JP3709077B2 - 半導体レーザ装置およびその製造方法、並びに、ピックアップ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光情報記録再生装置に用いられる半導体レーザ装置、および、この半導体レーザ装置を用いたピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の光ディスクであるディジタルバーサタイルディスク(ＤＶＤ)は、映像記録として１３５分の動画を再生可能であること、更に、情報記録として４.７Ｇバイトの情報を記録できることから、従来のコンパクトディスク(ＣＤ)を受け継いで発展することが期待されている。
【０００３】
また、上記ＤＶＤメディアの再生装置では、ＤＶＤメディア(映像記録),ＤＶＤ-ＲＯＭメディア(情報記録)およびＤＶＤ−Ｒメディア(一回書き込みの情報記録)の再生やデータの読み出しに加えて、従来から広く使用されてきたＣＤメディア(音楽記録),ＣＤ-ＲＯＭメディア(情報記録)およびＣＤ-Ｒメディア(一回書き込みの情報記録)の再生やデータの読み出しの機能を有することが要望されている。また、このことは、従来のＣＤメディアからＤＶＤメディアへの速やかな移行を実現するためにも重要な技術である。
【０００４】
ここで、上記ＤＶＤメディアは、従来のＣＤメディアに比較して以下の２点で大きな相違を有している。先ず第１に、光ディスクの基板の厚さが１.２mmから０.６mmに変更されている。これは、記録密度の向上をねらって集光用のレンズのＮＡ(開口数)を大きくした際に、光ディスクの傾きに対する許容度を大きくするためである。第２に、ピックアップで使用する半導体レーザの波長がある。ディスク上の集光スポットの大きさは波長に比例する。従来のＣＤメディアでは波長が７８０nmの半導体レーザを使用しているのに対して、ＤＶＤメディアでは波長が６５０nmの半導体レーザを使用する。これは、ＤＶＤメディアでのディスク上の集光スポットを小さくするためである。
【０００５】
情報を読み取るピックアップにとって、基板の厚さが異なる２種類の光ディスク上の情報を読み取ることは収差の点で難しい。すなわち、ディスク基板の厚さが０.６mmで設計されたレンズ系では、そのままでは厚さが１.２mmのディスク基板状の情報を読み出すことはできない。そこで、従来より、上述の問題を解決するために種々の方法が考えられている。
【０００６】
その一例として、ＣＤ用とＤＶＤ用の２種の対物レンズを備えて両者を切り替える方法、２焦点のレンズを対物レンズに用いる方法、液晶シャッタを使用する方法等がある(参照文献１：電子材料 １９９６年６月 ３８ページ)。これらの方法によって、ディスク基板の厚さが異なる２種のディスク上の情報を読み出すことが可能になり、ＤＶＤ再生装置で従来のＣＤメディアおよびＣＤ-ＲＯＭメディアが読み出し可能となる。ところが、上述の方法では、現在流通しているＣＤ-Ｒメディアの読み出しは困難である。なぜならば、一回書き込みのＣＤ-Ｒメディアでは、記録方式として波長が７８０nmの光に反応する色素を使用しているためであり、読み出しのために半導体レーザの波長が７８０nmである必要がある。ところが、上述したように、通常のＤＶＤ再生装置では波長が６５０nmの半導体レーザを使用しているために上記色素が反応しないのである。
【０００７】
以上のことから、上記ＣＤ-Ｒメディアも読み出し可能なＤＶＤ用ピックアップとしては、以下のような構成が考えられる。先ず第１に、ＣＤ用ピックアップとＤＶＤ用ピックアップとの２つのピックアップを再生装置内に備えることである。この場合、２つのピックアップは独立しており、ＤＶＤ用ピックアップは６５０nmの半導体レーザとＮＡ＝０.６の対物レンズを持ち、ＣＤ用ピックアップは７８０nmの半導体レーザとＮＡ＝０.４５の対物レンズを持つことなる。ところが、この方法は、再生装置の大型化およびコストアップにつながる。ＤＶＤ再生装置は、発売当初から低価格にする必要がありコスト低減は重要なポイントである。
【０００８】
上述の問題に対処するには、ＤＶＤ再生装置に１個のピックアップを搭載し、その発光波長を７８０nmおよび６５０nmの２種類の光を使用する方法が必要である。その場合、上記２種類の波長の光を出す半導体レーザをピックアップに組み込むことで、低コストで且つＣＤ-Ｒメディアも含めた総てのＣＤメディアおよびＣＤ-ＲＯＭメディアの読み出し可能なＤＶＤ再生装置を得ることが可能になる。
【０００９】
上述のように２種類の波長の光を出すことが可能な半導体レーザとして、従来より幾つかの半導体レーザが提案されている。
(１) 半導体レーザパッケージ内部に２種類の半導体レーザチップを組み込んで２種類の 波長の光を出射する。
(２) 参考文献２：特開平３−００９５８９号公報
同一ウエハにおいて、隣接している２つの半導体レーザチップ夫々のコート膜の膜 厚を変えて異なる波長で発振させる。
(３) 参考文献３：特開昭６１−０１９１８６号公報
同一ウエハにおいて、隣接している２つの半導体レーザ夫々の活性層下部の溝幅を 変えることによって各活性層のＡl(アルミニュウム)含有量を変えて、異なる波長で 発振させる。
(４) 参考文献４：特開平３−３０３８８号公報
基板上に第１の活性層と第２,第３のクラッド層から成るダブルヘテロ接合を形成し 、その上部に第２の活性層と第４,第５のクラッド層から成るダブルヘテロ接合を形 成して、異なる波長で発振させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の２種類の波長の光を出すことが可能な半導体レーザには、以下のような問題がある。
【００１１】
上記(１)の半導体レーザでは、２つの光に関する光スポット間の距離の問題がある。ピックアップにおいて同一のレンズ系を用いて２つの異なる波長の光を取り扱うためには、発光スポット間の距離が少なくとも１００μm以下である必要がある。ところが、通常形状のパッケージでは、半導体レーザチップを並べて配置するために発光スポット間の距離は１００μm以上になってしまい、上記条件を満たすことができない。また、半導体レーザチップのパッケージへの貼り付けの際に数１０μm程度の誤差が生ずる。
【００１２】
上記(２),(３)の半導体レーザでは、２つの光の波長差を大きく取れないという問題がある。上記(２),(３)の半導体レーザとも、活性層を１回の成長で形成するために、両活性層の材料は同一の系統になる。例えば、狙う波長が７８０nm帯であれば両活性層の材料はＡlＧaＡsであり、多少のＡl混晶比の差は在るものの得られる２つの光の波長差は高々１０nm程度である。上述のように、ＤＶＤ用ピックアップがＣＤ-Ｒメディアとの互換性を有するためには、７８０nm帯と６５０nm帯との発光波長が必要である。尚、６５０nm帯の光を発光させるには、活性層およびクラッド層としてＧaＩnＰおよびＡlＧaＩnＰを用いる必要があり、全く異なる材料の活性層とクラッド層から成るダブルヘテロ接合構造にする必要がある。
【００１３】
上記(４)の半導体レーザの第１の構造は通称リッジ構造と呼ばれるタイプの構造であり、気相成長法(有機金属気相成長法：ＭＯＣＶＤ法)あるいは分子線エピタキシー法(ＭＢＥ法)で得ることができる。この構造の場合、ＺnＳＳeを成長させてＳiＯ２を除去した後のＺnＳＳeの表面は平坦ではなく凸型の形状となる。その後、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法によってｐ-ＧaＡsコンタクト層およびクラッド層,活性層,クラッド層を成長させると、その下地であるＰ-ＧaＡsコンタクト層およびＺnＳＳeの形状をそのまま保った状態で成長を行うことになり、活性層が湾曲した構造となってしまう。活性層が湾曲した構造では、半導体レーザを高温下で動作させた場合の信頼性が悪くなり、実際のピックアップに組み込んで使用することが不可能である。
【００１４】
また、上記(４)の半導体レーザの第２の構造は通称ＶＳＩＳ構造と呼ばれるタイプの構造であり、気相成長法による作成が難しいために液相成長法(ＬＰＥ法)で成長させる。ところが、この構造では、目的とするＤＶＤ用の６５０nm帯の発光波長を得ることはできないのである。すなわち、波長６５０nmの光を発するダブルヘテロ構造は、クラッド層をＡlＧaＩnＰで作成する必要があるが、ＬＰＥ法ではＡlＧaＩnＰを成長させることは不可能なのである。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、７８０nm帯と６５０nm帯との発光波長を安定して得ることができ、両発光スポット間の距離を数１０μm〜１００μmにできる半導体レーザ装置およびその製造方法、並びに、ピックアップ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１導電型の半導体基板における一方の面側に設けられた第１活性層と、上記半導体基板における他方の面側に設けられた第２活性層とを有する半導体レーザ装置において、上記第１活性層と第２活性層とは任意の層を介して設けられており、上記層あるいは半導体基板とのコンタクトをとるための上記第１導電型の第１不純物拡散領域と、上記第１不純物拡散領域の外周面に沿って形成されると共に、少なくとも上記第１不純物拡散領域と第１活性層または第２活性層との間を電気的に分離する第２導電型の第２不純物拡散領域を備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、１つの半導体基板における２つの活性層によって２種類の発光波長の光が出射される。こうして、２つの光を１つの半導体レーザチップから出射することによって、上記２つの光のスポット間距離を１００μm以下にすることが可能になる。
【００１８】
さらに、上記第１活性層と第２活性層との間の任意の層あるいは半導体基板とコンタクトを取る不純物拡散領域を有している。したがって、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極は、ウエハの表面における不純物拡散領域内に形成可能になる。したがって、上記半導体基板に共通電極を設けるために、上記表面から上記半導体基板に達する溝を設ける必要がなく、ウエハ表面が平坦になる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明の半導体レーザ装置の製造方法は、半導体基板における一方の面側に,第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層を第１の成長温度で形成した後に、上記半導体基板における他方の面側に,第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層を上記第１の成長温度よりの低い第２の成長温度で形成し、上記一方の面あるいは上記他方の面の何れか一方から上記半導体基板に達する上記半導体基板と同一の導電型を有する第１不純物拡散領域を形成し、上記第１不純物拡散領域の外周面に沿って , 表面から少なくとも上記第１活性層あるいは第２活性層に達すると共に , 上記半導体基板とは逆の導電型を有する第２不純物拡散領域を形成することを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、先に形成された第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層が、第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層の形成時に高い温度にさらされることがない。したがって、上記第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層の成長時における上記第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層の特性劣化が防止される。
【００２１】
さらに、上記半導体基板とコンタクトを取る不純物拡散領域が形成される。したがって、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極は、ウエハの表面における不純物拡散領域内に形成可能になる。したがって、上記半導体基板に共通電極を設けるために、上記表面から上記半導体基板に達する溝を設ける必要がなく、ウエハ表面が平坦になる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明のピックアップ装置は、請求項１に係る発明の半導体レーザ装置を搭載したことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、１つの半導体基板から出射される２つの光のスポット間距離が１００μm以下であり、同一のレンズ系で上記２つの光が取り扱うことが可能になる。さらに、一方の発光部をＧaＡsあるいはＡlＧaＡsで形成し、他方の発光部をＧaＩnＰあるいはＡlＧaＩnＰで形成すれば、ＣＤ-Ｒメディアを含む総てのＤＶＤメディアおよびＣＤメディア上の情報が読み出し可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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。図１は、参考例としての半導体レーザ装置における正面図である。この半導体レーザ装置は、ステム４上に、７８０nm帯の光を発光する第１発光部１と６５０nm帯の光を発光する第２発光部２とを有する半導体レーザチップ３を融着して概略構成されている。
【００２５】
上記第１発光部１と第２発光部２とはＧaＡs基板５の両側に形成されており、ＧaＡs基板５における第１発光部１側の面上に形成された共通電極６にはリードワイヤ７がボールボンディング等で接続されている。また、第１発光部１の表面に形成された第１発光部１用の電極８には、リードワイヤ９がボールボンディング等で接続されている。そして、ステム４と共通電極６との間に電流を流すことによって第２発光部２が動作して波長６５０nmの光が出射される。一方、共通電極６と電極８との間に電流を流すことによって第１発光部１が動作して波長７８０nmの光が出射される。
【００２６】
以下、上記半導体レーザチップ３の作成方法について詳細に説明する。先ず、第１発光部１の作成手順を図２に従って説明する。基板として、厚さ１００μmのｎ-ＧaＡs基板５を用い、表面および裏面とも鏡面処理を施しておく。ＭＯＣＶＤ法によって、ｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０、ＡlＧaＡs活性層１１、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１２、ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層１３、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１４、ｐ-ＧaＡsコンタクト層１５を順次成長させる。その場合の基板温度は８００℃である。
【００２７】
次に、上記Ｐ-ＧaＡsコンタクト層１５上に、マスク層としてＡl2Ｏ3膜(図示せず)を蒸着し、フォトリソグラフィを行ってＡl2Ｏ3膜をストライプ状にパターン加工する。その場合に、ウエハのオリエンテーションフラットを基準として、Ａl2Ｏ3膜のストライプ位置を設定する。その後、Ａl2Ｏ3膜をマスクとして湿式エッチングを行って、ｐ-ＧaＡsコンタクト層１５およびｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１４のうちストライプ状のＡl2Ｏ3膜の両側の部分を除去する。これによって、Ａl2Ｏ3膜の直下にメサ部１６を形成する。尚、上記フォトリソグラフィによってｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１４を除去する際には、ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層１３との選択エッチングを行うことによって、エッチングを確実に停止させるのである。
【００２８】
その後、２回目のＭＯＣＶＤ成長を行って、メサ部１６の両側にｎ-ＧaＡs電流阻止層１７を成長させる。ここで、ｎ-ＧaＡs電流阻止層１７は、上記Ａl２Ｏ３膜上(つまり、メサ部１６上)には成長しないような条件で成長させる。以上の手順で第１発光部１が形成される。以後、上述のように作成されたウエハの第１発光部１の反対側に、第２発光部２を形成するのである。
【００２９】
上記ｎ-ＧaＡs基板５における第１発光部１とは反対側の面上に、上記ＭＢＥ法によって、ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層１８、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層１９、多重量子井戸活性層２０、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層２１、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２２、ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層２３、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２４、ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層２５、ｐ-ＧaＡsコンタクト層２６を順次成長させる。その場合の基板温度は６００℃である。
【００３０】
ここで、本参考例における半導体レーザチップ３のように、１枚の基板上に２組の発光部を形成するに際して、第１発光部１を形成した後に第２発光部２を形成する場合には、第１発光部１が形成されたウエハを再度成長装置に導入して第２発光部２の各層を成長させるために、第１発光部１は高い温度にさらされることになる。その場合、第２発光部２の成長温度が、第１発光部１の成長温度と同一であるか高い場合には、第１発光部１のｐ型またはｎ型を形成する不純物が拡散してしまい、第１発光部１の初期特性および信頼性が悪くなる。そこで、本参考例においては、第１発光部１の成長には成長温度が高い(８００℃)ＭＯＣＶＤ法を用い、第２発光部２の成長にはＭＯＣＶＤ法に比較して成長温度が低い(６００℃)ＭＢＥ法を用いるのである。こうすることによって、第１発光部１の特性劣化を防止できるのである。尚、第１発光部１の成長に上記ＬＰＥ法を用いる場合にも、同様の理由から第２発光部２の成長にはＭＢＥ法を用いればよい。
【００３１】
次に、上記ｐ-ＧaＡsコンタクト層２６の上にマスク層としてＡl2Ｏ3膜を蒸着し、フォトリソグラフィを行って上記Ａl2Ｏ3膜をストライプ状にパターン加工する。その場合、上記Ａl2Ｏ3のストライプ位置は、第１発光部１の作成時と同様に、ウエハのオリエンテーションフラットを基準として設定する。こうすることによって、第１発光部１のストライプ位置と第２発光部２のストライプ位置とを正確に合わせることができるのである。次に、第１発光部１の保護の為に発光部１の全面にレジストを塗布する。その後、上記ストライプ状のＡl2Ｏ3膜をマスクとして湿式エッチングを行って、ｐ-ＧaＡsコンタクト層２６,ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層２５およびｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２４のうちストライプ状のＡl2Ｏ3膜の両側の部分を除去する。これによって、Ａl2Ｏ3膜の直下にメサ部２７を形成する。尚、上記エッチングによってｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２４を除去する際には、ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層２３との選択エッチングを行うことによって、エッチングを確実に停止させるのである。次に、第１発光部１面上のレジストを剥離する。
【００３２】
その後、２回目のＭＢＥ成長を行って、上記メサ部２７の両側にｎ-ＧaＡs電流阻止層２８(Ａl2Ｏ3膜上にはｎ-ＧaＡs多結晶)を断面凸状に成長させる。そして、フォトリソグラフィを行ってｎ-ＧaＡs多結晶を選択エッチングによって除去する。こうして、第２発光部２が形成される。
【００３３】
次に、図４に示すように、上記第１発光部１側に共通電極６を形成するため、フォトリソグラフィによって、ｎ-ＧaＡs電流阻止層１７,ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層１３,ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１２,ＡlＧaＡs活性層１１およびｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０の一部を除去する。こうして、ｎ-ＧaＡs基板５の一部を露出させる。そして、第１発光部１側表面のｎ-ＧaＡs電流阻止層１７上に電極８を形成し、上記エッチングで露出したｎ-ＧaＡs基板５に共通電極６を形成し、第２発光部２側表面のｎ-ＧaＡs電流阻止層２８上に電極２９を形成する。
【００３４】
こうして作成されたウエハを共通電極６の中央で分割し、パッケージに装着して半導体レーザ装置とする。尚、第１発光部１における閾値は５０mＡ、第２発光部２における閾値は４０mＡと、共に低い値が得られた。また、高温一定出力に於ける通電テストによって信頼性の試験を行った結果、７０℃,５mＷの試験で５０００時間以上の安定動作を得ることができた。
【００３５】
また、本参考例による半導体レーザ装置を組み込んで構成されたピックアップ装置は、２重焦点のレンズを用いることによって、単一の光路で６５０nmの光と７８０nmの光とを発生させることが可能となる。したがって、現在流通しているＣＤ-Ｒメディアを含めた総てのＤＶＤメディア,ＣＤメディア関連のディスク上の情報を読み出すことが可能である。
【００３６】
上述したように、本参考例においては、ｎ-ＧaＡs基板の一側にダブルヘテロ接合構造および電流阻止層でなる第１発光部１を形成する一方、他側にはダブルヘテロ接合構造および電流阻止層でなる第２発光部２を形成している。そして、第１発光部１の上記ダブルヘテロ接合構造はＡlＧaＡsであり、第２発光部２の上記ダブルヘテロ接合構造はＡlＧaＩnＰであり、異なる材料系で構成している。したがって、波長が７８０nmの光を出射する第１発光部１と波長が６５０nmの光を出射する第２発光部２とを得ることができる。すなわち、本参考例によれば、ＣＤ-Ｒメディアを含めた総てのＤＶＤメディアおよびＣＤメディアの情報を読み出すことができるピックアップを得ることができる。
【００３７】
また、本参考例では、最初に形成される第１発光部１をＭＯＣＶＤ法であるいはＬＰＥ法で形成し、次に形成される第２発光部２をＭＢＥ法で形成している。こうして、後に行われる膜の成長をＭＯＣＶＤ法やＬＰＥ法よりも成長温度の低いＭＢＥ法を適用することによって、第２発光部２の成長時に第１発光部１のｐ型あるいはｎ型の不純物が拡散することがなく、第１発光部１の特性劣化を防止できる。
【００３８】
尚、本参考例では、ＡlＧaＡs系の材料(第１発光部１)とＡlＧaＩnＰ系の材料(第２発光部２)との組み合わせの例を挙げたが、例えばＩnＧaＡsＰ,ＺnＳＳe,ＧaＮ等の他の材料を使用しても差し支えない。また、成長方法としては、上記ＭＢＥ法に限らずＭＯＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法やＣＢＥ法等を使用することが可能である。また、第１発光部１および第２発光部２共に、ｐ-コンタクト層および電流阻止層の上に、第２のコンタクト層を形成してもよい。
【００３９】
また、本参考例においては、上記第１発光部１にＡlＧaＡs系の材料を用い、第２発光部２にＡlＧaＩnＰ系の材料を用いているが、逆に第１発光部１にＡlＧaＩnＰ系の材料を用い、第２発光部２にＡlＧaＡs系の材料を用いることも可能である。また、第１発光部１と第２発光部２の共通電極６を作成するためにｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０までエッチングしているが、ｎ側の材料であればどの材料までエッチングしても差し支えない。具体的に言えば、ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層１８からｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０までのどこかでエッチングを停止して電極を形成してコンタクトを行えばよい。
【００４０】
次に、実施の形態について説明する。上記参考例では、第１発光部１及び第２発光部２の共通電極６を取り出すために、第１発光部１の一部をｎ-ＧaＡs基板５に達するまでエッチングで除去している。ところが、上記エッチングによって、図４に示すように、ウエハ表面に溝ができてしまい、１００μm以下と薄いウエハが作業工程中に割れてしまうことがある。そこで、本実施の形態においては、不純物拡散によって上記共通電極を形成することによって、ウエハ表面を平坦状態に維持するのである。
【００４１】
本実施の形態においては、先ず、図５に示すように、参考例と同様にして、ｎ-ＧaＡs基板３３の一側に、ｎ-ＡlＧaＡsクラッド層３４、ＡlＧaＡs活性層３５、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層３６、ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層３７、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層３８、ｐ-ＧaＡsコンタクト層３９を順次成長させる。そして、ｐ-ＧaＡsコンタクト層３９およびｐ-ＡlＧaＡsクラッド層３７にメサ部４０を形成し、このメサ部４０の両側にｎ-ＧaＡs電流阻止層４１を形成して第１発光部３１を形成する。
【００４２】
さらに、上記ｎ-ＧaＡs基板３３の他側に、図６に示すように、ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層４２、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層４３、多重量子井戸活性層４４、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層４５、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層４６、ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層４７、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層４８、ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層４９、ｐ-ＧaＡsコンタクト層５０、ｎ-ＧaＡs電流阻止層５１を形成することによって第２発光部３２を形成する。
【００４３】
そして、上記第１発光部３１のメサ部４０,４０間の中央部に、選択イオン打ち込み法によって、加速電圧を調整してＡlＧaＡs活性層３５付近に達成するようにＺnイオンを打ち込む。次に、選択イオン打ち込み法によって、Ｚnイオンよりも深い位置までＳiイオンを打ち込む。こうして、夫々の不純物を打ち込んだ後にＮ２雰囲気中でアニールを行う。そうすると、このアニールによって不純物は拡散するのであるが、その場合にＺnイオンの方が拡散が起こり易いために、図７に示すような形状にｐ型不純物Ｚn拡散領域５５とｎ型不純物Ｓi拡散領域５６とが形成される。ここで、ｐ型不純物としてＺnを用い、ｎ型不純物としてＳiを用いたが、夫々ｐ型あるいはｎ型となる不純物であれば他の不純物でも適用可能である。
【００４４】
次に、上記第２発光部３２の表面全体に電極５７を形成する。次に、不純物拡散を行った領域上に共通電極５８を、ｐ-ＧaＡsコンタクト層３９上に電極５９を選択的に形成する。このような各電極５７,５８,５９の選択的形成は次のように行う。各電極５７,５８,５９を形成しない部分にフォトレジストを残し、その上から電極層を形成し、フォトレジスト上の電極層を有機溶剤液中で除去するのである(リフトオフ)。
【００４５】
上述のようにして作成したウエハを上記共通電極５８の箇所で分割し、パッケージに装着して半導体レーザ装置とする。この半導体レーザ装置の共通電極５８と電極５９との間に電流を流すことによって、第１発光部３１が発振して７８０nmの光が出射される。また、共通電極５８と電極５７との間に電流を流すことによって、第２発光部３２が発振して６５０nmの光が出射される。
【００４６】
上述のように、本実施の形態においては、上記ｎ-ＧaＡs基板３３あるいはｎ-ＡlＧaＡsクラッド層３４とコンタクトを取るためのｎ型不純物Ｓi拡散領域５６を形成し、そのｎ型不純物Ｓi拡散領域５６の表面に共通電極５８を形成している。したがって、参考例のごとく、第１発光部３１側をウエハ表面からｎ-ＧaＡs基板３３に達するまでエッチングで除去する必要がない。すなわち、本実施の形態によれば、ウエハ表面に溝がなく、薄いウエハが作業工程中に割れてしまうことはないのである。
【００４７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１に係る発明の半導体レーザ装置は、半導体基板における一方の面側に設けられた第１活性層と、上記半導体基板における他方の面側に設けられた第２活性層を有するので、１つの半導体レーザチップにおける２つの活性層から２種類の発光波長の光を出射できる。したがって、上記２つの光のスポット間距離を１００μm以下にすることが可能になる。すなわち、この発明によれば、２つの波長の異なる光を同一のレンズ系で取り扱うことが可能になる。
【００４８】
さらに、上記第１活性層と第２活性層とは任意の層を介して設けられており、上記層あるいは半導体基板とのコンタクトをとるための不純物拡散領域を有しているので、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極をウエハの表面に形成することができる。したがって、共通電極を設けるために上記半導体基板に達する溝をウエハに設ける必要がなく、ウエハ表面を平坦にできる。すなわち、この発明によれば、作業工程中において、ウエハが割れてしまうことを防止できる。
【００４９】
また、請求項２に係る発明の半導体レーザ装置の製造方法は、半導体基板における一方の面側に,第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層を第１の成長温度で形成した後に、上記半導体基板における他方の面側に,第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層を上記第１の成長温度よりの低い第２の成長温度で形成するので、先に形成された第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層が、第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層の形成時に高い温度にさらされることがない。したがって、上記第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層の特性劣化を防止することができる。
【００５０】
さらに、上記半導体基板とコンタクトを取る不純物拡散領域を形成するので、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極をウエハの表面における不純物拡散領域内に形成することができる。したがって、共通電極を設けるために上記半導体基板に達する溝をウエハに設ける必要がなく、ウエハ表面を平坦にできる。すなわち、この発明によれば、作業工程中において、ウエハが割れてしまうことを防止できるのである。
【００５１】
また、請求項３に係る発明のピックアップ装置は、請求項１に係る発明の半導体レーザ装置を搭載したので、１つの半導体レーザチップから出射される２つの光のスポット間距離は１００μm以下であり、同一のレンズ系で上記２つの光が取り扱うことができる。したがって、この発明によれば、２つの光の光路を単一にして軽量小型化を図ることができる。
【００５２】
さらに、上記搭載された半導体レーザ装置における一方の発光部をＧaＡsあるいはＡlＧaＡsで形成し、他方の発光部をＧaＩnＰあるいはＡlＧaＩnＰで形成すれば、単一の光路で６５０nm帯の光と７８０nm帯の光とを発生させることができ、ＣＤ-Ｒメディアを含む総てのＤＶＤメディアおよびＣＤメディアのディスク上の情報を読み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の半導体レーザ装置における正面図である。
【図２】 図１における半導体レーザチップの作成手順の説明図である。
【図３】 図２に続く作成手順の説明図である。
【図４】 図３に続く作成手順の説明図である。
【図５】 図２〜図４とは異なる作成手順の説明図である。
【図６】 図５に続く作成手順の説明図である。
【図７】 図６に続く作成手順の説明図である。
【符号の説明】
１,３１…第１発光部、 ２,３２…第２発光部、
３…半導体レーザチップ、 ４…ステム
５,３３…ｎ-ＧaＡs基板、 ６,５８…共通電極、
８,２９,５７,５８…電極、 １０,３４…ｎ-ＡlＧaＡsクラッド層、
１１,３５…ＡlＧaＡs活性層、 １２,３６…ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層、
１３,３７…ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層、
１４,３８…ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層、
１５,３９…ｐ-ＧaＡsコンタクト層、
１６,２７,４０…メサ部、 １７,４１…ｎ-ＧaＡs電流阻止層、
１８,４２…ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層、
１９,４３…ＡlＧaＩnＰ光ガイド層、
２０,４４…多重量子井戸活性層、 ２１,４５…ＡlＧaＩnＰ光ガイド層、
２２,４６…ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層、
２３,４７…ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層、
２４,４８…ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層、
２５,４９…ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層
２６,５０…ｐ-ＧaＡsコンタクト層、
２８,５１…ｎ-ＧaＡs電流阻止層。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光情報記録再生装置に用いられる半導体レーザ装置、および、この半導体レーザ装置を用いたピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の光ディスクであるディジタルバーサタイルディスク(ＤＶＤ)は、映像記録として１３５分の動画を再生可能であること、更に、情報記録として４.７Ｇバイトの情報を記録できることから、従来のコンパクトディスク(ＣＤ)を受け継いで発展することが期待されている。
【０００３】
また、上記ＤＶＤメディアの再生装置では、ＤＶＤメディア(映像記録),ＤＶＤ-ＲＯＭメディア(情報記録)およびＤＶＤ−Ｒメディア(一回書き込みの情報記録)の再生やデータの読み出しに加えて、従来から広く使用されてきたＣＤメディア(音楽記録),ＣＤ-ＲＯＭメディア(情報記録)およびＣＤ-Ｒメディア(一回書き込みの情報記録)の再生やデータの読み出しの機能を有することが要望されている。また、このことは、従来のＣＤメディアからＤＶＤメディアへの速やかな移行を実現するためにも重要な技術である。
【０００４】
ここで、上記ＤＶＤメディアは、従来のＣＤメディアに比較して以下の２点で大きな相違を有している。先ず第１に、光ディスクの基板の厚さが１.２mmから０.６mmに変更されている。これは、記録密度の向上をねらって集光用のレンズのＮＡ(開口数)を大きくした際に、光ディスクの傾きに対する許容度を大きくするためである。第２に、ピックアップで使用する半導体レーザの波長がある。ディスク上の集光スポットの大きさは波長に比例する。従来のＣＤメディアでは波長が７８０nmの半導体レーザを使用しているのに対して、ＤＶＤメディアでは波長が６５０nmの半導体レーザを使用する。これは、ＤＶＤメディアでのディスク上の集光スポットを小さくするためである。
【０００５】
情報を読み取るピックアップにとって、基板の厚さが異なる２種類の光ディスク上の情報を読み取ることは収差の点で難しい。すなわち、ディスク基板の厚さが０.６mmで設計されたレンズ系では、そのままでは厚さが１.２mmのディスク基板状の情報を読み出すことはできない。そこで、従来より、上述の問題を解決するために種々の方法が考えられている。
【０００６】
その一例として、ＣＤ用とＤＶＤ用の２種の対物レンズを備えて両者を切り替える方法、２焦点のレンズを対物レンズに用いる方法、液晶シャッタを使用する方法等がある(参照文献１：電子材料 １９９６年６月 ３８ページ)。これらの方法によって、ディスク基板の厚さが異なる２種のディスク上の情報を読み出すことが可能になり、ＤＶＤ再生装置で従来のＣＤメディアおよびＣＤ-ＲＯＭメディアが読み出し可能となる。ところが、上述の方法では、現在流通しているＣＤ-Ｒメディアの読み出しは困難である。なぜならば、一回書き込みのＣＤ-Ｒメディアでは、記録方式として波長が７８０nmの光に反応する色素を使用しているためであり、読み出しのために半導体レーザの波長が７８０nmである必要がある。ところが、上述したように、通常のＤＶＤ再生装置では波長が６５０nmの半導体レーザを使用しているために上記色素が反応しないのである。
【０００７】
以上のことから、上記ＣＤ-Ｒメディアも読み出し可能なＤＶＤ用ピックアップとしては、以下のような構成が考えられる。先ず第１に、ＣＤ用ピックアップとＤＶＤ用ピックアップとの２つのピックアップを再生装置内に備えることである。この場合、２つのピックアップは独立しており、ＤＶＤ用ピックアップは６５０nmの半導体レーザとＮＡ＝０.６の対物レンズを持ち、ＣＤ用ピックアップは７８０nmの半導体レーザとＮＡ＝０.４５の対物レンズを持つことなる。ところが、この方法は、再生装置の大型化およびコストアップにつながる。ＤＶＤ再生装置は、発売当初から低価格にする必要がありコスト低減は重要なポイントである。
【０００８】
上述の問題に対処するには、ＤＶＤ再生装置に１個のピックアップを搭載し、その発光波長を７８０nmおよび６５０nmの２種類の光を使用する方法が必要である。その場合、上記２種類の波長の光を出す半導体レーザをピックアップに組み込むことで、低コストで且つＣＤ-Ｒメディアも含めた総てのＣＤメディアおよびＣＤ-ＲＯＭメディアの読み出し可能なＤＶＤ再生装置を得ることが可能になる。
【０００９】
上述のように２種類の波長の光を出すことが可能な半導体レーザとして、従来より幾つかの半導体レーザが提案されている。
(１) 半導体レーザパッケージ内部に２種類の半導体レーザチップを組み込んで２種類の 波長の光を出射する。
(２) 参考文献２：特開平３−００９５８９号公報
同一ウエハにおいて、隣接している２つの半導体レーザチップ夫々のコート膜の膜 厚を変えて異なる波長で発振させる。
(３) 参考文献３：特開昭６１−０１９１８６号公報
同一ウエハにおいて、隣接している２つの半導体レーザ夫々の活性層下部の溝幅を 変えることによって各活性層のＡl(アルミニュウム)含有量を変えて、異なる波長で 発振させる。
(４) 参考文献４：特開平３−３０３８８号公報
基板上に第１の活性層と第２,第３のクラッド層から成るダブルヘテロ接合を形成し 、その上部に第２の活性層と第４,第５のクラッド層から成るダブルヘテロ接合を形 成して、異なる波長で発振させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の２種類の波長の光を出すことが可能な半導体レーザには、以下のような問題がある。
【００１１】
上記(１)の半導体レーザでは、２つの光に関する光スポット間の距離の問題がある。ピックアップにおいて同一のレンズ系を用いて２つの異なる波長の光を取り扱うためには、発光スポット間の距離が少なくとも１００μm以下である必要がある。ところが、通常形状のパッケージでは、半導体レーザチップを並べて配置するために発光スポット間の距離は１００μm以上になってしまい、上記条件を満たすことができない。また、半導体レーザチップのパッケージへの貼り付けの際に数１０μm程度の誤差が生ずる。
【００１２】
上記(２),(３)の半導体レーザでは、２つの光の波長差を大きく取れないという問題がある。上記(２),(３)の半導体レーザとも、活性層を１回の成長で形成するために、両活性層の材料は同一の系統になる。例えば、狙う波長が７８０nm帯であれば両活性層の材料はＡlＧaＡsであり、多少のＡl混晶比の差は在るものの得られる２つの光の波長差は高々１０nm程度である。上述のように、ＤＶＤ用ピックアップがＣＤ-Ｒメディアとの互換性を有するためには、７８０nm帯と６５０nm帯との発光波長が必要である。尚、６５０nm帯の光を発光させるには、活性層およびクラッド層としてＧaＩnＰおよびＡlＧaＩnＰを用いる必要があり、全く異なる材料の活性層とクラッド層から成るダブルヘテロ接合構造にする必要がある。
【００１３】
上記(４)の半導体レーザの第１の構造は通称リッジ構造と呼ばれるタイプの構造であり、気相成長法(有機金属気相成長法：ＭＯＣＶＤ法)あるいは分子線エピタキシー法(ＭＢＥ法)で得ることができる。この構造の場合、ＺnＳＳeを成長させてＳiＯ２を除去した後のＺnＳＳeの表面は平坦ではなく凸型の形状となる。その後、ＭＯＣＶＤ法あるいはＭＢＥ法によってｐ-ＧaＡsコンタクト層およびクラッド層,活性層,クラッド層を成長させると、その下地であるＰ-ＧaＡsコンタクト層およびＺnＳＳeの形状をそのまま保った状態で成長を行うことになり、活性層が湾曲した構造となってしまう。活性層が湾曲した構造では、半導体レーザを高温下で動作させた場合の信頼性が悪くなり、実際のピックアップに組み込んで使用することが不可能である。
【００１４】
また、上記(４)の半導体レーザの第２の構造は通称ＶＳＩＳ構造と呼ばれるタイプの構造であり、気相成長法による作成が難しいために液相成長法(ＬＰＥ法)で成長させる。ところが、この構造では、目的とするＤＶＤ用の６５０nm帯の発光波長を得ることはできないのである。すなわち、波長６５０nmの光を発するダブルヘテロ構造は、クラッド層をＡlＧaＩnＰで作成する必要があるが、ＬＰＥ法ではＡlＧaＩnＰを成長させることは不可能なのである。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、７８０nm帯と６５０nm帯との発光波長を安定して得ることができ、両発光スポット間の距離を数１０μm〜１００μmにできる半導体レーザ装置およびその製造方法、並びに、ピックアップ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、第１導電型の半導体基板における一方の面側に設けられた第１活性層と、上記半導体基板における他方の面側に設けられた第２活性層とを有する半導体レーザ装置において、上記第１活性層と第２活性層とは任意の層を介して設けられており、上記層あるいは半導体基板とのコンタクトをとるための上記第１導電型の第１不純物拡散領域と、上記第１不純物拡散領域の外周面に沿って形成されると共に、少なくとも上記第１不純物拡散領域と第１活性層または第２活性層との間を電気的に分離する第２導電型の第２不純物拡散領域を備えたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成によれば、１つの半導体基板における２つの活性層によって２種類の発光波長の光が出射される。こうして、２つの光を１つの半導体レーザチップから出射することによって、上記２つの光のスポット間距離を１００μm以下にすることが可能になる。
【００１８】
さらに、上記第１活性層と第２活性層との間の任意の層あるいは半導体基板とコンタクトを取る不純物拡散領域を有している。したがって、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極は、ウエハの表面における不純物拡散領域内に形成可能になる。したがって、上記半導体基板に共通電極を設けるために、上記表面から上記半導体基板に達する溝を設ける必要がなく、ウエハ表面が平坦になる。
【００１９】
また、請求項２に係る発明の半導体レーザ装置の製造方法は、半導体基板における一方の面側に,第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層を第１の成長温度で形成した後に、上記半導体基板における他方の面側に,第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層を上記第１の成長温度よりの低い第２の成長温度で形成し、上記一方の面あるいは上記他方の面の何れか一方から上記半導体基板に達する上記半導体基板と同一の導電型を有する第１不純物拡散領域を形成し、上記第１不純物拡散領域の外周面に沿って , 表面から少なくとも上記第１活性層あるいは第２活性層に達すると共に , 上記半導体基板とは逆の導電型を有する第２不純物拡散領域を形成することを特徴としている。
【００２０】
上記構成によれば、先に形成された第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層が、第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層の形成時に高い温度にさらされることがない。したがって、上記第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層の成長時における上記第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層の特性劣化が防止される。
【００２１】
さらに、上記半導体基板とコンタクトを取る不純物拡散領域が形成される。したがって、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極は、ウエハの表面における不純物拡散領域内に形成可能になる。したがって、上記半導体基板に共通電極を設けるために、上記表面から上記半導体基板に達する溝を設ける必要がなく、ウエハ表面が平坦になる。
【００２２】
また、請求項３に係る発明のピックアップ装置は、請求項１に係る発明の半導体レーザ装置を搭載したことを特徴としている。
【００２３】
上記構成によれば、１つの半導体基板から出射される２つの光のスポット間距離が１００μm以下であり、同一のレンズ系で上記２つの光が取り扱うことが可能になる。さらに、一方の発光部をＧaＡsあるいはＡlＧaＡsで形成し、他方の発光部をＧaＩnＰあるいはＡlＧaＩnＰで形成すれば、ＣＤ-Ｒメディアを含む総てのＤＶＤメディアおよびＣＤメディア上の情報が読み出し可能になる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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。図１は、参考例としての半導体レーザ装置における正面図である。この半導体レーザ装置は、ステム４上に、７８０nm帯の光を発光する第１発光部１と６５０nm帯の光を発光する第２発光部２とを有する半導体レーザチップ３を融着して概略構成されている。
【００２５】
上記第１発光部１と第２発光部２とはＧaＡs基板５の両側に形成されており、ＧaＡs基板５における第１発光部１側の面上に形成された共通電極６にはリードワイヤ７がボールボンディング等で接続されている。また、第１発光部１の表面に形成された第１発光部１用の電極８には、リードワイヤ９がボールボンディング等で接続されている。そして、ステム４と共通電極６との間に電流を流すことによって第２発光部２が動作して波長６５０nmの光が出射される。一方、共通電極６と電極８との間に電流を流すことによって第１発光部１が動作して波長７８０nmの光が出射される。
【００２６】
以下、上記半導体レーザチップ３の作成方法について詳細に説明する。先ず、第１発光部１の作成手順を図２に従って説明する。基板として、厚さ１００μmのｎ-ＧaＡs基板５を用い、表面および裏面とも鏡面処理を施しておく。ＭＯＣＶＤ法によって、ｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０、ＡlＧaＡs活性層１１、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１２、ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層１３、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１４、ｐ-ＧaＡsコンタクト層１５を順次成長させる。その場合の基板温度は８００℃である。
【００２７】
次に、上記Ｐ-ＧaＡsコンタクト層１５上に、マスク層としてＡl2Ｏ3膜(図示せず)を蒸着し、フォトリソグラフィを行ってＡl2Ｏ3膜をストライプ状にパターン加工する。その場合に、ウエハのオリエンテーションフラットを基準として、Ａl2Ｏ3膜のストライプ位置を設定する。その後、Ａl2Ｏ3膜をマスクとして湿式エッチングを行って、ｐ-ＧaＡsコンタクト層１５およびｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１４のうちストライプ状のＡl2Ｏ3膜の両側の部分を除去する。これによって、Ａl2Ｏ3膜の直下にメサ部１６を形成する。尚、上記フォトリソグラフィによってｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１４を除去する際には、ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層１３との選択エッチングを行うことによって、エッチングを確実に停止させるのである。
【００２８】
その後、２回目のＭＯＣＶＤ成長を行って、メサ部１６の両側にｎ-ＧaＡs電流阻止層１７を成長させる。ここで、ｎ-ＧaＡs電流阻止層１７は、上記Ａl２Ｏ３膜上(つまり、メサ部１６上)には成長しないような条件で成長させる。以上の手順で第１発光部１が形成される。以後、上述のように作成されたウエハの第１発光部１の反対側に、第２発光部２を形成するのである。
【００２９】
上記ｎ-ＧaＡs基板５における第１発光部１とは反対側の面上に、上記ＭＢＥ法によって、ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層１８、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層１９、多重量子井戸活性層２０、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層２１、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２２、ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層２３、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２４、ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層２５、ｐ-ＧaＡsコンタクト層２６を順次成長させる。その場合の基板温度は６００℃である。
【００３０】
ここで、本参考例における半導体レーザチップ３のように、１枚の基板上に２組の発光部を形成するに際して、第１発光部１を形成した後に第２発光部２を形成する場合には、第１発光部１が形成されたウエハを再度成長装置に導入して第２発光部２の各層を成長させるために、第１発光部１は高い温度にさらされることになる。その場合、第２発光部２の成長温度が、第１発光部１の成長温度と同一であるか高い場合には、第１発光部１のｐ型またはｎ型を形成する不純物が拡散してしまい、第１発光部１の初期特性および信頼性が悪くなる。そこで、本参考例においては、第１発光部１の成長には成長温度が高い(８００℃)ＭＯＣＶＤ法を用い、第２発光部２の成長にはＭＯＣＶＤ法に比較して成長温度が低い(６００℃)ＭＢＥ法を用いるのである。こうすることによって、第１発光部１の特性劣化を防止できるのである。尚、第１発光部１の成長に上記ＬＰＥ法を用いる場合にも、同様の理由から第２発光部２の成長にはＭＢＥ法を用いればよい。
【００３１】
次に、上記ｐ-ＧaＡsコンタクト層２６の上にマスク層としてＡl2Ｏ3膜を蒸着し、フォトリソグラフィを行って上記Ａl2Ｏ3膜をストライプ状にパターン加工する。その場合、上記Ａl2Ｏ3のストライプ位置は、第１発光部１の作成時と同様に、ウエハのオリエンテーションフラットを基準として設定する。こうすることによって、第１発光部１のストライプ位置と第２発光部２のストライプ位置とを正確に合わせることができるのである。次に、第１発光部１の保護の為に発光部１の全面にレジストを塗布する。その後、上記ストライプ状のＡl2Ｏ3膜をマスクとして湿式エッチングを行って、ｐ-ＧaＡsコンタクト層２６,ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層２５およびｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２４のうちストライプ状のＡl2Ｏ3膜の両側の部分を除去する。これによって、Ａl2Ｏ3膜の直下にメサ部２７を形成する。尚、上記エッチングによってｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層２４を除去する際には、ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層２３との選択エッチングを行うことによって、エッチングを確実に停止させるのである。次に、第１発光部１面上のレジストを剥離する。
【００３２】
その後、２回目のＭＢＥ成長を行って、上記メサ部２７の両側にｎ-ＧaＡs電流阻止層２８(Ａl2Ｏ3膜上にはｎ-ＧaＡs多結晶)を断面凸状に成長させる。そして、フォトリソグラフィを行ってｎ-ＧaＡs多結晶を選択エッチングによって除去する。こうして、第２発光部２が形成される。
【００３３】
次に、図４に示すように、上記第１発光部１側に共通電極６を形成するため、フォトリソグラフィによって、ｎ-ＧaＡs電流阻止層１７,ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層１３,ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層１２,ＡlＧaＡs活性層１１およびｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０の一部を除去する。こうして、ｎ-ＧaＡs基板５の一部を露出させる。そして、第１発光部１側表面のｎ-ＧaＡs電流阻止層１７上に電極８を形成し、上記エッチングで露出したｎ-ＧaＡs基板５に共通電極６を形成し、第２発光部２側表面のｎ-ＧaＡs電流阻止層２８上に電極２９を形成する。
【００３４】
こうして作成されたウエハを共通電極６の中央で分割し、パッケージに装着して半導体レーザ装置とする。尚、第１発光部１における閾値は５０mＡ、第２発光部２における閾値は４０mＡと、共に低い値が得られた。また、高温一定出力に於ける通電テストによって信頼性の試験を行った結果、７０℃,５mＷの試験で５０００時間以上の安定動作を得ることができた。
【００３５】
また、本参考例による半導体レーザ装置を組み込んで構成されたピックアップ装置は、２重焦点のレンズを用いることによって、単一の光路で６５０nmの光と７８０nmの光とを発生させることが可能となる。したがって、現在流通しているＣＤ-Ｒメディアを含めた総てのＤＶＤメディア,ＣＤメディア関連のディスク上の情報を読み出すことが可能である。
【００３６】
上述したように、本参考例においては、ｎ-ＧaＡs基板の一側にダブルヘテロ接合構造および電流阻止層でなる第１発光部１を形成する一方、他側にはダブルヘテロ接合構造および電流阻止層でなる第２発光部２を形成している。そして、第１発光部１の上記ダブルヘテロ接合構造はＡlＧaＡsであり、第２発光部２の上記ダブルヘテロ接合構造はＡlＧaＩnＰであり、異なる材料系で構成している。したがって、波長が７８０nmの光を出射する第１発光部１と波長が６５０nmの光を出射する第２発光部２とを得ることができる。すなわち、本参考例によれば、ＣＤ-Ｒメディアを含めた総てのＤＶＤメディアおよびＣＤメディアの情報を読み出すことができるピックアップを得ることができる。
【００３７】
また、本参考例では、最初に形成される第１発光部１をＭＯＣＶＤ法であるいはＬＰＥ法で形成し、次に形成される第２発光部２をＭＢＥ法で形成している。こうして、後に行われる膜の成長をＭＯＣＶＤ法やＬＰＥ法よりも成長温度の低いＭＢＥ法を適用することによって、第２発光部２の成長時に第１発光部１のｐ型あるいはｎ型の不純物が拡散することがなく、第１発光部１の特性劣化を防止できる。
【００３８】
尚、本参考例では、ＡlＧaＡs系の材料(第１発光部１)とＡlＧaＩnＰ系の材料(第２発光部２)との組み合わせの例を挙げたが、例えばＩnＧaＡsＰ,ＺnＳＳe,ＧaＮ等の他の材料を使用しても差し支えない。また、成長方法としては、上記ＭＢＥ法に限らずＭＯＭＢＥ法やＭＯＭＢＥ法やＣＢＥ法等を使用することが可能である。また、第１発光部１および第２発光部２共に、ｐ-コンタクト層および電流阻止層の上に、第２のコンタクト層を形成してもよい。
【００３９】
また、本参考例においては、上記第１発光部１にＡlＧaＡs系の材料を用い、第２発光部２にＡlＧaＩnＰ系の材料を用いているが、逆に第１発光部１にＡlＧaＩnＰ系の材料を用い、第２発光部２にＡlＧaＡs系の材料を用いることも可能である。また、第１発光部１と第２発光部２の共通電極６を作成するためにｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０までエッチングしているが、ｎ側の材料であればどの材料までエッチングしても差し支えない。具体的に言えば、ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層１８からｎ-ＡlＧaＡsクラッド層１０までのどこかでエッチングを停止して電極を形成してコンタクトを行えばよい。
【００４０】
次に、実施の形態について説明する。上記参考例では、第１発光部１及び第２発光部２の共通電極６を取り出すために、第１発光部１の一部をｎ-ＧaＡs基板５に達するまでエッチングで除去している。ところが、上記エッチングによって、図４に示すように、ウエハ表面に溝ができてしまい、１００μm以下と薄いウエハが作業工程中に割れてしまうことがある。そこで、本実施の形態においては、不純物拡散によって上記共通電極を形成することによって、ウエハ表面を平坦状態に維持するのである。
【００４１】
本実施の形態においては、先ず、図５に示すように、参考例と同様にして、ｎ-ＧaＡs基板３３の一側に、ｎ-ＡlＧaＡsクラッド層３４、ＡlＧaＡs活性層３５、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層３６、ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層３７、ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層３８、ｐ-ＧaＡsコンタクト層３９を順次成長させる。そして、ｐ-ＧaＡsコンタクト層３９およびｐ-ＡlＧaＡsクラッド層３７にメサ部４０を形成し、このメサ部４０の両側にｎ-ＧaＡs電流阻止層４１を形成して第１発光部３１を形成する。
【００４２】
さらに、上記ｎ-ＧaＡs基板３３の他側に、図６に示すように、ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層４２、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層４３、多重量子井戸活性層４４、ＡlＧaＩnＰ光ガイド層４５、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層４６、ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層４７、ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層４８、ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層４９、ｐ-ＧaＡsコンタクト層５０、ｎ-ＧaＡs電流阻止層５１を形成することによって第２発光部３２を形成する。
【００４３】
そして、上記第１発光部３１のメサ部４０,４０間の中央部に、選択イオン打ち込み法によって、加速電圧を調整してＡlＧaＡs活性層３５付近に達成するようにＺnイオンを打ち込む。次に、選択イオン打ち込み法によって、Ｚnイオンよりも深い位置までＳiイオンを打ち込む。こうして、夫々の不純物を打ち込んだ後にＮ２雰囲気中でアニールを行う。そうすると、このアニールによって不純物は拡散するのであるが、その場合にＺnイオンの方が拡散が起こり易いために、図７に示すような形状にｐ型不純物Ｚn拡散領域５５とｎ型不純物Ｓi拡散領域５６とが形成される。ここで、ｐ型不純物としてＺnを用い、ｎ型不純物としてＳiを用いたが、夫々ｐ型あるいはｎ型となる不純物であれば他の不純物でも適用可能である。
【００４４】
次に、上記第２発光部３２の表面全体に電極５７を形成する。次に、不純物拡散を行った領域上に共通電極５８を、ｐ-ＧaＡsコンタクト層３９上に電極５９を選択的に形成する。このような各電極５７,５８,５９の選択的形成は次のように行う。各電極５７,５８,５９を形成しない部分にフォトレジストを残し、その上から電極層を形成し、フォトレジスト上の電極層を有機溶剤液中で除去するのである(リフトオフ)。
【００４５】
上述のようにして作成したウエハを上記共通電極５８の箇所で分割し、パッケージに装着して半導体レーザ装置とする。この半導体レーザ装置の共通電極５８と電極５９との間に電流を流すことによって、第１発光部３１が発振して７８０nmの光が出射される。また、共通電極５８と電極５７との間に電流を流すことによって、第２発光部３２が発振して６５０nmの光が出射される。
【００４６】
上述のように、本実施の形態においては、上記ｎ-ＧaＡs基板３３あるいはｎ-ＡlＧaＡsクラッド層３４とコンタクトを取るためのｎ型不純物Ｓi拡散領域５６を形成し、そのｎ型不純物Ｓi拡散領域５６の表面に共通電極５８を形成している。したがって、参考例のごとく、第１発光部３１側をウエハ表面からｎ-ＧaＡs基板３３に達するまでエッチングで除去する必要がない。すなわち、本実施の形態によれば、ウエハ表面に溝がなく、薄いウエハが作業工程中に割れてしまうことはないのである。
【００４７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１に係る発明の半導体レーザ装置は、半導体基板における一方の面側に設けられた第１活性層と、上記半導体基板における他方の面側に設けられた第２活性層を有するので、１つの半導体レーザチップにおける２つの活性層から２種類の発光波長の光を出射できる。したがって、上記２つの光のスポット間距離を１００μm以下にすることが可能になる。すなわち、この発明によれば、２つの波長の異なる光を同一のレンズ系で取り扱うことが可能になる。
【００４８】
さらに、上記第１活性層と第２活性層とは任意の層を介して設けられており、上記層あるいは半導体基板とのコンタクトをとるための不純物拡散領域を有しているので、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極をウエハの表面に形成することができる。したがって、共通電極を設けるために上記半導体基板に達する溝をウエハに設ける必要がなく、ウエハ表面を平坦にできる。すなわち、この発明によれば、作業工程中において、ウエハが割れてしまうことを防止できる。
【００４９】
また、請求項２に係る発明の半導体レーザ装置の製造方法は、半導体基板における一方の面側に,第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層を第１の成長温度で形成した後に、上記半導体基板における他方の面側に,第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層を上記第１の成長温度よりの低い第２の成長温度で形成するので、先に形成された第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層が、第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層の形成時に高い温度にさらされることがない。したがって、上記第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層の特性劣化を防止することができる。
【００５０】
さらに、上記半導体基板とコンタクトを取る不純物拡散領域を形成するので、上記第１活性層および第２活性層に対する共通電極をウエハの表面における不純物拡散領域内に形成することができる。したがって、共通電極を設けるために上記半導体基板に達する溝をウエハに設ける必要がなく、ウエハ表面を平坦にできる。すなわち、この発明によれば、作業工程中において、ウエハが割れてしまうことを防止できるのである。
【００５１】
また、請求項３に係る発明のピックアップ装置は、請求項１に係る発明の半導体レーザ装置を搭載したので、１つの半導体レーザチップから出射される２つの光のスポット間距離は１００μm以下であり、同一のレンズ系で上記２つの光が取り扱うことができる。したがって、この発明によれば、２つの光の光路を単一にして軽量小型化を図ることができる。
【００５２】
さらに、上記搭載された半導体レーザ装置における一方の発光部をＧaＡsあるいはＡlＧaＡsで形成し、他方の発光部をＧaＩnＰあるいはＡlＧaＩnＰで形成すれば、単一の光路で６５０nm帯の光と７８０nm帯の光とを発生させることができ、ＣＤ-Ｒメディアを含む総てのＤＶＤメディアおよびＣＤメディアのディスク上の情報を読み出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の半導体レーザ装置における正面図である。
【図２】 図１における半導体レーザチップの作成手順の説明図である。
【図３】 図２に続く作成手順の説明図である。
【図４】 図３に続く作成手順の説明図である。
【図５】 図２〜図４とは異なる作成手順の説明図である。
【図６】 図５に続く作成手順の説明図である。
【図７】 図６に続く作成手順の説明図である。
【符号の説明】
１,３１…第１発光部、 ２,３２…第２発光部、
３…半導体レーザチップ、 ４…ステム
５,３３…ｎ-ＧaＡs基板、 ６,５８…共通電極、
８,２９,５７,５８…電極、 １０,３４…ｎ-ＡlＧaＡsクラッド層、
１１,３５…ＡlＧaＡs活性層、 １２,３６…ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層、
１３,３７…ｐ-ＡlＧaＡsエッチングストップ層、
１４,３８…ｐ-ＡlＧaＡsクラッド層、
１５,３９…ｐ-ＧaＡsコンタクト層、
１６,２７,４０…メサ部、 １７,４１…ｎ-ＧaＡs電流阻止層、
１８,４２…ｎ-ＡlＧaＩnＰクラッド層、
１９,４３…ＡlＧaＩnＰ光ガイド層、
２０,４４…多重量子井戸活性層、 ２１,４５…ＡlＧaＩnＰ光ガイド層、
２２,４６…ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層、
２３,４７…ｐ-ＧaＩnＰエッチングストップ層、
２４,４８…ｐ-ＡlＧaＩnＰクラッド層、
２５,４９…ｐ-ＧaＩnＰ中間バンドギャップ層
２６,５０…ｐ-ＧaＡsコンタクト層、
２８,５１…ｎ-ＧaＡs電流阻止層。
Claims (3)
- 第１導電型の半導体基板における一方の面側に設けられた第１活性層と、上記半導体基板における他方の面側に設けられた第２活性層とを有する半導体レーザ装置において、
上記第１活性層と第２活性層とは任意の層を介して設けられており、
上記層あるいは半導体基板とのコンタクトをとるための上記第１導電型の第１不純物拡散領域と、
上記第１不純物拡散領域の外周面に沿って形成されると共に、少なくとも上記第１不純物拡散領域と第１活性層または第２活性層との間を電気的に分離する第２導電型の第２不純物拡散領域
を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 半導体基板における一方の面側に、第１活性層,第１クラッド層および第１電流阻止層を第１の成長温度で形成した後に、
上記半導体基板における他方の面側に、第２活性層,第２クラッド層および第２電流阻止層を上記第１の成長温度よりの低い第２の成長温度で形成し、
上記一方の面あるいは上記他方の面の何れか一方から上記半導体基板に達する上記半導体基板と同一の導電型を有する第１不純物拡散領域を形成し、
上記第１不純物拡散領域の外周面に沿って、表面から少なくとも上記第１活性層あるいは第２活性層に達すると共に、上記半導体基板とは逆の導電型を有する第２不純物拡散領域を形成する
ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。 - 請求項１に記載の半導体レーザ装置を搭載したことを特徴とするピックアップ装置。
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