WO2007046317A1 - 半導体レーザ発光装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体レーザ発光装置及びその製造方法 Download PDF

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Tsuguki Noma
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Rohm Co., Ltd.
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    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor laser device having an infrared laser light emitting element and a red laser light emitting element, and a method for manufacturing the same.
  • Patent Document 1 proposes a two-wavelength type semiconductor laser device.
  • this semiconductor laser device an infrared laser light emitting element and a red laser light emitting element are arranged side by side on a single substrate.
  • This semiconductor laser device has a monolithic structure.
  • the infrared laser light emitting element and the red laser light emitting element emit laser beams having different wavelengths.
  • An infrared laser light-emitting device is configured by stacking an n-type first lower cladding layer, a first active layer, and a p-type first upper cladding layer.
  • the red laser light emitting element is formed by stacking an n-type second lower cladding layer, a second active layer, and a p-type second upper cladding layer.
  • the first laminate is formed over the entire top surface of one substrate.
  • the first stacked body is formed by stacking an n-type first lower cladding layer, a first active layer, and a p-type first upper cladding layer in this order.
  • a portion of the first laminated body where the infrared laser light emitting element is formed is left, and the other portions are removed in the first etching step.
  • a portion of the upper surface of the substrate other than the portion where the infrared laser emitting element is formed is exposed.
  • a second stacked body is formed on the entire upper surface of the substrate, the portion exposed in the first etching step and the portion where the infrared laser light emitting element is formed.
  • the second laminate is formed by laminating an n-type second lower clad layer, a second active layer, and a p-type second upper clad layer in this order. A portion where the red laser light emitting element is formed is left in the second stacked body, and the other portion is removed in the second etching step.
  • Patent Document 2 as another prior art proposes a semiconductor laser device having another configuration.
  • Other configurations of the semiconductor laser device include a red laser light emitting element substrate and a second lower layer laser diode.
  • a raised layer (a height adjusting buffer layer) is formed between the lad layer and the lad layer.
  • the semiconductor laser device described in Patent Document 2 is different from the semiconductor laser device described in Patent Document 1.
  • the first laminate is formed over the entire top surface of one substrate.
  • the first laminate is formed by laminating an n-type first lower cladding layer, a first active layer, and a P-type first upper cladding layer in this order.
  • a portion of the first laminated body where the infrared laser light emitting element is formed is left, and the other portions are removed in the first etching step.
  • a portion of the upper surface of the substrate other than the portion where the infrared laser light emitting element is formed is exposed.
  • a raised layer (a height adjusting buffer layer) is formed on a portion of the upper surface of the substrate exposed in the first etching step.
  • a second laminate is formed on the entire portion where the raised layer and the infrared laser light emitting element are formed.
  • the second stacked body is formed by stacking an n-type second lower cladding layer, a second active layer, and a p-type second upper cladding layer in this order. A portion of the second stacked body where the red laser light emitting element is formed is left, and the other portions are removed in the second etching step.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-244569
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-320132
  • the first active layer of the infrared laser light emitting element and the second active layer of the red laser light emitting element are formed on the substrate for reasons such as assembly or optical system.
  • the height position from the upper surface should be substantially aligned.
  • the second lower clad layer of the red laser light-emitting element is different in composition from the first lower clad layer of the infrared laser light-emitting element. Therefore, the thickness of the second lower cladding layer can be made much thinner than that of the first lower cladding layer.
  • the thickness of the second lower cladding layer of the second stacked body is made the same as the thickness of the first lower cladding layer of the first stacked body.
  • the height positions of the first active layer and the second active layer are substantially aligned.
  • the thickness of the second stacked body can be reduced as described above.
  • the thickness of the second lower cladding layer is increased. Yes. Therefore, the second lower cladding layer A long time is required for the film-forming process for growing the film.
  • a raised layer is formed in a portion exposed in the first etching step, and a second lower cladding layer is formed on the upper surface of the raised layer. Therefore, the thickness of the second lower cladding layer can be reduced by the thickness of the raised layer. Further, the height positions of the first active layer and the second active layer can be substantially aligned by adjusting the thickness of the second lower cladding layer.
  • an object of the present invention is to provide a semiconductor laser light emitting device and a method for manufacturing the same that can solve the above-mentioned problems.
  • the semiconductor laser light emitting device provided by the first aspect of the present invention is formed by laminating a first lower cladding layer, a first active layer, and a first upper cladding layer on the upper surface of one substrate.
  • a semiconductor laser light emitting device having an infrared laser light emitting element for infrared and a red laser light emitting element for red formed by laminating a second lower cladding layer, a second active layer, and a second upper cladding layer
  • the first lower cladding layer includes a third lower cladding layer formed over the entire upper surface of the substrate, an etching stop layer formed over the entire upper surface of the third lower cladding layer, and an upper surface of the etching stop layer.
  • a top are as characterized by being formed in a region other than the region where the infrared laser light emitting element is formed.
  • the first first active layer and the second active layer include the third lower cladding layer and the third lower cladding layer. And the height position from the upper surface of the substrate is made substantially the same by the etching stop layer.
  • the third lower cladding layer and the fourth lower cladding layer are formed of n-type AlGaAs, formed of the etching stop layer force nGaP, and the first active layer is formed of AlGaAs.
  • the second lower cladding layer is formed of n-type InGaAlP, and the second active layer is formed of InGaP.
  • a method of manufacturing a semiconductor laser light emitting device is provided.
  • This manufacturing method is a manufacturing method for manufacturing a semiconductor laser light emitting device in which an infrared laser light emitting element and a red laser light emitting element are provided on the upper surface of one substrate.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional front view showing a semiconductor laser light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • 6 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 8 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 9 is a diagram showing a manufacturing method of the semiconductor laser light emitting device shown in FIG. 1.
  • FIG. 10 is a longitudinal sectional front view showing a semiconductor laser light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a longitudinal front view showing a semiconductor laser light emitting device according to a first embodiment of the present invention.
  • the semiconductor laser light emitting device 1 includes a substrate 2, an infrared laser light emitting element 3 for infrared, and a red laser light emitting element 4 for red.
  • the infrared laser light emitting element 3 and the red laser light emitting element 4 emit laser beams having different wavelengths.
  • the substrate 2 is made of, for example, n-type GaAs.
  • the infrared laser light emitting element 3 and the red laser light emitting element 4 are provided on the upper surface of the substrate 2.
  • the infrared laser light emitting element 3 includes a first lower cladding layer 11, a first active layer 12, a first upper cladding layer 13, a first ridge 14, a first buried layer 15, and a first 1 contact layer 16 is formed.
  • the first lower cladding layer 11 is composed of a third cladding layer 17, an etching stop layer 18, and a fourth cladding layer 19.
  • the third lower cladding layer 17 is formed over the entire upper surface of the substrate 2.
  • An etching stop layer 18 is formed on the upper surface of the third lower cladding layer 17.
  • the etching stop layer 18 is formed to be relatively thin.
  • a fourth lower cladding layer 19 is formed on the upper surface of the etching stop layer 18 in a region where the infrared laser light emitting element 3 is formed.
  • the third cladding layer 17 and the fourth cladding layer 19 are made of, for example, n-type AlGaAs.
  • the etching stop layer 18 is made of, for example, InGaP.
  • a first active layer 12 is formed on the upper surface of the fourth lower cladding layer 19.
  • the first active layer 12 is made of, for example, AlGaAs having an oscillation wavelength of 750 to 850 nm.
  • a first upper cladding layer 13 is formed on the upper surface of the first active layer 12.
  • the first upper cladding layer 13 is made of, for example, p-type AlGaAs.
  • a first ridge 14 is formed at the center of the upper surface of the first upper cladding layer 13.
  • a first buried layer 15 is formed on the upper surface of the first upper cladding layer 13 and around the first ridge 14.
  • the first buried layer 15 is made of, for example, n-type AlGaAs.
  • a first contact layer 16 is formed on the upper surface of the first buried layer 15.
  • the first contact layer 16 is made of, for example, p-type Ga As.
  • the red laser light-emitting element 4 includes a second lower cladding layer 21, a second active layer 22, a second upper cladding layer 23, a second ridge 24, a second buried layer 25, and a second The contact layer 26 is used.
  • the second lower cladding layer 21 is formed on the upper surface of the etching stop layer 18.
  • the second lower cladding layer 21 also has, for example, an n-type InGaAlP force.
  • a second active layer 22 is formed on the upper surface of the second lower cladding layer 21.
  • the second active layer 22 also has, for example, an InGaP force having an oscillation wavelength of 635 to 680 nm.
  • a second upper clad layer 23 is formed on the upper surface of the second active layer 22.
  • the second upper cladding layer 23 also has a p-type InGaAlP force, for example.
  • a second ridge 24 is formed at the center of the upper surface of the second upper clad layer 23.
  • a second buried layer 25 is formed on the upper surface of the second upper cladding layer 23 and around the second ridge 24.
  • the second buried layer 25 also has, for example, n-type ⁇ or n-type InGaAlP force.
  • a second contact layer 26 is formed on the upper surface of the second buried layer 25.
  • the second contact layer 26 is made of, for example, p-type GaAs.
  • the third lower clad layer 17 of the first lower clad layer 11 constituting a part of the infrared laser light emitting element 3 is formed over the entire upper surface of the substrate 2. ing.
  • the etching stop layer 18 is formed over the entire upper surface of the third lower cladding layer 17.
  • a fourth lower cladding layer 19 constituting the infrared laser light emitting element 3 is formed on the upper surface of the etching stop layer 18, and a second lower cladding layer 21 constituting the red laser light emitting element 4 is formed.
  • the second lower cladding layer 21 is provided on the substrate 2 via the etching stop layer 18 and the third lower cladding layer 17.
  • the first active layer 12 of the infrared laser light-emitting element 3 and the second active layer 22 of the red laser light-emitting element 4 can be surely aligned at the same height from the top surface of the substrate 2.
  • the second lower cladding layer 21 is shaped.
  • the partial force of the etching stop layer 18 and the third lower clad layer 17 is achieved as in the raised layer in the semiconductor laser light emitting device described in Patent Document 2.
  • the etching stop layer 18 has a band cap larger than that of the first active layer 12. Therefore, the absorption and loss of infrared light by the etching stop layer 18 is small.
  • the third lower cladding layer 17 has a band cap larger than that of the second active layer 22. Therefore, the red light absorption / loss by the third lower cladding layer 17 is small. Therefore, the infrared laser light-emitting element 3 and the red laser light-emitting element 4 can obtain high luminance.
  • the first epitaxy process for forming the first stacked body 5 is performed.
  • a third lower cladding layer 17 of the first lower cladding layer 11 is formed over the entire upper surface of the substrate 2.
  • An etching stop layer 18 is formed on the upper surface of the third lower cladding layer 17.
  • a fourth lower cladding layer 19 is formed on the upper surface of the etching stop layer 18.
  • a first active layer 12 is formed on the fourth lower cladding layer 19.
  • a first upper cladding layer 13 is formed on the upper surface of the first active layer 12.
  • the etching stop layer 18 is formed by stopping the supply of A1 and As and supplying In and P for a predetermined time. Thereafter, the supply of In and P is stopped and A1 and As are supplied again to form a fourth lower cladding layer 19 by growth.
  • the first lower cladding layer 11 is a raw material in the middle of the film forming process to be formed.
  • the etching stop layer 18 alone can be formed without introducing a film forming step for forming it separately. Therefore, it can contribute to the reduction of manufacturing cost.
  • the etching stop layer 18 can also be formed by growing the third lower cladding layer 17 and then changing the mixing ratio of the film forming raw materials for a predetermined time.
  • the process proceeds to the first etching step.
  • the portion of the first laminate 5 that masks the portion that becomes the infrared laser light-emitting element 3 is etched, and the portion of the first laminate 5 other than the portion that becomes the infrared laser light-emitting device 3 is etched. Remove with solution.
  • the unmasked portion of the first laminate 5 and the upper portion of the etching stop layer 18 are masked in the first laminate 5 as shown in FIG.
  • the removed portion is removed.
  • a portion that becomes the infrared laser light emitting element 3 can be formed in a state in which the third lower cladding layer 17 is left on the entire upper surface of the substrate 2.
  • the etching stop layer 18 is exposed in a region where the red laser light emitting element 4 is formed.
  • the etching stop layer 18 is formed of a material that does not contain A1 (aluminum) such as InGaP, for example. As a result, it is possible to reliably suppress the formation of a metal oxide film such as A1 (aluminum) on the surface of the etching stop layer 18 exposed in the first etching step.
  • the process proceeds to a second epitaxial process for forming the second stacked body 6.
  • the second lower cladding layer 21 is formed over the portion that becomes the infrared laser light emitting element 3 and the entire upper surface of the exposed etching stop layer 18.
  • a second active layer 22 is formed on the upper surface of the second lower cladding layer 21.
  • a second upper clad layer 23 is formed on the upper surface of the second active layer 22.
  • the process proceeds to the second etching process.
  • the portion of the second laminate 6 that masks the red laser light emitting element 4 is masked, and the portion of the second laminate 6 other than the portion that becomes the red laser light emitting element 4 is etched with the etching solution. Remove with.
  • a second ridge 24 is formed on the upper surface of the second upper clad layer 23.
  • a third epitaxy process for forming the second buried layer 25 is performed.
  • a first ridge 14 is formed on the upper surface of the first upper cladding layer 13.
  • the fourth epitaxy process for forming the first buried layer 15 is performed.
  • a fifth epitaxial process is performed in which the first contact layer 16 and the second contact layer 26 are formed on the upper surfaces of the first buried layer 15 and the second buried layer 25, respectively. Through these steps, the semiconductor laser light emitting device 1 having the structure shown in FIG. 1 is manufactured.
  • FIG. 10 is a longitudinal front view showing a semiconductor laser light emitting device according to the second embodiment of the present invention.
  • the semiconductor laser light emitting device 1A according to the second embodiment is different from the semiconductor laser light emitting device 1 of the first embodiment in that the first upper flood layer 13 and the first buried layer 15 of the infrared laser light emitting element 3, and
  • the configurations of the second upper flood layer 23 and the second buried layer 25 (see FIG. 1) of the red laser light emitting element 4 are different.
  • members having the same reference numerals as those in FIG. 1 have the same functions.
  • the first buried layer 31 is formed on the upper surface of the first active layer 12.
  • the first buried layer 31 is made of, for example, n-type AlGaAs.
  • a first upper cladding layer 32 is formed on the upper surface of the first buried layer 31.
  • the first upper cladding layer 32 is made of, for example, p-type AlGaAs.
  • the first upper cladding layer 32 has a first ridge 33 in the center of the bottom surface. It is made. The first upper cladding layer 32 is in contact with the first active layer 12 through the first ridge 33.
  • a second embedded layer 34 is formed on the upper surface of the second active layer 22.
  • the second buried layer 34 also has, for example, n-type ⁇ or n-type InGaAlP force.
  • a second upper cladding layer 35 is formed on the upper surface of the second buried layer 34.
  • the second upper cladding layer 35 is made of, for example, p-type InGaAlP.
  • the second upper clad layer 35 has a second ridge 36 formed at the center of the lower surface thereof. The second upper cladding layer 35 is in contact with the second active layer 22 through the second ridge 36.
  • the semiconductor laser light emitting device 1A according to the second embodiment since the third lower cladding layer 17 and the etching stop layer 18 are formed over the entire upper surface of the substrate 2, the semiconductor laser light emitting device according to the first embodiment Has the same effect as 1.

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Abstract

　本発明の半導体レーザ発光装置１は、基板２の上面に、第１下層クラッド層１１、第１活性層１２及び第１上層クラッド層１３を積層した赤外レーザ発光素子３と、第２下層クラッド層２１、第２活性層２２及び第２上層クラッド層２３を積層した赤色レーザ発光素子４とを有する。第１下層クラッド層１１は、基板２の上面全体に形成された第３下層クラッド層１７と、第３下層クラッド層１７の上面全体に形成されたエッチングストップ層１８と、エッチングストップ層１８の上面であって赤外レーザ発光素子３が形成される領域に形成された第４下層クラッド層１９とによって構成されている。第２下層クラッド層２１は、エッチングストップ層１８の上面であって赤外レーザ発光素子３が形成される領域以外の領域に形成されている。

Description

明 細 書
半導体レーザ発光装置及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、赤外レーザ発光素子及び赤色レーザ発光素子を有する半導体レーザ 装置及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 先行技術としての特許文献 1には、 2波長型の半導体レーザ装置が提案されている 。この半導体レーザ装置は、一つの基板上に赤外レーザ発光素子及び赤色レーザ 発光素子が並設されている。この半導体レーザ装置は、モノリシック構造を有する。 赤外レーザ発光素子及び赤色レーザ発光素子は、互いに波長の異なるレーザ光を 発する。
[0003] 赤外レーザ発光素子は、 n型の第 1下層クラッド層、第 1活性層及び p型の第 1上層 クラッド層が積層されて構成されている。赤色レーザ発光素子は、 n型の第 2下層クラ ッド層、第 2活性層及び p型の第 2上層クラッド層が積層されて構成されている。
[0004] 以下に、この半導体レーザ装置の製造方法を述べる。この製造方法では、一つの 基板の上面全体にわたって第 1積層体を形成する。第 1積層体は、 n型の第 1下層ク ラッド層、第 1活性層及び p型の第 1上層クラッド層をこれらの順序で積層してなる。こ の第 1積層体のうち赤外レーザ発光素子が形成される部分を残し、これ以外の部分 を第 1エッチング工程にて除去する。これにより、基板の上面であって赤外レーザ発 光素子が形成される部分以外の部分が露出される。
[0005] 次いで、基板の上面のうち第 1エッチング工程にて露出した部分及び赤外レーザ 発光素子が形成される部分の全体に第 2積層体を形成する。第 2積層体は、 n型の 第 2下層クラッド層、第 2活性層及び p型の第 2上層クラッド層をこれらの順序で積層 してなる。この第 2積層体のうち赤色レーザ光発光素子が形成される部分を残し、こ れ以外の部分を第 2エッチング工程にて除去する。
[0006] 他の先行技術としての特許文献 2には、他の構成の半導体レーザ装置が提案され ている。他の構成の半導体レーザ装置は、赤色レーザ発光素子の基板と第 2下層ク ラッド層との間に、嵩上げ層（高さ調整用バッファ層）が形成されている。この点にお いて、特許文献 2に記載の半導体レーザ装置は、特許文献 1に記載の半導体レーザ 装置と異なる。
[0007] 以下に、特許文献 2に記載の半導体レーザ装置の製造方法を述べる。この製造方 法では、一つの基板の上面全体にわたって第 1積層体を形成する。第 1積層体は、 n 型の第 1下層クラッド層、第 1活性層及び P型の第 1上層クラッド層をこれらの順序で 積層してなる。この第 1積層体のうち赤外レーザ発光素子が形成される部分を残し、 これ以外の部分を第 1エッチング工程にて除去する。これにより、基板の上面であつ て赤外レーザ発光素子が形成される部分以外の部分が露出される。
[0008] 次いで、基板の上面のうち第 1エッチング工程にて露出した部分に嵩上げ層（高さ 調整用バッファ層）を形成する。次いで、この嵩上げ層及び赤外レーザ発光素子が 形成される部分の全体に第 2積層体を形成する。第 2積層体は、 n型の第 2下層クラ ッド層、第 2活性層及び p型の第 2上層クラッド層をこれらの順序で積層してなる。この 第 2積層体のうち赤色レーザ発光素子が形成される部分を残し、これ以外の部分を 第 2エッチング工程にて除去する。
[0009] 特許文献 1 :日本国特開 2001— 244569号公報
特許文献 2 :日本国特開 2001— 320132号公報
[0010] ところで、これらの半導体レーザ装置において、赤外レーザ発光素子の第 1活性層 と、赤色レーザ発光素子の第 2活性層とは、組み立て或いは光学系上等の理由によ り、基板の上面からの高さ位置を実質上揃えるようにしなければならない。
[0011] 一方、赤色レーザ発光素子の第 2下層クラッド層は、赤外レーザ発光素子の第 1下 層クラッド層とその組成成分が異なる。そのため、第 2下層クラッド層は、その厚さを、 第 1下層クラッド層の厚さよりも大幅に薄くすることができる。
[0012] 特許文献 1に記載の製造方法においては、第 2積層体の第 2下層クラッド層の厚さ を、第 1積層体の第 1下層クラッド層の厚さと同じにしている。これによつて、第 1活性 層及び第 2活性層の高さ位置を実質上揃えるようにしている。第 2積層体の厚さは、 上記したように薄くできるのであるが、第 1活性層及び第 2活性層の高さ位置を揃える ために、第 2下層クラッド層の厚さを厚く形成している。したがって、第 2下層クラッド層 を成長形成する成膜工程にぉ ヽて、長 ヽ時間が必要となる。
[0013] また、特許文献 1に記載の製造方法においては、第 2下層クラッド層を厚く形成する 分、成膜用原材料の使用量が多くなる。そのため、製造コストの大幅なアップを招くと いった問題がある。
[0014] これに対し、特許文献 2に記載の製造方法では、第 1エッチング工程において露出 した部分に嵩上げ層が形成され、この嵩上げ層の上面に、第 2下層クラッド層が形成 される。したがって、第 2下層クラッド層の厚さを、嵩上げ層の厚さの分だけ薄くするこ とができる。また、第 2下層クラッド層の厚さを調整することによって、第 1活性層及び 第 2活性層の高さ位置を実質上揃えることができる。
[0015] しかし、特許文献 2に記載の製造方法では、第 1積層体を第 1エッチング工程にて 形成した後、嵩上げ層を形成するための成膜工程を別に設ける必要がある。そのた め、製造コストの大幅な増大を招くといった問題がある。
発明の開示
[0016] 本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものである。そこで本発明は、上記 問題点を解消することのできる半導体レーザ発光装置及びその製造方法を提供する ことをその課題としている。
[0017] 本発明の第 1の側面によって提供される半導体レーザ発光装置は、一つの基板の 上面に、第 1下層クラッド層、第 1活性層及び第 1上層クラッド層を積層して形成され た赤外用の赤外レーザ発光素子と、第 2下層クラッド層、第 2活性層及び第 2上層ク ラッド層を積層して形成された赤色用の赤色レーザ発光素子とを有する半導体レー ザ発光装置において、前記第 1下層クラッド層は、前記基板の上面全体にわたって 形成された第 3下層クラッド層と、前記第 3下層クラッド層の上面全体にわたって形成 されたエッチングストップ層と、前記エッチングストップ層の上面であって前記赤外レ 一ザ発光素子が形成される領域に形成された第 4下層クラッド層とによって構成され ており、前記第 2下層クラッド層は、前記エッチングストップ層の上面であって前記赤 外レーザ発光素子が形成される領域以外の領域に形成されていることを特徴として いる。
[0018] 好ましくは、前記第 1第 1活性層及び前記第 2活性層は、前記第 3下層クラッド層及 び前記エッチングストップ層によって、前記基板上面からの高さ位置が略同一にされ ている。
[0019] 好ましくは、前記第 3下層クラッド層及び前記第 4下層クラッド層が n型 AlGaAsによ つて形成され、前記エッチングストップ層力 nGaPによって形成され、前記第 1活性 層が AlGaAsによって形成され、前記第 2下層クラッド層が n型 InGaAlPによって形 成され、前記第 2活性層が InGaPによって形成されている。
[0020] 本発明の第 2の側面によれば、半導体レーザ発光装置の製造方法が提供される。
この製造方法は、一つの基板の上面に、赤外レーザ発光素子と、赤色レーザ発光素 子とが設けられた半導体レーザ発光装置を製造する製造方法にぉ 、て、前記基板 の上面全体にわたって第 1下層クラッド層を構成する第 3クラッド層を形成し、前記第 3下層クラッド層の上面全体にわたってエッチングストップ層を形成し、前記エツチン グストップ層の上面全体にわたって前記第 1下層クラッド層を構成する第 4下層クラッ ド層を形成し、前記第 4下層クラッド層の上面に第 1活性層を形成し、前記第 1活性 層の上面に第 1上層クラッド層を形成して第 1積層体を形成する第 1ェピタキシャル 工程と、前記第 1積層体のうち前記赤外レーザ発光素子となる部分以外の部分を除 去して、前記エッチングストップ層の上面であって前記赤外レーザ発光素子となる部 分以外の部分を露出させる第 1エッチング工程と、前記第 1エッチング工程によって 残された前記第 1積層体及び露出された前記エッチングストップ層の上面に、第 2下 層クラッド層を形成し、前記第 2下層クラッド層の上面に第 2活性層を形成し、前記第 2活性層の上面に、前記第 2上層クラッド層を形成して第 2積層体を形成する第 2ェ ピタキシャル工程と、前記第 2積層体のうち前記赤色レーザ発光素子となる部分以外 の部分を除去する第 2エッチング工程と、を備えて!/、ることを特徴として！/、る。
図面の簡単な説明
[0021] [図 1]本発明の第 1実施例による半導体レーザ発光装置を示す縦断正面図である。
[図 2]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 3]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 4]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 5]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。 [図 6]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 7]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 8]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 9]図 1に示す半導体レーザ発光装置の製造方法を示す図である。
[図 10]本発明の第 2実施例による半導体レーザ発光装置を示す縦断正面図である。 発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下、本発明の実施例につき、図面を参照して具体的に説明する。
[0023] 図 1は、本発明の第 1実施例による半導体レーザ発光装置を示す縦断正面図であ る。
[0024] この半導体レーザ発光装置 1は、基板 2と、赤外用の赤外レーザ発光素子 3及び赤 色用の赤色レーザ発光素子 4とを備えて ヽる。赤外レーザ発光素子 3及び赤色レー ザ発光素子 4は、互いに異なる波長のレーザ光を発する。基板 2は、例えば n型 GaA sからなる。赤外レーザ発光素子 3及び赤色レーザ発光素子 4は、基板 2の上面に設 けられている。
[0025] 赤外レーザ発光素子 3は、第 1下層クラッド層 11と、第 1活性層 12と、第 1上層クラ ッド層 13と、第 1リッジ 14と、第 1埋め込み層 15と、第 1コンタクト層 16とによって構成 される。
[0026] 第 1下層クラッド層 11は、第 3クラッド層 17と、エッチングストップ層 18と、第 4クラッド 層 19とによって構成されている。第 3下層クラッド層 17は、基板 2の上面全体にわた つて形成されている。第 3下層クラッド層 17の上面には、エッチングストップ層 18が形 成されている。エッチングストップ層 18は、その厚さが比較的薄く形成されている。ェ ツチングストップ層 18の上面であって赤外レーザ発光素子 3が形成される領域に、第 4下層クラッド層 19が形成されている。第 3クラッド層 17及び第 4クラッド層 19は、例 えば n型 AlGaAsからなる。エッチングストップ層 18は、例えば InGaPからなる。
[0027] 第 4下層クラッド層 19の上面には、第 1活性層 12が形成されている。第 1活性層 12 は、発振波長が 750〜850nmである例えば AlGaAsからなる。第 1活性層 12の上面 には、第 1上層クラッド層 13が形成されている。第 1上層クラッド層 13は、例えば p型 AlGaAsからなる。 [0028] 第 1上層クラッド層 13の上面中央部には、第 1リッジ 14が形成されている。第 1上層 クラッド層 13の上面であって第 1リッジ 14の周囲には、第 1埋め込み層 15が形成され ている。第 1埋め込み層 15は、例えば n型 AlGaAsからなる。第 1埋め込み層 15の上 面には、第 1コンタクト層 16が形成されている。第 1コンタクト層 16は、例えば p型 Ga Asからなる。
[0029] 赤色レーザ発光素子 4は、第 2下層クラッド層 21と、第 2活性層 22と、第 2上層クラ ッド層 23と、第 2リッジ 24と、第 2埋め込み層 25と、第 2コンタクト層 26によって構成さ れる。
[0030] 第 2下層クラッド層 21は、エッチングストップ層 18の上面に形成されている。第 2下 層クラッド層 21は、例えば n型 InGaAlP力もなる。第 2下層クラッド層 21の上面には、 第 2活性層 22が形成されている。第 2活性層 22は、発振波長が 635〜680nmであ る例えば InGaP力もなる。第 2活性層 22の上面には、第 2上層クラッド層 23が形成さ れている。第 2上層クラッド層 23は、例えば p型 InGaAlP力もなる。
[0031] 第 2上層クラッド層 23の上面中央部には、第 2リッジ 24が形成されている。第 2上層 クラッド層 23の上面であって第 2リッジ 24の周囲には、第 2埋め込み層 25が形成され ている。第 2埋め込み層 25は、例えば n型 ΙηΑΙΡ又は n型 InGaAlP力もなる。第 2埋 め込み層 25の上面には、第 2コンタクト層 26が形成されている。第 2コンタクト層 26 は、例えば p型 GaAsからなる。
[0032] 半導体レーザ発光装置 1は、上記したように、赤外レーザ発光素子 3の一部を構成 する第 1下層クラッド層 11の第 3下層クラッド層 17が基板 2の上面全体にわたって形 成されている。また、エッチングストップ層 18は、この第 3下層クラッド層 17の上面全 体にわたって形成されている。そして、エッチングストップ層 18の上面に赤外レーザ 発光素子 3を構成する第 4下層クラッド層 19が形成されるとともに、赤色レーザ発光 素子 4を構成する第 2下層クラッド層 21が形成されている。
[0033] この構成によると、第 2下層クラッド層 21は、基板 2に対してエッチングストップ層 18 と第 3下層クラッド層 17とを介して設けられている。これにより、赤外レーザ発光素子 3 の第 1活性層 12と、赤色レーザ発光素子 4の第 2活性層 22とを、基板 2の上面から実 質上同じ高さ位置に確実に揃えることができる。すなわち、第 2下層クラッド層 21が形 成されて!/、るエッチングストップ層 18の部分及び第 3下層クラッド層 17の部分力 特 許文献 2に記載の半導体レーザ発光装置における嵩上げ層と同様の作用を奏する ことになる。
[0034] したがって、特許文献 1に記載の半導体レーザ装置のように、赤色レーザ発光素子 の第 2下層クラッド層の厚さを厚くする必要はない。すなわち、第 2下層クラッド層を形 成する成膜工程の時間を短縮することができ、第 2下層クラッド層の成膜用原材料の 使用量を抑えることができる。また、特許文献 2に記載の半導体レーザ装置のように、 嵩上げ層を形成する必要もない。したがって、嵩上げ層を形成するための成膜工程 を別に設ける必要がなぐ製造コストの増大を抑制することができる。
[0035] また、上記した構成において、エッチングストップ層 18は、第 1活性層 12よりもバン ドキャップが大きい。そのため、エッチングストップ層 18による赤外光の吸収 ·損失は 少ない。また、第 3下層クラッド層 17は、第 2活性層 22よりもバンドキャップが大きい。 そのため、第 3下層クラッド層 17による赤色光の吸収 ·損失は少ない。したがって、赤 外レーザ発光素子 3及び赤色レーザ発光素子 4は、高輝度を得ることができる。
[0036] 次に、第 1実施例の半導体レーザ発光装置 1の製造方法を、図 2〜図 9を参照して 説明する。
[0037] 先ず、第 1積層体 5を形成する第 1ェピタキシャル工程が実行される。第 1ェピタキ シャル工程では、図 2に示すように、基板 2の上面全体にわたって、第 1下層クラッド 層 11の第 3下層クラッド層 17を形成する。第 3下層クラッド層 17の上面に、エツチン グストップ層 18を形成する。エッチングストップ層 18の上面に、第 4下層クラッド層 19 を形成する。第 4下層クラッド層 19に、第 1活性層 12を形成する。第 1活性層 12の上 面に、第 1上層クラッド層 13を形成する。これにより、第 1積層体 5が形成される。
[0038] 第 1下層クラッド層 11の形成過程では、 Al、 Ga、 Asを供給して第 3下層クラッド層 1 7を成長形成する。その後、例えば、 A1及び Asの供給を止めて In及び Pを所定時間 だけ供給することによってエッチングストップ層 18を形成する。その後、 In及び Pの供 給を止めて A1及び Asを再び供給をすることによって第 4下層クラッド層 19を成長形 成する。
[0039] このように、第 1下層クラッド層 11は、その形成する成膜工程の途中において原材 料を換えることにより、エッチングストップ層 18のみを別途独立して形成する成膜ェ 程を導入することなく形成することができる。したがって、製造コストの低減ィ匕に寄与 することができる。
[0040] なお、エッチングストップ層 18は、第 3下層クラッド層 17を成長形成した後、その成 膜原材料の混合比を所定時間だけ換えることによつても形成することができる。
[0041] 次に、第 1エッチング工程に移行する。第 1エッチング工程では、第 1積層体 5のう ち赤外レーザ発光素子 3になる部分をマスキングした状態で、第 1積層体 5のうち赤 外レーザ発光素子 3になる部分以外の部分をエッチング溶液にて除去する。
[0042] この第 1エッチング工程により、第 1積層体 5のうちマスキングされていない部分であ つてエッチングストップ層 18の上側の部分は、図 3に示すように、第 1積層体 5のうち マスキングされた部分を残して除去されることになる。これにより、第 3下層クラッド層 1 7を基板 2の上面全体に残した状態で、赤外レーザ発光素子 3になる部分を形成す ることがでさる。
[0043] 第 1エッチング工程によって、エッチングストップ層 18は、赤色レーザ発光素子 4が 形成される領域において露出することになる。
[0044] この場合、エッチングストップ層 18に A1 (アルミニウム）が含まれていると、第 1エッチ ング工程にて露出したエッチングストップ層 18の表面に、 A1 (アルミニウム）の酸化被 膜が発生することがある。本第 1実施例では、エッチングストップ層 18を、例えば InG aPのように A1 (アルミニウム）を含まな 、材料で形成するようにして!/、る。これにより、 第 1エッチング工程によって露出したエッチングストップ層 18の表面に、 A1 (アルミ- ゥム)等の金属の酸ィ匕被膜が生じることを確実に抑制することができる。
[0045] そのため、第 1エッチング工程の後、第 2下層クラッド層 21を形成する際に、エッチ ングストップ層 18の表面の酸ィ匕被膜を除去する必要がない。また、酸ィ匕被膜による 悪影響を避けるためのバッファ層を形成する必要がない。したがって、製造コストをよ り低減できる。
[0046] 次に、第 2積層体 6を形成する第 2ェピタキシャル工程に移行する。第 2ェピタキシ ャル工程では、図 4に示すように、赤外レーザ発光素子 3になる部分及び露出したェ ツチングストップ層 18の上面全体にわたって、第 2下層クラッド層 21を形成する。この 第 2下層クラッド層 21の上面に、第 2活性層 22を形成する。この第 2活性層 22の上 面に、第 2上層クラッド層 23を形成する。これにより、第 2積層体 6を形成する。
[0047] 次に、第 2エッチング工程に移行する。第 2エッチング工程では、第 2積層体 6のう ち赤色レーザ発光素子 4になる部分をマスキングした状態で、第 2積層体 6のうち赤 色レーザ発光素子 4になる部分以外の部分をエッチング溶液にて除去する。
[0048] この第 2エッチング工程によって、第 2積層体 6のうちマスキングされて ヽな 、部分 が除去されることになる。これにより、図 5に示すように、エッチングストップ層 18の上 面に、赤色レーザ発光素子 4になる部分が形成される。
[0049] 次に、図 6に示すように、第 2上層クラッド層 23の上面に第 2リッジ 24を形成する。そ の後、図 7に示すように、第 2埋め込み層 25を形成する第 3ェピタキシャル工程を実 行する。
[0050] 次に、図 8に示すように、第 1上層クラッド層 13の上面に第 1リッジ 14を形成する。そ の後、図 9に示すように、第 1埋め込み層 15を形成する第 4ェピタキシャル工程を実 行する。
[0051] そして、第 1埋め込み層 15及び第 2埋め込み層 25の上面に、第 1コンタクト層 16及 び第 2コンタクト層 26をそれぞれ形成する第 5ェピタキシャル工程を実行する。これら の各工程を経ることにより、図 1に示す構造の半導体レーザ発光装置 1が製造される
[0052] 図 10は、本発明の第 2実施例による半導体レーザ発光装置を示す縦断正面図で ある。この第 2実施例による半導体レーザ発光装置 1Aは、第 1実施例の半導体レー ザ発光装置 1に比べて、赤外レーザ発光素子 3の第 1上層フラッド層 13及び第 1埋め 込み層 15、並びに赤色レーザ発光素子 4の第 2上層フラッド層 23及び第 2埋め込み 層 25 (図 1参照）の構成が異なる。なお、図 10において、図 1と同符号を示す部材に ついては同機能を有するものとする。
[0053] 赤外レーザ発光素子 3Aは、第 1活性層 12の上面に第 1埋め込み層 31が形成され ている。第 1埋め込み層 31は、例えば n型 AlGaAsからなる。第 1埋め込み層 31の上 面には、第 1上層クラッド層 32が形成されている。第 1上層クラッド層 32は、例えば p 型 AlGaAsからなる。第 1上層クラッド層 32は、その下面中央部に第 1リッジ 33が形 成されている。第 1上層クラッド層 32は、第 1リッジ 33を介して第 1活性層 12に接して いる。
[0054] 赤色レーザ発光素子 14は、第 2活性層 22の上面に第 2埋め込み層 34が形成され ている。第 2埋め込み層 34は、例えば n型 ΙηΑΙΡ又は n型 InGaAlP力もなる。第 2埋 め込み層 34の上面には、第 2上層クラッド層 35が形成されている。第 2上層クラッド 層 35は、例えば p型 InGaAlPからなる。第 2上層クラッド層 35は、その下面中央部に 第 2リッジ 36が形成されている。第 2上層クラッド層 35は、第 2リッジ 36を介して第 2活 性層 22に接している。
[0055] この第 2実施例による半導体レーザ発光装置 1Aにおいても、第 3下層クラッド層 17 及びエッチングストップ層 18が基板 2の上面全体にわたって形成されているため、第 1実施例による半導体レーザ発光装置 1と同様の効果を奏する。

Claims

請求の範囲
[1] 一つの基板の上面に、第 1下層クラッド層、第 1活性層及び第 1上層クラッド層を積 層して形成された赤外用の赤外レーザ発光素子と、第 2下層クラッド層、第 2活性層 及び第 2上層クラッド層を積層して形成された赤色用の赤色レーザ発光素子とを有 する半導体レーザ発光装置において、
前記第 1下層クラッド層は、
前記基板の上面全体にわたって形成された第 3下層クラッド層と、前記第 3下層クラ ッド層の上面全体にわたって形成されたエッチングストップ層と、前記エッチングスト ップ層の上面であって前記赤外レーザ発光素子が形成される領域に形成された第 4 下層クラッド層とによって構成されており、
前記第 2下層クラッド層は、
前記エッチングストップ層の上面であって前記赤外レーザ発光素子が形成される領 域以外の領域に形成されていることを特徴とする、半導体レーザ発光装置。
[2] 前記第 1第 1活性層及び前記第 2活性層は、
前記第 3下層クラッド層及び前記エッチングストップ層によって、前記基板上面から の高さ位置が略同一にされている、請求項 1に記載の半導体レーザ発光装置。
[3] 前記第 3下層クラッド層及び前記第 4下層クラッド層が n型 AlGaAsによって形成さ れ、前記エッチングストップ層が InGaPによって形成され、前記第 1活性層が AlGaA sによって形成され、前記第 2下層クラッド層が n型 InGaAlPによって形成され、前記 第 2活性層が InGaPによって形成されている、請求項 1又は 2に記載の半導体レー ザ発光装置。
[4] 一つの基板の上面に、赤外レーザ発光素子と、赤色レーザ発光素子とが設けられ た半導体レーザ発光装置を製造する製造方法にお 、て、
前記基板の上面全体にわたって第 1下層クラッド層を構成する第 3クラッド層を形成 し、前記第 3下層クラッド層の上面全体にわたってエッチングストップ層を形成し、前 記エッチングストップ層の上面全体にわたって前記第 1下層クラッド層を構成する第 4 下層クラッド層を形成し、前記第 4下層クラッド層の上面に第 1活性層を形成し、前記 第 1活性層の上面に第 1上層クラッド層を形成して第 1積層体を形成する第 1ェピタ キシャル工程と、
前記第 1積層体のうち前記赤外レーザ発光素子となる部分以外の部分を除去して
、前記エッチングストップ層の上面であって前記赤外レーザ発光素子となる部分以外 の部分を露出させる第 1エッチング工程と、
前記第 1エッチング工程によって残された前記第 1積層体及び露出された前記エツ チンダストップ層の上面に、第 2下層クラッド層を形成し、前記第 2下層クラッド層の上 面に第 2活性層を形成し、前記第 2活性層の上面に、前記第 2上層クラッド層を形成 して第 2積層体を形成する第 2ェピタキシャル工程と、
前記第 2積層体のうち前記赤色レーザ発光素子となる部分以外の部分を除去する 第 2エッチング工程と、
を備えていることを特徴とする、半導体レーザ発光装置の製造方法。
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