JP2005109102A - モノリシック半導体レーザおよびその製造方法 - Google Patents

モノリシック半導体レーザおよびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 ストライプ構造の相対的位置、即ち、発光点の間の相対的位置を略一定にしたモノリシック半導体レーザおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 発光波長の異なる複数の半導体レーザを含むモノリシック半導体レーザが、半導体基板と、半導体基板上の第１領域に形成され、第１活性層を上下から第１クラッド層で挟んだ第１ダブルヘテロ構造と、半導体基板上の第２領域に形成され、第２活性層を上下から第２クラッド層で挟んだ第２ダブルヘテロ構造とを含む。第１及び第２活性層は互いに異なる半導体材料からなる。更に、第１活性層の上下の第１クラッド層が略同一の半導体材料からなり、かつ第２活性層の上下の第２クラッド層が略同一の半導体材料からなる。
【選択図】図２

Description

本発明はモノリシック半導体レーザおよびその製造方法に関し、特に、ストライプ構造（電流狭窄構造）を有するモノリシック半導体レーザおよびその製造方法に関する。
発光波長の異なる複数の半導体レーザを同一基板上に形成したモノリシック半導体レーザが、ＤＶＤ、ＣＤの情報読み取り／記憶装置等に用いられている。かかるモノリシック半導体レーザでは、例えば、発光波長が６５０ｎｍの半導体レーザと、発光波長が７８０ｎｍの半導体レーザとが、同一基板上に形成される。
モノリシック半導体レーザでは、まず一方の半導体レーザを基板上に形成した後、基板に設けた合わせマークを用いて、他方の半導体レーザの位置決めを行ない作製する（例えば、非特許文献１）。
K. Nemoto and K. Miura:"A Laser Coupler for DVD/CD Playback Using a Monolithic-integrated Two-wavelength Laser Diode", JSAP International, No.3, pp.9-14 (January 2001)
ＤＶＤ、ＣＤの情報読み取り／記憶装置では、モノリシック半導体レーザがレンズ等の部品ととも組み立てられて光学系を形成する。
しかしながら、従来の製造方法で作製したモノリシック半導体レーザでは、２つの半導体レーザの発光点の間の距離は上述のように位置合わせの精度に依存する。このため、例えば製造ロット毎に、発光点の距離、即ちストライプ構造の相対的な位置が異なり、レンズの位置等を微調整する必要があった。
このような微調整は、組立て工程を複雑にするとともに、製造コストの増加につながっていた。
そこで、本発明は、ストライプ構造の相対的位置、即ち、発光点の間の相対的位置を一定にしたモノリシック半導体レーザおよびその製造方法の提供を目的とする。
本発明は、発光波長の異なる複数の半導体レーザを含むモノリシック半導体レーザであって、半導体基板と、半導体基板上の第１領域に形成され、第１活性層を上下から第１クラッド層で挟んだ第１ダブルヘテロ構造と、半導体基板上の第２領域に形成され、第２活性層を上下から第２クラッド層で挟んだ第２ダブルヘテロ構造とを含み、第１及び第２活性層が互いに異なる半導体材料からなるとともに、第１活性層の上下の第１クラッド層が略同一の半導体材料からなり、かつ第２活性層の上下の第２クラッド層が略同一の半導体材料からなることを特徴とするモノリシック半導体レーザである。
なお、同一の半導体材料とは、材料及び組成が同一の半導体材料をいう。また、異なる半導体材料とは、材料及び／又は組成が異なる半導体材料をいう。
本発明にかかるモノリシック半導体レーザでは、複数の半導体レーザのストライプ構造（電流狭窄構造）の間隔、即ち発光点の相対的な距離を常に略一定にできる。
実施の形態１．
図１、２に、全体が１００で表される、本実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図を示す。モノリシック半導体レーザ１００は、発光波長が７８０ｎｍの第１半導体レーザと、発光波長が６５０ｎｍの第２半導体レーザとを含む（図２（ｇ）参照）。
図１、２を用いて、モノリシック半導体レーザ１００の製造工程について説明する。かかる工程は、以下の工程１〜７を含む。
工程１：図１（ａ）に示すように、ｎ型のＧａＡｓ基板１を準備する。続いて、ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２、ＡｌＧａＡｓ活性層（発光波長７８０ｎｍ）３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４を順次積層する。ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４中には、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５を挿入する。更に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４の上に、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６を形成する。
ここで、ＡｌＧａＡｓ活性層３は、発光波長が７８０ｎｍとなるような組成とする。
各半導体層２〜６の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて行なわれる。
工程２：図１（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いて、第１半導体レーザを形成する領域を除いて、形成した各半導体層２〜６を除去する。
工程３：図１（ｃ）に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて、第２半導体レーザを形成するための半導体層を積層形成する。かかる半導体層は、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３を除いて、第１半導体レーザに用いる半導体層と同一組成、同一不純物濃度、及び同一膜厚となっている。ＡｌＧａＩｎＰ活性層１３は、発光波長が６５０ｎｍとなるような組成とする。
工程４：図２（ｄ）に示すように、工程２（図１（ｂ））と同様に、フォトリソグラフィ技術、エッチング技術を用いて、第２半導体レーザを形成する領域を除いて、形成した各半導体層２〜６を除去する。これにより、図２（ｄ）に示すような積層構造が作製できる。
工程５：図２（ｅ）に示すように、第１及び第２半導体レーザに用いる半導体層の上にフォトレジスト層７を形成し、パターニングする。かかる工程では、双方の半導体層上のフォトレジスト層７が共通のフォトマスクを用いて同時にパターニングされる。
なお、フォトレジスト層７の代りに、他の耐エッチング性を有するパターン膜を用いても構わない。
工程６：図２（ｆ）に示すように、ＧａＡｓキャップ層６を、例えば酒石酸と過酸化水水との混合溶液を用いたウエットエッチングにより除去する。酒石酸系溶液を用いたウエットエッチントは、Ａｓ系半導体とＰ系半導体との間でエッチング選択比を大きくできる。このため、Ｐ系半導体面（ここでは、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４）に達したところでエッチングがほぼ停止する。
工程７：図２（ｇ）に示すように、硫酸系エッチャントにより、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５が露出するまでｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４をエッチングする。
硫酸系エッチャントは、ＡｌＧａＩｎＰ層（上部クラッド層）と、ＧａＩｎＰ層（エッチングストッパ層）、ＧａＡｓ層（キャップ層）との間でエッチング選択比を大きくできる。このため、ＧａＡｓキャップ層６をマスクとして、ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４をエッチングし、ＧａＩｎＰストッパ層５が露出した時点でエッチングをほぼ停止させることができる。
このように、ＧａＩｎＰストッパ層５を挿入することにより、リッジ型ストライプ形状の深さ方向の制御を行うことができる。
以上の工程１〜７で、発光波長の異なる第１半導体レーザ１０１と第２半導体レーザ１０２を有するモノリシック半導体レーザ１００が作製できる。
なお、ＧａＡｓ基板１の裏面上、及びＧａＡｓキャップ層６の表面上には、それぞれ金属電極が形成されるが、ここでは省略する。
このように、本実施の形態にかかる製造方法を用いることにより、リッジ型ストライプ構造を有する２つの半導体レーザ１０１、１０２に対して、同時にリッジ構造を作製できる。このため、レーザ発光が起きる、６５０ｎｍ／７８０ｎｍレーザの発光点Ａ、Ｂの相対的な距離は常に一定となる。仮に、工程５においてフォトマスクの位置がずれた場合でも、発光点Ａ、Ｂ双方の位置がずれるだけで相対的な距離は変わらない。
一般に、モノリシック半導体レーザを組み込んだ光学装置では、発光点の位置に合わせてレンズ等の光学系の位置を微調整する。
しかしながら、本実施の形態にかかる製造方法で作製したモノリシック半導体レーザ１００では、２つの発光点の相対的距離が一定に形成できるため、このような光学系の微調整が不要となる。
特に、第１半導体レーザと第２半導体レーザとのエッチングを同時に行なうため、製造工程の削減も可能となる。
図３に、本実施の形態にかかる他のモノリシック半導体レーザ１５０の製造工程の断面図を示す。図３中、図１、２と同一符号は、同一又は相当箇所を示す。
かかる製造方法では、上述の工程１〜４（図１（ａ）〜図２（ｄ））と同じ工程で、各半導体層を作製する。ただし、ここでは、ＧａＩｎＰストッパ層５は形成しない。
続いて、図３（ｅ）に示すように、レジストマスク１８を形成した後に、例えば、イオン注入法を用いてプロトン１９の注入を行なう。
この結果、図３（ｆ）に示すように、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層４とｎ−ＧａＡｓキャップ層６の一部が高抵抗化し、高抵抗層８が形成される。レジストマスク１８を除去した後、表面と裏面に金属電極（図示せず）を形成して、モノリシック半導体レーザ１５０が完成する。
かかるモノリシック半導体レーザ１５０においても、２つの半導体レーザ１０３、１０４のストライプ構造の相対的距離、即ち発光点Ｃ、Ｄの相対的距離を一定にすることができる。
また、一の工程で、第１及び第２半導体レーザに対して、高抵抗層を同時に形成できる。
なお、本実施の形態では、第１及び第２半導体レーザ１０１、１０２の下部クラッド層と上部クラッド層とを、すべて、同一の材料及び組成からなる半導体材料から形成したが、第１半導体レーザ１０１と第２半導体レーザ１０２で、材料及び／又は組成の異なる半導体材料を用いても構わない。これは以下の実施の形態においても同様である。
具体的には、第１半導体レーザ１０１が、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０≦ｘ１≦１）からなる単層または複数層の活性層３の上下を、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる下部及び上部クラッド層２、４で挟んだ構造であり、第２半導体レーザ１０２が、（Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３）ｙ３Ｉｎ１−ｙ３Ｐ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１）からなる単層または複数層の活性層１３の上下を、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる下部及び上部クラッド層２、４で挟んだ構造である。また、第１半導体レーザ１０１の下部及び上部クラッド層を（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）から形成し、第２半導体レーザ１０２の下部及び上部クラッド層を、第１半導体レーザ１０１とは異なる（Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４）ｙ４Ｉｎ１−ｙ４Ｐ（０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１）から形成しても構わない。以下の実施の形態においても同じである。
なお、第１及び第２の半導体レーザの材料には、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系材料の他に、ＡｌＧａＮ系、ＧａＩｎＮＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ系材料を用いることもできる。また、活性層の材料には、ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＩｎＰ系材料の他に、ＡｌＧａＩｎＡｓＰ系、ＡｌＧａＩｎＡｓ系材料を用いることもできる。活性層は、単層、復数層のいずれであってもよい。以下の実施の形態においても同じである。
実施の形態２．
図４に、全体が２００で表される、本実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図を示す。モノリシック半導体レーザ２００は、発光波長の異なる２つの半導体レーザ２０１、２０２（例えば、発光波長が７８０ｎｍと６５０ｎｍ）を含む（図４（ｃ）参照）。
本実施の形態２にかかるモノリシック半導体レーザ２００では、２つの半導体レーザ１０５、１０６の間で活性層以外の層の組成等も異なっている。かかる構造においても、ストッパ層を用いることにより高精度のエッチングが可能となる。
まず、上述の実施の形態１とほぼ同じ工程（図１（ａ）〜図２（ｄ））を用いて、図４（ａ）のような積層構造をｎ−ＧａＡｓ基板１の上に作製する。
第１半導体レーザとして、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２１、ＡｌＧａＡｓ活性層２２、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層２３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（第１上クラッド層）２４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２５が積層されている。
一方、第２半導体レーザとして、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層３１、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３２、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層２３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（第２上クラッド層）２４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層３３、３４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２５が積層されている。ここで、符号の異なる層（例えば３３と３４）は、その組成が異なるものとする。また、各半導体層の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて行なわれる。
続いて、第１及び第２半導体レーザ２０１、２０２に用いる半導体層の上にフォトレジスト層を形成してパターニングし、レジストマスク３０を形成する。かかる工程では、双方の半導体層上のフォトレジスト層が共通のフォトマスクを用いて同時にパターニングされる。
続いて、レジストマスク３０をエッチングマスクに用いて、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層２４の途中までエッチングする。
第１半導体レーザ２０１と第２半導体レーザ２０２では、上述のように、エッチングストッパ層２３より上方の半導体層では、各層の組成や膜厚が異なっている。
これに対して、本実施の形態にかかる製造方法では、組成の異なる半導体層でも、略同一のエッチング速度が得られるエッチング方法を用いて半導体層をエッチングする。
具体的には、塩素ガスと酸素ガスの混合ガスをエッチングガスに用いたＥＣＲエッチングを用いることにより、ＡｌＧａＡｓ系半導体層、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体層に対するエッチング速度を略同一にできる。
このように、例えばＥＣＲエッチングを用いて、図４（ｂ）に示すように、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層２４の途中までエッチングする。
続いて、レジストマスク３０を除去した後、硫酸系エッチャントにより、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層２３が露出するまでｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２４をエッチングする。この場合、ＧａＡｓキャップ層２５がエッチングマスクとなる。
上述のように、硫酸系エッチャントを用いたエッチングでは、ＧａＩｎＰストッパ層２３が露出した時点でエッチングがほぼ停止する。
以上の工程で、図４（ｃ）に示すようなリッジ型ストライプ構造を得ることができる。続いて、上面と裏面に金属電極（図示せず）を形成することにより、モノリシック半導体レーザ２００が完成する。
かかるモノリシック半導体レーザ２００では、２つの半導体レーザ２０１、２０２のリッジ型ストライプの間隔、即ち発光点Ｅ、Ｆの相対的距離を一定にすることができる。
本実施の形態では、第１半導体レーザ２０１、第２半導体レーザ２０２が、それぞれＧａＩｎＰエッチングストッパ層２３とその直上に形成された、エッチングストッパ層２３とのエッチング選択比の大きな上部クラッド層２４を有する。このため、エッチングストッパ層２３より上部の半導体層のエッチングを正確に制御することができる。
一方、エッチングストッパ層２３より下方の半導体層はエッチングしないため、組成等はエッチング工程を考慮せずに選択して良い。
なお、モノリシック半導体レーザ２００に対して、リッジ型ストライプを形成する代りに、高抵抗層を設けてストライプ構造を形成しても良い。
実施の形態３．
図５に、全体が３００で表される、本実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図を示す。モノリシック半導体レーザ３００は、発光波長の異なる２つの半導体レーザ３０１、３０２（例えば、発光波長が７８０ｎｍと６５０ｎｍ）を含む（図５（ｃ）参照）。
モノリシック半導体レーザ３００では、２つの半導体レーザ３０１、３０２の間でリッジ型ストライプの深さを異なるように形成し、それぞれの屈折率を調整する。
モノリシック半導体レーザ３００では、まず、上述の実施の形態１とほぼ同じ工程（図１（ａ）〜図２（ｄ））を用いて、図５（ａ）のような積層構造をｎ−ＧａＡｓ基板１の上に作製する。
第１半導体レーザとして、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層４１、ＡｌＧａＡｓ活性層４２、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層４３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（第１上クラッド層）４４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層４５が積層されている。
一方、第２半導体レーザとして、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層５１、ＡｌＧａＩｎＰ活性層５２、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層５３、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層４３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（第２上クラッド層）４４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層５４、５５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層４５が積層されている。ここで、符号の異なる層（例えば５４と５５）は、その組成が異なるものとする。また、各半導体層の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて行なわれる。
続いて、第１及び第２半導体レーザ３０１、３０２に用いる半導体層の上にフォトレジスト層を形成してパターニングし、レジストマスク４０を形成する。かかる工程では、双方の半導体層上のフォトレジスト層が共通のフォトマスクを用いて同時にパターニングされる。
続いて、図５（ｂ）に示すように、レジストマスク４０をエッチングマスクに用いて、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層４４の途中までエッチングする。エッチングには、例えば実施の形態２で用いたＥＣＲエッチングを用いる。
続いて、レジストマスク４０を除去した後、実施の形態２と同様に、硫酸系エッチャントにより、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層４３が露出するまでｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４４をエッチングする。この場合、ＧａＡｓキャップ層４５がエッチングマスクとなる。ＧａＩｎＰストッパ層４３が露出した時点でエッチングがほぼ停止する。
以上の工程で、図５（ｃ）に示すようなリッジ型ストライプ構造を得ることができる。続いて、上面と裏面に金属電極（図示せず）を形成することにより、モノリシック半導体レーザ３００が完成する。
このように、本実施の形態にかかる製造方法を用いることにより、リッジ型ストライプの深さの異なる半導体レーザ３０１、３０２を、リッジ間隔を常に略一定にしつつ同一基板上に形成できる。
実施の形態４．
図６に、全体が４００で表される、本実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図を示す。モノリシック半導体レーザ４００は、発光波長の異なる２つの半導体レーザ４０１、４０２（例えば、発光波長が７８０ｎｍと６５０ｎｍ）を含む（図６（ｃ）参照）。
モノリシック半導体レーザ４００では、２つの半導体レーザ４０１、４０２の高さ（ＧａＡｓ基板１の表面からＧａＡｓキャップ層５０の表面までの高さ）が異なっている。
モノリシック半導体レーザ４００では、まず、上述の実施の形態１とほぼ同じ工程（図１（ａ）〜図２（ｄ））を用いて、図６（ａ）のような積層構造をｎ−ＧａＡｓ基板１の上に作製する。
第１半導体レーザ４０１として、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層６１、ＡｌＧａＡｓ活性層６２、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（第１上クラッド層）６４、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６５が積層されている。
一方、第２半導体レーザ４０２として、ｎ−ＧａＡｓ基板１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層７１、ＡｌＧａＩｎＰ活性層７２、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層７３、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層（第２上クラッド層）６４、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層７４、７５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層６５が積層されている。ここで、符号の異なる層（例えば５４と５５）は、その組成が異なるものとする。また、各半導体層の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて行なわれる。
図６（ａ）に示すように、本実施の形態では、第１半導体レーザ４０１と第２半導体レーザ４０２において、高さが異なっており、表面段差が存在する。
続いて、第１及び第２半導体レーザ４０１、４０２に用いる半導体層の上にフォトレジスト層を形成してパターニングし、レジストマスク５０を形成する。かかる工程では、双方の半導体層上のフォトレジスト層が共通のフォトマスクを用いて同時にパターニングされる。このように、第１及び第２半導体レーザの高さが異なり、ある程度の表面段差が存在する場合であっても、双方のフォトレジスト層を同時にパターニングできる。
続いて、図６（ｂ）に示すように、レジストマスク５０をエッチングマスクに用いて、ｐ−ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層６４の途中までエッチングする。エッチングには、例えば実施の形態２で用いたＥＣＲエッチングを用いる。
続いて、レジストマスク５０を除去した後、実施の形態２と同様に、硫酸系エッチャントにより、ＧａＩｎＰエッチングストッパ層６３が露出するまでｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層６４をエッチングする。この場合、ＧａＡｓキャップ層６５がエッチングマスクとなる。ＧａＩｎＰストッパ層６３が露出した時点でエッチングがほぼ停止する。
以上の工程で、図６（ｃ）に示すようなリッジ型ストライプ構造を得ることができる。続いて、上面と裏面に金属電極（図示せず）を形成することにより、モノリシック半導体レーザ４００が完成する。
このように、本実施の形態にかかる製造方法を用いることにより、高さの異なるリッジ型ストライプの半導体レーザ４０１、４０２を同一基板上に形成できる。
なお、モノリシック半導体レーザ４００に対して、リッジ型ストライプを形成する代りに、高抵抗層を設けてストライプ構造を形成しても良い。
実施の形態１〜４では、２つの半導体レーザを有するモノリシック半導体レーザについて説明したが、３以上の半導体レーザを有するモノリシック半導体レーザにも適用できる。また、発光波長が７８０ｎｍと６５０ｎｍの半導体レーザについて説明したが、これ以外の発光波長を有する半導体レーザにも適用できる。
本発明は、２又はそれ以上の、複数の半導体レーザを有するモノリシック半導体レーザに適用できる。
本発明の実施の形態１にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図である。 本発明の実施の形態１にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図である。 本発明の実施の形態１にかかる他のモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図である。 本発明の実施の形態２にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図である。 本発明の実施の形態３にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図である。 本発明の実施の形態４にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の断面図である。
符号の説明
１ ＧａＡｓ基板、２ ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層、３ ＡｌＧａＡｓ活性層、４ ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層、５ ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、６ ＧａＡｓキャップ層、１３ ＡｌＧａＩｎＰ活性層、１００ モノリシック半導体レーザ、１０１ 第１半導体レーザ、１０２ 第２半導体レーザ。

Claims (14)

  1. 発光波長の異なる複数の半導体レーザを含むモノリシック半導体レーザであって、
    半導体基板と、
    該半導体基板上の第１領域に形成され、第１活性層を上下から第１クラッド層で挟んだ第１ダブルヘテロ構造と、
    該半導体基板上の第２領域に形成され、第２活性層を上下から第２クラッド層で挟んだ第２ダブルヘテロ構造とを含み、
    該第１及び該第２活性層が互いに異なる半導体材料からなるとともに、
    該第１活性層の上下の該第１クラッド層が略同一の半導体材料からなり、かつ該第２活性層の上下の該第２クラッド層が略同一の半導体材料からなることを特徴とするモノリシック半導体レーザ。
  2. 上記第１ダブルへテロ構造が、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０≦ｘ１≦１）からなる単層または複数層の上記第１活性層の上下を、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる上記第１クラッド層で挟んだ構造であり、
    上記第２ダブルへテロ構造が、（Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３）ｙ３Ｉｎ１−ｙ３Ｐ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１）からなる単層または複数層の上記第２活性層の上下を、（Ａｌｘ４Ｇａ１−ｘ４）ｙ４Ｉｎ１−ｙ４Ｐ（０≦ｘ４≦１、０≦ｙ４≦１）からなる上記第２クラッド層で挟んだ構造であることを特徴とする請求項１に記載のモノリシック半導体レーザ。
  3. 更に、上記第１クラッド層と上記第２クラッド層が、略同一の半導体材料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半導体レーザ。
  4. 上記第１ダブルへテロ構造が、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０≦ｘ１≦１）からなる単層または複数層の上記第１活性層の上下を、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる上記第１クラッド層で挟んだ構造であり、
    上記第２ダブルへテロ構造が、（Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３）ｙ３Ｉｎ１−ｙ３Ｐ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１）からなる単層または複数層の上記第２活性層の上下を、該第１クラッド層と略同一の、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる上記第２クラッド層で挟んだ構造であることを特徴とする請求項３に記載のモノリシック半導体レーザ。
  5. 発光波長の異なる複数の半導体レーザを含むモノリシック半導体レーザであって、
    半導体基板と、
    該半導体基板上の第１領域に形成され、第１活性層を上下から第１クラッド層で挟んだ第１ダブルヘテロ構造と、
    該半導体基板上の第２領域に形成され、第２活性層を上下から第２クラッド層で挟んだ第２ダブルヘテロ構造とを含み、
    該第１及び該第２活性層が互いに異なる半導体材料からなるとともに、
    該第１クラッド層のうち該第１活性層上に設けられた第１上クラッド層と、該第２クラッド層のうち該第２活性層上に設けられた第２上クラッド層とが略同一の半導体材料からなることを特徴とするモノリシック半導体レーザ。
  6. 上記第１ダブルへテロ構造は、Ａｌｘ１Ｇａ１−ｘ１Ａｓ（０≦ｘ１≦１）からなる単層または複数層の上記第１活性層の上に、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる上記第１上クラッド層を有し、
    上記第２ダブルへテロ構造は、（Ａｌｘ３Ｇａ１−ｘ３）ｙ３Ｉｎ１−ｙ３Ｐ（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１）からなる単層または複数層の上記第２活性層の上に、該第１上クラッド層と略同一の、（Ａｌｘ２Ｇａ１−ｘ２）ｙ２Ｉｎ１−ｙ２Ｐ（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１）からなる上記第２上クラッド層を有することを特徴とする請求項５に記載のモノリシック半導体レーザ。
  7. 上記第１活性層及び上記第２活性層の上に、それぞれエッチングストッパ層を含むことを特徴とする請求項１または５に記載のモノリシック半導体レーザ。
  8. 上記複数の半導体レーザを構成する半導体層の厚みが、互いに略同一であることを特徴とする請求項１または５に記載のモノリシック半導体レーザ。
  9. 発光波長の異なる半導体レーザを含むモノリシック半導体レーザの製造方法であって、
    半導体基板を準備する工程と、
    該半導体基板上の第１領域に、活性層を上下クラッド層で挟んだ第１ダブルヘテロ構造を含む第１半導体層を積層する工程と、
    該半導体基板上の第２領域に、活性層を上下クラッド層で挟んだ第２ダブルヘテロ構造を含む第２半導体層を積層する工程と、
    該第１領域に形成された該第１ダブルへテロ構造と、該第２領域に形成された該第２ダブルへテロ構造の上に、耐エッチング性を有するパターン膜を形成するパターニング工程と、
    該パターン膜を用いて、該第１ダブルヘテロ構造の該第１半導体層と該第２ダブルヘテロ構造の該第２半導体層とに、同時にストライプ構造を形成するストライプ形成工程とを含むことを特徴とするモノリシック半導体レーザの製造方法。
  10. 上記パターニング工程が、上記第１半導体層と上記第２半導体層の上に形成されたレジスト層を、フォトマスクを用いて同時に露光する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
  11. 更に、上記第１ダブルヘテロ構造及び上記第２ダブルヘテロ構造の上部に、それぞれエッチングストッパ層を形成する工程を含み、
    上記ストライプ形成工程が、上記パターン膜をエッチングマスクに用いて、上記第１半導体層と上記第２半導体層を同時にエッチングして、該エッチングストッパ層を露出させるエッチング工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
  12. 上記エッチング工程が、ウエットエッチング工程からなることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
  13. 上記エッチング工程が、ドライエッチング工程を行った後に、ウエットエッチングを行ない上記エッチングストッパ層を露出させる工程であることを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
  14. 上記ストライプ形成工程が、上記パターン膜をイオン注入マスクに用いて、上記第１半導体層と上記第２半導体層とにプロトンを同時に注入し、高抵抗層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の製造方法。
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