(57)【要約】【課題】高出力駆動状態において信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置およびそれを用いた光ディスク装置を提供する。【解決手段】発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さい半導体レーザ装置であって、ｎ型のＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型の第１，第２下クラッド層１０３，１０４、下ガイド層１０５、ＧａＡｓ下界面保護層１０６、ＩｎＧａＡｓＰ多重歪量子井戸活性層１０７、ＧａＡｓ上界面保護層１０８、上ガイド層１０９、ｐ型の上クラッド層１１０を順次積層する。上記量子井戸活性層１０７と上ガイド層１０９との間および量子井戸活性層１０７と下ガイド層１０５との間の界面が急峻になるとともに、結晶のエピタキシー成長が良好になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＧａＡｓ基板上に、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数のバリア層を有する量子井戸活性層、上ガイド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、
発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、上記量子井戸活性層と上記上ガイド層との間または上記量子井戸活性層と上記下ガイド層との間の少なくとも一方に界面保護層が設けられている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において、
上記界面保護層がＧａＡｓからなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体レーザ装置において、
上記界面保護層の層厚が３０Å以内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に記載の半導体レーザ装置において、
上記上ガイド層および上記下ガイド層がＡｌＧａＡｓからなることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体レーザ装置において、
上記上ガイド層および上記下ガイド層のＡｌ混晶比が０．２より大きいことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置において、
上記井戸層が圧縮歪を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザ装置において、
上記圧縮歪の量が３．５％以内で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１乃至７のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置において、
上記バリア層が引張歪を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体レーザ装置において、
上記引張歪の量が３．５％以内であることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１０】
ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなる下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数のバリア層を有する量子井戸活性層、ＡｌＧａＡｓからなる上ガイド層を有する半導体レーザ装置の製造方法において、
第１の成長温度にて上記下ガイド層およびＧａＡｓからなる下界面保護層を結晶成長させる第１の工程と、
上記第１の工程の後、成長を中断し第２の成長温度まで成長温度を下降させる第２の工程と、
上記第２の工程の後、成長を再開して上記量子井戸活性層とＧａＡｓからなる上界面保護層とを順次成長させる第３の工程と、
上記第３の工程の後、成長を中断し成長温度をほぼ上記第１の成長温度まで上昇させる第４の工程と、
上記第４の工程の後、成長を再開して上記界面保護層上に上記上ガイド層を成長させる第５の工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１１】
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を用いていることを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置および光ディスク装置に関するものであり、特に高出力・高信頼性を実現できる半導体レーザ装置およびそれを用いた光ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体レーザ装置は光通信装置や光記録装置などに用いられるが、近年、その高速化・大容量化といったニーズが高まってきており、それに応えるために半導体レーザ装置の様々な特性を向上させるための研究開発が進められている。
【０００３】
その中で、従来ＣＤやＣＤ−Ｒ／ＲＷといった光ディスク装置に用いられる７８０ｎｍ帯の半導体レーザ装置は、ＡｌＧａＡｓ系の材料により作製されている。ＣＤ−Ｒ／ＲＷにおいても高速書き込みに対する要求は益々高まってきているため、これに対応するために半導体レーザ装置の高出力化が要求されている。
【０００４】
従来のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置としては、図１２に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の構造を簡単に説明する。図１２に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板５０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層５０２、ｎ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ下クラッド層５０３、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ下ガイド層５０４、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓ井戸層（層厚８０Å、２層）とＡｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ障壁層（層厚５０Å、３層）を交互に配置してなる多重量子井戸活性層５０５、Ａｌ０．３５Ｇａ０．６５Ａｓ上ガイド層５０６、ｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１上クラッド層５０７、ｐ−ＧａＡｓエッチストップ層５０８が順次積層されており、さらに上記エッチストップ層５０８上に、メサストライプ状のｐ−Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２上クラッド層５０９、その上部に庇状のｐ−ＧａＡｓキャップ層５１０が形成されている。また、上記第２上クラッド層５０９両側には、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層５１１およびｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層５１２が積層されて、上記メサストライプ以外の領域が電流狭窄部となっている。また、上記第２電流ブロック層５１３上にｐ−ＧａＡｓ平坦化層５１３が設けられ、更に全面にｐ−ＧａＡｓコンタクト層５１４が積層されている。
【０００５】
この半導体レーザ装置のしきい値電流はおよそ３５ｍＡであり、ＣＯＤ（光学損傷：Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ）レベルがおよそ１６０ｍＷ程度となっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２７４６４４号公報（段落００５３、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＡｌＧａＡｓ系の材料を用いた半導体レーザ装置では、活性なＡｌの影響により、高出力駆動時にレーザ光出射端面においてＣＯＤ（光学損傷）による端面破壊が起こりやすく、最高光出力も１６０ｍＷ程度でしかなかった。このＣＯＤによる端面破壊は、以下のようなメカニズムによって生じていると考えられている。共振器端面においては、Ａｌが容易に酸化されるためにそれにより表面準位が形成される。活性層に注入されたキャリアはこの準位を介して緩和し、そのときに熱を放出するため、局所的に温度が上昇する。この温度上昇によって端面近傍の活性層のバンドギャップが縮小し、レーザ光が端面近傍の活性層で吸収され発生したキャリアが、また表面準位を介して緩和し発熱する。このような正帰還を繰り返すことにより最終的に端面が溶融して発振停止に至ると考えられている。従来の半導体レーザ装置では、活性領域にＡｌが含まれているため、端面破壊が大きな問題となる。
【０００８】
そこで、本発明者は、活性領域にＡｌを含まない（Ａｌフリー）材料であるＩｎＧａＡｓＰ系による高出力半導体レーザ装置の研究を進めている。もともとこのＡｌを含まない材料系は、同じバンドギャップのエネルギー（Ｅｇ）であっても、コンダクションバンド（伝導帯）下端のエネルギー準位（Ｅｃ）とバレンスバンド（価電子帯）上端のエネルギー準位（Ｅｖ）の値が変わってくる。特に格子定数がＧａＡｓ基板に近い組成の場合、Ｅｇはバレンスバンド側に広がってくる。よって、井戸層およびバリア層にＩｎＧａＡｓＰ系の材料を用いたとき、両層の間のバンドギャップエネルギー差（ΔＥｇ）を大きな値に設定しても、Ｅｖの差（｜ΔＥｖ｜）ばかりが大きくなり、Ｅｃの差（｜ΔＥｃ｜）は、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ装置ほどに大きさを確保できない。そのため、井戸層およびバリア層からなる活性領域の外側には、十分なΔＥｃを確保し、電子のオーバーフローを防げるように、ＡｌＧａＡｓ系の材料の層が必要となるが、量子井戸活性層との材料系の違いに起因すると考えられる結晶の劣化を抑える必要もある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、高出力駆動状態において信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置およびその半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上に、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数のバリア層を有する量子井戸活性層、上ガイド層が少なくとも積層されている半導体レーザ装置において、発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さく、上記量子井戸活性層と上記上ガイド層との間、または上記量子井戸活性層と上記下ガイド層との間の少なくとも一方に界面保護層が設けられていることにより、上記量子井戸活性層と上記上ガイド層あるいは上記下ガイド層もしくはその両方の界面が急峻になるとともに、結晶のエピタキシー成長が良好になるため、ＧａＡｓ基板上の高出力半導体レーザ装置（特にＣＤ−Ｒ／ＲＷ用７８０ｎｍ帯高出力半導体レーザ装置）の高出力駆動時において信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を実現することができる。
【００１１】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記界面保護層がＧａＡｓからなることにより、上記ＧａＡｓ基板上に安定した薄い半導体層を積層することができ、良好に切り替わる界面を作成できるので、高出力駆動時の信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を得ることができる。
【００１２】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記界面保護層の層厚が３０Å以内であることにより、７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さい発振波長のレーザ光を吸収しにくいため、半導体レーザ装置の特性を損ねることなく、良好に切り替わる界面を作成できるので、高出力駆動時の信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を得ることができる。
【００１３】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記上ガイド層および下ガイド層がＡｌＧａＡｓからなることにより、発光再結合のおこる井戸層にＡｌＧａＡｓを隣接させないことで信頼性を確保しながら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡｓのコンダクションバンド（伝導帯）下端のエネルギー準位（Ｅｃ）、バレンスバンド（価電子帯）上端のエネルギー準位（Ｅｖ）により十分に抑制できるので、信頼性が高く長寿命な高出力半導体レーザ装置が実現できる効果がある。また、上記界面保護層が上記量子井戸活性層と上記ガイド層との間にあり、上記ガイド層内を構成するＡｌＧａＡｓと上記量子井戸活性層とを接しないようにすることができ、より上記井戸層とＡｌＧａＡｓの距離を保てるので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記上ガイド層および下ガイド層を構成するＡｌＧａＡｓのＡｌ混晶比が０．２より大きいことから、より好適に上記効果が得られる。
【００１５】
一実施形態の半導体レーザ装置は、ＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪を有する量子井戸活性層が用いられているために発振しきい値電流が低減され、これにより特に７８０ｎｍ帯において信頼性が高く長寿命な高出力半導体レーザ装置が実現できる効果がある。
【００１６】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記圧縮歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。
【００１７】
一実施形態の半導体レーザ装置は、ＩｎＧａＡｓＰからなる引張歪を有する障壁層が用いられており、圧縮歪を有する井戸層に対してその歪量を補償しているので、より安定した結晶をもつ歪量子井戸活性層を作製することができ、高信頼性の半導体レーザ装置が実現できる効果がある。
【００１８】
一実施形態の半導体レーザ装置は、上記引張歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。
【００１９】
また、本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなる下ガイド層、ＧａＡｓからなる下界面保護層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数のバリア層を有する量子井戸活性層、ＧａＡｓからなる上界面保護層、ＡｌＧａＡｓからなる上ガイド層を有する半導体レーザ装置の製造方法において、第１の成長温度にて上記下ガイド層およびＧａＡｓからなる下界面保護層を結晶成長させる第１の工程と、上記第１の工程の後、成長を中断し第２の成長温度まで成長温度を下降させる第２の工程と、上記第２の工程の後、成長を再開して上記量子井戸活性層とＧａＡｓからなる上界面保護層とを順次成長させる第３の工程と、上記第３の工程の後、成長を中断し成長温度をほぼ上記第１の成長温度まで上昇させる第４の工程と、上記第４の工程の後、成長を再開して上記界面保護層上に上記上ガイド層を成長させる第５の工程と、を含むことにより、上記下ガイド層のＡｌＧａＡｓの酸化を上記下界面保護層が防いで、上記下ガイド層よりも成長温度の低い上記量子井戸活性層を成長させることができ、また、上記量子井戸活性層内の昇温によるＰの再蒸発を上記上界面保護層が防いで、上記上ガイド層を成長させることができ、高出力駆動時の信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を製造することができる。
【００２０】
また、本発明に係る光ディスク装置は、本発明に記載の半導体レーザ装置を用いており、光ディスク装置に対して、従来よりも高い光出力で動作する半導体レーザ装置であるため、ディスクの回転数を従来より高速化してもデータの読み書きが可能である。従って、特に書き込み時に問題となっていたディスクへのアクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よりも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク装置を提供できる効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の半導体レーザ装置およびその製造方法および光ディスク装置を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係る半導体レーザ装置の構造の一例を示したものである。この半導体レーザ装置の構造は、半導体基板表面にバッファ層・第１導電型半導体下クラッド層・量子井戸活性層・第２導電型半導体上クラッド層が積層され、上記上クラッド層の一部までがメサストライプ形状を有し、上記ストライプ両側を第１・第２導電型半導体電流ブロック層によって埋め込まれている。
【００２３】
図１に示すように、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１下クラッド層１０３、ｎ−ＡｌＧａＡｓ第２下クラッド層１０４、ＡｌＧａＡｓ下ガイド層１０５、ＧａＡｓ下界面保護層１０６、多重歪量子井戸活性層１０７、ＧａＡｓ上界面保護層１０８、ＡｌＧａＡｓ上ガイド層１０９、ｐ−ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層１１０およびｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１１１を順次積層している。このエッチングストップ層１１１上に、メサストライプ形状のｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１２およびＧａＡｓキャップ層１１３を設けると共に、上記メサストライプ形状のｐ−ＡｌＧａＡｓ第２上クラッド層１１２およびＧａＡｓキャップ層１１３の両側を、ｎ−ＡｌＧａＡｓ第１電流ブロック層１１５、ｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層１１６およびｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１７からなる光・電流狭窄領域で埋め込み、さらに、全面にｐ−ＧａＡｓキャップ層１１９を設けている。この半導体レーザ装置は、メサストライプ部１２１ａと、そのメサストライプ部１２１ａの両側方のメサストライプ部側方部１２１ｂとを有する。
【００２４】
次に図２〜図４を参照しながら、上記半導体レーザ構造の作製方法を説明する。図２に示すように、（１００）面を持つｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（層厚０．５μｍ）、ｎ−Ａｌ０．４６６Ｇａ０．５３４Ａｓ第１下クラッド層１０３（層厚３．０μｍ）、ｎ−Ａｌ０．４９８Ｇａ０．５０２Ａｓ第２下クラッド層１０４（層厚０．１８μｍ）、Ａｌ０．４３３Ｇａ０．５６７Ａｓ下ガイド層１０５（層厚７０ｎｍ）、ＧａＡｓ下界面保護層１０６（層厚１０Å）、Ｉｎ０．２１１１Ｇａ０．７８８９Ａｓ０．６０５３Ｐ０．３９４７圧縮歪量子井戸層（歪０．１２％、層厚８０Å、２層）とＩｎ０．０９３２Ｇａ０．９０６８Ａｓ０．４０７１Ｐ０．５９２９バリア層（歪−１．４４％、基板側から層厚７０Å・５０Å・７０Åの３層）を交互に配置してなる多重歪量子井戸活性層１０７、ＧａＡｓ上界面保護層１０８（層厚１０Å）、Ａｌ０．４３３Ｇａ０．５６７Ａｓ上ガイド層１０９（層厚７０ｎｍ）、ｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第１上クラッド層１１０（層厚０．１９μｍ）、ｐ−ＧａＡｓエッチングストップ層１１１（層厚３０Å）、ｐ−Ａｌ０．４８８５Ｇａ０．５１１５Ａｓ第２上クラッド層１１２（層厚１．２８μｍ）、ＧａＡｓキャップ層１１３（層厚０．７５μｍ）を順次有機金属化学気相成長法にて結晶成長させる。
【００２５】
また、上記有機金属化学気相成長法による成長温度は、図１０の成長温度プロファイルに示すように、上記バッファ層１０２から上記下界面保護層１０６までが７５０℃である。そして成長を中断し６８０℃まで降温させてから、上記量子井戸活性層１０７から上記上界面保護層１０８までを順次積層する。その後再び成長を中断し７５０℃まで昇温させてから、上記上ガイド層１０９から上記キャップ層１１３までを順次積層する。
【００２６】
ここで、本発明の半導体レーザ装置の製造方法の各工程に対応するのは、第１の成長温度７５０℃にて下ガイド層およびＧａＡｓからなる下界面保護層を結晶成長させる第１の工程と、上記第１の工程の後、成長を中断し第２の成長温度６８０℃まで成長温度を下降させる第２の工程と、上記第２の工程の後、成長を再開して上記量子井戸活性層１０７とＧａＡｓからなる上界面保護層１０８とを順次成長させる第３の工程と、上記第３の工程の後、成長を中断し成長温度を第１の成長温度７５０℃まで上昇させる第４の工程と、上記第４の工程の後、成長を再開して上界面保護層１０８上に上ガイド層１０９を成長させる第５の工程である。
【００２７】
さらに、図２において、メサストライプ部を形成する部分に、レジストマスク１１４（マスク幅５．５μｍ）をストライプ方向が（０１１）方向を持つように写真工程により作製する。
【００２８】
次に、図４に示すように、上記レジストマスク１１４（図２に示す）以外の部分をエッチングし、メサストライプ部１２１ａを形成する。このエッチングは、硫酸と過酸化水素水の混合水溶液およびフッ酸を用いて二段階で行い、エッチングストップ層１１１直上まで行う。ＧａＡｓはフッ酸によるエッチングレートが非常に遅いということを利用し、エッチング面の平坦化およびメサストライプの幅制御を可能にしている。また、エッチングの深さは１．９５μｍ、メサストライプの最下部の幅は約２．５μｍである。エッチング後、上記レジストマスク１１４を除去する。
【００２９】
続いて、図４に示すように、ｎ−Ａｌ０．７Ｇａ０．３Ａｓ第１電流ブロック層１１５（層厚１．０μｍ）、ｎ−ＧａＡｓ第２電流ブロック層１１６（層厚０．３μｍ）、ｐ−ＧａＡｓ平坦化層１１７（層厚０．６５μｍ）を順次有機金属結晶成長させ、光・電流狭窄領域を形成する。
【００３０】
その後、図３に示すように、写真工程により、上記メサストライプ部両側１２１ｂ上にのみレジストマスク１１８を形成する。続いて、上記メサストライプ部１２１ａ上のブロック層をエッチングにより除去する。このエッチングには、アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液および硫酸と過酸化水素水の混合水溶液を用いて、二段階でエッチングを行う。
【００３１】
その後、上記レジストマスク１１８を除去し、図１に示すｐ−ＧａＡｓキャップ層１１９（層厚２．０μｍ）を積層する。このようにして、図１に示す構造の半導体レーザ装置を作製することができる。
【００３２】
本第１実施形態において、発振波長は７８０ｎｍであり、図６に示すように、光出力−電流特性の試験においてＣＯＤレベルが３００ｍＷ以上で安定な動作を確認すると共に、図７に示すように、７０℃、２３０ｍＷパルスの信頼性試験において５０００時間以上の安定な動作を確認した。このようにして本発明者は、ＧａＡｓ基板上にてＩｎＧａＡｓＰ系の量子井戸活性層を用いた半導体レーザ装置の研究を進め、ＡｌＧａＡｓ系に比べＣＯＤレベルの高い半導体レーザ装置を作製することができた。また、今回更に高出力駆動時の半導体レーザ装置の寿命や信頼性を向上すべく、ガイド層にＡｌＧａＡｓを用い、かつバリア層のＩｎＧａＡｓＰの界面において、それぞれの成長温度の違いから成長の中断に起因すると考えられる界面の結晶性の悪化による長期劣化に対して、界面保護層を設けることにより特性の向上を実現した。詳しくは、本第１実施形態のように、上記下ＡｌＧａＡｓガイド層および上記ＧａＡｓ下界面保護層を積層した後に成長中断し、成長温度を下げて成長再開後は上記ＧａＡｓ下界面保護層上にバリア層を積層し、先述の界面の影響がバリア層とは解離されるために、特性の向上につながったと考えられる。また、上記ＧａＡｓ上界面保護層をバリア層と上ガイド層の間に設けることも、同様に特性の向上につながったと考えられる。なお、図７においてＩｏｐとは、７０℃における半導体レーザ装置の出力が２３０ｍＷのときの電流値である。また、比較例として界面保護層なしとして同じ条件で信頼性試験を行った結果、図７の上側に示すように短時間で端面破壊が生じた。
【００３３】
また、本第１実施形態において、上記界面保護層の厚さが３０Åを越えると光を吸収してしまい半導体レーザ装置の特性が悪化する傾向にあるので、３０Å以下であれば、上記と同様な特性向上の効果が得られる。
【００３４】
また、本第１実施形態において、上記ガイド層がＡｌＧａＡｓからなることにより、発光再結合のおこる井戸層にはＡｌＧａＡｓは隣接させないことで信頼性を確保しながら、キャリアのオーバーフローはＡｌＧａＡｓのコンダクションバンド（伝導帯）下端のエネルギー準位Ｅｃおよびバレンスバンド（価電子帯）上端のエネルギー準位Ｅｖにより十分に抑制する効果を得ることができる。通常高信頼性を得るためにＡｌフリーの半導体レーザ装置を作る場合、ガイド層、クラッド層までＩｎＧａＰなどで全てＡｌフリーとする。しかし、本第１実施形態では、発振波長７８０ｎｍ帯のＩｎＧａＡｓＰからなる井戸層に対するコンダクションバンドのエネルギー差（ΔＥｃ）、バレンスバンドのエネルギー差（ΔＥｖ）がバランスよく得られるＡｌ混晶比が０．２より大きいＡｌＧａＡｓを、ガイド層として設けている。
【００３５】
図９にガイド層のＡｌ混晶比に対する特性温度（Ｔｏ）の関係を示すグラフを示す。図９に示すように、ガイド層のＡｌ混晶比が０．２よりも大きいＡｌＧａＡｓの場合に温度特性が向上していることが確認されており、十分高い信頼性を得ることができる。
【００３６】
また、本第１実施形態において、上述の通りＧａＡｓ基板上のＩｎＧａＡｓＰからなる圧縮歪井戸層が用いられているために発振しきい値電流が低減され、これにより特に７８０ｎｍ帯において信頼性が高く長寿命な高出力半導体レーザ装置が実現され、高信頼性の高出力半導体レーザ装置が得られる。また、上記圧縮歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られる。ここでいう歪量とは、ＧａＡｓ基板の格子定数をａＧａＡｓ、井戸層の格子定数をａ１とすると、
（ａ１−ａＧａＡｓ）／ａＧａＡｓ
で表される。この値が正であれば圧縮歪、負であれば引っ張り歪と呼ばれる。図８に井戸層の圧縮歪量の違いによる半導体レーザ装置の信頼性（７０℃、２３０ｍＷ）を示すグラフを示しており、圧縮歪量が３．５％を越えると信頼性が悪化しているのが分かる。これは、圧縮歪量が大き過ぎて井戸層の結晶性が悪くなっているためと考えられる。
【００３７】
また、本第１実施形態において、ＩｎＧａＡｓＰからなる引張歪バリア層が用いられており、圧縮歪を有する井戸層に対してその歪量を補償しているので、より安定した結晶をもつ歪量子井戸活性層を作製することができ、高信頼性の半導体レーザ装置を実現できる。また、上記引張歪量が３．５％以内であることにより、より好適に上記効果が得られた。
【００３８】
また、上記第１実施形態では、埋込リッジ構造としたが、これに限るものではない。リッジ構造、内部ストライプ構造、埋込ヘテロ構造など、あらゆる構造に対して同様の効果が得られる。また、本第１実施形態では、ｎ型基板を用いたが、ｐ型基板を用い、上記第１実施形態のｎ型、ｐ型を入れ替えても、同様の効果は得られる。また、波長は７８０ｎｍとしたが、これに限るものではない。７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さいいわゆる７８０ｎｍ帯であれば同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上記第１実施形態では、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１９はおよそ２μｍとしているが、およそ５０μｍと厚く積層してもよい。また、成長温度を７５０℃および６８０℃としているが、この温度に限るものではない。すなわち、成長中断界面にＧａＡｓからなる界面保護層を設けることで、複数の異なる材料系で構成される層を含む半導体レーザ装置構造を結晶成長するときに、それぞれの材料ごとに良好な結晶が得られるように結晶成長温度を最適化し、その最適温度で結晶成長することができる。
【００４０】
（第２実施形態）
本第２実施形態は、第１実施形態に記載されている半導体レーザ装置と同じ構造をもつが、結晶成長させるときに、一定温度にて成長させている。図１は本第２実施形態の半導体レーザ装置の図も兼ねる。
【００４１】
本第２実施形態の半導体レーザ装置において、発振波長は７８０ｎｍであり、図７に示すように、８５℃、２００ｍＷパルスの信頼性試験において５０００時間以上の安定な動作を確認した。
【００４２】
本第２実施形態において、７２０℃にてすべての半導体層が成長されているので、第１実施形態とは異なり成長中断がない。すなわち、成長中断中に生じると考えられるＡｌＧａＡｓの酸化や、また同じく成長中断中に生じると考えられるＰの再蒸発が、成長中断そのものがないために抑えられると考えられる。さらに、異なる材料系からなる層の界面で温度が変わらないために界面での材料系の急峻性をより向上するために、ＧａＡｓによる界面保護層を設けることで、高出力駆動時の信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を製造することができる。
【００４３】
（第３実施形態）
図１１は、本発明に係る半導体レーザ装置を用いた光ディスク装置の構造の一例を示したものである。これは光ディスク４０１にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを再生するためのものであり、そのときに用いられる発光素子として、先に説明した本発明第１実施形態の半導体レーザ装置４０２を備えている。
【００４４】
この光ディスク装置についてさらに詳しく説明する。書き込みのときは、半導体レーザ装置４０２から出射された信号光がコリメートレンズ４０３により平行光とされ、ビームスプリッタ４０４を透過してλ／４偏光板４０５で偏光状態が調節された後、対物レンズ４０６で集光され光ディスク４０１に照射される。読み出し時には、データ信号がのっていないレーザ光が書き込み時と同じ経路をたどって光ディスク４０１に照射される。このレーザ光がデータの記録された光ディスク４０１の表面で反射され、レーザ光照射用対物レンズ４０６、λ／４偏光板４０５を経た後、ビームスプリッタ４０４で反射されて９０°角度を変えた後、再生光用対物レンズ４０７で集光され、信号検出用受光素子４０８に入射する。信号検出用受光素子４０８内で入射したレーザ光の強弱によって記録されたデータ信号が電気信号に変換され、信号光再生回路４０９において元の信号に再生される。
【００４５】
本第３実施形態の光ディスク装置は、従来よりも高い光出力で動作する半導体レーザ装置を用いているため、ディスクの回転数を従来より高速化してもデータの読み書きが可能である。従って、特に書き込み時に問題となっていたディスクへのアクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よりも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク装置を提供することができる。
【００４６】
なお、ここでは本発明の半導体レーザ装置を記録再生型の光ディスク装置に適用した例について説明したが、同じ波長７８０ｎｍ帯を用いる光ディスク記録装置、光ディスク再生装置にも適用可能であることはいうまでもない。
【００４７】
なお、本発明の半導体レーザ装置および光ディスク装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、例えば井戸層・バリア層の層厚や層数など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、この発明の半導体レーザ装置によれば、ＧａＡｓ基板上に、下ガイド層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数のバリア層を有する量子井戸活性層、上ガイド層が少なくとも積層されており、発振波長が７６０ｎｍより大きく８００ｎｍより小さい半導体レーザ装置において、上記量子井戸活性層と上記上ガイド層との間または上記量子井戸活性層と上記下ガイド層との間の少なくとも一方に界面保護層が設けられていることにより、上記量子井戸活性層と上記上ガイド層あるいは上記下ガイド層もしくはその両方の界面が急峻になるとともに、結晶のエピタキシー成長が良好になるため、高出力駆動時の信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を実現することができる。
【００４９】
また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法によれば、ＧａＡｓ基板上に、少なくともＡｌＧａＡｓからなる下ガイド層、ＧａＡｓからなる下界面保護層、ＩｎＧａＡｓＰからなる一層または複数層の井戸層および複数のバリア層を有する量子井戸活性層、ＧａＡｓからなる上界面保護層、ＡｌＧａＡｓからなる上ガイド層を有する半導体レーザ装置の製造方法において、第１の成長温度にて上記下ガイド層およびＧａＡｓからなる下界面保護層を結晶成長させる第１の工程と、上記第１の工程の後、成長を中断し第２の成長温度まで成長温度を下降させる第２の工程と、上記第２の工程の後、成長を再開して上記量子井戸活性層とＧａＡｓからなる上界面保護層とを順次成長させる第３の工程と、上記第３の工程の後、成長を中断し成長温度をほぼ上記第１の成長温度まで上昇させる第４の工程と、上記第４の工程の後、成長を再開して上記界面保護層上に上記上ガイド層を成長させる第５の工程と、を含むことにより、上記下ガイド層のＡｌＧａＡｓの酸化を上記下界面保護層が防いで、上記下ガイド層よりも成長温度の低い上記量子井戸活性層を成長させることができ、また、上記量子井戸活性層内の昇温によるＰの再蒸発を上記上界面保護層が防いで、上記上ガイド層を成長させることができ、高出力駆動時の信頼性が高く長寿命な半導体レーザ装置を製造することができる。
【００５０】
また、本発明の光ディスク装置によれば、高い光出力で動作する上記半導体レーザ装置を光ディスク装置に用いることによって、従来よりも半導体レーザ装置であるため、ディスクの回転数を従来より高速化してもデータの読み書きが可能である。従って、特に書き込み時に問題となっていたディスクへのアクセス時間が従来の半導体レーザ装置を用いた装置よりも格段に短くなり、より快適に操作できる光ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ装置のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図２】上記半導体レーザ装置の第１回結晶成長マスクプロセス終了後のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図３】上記半導体レーザ装置のメサストライプ形成エッチングプロセス終了後のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図４】上記半導体レーザ装置の電流ブロック層埋め込み結晶成長プロセス終了後のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図５】上記半導体レーザ装置のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【図６】従来および本発明に係る半導体レーザ装置の光出力−電流特性を示すグラフである。
【図７】界面保護層の有無による半導体レーザ装置の信頼性の違いを示すグラフである。
【図８】井戸層の圧縮歪量の違いによる半導体レーザ装置の信頼性を示すグラフである。
【図９】上記半導体レーザ装置のガイド層のＡｌ混晶比に対する温度特性の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る半導体レーザ装置の成長温度プロファイル図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る光ディスク装置の概略図である。
【図１２】従来の半導体レーザ装置のストライプ方向に対して垂直な面の断面図である。
【符号の説明】
１０１  基板
１０２  バッファ層
１０３  下クラッド層
１０４  下クラッド層
１０５  下ガイド層
１０６  下界面保護層
１０７  多重歪量子井戸活性層
１０８  上界面保護層
１０９  上ガイド層
１１０  上クラッド層
１１１  エッチングストップ層
１１２  上クラッド層
１１３  キャップ層
１１４  レジストマスク
１１５  電流ブロック層
１１６  電流ブロック層
１１７  平坦化層
１１８  レジストマスク
１１９  キャップ層
１２１ａ  メサストライプ部
１２１ｂ  メサストライプ部両側
４０１  光ディスク
４０２  半導体レーザ装置
４０３  コリメートレンズ
４０４  ビームスプリッタ
４０５  偏光板
４０６  レーザ光照射用対物レンズ
４０７  再生光用対物レンズ
４０８  信号検出用受光素子
４０９  信号光再生回路
５０１  基板
５０２  バッファ層
５０３  下クラッド層
５０４  下ガイド層
５０５  多重量子井戸活性層
５０６  上ガイド層
５０７  第１上クラッド層
５０８  エッチストップ層
５０９  第２上クラッド層
５１０  キャップ層
５１１  電流ブロック層
５１２  電流ブロック層
５１３  平坦化層
５１４  コンタクト層
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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