(57)【要約】【課題】垂直なリッジストライプにより生ずる問題を解決し、発光特性がさらに優れた半導体レーザ装置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】第１導電型のクラッド層（２）と、前記第１導電型のクラッド層の上に設けられた活性層（４）と、前記活性層の上に設けられた第２導電型のクラッド層（６、８）と、を備え、前記第２導電型のクラッド層の少なくとも一部は、リッジストライプ状（１０）に形成され、前記リッジストライプは、その上側に設けられ側面が略垂直な垂直部（１０ｂ）と、その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部（１０ａ）と、を有することを特徴とする半導体レーザ装置を提供する。【選択図】      図１
2004342719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられた第２導電型の第２のクラッド層と、
を備え、
前記第２のクラッド層の少なくとも一部は、リッジストライプ状に形成され、
前記リッジストライプは、
その上側に設けられ側面が略垂直な垂直部と、
その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
基板と、
前記基板の上に設けられた第１導電型のクラッド層と、
前記第１導電型のクラッド層の上に設けられた活性層と、
前記活性層の上に設けられた第２導電型の第１のクラッド層と、
前記第１のクラッド層の上に設けられた第２導電型の第２のクラッド層と、
を備え、
前記第２のクラッド層の少なくとも一部は、リッジストライプ状に形成され、
前記リッジストライプは、
その上側に設けられ側面が前記基板の主面に対して略垂直な垂直部と、
その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、
を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項３】
前記第２のクラッド層の全体が前記リッジストライプ状に形成され、
前記第１のクラッド層と前記第２のクラッド層との間に、これらと異なる材料からなるエッチストップ層が設けられたことを特徴とする請求項２記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
前記基板は、その主面が（１００）面から５度乃至３５度傾斜してなることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
前記リッジストライプの両脇に設けられ前記クラッド層よりも屈折率の低い電流阻止層をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
前記電流阻止層の厚みは、前記傾斜部の厚みよりも小さく、かつ、前記傾斜部の厚みが０．２〜０．５μｍであることを特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
前記傾斜部の側面と前記活性層の主面との角度は、３０度乃至６０度であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
一定値以上の出力において自励発振することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記傾斜部の下端における前記リッジストライプのが１．５μｍ以上であることを特徴とする請求項８記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
前記活性層は、厚さ２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下のＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ≦０．２）からなることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
前記帯状の第２のクラッド層は、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐ（０．６≦ｘ≦１）からなることを特徴とする請求項１０記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
前記活性層は、厚さ４ｎｍ以上８ｎｍ以下のＩｎ０．５（Ｇａ１−ｕＡｌｕ）０．５Ｐ（０≦ｕ≦０．２）からなる井戸層と、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｖＡｌｖ）０．５Ｐ（０．２＜ｖ≦０．６）からなる障壁層と、を交互に５回以上９回以下積層した多重量子井戸構造を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載の第１の半導体レーザ素子と、
前記第１のレーザ素子と同一の基板上に形成された、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の第２の半導体レーザ素子と、
を備え、
前記第１のレーザ素子と前記第２のレーザ素子とは、異なる波長のレーザ光を放出することを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１４】
同一の基板を用いて形成された、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子と、ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子と、を備えた半導体レーザ装置であって、
前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子は、
第１導電型のクラッド層と、
前記第１導電型のクラッド層の上に設けられ、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ≦０．２）を含み電流注入により光を放射する活性層と、
前記活性層の上に設けられた第２導電型の第１のクラッド層と、
前記第２導電型の第１のクラッド層の上に設けられ、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐ（０．６≦ｘ≦１）からなる第２導電型の第２のクラッド層であって、少なくともその一部は、リッジストライプ状に形成され、
前記リッジストライプは、
その上側に設けられ側面が前記基板の主面に対して略垂直な垂直部と、
その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、  を有する第２導電型の第２のクラッド層と、
を有する半導体レーザ素子であり、
前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子は、
第１導電型のクラッド層と、
前記第１導電型のクラッド層の上に設けられ、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｕＡｌｕ）０．５Ｐ（０≦ｕ≦０．２）を含む活性層と、
前記活性層の上に設けられた第２導電型の第１のクラッド層と、
前記第２導電型の第１のクラッド層の上に設けられ、前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第２のクラッド層と該等しい組成のＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる第２導電型の第２のクラッド層であって、少なくともその一部は、リッジストライプ状に形成され、前記リッジストライプは、
その上側に設けられ側面が前記基板の主面に対して略垂直な垂直部と、
その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、  を有する第２のクラッド層と、を有し、前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子とは異なる波長の光を放射する半導体レーザ素子である、
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項１５】
前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第２のクラッド層の前記傾斜部の下端における前記ストライプの幅が１．５μｍ以上であり、
前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第２のクラッド層の前記傾斜部の下端における前記ストライプの幅が１．５μｍ以上であり、
前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子および前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子が、一定値以上の出力において自励発振することを特徴とする請求項１４記載の半導体レーザ装置。
【請求項１６】
前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子の前記活性層は、厚さ２０ｎｍ以上６０ｎｍ以下のＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ≦０．２）からなることを特徴とする請求項１４または１５に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１７】
前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子の前記活性層は、厚さ４ｎｍ以上８ｎｍ以下のＩｎ０．５（Ｇａ１−ｕＡｌｕ）０．５Ｐ（０≦ｕ≦０．２）からなる井戸層と、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｖＡｌｖ）０．５Ｐ（０．２＜ｖ≦０．６）からなる障壁層と、を交互に５回以上９回以下積層した多重量子井戸構造の活性層であることを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１８】
前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第１のクラッド層は、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｔＡｌｔ）０．５Ｐ（０．６≦ｔ≦１）からなり、厚さが０．１５μｍ以上０．４５μｍ以下であり、
前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第１のクラッド層は、前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第１のクラッド層と該等しい組成のＩｎＧａＡｌＰ系材料からなり、厚さが０．１５μｍ以上０．４５μｍ以下であることを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項１９】
前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子は、前記第２導電型の半
導体層を挟んでその両側にＩｎ０．５（Ｇａ１−ｗＡｌｗ）０．５Ｐ（０．７≦ｗ≦１．０）からなる電流阻止層をさらに備え、
前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子は、前記帯状の第２の第２導電型半導体層を挟んでその両側に前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子の前記電流阻止層と該等しい組成のＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる電流阻止層をさらに備えたことを特徴とする請求項１１〜請求項１９のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２０】
前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子と、前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子と、の少なくとも一方の半導体レーザ素子が、前記リッジストライプを挟んでその両側に電流阻止層をさらに有することを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置。
【請求項２１】
基板上に、第１導電型のクラッド層と活性層と第２導電型のクラッド層をこの順に形成する工程と、
前記第２導電型のクラッド層の上に、ストライプ状の第１のマスクを形成する工程と、
前記第１のマスクに覆われていない前記第２導電型のクラッド層を前記基板の主面に対して略垂直な方向にエッチングすることにより、側面が前記主面に対して略垂直な垂直部を形成する工程と、
前記垂直部の前記側面に第２のマスクを形成する工程と、
前記垂直部の周囲に露出させた前記第２導電型のクラッド層をエッチングして、側面が傾斜した傾斜部を前記垂直部の下に形成する工程と、
前記垂直部及び前記傾斜部からなるリッジストライプの両脇を覆うように、前記第２導電型のクラッド層よりも屈折率の低い電流阻止層を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２２】
前記第２のマスクを形成する工程は、
前記第１のマスクと、前記垂直部の前記側面と、前記垂直部の周囲の前記第２導電型のクラッド層と、の表面に、マスク材料層を形成する工程と、
前記主面に対して略垂直な方向にエッチングすることにより、前記垂直部の周囲の前記第２導電型のクラッド層の上に形成された前記マスク材料層を除去し前記垂直部の側面に形成された前記マスク材料層を残留させて前記第２のマスク層とする工程と、
を含むことを特徴とする請求項２１記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第１のマスクと前記第２のマスクは、異なる材料からなることを特徴とする請求項２１または２２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２４】
前記傾斜部を形成する工程において、前記第２導電型のクラッド層を等方的なエッチング方法によりエッチングすることを特徴とする請求項２１〜２３のいずれか１つに記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザ装置及びその製造方法に関し、特に、リッジストライプを有するレーザなどの半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発振波長が６００ｎｍ〜７００ｎｍの半導体レーザは、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）などへの実用化が進み、さらにＤＶＤ−Ｒ／ＲＷなどの書き込み用に高出力化が進んでいる。このような半導体レーザの素子構造として、「リッジ導波路型」がある。
【０００３】
図１５は、リッジ導波路型の半導体レーザ装置の断面構造を表す模式図である。すなわち、この半導体レーザは、ＧａＡｓ基板上にＩｎＧａＡｌＰ系材料で構成したダブルヘテロ接合を設け、上部クラッド層をリッジ形状にし、その両脇に透明な電流阻止層を形成した「実屈折率導波構造」の半導体レーザである。
【０００４】
その構造を製造工程に沿って説明すると、以下の如くである。
【０００５】
すなわちまず、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐクラッド層２、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐガイド層３、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ  ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）活性層４、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐガイド層５、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ第１クラッド層６、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層７、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ第２クラッド層８、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ中間層９を順次成長する。
【０００６】
次に、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などにより、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ第２クラッド層８まで略垂直にエッチングして、ストライプ状のリッジ型導波路１０に形成する。さらに、リッジ導波路１０の両脇を、ｎ型Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ電流阻止層１１により埋め込み成長する。さらに、全面にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２を成長させ、最後に、基板１の裏面側にｎ側電極１３を形成し、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２の上にｐ側電極１４を形成する。
【０００７】
このようなリッジストライプ型レーザは、ＲＩＥなどの異方性エッチングにより垂直な側面を有するリッドストライプを形成できるので、ストライプの幅を精密に制御することができ、優れた発光特性を得やすいという特徴がある。
なお、このようなリッジストライプ型レーザは、例えば特許文献１に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開第００／２１１６９号パンフレット（図１など）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなリッジストライプ型レーザにおいては、以下に説明する問題があった。
【００１０】
すなわち、リッジストライプを形成した後に、その両脇を結晶で埋め込むと、埋め込み層の結晶性が十分でなく、電気的あるいは光学的な損失が生ずる場合がある。
図１６は、リッジストライプの下端付近の断面構造を表す模式図である。
リッジストライプ１０を形成した後、その両脇に、ｎ型Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ電流阻止層１１をエピタキシャル成長させる場合、結晶成長面は、図１６に矢印Ｇ１、Ｇ２で表したように、クラッド層６の面およびリッジストライプ１０の側面からそれぞれ垂直方向に進行する。この場合、クラッド層６からは、基板に対して略垂直な方向Ｇ１に結晶成長が進行する。一方、リッジストライプ１０の側面からは、水平な方向Ｇ２に結晶成長が進行する。すると、リッジストライプ１０の下端付近においては、これら成長方位が異なる成長フロントが衝突するため、成長面のモフォロジが乱れ、結晶欠陥が導入されやすくなる。その結果として、埋め込み成長させた電流阻止層１１には、同図にハッチで表したような欠陥領域Ｄが形成されやすくなる。
【００１１】
欠陥領域Ｄは、多量の結晶欠陥を含むため、電流阻止効果が十分で無い。このため、漏れ電流が増加し、しきい値電流が増加してしまう。また、図１７に例示した如く、欠陥領域において成長が不十分になる場合には、電流阻止層１１に「隙間」が形成されてしまう。例えばＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより埋め込み成長する場合、リッジストライプ１０の下端の隅部には、結晶成長の材料が供給されにくい。このため、成長が不十分となり、このような「隙間」が形成されやすい。電流阻止層１１にこのような「隙間」が形成されると、電流リークが顕著になる。同時に、光吸収性のＧａＡｓコンタクト層１２がこの「隙間」に侵入して発光領域に接近するために、光損失が増加して発光効率が低下してしまうという問題も生ずる。
【００１２】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、垂直なリッジストライプにより生ずる問題を解決し、発光特性がさらに優れた半導体レーザ装置及びその製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様によれば、第１導電型の第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられた第２導電型の第２のクラッド層と、を備え、前記第２のクラッド層の少なくとも一部は、リッジストライプ状に形成され、前記リッジストライプは、その上側に設けられ側面が略垂直な垂直部と、その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、を有することを特徴とする半導体レーザ装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の第２の態様によれば、基板と、前記基板の上に設けられた第１導電型のクラッド層と、前記第１導電型のクラッド層の上に設けられた活性層と、前記活性層の上に設けられた第２導電型の第１のクラッド層と、前記第１のクラッド層の上に設けられた第２導電型の第２のクラッド層と、を備え、前記第２のクラッド層の少なくとも一部は、リッジストライプ状に形成され、前記リッジストライプは、その上側に設けられ側面が前記基板の主面に対して略垂直な垂直部と、その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、を有することを特徴とする半導体レーザ装置が提供される。
【００１５】
また、本発明の第３の態様によれば、同一の基板を用いて形成された、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子と、ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子と、を備えた半導体レーザ装置であって、前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子は、
第１導電型のクラッド層と、前記第１導電型のクラッド層の上に設けられ、ＡｌｙＧａ１−ｙＡｓ（０≦ｙ≦０．２）を含み電流注入により光を放射する活性層と、前記活性層の上に設けられた第２導電型の第１のクラッド層と、前記第２導電型の第１のクラッド層の上に設けられ、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｘＡｌｘ）０．５Ｐ（０．６≦ｘ≦１）からなる第２導電型の第２のクラッド層であって、少なくともその一部は、リッジストライプ状に形成され、前記リッジストライプは、その上側に設けられ側面が前記基板の主面に対して略垂直な垂直部と、その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、  を有する第２導電型の第２のクラッド層と、を有する半導体レーザ素子であり、前記ＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子は、第１導電型のクラッド層と、前記第１導電型のクラッド層の上に設けられ、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｕＡｌｕ）０．５Ｐ（０≦ｕ≦０．２）を含む活性層と、前記活性層の上に設けられた第２導電型の第１のクラッド層と、前記第２導電型の第１のクラッド層の上に設けられ、前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子の前記第２導電型の第２のクラッド層と該等しい組成のＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる第２導電型の第２のクラッド層であって、少なくともその一部は、リッジストライプ状に形成され、前記リッジストライプは、その上側に設けられ側面が前記基板の主面に対して略垂直な垂直部と、その下側に設けられ前記ストライプの幅が前記活性層に向けて広がるように側面が傾斜した傾斜部と、  を有する第２のクラッド層と、を有し、前記ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子とは異なる波長の光を放射する半導体レーザ素子である、ことを特徴とする半導体レーザ装置が提供される。
【００１６】
また、本発明の第４の態様によれば、基板上に、第１導電型のクラッド層と活性層と第２導電型のクラッド層をこの順に形成する工程と、前記第２導電型のクラッド層の上に、ストライプ状の第１のマスクを形成する工程と、前記第１のマスクに覆われていない前記第２導電型のクラッド層を前記基板の主面に対して略垂直な方向にエッチングすることにより、側面が前記主面に対して略垂直な垂直部を形成する工程と、前記垂直部の前記側面に第２のマスクを形成する工程と、前記垂直部の周囲に露出させた前記第２導電型のクラッド層をエッチングして、側面が傾斜した傾斜部を前記垂直部の下に形成する工程と、前記垂直部及び前記傾斜部からなるリッジストライプの両脇を覆うように、前記第２導電型のクラッド層よりも屈折率の低い電流阻止層を形成する工程と、を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法が提供される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
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。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体レーザ装置の断面構造を表す模式図である。すなわち、同図は、リッジストライプ型レーザを光共振方向に対して垂直に切断した断面図である。
図１に表したように、本発明においては、リッジストライプの上部は略垂直な側面を有し、一方、リッジストライプの下部においては、その側面が傾斜面とされている。リッジストライプをこのような独特の形状とすることにより、リッジ構造のメリットを維持しつつ、その両脇の埋め込み成長層を良好に成長させることが可能となる。
【００１９】
以下、この半導体レーザの構造について具体的に説明する。
図１に例示した半導体レーザは、波長６５０ｎｍ前後で発振可能な半導体レーザである。ｎ型ＧａＡｓ基板１の上には、ｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ下部クラッド層２、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ光ガイド層２、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ  ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）活性層４、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ光ガイド層５、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ上部第１クラッド層６、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層７、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ上部第２クラッド層８、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ中間層９、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２がこの順に積層されている。
【００２０】
第２クラッド層８は、ストライプ状にパターニングされ、リッジストライプ１０を形成している。そして、リッジストライプ１０は、その側面が傾斜状に形成された傾斜部１０ａと、その側面が略垂直に形成された垂直部１０ｂと、を有する。リッジストライプ１０（１０ａ、１０ｂ）の両側には、ｎ型Ｉｎ０．５Ａｌ０．５Ｐ電流阻止層１１が埋め込み形成されている。そして、コンタクト層１２により平坦化されている。基板１の裏面側には、ｎ側電極１３が形成され、コンタクト層１２の上には、ｐ側電極１４が形成されている。
【００２１】
ここで、電流阻止層１１は、上下の電極を介して注入される電流をブロックし、リッジ部に集中させる役割を有する。さらにまた、この電流阻止層１１は、クラッド層６、８よりも低い屈折率を有する材料、または、クラッド層６、８よりも大きなバンドギャップを有する材料からなるものとすることが望ましい。
【００２２】
すなわち、活性層４のバンドギャップよりクラッド層６、８のバンドギャップは大きく、さらに大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料を、電流阻止層１１に用いることにより、活性層４からクラッド層６、８、および電流阻止層１１にしみだしたレーザ光が電流阻止層１１で吸収を受けなくなり、導波するレーザ光に対する光損失が低減する。光ディスク用途として用いられるＡｌＧａＡｓ系化合物半導体やＩｎＧａＡｌＰ系半導体では、Ａｌ組成を増加するとバンドギャップが大きくなる。電流阻止層１１のバンドギャップをクラッド層６、８よりも大とすることにより、屈折率が減少して、屈折率差によってクラッド層６、８に光閉じ込めが行われる、いわゆる「実屈折率導波型構造」を形成するとができる。電流阻止層において光吸収が発生するＧａＡｓ電流阻止層などを用いた「複素屈折率導波型構造」においては２０ｃｍ−１程度の導波路損失があるのに比べ、「実屈折率導波型構造」においては損失が５ｃｍ−１程度と非常に小さくなり、低動作電流の半導体レーザを実現できる。
【００２３】
以上説明した本実施形態の半導体レーザにおいては、リッジストライプ１０の上部に略垂直な側面を有する垂直部１０ｂを設けたことにより、ストライプ幅を精密に制御することができる。リッジストライプの幅がばらつくと、発光共振領域における光の閉じこめ効果が変動したり、放出されるレーザ光の拡がり角度が変動したり、素子抵抗が変動するなどの各種の問題が生ずる。
【００２４】
これに対して、本実施形態の半導体レーザおいては、リッジストライプの上側に垂直部１０ｂを設けることにより、ＲＩＥなどの異方性エッチング手段を用いて、精密なエッチング加工が可能となる。その結果として、結晶方位や基板１の傾斜角度などに影響されず、所定の位置に所定の幅を有するリッジストライプを形成することができる。つまり、光の閉じこめ効率や、放出レーザ光の光学特性、素子抵抗などのばらつきを抑えて、優れた特性が得られる。
【００２５】
一方、本実施形態においては、リッジストライプの下側に、側面を斜面させた傾斜部１０ａを設けたことにより、その両脇に埋め込み成長する電流阻止層１１の結晶性を大幅に改善することが可能となる。
【００２６】
図２（ａ）は、本実施形態の半導体レーザのリッジストライプの下端付近を拡大した模式断面図、また、図２（ｂ）は傾斜部１０ａの下幅が２．５μｍである場合に、傾斜部１０ａの厚さに対して、しきい値電流、しきい値電圧の変化の様子を表したグラフ図である。
図２（ｂ）から分かるように傾斜部１０ａの厚さが０．５μｍよりも厚くなるとリッジ１０の上幅が狭くなるため、しきい値電圧が上昇してしまい、０．２μｍより薄くなるとしきい値電流が上昇するため、適正な特性を得るためには０．２〜０．５μｍの厚さにする必要があることが分かる。
【００２７】
傾斜部１０ａの厚さが０．２μｍより薄くなるとしきい値電流が上昇することは次のように説明することができる。すなわち、リッジの下端を斜面状にすると、その斜面の上においても、矢印Ｇ３で表した方向に結晶が成長する。その結果、矢印Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３により表されるように、それぞれ異なる方向に進行する成長フロントが連続的に形成される。このため、電流阻止層１１を均一に成長させることができる。つまり、図１６及び図１７に関して前述したような、欠陥領域Ｄあるいは「隙間」の発生を抑制し、良好な品質の電流阻止層１１を均一に成長させることができる。その結果として、図１６及び図１７に関して前述したような、電流リークや光損失などの問題を解消し、発光特性や電気的な特性を向上させることができる。
例えば、電流リークが低下することより、駆動電流を下げて低電流で駆動させることができる。また、電流のロスが少ないので、大出力化も容易となり、例えば、ＤＶＤ−Ｒ／ＲＷ用の出力１００ｍＷ級の半導体レーザを安定して量産することが可能となる。また、駆動電流を低減することにより、半導体レーザの寿命を伸ばして信頼性を向上させることができる。また、動作電圧を低下させることができるので、電源の設計が容易になる。
【００２８】
本発明者の実験の結果によれば、傾斜部１０ａの厚みＴ１を電流阻止層１１の厚みＴ２よりも厚くすると、埋め込み成長を安定的且つ良好に実施することができた。つまり、傾斜部１０ａの斜面がこの程度にまで大きくなると、電流阻止層１１の成長に対して十分な緩和効果を発揮するものと考えられる。
【００２９】
また一方、傾斜部１０ａの側面の角度θについて調べた結果、θが３０度乃至６０度の範囲において、概ね良好な結果が得られた。つまり、この範囲においては、電流阻止層１１の成長フロントを連続的に形成することが可能であると考えられる。
【００３０】
また、傾斜部１０ａと垂直部１０ｂとは、必ずしも同一の材料により形成する必要はない。すなわち、クラッド層や導波路層として作用する範囲であれば、これらを互いに異なる材料により形成することも可能である。
【００３１】
また、傾斜部１０ａの側面は、平面な傾斜面には限定されない。すなわち、傾斜部１０ａの側面は、例えば、下方に凸の曲面や、上方に凸の曲面であってもよいし、その他、小さな段差を有するものであってもよい。すなわち、活性層に向けてリッジストライプの幅が全体的に広がるような側面であればよい。
【００３２】
次に、本実施形態の半導体レーザの製造方法について説明する。
図３及び図４は、本実施形態の半導体レーザの製造方法の要部を表す工程断面図である。
すなわち、まず図３（ａ）に表したように、ｎ型ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ下部クラッド層２、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ光ガイド層２、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰ  ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ：多重量子井戸）活性層４、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐ光ガイド層５、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ上部第１クラッド層６、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐエッチングストップ層７、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ上部第２クラッド層８、及びｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐ中間層９、ｐ型ＧａＡｓキャップ層（図示せず）をこの順に成長する。
そして、その上に、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなるマスク６０を形成する。
【００３３】
次に、図３（ｂ）に表したように、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）などの異方性エッチング手段により、中間層９から上部第２クラッド層の途中まで、略垂直な方向にエッチングする。この時、例えば、アルゴン（Ａｒ）をベースガスとし、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＳｉＣｌ４などの塩素系プロセスガスなどを用いると、ＩｎＧａＡｌＰ系の材料を垂直にエッチングすることが容易となる。このような異方性エッチングを施すことにより、垂直な側面を有するリッジストライプの垂直部１０ｂが形成される。
【００３４】
次に、図３（ｃ）に表したように、ウェーハの表面に、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）膜６２を堆積する。ここで堆積する膜６２は、マスク６０とは異なる材料からなることが望ましい。また、この時、リッジストライプの垂直部１０の側面にも堆積させる必要がある。従って、等方的な堆積が可能な堆積方法により、膜６２を形成することが望ましい。
【００３５】
次に、図４（ａ）に表したように、ＲＩＥなどの異方性エッチングにより膜６２を、基板１の主面に対して略垂直方向にエッチングする。すると、基板１の主面に対して平行な面の上の膜６２はエッチングされ、除去される。一方、リッジストライプの垂直部１０ｂの側面に形成された膜６２は、略垂直方向から飛来するエッチャントの作用を受けにくいのでエッチングされず残留する。また、このエッチングに際して、膜６２とマスク６０との選択比が高いエッチングを用いることが望ましい。例えば、マスク６０を酸化シリコンにより形成し、膜６２を窒化シリコンにより形成した場合には、エッチング条件を適宜選択することにより、比較的高い選択比が得られる。従って、リッジストライプの垂直部１０ｂの上に形成されたマスク６０をエッチングする心配がなくなる。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に表したように、上部第２クラッド層８をエッチングして、リッジストライプの傾斜部１０ａを形成する。この時、エッチング方法としては、ウェットエッチングや等方的な気相エッチングなどの方法を用いることが望ましい。ウェットエッチャントを用いたいわゆる「順メサエッチング」を行ってもよい。例えば、燐酸系のエッチャントを用いると、（１１１）結晶面が現れる。さらにＢｒ等の等方性エッチャントを用いて、エッチングストップ層７を除去してもよい。エッチングストップ層７を除去することにより、駆動電流のさらなる低減が可能となる。従って、基板１の面方位が（１００）の場合など、傾斜面を形成することが容易である。またこの時、垂直部１０ｂは、膜６２により保護される。
【００３７】
次に、図４（ｃ）に表したように、電流阻止層１１をエピタキシャル成長させる。この時、図２に関して前述したように、リッジストライプに傾斜部１０ａが設けられているので、電流阻止層１１を均一に成長させ、リッジストライプの下端で欠陥領域や「隙間」が生ずることを防ぐことができる。なお、この時、酸化シリコンなどからなるマスク６０の上には、電流阻止層１１と同じ組成の多結晶層が若干成長するが、ｐ型ＧａＡｓキャップ層を除去する際に、リフトオフ効果によって同時に除去される。
【００３８】
しかる後に、マスク６０を除去し、さらにｐ型ＧａＡｓキャップ層（図示せず）を除去して、図４（ｄ）に表したように、全体をコンタクト層１２により埋め込むようにエピタキシャル成長させる。その後、ｎ側電極１３及びｐ側電極１４を形成すると、図１に表した半導体レーザが完成する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、まず、異方性エッチングによりリッジストライプの垂直部１０ｂを形成し、その側面にマスクとなる膜６２を設け、しかる後に等方的エッチングによりリッジストライプの傾斜部１０ａを形成することができる。このようにして傾斜部１０ａを設けた後に、電流阻止層１１の埋め込み成長を実施すれば、傾斜部においてエピタキシャル成長が円滑に進行し、欠陥領域や「隙間」などの形成を防ぐことができる。
【００４０】
その結果として、電流効率が高く、発光特性、信頼性も良好なリッジストライプ型の半導体レーザを安定的に量産することができる。
【００４１】
なお、図１に例示した具体例のレーザの場合、リッジストライプ１０は導波路として作用する。そして、この導波路の下幅が広いと高次の横モードによるキンクが発生する。リッジストライプの下幅を３．０μｍ以下にし、ｐ型Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐ上部第１クラッド層６の層厚を、０．１０μｍ〜０．３０μｍ、より好ましくは、０．２０〜０．２５μｍにすることにより、高次モードの発生を抑制することができる。
【００４２】
本実施形態によれば、リッジの下幅を狭くしても、リッジの上部の幅は変わらないので、素子抵抗は上昇せず、動作電圧があまり高くなることもない。また、ＩｎＧａＡｌＰ系のリッジ導波路構造半導体レーザでは、電流阻止層１１の材料としてＩｎＡｌＰを用いる場合が多い。ＩｎＡｌＰは、バンドギャップが広いため、層厚０．２μｍ以上で電流阻止効果を有する。一方、図２に関して前述したように、リッジの傾斜部１０ａの厚みＴ１は、電流阻止層１１の厚みＴ２よりも厚いことが望ましい。そこで、ＩｎＡｌＰ電流阻止層１１の厚みは、０．３〜０．４μｍとすることが望ましい。このようにすることで、リーク電流が少ないため低しきい値電流が小さく、また、吸収損失も少ないため発光効率も高くなる。
【００４３】
ところで、リッジストライプの両脇の埋め込み成長を円滑に実施するために、リッジストライプ全体をメサ状に形成することも考えられる。
【００４４】
図５は、本発明者が本発明に至る過程で検討した半導体レーザの断面を表す模式図である。同図については、図１乃至図４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。
すなわち、図５に表した構造の場合、リッジストライプ１０の全体がメサ状に形成されている。なお、これに類似したレーザ装置は、前述した特許文献１にも記載されている。
【００４５】
例えば、面方位（１００）ＧａＡｓ基板１の上に形成するリッジストライプ型レーザにおいて、リッジストライプをウェットエッチングにより形成することにより、図５に表したような順メサ状のリッジストライプ１０を形成することができる。
【００４６】
しかし、このようなウェットエッチングでは、いわゆる「サイドエッチング」が顕著であるため、ストライプマスク（図示せず）を形成しても、マスクの下部にエッチングが進行してストライプ幅の制御が容易でない。
【００４７】
またさらに、ウェットエッチングの場合、エッチング速度を精密に制御することも困難である。つまり、リッジの上の幅も、下の幅も「ばらつき」が生じやすい。その結果として、素子抵抗が上昇したり、電気的あるいは光学的な性能のばらつきも大きく、歩留まりも悪い。
【００４８】
また一方、基板１として、主面の面方位が（１００）などの主要面から所定の方向にずれた、いわゆる「オフ基板」が用いられることが多い。これは、主面の面方位を（１００）面などからある程度ずらすことにより、表面に原子層のステップが適度な密度で形成され、結晶成長が円滑に進行するからである。オフ基板を用いることによって、最高発振温度などレーザの基本的性能や温度特性が向上する場合が多い。
【００４９】
しかし、このようなオフ基板を用いて図５と同様のリッジストライプ型のレーザを製作すると、リッジの左右の側面の傾斜は、図６に例示したように左右非対称となる。なお、同図において、基板のオフの方向をストライプの長手方向にしないのは、共振器の垂直端面を劈開により形成するからである。
【００５０】
すなわち、もともと幅の制御性が乏しい上に、レーザの活性領域への電流の注入や光の閉じこめ効果も非対称となってしまう。つまり、メサ状のリッジストライプを用いたレーザの場合、特性の改善を目的としてオフ基板を用いても、リッジの側面が左右非対称になるために、性能や歩留まりが低下して、傾斜基板を用いたメリットが相殺されてしまう。
【００５１】
これに対して、本実施形態によれば、リッジストライプの上側に垂直部１０ｂを設けることにより、これら「幅のばらつき」や「非対称」の問題を解消できる。つまり、本実施形態によれば、リッジストライプの垂直部１０ｂをＲＩＥなどの制御性に優れた方法により形成することにより、ストライプの上部から中程までの範囲の幅を精密に制御することができる。その結果として、光学特性や電気特性を所望の範囲に制御することができる。
【００５２】
そして、リッジストライプの下に傾斜部１０ａを設けることにより、その両脇の埋め込み成長を均一且つ円滑に進行させ、電流リークなどの問題を防ぐことができる。この場合、傾斜部１０ａは、リッジストライプの下方にのみ設ければよいので、ウェットエッチングを用いた場合のエッチング速度のばらつきや、オフ基板を用いた場合の非対称性に起因する問題は、大幅に軽減される。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
図７は、本実施形態にかかる半導体レーザ装置の断面を表す模式図である。すなわち、本実施形態にかかる半導体レーザ装置は、１０度オフ乃至１５度オフのＧａＡｓ基板を用いて発振波長６５０ｎｍと７８０ｎｍでそれぞれ自励発振する２つのレーザ素子を単一のチップに集積させたものである。
【００５４】
１０度オフ乃至１５度オフのｎ型ＧａＡｓ基板１の上には、向かって左右に、レーザ素子領域Ａ及びＢが形成されている。素子領域Ａ、Ｂには、それぞれｎ型ＧａＡｓクラッド層２を介して、６５０ｎｍ活性層４Ａ、７９０ｎｍ活性層４Ｂが形成されている。これら活性層の上には、それぞれｐ型ＩｎＧａＡｌＰ上部第１クラッド層６、ｐ型ＩｎＧａＰエッチングストップ層７、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰ上部第２クラッド層８が形成されている。そして、第２クラッド層８は、エッチングストップ層７に至るまでエッチングされ、リッジストライプ１０を構成している。リッジストライプ１０は、図２に関して前述したように、上側に垂直部１０ｂ、下側に傾斜部１０ａを有する。そして、その両脇にｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１１が埋め込み成長され、さらに、これを覆うように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２がそれぞれ形成されている。
【００５５】
そして、基板１の裏面側には、ｎ側電極が設けられ、コンタクト層１２の上には、ｐ側電極１４が設けられている。
【００５６】
実施形態によれば、傾斜部１０ａと垂直部１０ｂとが設けられたリッジストライプを形成することにより、オフ基板１の上に、優れた性能の２波長集積型レーザ素子を実現できる。
【００５７】
ここでまず、自励発振型のレーザについて簡単に説明する。
すなわち、戻り光によるレーザのノイズレベルの増大を改善するため、従来は高周波を重畳して可干渉性を低減するなどの対策を行っている。しかし、これらの方式では、高周波重畳回路の消費電力が大きく、また回路からの電磁輻射（ＥＭＩ）が大きく、結果として省電力化や小型化、筐体の樹脂化が困難という問題点があった。これらの問題に対し、自励発振型のレーザは、高周波重畳回路を不要とし、しかも戻り光がある場合にも低いノイズレベルを得ることができる。
【００５８】
自励発振型の半導体レーザは、活性域と吸収域との間での相互作用により、自励発振を生ずる。自励発振の開始や、注入電流の変化に対する自励発振の持続性などの基本的な特性は、活性域や吸収域の構造や大きさに対して非常に敏感である。安定した自励発振を得るためには、リッジストライプの幅などの構造パラメータの制御が重要である。
【００５９】
塩素系ガスを用いたＲＩＥによってＩｎＧａＡｌＰ四元混晶を垂直にエッチングすることが可能であるので、従来のようにサイドエッチを発生させず、マスクパターンを正確に半導体層に転写することが可能である。ＧａＡｓオフ基板上に成長したｐ型ＩｎＧａＡｌＰ四元混晶も垂直にエッチングすることも可能である。
【００６０】
同一基板上に発振波長６５０ｎｍ付近と７８０ｎｍ付近の素子をモノリシックに形成する製造方法としては、例えば、特開２０００−１１４１７号公報に記載されて方法を用いることができる。オフ基板を用いる場合には、結晶成長やプロセス条件は多少変わるが、同公報に記載されている製造プロセスにおいて、一部の処理条件を変更することにより、実施可能である。
【００６１】
ＤＶＤ等に用いる６５０ｎｍ付近の発振波長を得るには、活性層４Ａとして、例えばＩｎＧａＰ系のＭＱＷを用いればよい。また、ＣＤ（ｃｏｍｐａｃｔ  ｄｉｓｃ）等に用いる７８０ｎｍ側の発振波長を得るには、活性層４Ｂとして、例えばＡｌＧａＡｓ系のＭＱＷを用いればよい。活性層４Ａ、４Ｂの構造は、他の構造でも可能でありここでは省略する。
【００６２】
本実施形態においては、図２乃至図４に関して前述した方法により、傾斜部１０ａと垂直部１０ｂとを有するリッジストライプ１０を形成できる。
【００６３】
半導体レーザにおいて自励発振を発生させるためには、可飽和吸収体構造が必要とされる。これに対して、本発明によれば、リッジストライプに垂直部１０ｂと傾斜部１０ａとを設けることにより、優れた可飽和吸収構造が得られる。すなわち、ＧａＡｓを基本材料とした波長帯では、図７に表した本発明のリッジ型の素子構造のように、リッジの下側に傾斜部１０ａを設けることによって、活性領域３００、３５０の横方向に横モードが広がるようにして可飽和吸収領域３１０、３６０を形成することができる。なお、図７において、活性領域３００、３５０と吸収領域３１０、３６０の形状はおよその位置と大きさを示すものであって、定量的なものではない。
【００６４】
図７に例示したような可飽和吸収領域３１０、３６０を設けた素子構造は、可飽和吸収層を導入する構造に比べて最適な自励発振を得られる構造パラメータの範囲は狭いものの、温度特性が優れるという利点がある。本発明においては、第１実施形態に関して前述した如く、リッジの垂直部１０ｂをＲＩＥなどにより形成できる。つまり、制御性と再現性に優れるリッジストライプを得ることができるため、図７に示したような可飽和吸収体構造を選んで素子を製作し、優れた自励発振特性を得ることができる。
【００６５】
本実施形態により得られる自励発振特性の一例として、図７の素子領域Ｂに形成した発振波長７９０ｎｍのＣＤピックアップ用のレーザについて説明する。  このレーザ素子は、アップサイドダウンにしてダイボンディングし、ワイヤー他のアセンブリを行った。
【００６６】
図８は、このレーザの電流−光出力特性を表すグラフ図である。２５℃と７０℃で、スロープ効率がほとんど変化しない素子が得られていることが分かる。
【００６７】
図９は、戻り光に対する相対雑音強度ＲＩＮ（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｎｏｉｓｅ）を測定した結果を表すグラフ図である。なお、測定は、２５℃で出力４ｍＷにおいて実施した。
戻り光が増加してもノイズレベルは上昇せず、いわゆる戻り光に強いレーザ素子が得られていることがわかる。
【００６８】
図１０は、同じレーザ素子の７０℃におけるＲＩＮの測定結果を表すグラフ図である。２５℃の場合と同様に、戻り光が増加してもノイズレベルが上昇しない特性が得られていることが分かる。従って、このレーザ素子を例えばＣＤシステムのピックアップヘッドに用いれば、広い温度範囲にわたって安定して動作し、予期しないデイスク面や光学系からの戻り光に対してもレーザのノイズレベルが上昇せず、安定した高いＳ／Ｎ比の信号光を受光することができる。
【００６９】
図１１（ａ）は、発振スペクトルを表すグラフ図である。また、同図（ｂ）は、可干渉性（ビジビリティ）の測定結果を表すグラフ図である。これらの測定は、２５℃で出力４ｍＷにおいて実施した。
【００７０】
グラフの中央のピークＰ１は位相差０の光を重ね合わせた干渉光強度を表わし、左右に隣接するピークＰ２、Ｐ３はそれぞれ、位相差がプラスマイナス２πずれた光を重ね合わせた干渉光強度を表わす。γ＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２×Ｐ１と定義した数値γをもちいて可干渉性の強さが表わすことができる。γ＝１の場合は完全にコヒーレントの光であり、γ＝０の場合は完全にコヒーレント性を失っていることを示す。光ディスク用途のレーザでは、γは８０％以下数十％以上であることが望ましい。
【００７１】
図１１（ａ）においては、自励発振に特有の発振スペクトルが見られる。また同図（ｂ）において、γは２５％という低い値であることが分かる。
【００７２】
すなわち、このレーザ素子のＲＩＮの最大値は−１３０ｄＢ／Ｈｚを下回り、かつコヒーレンシーが２５％である。これは、現在のＣＤシステムに用いるのに十分な性能であるといえる。さらに、本発明者の試作の結果によれば、本発明によるチップの歩留まりは１００％に近く、リッジストライプの幅の変動による歩留まりの低下は皆無に近い結果が得られた。
【００７３】
また一方、ＧａＡｓ基板１のオフ角度について検討した結果、結晶成長と素子性能に関して良好且つ再現性のある効果が得られたオフ角度の範囲は、概ね５度〜３５度であった。さらに、オフ角度が１０度〜１５度の範囲において、より安定した結果が得られる傾向が見られた。
【００７４】
また一方、発振波長６５０ｎｍ付近の素子でもＤＶＤディスクシステムに必要な特性を得ることができた。
【００７５】
以上説明したように、本実施形態においては、リッジストライプに傾斜部１０ａと垂直部１０ｂとを設けることにより、リッジ幅を精密に制御し、且つ電流阻止層の埋め込みを円滑に実施できる。またさらに、下方に向けて裾拡がりの傾斜部１０ａを設けることにより、活性領域の両側に可飽和吸収領域を形成することができ、自励発振を安定して生じさせることができる。
【００７６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態として、多波長集積化半導体レーザのもう１つの具体例について説明する。
図１２は、本実施形態にかかる多波長集積化半導体レーザの断面構造を表す模式図である。すなわち、同図は、レーザの共振方向に対して垂直な方向に切断した断面構造を表す。
【００７７】
本実施形態においても、基板１の上に、第１のレーザＡと第２のレーザＢとが集積されている。そして、図１２から分かるように、これらレーザのリッジ部分２８Ａ、２８Ｂは、基板主面に対して略垂直な側面を有する垂直部と、傾斜した傾斜部と、を有する。これにより、６ｍＷ程度の高出力まで自励発振を得ることができ、３〜６ｍＷ程度の広い出力領域で自励発振を得ることができる。以下、図面を参照しつつ、その構造について詳述する。
【００７８】
この２波長集積化半導体レーザ装置は、活性層２４ＡがＡｌＧａＡｓ系材料からなる図中左側のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子Ａと、活性層２４ＢがＩｎＧａＡｌＰ系材料からなる図中右側のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子Ｂと、を備える。図中左側のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子ＡはＣＤ用の素子であり、図中右側のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子ＢはＤＶＤ用の素子である。ＣＤ用の素子Ａは、７８０ｎｍ帯のレーザ素子であり、ＤＶＤ用の素子Ｂは、６５０ｎｍ帯のレーザ素子である。なお、「７８０ｎｍ帯のレーザ素子」とは、波長が約７７０ｎｍ〜７９０ｎｍのレーザ光を放射する素子であり、「６５０ｎｍ帯のレーザ素子」とは、波長が約６３０ｎｍ〜７００ｎｍのレーザ光を放射する素子である。
【００７９】
図中左側のＣＤ用のレーザ素子Ａは、ｎ型（第１導電型）ＧａＡｓ基板１上に、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐからなるｎ型クラッド層２２Ａ、Ａｌ０．１２Ｇａ０．８８Ａｓからなる厚さ５０ｎｍの単層の活性層２４Ａ、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐからなる厚さ０．３５μｍの第１のｐ型（第２導電型）クラッド層２５Ａ、Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐからなるエッチングストップ層２６Ａ、が順次形成された構造を有する。
【００８０】
このエッチングストップ層２６Ａ上の一部には、共振方向に沿って延在するＩｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐからなるリッジ状（帯状）の第２のｐ型クラッド層（リッジ部分）２８Ａが形成されている。このリッジ部分２８Ａは、図１２に表したように、側壁が基板主面に対して傾斜した傾斜部２８Ａａと、側壁が基板主面に対して略垂直な垂直部２８Ａｂと、を有する。リッジ側面が基板主面となす傾斜角度についてみると、垂直部２８Ａｂにおいては、ほぼ９０度に近いのに対して、傾斜部においては、概ね８０度未満とされている。つまり、リッジ２８Ａは、その下側の傾斜部２８Ａａにおいて、下方に広がる形状を与えられている。このリッジ部分２８Ａは、活性層２４Ａに効果的に光を閉じ込めるために、その厚さが約１μｍとされている。このリッジ部分２８Ａの両側には、ｎ型のＩｎＡｌＰからなる電流阻止層３１Ａが形成されている。この電流阻止層３１Ａおよびリッジ部分２８Ａの上には、ＧａＡｓからなるｐ型コンタクト層３５Ａが形成されている。
【００８１】
一方、図中右側のＤＶＤ用のレーザ素子Ｂは、同一のｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型ＧａＡｓからなるバッファー層２１、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐからなるｎ型クラッド層２２Ｂ、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐからなるｎ側ガイド層２３Ｂ、Ｉｎ０．５（Ｇａ１−ｕＡｌｕ）０．５Ｐ（０≦ｕ≦０．２）を含む活性層２４Ｂ、が順次形成された構造を有する。この活性層２４Ｂは、より詳しくは、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＰからなる井戸層と、厚さ６ｎｍのＩｎＧａＡｌＰからなるバリア層と、を交互に７回積層したＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｗｅｌｌ）構造である。この活性層２４Ｂの上には、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．５Ａｌ０．５）０．５Ｐからなるｐ側ガイド層２５Ｂ、Ｉｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐからなる厚さ０．３５μｍの第１のｐ型クラッド層２６Ｂ、ｐ型Ｉｎ０．５Ｇａ０．５Ｐからなるエッチングストップ層２７Ｂ、が順次形成されている。このエッチングストップ層２７Ｂの上には、第２のｐ型クラッド層（リッジ部分）２８Ｂが形成されている。このリッジ部分２８Ｂは、図中左側のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子Ａのリッジ部分２８Ａと該等しい組成のＩｎＧａＡｌＰ系材料、つまりＩｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐからなる。このリッジ部分２８Ｂの形状は、図中左側のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子Ａのリッジ部分２８Ａと略同一である。すなわち、傾斜部２８Ｂａと、垂直部２８Ｂｂと、を有する。また、電流阻止層３１Ｂ、ｐ型コンタクト層３５Ｂ、は図中左側のＣＤ用のレーザ素子Ａと共通である。この図中右側の素子Ｂと、図中左側の素子Ａと、の間には分離溝４３が形成されている。
【００８２】
図１２のレーザ装置の図中左側の素子Ａでは、図中下側のｎ側電極４１と、図中上側のｐ側電極４２と、から活性層２４Ａに電流が注入される。このうち、ｐ側電極４２からの電流は、電流阻止層３１Ａを流れず、リッジ部分２８Ａに集められる。このため、ｐ側電極４２からの電流は、リッジ部分２８Ａ直下の活性層２４Ａに集中して注入される。この電流注入により、リッジ部分２８Ａ直下の活性層２４Ａから波長７８０ｎｍの光が放射される。この光は増幅されてレーザ光となり、波長７８０ｎｍのレーザ光が紙面と垂直方向に放射される。
【００８３】
一方、図中右側の素子Ｂからも、同様にして、リッジ部分２８Ｂ直下の活性層２４Ｂの付近から、波長６５０ｎｍのレーザ光が紙面と垂直方向に放射される。
【００８４】
なお、素子Ａにおける基板１の厚さはおよそ１００μｍ、積層体２２Ａ〜３５Ａの厚さは数μｍ、であるが、図１２においては、説明の便宜上、縮尺を適宜変えて表した。
【００８５】
図１２の半導体レーザ装置の特徴の１つは、上側に垂直部、下側に傾斜部を有するリッジ部分２８Ａ、２８Ｂにおいて、下端のリッジ幅を４．０μｍとしたのに対し、上端の幅を３．２μｍとした点にある。また、これらリッジ部分２８Ａ、２８Ｂの傾斜部（２８Ａａ、２８Ｂａ）の側面と基板主面とがなす角度は、概ね８０度未満とした。
【００８６】
後述するように、傾斜部２８Ａａ、２８Ｂａはウェットエッチングで形成されるのに対し、垂直部２８Ａｂ、２８Ｂｂはドライエッチングにより形成される。なお、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの厚さ（高さ）は、約１μｍである。本実施形態においては、このようにリッジ部分２８Ａ、２８Ｂに垂直部と傾斜部とを設けることにより、６ｍＷの高出力まで自励発振を得ることができる。また、下限も、素子によるばらつきがあるが、３ｍＷ程度から自励発振が得られる。従って、３〜６ｍＷ程度の広い出力領域で、自励発振を得ることができる。
【００８７】
このように広い出力領域で自励発振を得ることができる理由について、本発明者は、以下のように考えている。すなわち、本実施形態においては、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上側に垂直部（２８Ａｂ、２８Ｂａ）を設け、一方、下側には傾斜部（２８Ａａ、２８Ｂａ）を設けている。このため、ｐ側電極４２から注入された電流は、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの垂直部から傾斜部に広がって均一に流れ、利得がリッジ部分２８Ａ、２８Ｂの下部の全体に広がる。これにより、活性層２４Ａ、２４Ｂにおいて、利得が高い部分の面積が増加し、吸収が起こる部分の面積は減少する。利得が広い領域に分散するため、利得のピーク強度は大幅に抑制される。このように利得のピーク強度が抑制されると、電流阻止層３１Ａ、３１Ｂの直下の部分の活性層２４Ａ、２４Ｂの吸収の効果が相対的に大きくなる。そして、前述のように、吸収の効果が起こりやすくなるほど、自励発振が起こりやすくなる。この結果、広い出力領域で自励発振を得ることができると考えている。
【００８８】
自励発振レーザにおいて、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上側に垂直部を設け、下側に傾斜部を設けることは、通常の技術者にとって思いもよらないことである。なぜなら、従来は、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上辺の幅を広くすれば、利得が高くなる部分の活性層２４Ａ、２４Ｂの面積が増えて、自励発振が起こりにくくなると考えられていたからである。また、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上側に垂直部を設けるためには、ウェットエッチングではなくドライエッチングにより形成する必要があり、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの結晶性が低下してしまうという虞があった。
【００８９】
しかし、本発明者は、従来の技術常識に反し、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上側に垂直部、下側に傾斜部を設けることにより、自励発振が起こりやすくなることを独自に知得した。これは、利得が高くなる部分の活性層２４Ａ、２４Ｂの面積が増えるというデメリットよりも、利得のピーク強度が弱くなるというメリットが大きくなって、電流阻止層３１Ａ、３１Ｂの直下における活性層２４Ａ、２４Ｂの吸収の効果が相対的に大きくなるからであると考えられる。また、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの結晶性が低下してしまうというデメリットよりも、上述のメリットの方が大きくなるからであると考えられる。
【００９０】
すなわち、半導体レーザにおいて自励発振を発生させるためには、レーザ光が伝搬する活性層近傍に可飽和吸収体ＳＡが形成されることが必要となる。図１３に比較例として例示したように、ｐ型クラッド層６の平坦部分の厚さｈが比較的厚く、比較的厚い活性層４を導波するレーザ光は、活性層４の面方向に沿ってリッジの外側方向へ拡がる。一方、ｐ型コンタクト層１２から注入される電流Ｉは、ｎ型電流阻止層１１によって狭窄され、リッジ付近の一定範囲よりも外側には流れない。この範囲は、ｐ型クラッド層６のドーピング濃度とリッジ形状によって決定される。このような構造においてリッジの幅と形状を適切に調整すると、リッジよりも外側の活性層４の一部で、レーザ光が導波しているが注入電流が存在しない領域が発生する。この領域では、レーザ光が吸収されることによってキャリアが励起される光吸収領域となり、一定以上のキャリアが励起されると光吸収が飽和してしまうため、可飽和吸収体ＳＡとして作用する。
【００９１】
以上の点から、導波されるレーザ光が活性層の面方向に沿ってリッジの外側へ拡がるほど、可飽和吸収体ＳＡの体積が大きくなり、自励発振が発生しやすくなることが分かる。図１３において点線で表した導波レーザ光の一次モード、垂直方向光強度分布、水平方向光強度分布がこれにあたる。ただし、可飽和吸収体ＳＡの体積が大きくなりすぎると、動作電流の増加を招き、光ピックアップ用途に適さなくなるため、適切な体積の可飽和吸収体ＳＡが形成されることが必要となる。
【００９２】
このため、自励発振半導体レーザでは、活性層４の厚さ、ｐ型クラッド層６の平坦部の高さｈ、及びリッジ幅を調整する。活性層４を厚く、高さｈを大きく、リッジ幅を狭くしたほうが、可飽和吸収体ＳＡの体積が大きくなる。一方、活性層厚４や高さｈが大きくなれば、動作電流Ｉｏｐが増加する。また、リッジ幅を狭くすると動作電圧Ｖｏｐが大きくなる。これらを勘案し、適切な体積の可飽和吸収体が形成されるよう設計する。
【００９３】
活性層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有する化合物半導体材料を電流阻止層に用いた実屈折率導波型半導体レーザでは、活性層のバンドギャップより小さな化合物半導体材料によって電流阻止層を形成した複素屈折率導波型半導体レーザに比べて、電流阻止層による光吸収がないため、導波レーザ光のリッジの外側への拡がりが大きくなる。このため、複素屈折率導波型半導体レーザに比べて活性層厚や高さｈを小さくしても、自励発振に必要な可飽和吸収体の体積が得られる。したがって、実屈折率導波型半導体レーザ構造では、図１３に表したように、低電流で良好な自励発振が発生する半導体レーザが得られることが理論的に期待される。
【００９４】
しかし、リッジ全体の形状が矩形に近く、リッジ側面と結晶面とのなす角度が急峻であると、電流阻止層１１を構成する化合物半導体の結晶成長が良好におこなわれないため、第１実施形態に関して前述したような不具合が生じる。一方、リッジ側面と結晶面とのなす角度が全体的になだらかで、良好な結晶成長が行える場合には、自励発振を生じさせるために必要な２μｍ以上、５μｍ以下のリッジ底部幅を得るために、リッジ上部の幅が１μｍ程度までに狭くなり、Ｖｏｐが高くなるなどの不都合が生じる。このように、従来技術では、実屈折率導波型構造でも良好な動作が得られなかった。
【００９５】
これに対して、本発明によれば、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上側に垂直部を設け、下側に傾斜部を設けることによって、実屈折率導波型構造を用いた自励発振半導体レーザにおいて、低電流で、光ディスク用途に適するＶｏｐが得られるともに、良好な自励発振動作が得られる自励発振型半導体レーザをはじめて実現することができた。
【００９６】
また、本実施形態のレーザ装置では、上述したようにリッジ部分の垂直部２８Ａｂ、２８Ｂｂの結晶性は、ドライエッチングによりやや低下する虞がある。しかし、動作電圧は、従来と同程度に維持することができる。これは、垂直部を設けることにより、結果としてリッジ部分の２８Ａ、２８Ｂの上端の幅が広がるので、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂとコンタクト層３５Ａ，３５Ｂとの接触面積が増え、リッジ部分に電流が流れやすくなるからであると考えられる。
【００９７】
また、本実施形態のレーザ装置では、寿命も従来と同程度に維持することができる。これは、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上端の幅が広いので、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの単位面積あたりに流れる電流量が減少し、単位面積あたりにかかる負荷が減少するからであるからであると考えられる。
【００９８】
また、本実施形態の半導体レーザ装置では、図１２左側のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子Ａにおいて、リッジ部分２８Ａの材質を、図中右側のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子Ｂのリッジ部分２８Ｄと該等しいＩｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐとしている。また、電流阻止層３１Ａおよびｐ型コンタクト層３５Ａも、図中右側のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子Ｂと共通にしている。このためリッジ部分２８Ａ、２８Ｂの形成以降の工程、つまり、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂ、電流阻止層３１Ａ、３１Ｂ、およびｐ型コンタクト層３５Ａ、３５Ｂの形成工程を、左右の素子Ａ、Ｂについて同時に行うことができる。これにより、製造工程を簡略化し、生産性や歩留まりを高くすることができる。
【００９９】
図１４は、比較例のレーザ装置の断面構造を表す模式図である。同図については、図１２に表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。
【０１００】
本比較例のレーザ装置は、ＧａＡｓ基板１の上に、レーザ素子Ｃとレーザ素子Ｄとが集積されている。レーザ素子Ｃは、ＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザであり、そのリッジ部分２８Ｃは、基板１の主面に対して傾斜した側面を全体的に有する。また、このリッジ部分２８Ｃには、Ａｌ０．４Ｇａ０．６Ａｓ等のＡｌＧａＡｓ系材料が用いられている。これは、リッジ部分２８Ｃに、図１２のような高Ａｌ組成のＩｎ０．５（Ｇａ０．３Ａｌ０．７）０．５Ｐを用いると、リッジ部分２８Ｃと活性層２４Ａとのバンドギャップ差および屈折率差が大きくなりすぎて、モードが不安定になり、自励発振が起こりにくくなると考えられていたからである。
【０１０１】
しかしながら、図１２の素子Ａでは、上述の如く良好な自励発振が得られた。これは、上述したリッジ部分２８Ａに垂直部２８Ａｂと傾斜部２８Ａａとを設けた効果が大きいからであると考えられる。
【０１０２】
また、図１２のレーザ装置では、図中左側のＡｌＧａＡｓ系の半導体レーザ素子Ａにおいて、活性層２４Ａを５０ｎｍと厚くしたので、導波モードを活性層２４Ａに閉じ込め、活性層２４Ａでの吸収を起こりやすくして、自励発振を起こりやすくすることができる。また、図１２のレーザ装置では、図中右側のＩｎＧａＡｌＰ系の半導体レーザ素子Ｂにおいて、活性層２４Ｂの井戸層の合計の厚さを３６ｎｍと厚くしたので、導波モードを活性層２４Ｂに閉じ込め、活性層２４Ｂでの吸収を起こりやすくして、自励発振を起こりやすくすることができる。
【０１０３】
次に、図１２のレーザ装置のリッジ部分２８Ａ、２８Ｂの形状について検討する。すなわち、図１２のレーザ装置では、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂを、厚さ１．０μｍ、下端の幅４．０μｍ、上端の幅３．２μｍとしたが、これを他の形状にすることもできるので、その形状について説明する。
【０１０４】
本発明者の検討の結果、リッジ部分の下端の幅を１．５μｍ以上にすると、自励発振が起こりやすくなった。これは、下辺の幅を１．５μｍ未満にすると、電流が活性層２４Ａ、２４Ｂの中央部に集中され、本発明の効果が得にくくなるからであると解析される。
【０１０５】
また、下端の幅が５．０μｍ以下の範囲であれば、高次モードの発生が起こりにくく、良好な結果が得られた。つまり、図１４に表した比較例の半導体レーザ素子よりも、高次モードの発生が起こりにくかった。この理由は、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの上側に垂直部、下側に傾斜部を設けると、リッジ部分２８Ａ、２８Ｂの全体に均一に電流が拡がり、高次モードが起こりにくくなるからであると考えられる。もっとも、下端の幅を５．０μｍよりも大きくすると、高次モードが発生し易くなる傾向が見られた。以上から、下端の幅が１．５μｍ以上、好ましくは３．０μｍ以上５．０μｍ以下であれば、良好な結果が得られることが分かった。
【０１０６】
また、リッジ部分２８Ａの厚さを変えて実験を行ったところ、厚さが０．７μｍ以上１．４μｍ以下の範囲で良好な結果が得られた。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態によれば、前述した第２実施形態と同様に、安定した自励発振を生じさせることができる多波長集積型レーザ装置を実現できる。本発明の第２実施形態及び第３実施形態によれば、光ドライブシステムに用いて好適な多波長集積型レーザ装置を実現できる。以下、この技術的な意義について説明する。
【０１０８】
ＣＤドライブ用（波長７８０ｎｍ帯）のレーザとＤＶＤドライブ用（波長６５０ｎｍ帯）のレーザを同一基板上に７多波長レーザ（二波長レーザ）は、ＣＤ用とＤＶＤ用の光学部品を兼用させて光ピックアップを構成する事が可能であり、光ピックアップのコスト低減、光軸調整作業の能率向上に多大な効果があり、ＣＤ／ＤＶＤ読み取り用レーザのトレンドとなっている。
【０１０９】
しかしながら、従来、このようなレーザに関しては、以下のような問題があった。同一基板上に素子を形成した二波長レーザはおおむね２つのタイプに分けられる。一つは、ＡｌＧａＡｓのバルク活性層とするＣＤ用レーザ、ＩｎＧａＰ／ＩｎＧａＡｌＰのＭＱＷ活性層を有するＤＶＤ用レーザに共通のＩｎＧａＡｌＰクラッド層を用いてウェットエッチでＰクラッド層のリッジストライプを形成し、ｎ型ＧａＡｓを共通電流ブロック層とする波長スペクトルが単モードの二波長レーザである。このレーザは、光ディスクからの戻り光の影響による雑音発生を防止するため、駆動ＤＣ電流に高周波を重畳して、単モードを多モードにしてコヒーレンシーを低下させなければならない。この高周波重畳によって、不要な電波が輻射される不要輻射が発生する場合がある。この不要輻射をドライブ外に出さないため、筐体を金属にしなければならず、ドライブのコストが高くなる要因となる。
【０１１０】
もう一つは、イオン注入によって絶縁化した領域で電流狭窄し、多モードレーザとなったＣＤ用レーザ素子やウェットエッチでテーパー型のリッジを形成し、ＳｉＯ２を電流ブロック層としたＤＶＤ用のパルセーションレーザを組合わせたものである。このレーザは、多モードレーザ、ＳｉＯ２ブロック層のレーザのいずれも、動作電流が大きく、レーザ駆動回路を設計するのに大きな負担となっていた。また、ＣＤ、ＤＶＤそれぞれを別のフォトリソグラフィー作業で形成するため、発光点間隔は一括形成するレーザに比べ制御性が悪く、光ピックアップの歩留や作業性に悪影響を与えていた。
【０１１１】
これに対して、本実施形態によれば、光ピックアップ用途として用いられる二波長レーザに本発明の構造を適用することにより、適度なパルセーション動作が誘起されやすい、ＩｎＡｌＰ電流ブロック層を有する実屈折率導波型レーザで、しかも、垂直部１０ｂを有するリッジストライプが形成されているため、良好なパルセーションが発生し、高周波重畳なしに良好な低雑音の光ピックアップが作製可能となる。その結果として、作業コストが低減され、安価で良質の光ピックアップが生産できる。また、ＩｎＡｌＰ電流ブロック層による実屈折率導波型構造であることから、低電流で動作し、ドライブ回路設計が格段に容易となる。また、高周波重畳が不要であることから、光ピックアップとドライブに樹脂化した筐体を用いることが可能となり、さらなるコストの低減が図られる。
【０１１２】
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、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
例えば、本発明の半導体レーザ装置に設けられるダブルヘテロをはじめとする各要素の構造、材料、形状、厚みや配置関係については、公知の半導体発光素子を元に当業者が適宜適用したものも包含する。
より具体的には、本発明の半導体レーザ装置を構成する材料としては、ＩｎＧａＡｌＰ系化合物半導体以外にも、ＡｌＧａＡｓ系、ＩｎＰ系、窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体などの各種の材料を用いることができる。
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、リッジストライプに垂直部を設けることにより、リッジ幅を確実に制御でき、レーザの特性を向上維持させ且つ高い歩留まりを得ることが可能となり、同時に、リッジストライプに傾斜部を設けることにより、その周囲に埋め込まれる電流阻止層などの結晶性を向上させ、電気的・光学的な特性を改善することができる。
またさらに、傾斜部を設けることより、可飽和吸収領域を形成することができ、安定した自励発振を実現することもできる。
すなわち、本発明によれば、高性能で高い歩留まりで製造が可能な半導体レーザ装置及びその製造方法を提供することが可能となり、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる半導体レーザ装置の断面構造を表す模式図である。
【図２】本発明の実施形態の半導体レーザのリッジストライプの下端付近を拡大した模式断面図である。
【図３】本発明の実施形態の半導体レーザの製造方法の要部を表す工程断面図である。
【図４】本発明の実施形態の半導体レーザの製造方法の要部を表す工程断面図である。
【図５】本発明者が本発明に至る過程で検討した半導体レーザの断面を表す模式図である。
【図６】オフ基板を用いた時に、リッジの左右の側面の傾斜が左右非対称となることを表す模式図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる半導体レーザ装置の断面を表す模式図である。
【図８】第２実施形態のレーザの電流−光出力特性を表すグラフ図である。
【図９】戻り光に対する相対雑音強度ＲＩＮ（ｒｅｌａｔｉｖｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｎｏｉｓｅ）を測定した結果を表すグラフ図である。
【図１０】図１０は、同じレーザ素子の７０℃におけるＲＩＮの測定結果を表すグラフ図である。
【図１１】（ａ）は、発振スペクトルを表すグラフ図であり、同図（ｂ）は、可干渉性（コヒーレンシー）の測定結果を表すグラフ図である。
【図１２】本発明の実施の形態にかかる多波長集積化半導体レーザの断面構造を表す模式図である。
【図１３】自励発振レーザの発振メカニズムを説明するための模式図である。
【図１４】比較例のレーザ装置の断面構造を表す模式図である。
【図１５】リッジ導波路型の半導体レーザ装置の断面構造を表す模式図である。
【図１６】リッジストライプの下端付近の断面構造を表す模式図である。
【図１７】欠陥領域において成長が不十分になる場合に、電流阻止層１１に「隙間」が形成されることを表す模式図である。
【符号の説明】
１  基板
２  下部クラッド層
３  ガイド層
４、４Ａ、４Ｂ  活性層
５  ガイド層
６  クラッド層
７  エッチングストップ層
８  クラッド層
９  中間層
１０  リッジストライプ
１０ａ  傾斜部
１０ｂ  垂直部
１１  電流阻止層
１２  コンタクト層
１３  ｎ側電極
１４  ｐ側電極
６０  マスク
６２  膜
３００  活性領域
３１０  可飽和吸収領域
３１０  吸収領域
Ａ，Ｂ  レーザ素子領域
Ｄ  欠陥領域
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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