JP4599687B2 - レーザダイオード、半導体発光装置および製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード、半導体発光装置および製造方法に関し、特に自励発振をするレーザダイオードおよびこのレーザダイオードを含む複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置、およびレーザダイオードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）あるいはＭＤ（ミニディスク）などの光学的に情報を記録する光学記録媒体（以下、光ディスクとも称する）に記録された情報の読み取り（再生）、あるいはこれらに情報の書き込み（記録）を行う装置（以下、光ディスク装置とも称する）には、光学ピックアップ装置が内蔵されている。
【０００３】
上記の光ディスク装置や光学ピックアップ装置における光源は、レーザダイオードが用いられている。
光源の波長は、光ディスクの種類（光ディスクシステム）が異なる場合には、波長の異なるレーザ光を用いられており、例えばＣＤの再生などには７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を、ＤＶＤの再生などには６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を用いる。
【０００４】
近年、上記のＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯のレーザダイオードにおいて、レーザ光の戻り光のノイズを低減するため、自励発振型（セルフパルセーションタイプ）のレーザダイオードが開発されている。
自励発振型では、従来行っていたレーザ駆動時に高周波重畳をかけることによる輻射ノイズを防止できる利点がある。
【０００５】
上記の自励発振型のレーザダイオードの例として、可飽和吸収層を有する構造が開発されている（第４７回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、１１４７頁、講演２９ａ−Ｎ−２参照）。
図１７は、上記のレーザダイオードの断面図である。
例えばＧａＡｓからなるｎ型基板５０上に、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層５１、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層５２、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造）５３、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層５４が積層している。
ｐ型クラッド層５４の上層には、高濃度ドープ可飽和吸収層５５が形成されている。
さらにその上層に例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層５６が電流注入ストライプ領域において凸になるように形成されており、電流注入ストライプ領域を除く領域において、ＡｌＩｎＰからなるｎ型ブロック層５７が形成されており、電流注入ストライプ領域のｐ型クラッド層５６およびブロック層５７の上層にＧａＡｓからなるｎ型層５８が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の自励発振型のレーザダイオードは以下の問題点を有している。
１．室温２５℃、出力５ｍＷ時の動作電流が５６ｍＡであり、動作電流が大きい。
２．動作電流が大きいことに伴い、素子レーザダイオードとしての長期信頼性（ライフ）が低下する。
３．可飽和吸収層のドープ量、層の厚さなどを高精度に制御する必要があり、自励発振の度合いのばらつき、およびキンクの低下の問題があり、大量生産の場合に不良率が高くなってしまう。
４．製造工程においては、エピタキシャル成長工程が２〜３回必要であるため、工程が複雑になる。
【０００７】
また、近年においては、例えばＤＶＤ用の光ディスク装置でＣＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置が開発されており、例えばＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載する２波長モノリシックレーザダイオードが開発されており、このような２波長レーザの６５０ｎｍ側のレーザダイオード素子においても自励発振型とすることが望まれているが、上記の従来の自励発振型レーザダイオードを組み込もうとすると、７８０ｎｍ帯側と６５０ｎｍ帯側のレーザダイオードを合わせて３〜４回のエピタキシャル成長工程が必要であるため、工程が長く、複雑になり、大量生産した場合不良率が高くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上述の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明は、動作電流を低減して長期信頼性を向上させ、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造可能な自励発振型レーザダイオード、および、このレーザダイオードを含む複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置を提供することを目的とする。さらに、上記のレーザダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のレーザダイオードは、基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、上記第１クラッド層の上層に形成された活性層と、上記活性層の上層に形成された第２導電型の第２クラッド層と、電流注入ストライプ領域において、上記第２クラッド層の上層に形成された第２導電型の第３クラッド層と、上記第３クラッド層の上層に形成されたコンタクト層と、上記電流注入ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接続するように形成された電極とを有し、上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記電流注入ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入され、上記レーザ光発振領域の端部の電流が制御されて自励発振する。
【００１０】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記レーザ光発振領域の端部に可飽和吸収領域を形成して自励発振する。
【００１１】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第２クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる。
【００１２】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第２クラッド層に接する部分の上記電極の材料がチタンからなる。
さらに好適には、上記電極がチタン、プラチナおよび金の積層膜からなり、チタン側から上記第２クラッド層およびコンタクト層に接して形成されている。
【００１３】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第２クラッド層と上記第３クラッド層の間にエッチングストップ層を有する。
【００１４】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第３クラッド層の膜厚および上記電流注入ストライプ領域の幅により、自励発振の度合いを調整でき、好適には、上記第３クラッド層の膜厚が０．１〜０．７μｍの範囲にある、あるいは、上記電流注入ストライプ領域の幅が１．５〜５μｍの範囲にある。
【００１５】
上記の本発明のレーザダイオードの構造において、電極への所定の電圧の印加により、電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、電流注入ストライプ領域を除く領域において電極から第２クラッド層を介して第１電流よりも小さい第２電流が注入され、レーザ光発振領域の端部に電流が適度に拡散されて自励発振が発生することを見いだした。
さらに、自励発振の強さ、キンクおよび放射角特性を制御するレーザダイオードの構造および条件を見いだした。
上記の構造の自励発振型のレーザダイオードは、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。また、その構造から必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置であって、上記レーザダイオード素子の少なくとも１つが、基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、上記第１クラッド層の上層に形成された活性層と、上記活性層の上層に形成された第２導電型の第２クラッド層と、電流注入ストライプ領域において、上記第２クラッド層の上層に形成された第２導電型の第３クラッド層と、上記第３クラッド層の上層に形成されたコンタクト層と、上記電流注入ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接続するように形成された電極とを有し、上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記電流注入ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入され、上記レーザ光発振領域の端部の電流が制御されて自励発振するレーザダイオードである。
【００１７】
上記の本発明の半導体発光装置は、例えばＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載する２波長モノリシックレーザダイオードなどにおいて、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを組み込むことができ、さらにエピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明のレーザダイオードの製造方法は、基板上に第１導電型の第１クラッド層を形成する工程と、上記第１クラッド層の上層に活性層を形成する工程と、上記活性層の上層に第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、上記第２クラッド層の上層に第２導電型の第３クラッド層を形成する工程と、上記第３クラッド層の上層にコンタクト層を形成する工程と、電流注入ストライプ領域を保護するマスク層を形成する工程と、上記マスク層をマスクとして電流注入ストライプ領域部分を残しながら上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去する工程と、上記電流注入ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接続するように電極を形成する工程とを有する。
【００１９】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、好適には、上記第２クラッド層を形成する工程と上記第３クラッド層を形成する工程の間に、上記第２クラッド層の上層にエッチングストップ層を形成する工程をさらに有し、上記第３クラッド層を形成する工程においては、上記エッチングストップ層の上層に形成し、上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去する工程においては、上記エッチングストップ層をエッチングストップとして上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去し、さらにエッチング条件を変更して上記エッチングストップ層を除去する。
【００２０】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、好適には、上記電極を形成する工程において、上記第２クラッド層に接する部分の上記電極の材料としてチタンを用いる。
さらに好適には、上記電極を形成する工程において、上記電極としてチタン、プラチナおよび金の積層膜を形成し、チタン側から上記第２クラッド層およびコンタクト層に接するように形成する。
【００２１】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、好適には、上記第３クラッド層の膜厚を０．１〜０．７μｍの範囲で形成する。
また、好適には、上記電流注入ストライプ領域の幅を１．５〜５μｍの範囲で形成する。
【００２２】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、基板上に第１導電型の第１クラッド層を形成し、第１クラッド層の上層に活性層を形成し、活性層の上層に第２導電型の第２クラッド層を形成し、第２クラッド層の上層に第２導電型の第３クラッド層を形成し、第３クラッド層の上層にコンタクト層を形成する。次に、電流注入ストライプ領域を保護するマスク層を形成し、マスク層をマスクとして電流注入ストライプ領域部分を残しながら第３クラッド層およびコンタクト層を除去する。次に、電流注入ストライプ領域を除く領域における第２クラッド層およびコンタクト層に接続するように電極を形成する。
【００２３】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法によれば、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザダイオードおよび半導体発光装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
第１実施形態
本実施形態に係るレーザダイオードは、発光波長６５０ｎｍのＤＶＤ用のレーザダイオードＬＤである。
図１（ａ）は上記のレーザダイオードの断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）中の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【００２６】
上記のレーザダイオードＬＤについて説明する。
ｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９が積層され、さらにその上層に電流注入ストライプ領域において、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３が積層されて、積層体ＳＴが形成されている。
ｐ型コンタクト層４３表面からエッチングストップ層４０までの層は、ｐ型クラッド層３９の上層に凸に突出したリッジ形状ＲＤとなるように加工されている。
【００２７】
電流注入ストライプ領域を除く領域であるｐ型クラッド層３９と、ｐ型コンタクト層４３を被覆して、ｐ電極４５が形成されている。
ｐ電極は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体からなり、Ｔｉ側が半導体に接するように形成されている。
また、ｎ型基板３０の下部には、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層体からなるｎ電極４６が接続して形成されている。
【００２８】
上記の本実施形態のレーザダイオードにおいて、ｐ電極およびｎ電極に所定の電圧を印加すると、ｐ電極４５からコンタクト層を介して第１電流Ｉａが注入されて活性層３８近傍のレーザ光発振領域ＬＯＲからレーザ光を出射する際に、電流注入ストライプ領域を除く領域においてｐ電極４５からｐ型クラッド層３９を介して第１電流Ｉａよりも小さい第２電流Ｉｂが注入され、レーザ光発振領域ＬＯＲの端部に電流が適度に拡散されて、可飽和吸収領域ＳＡを形成し、自励発振が発生する。
また、ｐ電極４５の材料、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈおよび電流注入ストライプ領域の幅ＳＷなどにより、自励発振の度合いを調整できる。
【００２９】
自励発振の度合いは、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層／ｐ電極からレーザ光発振領域ＬＯＲに拡散する電流量に依存する量であり、この拡散する電流量はｐ電極を構成する金属材料の仕事関数により決定される。
本発明においては、上記のＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層に接する金属材料はＴｉが好ましく、Ｔｉに接する金属材料はＰｔが好ましく、Ｐｔに接する金属材料はＡｕが好ましい、即ち、上記のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体をＴｉ側が半導体に接するように形成することが好ましい。
【００３０】
また、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが小さい場合、キンクが出現する光出力が低い（キンクが低い）。これは、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが小さい場合、レーザ発振する領域のΔｎ（屈折率差）が小さく、発振領域の光が注入電流により偏りを持つためである。この偏りを防ぐため、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈをある程度以上の値とし、Δｎを確保して発振領域（光電界領域）の変化（移動）を防ぐ。
逆に、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが大きい場合、自励発振の度合いが弱まってしまう。自励発振の度合いは、可干渉性指数γにより表され、このγ値が低いと自励発振の度合いが強い良好な自励発振型レーザとなるが、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが大きい場合、上記のようにΔｎが大きくなり、インデックスガイド（屈折率導波）型のレーザダイオードとなるためである。
さらにｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが大きい場合、レーザ放射角特性である水平方向放射角θ／／が小さくなる不具合を生じる。
上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とするため、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈは０．１〜０．７μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３１】
また、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが小さい場合、キンクが出現する光出力が低い（キンクが低い）。
逆に、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが大きい場合、自励発振の度合いが弱まってしまう。電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが大きい場合、量子井戸層により形成される可飽和吸収領域とレーザ光発振領域（光電界領域）の重なりが小さくなり、導波ロスが小さくなるためである。
さらに電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが大きい場合、レーザ放射角特性である水平方向放射角θ／／が小さくなる不具合を生じる。
上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とするため、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷは１．５〜５μｍの範囲にあることが好ましい。
【００３２】
上記の構造の自励発振型のレーザダイオードＬＤは、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。
また、その構造から、形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００３３】
上記のレーザダイオードＬＤの形成方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３を順に積層させる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー工程により、電流注入領域を保護するマスク層ＭＳを形成する。
次に、マスク層ＭＳをマスクとし、電流注入ストライプ領域となる部分を保護しながら、エッチングストップ層４０をエッチングストップとするエッチング処理ＥＣを行い、ｐ型コンタクト層４３からｐ型クラッド層４１までの電流注入ストライプ領域を除く領域を除去して、電流注入領域が凸に突出したリッジ形状ＲＤに加工する。さらに、エッチング条件を変えてエッチングを行い、電流注入ストライプ領域を除く領域のエッチングストップ層４０を除去する。
【００３５】
次に、有機溶媒処理などによりマスク層ＭＳを除去した後、ｐ型コンタクト層４３および電流注入ストライプ領域を除く部分に露出しているｐ型クラッド層３９に接続するように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどのｐ電極４５を形成し、一方、ｎ型基板３０に接続するように、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどのｎ電極４６を形成する。
【００３６】
以降は、ペレタイズ工程を経て、図１に示すような所望の第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａとすることができる。
【００３７】
上記の本実施形態のレーザダイオードの製造方法によれば、自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００３８】
（実施例１）
上記構造のレーザダイオードにおいて、可干渉性指数γ、水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、およびキンクが出現するレベル（ｍＷ）のｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈ依存性について調べた。
得られた結果をプロットした図を図３に示す。図３中、それぞれ、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）をｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈに対してプロットした図である。
ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈを０．１〜０．７μｍの範囲とすることで、上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とすることができることが確認された。
【００３９】
（実施例２）
上記構造のレーザダイオードにおいて、可干渉性指数γ、水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、およびキンクが出現するレベル（ｍＷ）の電流注入ストライプ領域の幅ＳＷ依存性について調べた。
得られた結果をプロットした図を図４に示す。図４中、それぞれ、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）を電流注入ストライプ領域の幅ＳＷに対してプロットした図である。
電流注入ストライプ領域の幅ＳＷを１．５〜５μｍの範囲とすることで、上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とすることができることが確認された。
【００４０】
（実施例３）
上記の実施例１および実施例２において、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈを０．１〜０．７μｍとし、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷを１．５〜５μｍの範囲として作成した自励発振型レーザダイオードは、室温２５℃において出力５ｍＷ時の動作電流が４０〜４５ｍＡであって、従来の自励発振型レーザダイオードよりも動作電流が低減でき、長期信頼性を向上させることができた。
【００４１】
第２実施形態
本実施形態に係る半導体発光装置は、ＣＤ用のレーザダイオードＬＤ１（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオードＬＤ２（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードであり、ＣＤとＤＶＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置を構成するのに好適な半導体発光装置である。
図５（ａ）は上記のモノリシックレーザダイオードの断面図であり、図５（ｂ）は第２レーザダイオードＬＤ２の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【００４２】
上記のモノリシックレーザダイオード１４ａについて説明する。
第１レーザダイオードＬＤ１として、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３２、活性層（発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造）３３、例えばＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３４、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層３５が積層して、第１積層体ＳＴ１が形成されている。ｐ型キャップ層３５表面からｐ型クラッド層３４の途中の深さまで絶縁化された領域４４となって、ゲインガイド型の電流狭窄構造となるストライプが形成されている。
【００４３】
一方、第２レーザダイオードＬＤ２として、ｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９が積層され、さらにその上層に電流注入ストライプ領域において、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３が積層されて、第２積層体ＳＴ２が形成されている。
ｐ型コンタクト層４３表面からエッチングストップ層４０までの層は、ｐ型クラッド層３９の上層に凸に突出したリッジ形状ＲＤとなるように加工されている。
【００４４】
第１積層体ＳＴ１において、ｐ型キャップ層３５に接続してｐ電極４５が形成されている。
一方、第２積層体ＳＴ２において、電流注入ストライプ領域を除く領域であるｐ型クラッド層３９と、ｐ型コンタクト層４３を被覆して、ｐ電極４５が形成されている。
ｐ電極は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体からなり、Ｔｉ側が半導体に接するように形成されている。
また、ｎ型基板３０の下部には、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層体からなるｎ電極４６が接続して形成されている。
【００４５】
上記の構造のモノリシックレーザダイオード１４ａは、第１レーザダイオードＬＤ１のレーザ光出射部と第２レーザダイオードＬＤ２のレーザ光出射部の間隔は例えば２００μｍ以下程度の範囲（１００μｍ程度）に設定される。各レーザ光出射部からは、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ１および６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ２が基板と平行であってほぼ同一の方向（ほぼ平行）に出射される。
上記の構造のレーザダイオード１４ａは、ＣＤやＤＶＤなどの波長の異なる光ディスクシステムの光学系ピックアップ装置などを構成するのに好適な、発光波長の異なる２種類のレーザダイオードを１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードである。
【００４６】
上記の本実施形態のモノリシックレーザダイオードにおいて、６５０ｎｍ帯のレーザ光を出射する第２レーザダイオードＬＤ２は、ｐ電極およびｎ電極に所定の電圧を印加すると、ｐ電極４５からコンタクト層を介して第１電流Ｉａが注入されて活性層３８近傍のレーザ光発振領域ＬＯＲからレーザ光を出射する際に、電流注入ストライプ領域を除く領域においてｐ電極４５からｐ型クラッド層３９を介して第１電流Ｉａよりも小さい第２電流Ｉｂが注入され、レーザ光発振領域ＬＯＲの端部に電流が適度に拡散されて、可飽和吸収領域ＳＡを形成し、自励発振が発生する。
また、上記の第２レーザダイオードＬＤ２において、ｐ電極４５の材料、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈおよび電流注入ストライプ領域の幅ＳＷにより、自励発振の度合いを調整できる。
例えば、自励発振の強さ、キンクおよび放射角特性などの特性を満足するために、第１実施形態と同様に、ｐ電極４５の材料としては、金属の仕事関数から、上記のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体をＴｉ側が半導体に接するように形成することが好ましく、また、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが０．１〜０．７μｍの範囲であり、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが１．５〜５μｍの範囲にあることが好ましい。
【００４７】
上記の構造の自励発振型の第２レーザダイオードＬＤ２は、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。
また、その構造から第２レーザダイオードＬＤ２部分を形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００４８】
上記の第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａの形成方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３２、活性層（発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造）３３、例えばＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３４、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層３５を順に積層させる。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１レーザダイオードＬＤ１として残す領域を不図示のレジスト膜で保護して、硫酸系の無選択エッチング、および、フッ酸系のＡｌＧａＡｓ選択エッチングなどのウェットエッチング（ＥＣ１）により、第１レーザダイオードＬＤ１領域以外の領域でｎ型クラッド層３２までの上記の積層体を除去する。
【００５０】
次に、図７（ｃ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、ｎ型バッファ層３１上に、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３を順に積層させる。
【００５１】
次に、図７（ｄ）に示すように、第２レーザダイオードＬＤ２として残す領域を不図示のレジスト膜で保護して、硫酸系のキャップエッチング、リン酸塩酸系の４元選択エッチング、塩酸系の分離エッチングなどのウェットエッチング（ＥＣ２）により、第２レーザダイオードＬＤ２領域以外の領域でｎ型バッファ層３６までの上記の積層体を除去し、第１レーザダイオード用の第１積層体ＳＴ１と第２レーザダイオード用の第２積層体ＳＴ２を分離する。
【００５２】
次に、図８（ｅ）に示すように、レジスト膜を全面に塗布し、マスクパターンを合わせて露光し、露光された部分のレジスト膜を硬化させ、未露光部分のレジスト膜をアセトンなどの有機溶媒で除去するフォトリソグラフィー工程により、第１積層体ＳＴ１の電流注入領域を保護する第１マスク層ＭＳａ１および第２積層体ＳＴ２の電流注入領域を保護する第２マスク層ＭＳａ２を、第１積層体ＳＴ１および第２積層体ＳＴ２の上層にそれぞれ形成する。
【００５３】
次に、図８（ｆ）に示すように、ＣＦ4 やモノクロロベンゼンなどの化学薬品により、または、ハードベーク処理により、表面を硬化された第１マスク層ＭＳ１および第２マスク層ＭＳ２とする。
【００５４】
次に、図９（ｇ）に示すように、上記と同様のフォトリソグラフィー工程により、第１積層体ＳＴ１の全体を保護し、第２積層体ＳＴ２を開口する第３マスク層ＭＳ３を形成する。
【００５５】
次に、図９（ｈ）に示すように、第２マスク層ＭＳ２および第３マスク層ＭＳ３をマスクとし、第２積層体ＳＴ２の電流注入ストライプ領域となる部分を保護しながら、エッチングストップ層４０をエッチングストップとするエッチング処理ＥＣ３を行い、ｐ型コンタクト層４３からｐ型クラッド層４１までの電流注入ストライプ領域を除く領域を除去して、電流注入領域が凸に突出したリッジ形状ＲＤに加工する。さらに、エッチング条件を変えてエッチングを行い、電流注入ストライプ領域を除く領域のエッチングストップ層４０を除去する。
【００５６】
次に、図１０（ｉ）に示すように、有機溶媒処理などにより、第３マスク層ＭＳ３を除去する。このとき、第１マスク層ＭＳ１および第２マスク層ＭＳ２は除去しない処理とする。
第１マスク層および第２マスク層を表面を硬化処理したレジスト膜により形成しているので、以降の工程で第１レーザダイオードとなる第１積層体ＳＴ１の電流狭窄構造を形成するために、第１マスク層ＳＴ１を残して第３マスク層ＳＴ３を除去することが容易に可能である。
次に、第３マスク層の形成工程と同様のフォトリソグラフィー工程により、第２積層体ＳＴ２の全体を保護し、第１積層体ＳＴ１を開口する第４マスク層ＭＳ４を形成する。
【００５７】
次に、図１０（ｊ）に示すように、第１マスク層ＭＳ１および第４マスク層ＭＳ４をマスクとして、第１積層体ＳＴ１の電流注入領域となる部分を除く領域に不純物Ｄ１をイオン注入などにより導入し、ｐ型キャップ層３５表面からｐ型クラッド層３４の途中の深さまで絶縁化された領域４４を形成し、ゲインガイド型の電流狭窄構造となるストライプとする。
【００５８】
次に、図１１（ｋ）に示すように、有機溶媒処理およびアッシング処理などにより、第４マスク層ＭＳ４、第１マスク層ＭＳ１および第２マスク層ＭＳ２を除去する。
【００５９】
次に、図１１（ｌ）に示すように、第１積層体ＳＴ１においては、ｐ型キャップ層３５に接続するように、第２積層体ＳＴ２においてはｐ型コンタクト層４３および電流注入ストライプ領域を除く部分に露出しているｐ型クラッド層３９に接続するように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどのｐ電極４５を形成する。
一方、ｎ型基板３０に接続するように、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどのｎ電極４６を形成する。
【００６０】
以降は、ペレタイズ工程を経て、図５に示すような所望の第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａとすることができる。
【００６１】
上記の本実施形態のモノリシックレーザダイオードは、例えば、２個のレーザダイオードが分離して形成されるので、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＰおよびＡｓなどからなる元素群からそれぞれのレーザダイオードに適した元素を選択して構成することができる。また、それら２個の半導体発光素子を搭載するｎ型基板３０として、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰおよびＩｎＰからなる化合物群から選択される化合物を含む基板から適宜選択することができる。
【００６２】
上記の本実施形態のモノリシックレーザダイオードの製造方法によれば、自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる第２レーザダイオードＬＤ２部分を形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００６３】
上記のモノリシックレーザダイオード１４ａは、例えば図１２に示すように、ｐ電極４５側から、半導体ブロック１３上に形成された電極１３ａにハンダなどにより接続および固定されて使用される。
この場合、例えば、第１レーザダイオードＬＤ１のｐ電極４５を接続させる電極１３ａにはリード１３ｂにより、第２レーザダイオードＬＤ２のｐ電極４５を接続させる電極１３ａにはリード１３ｃにより、また、両レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）に共通のｎ電極４６にはリード４６ａにより、それぞれ電圧を印加する。
【００６４】
図１３（ａ）は上記のモノリシックレーザダイオード１４ａをＣＡＮパッケージに搭載する場合の構成例を示す斜視図である。
例えば、円盤状の基台２１に設けられた突起部２１ａ上にモニター用の光検出素子としてのＰＩＮダイオード１２が形成された半導体ブロック１３が固着され、その上部に、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａが配置されている。
また、基台１を貫通して端子２２が設けられており、リード２３により上記の第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）、あるいはＰＩＮダイオード１２に接続されて、それぞれのダイオードの駆動電源が供給される。
【００６５】
図１３（ｂ）は上記のＣＡＮパッケージ化されたレーザダイオードのレーザ光の出射方向と垂直な方向からの要部平面図である。
ＰＩＮダイオード１２が形成された半導体ブロック１３の上部に第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に有するレーザダイオード１４ａが配置されている。
ＰＩＮダイオード１２においては、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）のリア側に出射されたレーザ光を感知し、その強度を測定して、レーザ光の強度が一定となるように第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）の駆動電流を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control ）制御が行われるように構成されている。
【００６６】
図１４は、上記の第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードをＣＡＮパッケージ化したレーザダイオードＬＤを用いて、ＣＤやＤＶＤなどの波長の異なる光ディスクシステムの光学系ピックアップ装置を構成したときの構成を示す模式図である。
【００６７】
光学ピックアップ装置１ａは、それぞれ個々に、すなわちディスクリートに構成された光学系を有し、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を出射する第１レーザダイオードＬＤ１と６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を出射する第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードＬＤ、７８０ｎｍ帯用であって６５０ｎｍ帯に対しては素通しとなるグレーティングＧ、ビームスプリッタＢＳ、コリメータＣ、ミラーＭ、ＣＤ用開口制限アパーチャＲ、対物レンズＯＬ、マルチレンズＭＬ、および、フォトダイオードＰＤがそれぞれ所定の位置に配設されている。フォトダイオードＰＤには、例えば、７８０ｎｍ帯の光を受光する第１フォトダイオードと、６５０ｎｍ帯の光を受光する第２フォトダイオードが互いに隣接して並列に形成されている。
【００６８】
上記構成の光学ピックアップ装置１ａにおいて、第１レーザダイオードＬＤ１からの第１レーザ光Ｌ１は、グレーティングＧを通過し、ビームスプリッタＢＳによって一部反射され、コリメータＣ、ミラーＭおよびＣＤ用開口制限アパーチャＲをそれぞれ通過あるいは反射して、対物レンズＯＬにより光ディスクＤ上に集光される。
光ディスクＤからの反射光は、対物レンズＯＬ、ＣＤ用開口制限アパーチャＲ、ミラーＭ、コリメータＣおよびビームスプリッタＢＳを介して、マルチレンズＭＬを通過し、フォトダイオードＰＤ（第１フォトダイオード）上に投光され、この反射光の変化によりＣＤなどの光ディスクＤの記録面上に記録された情報の読み出しがなされる。
【００６９】
上記構成の光学ピックアップ装置１ａにおいて、第２レーザダイオードＬＤ２からの第２レーザ光Ｌ２も、上記と同じ経路を辿って光ディスクＤ上に集光され、その反射光はフォトダイオードＰＤ（第２フォトダイオード）上に投光され、この反射光の変化によりＤＶＤなどの光ディスクＤの記録面上に記録された情報の読み出しがなされる。
【００７０】
上記の光学ピックアップ装置１ａによれば、ＣＤ用のレーザダイオードとＤＶＤ用のレーザダイオードを搭載し、共通の光学系によりその反射光をＣＤ用のフォトダイオードとＤＶＤ用のフォトダイオードに結合させ、ＣＤとＤＶＤの再生を可能にしている。
【００７１】
また、本実施形態に係る第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードを用いて、ＣＤおよびＤＶＤなどの光学記録媒体に対して光照射により記録、再生を行う光学ピックアップ装置に好適なレーザカプラを構成することも可能である。
図１５（ａ）は、上記のレーザカプラ１ｂの概略構成を示す説明図である。レーザカプラ１ｂは、第１パッケージ部材２の凹部に装填され、ガラスなどの透明な第２パッケージ部材３により封止されている。
【００７２】
図１５（ｂ）は上記のレーザカプラ１ｂの要部斜視図である。
例えば、シリコンの単結晶を切り出した基板である集積回路基板１１上に、モニター用の光検出素子としてのＰＩＮダイオード１２が形成された半導体ブロック１３が配置され、さらに、この半導体ブロック１３上に、発光素子として第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａが配置されている。
【００７３】
一方、集積回路基板１１には、例えば第１フォトダイオード（１６，１７）および第２フォトダイオード（１８，１９）が形成され、この第１および第２フォトダイオード（１６，１７，１８，１９）上に、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）と所定間隔をおいて、プリズム２０が搭載されている。
【００７４】
第１レーザダイオードＬＤ１から出射されたレーザ光Ｌ１は、プリズム２０の分光面２０ａで一部反射して進行方向を屈曲し、第２パッケージ部材３に形成された出射窓から出射方向に出射し、不図示の反射ミラーや対物レンズなどを介して光ディスク（ＣＤ）などの被照射対象物に照射される。
上記の被照射対象物からの反射光は、被照射対象物への入射方向と反対方向に進み、レーザカプラ１ｂからの出射方向からプリズム２０の分光面２０ａに入射する。このプリズム２０の上面で焦点を結びながら、プリズム２０の下面となる集積回路基板１１上に形成された前部第１フォトダイオード１６および後部第１フォトダイオード１７に入射する。
【００７５】
一方、第２レーザダイオードＬＤ２から出射されたレーザ光Ｌ２は、上記と同様に、プリズム２０の分光面２０ａで一部反射して進行方向を屈曲し、第２パッケージに形成された出射窓から出射方向に出射し、不図示の反射ミラーや対物レンズなどを介して光ディスク（ＤＶＤ）などの被照射対象物に照射される。
上記の被照射対象物からの反射光は、被照射対象物への入射方向と反対方向に進み、レーザカプラ１ｂからの出射方向からプリズム２０の分光面２０ａに入射する。このプリズム２０の上面で焦点を結びながら、プリズム２０の下面となる集積回路基板１１上に形成された前部第２フォトダイオード１８および後部第２フォトダイオード１９に入射する。
【００７６】
また、半導体ブロック１３上に形成されたＰＩＮダイオード１２は、例えば２つに分割された領域を有し、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）のそれぞれについて、リア側に出射されたレーザ光を感知し、レーザ光の強度を測定して、レーザ光の強度が一定となるように第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）の駆動電流を制御するＡＰＣ制御が行われる。
【００７７】
上記の第１レーザダイオードＬＤ１のレーザ光出射部と第２レーザダイオードＬＤ２のレーザ光出射部の間隔は例えば２００μｍ以下程度の範囲（１００μｍ程度）に設定される。各レーザ光出射部（活性層）からは、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ１および６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ２がほぼ同一の方向（ほぼ平行）に出射される。
【００７８】
上記のレーザカプラを用いて光学ピックアップ装置を構成した時の例を図１６に示す。レーザカプラ１ｂに内蔵される第１および第２レーザダイオードからの出射レーザ光（Ｌ１，Ｌ２）をコリメータＣ、ミラーＭ、ＣＤ用開口制限アパーチャＲおよび対物レンズＯＬを介して、ＣＤあるいはＤＶＤなどの光ディスクＤに入射する。
光ディスクＤからの反射光は、入射光と同一の経路をたどってレーザカプラに戻り、レーザカプラに内蔵される第１および第２フォトダイオードにより受光される。
上記のように、本実施形態のモノリシックレーザダイオードを用いることにより、ＣＤやＤＶＤなどの波長の異なる光ディスクシステムの光学系ピックアップ装置を、部品点数を減らして光学系の構成を簡素化し、容易に組み立て可能で小型化および低コストで構成することができる。
【００７９】
以上、本発明を２形態の実施形態により説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
例えば、上記レーザダイオードを構成する半導体材料や金属材料およびそれらの膜厚などは適宜選択することが可能である。
また、第２実施形態においてモノリシックに搭載される複数個のレーザダイオードとしては、発光波長が異なるレーザダイオード素子の他、発光波長が同じでも発光強度が異なるなどの素子特性の異なるレーザダイオード素子でもよく、さらに複数個の発光素子を有していれば素子特性が同一のレーザダイオード素子にも適用可能である。また、第１および第２レーザダイオードの発光波長は、７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯に限定されるものではなく、その他の光ディスクシステムに採用されている波長とすることができる。すなわち、ＣＤとＤＶＤの他の組み合わせの光ディスクシステムを採用することができる。また、複数個のレーザダイオードの内の自励発振型としないレーザダイオードは、ゲインガイド型はインデックスガイド型など、様々な特性の他のレーザに適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが可能である。
【００８０】
また、本発明を適用可能な複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光素子は、３個以上のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置にも適用可能である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明のレーザダイオードによれば、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。また、その構造から必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００８２】
本発明の半導体発光装置によれば、例えばＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載する２波長モノリシックレーザダイオードなどにおいて、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを組み込むことができ、さらにエピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００８３】
本発明のレーザダイオードの製造方法によれば、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は第１実施形態に係るレーザダイオードの断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）中の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【図２】図２は第１実施形態に係るレーザダイオードの製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は半導体積層体の形成工程まで、（ｂ）は電流注入ストライプの形成工程まで、（ｃ）はｎ型およびｐ電極の形成工程までを示す。
【図３】図３は、実施例１において、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）をｐ型クラッド層の膜厚Ｈに対してプロットした図である。
【図４】図４は、実施例２において、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）を電流注入ストライプ領域の幅ＳＷに対してプロットした図である。
【図５】図５（ａ）は第２実施形態に係るレーザダイオードの断面図であり、図５（ｂ）は（ａ）中の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【図６】図６は第２実施形態に係るレーザダイオードの製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は第１レーザダイオードとなる第１積層体の形成工程まで、（ｂ）は第１レーザダイオード領域を残して上記第１積層体をエッチング除去する工程までを示す。
【図７】図７は図６の続きの工程を示し、（ｃ）は第２レーザダイオードとなる第２積層体の形成工程まで、（ｄ）は第２レーザダイオード領域を残して上記第２積層体をエッチング除去する工程までを示す。
【図８】図８は図７の続きの工程を示し、（ｅ）は電流注入ストライプ形成のためにマスクとなる第１マスク層および第２マスク層の形成工程まで、（ｆ）は第１マスク層および第２マスク層の表面の硬化処理工程までを示す。
【図９】図９は図８の続きの工程を示し、（ｇ）は第１積層体の全体を保護する第３マスク層の形成工程まで、（ｈ）は第２積層体における電流注入ストライプの形成工程までを示す。
【図１０】図１０は図９の続きの工程を示し、（ｉ）は第２積層体の全体を保護する第４マスク層の形成工程まで、（ｊ）は第１積層体における電流狭窄構造となるストライプの形成工程までを示す。
【図１１】図１１は図１０の続きの工程を示し、（ｋ）は各マスク層の除去工程まで、（ｌ）はｎ型およびｐ電極の形成工程までを示す。
【図１２】図１２は第２実施形態に係るレーザダイオードの使用例を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は第２実施形態に係るレーザダイオードをＣＡＮパッケージに搭載する場合の構成を示す斜視図であり、図１３（ｂ）はその要部平面図である。
【図１４】図１４は、図１３のＣＡＮパッケージ化されたレーザダイオードを用いた光学ピックアップ装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５（ａ）は第２実施形態に係るレーザダイオードをレーザカプラに搭載する場合の構成を示す斜視図であり、図１５（ｂ）はその要部斜視図である。
【図１６】図１６は、図１５のレーザカプラ化されたレーザダイオードを用いた光学ピックアップ装置の構成を示す模式図である。
【図１７】図１７は従来例に係るレーザダイオードの断面図である。
【符号の説明】
１ａ…光学ピックアップ装置、１ｂ……レーザカプラ、２…第１パッケージ部材、３…第２パッケージ部材、１１…集積回路基板、１２…ＰＩＮダイオード、１３…半導体ブロック、１４ａ…モノリシックレーザダイオード、ＬＤ…レーザダイオード、ＬＤ１…第１レーザダイオード、ＬＤ２…第２レーザダイオード、１６…前部第１フォトダイオード、１７…後部第１フォトダイオード、１８…前部第２フォトダイオード、１９…後部第２フォトダイオード、２０…プリズム、２０ａ…分光面、２１…基台、２１ａ…突起部、２２…端子、２３，１３ｂ，１３ｃ，４６ａ…リード、３０…ｎ型基板、３１，３６…ｎ型バッファ層、３２，３７…ｎ型クラッド層、３３，３８…活性層、３４，３９，４１…ｐ型クラッド層、３５…ｐ型キャップ層、４０…エッチングストップ層、４２…中間層、４３…ｐ型コンタクト層、４４…絶縁化領域、４５…ｐ電極、４６…ｎ電極、ＭＳ…マスク層、ＭＳ１…第１マスク層、ＭＳ２…第２マスク層、ＭＳ３…第３マスク層、ＭＳ４…第４マスク層、ＲＤ…リッジ形状、ＳＴ…半導体積層体、ＳＴ１…第１積層体、ＳＴ２…第２積層体、ＢＳ…ビームスプリッタ、Ｃ…コリメータ、Ｄ…光ディスク、ＥＣ…エッチング、Ｇ…グレーティング、Ｈ…ｐ型クラッド層の膜厚、Ｉａ，Ｉｂ…電流、Ｌ１…第１レーザ光、Ｌ２…第２レーザ光、ＬＯＲ…レーザ光発振領域、Ｍ…ミラー、ＭＬ…マルチレンズ、ＯＬ…対物レンズ、ＰＤ…フォトダイオード、Ｒ…ＣＤ用開口制限アパーチャ、ＳＡ…可飽和吸収領域、ＳＷ…電流注入ストライプの幅。
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザダイオード、半導体発光装置および製造方法に関し、特に自励発振をするレーザダイオードおよびこのレーザダイオードを含む複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置、およびレーザダイオードの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）あるいはＭＤ（ミニディスク）などの光学的に情報を記録する光学記録媒体（以下、光ディスクとも称する）に記録された情報の読み取り（再生）、あるいはこれらに情報の書き込み（記録）を行う装置（以下、光ディスク装置とも称する）には、光学ピックアップ装置が内蔵されている。
【０００３】
上記の光ディスク装置や光学ピックアップ装置における光源は、レーザダイオードが用いられている。
光源の波長は、光ディスクの種類（光ディスクシステム）が異なる場合には、波長の異なるレーザ光を用いられており、例えばＣＤの再生などには７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を、ＤＶＤの再生などには６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を用いる。
【０００４】
近年、上記のＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯のレーザダイオードにおいて、レーザ光の戻り光のノイズを低減するため、自励発振型（セルフパルセーションタイプ）のレーザダイオードが開発されている。
自励発振型では、従来行っていたレーザ駆動時に高周波重畳をかけることによる輻射ノイズを防止できる利点がある。
【０００５】
上記の自励発振型のレーザダイオードの例として、可飽和吸収層を有する構造が開発されている（第４７回応用物理学関係連合講演会講演予稿集、１１４７頁、講演２９ａ−Ｎ−２参照）。
図１７は、上記のレーザダイオードの断面図である。
例えばＧａＡｓからなるｎ型基板５０上に、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層５１、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層５２、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造）５３、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層５４が積層している。
ｐ型クラッド層５４の上層には、高濃度ドープ可飽和吸収層５５が形成されている。
さらにその上層に例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層５６が電流注入ストライプ領域において凸になるように形成されており、電流注入ストライプ領域を除く領域において、ＡｌＩｎＰからなるｎ型ブロック層５７が形成されており、電流注入ストライプ領域のｐ型クラッド層５６およびブロック層５７の上層にＧａＡｓからなるｎ型層５８が形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の自励発振型のレーザダイオードは以下の問題点を有している。
１．室温２５℃、出力５ｍＷ時の動作電流が５６ｍＡであり、動作電流が大きい。
２．動作電流が大きいことに伴い、素子レーザダイオードとしての長期信頼性（ライフ）が低下する。
３．可飽和吸収層のドープ量、層の厚さなどを高精度に制御する必要があり、自励発振の度合いのばらつき、およびキンクの低下の問題があり、大量生産の場合に不良率が高くなってしまう。
４．製造工程においては、エピタキシャル成長工程が２〜３回必要であるため、工程が複雑になる。
【０００７】
また、近年においては、例えばＤＶＤ用の光ディスク装置でＣＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置が開発されており、例えばＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載する２波長モノリシックレーザダイオードが開発されており、このような２波長レーザの６５０ｎｍ側のレーザダイオード素子においても自励発振型とすることが望まれているが、上記の従来の自励発振型レーザダイオードを組み込もうとすると、７８０ｎｍ帯側と６５０ｎｍ帯側のレーザダイオードを合わせて３〜４回のエピタキシャル成長工程が必要であるため、工程が長く、複雑になり、大量生産した場合不良率が高くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上述の状況に鑑みてなされたものであり、従って本発明は、動作電流を低減して長期信頼性を向上させ、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造可能な自励発振型レーザダイオード、および、このレーザダイオードを含む複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置を提供することを目的とする。さらに、上記のレーザダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のレーザダイオードは、基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、上記第１クラッド層の上層に形成された活性層と、上記活性層の上層に形成された第２導電型の第２クラッド層と、電流注入ストライプ領域において、上記第２クラッド層の上層に形成された第２導電型の第３クラッド層と、上記第３クラッド層の上層に形成されたコンタクト層と、上記電流注入ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接続するように形成された電極とを有し、上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記電流注入ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入され、上記レーザ光発振領域の端部の電流が制御されて自励発振する。
【００１０】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記レーザ光発振領域の端部に可飽和吸収領域を形成して自励発振する。
【００１１】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第２クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる。
【００１２】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第２クラッド層に接する部分の上記電極の材料がチタンからなる。
さらに好適には、上記電極がチタン、プラチナおよび金の積層膜からなり、チタン側から上記第２クラッド層およびコンタクト層に接して形成されている。
【００１３】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第２クラッド層と上記第３クラッド層の間にエッチングストップ層を有する。
【００１４】
上記の本発明のレーザダイオードは、好適には、上記第３クラッド層の膜厚および上記電流注入ストライプ領域の幅により、自励発振の度合いを調整でき、好適には、上記第３クラッド層の膜厚が０．１〜０．７μｍの範囲にある、あるいは、上記電流注入ストライプ領域の幅が１．５〜５μｍの範囲にある。
【００１５】
上記の本発明のレーザダイオードの構造において、電極への所定の電圧の印加により、電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、電流注入ストライプ領域を除く領域において電極から第２クラッド層を介して第１電流よりも小さい第２電流が注入され、レーザ光発振領域の端部に電流が適度に拡散されて自励発振が発生することを見いだした。
さらに、自励発振の強さ、キンクおよび放射角特性を制御するレーザダイオードの構造および条件を見いだした。
上記の構造の自励発振型のレーザダイオードは、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。また、その構造から必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００１６】
また、上記の目的を達成するため、本発明の半導体発光装置は、複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置であって、上記レーザダイオード素子の少なくとも１つが、基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、上記第１クラッド層の上層に形成された活性層と、上記活性層の上層に形成された第２導電型の第２クラッド層と、電流注入ストライプ領域において、上記第２クラッド層の上層に形成された第２導電型の第３クラッド層と、上記第３クラッド層の上層に形成されたコンタクト層と、上記電流注入ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接続するように形成された電極とを有し、上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記電流注入ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入され、上記レーザ光発振領域の端部の電流が制御されて自励発振するレーザダイオードである。
【００１７】
上記の本発明の半導体発光装置は、例えばＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載する２波長モノリシックレーザダイオードなどにおいて、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを組み込むことができ、さらにエピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００１８】
また、上記の目的を達成するため、本発明のレーザダイオードの製造方法は、基板上に第１導電型の第１クラッド層を形成する工程と、上記第１クラッド層の上層に活性層を形成する工程と、上記活性層の上層に第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、上記第２クラッド層の上層に第２導電型の第３クラッド層を形成する工程と、上記第３クラッド層の上層にコンタクト層を形成する工程と、電流注入ストライプ領域を保護するマスク層を形成する工程と、上記マスク層をマスクとして電流注入ストライプ領域部分を残しながら上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去する工程と、上記電流注入ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接続するように電極を形成する工程とを有する。
【００１９】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、好適には、上記第２クラッド層を形成する工程と上記第３クラッド層を形成する工程の間に、上記第２クラッド層の上層にエッチングストップ層を形成する工程をさらに有し、上記第３クラッド層を形成する工程においては、上記エッチングストップ層の上層に形成し、上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去する工程においては、上記エッチングストップ層をエッチングストップとして上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去し、さらにエッチング条件を変更して上記エッチングストップ層を除去する。
【００２０】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、好適には、上記電極を形成する工程において、上記第２クラッド層に接する部分の上記電極の材料としてチタンを用いる。
さらに好適には、上記電極を形成する工程において、上記電極としてチタン、プラチナおよび金の積層膜を形成し、チタン側から上記第２クラッド層およびコンタクト層に接するように形成する。
【００２１】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、好適には、上記第３クラッド層の膜厚を０．１〜０．７μｍの範囲で形成する。
また、好適には、上記電流注入ストライプ領域の幅を１．５〜５μｍの範囲で形成する。
【００２２】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法は、基板上に第１導電型の第１クラッド層を形成し、第１クラッド層の上層に活性層を形成し、活性層の上層に第２導電型の第２クラッド層を形成し、第２クラッド層の上層に第２導電型の第３クラッド層を形成し、第３クラッド層の上層にコンタクト層を形成する。次に、電流注入ストライプ領域を保護するマスク層を形成し、マスク層をマスクとして電流注入ストライプ領域部分を残しながら第３クラッド層およびコンタクト層を除去する。次に、電流注入ストライプ領域を除く領域における第２クラッド層およびコンタクト層に接続するように電極を形成する。
【００２３】
上記の本発明のレーザダイオードの製造方法によれば、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のレーザダイオードおよび半導体発光装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
第１実施形態
本実施形態に係るレーザダイオードは、発光波長６５０ｎｍのＤＶＤ用のレーザダイオードＬＤである。
図１（ａ）は上記のレーザダイオードの断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）中の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【００２６】
上記のレーザダイオードＬＤについて説明する。
ｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９が積層され、さらにその上層に電流注入ストライプ領域において、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３が積層されて、積層体ＳＴが形成されている。
ｐ型コンタクト層４３表面からエッチングストップ層４０までの層は、ｐ型クラッド層３９の上層に凸に突出したリッジ形状ＲＤとなるように加工されている。
【００２７】
電流注入ストライプ領域を除く領域であるｐ型クラッド層３９と、ｐ型コンタクト層４３を被覆して、ｐ電極４５が形成されている。
ｐ電極は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体からなり、Ｔｉ側が半導体に接するように形成されている。
また、ｎ型基板３０の下部には、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層体からなるｎ電極４６が接続して形成されている。
【００２８】
上記の本実施形態のレーザダイオードにおいて、ｐ電極およびｎ電極に所定の電圧を印加すると、ｐ電極４５からコンタクト層を介して第１電流Ｉａが注入されて活性層３８近傍のレーザ光発振領域ＬＯＲからレーザ光を出射する際に、電流注入ストライプ領域を除く領域においてｐ電極４５からｐ型クラッド層３９を介して第１電流Ｉａよりも小さい第２電流Ｉｂが注入され、レーザ光発振領域ＬＯＲの端部に電流が適度に拡散されて、可飽和吸収領域ＳＡを形成し、自励発振が発生する。
また、ｐ電極４５の材料、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈおよび電流注入ストライプ領域の幅ＳＷなどにより、自励発振の度合いを調整できる。
【００２９】
自励発振の度合いは、ＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層／ｐ電極からレーザ光発振領域ＬＯＲに拡散する電流量に依存する量であり、この拡散する電流量はｐ電極を構成する金属材料の仕事関数により決定される。
本発明においては、上記のＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層に接する金属材料はＴｉが好ましく、Ｔｉに接する金属材料はＰｔが好ましく、Ｐｔに接する金属材料はＡｕが好ましい、即ち、上記のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体をＴｉ側が半導体に接するように形成することが好ましい。
【００３０】
また、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが小さい場合、キンクが出現する光出力が低い（キンクが低い）。これは、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが小さい場合、レーザ発振する領域のΔｎ（屈折率差）が小さく、発振領域の光が注入電流により偏りを持つためである。この偏りを防ぐため、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈをある程度以上の値とし、Δｎを確保して発振領域（光電界領域）の変化（移動）を防ぐ。
逆に、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが大きい場合、自励発振の度合いが弱まってしまう。自励発振の度合いは、可干渉性指数γにより表され、このγ値が低いと自励発振の度合いが強い良好な自励発振型レーザとなるが、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが大きい場合、上記のようにΔｎが大きくなり、インデックスガイド（屈折率導波）型のレーザダイオードとなるためである。
さらにｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが大きい場合、レーザ放射角特性である水平方向放射角θ／／が小さくなる不具合を生じる。
上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とするため、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈは０．１〜０．７μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３１】
また、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが小さい場合、キンクが出現する光出力が低い（キンクが低い）。
逆に、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが大きい場合、自励発振の度合いが弱まってしまう。電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが大きい場合、量子井戸層により形成される可飽和吸収領域とレーザ光発振領域（光電界領域）の重なりが小さくなり、導波ロスが小さくなるためである。
さらに電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが大きい場合、レーザ放射角特性である水平方向放射角θ／／が小さくなる不具合を生じる。
上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とするため、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷは１．５〜５μｍの範囲にあることが好ましい。
【００３２】
上記の構造の自励発振型のレーザダイオードＬＤは、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。
また、その構造から、形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００３３】
上記のレーザダイオードＬＤの形成方法について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３を順に積層させる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー工程により、電流注入領域を保護するマスク層ＭＳを形成する。
次に、マスク層ＭＳをマスクとし、電流注入ストライプ領域となる部分を保護しながら、エッチングストップ層４０をエッチングストップとするエッチング処理ＥＣを行い、ｐ型コンタクト層４３からｐ型クラッド層４１までの電流注入ストライプ領域を除く領域を除去して、電流注入領域が凸に突出したリッジ形状ＲＤに加工する。さらに、エッチング条件を変えてエッチングを行い、電流注入ストライプ領域を除く領域のエッチングストップ層４０を除去する。
【００３５】
次に、有機溶媒処理などによりマスク層ＭＳを除去した後、ｐ型コンタクト層４３および電流注入ストライプ領域を除く部分に露出しているｐ型クラッド層３９に接続するように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどのｐ電極４５を形成し、一方、ｎ型基板３０に接続するように、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどのｎ電極４６を形成する。
【００３６】
以降は、ペレタイズ工程を経て、図１に示すような所望の第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａとすることができる。
【００３７】
上記の本実施形態のレーザダイオードの製造方法によれば、自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００３８】
（実施例１）
上記構造のレーザダイオードにおいて、可干渉性指数γ、水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、およびキンクが出現するレベル（ｍＷ）のｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈ依存性について調べた。
得られた結果をプロットした図を図３に示す。図３中、それぞれ、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）をｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈに対してプロットした図である。
ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈを０．１〜０．７μｍの範囲とすることで、上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とすることができることが確認された。
【００３９】
（実施例２）
上記構造のレーザダイオードにおいて、可干渉性指数γ、水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、およびキンクが出現するレベル（ｍＷ）の電流注入ストライプ領域の幅ＳＷ依存性について調べた。
得られた結果をプロットした図を図４に示す。図４中、それぞれ、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）を電流注入ストライプ領域の幅ＳＷに対してプロットした図である。
電流注入ストライプ領域の幅ＳＷを１．５〜５μｍの範囲とすることで、上記諸条件について、光学ピックアップ装置に適用した場合に適した特性の範囲（キンク：７〜９ｍＷ以上、γ≦０．５、７ｄｅｇ≦θ／／≦１１ｄｅｇ）とすることができることが確認された。
【００４０】
（実施例３）
上記の実施例１および実施例２において、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈを０．１〜０．７μｍとし、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷを１．５〜５μｍの範囲として作成した自励発振型レーザダイオードは、室温２５℃において出力５ｍＷ時の動作電流が４０〜４５ｍＡであって、従来の自励発振型レーザダイオードよりも動作電流が低減でき、長期信頼性を向上させることができた。
【００４１】
第２実施形態
本実施形態に係る半導体発光装置は、ＣＤ用のレーザダイオードＬＤ１（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオードＬＤ２（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードであり、ＣＤとＤＶＤの再生を可能にするコンパチブル光学ピックアップ装置を構成するのに好適な半導体発光装置である。
図５（ａ）は上記のモノリシックレーザダイオードの断面図であり、図５（ｂ）は第２レーザダイオードＬＤ２の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【００４２】
上記のモノリシックレーザダイオード１４ａについて説明する。
第１レーザダイオードＬＤ１として、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３２、活性層（発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造）３３、例えばＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３４、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層３５が積層して、第１積層体ＳＴ１が形成されている。ｐ型キャップ層３５表面からｐ型クラッド層３４の途中の深さまで絶縁化された領域４４となって、ゲインガイド型の電流狭窄構造となるストライプが形成されている。
【００４３】
一方、第２レーザダイオードＬＤ２として、ｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９が積層され、さらにその上層に電流注入ストライプ領域において、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３が積層されて、第２積層体ＳＴ２が形成されている。
ｐ型コンタクト層４３表面からエッチングストップ層４０までの層は、ｐ型クラッド層３９の上層に凸に突出したリッジ形状ＲＤとなるように加工されている。
【００４４】
第１積層体ＳＴ１において、ｐ型キャップ層３５に接続してｐ電極４５が形成されている。
一方、第２積層体ＳＴ２において、電流注入ストライプ領域を除く領域であるｐ型クラッド層３９と、ｐ型コンタクト層４３を被覆して、ｐ電極４５が形成されている。
ｐ電極は、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体からなり、Ｔｉ側が半導体に接するように形成されている。
また、ｎ型基板３０の下部には、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ積層体からなるｎ電極４６が接続して形成されている。
【００４５】
上記の構造のモノリシックレーザダイオード１４ａは、第１レーザダイオードＬＤ１のレーザ光出射部と第２レーザダイオードＬＤ２のレーザ光出射部の間隔は例えば２００μｍ以下程度の範囲（１００μｍ程度）に設定される。各レーザ光出射部からは、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ１および６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ２が基板と平行であってほぼ同一の方向（ほぼ平行）に出射される。
上記の構造のレーザダイオード１４ａは、ＣＤやＤＶＤなどの波長の異なる光ディスクシステムの光学系ピックアップ装置などを構成するのに好適な、発光波長の異なる２種類のレーザダイオードを１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードである。
【００４６】
上記の本実施形態のモノリシックレーザダイオードにおいて、６５０ｎｍ帯のレーザ光を出射する第２レーザダイオードＬＤ２は、ｐ電極およびｎ電極に所定の電圧を印加すると、ｐ電極４５からコンタクト層を介して第１電流Ｉａが注入されて活性層３８近傍のレーザ光発振領域ＬＯＲからレーザ光を出射する際に、電流注入ストライプ領域を除く領域においてｐ電極４５からｐ型クラッド層３９を介して第１電流Ｉａよりも小さい第２電流Ｉｂが注入され、レーザ光発振領域ＬＯＲの端部に電流が適度に拡散されて、可飽和吸収領域ＳＡを形成し、自励発振が発生する。
また、上記の第２レーザダイオードＬＤ２において、ｐ電極４５の材料、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈおよび電流注入ストライプ領域の幅ＳＷにより、自励発振の度合いを調整できる。
例えば、自励発振の強さ、キンクおよび放射角特性などの特性を満足するために、第１実施形態と同様に、ｐ電極４５の材料としては、金属の仕事関数から、上記のＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ積層体をＴｉ側が半導体に接するように形成することが好ましく、また、ｐ型クラッド層４１の膜厚Ｈが０．１〜０．７μｍの範囲であり、電流注入ストライプ領域の幅ＳＷが１．５〜５μｍの範囲にあることが好ましい。
【００４７】
上記の構造の自励発振型の第２レーザダイオードＬＤ２は、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。
また、その構造から第２レーザダイオードＬＤ２部分を形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００４８】
上記の第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａの形成方法について説明する。
まず、図６（ａ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、例えばＧａＡｓからなるｎ型基板３０上に、例えばＧａＡｓからなるｎ型バッファ層３１、例えばＡｌＧａＡｓからなるｎ型クラッド層３２、活性層（発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造）３３、例えばＡｌＧａＡｓからなるｐ型クラッド層３４、例えばＧａＡｓからなるｐ型キャップ層３５を順に積層させる。
【００４９】
次に、図６（ｂ）に示すように、第１レーザダイオードＬＤ１として残す領域を不図示のレジスト膜で保護して、硫酸系の無選択エッチング、および、フッ酸系のＡｌＧａＡｓ選択エッチングなどのウェットエッチング（ＥＣ１）により、第１レーザダイオードＬＤ１領域以外の領域でｎ型クラッド層３２までの上記の積層体を除去する。
【００５０】
次に、図７（ｃ）に示すように、例えば有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ）などのエピタキシャル成長法により、ｎ型バッファ層３１上に、例えばＩｎＧａＰからなるｎ型バッファ層３６、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層３７、活性層（発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造、バリア層およびガイド層を含む）３８、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層３９、例えばＧａＩｎＰからなるエッチングストップド層４０、例えばＡｌＧａＩｎＰからなるｐ型クラッド層４１、例えばＧａＩｎＰからなる中間層４２、例えばＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層４３を順に積層させる。
【００５１】
次に、図７（ｄ）に示すように、第２レーザダイオードＬＤ２として残す領域を不図示のレジスト膜で保護して、硫酸系のキャップエッチング、リン酸塩酸系の４元選択エッチング、塩酸系の分離エッチングなどのウェットエッチング（ＥＣ２）により、第２レーザダイオードＬＤ２領域以外の領域でｎ型バッファ層３６までの上記の積層体を除去し、第１レーザダイオード用の第１積層体ＳＴ１と第２レーザダイオード用の第２積層体ＳＴ２を分離する。
【００５２】
次に、図８（ｅ）に示すように、レジスト膜を全面に塗布し、マスクパターンを合わせて露光し、露光された部分のレジスト膜を硬化させ、未露光部分のレジスト膜をアセトンなどの有機溶媒で除去するフォトリソグラフィー工程により、第１積層体ＳＴ１の電流注入領域を保護する第１マスク層ＭＳａ１および第２積層体ＳＴ２の電流注入領域を保護する第２マスク層ＭＳａ２を、第１積層体ＳＴ１および第２積層体ＳＴ２の上層にそれぞれ形成する。
【００５３】
次に、図８（ｆ）に示すように、ＣＦ4 やモノクロロベンゼンなどの化学薬品により、または、ハードベーク処理により、表面を硬化された第１マスク層ＭＳ１および第２マスク層ＭＳ２とする。
【００５４】
次に、図９（ｇ）に示すように、上記と同様のフォトリソグラフィー工程により、第１積層体ＳＴ１の全体を保護し、第２積層体ＳＴ２を開口する第３マスク層ＭＳ３を形成する。
【００５５】
次に、図９（ｈ）に示すように、第２マスク層ＭＳ２および第３マスク層ＭＳ３をマスクとし、第２積層体ＳＴ２の電流注入ストライプ領域となる部分を保護しながら、エッチングストップ層４０をエッチングストップとするエッチング処理ＥＣ３を行い、ｐ型コンタクト層４３からｐ型クラッド層４１までの電流注入ストライプ領域を除く領域を除去して、電流注入領域が凸に突出したリッジ形状ＲＤに加工する。さらに、エッチング条件を変えてエッチングを行い、電流注入ストライプ領域を除く領域のエッチングストップ層４０を除去する。
【００５６】
次に、図１０（ｉ）に示すように、有機溶媒処理などにより、第３マスク層ＭＳ３を除去する。このとき、第１マスク層ＭＳ１および第２マスク層ＭＳ２は除去しない処理とする。
第１マスク層および第２マスク層を表面を硬化処理したレジスト膜により形成しているので、以降の工程で第１レーザダイオードとなる第１積層体ＳＴ１の電流狭窄構造を形成するために、第１マスク層ＳＴ１を残して第３マスク層ＳＴ３を除去することが容易に可能である。
次に、第３マスク層の形成工程と同様のフォトリソグラフィー工程により、第２積層体ＳＴ２の全体を保護し、第１積層体ＳＴ１を開口する第４マスク層ＭＳ４を形成する。
【００５７】
次に、図１０（ｊ）に示すように、第１マスク層ＭＳ１および第４マスク層ＭＳ４をマスクとして、第１積層体ＳＴ１の電流注入領域となる部分を除く領域に不純物Ｄ１をイオン注入などにより導入し、ｐ型キャップ層３５表面からｐ型クラッド層３４の途中の深さまで絶縁化された領域４４を形成し、ゲインガイド型の電流狭窄構造となるストライプとする。
【００５８】
次に、図１１（ｋ）に示すように、有機溶媒処理およびアッシング処理などにより、第４マスク層ＭＳ４、第１マスク層ＭＳ１および第２マスク層ＭＳ２を除去する。
【００５９】
次に、図１１（ｌ）に示すように、第１積層体ＳＴ１においては、ｐ型キャップ層３５に接続するように、第２積層体ＳＴ２においてはｐ型コンタクト層４３および電流注入ストライプ領域を除く部分に露出しているｐ型クラッド層３９に接続するように、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕなどのｐ電極４５を形成する。
一方、ｎ型基板３０に接続するように、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕなどのｎ電極４６を形成する。
【００６０】
以降は、ペレタイズ工程を経て、図５に示すような所望の第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａとすることができる。
【００６１】
上記の本実施形態のモノリシックレーザダイオードは、例えば、２個のレーザダイオードが分離して形成されるので、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＰおよびＡｓなどからなる元素群からそれぞれのレーザダイオードに適した元素を選択して構成することができる。また、それら２個の半導体発光素子を搭載するｎ型基板３０として、ＧａＡｓ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰおよびＩｎＰからなる化合物群から選択される化合物を含む基板から適宜選択することができる。
【００６２】
上記の本実施形態のモノリシックレーザダイオードの製造方法によれば、自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる第２レーザダイオードＬＤ２部分を形成するのに必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００６３】
上記のモノリシックレーザダイオード１４ａは、例えば図１２に示すように、ｐ電極４５側から、半導体ブロック１３上に形成された電極１３ａにハンダなどにより接続および固定されて使用される。
この場合、例えば、第１レーザダイオードＬＤ１のｐ電極４５を接続させる電極１３ａにはリード１３ｂにより、第２レーザダイオードＬＤ２のｐ電極４５を接続させる電極１３ａにはリード１３ｃにより、また、両レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）に共通のｎ電極４６にはリード４６ａにより、それぞれ電圧を印加する。
【００６４】
図１３（ａ）は上記のモノリシックレーザダイオード１４ａをＣＡＮパッケージに搭載する場合の構成例を示す斜視図である。
例えば、円盤状の基台２１に設けられた突起部２１ａ上にモニター用の光検出素子としてのＰＩＮダイオード１２が形成された半導体ブロック１３が固着され、その上部に、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａが配置されている。
また、基台１を貫通して端子２２が設けられており、リード２３により上記の第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）、あるいはＰＩＮダイオード１２に接続されて、それぞれのダイオードの駆動電源が供給される。
【００６５】
図１３（ｂ）は上記のＣＡＮパッケージ化されたレーザダイオードのレーザ光の出射方向と垂直な方向からの要部平面図である。
ＰＩＮダイオード１２が形成された半導体ブロック１３の上部に第１レーザダイオードＬＤ１と第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に有するレーザダイオード１４ａが配置されている。
ＰＩＮダイオード１２においては、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）のリア側に出射されたレーザ光を感知し、その強度を測定して、レーザ光の強度が一定となるように第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）の駆動電流を制御するＡＰＣ（Automatic Power Control ）制御が行われるように構成されている。
【００６６】
図１４は、上記の第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードをＣＡＮパッケージ化したレーザダイオードＬＤを用いて、ＣＤやＤＶＤなどの波長の異なる光ディスクシステムの光学系ピックアップ装置を構成したときの構成を示す模式図である。
【００６７】
光学ピックアップ装置１ａは、それぞれ個々に、すなわちディスクリートに構成された光学系を有し、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光を出射する第１レーザダイオードＬＤ１と６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光を出射する第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードＬＤ、７８０ｎｍ帯用であって６５０ｎｍ帯に対しては素通しとなるグレーティングＧ、ビームスプリッタＢＳ、コリメータＣ、ミラーＭ、ＣＤ用開口制限アパーチャＲ、対物レンズＯＬ、マルチレンズＭＬ、および、フォトダイオードＰＤがそれぞれ所定の位置に配設されている。フォトダイオードＰＤには、例えば、７８０ｎｍ帯の光を受光する第１フォトダイオードと、６５０ｎｍ帯の光を受光する第２フォトダイオードが互いに隣接して並列に形成されている。
【００６８】
上記構成の光学ピックアップ装置１ａにおいて、第１レーザダイオードＬＤ１からの第１レーザ光Ｌ１は、グレーティングＧを通過し、ビームスプリッタＢＳによって一部反射され、コリメータＣ、ミラーＭおよびＣＤ用開口制限アパーチャＲをそれぞれ通過あるいは反射して、対物レンズＯＬにより光ディスクＤ上に集光される。
光ディスクＤからの反射光は、対物レンズＯＬ、ＣＤ用開口制限アパーチャＲ、ミラーＭ、コリメータＣおよびビームスプリッタＢＳを介して、マルチレンズＭＬを通過し、フォトダイオードＰＤ（第１フォトダイオード）上に投光され、この反射光の変化によりＣＤなどの光ディスクＤの記録面上に記録された情報の読み出しがなされる。
【００６９】
上記構成の光学ピックアップ装置１ａにおいて、第２レーザダイオードＬＤ２からの第２レーザ光Ｌ２も、上記と同じ経路を辿って光ディスクＤ上に集光され、その反射光はフォトダイオードＰＤ（第２フォトダイオード）上に投光され、この反射光の変化によりＤＶＤなどの光ディスクＤの記録面上に記録された情報の読み出しがなされる。
【００７０】
上記の光学ピックアップ装置１ａによれば、ＣＤ用のレーザダイオードとＤＶＤ用のレーザダイオードを搭載し、共通の光学系によりその反射光をＣＤ用のフォトダイオードとＤＶＤ用のフォトダイオードに結合させ、ＣＤとＤＶＤの再生を可能にしている。
【００７１】
また、本実施形態に係る第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオードを用いて、ＣＤおよびＤＶＤなどの光学記録媒体に対して光照射により記録、再生を行う光学ピックアップ装置に好適なレーザカプラを構成することも可能である。
図１５（ａ）は、上記のレーザカプラ１ｂの概略構成を示す説明図である。レーザカプラ１ｂは、第１パッケージ部材２の凹部に装填され、ガラスなどの透明な第２パッケージ部材３により封止されている。
【００７２】
図１５（ｂ）は上記のレーザカプラ１ｂの要部斜視図である。
例えば、シリコンの単結晶を切り出した基板である集積回路基板１１上に、モニター用の光検出素子としてのＰＩＮダイオード１２が形成された半導体ブロック１３が配置され、さらに、この半導体ブロック１３上に、発光素子として第１レーザダイオードＬＤ１および第２レーザダイオードＬＤ２を１チップ上に搭載するモノリシックレーザダイオード１４ａが配置されている。
【００７３】
一方、集積回路基板１１には、例えば第１フォトダイオード（１６，１７）および第２フォトダイオード（１８，１９）が形成され、この第１および第２フォトダイオード（１６，１７，１８，１９）上に、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）と所定間隔をおいて、プリズム２０が搭載されている。
【００７４】
第１レーザダイオードＬＤ１から出射されたレーザ光Ｌ１は、プリズム２０の分光面２０ａで一部反射して進行方向を屈曲し、第２パッケージ部材３に形成された出射窓から出射方向に出射し、不図示の反射ミラーや対物レンズなどを介して光ディスク（ＣＤ）などの被照射対象物に照射される。
上記の被照射対象物からの反射光は、被照射対象物への入射方向と反対方向に進み、レーザカプラ１ｂからの出射方向からプリズム２０の分光面２０ａに入射する。このプリズム２０の上面で焦点を結びながら、プリズム２０の下面となる集積回路基板１１上に形成された前部第１フォトダイオード１６および後部第１フォトダイオード１７に入射する。
【００７５】
一方、第２レーザダイオードＬＤ２から出射されたレーザ光Ｌ２は、上記と同様に、プリズム２０の分光面２０ａで一部反射して進行方向を屈曲し、第２パッケージに形成された出射窓から出射方向に出射し、不図示の反射ミラーや対物レンズなどを介して光ディスク（ＤＶＤ）などの被照射対象物に照射される。
上記の被照射対象物からの反射光は、被照射対象物への入射方向と反対方向に進み、レーザカプラ１ｂからの出射方向からプリズム２０の分光面２０ａに入射する。このプリズム２０の上面で焦点を結びながら、プリズム２０の下面となる集積回路基板１１上に形成された前部第２フォトダイオード１８および後部第２フォトダイオード１９に入射する。
【００７６】
また、半導体ブロック１３上に形成されたＰＩＮダイオード１２は、例えば２つに分割された領域を有し、第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）のそれぞれについて、リア側に出射されたレーザ光を感知し、レーザ光の強度を測定して、レーザ光の強度が一定となるように第１および第２レーザダイオード（ＬＤ１，ＬＤ２）の駆動電流を制御するＡＰＣ制御が行われる。
【００７７】
上記の第１レーザダイオードＬＤ１のレーザ光出射部と第２レーザダイオードＬＤ２のレーザ光出射部の間隔は例えば２００μｍ以下程度の範囲（１００μｍ程度）に設定される。各レーザ光出射部（活性層）からは、例えば７８０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ１および６５０ｎｍ帯の波長のレーザ光Ｌ２がほぼ同一の方向（ほぼ平行）に出射される。
【００７８】
上記のレーザカプラを用いて光学ピックアップ装置を構成した時の例を図１６に示す。レーザカプラ１ｂに内蔵される第１および第２レーザダイオードからの出射レーザ光（Ｌ１，Ｌ２）をコリメータＣ、ミラーＭ、ＣＤ用開口制限アパーチャＲおよび対物レンズＯＬを介して、ＣＤあるいはＤＶＤなどの光ディスクＤに入射する。
光ディスクＤからの反射光は、入射光と同一の経路をたどってレーザカプラに戻り、レーザカプラに内蔵される第１および第２フォトダイオードにより受光される。
上記のように、本実施形態のモノリシックレーザダイオードを用いることにより、ＣＤやＤＶＤなどの波長の異なる光ディスクシステムの光学系ピックアップ装置を、部品点数を減らして光学系の構成を簡素化し、容易に組み立て可能で小型化および低コストで構成することができる。
【００７９】
以上、本発明を２形態の実施形態により説明したが、本発明はこれらの実施形態に何ら限定されるものではない。
例えば、上記レーザダイオードを構成する半導体材料や金属材料およびそれらの膜厚などは適宜選択することが可能である。
また、第２実施形態においてモノリシックに搭載される複数個のレーザダイオードとしては、発光波長が異なるレーザダイオード素子の他、発光波長が同じでも発光強度が異なるなどの素子特性の異なるレーザダイオード素子でもよく、さらに複数個の発光素子を有していれば素子特性が同一のレーザダイオード素子にも適用可能である。また、第１および第２レーザダイオードの発光波長は、７８０ｎｍ帯と６５０ｎｍ帯に限定されるものではなく、その他の光ディスクシステムに採用されている波長とすることができる。すなわち、ＣＤとＤＶＤの他の組み合わせの光ディスクシステムを採用することができる。また、複数個のレーザダイオードの内の自励発振型としないレーザダイオードは、ゲインガイド型はインデックスガイド型など、様々な特性の他のレーザに適用することも可能である。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことが可能である。
【００８０】
また、本発明を適用可能な複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光素子は、３個以上のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置にも適用可能である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明のレーザダイオードによれば、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができる。また、その構造から必要なエピタキシャル工程は１回であり、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００８２】
本発明の半導体発光装置によれば、例えばＣＤ用のレーザダイオード（発光波長７８０ｎｍ）とＤＶＤ用のレーザダイオード（発光波長６５０ｎｍ）を１チップ上に搭載する２波長モノリシックレーザダイオードなどにおいて、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを組み込むことができ、さらにエピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【００８３】
本発明のレーザダイオードの製造方法によれば、ノイズ特性に優れた自励発振型であって、従来よりも動作電流を低減することができ、これにより長期信頼性を向上させることができるレーザダイオードを、エピタキシャル工程の回数を従来より減らし、製造歩留りを向上して製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は第１実施形態に係るレーザダイオードの断面図であり、図１（ｂ）は（ａ）中の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【図２】図２は第１実施形態に係るレーザダイオードの製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は半導体積層体の形成工程まで、（ｂ）は電流注入ストライプの形成工程まで、（ｃ）はｎ型およびｐ電極の形成工程までを示す。
【図３】図３は、実施例１において、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）をｐ型クラッド層の膜厚Ｈに対してプロットした図である。
【図４】図４は、実施例２において、（ａ）可干渉性指数γ、（ｂ）水平方向放射角θ／／（ｄｅｇ）、および（ｃ）キンクが出現するレベル（ｍＷ）を電流注入ストライプ領域の幅ＳＷに対してプロットした図である。
【図５】図５（ａ）は第２実施形態に係るレーザダイオードの断面図であり、図５（ｂ）は（ａ）中の活性層よりも上層の領域を拡大した断面図である。
【図６】図６は第２実施形態に係るレーザダイオードの製造方法の製造工程を示す断面図であり、（ａ）は第１レーザダイオードとなる第１積層体の形成工程まで、（ｂ）は第１レーザダイオード領域を残して上記第１積層体をエッチング除去する工程までを示す。
【図７】図７は図６の続きの工程を示し、（ｃ）は第２レーザダイオードとなる第２積層体の形成工程まで、（ｄ）は第２レーザダイオード領域を残して上記第２積層体をエッチング除去する工程までを示す。
【図８】図８は図７の続きの工程を示し、（ｅ）は電流注入ストライプ形成のためにマスクとなる第１マスク層および第２マスク層の形成工程まで、（ｆ）は第１マスク層および第２マスク層の表面の硬化処理工程までを示す。
【図９】図９は図８の続きの工程を示し、（ｇ）は第１積層体の全体を保護する第３マスク層の形成工程まで、（ｈ）は第２積層体における電流注入ストライプの形成工程までを示す。
【図１０】図１０は図９の続きの工程を示し、（ｉ）は第２積層体の全体を保護する第４マスク層の形成工程まで、（ｊ）は第１積層体における電流狭窄構造となるストライプの形成工程までを示す。
【図１１】図１１は図１０の続きの工程を示し、（ｋ）は各マスク層の除去工程まで、（ｌ）はｎ型およびｐ電極の形成工程までを示す。
【図１２】図１２は第２実施形態に係るレーザダイオードの使用例を示す断面図である。
【図１３】図１３（ａ）は第２実施形態に係るレーザダイオードをＣＡＮパッケージに搭載する場合の構成を示す斜視図であり、図１３（ｂ）はその要部平面図である。
【図１４】図１４は、図１３のＣＡＮパッケージ化されたレーザダイオードを用いた光学ピックアップ装置の構成を示す模式図である。
【図１５】図１５（ａ）は第２実施形態に係るレーザダイオードをレーザカプラに搭載する場合の構成を示す斜視図であり、図１５（ｂ）はその要部斜視図である。
【図１６】図１６は、図１５のレーザカプラ化されたレーザダイオードを用いた光学ピックアップ装置の構成を示す模式図である。
【図１７】図１７は従来例に係るレーザダイオードの断面図である。
【符号の説明】
１ａ…光学ピックアップ装置、１ｂ……レーザカプラ、２…第１パッケージ部材、３…第２パッケージ部材、１１…集積回路基板、１２…ＰＩＮダイオード、１３…半導体ブロック、１４ａ…モノリシックレーザダイオード、ＬＤ…レーザダイオード、ＬＤ１…第１レーザダイオード、ＬＤ２…第２レーザダイオード、１６…前部第１フォトダイオード、１７…後部第１フォトダイオード、１８…前部第２フォトダイオード、１９…後部第２フォトダイオード、２０…プリズム、２０ａ…分光面、２１…基台、２１ａ…突起部、２２…端子、２３，１３ｂ，１３ｃ，４６ａ…リード、３０…ｎ型基板、３１，３６…ｎ型バッファ層、３２，３７…ｎ型クラッド層、３３，３８…活性層、３４，３９，４１…ｐ型クラッド層、３５…ｐ型キャップ層、４０…エッチングストップ層、４２…中間層、４３…ｐ型コンタクト層、４４…絶縁化領域、４５…ｐ電極、４６…ｎ電極、ＭＳ…マスク層、ＭＳ１…第１マスク層、ＭＳ２…第２マスク層、ＭＳ３…第３マスク層、ＭＳ４…第４マスク層、ＲＤ…リッジ形状、ＳＴ…半導体積層体、ＳＴ１…第１積層体、ＳＴ２…第２積層体、ＢＳ…ビームスプリッタ、Ｃ…コリメータ、Ｄ…光ディスク、ＥＣ…エッチング、Ｇ…グレーティング、Ｈ…ｐ型クラッド層の膜厚、Ｉａ，Ｉｂ…電流、Ｌ１…第１レーザ光、Ｌ２…第２レーザ光、ＬＯＲ…レーザ光発振領域、Ｍ…ミラー、ＭＬ…マルチレンズ、ＯＬ…対物レンズ、ＰＤ…フォトダイオード、Ｒ…ＣＤ用開口制限アパーチャ、ＳＡ…可飽和吸収領域、ＳＷ…電流注入ストライプの幅。
Claims (14)
- 基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、
上記第１クラッド層の上層に形成された活性層と、
上記活性層の上層に形成された第２導電型の第２クラッド層と、
上記第２クラッド層上のストライプ領域において、上記第２クラッド層の上層に形成された第２導電型の第３クラッド層と、
上記第３クラッド層の上層に形成されたコンタクト層と、
上記ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接するように形成された電極と
を有し、
上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記レーザ光発振領域の端部の電流が拡散されて上記レーザ光発振領域の端部に可飽和吸収領域を形成して自励発振するように、上記ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入される
レーザダイオード。 - 上記第２クラッド層がＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる
請求項１に記載のレーザダイオード。 - 上記第２クラッド層に接する部分の上記電極の材料がチタンからなる
請求項１または２に記載のレーザダイオード。 - 上記電極がチタン、プラチナおよび金の積層膜からなり、チタン側から上記第２クラッド層およびコンタクト層に接して形成されている
請求項３に記載のレーザダイオード。 - 上記第２クラッド層と上記第３クラッド層の間にエッチングストップ層を有する
請求項１〜４のいずれかに記載のレーザダイオード。 - 上記第３クラッド層の膜厚が０．１〜０．７μｍの範囲にある
請求項１〜５のいずれかに記載のレーザダイオード。 - 上記ストライプ領域の幅が１．５〜５μｍの範囲にある
請求項１〜６のいずれかに記載のレーザダイオード。 - 複数個のレーザダイオード素子を有する半導体発光装置であって、上記レーザダイオード素子の少なくとも１つが、
基板上に形成された第１導電型の第１クラッド層と、
上記第１クラッド層の上層に形成された活性層と、
上記活性層の上層に形成された第２導電型の第２クラッド層と、
上記第２クラッド層上のストライプ領域において、上記第２クラッド層の上層に形成された第２導電型の第３クラッド層と、
上記第３クラッド層の上層に形成されたコンタクト層と、
上記ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接するように形成された電極と
を有し、
上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記レーザ光発振領域の端部の電流が拡散されて上記レーザ光発振領域の端部に可飽和吸収領域を形成して自励発振するように、上記ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入されるレーザダイオードである
半導体発光装置。 - 基板上に第１導電型の第１クラッド層を形成する工程と、
上記第１クラッド層の上層に活性層を形成する工程と、
上記活性層の上層に第２導電型の第２クラッド層を形成する工程と、
上記第２クラッド層の上層に第２導電型の第３クラッド層を形成する工程と、
上記第３クラッド層の上層にコンタクト層を形成する工程と、
上記コンタクト層上のストライプ領域を保護するマスク層を形成する工程と、
上記マスク層をマスクとして上記ストライプ領域部分を残しながら上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去する工程と、
上記ストライプ領域を除く領域における上記第２クラッド層および上記コンタクト層に接するように電極を形成する工程と
を有し、
上記電極への所定の電圧の印加により、上記電極から上記コンタクト層を介して第１電流が注入されて上記活性層近傍のレーザ光発振領域からレーザ光を出射する際に、上記レーザ光発振領域の端部の電流が拡散されて上記レーザ光発振領域の端部に可飽和吸収領域を形成して自励発振するように、上記ストライプ領域を除く領域において上記電極から上記第２クラッド層を介して上記第１電流よりも小さい第２電流が注入されるレーザダイオードを製造する
レーザダイオードの製造方法。 - 上記第２クラッド層を形成する工程と上記第３クラッド層を形成する工程の間に、上記第２クラッド層の上層にエッチングストップ層を形成する工程をさらに有し、
上記第３クラッド層を形成する工程においては、上記エッチングストップ層の上層に形成し、
上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去する工程においては、上記エッチングストップ層をエッチングストップとして上記第３クラッド層および上記コンタクト層を除去し、さらにエッチング条件を変更して上記エッチングストップ層を除去する
請求項９に記載のレーザダイオードの製造方法。 - 上記電極を形成する工程において、上記第２クラッド層に接する部分の上記電極の材料としてチタンを用いる
請求項９または１０に記載のレーザダイオードの製造方法。 - 上記電極を形成する工程において、上記電極としてチタン、プラチナおよび金の積層膜を形成し、チタン側から上記第２クラッド層およびコンタクト層に接するように形成する
請求項１１に記載のレーザダイオードの製造方法。 - 上記第３クラッド層の膜厚を０．１〜０．７μｍの範囲で形成する
請求項９〜１２のいずれかに記載のレーザダイオードの製造方法。 - 上記ストライプ領域の幅を１．５〜５μｍの範囲で形成する
請求項９〜１３のいずれかに記載のレーザダイオードの製造方法。
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