(57)【要約】【課題】複数の発光点をもつ半導体レーザ装置において、発光点に掛かるストレスはチップ中心から発光点までの距離によって変わり、チップの中心から離れるに従って大きくなるが、各発光点の間隔には使用する波長帯によって制限が存在するため、全ての発光点をチップの中心付近へ配置することはできない。【解決手段】本発明にかかる半導体レーザ装置は、２つ以上の発光点を持つ半導体レーザ装置において、前記発光点毎にシンプルリッジストライプ構造を有し、前記２つ以上の発光点のうち少なくとも１つの発光点を、基板の幅方向の中心から前記基板の幅に対し０％以上１５％以下の位置に配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光点を持つ半導体レーザ装置において、前記発光点毎にシンプルリッジストライプ構造を有し、前記複数の発光点のうち少なくとも１つの発光点を、基板の幅方向の中心から前記基板の幅に対し０％以上１５％以下の位置に配置したことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ装置であって、発光波長が２つ以上であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、前記複数の発光点のうち少なくとも一つの発光点の発光波長が７８５±２０ｎｍ帯であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項４】
請求項１または２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、前記複数の発光点のうち少なくとも一つの発光点の発光波長が６５５±２０ｎｍ帯であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項１または２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、前記複数の発光点のうち中心に近い発光点の発光波長が６５５±２０ｎｍ帯であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１または２のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、前記基板の幅が１００μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、基板の幅方向の中心に最も近い発光点から１１０±１０μｍの位置に別の発光点があることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項８】
請求項３乃至６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、前記基板の幅方向の中心に最も近い発光点から１１０±１０μｍの位置に７８５±２０ｎｍ帯の発光点があることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、前記複数の発光点の間に電気的に分離される構造を有することを特徴とした半導体レーザ装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置であって、上クラッド層と下クラッド層の間に第１の活性層を含む第１のヘテロ構造と、上クラッド層と下クラッド層の間に第２の活性層を含む第２のヘテロ構造とを有し、前記第１の活性層と前記第２の活性層が異なる構造をもつモノリシックタイプの半導体レーザ装置で、前記第１の活性層と前記第２の活性層の各上層部が同一の材料および層厚で作製され、リッジストライプ構造を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体レーザ装置で、前記リッジストライプ構造を、マスクパターンを使用して同時に作製したことを特徴とした半導体レーザ装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置で、前記第１の活性層がＡｌＧａＡｓ多重量子井戸構造、前記第２の活性層がＡｌＧａＩｎＰ多重量子井戸構造で、前記上クラッド層および前記上クラッド層が共にＡｌＧａＩｎＰで構成され、前記第１の活性層および前記第２の活性層より上部の層が同一の材料および組成で構成されたことを特徴とした半導体レーザ装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の半導体レーザ装置で、少なくとも一部の材料がＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓｚＰ１−ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されることを特徴とした半導体レーザ装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の半導体レーザ装置で、少なくとも一部の材料がＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮｚＡｓ１−ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されることを特徴とした半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ装置に関し、特に複数の発光点を持つモノリシック型の半導体レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、光記録媒体として、コンパクトディスク（ＣＤ）やミニディスク（ＭＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）等が知られている。これらの記録媒体ピックアップにおいて、例えばＤＶＤおよびＣＤを再生するためには、光源にＤＶＤ用の発振波長６５０ｎｍレーザとＣＤ用の７８０ｎｍレーザが必要となる。さらに、光ピックアップの簡素化、小型化等を実現するためには、１つのチップから６５０ｎｍおよび７８０ｎｍ両方の波長を出すことのできるモノリシック型のレーザ装置が有効である。
【０００３】
このような複数の発光点を持つレーザの場合、複数ある発光点を等間隔もしくはチップの中心に対して左右対称形に配置する構造が一般的である。例えばＣＤ／ＤＶＤ用の２つの発光点を持ち、チップ幅が３００μｍの半導体レーザに対しては、２つの発光点を左右対称に配置するので、６５０ｎｍ−ＬＤの発光点は中心から５５μｍ（１８．３％）の位置となるように制御するのが一般的である。２５０μｍ・２００μｍにチップ幅を変更した場合も中心から５５μｍの位置（比率２２％・２７．５％）に６５０ｎｍ−ＬＤの発光点位置を制御するのが通常である。
【０００４】
チップ幅に対する発光点の位置がこのような比率のレーザにおいては、各発光点部にかかるストレスが各発光点の左右で異なるため、同一の材料から同一の手法によって作られる素子であるにもかかわらず発光点の位置により異なった特性のものができる。２つの発光点の位置がチップの中心に対して非対称となっている場合にも、チップ全体の幅に対する発光点の中心からの距離によって発光点に掛かるストレスが変わり、発光の特性に影響を与える。
【特許文献１】特開２００５−３９１０５号公報（図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発光点に掛かるストレスは、チップの中心から離れるに従って大きくなる。そのためチップの中心から離れた位置にある発光点では、発光点の左右に掛かるストレスの非対称性が無視できなくなる。例えばチップの中心から右側へ大きく離れた発光点は、発光点の右側に強いストレスがかかり、チップの左側へ離れた発光点では発光点の左側に強いストレスがかかるために、左右の発光点の特性は異なったものとなる。また、特にｏｆｆ基板（傾斜基板）を使用した場合や、発光点に近い面をダイボンド面として使用する場合には、半田材を用いてステムなどの実装先に接合するためにストレスの掛り方がより大きくなり、発光点に掛かるストレスの非対称性が顕著となる。
【０００６】
特に、リッジストライプ構造の両端を半導体材料で埋め込まないシンプルリッジストライプ構造の場合、かかるストレスが大きいのでこの非対象性が与える影響が大きくなる。
【０００７】
このように、発光点に掛かるストレスはチップ中心から発光点までの距離によって変わる。例えばチップ幅２００μｍでありチップ中心から５５μｍの位置に６５０ｎｍ−ＬＤの発光点を有するような２波長レーザを、半田などにより発光点に近い面をダイボンド面でダイボンドした場合、光学特性において、偏光角は−１０°を下回り、偏光比も６０程度まで落ちることが実験的事実から明らかになっている。
【０００８】
複数の発光点の間隔には、使用する波長帯によって制限が存在する。例えば一般的に使用されるＣＤ／ＤＶＤ用の７８０ｎｍ／６５０ｎｍ２波長半導体レーザ装置では、２つの発光点間に１１０±１０μｍ程度の間隔が必要である。従って発光点に掛かるストレスの影響を少なくするために、全ての発光点をチップの中心付近へ配置することはできない。
【０００９】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、２つ以上の発光点をもつような半導体レーザ装置において、各々の発光点にかかるストレスを左右対称（均等配置）形に近い形で分散するのではなく、各々の位置の素子の使用用途からあえて逆算し、ストレスのかかり方を不均一にすることによって、各々の素子にとって最適な光学特性を得ることができる半導体レーザ装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明にかかる半導体レーザ装置は、２つ以上の発光点を持つ半導体レーザ装置において、前記発光点毎にシンプルリッジストライプ構造を有し、前記２つ以上の発光点のうち少なくとも１つの発光点を、基板の幅方向の中心から前記基板の幅に対し０％以上１５％以下の位置に配置した。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、上述の構成を備えることにより、複数の発光点の間隔に関する制限を満たしながら、各発光点において必要な光学特性を持つ半導体レーザ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に本発明の実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの断面図を示す。モノリシック半導体レーザは、半導体レーザ構造１０３，１０５において発光点１０７，１０９を有する。
【００１３】
発光点１０７，１０９の特性は左右でのストレスの掛り方が違うため、光学特性に影響を与える。図１に示すように発光点に近い面をダイボンド面として使用する場合、ステムなどの実装先１１３に半田材１１１を用いて接合するためにストレスの掛り方の非対称性が顕著である。従来の半導体レーザと比較して、本発明の半導体レーザの発光点１０９はその位置がチップの中心に近いため、従来の半導体レーザの発光点よりストレスの掛り方の非対称性が軽減される。逆に発光点１０７は、その位置がチップの中心より遠くなり、より多くのストレスがかかる。そのため各発光点の光学特性は従来の半導体レーザの発光点とは異なった特性を示す。中心から発光点までの比率などを最適化することで特性を最適化することが可能である。
【００１４】
図２および図３に本発明の実施形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の概略断面図を示す。本実施の形態のモノリシック半導体レーザは、発光波長６５５±２０ｎｍ帯のＤＶＤ用レーザと発振波長７８５±２０ｎｍ帯のＣＤ用レーザの、異なる２つの半導体レーザを含む。チップ幅Ｗ１は２５０μｍである。発光点の間隔には制限があるため、各種の発光波長のレーザに対応するためにはチップ幅は１００μｍ以上必要で、大きすぎると製造コストが増大するため３００μｍ以下とするのが適当である。
【００１５】
まず図２（ａ）を参照し、積層構造をｎ−ＧａＡｓ基板上１０１の上に作製する。第一の半導体レーザとして、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２０１、ＡｌＧａＡｓ活性層２０３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層２０５、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２０７を積層する。各半導体層の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて行われる。
【００１６】
次に図２（ｂ）を参照し、フォトグラフィ技術・エッチング技術を用いて、チップ中心位置２０９からＷ２＝４０μｍの位置からＷ３＝７０μｍ幅以外の領域の積層構造を除去する。第一の半導体レーザ２１１が形成される。図中、Ｗ４＝１５μｍである。
【００１７】
続いて図２（ｃ）を参照し、第二の半導体レーザ２２１として、上記図２（ｂ）で積層構造を除去した領域上にｎ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層２１３、ＡｌＧａＩｎＰ活性層２１５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層２１７、ｐ−ＧａＡｓキャップ層２１９を積層する。各半導体層の形成は、例えばＭＯＣＶＤ法を用いて行われる。第二の半導体レーザ２２１は、チップ中心位置２０９から第一の半導体レーザ２１１と同方向に１０μｍの位置からＷ５＝１２０μｍ幅で形成する。第一の半導体レーザ２１１と第二の半導体レーザ２２１との間隔は、Ｗ６＝３０μｍである。
【００１８】
続いて、図３（ａ）のようにレジストマスク３０１をエッチングマスクに用いて、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層２０７およびｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層２１９の途中まで、例えば硫酸系エッチャントなどにより除去する。この時、上部クラッド層２０７，２０９内に、例えばＩｎＧａＰ層等のエッチングストッパ層となるようなエッチングに対し選択制のある層を挿入しておくと、より高精度にエッチングを制御できる。
【００１９】
以上の工程で、図３（ｂ）に示すようなリッジストライプ構造を得ることができる。ここで、リッジストライプ構造の両端を半導体材料で埋め込まないようにして、発光点毎にシンプルリッジストライプ構造を形成する。続いて上面と裏面に金属電極（図示せず）を形成することにより、モノリシック半導体レーザが完成する。
【００２０】
かかるモノリシック半導体レーザでは、二つの半導体レーザ２１１、２２１のリッジストライプ間隔、すなわち発光点３０３，３０５がチップ中心に対して非対称な位置、すなわち発光点３０３はＷ７＝８０μｍ、発光点３０５はＷ８＝３０μｍの位置（チップ比率１２％）の位置に形成される。発光波長はそれぞれ７８０ｎｍ、６５０ｎｍである。
【００２１】
また、７８０ｎｍ／６５０ｎｍのＬＤ共にエッチングストッパ層となる層を活性層の上部に配置しておくと、遠視野像（ファー・フィールド・パターン：ＦＦＰ）などの光学的特性を制御しやすく有効である。
【００２２】
また７８０ｎｍ−ＬＤは上下クラッド層にＡｌＧａＡｓを用いることが一般的で、上記の実施の形態では、第１の半導体レーザと第２の半導体レーザを異なる工程で積層構造を形成して作製したが、７８０ｎｍ−ＬＤを６５０ｎｍ−ＬＤと略同一のクラッド層（例えばＡｌＧａＩｎＰ）を用いることでエッチングを同時に制御できる。その場合、発光点を同時に作製できるというメリットがある。ウエットエッチングではなくドライエッチングなどを用いるとエッチングレート差を少なくでき、さらに有効である。クラッド層あるいはレーザ装置を構成するその他の各層の材料として、ＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓｚＰ１−ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されるものやＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮｚＡｓ１−ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されるものを用いても同様の効果が得られる。
【００２３】
また、フォトリゾグラフィ技術を用いることで２つの半導体レーザを同時にパターニングすることもできる。また、フォトレジストの代りに、他の耐エッチング性を有するパターン膜を用いても構わない。
【００２４】
また、９８０ｎｍ−ＬＤ（例えば活性層がＩｎＧａＡｓＰのもの）および４１０ｎｍ−ＬＤ（例えば活性層がＩｎＡｌＧａＮのもの）などでも同様の効果が得られる。活性層を構成するその他の材料としてもクラッド層やレーザ装置を構成するその他の各層と同様にＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＡｓｚＰ１−ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されるものやＡｌｘＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮｚＡｓ１−ｚ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で構成されるものを用いることができる。
【００２５】
このように発光点位置を制御したチップは、特に中心に近い位置に発光点をもつＬＤの光学的特性を向上させる。図４は本発明の実施の形態のような２波長ＬＤレーザに置いて、６５０ｎｍ−ＬＤ構造のチップ中心から発光点位置リッジまでの比率を０％〜２７．５％まで変化させたときの光学的特性を示す。図４（ａ）に示すように、本発明の実施の形態のような２波長ＬＤレーザにおいては、中心から６５０ｎｍ−ＬＤ発光点位置までの比率が２５％を越えると、光学的特性において、特に偏光比特性が低くなる。そのため、偏光比特性を維持するためには２５％以内の位置に発光点位置を配置する事が重要である。
【００２６】
また偏光角特性に置いてはチップ中心からの比率と特性に線形的な関係がみられ、±５°を良否判定の基準とした場合、図４（ｂ）に示すように、チップ中心から発光点までの距離をチップ幅に対して０％以上１５％以内となるように発光点を配置することで、発光の特性の中心値を基準内に収めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの製造工程の概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかるモノリシック半導体レーザの光学的特性を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０３  半導体レーザ
１０５  半導体レーザ
１０７  発光点
１０９  発光点
２０１  下部クラッド層
２０３  活性層
２０５  上部クラッド層
２０９  チップ中心
２１１  第一の半導体レーザ
２１３  下部クラッド層
２１５  活性層
２１７  上部クラッド層
２２１  第一の半導体レーザ
３０３  ７８０ｎｍＬＤ発光点
３０５  ６５０ｎｍＬＤ発光点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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