(57)【要約】【課題】１つの半導体レーザから波長の異なる２以上のレーザ光を出力し、かつそれらの光軸を高精度に設定できるようにする。【解決手段】波長の異なるレーザ光を出力する第１、第２の半導体レーザチップ１、２を、放熱基板３に形成されたガイド溝３ａ、３ｂに沿って設置した。  これにより、ガイド溝を第１、第２半導体レーザチップの光軸に合わせて形成しておくことにより、第１、第２の半導体レーザチップをガイド溝に沿って設置するだけで、容易かつ高精度に所望の光軸を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１、第２の半導体レーザチップ（１、２）が１つの基板（３）上に設置され、前記第１、第２の半導体レーザチップから波長の異なるレーザ光を出力するようにした半導体レーザであって、
前記基板には前記第１、第２の半導体レーザチップを設置する箇所に形成されたガイド溝（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）が形成されており、
前記第１、第２のガイド溝は平行に形成され、前記第１、第２の半導体レーザチップが前記第１、第２のガイド溝に沿ってそれぞれ設置されて前記第１、第２の半導体レーザチップの光軸が平行とされており、
前記第１、第２のガイド溝内には位置決め用の端部（Ａ、Ｂ）がそれぞれ形成されており、
前記第１、第２の半導体レーザチップの一面が前記第１、第２のガイド溝内の端部にそれぞれ位置決めされているとともに、前記第１、第２の半導体レーザチップの前記一面に対向する他面は前記第１、第２のガイド溝内の側面からそれぞれ離間されており、
かつ前記位置決め箇所の除いて前記第１、第２の半導体レーザチップの前記一面は前記第１、第２のガイド溝内の側面からそれぞれ離間されていることを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１、第２のガイド溝は、前記基板の同じ面側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記第１、第２のガイド溝は、前記基板の両面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記第１、第２の半導体レーザチップの幅よりも前記第１、第２のガイド溝の幅をそれぞれ大きくしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の半導体レーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、例えば光記録再生装置や光通信装置の光源として用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光記録再生装置用においては、少なくとも記録ビーム用と再生ビーム用に２波長の光源が必要となる。この種の光記録再生装置としては、特開昭５８−１４６０３８号公報に開示されたものがあり、２つの独立配置した半導体レーザを用いて２波長必要な光学系を構成している。
【０００３】
しかしながら、このものは、２つの独立配置した半導体レーザを用いているため、光学系が複雑になるとともに、光軸の調整を必要とするという問題がある。本発明は上記問題に鑑みたもので、１つの半導体レーザから波長の異なる２以上のレーザ光を出力し、かつそれらの光軸を高精度に設定できるようにすることを目的とする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記目的を達成するため、請求項１乃至４に記載の発明においては、第１、第２の半導体レーザチップを、１つの基板に形成されたガイド溝に沿って設置したことを特徴としている。従って、ガイド溝を光軸に合わせて形成しておくことにより、第１、第２の半導体レーザチップをガイド溝に沿って設置するだけで、容易にかつ高精度に所望の光軸を得ることができる。
【０００５】
また、請求項１乃至４に記載の発明では、ガイド溝内の端部に合わせて第１、第２の半導体レーザチップの一面を位置決めすることにより、光軸を一層高精度に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。
【０００７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態を示す半導体レーザの斜視図である。記録用のレーザ光（波長ａ）を出力する第１の半導体レーザチップ１と、再生用のレーザ光（波長ｂ）を出力する第２の半導体レーザチップ２とが、放熱基板３の上面に並列配置されている。
【０００８】
ここで、放熱基板３には、ガイド溝３ａ、３ｂが平行に形成されており、ガイド溝３ａ、３ｂ内に第１、第２の半導体レーザチップ１、２が設置される。従って、第１、第２の半導体レーザチップ１、２をガイド溝３ａ、３ｂに沿って設置するだけで、容易かつ高精度に平行な光軸を得ることができる。次に、上記した半導体レーザの製造方法について説明する。
【０００９】
まず、放熱基板３となるシリコン基板を用意し、その上にシリコン酸化膜をスパッタ法により堆積する。その上にホトリソグラフィによりフォトレジストをパターニングし、レジストをマスクとしてシリコン酸化膜をフッ酸などによりエッチングする。次に、パターニングしたシリコン酸化膜をマスクとして、シリコン基板をエッチングし、ガイド溝３ａ、３ｂを形成する。この場合、半導体レーザチップの装着を容易にするため、半導体レーザチップの幅よりもガイド溝の幅を大きくしておく。例えば、半導体レーザチップの幅を３００μｍとすると、ガイド溝の幅を３０５μｍ程度にしておく。
【００１０】
次に、ガイド溝３ａ、３ｂを形成したシリコン基板の表面にチタン、ニッケルおよび金の薄膜をこの順に形成する。これらは、第１、第２の半導体レーザチップ１、２のそれぞれの下部電極と電気的に接続される共通電極となる。この後、金錫はんだを用いて第１、第２の半導体レーザチップ１、２を、ガイド溝３ａ、３ｂに沿って取り付ける。この場合、図２（図１に示す半導体レーザを光出力方向からみた平面図）に示すように、第１、第２の半導体レーザチップ１、２のそれぞれの一方の側面（レーザビームと平行になる面）をガイド溝３ａ、３ｂの一方の端部に合わせる、例えば図に示すように、ガイド溝３ａ、３ｂの左側端部Ａ、Ｂに半導体レーザチップ１、２の左側側面を合わせることにより、第１、第２の半導体レーザチップ１、２間の距離を一定にして取り付け精度を高くすることができる。
【００１１】
なお、第１、第２の半導体レーザチップ１、２のそれぞれの上部電極は、ワイヤボンディングにより、図示しない駆動回路と電気的に接続される。上記した構成によれば、ガイド溝３ａ、３ｂは、上述した半導体技術を用いて精度よく作製できるため、第１、第２の半導体レーザチップ１、２を高精度に配置でき、それぞれの光軸を平行にすることができる。
【００１２】
なお、第１、第２の半導体レーザチップ１、２から記録用レーザ光と再生用レーザ光を同時に出力すれば、光記録再生装置において、記録と再生を同時に行うことができる。図３に、上記した実施形態の変形例を示す。この変形例では、放熱基板３に１つのガイド溝３ｃを形成し、その両端部Ｃ、Ｄに第１、第２の半導体レーザチップ１、２の左側側面、右側側面を位置合わせして、第１、第２の半導体レーザチップ１、２を取り付けるようにしている。このような構成としても、第１、第２の半導体レーザチップ１、２間の距離を一定にして取り付け精度を高くすることができる。
【００１３】
図４に、さらに他の変形例を示す。この変形例では、放熱基板３の両面にガイド溝３ｃ、３ｄを形成し、第１、第２の半導体レーザチップ１、２を放熱基板３の両面に取り付けるようにしている。この場合、２つの半導体レーザチップ１、２の距離は放熱基板３の厚さとガイド溝３ｃ、３ｄの深さによって決まるが、どちらも精度よく作製することができるので、半導体レーザチップ１、２間の距離も精度よくすることができる。
【００１４】
図５に、さらに他の変形例を示す。この変形例では、ガイド溝３ｅ、３ｆを、断面が三角形になるように形成し、その一面において第１、第２の半導体レーザチップ１、２の底面を取り付けている。このような配置にすると、それぞれの半導体レーザチップからの出力光の偏光方向が異なるように配置できるので、偏光方向の違いを利用する光学系に用いることが可能となる。
【００１５】
なお、上述した実施形態において、放熱基板３にガイド溝３ａ、３ｂ等を形成する場合、放熱基板３に突起を形成したり、放熱基板３に他の基板を張りつけるなどして、突起間あるいは他の基板間でガイド溝を形成するようにしてもよい。また、放熱基板３は、その表面において上記した金等の導電性材料膜を有するものに限らず、放熱基板３全体を導電性材料にて構成してもよい。また、放熱基板３の下に銅製のヒートシンクを設けてもよい。さらに、ガイド溝を形成する基板は、必ずしも放熱基板とする必要はなく、ガイド溝を形成する半導体レーザチップ設置用の基板を放熱基板上に設けるようにしてもよい。
【００１６】
（第２実施形態）
半導体レーザの発振波長は、活性層のバンドギャップで決まる。従って、バンドギャップが異なる２つの活性層を１００μｍ程度以下の狭い間隔で並べると、１素子サイズで、波長の異なる２つのレーザ光を出力する半導体レーザが実現できる。
【００１７】
本実施形態では、混晶化技術を用いて２つの活性層のバンドギャップを異ならせて２波長発光型の半導体レーザを実現している。ここで、混晶化とは、不純物原子を熱拡散したり、あるいはイオン注入によって不純物を導入した後に熱処理を行うことにより、ヘテロ界面によって空間内に隔てられていた構成元素が混じり合って結晶変態が変化する現象である。この混晶化技術を使い、低しきい値電流でかつ横モードが制御された半導体レーザを実現することができる。
【００１８】
以下、この実施形態について詳述する。図６に本実施形態に係る半導体レーザの斜視図を示す。図に示すように、ＧａＡｓウェハ１１上に、ｎ型ＧａＡｓのバッファ層１２、ｎ型ＡｌＧａＡｓのクラッド層１３、ＧａＡｓの活性層１４、ｐ型ＡｌＧａＡｓのクラッド層１５、およびｐ型ＧａＡｓのキャップ層１６が積層形成されている。ここで、クラッド層１５、およびキャップ層１６は、２つに分離された素子領域を形成するリッジ構造となっており、それぞれの素子領域のキャップ層１６上に開口部を有して絶縁層（ＳｉＯ２層）１７が形成され、その上に上部電極１８が形成されている。また、ＧａＡｓウェハ１１には下部電極１９が形成されている。
【００１９】
ここで、上記した２つの素子領域における活性層１４は、混晶化技術を用いて互いにバンドギャップが異なるように形成されており、これによって、それぞれの素子領域から異なる波長のレーザ光が出力される。次に、上記半導体レーザの製造方法について図７の工程図を基に説明する。
〔図７（ａ）の薄膜堆積工程〕まず、ＧａＡｓウェハ１１にｎ型ＧａＡｓのバッファ層１２を２μｍ、ｎ型ＡｌＧａＡｓのクラッド層１３を１μｍ、さらにＧａＡｓの活性層１４を０．１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＡｓのクラッド層１５を１μｍ、さらにｐ型ＧａＡｓのキャップ層１６を１μｍ、それぞれＭＯＣＶＤ法により堆積する。ＡｌＧａＡｓのＧａに対するＡｌ組成は０．５とする。
〔図７（ｂ）のリッジ形成工程〕フォトリソ工程により、クラッド層１５およびキャップ層１６を幅４μｍのリッジ構造とし、横モードを制御する（横方向への電流の流れを制限して発光領域を規定する）。この工程により、２つに分離されたリッジ領域（素子領域）が形成される。
〔図７（ｃ）のＳｉ薄膜形成工程〕右側のリッジ領域にＳｉ薄膜２０を真空蒸着する。
〔図７（ｄ）の熱処理工程〕６７５℃、５時間の熱処理を施す。この熱処理は、活性層１４にＳｉ原子を熱拡散させて結晶変態を起こさせるために行う。この工程によって、右側のリッジ領域の点線で示す範囲でＳｉ原子が熱拡散して混晶化が生じる。その結果、右側のリッジ領域と左側のリッジ領域において活性層１４のバンドギャップが異なることになる。
〔図７（ｅ）の電極形成工程〕ＳｉＯ２層１７を成膜し、窓開けを行ってそれぞれに上部電極１８を形成するとともに、裏面に下部電極１９を形成する。
【００２０】
そして、素子長４００μｍに劈開し、図６の半導体レーザを作製する。このようにして作製された半導体レーザにおいて、駆動電流１００ｍＡにおける各領域からの発光波長は、混晶化しない領域で約８００ｎｍ、混晶化した領域で約７００ｎｍであった。なお、上記図７（ｃ）に示す工程では、混晶化を行うためにＳｉ薄膜２０を真空蒸着して全体に熱処理を施すものを示したが、右側のリッジ領域にＳｉをイオン注入し全体に熱処理を施して、Ｓｉ原子を活性層１４に導入し混晶化を行うようにしてもよい。
【００２１】
また、上記第２実施形態に示す半導体レーザは、図示しない放熱基板上に設置されるが、その場合に、第１実施形態に示す放熱基板３上に、第２実施形態の半導体レーザを複数設置するようにすれば、それらの光軸合わせを高精度に行うとともに、より多くの波長を有するレーザ光を出力することができる。また、上記第２実施形態において、左右のリッジ領域に混晶化を行うとともにその混晶化の程度を異ならせて、それぞれのバンドギャップを異ならせるようにしてもよい。
【００２２】
さらに、上述した種々の実施形態において、第１実施形態に示す半導体レーザチップの数、および第２実施形態に示す素子領域の数は、２つに限ることなく３つ以上にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態を示す半導体レーザの斜視図である。
【図２】図１に示す半導体レーザの光出力方向からみた平面図である。
【図３】図１に示す半導体レーザの変形例を示す平面図である。
【図４】図１に示す半導体レーザの他の変形例を示す平面図である。
【図５】図１に示す半導体レーザのさらに他の変形例を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示す半導体レーザの斜視図である。
【図７】図６に示す半導体レーザの製造工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００２４】
１…第１の半導体レーザチップ、２…第２の半導体レーザチップ、３…放熱基板、１１…ＧａＡｓウェハ、１２…ｎ型バッファ層、１３…ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、１４…ＧａＡｓ活性層、１５…ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、１６…ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１７…ＳｉＯ２  層、１８…上部電極、１９…下部電極。
【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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