JP2003086902A - 半導体レーザ装置および光ディスク記録再生装置 - Google Patents
半導体レーザ装置および光ディスク記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振波長が７８０ｎｍ帯で、単一横モードを
実現させるとともに、高出力駆動状態において高信頼性
・長寿命を有する半導体レーザ装置、および、その半導
体レーザ装置を用いた光ディスク記録再生装置を提供す
ること。 【解決手段】 多重量子井戸活性層１０５はＩｎＧａＡ
ｓＰからなり、第１クラッド層１０３と、第２クラッド
層１０７と、第３クラッド層１０９と、第１電流ブロッ
ク層１１２はＶ族元素としてＡｓのみを含むＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体からなる。第１電流ブロック層１１２内
に、上記リッジストライプ形状の第３クラッド層１０９
近傍に、かつ、上記第３クラッド層１０９に略平行に、
空洞部１３０が設けられている。
実現させるとともに、高出力駆動状態において高信頼性
・長寿命を有する半導体レーザ装置、および、その半導
体レーザ装置を用いた光ディスク記録再生装置を提供す
ること。 【解決手段】 多重量子井戸活性層１０５はＩｎＧａＡ
ｓＰからなり、第１クラッド層１０３と、第２クラッド
層１０７と、第３クラッド層１０９と、第１電流ブロッ
ク層１１２はＶ族元素としてＡｓのみを含むＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体からなる。第１電流ブロック層１１２内
に、上記リッジストライプ形状の第３クラッド層１０９
近傍に、かつ、上記第３クラッド層１０９に略平行に、
空洞部１３０が設けられている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装
置、特に高出力・高信頼性を実現できる半導体レーザ装
置およびそれを用いた光ディスク記録再生装置に関す
る。
置、特に高出力・高信頼性を実現できる半導体レーザ装
置およびそれを用いた光ディスク記録再生装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信装置や光記録装置などに用
いられる半導体レーザ装置は、それらの高速化・大容量
化といったニーズに伴って、半導体レーザ装置の様々な
特性を向上させるための研究開発が進んでいる。
いられる半導体レーザ装置は、それらの高速化・大容量
化といったニーズに伴って、半導体レーザ装置の様々な
特性を向上させるための研究開発が進んでいる。
【０００３】その中で、従来、ＣＤやＣＤ−Ｒ／ＲＷと
いった光ディスク再生装置、光ディスク記録再生装置に
用いられる発振波長が７８０ｎｍ帯の半導体レーザ装置
は、ＡｌＧａＡｓ系の材料により作製されており、リッ
ジストライプ形状を有する装置が代表的である。
いった光ディスク再生装置、光ディスク記録再生装置に
用いられる発振波長が７８０ｎｍ帯の半導体レーザ装置
は、ＡｌＧａＡｓ系の材料により作製されており、リッ
ジストライプ形状を有する装置が代表的である。
【０００４】一般に、このような半導体レーザ装置は、
電流狭窄層の積層時に、リッジストライプの側面近傍部
がコンタクト層の庇下にあるため、そのリッジストライ
プの側面近傍に材料ガスが回り込みにくく、また、上記
リッジストライプ側面の有する面方位により、結晶成長
速度の遅い領域がある。その結果、上記リッジストライ
プの側面近傍部が完全に埋め込まれることなく、空洞部
を有することになる。
電流狭窄層の積層時に、リッジストライプの側面近傍部
がコンタクト層の庇下にあるため、そのリッジストライ
プの側面近傍に材料ガスが回り込みにくく、また、上記
リッジストライプ側面の有する面方位により、結晶成長
速度の遅い領域がある。その結果、上記リッジストライ
プの側面近傍部が完全に埋め込まれることなく、空洞部
を有することになる。
【０００５】上記内容は特開平３−６４９８０に開示さ
れているが、その公報では上記空洞部の屈折率が低くて
単一横モード発振がしにくい等という課題を解決するた
めに、その空洞部をなくすための手段が提案されてい
る。図８に概略図を示し、以下に簡単に説明する。
れているが、その公報では上記空洞部の屈折率が低くて
単一横モード発振がしにくい等という課題を解決するた
めに、その空洞部をなくすための手段が提案されてい
る。図８に概略図を示し、以下に簡単に説明する。
【０００６】この半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板５
０１上に、ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層５０２、ＡｌＧ
ａＡｓ活性層５０３、ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層５０
４、ＧａＡｓコンタクト層５０５を順次積層する。さら
に、ＳｉＯ２膜（図示していない）をスパッタし、この
ＳｉＯ２膜を通常のフォト工程によりストライプ状に形
成する。その後、上記ＳｉＯ２をマスクとして化学エッ
チングにより上記コンタクト層５０５および第２クラッ
ド層５０４をエッチングして、この第２クラッド層５０
４をリッジストライプ形状にする。
０１上に、ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層５０２、ＡｌＧ
ａＡｓ活性層５０３、ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層５０
４、ＧａＡｓコンタクト層５０５を順次積層する。さら
に、ＳｉＯ２膜（図示していない）をスパッタし、この
ＳｉＯ２膜を通常のフォト工程によりストライプ状に形
成する。その後、上記ＳｉＯ２をマスクとして化学エッ
チングにより上記コンタクト層５０５および第２クラッ
ド層５０４をエッチングして、この第２クラッド層５０
４をリッジストライプ形状にする。
【０００７】そして、上記ＳｉＯ２膜を選択成長用マス
クとして、上記リッジストライプ形状の第２クラッド層
５０４の両側にＧａＡｓ電流狭窄層５０６を形成する。
その後、上記ＳｉＯ２膜を除去して、上記コンタクト層
５０５と一体となるように全面にコンタクト層５０５を
積層する。
クとして、上記リッジストライプ形状の第２クラッド層
５０４の両側にＧａＡｓ電流狭窄層５０６を形成する。
その後、上記ＳｉＯ２膜を除去して、上記コンタクト層
５０５と一体となるように全面にコンタクト層５０５を
積層する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例では空洞部
をなくすことにより横モード安定化が実現されている。
しかしながら、本発明者が実際にこの従来技術を用いて
ＡｌＧａＡｓ系にて高出力半導体レーザ装置を試作した
ところ、最大光出力は約１８０ｍＷであり、このレベル
で端面破壊が生じることが確認された。これは、活性な
Ａｌの存在によりレーザ端面にＡｌ酸化物が生じやす
く、高出力化・高信頼性化・長寿命化への妨げとなって
いるからである。
をなくすことにより横モード安定化が実現されている。
しかしながら、本発明者が実際にこの従来技術を用いて
ＡｌＧａＡｓ系にて高出力半導体レーザ装置を試作した
ところ、最大光出力は約１８０ｍＷであり、このレベル
で端面破壊が生じることが確認された。これは、活性な
Ａｌの存在によりレーザ端面にＡｌ酸化物が生じやす
く、高出力化・高信頼性化・長寿命化への妨げとなって
いるからである。
【０００９】また、上記従来例においては、上記コンタ
クト層５０５および上記第２クラッド層５０４を、エッ
チングによりリッジストライプ形状に形成する際に、エ
ッチャントに工夫を加えている。これは、ストライプ状
のコンタクト層５０５が、リッジストライプ形状をして
いる第２クラッド層５０４に対して、横方向にはみだし
て庇を形成しないようにするためである。しかし、この
方法ではエッチャントおよびエッチング時間の管理が容
易でないという欠点がある。
クト層５０５および上記第２クラッド層５０４を、エッ
チングによりリッジストライプ形状に形成する際に、エ
ッチャントに工夫を加えている。これは、ストライプ状
のコンタクト層５０５が、リッジストライプ形状をして
いる第２クラッド層５０４に対して、横方向にはみだし
て庇を形成しないようにするためである。しかし、この
方法ではエッチャントおよびエッチング時間の管理が容
易でないという欠点がある。
【００１０】そこで、本発明の課題は、ＧａＡｓ基板を
用いた高出力半導体レーザ装置、特にＣＤ−Ｒ／ＲＷ用
等の７８０ｎｍ帯の高出力半導体レーザ装置において、
単一横モードを実現させるとともに、高出力駆動状態に
おいて高信頼性・長寿命を有する半導体レーザ装置、お
よび、その半導体レーザ装置を用いた光ディスク記録再
生装置を提供することにある。
用いた高出力半導体レーザ装置、特にＣＤ−Ｒ／ＲＷ用
等の７８０ｎｍ帯の高出力半導体レーザ装置において、
単一横モードを実現させるとともに、高出力駆動状態に
おいて高信頼性・長寿命を有する半導体レーザ装置、お
よび、その半導体レーザ装置を用いた光ディスク記録再
生装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明にかかる半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板
上に、第１導電型の第１クラッド層と、量子井戸活性層
と、第２導電型の第２クラッド層と、リッジストライプ
形状の第２導電型の第３クラッド層を順次有すると共
に、上記第３クラッド層の両側に位置する第１導電型の
第１電流ブロック層を有する半導体レーザ装置におい
て、上記量子井戸活性層はＶ族元素として少なくともＰ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、上記第１ク
ラッド層と、第２クラッド層と、第３クラッド層と、第
１電流ブロック層はＶ族元素としてＡｓのみを含むＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体からなり、上記第１電流ブロック
層内に、上記リッジストライプ形状の第３クラッド層近
傍に、かつ、上記リッジストライプ形状の第３クラッド
層に略平行に、空洞部が設けられていることを特徴とし
ている。
め、本発明にかかる半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板
上に、第１導電型の第１クラッド層と、量子井戸活性層
と、第２導電型の第２クラッド層と、リッジストライプ
形状の第２導電型の第３クラッド層を順次有すると共
に、上記第３クラッド層の両側に位置する第１導電型の
第１電流ブロック層を有する半導体レーザ装置におい
て、上記量子井戸活性層はＶ族元素として少なくともＰ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、上記第１ク
ラッド層と、第２クラッド層と、第３クラッド層と、第
１電流ブロック層はＶ族元素としてＡｓのみを含むＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体からなり、上記第１電流ブロック
層内に、上記リッジストライプ形状の第３クラッド層近
傍に、かつ、上記リッジストライプ形状の第３クラッド
層に略平行に、空洞部が設けられていることを特徴とし
ている。
【００１２】上記構成によれば、横モードが安定し、高
出力において高信頼性を有し、かつ、長寿命な７８０ｎ
ｍ帯の高出力半導体レーザ装置を実現できる。これは、
発振波長が７８０ｎｍ帯の量子井戸活性層において、Ｐ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えば、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系の化合物半導体の屈折率がＡｌＧａＡｓ系の化合
物半導体の屈折率よりも小さいためである。すなわち、
例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料を量子井戸活性層に用
いることによって、上記空洞部と上記量子井戸活性層と
の間の屈折率差が、従来のＡｌＧａＡｓ系の材料の活性
層を用いた場合よりも小さくなって、単一横モードを安
定に発振させるに足るだけの許容範囲内の屈折率差が得
られるからである。
出力において高信頼性を有し、かつ、長寿命な７８０ｎ
ｍ帯の高出力半導体レーザ装置を実現できる。これは、
発振波長が７８０ｎｍ帯の量子井戸活性層において、Ｐ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えば、ＩｎＧａＡ
ｓＰ系の化合物半導体の屈折率がＡｌＧａＡｓ系の化合
物半導体の屈折率よりも小さいためである。すなわち、
例えば、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料を量子井戸活性層に用
いることによって、上記空洞部と上記量子井戸活性層と
の間の屈折率差が、従来のＡｌＧａＡｓ系の材料の活性
層を用いた場合よりも小さくなって、単一横モードを安
定に発振させるに足るだけの許容範囲内の屈折率差が得
られるからである。
【００１３】また、この半導体レーザ装置では、上記第
１電流ブロック層内に空洞部を形成しているので、リッ
ジストライプ形状の第３クラッドの上から庇が出ないよ
うにする必要がなくて、上記リッジストライプ形状の第
３クラッドを形成するためのエッチャントおよびエッチ
ング時間の管理が容易になる。
１電流ブロック層内に空洞部を形成しているので、リッ
ジストライプ形状の第３クラッドの上から庇が出ないよ
うにする必要がなくて、上記リッジストライプ形状の第
３クラッドを形成するためのエッチャントおよびエッチ
ング時間の管理が容易になる。
【００１４】１実施の形態では、上記量子井戸活性層は
少なくとも井戸層およびバリア層を含み、少なくとも上
記井戸層はＩｎＧａＡｓＰからなる。
少なくとも井戸層およびバリア層を含み、少なくとも上
記井戸層はＩｎＧａＡｓＰからなる。
【００１５】上記実施の形態によれば、横モードが安定
し、高出力において高信頼性を有し、かつ、長寿命な７
８０ｎｍ帯の高出力半導体レーザ装置が得られる。
し、高出力において高信頼性を有し、かつ、長寿命な７
８０ｎｍ帯の高出力半導体レーザ装置が得られる。
【００１６】１実施の形態では、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の直上に、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の最下部よりも広い幅を有する半
導体層が積層されている。
形状の第３クラッド層の直上に、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の最下部よりも広い幅を有する半
導体層が積層されている。
【００１７】上記実施の形態によれば、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層の直上に、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層の最下部よりも広い幅を有
する半導体層が積層されているので、高出力駆動状態で
の安定した横モード発振に対して、より好適な位置に上
記空洞部を設けることができる。
ライプ形状の第３クラッド層の直上に、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層の最下部よりも広い幅を有
する半導体層が積層されているので、高出力駆動状態で
の安定した横モード発振に対して、より好適な位置に上
記空洞部を設けることができる。
【００１８】１実施の形態では、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の直上の半導体層の幅は、上記リ
ッジストライプ形状の第３クラッド層の最下部の幅より
も片側で少なくとも０．４８μｍ以上、１．０８μｍ以
下の範囲で幅広である。
形状の第３クラッド層の直上の半導体層の幅は、上記リ
ッジストライプ形状の第３クラッド層の最下部の幅より
も片側で少なくとも０．４８μｍ以上、１．０８μｍ以
下の範囲で幅広である。
【００１９】上記実施の形態によれば、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層の直上の半導体層の幅は、
上記リッジストライプ形状の第３クラッド層の最下部の
幅よりも片側で少なくとも０．４８μｍ以上、１．０８
μｍ以下の範囲で幅広であるので、上記空洞部を最適な
位置に、最適な大きさに形成することができる。したが
って、高出力駆動状態で、安定した横モード発振をし、
高信頼性、長寿命の半導体レーザ装置が得られる。
ライプ形状の第３クラッド層の直上の半導体層の幅は、
上記リッジストライプ形状の第３クラッド層の最下部の
幅よりも片側で少なくとも０．４８μｍ以上、１．０８
μｍ以下の範囲で幅広であるので、上記空洞部を最適な
位置に、最適な大きさに形成することができる。したが
って、高出力駆動状態で、安定した横モード発振をし、
高信頼性、長寿命の半導体レーザ装置が得られる。
【００２０】１実施の形態では、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層が断面逆メサ形状である。
形状の第３クラッド層が断面逆メサ形状である。
【００２１】ここで、断面逆メサ形状とは、上記リッジ
ストライプ形状の第３クラッド層が延びる方向に垂直な
断面において、上記リッジストライプ形状の第３クラッ
ド層がＧａＡｓ基板に向かって幅が狭くなっていく形
状、または、くびれている形状を言う。
ストライプ形状の第３クラッド層が延びる方向に垂直な
断面において、上記リッジストライプ形状の第３クラッ
ド層がＧａＡｓ基板に向かって幅が狭くなっていく形
状、または、くびれている形状を言う。
【００２２】上記実施の形態によれば、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層が断面逆メサ形状であるの
で、上記空洞部が最適な位置に形成される。したがっ
て、高出力駆動状態で、安定した横モード発振をすると
共に、高信頼性、長寿命を有する半導体レーザ装置が得
られる。
ライプ形状の第３クラッド層が断面逆メサ形状であるの
で、上記空洞部が最適な位置に形成される。したがっ
て、高出力駆動状態で、安定した横モード発振をすると
共に、高信頼性、長寿命を有する半導体レーザ装置が得
られる。
【００２３】１実施の形態では、上記第１クラッド層
が、異なるＡｌ混晶比を有するＡｌＧａＡｓからなる２
層からなり、その２層のうち上記量子井戸活性層に近い
層のほうが他の層よりも高Ａｌ混晶比である。
が、異なるＡｌ混晶比を有するＡｌＧａＡｓからなる２
層からなり、その２層のうち上記量子井戸活性層に近い
層のほうが他の層よりも高Ａｌ混晶比である。
【００２４】上記実施の形態によれば、上記第１クラッ
ド層を構成する異なるＡｌ混晶比を有するＡｌＧａＡｓ
からなる２層のうち、上記量子井戸活性層に近い層のほ
うが他の層よりも高Ａｌ混晶比であるので、ＧａＡｓ基
板方向へ漏れ出そうとするレーザ光を効果的に遮って、
高出力時のＧａＡｓ基板での光の吸収をさらに抑えるこ
とができる。したがって、さらに、半導体レーザ装置の
高出力化・高信頼性化を達成できる。
ド層を構成する異なるＡｌ混晶比を有するＡｌＧａＡｓ
からなる２層のうち、上記量子井戸活性層に近い層のほ
うが他の層よりも高Ａｌ混晶比であるので、ＧａＡｓ基
板方向へ漏れ出そうとするレーザ光を効果的に遮って、
高出力時のＧａＡｓ基板での光の吸収をさらに抑えるこ
とができる。したがって、さらに、半導体レーザ装置の
高出力化・高信頼性化を達成できる。
【００２５】１実施の形態では、上記量子井戸活性層が
歪量子井戸活性層である。
歪量子井戸活性層である。
【００２６】上記実施の形態によれば、上記量子井戸活
性層が歪量子井戸活性層であるので、さらに、半導体レ
ーザ装置の低しきい電流値化・高出力化を達成できる。
性層が歪量子井戸活性層であるので、さらに、半導体レ
ーザ装置の低しきい電流値化・高出力化を達成できる。
【００２７】１実施の形態では、上記量子井戸活性層内
の井戸層が圧縮歪を有している。
の井戸層が圧縮歪を有している。
【００２８】上記実施の形態によれば、上記活性層内の
井戸層が圧縮歪を有しているので、ＧａＡｓ基板上の、
例えば、ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪量子井戸活性層
を用いて７８０ｎｍ帯の半導体レーザ装置を実現でき
る。また、上記ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪量子井戸
活性層は、ＡｌＧａＡｓとは異なってＡｌの存在しない
量子井戸活性層であるため、高出力化が可能で、さら
に、上記空洞部を有するから、さらなる高信頼性、高出
力な半導体レーザ装置が得られる。
井戸層が圧縮歪を有しているので、ＧａＡｓ基板上の、
例えば、ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪量子井戸活性層
を用いて７８０ｎｍ帯の半導体レーザ装置を実現でき
る。また、上記ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪量子井戸
活性層は、ＡｌＧａＡｓとは異なってＡｌの存在しない
量子井戸活性層であるため、高出力化が可能で、さら
に、上記空洞部を有するから、さらなる高信頼性、高出
力な半導体レーザ装置が得られる。
【００２９】１実施の形態では、上記井戸層の有してい
る圧縮歪量が３．５％以内である。
る圧縮歪量が３．５％以内である。
【００３０】上記実施の形態によれば、上記井戸層の有
している圧縮歪量が３．５％以内であるので、より高出
力、高信頼性、長寿命な半導体レーザ装置が得られる。
している圧縮歪量が３．５％以内であるので、より高出
力、高信頼性、長寿命な半導体レーザ装置が得られる。
【００３１】１実施の形態では、上記量子井戸活性層内
のバリア層が引張歪を有している。
のバリア層が引張歪を有している。
【００３２】上記実施の形態によれば、上記量子井戸活
性層内のバリア層が引張歪を有しているので、このバリ
ア層によって、圧縮歪を有する井戸層に対してその歪量
を補償することができる。したがって、より安定した結
晶をもつ歪量子井戸活性層を形成することができる。し
たがって、より信頼性の高い半導体レーザ装置が実現で
きる。
性層内のバリア層が引張歪を有しているので、このバリ
ア層によって、圧縮歪を有する井戸層に対してその歪量
を補償することができる。したがって、より安定した結
晶をもつ歪量子井戸活性層を形成することができる。し
たがって、より信頼性の高い半導体レーザ装置が実現で
きる。
【００３３】１実施の形態では、上記バリア層の有して
いる引張歪量が３．５％以内である。
いる引張歪量が３．５％以内である。
【００３４】上記実施の形態によれば、上記バリア層の
有している引張歪量が３．５％以内であるので、より高
出力、高信頼性、長寿命な半導体レーザ装置が得られ
る。
有している引張歪量が３．５％以内であるので、より高
出力、高信頼性、長寿命な半導体レーザ装置が得られ
る。
【００３５】１実施の形態では、上記第３クラッド層お
よび上記第１電流ブロック層は、エッチングストップ層
上に設けられており、上記空洞部と上記エッチングスト
ップ層との間の距離は、０．３〜０．６μｍである。
よび上記第１電流ブロック層は、エッチングストップ層
上に設けられており、上記空洞部と上記エッチングスト
ップ層との間の距離は、０．３〜０．６μｍである。
【００３６】ここで、上記空洞部と上記エッチングスト
ップ層との間の距離とは、上記空洞部の下端と上記エッ
チングストップ層の上面との間の距離を言う。
ップ層との間の距離とは、上記空洞部の下端と上記エッ
チングストップ層の上面との間の距離を言う。
【００３７】この実施の形態では、上記空洞部と上記エ
ッチングストップ層との間の距離を、０．３μｍ以上に
しているので、光閉じ込めが強くなり過ぎず、かつ、レ
ーザ光がＧａＡｓ基板に吸収されるのを抑えることがで
き、かつ、上記距離が０．６μｍ以下であるので、光閉
じ込め等の光学的効果が過度に弱くなることがない。し
たがって、この実施の形態によれば、高出力で高信頼性
のある半導体レーザ装置が得られる。
ッチングストップ層との間の距離を、０．３μｍ以上に
しているので、光閉じ込めが強くなり過ぎず、かつ、レ
ーザ光がＧａＡｓ基板に吸収されるのを抑えることがで
き、かつ、上記距離が０．６μｍ以下であるので、光閉
じ込め等の光学的効果が過度に弱くなることがない。し
たがって、この実施の形態によれば、高出力で高信頼性
のある半導体レーザ装置が得られる。
【００３８】１実施の形態では、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の側面と上記空洞部との間に第１
電流ブロック層が存在して、上記リッジストライプ形状
の第３クラッド層の側面が上記空洞部に露出していな
い。
形状の第３クラッド層の側面と上記空洞部との間に第１
電流ブロック層が存在して、上記リッジストライプ形状
の第３クラッド層の側面が上記空洞部に露出していな
い。
【００３９】上記実施の形態によれば、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層の側面が上記空洞部に露出
していないから、上記第３クラッド層の側面が酸化する
のを防止できて、半導体レーザ装置の信頼性を高くし、
寿命を長くすることができる。
ライプ形状の第３クラッド層の側面が上記空洞部に露出
していないから、上記第３クラッド層の側面が酸化する
のを防止できて、半導体レーザ装置の信頼性を高くし、
寿命を長くすることができる。
【００４０】１実施の形態では、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の最下部の幅が１．５〜３．０μ
ｍである。
形状の第３クラッド層の最下部の幅が１．５〜３．０μ
ｍである。
【００４１】上記実施の形態によれば、上記リッジスト
ライプ形状の第３クラッド層の最下部の幅が１．５〜
３．０μｍであるから、より安定な単一横モードのレー
ザ光を発振させることができる。
ライプ形状の第３クラッド層の最下部の幅が１．５〜
３．０μｍであるから、より安定な単一横モードのレー
ザ光を発振させることができる。
【００４２】本発明の光ディスク記録再生装置は、上記
半導体レーザ装置のうちのいずれか１つを備える。
半導体レーザ装置のうちのいずれか１つを備える。
【００４３】上記光ディスク記録再生装置は、上記半導
体レーザ装置を用いているので、高速で読み書きができ
る。
体レーザ装置を用いているので、高速で読み書きができ
る。
【００４４】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明
に係る実施の形態１の半導体レーザ装置の構造を示す図
である。図２〜図４は、上記半導体レーザ装置の作製方
法を説明する図である。
に係る実施の形態１の半導体レーザ装置の構造を示す図
である。図２〜図４は、上記半導体レーザ装置の作製方
法を説明する図である。
【００４５】まず、図２に示すように、（１００）面を
持つｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１０２（層厚０．５μｍ）、第１クラッド層の一例
としてのｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下クラッド層１
０３（層厚２．０μｍ）、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａ
ｓ下ガイド層１０４（層厚６５ｎｍ）、Ｉｎ０．１８
３２Ｇａ０．８１６８Ａｓ０．６７６７Ｐ０．３２３３
圧縮歪量子井戸層（歪０．１７％、層厚８０Å、２層）
とＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ａｓ０．６１８８Ｐ
０．３８１２引っ張り歪バリア層（歪−１．０％、基板
側から層厚１００Å・５０Å・１００Åの３層）を交互
に配置してなる多重歪量子井戸活性層１０５、Ａｌ
０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第１上ガイド層１０６（層厚
６５ｎｍ）、第２クラッド層の一例としてのｐ−Ａｌ
０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１上クラッド層１０７（層厚
０．１９１６μｍ）、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ
層１０８（層厚３０Å）、第３クラッド層の一例として
のｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第２上ク
ラッド層１０９（層厚１．２４２μｍ）、および、半導
体層の一例としてのＧａＡｓキャップ層１１０（層厚
０．７５μｍ）を順次有機金属化学気相成長法にて結晶
成長させる。さらに、下記のメサストライプ部１２１ａ
（図１，３，４を参照）を形成する部分に、レジストマ
スク１１１（マスク幅５．５μｍ）をストライプ方向が
［０１１］方向を持つように写真工程により作製する。
持つｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１０２（層厚０．５μｍ）、第１クラッド層の一例
としてのｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下クラッド層１
０３（層厚２．０μｍ）、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａ
ｓ下ガイド層１０４（層厚６５ｎｍ）、Ｉｎ０．１８
３２Ｇａ０．８１６８Ａｓ０．６７６７Ｐ０．３２３３
圧縮歪量子井戸層（歪０．１７％、層厚８０Å、２層）
とＩｎ０．０５Ｇａ０．９５Ａｓ０．６１８８Ｐ
０．３８１２引っ張り歪バリア層（歪−１．０％、基板
側から層厚１００Å・５０Å・１００Åの３層）を交互
に配置してなる多重歪量子井戸活性層１０５、Ａｌ
０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第１上ガイド層１０６（層厚
６５ｎｍ）、第２クラッド層の一例としてのｐ−Ａｌ
０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１上クラッド層１０７（層厚
０．１９１６μｍ）、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ
層１０８（層厚３０Å）、第３クラッド層の一例として
のｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第２上ク
ラッド層１０９（層厚１．２４２μｍ）、および、半導
体層の一例としてのＧａＡｓキャップ層１１０（層厚
０．７５μｍ）を順次有機金属化学気相成長法にて結晶
成長させる。さらに、下記のメサストライプ部１２１ａ
（図１，３，４を参照）を形成する部分に、レジストマ
スク１１１（マスク幅５．５μｍ）をストライプ方向が
［０１１］方向を持つように写真工程により作製する。
【００４６】次に、上記レジストマスク部１１１以外の
部分をエッチングして、図３に示すように、メサストラ
イプ部１２１ａを形成する。上記エッチングは硫酸と過
酸化水素水の混合水溶液およびフッ酸を用いて二段階で
行い、エッチングストップ層１０８直上まで行う。Ｇａ
Ａｓはフッ酸によるエッチングレートが非常に遅いとい
うことを利用し、エッチング面の平坦化およびメサスト
ライプ部１２１ａの幅制御を可能にしている。エッチン
グの深さは１．９５μm、メサストライプ部１２１ａの
最下部の幅は約２．５μmである。エッチング後、上記
レジストマスク１１１（図２を参照）を除去する。この
とき、上記キャップ層１１０の幅は、上記メサストライ
プ部１２１ａの最下部の幅よりも片側で０．８μｍほど
幅広である。
部分をエッチングして、図３に示すように、メサストラ
イプ部１２１ａを形成する。上記エッチングは硫酸と過
酸化水素水の混合水溶液およびフッ酸を用いて二段階で
行い、エッチングストップ層１０８直上まで行う。Ｇａ
Ａｓはフッ酸によるエッチングレートが非常に遅いとい
うことを利用し、エッチング面の平坦化およびメサスト
ライプ部１２１ａの幅制御を可能にしている。エッチン
グの深さは１．９５μm、メサストライプ部１２１ａの
最下部の幅は約２．５μmである。エッチング後、上記
レジストマスク１１１（図２を参照）を除去する。この
とき、上記キャップ層１１０の幅は、上記メサストライ
プ部１２１ａの最下部の幅よりも片側で０．８μｍほど
幅広である。
【００４７】続いて、図４に示すように、ｎ−Ａｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層１１２（層厚
１．０μｍ）、ｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層１１３
（層厚０．３μｍ）、ｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１４（層
厚０．６５μｍ）を順次有機金属結晶成長させて、光・
電流狭窄領域を形成する。
０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層１１２（層厚
１．０μｍ）、ｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層１１３
（層厚０．３μｍ）、ｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１４（層
厚０．６５μｍ）を順次有機金属結晶成長させて、光・
電流狭窄領域を形成する。
【００４８】上記キャップ層１１０が、上記メサストラ
イプ部１２１ａよりも幅広で、このメサストライプ部１
２１ａの側面近傍領域に対して庇の役割を果たしている
ため、上記第１電流ブロック層１１２の結晶成長時に、
上記メサストライプ部１２１ａの側面近傍領域に成長ガ
スが入りこみにくくて、上記メサストライプ部１２１ａ
の側面近傍領域では結晶成長速度が遅くなる。また、上
記メサストライプ部１２１ａ側面の面方位からも、上記
メサストライプ部１２１ａの側面近傍領域では結晶成長
速度が遅くなる。しかし、上記庇のない領域に関して
は、結晶成長速度が遅くならない。そのため、上記メサ
ストライプ部１２１ａの側面近傍には、つまり、リッジ
ストライプ形状の第２上クラッド層１０９の側面近傍に
は，結晶成長がされない箇所が生じて、第１電流ブロッ
ク層１１２に閉じ込められるような空洞部１３０が生じ
ることとなる。このとき、この空洞部１３０の最下面
が、上記エッチングストップ層１０８より０．５μｍ離
れており、また、上記空洞部１３０と上記メサストライ
プ部１２１ａの側面との距離が、０．３μｍである。
イプ部１２１ａよりも幅広で、このメサストライプ部１
２１ａの側面近傍領域に対して庇の役割を果たしている
ため、上記第１電流ブロック層１１２の結晶成長時に、
上記メサストライプ部１２１ａの側面近傍領域に成長ガ
スが入りこみにくくて、上記メサストライプ部１２１ａ
の側面近傍領域では結晶成長速度が遅くなる。また、上
記メサストライプ部１２１ａ側面の面方位からも、上記
メサストライプ部１２１ａの側面近傍領域では結晶成長
速度が遅くなる。しかし、上記庇のない領域に関して
は、結晶成長速度が遅くならない。そのため、上記メサ
ストライプ部１２１ａの側面近傍には、つまり、リッジ
ストライプ形状の第２上クラッド層１０９の側面近傍に
は，結晶成長がされない箇所が生じて、第１電流ブロッ
ク層１１２に閉じ込められるような空洞部１３０が生じ
ることとなる。このとき、この空洞部１３０の最下面
が、上記エッチングストップ層１０８より０．５μｍ離
れており、また、上記空洞部１３０と上記メサストライ
プ部１２１ａの側面との距離が、０．３μｍである。
【００４９】その後、写真工程により、上記メサストラ
イプ部１２１ａの両側方の離れた領域１２１ｂ上にのみ
レジストマスク１１５を形成する。続いて、上記メサス
トライプ部１２１ａ上の第１、第２電流ブロック層１１
２，１１３および平坦化層１１４をエッチングにより除
去する。このエッチングには、アンモニアと過酸化水素
水の混合水溶液および硫酸と過酸化水素水の混合水溶液
を用いて、二段階でエッチングを行う。その後、上記レ
ジストマスク１１５を除去して、図１に示すように、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層１１６（層厚２．０μｍ）を積層
する。このようにして、図１に示す構造の半導体レーザ
装置を作製することができる。
イプ部１２１ａの両側方の離れた領域１２１ｂ上にのみ
レジストマスク１１５を形成する。続いて、上記メサス
トライプ部１２１ａ上の第１、第２電流ブロック層１１
２，１１３および平坦化層１１４をエッチングにより除
去する。このエッチングには、アンモニアと過酸化水素
水の混合水溶液および硫酸と過酸化水素水の混合水溶液
を用いて、二段階でエッチングを行う。その後、上記レ
ジストマスク１１５を除去して、図１に示すように、ｐ
−ＧａＡｓキャップ層１１６（層厚２．０μｍ）を積層
する。このようにして、図１に示す構造の半導体レーザ
装置を作製することができる。
【００５０】本実施の形態１の半導体レーザ装置におい
ては、発振波長は７８０ｎｍであり、８５℃、２００ｍ
Ｗパルスの信頼性試験において５０００時間以上の安定
な動作を確認した。従来のようなＡｌＧａＡｓ系の材料
により作製された半導体レーザ装置では、横モードを安
定させるために空洞部を埋め込んでいても、最大光出力
は約１８０ｍＷであり、このレベルで端面破壊が生じて
いた。これは、活性なＡｌの存在により半導体レーザ装
置の端面にＡｌ酸化物が生じやすく、高出力化・高信頼
性化・長寿命化への妨げとなっているからであると考え
られる。しかし、本実施の形態１では、メサストライプ
部１２１ａ、すなわち、リッジストライプ形状の第３ク
ラッド層としての第２上クラッド層１０９の両側面近傍
に、このリッジストライプ１２１ａと略平行に、半導体
層が積層されていない空洞部１３０を設け、ＩｎＧａＡ
ｓＰを主成分とする量子井戸活性層１０５を用いること
により、上記空洞部１３０が存在するにも拘わらず、横
モードを安定させることができた。発明者等はこの現象
を詳細に検討した結果、量子井戸活性層１０５に用いて
いるＩｎＧａＡｓＰ系の材料の屈折率がＡｌＧａＡｓ系
の材料よりも小さいことが原因であることを見出した。
すなわち、先述の空洞部１３０を有する半導体レーザ装
置において、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料を量子井戸活性層
１０５に用いることによって、上記空洞部１３０と量子
井戸活性層１０５との間の屈折率差が従来よりも小さく
なって、単一横モードを安定に発振させるに足るだけの
許容範囲内の屈折率差を有することになる。これによ
り、上記効果が得られたものと考えられる。さらには、
この半導体レーザ装置を７０℃、２３０ｍＷで信頼性試
験に投入したところ、１００００時間以上安定動作する
ことを確認した。これは、上記量子井戸活性層１０５が
Ａｌを含まないため酸化が起きにくいことが理由である
と考えられる。
ては、発振波長は７８０ｎｍであり、８５℃、２００ｍ
Ｗパルスの信頼性試験において５０００時間以上の安定
な動作を確認した。従来のようなＡｌＧａＡｓ系の材料
により作製された半導体レーザ装置では、横モードを安
定させるために空洞部を埋め込んでいても、最大光出力
は約１８０ｍＷであり、このレベルで端面破壊が生じて
いた。これは、活性なＡｌの存在により半導体レーザ装
置の端面にＡｌ酸化物が生じやすく、高出力化・高信頼
性化・長寿命化への妨げとなっているからであると考え
られる。しかし、本実施の形態１では、メサストライプ
部１２１ａ、すなわち、リッジストライプ形状の第３ク
ラッド層としての第２上クラッド層１０９の両側面近傍
に、このリッジストライプ１２１ａと略平行に、半導体
層が積層されていない空洞部１３０を設け、ＩｎＧａＡ
ｓＰを主成分とする量子井戸活性層１０５を用いること
により、上記空洞部１３０が存在するにも拘わらず、横
モードを安定させることができた。発明者等はこの現象
を詳細に検討した結果、量子井戸活性層１０５に用いて
いるＩｎＧａＡｓＰ系の材料の屈折率がＡｌＧａＡｓ系
の材料よりも小さいことが原因であることを見出した。
すなわち、先述の空洞部１３０を有する半導体レーザ装
置において、ＩｎＧａＡｓＰ系の材料を量子井戸活性層
１０５に用いることによって、上記空洞部１３０と量子
井戸活性層１０５との間の屈折率差が従来よりも小さく
なって、単一横モードを安定に発振させるに足るだけの
許容範囲内の屈折率差を有することになる。これによ
り、上記効果が得られたものと考えられる。さらには、
この半導体レーザ装置を７０℃、２３０ｍＷで信頼性試
験に投入したところ、１００００時間以上安定動作する
ことを確認した。これは、上記量子井戸活性層１０５が
Ａｌを含まないため酸化が起きにくいことが理由である
と考えられる。
【００５１】また、本実施の形態１においては、上記空
洞部１３０が上記エッチングストップ層１０８から０．
３μｍ以上離れていて、上記量子井戸活性層１０５に空
洞部１３０が近づきすぎていないため、光閉じ込めが強
くなりすぎず、かつ、レーザ光が基板１０１に吸収され
るのを抑えることができて、半導体レーザ装置の高出力
化・高信頼性化という効果が得られた。一方、上記空洞
部１３０のエッチングストップ層１０８からの距離が遠
すぎると、上記光閉じ込め等の光学的効果が薄れるの
で、上記距離は０．６μｍ以下にする必要がある。した
がって、上記距離は０．３〜０．６μｍが好適である。
洞部１３０が上記エッチングストップ層１０８から０．
３μｍ以上離れていて、上記量子井戸活性層１０５に空
洞部１３０が近づきすぎていないため、光閉じ込めが強
くなりすぎず、かつ、レーザ光が基板１０１に吸収され
るのを抑えることができて、半導体レーザ装置の高出力
化・高信頼性化という効果が得られた。一方、上記空洞
部１３０のエッチングストップ層１０８からの距離が遠
すぎると、上記光閉じ込め等の光学的効果が薄れるの
で、上記距離は０．６μｍ以下にする必要がある。した
がって、上記距離は０．３〜０．６μｍが好適である。
【００５２】また、本実施の形態１において、上記キャ
ップ層１１０の幅は、上記メサストライプ部１２１ａの
最下部の幅よりも片側で０．７μｍほど幅広であるが、
上記キャップ層１１０の幅が、上記メサストライプ部１
２１ａの最下部の幅よりも片側で０．４８μｍ以上、
１．０８μｍ以下の範囲で幅広であると、図５および６
から明らかなように、空洞部１３０を形成でき、かつ、
この空洞部１３０を上記エッチングストップ層１０８か
ら０．３μｍ離れて形成することができて、つまり、最
適な位置、大きさの空洞部１３０を形成できて、高出力
駆動状態での安定した横モード発振に対して、高信頼
性、長寿命が得られた。図５は、庇の大きさ（上記キャ
ップ層１１０の幅とメサストライプ部１２１ａの最下部
の幅との差の１／２で表す。）が０．４８μｍ以上の場
合に、空洞部が作製されるが（図５中の黒丸部）、０．
４８μｍに満たない場合、空洞部が作製されないこと
（図５中の白丸部）を示している。また、図６は、上記
庇の大きさが１．０８μｍを越える場合、上記第１電流
ブロック層１１２が庇下において成長しにくくて、上記
エッチングストップ層１０８上に０．３μｍ以上成長さ
せることができないことを示している。そのため、上記
キャップ層１１０の幅は、上記の如く、上記メサストラ
イプ部１２１ａの最下部の幅よりも片側で０．４８μｍ
以上、１．０８μｍ以下の範囲で幅広であることが必要
である。
ップ層１１０の幅は、上記メサストライプ部１２１ａの
最下部の幅よりも片側で０．７μｍほど幅広であるが、
上記キャップ層１１０の幅が、上記メサストライプ部１
２１ａの最下部の幅よりも片側で０．４８μｍ以上、
１．０８μｍ以下の範囲で幅広であると、図５および６
から明らかなように、空洞部１３０を形成でき、かつ、
この空洞部１３０を上記エッチングストップ層１０８か
ら０．３μｍ離れて形成することができて、つまり、最
適な位置、大きさの空洞部１３０を形成できて、高出力
駆動状態での安定した横モード発振に対して、高信頼
性、長寿命が得られた。図５は、庇の大きさ（上記キャ
ップ層１１０の幅とメサストライプ部１２１ａの最下部
の幅との差の１／２で表す。）が０．４８μｍ以上の場
合に、空洞部が作製されるが（図５中の黒丸部）、０．
４８μｍに満たない場合、空洞部が作製されないこと
（図５中の白丸部）を示している。また、図６は、上記
庇の大きさが１．０８μｍを越える場合、上記第１電流
ブロック層１１２が庇下において成長しにくくて、上記
エッチングストップ層１０８上に０．３μｍ以上成長さ
せることができないことを示している。そのため、上記
キャップ層１１０の幅は、上記の如く、上記メサストラ
イプ部１２１ａの最下部の幅よりも片側で０．４８μｍ
以上、１．０８μｍ以下の範囲で幅広であることが必要
である。
【００５３】また、本実施の形態１においては、上記第
２上クラッド層１０９がリッジストライプ形状を有して
いるが、その形状が逆メサであるため、高出力駆動状態
での安定した横モード発振に対して、より好適な位置に
上記空洞部１３０が存在して、上記の効果が得られた。
ここでいう逆メサとは、上記リッジストライプの延びる
方向に垂直な断面において、上記リッジストライプが基
板に向かって幅狭になっていく形状、もしくはくびれて
いる形状を言う。
２上クラッド層１０９がリッジストライプ形状を有して
いるが、その形状が逆メサであるため、高出力駆動状態
での安定した横モード発振に対して、より好適な位置に
上記空洞部１３０が存在して、上記の効果が得られた。
ここでいう逆メサとは、上記リッジストライプの延びる
方向に垂直な断面において、上記リッジストライプが基
板に向かって幅狭になっていく形状、もしくはくびれて
いる形状を言う。
【００５４】また、本実施の形態１においては、上記下
クラッド層１０３が単一のＡｌ０． ５Ｇａ０．５Ａｓで
構成されているが、例えば、下クラッド層を、第１下ク
ラッド層と第２下クラッド層とを順に積層して構成し、
上記第１下クラッド層をＡｌ ０．４４５Ｇａ０．５５５
Ａｓで形成し、上記第２下クラッド層をＡｌ０．５６ １
Ｇａ０．４３９Ａｓで形成してもよい。このように、下
クラッド層を、順に積層された二段階の上記第１、第２
下クラッド層で構成し、かつ、第２下クラッド層のＡｌ
混晶比を高くすると、ＧａＡｓ基板１０１方向へ漏れ出
すレーザ光を効果的に遮蔽するので、高出力時のＧａＡ
ｓ基板１０１での光の吸収をさらに抑えることができ、
さらに半導体レーザ装置の高出力化・高信頼性化という
効果が得られた。
クラッド層１０３が単一のＡｌ０． ５Ｇａ０．５Ａｓで
構成されているが、例えば、下クラッド層を、第１下ク
ラッド層と第２下クラッド層とを順に積層して構成し、
上記第１下クラッド層をＡｌ ０．４４５Ｇａ０．５５５
Ａｓで形成し、上記第２下クラッド層をＡｌ０．５６ １
Ｇａ０．４３９Ａｓで形成してもよい。このように、下
クラッド層を、順に積層された二段階の上記第１、第２
下クラッド層で構成し、かつ、第２下クラッド層のＡｌ
混晶比を高くすると、ＧａＡｓ基板１０１方向へ漏れ出
すレーザ光を効果的に遮蔽するので、高出力時のＧａＡ
ｓ基板１０１での光の吸収をさらに抑えることができ、
さらに半導体レーザ装置の高出力化・高信頼性化という
効果が得られた。
【００５５】また、本実施の形態１においては、ＧａＡ
ｓ基板１０１上にＩｎＧａＡｓＰからなる上記圧縮歪量
子井戸層を設けており、これにより、特に７８０ｎｍ帯
において高信頼性・長寿命な高出力半導体レーザ装置が
実現され、さらに、上記空洞部１３０を有するので、さ
らなる高信頼性を有する高出力な半導体レーザ装置が得
られた。また、上記圧縮歪量子井戸層の圧縮歪量が０．
１７％と、３．５％以内であるので、より好適に上記効
果が得られた。ここでいう歪量とは、ＧａＡｓ基板１０
１の格子定数をａＧａＡｓ、上記圧縮歪量子井戸層の格
子定数をａ１とすると、（ａ１−ａＧａＡｓ）／ａＧａ
Ａｓで表される。この値が正であれば圧縮歪、負であれ
ば引っ張り歪と呼ばれる。
ｓ基板１０１上にＩｎＧａＡｓＰからなる上記圧縮歪量
子井戸層を設けており、これにより、特に７８０ｎｍ帯
において高信頼性・長寿命な高出力半導体レーザ装置が
実現され、さらに、上記空洞部１３０を有するので、さ
らなる高信頼性を有する高出力な半導体レーザ装置が得
られた。また、上記圧縮歪量子井戸層の圧縮歪量が０．
１７％と、３．５％以内であるので、より好適に上記効
果が得られた。ここでいう歪量とは、ＧａＡｓ基板１０
１の格子定数をａＧａＡｓ、上記圧縮歪量子井戸層の格
子定数をａ１とすると、（ａ１−ａＧａＡｓ）／ａＧａ
Ａｓで表される。この値が正であれば圧縮歪、負であれ
ば引っ張り歪と呼ばれる。
【００５６】また、本実施の形態１において、７８０ｎ
ｍ帯として上記圧縮歪量子井戸層の組成比を変化させて
歪量を増加させた場合、歪量３．５％を越える領域にお
いては試作された半導体レーザ装置の信頼性が悪くなる
傾向が見られたため、安定した膜厚でレーザを作製する
ためには、上記圧縮歪量子井戸層の歪量は３．５％以内
であることが望ましいことが分った。
ｍ帯として上記圧縮歪量子井戸層の組成比を変化させて
歪量を増加させた場合、歪量３．５％を越える領域にお
いては試作された半導体レーザ装置の信頼性が悪くなる
傾向が見られたため、安定した膜厚でレーザを作製する
ためには、上記圧縮歪量子井戸層の歪量は３．５％以内
であることが望ましいことが分った。
【００５７】また、本実施の形態１においては、上記多
重量子井戸活性層１０５中に、ＩｎＧａＡｓＰからなる
引張歪バリア層を設けて、圧縮歪を有する上記圧縮歪量
子井戸層に対してその歪量を補償しているので、より安
定した結晶をもつ多重量子井戸活性層１０５を作製する
ことができて、高信頼性の半導体レーザ装置が実現され
た。また、上記引張歪量が３．５％以内であることによ
り、より好適に上記効果が得られた。また、上記引張歪
量を増加させた場合、歪量３．５％を越える領域におい
ては試作された半導体レーザ装置の信頼性が悪くなる傾
向が見られたため、安定した膜厚でレーザを作製するた
めには、引張歪バリア層（障壁層）の歪量は３．５％以
内であることが望ましいことが分った。
重量子井戸活性層１０５中に、ＩｎＧａＡｓＰからなる
引張歪バリア層を設けて、圧縮歪を有する上記圧縮歪量
子井戸層に対してその歪量を補償しているので、より安
定した結晶をもつ多重量子井戸活性層１０５を作製する
ことができて、高信頼性の半導体レーザ装置が実現され
た。また、上記引張歪量が３．５％以内であることによ
り、より好適に上記効果が得られた。また、上記引張歪
量を増加させた場合、歪量３．５％を越える領域におい
ては試作された半導体レーザ装置の信頼性が悪くなる傾
向が見られたため、安定した膜厚でレーザを作製するた
めには、引張歪バリア層（障壁層）の歪量は３．５％以
内であることが望ましいことが分った。
【００５８】また、本実施の形態１においては、上記空
洞部１３０が上記メサストライプ部１２１ａの側面に接
しておらず、その側面上に０．５μｍの上記第１電流ブ
ロック層１１２が存在しているために、第２上クラッド
層１０９を構成するＡｌＧａＡｓが空洞部１３０に露出
して酸化してしまうことを防ぐことができて、半導体レ
ーザ装置の高信頼性化・長寿命という効果が得られた。
洞部１３０が上記メサストライプ部１２１ａの側面に接
しておらず、その側面上に０．５μｍの上記第１電流ブ
ロック層１１２が存在しているために、第２上クラッド
層１０９を構成するＡｌＧａＡｓが空洞部１３０に露出
して酸化してしまうことを防ぐことができて、半導体レ
ーザ装置の高信頼性化・長寿命という効果が得られた。
【００５９】なお、上記空洞部１３０と、上記リッジス
トライプ形状の第３クラッド層としての第２上クラッド
層１０９の側面との距離が０．９μｍを越えると、空洞
部が埋まってしまう虞があるので、上記距離は０．９μ
ｍ以下であるのが望ましい。
トライプ形状の第３クラッド層としての第２上クラッド
層１０９の側面との距離が０．９μｍを越えると、空洞
部が埋まってしまう虞があるので、上記距離は０．９μ
ｍ以下であるのが望ましい。
【００６０】また、本実施の形態１においては、上記メ
サストライプ部１２１ａの最下部の幅を１．５〜３．０
μｍにすることにより、より安定な単一横モードのレー
ザ光を発振させる効果が得られた。
サストライプ部１２１ａの最下部の幅を１．５〜３．０
μｍにすることにより、より安定な単一横モードのレー
ザ光を発振させる効果が得られた。
【００６１】（実施の形態２）図７は、本発明にかかる
実施の形態２の光ディスク記録再生装置の構造を示した
図である。この光ディスク記録再生装置は、光ディスク
４０１にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを
再生するためのものであり、その際用いられる発光素子
として、先に説明した実施の形態１の半導体レーザ装置
４０２を備えている。
実施の形態２の光ディスク記録再生装置の構造を示した
図である。この光ディスク記録再生装置は、光ディスク
４０１にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを
再生するためのものであり、その際用いられる発光素子
として、先に説明した実施の形態１の半導体レーザ装置
４０２を備えている。
【００６２】この光ディスク記録再生装置においては、
書き込みの際に、半導体レーザ装置４０２から出射され
た信号光がコリメートレンズ４０３により平行光とさ
れ、ビームスプリッタ４０４を透過して、λ／４偏光板
４０５で偏光状態が調節された後、対物レンズ４０６で
集光されて光ディスク４０１に照射される。一方、読み
出し時には、データ信号がのっていないレーザ光が書き
込み時と同じ経路をたどって光ディスク４０１に照射さ
れる。このレーザ光がデータの記録された光ディスク４
０１の表面で反射されて、レーザ光照射用対物レンズ４
０６、λ／４偏光板４０５を経た後、ビームスプリッタ
４０４で反射されて、９０°角度を変えた後、再生光用
対物レンズ４０７で集光されて、信号検出用受光素子４
０８に入射する。この信号検出用受光素子４０８によっ
て、入射したレーザ光の強弱によって、記録されたデー
タ信号が電気信号に変換されて、信号光再生回路４０９
において元の信号に再生される。
書き込みの際に、半導体レーザ装置４０２から出射され
た信号光がコリメートレンズ４０３により平行光とさ
れ、ビームスプリッタ４０４を透過して、λ／４偏光板
４０５で偏光状態が調節された後、対物レンズ４０６で
集光されて光ディスク４０１に照射される。一方、読み
出し時には、データ信号がのっていないレーザ光が書き
込み時と同じ経路をたどって光ディスク４０１に照射さ
れる。このレーザ光がデータの記録された光ディスク４
０１の表面で反射されて、レーザ光照射用対物レンズ４
０６、λ／４偏光板４０５を経た後、ビームスプリッタ
４０４で反射されて、９０°角度を変えた後、再生光用
対物レンズ４０７で集光されて、信号検出用受光素子４
０８に入射する。この信号検出用受光素子４０８によっ
て、入射したレーザ光の強弱によって、記録されたデー
タ信号が電気信号に変換されて、信号光再生回路４０９
において元の信号に再生される。
【００６３】本実施の形態２の光ディスク記録再生装置
は、従来よりも高い光出力で動作する半導体レーザ装置
４０２を用いているため、光ディスクの回転数を従来よ
り高速化してもデータの読み書きが可能である。従っ
て、特に書き込み時に問題となっていた光ディスクへの
アクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よ
りも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク
記録再生装置を提供することができた。
は、従来よりも高い光出力で動作する半導体レーザ装置
４０２を用いているため、光ディスクの回転数を従来よ
り高速化してもデータの読み書きが可能である。従っ
て、特に書き込み時に問題となっていた光ディスクへの
アクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よ
りも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク
記録再生装置を提供することができた。
【００６４】なお、ここでは、実施の形態１の半導体レ
ーザ装置を記録再生型の光ディスク装置に適用した例に
ついて説明したが、同じ波長７８０ｎｍ帯を用いる光デ
ィスク記録装置、光ディスク再生装置にも適用可能であ
ることはいうまでもない。
ーザ装置を記録再生型の光ディスク装置に適用した例に
ついて説明したが、同じ波長７８０ｎｍ帯を用いる光デ
ィスク記録装置、光ディスク再生装置にも適用可能であ
ることはいうまでもない。
【００６５】なお、本発明の半導体レーザ装置および光
ディスク記録再生装置は、上述の図示例にのみ限定され
るものではなく、例えば、井戸層・バリア層の層厚や層
数など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々
変更を加え得ることは勿論である。
ディスク記録再生装置は、上述の図示例にのみ限定され
るものではなく、例えば、井戸層・バリア層の層厚や層
数など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々
変更を加え得ることは勿論である。
【００６６】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明によれ
ば、量子井戸活性層はＶ族元素として少なくともＰを含
むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、第１クラッド層
と、第２クラッド層と、第３クラッド層と、第１電流ブ
ロック層はＶ族元素としてＡｓのみを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなり、上記第１電流ブロック層内に、
リッジストライプ形状の第３クラッド層近傍に、かつ、
上記リッジストライプ形状の第３クラッド層に略平行
に、空洞部を設けているので、横モードが安定し、高出
力において高信頼性を有し、かつ、長寿命な７８０ｎｍ
帯の高出力半導体レーザ装置を実現できる。
ば、量子井戸活性層はＶ族元素として少なくともＰを含
むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、第１クラッド層
と、第２クラッド層と、第３クラッド層と、第１電流ブ
ロック層はＶ族元素としてＡｓのみを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなり、上記第１電流ブロック層内に、
リッジストライプ形状の第３クラッド層近傍に、かつ、
上記リッジストライプ形状の第３クラッド層に略平行
に、空洞部を設けているので、横モードが安定し、高出
力において高信頼性を有し、かつ、長寿命な７８０ｎｍ
帯の高出力半導体レーザ装置を実現できる。
【００６７】また、本発明の半導体レーザ装置では、上
記第１電流ブロック層内に空洞部を形成しているので、
リッジストライプ形状の第３クラッドの上から庇が出な
いようにする必要がなくて、上記リッジストライプ形状
の第３クラッド層を形成するためのエッチャントおよび
エッチング時間の管理が容易になる。
記第１電流ブロック層内に空洞部を形成しているので、
リッジストライプ形状の第３クラッドの上から庇が出な
いようにする必要がなくて、上記リッジストライプ形状
の第３クラッド層を形成するためのエッチャントおよび
エッチング時間の管理が容易になる。
【００６８】また、本発明の光ディスク記録再生装置
は、上記半導体レーザ装置を用いているので、高速で読
み書きができる。
は、上記半導体レーザ装置を用いているので、高速で読
み書きができる。
【図１】 本発明の実施の形態１の半導体レーザ装置を
リッジストライプ方向に対して垂直な面で切断した断面
図である。
リッジストライプ方向に対して垂直な面で切断した断面
図である。
【図２】 本発明の実施の形態１の半導体レーザ装置に
おける第１回結晶成長マスクプロセス終了後の状態の断
面図である。
おける第１回結晶成長マスクプロセス終了後の状態の断
面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１の半導体レーザ装置に
おけるメサストライプ形成エッチングプロセス終了後の
状態の断面図である。
おけるメサストライプ形成エッチングプロセス終了後の
状態の断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１の半導体レーザ装置に
おける電流ブロック層埋め込み結晶成長プロセス終了後
の状態の断面図である。
おける電流ブロック層埋め込み結晶成長プロセス終了後
の状態の断面図である。
【図５】 本発明の半導体レーザ装置の庇の大きさと空
洞部の有無およびリッジストライプからの距離の関係を
示すグラフである。
洞部の有無およびリッジストライプからの距離の関係を
示すグラフである。
【図６】 本発明の半導体レーザ装置の庇の大きさと、
エッチングストップ層から空洞部までの距離との関係を
示すグラフである。
エッチングストップ層から空洞部までの距離との関係を
示すグラフである。
【図７】 本発明の実施の形態２の光ディスク記録再生
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図８】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。
１０１ ＧａＡｓ基板
１０２ バッファ層
１０３ 下クラッド層
１０４ 下ガイド層
１０５ 多重歪量子井戸活性層
１０６ 第１上ガイド層
１０７ 第１上クラッド層
１０８ エッチングストップ層
１０９ 第２上クラッド層
１１０ キャップ層
１１１ レジストマスク
１１２ 第１電流ブロック層
１１３ 第２電流ブロック層
１１４ 平坦化層
１１５ レジストマスク
１１６ キャップ層
１２１ａ メサストライプ部
１２１ｂ 上記メサストライプ部両側
１３０ 空洞部
４０１ 光ディスク
４０２ 半導体レーザ装置
４０３ コリメートレンズ
４０４ ビームスプリッタ
４０５ 偏光板
４０６ レーザ光照射用対物レンズ
４０７ 再生光用対物レンズ
４０８ 信号検出用受光素子
４０９ 信号光再生回路
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5D119 AA33 AA42 BA01 BB02 BB04
FA05 FA18
5D789 AA33 AA42 BA01 BB02 BB04
FA05 FA18
5F045 AA04 AB10 AB17 AB18 AF04
AF13 CA12 DA53 DA55 DA69
5F073 AA13 AA53 AA74 AB25 AB27
BA05 BA06 CA05 CA12 CB02
DA22 EA24
Claims (15)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に、第１導電型の第１ク
ラッド層と、量子井戸活性層と、第２導電型の第２クラ
ッド層と、リッジストライプ形状の第２導電型の第３ク
ラッド層を順次有すると共に、上記第３クラッド層の両
側に位置する第１導電型の第１電流ブロック層を有する
半導体レーザ装置において、 上記量子井戸活性層はＶ族元素として少なくともＰを含
むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、 上記第１クラッド層と、第２クラッド層と、第３クラッ
ド層と、第１電流ブロック層はＶ族元素としてＡｓのみ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、 上記第１電流ブロック層内に、上記リッジストライプ形
状の第３クラッド層近傍に、かつ、上記リッジストライ
プ形状の第３クラッド層に略平行に、空洞部が設けられ
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザ装置にお
いて、上記量子井戸活性層は少なくとも井戸層およびバ
リア層を含み、少なくとも上記井戸層はＩｎＧａＡｓＰ
からなることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の半導体レーザ
装置において、上記リッジストライプ形状の第３クラッ
ド層の直上に、上記リッジストライプ形状の第３クラッ
ド層の最下部よりも広い幅を有する半導体層が積層され
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の半導体レーザ装置にお
いて、上記リッジストライプ形状の第３クラッド層の直
上の半導体層の幅は、上記リッジストライプ形状の第３
クラッド層の最下部の幅よりも片側で少なくとも０．４
８μｍ以上、１．０８μｍ以下の範囲で幅広であること
を特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
半導体レーザ装置において、上記リッジストライプ形状
の第３クラッド層が断面逆メサ形状であることを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
半導体レーザ装置において、上記第１クラッド層が、異
なるＡｌ混晶比を有するＡｌＧａＡｓからなる２層から
なり、その２層のうち上記量子井戸活性層に近い層のほ
うが他の層よりも高Ａｌ混晶比であることを特徴とする
半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の
半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層が歪量
子井戸活性層であることを特徴とする半導体レーザ装
置。 - 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１つに記載の
半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層内の井
戸層が圧縮歪を有していることを特徴とする半導体レー
ザ装置。 - 【請求項９】 請求項８に記載の半導体レーザ装置にお
いて、上記井戸層の有している圧縮歪量が３．５％以内
であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１０】 請求項２乃至９のいずれか１つに記載
の半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層内の
バリア層が引張歪を有していることを特徴とする半導体
レーザ装置。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載の半導体レーザ装置
において、上記バリア層の有している引張歪量が３．５
％以内であることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか１つに記
載の半導体レーザ装置において、上記第３クラッド層お
よび上記第１電流ブロック層は、エッチングストップ層
上に設けられており、上記空洞部と上記エッチングスト
ップ層との間の距離は、０．３〜０．６μｍであること
を特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１３】 請求項１乃至１２のいずれか１つに記
載の半導体レーザ装置において、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の側面と上記空洞部との間に第１
電流ブロック層が存在して、上記リッジストライプ形状
の第３クラッド層の側面が上記空洞部に露出していない
ことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれか１つに記
載の半導体レーザ装置において、上記リッジストライプ
形状の第３クラッド層の最下部の幅が１．５〜３．０μ
ｍであることを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項１５】 請求項１乃至１４のいずれか１つに記
載の半導体レーザ装置を備えることを特徴とする光ディ
スク記録再生装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278135A JP4627132B2 (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 半導体レーザ装置および光ディスク記録再生装置 |
| US10/241,838 US6775311B2 (en) | 2001-09-13 | 2002-09-12 | Semiconductor laser device and optical disk recording and reproducing apparatus |
| US10/865,987 US7035304B2 (en) | 2001-09-13 | 2004-06-14 | Semiconductor laser device and optical disk recording and reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001278135A JP4627132B2 (ja) | 2001-09-13 | 2001-09-13 | 半導体レーザ装置および光ディスク記録再生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003086902A true JP2003086902A (ja) | 2003-03-20 |
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| US (2) | US6775311B2 (ja) |
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| US7369592B2 (en) | 2005-10-13 | 2008-05-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor laser device |
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| JP4296017B2 (ja) * | 2003-03-26 | 2009-07-15 | シャープ株式会社 | 半導体レーザ装置およびその製造方法および光ディスク装置 |
| WO2018012289A1 (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | パナソニック株式会社 | 窒化物半導体レーザ及び窒化物半導体レーザ装置 |
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