JP2003188478A - 半導体レーザ装置およびその製造方法並びに光ディスク再生記録装置 - Google Patents
半導体レーザ装置およびその製造方法並びに光ディスク再生記録装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力・高信頼性・長寿命な半導体レーザ装
置およびその製造方法を得ること。 【解決手段】 ６５０℃の成長温度で、多重歪量子井戸
活性層１０５のＧａＡｓＰからなるバリア層を積層した
直後に、ＡｌＧａＡｓからなる第二上ガイド層１２６を
積層する。この第二上ガイド層１２６はＰ系層に適した
成長温度である６５０℃のままで成長させて、上記バリ
ア層からのＰの脱離を低減して上記バリア層と第二上ガ
イド層１２６との界面の粗さの大きさを２０Å以下にま
で下げる。その後、第一上ガイド層１０６を積層する。
この第一上ガイド層１０６の成長温度は、成長開始時は
６５０℃であるが、成長と同時に成長温度の上昇を開始
して、成長終了時まで徐々に昇温して、成長終了時に７
５０℃にする。
置およびその製造方法を得ること。 【解決手段】 ６５０℃の成長温度で、多重歪量子井戸
活性層１０５のＧａＡｓＰからなるバリア層を積層した
直後に、ＡｌＧａＡｓからなる第二上ガイド層１２６を
積層する。この第二上ガイド層１２６はＰ系層に適した
成長温度である６５０℃のままで成長させて、上記バリ
ア層からのＰの脱離を低減して上記バリア層と第二上ガ
イド層１２６との界面の粗さの大きさを２０Å以下にま
で下げる。その後、第一上ガイド層１０６を積層する。
この第一上ガイド層１０６の成長温度は、成長開始時は
６５０℃であるが、成長と同時に成長温度の上昇を開始
して、成長終了時まで徐々に昇温して、成長終了時に７
５０℃にする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ装置に
関するものであり、特に高出力・高信頼性・長寿命を実
現できる半導体レーザ装置およびその製造方法、並び
に、光ディスク再生記録装置に関するものである。
関するものであり、特に高出力・高信頼性・長寿命を実
現できる半導体レーザ装置およびその製造方法、並び
に、光ディスク再生記録装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置
において、量子井戸構造（井戸層およびバリア層）をＡ
ｌフリー（Ａｌ非存在）にし、高出力化・長寿命化を目
指す開発がなされてきている。これは、共振器端面にＡ
ｌが存在すると、その共振器端面において表面準位が生
じて、光学損傷（ＣＯＤ）が起きやすくて高出力化・長
寿命化・高信頼性に対して不利だからである。
において、量子井戸構造（井戸層およびバリア層）をＡ
ｌフリー（Ａｌ非存在）にし、高出力化・長寿命化を目
指す開発がなされてきている。これは、共振器端面にＡ
ｌが存在すると、その共振器端面において表面準位が生
じて、光学損傷（ＣＯＤ）が起きやすくて高出力化・長
寿命化・高信頼性に対して不利だからである。
【０００３】たとえば、Japan Journal of Applied Phy
sics Vol. 38 (1999) ｐp. L387-L389に、活性領域が
Ａｌフリーの半導体レーザ装置に関する報告がなされて
いる。この半導体レーザ装置は、図１１に示すように、
ＧａＡｓ基板３０１上に、ＧａＡｓバッファ層３０２、
Ａｌ０．６３Ｇａ０．３７Ａｓ下クラッド層３０３、Ｉ
ｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐ下ガイド層３０４、Ｉｎ
０．４Ｇａ０．６Ｐバリア層３０５、Ｉｎ０．１３Ｇａ
０．８７Ａｓ０．７５Ｐ０．２５井戸層３０６、Ｉｎ
０．４Ｇａ０．６Ｐバリア層３０７、Ｉｎ０．４９Ｇａ
０．５１Ｐ上ガイド層３０８、Ａｌ０．６３Ｇａ
０．３７Ａｓ上クラッド層３０９およびキャップ層３１
０を順次積層してなる。
sics Vol. 38 (1999) ｐp. L387-L389に、活性領域が
Ａｌフリーの半導体レーザ装置に関する報告がなされて
いる。この半導体レーザ装置は、図１１に示すように、
ＧａＡｓ基板３０１上に、ＧａＡｓバッファ層３０２、
Ａｌ０．６３Ｇａ０．３７Ａｓ下クラッド層３０３、Ｉ
ｎ０．４９Ｇａ０．５１Ｐ下ガイド層３０４、Ｉｎ
０．４Ｇａ０．６Ｐバリア層３０５、Ｉｎ０．１３Ｇａ
０．８７Ａｓ０．７５Ｐ０．２５井戸層３０６、Ｉｎ
０．４Ｇａ０．６Ｐバリア層３０７、Ｉｎ０．４９Ｇａ
０．５１Ｐ上ガイド層３０８、Ａｌ０．６３Ｇａ
０．３７Ａｓ上クラッド層３０９およびキャップ層３１
０を順次積層してなる。
【０００４】一般的に、Ａｌフリー半導体層とＡｌＧａ
Ａｓ系層とでは最適な成長温度が異なる。たとえば、Ｉ
ｎＧａＡｓＰやＧａＡｓＰなどは、ＡｌＧａＡｓ系に比
べて成長温度が低い。そこで、Ａｌフリー半導体層を積
層した後にＡｌＧａＡｓ系層を積層する場合は、Ａｌフ
リー半導体層を積層した後に結晶成長を中断し、昇温し
てからＡｌＧａＡｓ系層を成長させる必要がある。
Ａｓ系層とでは最適な成長温度が異なる。たとえば、Ｉ
ｎＧａＡｓＰやＧａＡｓＰなどは、ＡｌＧａＡｓ系に比
べて成長温度が低い。そこで、Ａｌフリー半導体層を積
層した後にＡｌＧａＡｓ系層を積層する場合は、Ａｌフ
リー半導体層を積層した後に結晶成長を中断し、昇温し
てからＡｌＧａＡｓ系層を成長させる必要がある。
【０００５】ところが、結晶成長の中断中にＡｌフリー
半導体層が最表面となって露出したままなので、温度が
上昇すると、Ｐが脱離（再蒸発）してしまい、Ａｌフリ
ー半導体層−ＡｌＧａＡｓ系層界面において、粗さが大
きくなってしまう。
半導体層が最表面となって露出したままなので、温度が
上昇すると、Ｐが脱離（再蒸発）してしまい、Ａｌフリ
ー半導体層−ＡｌＧａＡｓ系層界面において、粗さが大
きくなってしまう。
【０００６】この問題を防ぐために、上記従来の半導体
レーザ装置は、一定温度でＡｌフリー半導体層とＡｌＧ
ａＡｓ系層を連続的に成長させている。このため、結晶
成長の中断がなくて、Ａｌフリー層が中断時に最表面に
露出されることがないという利点がある。
レーザ装置は、一定温度でＡｌフリー半導体層とＡｌＧ
ａＡｓ系層を連続的に成長させている。このため、結晶
成長の中断がなくて、Ａｌフリー層が中断時に最表面に
露出されることがないという利点がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザ装置では、上記ＡｌＧａＡｓ系層を連
続的に結晶成長させときの成長温度が７２０℃であり、
この温度はＡｌフリー半導体層に対しては高温である。
たとえば、ＩｎＧａＡｓＰの最適成長温度は約６５０℃
といわれている。よって、連続成長といえども、成長温
度が７２０℃ではＰが脱離しやすく、表面が粗れるとい
う問題が残っており、半導体レーザ装置の劣化のしやす
さ・信頼性の悪化につながっていた。
来の半導体レーザ装置では、上記ＡｌＧａＡｓ系層を連
続的に結晶成長させときの成長温度が７２０℃であり、
この温度はＡｌフリー半導体層に対しては高温である。
たとえば、ＩｎＧａＡｓＰの最適成長温度は約６５０℃
といわれている。よって、連続成長といえども、成長温
度が７２０℃ではＰが脱離しやすく、表面が粗れるとい
う問題が残っており、半導体レーザ装置の劣化のしやす
さ・信頼性の悪化につながっていた。
【０００８】そこで、本発明の課題は、たとえば、Ｇａ
Ａｓ基板上に積層されたＰを含むＡｌフリーのＰ系半導
体層である量子井戸活性層の上に、主成分としてＰを含
まない非Ｐ系半導体層が積層されている半導体レーザ装
置において、上記Ｐ系半導体層と非Ｐ系半導体層との界
面の結晶性を改善して、高出力・高信頼性・長寿命な半
導体レーザ装置およびその製造方法、並びに、その半導
体レーザ装置を用いた光ディスク再生記録装置を提供す
ることにある。
Ａｓ基板上に積層されたＰを含むＡｌフリーのＰ系半導
体層である量子井戸活性層の上に、主成分としてＰを含
まない非Ｐ系半導体層が積層されている半導体レーザ装
置において、上記Ｐ系半導体層と非Ｐ系半導体層との界
面の結晶性を改善して、高出力・高信頼性・長寿命な半
導体レーザ装置およびその製造方法、並びに、その半導
体レーザ装置を用いた光ディスク再生記録装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上に、
少なくとも、第一導電型の下クラッド層、下ガイド層、
井戸層とバリア層からなる量子井戸活性層、上ガイド層
および第二導電型の上クラッド層を順次設けた半導体レ
ーザ装置において、上記複数の層のうち少なくとも一つ
の層はＶ族元素としてＰを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体からなるＰ系層であり、このＰ系層に隣接する層は、
Ｖ族元素としてＰを含まずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなるＡｓ系層（非Ｐ系層）であり、上記Ｐ
系層と上記Ａｓ系層との間の界面の粗さが２０Å以下で
あることを特徴としている。
め、本発明の半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上に、
少なくとも、第一導電型の下クラッド層、下ガイド層、
井戸層とバリア層からなる量子井戸活性層、上ガイド層
および第二導電型の上クラッド層を順次設けた半導体レ
ーザ装置において、上記複数の層のうち少なくとも一つ
の層はＶ族元素としてＰを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体からなるＰ系層であり、このＰ系層に隣接する層は、
Ｖ族元素としてＰを含まずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体からなるＡｓ系層（非Ｐ系層）であり、上記Ｐ
系層と上記Ａｓ系層との間の界面の粗さが２０Å以下で
あることを特徴としている。
【００１０】本明細書では、第一導電型とはｎ型または
ｐ型を言い、第一導電型がｎ型であるときは、第二導電
型はｐ型になり、第一導電型がｐ型であるときは、第二
導電型はｎ型になる。
ｐ型を言い、第一導電型がｎ型であるときは、第二導電
型はｐ型になり、第一導電型がｐ型であるときは、第二
導電型はｎ型になる。
【００１１】上記構成によれば、上記Ｐ系層と上記Ａｓ
系層（非Ｐ系層）との間の界面の粗さが２０Å以下であ
る。したがって、上記界面の結晶性が改善されて、高信
頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置が得られる。
系層（非Ｐ系層）との間の界面の粗さが２０Å以下であ
る。したがって、上記界面の結晶性が改善されて、高信
頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置が得られる。
【００１２】１実施の形態では、上記Ｐ系層と上記Ａｓ
系層との間の界面は、上記上クラッド層と上記下クラッ
ド層との間にある。
系層との間の界面は、上記上クラッド層と上記下クラッ
ド層との間にある。
【００１３】上記実施の形態では、上記結晶性の改善さ
れた界面が光の閉じ込められる領域にあることになる。
したがって、高信頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ
装置を得られる。
れた界面が光の閉じ込められる領域にあることになる。
したがって、高信頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ
装置を得られる。
【００１４】また、１実施の形態では、上記Ｐ系層は、
ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓＰまたはＡｌＧ
ａＩｎＰからなる。
ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓＰまたはＡｌＧ
ａＩｎＰからなる。
【００１５】また、１実施の形態では、上記Ａｓ系層
は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓからなる。
は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓからなる。
【００１６】また、１実施の形態では、上記井戸層が上
記Ｐ系層である。
記Ｐ系層である。
【００１７】上記実施の形態では、上記井戸層が上記Ｐ
系層であるから、上記井戸層の界面の粗さが２０Å以下
になって、上記量子井戸活性層つまり活性領域内の界面
の結晶性が改善されることになる。したがって、高信頼
性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を得られる。
系層であるから、上記井戸層の界面の粗さが２０Å以下
になって、上記量子井戸活性層つまり活性領域内の界面
の結晶性が改善されることになる。したがって、高信頼
性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を得られる。
【００１８】また、１実施の形態では、上記バリア層が
上記Ｐ系層である。
上記Ｐ系層である。
【００１９】上記実施の形態では、上記バリア層が上記
Ｐ系層であるから、上記バリア層の界面の粗さが２０Å
以下になって、上記量子井戸活性層つまり活性領域内の
界面の結晶性が改善されることになる。したがって、高
信頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を得られ
る。
Ｐ系層であるから、上記バリア層の界面の粗さが２０Å
以下になって、上記量子井戸活性層つまり活性領域内の
界面の結晶性が改善されることになる。したがって、高
信頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を得られ
る。
【００２０】また、１実施の形態では、上記井戸層およ
び上記バリア層が共にＰ系層であり、かつ、上記上ガイ
ド層および上記下ガイド層が共にＡｓ系層である。
び上記バリア層が共にＰ系層であり、かつ、上記上ガイ
ド層および上記下ガイド層が共にＡｓ系層である。
【００２１】上記実施の形態では、上記量子井戸活性層
つまり活性領域と、上記上ガイド層および下ガイド層と
の界面の結晶性が改善されることになる。したがって、
高信頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を得られ
る。
つまり活性領域と、上記上ガイド層および下ガイド層と
の界面の結晶性が改善されることになる。したがって、
高信頼性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を得られ
る。
【００２２】また、１実施の形態では、上記井戸層およ
び上記バリア層が共にＩｎＧａＡｓＰからなり、かつ、
上記バリア層に接している上記上ガイド層および上記下
ガイド層が共にＡｌＧａＡｓからなっている。
び上記バリア層が共にＩｎＧａＡｓＰからなり、かつ、
上記バリア層に接している上記上ガイド層および上記下
ガイド層が共にＡｌＧａＡｓからなっている。
【００２３】上記実施の形態では、上記井戸層および上
記バリア層が共にＩｎＧａＡｓＰからなるので、量子井
戸活性層つまり活性領域内の界面の結晶性が改善され
る。また、上、下ガイド層が共にＡｌＧａＡｓからな
り、かつ、上記バリア層がＩｎＧａＡｓＰからなるの
で、上記ＡｌＧａＡｓからなる上、下ガイド層と上記井
戸層との間にＩｎＧａＡｓＰからなるバリア層を介在さ
せて、発光再結合のおこる上記井戸層には上、下ガイド
層のＡｌＧａＡｓを隣接させないようにして信頼性を確
保しながら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡｓ
のコンダクションバンドのエネルギー（Ｅｃ）、バレン
スバンドのエネルギー（Ｅｖ）により十分に抑制でき
る。したがって、高信頼性・長寿命な高出力の半導体レ
ーザ装置を得られる。
記バリア層が共にＩｎＧａＡｓＰからなるので、量子井
戸活性層つまり活性領域内の界面の結晶性が改善され
る。また、上、下ガイド層が共にＡｌＧａＡｓからな
り、かつ、上記バリア層がＩｎＧａＡｓＰからなるの
で、上記ＡｌＧａＡｓからなる上、下ガイド層と上記井
戸層との間にＩｎＧａＡｓＰからなるバリア層を介在さ
せて、発光再結合のおこる上記井戸層には上、下ガイド
層のＡｌＧａＡｓを隣接させないようにして信頼性を確
保しながら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡｓ
のコンダクションバンドのエネルギー（Ｅｃ）、バレン
スバンドのエネルギー（Ｅｖ）により十分に抑制でき
る。したがって、高信頼性・長寿命な高出力の半導体レ
ーザ装置を得られる。
【００２４】また、１実施の形態では、上記上ガイド層
および上記下ガイド層のＩＩＩ族中のＡｌ組成比が０．
２０以上である。
および上記下ガイド層のＩＩＩ族中のＡｌ組成比が０．
２０以上である。
【００２５】上記実施の形態では、上記上ガイド層およ
び上記下ガイド層のＩＩＩ族中のＡｌ組成比が０．２０
以上であるので、量子井戸活性層の井戸層に対するコン
ダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バレンス
バンドのエネルギー差（ΔＥｖ）をバランスよく得るこ
とができて、キャリアのオーバーフローを十分に抑制す
ることができる。したがって、より高信頼性・長寿命・
高出力な半導体レーザ装置を得ることができる。また、
１実施の形態の半導体レーザ装置は、発振波長が７６０
ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
び上記下ガイド層のＩＩＩ族中のＡｌ組成比が０．２０
以上であるので、量子井戸活性層の井戸層に対するコン
ダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バレンス
バンドのエネルギー差（ΔＥｖ）をバランスよく得るこ
とができて、キャリアのオーバーフローを十分に抑制す
ることができる。したがって、より高信頼性・長寿命・
高出力な半導体レーザ装置を得ることができる。また、
１実施の形態の半導体レーザ装置は、発振波長が７６０
ｎｍ以上８００ｎｍ以下である。
【００２６】本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、第一導電型の下クラッ
ド層、下ガイド層、井戸層とバリア層からなる量子井戸
活性層、上ガイド層および第二導電型の上クラッド層を
順次設けた半導体レーザ装置の製造方法において、上記
複数の層のうち少なくとも一つの層はＶ族元素としてＰ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＰ系層であ
り、このＰ系層を第一の成長温度で結晶成長させる工程
と、上記Ｐ系層の上において、Ｖ族元素としてＰを含ま
ずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡｓ系
層を上記第一の成長温度とほぼ同一の成長温度で成長を
開始し、その後、第二の成長温度まで上げながら成長さ
せる工程とを備えることを特徴としている。
ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、第一導電型の下クラッ
ド層、下ガイド層、井戸層とバリア層からなる量子井戸
活性層、上ガイド層および第二導電型の上クラッド層を
順次設けた半導体レーザ装置の製造方法において、上記
複数の層のうち少なくとも一つの層はＶ族元素としてＰ
を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＰ系層であ
り、このＰ系層を第一の成長温度で結晶成長させる工程
と、上記Ｐ系層の上において、Ｖ族元素としてＰを含ま
ずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡｓ系
層を上記第一の成長温度とほぼ同一の成長温度で成長を
開始し、その後、第二の成長温度まで上げながら成長さ
せる工程とを備えることを特徴としている。
【００２７】上記発明の半導体レーザ装置の製造方法に
よれば、上記Ｐ系層の上において、つまり、上記Ｐ系層
の直上または上記Ｐ系層の上に層を介在させて上に、上
記Ａｓ系層を、上記Ｐ系層の成長温度である第一の成長
温度とほぼ同一の成長温度で成長を開始し、その後、第
二の成長温度まで上げながら成長させるので、上記Ｐ系
層からのＰの脱離を低減して、上記Ｐ系層と上記Ａｓ系
層との間の界面の粗さの大きさを２０Å以下にまで下げ
ることができる。したがって、本発明によれば、高信頼
性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を作製できる。
よれば、上記Ｐ系層の上において、つまり、上記Ｐ系層
の直上または上記Ｐ系層の上に層を介在させて上に、上
記Ａｓ系層を、上記Ｐ系層の成長温度である第一の成長
温度とほぼ同一の成長温度で成長を開始し、その後、第
二の成長温度まで上げながら成長させるので、上記Ｐ系
層からのＰの脱離を低減して、上記Ｐ系層と上記Ａｓ系
層との間の界面の粗さの大きさを２０Å以下にまで下げ
ることができる。したがって、本発明によれば、高信頼
性・長寿命な高出力の半導体レーザ装置を作製できる。
【００２８】また、１実施の形態では、上記Ａｓ系層を
成長させる前に、上記Ｐ系層の直上に、一層または複数
層の別のＡｓ系層を上記第一の成長温度とほぼ同一の温
度で成長させる。
成長させる前に、上記Ｐ系層の直上に、一層または複数
層の別のＡｓ系層を上記第一の成長温度とほぼ同一の温
度で成長させる。
【００２９】上記実施の形態では、上記Ｐ系層の直上
に、一層または複数層の上記別のＡｓ系層を上記Ｐ系層
の成長温度である第一の成長温度とほぼ同一の温度で成
長させるから、上記Ｐ系層からより好適にＰの脱離を低
減して、Ｐ系層の界面の粗さの大きさを２０Å以下にま
で下げることができる。したがって、高信頼性・長寿命
な高出力の半導体レーザ装置を作製できる。
に、一層または複数層の上記別のＡｓ系層を上記Ｐ系層
の成長温度である第一の成長温度とほぼ同一の温度で成
長させるから、上記Ｐ系層からより好適にＰの脱離を低
減して、Ｐ系層の界面の粗さの大きさを２０Å以下にま
で下げることができる。したがって、高信頼性・長寿命
な高出力の半導体レーザ装置を作製できる。
【００３０】また、１実施の形態では、上記第一の成長
温度が６００℃以上６８０℃以下である。
温度が６００℃以上６８０℃以下である。
【００３１】上記実施の形態によれば、上記Ｐ系層は、
成長により適した６００℃以上６８０℃以下の第一の成
長温度で成長するので、結晶性が良好になって、Ａｓ系
層との界面が改善される。したがって、高信頼性・長寿
命な高出力の半導体レーザ装置を作製することができ
る。
成長により適した６００℃以上６８０℃以下の第一の成
長温度で成長するので、結晶性が良好になって、Ａｓ系
層との界面が改善される。したがって、高信頼性・長寿
命な高出力の半導体レーザ装置を作製することができ
る。
【００３２】また、１実施の形態では、上記第二の成長
温度が７００℃以上７８０℃以下である。
温度が７００℃以上７８０℃以下である。
【００３３】上記実施の形態によれば、上記Ａｓ系層
は、成長により適した７００℃以上７８０℃以下の第二
の成長温度で成長するので、結晶性が良好になって、Ｐ
系層との界面が改善される。したがって、高信頼性・長
寿命な高出力の半導体レーザ装置を作製することができ
る。
は、成長により適した７００℃以上７８０℃以下の第二
の成長温度で成長するので、結晶性が良好になって、Ｐ
系層との界面が改善される。したがって、高信頼性・長
寿命な高出力の半導体レーザ装置を作製することができ
る。
【００３４】本発明の光ディスク再生記録装置は、上記
半導体レーザ装置を用いている。
半導体レーザ装置を用いている。
【００３５】上記光ディスク再生記録装置は、従来より
も高い光出力を有する上記半導体レーザ装置を用いてい
るため、光ディスクの回転数を従来よりも高速化しても
データの読み書きが可能である。したがって、本発明の
光ディスク再生記録装置は、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、従来の光ディ
スク再生記録装置よりも格段に短くなって、より快適に
操作できる。
も高い光出力を有する上記半導体レーザ装置を用いてい
るため、光ディスクの回転数を従来よりも高速化しても
データの読み書きが可能である。したがって、本発明の
光ディスク再生記録装置は、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、従来の光ディ
スク再生記録装置よりも格段に短くなって、より快適に
操作できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、この発
明の実施の形態１の半導体レーザ装置の構造を示したも
のである。この半導体レーザ装置は、ｎ−ＧａＡｓ基板
１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ−Ａｌ
０．５Ｇａ０．５Ａｓ下クラッド層１０３、Ａｌ０．３
５Ｇａ０．６５Ａｓ第一下ガイド層１０４、Ａｌ
０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ第二下ガイド層１２４、多重
歪量子井戸活性層１０５、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａ
ｓ第二上ガイド層１２６、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａ
ｓ第一上ガイド層１０６、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａ
ｓ第一上クラッド層１０７およびｐ−ＧａＡｓエッチン
グストップ層１０８を順次積層している。このエッチン
グストップ層１０８上に、メサストライプ形状のｐ−Ａ
ｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第二上クラッド層１０９および
ＧａＡｓ保護層１１０を設けると共に、上記メサストラ
イプ形状のｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第二上クラッ
ド層１０９およびＧａＡｓ保護層１１０の両側を、ｎ−
Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第一ブロック層１１２、ｎ−
ＧａＡｓ第二ブロック層１１３およびｐ−ＧａＡｓ平坦
化層１１４からなる光・電流狭窄領域で埋め込み、さら
に、全面にｐ−ＧａＡｓキャップ層１１６を設けてい
る。この半導体レーザ装置は、メサストライプ部１２１
ａと、そのメサストライプ部１２１ａの両側方のメサス
トライプ部側方部１２１b，１２１ｂとを有する。
明の実施の形態１の半導体レーザ装置の構造を示したも
のである。この半導体レーザ装置は、ｎ−ＧａＡｓ基板
１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ−Ａｌ
０．５Ｇａ０．５Ａｓ下クラッド層１０３、Ａｌ０．３
５Ｇａ０．６５Ａｓ第一下ガイド層１０４、Ａｌ
０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ第二下ガイド層１２４、多重
歪量子井戸活性層１０５、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａ
ｓ第二上ガイド層１２６、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａ
ｓ第一上ガイド層１０６、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａ
ｓ第一上クラッド層１０７およびｐ−ＧａＡｓエッチン
グストップ層１０８を順次積層している。このエッチン
グストップ層１０８上に、メサストライプ形状のｐ−Ａ
ｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第二上クラッド層１０９および
ＧａＡｓ保護層１１０を設けると共に、上記メサストラ
イプ形状のｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第二上クラッ
ド層１０９およびＧａＡｓ保護層１１０の両側を、ｎ−
Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第一ブロック層１１２、ｎ−
ＧａＡｓ第二ブロック層１１３およびｐ−ＧａＡｓ平坦
化層１１４からなる光・電流狭窄領域で埋め込み、さら
に、全面にｐ−ＧａＡｓキャップ層１１６を設けてい
る。この半導体レーザ装置は、メサストライプ部１２１
ａと、そのメサストライプ部１２１ａの両側方のメサス
トライプ部側方部１２１b，１２１ｂとを有する。
【００３７】次に、図２〜図４を参照しながら、上記半
導体レーザ装置の作製方法を説明する。
導体レーザ装置の作製方法を説明する。
【００３８】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）、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓ下クラッド層１０３（層厚２．０μｍ）、Ａ
ｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第一下ガイド層１０４（層
厚４３ｎｍ）、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ第二下ガ
イド層１２４（層厚２．０ｎｍ）、図示しないＩｎ
０．２Ｇａ０．８Ａｓ０．６ ９Ｐ０．３１圧縮歪井戸層
（歪０．３５％、層厚６０Å、２層）とＧａＡｓ０．
７２Ｐ０．２８引張歪バリア層（歪−１．０％、基板側
から層厚５５Å・５０Å・５５Åの３層）を交互に配置
してなる多重歪量子井戸活性層１０５、Ａｌ０． ２５Ｇ
ａ０．７５Ａｓ第二上ガイド層１２６（層厚２．０ｎ
ｍ）、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第一上ガイド層１
０６（層厚４３ｎｍ）、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ ０．５Ａｓ
第一上クラッド層１０７（層厚０．２３５μｍ）、ｐ−
ＧａＡｓエッチングストップ層１０８（層厚３０Å）、
ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第二上クラッド層１０９
（層厚１．２μｍ）およびＧａＡｓ保護層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。
持つｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層１０２（層厚０．５μｍ）、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓ下クラッド層１０３（層厚２．０μｍ）、Ａ
ｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第一下ガイド層１０４（層
厚４３ｎｍ）、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ第二下ガ
イド層１２４（層厚２．０ｎｍ）、図示しないＩｎ
０．２Ｇａ０．８Ａｓ０．６ ９Ｐ０．３１圧縮歪井戸層
（歪０．３５％、層厚６０Å、２層）とＧａＡｓ０．
７２Ｐ０．２８引張歪バリア層（歪−１．０％、基板側
から層厚５５Å・５０Å・５５Åの３層）を交互に配置
してなる多重歪量子井戸活性層１０５、Ａｌ０． ２５Ｇ
ａ０．７５Ａｓ第二上ガイド層１２６（層厚２．０ｎ
ｍ）、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第一上ガイド層１
０６（層厚４３ｎｍ）、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ ０．５Ａｓ
第一上クラッド層１０７（層厚０．２３５μｍ）、ｐ−
ＧａＡｓエッチングストップ層１０８（層厚３０Å）、
ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第二上クラッド層１０９
（層厚１．２μｍ）およびＧａＡｓ保護層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。
【００３９】また、上記有機金属化学気相成長法による
成長温度は、図５の成長温度プロファイルに示すよう
に、上記バッファ層１０２から上記下クラッド層１０３
までが７５０℃である。そして、上記第一下ガイド層１
０４の成長温度は、成長開始時には７５０℃であるが、
成長とともに徐々に成長温度を下降させて、終了時まで
に６５０℃に降温させておく。そして、６５０℃の成長
温度で、上記第二下ガイド層１２４、上記量子井戸活性
層１０５および上記第二上ガイド層１２６を順次積層す
る。上記第一上ガイド層１０６の成長温度は、成長開始
時は６５０℃であり、成長と同時に成長温度の上昇を開
始して、成長終了時まで徐々に昇温して、成長終了時に
７５０℃にする。
成長温度は、図５の成長温度プロファイルに示すよう
に、上記バッファ層１０２から上記下クラッド層１０３
までが７５０℃である。そして、上記第一下ガイド層１
０４の成長温度は、成長開始時には７５０℃であるが、
成長とともに徐々に成長温度を下降させて、終了時まで
に６５０℃に降温させておく。そして、６５０℃の成長
温度で、上記第二下ガイド層１２４、上記量子井戸活性
層１０５および上記第二上ガイド層１２６を順次積層す
る。上記第一上ガイド層１０６の成長温度は、成長開始
時は６５０℃であり、成長と同時に成長温度の上昇を開
始して、成長終了時まで徐々に昇温して、成長終了時に
７５０℃にする。
【００４０】次に、７５０℃の成長温度で、上記第一上
クラッド層１０７、エッチングストップ層１０８、第二
上クラッド層１０９および保護層１１０を順次成長し
て、積層する。
クラッド層１０７、エッチングストップ層１０８、第二
上クラッド層１０９および保護層１１０を順次成長し
て、積層する。
【００４１】さらに、図２に示すように、前述のメサス
トライプ部１２１ａを形成する部分に、レジストマスク
１１１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。
トライプ部１２１ａを形成する部分に、レジストマスク
１１１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。
【００４２】次に、図３に示すように、上記レジストマ
スク部１１１以外の部分をエッチングし、その後、上記
レジストマスク１１１を除去して、メサストライプ部１
２１ａ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。ＧａＡｓ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の
幅制御を可能にしている。エッチングの深さは１．９５
μm、メサストライプ部１２１ａの幅はエッチングスト
ップ層１０８直上で約２．５μmである。
スク部１１１以外の部分をエッチングし、その後、上記
レジストマスク１１１を除去して、メサストライプ部１
２１ａ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。ＧａＡｓ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の
幅制御を可能にしている。エッチングの深さは１．９５
μm、メサストライプ部１２１ａの幅はエッチングスト
ップ層１０８直上で約２．５μmである。
【００４３】続いて、図４に示すように、上記エッチン
グストップ層１０８および保護層１１０上に、ｎ−Ａｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ第一ブロック層１１２（層厚０．
６μｍ）、ｎ−ＧａＡｓ第二ブロック層１１３（層厚
０．３μｍ）、ｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１４（層厚１．
０５μｍ）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。その後、写真工程により、上記メサ
ストライプ部側方部１２１ｂ，１２１ｂ上にのみレジス
トマスク１１５を形成する。
グストップ層１０８および保護層１１０上に、ｎ−Ａｌ
０．７Ｇａ０．３Ａｓ第一ブロック層１１２（層厚０．
６μｍ）、ｎ−ＧａＡｓ第二ブロック層１１３（層厚
０．３μｍ）、ｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１４（層厚１．
０５μｍ）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。その後、写真工程により、上記メサ
ストライプ部側方部１２１ｂ，１２１ｂ上にのみレジス
トマスク１１５を形成する。
【００４４】続いて、上記メサストライプ部１２１ａ上
の平坦化層１１４、第二ブロック層１１３および第一ブ
ロック層１１２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１１
５を除去し、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。
の平坦化層１１４、第二ブロック層１１３および第一ブ
ロック層１１２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１１
５を除去し、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。
【００４５】本実施の形態１においては、上記多重歪量
子井戸活性層１０５のＧａＡｓＰからなる上記バリア層
を積層した直後に、ＡｌＧａＡｓからなる上記第二上ガ
イド層１２６を積層しているが、この第二上ガイド層１
２６はＰ系層に適した成長温度である６５０℃のままで
成長させているので、上記バリア層からのＰの脱離を低
減して界面の粗さの大きさを２０Å以下にまで下げるこ
とができた。ここでいう界面の粗さを示した模式図を図
６に示す。本実施の形態１の半導体レーザ装置を信頼性
試験にかけたところ、８５℃、２００ｍＷでも、５００
０時間以上安定に動作することが確認された。このこと
により、高出力化・高信頼性化・長寿命化という効果が
得られることが分る。
子井戸活性層１０５のＧａＡｓＰからなる上記バリア層
を積層した直後に、ＡｌＧａＡｓからなる上記第二上ガ
イド層１２６を積層しているが、この第二上ガイド層１
２６はＰ系層に適した成長温度である６５０℃のままで
成長させているので、上記バリア層からのＰの脱離を低
減して界面の粗さの大きさを２０Å以下にまで下げるこ
とができた。ここでいう界面の粗さを示した模式図を図
６に示す。本実施の形態１の半導体レーザ装置を信頼性
試験にかけたところ、８５℃、２００ｍＷでも、５００
０時間以上安定に動作することが確認された。このこと
により、高出力化・高信頼性化・長寿命化という効果が
得られることが分る。
【００４６】また、本実施の形態１においては、上記Ａ
ｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ第二上ガイド層１２６の形
成は、低温（６５０℃）でのＡｌＧａＡｓの成長によっ
ているが、この温度より高い成長温度にて積層する上記
Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第一上ガイド層１０６よ
りもＡｌ混晶比が低いので、活性なＡｌへの酸素の付着
が低減されることからも上記と同様な効果が得られた。
ｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓ第二上ガイド層１２６の形
成は、低温（６５０℃）でのＡｌＧａＡｓの成長によっ
ているが、この温度より高い成長温度にて積層する上記
Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ第一上ガイド層１０６よ
りもＡｌ混晶比が低いので、活性なＡｌへの酸素の付着
が低減されることからも上記と同様な効果が得られた。
【００４７】また、本実施の形態１においては、上記Ａ
ｌＧａＡｓからなる第二下ガイド層１２４と、上記多重
歪量子井戸活性層１０５のＧａＡｓＰからなる上記バリ
ア層との界面では、成長温度に変化がなく、また、成長
中断もないので、ＡｌＧａＡｓ第二下ガイド層１２４が
低温のまま最表面で露出している時間が少なくて、活性
なＡｌへの酸素の付着が低減されることからも上記と同
様な効果が得られた。また、低温で、ＡｌＧａＡｓ第二
下ガイド層１２４とＡｌフリーな半導体層（多重歪量子
井戸活性層１０５のＧａＡｓＰからなるバリア層）との
連続成長をするために、上記第一下ガイド層１０４を積
層する際に、成長温度を７５０℃から６５０℃へと徐々
に下げている。低温で、ＡｌＧａＡｓ第二下ガイド層１
２４の成長を行うと、高温時よりもＡｌへ酸素が付着し
やすいのだが、低温成長させる上記Ａｌ０．２５Ｇａ
０．７５Ａｓ第二下ガイド層１２４では、Ａｌ０．３５
Ｇａ ０．６５Ａｓ第一下ガイド層１０４よりもＡｌ混晶
比を下げているため、酸素の付着が低減して、このこと
からも上記と同様な効果が得られた。
ｌＧａＡｓからなる第二下ガイド層１２４と、上記多重
歪量子井戸活性層１０５のＧａＡｓＰからなる上記バリ
ア層との界面では、成長温度に変化がなく、また、成長
中断もないので、ＡｌＧａＡｓ第二下ガイド層１２４が
低温のまま最表面で露出している時間が少なくて、活性
なＡｌへの酸素の付着が低減されることからも上記と同
様な効果が得られた。また、低温で、ＡｌＧａＡｓ第二
下ガイド層１２４とＡｌフリーな半導体層（多重歪量子
井戸活性層１０５のＧａＡｓＰからなるバリア層）との
連続成長をするために、上記第一下ガイド層１０４を積
層する際に、成長温度を７５０℃から６５０℃へと徐々
に下げている。低温で、ＡｌＧａＡｓ第二下ガイド層１
２４の成長を行うと、高温時よりもＡｌへ酸素が付着し
やすいのだが、低温成長させる上記Ａｌ０．２５Ｇａ
０．７５Ａｓ第二下ガイド層１２４では、Ａｌ０．３５
Ｇａ ０．６５Ａｓ第一下ガイド層１０４よりもＡｌ混晶
比を下げているため、酸素の付着が低減して、このこと
からも上記と同様な効果が得られた。
【００４８】また、本実施の形態１においては、ＧａＡ
ｓ基板１０１上に、上記ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪
井戸層を含む多重歪量子井戸活性層１０５を設けている
ため、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た。また、上記圧縮歪
井戸層の圧縮歪量が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。ここでいう歪量とは、Ｇ
ａＡｓ基板１０１の格子定数をａＧａＡｓ、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
ば引張歪と呼ばれる。
ｓ基板１０１上に、上記ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪
井戸層を含む多重歪量子井戸活性層１０５を設けている
ため、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た。また、上記圧縮歪
井戸層の圧縮歪量が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。ここでいう歪量とは、Ｇ
ａＡｓ基板１０１の格子定数をａＧａＡｓ、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
ば引張歪と呼ばれる。
【００４９】また、本実施の形態１においては、７８０
ｎｍ帯として上記圧縮歪井戸層の組成比を変化させて圧
縮歪量を増加させた場合、圧縮歪量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、安定した膜厚で半導体レー
ザ装置を作製するためには、上記圧縮歪井戸層の圧縮歪
量は３．５％以内であることが望ましい。
ｎｍ帯として上記圧縮歪井戸層の組成比を変化させて圧
縮歪量を増加させた場合、圧縮歪量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、安定した膜厚で半導体レー
ザ装置を作製するためには、上記圧縮歪井戸層の圧縮歪
量は３．５％以内であることが望ましい。
【００５０】また、本実施の形態１においては、上記Ｉ
ｎＧａＡｓＰからなる引張歪バリア層を用いて、圧縮歪
を有する上記圧縮歪井戸層に対してその圧縮歪量を補償
しているので、より安定した結晶をもつ多重歪量子井戸
活性層１０５を作製することができて、高信頼性を有す
る半導体レーザ装置を実現することができた。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、引張歪量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、安定した膜厚で半導体レーザ装置を作製する
ためには、上記引張歪バリア層の引張歪量は３．５％以
内であることが望ましい。
ｎＧａＡｓＰからなる引張歪バリア層を用いて、圧縮歪
を有する上記圧縮歪井戸層に対してその圧縮歪量を補償
しているので、より安定した結晶をもつ多重歪量子井戸
活性層１０５を作製することができて、高信頼性を有す
る半導体レーザ装置を実現することができた。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、引張歪量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、安定した膜厚で半導体レーザ装置を作製する
ためには、上記引張歪バリア層の引張歪量は３．５％以
内であることが望ましい。
【００５１】また、本実施の形態１においては、上記第
二上ガイド層１２６および上記下第二ガイド層１２４が
ＡｌＧａＡｓからなり、かつ、上記多重歪量子井戸活性
層１０５は、上記両ガイド層１２６，１２４に接する部
分がＧａＡｓＰ引張歪バリア層（障壁層）であることに
より、発光再結合のおこるＩｎＧａＡｓＰ圧縮歪井戸層
にはＡｌＧａＡｓは隣接させないことによって信頼性を
確保しながら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡ
ｓのコンダクションバンドのエネルギー（Ｅｃ）および
バレンスバンドのエネルギー（Ｅｖ）により十分に抑制
する効果を得ることができた。通常、高信頼性を得るた
めにＡｌフリーの半導体レーザ装置を作る場合、ガイド
層、クラッド層までＩｎＧａＰなどで全てＡｌフリーな
層とする。しかし、本実施の形態１では、発振波長７８
０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪井戸層に対す
るコンダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バ
レンスバンドのエネルギー差（ΔＥｖ）がバランスよく
得られるＡｌ混晶比が０．２より大きいＡｌＧａＡｓ
を、ガイド層１２４，１２６として、信頼性に影響のな
い範囲まで可能な限り圧縮歪井戸層に近づけて設けてい
る。また、上記圧縮歪井戸層とガイド層１２４，１２６
との間には、ＡｌフリーであるＧａＡｓＰ系の薄い引張
歪バリア層を設けている。これにより、上記効果を得て
いる。また、上記圧縮歪井戸層とその両側の引張歪バリ
ア層のみをＡｌフリーとし、ガイド層１２４，１０４，
１２６，１０６およびクラッド層１０３，１０７，１０
９等の外側の層はＡｌを含む層にすることで、十分高い
信頼性を得ることができる。発光部である上記圧縮歪井
戸層に隣接する引張歪バリア層をＡｌフリーにすること
が信頼性に対して最も良い影響を与えて、上記圧縮歪井
戸層の外側には、Ａｌを含む層を若干離しておくことで
高い信頼性が得られた。
二上ガイド層１２６および上記下第二ガイド層１２４が
ＡｌＧａＡｓからなり、かつ、上記多重歪量子井戸活性
層１０５は、上記両ガイド層１２６，１２４に接する部
分がＧａＡｓＰ引張歪バリア層（障壁層）であることに
より、発光再結合のおこるＩｎＧａＡｓＰ圧縮歪井戸層
にはＡｌＧａＡｓは隣接させないことによって信頼性を
確保しながら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡ
ｓのコンダクションバンドのエネルギー（Ｅｃ）および
バレンスバンドのエネルギー（Ｅｖ）により十分に抑制
する効果を得ることができた。通常、高信頼性を得るた
めにＡｌフリーの半導体レーザ装置を作る場合、ガイド
層、クラッド層までＩｎＧａＰなどで全てＡｌフリーな
層とする。しかし、本実施の形態１では、発振波長７８
０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪井戸層に対す
るコンダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バ
レンスバンドのエネルギー差（ΔＥｖ）がバランスよく
得られるＡｌ混晶比が０．２より大きいＡｌＧａＡｓ
を、ガイド層１２４，１２６として、信頼性に影響のな
い範囲まで可能な限り圧縮歪井戸層に近づけて設けてい
る。また、上記圧縮歪井戸層とガイド層１２４，１２６
との間には、ＡｌフリーであるＧａＡｓＰ系の薄い引張
歪バリア層を設けている。これにより、上記効果を得て
いる。また、上記圧縮歪井戸層とその両側の引張歪バリ
ア層のみをＡｌフリーとし、ガイド層１２４，１０４，
１２６，１０６およびクラッド層１０３，１０７，１０
９等の外側の層はＡｌを含む層にすることで、十分高い
信頼性を得ることができる。発光部である上記圧縮歪井
戸層に隣接する引張歪バリア層をＡｌフリーにすること
が信頼性に対して最も良い影響を与えて、上記圧縮歪井
戸層の外側には、Ａｌを含む層を若干離しておくことで
高い信頼性が得られた。
【００５２】また、本実施の形態１の半導体レーザ装置
は、リッジ構造（半導体レーザ装置の積層構造におい
て、上クラッド層までがメサストライプ形状であり、メ
サストライプ両側に光・電流狭窄層を設けている構造）
を有しているが、ＢＨ構造（半導体レーザの積層構造に
おいて、下クラッドの一部までがメサストライプ形状で
あり、メサストライプ両側に光・電流狭窄層を設けてい
る構造）を有していても同様の効果が得られる。
は、リッジ構造（半導体レーザ装置の積層構造におい
て、上クラッド層までがメサストライプ形状であり、メ
サストライプ両側に光・電流狭窄層を設けている構造）
を有しているが、ＢＨ構造（半導体レーザの積層構造に
おいて、下クラッドの一部までがメサストライプ形状で
あり、メサストライプ両側に光・電流狭窄層を設けてい
る構造）を有していても同様の効果が得られる。
【００５３】また、上記実施の形態１においては、井戸
層およびバリア層にＰ系層を用いているが、バリア層
に、例えばＡｌＧａＡｓからなるＡｓ系層を用いてもよ
い。図７に実施の形態１の半導体レーザ装置の変形例を
示す。
層およびバリア層にＰ系層を用いているが、バリア層
に、例えばＡｌＧａＡｓからなるＡｓ系層を用いてもよ
い。図７に実施の形態１の半導体レーザ装置の変形例を
示す。
【００５４】図７の半導体レーザ装置において、多重歪
量子井戸活性層５０５以外の構成部は、図１に示す半導
体レーザ装置の構成部と同一である。したがって、図７
において、図１の半導体レーザ装置の構成部と同一構成
部については、同一参照番号を付して、説明を省略す
る。
量子井戸活性層５０５以外の構成部は、図１に示す半導
体レーザ装置の構成部と同一である。したがって、図７
において、図１の半導体レーザ装置の構成部と同一構成
部については、同一参照番号を付して、説明を省略す
る。
【００５５】上記多重歪量子井戸活性層５０５は、図示
しないＩｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓ０ ．６９Ｐ０．３１圧
縮歪井戸層（歪０．３５％、層厚６０Å、２層）とＡｌ
０． ３５Ｇａ０．６５Ａｓバリア層（基板側から層厚５
５Å・５０Å・５５Åの３層）を交互に配置してなる。
しないＩｎ０．２Ｇａ０．８Ａｓ０ ．６９Ｐ０．３１圧
縮歪井戸層（歪０．３５％、層厚６０Å、２層）とＡｌ
０． ３５Ｇａ０．６５Ａｓバリア層（基板側から層厚５
５Å・５０Å・５５Åの３層）を交互に配置してなる。
【００５６】この変形例の半導体レーザ装置の作用効果
は、実施の形態１の半導体レーザ装置の作用効果と同様
である。
は、実施の形態１の半導体レーザ装置の作用効果と同様
である。
【００５７】（実施の形態２）図８は、本発明の実施の
形態２の半導体レーザ装置の断面図である。この半導体
レーザ装置は、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層２０２、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ
下クラッド層２０３、Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ下ガイ
ド層２０４、多重歪量子井戸活性層２０５、Ａｌ０．４
Ｇａ０．６Ａｓ上ガイド層２０６、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓ第一上クラッド層２０７およびｐ−ＧａＡｓ
エッチングストップ層２０８を順次積層している。この
エッチングストップ層２０８上に、メサストライプ形状
のｐ−Ａｌ０．４７８Ｇａ０．５ ２２Ａｓ第二上クラッ
ド層２０９およびＧａＡｓ保護層２１０を設けると共
に、上記メサストライプ形状のｐ−Ａｌ０．４７８Ｇａ
０．５２２Ａｓ第二上クラッド層２０９およびＧａＡｓ
保護層２１０の両側を、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ
第一ブロック層２１２、ｎ−ＧａＡｓ第二ブロック層２
１３およびｐ−ＧａＡｓ平坦化層２１４からなる光・電
流狭窄領域で埋め込み、さらに、全面にｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層２１６を設けている。この半導体レーザ装置
は、メサストライプ部２２１ａと、そのメサストライプ
部２２１ａの両側方のメサストライプ部側方部２２１
b，２２１ｂとを有する。
形態２の半導体レーザ装置の断面図である。この半導体
レーザ装置は、ｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層２０２、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ
下クラッド層２０３、Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ下ガイ
ド層２０４、多重歪量子井戸活性層２０５、Ａｌ０．４
Ｇａ０．６Ａｓ上ガイド層２０６、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓ第一上クラッド層２０７およびｐ−ＧａＡｓ
エッチングストップ層２０８を順次積層している。この
エッチングストップ層２０８上に、メサストライプ形状
のｐ−Ａｌ０．４７８Ｇａ０．５ ２２Ａｓ第二上クラッ
ド層２０９およびＧａＡｓ保護層２１０を設けると共
に、上記メサストライプ形状のｐ−Ａｌ０．４７８Ｇａ
０．５２２Ａｓ第二上クラッド層２０９およびＧａＡｓ
保護層２１０の両側を、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ
第一ブロック層２１２、ｎ−ＧａＡｓ第二ブロック層２
１３およびｐ−ＧａＡｓ平坦化層２１４からなる光・電
流狭窄領域で埋め込み、さらに、全面にｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層２１６を設けている。この半導体レーザ装置
は、メサストライプ部２２１ａと、そのメサストライプ
部２２１ａの両側方のメサストライプ部側方部２２１
b，２２１ｂとを有する。
【００５８】次に、図８および９を参照しながら、上記
半導体レーザ装置の作製方法を説明する。
半導体レーザ装置の作製方法を説明する。
【００５９】まず、図８に示すように、（１００）面を
持つｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層２０２（層厚０．５μｍ）、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓ下クラッド層２０３（層厚２．５μｍ）、Ａ
ｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ下ガイド層２０４（層厚０．１
μｍ）、図示しないＩｎ０．２６８６Ｇａ０．７３１４
Ａｓ０．５５４４Ｐ０．４４５６圧縮歪井戸層（歪０．
３９５％、層厚８０Å、２層）とＩｎ０．１７６Ｇａ
０．８２４Ａｓ０．６８４Ｐ０．３１６引張歪バリア層
（基板側から層厚２１５Å・７９Å・２１５Åの３層）
を交互に配置してなる多重歪量子井戸活性層２０５、Ａ
ｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ上ガイド層２０６（層厚０．１
μｍ）、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第一上クラッド
層２０７（層厚０．２３５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓエッチ
ングストップ層２０８（層厚３０Å）、ｐ−Ａｌ
０．４７８Ｇａ０．５２２Ａｓ第二上クラッド層２０９
（層厚１．２８μｍ）、ＧａＡｓ保護層２１０（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。
持つｎ−ＧａＡｓ基板２０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッフ
ァ層２０２（層厚０．５μｍ）、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ
０．５Ａｓ下クラッド層２０３（層厚２．５μｍ）、Ａ
ｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ下ガイド層２０４（層厚０．１
μｍ）、図示しないＩｎ０．２６８６Ｇａ０．７３１４
Ａｓ０．５５４４Ｐ０．４４５６圧縮歪井戸層（歪０．
３９５％、層厚８０Å、２層）とＩｎ０．１７６Ｇａ
０．８２４Ａｓ０．６８４Ｐ０．３１６引張歪バリア層
（基板側から層厚２１５Å・７９Å・２１５Åの３層）
を交互に配置してなる多重歪量子井戸活性層２０５、Ａ
ｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ上ガイド層２０６（層厚０．１
μｍ）、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第一上クラッド
層２０７（層厚０．２３５μｍ）、ｐ−ＧａＡｓエッチ
ングストップ層２０８（層厚３０Å）、ｐ−Ａｌ
０．４７８Ｇａ０．５２２Ａｓ第二上クラッド層２０９
（層厚１．２８μｍ）、ＧａＡｓ保護層２１０（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。
【００６０】また、上記有機金属化学気相成長法による
成長温度は、図９の成長温度プロファイルに示すよう
に、上記バッファ層２０２から下クラッド層２０３まで
が７５０℃である。そして、上記下ガイド層２０４の成
長温度は、成長開始時は７５０℃であるが、成長ととも
に徐々に成長温度を下降させて、成長終了時までに６５
０℃に降温させておく。そして、６５０℃の成長温度
で、上記圧縮歪井戸層と引張歪バリア層とからなる量子
井戸活性層２０５を積層する。上記上ガイド層２０６の
成長温度は、成長開始時は６５０℃であり、成長と同時
に成長温度の上昇を開始して、成長終了時まで徐々に昇
温して、成長終了時に７５０℃にする。
成長温度は、図９の成長温度プロファイルに示すよう
に、上記バッファ層２０２から下クラッド層２０３まで
が７５０℃である。そして、上記下ガイド層２０４の成
長温度は、成長開始時は７５０℃であるが、成長ととも
に徐々に成長温度を下降させて、成長終了時までに６５
０℃に降温させておく。そして、６５０℃の成長温度
で、上記圧縮歪井戸層と引張歪バリア層とからなる量子
井戸活性層２０５を積層する。上記上ガイド層２０６の
成長温度は、成長開始時は６５０℃であり、成長と同時
に成長温度の上昇を開始して、成長終了時まで徐々に昇
温して、成長終了時に７５０℃にする。
【００６１】次に、７５０℃の成長温度で、上記第一上
クラッド層２０７、エッチングストップ層２０８、第二
上クラッド層２０９および保護層２１０を順次成長し
て、積層する。
クラッド層２０７、エッチングストップ層２０８、第二
上クラッド層２０９および保護層２１０を順次成長し
て、積層する。
【００６２】さらに、図示しないが、前述のメサストラ
イプ部２２１ａを形成する部分に、レジストマスクをス
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。その後、上記レジストマスク部以外の部
分をエッチングし、その後、レジストマスクを除去し
て、メサストライプ部２２１ａ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２０８直上
まで行う。ＧａＡｓ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の幅制御を可能にしている。エッ
チングの深さは２．０３μm、メサストライプ部２２１
ａの幅はエッチングストップ層２０８直上で約２．５μ
mである。
イプ部２２１ａを形成する部分に、レジストマスクをス
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。その後、上記レジストマスク部以外の部
分をエッチングし、その後、レジストマスクを除去し
て、メサストライプ部２２１ａ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２０８直上
まで行う。ＧａＡｓ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の幅制御を可能にしている。エッ
チングの深さは２．０３μm、メサストライプ部２２１
ａの幅はエッチングストップ層２０８直上で約２．５μ
mである。
【００６３】続いて、上記エッチングストップ層２０８
および保護層２１０上に、ｎ−Ａｌ ０．７Ｇａ０．３Ａ
ｓ第一ブロック層２１２（層厚０．６μｍ）、ｎ−Ｇａ
Ａｓ第二ブロック層２１３（層厚０．３μｍ）、ｐ−Ｇ
ａＡｓ平坦化層２１４（層厚１．１３μｍ）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。そ
の後、図示しないが、写真工程により、上記メサストラ
イプ部側方部２２１ｂ，２２１ｂ上にのみレジストマス
クを形成する。
および保護層２１０上に、ｎ−Ａｌ ０．７Ｇａ０．３Ａ
ｓ第一ブロック層２１２（層厚０．６μｍ）、ｎ−Ｇａ
Ａｓ第二ブロック層２１３（層厚０．３μｍ）、ｐ−Ｇ
ａＡｓ平坦化層２１４（層厚１．１３μｍ）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。そ
の後、図示しないが、写真工程により、上記メサストラ
イプ部側方部２２１ｂ，２２１ｂ上にのみレジストマス
クを形成する。
【００６４】続いて、上記メサストライプ部２２１ａ上
の平坦化層１４、第二ブロック層２１３および第一ブロ
ック層２１２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を除去
し、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１６（層厚２．０μｍ）
を積層する。このようにして、図８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。
の平坦化層１４、第二ブロック層２１３および第一ブロ
ック層２１２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を除去
し、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１６（層厚２．０μｍ）
を積層する。このようにして、図８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。
【００６５】本実施の形態２においては、上記多重歪量
子井戸活性層２０５のＩｎＧａＡｓＰからなるバリア層
を積層した直後に、ＡｌＧａＡｓからなる上記上ガイド
層２０６を積層しているが、この上ガイド層２０６はＰ
系層に適した成長温度である６５０℃で成長を開始して
いるので、上記バリア層からのＰの脱離を低減して界面
の粗さの大きさを２０Å以下にまで下げることができ
た。本実施の形態２の半導体レーザ装置を信頼性試験に
かけたところ、８５℃、２００ｍＷでも、５０００時間
以上安定に動作することが確認された。このことによ
り、高出力化・高信頼性化・長寿命化という効果が得ら
れたことが分る。
子井戸活性層２０５のＩｎＧａＡｓＰからなるバリア層
を積層した直後に、ＡｌＧａＡｓからなる上記上ガイド
層２０６を積層しているが、この上ガイド層２０６はＰ
系層に適した成長温度である６５０℃で成長を開始して
いるので、上記バリア層からのＰの脱離を低減して界面
の粗さの大きさを２０Å以下にまで下げることができ
た。本実施の形態２の半導体レーザ装置を信頼性試験に
かけたところ、８５℃、２００ｍＷでも、５０００時間
以上安定に動作することが確認された。このことによ
り、高出力化・高信頼性化・長寿命化という効果が得ら
れたことが分る。
【００６６】また、本実施の形態２においては、上記上
ガイド層２０６は、成長開始時は低温でのＡｌＧａＡｓ
成長であるが、徐々に温度をあげながら、よりＡｌＧａ
Ａｓに適した成長温度で積層されているため、活性なＡ
ｌへの酸素の付着が低減されることからも上記と同様な
効果が得られた。
ガイド層２０６は、成長開始時は低温でのＡｌＧａＡｓ
成長であるが、徐々に温度をあげながら、よりＡｌＧａ
Ａｓに適した成長温度で積層されているため、活性なＡ
ｌへの酸素の付着が低減されることからも上記と同様な
効果が得られた。
【００６７】また、本実施の形態２においては、上記Ａ
ｌＧａＡｓからなる下ガイド層２０４と、上記多重歪量
子井戸活性層２０５のＩｎＧａＡｓＰからなる引張歪バ
リア層との界面では成長の中断がないので、ＡｌＧａＡ
ｓ層が低温のまま最表面で露出している時間が少なくな
って、活性なＡｌへの酸素の付着が低減されることから
も上記と同様な効果が得られた。
ｌＧａＡｓからなる下ガイド層２０４と、上記多重歪量
子井戸活性層２０５のＩｎＧａＡｓＰからなる引張歪バ
リア層との界面では成長の中断がないので、ＡｌＧａＡ
ｓ層が低温のまま最表面で露出している時間が少なくな
って、活性なＡｌへの酸素の付着が低減されることから
も上記と同様な効果が得られた。
【００６８】また、本実施の形態２においては、ＧａＡ
ｓ基板２０１上に、上記ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪
井戸層を含む多重歪量子井戸活性層２０５を設けている
ため、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た。また、上記圧縮歪
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。
ｓ基板２０１上に、上記ＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪
井戸層を含む多重歪量子井戸活性層２０５を設けている
ため、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た。また、上記圧縮歪
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。
【００６９】また、本実施の形態２においては、７８０
ｎｍ帯として上記圧縮歪井戸層の組成比を変化させて圧
縮歪量を増加させた場合、圧縮歪量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、安定した膜厚で半導体レー
ザ装置を作製するためには、上記圧縮歪井戸層の圧縮歪
量は３．５％以内であることが望ましい。
ｎｍ帯として上記圧縮歪井戸層の組成比を変化させて圧
縮歪量を増加させた場合、圧縮歪量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、安定した膜厚で半導体レー
ザ装置を作製するためには、上記圧縮歪井戸層の圧縮歪
量は３．５％以内であることが望ましい。
【００７０】また、本実施の形態２においては、上記Ｉ
ｎＧａＡｓＰからなる引張歪バリア層を用いて、圧縮歪
を有する上記圧縮歪井戸層に対してその圧縮歪量を補償
しているので、より安定した結晶をもつ多重歪量子井戸
活性層２０５を作製することができて、高信頼性の半導
体レーザ装置を実現することができた。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、
引張歪量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、安定した膜厚で半導体レーザ装置を作製するために
は、上記引張歪バリア層の引張歪量は３．５％以内であ
ることが望ましい。
ｎＧａＡｓＰからなる引張歪バリア層を用いて、圧縮歪
を有する上記圧縮歪井戸層に対してその圧縮歪量を補償
しているので、より安定した結晶をもつ多重歪量子井戸
活性層２０５を作製することができて、高信頼性の半導
体レーザ装置を実現することができた。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、
引張歪量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、安定した膜厚で半導体レーザ装置を作製するために
は、上記引張歪バリア層の引張歪量は３．５％以内であ
ることが望ましい。
【００７１】また、本実施の形態２においては、上記上
ガイド層２０６および下ガイド層２０４がＡｌＧａＡｓ
からなり、かつ、上記多重歪量子井戸活性層２０５は、
上記両ガイド層２０６，２０４に接する部分がＩｎＧａ
ＡｓＰ引張歪バリア層（障壁層）であることにより、発
光再結合のおこるＩｎＧａＡｓＰ圧縮歪井戸層にはＡｌ
ＧａＡｓは隣接させないことによって信頼性を確保しな
がら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡｓのコン
ダクションバンドのエネルギー（Ｅｃ）およびバレンス
バンドのエネルギー（Ｅｖ）により十分に抑制する効果
を得ることができた。通常、高信頼性を得るためにＡｌ
フリーの半導体レーザ装置を作る場合、ガイド層、クラ
ッド層までＩｎＧａＰなどで全てＡｌフリーな層とす
る。しかし、本実施の形態２では、発振波長７８０ｎｍ
帯のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪井戸層に対するコン
ダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バレンス
バンドのエネルギー差（ΔＥｖ）がバランスよく得られ
るＡｌ混晶比が０．２より大きいＡｌＧａＡｓを、ガイ
ド層２０４，２０６として、信頼性に影響のない範囲ま
で可能な限り圧縮歪井戸層に近づけて設けている。ま
た、上記圧縮歪井戸層とガイド層２０４，２０６との間
には、ＡｌフリーであるＩｎＧａＡｓＰ系の薄い上記バ
リア層を設けている。これにより、上記効果を得てい
る。また、上記圧縮歪井戸層とその両側のバリア層のみ
をＡｌフリーとし、ガイド層２０４，２０６およびクラ
ッド層２０３，２０７，２０９等の外側の層はＡｌを含
む層にすることで、十分高い信頼性を得ることができ
る。発光部である上記圧縮歪井戸層に隣接する領域をＡ
ｌフリーにすることが信頼性に対して最も良い影響を与
えて、上記圧縮歪井戸層の外側には、Ａｌを含む層は若
干離しておくことで高い信頼性が得られた。
ガイド層２０６および下ガイド層２０４がＡｌＧａＡｓ
からなり、かつ、上記多重歪量子井戸活性層２０５は、
上記両ガイド層２０６，２０４に接する部分がＩｎＧａ
ＡｓＰ引張歪バリア層（障壁層）であることにより、発
光再結合のおこるＩｎＧａＡｓＰ圧縮歪井戸層にはＡｌ
ＧａＡｓは隣接させないことによって信頼性を確保しな
がら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡｓのコン
ダクションバンドのエネルギー（Ｅｃ）およびバレンス
バンドのエネルギー（Ｅｖ）により十分に抑制する効果
を得ることができた。通常、高信頼性を得るためにＡｌ
フリーの半導体レーザ装置を作る場合、ガイド層、クラ
ッド層までＩｎＧａＰなどで全てＡｌフリーな層とす
る。しかし、本実施の形態２では、発振波長７８０ｎｍ
帯のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪井戸層に対するコン
ダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バレンス
バンドのエネルギー差（ΔＥｖ）がバランスよく得られ
るＡｌ混晶比が０．２より大きいＡｌＧａＡｓを、ガイ
ド層２０４，２０６として、信頼性に影響のない範囲ま
で可能な限り圧縮歪井戸層に近づけて設けている。ま
た、上記圧縮歪井戸層とガイド層２０４，２０６との間
には、ＡｌフリーであるＩｎＧａＡｓＰ系の薄い上記バ
リア層を設けている。これにより、上記効果を得てい
る。また、上記圧縮歪井戸層とその両側のバリア層のみ
をＡｌフリーとし、ガイド層２０４，２０６およびクラ
ッド層２０３，２０７，２０９等の外側の層はＡｌを含
む層にすることで、十分高い信頼性を得ることができ
る。発光部である上記圧縮歪井戸層に隣接する領域をＡ
ｌフリーにすることが信頼性に対して最も良い影響を与
えて、上記圧縮歪井戸層の外側には、Ａｌを含む層は若
干離しておくことで高い信頼性が得られた。
【００７２】また、本実施の形態２においては、半導体
レーザ装置はリッジ構造を有しているが、ＢＨ構造を有
していても同様の効果が得られる。
レーザ装置はリッジ構造を有しているが、ＢＨ構造を有
していても同様の効果が得られる。
【００７３】上記実施の形態１および２においては、各
半導体層を有機金属化学気相成長法で形成したが、たと
えばガスソースや有機金属ソースの分子線エピタキシー
法等の他の方法で形成してもよい。
半導体層を有機金属化学気相成長法で形成したが、たと
えばガスソースや有機金属ソースの分子線エピタキシー
法等の他の方法で形成してもよい。
【００７４】また、上記実施の形態１および２では、井
戸層の層数を２としているが、井戸層の層数は任意の数
であってもよく、また、井戸層の層厚も、実施の形態１
および２に示すものに限られない。
戸層の層数を２としているが、井戸層の層数は任意の数
であってもよく、また、井戸層の層厚も、実施の形態１
および２に示すものに限られない。
【００７５】また、上記実施の形態１および２では、リ
ッジ構造の半導体レーザ装置であるが、本発明は、ＢＨ
構造は勿論のこと、ブロードエリア構造の半導体レーザ
装置にも適用できる。
ッジ構造の半導体レーザ装置であるが、本発明は、ＢＨ
構造は勿論のこと、ブロードエリア構造の半導体レーザ
装置にも適用できる。
【００７６】また、上記実施の形態１および２では、電
流ブロック層１１２，１１３，２１２，２１３からなる
ｐｎ逆接合の半導体埋め込み構造を用いているが、高抵
抗層埋め込み構造や、絶縁体膜埋め込み構造などを用い
てもよい。
流ブロック層１１２，１１３，２１２，２１３からなる
ｐｎ逆接合の半導体埋め込み構造を用いているが、高抵
抗層埋め込み構造や、絶縁体膜埋め込み構造などを用い
てもよい。
【００７７】（実施の形態３）図１０は、本発明の実施
の形態３の光ディスク記録再生装置の構造を示したもの
である。この光ディスク記録再生装置は、光ディスク４
０１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、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と同じ半導体レーザ
装置４０２を備えている。
の形態３の光ディスク記録再生装置の構造を示したもの
である。この光ディスク記録再生装置は、光ディスク４
０１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、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と同じ半導体レーザ
装置４０２を備えている。
【００７８】この光ディスク記録再生装置についてさら
に詳しく説明する。書き込みの際は、上記半導体レーザ
装置４０２から出射されたデータ信号がのったレーザ光
は、コリメートレンズ４０３により平行光とされて、ビ
ームスプリッタ４０４を透過する。このビームスプリッ
タ４０４を透過したレーザ光は、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に照射されて、この光ディスク４
０１にデータが記録される。
に詳しく説明する。書き込みの際は、上記半導体レーザ
装置４０２から出射されたデータ信号がのったレーザ光
は、コリメートレンズ４０３により平行光とされて、ビ
ームスプリッタ４０４を透過する。このビームスプリッ
タ４０４を透過したレーザ光は、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に照射されて、この光ディスク４
０１にデータが記録される。
【００７９】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４０１の表面で反射されて、デー
タ信号がのった再生光となる。この再生光は、レーザ光
照射用対物レンズ４０６、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、信
号検出用受光素子４０８に入射する。この信号検出用受
光素子４０８内で、入射したレーザ光の強弱によって、
レーザ光にのっ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において元のデータが再生され
る。
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４０１の表面で反射されて、デー
タ信号がのった再生光となる。この再生光は、レーザ光
照射用対物レンズ４０６、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、信
号検出用受光素子４０８に入射する。この信号検出用受
光素子４０８内で、入射したレーザ光の強弱によって、
レーザ光にのっ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において元のデータが再生され
る。
【００８０】上記実施の形態３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上記半導体レー
ザ装置４０２を用いているため、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。し
たがって、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
いた光ディスク記録再生装置よりも格段に短くなって、
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。
置は、従来よりも高い光出力で動作する上記半導体レー
ザ装置４０２を用いているため、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。し
たがって、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
いた光ディスク記録再生装置よりも格段に短くなって、
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。
【００８１】なお、ここでは、本発明の半導体レーザ装
置を光ディスク記録再生装置に適用した例について説明
したが、本発明の半導体レーザ装置を、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。
置を光ディスク記録再生装置に適用した例について説明
したが、本発明の半導体レーザ装置を、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。
【００８２】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体レーザ装置は、Ｖ族元素としてＰを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなるＰ系層と、Ｖ族元素としてＰを含
まずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡｓ
系層との間の界面の粗さが２０Å以下であるので、上記
界面の結晶性が良好になって、高信頼性・長寿命・高出
力であるという利点を有する。
体レーザ装置は、Ｖ族元素としてＰを含むＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなるＰ系層と、Ｖ族元素としてＰを含
まずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡｓ
系層との間の界面の粗さが２０Å以下であるので、上記
界面の結晶性が良好になって、高信頼性・長寿命・高出
力であるという利点を有する。
【００８３】また、本発明の半導体レーザ装置の製造方
法は、上記Ｐ系層の上において、上記Ａｓ系層を、上記
Ｐ系層の成長温度である第一の成長温度とほぼ同一の成
長温度で成長を開始し、その後、第二の成長温度まで上
げながら成長させるので、上記Ｐ系層からのＰの脱離を
低減して、上記Ｐ系層と上記Ａｓ系層との間の界面の粗
さの大きさを２０Å以下にまで下げて、上記界面の結晶
性を良好にでき、したがって、高信頼性・長寿命・高出
力な半導体レーザ装置を作製できる。
法は、上記Ｐ系層の上において、上記Ａｓ系層を、上記
Ｐ系層の成長温度である第一の成長温度とほぼ同一の成
長温度で成長を開始し、その後、第二の成長温度まで上
げながら成長させるので、上記Ｐ系層からのＰの脱離を
低減して、上記Ｐ系層と上記Ａｓ系層との間の界面の粗
さの大きさを２０Å以下にまで下げて、上記界面の結晶
性を良好にでき、したがって、高信頼性・長寿命・高出
力な半導体レーザ装置を作製できる。
【００８４】また、本発明の光ディスク再生記録装置
は、高信頼性・長寿命・高出力な上記半導体レーザ装置
を用いているので、光ディスクの回転数を従来よりも高
速化してもデータの読み書きが可能で、光ディスクへの
アクセス時間が、従来の光ディスク再生記録装置よりも
格段に短くなって、より快適に操作できる。
は、高信頼性・長寿命・高出力な上記半導体レーザ装置
を用いているので、光ディスクの回転数を従来よりも高
速化してもデータの読み書きが可能で、光ディスクへの
アクセス時間が、従来の光ディスク再生記録装置よりも
格段に短くなって、より快適に操作できる。
【図１】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装
置を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。
置を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に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示す断面図である。
置の製造方法を示す断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示す断面図である。
置の製造方法を示す断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示す断面図である。
置の製造方法を示す断面図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装
置の成長温度プロファイル図である。
置の成長温度プロファイル図である。
【図６】 本発明にかかる半導体レーザ装置のＰを含む
半導体層とＰを含まない半導体層の界面を示す概略断面
図である。
半導体層とＰを含まない半導体層の界面を示す概略断面
図である。
【図７】 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザ装
置の変形例を示す断面図である。
置の変形例を示す断面図である。
【図８】 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置を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。
置を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９】 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザ装
置の成長温度プロファイル図である。
置の成長温度プロファイル図である。
【図１０】 本発明の実施の形態３に係る光ディスク記
録再生装置の概略図である。
録再生装置の概略図である。
【図１１】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。
１０１，２０１ 基板
１０２，２０２ バッファ層
１０３，２０３ 下クラッド層
１０４ 第一下ガイド層
１０５，２０５，５０５ 多重歪量子井戸活性層
１０６ 第一上ガイド層
１０７，２０７ 第一上クラッド層
１０８，２０８ エッチングストップ層
１０９，２０９ 第二上クラッド層
１１０，２１０ 保護層
１１２，２１２ 第一ブロック層
１１３，２１３ 第二ブロック層
１１４，２１４ 平坦化層
１１６，２１６ キャップ層
１２１ａ，２２１ａ メサストライプ部
１２１ｂ，２２１ｂ メサストライプ部側方部
１２４ 第二下ガイド層
１２６ 第二上ガイド層
２０４ 下ガイド層
２０６ 上ガイド層
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
Claims (17)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、第一導
電型の下クラッド層、下ガイド層、井戸層とバリア層か
らなる量子井戸活性層、上ガイド層および第二導電型の
上クラッド層を順次設けた半導体レーザ装置において、 上記複数の層のうち少なくとも一つの層はＶ族元素とし
てＰを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＰ系層で
あり、このＰ系層に隣接する層は、Ｖ族元素としてＰを
含まずＡｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡ
ｓ系層であり、 上記Ｐ系層と上記Ａｓ系層との間の界面の粗さが２０Å
以下であ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Ｐ系層と上記Ａｓ系層との間の界面は、上記
上クラッド層と上記下クラッド層との間にあることを特
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Ｐ系層は、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧ
ａＰ、ＧａＡｓＰまたはＡｌＧａＩｎＰからなることを
特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一つに記載の
半導体レーザ装置において、上記Ａｓ系層は、ＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓからなることを特徴と
する半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一つに記載の
半導体レーザ装置において、上記井戸層が上記Ｐ系層で
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のいずれか一つに記載の
半導体レーザ装置において、上記バリア層が上記Ｐ系層
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４のいずれか一つに記載の
半導体レーザ装置において、上記井戸層および上記バリ
ア層が共にＰ系層であり、かつ、上記上ガイド層および
上記下ガイド層が共にＡｓ系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７に記載の半導体レーザ装置にお
いて、上記井戸層および上記バリア層が共にＩｎＧａＡ
ｓＰからなり、かつ、上記バリア層に接している上記上
ガイド層および上記下ガイド層が共にＡｌＧａＡｓから
な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、上記上ガイド層および上記下ガイド層のＩＩＩ族
中のＡｌ組成比が０．２０以上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１乃至９のいずれかひとつに記
載の半導体レーザ装置において、発振波長が７６０ｎｍ
以上８００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体レー
ザ装置。 - 【請求項１１】 ＧａＡｓ基板上に、少なくとも、第一
導電型の下クラッド層、下ガイド層、井戸層とバリア層
からなる量子井戸活性層、上ガイド層および第二導電型
の上クラッド層を順次設けた半導体レーザ装置の製造方
法において、上記複数の層のうち少なくとも一つの層は
Ｖ族元素としてＰを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から
なるＰ系層であり、 このＰ系層を第一の成長温度で結晶成長させる工程と、 上記Ｐ系層の上において、Ｖ族元素としてＰを含まずＡ
ｓを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるＡｓ系層を
上記第一の成長温度とほぼ同一の成長温度で成長を開始
し、その後、第二の成長温度まで上げながら成長させる
工程とを備えることを特徴とする半導体レーザ装置の製
造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載の半導体レーザ装置
の製造方法において、上記Ａｓ系層を成長させる前に、
上記Ｐ系層の直上に、一層または複数層の別のＡｓ系層
を上記第一の成長温度とほぼ同一の温度で成長させるこ
とを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１１または１２に記載の半導体
レーザ装置の製造方法において、上記第一の成長温度が
６００℃以上６８０℃以下であることを特徴とする半導
体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１１乃至１３のいずれか一つに
記載の半導体レーザ装置の製造方法において、上記第二
の成長温度が７００℃以上７８０℃以下であることを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１５】 請求項１１乃至１４のいずれか一つに
記載の半導体レーザ装置の製造方法において、上記Ｐ系
層は、ＩｎＧａＡｓＰ、ＩｎＧａＰ、ＧａＡｓＰまたは
ＡｌＧａＩｎＰであることを特徴とする半導体レーザ装
置の製造方法。 - 【請求項１６】 請求項１１乃至１５のいずれか一つに
記載の半導体レーザ装置の製造方法において、上記Ａｓ
系層は、ＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓまたはＡｌＡｓである
ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１乃至１０のいずれか一つに記
載の半導体レーザ装置を用いたことを特徴とする光ディ
スク再生記録装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2001384511A JP4038046B2 (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
| US10/320,497 US6670643B2 (en) | 2001-12-18 | 2002-12-17 | Semiconductor laser device and its manufacturing method, and optical disc reproducing and recording apparatus |
| CNB021611300A CN1257585C (zh) | 2001-12-18 | 2002-12-18 | 半导体激光器件及其制造方法以及光盘再现和记录设备 |
| US10/667,426 US7098064B2 (en) | 2001-12-18 | 2003-09-23 | Semiconductor laser device and its manufacturing method, and optical disc reproducing and recording apparatus |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001384511A JP4038046B2 (ja) | 2001-12-18 | 2001-12-18 | 半導体レーザ装置の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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| DE102007051315B4 (de) * | 2007-09-24 | 2018-04-05 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes Bauelement |
| US7872570B2 (en) * | 2008-05-15 | 2011-01-18 | Havins William H | Informational display for rapid operator perception |
| DE102010035489A1 (de) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelement |
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| US6233264B1 (en) * | 1996-08-27 | 2001-05-15 | Ricoh Company, Ltd. | Optical semiconductor device having an active layer containing N |
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| JP2000312054A (ja) * | 1998-04-28 | 2000-11-07 | Sharp Corp | 半導体素子の製造方法、及び半導体素子 |
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| WO2000016383A1 (fr) * | 1998-09-11 | 2000-03-23 | Sharp Kabushiki Kaisha | Procede de fabrication d'une couche de semi-conducteur compose et dispositif semi-conducteur compose |
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- 2001-12-18 JP JP2001384511A patent/JP4038046B2/ja not_active Expired - Fee Related
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