。なお、第２の発光部
より上方の各発光部の電流ブロッキング層は、前述の第
２の発光部における電流ブロッキング層のように、ヘテ
ロバリアを構成する半導体層を用い、ＨＢＢ構造にする
ことが製造工程を簡単にする点から好ましい。つぎに、
具体例により、図２〜３の製造工程図を参照しながら製
造工程順に説明をする。
【００１９】まず、図２（ａ）に示されるように、ｎ形
ＧａＡｓ基板１を、たとえばＭＯＣＶＤ（有機金属化学
気相成長）装置内に入れ、基板１上にＩｎ0.49（Ｇａ
1-zＡｌz）0.51Ｐ（０.５≦ｚ≦０.８、たとえばｚ＝
０.７）からなるｎ形クラッド層２を１.５〜２μｍ程
度、たとえば６５０ｎｍ程度の第１の発光波長とするＩ
ｎＧａＰ／Ｉｎ0.49（Ｇａ1-uＡｌu）0.51Ｐ（０.３≦
ｕ≦０.７、たとえばｕ＝０.４）による多重量子井戸
（ＭＱＷ）構造からなる活性層３を全体で０.１μｍ程
度、Ｉｎ0.49（Ｇａ1-zＡｌz）0.51Ｐ（０.５≦ｚ≦０.
８、たとえばｚ＝０.７）からなるｐ形クラッド層４を
１.５〜２μｍ程度成長して、第１の発光部６を形成
し、さらにｐ形ＧａＡｓからなる第１コンタクト層５を
１〜２μｍ程度成長する。
ＧａＡｓ基板１を、たとえばＭＯＣＶＤ（有機金属化学
気相成長）装置内に入れ、基板１上にＩｎ0.49（Ｇａ
1-zＡｌz）0.51Ｐ（０.５≦ｚ≦０.８、たとえばｚ＝
０.７）からなるｎ形クラッド層２を１.５〜２μｍ程
度、たとえば６５０ｎｍ程度の第１の発光波長とするＩ
ｎＧａＰ／Ｉｎ0.49（Ｇａ1-uＡｌu）0.51Ｐ（０.３≦
ｕ≦０.７、たとえばｕ＝０.４）による多重量子井戸
（ＭＱＷ）構造からなる活性層３を全体で０.１μｍ程
度、Ｉｎ0.49（Ｇａ1-zＡｌz）0.51Ｐ（０.５≦ｚ≦０.
８、たとえばｚ＝０.７）からなるｐ形クラッド層４を
１.５〜２μｍ程度成長して、第１の発光部６を形成
し、さらにｐ形ＧａＡｓからなる第１コンタクト層５を
１〜２μｍ程度成長する。
【００２０】さらに、引き続きＡｌxＧａ1-xＡｓ（０.
４≦ｘ≦０.７、たとえばｘ＝０.６）からなるｐ形クラ
ッド層１４を１.５〜２μｍ程度、たとえば７８０ｎｍ
程度の第２の発光波長とするＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ
≦０.２、たとえばｙ＝０.１５）からなる活性層１３を
０.１μｍ程度、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０.４≦ｘ≦０.
７、たとえばｘ＝０.６）からなるｎ形クラッド層１２
を０.５〜１μｍ程度それぞれ成長し、ダブルヘテロ構
造の第２の発光部１６を形成する。
４≦ｘ≦０.７、たとえばｘ＝０.６）からなるｐ形クラ
ッド層１４を１.５〜２μｍ程度、たとえば７８０ｎｍ
程度の第２の発光波長とするＡｌyＧａ1-yＡｓ（０≦ｙ
≦０.２、たとえばｙ＝０.１５）からなる活性層１３を
０.１μｍ程度、ＡｌxＧａ1-xＡｓ（０.４≦ｘ≦０.
７、たとえばｘ＝０.６）からなるｎ形クラッド層１２
を０.５〜１μｍ程度それぞれ成長し、ダブルヘテロ構
造の第２の発光部１６を形成する。
【００２１】つぎに、表面全面にＳｉＯ2などのマスク
材料をＣＶＤ法などにより成膜し、リッジ状の発光部を
形成する部分のみにマスク７が形成されるようにフォト
レジスト工程によりパターニングをする。そして、図２
（ｂ）に示されるように、たとえば硫酸と過酸化水素水
溶液および塩酸を用いて積層された半導体層を、第１の
発光部６におけるｐ形クラッド層４の途中までエッチン
グをすることにより、マスク７から露出する部分がエッ
チングされて各発光部がリッジ形状になる。なお、図示
されていないが、前述の各半導体層を積層する際に、第
１の発光部６におけるｐ形クラッド層４の途中に、たと
えばｐ形ＩｎＧａＰからなるエッチングストップ層を
０.０５μｍ程度挟んでおくことにより、正確にエッチ
ングをｐ形クラッド層４の途中で止めることができる。
材料をＣＶＤ法などにより成膜し、リッジ状の発光部を
形成する部分のみにマスク７が形成されるようにフォト
レジスト工程によりパターニングをする。そして、図２
（ｂ）に示されるように、たとえば硫酸と過酸化水素水
溶液および塩酸を用いて積層された半導体層を、第１の
発光部６におけるｐ形クラッド層４の途中までエッチン
グをすることにより、マスク７から露出する部分がエッ
チングされて各発光部がリッジ形状になる。なお、図示
されていないが、前述の各半導体層を積層する際に、第
１の発光部６におけるｐ形クラッド層４の途中に、たと
えばｐ形ＩｎＧａＰからなるエッチングストップ層を
０.０５μｍ程度挟んでおくことにより、正確にエッチ
ングをｐ形クラッド層４の途中で止めることができる。
【００２２】その後、マスク７を設けたままＭＯＣＶＤ
装置などの半導体成長装置にウェハを再度入れ、図２
（ｃ）に示されるように、リッジを形成するためエッチ
ングにより形成された凹部内（図では１チップのみ示さ
れているため凹部になっていないが、隣接するチップの
リッジ部により挟まれるため凹部になっている）に、第
１および第２の電流ブロッキング層８、１８などを埋め
込む。この場合、第１の発光部６のｐ形クラッド層４と
接する部分にｎ形ＧａＡｓを選択成長することにより逆
方向のｐｎ接合からなる第１の電流ブロッキング層８を
形成し、その上に第１コンタクト層５と接触するよう
に、たとえばｐ形ＧａＡｓからなる第１電極形成層５ａ
を選択成長する。さらに、第２の発光部１６のｐ形クラ
ッド層１４、活性層１３およびｎ形クラッド層１２の側
部を埋め込むようにノンドープのＩｎ 0.49（Ｇａ1-vＡ
ｌv）0.51Ｐ（０≦ｖ≦１）からなるヘテロバリア狭窄
（ＨＢＢ）構造を形成する第２の電流ブロッキング層１
８を順次埋め込む。
装置などの半導体成長装置にウェハを再度入れ、図２
（ｃ）に示されるように、リッジを形成するためエッチ
ングにより形成された凹部内（図では１チップのみ示さ
れているため凹部になっていないが、隣接するチップの
リッジ部により挟まれるため凹部になっている）に、第
１および第２の電流ブロッキング層８、１８などを埋め
込む。この場合、第１の発光部６のｐ形クラッド層４と
接する部分にｎ形ＧａＡｓを選択成長することにより逆
方向のｐｎ接合からなる第１の電流ブロッキング層８を
形成し、その上に第１コンタクト層５と接触するよう
に、たとえばｐ形ＧａＡｓからなる第１電極形成層５ａ
を選択成長する。さらに、第２の発光部１６のｐ形クラ
ッド層１４、活性層１３およびｎ形クラッド層１２の側
部を埋め込むようにノンドープのＩｎ 0.49（Ｇａ1-vＡ
ｌv）0.51Ｐ（０≦ｖ≦１）からなるヘテロバリア狭窄
（ＨＢＢ）構造を形成する第２の電流ブロッキング層１
８を順次埋め込む。
【００２３】ついで、ウェハを半導体成長装置から取り
出し、ＳｉＯ2からなるマスク７をフッ酸などにより剥
離する。そして、再度ＭＯＣＶＤ装置などにウェハを入
れ、図３（ｄ）に示されるように、ｎ形ＧａＡｓからな
る第２コンタクト層１５を１μｍ程度成長する。
出し、ＳｉＯ2からなるマスク７をフッ酸などにより剥
離する。そして、再度ＭＯＣＶＤ装置などにウェハを入
れ、図３（ｄ）に示されるように、ｎ形ＧａＡｓからな
る第２コンタクト層１５を１μｍ程度成長する。
【００２４】その後、表面全体にレジスト膜を設けてパ
ターニングすることによりマスク１７を形成し、第２の
発光部１６の周囲を埋め込む第２の電流ブロッキング層
１８および第２コンタクト層１５の一部を、たとえば硫
酸と過酸化水素水の混合溶液によりエッチングし、図３
（ｅ）に示されるように、第１コンタクト層５と電気的
に接続された第１電極形成層５ａの一部を露出させる。
そして、マスク１７を除去した後、半導体基板１の裏
面、エッチングにより露出した第１電極形成層５ａ、お
よび第２の発光部１６の上に設けられた第２コンタクト
層（第２電極形成層）１５上にそれぞれ電極１０、９、
１９を形成することにより、図１に示されるような２つ
の波長の発光部が半導体基板の法線方向に並んだ、すな
わち縦方向に並んだ２波長１チップの半導体レーザが得
られる。
ターニングすることによりマスク１７を形成し、第２の
発光部１６の周囲を埋め込む第２の電流ブロッキング層
１８および第２コンタクト層１５の一部を、たとえば硫
酸と過酸化水素水の混合溶液によりエッチングし、図３
（ｅ）に示されるように、第１コンタクト層５と電気的
に接続された第１電極形成層５ａの一部を露出させる。
そして、マスク１７を除去した後、半導体基板１の裏
面、エッチングにより露出した第１電極形成層５ａ、お
よび第２の発光部１６の上に設けられた第２コンタクト
層（第２電極形成層）１５上にそれぞれ電極１０、９、
１９を形成することにより、図１に示されるような２つ
の波長の発光部が半導体基板の法線方向に並んだ、すな
わち縦方向に並んだ２波長１チップの半導体レーザが得
られる。
【００２５】前述の例は、２波長１チップの例であった
が、３波長以上の発光部を１チップ内に形成する場合で
も、同様に半導体層を積層することにより、容易に形成
することができる。この場合、第１の発光部より上の発
光部の電流ブロッキング層は、前述のように、ヘテロバ
リアブロッキング構造を用いることにより製造工程が容
易になるため好ましい。
が、３波長以上の発光部を１チップ内に形成する場合で
も、同様に半導体層を積層することにより、容易に形成
することができる。この場合、第１の発光部より上の発
光部の電流ブロッキング層は、前述のように、ヘテロバ
リアブロッキング構造を用いることにより製造工程が容
易になるため好ましい。
【００２６】本発明によれば、２以上の波長の発光部が
縦方向に並んで形成されているため、レーザビームが半
導体基板と垂直方向に並んで得られ、ＤＶＤ用などに用
いる場合、１個の集光レンズで複数のビームを合せるこ
とができ光軸調整が容易なため、非常に使用しやすくな
る。しかも、第１の発光部を構成する半導体積層部を形
成した後に、その一部をエッチングにより除去してから
第２の発光部用の半導体層を積層する必要がなく、続け
て全ての半導体層を積層することができるので、非常に
製造工程が簡単で、安価に得ることができる。
縦方向に並んで形成されているため、レーザビームが半
導体基板と垂直方向に並んで得られ、ＤＶＤ用などに用
いる場合、１個の集光レンズで複数のビームを合せるこ
とができ光軸調整が容易なため、非常に使用しやすくな
る。しかも、第１の発光部を構成する半導体積層部を形
成した後に、その一部をエッチングにより除去してから
第２の発光部用の半導体層を積層する必要がなく、続け
て全ての半導体層を積層することができるので、非常に
製造工程が簡単で、安価に得ることができる。
【００２７】また、前述の例のように、各発光部の電流
注入領域を画定する構造をリッジ構造により形成するこ
とにより、発光部が縦に積層されているため、各発光部
のリッジ構造を一度のエッチングにより同時に形成する
ことができる。そのため、一層製造工程を簡単化するこ
とができる。
注入領域を画定する構造をリッジ構造により形成するこ
とにより、発光部が縦に積層されているため、各発光部
のリッジ構造を一度のエッチングにより同時に形成する
ことができる。そのため、一層製造工程を簡単化するこ
とができる。
【００２８】さらに、本発明の製法によれば、前述のよ
うに簡単な製造工程で２波長以上の発光部を有する１チ
ップの半導体レーザが得られると共に、一度のエッチン
グにより各発光部のリッジ構造を形成しているため、精
度よく縦方向に各発光部を整列させることができる。そ
の結果、安価で品質のよい半導体レーザが得られる。
うに簡単な製造工程で２波長以上の発光部を有する１チ
ップの半導体レーザが得られると共に、一度のエッチン
グにより各発光部のリッジ構造を形成しているため、精
度よく縦方向に各発光部を整列させることができる。そ
の結果、安価で品質のよい半導体レーザが得られる。
【００２９】リッジ構造にすることにより、前述のよう
に、簡単な製造工程により複数の波長の発光部を有する
１チップの半導体レーザが得られるが、たとえば図４に
示されるように、電流狭窄層を埋め込むＳＡＳ構造で
も、縦方向に発光部が積層されることにより、使いやす
い複数波長の１チップ半導体レーザが得られる。
に、簡単な製造工程により複数の波長の発光部を有する
１チップの半導体レーザが得られるが、たとえば図４に
示されるように、電流狭窄層を埋め込むＳＡＳ構造で
も、縦方向に発光部が積層されることにより、使いやす
い複数波長の１チップ半導体レーザが得られる。
【００３０】図４において、図１と同じ部分には同じ符
号を付してその説明を省略する。ｎ形ＧａＡｓ基板１上
にｎ形クラッド層２、活性層３までは前述の例と同様に
積層し、ｐ形クラッド層は第１クラッド層４ａとして、
０.３μｍ程度成長し、ついでｎ形ＧａＡｓまたはＩｎ
ＡｌＰからなる電流狭窄層８ａを成長し、一旦半導体成
長装置から取り出す。そして、レジスト膜などによりマ
スクをして、エッチングによりストライプ状のストライ
プ溝８ｂを形成し、再度成長装置でｐ形第２クラッド層
４ｂを１.５μｍ程度成長し、さらに第１コンタクト層
５を前述の例と同様の組成で、同じ厚さに成長する。さ
らに第２の発光部１６を形成するための半導体層を前述
と同様に積層する。この場合も一方のクラッド層（図４
の例ではｎ形クラッド層１２）にストライプ溝１８ｂが
形成された電流狭窄層１８ａを埋め込むことによりＳＡ
Ｓ構造の縦型の半導体レーザが得られる。
号を付してその説明を省略する。ｎ形ＧａＡｓ基板１上
にｎ形クラッド層２、活性層３までは前述の例と同様に
積層し、ｐ形クラッド層は第１クラッド層４ａとして、
０.３μｍ程度成長し、ついでｎ形ＧａＡｓまたはＩｎ
ＡｌＰからなる電流狭窄層８ａを成長し、一旦半導体成
長装置から取り出す。そして、レジスト膜などによりマ
スクをして、エッチングによりストライプ状のストライ
プ溝８ｂを形成し、再度成長装置でｐ形第２クラッド層
４ｂを１.５μｍ程度成長し、さらに第１コンタクト層
５を前述の例と同様の組成で、同じ厚さに成長する。さ
らに第２の発光部１６を形成するための半導体層を前述
と同様に積層する。この場合も一方のクラッド層（図４
の例ではｎ形クラッド層１２）にストライプ溝１８ｂが
形成された電流狭窄層１８ａを埋め込むことによりＳＡ
Ｓ構造の縦型の半導体レーザが得られる。
【００３１】なお、第２の発光部１６の半導体層を積層
する場合、第１の発光部６における電流狭窄層８ａのス
トライプ溝８ｂにより段差があるため、活性層１３の成
長の際に膜質が低下しやすい。そのため、できるだけ平
坦化して形成することが好ましい。
する場合、第１の発光部６における電流狭窄層８ａのス
トライプ溝８ｂにより段差があるため、活性層１３の成
長の際に膜質が低下しやすい。そのため、できるだけ平
坦化して形成することが好ましい。
【００３２】前述の各例は、ＭＯＣＶＤ法により各半導
体層を成長したが、半導体層の成長法はＭＯＣＶＤ法に
限らず、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法などの他の成
長法でもよい。また、発光部を形成する半導体層の積層
構造や、活性層をＭＱＷ構造にしたり、バルク構造にす
るのは、所望の特性に応じて自由に選択することができ
る。また、発光部の形成順序は前述の例には限定され
ず、前述の第１の発光部と第２の発光部を逆に形成する
こともできる。この場合、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導
体により発光部を構成し、ＨＢＢ構造により電流ブロッ
キング層を形成する場合、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導
体よりバンドギャップの大きい材料、たとえばＩｎＡｌ
Ｐなどにより構成することができる。
体層を成長したが、半導体層の成長法はＭＯＣＶＤ法に
限らず、ＭＢＥ（分子線エピタキシー）法などの他の成
長法でもよい。また、発光部を形成する半導体層の積層
構造や、活性層をＭＱＷ構造にしたり、バルク構造にす
るのは、所望の特性に応じて自由に選択することができ
る。また、発光部の形成順序は前述の例には限定され
ず、前述の第１の発光部と第２の発光部を逆に形成する
こともできる。この場合、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導
体により発光部を構成し、ＨＢＢ構造により電流ブロッ
キング層を形成する場合、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導
体よりバンドギャップの大きい材料、たとえばＩｎＡｌ
Ｐなどにより構成することができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、基板上に基板の法線方
向に整列した複数波長の発光部を有する半導体レーザが
得られるため、ＣＤとＤＶＤの両方の読取装置などに非
常に便利に使用することができる。さらに、たとえばリ
ッジ構造で形成することにより、複数の発光部のリッジ
部を一度のエッチングにより形成することができるた
め、非常に簡単な製造工程により製造することができ
る。その結果、非常に安価で高性能な複数波長１チップ
の半導体レーザが得られる。
向に整列した複数波長の発光部を有する半導体レーザが
得られるため、ＣＤとＤＶＤの両方の読取装置などに非
常に便利に使用することができる。さらに、たとえばリ
ッジ構造で形成することにより、複数の発光部のリッジ
部を一度のエッチングにより形成することができるた
め、非常に簡単な製造工程により製造することができ
る。その結果、非常に安価で高性能な複数波長１チップ
の半導体レーザが得られる。
【図１】本発明の半導体レーザの一実施形態である断面
説明図である。
説明図である。
【図２】図１の半導体レーザの製造工程を示す断面説明
図である。
図である。
【図３】図１の半導体レーザの製造工程を示す断面説明
図である。
図である。
【図４】本発明の半導体レーザにおける他の実施形態の
断面説明図である。
断面説明図である。
【図５】従来における２波長１チップ半導体レーザの一
例の断面説明図である。
例の断面説明図である。
【図６】従来における２波長１チップ半導体レーザの一
例の断面説明図である。
例の断面説明図である。
１ 半導体基板 ２ ｎ形クラッド層 ３ 活性層 ４ ｐ形クラッド層 ６ 第１の発光部 １２ ｎ形クラッド層 １３ 活性層 １４ ｐ形クラッド層 １６ 第２の発光部
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板と、該半導体基板上に設けら
れ、第１の発光波長で定まる活性層を該活性層よりバン
ドギャップの大きいクラッド層により挟持する半導体積
層部からなる第１の発光部と、該第１の発光部上に設け
られ、第２の発光波長で定まる活性層を該活性層よりバ
ンドギャップの大きいクラッド層により挟持する半導体
積層部からなる第２の発光部とを有し、前記第１の発光
部と第２の発光部とが、前記半導体基板の法線方向に並
ぶように形成されてなる半導体レーザ。 - 【請求項２】 前記第１および第２の発光部が、リッジ
構造に形成されてなる請求項１記載の半導体レーザ。 - 【請求項３】 第１導電形の半導体基板と、該半導体基
板上に設けられる第１導電形のクラッド層、活性層、お
よび第２導電形クラッド層を有する第１の発光部と、該
第１の発光部上に設けられる第２導電形の第１コンタク
ト層と、該第１コンタクト層上に設けられる第２導電形
クラッド層、活性層、および第１導電形クラッド層を有
する第２の発光部と、前記第１の発光部の第２導電形ク
ラッド層、前記第１コンタクト層、および前記第２の発
光部を構成する半導体層がリッジ状に残存するように形
成される凹部と、該凹部内に第1導電形の第１の電流ブ
ロッキング層を介して、前記第１コンタクト層と電気的
に接続されるように埋め込まれる第２導電形の第１電極
形成層と、該第１電極形成層の一部の上で、かつ、前記
第２の発光部のリッジ側面を被覆して埋め込まれ、該第
２の発光部の前記第２導電形クラッド層および活性層と
ヘテロバリアブロッキングを構成する第２の電流ブロッ
キング層を介して前記第２の発光部の第１導電形クラッ
ド層と電気的に接続して設けられる第１導電形の第２コ
ンタクト層とからなる半導体レーザ。 - 【請求項４】 （ａ）半導体基板上に第１の発光部を構
成する半導体積層部、第１コンタクト層および第２の発
光部を構成する半導体積層部を順次積層し、（ｂ）該半
導体積層部の表面から前記第１の発光部に至る迄エッチ
ングすることにより、前記第１および第２の発光部の電
流注入領域をリッジ形状にし、（ｃ）前記エッチングに
より形成されるリッジ形状の電流注入領域の側部に、前
記第１の発光部で電流を阻止する第１の電流ブロッキン
グ層、前記第１コンタクト層と接続される第１電極形成
層、前記第２の発光部で電流を阻止する第２の電流ブロ
ッキング層を順次選択成長し、（ｄ）前記第２の発光部
を構成する半導体積層部および第２の電流ブロッキング
層上に第２コンタクト層を形成し、（ｅ）前記第１電極
形成層の一部が露出するように前記第２コンタクト層お
よび第２電流ブロッキング層の一部をエッチングするこ
とを特徴とする半導体レーザの製法。 - 【請求項５】 前記第２の発光部を、少なくとも活性層
をｎ形およびｐ形の両クラッド層により挟持する構造を
含む半導体積層部で形成し、前記第２の電流ブロッキン
グ層を、前記第２の発光部における活性層および両クラ
ッド層の側部にヘテロバリアブロッキングを構成する半
導体層により形成する請求項４記載の製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24454699A JP3950590B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 半導体レーザおよびその製法 |
| US09/651,057 US6567449B1 (en) | 1999-08-31 | 2000-08-30 | Semiconductor laser and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24454699A JP3950590B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 半導体レーザおよびその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001068785A true JP2001068785A (ja) | 2001-03-16 |
| JP3950590B2 JP3950590B2 (ja) | 2007-08-01 |
Family
ID=17120320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24454699A Expired - Fee Related JP3950590B2 (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 半導体レーザおよびその製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6567449B1 (ja) |
| JP (1) | JP3950590B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6936864B2 (en) * | 2003-02-17 | 2005-08-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting element |
| WO2007046317A1 (ja) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Rohm Co., Ltd. | 半導体レーザ発光装置及びその製造方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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