JP2007287755A - 半導体レーザ - Google Patents

Abstract

【課題】結晶成長の回数を増やすことなく、高温高出力動作可能なモノリシック型半導体レーザを提供する。
【解決手段】一の基板１上にＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａとＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂとが形成されている。両半導体レーザ素子のｐ形半導体層４ａ、４ｂのリッジ部の両側には第１電流狭窄層５ａ、５ｂと第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂが積層して形成されている。少なくともＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａの電流狭窄層をＩｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）で表わされる材料からなる層とＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（０.５≦ｚ≦１．０）で表される材料からなる層の積層構造にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、データ書き込み可能なＤＶＤ−ＲなどのＤＶＤ装置と、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、データ書き込み可能なＣＤ−ＲなどのＣＤ装置との一体型光ディスク装置のピックアップ光源等に用いる半導体レーザに関する。

近年、ＤＶＤとＣＤとの間に互換性のある光ディスク装置の普及に伴い、たとえば波長６５０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｌＰ系の赤色半導体レーザ素子および波長７８０ｎｍ帯のＡｌＧａＡｓ系の赤外半導体レーザ素子を同一半導体基板上に形成して、２つの波長のレーザ光を一定間隔で出射する半導体レーザが光源として用いられている（特許文献１参照）。

図４に示されるように、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子５０ａは、ｎ形ＧａＡｓ基板５１上に、ｎ形クラッド層５２ａと、活性層５３ａと、ｐ形クラッド層５４ａとが形成されている。ｎ形クラッド層５２ａと、活性層５３ａと、ｐ形クラッド層５４ａはそれぞれｎ形ＡｌＧａＡｓ系、ＡｌＧａＡｓ系、ｐ形ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体からなり赤外発光層形成部５９ａを形成している。リッジ形状の側面部には赤外素子用のｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層５５ａが形成されており、その上部に、ｐ形ＧａＡｓコンタクト層５６ａが設けられている。他方、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子５０ｂは、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子５０ａと同一のｎ形ＧａＡｓ基板５１上に、ｎ形クラッド層５２ｂ、活性層５３ｂ、ｐ形クラッド層５４ｂとが形成されている。ｎ形クラッド層５２ｂ、活性層５３ｂ、ｐ形クラッド層５４ｂはそれぞれｎ形ＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＰ系、ｐ形ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体からなり赤色発光層形成部５９ｂを形成している。リッジ形状の側面部には赤色素子用のｎ形ＧａＡｓ電流狭窄層５５ｂとが形成されており、その上部にはｐ形ＧａＡｓコンタクト層５６ｂが設けられている。さらにｐ形ＧａＡｓコンタクト層５６ａ、５６ｂの上部にそれぞれｐ側電極５７ａ、５７ｂが形成され、半導体基板５１の裏面側にｎ側共通電極５８が形成され、両素子は電気的に分離されモノリシック型半導体レーザとなる。
特開２０００−１１４１７号公報（図９）

従来の構造では、赤外半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子の電流狭窄層としてＧａＡｓが用いられている。それぞれ電流狭窄層のバンドギャップエネルギーは活性層のバンドギャップエネルギーよりも小さい。したがって、活性層において発生した光を電流狭窄層で吸収する複素屈折率導波構造となり、導波路損失および閾値電流が大きくなる。その結果、高出力動作が不可能であり読み取り用の光源として使用できるにすぎず、書き込み用の光源として使用することができないという問題がある。

そこで、従来から書き込み用光源として開発されている電流狭窄層にバンドギャップの大きな材料を用いた実屈折率構造を採用した半導体レーザが知られている。それらの半導体レーザ素子を単純に組み合わせてモノリシック型半導体レーザとすることが考えられる。具体的には、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子側の赤外素子用の電流狭窄層にはＡｌＧａＡｓ系材料を、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子側の赤色素子用の電流狭窄層にはＩｎＧａＡｌＰ系材料を用いることが考えられる。

しかし、従来の実屈折率構造を採用した半導体レーザ素子を組み合わせ、モノリシック化を図ろうとすると、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子とＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子の電流狭窄層がそれぞれ異なる材料を用いて形成されることになる。そのため、それぞれの電流狭窄層を別々に結晶成長することが必要となる。さらに、それに伴いエッチングなどのプロセス工数が増加し、歩留まりが極端に低下してしまうという問題がある。

また、どちらか一方のレーザ素子に最適化された電流狭窄層を共通に設ける場合には、もう一方の素子特性が悪化する。例えば電流狭窄層をＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子（発光波長の長い側）に最適化した場合、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子（発光波長の短い側）の電流狭窄層による光吸収が発生し、高出力動作が行えなくなる。一方、電流狭窄層をＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子に最適にした場合、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子でのキンクの発生を避けるために電流狭窄層を薄くする必要があるが、電流狭窄層の厚さを薄くしすぎると、今度はＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子において電流狭窄層から外に漏れ出す（しみ出す）光が多くなり、漏れ出した光がコンタクト層のＧａＡｓ等で吸収されて高出力化を達成できなくなるという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、結晶成長の回数を増やすことなく、高温高出力動作可能な半導体レーザを提供することを目的とする。

本発明の半導体レーザは、一の半導体基板上にＡｌＧａＡｓ系の第１波長用半導体レーザ素子と、ＩｎＧａＡｌＰ系の第２波長用半導体レーザ素子とを備える半導体レーザであって、前記第１波長用半導体レーザ素子は、第１導電形半導体層、活性層、リッジ部が形成される第２導電形半導体層を備えた第１波長用発光層形成部と、前記第２導電形半導体層のリッジ部の側部に設けられた第１波長用の第１導電形電流狭窄層とを有し、前記第２波長用半導体レーザ素子は、第１導電形半導体層、活性層、リッジ部が形成される第２導電形半導体層を備えた第２波長用発光層形成部と、前記第２導電形半導体層のリッジ部の側部に設けられる第２波長用の第１導電形電流狭窄層とを有し、前記第１波長用半導体レーザ素子および前記第２波長用半導体レーザ素子の電流狭窄層にＩｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を含み、かつ、少なくとも前記第１波長用半導体レーザ素子の電流狭窄層にはＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（０.５≦ｚ≦１．０）を含むことを特徴とする。

本発明によれば、少なくともＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の電流狭窄層をＩｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）とＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（０.５≦ｚ≦１．０）の積層構造にし、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子の電流狭窄層には、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子の電流狭窄層と共通のＩｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を少なくとも含むようにしているので、電流狭窄層の形成を連続的、かつ同時にでき、結晶成長の回数を少なくすることができる。また、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子側については、上記のように電流狭窄層を積層構造として厚みを確保しているので、電流狭窄層から外にしみ出す光を防止することができ、コンタクト層のＧａＡｓ等で吸収されるのを防ぐことができる。その結果、素子特性の優れたレーザ素子が実現できる。

（第１実施形態）
つぎに、図面を参照しながら本発明の半導体レーザについて説明をする。図１は本発明による半導体レーザの第１実施形態の断面説明図を示す。

本発明による半導体レーザは一の基板１上にＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａとＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂとを形成している。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａは基板１上にｎ形クラッド層２ａ、活性層３ａ、ｐ形半導体層４ａを含む赤外発光層形成部９ａが形成されている。一方、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂは基板１上の赤外発光層形成部９ａの形成されていない領域に、ｎ形クラッド層２ｂ、活性層３ｂ、ｐ形半導体層４ｂを含む赤色用発光層形成部９ｂが形成されている。そして、ｐ形半導体層４ａ、４ｂのリッジ部の両側には第１電流狭窄層５ａ、５ｂと第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂが積層して形成されており、リッジ部および第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂ上にはコンタクト層が形成されている。

基板１は、これらの半導体材料を積層するための半導体基板として格子整合をとることができるｎ形ＧａＡｓ基板を用いたが、他の化合物半導体でも構わない。半導体基板の導電形は、半導体レーザを組み込むセットとの関係で、基板側に望まれる導電形のｎ形またはｐ形のいずれかが用いられ、この基板の導電形にしたがって、積層される半導体層の導電形も定まる。

まず、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａについて説明する。

ｎ形クラッド層２ａは１〜１０μｍ程度のｎ形Ａｌ_ｚ２Ｇａ_１−ｚ２Ａｓ（０.４≦ｚ２≦０.７、たとえばｚ２＝０.５）によって形成される。

活性層３ａはＡｌ_ｚ３Ｇａ_１−ｚ３Ａｓ（０.０４≦ｚ３≦０.２、たとえばｚ３＝０.１）からなる井戸層とＡｌ_ｚ４Ｇａ_１−ｚ４Ａｓ（０.１≦ｚ４≦０.５、ｚ３＜ｚ４、たとえばｚ４＝０.３）からなる障壁層との一重の量子井戸構造もしくは多重量子井戸構造により形成され、全体で０.０４〜０.２μｍ程度の厚さをもつ。

ｐ形半導体層４ａはｐ形第１クラッド層４１ａ、ｐ形エッチングストップ層４２ａ、ｐ形第２クラッド層４３ａ、キャップ層４４ａにより形成される。ｐ形第１クラッド層４１ａは、活性層上に０.０５〜０.５μｍ程度のＡｌ_ｚ５Ｇａ_１−ｚ５Ａｓ（０.４≦ｚ５≦０.７、たとえばｚ５＝０.５）により形成される。ｐ形エッチングストップ層４２ａは０.００５〜０.０５μｍ程度のＡｌ_ｚ６Ｇａ_１−ｚ６Ａｓ（０≦ｚ６≦０.４、たとえばｚ６＝０.２）により形成される。ｐ形第２クラッド層４３ａは０.５〜３μｍ程度のＡｌ_ｚ７Ｇａ_１−ｚ７Ａｓ（０.４≦ｚ７≦０.７、たとえばｚ７＝０.５）により形成される。キャップ層４４ａはｐ形第２クラッド層４３ａ上に０.０１〜０.３μｍ程度のｐ形ＧａＡｓにより形成される。

次にＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂについて説明する。

ｎ形クラッド層２ｂは１〜１０μｍ程度のｎ形Ｉｎ_０．５（Ｇａ_１−ｘ２Ａｌ_ｘ２）_０．５Ｐ（０.３≦ｘ２≦０.９、たとえばｘ２＝０.７）により形成される。

活性層３ｂはＩｎ_ｙ３（Ｇａ_１−ｘ３Ａｌ_ｘ３）_１−ｙ３Ｐ（０≦ｘ３≦０.１、０≦ｙ３≦０.５５、たとえばｘ３＝０、ｙ３＝０.５３）からなる圧縮歪み井戸層とＩｎ_０．５（Ｇａ_１−ｘ４Ａｌ_ｘ４）_０．５Ｐ（０.１≦ｘ４≦０.５、たとえばｘ４＝０.５）からなる障壁層とのシングルもしくは多重量子井戸構造により形成され、全体で０.０４〜０.２μｍ程度の厚さをもつ。

ｐ形半導体層４ｂはｐ形第１クラッド層４１ｂ、ｐ形エッチングストップ層４２ｂ、ｐ形第２クラッド層４３ｂ、キャップ層４４ｂにより形成される。ｐ形第１クラッド層４１ｂは活性層上に０.０５〜０.５μｍ程度のＩｎ_０．５（Ｇａ_１−ｘ５Ａｌ_ｘ５）_０．５Ｐ（０.３≦ｘ５≦０.９、たとえばｘ５＝０.７）により形成される。ｐ形エッチングストップ層４２ａは０.００５〜０.０５μｍ程度のＩｎ_ｙ６（Ｇａ_１−ｘ６Ａｌ_ｘ６）_１−ｙ６Ｐ（０≦ｘ６≦０.５、０≦ｙ６≦０.５、たとえばｘ６＝０、ｙ６＝０.３５）により形成される。ｐ形第２クラッド層４３ｂは０.５〜３μｍ程度のＩｎ_０．５（Ｇａ_１−ｘ７Ａｌ_ｘ７）_０．５Ｐ（０.３≦ｘ７≦０.９、たとえばｘ７＝０.７）により形成される。キャップ層４４ｂ０.０１〜０.３μｍ程度のｐ形Ｉｎ_０．５（Ｇａ_１−ｘ８Ａｌ_１−ｘ８）_０．５Ｐ（たとえばｘ８＝０）により形成される。

第１電流狭窄層５ａ、５ｂは、たとえば０.４μｍ程度のＳｉが添加されたｎ形のＩｎ_ｙ１（Ｇａ_１−ｘ１Ａｌ_ｘ１）_１−ｙ１Ｐ（０.６≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、より好ましくは０.７≦ｘ１≦０．８、０．４５≦ｙ１≦０．５５、たとえばｘ１＝０.７５、ｙ１＝０.５）により形成される。

第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂは第１電流狭窄層５ａ、５ｂ上に、たとえば０.１〜３μｍ程度、たとえば０.５μｍ程度のＳｉが添加されたＡｌ_ｚ１Ｇａ_１−ｚ１Ａｓ（０.５≦ｚ１≦１．０、より好ましくは０.５５≦ｚ１≦０．６５、たとえばｚ１＝０.６）により形成される。

コンタクト層６ａ、６ｂはキャップ層および第２電流狭窄層上に、たとえば０.１〜１０μｍ程度のｐ形のＧａＡｓにより形成される。コンタクト層上には、Ｔｉ／Ａｕなどからなるｐ側電極７ａ、７ｂが、ＧａＡｓ基板１の裏面にＡｕ-Ｇｅ／Ｎｉなどからなるｎ側電極８が形成されている。

このように、それぞれの電流狭窄層の材料を同一とすることで、後述するように電流狭窄層を同時に結晶成長することができる。そのためリッジ形成プロセスの共通化などが可能となり、歩留まりの低下を抑えることができる。これらの電流狭窄層は材料を変えるだけで連続的に結晶成長できるため、結晶成長の回数自体は増えない。

また、第１電流狭窄層として、赤色発光層形成部９ｂの活性層のバンドギャップエネルギーより大きなバンドギャップエネルギーを有する材料であるＩｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を用いているので、当然に赤外用発光層形成部９ａの活性層のバンドギャップエネルギーよりも大きなバンドギャップエネルギーを有することになる。そのため赤外、赤色の光いずれも吸収することがなくなる。したがって、赤外光、赤色光に対し、いずれも実屈折率構造が実現でき、高温高出力特性に優れたモノリシック型半導体レーザが得られる。

さらに、ｎ形のＩｎ_ｙ１（Ｇａ_１−ｘ１Ａｌ_ｘ１）_１−ｙ１Ｐ第１電流狭窄層５ａ、５ｂとＡｌ_ｚ１Ｇａ_１−ｚ１Ａｓ第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂとの積層になっているため、ＧａＡｓコンタクト層まで適当な厚みを確保することができ、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａ側では、電流狭窄層からＧａＡｓコンタクト層への光のしみ出しを防ぐことができ、ＧａＡｓコンタクト層での光の吸収を防止することができる。一方、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂでは、Ｉｎ_ｙ１（Ｇａ_１−ｘ１Ａｌ_ｘ１）_１−ｙ１Ｐ第１電流狭窄層５ｂの膜厚を厚く形成する必要がないので、第１電流狭窄層５ｂの厚さに起因するキンクの発生を防止できる。

（第２実施形態）
つぎに、図２を参照しながら第２実施形態に係る本発明の半導体レーザについて説明をする。図２において、図１と同じ構成については、同じ符号を付している。

なお、以下において、上述した第１実施形態との相違点を主として説明する。

第１実施形態ではＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａとＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂで共通の第１電流狭窄層５ａ、５ｂを形成し、さらにその上に共通の第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂを形成した。これに対し、第２実施形態では、図２に示されているようにＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂからＡｌ_ｚ１Ｇａ_１−ｚ１Ａｓ（０.５≦ｚ１≦１．０、たとえばｚ１＝０.６）第２電流狭窄層１１ｂを取り除いている。このようにすることにより、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子側については、余分な層が除去された最適な構造とすることができる。

（本発明の半導体レーザの製造方法）
以下、本発明の第１実施形態および第２実施形態の係る半導体レーザの製造方法について説明する。

ｎ形ＧａＡｓ基板１を、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置内に入れ、反応ガスのトリエチルガリウム（ＴＥＧ）またはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、ホスフィン（ＰＨ₃）、アルシン（ＡｓＨ₃）および半導体層の導電形に応じて、ｎ形ドーパントガスとしてのＳｉＨ₄、ｐ形ドーパントとしてジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ビスメチルシクロペンタジエニベリリウム（ＭｅＣｐ）₂Ｂｅ、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ₂Ｍｇ）などの必要な材料をキャリアガスの水素（Ｈ₂）と共に導入する。その後、５００〜７００℃程度で各半導体層をエピタキシャル成長し、ｎ形クラッド層２ａ、多重量子井戸構造を有する活性層３ａ、ｐ形第１クラッド層４１ａ、エッチングストップ層４２ａ、ｐ形第２クラッド層４３ａおよびキャップ層４４ａを順次成長し赤外用発光層形成部９ａを形成する。

次に、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂの形成する箇所に既に積層されたＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの赤外用発光層形成部９ａを硫酸と過酸化水素水を含む混合液などのエッチング液を用いウェットエッチング等により除去し半導体基板１を露出させる。

次に、ＭＯＣＶＤ装置内に再びＧａＡｓ基板を入れ、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子の発光層形成部９ｂを作製するためｎ形クラッド層２ｂ、多重量子井戸構造を有する活性層３ｂ、ｐ形第１クラッド層４１ｂ、エッチングストップ層４２ｂ、ｐ形第２クラッド層４３ｂおよびキャップ層４４ｂを順次成長し、赤色用発光層形成部９ｂを形成する。

次に、赤外用発光層形成部９ａ上に積層された赤色用発光層形成部９ｂを塩酸などのエッチング液を用いウェットエッチングなどにより除去する。

次に、赤色用発光層形成部９ｂの端面に窓構造を形成する。赤色用高出力半導体レーザでは、とくに端面での破壊（ＣＯＤ）が生じやすいため、破壊しやすい半導体レーザチップ端面にＺｎ拡散領域を形成して、端面での発振をさせなくする構造が一般的に採用されている。そのため、半導体ウェハの状態で、チップに劈開する領域に予めＺｎを拡散して、無秩序化する。具体的には、赤色用発光層形成部９ｂ上の劈開する領域にＺｎＯ層などのＺｎ拡散源を５０ｎｍ程度スパッタに法より形成し、４００〜７００℃で１０〜２４０分程度アニールすることなどにより、Ｚｎ拡散源中のＺｎを活性層にまで到達させる。その後、ＺｎＯなどをフッ酸などで除去する。その結果、Ｚｎ拡散領域では、活性層の量子井戸構造がＺｎにより無秩序化され、バンドギャップが大きくなっている。そして、劈開後の共振器端面には上記Ｚｎ拡散領域が配置されることになるので、共振器端面では、内部からの光を吸収することがなくなり温度上昇は極力抑えられ、ＣＯＤ破壊を防止することができる。

次に、赤外用発光層形成部９ａ、赤色用発光層形成部９ｂ、それぞれのリッジ部を形成するため、たとえばＣＶＤ法などにより、ＳｉＯ₂またはＳｉＮ_xなどからなるマスクをストライプ状に形成する。その後、ドライエッチングなどによりキャップ層４４ａ、４４ｂを選択的にエッチングする。引き続き酒石酸と過酸化水素水を含む混合液などのエッチング液により、赤外用発光層形成部のｐ形第２クラッド層４３ａを、塩酸等のエッチング液により、赤色用発光層形成部のｐ型第２クラッド層４３ｂを順次エッチングすることにより、ストライプ状で凸形状のリッジ部が形成される。なお、凸形状の形成は、エッチングストップ層や活性層に達するまで除去して形成してもよい。さらに除去する方法は、ウェットエッチング以外にドライエッチングでもよい。

次に、両凸形状の幅狭部の少なくとも側部に赤外用および赤色用の電流狭窄層を同時に埋め込む。電流狭窄層の埋込みは、たとえば、絶縁膜からなるマスクを利用した選択成長などにより行う。この電流狭窄層は、ｎ形とするためにＳｉをドーピングし、ＩｎＧａＡｌＰ系材料およびＡｌＧａＡｓ系材料を用いて形成する。なお、選択成長とは、マスク上に赤外用および赤色用の電流狭窄層を形成させることなく、凸形状のリッジ部の側部にのみ選択的に電流狭窄層を埋め込む手法であり、成長条件、成長温度、圧力などを通常の成長条件と変えることで達成される。

電流狭窄層を形成後、必要であればどちらか一方のレーザ素子上にフォトレジストなどからなるマスクを形成し、ウェットエッチングなどにより電流狭窄層の一部をエッチングし、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子とＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子で別々の電流狭窄層を形成することもできる。例えば図２の構造とする場合には、電流狭窄層の結晶成長においてＩｎＧａＡｌＰ系材料（電流狭窄層５ａ、５ｂ）を最初に成長し、ついでＡｌＧａＡｓ系材料（電流狭窄層１１ａ、１１ｂ）を成長した後、硫酸と過酸化水素水の混合液のようなエッチング液により、ＡｌＧａＡｓ系材料（電流狭窄層１１ｂ）のみをエッチングし、ＩｎＧａＡｌＰ系材料（電流狭窄層５ｂ）のみをＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子側に残すことができる。さらに多重積層構造にしたばあいには、異なる溶液によって複数回のエッチングを実施することにより積層構造の任意の層のみを残すことができる。

その後、絶縁膜からなるマスクをフッ酸などで除去する。引き続き、たとえばＧａＡｓコンタクト層６ａ、６ｂを成長することで、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａ、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂが形成される。さらにＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａとＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂを電気的に分離するため、分離領域以外をレジストなどによりマスクし、分離領域を塩酸または硫酸と過酸化水素水の混合液などのようなエッチング液を用い、半導体基板１に到達するまでエッチングする。

最後に、コンタクト層６ａ、６ｂの表面にそれぞれＡｕ-Ｇｅ／Ｎｉを含むｐ側電極７ａ、７ｂを、また、半導体基板１の裏面にＴｉ／Ａｕを含むｎ側電極８を、それぞれ真空蒸着などにより形成する。この電極形成後に劈開などにより、ウェハからチップ化することにより、レーザチップが形成されている。

このように本発明の半導体レーザでは、従来の電流狭窄層を同時に形成するプロセスを用いているにもかかわらず、赤外半導体レーザ素子および赤色半導体レーザ素子の電流狭窄層としてＩｎＧａＡｌＰ系材料とＡｌＧａＡｓ系材料の両方で形成しているため、高出力動作可能なモノリシック型半導体レーザが得られ、高いキンクレベルの維持やFFP特性の調整を容易に行うことができる。

（その他の変形例）
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、具体的な構成は種々に設計変更可能である。

第１実施形態ではＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子１０ａとＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子１０ｂで共通の第１電流狭窄層５ａ、５ｂを形成し、さらにその上に共通の第２電流狭窄層１１ａ、１１ｂを形成したが、これに限らず３層以上の多層構造も含む。例えば、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子とＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子で共通のＩｎ_ｙ９（Ｇａ_１−ｘ９Ａｌ_ｘ９）_１−ｙ９Ｐ（０.６≦ｘ９≦１、０≦ｙ９≦１、より好ましくは０.７≦ｘ９≦０．８、０．４５≦ｙ９≦０．５５、たとえばｘ９＝０.７５、ｙ９＝０.５）電流狭窄層を形成する。その上にＡｌ_ｚ９Ｇａ_１−ｚ９Ａｓ（０≦ｚ９≦１．０、より好ましくは０≦ｚ９≦０．１、たとえばｚ９＝０）電流狭窄層を形成する。さらに、その上にＩｎ_ｙ１０（Ｇａ_{１−ｘ１０}Ａｌ_ｘ１０）_{１−ｙ１０}Ｐ（０.６≦ｘ１０≦１、０≦ｙ１０≦１、より好ましくは０.７≦ｘ１０≦０．８、０．４５≦ｙ１０≦０．５５、たとえばｘ１０＝０.７５、ｙ１０＝０.５）を形成しても良い。

次に、図４に示す従来の半導体レーザにおいてＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子側の赤外素子用の電流狭窄層５５ａにはｎ形ＧａＡｓを、ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子側の赤色素子用の電流狭窄層５５ｂにはｎ形ＩｎＧａＡｌＰを用いた半導体レーザを従来技術とし、本発明の図１に示す半導体レーザと電流−光出力特性を比較した。図３は測定結果を示し、破線が上記従来技術の半導体レーザを表し、実線が本発明（図１）による半導体レーザを表す。図３に示すように、従来技術の構造では、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子側の電流狭窄層で光の吸収が発生するために、光出力が低下していることがわかる。具体的には、本発明による半導体レーザのスロープ効率が、従来技術の半導体レーザ素子のスロープ効率と比較して、０．７５Ｗ／Ａから０．８５Ｗ／Ａに向上した。

本発明の第１実施形態における半導体レーザを示す図である。 本発明の第２実施形態における半導体レーザを示す図である。 半導体レーザのＩ−Ｌ特性比較を示す図である。 従来のモノリシック型半導体レーザを示す図である。

符号の説明

１，５１ 半導体基板
９ａ 赤外用発光層形成部
９ｂ 赤色用発光層形成部
１０ａ ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子
１０ｂ ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ素子

Claims (4)

1. 一の半導体基板上にＡｌＧａＡｓ系の第１波長用半導体レーザ素子と、ＩｎＧａＡｌＰ系の第２波長用半導体レーザ素子とを備える半導体レーザであって、
   前記第１波長用半導体レーザ素子は、第１導電形半導体層、活性層、リッジ部が形成される第２導電形半導体層を備えた第１波長用発光層形成部と、前記第２導電形半導体層のリッジ部の側部に設けられた第１波長用の第１導電形電流狭窄層とを有し、
   前記第２波長用半導体レーザ素子は、第１導電形半導体層、活性層、リッジ部が形成される第２導電形半導体層を備えた第２波長用発光層形成部と、前記第２導電形半導体層のリッジ部の側部に設けられる第２波長用の第１導電形電流狭窄層とを有し、
   前記第１波長用半導体レーザ素子および前記第２波長用半導体レーザ素子の電流狭窄層にＩｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）を含み、かつ、少なくとも前記第１波長用半導体レーザ素子の電流狭窄層にはＡｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１．０）を含むことを特徴とする半導体レーザ。
2. 前記Ｉｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ電流狭窄層は、前記Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ電流狭窄層よりも活性層に近い位置に形成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
3. 前記Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ電流狭窄層のＡｌの組成が０.５≦ｚ≦１．０であることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の半導体レーザ。
4. 前記Ｉｎ_ｙ（Ｇａ_１−ｘＡｌ_ｘ）_１−ｙＰ（０.６≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）電流狭窄層又は前記Ａｌ_ｚＧａ_１−ｚＡｓ（０≦ｚ≦１．０）電流狭窄層の少なくともどちらか一方の電流狭窄層が２層以上積層されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の半導体レーザ。

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