KR100918328B1 - 반도체 발광 장치 및 그를 이용한 광디스크 장치 - Google Patents

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Abstract

AlGaInP계 레이저 소자(24) 및 AlGaAs계 레이저 소자(26)는, 각각의 스트라이프(28, 30)가 서로 평행해지도록 배치된다. 레이저광의 주출사면(011)(22c)측으로부터 보아 AlGaInP계 레이저 소자(24)는 기판 중심선보다 (011)면(22b)측에, AlGaAs계 레이저 소자(26)는 기판 중심선보다 (011)면(22a)측에 배치되어 있다. 기판(22)은 오프 기판이고, (011)면(22a)으로부터 (011)면(22b)을 향해 (100)면에 대해 2도 이상 15도 이하 범위의 각도(θoff)를 갖고 경사져 있다. AlGaInP계 레이저 소자(24)의 광축(L1)은, AlGaAs계 레이저 소자(26)의 광축(L2)에 대해 평행하게, 또는 0.5도 정도의 각도로 접근한다.
레이저 소자, 주출사면, 기판, 광축, 기판 중심선

Description

반도체 발광 장치 및 그를 이용한 광디스크 장치 {SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE AND OPTICAL DISK UNIT USING IT}
본 발명은, 1칩에 발광 파장이 다른 복수의 발광 소자를 집어 넣은 소위 모노리틱형 반도체 발광 장치 및 이를 이용한 광디스크 장치에 관한 것으로, 특히 발광 소자로서 AlGaInP계 및 AlGaAs계의 소자를 공통 기판 상에 갖는 반도체 발광 장치 및 광디스크 장치에 관한 것이다.
최근, 반도체 발광 장치의 분야에 있어서는, 공통 기판 상에 발광 파장이 다른 복수의 발광 소자를 갖는 반도체 레이저(LD ; laser diode)(다파장 레이저라 함)의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.
이들 다파장 레이저는, 예를 들어 광디스크 장치의 광원으로서 이용된다. 현재, 일반적으로 광디스크 장치에서는 780 ㎚대의 반도체 레이저광이 CD(Compact Disk)의 재생에 이용되는 동시에, CD - R(CD recordable), CD - RW(CD Rewritable), 혹은 MD(Mini Disk) 등의 기록 가능한 광디스크의 기록 및 재생에 이용되고 있다. 또한, 650 ㎚대의 반도체 레이저광이 DVD(Digital Versatile Disk)의 기록 및 재생에 이용되고 있다. 따라서, 상술한 바와 같은 다파장 레이저를 광디스크 장치에 탑재함으로써, 기존의 복수 종류의 광디스크 중 어떠한 것에 관해서 도 기록 또는 재생이 가능해진다.
이러한 다파장 레이저의 일예로서, 1칩에 발광 파장이 다른 2개의 반도체 레이저를 집어 넣은 소위 모노리틱 2 파장 반도체 레이저가 제안되어 있다. 이 모노리틱 레이저를 DVD 및 CD의 재생/기록 처리의 공통 광원으로서 이용함으로써, 광학 픽업의 소형화와 광학계 조정의 간략화를 도모하는 것이 가능해진다.
이러한 종류의 2 파장 반도체 레이저로서는, DVD용 광원으로서의 AlGaInP계의 적색 반도체 레이저 소자(이하, AlGaInP계 레이저 소자라 함)와, CD용 광원으로서의 AlGaAs의 적색 반도체 레이저 소자(이하, AlGaAs계 레이저 소자라 함)를 구비한 것을 들 수 있다.
도7a 및 도7b는 이 2 파장 반도체 레이저의 구체적인 구성의 일예를 나타내는 것으로, 도7a는 평면 구성, 도7b는 도7a의 화살표 II - II선에 따른 단면 구성이며, 레이저광의 주출사면측으로부터 본 도면이다. 2 파장 반도체 레이저(10)는, GaAs로 이루어지는 공통의 기판(11) 상에 AlGaInP계 레이저 소자(12)와 AlGaAs계 레이저 소자(13)를 구비하고 있다. 기판(11)은 소정의 각도(오프각)로 경사진 소위 오프 기판(off 기판)이며, 여기서는 주출사면(011)(11c)으로부터 보아 결정면(100)에 대해 반시계 방향, 즉 (011)면(11a)으로부터 (O11)면(11b)을 향해 경사져 있다.
이와 같이 오프 기판을 이용하는 것은, 기판으로부터 성장하는 레이저 소자(12, 13)에 대해 자연 초격자가 형성되는 것을 억제하고 발진 파장의 단파장화를 도모하기 위함이다.
AlGaInP계 레이저 소자(12)는 발진 파장 650 ㎚대의 적색 발광 소자로, 기판(11) 상에 차례로 성막된 AlGaInP 하부 클래드층, 활성층, AlGaInP 상부 클래드층, GaInP층 및 GaAs 콘택트층 등에 의해 구성되고, 그 상부 부분은 양측에 절연층으로 이루어지는 전류 블럭 영역(17)이 형성된 공기 엣지형 레이저 스트라이프(14)로 되어 있다. 한편, AlGaAs계 레이저 소자(13)는 발진 파장 780 ㎚대의 적색 발광 소자로, 기판(11) 상에 차례로 성막된 AlGaAs 하부 클래드층, 활성층, AlGaAs 상부 클래드층, GaAs 콘택트층 등을 구비하고, 그 상부 부분은 양측에 B＋ 이온의 이온 주입층으로 이루어지는 전류 블럭 영역(16)이 형성된 매립형의 레이저 스트라이프(15)로 되어 있다.
AlGaInP계 레이저 소자(12) 및 AlGaAs계 레이저 소자(13)는, 각각의 레이저 스트라이프(14, 15)가 서로 평행해지도록 배치되는 동시에, 레이저광의 주출사면(011)(11c)측으로부터 보아 AlGaInP계 레이저 소자(12)는 기판 중심선보다 (011)면(11a)측에, AlGaAs계 레이저 소자(13)는 기판 중심선보다 (011)면(11b)측에 배치되어 있고, 레이저 스트라이프(14, 15)의 중심선 간격(S)은 120 ㎛로 되어 있다.
상술한 2 파장 반도체 레이저에서는, 도8로부터도 명백한 바와 같이 AlGaInP계 레이저 소자(12)의 광축(L1)과, AlGaAs계 레이저 소자(13)의 광축(L2)은 주출사면측으로부터 보아 간격(S)만큼 어긋나 있다.
따라서, 이 2 파장 반도체 레이저를 DVD 및 CD의 재생/기록 장치의 공통 광 원으로서 이용하는 경우에는, DVD 또는 CD의 판독 또는 재기록시에 AlGaInP계 레이저 소자와 AlGaAs계 레이저 소자 사이에서 공통 광학계의 절환, 즉 각각의 광축을 공통 광학계에 대해 정합시키는 것이 필요해진다.
이와 같이, AlGaInP계 레이저 소자 또는 AlGaAs계 레이저 소자의 광축을 공통 광학계에 대해 정합시키기 위해서는, 공통 광학계의 렌즈를 상대적으로 이동시킬 필요가 있지만, 그 이동량은 장치 전체의 소형화를 위해서는 최소한으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 것으로부터 종래의 2 파장 반도체 레이저에서는, AlGaInP계 레이저 소자(12) 및 AlGaAs계 레이저 소자(13)의 서로의 레이저광의 주출사 위치가 근접하도록 레이저 스트라이프(14, 15)가 배치되어 있다.
그러나, 종래의 2 파장 반도체 레이저에서는 레이저 스트라이프(14, 15)가 근접하도록 2개의 소자를 배치하고 있지만, 어느 정도의 분리 영역이 필요하며, 2개의 소자 사이의 간격(S)을 짧게 하기 위해서는 한계가 있었다.
또한, 이유는 후술하지만 2개의 소자를 최대한 근접시켰다고 해도, 도8에도 도시한 바와 같이 AlGaInP계 레이저 소자(12)의 광축(L1)이 레이저 스트라이프(14)의 중심 축(14a)으로부터 외측으로 어긋나고, 광축(L1)과 광축(L2) 사이가 떨어져 버려, 그 결과 공통 광학계의 렌즈 시프트량이 소자 사이의 거리(S)보다도 커지게 되는 문제가 있었다.
본 발명은 이러한 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 제1 목적은 2개의 발광 소자의 광축 사이의 간격을 보다 짧게 하고, 광디스크 장치에 적용한 경우의 공통 광학계의 렌즈 시프트량을 최소한으로 할 수 있어, 광디스크 장치의 소형화를 도모할 수 있는 반도체 발광 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 제2 목적은, 본 발명의 반도체 발광 장치를 이용하여 공통 광학계의 렌즈 시프트량을 최소한으로 할 수 있고, 그에 의해 소형화를 도모할 수 있는 광디스크 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 반도체 발광 장치는, 공통 기판의 주요면이 인접하는 위치에 주출사면이 동일 방향의 적어도 1 세트의 발광 소자를 갖는 것이며, 주출사면측으로부터 보아 측면이 결정 축 방향에 대해 시계 방향으로 소정의 각도(오프각)로 경사져 이루어지는 기판과, 주출사면측으로부터 보아 대향하는 2개의 측면 중 좌측이 우측보다도 완만한 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 발광 소자와, 이 제1 발광 소자와 쌍을 이루는 동시에, 주출사면측으로부터 보아 상기 제1 발광 소자의 좌측에 형성된 제2 발광 소자를 구비한 것이다.
이러한 구성을 가지면, 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자를 모두 서로 평행한 띠형 형상으로 한 경우, 소자 재료의 선택에 의해 제2 발광 소자는 띠형 형상의 중심 축과 광축 방향이 일치하는 데 반해, 제1 발광 소자는 그 광축이 띠형 형상의 중심 축과 일치하거나 혹은 제2 발광 소자의 광축측에 접근한다.
구체적으로는, 이하의 구성으로 하는 것이 바람직하다.
즉, 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자의 주출사면은 (011)면인 동시에, 기판은 주출사면측으로부터 본 그 양 측면이 결정축(100)에 대해 (011)면으로부터 (011)면을 향하는 방향으로 경사져 이루어지고, 제1 발광 소자는 (011)면측, 제2 발광 소자는 (011)면측에 각각 배치되어 있다. 또한, 기판은 GaAs계에서 그 오프각도는 2도 이상 15도 이하이며, 제1 발광 소자는 AlGaInP계의 레이저 소자, 제2 발광 소자는 AlGaAs계의 레이저 소자인 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 광디스크 장치는, 본 발명의 반도체 발광 장치를 광원으로 하여 복수 종류의 광디스크에 대해 정보의 기록 또는 재생 중 적어도 한 쪽을 행하는 것이고, 광디스크에 대한 정보의 판독 또는 기록을 행할 때에 제1 발광 소자와 제2 발광 소자의 광축끼리가 평행하거나 혹은 접근하고 있으므로 종래에 비해 적은 렌즈 시프트량을 갖고, 예를 들어 DVD로부터 CD 혹은 CD로부터 DVD로의 절환이 행해진다.
도1a는 본 발명의 일실시 형태에 관한 2 파장 반도체 레이저의 구성을 나타내는 평면도, 도1b는 상기 정면도이다.
도2는 2 파장 반도체 레이저의 광축의 접근 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도3a 및 도3b는 도1a에 도시한 반도체 발광 장치의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도4a 및 도4b는 도3b에 계속되는 제조 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도5a 및 도5b는 도4b에 계속되는 제조 공정을 설명하기 위한 단면도이다.
도6은 본 발명의 2 파장 반도체 레이저를 이용한 광디스크 장치의 구성도이다.
도7a는 종래의 2 파장 반도체 레이저의 구성을 나타내는 평면도, 도7b는 상기 정면도이다.
도8은 종래의 2 파장 반도체 레이저에 있어서의 2개의 광축 사이의 이격 상태를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도1a 및 도1b는, 본 발명의 일실시 형태에 관한 2 파장 반도체 레이저(20)의 구성을 나타내는 것으로, 도1a는 평면 상태, 도1b는 도1a의 화살표 I - I선에 따른 단면 구성이며, 레이저광의 주출사면측으로부터 본 도면이다.
이 2 파장 반도체 레이저(20)는, GaAs로 이루어지는 공통의 기판(22)의 주요면에 AlGaInP계 레이저 소자(24) 및 AlGaAs계 레이저 소자(26)를 구비하고 있다. 기판(22)은 양 측면이 결정축 방향에 대해 소정 각도[오프각(θoff)]로 경사진 오프 기판(off 기판)이고, 여기서는 지면(紙面) 전방측으로부터 보아 시계 방향, 즉 (011)면(22a)으로부터 (011)면(22b)을 향해 (100)면에 대해 2도 이상 15도 이하 범위의 각도(θoff)를 갖고 경사져 있다. 2개의 레이저광의 주출사면은 지면의 전방측, 즉 (011)면(22c)이다.
이 기판(22) 상에 후술하는 성장법에 의해 형성되는 AlGaInP계 레이저 소자(24)는 단면이 비대칭인 릿지(사다리꼴) 형상이 되며, 주출사면측으로부터 보아 대향하는 2개의 측면 중 좌측의 면(24a)은 우측의 면(24b)보다도 완만해진다. AlGaAs계 레이저 소자(26)도 마찬가지로, 주출사면측으로부터 보아 대향하는 2개의 측면 중 좌측의 면(26a)이 우측의 면(26b)보다도 완만해진다.
AlGaInP계 레이저 소자(24)는, 예를 들어 발진 파장 650 ㎚대의 적색 발광 소자로, 기판(22) 상에 차례로 성막된 GaInP 버퍼층, AlGaInP 하부 클래드층, 활성층, AlGaInP 상부 클래드층, GaInP층 및 GaAs 콘택트층 등에 의해 구성되고, 그 상부 부분은 양측에 전류 블럭 영역(45)이 형성된 공기 엣지형의 레이저 스트라이프(28)로 되어 있다.
한편 AlGaAs계 레이저 소자(26)는, 예를 들어 발진 파장 780 ㎚대의 적색 발광 소자로, 기판(22) 상에 차례로 성막된 GaAs 버퍼층, AlGaAs 하부 클래드층, 활성층, AlGaAs 상부 클래드층 및 GaAs 콘택트층 등에 의해 구성되고, 그 상부 부분은 양측에 B＋ 이온의 이온 주입층으로 이루어지는 전류 블럭 영역(56)이 형성된 매립형의 레이저 스트라이프(30)로 되어 있다.
AlGaInP계 레이저 소자(24) 및 AlGaAs계 레이저 소자(26)는, 각각의 스트라이프(28, 30)가 서로 평행해지도록 배치되는 동시에, 레이저광의 주출사면(011)(22c)측으로부터 보아 AlGalnP계 레이저 소자(24)는 기판 중심선보다 (011)면(22b)측에, AlGaAs계 레이저 소자(26)는 기판 중심선보다 (011)면(22a)측에 배치되어 있고, 스트라이프(28, 30)의 중심선 간격(S)은 120 ㎛로 되어 있다.
도7b에서도 설명한 바와 같이, 종래의 2 파장 반도체 레이저(10)에 있어서는 레이저광의 주출사면(011)(11c)측으로부터 보아 기판(11)의 경사 방향은 반시계 방향이며, 또한 AlGaInP계 레이저 소자(12)는 기판 중심선보다 (011)면(11a)측에, AlGaAs계 레이저 소자(13)는 기판 중심선보다 (011)면(11b)측에 배치되어 있다.
이에 대해, 본 실시 형태의 2 파장 반도체 레이저(20)는 기판(22)의 경사 방향이 반대이며, 레이저광의 주출사면(011)(22c)측으로부터 보아 AlGaInP계 레이저 소자(24)를 기판 중심선보다 (011)면(22b)측(우측)에, 또한 AlGaAs계 레이저 소자(26)를 기판 중심선보다 (011)면(22a)측(좌측)에 배치하도록 한 것이다. 여기서, 레이저광의 주출사면으로부터 본 AlGaInP계 레이저 소자(24)의 AlGaAs계 레이저 소자(26)측, 즉 좌측의 경사면(24a)은 우측의 경사면(24b)보다도 완만하게 되어 있다.
본 발명자들은, DVD로부터 CD 혹은 CD로부터 DVD로 절환할 때의 렌즈 시프트량을 작게 하는 연구 과정에서, 종래의 모노리틱 2 파장 반도체 레이저에서는 도8에도 도시한 바와 같이, AlGaInP계 레이저 소자(12)의 광축(L1)이 레이저광의 주출사 방향을 향해 AlGaAs계 레이저 소자(13)의 광축(L2)으로부터 이격하도록, 즉 벌어져 있기 때문에 렌즈 이동량이 커져 있는 것을 발견하였다. 그리고, 확대 각도(θ)가 큰 경우에는, 렌즈 시프트량에 의한 조정 범위를 넘기 때문에 광픽업의 성능 불량을 발생하는 경우도 있는 것이 판명되었다.
AlGaInP계 레이저 소자(12)의 광축(L1)이 벌어지게 되는 이유는 이하와 같이 생각할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 발진 파장의 단파장화를 도모하기 위해 오프 기판을 사용하였을 때, 습윤 에칭에 의해 릿지부를 형성하면 릿지부가 비대칭이 된다. 이는, 엣칭을 결정 방향에 의존하여 에칭율에 선택성이 있는 에칭제를 이용 하기 때문이다. 이와 같이, 릿지부 측벽의 경사 각도가 비대칭이 됨으로써, 경사가 완만한 쪽(도7b에서는 우측)에서 빛의 차광 효과가 약해져 광분포가 비대칭이 되는 결과, 2개의 레이저의 광축이 벌어지게 된다.
그래서, 본 발명자들은 상기 오프 기판과는 역방향으로 경사진 오프 기판(역오프 기판)을 이용하면, 릿지부의 측벽의 경사 상태가 종래와 좌우가 반대가 되고, 광차광의 비대칭성도 반대가 되어 2개의 광축이 접근한다고 생각하여, 다양한 실험을 행하였다. 실험 결과, 2도 이상 15도 이하 범위의 경사 각도(오프 각도)를 갖는 오프 기판 상에, 상술한 바와 같이 특정한 위치 관계를 갖고 2개 레이저 소자를 배치함으로써, 2개의 레이저 소자의 광축끼리를 서로 평행하게 하거나, 또는 접근시킬 수 있는 것을 발견하였다.
오프 각도(θoff)가 2도 미만이 되면, 자연 초격자 발생의 억제 효과가 나오지 않으므로 발진 파장이 원하는 파장보다도 커져 버리고, 또한 15도보다도 커지면 이하의 2개의 문제가 발생한다. 첫 번째로, 오프 각도가 15도보다도 커지면 릿지 형상의 비대칭성이 강해져, 역 오프 기판을 이용한 경우의 2개의 레이저 광축의 접근 정도가 지나치게 강해진다.
두 번째로, 오프 각도가 15도보다도 커지면, 칩화할 때에 벽개시켰을 때에 칩의 단면 형상이 평행 사변형이 되는 정도가 강해져, 칩 마운트나 와이어 본드의 조립 공정에 있어서 지장을 초래하게 된다. 또한, 오프 각도가 15도보다도 커져도 단파장화의 효과는 변하지 않고, 10도의 경우와 같은 정도이다.
본 실시 형태의 2 파장 반도체 레이저(20)에서는, 상술한 구성에 의해 도2에 도시한 바와 같이 AlGaInP계 레이저 소자(24)의 광축(L1)을 AlGaAs계 레이저 소자(26)의 광축(L2)에 대해 평행하게, 또는 0.5도(＝ θ) 정도의 각도로 접근시킬 수 있다. 여기서, θ는 AlGaInP계 레이저 소자(24)에 있어서의 레이저 스트라이프(28)의 중심 축(28a)과 광축(L1) 사이가 이루는 각도이다. 또, AlGaAs계 레이저 소자(26)의 광축(L2)은 레이저 스트라이프(30)의 중심 축(30a)과 거의 일치한다.
이와 같이, AlGaInP계 레이저 소자(24) 및 AlGaAs계 레이저 소자(26)의 광축(L1, L2)끼리가 평행해지거나 혹은 접근하므로, 후술하는 바와 같이 판독 또는 기입을 행할 때에 DVD로부터 CD, 혹은 CD로부터 DVD로 절환할 때의 렌즈 시프트량을 종래의 모노리틱 2 파장 반도체 레이저(10)에 비해 현저히 작게 할 수 있다.
다음에, 상기 2 파장 반도체 레이저(20)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, 도3a에 도시한 바와 같이, 예를 들어 두께 350 ㎛ 정도의 n형 GaAs로 이루어지는 기판(22)(오프 기판)을 준비하고, 이 기판(22)의 표면에 MOCVD법에 의해 n형 InGaP 혼합 결정으로 이루어지는 버퍼층(40), n형 AlGaInP 혼합 결정으로 이루어지는 n형 클래드층(41), AlxGayIn1－x－yP(단, x ≥ 0 또한 y ≥ 0) 혼합 결정으로 이루어지는 활성층(42), p형 AlGaInP 혼합 결정으로 이루어지는 p형 클래드층(43) 및 p형 GaAs로 이루어지는 p형 콘택트층(44)을 차례로 성장시킨다.
계속해서, 도3b에 도시한 바와 같이 p측 콘택트층(44) 상에 도시하지 않은 마스크를 형성하고, p측 콘택트층(44) 및 p형 클래드층(43)의 상층부를 선택적으로 에칭하여 이들을 가는 띠형으로 하고, p형 클래드층(43)을 표면에 노출시킨다. 계속해서, p측 콘택트층(44) 상의 도시하지 않은 마스크를 이용하여, p형 클래드층(43) 및 p측 콘택트층(44)의 측면을 덮도록 절연층(전류 블럭 영역)(45)을 형성한다.
계속해서, p형 콘택트층(44) 상에 AlGaInP계 레이저 소자(24)의 형성 예정 영역에 대응하여 선택적으로 레지스트막(R1)을 형성한다. 그 후, 이 레지스트막(R1)을 마스크로 하여, 예를 들어 황산계 에칭액을 이용하여 p형 콘택트층(44), 인산계 또는 염산계 에칭액을 이용하여 p형 클래드층(43), 활성층(42) 및 n형 클래드층(41)의 레지스트막(R1)으로 덮여져 있지 않은 부분을 각각 선택적으로 제거한다. 그 후, 레지스트막(R1)을 제거한다.
이에 의해, 전술한 이유로부터 기판(22) 상에 단면이 사다리꼴 형상이고, 또한 지면을 향해 좌측의 측면이 우측의 측면보다도 완만한 AlGaInP계 레이저 소자(24)를 얻을 수 있다.
계속해서 도4a에 도시한 바와 같이, 예를 들어 MOCVD법에 의해 n형 GaAs로 이루어지는 버퍼층(51), n형 AlGaAs 혼합 결정으로 이루어지는 n형 클래드층(52), AlxGa1－xAs(단, x ≥ 0) 혼합 결정으로 이루어지는 활성층(53), p형 AlGaAs 혼합 결정으로 이루어지는 p형 클래드층(54) 및 p형 GaAs로 이루어지는 p형 콘택트층(55) 을 차례로 성장시킨다.
그 후, 도4b에 도시한 바와 같이 p형 콘택트층(55) 상에 AlGaInP계 레이저 소자(24)의 형성 예정 영역에 대응하여 레지스트막(R2)을 형성한다. 계속해서, 이 레지스트막(R2)을 마스크로 하여, 예를 들어 황산계 에칭액을 이용하여 p형 콘택트층(55)을 선택적으로 제거하고, 불산계 에칭액을 이용하여 p형 클래드층(54), 활성층(53) 및 n형 클래드층(52)을 각각 선택적으로 제거하고, 염산계 에칭액을 이용하여 버퍼층(51)을 선택적으로 제거한다. 그 후, 레지스트막(R2)을 제거한다.
레지스트막(R2)을 제거한 후, 도5a에 도시한 바와 같이, 예를 들어 도시하지 않은 가는 띠형의 마스크를 이용하여, p형 콘택트층(55) 및 p형 클래드층(54)의 상층부에 이온 주입법에 의해 규소 등의 n형 불순물을 도입한다. 이에 의해, 불순물이 도입된 영역은 절연화되어 전류 블럭 영역(56)이 된다.
전류 블럭 영역(56)을 형성한 후, 도5b에 도시한 바와 같이 p형 콘택트층(44, 55)의 표면 및 그 근방에, 예를 들어 니켈, 백금 및 금을 차례로 증착하여 p측 전극(46, 57)을 각각 형성한다. 또한, 기판(22)의 이면측을 예를 들어 랩핑 및 폴리싱함으로써, 기판(22)의 두께를 예를 들어 100 ㎛ 정도로 한다.
계속해서, 이 기판(22)의 이면측에, 예를 들어 금과 게르마늄과의 합금, 니켈 및 금을 차례로 증착하고, 2개의 레이저 소자(24, 26)에 공통된 n측 전극(60)을 형성한다. 그 후, 가열 처리를 행하여 p측 전극(46, 57) 및 n측 전극(60)을 각각 합금화한다. 또한, 기판(22)을 예를 들어 p측 전극(46, 57)의 길이 방향에 대해 수직으로 소정의 폭으로 벽개하여, 그 벽개면에 한 쌍의 반사경막을 형성한다. 이에 의해, 본 실시 형태의 2 파장 반도체 레이저(20)가 제작된다.
또, 이 2 파장 반도체 레이저(20)는, 예를 들어 광디스크 장치(광픽업)에 이용된다.
도6은 그 광디스크 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 것이다. 이 광디스크 장치는, 파장이 다른 빛을 이용하여 광디스크에 기록되어 있는 정보를 각각 판독(재생)하고, 또한 광디스크에 정보를 기입(기록)하기 위한 것이다.
이 광디스크 장치는 제어부(111)의 제어를 기초로 하여, 2 파장 반도체 레이저(20) 내의 레이저 소자(24, 26) 중 어느 한 쪽의 출사광(Lout)을 광디스크(D)로 유도하는 동시에, 광디스크(D)로부터의 신호광[반사광(Lref)]을 판독하기 위한 광학계, 즉 빔 스플리터(112), 콜리메이터 렌즈(113), 미러(114), 개구 제한 애퍼쳐(115), 대물 렌즈(116), 신호광 검출용 렌즈(117), 신호광 검출용 수광 소자(118) 및 신호광 재생 회로(119)를 구비하고 있다. 신호광 검출용 수광 소자(118)에는, 한 쪽의 AlGaInP계 레이저 소자(24)로부터 출사된 650 ㎚대의 적색 레이저광을 수광하기 위한 제1 포토 다이오드(118A)와, 한 쪽의 AlGaAs계 레이저 소자(26)로부터 출사된 780 ㎚대의 적색 레이저광을 수광하기 위한 제2 포토 다이오드(118B)가 포함되어 있다.
이 광디스크 장치에서는, 2 파장 반도체 레이저(20)의 AlGaInP계 레이저 소자(24) 또는 AlGaAs계 레이저 소자(26)로부터, 예를 들어 강도가 큰 출사광(Lout)이 출사되면 이 출사광(Lout)은 빔 스플리터(112)로 반사하고, 콜리메이터 렌즈(113)에 의해 평행광으로 되어 미러(114)에서 반사된다. 미러(114)에서 반사된 출사광(Lout)은, 개구 제한 애퍼쳐(115)를 통과한 후, 대물 렌즈(116)에 의해 집광되어 광디스크(D)에 입사한다. 이에 의해, 광디스크(D)에 정보가 기록된다. 또한, 2 파장 반도체 레이저(20)로부터 미약한 출사광(Lout)이 출사되면, 이 출사광(Lout)은 상술한 바와 같이 각 광학계를 경유하여 광디스크(D)에 입사한 후, 광디스크(D)에서 반사된다. 이 반사광(Lref)은 대물 렌즈(116), 개구 제한 애퍼쳐(115), 미러(114), 콜리메이터 렌즈(113) 및 빔 스플리터(112)를 경유하여 신호광 검출용 렌즈(117)를 통과하고, 신호광 검출용 수광 소자(118)에 입사하여 여기서 전기 신호로 변환된 후, 신호광 재생 회로(119)에 있어서 광디스크(D)에 기입된 정보의 재생이 행해진다.
여기서, 출사광(Lout)이 AlGaInP계 레이저 소자(24)로부터의 650 ㎚대의 적색 레이저광인 경우에는, 신호광 검출용 수광 소자(118)에 있어서 제1 포토 다이오드(118A), 또한 AlGaAs계 레이저 소자(26)로부터 출사된 780 ㎚대의 적색 레이저광인 경우에는, 제2 포토 다이오드(118B)에 각각 수광되는 점을 제외하고, 2개의 레이저 소자(24, 26)의 레이저광의 경로는 동일하다.
전술한 바와 같이, AlGaInP계 레이저 소자(24) 및 AlGaAs계 레이저 소자(26)의 광축끼리가 접근하므로, 판독 또는 기입을 행할 때에 광디스크(D)를 DVD로부터 CD, 혹은 CD로부터 DVD로 절환할 때의 렌즈 시프트량이 종래의 모노리틱 2 파장 반도체 레이저에 비해 현저히 작아져 있기 때문에, 광학 픽업의 광학계의 조정이 용이해져 광학 픽업의 수율이 향상된다. 또한, 렌즈 시프트량을 작게 할 수 있으므로 렌즈 시프트에 수반하는 광학 수차를 저감할 수 있고, DVD, CD 등의 디스크(D)로부터의 신호의 SN비(지터)를 높게 확보할 수 있어, 안정된 성능으로 광학 픽업에 의한 판독 및 기입을 행할 수 있다.
또 기록 매체로서는, CD 및 DVD에 한정되지 않으며, 기타 CD - ROM(Read 0nry Memory), CD - R, CD - RW, MD, DVD - ROM 등의 기존의 각종 광디스크는 물론, DVD - RAM(Random Access Memory), DVD ＋ RW 혹은 DVD - R/RW 등 외에, 또한 높은 면 기록 밀도(예를 들어, 20G 바이트 이상)를 갖는 기록 가능한 광디스크[예를 들어, 차세대 광디스크 장치로서 제창되어 있는 DVR(Digital Video Recorder), 또는 VDR(Video Disk Recorder)]를 들 수 있지만, 이들에 대해서도 본 실시 형태의 2 파장 반도체 레이저(20)를 이용하여 기록 및 재생을 행하는 것이 가능해진다. 이러한 차세대의 기록 가능한 대용량 디스크를 이용할 수 있으면, 영상 데이터를 녹화할 수 있는 동시에, 녹화한 데이터(화상)를 양호한 화질로 조작성 좋게 재생할 수 있다.
또, 여기서는 2 파장 반도체 레이저(20)를 광디스크 기록 재생 장치에 적용한 예에 대해 설명하였지만, 광디스크 재생 장치, 광디스크 기록 장치, 광자기 디스크(MO ; Magneto - optical disk) 등의 기록 및 재생을 행하기 위한 광자기 디스크 장치, 혹은 광통신 장치 등의 광장치 전반에 적용할 수 있는 것은 물론, 고온에 서 동작할 필요가 있는 차량 적재용 반도체 레이저 장치를 구비한 기기 등에도 적용 가능하다.
상기 실시 형태에서는, AlGaAs계 및 AlGaInP계의 화합물로 이루어지는 각 층을 MOCVD법에 의해 형성하는 경우에 대해 설명하였지만, MBE(Molecular Beam Epitaxy)법이나 하이드라이드 기상 성장법 등의 다른 기상 성장법에 의해 형성하도록 해도 좋다.
또한, 제1 발광 소자로서의 AlGaInP계 레이저 소자(24) 및 제2 발광 소자로서의 AlGaAs계 레이저 소자(26)의 조성은 GaAs 기판에 격자 정합하는 한, 특별히 제약되는 것은 아니다.
또한, 소자로서는 AlGaInP계/AlGaAs계의 조합에 한정되는 것은 아니며, 요는 주출사 방향으로부터 보아 오프 기판의 측면이 결정축 방향에 대해 시계 방향으로 소정의 범위(2 내지 15도)의 각도로 경사지고, 주출사면측으로부터 보아 한 쪽(우측)의 발광 소자가 대향하는 2개의 측면 중 좌측이 우측보다도 완만한 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 것이면 좋다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 반도체 발광 장치에 따르면 주출사면측으로부터 보아 측면이 시계 방향으로 소정의 각도(오프각)로 경사져 이루어지는 기판의 주요면에, 단면이 사다리꼴(릿지)형인 제1 발광 소자를 주출사면측으로부터 보아 대향하는 2개의 측면 중 좌측이 우측보다도 완만해지도록 형성하는 동시에, 제2 발광 소자를 주출사면측으로부터 보아 제1 발광 소자의 좌측에 형성하도록 하였으므로, 종래의 것에 비해 제1 발광 소자의 광축이 제2 발광 소자의 광축측에 접근한 다.
따라서, 이 반도체 발광 장치를 광디스크 장치의 광원으로 함으로써, 광디스크에 대한 정보의 판독 또는 기입을 행할 때에 근소한 렌즈 시프트량을 갖고, 예를 들어 DVD로부터 CD, 혹은 CD로부터 DVD로의 절환을 행할 수 있다. 따라서, 렌즈 시프트량이 종래의 모노리틱 2 파장 반도체 레이저에 비해 현저히 작아지고, 이에 따라 광학 픽업의 광학계의 조정이 용이해져 제조 수율이 향상된다. 또한, 렌즈 시프트량을 작게 할 수 있으므로 렌즈 시프트에 수반하는 광학 수차를 저감할 수 있고, DVD, CD 등의 디스크(D)로부터의 신호의 SN비(지터)를 높게 확보할 수 있어 안정된 성능으로 광학 픽업에 의한 판독 및 기입을 행하는 것이 가능해진다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 공통 기판의 주요면이 인접하는 위치에 주출사면이 동일 방향의 적어도 1 세트의 발광 소자를 갖는 반도체 발광 장치이며,
    주출사면측으로부터 보아, 측면이 결정 축 방향에 대해 시계 방향으로 소정의 각도(오프각)로 경사져 이루어지는 기판과,
    주출사면측으로부터 보아, 대향하는 2개의 측면 중 좌측이 우측보다도 완만한 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 발광 소자와,
    이 제1 발광 소자와 쌍을 이루는 동시에, 주출사면측으로부터 보아 상기 제1 발광 소자의 좌측에 형성된 제2 발광 소자를 구비하고,
    상기 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자는 모두 서로 평행한 띠형 형상을 갖고, 상기 제2 발광 소자는 띠형 형상의 중심축과 광축 방향이 일치하는 데 반해, 상기 제1 발광 소자는 그 광축이 띠형 형상의 중심축과 일치하거나 혹은 상기 제2 발광 소자의 광축측에 접근하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자의 주출사면은 (011)면인 동시에, 상기 기판은 주출사면측으로부터 본 그 양 측면이 결정 축(100) 방향 에 대해 (011)면으로부터 (011)면을 향하는 방향으로 경사져 이루어지고, 상기 제1 발광 소자는 (011)면측, 상기 제2 발광 소자는 (011)면측에 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 기판은 GaAs계 기판이고, 상기 제1 발광 소자는 AlGaInP계 레이저 소자, 제2 발광 소자는 AlGaAs계 레이저 소자인 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 발광 소자는 650 ㎚대, 상기 제2 발광 소자는 750 ㎚대인 파장의 레이저광을 각각 출사하는 것을 특징으로 하는 반도체 발광 장치.
  7. 삭제
  8. 반도체 발광 장치를 광원으로 하고, 복수 종류의 광디스크에 대해 정보의 기록 또는 재생 중 적어도 한 쪽을 행하는 광디스크 장치에 있어서,
    상기 반도체 발광 장치는 공통 기판의 주요면이 인접하는 위치에, 주출사면이 동일 방향의 적어도 1 세트의 발광 소자를 갖는 것이고,
    주출사면측으로부터 보아, 측면이 결정축 방향에 대해 시계 방향으로 소정의 각도(오프각)로 경사져 이루어지는 기판과,
    주출사면측으로부터 보아, 대향하는 2개의 측면 중 좌측이 우측보다도 완만한 사다리꼴 형상의 단면을 갖는 제1 발광 소자와,
    이 제1 발광 소자와 쌍을 이루는 동시에, 주출사면측으로부터 보아 상기 제1 발광 소자의 좌측에 형성된 제2 발광 소자를 구비하고,
    상기 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자는 함께 서로 평행한 띠형 형상을 갖고, 상기 제2 발광 소자는 띠형 형상의 중심축과 광축 방향이 일치하는 데 반해, 상기 제1 발광 소자는 그 광축이 띠형 형상의 중심 축과 일치하거나 혹은 상기 제2 발광 소자의 광축측에 접근하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 발광 소자 및 제2 발광 소자의 주출사면은 (011)면인 동시에, 상기 기판은 주출사면측으로부터 본 그 양 측면이 결정축(100)에 대해 (011)면으로부터 (011)면을 향하는 방향으로 경사져 이루어지고, 상기 제1 발광 소자는 (011)면측, 상기 제2 발광 소자는 (011)면측에 각각 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 기판의 오프 각도는 2도 이상 15도 이하인 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 기판은 GaAs계 기판이고, 상기 제1 발광 소자는 AlGaInP계 레이저 소자, 제2 발광 소자는 AlGaAs계 레이저 소자인 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 발광 소자는 650 ㎚대, 상기 제2 발광 소자는 750 ㎚대인 파장의 레이저광을 출사하는 것을 특징으로 하는 광디스크 장치.
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