JP2005166817A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長の異なる２つのレーザ光の発光点の間隔を従来に比べて接近させることができ、２つのレーザ光の光軸ずれを抑制できる半導体レーザ装置を提供する。
【解決手段】 この半導体レーザ装置では、赤色発光領域２１を含む第２の半導体積層部２６は、赤外発光領域２０を含む第１の半導体積層部２５上に積層されている。したがって、赤外発光領域２０を形成するプロセスで汚染されたＧａＡｓ基板１上に第２の半導体積層部２６を直接に積層する必要が無く、第１の半導体積層部２５とＧａＡｓ基板１との段差部分が無く、段差部分に第２の半導体積層部２６を形成する必要は無い。
【選択図】 図１

Description

この発明は、２種類の波長のレーザ光を発する半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、例えば、ＣＤ(コンパクトディスク)、ＣＤ-ＲＯＭ、ＣＤ-Ｒ/ＲＷ、ＤＶＤ(デジタルバーサタイルディスク)、ＤＶＤ-Ｒ/ＲＷなどの光ディスクを１台で使用可能にする光ディスク装置に用いられる半導体レーザ装置に関する。

従来、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに対応する光ディスクプレーヤに搭載される光ピックアップの光源として、半導体レーザ装置が用いられている。ここで、ＣＤ用の光ピックアップとＤＶＤ用の光ピックアップでは、半導体レーザ装置の発光波長が異なる。つまり、ＣＤ用の光ピックアップでは、半導体レーザ装置の発光波長は７８０ｎｍであり、ＤＶＤ用の光ピックアップでは、半導体レーザ装置の発光波長は６５０ｎｍとなっている。

最近では、１つのプレーヤで、ＣＤ、ＤＶＤなどの各種のディスクの再生を可能にするために、７８０ｎｍ/６５０ｎｍの２波長のレーザ光を発生する半導体レーザ装置を内蔵した光ピックアップが商品化されている。

このような２波長レーザ装置としては、図４に示すハイブリッド型半導体レーザ装置と、図５に示すモノリシック型半導体レーザ装置とが商品化されている。

図４に示すハイブリッド型半導体レーザ装置は、ＣＤ用半導体レーザ１４１とＤＶＤ用半導体レーザ１４３とが１つのパッケージにマウントされている。ＣＤ用半導体レーザ１４１は、波長７８０ｎｍのレーザ光を発光する発光領域１４２を有し、ＤＶＤ用半導体レーザ１４３は波長６５０ｎｍのレーザ光を発光する発光領域１４４を有する。この発光領域１４２と１４４との間の間隔は約１００μｍである。２つの上記半導体レーザ１４１と１４３は、半田材１４５でヒートシンク１４６に固定されている。

一方、図５に示すモノリシック型半導体レーザ装置は、１つの２波長モノリシック半導体チップ１５１にＣＤ用半導体レーザ１５６とＤＶＤ用半導体レーザ１５７を組み込んでいる。ＣＤ用半導体レーザ１５６は波長７８０ｎｍのレーザ光を発光する発光領域１５２を有し、ＤＶＤ用半導体レーザ１５７は波長６５０ｎｍのレーザ光を発光する発光領域１５３を有する。この発光領域１５２と１５３との間の間隔(発光点間隔)は約１００μｍである。この半導体チップ１５１は、半田材１５４でヒートシンク１５５に固定されている。

ところで、図４のハイブリッド型半導体レーザ装置および図５のモノリシック型半導体レーザ装置共に、製造上の理由から、２つの発光領域の間隔(発光点間隔)を約１００μｍ以下にするのは困難とされている。

すなわち、図４のハイブリッド型半導体レーザ装置では、発光領域１４２,１４４を半導体レーザ１４１,１４３のチップ端部からの５０μｍ以内の距離に配置してチップ分離すると特性や信頼性上好ましくない。

また、図５のモノリシック型半導体レーザ装置において、２つの発光領域１５２,１５３の間隔を約１００μｍ以下にすることが困難な理由は、図６Ａ〜図６Ｇに示すモノリシック型２波長半導体レーザ装置の一般的な製造方法に基づいて説明する。

この製造方法では、まず、図６Ａに示すように、ｎ-ＧａＡｓ基板上１６１上に、レーザ波長７８０ｎｍ用のＡｌＧａＡｓ系のエピタキシャル層として、ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層１６２、ＡｌＧａＡｓ活性層１６３、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層１６４、ｐ-ＧａＡｓキャップ層１６５を順に成長する。

次に、図６Ｂに示すように、符号１６６で示す領域において、上記エピタキシャル層をＧａＡｓ基板６１に達するまでストライプ状にエッチング除去する。次に、図６Ｃに示すように、レーザ波長６５０ｎｍ用のＡｌＧａＩｎＰ系のエピタキシャル層として、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１６７、ＡｌＧａＩｎＰ活性層１６８、ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１６９、ｐ-ＧａＡｓキャップ層１７０を順に成長させる。

次に、図６Ｄに、符号１７１で示すように、ＡｌＧａＡｓ系のエピタキシャル層の上に成長したＡｌＧａＩｎＰ系のエピタキシャル層を除去する。

次に、図６Ｅに示すように、間隔１００μｍでリッジ１７２および１７３を形成した後、分離溝１７４をｎ-ＧａＡｓ基板１６１に達するまで形成する。次に、図６Ｆに示すように、ＳｉＯ_２酸化膜１７５を全面に形成する。次に、図６Ｇに示すように、赤外レーザ(波長７８０ｎｍ)用のＰ電極１７６および赤色レーザ(波長６５０ｎｍ)用のＰ電極１７７を形成する。

次に、ｎ-ＧａＡｓ基板１６１の裏面にＮ電極を形成して従来のモノリシック型２波長半導体レーザ装置が完成する。

しかし、上に述べたプロセスで製作される従来のモノリシック型２波長半導体レーザ装置では、図６Ｃに示すように、ＡｌＧａＩｎＰエピタキシャル層１８１は、ＡｌＧａＡｓ系エピタキシャル層１８２のリッジ導波路形成プロセス時に汚染されたウェハ上に再成長されるので、良好な結晶品質が得られなくなる。特に、図６Ｃに、点線で囲まれた加工段差近傍の領域１８０では、ＡｌＧａＩｎＰエピタキシャル層１８１の結晶品質はさらに悪いものとなる。

したがって、エピタキシャル層１８１の結晶品質を確保するためには、エピタキシャル層１８１の光導波路は加工段差から少なくとも５０μｍ以上は離す必要がある。この理由により、エピタキシャル層１８１と１８２における２つの光導波路(活性層１６３,１６８)の間隔は、図６Ｅに示すように、一般的に１００μｍに設定されている。

以上の理由から、現在の２波長用光ピックアップでは、発光点間隔が１００μｍの２波長レーザが使用されている。

このような光ピックアップの光学系を図７に示す。この光学系では、２波長半導体レーザ装置２７１の光軸に沿って、１/４波長板２７２、２波長回折格子２７３が配置され、ビームスプリッタ２７４が配置されている。このビームスプリッタ２７４の一方の側に、コリメートレンズ２７５と、立ち上げミラー２７６と、２焦点対物レンズ２７７が配置されている。また、ビームスプリッタ２７４の他方の側には、センサーレンズ２７８と受光素子２７９が配置されている。

このような２波長用光ピックアップでは、光軸のずれた２つの発光点を１つの対物レンズ２７７でディスク上に集光するので、少なくとも１方の集光スポットは収差の大きい品位の悪いものとなる。これは、ＣＤ-ＲやＤＶＤ-Ｒへの書き込みを行うために高出力レーザ光を用いる場合には大きな問題となる。さらに、光軸ずれによる誤差配分を考慮した光学系組み立てが必要となる。
特開平１１−１１２０９１号公報

そこで、この発明の課題は、波長の異なる２つのレーザ光の発光点の間隔を従来に比べて接近させることができ、２つのレーザ光の光軸ずれを抑制できる半導体レーザ装置およびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の半導体レーザ装置は、半導体基板上に積層された第１の半導体積層部と、
上記第１の半導体積層部上に積層された第２の半導体積層部とを備え、
上記第１の半導体積層部は、第１の波長のレーザ光を発する第１のレーザ発光領域を有し、
上記第２の半導体積層部は、第２の波長のレーザ光を発する第２のレーザ発光領域を有することを特徴としている。

この発明の半導体レーザ装置では、第２のレーザ発光領域を有する第２の半導体積層部は、第１のレーザ発光領域を有する第１の半導体積層部上に積層されている。

したがって、この発明の半導体レーザ装置によれば、第１のレーザ発光領域を形成するプロセスで汚染された半導体基板上に第２の半導体積層部を直接に積層する必要が無く、第１の半導体積層部と半導体基板との段差部分が無く、この段差部分に第２の半導体積層部を形成する必要は無い。したがって、この発明によれば、第１のレーザ発光領域と第２のレーザ発光領域との間隔を、従来のように５０μｍ以上にすることなく、第１のレーザ発光領域と第２のレーザ発光領域の良好な結晶品質を保証できる。

したがって、この発明の半導体レーザ装置によれば、波長の異なる２つのレーザ光の発光点の間隔を従来に比べて接近させることができ、２つのレーザ光の光軸ずれを抑制できる。

また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記第１の半導体積層部はストライプ構造の第１光導波路を有し、上記第２の半導体積層部はストライプ構造の第２光導波路を有する。

この実施形態の半導体レーザ装置では、第１,第２の半導体積層部が、ストライプ構造の第１,第２の光導波路を有するので、このストライプ構造の第１,第２の光導波路に光を閉じ込めることができる。

また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記半導体基板はＧａＡｓ基板であり、上記第１のレーザ発光領域はＡｌＧａＡｓ系材料で作製され、上記第２のレーザ発光領域はＡｌＧａＩｎＰ系材料で作製されている。

この実施形態の半導体レーザ装置では、第１の半導体積層部が有する第１のレーザ発光領域は赤外線領域の波長(例えば７８０ｎｍ付近)のレーザ光を発し、第２の半導体積層部が有する第２のレーザ発光領域は赤色領域の波長(例えば６５０ｎｍ付近)のレーザ光を発する。したがって、赤外レーザ光と赤色レーザ光を発する２波長半導体レーザ装置を実現できる。

また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記半導体基板は、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、
上記第１の半導体積層部は、
ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｓキャップ層が順次積層されてなり、
上記第２の半導体積層部は、
ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｎ型ＧａＡｓキャップ層が順次積層されてなる。

この実施形態の半導体レーザ装置では、第１の半導体積層部によって、ＡｌＧａＡｓ活性層をｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層とで挟んだ構造の第１の半導体レーザを構成し、この第１の半導体レーザは、赤外レーザ光を発生する。また、第２の半導体積層部によって、ＡｌＧａＩｎＰ活性層をｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とで挟んだ構造の第２の半導体レーザを構成し、この第２の半導体レーザは赤色レーザ光を発生する。

また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記半導体装置において、上記ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面に形成された第１のカソード電極と、上記第２の半導体積層部が有する上記ｎ型ＧａＡｓキャップ層上に形成された第２のカソード電極と、上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層上に形成された共通アノード電極とを備えた。

この実施形態の半導体レーザ装置では、第１の半導体積層部が構成する第１の半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面に形成された第１のカソード電極を有し、第２の半導体積層部が構成する第２の半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓキャップ層上に形成された第２のカソード電極を有する。また、第１,第２の半導体レーザは、ｐ型ＧａＡｓキャップ層上に形成された共通アノード電極を有する。

また、一実施形態の半導体レーザ装置は、上記第１のレーザ発光領域と上記第２のレーザ発光領域は、上記積層の方向と直交する方向に所定の間隔を隔てており、上記所定の間隔を、２０μｍ以下とした。

この実施形態の半導体レーザ装置では、第１のレーザ発光領域と第２のレーザ発光領域との間の上記積層の方向と直交する方向の間隔を２０μｍ以下としたので、波長の異なる２つのレーザ光の発光点の間隔を従来に比べて接近させることができ、２つのレーザ光の光軸ずれを抑制できる。

また、一実施形態の半導体レーザ装置の製造方法は、上記半導体レーザ装置を製造する方法であって、
上記半導体基板上に、上記第１の半導体積層部をエピタキシャル成長させる第１の工程と、
上記第１の半導体積層部上に上記第２の半導体積層部をエピタキシャル成長させる第２の工程とを有し、
上記第２の工程における上記半導体基板の温度を、上記第１の工程における上記半導体基板の温度よりも低くした。

この実施形態の半導体レーザ装置の製造方法では、上記第２の工程における上記半導体基板の温度を、上記第１の工程における上記半導体基板の温度よりも低くしたので、第２の工程における熱が第１の半導体積層部に及ぼす影響を抑制できる。

この発明の半導体レーザ装置によれば、第２のレーザ発光領域を有する第２の半導体積層部は、第１のレーザ発光領域を有する第１の半導体積層部上に積層されている。したがって、第１のレーザ発光領域を形成するプロセスで汚染された半導体基板上に第２の半導体積層部を直接に積層する必要が無く、第１の半導体積層部と半導体基板との段差部分が無く、この段差部分に第２の半導体積層部を形成する必要は無い。したがって、この発明によれば、第１のレーザ発光領域と第２のレーザ発光領域との間隔を、従来のように５０μｍ以上にすることなく、第１のレーザ発光領域と第２のレーザ発光領域の良好な結晶品質を保証できる。したがって、この発明の半導体レーザ装置によれば、波長の異なる２つのレーザ光の発光点の間隔を従来に比べて接近させることができ、２つのレーザ光の光軸ずれを抑制できる。

したがって、この発明によれば、低コスト、かつ、高歩留まりで作製可能であり、しかも、光ピックアップや光ディスク装置の構成を簡略化できる２波長半導体レーザ装置を実現できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１の実施形態)
図１は、この発明の半導体レーザ装置の第１の実施形態の要部断面を示す図である。図１に示すように、この半導体レーザ装置は、ｎ-ＧａＡｓ基板１上に、順に、ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層２と、ＡｌＧａＡｓ活性層３と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層４と、ＧａＡｓエッチングストップ層５と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層６と、ｐ-ＧａＡｓキャップ層７と、ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層９と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０と、ＩｎＧａＰエッチングストップ層１１と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２と、ｎ-ＧａＡｓキャップ層１３とが積層されている。

上記ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層２と、ＡｌＧａＡｓ活性層３と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層４と、ＧａＡｓエッチングストップ層５と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層６と、ｐ-ＧａＡｓキャップ層７とが第１の半導体積層部２５をなす。また、上記ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層９と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０と、ＩｎＧａＰエッチングストップ層１１と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２と、ｎ-ＧａＡｓキャップ層１３とが第２の半導体積層部２６をなす。

上記第２の半導体積層部２６は、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２からなる赤色レーザ用リッジ１４を有し、上記第１の半導体積層部２５は、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層６からなる赤外レーザ用リッジ１５を有する。

また、上記赤色レーザ用リッジ１４上にはｎ-ＧａＡｓキャップ層１３からなるキャップ１３Ａが形成されている。また、上記赤外レーザ用リッジ１５上には、ｐ-ＧａＡｓキャップ層７からなるキャップ７Ａが形成されている。

また、上記ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層６の側面と上記リッジ１５の側面、および、上記第２の半導体積層部の側面には、ＳｉＯ_２酸化膜１６が形成されている。上記リッジ１４上のキャップ１３Ａの上面および上記リッジ１５上のキャップ７Ａの上面は、ＳｉＯ_２酸化膜１６から露出している。

また、上記ＳｉＯ_２酸化膜１６上に、上記キャップ７Ａの上面に密接する共通Ｐ電極１８が形成されている。この共通Ｐ電極１８は、赤外レーザ用リッジ１５を有する第１の半導体積層部２５と赤色レーザ用リッジ１４を有する第２の半導体積層部２６とに共通のアノード電極である。また、上記ＳｉＯ_２酸化膜１６上に、上記リッジ１４上のキャップ１３Ａの上面に密接する赤色レーザ用Ｎ電極１７が形成されている。

また、図１において、一点鎖線で囲まれた領域２０は、赤外レーザ発光領域であり、領域２１は赤色レーザ発光領域である。第１のレーザ発光領域としての上記赤外レーザ発光領域２０は、ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層２とＡｌＧａＡｓ活性層３とｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層４とＧａＡｓエッチングストップ層５と赤外レーザ用リッジ１５を含んでいる。また、第２のレーザ発光領域としての上記赤色レーザ発光領域２１は、ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８とＡｌＧａＩｎ活性層９とｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０とＩｎＧａＰエッチングストップ層１１と赤色レーザ用リッジ１４を含んでいる。

この第１実施形態では、赤外レーザ発光領域２０の中心と赤色レーザ発光領域２１の中心との間の距離ｄ１を１０μｍとした。この距離ｄ１は、上記ｎ-ＧａＡｓ基板１上に積層された第１,第２の半導体積層部の積層方向と直交する方向における上記赤外レーザ発光領域２０の中心と赤色レーザ発光領域２１の中心との間の距離である。

この第１実施形態では、赤外レーザ発光領域２０および赤色レーザ発光領域２１共に、赤外レーザ用リッジ１５および赤色レーザ用リッジ１４を含む酸化膜リッジストライプ構造を採用している。この酸化膜リッジストライプ構造では、光は、ＳｉＯ_２酸化膜１６の低屈折率の効果によって、導波路をなすリッジ１５,１４内に閉じ込められる。

また、この第１実施形態では、清浄なＧａＡｓ基板１上に、第１,第２の半導体積層部２５,２６を連続的にエピタキシャル結晶成長させて作製できるので、各半導体層の優れた品質が得られる。すなわち、この実施形態では、従来と異なり、第１のレーザ発光領域としての赤外レーザ発光領域２０を形成するプロセスで汚染された半導体基板ＧａＡｓ１上に上記第２の半導体積層部２６を直接に積層する必要が無い。また、この実施形態では、第１の半導体積層部２５とＧａＡｓ基板１との段差部分が無く、段差部分に第２の半導体積層部２６を形成する必要は無い。

したがって、この実施形態では、赤外レーザ発光領域２０の発光点と赤色レーザ発光領域２１の発光点との間の上記距離ｄ１を１０μｍとすることが可能となって、２つのレーザ光の光軸ずれが従来に比べて格段に少ない２波長半導体レーザ装置を実現できた。

次に、図３Ａ〜図３Ｆを順に参照して、上記第１実施形態のモノリシック型２波長半導体レーザ装置の製造工程を説明する。

まず、図３Ａに示すように、ｎ-ＧａＡｓ基板１上に、順に、ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層２、ＡｌＧａＡｓ活性層３、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層４、ＧａＡｓエッチングストップ層５、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層６、ｐ-ＧａＡｓキャップ層７、ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層８、ＡｌＧａＩｎＰ活性層９、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１０、ＩｎＧａＰエッチングストップ層１１、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２、ｎ-ＧａＡｓキャップ層１３を、ＭＯＣＶＤ(有機金属気相成長)法により連続的に一気にエピタキシャル成長を行った。

次に、図３Ｂに示すように、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２とｎ-ＧａＡｓキャップ層１３を、ＩｎＧａＰエッチングストップ層１１に達するまで、部分的にエッチングして、幅２μｍの赤色レーザ用リッジ１４およびリッジ１４上のキャップ１３Ａを形成した。

次に、図３Ｃに示すように、リッジ１４の中央から４μｍ以上離れた部分をｐ-ＧａＡｓキャップ層７に達するまでエッチング除去した。

次に、図３Ｄに示すように、ｐ-ＧａＡｓキャップ層７とｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層６を、ＧａＡｓエッチングストップ層５に達するまで、部分的にエッチングして、上記赤色レーザ用リッジ１４の中央から１０μｍだけ離れた位置に、幅２μｍの赤外レーザ用リッジ１５およびリッジ１５上のキャップ７Ａを形成した。

次に、図３Ｅに示すように、プラズマＣＶＤ法により、ＳｉＯ_２膜１６を０.２μｍの厚さで全面に形成した。

次に、図３Ｆに示すように、リッジ１４,１５直上のキャップＳｉＯ_２膜を除去した後、赤色レーザ用のＮ電極１７を赤色レーザ用リッジ１４上のキャップ１３Ａ上に形成した。また、赤色レーザ用リッジ１４と赤外レーザ用リッジ１５の両方に共通のアノード電極である共通Ｐ電極１８を赤外レーザ用リッジ１５上のキャップ７Ａ上に形成した。

次に、図１に示すように、ｎ-ＧａＡｓ基板１の裏面に赤外レーザ用Ｎ電極１９を形成して、上記第１実施形態のモノリシック型２波長半導体レーザ装置を完成した。

上述したモノリシック型２波長半導体レーザ装置の製造工程では、ＧａＡｓ基板１上へＡｌＧａＡｓ系半導体層とＡｌＧａＩｎＰ系半導体層のエピタキシャル成長を連続して行うことによって、２波長レーザの発光点間隔を１０μｍ以下にすることを可能にできた。この製造工程では、ＡｌＧａＩｎＰ系エピタキシャル成長前に導波路形成やエピタキシャル層除去等のプロセスが入らないので、結晶品質の悪化がない。したがって、エピタキシャル成長後に作製する２波長用の２つの光導波路作製プロセスと素子分離プロセスにより、２つの発光点の間隔を１０μｍ以下に近づけることが可能であり、上記間隔のばらつきも±１μｍ以下にできる。

また、ＧａＡｓ基板１上へＡｌＧａＡｓ系半導体層とＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を連続してエピタキシャル成長させるには、アルシンガス(ＡｓＨ_３)とフォスフィンガス(ＰＨ_３)が供給されるＭＯＣＶＤリアクタ、またはＡｓ用セルとＰ用セルが接続されたＭＢＥ(分子線エピタキシ)チャンバーを使用すれば成長可能である。なお、これらの装置がない場合には、Ａｓ系装置によりＡｌＧａＡｓ系半導体層をＧａＡｓキャップ層７までエピタキシャル成長した後に、別のＰ系装置によりＡｌＧａＩｎＰ系半導体層をエピタキシャル成長してもよい。

また、ＧａＡｓ基板１上へＡｌＧａＩｎＰ系半導体層を形成する工程(第２の工程)におけるＧａＡｓ基板の温度を、ＡｌＧａＡｓ系半導体層を形成する工程(第１の工程)におけるＧａＡｓ基板の温度よりも低くした場合には、第２の工程における熱がＡｌＧａＡｓ系半導体層に及ぼす影響を抑制できる。

図１に示す第１の実施形態の２波長半導体レーザ装置では、Ｎ電極１７，共通Ｐ電極１８間に駆動電圧を印可することによって、第２の半導体積層部２６が有する赤色レーザ発光領域２１を駆動して、６５６ｎｍの波長で１７０ｍＷの光出力を取出すことができた。

また、共通Ｐ電極１８，Ｎ電極１９間に駆動電圧を印可することによって、第１の半導体積層部２５が有する赤外レーザ発光領域２０を駆動して、７８０ｎｍの波長で２２０ｍＷの光出力を取り出すことができた。

上記第１の実施形態のモノリシック型２波長半導体レーザ装置を、通常の１波長レーザ用の光学系のピックアップに搭載して、ＣＤ-Ｒ、およびＤＶＤ-Ｒに書き込みを行った所、２波長のうちのいずれの波長のレーザ光についても集光スポットの収差が小さく書き込み品位についての問題が無いことが分かった。したがって、第１実施形態によれば、ＣＤ-Ｒ用と、ＤＶＤ−Ｒ用の光学系を実質的に単一光路で構成することができるので、光学系組立て時の光軸合わせ調整が容易となり、システム上余計な部品を削減して、小型化、軽量化を図ることができた。

(第２の実施形態)
次に、図２に、この発明の半導体レーザ装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、赤外レーザ発光領域５０では光導波路を溝埋め込み型とし、赤色レーザ発光領域５１では光導波路を酸化膜リッジ型としたものである。

図２に示すように、この第２実施形態は、ｎ-ＧａＡｓ基板３１上に、ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層３２と、ＡｌＧａＡｓ活性層３３と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層３４と、エッチングストップ層３５と、ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２と、ｐ-ＡｌＧａＡｓ第クラッド層３６と、ｐ-ＧａＡｓキャップ層３７と、ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３８と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３９と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０と、ＩｎＧａＰエッチングストップ層４１と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２と、ｎ-ＧａＡｓキャップ層４３とが、順に積層されている。

上記ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層３２と、ＡｌＧａＡｓ活性層３３と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層３４と、エッチングストップ層３５と、ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２と、ｐ-ＡｌＧａＡｓ第クラッド層３６と、ｐ-ＧａＡｓキャップ層３７とが、第１の半導体積層部５５をなす。また、上記ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３８と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３９と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０と、ＩｎＧａＰエッチングストップ層４１と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２と、ｎ-ＧａＡｓキャップ層４３とが、第２の半導体積層部５６をなす。

上記第１の半導体積層部５５は、ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２をエッチングストップ層３５までストライプ状にエッチングして形成した溝５３を有する。

また、第２の半導体積層部５６は、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２からなる赤色レーザ用リッジ４４を有する。

上記第２の半導体積層部５６は、ＳｉＯ_２酸化膜５４で覆われているが、ｎ-ＧａＡｓキャップ層４３の上面はＳｉＯ_２酸化膜５４から露出している。そして、このＳｉＯ_２酸化膜５４およびこのＳｉＯ_２酸化膜５４から露出したｎ-ＧａＡｓキャップ層４３の上面は、赤色レーザ用Ｎ電極(カソード)６５で覆われている。

また、ＳｉＯ_２酸化膜５４で覆われていない上記ｐ-ＧａＡｓキャップ層３７の上面３７Ａには、共通Ｐ電極(アノード)６６が形成されている。この共通Ｐ電極６６は、第１の半導体積層部５５が有する赤外レーザ発光領域５０と第２の半導体積層部５６が有する赤色レーザ発光領域５１とに共通のアノードである。また、ｎ-ＧａＡｓ基板３１の裏面には、上記赤外レーザ発光領域５０のためのＮ電極(カソード)６７が形成されている。

上記赤外レーザ発光領域５０は、上記ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層３２と、ＡｌＧａＡｓ活性層３３と、ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層３４と、エッチングストップ層３５と、ｐ-ＡｌＧａＡｓ第クラッド層３６とを含んでいる。また、上記赤色レーザ発光領域５１は、上記ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層３８と、ＡｌＧａＩｎＰ活性層３９と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０と、ＩｎＧａＰエッチングストップ層４１と、ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２とを含んでいる。

この第２の実施形態の２波長半導体レーザ装置では、Ｎ電極６５と共通Ｐ電極６６との間に駆動電圧を印可することによって、赤色レーザ発光領域５１を駆動させ、７５６ｎｍの波長で１７０ｍＷの赤色レーザ光出力を取出すことができた。また、共通Ｐ電極６６とＮ電極６７との間に駆動電圧を印可することによって、赤外レーザ発光領域５０を駆動させ、７８０ｎｍの波長で２２０ｍＷの光出力を取出すことができた。

この第２実施形態では、従来と異なり、第１のレーザ発光領域としての赤外レーザ発光領域５０を形成するプロセスで汚染された半導体基板ＧａＡｓ３１上に第２の半導体積層部５６を直接に積層する必要が無い。また、この実施形態では、第１の半導体積層部５５とＧａＡｓ基板３１との段差部分が無く、段差部分に第２の半導体積層部２６を形成する必要は無い。

また、この第２実施形態では、ＡｌＧａＡｓ電流阻止層５２に溝５３を形成した後に、再成長を行うので、２回のエピタキシャル成長が必要であるが、赤外レーザ発光領域５０のほぼ中央の発光点と赤色レーザ発光領域５１のほぼ中央の発光点との間の上記距離ｄ２を３μｍまで短縮することが可能となった。したがって、この第２実施形態によれば、２つのレーザ光の光軸ずれが従来に比べて格段に少ない２波長半導体レーザ装置を実現できた。

この第２の実施形態のモノリシック型２波長半導体レーザ装置を、通常の１波長レーザ用の光学系のピックアップに搭載して、ＣＤ-Ｒ、およびＤＶＤ-Ｒに書き込みを行った所、２波長のうちのいずれの波長のレーザ光についても集光スポットの収差が小さく、書き込み品位についての問題が無いことが分かった。したがって、この第２実施形態によれば、ＣＤ-Ｒ用と、ＤＶＤ−Ｒ用の光学系を実質的に単一光路で構成することができるので、光学系組立て時の光軸合わせ調整が容易となり、システム上余計な部品を削減して、小型化、軽量化を図ることができた。

尚、この発明には、数多くの実施形態があり、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能である。例えば、上記第１,第２の実施形態においては、ＭＯＣＶＤ法によって製造できる半導体レーザ装置としたが、製造方法、発振波長、レーザ光を発生するための構造などは各種のものが公表されており、上記実施形態に限定されるものではない。また、使用する半導体材料なども同様である。

また、この発明は、ＣＤ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−Ｒ等の再生や書き込みを行う光ピックアップへの適用が好適な適用例であるが、波長の異なる複数のレーザ光を得ることが必要な別の用途にも適用可能である。

この発明の第１の実施形態である２波長半導体レーザ装置の要部を示す断面図である。 この発明の第２の実施形態である２波長半導体レーザ装置の要部を示す断面図である。 上記第１の実施形態である２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。 上記第１実施形態の製造工程を示す図である。 上記第１実施形態の製造工程を示す図である。 上記第１実施形態の製造工程を示す図である。 上記第１実施形態の製造工程を示す図である。 上記第１実施形態の製造工程を示す図である。 従来のハイブリッド型２波長半導体レーザ装置の断面図である。 従来のモノリシック型２波長半導体レーザ装置の断面図である。 従来のモノリシック型２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す図である。 上記従来の製造工程を示す図である。 上記従来の製造工程を示す図である。 上記従来の製造工程を示す図である。 上記従来の製造工程を示す図である。 上記従来の製造工程を示す図である。 上記従来の製造工程を示す図である。 従来の２波長半導体レーザ装置を備えた光ピックアップの光学系を示す図である。

符号の説明

１,３１…ｎ-ＧａＡｓ基板
２,３２…ｎ-ＡｌＧａＡｓクラッド層
３,３３…ＡｌＧａＡｓ活性層
４,３４…ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層
５,３５…エッチングストップ層
６,３６…ｐ-ＡｌＧａＡｓクラッド層
７,３７…ｐ-ＧａＡｓキャップ層
８,３８…ｐ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
９,３９…ＡｌＧａＩｎＰ活性層
１０,４０…ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１１,４１…ＩｎＧａＰエッチングストップ層
１２,４２…ｎ-ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１３,４３…ｎ-ＧａＡｓキャップ層
１４,４４…赤色レーザ用リッジ
１５…赤外レーザ用リッジ
１６,５４…ＳｉＯ_２酸化膜
１７,６５…赤色レーザ用Ｎ電極
１８,６６…赤色レーザと赤外レーザの共通Ｐ電極
１９,６７…赤外レーザ用Ｎ電極
２０,５０…赤外レーザ発光領域
２１,５１…赤色レーザ発光領域
５２…ＡｌＧａＡｓ電流阻止層
５３…溝

Claims (7)

1. 半導体基板上に積層された第１の半導体積層部と、
   上記第１の半導体積層部上に積層された第２の半導体積層部とを備え、
   上記第１の半導体積層部は、第１の波長のレーザ光を発する第１のレーザ発光領域を有し、
   上記第２の半導体積層部は、第２の波長のレーザ光を発する第２のレーザ発光領域を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
2. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第１の半導体積層部はストライプ構造の第１光導波路を有し、
   上記第２の半導体積層部はストライプ構造の第２光導波路を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
3. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記半導体基板はＧａＡｓ基板であり、
   上記第１のレーザ発光領域はＡｌＧａＡｓ系材料で作製され、
   上記第２のレーザ発光領域はＡｌＧａＩｎＰ系材料で作製されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記半導体基板は、ｎ型ＧａＡｓ基板であり、
   上記第１の半導体積層部は、
   ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｓキャップ層が順次積層されてなり、
   上記第２の半導体積層部は、
   ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ＡｌＧａＩｎＰ活性層、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、ｎ型ＧａＡｓキャップ層が順次積層されてなることを特徴とする半導体レーザ装置。
5. 請求項４に記載の半導体レーザ装置において、
   上記ｎ型ＧａＡｓ基板の裏面に形成された第１のカソード電極と、
   上記第２の半導体積層部が有する上記ｎ型ＧａＡｓキャップ層上に形成された第２のカソード電極と、
   上記ｐ型ＧａＡｓキャップ層上に形成された共通アノード電極とを備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。
6. 請求項１に記載の半導体レーザ装置において、
   上記第１のレーザ発光領域と上記第２のレーザ発光領域は、上記積層の方向と直交する方向に所定の間隔を隔てており、
   上記所定の間隔を、２０μｍ以下としたことを特徴とする半導体レーザ装置。
7. 請求項１に記載の半導体レーザ装置を製造する方法であって、
   上記半導体基板上に、上記第１の半導体積層部をエピタキシャル成長させる第１の工程と、
   上記第１の半導体積層部上に上記第２の半導体積層部をエピタキシャル成長させる第２の工程とを有し、
   上記第２の工程における上記半導体基板の温度を、上記第１の工程における上記半導体基板の温度よりも低くしたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
   

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