(57)【要約】【課題】２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハを少ない工程数で作製可能とし、且つ二組のレーザ部の分離を完全にして、性能の良好な二組のレーザ部を有する２波長レーザダイオードを容易に得ること可能とする。【解決手段】導電型の異なる二つのクラッド層１０４、２０４又は１０６、２０６で活性層１０５又は２０５を挟んだ構造を有するレーザ部１０、２０としての一単位のエピタキシャル層を、複数単位、同一ウェハ内に積層し、一単位のエピタキシャル層と次の一単位のエピタキシャル層との間に分離用高抵抗層３０を設ける。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電型の異なる二つのクラッド層で活性層を挟んだ構造を有するレーザ部としての一単位のエピタキシャル層を、複数単位、同一ウェハ内に積層した半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、
一単位のエピタキシャル層と次の一単位のエピタキシャル層との間に高抵抗層を設けたことを特徴とする半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ。
【請求項２】
上記一単位のエピタキシャル層及びその間の高抵抗層を連続エピタキシャル成長にて形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ。
【請求項３】
上記高抵抗層が半絶縁層又は絶縁層から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ。
【請求項４】
上記高抵抗層として、電気的極性がその直上及び直下のエピタキシャル層と逆極性を示す電流遮断層を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハを用いて作製したことを特徴とする半導体レーザダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザダイオード及び半導体レーザダイオードを作製する為に用いる半導体エピタキシャルウェハに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体エピタキシャルウェハを用いて作製する半導体レーザダイオードの需要が大幅に伸びている。主な需要は、音楽や映像再生を目的としたＣＤ・ＤＶＤプレイヤーや、パソコンでのデータ読み取りや保存に用いられているＣＤ・ＤＶＤメディアプレイヤー等である。従来では需要の大半がＣＤ向け半導体レーザダイオードであったが、近年では次世代メディアとして挙げられる、ＤＶＤ向け半導体レーザダイオードの需要が急増している。また、現時点ではＣＤからＤＶＤへの転換期でもあることから、両方のメディアに対応可能なコンパティブルプレイヤー向けとして、２つの発振波長でレーザ発振可能なレーザダイオード（２波長レーザダイオードと称す）の需要が伸びている。
【０００３】
２波長レーザダイオードの作製に用いる半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００の典型的構造は、図３に示すように、導電性半導体基板１０１上に異なる波長でレーザ発振する２組のレーザ部の発光層１０２ａ、１０２ｂと、レーザダイオード作製時に電極と接触させるコンタクト層１０３ａ、１０３ｂをエピタキシャル成長させたもので、これらのエピタキシャル層は有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯＶＰＥ法と称す）によって形成されるのが一般的である。なお、２組のレーザ部の発光層１０２ａ、１０２ｂは、活性層１０５をｎ型クラッド層１０４とｐ型クラッド層１０６で挟んだ構造を具備する。
【０００４】
この半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００を用いて作製される一般的な２波長レーザダイオード２００の主な構造としては、図４に示すように、半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００をスクライブ等で加工し、その上下面に設けられた上部電極４０１と下部電極４０２、上下の電極から供給される電流の経路を制限する電流狭窄部４０３から構成されている。この２つの上部電極４０１の一方に電流を供給すると、電流が供給された発光層１０２からのみレーザ発振する仕組みになっており、この構造により１つのチップから２種類のレーザが発振するのである。
【０００５】
従来の２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００における問題点は、２種類の発光層１０２ａ、１０２ｂを形成する為にエピタキシャル成長を２回以上行わなければならない点である。従来の２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００の作製工程を図５に示す。
【０００６】
まず一方の発光層１０２ａを形成する為、導電性半導体基板上１０１に発光層１０２ａをエピタキシャル成長する（図５（ａ）〜（ｂ））。次に成長した発光層１０２ａの一部をリソグラフィ及びエッチング工程にて除去する（図５（ｃ））。最後に除去した部分にのみ、もう一方の発光層１０２ｂをエピタキシャル成長し（図５（ｄ））、２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００が作製されるのである。このように２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００の作製には２回のエピタキシャル成長工程と１回のリソグラフィ・エッチング工程が最低限必要とされている。
【０００７】
一方、二組のレーザ部の集積回路化を可能にすべく、レーザ部の構成各層を互いに逆の導電型にして、二組のレーザ部を上下方向に積層した構成とすることも知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
これは、図６に示すように、第一のレーザ部５０上に第二のレーザ部６０を形成したものであり、第一のレーザ部５０は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に、ｎ−クラッド層１２、活性層１３、第一のｐ−クラッド層１４、エッチングストップ層１５、第二のｐ−クラッド層１６、ｎ−ブロック層１７、ｐ−コンタクト層１８の各層を順に形成して構成されている。第二のレーザ部６０は、第一のレーザ部５０と比較して、クラッド層２２、２４、２６、エッチングストップ層２５、ブロック層２７、コンタクト層２８が、導電型が反対となるようにそれぞれ形成されている。  なお３２、３４、３６は電極である。
【０００９】
第一のレーザ部５０のコンタクト層１８と、第二のレーザ部６０のクラッド層２２に着目すると、いずれも導電型はｐ型となっている。これは、第二のレーザ部６０の各層の導電型を第一のレーザ部５０の各層の導電型と反対となるように形成したためである。このため、駆動電圧は良好に第二のレーザ部６０に印加され、レーザ光が発振される。これに対し、仮に両者の導電型を同じにしたとすると、クラッド層２２の導電型はｎ型となる。一方、コンタクト層１８はｐ型であるため、このコンタクト層１８とクラッド層２２との間にｐ−ｎ接合が形成されることになる。この接合は、電極３２、３４間の駆動電圧に対して障壁（ダイオードの逆バイアス）として作用するようになり、第二のレーザ部６０の発振が妨げられてしまう。
【００１０】
ここで、第一のレーザ部５０の発光点と、第二のレーザ部６０の発光点に着目すると、両者の間には、クラッド層１４、エッチングストップ層１５、クラッド層１６、ブロック層１７、コンタクト層１８、クラッド層２２が存在するのみである。このため、両発光点の間隔を、１００μｍ以下まで非常に近接させることが可能となる。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１１−１１２１０８号公報（第３−９頁、図２）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ウェハ上に二組のレーザ部を横に設けるタイプ（図３〜図４）では、上記したように複雑な工程が必要とされるため、歩留低下及びコスト増加が問題として挙げられている。
【００１３】
従来の２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００における問題点は、２種類の発光層１０２を形成する為にエピタキシャル成長を２回以上行わなければならない点である。そこで、従来の２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの作製工程に対して、同様のエピタキシャルウェハをより少ない工程数で作製することが望まれる。
【００１４】
一方、ウェハ上に二組のレーザ部を縦に設けるタイプ（図６）では、連続的なエピタキシャル層の成長が可能になるもの、異なる特性をもつレーザ部を同一ウェハ内に作製した場合、上下二組のレーザ部の分離が電気的に不完全となりやすい。従って、結果的に発振波長の異なる二組のレーザ部の分離を完全にして、性能の良好な二組のレーザ部を有する２波長レーザダイオードを容易に構成することが望まれる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、２回以上のエピタキシャル成長工程が必要とされる、従来の２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの作製工程に対して、同様のエピタキシャルウェハをより少ない工程数で作製可能とし、且つ二組のレーザ部の分離を完全にして、性能の良好な二組のレーザ部を有する２波長レーザダイオードを容易に得ること可能とする構成の、半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ及び半導体レーザダイオードを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１７】
請求項１の発明に係る半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハは、導電型の異なる二つのクラッド層で活性層を挟んだ構造を有するレーザ部としての一単位のエピタキシャル層を、複数単位、同一ウェハ内に積層した半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、一単位のエピタキシャル層と次の一単位のエピタキシャル層との間に高抵抗層を設けたことを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明は、請求項１記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、上記一単位のエピタキシャル層及びその間の高抵抗層を連続エピタキシャル成長にて形成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、上記高抵抗層が半絶縁層又は絶縁層から成ることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、請求項１又は２記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、上記高抵抗層として、電気的極性がその直上及び直下のエピタキシャル層と逆極性を示す電流遮断層を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明に係る半導体レーザダイオードは、請求項１〜４のいずれかに記載の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハを用いて作製したことを特徴とする。
【００２２】
＜発明の要点＞
本発明の要点は、発振波長の異なる２種類のレーザ部を１回のエピタキシャル成長工程にて作製する点と、その２種類のレーザ部としての一単位のエピタキシャル層を連続でエピタキシャル成長し、２つのレーザ部の間に電気抵抗の高い高抵抗層（半絶縁層、絶縁層や、電流遮断層）を組み込むことで、それぞれの発光層を電気的に分離させた構造とした点にある。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【００２４】
図１に、本実施形態に係る半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００の構成を示す。これは図示するように、ｎ型導電性半導体基板１０１上に、第一のレーザ部１０及び第二のレーザ部２０を、両者の間に分離用高抵抗層３０を挟んで設けた構造となっている。
【００２５】
第一のレーザ部１０は、ｎ型導電性半導体基板１０１上に、第一のＡｌＧａＩｎＰ系発光層１０２を成長し、その上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０３を成長することで構成される。このＡｌＧａＩｎＰ系発光層１０２は、ｎ型クラッド層１０４、ＡｌＧａＩｎＰ系活性層１０５、ｐ型クラッド層１０６から成り、導電型の異なる二つのクラッド層１０４、１０６で活性層１０５を挟んだ構造となっている。
【００２６】
また第二のレーザ部２０は、分離用高抵抗層３０上に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０１を成長し、その上に第二のＡｌＧａＩｎＰ系発光層２０２を成長することで構成される。このＡｌＧａＩｎＰ系発光層２０２は、ｐ型クラッド層２０４、ＡｌＧａＡｓ系活性層２０５、ｎ型クラッド層２０６から成り、導電型の異なる二つのクラッド層２０４、２０６で活性層２０５を挟んだ構造となっている。
【００２７】
従って、全体として、この半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００は、導電型の異なる二つのクラッド層で活性層を挟んだ構造を有するレーザ部（１０、２０）としての一単位のエピタキシャル層（１０３〜１０６、２０３〜２０６）を、複数単位、同一ウェハ内に積層した構造となっている。
【００２８】
この実施形態の場合、分離用高抵抗層３０はｎ型ＧａＡｓ電流遮断層から成る。これは、その直上及び直下のエピタキシャル層である上下のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０３、２０１とは逆の導電型の半導体層とすることで、電流遮断層として機能させるものである。しかし、分離用高抵抗層３０は半絶縁層又は絶縁層から成ることもできる。
【００２９】
図２に、上記構成の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００を用いて作製した半導体レーザダイオードの断面構造を示す。
【００３０】
上記半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００を平面的に見て、その各レーザ部１０、２０の区間をＡ、Ｂ及び両者の間の中間区間をＣとしたとき、区間Ａ（レーザ部１０）についてはエッチング処理によりコンタクト層２０３側から分離用高抵抗層３０までを、また中間区間Ｃについてはエッチング処理によりコンタクト層２０３側から分離用高抵抗層３０の前のコンタクト層２０１までを、それぞれ部分的に除去する。
【００３１】
その後、レーザ部１０の区間Ａ及びレーザ部２０の区間Ｂにコンタクト層２０３側から上側のクラッド層１０６又は２０６に達する深さまでボロンイオンを部分的に打ち込み、電流狭窄部（ブロック層）４２、４３を形成する。レーザ部１０の区間Ａ及び中間区間Ｃに共通に共通電極４４を設け、レーザ部１０の区間Ｂに金属電極４５を、またレーザ部１０の区間Ａの裏面に金属電極４６を設ける。
【００３２】
かかる構造とすることにより、従来の横設タイプにおけるエピタキシャル成長工程の回数「２回の成長」を、本発明では１回と少なくすることが可能である。また、レーザ部１０とレーザ部２０が分離用高抵抗層３０たるｎ型ＧａＡｓ電流遮断層で分離されているため、両者を電気的に完全に分離することができる。この電気的分離には、下面の金属電極４６を図２に示すようにレーザ部１０の領域Ａのみに設けるのが好ましいが、必ずしもこのようにしなくても良く、裏面全域に設けても良い。
【００３３】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００３４】
先ず図１の半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００を、ＭＯＶＰＥ法を用いて作製する。エピタキシャル成長の成長順序としては、先ずｎ型導電性半導体基板１０１上にＡｌＧａＩｎＰ系発光層１０２を成長し、その上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０３を成長する。
【００３５】
次にエピタキシャル成長させるＡｌＧａＡｓ系発光層１０２とＡｌＧａＩｎＰ系発光層１０２を電気的に分離させる為、分離用高抵抗層３０としてｎ型ＧａＡｓ電流遮断層を成長する。
【００３６】
この分離用高抵抗層３０の上に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層２０１、ＡｌＧａＡｓ系発光層２０２、ｎ型ＧａＡｓコンタクト層２０３の順にエピタキシャル成長する。これらのエピタキシャル層は全て連続でエピタキシャル成長を行った。
【００３７】
以上のエピタキシャル成長工程で作製された半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ１００に対して、リソグラフィと硫酸系エッチング処理を施し、ｎ型ＧａＡｓ電流遮断層（分離用高抵抗層３０）までを部分的に除去した。その後、ボロンイオンをイオン注入法で部分的に打ち込み、電流狭窄部４２、４３を形成する。共通電極４４はＡｕＺｎ−Ｎｉ−Ａｕの積層電極を、またＡｌＧａＡｓ系発光層２０２とＡｌＧａＩｎＰ系発光層１０２に対するそれぞれの金属電極４５、４６にはＡｕＧｅを蒸着法にて形成した。
【００３８】
最後にスクライブにて分割し、図２のような２波長レーザダイオードを作製した。
【００３９】
以上説明した成長方法により、二組のレーザ部１０、２０は、分離用高抵抗層３０により完全に分離される。また、図３、図４に示すように２回のエピタキシャル成長工程を必要としていた従来技術に対して、本発明の図１、図２に示した実施形態の下では、連続した１回のエピタキシャル成長工程にて、同等の２波長レーザダイオードを作製することが可能となった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明してきた通り、本発明によれば、導電型の異なる二つのクラッド層で活性層を挟んだ構造を有するレーザ部としての一単位のエピタキシャル層を、複数単位、同一ウェハ内に積層した半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハにおいて、一単位のエピタキシャル層と次の一単位のエピタキシャル層との間に高抵抗層を設けたので、２回以上のエピタキシャル成長工程が必要とされる、従来の横に設けるタイプでの２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの作製工程に対して、同様のエピタキシャルウェハをより少ない工程数で作製可能とし、かつ、二組のレーザ部の分離を完全にして、性能の良好な二組のレーザ部を有する２波長レーザダイオードを容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの構造を示す模式図である。
【図２】本発明における２波長レーザダイオードの断面構造を示す模式図である。
【図３】従来技術における２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの構造模式図である。
【図４】従来技術における２波長レーザダイオードの断面構造の模式図である。
【図５】従来技術における２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの作製工程を示した模式図である。
【図６】従来技術における他の２波長レーザダイオード用エピタキシャルウェハの断面構造を示した模式図である。
【符号の説明】
１０  第一のレーザ部
２０  第二のレーザ部
３０  分離用高抵抗層（ｎ型ＧａＡｓ電流遮断層）
４２、４３  電流狭窄部
４４  共通電極
４５、４６  金属電極
５０  第一のレーザ部
６０  第二のレーザ部
１００  半導体レーザダイオード用エピタキシャルウェハ
１０１  導電性半導体基板
１０２  ＡｌＧａＩｎＰ系発光層
１０３  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０４  ｎ型クラッド層
１０５  ＡｌＧａＩｎＰ系活性層
１０６  ｐ型クラッド層
２０４  ｐ型クラッド層
２０５  ＡｌＧａＩｎＰ系活性層
２０６  ｎ型クラッド層
【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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