JPH0436477B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体レーザアレイ装置に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 近年、光を用いた情報の記録、再生方式の技術
開発が盛んに行なわれている。すでに商品化され
ているデイジタル・オーデイオ・デイスク、ある
いは光デイスクを用いた静止画像フアイル、文書
フアイルなどはその代表的なものである。光方式
の記録再生は磁気を用いた方式に比べて、桁違い
に記録密度が高く、非接触のため信頼性が高く、
SN比が大きく、アクセス時間が短い、など数多
くの利点を持つている。ところで光方式の光源と
して半導体レーザを用いて情報の記録及び消去を
行なう場合、情報の読み出しの場合に比べてより
高いパワー密度が必要となるので、基本横モード
発振で光出力20mW以上の高出力半導体レーザの
開発が要望されていた。これに対応するため、本
発明者らはすでに特願昭54−32802号において
TRS（Twin Ridge Snbstrate）構造の半導体レ
ーザを発明した。その断面図を第１図に示す。

この半導体レーザは、２つの平行なリツジをも
つ基板１上にノンドープGa_1-yAl_yAs活性層３を
含む各層（ｎ型Ga_1-xAl_xAsクラツド層２、ｐ型
Ga_1-xAl_xAsクラツド層４）よりなるDH（ダブル
ヘテロ）構造を形成し、さらにｎ型GaAs電流制
限層を形成した後、さらに電流注入のため亜鉛拡
散領域８を結晶表面より選択拡散させて形成し、
電極６，７を形成して作製する。このような半導
体レーザにおいては結晶成長の異方性により、基
板１のリツジ上の結晶成長はリツジ側面に比べて
抑制されるため、リツジ上に極めて薄い活性層３
を再現性よく形成することができる。この活性層
３の薄膜化の結果、活性層３内への光の閉じ込め
係数が小さくなり、光はクラツド層２，４に大き
くしみ出す。第１クラツド層２内にしみ出した光
は構部以外のリツジ上では基板１に吸収されるた
めに、リツジ間の溝部に閉じ込められ、ここで安
定な基本横モード発振が得られる。

このTRS型高出力半導体レーザの実現により
光デイスクへの記録及び消去も半導体レーザを用
いて行なうことが可能となつた。

ところで光デイスクへの情報の書き込みと消去
では同じ高出力ではあつても、異なるビーム形の
ものが要求されている。すなわち、記録用にはビ
ームスポツトが円形に近い（楕円率が小さい）も
のが、そして消去用にはその長楕円形のもの（楕
円率が大きい）が、それぞれの用途には必要とさ
れている。このため現在の光デイスクは記録と消
去に別々の半導体レーザを用いている。しかし、
この方式では半導体レーザはもとより、それに伴
う光学系も２通り必要となり、コスト上も、また
工程の複雑さの上でも大変不利である。その上、
システムの小型化という、半導体レーザを用いる
大きな利点も半減してしまうことになる。

発明の目的 本発明はTRS型高出力半導体レーザの構造上
の特徴を生かして、異なるビームスポツト形のレ
ーザを同一基板上にアレイ化することにより、上
記の問題を解決する新しい半導体レーザアレイ装
置を提供することを目的とするものである。

発明の構成 本発明の半導体レーザアレイ装置はたがいに平
行な２つのリツジを有する基板上に形成された半
導体レーザが、同一基板上に複数個形成されると
ともに、前記複数個の半導体レーザのうち少くと
も２個の半導体レーザの前記リツジの幅が異なる
ことを特徴とするものである。

実施例の説明 以上第２図ａ〜ｅをもとにして本発明の実施例
を説明する。ｎ型基板１上に２つの平行なリツジ
を２組形成する。リツジの幅は一方の組Ａは短
く、他方Ｂは長くしておく（第２図ａ）。この基
板上に、第１層ｎ型クラツド層２、第２層ノンド
ープ活性層３、第３層ｐ型クラツド層４、第４層
ｎ型電流制限層５を連続成長させる（第２図ｂ）。
次に成長表面よりｐ型不純物を基板のリツジ間の
溝部上にストライブ状に選択拡散し、拡散フロン
トが第３層ｐ型クラツド層４に達するようにする
（第２図ｃ）。選択拡散のために表面に付けた拡散
防止膜９を除去した後、各レーザ間の分離エツチ
ングを行ない。さらに分離エツチングで形成され
た溝の壁に絶縁膜１０を形成する（第２図ｄ）。
その後各レーザの表面にそれぞれ分離されたｐ側
オーミツク電極６を形成する。また、基板側にｎ
側オーミツク電極７を形成し、第２図ｅに示すよ
うに作製する。

次に、この半導体レーザアレイ装置の特性上の
特長を述べる。

一般にレーザビームの楕円率Ｅは Ｅ＝θ⊥／θ θ⊥：活性層に垂直な方向のビームの広がり
角 θ：活性層に平行な方向のビームの広がり
角で表わされる。

TRS型レーザの場合、θ⊥は活性層３が厚くな
るほど大きくなり、θはリツジ上の第１層クラ
ツド層２が薄いほど大きくなる。第３図ａ，ｂは
これらの実験結果を示すものである。一般に活性
層膜厚による光の閉じ込めの方が活性層に平行な
方向に閉じ込めよりも強いので、多くの場合、
θ⊥＞θとなる。そのため、ビームスポツトの形
が円形に近い（楕円率が小さい）レーザを得るに
は活性層及び第１層クラツド層の膜厚（それぞれ
d〓，d〓とする）を薄くすればよく、また逆にビ
ームスポツトの形が長楕円形の（楕円率が大き
い）レーザを得るには、d〓及びd〓を厚くする必
要がある。TRS型レーザの結晶成長上での大き
な特徴の１つに、同じ時間だけ成長を行なつて
も、リツジ幅が短いほど、リツジ上での成長は抑
制されるということがある。第４図はd〓につい
ての実験結果を示す。それゆえ、前記のように、
互いにリツジ幅の異なるTRS型レーザを同一基
板上にレーザアレイとして並べて作製すると、リ
ツジ幅の短いレーザＡはd〓及びd〓が薄く成長す
るのに対して、リツジ幅の長いレーザＢの方は
d〓及びd〓が厚く成長する。すなわち、同じ時間
だけ成長を行なつても、レーザＡからは光デイス
クの記録に適した円形のビームスポツトが、また
レーザＢからは消去に適した長楕円形のビームス
ポツトが得られることになる。このようにして、
基板上に設けるリツジの長さを変えるだけで、後
は単体のレーザと全く同じように成長を行うこと
により、異なるビームスポツト形のレーザをアレ
イ化することができる。このようなレーザアレイ
を光デイスクのヘツドの中に組み込むと、１個の
レーザチツプから、記録、消去の用途に応じて異
なるスポツト形のビームが得られるので、レーザ
のための光学システムは１通りだけですみ、大幅
なコストダウン、省スペースが実現できる。

以下にGaAs−Ga_1-xAl_xAs系により構成した半
導体レーザアレイ装置のさらに具体的な実施例を
示す。

ｎ型GaAs基板１（１００）面上に〈011〉方
向に、２つの平行なリツジを250μmの間隔をおい
て２組形成する（第２図ａ）。リツジの幅は一方
の組Ａは10μm、他方の組Ｂは30μmとする。各々
の組のリツジ間の溝の幅は4μmとし、リツジの高
さはすべて1.5μmとする。この基板上に液相エピ
タキシヤル法により、第１層ｎ型Ga_0.57Al_0.43As
クラツド層２をリツジＡ上の平坦部で0.2μm、第
２層ノンドープGa_0.92Al_0.08As活性層３を前記平
坦部で約0.05μm、第３層ｐ型Ga_0.57Al_0.43Asクラ
ツド層を前記平坦部で約1.5μm、第４層ｎ型
GaAs電流制限層５を約0.5μmの厚さになるよう
に連続成長を行なう（第２図ｂ）。このときリツ
ジＢ上の膜厚はリツジＡ上より大きくなる。次に
成長表面よりｐ型不純物を基板上のリツジ間の溝
部上にストライプ状に選択拡散し拡散フロントが
第３層ｐ型Ga_0.57Al_0.43Asクラツド層４に達する
ようにする（第２図ｃ）。その後、表面に付けた
選択拡散のための拡散防止膜９を除去した後、各
レーザ間の分離エツチングを行ない、さらに分離
エツチングで形成された溝の壁に絶縁膜１０を形
成する。（第２図ｄ）。その後、ｐ側電極用金属を
蒸着し、それを各レーザを個々に駆動できるよう
にエツチングにより分離してｐ側オーミツク電極
６を形成する。基板側にはｎ側電極用金属を蒸着
し、合金処理を行なつてｎ側オーミツク電極７を
形成する（第２図ｅ）。このようにして作製した
半導体ウエハーをへき開し、Siブロツクにマウン
トして完成する。

以上のような実施例の半導体レーザアレイ装置
は、リツジ幅の短いレーザＡからは楕円率２
（θ＝8゜，θ⊥＝16゜）の円形に近いビームスポツ
トが、またリツジ幅の長いレーザＢからは楕円率
７（θ＝5゜，θ⊥＝35゜）の長楕円形のビームス
ポツトが得られた。そのため、このレーザアレイ
を利用して光デイスクのヘツドを構成すると、情
報の読み出し、記録にはレーザＡを、また情報の
消去にはレーザＢを用いればよく、１つのレーザ
チツプですべての情報の処理が行なえるようにな
り、大幅なコストダウン、省スペースが実現し
た。

なお、以上の実施例は２つのレーザアレイであ
るが、３つ以上でも同様な製法で作製できる。３
つ以上になると、多機能化だけでなく、複数のビ
ームで記録、再生、消去を同時に行なう高速化に
もつながる。このようなレーザアレイは、光デイ
スクだけでなく、レーザプリンタ、光制御装置な
どの光源としてその活用範囲は大きい。

発明の効果 以上説明したように、本発明のレーザアレイ装
置は、１つのレーザチープで記録、再生、消去等
の情報の処理が行なえるため、大幅なコストダウ
ン、省スペースが可能で、特に光デイスク、レー
ザプリンタ、光制御装置などに適用してその効果
が大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者らがすでに提案した２つのリ
ツジを基板上に構成したTRS型レーザの断面図、
第２図ａ〜ｅは本発明の実施例の半導体レーザア
レイ装置の各製造工程における断面図、第３図ａ
は同装置における活性層膜厚に対する遠視野像の
活性層に垂直方向の広がり角の依存性を示す図、
第３図ｂは同装置における第１層クラツド層のリ
ツジの上での膜厚に対する遠視野像の活性層に平
行方向の広がり角の依存性を示す図、第４図は同
装置において成長時間を一定としたときリツジ幅
に対する第１層クラツド層の膜厚の依存性を示す
図である。 １……ｎ型GaAs基板、３……ノンドープ
Ga_1-yAl_yAs活性層、２……ｎ型Ga_1-xAl_xAsクラ
ツド層、４……ｐ型Ga_1-xAl_xAsクラツド層、５
……ｎ型GaAs電流制限層、６……ｐ側オーミツ
ク電極用金属膜、７……ｎ側オーミツク電極用金
属膜、８……亜鉛拡散領域、９……拡散防止膜、
１０……絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ たがいに平行な２つのリツジを２組以上有す
   る基板上に、第１クラツド層、活性層および第２
   クラツド層が順次形成された複数個の半導体レー
   ザにおいて、同複数個の半導体レーザのうち少な
   くとも２個の半導体レーザの前記リツジの幅が異
   なるとともに、前記リツジの上に形成された前記
   第１クラツド層と前記活性層の膜厚が、前記リツ
   ジの幅の狭い方が前記リツジの幅の広い方より薄
   いことを特徴とする半導体レーザアレイ装置。