(57)【要約】【課題】共振器のレーザ光の出射側端面に対向配置される４５度のミラーを、ポストプロセスで追加することなく同一プロセスで実現することができる外部反射ミラーを備えた端面出射型半導体レーザを提供する。  【解決手段】一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層とを用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備え、  反射面によりレーザ光を反射させて出力する端面出射型半導体レーザの製造方法であって、  積層された活性層を含む複数の層の上面より、基板表面に対して仰角をなす方向にエッチングを用いて溝を形成し、該溝を構成する壁面を前記反射面とする工程と、該溝の前記壁面の反対の壁面側に、液体中でのレーザ照射により発生する衝撃波を作用させて、複数の層を部分的にへき開し、端面より前記出射面を表出させる工程と、を有する。【選択図】            図４
2010087356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層とを用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備え、
前記反射面によりレーザ光を反射させて出力する端面出射型半導体レーザの製造方法であって、
前記積層された活性層を含む複数の層の上面より、前記基板表面に対して仰角をなす方向にエッチングを用いて溝を形成し、該溝を構成する壁面を前記反射面とする工程と、
前記溝の前記壁面の反対の壁面側に、液体中でのレーザ照射により発生する衝撃波を作用させて、前記複数の層を部分的にへき開し、前記端面より前記出射面を表出させる工程と、
を有することを特徴とする端面出射型半導体レーザの製造方法。
【請求項２】
前記へき開に際し、前記レーザ照射におけるピークパワーを、１０ＭＷ／ｃｍ−２以上の照射条件で行うことを特徴とする請求項１に記載の端面出射型半導体レーザの製造方法。
【請求項３】
前記基板表面上に積層したレーザリフトオフ用の層を部分的に除去した後、前記衝撃波を作用させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端面出射型半導体レーザの製造方法。
【請求項４】
前記活性層として、ＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端面出射型半導体レーザの製造方法。
【請求項５】
前記へき開により表出させた前記出射面の領域幅を前記活性層の領域幅よりも大きい領域幅とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の端面出射型半導体レーザの製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の端面出射型半導体レーザの製造方法によるレーザ素子を、２次元に配置して半導体レーザアレイを形成することを特徴とする半導体レーザアレイの製造方法。
【請求項７】
一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層とを用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備え、
前記反射面によりレーザ光を反射させて出力する端面出射型半導体レーザであって、
前記反射面は、前記複数の層中に前記基板表面に対して仰角をなす方向に形成された溝の壁面に形成され、
前記出射面は、前記複数の層のへき開面で構成されると共に、前記端面の一部は前記複数の層をエッチングした面で構成されていることを特徴とする端面出射型半導体レーザ。
【請求項８】
前記反射面は、エッチングした面で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の端面出射型半導体レーザ。
【請求項９】
前記出射面は、前記エッチングした面で挟まれていることを特徴とする請求項７に記載の端面出射型半導体レーザ。
【請求項１０】
前記基板表面上に前記出射面と前記反射部材とからなる組の複数個を２次元アレイ状に配置したことを特徴とする端面出射型半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端面出射型半導体レーザ及び半導体レーザアレイの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷速度の高速な電子写真向け光源は、高出力の１次元端面出射のファブリ・ペロー型半導体レーザ（以下、これをＦＰ−ＬＤと記す）がアレイ化されたマルチビームが用いられている。
また、垂直共振器面発光レーザ（以下、これをＶＣＳＥＬと記す）アレイ光源も使われている。
印刷速度の高速化には光源のマルチ化、高出力化が必要であるが、ＦＰ−ＬＤでは光学系の制限から１次元方向へのマルチ化（レーザバー幅）には限界があり、ＶＣＳＥＬのように２次元配置が可能な光源が期待されている。
しかしながら、ＶＣＳＥＬにおいても、熱、高電流密度のため高出力化に課題が残っている。
また、非特許文献１には、共振器のレーザ光の出射側端面と対向する位置に、４５度に傾斜した外部反射面（ミラー）を備えた端面出射型半導体レーザが開示されている。
この外部反射面（ミラー）を備えた端面出射型半導体レーザでは、上記４５度に傾斜した外部反射面を形成し、この外部反射面によって共振器から水平方向に出射されたレーザ光を反射して垂直方向に出力するように構成されている。
【非特許文献１】Ａｎ  ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ  Ｓｈｏｒｔ−Ｃａｖｉｔｙ  Ｌａｓｅｒ  ａｎｄ  Ｉｔｓ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｍｉｃｒｏｃｌｅａｖｅｄ  Ｆａｃｅｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  （Ｏ．  Ｗａｄａ  ｅｔ．  ａｌ．  ：Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｖｏｌ．  ＱＥ−２０，  Ｎｏ．２  ｐｐ．１２６−）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した非特許文献１等における外部反射面（ミラー）を備えた端面出射型半導体レーザでは、エッチング技術によって４５度に傾斜した外部反射鏡を形成する試みがなされている。
しかしながら、このようなレーザでは、製造過程におけるレーザ端面の表面ラフネスや、ミラーの角度のバラツキを制御する上で問題があり、製造上の歩留まりの向上等において課題を有している。
また、レーザ反射鏡として、原子層平坦面と結晶面できまる一定の角度を持つへき開面反射鏡の形成には、プロセスの過程でＦＰ−ＬＤを形成したウェハーを基板ごと分離する必要がある。
このため、上記した４５度ミラーをポストプロセスで追加する必要があり、これらはコストを上昇させる要因となっている。
また、面発光レーザに比べてより高出力な端面発光レーザを２次元アレイ状に並べた素子も要望される。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑み、共振器のレーザ光の出射側端面に対向配置される４５度ミラーを、ポストプロセスで追加することなく同一プロセスで実現することができ、
レーザ光の出射側端面の表面ラフネス、ミラー角度のバラツキの抑制により、高出力化を図ることが可能となる外部反射ミラーを備えた端面出射型半導体レーザ及び半導体レーザアレイの製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、次のように構成した反射面を備えた端面出射型半導体レーザ及び半導体レーザアレイの製造方法を提供するものである。
本発明の端面出射型半導体レーザは、一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層とを用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備え、
前記反射面によりレーザ光を反射させて出力する端面出射型半導体レーザであって、前記反射面は、前記複数の層中に前記基板表面に対して仰角をなす方向に形成された溝の壁面に形成され、前記出射面は、前記複数の層のへき開面で構成されると共に、
前記端面の一部は前記複数の層をエッチングした面で構成されていることを特徴とするものである。
本発明の端面出射型半導体レーザの製造方法は、一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層とを用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備え、
前記反射面によりレーザ光を反射させて出力する端面出射型半導体レーザの製造方法であって、
前記積層された活性層を含む複数の層の上面より、前記基板表面に対して仰角をなす方向にエッチングを用いて溝を形成し、該溝を構成する壁面を前記反射面とする工程と、
前記溝の前記壁面の反対の壁面側に、液体中でのレーザ照射により発生する衝撃波を作用させて、前記複数の層を部分的にへき開し、前記端面より前記出射面を表出させる工程と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の端面出射型半導体レーザは、共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面のうち、出射面をへき開面で構成し、その他をエッチングした面で構成することにより、光伝搬モードの制御がし易いレーザとなる。
また、面発光レーザに比べて高出力が得られ、レーザ出射後、反射面に反射させて取り出すことから、高出力のレーザを電子写真用光源等、種々の装置に適用可能なものとなる。
また、本発明の製造方法によれば、共振器のレーザ光の出射側端面に対向配置される反射面（例えば４５度ミラー）を、ポストプロセスで追加することなく同一プロセスで実現することができる。
これにより、レーザ光の出射側端面の表面ラフネス、ミラー角度のバラツキを抑制した高出力で安定化を図った端面出射型半導体レーザを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の半導体レーザは、一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層を用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備えたものである。
そして、反射面によりレーザ光を反射させて出力する端面出射型半導体レーザである。
基板表面から例えば４５度（仰角）に傾斜した外部反射面（ミラー）を備えたものを包含する。
本発明のレーザにおいて、反射面は、複数の層中に基板表面に対して仰角をなす方向に形成された溝の壁面に形成されている。
また、前記出射面は、複数の層のへき開面で構成されると共に、端面の一部（出射面以外の端面）は複数の層をエッチングした面で構成することができる。
本発明のレーザは、反射面を、エッチングした面で構成したものを包含する。また、この出射面が、エッチングした面で挟まれているものを包含する。
また、本発明は、基板表面上に出射面と反射部材とからなる組の複数個を２次元アレイ状に配置したものを包含する。
本発明の製造方法は、一対の反射鏡と基板表面上に積層された活性層を含む複数の層を用いて構成される共振器と、前記共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に設けられたレーザ光を反射させる反射面と、を備えたレーザの製造方法である。
本発明のレーザの製造方法では、積層された活性層を含む複数の層の上面より、基板表面に対して仰角をなす方向にエッチングを用いて溝を形成する。そして、その溝を構成する壁面を反射面とする。そして、エッチング溝の反射面を構成する壁面の反対の壁面側に、液体中でのレーザ照射により発生する衝撃波を作用させる。これにより複数の層を部分的にへき開し、共振器の端面より出射面を表出させる。
本発明の方法は、へき開に際し、レーザ照射におけるピークパワーを、１０ＭＷ／ｃｍ−２以上の照射条件で行うものを包含する。
また、基板表面上に積層したレーザリフトオフ用の層を部分的に除去した後、衝撃波を作用させるものを包含する。
また、活性層として、ＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体を用いるものを包含する。
また、へき開により表出させた出射面の領域幅を前記活性層の領域幅よりも大きい領域幅とするものも包含する。
【０００８】
つぎに、共振器のレーザ光を出射する出射面を含む端面と対向する位置に、例として基板表面からの仰角４５度に傾斜した反射面（外部反射ミラー）を備えた端面出射型半導体レーザの製造方法について説明する。
反射面の基板表面からの角度は、使用するレーザ素子の用途に応じて、３０度、４５度、６０度等、適宜選択可能であるが、出射端面より水平に出射されたレーザ光を基板表面に垂直に導出する４５度は最も利用範囲が広い。ここでは４５度を例として説明する。
図１に、本実施形態における４５度ミラーを共振器のレーザ光の出射側端面と対向する位置に配置した端面出射型半導体レーザであるＦＰ−ＬＤ（ファブリーペロー−レーザダイオード）の構成例を説明する模式図を示す。
図１において、１０１は基板、１０２はバッファー層、１０３はレーザリフトオフ用のｎ−ＡｌＡｓ層、１０４はｎ型クラッド層、１０５はｐ型クラッド層である。
１０６はコンタクト層、１０７は活性層を含む電流狭窄構造、１０８は表面保護膜、１０９はｎ型電極、１１０はｐ型電極である。
基板上に前記共振器を形成するためのレーザ媒質層（活性層）を積層する工程が、つぎのように実施される。
まず、基板１０１として１０度オフの（１００）ｎ−ＧａＡｓ基板を用いる。
そして、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）などの結晶成長装置により、該基板上にバッファー層１０２として、ｎ−ＧａＡｓバッファー層（ｎ−ＧａＡｓ  Ｂｕｆｆｅｒ）を５００ｎｍ程度形成する。
その後、レーザリフトオフ用のｎ−ＡｌＡｓ層１０３を、ドーピング濃度１ｘ１０１８ｃｍ−３程度のＳｉを添加して３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みで成長させる。次に、レーザ層構造を構成するｎ型クラッド層として、１ｘ１０１８ｃｍ−３のＳｉをドープしたｎ−Ａｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐにおいて２μｍ成長させる。
次に、アンドープのＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＩｎＰを使ったＭＱＷ、Ｂｅを１ｘ１０１８ｃｍ−３ドープしたＡｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５のｐ型クラッド層１０５を２μｍ成長させる。
最後に、コンタクト層１０６として１ｘ１０１９ｃｍ−３のｐ−ＧａＡｓを０．２μｍ成長させる。
【０００９】
活性層を含む電流狭窄構造１０７として、塩素ガスを用いた誘導プラズマ発光分析法（ＩＣＰ）によるドライエッチングで、１．９μｍ程度の深さのリッジを形成する。その後、ウェットエッチングにより再成長可能な表面を形成後、Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐによる埋め込みを行う。
その後、表面保護膜１０８としてプラズマＣＶＤによりＳｉＯ２膜を２００ｎｍ程度堆積する。
【００１０】
次に、電極形成プロセスとして、裏面にｎ型電極１０９としてＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉを蒸着後、４００度程度の窒素中アニールを行いオーミック電極を形成する。ｐ型電極１１０は表面のＳｉＯ２をレジストにより電極の窓開けパターンを形成し、フッ酸により窓開けを行った後、Ｔｉ／Ａｕ電極を蒸着しパターンニングを行い、ｐ型電極を形成する。
電極窓のサイズは、幅１０μｍのライン状とする。
【００１１】
つぎに、前記積層されたレーザ媒質層の上面から基板に対して４５度の方向に所定の深さによる溝をドライエッチングにより形成する工程が、以下のように実施される。
ここでは、図２を用い、へき開片とウェハーの結合を予め切り離すようにした工程を含めて説明する。
上記したように基板上に結晶させたＡｌＡｓ層と、更にその上にレーザ層構造として結晶させたＦＰ−ＬＤ層（図２（ａ））に対して、斜めドライエッチングを行う。
具体的には、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）による斜めエッチングを行い、基板の水平方向に対して４５度の角度にエッチングを深さ４μｍ程度行う。
そして、前記４５度の方向にドライエッチングにより形成された溝の前記基板の外側に近い側の壁面を、ウェットエッチングにより表面のダメージ層を除去して表面平坦化し、４５度に傾斜した外部反射ミラーを形成する。この工程により４５度ミラー面が形成される（図２（ｂ））。
次に、前記基板上に前記共振器を形成するためのレーザ媒質層を積層する際に、前記基板と前記レーザ媒質層との間に予め導入したレーザリフトオフ用の層であるＡｌＡｓ層をつぎのようにして除去し、基板側とレーザ媒質層側とを切り離す。
具体的には、予め導入しておいたへき開片下部のＡｌＡｓ層を水蒸気中で４００〜５００℃程度で熱処理する。
これにより、ＡｌＡｓを水平方向にレーザリフトオフが必要となる片側３μｍ以下程度の酸化を行い酸化ＡｌＡｓ層を形成する（図２（ｃ））。
次に、バッファードフッ酸に１分程度つけることにより、上記酸化ＡｌＡｓ層を除去する（図２（ｄ））。
上記方法により、基板側とレーザ媒質層側であるへき開片とウェハーの結合を予め切り離す。
【００１２】
以上のように切り離しを行った後、下記の方法により前記外部反射ミラーが形成された溝の壁面と反対の壁面側に、液体におけるレーザ照射により発生した衝撃波を用いたレーザリフトオフにより、前記外部反射ミラーと一体的にへき開面を形成する。
図３に、レーザリフトオフにより形成されるへき開面の鳥瞰図を示す。
図４に、へき開片をレーザリフトオフする装置を示す。
上記レーザリフトオフをする製造装置は、つぎの部材により構成される。
すなわち、レーザ衝撃波を発生させるフェムト秒レーザ、レーザ光をサンプルまで導く光学系と照射位置へ導くための顕微鏡、レーザチップを移動させるためのＸ−Ｙ−Ｚステージ、水中での加工を行うための水がめ、等から構成される。
水中でのレーザ誘起衝撃波により、数十μｍ程度の大きさの微小ウェハー片に衝撃波を加えレーザリフトオフする。
ウェハー片がレーザリフトオフされることで、ウェハーと除去したウェハー片（へき開片）の切断面にへき開面が構成される。
このようにして、前記４５度の方向にドライエッチングされた前記共振器のレーザ光の出射側端面の側に、液体におけるレーザ照射により発生した衝撃波を用いたレーザリフトオフを行い、へき開面が形成される。
【００１３】
次に、レーザリフトオフされるへき開片とレーザ照射位置の関係を図５に示す。
レーザにより発生する圧力は、強光度のレーザが水に照射された場合、水は多光子吸収により局部的にプラズマ化し放射状に爆発することにより圧力を生じる。また、発生圧力とレーザ強度の関係は、経験的に次式で表されることが知られている。
2010087356.tif 000003
【００１４】
上記式において、αは材料の内部エネルギー（熱）、Ｚは衝撃インピーダンス、Ｉがレーザ強度の先頭値である。
へき開可能な必要レーザ強度はへき開片の幅に反比例、長さに比例する。
図６に、レーザリフトオフが可能となるへき開片の幅、長さとへき開必要圧力の関係を示す。
図７に、レーザにより発生する圧力とレーザ先頭値強度の関係を示す。
例として、４μｍ幅、長さ４μｍのへき開片をレーザリフトオフするのに必要な圧力、レーザ強度はそれぞれ０．０９ＧＰａ、４ｍＷ／ｃｍ２となる。
先に記したようにレーザによる衝撃波は放射状に伝搬するため、必要なレーザ強度はへき開片との距離の２乗に比例して大きくなり、４μｍのへき開への場合、レーザ照射位置が１０μｍ離れても、１ＧＷ／ｃｍ２のレーザ強度があれば十分にへき開可能である。
汎用の高出力フェムト秒レーザでも７０ＧＷ／ｃｍ２を作り出す能力があるため、照射位置が±５μｍのズレがあっても十分にへき開可能となる。
このようなプロセスにより、ＬＤのへき開面と４μｍの距離をおいて４５度ミラーを配置することが可能となる。
【００１５】
レーザ素子のプロセスとして、へき開終了後にへき開面にＳｉＯ２、ＳｉＮｘをプラズマＣＶＤにより交互に堆積して多層反射膜を施し、４５度ミラーが配置されていないレーザ端面の反射率を９０％、取り出し面３０％の反射率に調整する。
こうして作製したＬＤの表面電極を正極、裏面電極を負極として電圧を印加することで、２００μｍ長さの共振器長、活性領域幅を２μｍ程度に調整した場合、閾値電流２５ｍＡ、スロープ効率０．４Ｗ／Ａのレーザ特性が得られる。
これをアレイ状に並べることで高出力（１０ｍＷ）で２次元の任意配置が可能なＬＤアレイを作製可能となる。
【実施例】
【００１６】
以下に、本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
本実施例においては、図１に示されたものと基本的に同様のプロセスにより、４５度ミラーを近接配置した端面出射型半導体レーザであるＦＰ−ＬＤを、つぎのように作製した。
まず、ＭＯＣＶＤなどの結晶成長装置により、１０度オフの（１００）ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上にＧａＡｓバッファー層１０２を５００ｎｍ程度形成する。その後、レーザリフトオフ用のｎ−ＡｌＡｓ層１０３をドーピング濃度１ｘ１０１８ｃｍ−３程度Ｓｉを添加し、３０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みで成長させる。
次に、レーザ層構造として、まずｎ型クラッド層１０４を１ｘ１０１８ｃｍ−３のＳｉをドープしたｎ−Ａｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５Ｐにおいて２μｍ成長させる。
次に、アンドープＩｎＧａＰ／ＡｌＧａＩｎＰを使ったＭＱＷ活性層、Ｂｅを１ｘ１０１８ｃｍ−３ドープしたＡｌ０．３５Ｇａ０．１５Ｉｎ０．５のｐ型クラッド層１０５を２μｍ順番に成長させる。
最後に、コンタクト層１０６として１ｘ１０１９ｃｍ−３のｐ−ＧａＡｓを０．２μｍ成長させる。
【００１７】
活性層を含む電流狭窄構造１０７として、塩素ガスを用いたＩＣＰドライエッチングで１．９μｍ程度の深さのリッジを形成する。その後、ウェットエッチングにより再成長可能な表面を形成後、ｐ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐおよびｎ型Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐによる埋め込みを行う。
その後、表面保護膜１０８としてプラズマＣＶＤによりＳｉＯ２膜を２００ｎｍ程度堆積する。
【００１８】
次に、電極形成プロセスとして、裏面にｎ型電極１０９としてＡｕ／Ｇｅ／Ｎｉを蒸着後、４００℃程度の窒素雰囲気中でアニールを行いオーミック電極を形成する。
ｐ型電極１１０は表面のＳｉＯ２をレジストにより電極の窓開けパターンを形成し、フッ酸により窓明けを行った後、Ｔｉ／Ａｕ電極を蒸着しパターンニングを行いｐ型電極を形成する。
電極まどのサイズは幅１０μｍのライン状とする。
【００１９】
その後、前述の実施形態の場合と同様に、図２に示すように反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）によりウェハー表面に対して斜めエッチングを行う。その際、ウェハーの表面方向に対して４５度の角度にエッチングを深さ５μｍ程度行う。
その後、ミラー面を形成するためウェットエッチングにより、表面のダメージ層を除去し、表面平坦化を行う。このプロセスにより４５度ミラー面が形成される。
【００２０】
次に、ＡｌＡｓ層を導入した構造においてへき開片をレーザリフトオフする場合は、予め導入しておいたへき開片下部のＡｌＡｓ層を水蒸気中で４００〜５００℃程度で熱処理することでＡｌＡｓを水平方向に酸化する。バッファードフッ酸に１分程度つけることで酸化ＡｌＡｓ層を除去し、へき開片とウェハーの結合を予め切り離す。
そして、図４に示すレーザリフトオフする装置を用い、水中でのレーザ誘起衝撃波により、図５に示すように幅が４μｍ程度の大きさの微小ウェハー片に衝撃波を加えレーザリフトオフする。
ウェハー片がレーザリフトオフされることで、ウェハーと除去したウェハー片（へき開片）の切断面にへき開面が形成される。
【００２１】
本実施例でのレーザ素子の作製プロセスは、前述した実施形態でのプロセスと同様に、へき開終了後にへき開面にＳｉＯ２、ＳｉＮをプラズマＣＶＤにより交互に堆積して多層反射膜を施す。
そして、４５度ミラーが配置されていないレーザ端面の反射率を９０％、取り出し面３０％の反射率に調整する。
こうして作製したＬＤの表面電極を正極、裏面電極を負極として電圧を印加することで、２００μｍ長さの共振器長、活性領域幅を２μｍに調整した場合、閾値電流２５ｍＡ、スロープ効率０．４Ｗ／Ａのレーザ特性が得られる。
これをアレイ状に並べることで高出力（１０ｍＷ）で２次元の任意配置が可能なＬＤアレイを作製可能となる。
上記へき開面を持つ面出射レーザの出射ビームがウェハーと干渉せずに４５度ミラーに到達するためには、エッチング深さを４μｍ以上確保する必要があり、図３に示すターゲット長さは４μｍ以上とすることにより達成される。
また、レーザビームがシングル横モードとなり、必要な光出力を確保するためには１μｍのへき開面レーザ反射鏡幅が必要である。
そのため、図３に示したターゲット幅は最低１μｍ以上とすることが必要となる。
この条件からへき開に必要なレーザ照射出力は、前記レーザリフトオフを行うに際し、前記レーザ照射におけるピークパワーは、１０ＭＷ／ｃｍ−２以上の照射条件で行うことが必要であることが計算される。
【００２２】
［実施例２］
実施例２として、シングルモード発振からマルチモードへ変化するのを抑制するレーザモードの制御構造を追加したＦＰ−ＬＤの構成例について説明する。
図８に、本実施例におけるレーザモードの制御構造を追加した構成例を説明する模式図を示す。
まず、実施例１を例に採り、ＦＰ−ＬＤのレーザ横モード制御を行う方法について説明する。
レーザ反射鏡を含む端面が、エッチング面とへき開面により構成される端面出射型半導体レーザにより、レーザ横モード制御が実現される。
実施例１におけるレーザのストライプ幅は通常２μｍ以下であり、４０ｍＡ程度までレーザがシングルモード発振する。
しかし、それ以上の電流量では、ホールバーニング、高濃度による正孔キャリアのストライプ外への拡散、発熱の効果等により、シングルモードよりも光伝搬径が２−３μｍに拡大したマルチモードに変化する。
【００２３】
これを抑制する方法として、本実施例では、図８に示すように電流狭窄層８０７における活性領域２μｍを中心にして、ドライエッチングによる反射面の構造を形成することが有効である。
例えば、反射率３０％のへき開ミラー領域を１−３μｍ、その外周に４５度に傾斜して形成されるドライエッチングによる反射面の構造を形成する。
つまり、ここでは、シングルモード伝搬条件での反射率と、マルチモード伝搬でのレーザ光反射率に差をつけることで、高次の横モードの発振の抑制を行っている。
作製方法は実施例１とプロセスの方法は同じであるが、例えばへき開片の幅を活性領域よりの１．５μｍより少し大きいサイズ、例えば２．０μｍで形成することである。
このように、前記レーザリフトオフを行うに際し、前記へき開面の領域幅を前記活性層の領域幅よりも大きい領域幅に形成することで、高次の横モードの発振の抑制が可能となる。
【００２４】
また、へき界面におけるミラー幅を制御することで、従来よりマルチモード発振する活性層幅でもシングルモード発振させることも可能である。
その方法は例えばマルチモード発振を起こす６μｍの活性層幅を用意し、へき開片のサイズを３μｍとすることでシングルモード発振が可能となる。作製方法は実施例１のプロセスと同様である。
【００２５】
［実施例３］
実施例３として、前記レーザ媒質として、ＧａＮ基板上に形成されたＡｌＧａＩｎＮ系の化合物半導体を用いる構成例について説明する。
ｎ型ＧａＮ基板Ｃ面上にＡｌＧａＩｎＮ系材料で作製する。バッファー層は０．５μｍのＧａＮとする。
リストオフ用のＡｌＡｓ層は形成しない。
Ｎ−クラッド層としてＳｉを１ｘ１０１８ｃｍ−３ドープしたＧａＮ層を０．４μｍ、活性層はＡｌ０．１Ｇａ０．９Ｎ／Ｉｎ０．０６Ｇａ０．９４Ｎ／Ａｌ０．１Ｇａ０．９Ｎで形成し、厚みは０．２μｍ／０．０２μｍ／０．２μｍとする。
Ｐ−クラッド層としてＭｇを１ｘ１０１８ｃｍ−３ドープしたＧａＮ層を０．４μｍ成長する。その上にコンタクト層としてＭｇを１ｘ１０１９ｃｍ−３ドープしたＧａＮを３０ｎｍ形成する。
これをドライエッチングによりリッジ状に形成することで電流狭窄を行う。
電極形成、へき開片とそのレーザリフトオフプロセスは実施例１と同様のプロセスが用いられる。
【００２６】
［実施例４］
実施例４として、上記した実施例のプロセスで作製された外部反射ミラーを備えた端面出射型半導体レーザの製造方法によるレーザ素子を、２次元に配置して半導体レーザアレイを形成する半導体レーザアレイの製造方法について説明する。
図９に、本実施例における２次元にアレイ配置が構成可能な最小のレーザ素子（レーザダイオード；ＬＤ）のサイズ、および間隔を説明する模式図を示す。
光出射方向の素子間隔の構成要素として、共振器長さを５μｍ、４５度ミラーとＬＤの間隔が６μｍ、ミラーの長さが８μｍとし、最小間隔は合計幅１２．５μｍとする。
また、光出射方向となす角９０度の方向として、素子幅が最小で７μｍ、素子間隔を３μｍとし、素子ピッチは１０μｍとする。
このようなサイズ、および間隔として、高出力の２次元に配置された半導体レーザアレイを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態及び実施例１における４５度ミラーを共振器のレーザ光の出射側端面と対向する位置に配置した端面出射型半導体レーザであるＦＰ−ＬＤの構成例を説明する模式図である。
【図２】本発明の実施形態におけるへき開片とウェハーの結合を予め切り離す工程について説明する工程を説明する模式図である。
【図３】本発明の実施形態及び実施例１におけるリフトオフにより形成されるへき開面の鳥瞰図である。
【図４】本発明の実施形態及び実施例１におけるへき開片をリフトオフする装置を示す図である。
【図５】本発明の実施形態及び実施例１におけるリフトオフされるへき開片とレーザ照射位置の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施形態におけるリフトオフが可能となるへき開片の幅、長さとへき開必要圧力の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施形態におけるレーザにより発生する圧力とレーザ先頭値強度の関係を示す図である。
【図８】本発明の実施例２におけるレーザモードの制御構造を追加した構成例を説明する模式図である。
【図９】本発明の実施例４における２次元にアレイ配置が構成可能な最小のレーザ素子（レーザダイオード；ＬＤ）のサイズ、および間隔を説明する模式図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１：基板
１０２：バッファー層
１０３：レーザリフトオフ用のｎ−ＡｌＡｓ層
１０４：ｎ型クラッド層
１０５：ｐ型クラッド層
１０６：コンタクト層
１０７：活性層を含む電流狭窄構造
１０８：表面保護膜
１０９：ｎ型電極
１１０：ｐ型電極
８０７：電流狭窄層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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