(57)【要約】【課題】    書込み用途に必要な高出力を得るために各々に最適化された屈折率導波構造を２個以上有する半導体レーザアレイ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】    半導体基板と、前記半導体基板上に形成され発光波長が異なる少なくとも２個の半導体レーザエレメントと、を備え、第１の半導体レーザエレメントの上に選択的に第２の半導体レーザエレメントが配置されており、前記第１の半導体レーザエレメントは第１活性層及び第１屈折率導波構造を有し、前記第２の半導体レーザエレメントは第２活性層及び第２屈折率導波構造を有し、かつ前記第１活性層の発光中心と前記第２活性層の発光中心とは前記半導体基板の一主面に対して水平距離を有することを特徴とする半導体レーザアレイを提供する。【選択図】  図１
2006080307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され発光波長が異なる少なくとも２個の半導体レーザエレメントと、
を備え、
第１の半導体レーザエレメントの上に選択的に第２の半導体レーザエレメントが配置されており、
前記第１の半導体レーザエレメントは第１活性層及び第１屈折率導波構造を有し、
前記第２の半導体レーザエレメントは第２活性層及び第２屈折率導波構造を有し、
かつ前記第１活性層の発光中心と前記第２活性層の発光中心とは前記半導体基板の一主面に対して水平距離を有することを特徴とする半導体レーザアレイ。
【請求項２】
前記第１活性層の発光中心と前記第２活性層の発光中心とは、前記半導体基板の主面に対して垂直方向に２マイクロメータ以上１００マイクロメータ以下の間隔を有し、かつ前記主面に対して平行方向に１０マイクロメータ以上２００マイクロメータ以下の間隔を有することを特徴とする請求項１記載の半導体レーザアレイ。
【請求項３】
前記第１活性層の端面を含む領域と前記第２活性層の端面を含む領域にそれぞれ構成の異なる反射膜が設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザアレイ。
【請求項４】
半導体基板上に第１活性層を含む第１半導体多層膜を形成する工程と、
前記第１半導体多層膜の一部に第１屈折率導波構造を形成する工程と、
前記第１半導体多層膜の上の全面に、第２活性層を含む第２半導体多層膜を形成する工程と、
前記第２半導体多層膜の一部に第２屈折率導波構造を形成する工程と、
を備えた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５】
半導体基板上に第１活性層を含む第１半導体レーザエレメント用多層膜および第２活性層を含む第２半導体レーザエレメント用多層膜をこの順序で連続して結晶成長させる工程と、
前記第２半導体レーザエレメント用多層膜を部分的に除去することにより前記第１の半導体レーザエレメント用多層膜の表面を露出させる工程と、
前記第１レーザエレメント用多層膜の一部及び前記第２レーザエレメント用多層膜の一部に屈折率導波構造を同時または順次に形成する工程と、
を備えた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６】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体レーザアレイが、前記半導体レーザアレイの表面段差に対応した段差が設けられた放熱体の前記段差の上に、前記半導体基板を上側にして接着されたことを特徴とする多波長半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザアレイ及びその製造方法、多波長半導体レーザ装置に関し、特に、同一半導体結晶基板上に発振波長の異なる半導体レーザを集積し、優れた書き込み特性と高信頼性を有する高出力の半導体レーザアレイ及びその製造方法、この半導体レーザアレイを用いた多波長半導体レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（compact disc）と互換性を有するＤＶＤ（digital versatile disc）再生装置において、モノリシック構造を有する２波長半導体レーザアレイ（特許文献１及び２）を用いた光ピックアップ及び光ディスクドライブは、光学系が簡素化できるメリットのために既に主力製品となりつつある。 
【０００３】
特許文献１の図９は、ＤＶＤ再生装置用２波長半導体レーザアレイの従来例を表す模式断面図である。この例では、ｎ型ＧａＡｓ基板の上にまず波長７８０ｎｍ（ＣＤ及びＣＤ−ＲＯＭ用）レーザの結晶成長工程のうち、ｐ型ＩｎＧａＰキャップ層の成長までを行う。次に、結晶成長層の一部分（図の右側）を除去し、波長６５０ｎｍ（ＤＶＤ用）レーザの結晶成長工程のうち、ｐ型ＩｎＧａＰキャップ層の成長までを行う。この後、パターニング工程によりそれぞれにリッジストライプを形成する。このあと、各々のリッジストライプの両側には電流素子層及びＧａＡｓ埋め込み層が同時に結晶成長される。この構造及び製造方法のメリットは、リッジストライプ形成以降の工程が共通化しているため、製造工程の簡素化が図られる点にある。  
このような２波長半導体レーザアレイを用いることにより、ＤＶＤ再生用ピックアップ光学系が極めて簡素になった（特許文献１の例えば図１）。
【０００４】
一方で、ＤＶＤ−Ｒ・ＤＶＤ−ＲＷ・ＤＶＤ−ＲＡＭなどの書き込み用途の本格的な普及が始まろうとしている。書き込み用ドライブの光学系は、一般的には再生用よりも複雑となる。それだけに、２波長半導体レーザアレイによる光学系の簡素化が望まれる。
【０００５】
ところが、書き込み用途（ｒe-writable及びwrite-onceを含む）では半導体レーザの光出力が２００ｍＷ程度必要である（再生用では数ｍＷでよい）。例えば、ＣＤ−Ｒにおいては有機色素材料に高出力レーザ光を照射して、融点以上に昇温させ溶融・蒸発によりサブミクロンサイズの孔をあける。また、ＤＶＤ−ＲＷでは相変化ディスク材料における結晶相とアモルファス相の熱的可逆変化により反射率を変え記録消去を行うが、この際にも高出力レーザ光の照射により記録を融点以上に昇温させる。また、４０倍速ＣＤ−Ｒや８倍速ＤＶＤ―Ｒなど書込み速度がより高くなるに伴い、より高いレーザ出力が必要になる。すなわち、書き込み用途の多波長半導体レーザアレイにおいては、各々のレーザエレメントの光出力は２００ｍＷ以上であることが望ましい。
【０００６】
このような要求の２００ｍＷの光出力を有する多波長半導体アレイの技術難度は極めて高い。その中で高出力を得るための技術課題は、以下の如くである。
【０００７】
（１）横モード制御
（２）ロスの小さい電流ブロック層
（３）共振器端面の低／高反射膜最適設計
（４）熱抵抗低減。
【０００８】
（１） の横モード制御は、特に高出力を得ようとする場合に重要となる。すなわち、光出力を大きくするために大電流駆動を行う。この際に、電流密度が活性層内で均一に増加すれば問題は少ない。しかし、電流が何らかの原因で不均一になると、活性層断面内での発光パターンが乱れる。極端な場合は高次モードのため発光パターンが双峰性になったりする。このとき、電流−光出力曲線には「キンク」と呼ばれる現象が生じる。つまり、電流増加に伴い光出力が減少したり、曲線の傾きが急激に変化する。このようなキンクの発生は、使用できる光出力範囲を大幅に狭めるので好ましくない。横モードを制御するにはリッジストライプの断面（特に幅）を精度良く形成する必要がある。基本的には広すぎない幅が望ましいが、狭すぎると電極との接触抵抗が増加するし、電流密度が高くなりすぎるので最適値が存在する。 
【０００９】
再生用途では、電流ブロック層に光ロス（光吸収）がある半導体層が使われても問題はなかった。しかし、高出力用途においてはリッジストライプ領域との屈折率差を大きくして光をリッジ導波構造内に損失なく閉じこめることが重要である。
【００１０】
また、活性層前面から高出力を得るには、後面を高反射膜としかつ前面を低反射膜とすることが好ましい。しかし、波長が異なると同じ多層反射膜でも反射率は異なるので、別々に反射膜形成するのが望ましい。
【００１１】
高出力デバイスにおいては熱抵抗低減は極めて重要である。特に、６５０ｎｍ帯半導体レーザでは材料の熱抵抗とキャリアオーバーフローのために最大発振温度が約９０℃と低い（７８０ｎｍでは、約１５０℃と余裕がある）。このため、集積化の際、６５０ｎｍ帯の熱抵抗低減が優先されねばならない。
【００１２】
これらのうち、（４）をのぞいていずれも、各波長のレーザに対して最適構造が異なる可能性がある。このため、特許文献１のような構造及び製造方法では、２波長レーザ集積化は困難である。何故なら、リッジの高さ及び埋め込み層の組成が異なるからである。
【００１３】
一方、特許文献２によれば、第１活性層の直上に第２活性層が設けられており、各々のレーザの導波構造は互いに独立に決定できる。しかし、この例では、第２活性層は第１の活性層のストライプ開口上に設けられるので、一般に平坦性に劣る。平坦性改善のために各層を厚くすると、ヒートシンクから遠い側の活性層からの放熱が悪くなり、光出力特性を低下させる。
【特許文献１】特開２０００−１１４１７号公報
【特許文献２】特開２００１−９４２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、書き込み用途に必要な高出力を得るために各々に最適化されたリッジストライプ導波構造を２つ以上有する半導体レーザアレイ及びその製造方法、この半導体レーザアレイを搭載した多波長半導体レーザ装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され発光波長が異なる少なくとも２個の半導体レーザエレメントと、
を備え、
第１の半導体レーザエレメントの上に選択的に第２の半導体レーザエレメントが配置されており、
前記第１の半導体レーザエレメントは第１活性層及び第１屈折率導波構造を有し、
前記第２の半導体レーザエレメントは第２活性層及び第２屈折率導波構造を有し、
かつ前記第１活性層の発光中心と前記第２活性層の発光中心とは前記半導体基板の一主面に対して水平距離を有することを特徴とする半導体レーザアレイが提供される。
【００１６】
また、本発明の他の一態様によれば、
半導体基板上に第１活性層を含む第１半導体多層膜を形成する工程と、
前記第１半導体多層膜の一部に第１屈折率導波構造を形成する工程と、
前記第１半導体多層膜の上の全面に、第２活性層を含む第２半導体多層膜を形成する工程と、
前記第２半導体多層膜の一部に第２屈折率導波構造を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザアレイの製造方法が提供される。
【００１７】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
半導体基板上に第１活性層を含む第１半導体レーザエレメント用多層膜および第２活性層を含む第２半導体レーザエレメント用多層膜をこの順序で連続して結晶成長させる工程と、
前記第２半導体レーザエレメント用多層膜を部分的に除去することにより前記第１の半導体レーザエレメント用多層膜の表面を露出させる工程と、
前記第１レーザエレメント用多層膜の一部及び前記第２レーザエレメント用多層膜の一部に屈折率導波構造を同時または順次に形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザアレイの製造方法が提供される。
【００１８】
また、本発明のさらに他の一態様によれば、
前述のいずれかの半導体レーザアレイが、前記半導体レーザアレイの表面段差に対応した段差が設けられた放熱体の前記段差の上に、前記半導体基板を上側にして接着されたことを特徴とする多波長半導体レーザ装置が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、波長の異なった２つ以上のレーザ光の発光中心を水平方向及び垂直方向に離すことにより、製造方法が簡単で、放熱性にすぐれ、高出力化の容易な半導体レーザアレイ及びその製造方法を提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる多波長半導体レーザアレイの要部構成を示す断面図である。すなわち、同図は、レーザアレイをその共振方向に対して垂直に切断した断面構造を例示する。このレーザアレイの構造について、その製造工程に沿って説明すれば、以下の如くである。
【００２１】
図２乃至図５は本発明の第１の実施例の半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。  
まず、ｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第１クラッド層２、  Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓガイド層３、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ  ＭＱＷ第１活性層４、Ａｌ０．２５Ｇａ０．７５Ａｓガイド層５、ｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第２クラッド層６、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層７、ｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第３クラッド層８を、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法などにより順次成長する（第１の結晶成長工程）。ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層７及びｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第３クラッド層８をパターニングして第１リッジストライプ９を形成する。図２は第１リッジストライプ９形成後の断面図である。
【００２２】
第１リッジストライプ９の両側にｎ型Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ａｓ電流ブロック層１０を成長させる（第２の結晶成長工程）。図３は、電流ブロック層１０が埋めこまれて、第１屈折率導波構造が形成された断面である。
【００２３】
次に、全面にｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第４クラッド層１１、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１３、ｎ型Ｉｎ  ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ  第５クラッド層１４、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐガイド層１５、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ  ＭＱＷ第２活性層１６、  Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐガイド層１７、  ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ第６クラッド層１８、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層１９、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ第７クラッド層２０、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ中間層２１、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２を成長させる（第３の結晶成長工程）。図４は、第３の結晶成長工程後の断面である。
【００２４】
さらに、図５に表されるように、第７クラッド層２０、中間層２１及びコンタクト層２２は、ＲＩＥ（reactive ion etching）などのドライエッチングを使ったパターニングにより、第２リッジストライプ２３となり、第２屈折率導波構造が形成される。
【００２５】
第２リッジストライプ２３の両側にはＳｉＯ２などの誘電体膜２４が設けられ、ｐ側電極２５，ｎ側電極２６，ｐ側電極２７そしてｎ側電極２８が設けられて図１に例示された２波長半導体レーザアレイが完成する。
【００２６】
第１リッジストライプ９の真上では第２活性層１６が湾曲して平坦ではなくなるために、第２リッジストライプ２３は、第１リッジストライプ９から横方向（図では水平方向）へ１０μｍ以上離れた位置に形成すると良い。一方、半導体レーザアレイの幅は、２００〜３００μｍ程度であるので、横方向の上限は略２００μｍである。これ以上大きくすると、一方の光がディスクに対して斜め入射となり、収差（例えばコマ収差）を生じる懸念がある。
【００２７】
第１リッジストライプ９を含み第１の波長を放射する第１のレーザエレメント１０１は、基板１からｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２までの第１のレーザエレメント多層膜、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層上のｐ側電極２７及び基板１の一主面上のｎ側電極２８から構成される。なお、基板上のｎ側電極２８は、基板１を研磨により数十から百数十ミクロンの厚みにした後に形成される。その活性層は、ＡｌＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓのＭＱＷ（multiple-quantum well：多重量子井戸）構造で構成され、その発光波長は７８０ｎｍ帯（ＣＤ及びＣＤ−ＲＯＭ用途）である。
【００２８】
また、第２リッジストライプ２３を含み第２の波長を放射する第２のレーザエレメント１０２は、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１３からｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２までの第２のレーザエレメント多層膜、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層上に設けられたｎ側電極２６及びｐ側電極２５から構成される。その活性層はＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰのＭＱＷ構造で構成され、発光波長は６５０ｎｍ帯（ＤＶＤ用途）である。特に、６５０ｎｍ帯は、７８０ｎｍ帯に比べてレーザの最大発振温度Ｔmaxが約９０℃と低く（７８０ｎｍでは約１５０℃である）、高温高出力特性に余裕がない。従って、電流ブロック層でのロスを低減できるリアルインデックス（実屈折率）構造が好ましい。本実施例の構造では、屈折率差を大きくして光を横方向に有効にとじこめるために、誘電体埋め込み構造が使われている。この結果、電流ブロック層における光のロスは極めて小さい。また、ドライエッチを駆使して第２リッジストライプパターンを形成しているので、リッジストライプ幅の制御性がよく、横方向のモードは安定している。この結果、キンクを抑えることが可能となり、広い温度範囲において、安定して高出力が得られる。
【００２９】
例えば、イオン注入により高抵抗領域を設けたり、ストライプ電極により電流注入領域を規制することにより形成される利得導波型（ゲインガイド）構造を用いた場合には、レーザ表面を平坦化しやすいという利点はある。これに対して、本実施形態のレーザアレイは、実屈折率構造を採用しているので、屈折率の分布を精密に調整でき、レーザ光の放射角度を自由に設計できる点で有利である。そして、実屈折率構造においてはレーザの表面の平坦性がやや劣る点に対して、上下のエレメント１０１、１０２の発光点を左右にずらすことにより、いずれのエレメントについても良好な発光特性が得られる積層構造を実現している。
【００３０】
第１リッジストライプ９の下幅は、０．６〜１．０μｍ、上幅は０．４〜０．８μｍ、高さは０．３〜０．５μｍの範囲が好ましい。一方、第２リッジストライプの下幅は１．０〜２．０μｍ、上幅は０．５〜１．５μｍ、高さは１．０〜５．０μｍの範囲が好ましい。この結果、各々のリッジストライプの最適構造の寸法が異なるので、特許文献１に示す技術では実現できないことが理解される。
【００３１】
図６は、図１に例示した本実施形態の２波長半導体レーザアレイをヒートシンクまたはサブマウント３１にマウントした状態を表す断面図である。特許文献１の例では、２波長半導体レーザアレイにおいて、各エレメントの厚みはほぼ同一でしかも同一基板上に並置されているので、段差はなくアップサイドアップであってもアップサイドダウンであってもマウントが可能である。しかし、本実施例においては、第１と第２のレーザエレメントの厚みが異なる。しかも、高出力を得るため大電流動作が必要されることから、放熱性を良くするため、アップサイドダウンでのマウントが好ましい。そこでチップマウントに工夫が必要である。
【００３２】
本実施例の場合、第２のレーザエレメント１０２のｐ側電極２５とｎ側電極２６（または第１のレーザエレメントのｐ側電極２７）の間には、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層１３からｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２までの層厚分である２〜１０μｍ程度の段差がある。そこで図６の如く、ヒートシンク（またはサブマウント）に同程度の段差Ｓを設けることにより、両活性層からの発熱を効率良く放熱する。図６中に第１のレーザエレメントの発光点４１及び第２のレーザエレメントの発光点４２を模式的に示した。これら発光点４１、４２は基板１に対して垂直方向にも離れているので（第２のレーザエレメント１０２は第１のレーザエレメント１０１を構成する結晶成長膜の上に形成されるため）、両発光点中心を含む平面は、基板に対して傾斜している。パッケージの基準面に対して両発光点を含む平面を平行に保つには、図６に示すように、ヒートシンク（またはサブマウント）３１のマウント面を傾斜させれば良い。
【００３３】
さらに、第２リッジストライプ２３から離れた位置の片側もしくは両側にｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層１９、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ第７クラッド層２０、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ中間層２１、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２２を残すことによりマウントしたときに第２リッジストライプ２３にかかるストレスを低減できる。また、本実施例ではｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第３クラッド層１１以降の結晶成長を連続して行うことができるため、結晶成長回数を３回と少なくすることが可能となる。
【００３４】
本実施例ではリッジストライプ導波構造を用いたが、電流ブロック層を先に成長し、ストライプ状の開口を設けてからｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第３クラッド層８及びｐ型Ａｌ０．４５Ｇａ０．５５Ａｓ第４クラッド層１１以降を成長させても良い。
【００３５】
図７は、本実施形態の半導体レーザアレイの作用を説明するための模式図である。図７（ａ）は、従来の２波長レーザアレイ（例えば、図１５に表した半導体レーザアレイ）からディスク上のトラック１５５に照射されるビームの位置関係を表す模式図である。ＤＶＤの記録系（すなわち書き込み系）レコーダにおいては、隣のトラック（すなわちピット列）１５６からの反射によるサーボ信号の外乱を避けるため、ビーム１５９の広がり方向Ｓがトラッキング方向Ｇに対して角度（例えば１０〜８０度の間）を持つように傾斜させることが望ましい。しかし、従来の２波長半導体レーザアレイ（例えば図１５）のようにビーム発光位置が同一水平面上であると、図７（ａ）に表したように対物レンズ１５７により発光点水平距離に対応して距離Ｄ、及びトラック長手方向に沿って距離Ｅだけ離れたビームが照射される。しかし、一般に、対物レンズ１５７はトラッキング方向（図７にＧで示した）にしか追従できない。この結果として、ＣＤ用ビーム１５８はレンズ１５７の中心からトラック長手方向に沿って距離Ｅだけはずれるので、対物レンズ１５７を備えたアクチュエータでは補正ができない。
【００３６】
図７（ｂ）は、図６に例示した本実施形態の半導体レーザアレイからのビームがディスク上のトラック１６０に照射された状態でのビームの位置関係を例示する。ＤＶＤ用のビーム４２（図６）は対物レンズで集束されてビーム１６１となり、一方ＣＤ用ビーム４１（図６）も対物レンズで集束されてビーム１６２となる。ビーム間には、発光点の水平距離に対応して距離Ｄ，また垂直距離に対応して距離Ｆが生じるが、半導体レーザアレイにおける発光点の水平及び垂直距離を適正に選ぶことにより、トラック長手方向のズレを無すことができる。つまり、対物レンズ１５７をトラッキング方向Ｇに追従させることによって、各々のビーム中心が対物レンズのほぼ中央に来るようにできる。この結果、対物レンズはどちらのビームに対しても追従可能となる。図６に示す破線Ａ−Ａ’が図７（ｂ）に示すＢ−Ｂ’に対応する。
【００３７】
図８は、本実施形態の第１の変形例を表す断面図である。同図については、図１及び図６に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
本発明のレーザアレイにおいては、第１のレーザエレメント１０１と第２のレーザエレメント１０２が同時に駆動されることは通常はないが、レーザ駆動回路の切り替えは必要である。図１に例示した構造の場合、第１と第２のレーザエレメントの電気的分離はｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２とｎ型ＧａＡｓコンタクト層１３との間のｐ−ｎ接合によっている。駆動回路の切り替えに際して、望ましくないサージ印加を避けるには、図８に例示する如く、分離溝４５を設けて、第１と第２のレーザエレメントを電気的に分離すればよい。
【００３９】
図９は、本実施形態の第２の変形例を表す断面図である。  
本変型例においては、ｎ型ＧａＡｓ基板１に、まず段差Ｈが設けられる。そして、基板厚みが小さい側に第１のレーザエレメント１０１（７８０ｎｍ）が形成され、段差Ｈにより基板厚みが大きい側には第２のレーザエレメント１０２が前述の方法で形成される。本変型例によれば、両活性層間の垂直方向の距離をさらに大きくできるために、第１のレーザエレメントに対して最適構造の高／低反射膜３５及び第２のレーザエレメントに対して最適構造の高／低反射膜３６を独立に端面に形成することが容易になる。また、図７（ｂ）に示したように、２つのビーム中心がほぼ対物レンズの中心に来るように、段差Ｈ（すなわち垂直距離）を変える事によりＦを調整することが一層容易になる。
【００４０】
通常反射膜はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜など複数の膜をスパッタリング法やＥＣＲ（electron cyclotron resonance）法を用いて交互に積層する。この工程は、チップが横につながったバー状で行われると効率が良い。この時、第１のレーザエレメントに第１端面反射膜３５をつけるときは、第２レーザエレメント部を覆うような膜付け治具を用いる。逆に、第２のレーザエレメントに第２端面反射膜３６をつけるときは、第１のレーザエレメントを覆うような膜付け治具を用いる。通常は、半導体レーザ装置は、前端面に低反射膜を、後端面に高反射膜を設けて前端面から高出力を得る。波長が異なると、多層反射膜の反射率が変わるので、本変形例の如く反射膜は独立に形成するほうが設計自由度が増して好ましい。
【００４１】
ｎ型ＧａＡｓ基板１の段差Ｈは、反射膜形成の回り込みを考えた場合、３０μｍ以上が望ましいが、結晶成長や素子の分離に悪影響を及ぼす可能性を考慮すると１００μｍ以下とすることが望ましい。
【００４２】
図１０は、本実施形態の第３の変形例を表す断面図である。本変型例では、第１のレーザエレメントもリッジストライプ５４構造とする。ｎ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層５０、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５１、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５２、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層５３のパターニングにより、リッジストライプ５４が形成される。誘電体膜２４、ｐ側電極２５は第２のレーザエレメントと同時形成も可能となる。第２のレーザエレメントは図１と同じとする。本変形例では、結晶成長が１回ですむことが大きなメリットである。
【００４３】
図１１は、本発明の第２の実施例としてのＩｎＧａＮ系２波長半導体レーザアレイの断面図である。ＩｎＧａＡｌＮ系の半導体は、バンドギャップ波長が近紫外から可視光域まで広く、多波長レーザアレイにとって非常に有効である。その構造について製造工程に沿って説明すれば以下の如くである。
【００４４】
図１２乃至図１４は本発明の第２の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造方法の一部を示す工程断面図である。
【００４５】
まず、ＭＯＶＰＥ法などにより、ｎ型ＧａＮ基板６１上にｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ第１クラッド層６２、ｎ型ＧａＮガイド層６３、緑色のレーザ発振を生じるためのＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ第１活性層６４、ｐ型ＧａＮガイド層６５、ｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ第２クラッド層６６、ｐ型ＧａＮコンタクト層６７、ｎ型ＧａＮコンタクト層７１、ｎ型Ａｌ０．０５Ｇａ    ０．９５Ｎ第３クラッド層７２、ｎ型ＧａＮガイド層７３、青色のレーザ発振を生じるためのＩｎＧａＮ／ＩｎＧａＮ  ＭＱＷ第２活性層７４、ｐ型ＧａＮガイド層７５、ｐ型Ａｌ０．０５Ｇａ０．９５Ｎ第４クラッド層７６、ｐ型ＧａＮコンタクト層７７まで連続成長する。結晶成長工程回数はレーザアレイにもかかわらず、この１回のみであり、工程の大幅な簡素化を可能とした。図１２は結晶成長後の断面図である。
【００４６】
次に、図１３に表すように、第１リッジストライプ６８と第２リッジストライプ７８を形成する領域の境界部をｎ型ＧａＮコンタクト層７１が露出するまでエッチングし、第１リッジストライプ６８を形成する部分をｐ型ＧａＮコンタクト層６７が露出するまでエッチングする。  
さらに、図１４に表すように、ＲＩＥ（reactive ion etching）などにより第１リッジストライプ６８及び第２リッジストライプ７８を形成する。
【００４７】
第１リッジストライプ６８及び第２リッジストライプ７８の両側にＳｉＯ２などの誘電体膜８０及び８２を形成され、ｐ側電極８１，ｎ側電極８５，ｐ側電極８３及びｎ側電極８４が形成されて、図１の例示される２波長半導体レーザアレイが完成する。
【００４８】
ここで、第２クラッド層６６及び第４クラッド層７６の厚みは０．５〜２．０μｍが好ましい。また、第１リッジストライプ６８及び第２リッジストライプ７８の下幅は１．０〜２．０μｍ、上幅は０．５〜１．５μｍとすることが望ましい。  
次に、第１リッジストライプ６８上部にｐ側電極８１、第１リッジストライプ６８と第２リッジストライプ７８の境界部のｎ型ＧａＮコンタクト層７１表面にｎ側電極８４を形成し、ｎ型ＧａＮ基板６１を研磨して数十から百数十ミクロンとしたのち、ｎ型ＧａＮ基板６１裏面にｎ側電極８５を形成する。
【００４９】
本実施例では、１回の結晶成長で、所望の２波長半導体レーザアレイができる。また、第１の実施例に関して前述したように、基板に段差を設けて各々のレーザエレメントに最適な反射膜を設け、発光点の傾斜はヒートシンクの傾斜により水平に保ち、かつアップサイドダウンにより熱抵抗を低減するなど、同様な効果が得られる。
【００５０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。  
例えば、レーザチップとして用いることができるものは、ＧａＡｌＡｓ系、ＩｎＧａＡｌＰ系やＧａＮ系に限定されず、各種のIII−Ｖ族化合物半導体や、その他、II−VI族化合物半導体あるいはそれ以外の各種の半導体を用いたものであってもよい。  
その他、多波長半導体レーザアレイを構成する各要素の形状、サイズ、材質、配置関係などに関して当業者が各種の設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を有する限りにおいて本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１の実施例の２波長半導体レーザアレイの模式断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図５】本発明の第１の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図６】本発明の第１の実施例の２波長半導体レーザアレイをヒートシンクにマウントした模式図である。
【図７】（ａ）は従来の２波長半導体レーザアレイからｄｉｓｃ上に照射されたビームの位置関係を示す模式図である。（ｂ）は本実施例の半導体レーザアレイからｄｉｓｃ上に照射されたビームの位置関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施例の第１の変形例の半導体レーザアレイの模式断面図である。
【図９】本発明の第１の実施例の第２の変形例の半導体レーザアレイの模式断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施例の第３の変形例の半導体レーザアレイの模式断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例としてのＩｎＧａＮ系２波長半導体レーザアレイの模式断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施例の２波長半導体レーザアレイの製造工程の一部を示す工程断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ｎ型ＧａＡｓ基板
２  ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層
３  ＡｌＧａＡｓガイド層
４  ＭＱＷ第１活性層（７８０ｎｍ）
５  ＡｌＧａＡｓガイド層
６  ｐ型ＡｌＧａＡｓ第２クラッド層
７  ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層
８  ｐ型ＡｌＧａＡｓ第３クラッド層
９  第１リッジストライプ
１０  ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層
１１  ｐ型ＡｌＧａＡｓ第４クラッド層
１２  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１３  ｎ型ＧａＡｓコンタクト層
１４  ｎ型ＩｎＧａＡｌＰ第５クラッド層
１５  ＩｎＧａＡｌＰガイド層
１６  ＭＱＷ第２活性層（６５０ｎｍ）
１７  ＩｎＧａＡｌＰガイド層
１８  ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ第６クラッド層
１９  ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層
２０  ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ第７クラッド層
２１  ｐ型ＩｎＧａＰ中間層
２２  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
２３  第２リッジストライプ
２４  誘電体層
２５  ｐ側電極
２６  ｎ側電極
２７  ｐ側電極
２８  ｎ側電極
３０  多波長半導体レーザアレイ
４１  第１のレーザエレメントにおける発光点
４２  第２のレーザエレメントにおける発光点
１０１  第１のレーザエレメント
１０２  第２のレーザエレメント
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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