JP2004193330A - モノリシック多波長レーザ素子とその製法 - Google Patents

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Abstract

【課題】動作電流や戻り光雑音などが改善されたモノリシック多波長レーザ素子を簡便に提供する。
【解決手段】単一のＧａＡｓ基板面上に形成された第１波長のレーザ部（１０２）と第２波長のレーザ部（１０３）を含むモノリシック多波長レーザ素子において、第１波長レーザ部（１０２）はリアルガイド構造を含み、第２波長レーザ部（１０３）はロスガイド構造を含むことを特徴としている。このような多波長レーザ素子においては、第１波長が７８０ｎｍ帯で第２波長が６５０ｎｍ帯である場合に、第１波長レーザ部がリアルガイド構造を有しているので、従来に比べて導波ロスが低減できて動作電流が低減され得る。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同一基板上に形成された複数のレーザ部を含むモノリシック多波長レーザ素子とその製造方法の改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）、およびＭＤ（ミニディスク）などの光学的に情報を記録する光ディスクは、大容量の記録媒体として現在盛んに利用されている。
【０００３】
これらの光ディスクの使用においては、光ピックアップを介して情報を記録したり再生したりしている。そして、光ディスクの種類に依存する記録密度の違いに依存して、ＣＤから再生を行う光ピックアップでは７８０ｎｍ波長帯のレーザ光が用いられ、ＤＶＤから再生を行う光ピックアップでは６５０ｎｍ波長帯のレーザ光が用いられている。
【０００４】
ところで、近年では、ＣＤとＤＶＤのそれぞれを個別に再生する専用の光ディスク装置に代えて、発光波長６５０ｎｍ帯の半導体レーザ素子と発光波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザ素子を組み合わせた多波長半導体レーザ素子を有する光ピックアップを用いて、ＣＤとＤＶＤのどちらからも再生可能な光ディスク装置が開発されている。
【０００５】
図６の模式的な断面図は、従来のモノリシック多波長レーザ素子の一例を図解している。なお、本願の図面において、同一の参照符号は同一部分または相当部分を表している。また、本願の図面において、長さ、厚さ、幅などの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法関係を表わしてはいない。
【０００６】
図６のモノリシック多波長レーザ素子においては、結晶学的（００１）面から［１１０］方向に１５°オフした主面を有する傾斜ｎ型ＧａＡｓ基板６０１上に、ＣＤ用のレーザ部６０２とＤＶＤ用のレーザ部６０３が並列して形成されている。
【０００７】
ＣＤ用レーザ部６０２では、ｎ型ＧａＡｓバッファ層６０４、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層６０５、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層６０６、活性層６０７、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層６０８、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層６０９、およびｐ型ＧａＡｓエッチストップ層６１０が順次形成されている。ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層６１０上には、リッジ状に加工されたｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層６１１とｐ型ＧａＡｓキャップ層６１２が順次形成され、そのリッジの両側面はｎ型ＧａＡｓ電流阻止層６１３で埋め込まれている。
【０００８】
他方、ＤＶＤ用レーザ部６０３では、ｎ型ＧａＡｓバッファ層６１４、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層６１５、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層６１６、アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層６１７、活性層６１８、アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層６１９、ｐ型（Ａｌ０． ７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５第１クラッド層６２０、およびｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層６２１が順次形成されている。ｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層６２１上には、リッジ状に加工されたｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５第２クラッド層６２２、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層６２３およびｐ型ＧａＡｓキャップ層６２４が順次形成され、そのリッジの両側面はｎ型ＧａＡｓ電流阻止層６１３で埋め込まれている。
【０００９】
ＣＤ用レーザ部６０２とＤＶＤ用レーザ部６０３の両方のｐ型ＧａＡｓキャップ層６１２、６２４上には、ｐ型オーミック電極６２５とＭｏ／Ａｕ電極６２６が順次形成されている。また、ｎ型ＧａＡｓ基板６０１の裏面上には、ｎ型オーミック電極６２７が形成されている。
【００１０】
ＣＤ用レーザ部６０２とＤＶＤ用レーザ部６０３との間には、両方のレーザ部を互いに電気的に分離するために、基板６０１まで到達するレーザ部分離溝６２８が形成されている。また、各モノリシック多波長レーザ素子は、チップ分割溝６２９に沿って、ウエハから分割される。
【００１１】
このようにして作製された図６のモノリシック２波長半導体レーザ素子は、サブマウント上に実装される。その際、ｎ型電極側を上側にしてｐ型電極側をサブマウント面上に実装し、そのサブマウントが所定のステム上に装着される。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−９１６９８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図６におけるようにＧａＡｓの埋め込み層６１３を利用したロスガイド構造を含むモノリシック２波長半導体レーザは、ＣＤ用レーザ部とＤＶＤ用レーザ部の両方の埋め込み層を同時に形成し得るという簡便さにおいて好ましい。しかし、ロスガイド構造では導波ロスが大きいためにレーザ素子の動作電流が大きくなって、光ピックアップ設計における熱設計などの許容範囲が非常に狭くなる。したがって、ＡｌＩｎＰや誘電体膜などのようにＣＤ用レーザ光とＤＶＤ用レーザ光を透過する材料を電流阻止層に採用したリアルガイド構造を利用することが望まれる。
【００１４】
しかしながら、電流阻止層にＡｌＩｎＰを用いる場合、ＣＤ用レーザ部のリッジの側面におけるその電流阻止層の成長速度が遅くて、完全にリッジを埋め込むための成長条件の制御が困難である。また、それにともなってＣＤ用レーザ部とＤＶＤ用レーザ部のｐ型ＧａＡｓキャップ層上に成長した不要なＡｌＩｎＰ層部の形状が平坦でないので、その不要部分を除去するためのプロセス条件の制御が困難である。さらに、電流阻止層に誘電体膜を用いる場合は、誘電体膜自身の熱伝導率が半導体結晶に比べて小さいために放熱性が悪化し、特に、もともと温度特性が良くないＤＶＤ用レーザ部において高温特性の維持や信頼性の確保が困難である。
【００１５】
他方、ＣＤ用とＤＶＤ用の各レーザ部では外部の光学系からの反射光と干渉することによる戻り光雑音が発生し得るが、このような雑音の低減のために各レーザ部において自励発振構造を採用することが望まれる。自励発振構造は、リッジ内外における水平方向の実屈折率差ΔＮと活性層での光閉じ込め係数Γの調整をすることで可能となる。しかし、この自励発振を起こすΔｎとΓの設計範囲は、レーザ素子の信頼性向上や動作電流低減化とトレードオフの関係にある。
【００１６】
以上のような先行技術の状況に鑑み、本発明は、信頼性を維持しつつ動作電流や戻り光雑音などが改善されたモノリシック多波長レーザ素子を簡便に提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、単一のＧａＡｓ基板面上に形成された第１波長のレーザ部と第２波長のレーザ部を含むモノリシック多波長レーザ素子において、第１波長レーザ部はリアルガイド構造を有し、第２波長レーザ部はロスガイド構造を有することを特徴としている。このような多波長レーザ素子においては、第１波長が７８０ｎｍ帯で第２波長が６５０ｎｍ帯である場合に、第１波長レーザ部がリアルガイド構造を有しているので、従来に比べて導波ロスが低減できて動作電流が低減され得る。
【００１８】
第１波長レーザ部に含まれるリッジ部の両側の埋め込み層は、厚さ０．０３μｍ以上０．０５μｍ以下のＧａＡｓ層と、厚さ０．０５μｍ以上０．１μｍ以下のＡｌＧａＡｓ層と、そのリッジ部に比べて低屈折率の絶縁性誘電体膜とを含む３層構造で形成されていることが好ましい。第１波長レーザ部における水平発振モードは低屈折率の絶縁性誘電体膜にて光を閉じ込める構造によるので、ＧａＡｓ層とＡｌＧａＡｓ層はその水平モードに影響を与えないようにするために薄層にすることが望ましい。
【００１９】
低屈折率の絶縁性誘電体膜は１〜２の範囲内の屈折率を有することが望まれる。すなわち、第１波長レーザ部のリッジ部材料の屈折率は３．２〜３．４の範囲内にあるので、レーザ発振部に光を閉じ込めるために、絶縁性誘電体膜の屈折率はリッジ部材料に比べて小さいことが望まれる。そのような絶縁性誘電体膜としては、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜が選定され得る。
【００２０】
低屈折率の絶縁性誘電体膜は０．１〜０．２μｍの範囲内の厚さを有することが好ましい。第２波長レーザ部上にも低屈折率の絶縁性誘電体膜が形成される場合には、その絶縁性誘電体膜は半導体結晶よりも熱伝導率が小さくて放熱が悪いので、これを薄層化することによって第２波長レーザ部の温度特性および信頼性の低下を防止し得る。
【００２１】
ＧａＡｓ基板面は（００１）面から［１１０］方向に５〜２５°の範囲内のオフ角度を有することが好ましい。これは、第２波長レーザ部の波長の調整および第１波長と第２波長の両レーザ部の結晶性を向上させてレーザ素子特性を改善させるためである。そのオフ角は１０〜２０°であることがより好ましく、１３〜１８°であることがさらに好ましい。
【００２２】
本発明によるモノリシック多波長レーザ素子を製造する方法においては、低屈折率の絶縁性誘電体膜は１５０〜４００℃の範囲内の成膜温度で形成されることが好ましく、１５０〜２５０℃の範囲内がより好ましい。
【００２３】
ＧａＡｓ層と、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．４≦ｘ≦０．７）エッチングストップ層と、ＧａＡｓ電流阻止層との３層からなる多層構造で第１波長と第２波長のレーザ部に含まれる両方のリッジ部を埋め込み、第１波長レーザ部側のリッジ部を埋め込んでいる多層構造において、ＧａＡｓ電流阻止層に対してアンモニア系のエッチャント用いかつエッチングストップ層に対してフッ酸系のエッチャントを用いてそれぞれの下地層でエッチングが停止するように選択的にエッチングし、その後に露出した第１波長レーザ部側のリッジ部を低屈折率の絶縁性誘電体膜にて埋め込むことが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明者による実験的な検討から、ロスガイド構造に比べてリアルガイド構造では、リッジ内外における水平方向の実屈折率差ΔＮと活性層での光閉じ込め係数Γの設計許容範囲が狭く、現実的にそれらの適切な制御が困難であることがわかってきた。特に、ＤＶＤ用レーザ部では、リアルガイド構造を採用することはあまり好ましくない。
【００２５】
しかし、本発明者の検討によれば、ＣＤ用レーザ部では、自励発振を起こすΔｎとΓの設計許容範囲がリアルガイド構造やロスガイド構造に依存しなくて広いので、リアルガイド構造の採用が可能であると考えられた。
【００２６】
（実施形態１）
図１の模式的な断面図において、本発明の実施形態１によるモノリシック２波長半導体レーザ素子が図解されている。この半導体レーザ素子においては、（００１）面から［１１０］方向に１５°オフした主面を有する傾斜ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、共にリッジ構造を含むＣＤ用レーザ部１０２とＤＶＤ用レーザ部１０３が並列して形成されている。ＣＤ用レーザ部１０２は、テラス部１０４をも含み、かつリッジ部の側面がそのリッジ部より低屈折率の絶縁性誘電体膜１０５で埋め込まれたリアルガイド構造を含んでいる。他方、ＤＶＤ用レーザ発振部１０３は、リッジ部の側面が主にｎ型ＧａＡｓ結晶１３１、１３３により埋め込まれたロスガイド構造を含んでいる。
【００２７】
図２から図４の模式的な断面図においては、図１の多波長レーザ素子の製造方法の一例が図解されている。
【００２８】
まず、図２（ａ）に示すように、（００１）面から［１１０］方向に１５°のオフ角度で傾斜させられた主面を有する傾斜ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相エピタキシャル成長法）にて、ＣＤ用レーザ部のための半導体積層構造を形成する。すなわち、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０６、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１０７、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１０８、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）からなる活性層１０９、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１１０、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層１１１、ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層１１２、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１１３、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４を順次形成する。
【００２９】
そして、ＤＶＤ用レーザ部のための半導体積層構造を形成するために、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーによりＣＤ用レーザ構造上に所定の幅のライン状のレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１１３、ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層１１２、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層１１１、アンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１１０、活性層１０９、アンドープＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１０８、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０ ．５Ａｓクラッド層１０７、およびｎ型ＧａＡｓバッファ層１０６をウェットエッチングし、所定幅の基板表面１１５を露出させる。
【００３０】
図２（ｃ）では、露出させた基板表面１１５上に、ＭＢＥ法（分子線エピタキシー法）により、ＤＶＤ用レーザ部のための半導体積層構造、すなわち、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１６、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１１７、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１１８、アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層１１９、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）からなる活性層１２０、アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層１２１、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１２２、ｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層１２３、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層１２４、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２５、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１２６を順次形成する。
【００３１】
図２（ｄ）において、ＤＶＤ用レーザ部のための半導体積層構造のうちでＣＤ用レーザ部積層構造上に形成された不要部分をフォトリソグラフィーとウェットエッチングにより除去する。それと同時に、ＣＤ用レーザ部１０２とＤＶＤ用レーザ部１０３を互いに電気的に分離するように基板１０１に到達するレーザ部分離溝１２７が形成されるとともに、チップ分割溝１２８も形成される。
【００３２】
その後、図３（ｅ）において、ＣＤ用レーザ部とＤＶＤ用レーザ部の両ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４、１２６上に３〜４μｍ幅のライン状のＳｉＯ２マスク（図示せず）を形成する。そして、ＣＤ用レーザ部のｐ型第２クラッド層１１３とｐ型キャップ層１１４およびＤＶＤ用レーザ部のｐ型第２クラッド層１２４とｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２５とｐ型ＧａＡｓキャップ層１２６をドライエッチングで所定のリッジ幅に加工し、さらにウエットエッチングによりそれらのリッジの形状が整えられる。
【００３３】
図３（ｆ）においては、ＣＤ用レーザ部のリッジ部１２９の側面とＤＶＤ用レーザ部のリッジ部１３０の側面を埋め込むように、ｎ型ＧａＡｓ層１３１、ｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエッチストップ層１３２およびｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３３をＭＯＣＶＤ法により順次形成する。
【００３４】
図３（ｇ）では、ＣＤ用レーザ部とＤＶＤ用レーザ部を電気的に分離する溝１２７上方とチップ分割用の溝１２８上方でライン状の窓が開いたレジストパターン１３７が、ＣＤ用レーザ部上およびＤＶＤ用レーザ部上にフォトリソグラフィーにより形成される。そして、それらの溝部１２７、１２８上に形成されたｎ型ＧａＡｓ層１３１、ｎ型 Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエッチストップ層１３２およびｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３３が、ウエットエッチングにより除去される。
【００３５】
図３（ｈ）において、レジスト１３７を剥離し、ＣＤ用レーザ部のリッジ部の側面に絶縁性誘電体膜を埋め込むための溝を形成するために、そのリッジに平行なライン状の開口を有するレジストパターン１３８をフォトリソグラフィーにより形成する。そして、アンモニア系エッチャントにより選択的にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３３を除去し、次にフッ酸により選択的にｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエッチストップ層１３２を除去する。なお、レジストパターン１３８にはＤＶＤ用レーザ部上方にも開口部が設けられており、ＣＤ用レーザ部上方の開口部におけるエッチングは同時にＤＶＤ用レーザ部上方の開口部にも適用される。
【００３６】
その後、図４（ｉ）に示すように、レジストマスク１３８を剥離した後の表面に上に低屈折率（屈折率：１〜２）の絶縁性誘電体膜１０５が、たとえばプラズマＣＶＤ法（ＣＶＤ：化学気相成長）にて窒化珪素（ＳｉＮｘ）保護膜として形成される。絶縁性誘電体膜１０５は、プラズマＣＶＤ法によるＳｉＯ２膜でもよいが、成膜温度に注意する必要がある。
【００３７】
まず、成膜温度の下限としては、誘電体膜１０５の屈折率や強度を確保のために１５０℃以上が必要である。他方、成膜温度の上限としては、半導体多層膜中の不純物の再拡散防止の観点からは、半導体層の成長温度より低いことが望ましく、４００℃以下であることが好ましい。
【００３８】
さらには、絶縁性誘電体膜と半導体多層膜との間で熱膨張係数の差が存在し、絶縁性誘電体膜の成膜温度が高ければ絶縁性誘電体膜の剥がれが発生するという問題も生じ得るので、そのような剥がれを防止するためには２５０℃以下の基板温度での成膜プロセスであることが望ましい。
【００３９】
その後、図４（ｊ）におけるように、ＣＤ用レーザ部のリッジ部直上およびＤＶＤ用レーザ部のリッジ部直上にライン状に窓が開いたレジストパターン１３９が、フォトリソグラフィーにより形成される。
【００４０】
そのレジストパターン１３９をマスクとして、図４（ｋ）に示すように、所定のエッチャントにより絶縁性誘電体膜１０５を部分的に除去し、続いてｎ型ＧａＡｓ層１３１をアンモニア系のエッチャントを用いて下地層でエッチングが停止するように選択的にエッチングする。
【００４１】
そのエッチングされた表面上にそのままＡｕ／ＡｕＺｎからなるｐ型オーミック電極１３４を蒸着した後にレジストを剥離すれば、図４（ｌ）に示すように、ＣＤ用レーザ部のリッジ部１２９直上およびＤＶＤ用レーザ部のリッジ部１３０の直上のみにｐ型オーミック電極１３４が形成される。
【００４２】
そのｐ型オーミック電極１３４上に、図４（ｍ）に示すように、ＣＤレーザ部およびＤＶＤレーザ部の認識とレーザ光の出射方向の認識用にＭｏ／Ａｕ電極パターン１３５をフォトリソグラフィーおよびウェットエッチングにより形成する。なお、Ａｕ層はヨウ素系エッチャントでエッチングし、Ｍｏ層はアンモニア系エッチャントにてエッチングされ得る。この後、得られたウエハを厚さ１００μｍ程度になるように基板裏面側から研磨して、その基板１０１の裏面上にｎ型オーミック電極１３６を形成する。
【００４３】
このようにしてＣＤ用レーザ部がリアルガイド構造を有しかつＤＶＤ用レーザ部がロスガイド構造を有する実施形態１のモノリシック２波長半導体レーザが形成される（図１参照）。
【００４４】
また、比較例として、ＣＤ用レーザ部のリッジ部をもＤＶＤ用レーザ部のリッジ部と同様に埋め込むことによって、両方のレーザ部ともにロスガイド構造を有するモノリシック２波長半導体レーザも作製された。
【００４５】
上述の実施形態と比較例による２波長レーザが形成されたそれぞれのウエハを複数のバー状に分割して、各バーの端面に反射膜をコーティングした後に複数のチップに分割し、それらのチップをステム上に実装した後にレーザ素子特性が測定された。
【００４６】
その結果、ＣＤ用レーザ部の発振波長は、光出力５ｍＷにおいて、本実施形態１と比較例のいずれにおいても７８２ｎｍであった。また、ＤＶＤ用レーザ部の発振波長は、光出力４ｍＷにおいて、本実施形態１と比較例のいずれにおいても６５６ｎｍであった。
【００４７】
ＤＶＤ用レーザ部の動作電流に関しては、本実施形態１と比較例のいずれにおいてもでほぼ同じ特性であった。しかし、ＣＤ用レーザ部の動作電流に関しては、光出力５ｍＷにおいて、本実施形態１では３０ｍＡであって比較例では６０ｍＡであり、本実施形態１の方が比較例よりも３０ｍＡも低かった。レーザ素子の信頼性に関してはは、実施形態１の方が比較例よりもやや良好であったが、実質的にはほとんど同等であった。
【００４８】
また、戻り光量０．０１〜１０％の間での光出力５ｍＷにおける相対雑音強度（ＲＩＮ）を測定したところ、実施形態１と比較例のいずれにおいてもＣＤ用レーザ部とＤＶＤ用レーザ部の両方で２５℃と７０℃において−１３０ｄＢ／Ｈｚ以下の良好な雑音特性を示した。
【００４９】
（実施形態２）
図５の模式的な断面図において、本発明の実施形態２によるモノリシック２波長半導体レーザ素子が図解されている。本実施形態２は、図４（ｊ）においてＤＶＤ用レーザリッジ部上のレジストパターン１３９の開口部の幅が広げられてｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３２上の絶縁性誘電体膜１０５もが除去されていることのみにおいて実施形態１と異なっている。このような実施形態２によるＤＶＤ用レーザ部においては、半導体結晶に比べて熱伝導率が低い絶縁性誘電体膜が存在しないので、実施形態１の場合に比べて、放熱が良好でレーザ素子の信頼性が向上した。
【００５０】
なお、以上の実施形態では（００１）面から［１１０］方向にオフ角度１５°で傾斜した主面を有する傾斜ＧａＡｓ基板が用いられたが、これはＤＶＤ用レーザ部の発振波長をＤＶＤ規格の波長である６５０ｎｍ付近に調整するとともに、ＣＤ用レーザ部とＤＶＤ用レーザ部の結晶性を向上させるためである。
【００５１】
ＤＶＤ用レーザ部の発振波長調整のためにはオフ角度を５°以上傾ける必要があり、またＣＤ用とＤＶＤ用の両レーザ部の結晶性を向上させるためには、オフ角が５°〜２５°程度であればその効果が得られ、１０〜２０°の範囲内がより好ましい。さらに好ましくは、１３〜１８°オフ角の傾斜基板を用いれば良好なレーザ素子特性が実現し得る。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＣＤ用レーザ発振部にはリアルガイド構造を形成して、ＤＶＤ用レーザ発振部にはロスガイド構造を形成することによって、信頼性を維持しつつ動作電流や戻り光雑音などが改善されたモノリシック多波長レーザ素子を簡便に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１によるモノリシック２波長半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。
【図２】図１のレーザ素子の製造工程を図解する模式的な断面図である。
【図３】図１のレーザ素子の製造工程を図解する模式的な断面図である。
【図４】図１のレーザ素子の製造工程を図解する模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施形態２によるモノリシック２波長半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。
【図６】従来のモノリシック２波長半導体レーザ素子を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１０１、６０１ ｎ型ＧａＡｓ基板、１０２、６０２ ＣＤ用レーザ部、１０３、６０３ ＤＶＤ用レーザ部、１０４ テラス部、１０５ 絶縁性誘電体膜、１０６、６０４ ｎ型ＧａＡｓバッファ層、１０７、６０５ ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層、１０８、６０６ ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層、１０９、６０７ 活性層、１１０、６０８ ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層、１１１、６０９ ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層、１１２、６１０ ｐ型ＧａＡｓエッチストップ層、１１３、６１１ ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層、１１４、６１２ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１１５ ｎ型ＧａＡｓ基板表面、１１６、６１４ ｎ型ＧａＡｓバッファ層、１１７、６１５ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層、１１８、６１６ ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層、１１９、１２１、６１７、６１９ アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層、１２０、６１８ 活性層、１２２、６２０ ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層、１２３、６２１ ｐ型ＧａＩｎＰエッチストップ層、１２４、６２２ ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層、１２５、６２３ ｐ型ＧａＩｎＰ中間層、１２６、６２４ ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１２７、６２８ レーザ部分離溝、１２８、６２９ チップ分割溝、１２９ ＣＤ用レーザ部のリッジ部、１３０ ＤＶＤ用レーザ部のリッジ部、１３１ｎ型ＧａＡｓ層、１３２ ｎ型Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓエッチストップ層１３３、６１３ ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層、１３４、６２５ ｐ型オーミック電極、１３５、６２６ Ｍｏ／Ａｕ電極、１３６、６２７ ｎ型オーミック電極、１３７、１３８、１３９ レジストパターン。

Claims (9)

  1. 単一のＧａＡｓ基板面上に形成された第１波長のレーザ部と第２波長のレーザ部を含むモノリシック多波長レーザ素子であって、前記第１波長レーザ部はリアルガイド構造を含み、前記第２波長レーザ部はロスガイド構造を含むことを特徴とするモノリシック多波長レーザ素子。
  2. 前記第１波長レーザ部に含まれるリッジ部の両側の埋め込み層は、厚さ０．０３μｍ以上０．０５μｍ以下のＧａＡｓ層と、厚さ０．０５μｍ以上０．１μｍ以下のＡｌＧａＡｓ層と、前記リッジ部に比べて低屈折率の絶縁性誘電体膜とを含む３層構造からなることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック多波長レーザ素子。
  3. 前記低屈折率の絶縁性誘電体膜は１〜２の範囲内の屈折率を有することを特徴とする請求項２に記載のモノリシック多波長レーザ素子。
  4. 前記低屈折率の絶縁性誘電体膜はシリコン窒化膜またはシリコン酸化膜からなることを特徴とする請求項２または３に記載のモノリシック多波長レーザ素子。
  5. 前記低屈折率の絶縁性誘電体膜は０．１〜０．２μｍの範囲内の厚さを有することを特徴とする請求項２から４のいずれかに記載のモノリシック多波長レーザ素子。
  6. 前記ＧａＡｓ基板面は（００１）面から［１１０］方向に５〜２５°の範囲内のオフ角度を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のモノリシック多波長レーザ素子。
  7. 請求項１から６のいずれかに記載されたモノリシック多波長レーザ素子を製造するための方法であって、前記低屈折率の絶縁性誘電体膜は１５０〜４００℃の範囲内の成膜温度で形成されることを特徴とするモノリシック多波長レーザ素子の製法。
  8. 前記低屈折率の絶縁性誘電体膜の成膜温度は１５０〜２５０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項７に記載のモノリシック多波長レーザ素子の製法。
  9. ＧａＡｓ層と、ＡｌｘＧａ１−ｘＡｓ（０．４≦ｘ≦０．７）エッチングストップ層と、ＧａＡｓ電流阻止層との３層からなる多層構造で前記第１波長と第２波長のレーザ部に含まれる両方のリッジ部を埋め込み、
    前記第１波長レーザ部のリッジ部を埋め込んでいる前記多層構造において、前記ＧａＡｓ電流阻止層に対してアンモニア系のエッチャント用いかつ前記エッチングストップ層に対してフッ酸系のエッチャントを用いてそれぞれの下地層でエッチングが停止するように選択的にエッチングし、
    その後に露出した前記第１波長レーザ部のリッジ部を前記低屈折率の絶縁性誘電体膜にて埋め込むことを特徴とする請求項７または８に記載のモノリシック多波長レーザ素子の製法。
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