(57)【特許請求の範囲】
【請求項１２】
波長の異なるレーザ光を出射する多波長集積半導体レーザ装置の製造方法であって、
第１の基板上に、エッチングストップ層を有する第１の半導体レーザ多層膜を作製する第１の工程と、
第２の基板上に、第２の半導体レーザ多層膜を作製する第２の工程と、
前記第２の半導体レーザ多層膜に、リッジ導波路を形成する第３の工程と、
前記第１の半導体レーザ多層膜と、前記第２の半導体レーザ多層膜とを、金属からなる接着層を介して接着する第４の工程と、
前記第１の基板をエッチングし、前記エッチングストップ層を露出させる第５の工程と、
前記エッチングストップ層をエッチングする第６の工程と、
前記第１の半導体レーザ多層膜にリッジ導波路を形成する第７の工程と、
前記第１の半導体レーザ多層膜を、前記第１の半導体レーザのリッジ導波路を含む所定領域を残してエッチングする第８の工程と、をこの順番で具備すること、
を特徴とする多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第１、第２の基板はｎ型半導体から成り、
前記第１の半導体レーザ多層膜のリッジ導波路はｎ型半導体から成り、
前記第２の半導体レーザ多層膜のリッジ導波路はｐ型半導体から成ること、
を特徴とする請求項１２に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法
【請求項１４】
前記第１の工程において、前記第１の半導体レーザ多層膜を作製した後に更にＴｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を積層する工程を含むこと、
を特徴とする請求項１２又は１３に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１５】
前記第３の工程において、前記リッジ導波路を形成した後に更にＴｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を積層する工程を含むこと、
を特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第８の工程の後に更に前記第１の半導体レーザ多層膜のリッジ導波路を形成した面に金属を介してサブマウントを接着する第９の工程を含むこと、
を特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第９の工程では、サブマウントに代えて、第３の波長のレーザ光を出射する第３の半導体レーザを接着すること、
を特徴とする請求項１６に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第３の半導体レーザは、活性層がＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記Ｖ族は少なくとも窒素（Ｎ）を含むこと、
を特徴とする請求項１７に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１９】
波長の異なるレーザ光を出射する多波長集積半導体レーザ装置の製造方法であって、
第１の基板上に、第１のエッチングストップ層を有する第１の半導体レーザ多層膜を作製する第１の工程と、
第２の基板上に、第２のエッチングストップ層を有する第２の半導体レーザ多層膜を作製する第２の工程と、
前記第１の半導体レーザ多層膜と、前記第２の半導体レーザ多層膜とを、金属からなる接着層を介して接着する第３の工程と、
前記第１の基板をエッチングし、前記第１のエッチングストップ層を露出させる第４の工程と、
前記第１のエッチングストップ層をエッチングする第５の工程と、
前記第１の半導体レーザ多層膜にリッジ導波路を形成する第６の工程と、
前記第１の半導体レーザ多層膜のリッジ導波路が形成されている面に金属を介してサブマウントを接着させる第７の工程と、
前記第２の基板をエッチングし、前記第２のエッチングストップ層を露出させる第８の工程と、
前記第２のエッチングストップ層をエッチングする第９の工程と、
前記第２の半導体レーザ多層膜にリッジ導波路を形成する第１０の工程と、
前記第２の半導体レーザ多層膜を、前記第２の半導体レーザのリッジ導波路を含む所定領域を残してエッチングする第１１の工程と、をこの順番で具備すること、
を特徴とする多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２０】
前記第１、第２の基板はｎ型半導体から成り、前記第１、第２の半導体レーザ多層膜のリッジ導波路はｎ型半導体から成ること、
を特徴とする請求項１９に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２１】
前記サブマウントは易劈開性を有する材料からなり、
前記第７の工程では、前記サブマウントの劈開面と前記第１及び第２の半導体レーザの劈開面を一致させるようにアライメントすること、
を特徴とする請求項１９又は２０に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２２】
前記サブマウントは、分離溝を有し、
前記第７の工程において、前記分離溝の方向と、前記第１及び第２の劈開面の方向を一致させるようにアライメントすること、
を特徴とする請求項１９又は２０に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２３】
前記第１の工程において、前記第１の半導体レーザ多層膜を作製した後に更に、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を積層すること、
を特徴とする請求項１９乃至２２の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２４】
前記第２の工程において、前記第２の半導体レーザ多層膜を作製した後に更に、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を積層すること、
を特徴とする請求項１９乃至２３の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２５】
前記第１の半導体レーザは活性層に少なくともリン（Ｐ）を含み、
前記第２の半導体レーザは活性層に少なくとも砒素（Ａｓ）を含むこと、
を特徴とする請求項１２乃至２４の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２６】
前記第１の半導体レーザは活性層に少なくとも砒素（Ａｓ）を含み、
前記第２の半導体レーザは活性層に少なくともリン（Ｐ）を含むこと、
を特徴とする請求項１２乃至２４の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２７】
前記第１の半導体レーザは活性層に少なくともリン（Ｐ）を含み、
前記第２の半導体レーザは、活性層がＩＩＩ−Ｖ族半導体からなり、前記Ｖ族は少なくとも窒素（Ｎ）を含むこと、
を特徴とする請求項１２乃至１５の何れか１項に記載の多波長集積半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長の異なる複数のレーザ光を出射する多波長集積半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ光を用いて計測や情報の記録再生を行う技術分野では、波長の異なる複数のレーザ光を出射する多波長集積半導体レーザ装置が利用されている。
【０００３】
例えば、生体観測を行うための計測機器では、多波長集積半導体レーザ装置から波長の異なるレーザ光を生体物質に照射し、生体反応によって生じる蛍光を検出することで、生体内の微量物質や免疫特性等を光学的に計測することが行われている。
【０００４】
また、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）とＣＤ（Compact Disc）等の記録再生方式の異なる記録媒体を利用することが可能な互換性を有する情報記録再生装置等では、多波長集積半導体レーザ装置を搭載したピックアップ装置を備えて、各記録媒体に適合した所定波長のレーザ光を出射することで、互換性を有する情報記録と再生を行うようにしている。
【０００５】
ここで、ピックアップ装置に搭載される従来の多波長集積半導体レーザ装置として、特許文献１に開示されたものがある。
【０００６】
この従来の多波長集積半導体レーザ装置は、小型化を実現するための構造を有しており、同文献の図１（Ａ）及び図２に示されているように、共振器長の異なる個別の半導体発光素子１，３の所定端部（発光点２，４側の端部）に形成された電極１４，１４間に、半田材金属２６を介在させて加熱接着させることで、半導体発光素子１，３同士を一体化させ、単体の多波長集積半導体レーザ装置を実現させている。
【０００７】
そして、かかる構造による効果として、発光点２，４の間隔（発光点間隔）Ｗを１００μｍ以下（７２μｍ程度）の近接した配置とすることができることから、ＤＶＤとＣＤ、ＣＤ-Ｒ等の記録再生方式の異なる記録媒体に対してレーザ光を照射する際の光路を単一とすることができ、装置構成の簡略化と小型化を図ることができるとしている。
［０００８］
特許文献１：特開平１１−１１２０９１号公報
発明の開示
発明が解決しようとする課題
［０００９］
ところで、上記従来の多波長集積半導体レーザ装置では、夫々個別にチップ化した２つの半導体発光素子１，３を半田材金属２６によって加熱接着することで一体化させる構造となっているため、アラインメント時の位置合わせ精度自体も高くすることが難しく、更に加熱接着時の機械的変位による位置ずれにより、両リッジ導波路の相対位置精度が悪化してしまうことから、発光点間隔にばらつきが生じる等の問題がある。
［００１０］
更に、半導体発光素子１と３はどちらも基板を有しているため、図１（Ａ）に示されているように、ｐ型半導体側同士で接合した場合には２つの活性層がともに基板にはさまれる形となるため、活性層部分の放熱を十分に良くすることができない。また、図４（Ａ）に示されているように、ｎ型半導体側同士で接合した場合には、２つの発光点の間に、両方の基板が存在する形となるため、２つの発光点位置を数１０μｍ以下に近づけることができない。
［００１１］
また、図１（Ａ）、図４（Ａ）に示されているように、半導体レーザはいずれも内部電流狭窄構造となっており、電流狭窄リッジストライプ全体が半導体で埋め込まれているために活性層部分の放熱は更に悪くなってしまう。仮にリッジ導波路構造とした場合にはｐ電極とｐ型コンタクト層との接触がリッジ導波路頂部のみとなるため、ｐ電極の接触抵抗を十分に小さくすることが難しくなる。
［００１２］
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて成されたものであり、発光点間隔のばらつきを低減することができ、また、より簡素な製造プロセスによって形成することができ、また、電気特性の向上を図り、更に良好な放熱特性が得られる多波長集積半導体レーザ装置とその製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１３］
［００１４］
請求項１２に記載の発明は、波長の異なるレーザ光を出射する多波長集積半導体レーザ装置の製造方法であって、第１の基板上に、エッチングストップ層を有する第１の半導体レーザ多層膜を作製する第１の工程と、第２の基板上に、第２の半導体レーザ多層膜を作製する第２の工程と、前記第２の半導体レーザ多層膜に、リッジ導波路を形成する第３の工程と、前記第１の半導体レーザ多層膜と、前記第２の半導体レーザ多層膜とを、金属からなる接着層を介して接着する第４の工程と、前記第１の基板をエッチングし、前記エッチングストップ層を露出させる第５の工程と、前記エッチングストップ層をエッチングする第６の工程と、前記第１の半導体レーザ多層膜にリッジ導波路を形成する第７の工程と、前記第１の半導体レーザ多層膜を、前記第１の半導体レーザのリッジ導波路を含む所定領域を残してエッチングする第８の工程と、をこの順番で具備すること、を特徴とする。
［００１５］
請求項１９に記載の発明は、波長の異なるレーザ光を出射する多波長集積半導体レーザ装置の製造方法であって、第１の基板上に、第１のエッチングストップ層を有する第１の半導体レーザ多層膜を作製する第１の工程と、第２の基板上に、第２のエッチングストップ層を有する第２の半導体レーザ多層膜を作製する第２の工程と、前記第１の半導体レーザ多層膜と、前記第２の半導体レーザ多層膜とを、金属からなる接着層を介して接着する第３の工程と、前記第１の基板をエッチングし、前記第１のエッチングストップ層を露出させる第４の工程と、前記第１のエッチングストップ層をエッチングする第５の工程と、前記第１の半導体レーザ多層膜にリッジ導波路を形成する第６の工程と、前記第１の半導体レーザ多層膜のリッジ導波路が形成されている面に金属を介してサブマウントを接着させる第７の工程と、前記第２の基板をエッチングし、前記第２のエッチングストップ層を露出させる第８の工程と、前記第２のエッチングストップ層をエッチングする第９の工程と、前記第２の半導体レーザ多層膜にリッジ導波路を形成する第１０の工程と、前記第２の半導体レーザ多層膜を、前記第２の半導体レーザのリッジ導波路を含む所定領域を残してエッチングする第１１の工程と、をこの順番で具備すること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
［００１６］
［図１］第１の実施形態と実施例１の多波長集積半導体レーザ装置の構造を表した断面図である。
［図２］第１の実施形態と実施例１の多波長集積半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための図である。
［図３］第１の実施形態と実施例１の多波長集積半導体レーザ装置の製造プロセスを更に説明するための図である。
［図４］第１の実施形態と実施例１の多波長集積半導体レーザ装置の製造プロセスを更に説明するための図である。
［図５］第２の実施形態と実施例２の多波長集積半導体レーザ装置の構造を表した断面図である。
［図６］第２の実施形態と実施例２の多波長集積半導体レーザ装置の製造プロセスを説明するための図である。
［図７］第２の実施形態と実施例２の多波長集積半導体レーザ装置の製造プロセスを更に説明するための図である。
［図８］第２の実施形態と実施例２の多波長集積半導体レーザ装置の製造プロセスを更に説明するための図である。
［図９］実施例１の変形例に係る多波長集積半導体レーザ装置の構成を表した断面図である。
［図１０］更に他の変形例に係る多波長集積半導体レーザ装置の構成を表した断面図である。
発明を実施するための最良の形態
［００１７］
発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
［００１８］
図１は、第１の実施形態に係る多波長集積半導体レーザ装置の基本構造を表した断面図、図２乃至図４は、第１の実施形態に係る多波長集積半導体レーザ装置の製造方法を説明するための製造工程図である。
［００１９］
図５は、第２の実施形態に係る多波長集積半導体レーザ装置の基本構造を表した断面図、図６乃至図８は、第２の実施形態に係る多波長集積半導体レーザ装置の製造方法を説明するための製造工程図である。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
図１を参照して、第１の実施形態に係る多波長集積半導体レーザ装置の構造について説明する。
【００２１】
この多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡは、２つの半導体レーザ素子１００，２００が金属からなる接着層ＭＣによって一体的に貼り合わされた構造を有し、サブマウントＳＵＢに電気的に分離された２つの電極Ｅ１，Ｅ２を介して接着されている。
【００２２】
すなわち、詳細な構造については製造方法と合わせて後述するが、第１半導体レーザ素子１００は、ｐ型コンタクト層とｐ型クラッド層等を備えたｐ型層ＰＬ１と、活性層ＡＬ１と、ｎ型クラッド層とｎ型コンタクト層等を備えたｎ型層ＮＬ１とを有しており、ｎ型層にはリッジ導波路（以下「ｎ型リッジ導波路」と称する）ＧＮ１が形成されている。
第２半導体レーザ素子２００は、ｎ型基板２０１ｎと、ｎ型クラッド層等を備えたｎ型層ＮＬ２と、活性層ＡＬ２と、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層等を備えたｐ型層ＰＬ２とを有しており、ｐ型層にはリッジ導波路（以下「ｐ型リッジ導波路」と称する）ＧＰ２が形成されている。
【００２３】
更に、ｐ型層ＰＬ２とｐ型層ＰＬ１が金属からなる接着層ＭＣを介して接着されており、第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジ導波路ＧＮ１と第２半導体レーザ素子２００のｐ型リッジ導波路ＧＰ２とが所定の間隔で平行に配置している。
【００２４】
ここで、第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジ導波路ＧＮ１の頂部を除くｎ型層ＮＬ１の表面が絶縁膜ＺＬ１によって被覆されると共に、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１の頂部及び絶縁膜ＺＬ１上にｎ側電極が形成されている。また、第２半導体レーザ素子２００のｐ型リッジ導波路ＧＰ２の頂部を除くｐ型層ＰＬ２の表面が、絶縁膜ＺＬ２によって被覆されると共に、ｐ型リッジ導波路ＧＮ２の頂部及び絶縁膜ＺＬ２上にｐ側電極が形成されている。更に、第２半導体レーザ素子２００のｎ型基板２０１ｎ裏面に、駆動電圧を印加するためのｎ側電極Ｅ３が形成されている。
【００２５】
そして、サブマウントＳＵＢ上の電極Ｅ１と接着層ＭＣの一端とが接着され、更にサブマウントＳＵＢ上の電極Ｅ２と第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジ導波路ＧＮ１側の面とが接着されることで、図示するような構成で利用することが可能となっている。
【００２６】
かかる構造を有する多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡにおいて、サブマウントＳＵＢの電極Ｅ１とＥ２の間に所定の駆動電圧Ｖ１を印加すると、駆動電流が第１半導体レーザ素子１００に流入し、活性層ＡＬ１の発光点Ｘ１から、所定波長のレーザ光が出射される。
【００２７】
また、サブマウントＳＵＢの電極Ｅ１と第２半導体レーザ素子２００のｎ側電極Ｅ３の間に所定の駆動電圧Ｖ２を印加すると、駆動電流が第２半導体レーザ素子２００に流入し、活性層ＡＬ２の発光点Ｘ２から、第１半導体レーザ素子１００とは異なる所定波長のレーザ光が出射される。
【００２８】
また、電極Ｅ１とＥ２の間及び電極Ｅ１と第２半導体レーザ素子２００のｎ側電極Ｅ３の間に夫々所定の駆動電圧Ｖ１とＶ２を同時に印加すると、駆動電流が第１半導体レーザ素子１００に流入すると共に、第２半導体レーザ素子２００にも流入し、各発光点Ｘ１，Ｘ２から、互いに異なる所定波長のレーザ光が同時に出射される。
【００２９】
このように、多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡは、波長の異なる２つのレーザ光を独立又は同時に出射させることが可能である。
【００３０】
次に、多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡの製造方法について、図２乃至図４を参照して説明する。
【００３１】
まず、図２（ａ）〜（ｃ）に示す製造工程により、第１半導体レーザ素子１００を作製するための第１中間生成体１００ｘと、第２半導体レーザ素子２００を作製するための第２中間生成体２００ｘとを作製する。ここで、中間生成体１００ｘ，２００ｘはウェハの状態で形成される。
【００３２】
すなわち、第１中間生成体１００ｘを作製する際、図２（ａ）の断面図に示すように、ｎ型基板１０１ｎ上に、第１のエッチングストップ層１０２esと、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層等を有するｎ型層ＮＬ１、第２のエッチングストップ層１０３esと、活性層ＡＬ１と、ｐ型クラッド層とｐ型コンタクト層等を有するｐ型層ＰＬ１とを、この順序で積層することで、半導体レーザ多層膜を作製し、更にｐ型層ＰＬ１のｐ型コンタクト層上に、ｐ側電極１０４ｐと金属からなる接着層ＭＣ１を形成することで、第１中間生成体１００ｘを作製する。
【００３３】
次に、第２中間生成体２００ｘを作製する際、図２（ｂ）の断面図に示すように、ｎ型基板２０１ｎ上に、ｎ型クラッド層等を有するｎ型層ＮＬ２と、活性層ＡＬ２と、エッチングストップ層２０２esと、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層等を有するｐ型層ＰＬ２を、この順序で積層することで、半導体レーザ多層膜を作製する。更に図２（ｃ）の断面図に示すように、ｐ型層ＰＬ２のｐ型コンタクト層及びｐ型クラッド層を部分的にエッチングストップ層２０２esまでエッチングし、ｐ型リッジ導波路ＧＰ２を作製する。これにより、所定のピッチ間隔ＷPT且つ所定幅Ｗ２に決めたｐ型リッジ導波路ＧＰ２を予め複数個形成しておく。そして、ｐ型リッジ導波路ＧＰ２の頂部を除くｐ型層ＰＬ２上面部分の全面に絶縁膜ＺＬ２を形成した後、ｐ型リッジ導波路ＧＰ２の頂部と絶縁膜ＺＬ２上を含む上面部分の全面にｐ側電極２０３ｐと金属からなる接着層ＭＣ２を形成し、第２中間生成体２００ｘの作製を完了する。
【００３４】
次に、図２（ｄ）の断面図に示すように、第２中間生成体２００ｘの接着層ＭＣ２と第１中間生成体１００ｘの接着層ＭＣ１とを接着させて、それら接着層ＭＣ１，ＭＣ２を一体の接着層ＭＣにすることで、第１，第２中間生成体１００ｘ，２００ｘとを一体に貼り合わせる。
【００３５】
次に、図３（ａ）の断面図に示すように、第１中間生成体１００ｘのｎ型基板１０１ｎをエッチングによって除去し、第１のエッチングストップ層１０２esを露出させる。次に、第１のエッチングストップ層１０２esもエッチングによって除去し、ｎ型層ＮＬ１のｎ型コンタクト層を露出させる。
【００３６】
次に、図３（ｂ）の断面図に示すように、ｎ型層ＮＬ１のｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層を部分的に第２のエッチングストップ層１０３esまでエッチングし、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１を作製する。ここで、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１のピッチ間隔は、第２中間生成体２００ｘに予め形成されているｐ型リッジ導波路ＧＰ２のピッチ間隔ＷPTに合わせ、ｐ型リッジ導波路ＧＰ２に対して均一の距離で対向することとなるｎ型リッジ導波路ＧＮ１を複数組形成する。そして、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１の頂部を除くｎ型層ＮＬ１上に絶縁膜ＺＬ１を形成した後、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１の頂部と絶縁膜ＺＬ１上にｎ側電極１０５ｎを形成する。
【００３７】
次に、図３（ｃ）の断面図に示すように、第１，第２半導体レーザ素子１００，２００を形成すべき領域Ｗdeviceを除いて、ｎ側電極１０５ｎと絶縁膜ＺＬ１と第１中間生成体１００ｘの半導体レーザ多層膜の部分を部分的にエッチングすることで、接着層ＭＣを部分的に露出させ、更に、第２中間性生体２００ｘのｎ型基板２０１ｎ側の裏面にｎ側電極Ｅ３を形成する。
【００３８】
次に、図４（ａ）の斜視図に示すように、一次劈開と二次劈開を行って分割することで、図４（ｂ）に示すような、第１半導体レーザ素子１００と第２半導体レーザ素子２００とが一体となった個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡを作製する。
【００３９】
そして、例えば図１に示したように、サブマウントＳＵＢの電極Ｅ１とＥ２に対して、接着層ＭＣと第１半導体レーザ素子１００側のｎ側電極１０５ｎとをそれぞれ接着させる。
【００４０】
以上に説明したように本実施形態の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡによれば、図１に示したように、第１半導体レーザ素子１００のリッジ導波路ＧＮ１がｎ型半導体側に形成され、ｐ型層ＰＬ１側の面は全面にわたってｐ側電極１０４ｐと接しているために接触面積が大きくなり、このｐ側電極の接触抵抗が小さくできる構造となっている。
【００４１】
また、本実施形態の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡでは、第１半導体レーザ素子１００が基板を有してないため、第１半導体レーザ素子１００の全体の膜厚が非常に薄くなり、第１半導体レーザ素子１００の活性層ＡＬ１及び第２半導体レーザ素子２００の活性層ＡＬ２のどちらもサブマウントに近づけることができる。このため第１半導体レーザ素子１００内及び第２半導体レーザ素子２００内のどちらで生じる熱でもサブマウントＳＵＢを通じて効率良く放熱することができる。
【００４２】
また、本実施形態の製造方法によると、第１半導体レーザ素子１００と第２半導体レーザ素子２００を作製するための第１中間性生体１００ｘと第２中間生成体２００ｘをウェハの状態で貼り合わせた後、劈開して個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡに分割するので、製造プロセスを簡素化することができると共に、個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡを均一に形成することができ、高い量産性が得られる。さらに、本製造方法によると、第１中間生成体１００ｘと第２中間生成体２００ｘを接着層ＭＣによって貼り合わせた後に、各半導体レーザ素子の共振器端面及び側壁を形成するため、この部分へ接着層が回り込んで電気的ショートを生じさせる等の問題を回避することができ、信頼性の高い多波長半導体レーザ素子ＬＤＢを実現することができる。
【００４３】
また、図３（ｂ）に示したように、第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジストライプＧＮ１は、第１中間生成体１００ｘと第２中間生成体２００ｘとを貼り合わせた後に、第２中間生成体２００ｘのリッジ導波路ＧＰ２の位置に合わせて形成するため、２つのリッジ導波路の相対位置を高精度に合わせることができる。つまり、従来技術のように両半導体レーザともに導波路を形成した後に２つの半導体レーザを貼り合わせる場合には、貼り合わせる際に２つの導波路の位置合わせを行うために、貼り合わせる際の熱等による応力によって２つの導波路の相対位置精度が悪化してしまうのに対して、本実施形態の場合はこの応力による２つの導波路の位置ずれの心配がない。
【００４４】
この結果、製造される個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡにおける第１半導体レーザ素子１００の発光点Ｘ１と第２半導体レーザ素子２００の発光点Ｘ２との発光点間隔を高精度且つ均一に形成することが可能となる。ちなみに、このときの位置合わせ精度はサブミクロン以下とすることが可能である。
【００４５】
〔第２の実施形態〕
次に、図５乃至図８を参照して、第２の実施形態に係る多波長集積半導体レーザ装置について説明する。
【００４６】
本実施形態の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＢは、図５の断面図に示すように、２つの半導体レーザ素子３００，４００が金属からなる接着層ＭＣによって一体に貼り合わされた構造を有し、サブマウントＳＵＢに電極Ｅ４を介して接着されている。
【００４７】
すなわち、詳細な構造については製造方法と合わせて後述するが、第１半導体レーザ素子３００は、ｐ型コンタクト層とｐ型クラッド層等を備えたｐ型層ＰＬ３と、活性層ＡＬ３と、ｎ型クラッド層とｎ型コンタクト層等を備えたｎ型層ＮＬ３とを有しており、ｎ型層にはリッジ導波路（以下「ｎ型リッジ導波路」と称する）ＧＮ３が形成されている。
【００４８】
第２半導体レーザ素子４００は、ｐ型コンタクト層とｐ型クラッド層等を備えたｐ型層ＰＬ４と、活性層ＡＬ４と、ｎ型クラッド層とｎ型コンタクト層等を備えたｎ型層ＮＬ４とを有しており、ｎ型層にはリッジ導波路（以下「ｎ型リッジ導波路」と称する）ＧＮ４が形成されている。
【００４９】
更に、ｐ型層ＰＬ３とＰＬ４が金属からなる接着層ＭＣを介して接着されており、第１半導体レーザ素子３００のｎ型リッジ導波路ＧＮ３と第２半導体レーザ素子４００のｎ型リッジ導波路ＧＮ４とが所定の間隔で平行に配置している。
【００５０】
ここで、第１半導体レーザ素子３００のｎ型リッジ導波路ＧＮ３の頂部を除くｎ型層ＮＬ３の表面が絶縁膜ＺＬ３によって被覆されると共に、ｎ型リッジ導波路ＧＮ３の頂部及び絶縁膜ＺＬ３上にｎ側電極（図示略）が形成されており、このｎ側電極を介して第１半導体レーザ素子３００とサブマウントＳＵＢの電極Ｅ４とが接着されている。更に、第２半導体レーザ素子４００のｎ型リッジ導波路ＧＮ４の頂部を除くｎ型層ＮＬ４の表面が、絶縁膜ＺＬ４によって被覆されると共に、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４の頂部と絶縁膜ＺＬ４上にｐ側電極４０５ｎが形成されており、このｐ側電極４０５ｎを介して、第２半導体レーザ素子４００を駆動するための所定の駆動電圧Ｖ２が印加されるようになっている。
【００５１】
かかる構造を有する多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＢにおいて、接着層ＭＣとサブマウントＳＵＢの電極Ｅ４の間に所定の駆動電圧Ｖ１を印加すると、駆動電流が第１半導体レーザ素子３００に流入し、活性層ＡＬ３の発光点Ｘ３から、所定波長のレーザ光が出射される。
【００５２】
また、接着層ＭＣと第２半導体レーザ素子４００のｎ側電極４０５ｎの間に所定の駆動電圧Ｖ２を印加すると、駆動電流が第２半導体レーザ素子４００に流入し、活性層ＡＬ４の発光点Ｘ４から、第１半導体レーザ素子３００とは異なる所定波長のレーザ光が出射される。
【００５３】
また、接着層ＭＣと電極Ｅ４間及び、接着層ＭＣとｎ側電極４０５ｎ間に、夫々所定の駆動電圧Ｖ１とＶ２を同時に印加すると、駆動電流が第１半導体レーザ素子２００に流入すると共に、駆動電流が第２半導体レーザ素子４００に流入することにより、活性層ＡＬ３，ＡＬ４の各発光点Ｘ３，Ｘ４から、互いに異なる所定波長のレーザ光が同時に出射される。
【００５４】
次に、多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＢの製造方法について、図６乃至図８を参照して説明する。
【００５５】
まず、図６（ａ）（ｂ）に示す製造工程により、第１半導体レーザ素子３００を作製するための第１中間生成体３００ｘと、第２半導体レーザ素子４００を作製するための第２中間生成体４００ｘとを作製する。ここで、中間生成体３００ｘ，４００ｘはウェハの状態で形成される。
【００５６】
すなわち、第１中間生成体３００ｘを作製する際、図６（ａ）の断面図に示すように、ｎ型基板３０１ｎ上に、第１のエッチングストップ層３０２esと、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層等を有するｎ型層ＮＬ３と、第２のエッチングストップ層３０３esと、活性層ＡＬ３と、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層等を有するｐ型層ＰＬ３とを、この順序で積層することで、半導体レーザ多層膜を作製し、更にｐ型層ＰＬ３のｐ型コンタクト層上に、ｐ側電極３０４ｐと金属からなる接着層ＭＣ３を形成することで、第１中間生成体３００ｘを作製する。
【００５７】
次に、第２中間生成体４００ｘを作製する際、図６（ｂ）の断面図に示すように、ｎ型基板４０１ｎ上に、第３のエッチングストップ層４０２esと、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層等を有するｎ型層ＮＬ４と、第２のエッチングストップ層４０３esと、活性層ＡＬ４と、ｐ型クラッド層及びｐ型コンタクト層等を有するｐ型層ＰＬ４を、この順序で積層することで、半導体レーザ多層膜を作製し、更にｐ型層ＰＬ４のｐ型コンタクト層上にｐ側電極４０４ｐと金属からなる接着層ＭＣ４を形成することで、第２中間生成体４００ｘを作製する。
【００５８】
次に、図６（ｃ）の断面図に示すように、第１中間生成体３００ｘの接着層ＭＣ３と第２中間生成体４００ｘの接着層ＭＣ４とを接着させて、それら接着層ＭＣ３，ＭＣ４を一体の接着層ＭＣにすることで、第１，第２中間生成体３００ｘ，４００ｘとを一体に貼り合わせる。
【００５９】
次に、図７（ａ）の断面図に示すように、第１中間生成体３００ｘのｎ型基板３０１ｎをエッチングによって除去し、第１のエッチングストップ層３０２esを露出させる。次に第１のエッチングストップ層３０２esもエッチングによって除去し、ｎ型層ＮＬ３のｎ型コンタクト層を露出させる。
【００６０】
次に、図７（ｂ）に示すように、上述の露出させたｎ型層ＮＬ３のｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層を部分的に第２のエッチングストップ層３０３esまでエッチングし、ｎ型リッジ導波路ＧＮ３を作製する。ここで、所定のピッチ間隔ＷPT且つ所定幅Ｗ３に決めて、ｎ型リッジ導波路ＧＮ３を複数個形成する。
【００６１】
そして、これらのｎ型リッジ導波路ＧＮ３の頂部を除くｎ型層ＮＬ３上全面に絶縁膜ＺＬ３を形成した後、ｎ型リッジ導波路ＧＮ３の頂部と絶縁膜ＺＬ３上にｎ側電極３０５ｎを形成する。
【００６２】
次に、図７（ｃ）の断面図に示すように、ｎ側電極３０５ｎ側に、金属からなる接着層Ｅ４を介してサブマウントＳＵＢを接着する。
【００６３】
ここで、サブマウントＳＵＢは易劈開性の材料であることが望ましく、このサブマウントＳＵＢの劈開面と、半導体レーザ多層膜から成る第１，第２の半導体レーザ素子３００，４００の劈開面を一致させるように接着を行う。
【００６４】
ただし、サブマウントＳＵＢが劈開性を有さない材料である場合は、後述する一次劈開、二次劈開用の分離溝をサブマウントＳＵＢに予め設けておき、この一次劈開用分離溝と半導体レーザ多層膜から成る第１，第２の半導体レーザ素子３００，４００の劈開面を一致させるように接着を行う。
【００６５】
次に、図８（ａ）の断面図に示すように、第２中間生成体４００ｘのｎ型基板４０１ｎをエッチングによって除去することで第３のエッチングストップ層４０２esを露出させる。次に第１のエッチングストップ層４０２esもエッチングによって除去することで、ｎ型層ＮＬ４のｎ型コンタクト層を露出させる。
【００６６】
次に、図８（ｂ）の断面図に示すように、ｎ型層ＮＬ４のｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層を、部分的に第４のエッチングストップ層４０３esまでエッチングし、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４を形成する。ここで、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４のピッチ間隔は、先に形成しておいたｎ型リッジ導波路ＧＮ３のピッチ間隔ＷＴＰに合わせ、ｎ型リッジ導波路ＧＮ３に対し均一の距離で対向することとなるｎ型リッジ導波路ＧＮ４を複数組形成する。そして、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４の頂部を除くｎ型層上に絶縁膜ＺＬ４を形成した後、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４の頂部と絶縁膜ＺＬ４上にｎ側電極４０５ｎを形成する。
【００６７】
次に、図８（ｃ）の断面図に示すように、第１，第２半導体レーザ素子３００，４００を形成すべき領域Ｗdeviceを除いて、上記ｎ側電極４０５ｎと絶縁膜ＺＬ４と第２中間生成体４００ｘの半導体レーザ多層膜の部分を部分的にエッチングすることで、ｐ側電極４０４ｐを露出させる。
【００６８】
次に、図８（ｄ）の斜視図に示すように、サブマウントＳＵＢと共に第１，第２中間生成体３００ｘ，４００ｘの半導体レーザ多層膜を劈開することで、第１半導体レーザ素子３００と第２半導体レーザ素子４００とを有し、接着層ＭＣによって一体に貼り付けられた構造を有する、図１に示した個々の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢに分割する。
【００６９】
以上に説明した、本実施形態の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢによれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。更に本実施形態の多波長半導体レーザＬＤＢによれば、図５に示したように第２半導体レーザ素子４００のリッジ導波路ＧＮ４もｎ型半導体側に形成されｐ型層ＰＬ４側の面は、全面にわたってｐ側電極４０４ｐと接しているために接触面積が大きくなり、このｐ側電極の接触抵抗も小さくできる構造となっている。
【００７０】
また、本実施形態の製造方法においても、上述した第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。さらに本実施例の製造方法では、図６（ｃ）に示したように、第１中間生成体３００ｘと第２中間生成体４００ｘとの貼り合わせは、どちらもリッジ導波路等が存在しない平坦面同士で行うため、金属からなる接着層ＭＣ３，ＭＣ４の加熱融着によって接着するのではなく、固相拡散等による接着も行うことができ、接着後に比較的高温での加熱処理を行うことが可能となる。すなわち、接着後に電極アロイング又は電極アニーリング等の加熱処理を行うことができるため、電気特性に優れた多波長半導体レーザを作製することが可能となる。
【００７１】
更にまた、図６（ｃ）に示したように、第１中間生成体３００ｘと第２中間生成体４００ｘとの貼り合わせは、どちらもリッジ導波路等が存在しない平坦面同士で行うため、金属からなる接着層ＭＣ３，ＭＣ４の加熱融着によって接着するのではなく、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を接着層として用いて、固相拡散等による接着も行うことができ、製造プロセスの簡素化等を実現することができる。
【実施例１】
【００７２】
次に、より具体的な実施例の多波長半導体レーザ装置について説明する。
【００７３】
本実施例の多波長半導体レーザ装置は、基本的に図１に示した構造を有し、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子１００と、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子２００とが、金属からなる接着層ＭＣを介して貼り合わされた一体構造を有している。また、基本的に、図２乃至図４を参照して説明した第１の実施形態と同様の製造プロセスに従って製造されている。
【００７４】
そこで、図２乃至図４を参照して、本実施例の多波長半導体レーザ装置の製造方法と構造とを説明することとする。また、図１乃至図４に記載されている符号を用いて製造方法と構造とを説明する。
【００７５】
本実施例の多波長半導体レーザ装置ＬＤＡを作製する際、まず、図２（ａ）〜（ｃ）に示す製造工程により、第１半導体レーザ素子１００を作製するための第１中間生成体１００ｘと、第２半導体レーザ素子２００を作製するための第２中間生成体２００ｘとを作製する。
【００７６】
すなわち、図２（ａ）に示すように、第１中間生成体１００ｘを作製する際、ｎ型ＧａＡｓ（１００）からなるｎ型半導体基板１０１ｎ上にｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．５μｍのバッファ層（符号略）を形成した後、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０５μｍの第１のエッチングストップ層１０２esを形成し、更に、ｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｎ型コンタクト層とｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約１．２μｍのｎ型クラッド層とを順に積層することでｎ型層ＮＬ１を形成する。次に、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０１μｍの第２のエッチングストップ層１０３esと、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０４μｍの多重量子井戸構造の活性層ＡＬ１を順に積層し、更に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約１．２μｍのｐ型クラッド層とｐ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０５μｍの通電層とｐ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｐ型コンタクト層をその順序で積層することでｐ型層ＰＬ１を形成する。
【００７７】
こうして、ｎ型半導体基板１０１ｎ上に半導体レーザ多層膜を形成した後、上述のｐ型層ＰＬ１のｐ型コンタクト層上に、Ａｕ−Ｚｎからなるｐ側オーミック電極層と、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を積層して、ｐ側電極１０４ｐとし、更に、Ｓｎからなる接着層ＭＣ１を順に形成することで、第１中間生成体１００ｘを作製する。
【００７８】
一方、第２中間生成体２００ｘを作製する際、図２（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ（１００）からなるｎ型半導体基板２０１ｎ上に、ｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．５μｍのバッファ層（符号略）を形成した後、ｎ型ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約１．５μｍのクラッド層等のｎ型層ＮＬ２と、ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約０．０３μｍの多重量子井戸構造の活性層ＡＬ２と、ｐ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０１２μｍのエッチングストップ層２０２esとを順に形成し、続いて、ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約１．２μｍのｐ型クラッド層とｐ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｐ型コンタクト層を積層することでｐ型層ＰＬ２の形成を行う。こうして、まず、ｎ型半導体基板２０１ｎ上に半導体レーザ多層膜が形成された中間生成体２００ｘを作製する。
【００７９】
次に、図２（ｃ）に示すように、上述のｐ型層ＰＬ２（すなわち、ｐ型コンタクト層及びｐ型クラッド層）を部分的にエッチングすることにより、〈０−１１〉方向のｐ型リッジ導波路ＧＰ２を形成する。ここで、所定ピッチ間隔ＷＴＰ且つ所定幅Ｗ２となるｎ型リッジ導波路ＧＰ２を形成する。そして、ｐ型リッジ導波路ＧＰ２の頂部を除くｐ型層ＰＬ２上面部分の全面に、ＳiＯ２からなる絶縁膜ＺＬ２を形成し、続いてｐ型リッジ導波路ＧＰ２の頂部と絶縁膜ＺＬ２上に、Ａｕ−Ｚｎからなるｐ側オーミック電極層層と、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を形成することで、ｐ側電極２０３ｐとし、更に、Ａｕからなる接着層ＭＣ２を順次に形成する。
【００８０】
以上、図２（ｂ）（ｃ）に示した製造工程により、第２中間生成体２００ｘの作製を完了する。
【００８１】
次に、図２（ｄ）に示すように、第２中間生成体２００ｘの接着層ＭＣ２と、第１中間生成体１００ｘの接着層ＭＣ１とを接触させて、１ＭＰ程度の付勢圧力で圧接させ、約３００℃、５分間の加熱を行うことによって、接着層ＭＣ１，ＭＣ２を接着層ＭＣに一体化させて、第１，第２中間生成体１００ｘ，２００ｘを一体に貼り合わせる。ここで、第１中間生成体１００ｘの半導体多層膜の結晶方位〈０−１１〉と、第２中間生成体２００ｘの半導体結晶方位〈０−１１〉とを一致させて、接着層ＭＣ１，ＭＣ２を接着させる。
【００８２】
次に、図３（ａ）に示すように、アンモニア水：過酸化水素水：水の比を２：１：２０としたエッチャントによって、第１中間生成体１００ｘのｎ型半導体基板１０１ｎと上述のバッファ層とをエッチングし、第１のエッチングストップ層１０２esを露出させる。続いて、露出させた第１のエッチングストップ層１０２esを塩酸によりエッチングし、ｎ型層ＮＬ１のｎ型コンタクト層を露出させる。このとき、中間生成体２００ｘのｎ型半導体基板２０１ｎがエッチングされないようにするために、第２中間生成体２００ｘのｎ型半導体基板２０１ｎ側をワックス等で被覆する。
【００８３】
次に、図３（ｂ）に示すように、第１中間生成体１００ｘのｎ型層（すなわち、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層）ＮＬ１を部分的に第２のエッチングストップ層１０３esまでエッチングし、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１を形成する。この際、第２中間生成体２００ｘに予め形成されているｐ型リッジ導波路ＧＰ２の位置に合わせて、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１を形成する。
【００８４】
そして、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１の頂部を除くｎ型層ＮＬ１上にＳiＯ２からなる絶縁膜ＺＬ１を形成した後、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１の頂部と絶縁膜ＺＬ１上に、Ａｕ−Ｇｅからなるｎ側電極１０５ｎを形成する。
【００８５】
次に、図３（ｃ）に示すように、第１中間生成体１００ｘのｎ型リッジ導波路ＧＮ１を含む所定領域（すなわち、第１，第２半導体レーザ装置１００，２００を形成すべき幅１００μｍ程の領域）Ｗdeviceを残して、ｎ側電極１０５ｎと絶縁膜ＺＬ１と活性層ＡＬ１、ｐ型層ＰＬ１等からなる半導体多層膜をエッチングし、ｐ側電極１０４ｐを露出させ、更に、第２中間性生体２００ｘのｎ型基板２０１ｎ側の裏面にｎ側電極Ｅ３を形成する。
【００８６】
次に、図２（ａ）乃至図３（ｃ）に示したウェハの状態で製造された中間生成体に対し、図４（ａ）に示すように、一次劈開と二次劈開を行うことで、個々の多波長半導体レーザ装置ＬＤＡにチップ化する。このチップ化に際し、上述したｐ側電極１０４ｐの露出部分において二次劈開を行うことで、一組ずつのｎ型リッジ導波路ＧＮ１とｐ型リッジ導波路ＧＰ２が領域Ｗdevice内に存在し、且つ露出したｐ側電極１０４ｐを有する、図４（ｂ）に示すような個々の多波長半導体レーザ装置ＬＤＡを完成する。
【００８７】
そして、サブマウントＳＵＢ上のＡｕ−Ｓｎからなる電極Ｅ１と、同じくＡｕ−Ｓｎからなる電極Ｅ２に対して、ｐ側電極１０４ｐの露出部分と、第１半導体レーザ素子１００側のｎ側電極１０５ｎとを、それぞれ接着させる。
【００８８】
なお、第１半導体レーザ素子１００のｎ側電極１０５ｎと第２半導体レーザ素子２００のｐ側電極２０３ｐとが電気的に接続することが無いように、サブマウント上の２つの電極Ｅ１とＥ２は電気的に絶縁しておく必要がある。
【００８９】
以上に述べた実施例では、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザである第１半導体レーザ素子１００を、主面が（１００）面、ｎ型リッジ導波路ＧＮ１方向が〈０−１１〉となるように作製したが、この場合このリッジ導波路を表面反応律速となるエッチング条件で形成すると、導波路の断面形状が逆テーパ形状となってしまう。逆テーパ形状となると、リッジ導波路側壁への絶縁膜及び電極形成が難しくなるため好ましくない。そこで、第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジ導波路ＧＮ１の断面を順テーパとするために、上記第１中間生成体１００ｘと第２中間生成体２００ｘの貼り合わせ工程において、第１中間生成体１００ｘの半導体結晶方位〈０１１〉と、第２中間生成体２００ｘの半導体結晶方位〈０−１１〉とを一致させるように貼り合わせ、第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジ導波路ＧＮ１方向が〈０１１〉となるように作製することが好ましい。また、この際、第１半導体レーザ素子１００の基板としてオフ基板を用いる場合には、共振器端面が傾斜しないよう、主面が（１００）面から（０１１）面方向に傾斜したオフ基板を用いることが好ましい。
【００９０】
また、本実施例では、接着層ＭＣ１，ＭＣ２としてそれぞれ、Ｓｎ、Ａｕを用いているが、接着層の材料はこれに限ったものではなく、Ｐｄ、Ｉｎ等他の金属材料で構成しても良い。
【００９１】
更に、本実施例では、第１半導体レーザ素子が、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する半導体レーザであり、第２半導体レーザ素子が、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する半導体レーザである場合について説明したが、第１半導体レーザ素子を、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する半導体レーザとし、第２半導体レーザ素子を、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する半導体レーザとしても良い。
【００９２】
更に、第１半導体レーザ素子を、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する半導体レーザとし、第２半導体レーザ素子を、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を出射する半導体レーザとしても良い。この場合には、図９の断面図に示すように、サブマウントＳＵＢを第２半導体レーザの半導体基板２０１ｎの裏面側に接着することが好ましい。
【００９３】
また、サブマウントＳＵＢとして、第１半導体レーザ素子１００及び第２半導体レーザ素子２００とは異なる波長の光を出射する第３半導体レーザ素子３００を用いても良い。この場合の多波長半導体レーザ装置の構造は、図１０の断面図に示すような構造とする。
【００９４】
以上に説明した本実施例の多波長半導体レーザ装置ＬＤＡによれば、図１に示したように、第１半導体レーザ素子１００のリッジ導波路ＧＮ１がｎ型半導体側に形成され、ｐ型層ＰＬ１側の面は全面にわたってｐ側電極１０４ｐと接しているために接触面積が大きくなり、このｐ側電極の接触抵抗が小さくできる構造となっている。
【００９５】
本実施例の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡでは、第１半導体レーザ素子１００が基板を有しておらず、第１半導体レーザ素子１００の全体の膜厚は５μｍ以下の薄膜となるために、第１半導体レーザ素子１００の活性層ＡＬ１及び第２半導体レーザ素子２００の活性層ＡＬ２のどちらもサブマウントＳＵＢに近づけることができる。このため第１半導体レーザ素子１００内及び第２半導体レーザ素子２００内のどちらで生じる熱でもサブマウントＳＵＢを通じて効率良く放熱することができる。
【００９６】
更に本実施例によれば、発光点Ｘ１とＸ２の間隔（発光点間隔）を、１０μｍ以下にすることができ、例えば、ＤＶＤ及びＣＤの記録再生を行うようなマルチディスクドライブ用光ピックアップの光源として利用した場合、２つの光軸をほぼ同軸上に配置することができ、光学設計上有利となる。
【００９７】
また、本実施形態の製造方法によると、第１半導体レーザ素子１００と第２半導体レーザ素子２００を作製するための第１中間性生体１００ｘと第２中間生成体２００ｘをウェハの状態で貼り合わせた後、劈開して個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡに分割するので、製造プロセスを簡素化することができると共に、個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡを均一に形成することができ、高い量産性が得られる。
【００９８】
更に、本製造方法によると、第１中間生成体１００ｘと第２中間生成体２００ｘを接着層ＭＣによって貼り合わせた後に、各半導体レーザ素子の共振器端面及び側壁を形成するため、この部分へ接着層が回り込んで電気的ショートを生じさせる等の問題を回避することができ、信頼性の高い多波長半導体レーザ素子ＬＤＢを実現することができる。
【００９９】
また、図３（ｂ）に示したように、第１半導体レーザ素子１００のｎ型リッジストライプＧＮ１は、第１中間生成体１００ｘと第２中間生成体２００ｘとを貼り合わせた後に、第２中間生成体２００ｘのリッジ導波路ＧP2の位置に合わせて形成するため、２つのリッジ導波路の相対位置を高精度に合わせることができる。この結果、製造される個々の多波長集積半導体レーザ装置ＬＤＡにおける第１半導体レーザ素子１００の発光点Ｘ１と第２半導体レーザ素子２００の発光点Ｘ２との発光点間隔を高精度に均一にすることが可能となる。
ちなみに、このときの位置合わせ精度はサブミクロン以下とすることが可能である。
【０１００】
また、本実施例の製造方法によると、第１中間生成体１００ｘと接着層ＭＣ及び、第２中間生成体２００ｘと接着層ＭＣの間に金属拡散防止層を形成するため、各半導体レーザ多層膜中に接着層が拡散するのを有効に防ぐことができる。すなわち、第１中間生成体１００ｘと第２中間生成体２００ｘを貼り合わせる際には、１ＭＰａ程度の圧力をかけた状態で３００℃程度の加熱をして、接着層ＭＣ１、ＭＣ２を一体化させるが、高圧力下で熱を加えると、金属の半導体中への拡散が促進されるために、上述の金属拡散防止層が無い場合には接着層が半導体レーザ多層膜中へ多量に拡散してしまうのに対して、本実施例では金属拡散防止層の効果によって、この接着層の拡散を防ぐことができ、歩留まりを大幅に改善することができる。
【実施例２】
【０１０１】
次に、より具体的な他の実施例の多波長半導体レーザ装置について説明する。
【０１０２】
本実施例の多波長半導体レーザ装置は、基本的に図５に示した構造を有し、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する第１半導体レーザ素子３００と、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する第２半導体レーザ素子４００とが、金属からなる接着層ＭＣを介して貼り合わされた一体構造を有している。また、基本的に、図６乃至図８を参照して説明した第２の実施形態と同様の製造プロセスに従って製造されている。
【０１０３】
そこで、図６及び図８を参照して、本実施例の多波長半導体レーザ装置の製造方法と構造とを説明することとする。また、図５乃至図８に記載されている符号を用いて製造方法と構造とを説明する。
【０１０４】
本実施例の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢを作製する際、まず、図６（ａ）（ｂ）に示す製造工程により、第１半導体レーザ素子３００を作製するための第１中間生成体３００ｘと、第２半導体レーザ素子４００を作製するための第２中間生成体４００ｘとを作製する。
【０１０５】
すなわち、第１中間生成体３００ｘを作製する際、図６（ａ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ（１００）からなるｎ型半導体基板３０１ｎ上にｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．５μｍのバッファ層（符号略）を形成した後、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０５μｍの第１のエッチングストップ層３０２esを形成し、更に、ｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｎ型コンタクト層とｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約１．２μｍのｎ型クラッド層とを順に積層することでｎ型層ＮＬ３を形成する。次に、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０１μｍの第２のエッチングストップ層３０３esと、ＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０４μｍの多重量子井戸構造の活性層ＡＬ３を順に積層し、更に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる厚さ約１．２μｍのｐ型クラッド層とｐ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０５μｍの通電層とｐ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｐ型コンタクト層をその順序で積層することでｐ型層ＰＬ３を形成する。
【０１０６】
こうして、ｎ型半導体基板３０１ｎ上に半導体多層膜を形成した後、上述のｐ型層ＰＬ３のｐ型コンタクト層上に、Ａｕ−Ｚｎからなるｐ側オーミック電極層と、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を形成してｐ側電極３０４ｐとし、次に、Ｓｎからなる接着層ＭＣ３を順に形成することで、第１中間生成体３００ｘを作製する。
【０１０７】
一方、第２中間生成体４００ｘを作製する際、図６（ｂ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ（１００）からなるｎ型半導体基板４０１ｎ上にｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．５μｍのバッファ層（図示略）を形成した後、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０５μｍの第３のエッチングストップ層４０２esと、ｎ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｎ型コンタクト層及びｎ型ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約１．５μｍのクラッド層とを順に積層してｎ型層ＮＬ４とし、次に、ｎ型ＧａＩｎＰからなる厚さ約０．０１μｍの第４のエッチングストップ層４０３esと、ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約０．０３μｍの多重量子井戸構造の活性層ＡＬ４とを順に形成した後、ｐ型ＡｌＧａＡｓからなる厚さ約１．２μｍのｐ型クラッド層及びｐ型ＧａＡｓからなる厚さ約０．２μｍのｐ型コンタクト層とを順に積層してｐ型層ＰＬ４とする。続いて、ｐ型層ＰＬ４の上記ｐ型コンタクト層上に、Ａｕ−Ｚｎからなるｐ側オーミック電極層を積層し、続いて、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ若しくはＴｉＮなどからなる金属拡散防止層を形成してｐ側電極４０４ｐとし、更に、Ａｕからなる接着層ＭＣ４を順次に形成することで、第２中間生成体４００ｘを作製する。
【０１０８】
次に、図６（ｃ）に示すように、第１中間生成体３００ｘの接着層ＭＣ３と、第２中間生成体４００ｘの接着層ＭＣ４とを接触させて、１ＭＰ程度の付勢圧力で圧接させ、約３００℃、５分間の加熱を行うことによって、接着層ＭＣ１，ＭＣ２を接着層ＭＣに一体化させて、第１，第２中間生成体３００ｘ，４００ｘを一体に貼り合わせる。ここで、第１中間生成体３００ｘの半導体多層膜の結晶方位〈０−１１〉と、第２中間生成体４００ｘの半導体結晶方位〈０−１１〉とを一致させて、接着層ＭＣ１，ＭＣ２を接着させる。
【０１０９】
次に、図７（ａ）に示すように、アンモニア水：過酸化水素水：水の比を２：１：２０としたエッチャントによって、第１中間生成体３００ｘのｎ型半導体基板３０１ｎとバッファ層とをエッチングし、第１のエッチングストップ層３０２esを露出させる。続いて、露出させた第１のエッチングストップ層３０２esを塩酸によりエッチングし、ｎ型層ＮＬ３のｎ型コンタクト層を露出させる。このとき、第２中間生成体４００ｘのｎ型半導体基板４０１ｎがエッチングされないようにするために、第２中間生成体４００ｘのｎ型半導体基板４０１ｎ側をワックス等で被覆する。
【０１１０】
次に、図７（ｂ）に示すように、第１中間生成体３００ｘのｎ型層（すなわち、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層）ＮＬ３を部分的に第２のエッチングストップ層３０３esまでエッチングすることにより、〈０−１１〉方向のｎ型リッジ導波路ＧＮ３を形成する。ここで、所定ピッチ間隔ＷＴＰ且つ所定幅Ｗ３となるようｎ型リッジ導波路ＧＮ３を形成する。
【０１１１】
そして、これらｎ型リッジ導波路ＧＮ３の頂部を除くｎ型層ＮＬ３上にＳiＯ２からなる絶縁膜ＺＬ３を形成した後、ｎ型リッジ導波路ＧＮ３の頂部と絶縁膜ＺＬ３上に、Ａｕ−Ｇｅからなるｎ側電極３０５ｎを形成する。
【０１１２】
次に、図７（ｃ）に示すように、第１中間生成体３００ｘ側のｎ側電極３０５ｎを、Ａｕ−Ｓｎからなる電極Ｅ４を介して、導電性を有するサブマウントＳＵＢに接着する。なお、サブマウントＳＵＢは劈開性を有する材質であることが望ましく、例えばＳｉやＳｉＣが用いられる。そして、サブマウントＳＵＢの劈開面と、第１中間生成体３００ｘの半導体レーザ多層膜及び第２中間生成体４００ｘの半導体レーザ多層膜との劈開面（０１１）が一致するように位置合わせをすることが望ましい。
【０１１３】
ただし、サブマウントＳＵＢが劈開性を有さない材料である場合は、後述する一次劈開、二次劈開用の分離溝をサブマウントＳＵＢに予め設けておき、この一次劈開用分離溝と半導体レーザ多層膜から成る第１，第２の半導体レーザ素子３００，４００の劈開面を一致させるように接着を行う。
【０１１４】
次に、図８（ａ）に示すように、アンモニア水：過酸化水素水：水の比を２：１：２０としたエッチャントによって、第２中間生成体４００ｘのｎ型半導体基板４０１ｎ及びバッファ層をエッチングすることで、第３のエッチングストップ層４０２esを露出させ、続いて、その露出した第１のエッチングストップ層４０２esを塩酸によりエッチングして、ｎ型層ＮＬ４のｎ型コンタクト層を露出させる。
【０１１５】
次に、図８（ｂ）に示すように、上述の露出させたｎ型層（すなわち、ｎ型コンタクト層及びｎ型クラッド層）ＮＬ４を部分的にエッチングすることにより、〈０−１１〉方向のｎ型リッジ導波路ＧＮ４を形成する。ここで、先に形成しておいたｎ型リッジ導波路ＧＮ３の位置に合わせてｎ型リッジ導波路ＧＮ４を形成する。
【０１１６】
そして、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４の頂部を除くｎ型層ＮＬ４上に、ＳiＯ２からなる絶縁膜ＺＬ４を形成した後、ｎ型リッジ導波路ＧＮ４の頂部と絶縁膜ＺＬ４を含む上面部分の全面に、Ａｕ−Ｇｅからなるｎ側電極３０５ｎを形成する。
【０１１７】
次に、図８（ｃ）に示すように、第２中間生成体４００ｘのｎ型リッジ導波路ＧＮ４を含む所定領域（すなわち、第１，第２半導体レーザ装置３００，４００を形成すべき幅１００μｍ程の領域）Ｗdeviceを残して、ｎ側電極４０５ｎと絶縁膜ＺＬ４と活性層ＡＬ４、ｐ型層ＰＬ４等からなる半導体レーザ多層膜をエッチングし、ｐ側電極４０４ｐを露出させる。
【０１１８】
次に、図６（ａ）乃至図８（ｃ）に示したウェハの状態で製造された中間生成体に対し、図８（ｄ）の斜視図に示すように、一次劈開と二次劈開を行うことで、個々の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢにチップ化する。このチップ化に際し、上述した接着層ＭＣの露出部分において二次劈開を行うことで、一組ずつのｎ型リッジ導波路ＧＮ３とＧＮ４が領域Ｗdevice内に存在し、且つ露出したｐ側電極４０４ｐを有する個々の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢを完成する。
【０１１９】
また、サブマウントＳＵＢに劈開性を有さない材質を用いた場合は、予め形成された分離溝に沿って、一次劈開、二次劈開を行うことで、個々の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢを完成する。
【０１２０】
上記実施例では接着層ＭＣ１，ＭＣ２としてそれぞれ、Ｓｎ、Ａｕを用いているが、接着層の材料はこれに限ったものではなく、Ｐｄ、Ｉｎ等他の金属材料で構成しても良い。
【０１２１】
更に、上記実施例では、第１半導体レーザ素子が、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する半導体レーザであり、第２半導体レーザ素子が、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する半導体レーザである場合について説明したが、第１半導体レーザ素子を、波長７８０ｎｍの赤外レーザ光を出射する半導体レーザとし、第２半導体レーザ素子を、波長６５０ｎｍの赤色レーザ光を出射する半導体レーザとしても良い。
【０１２２】
本実施例の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢにおいても上述した実施例１と同様の効果を得ることができる。さらに本実施例の多波長半導体レーザ装置ＬＤＢでは、図５に示したように第２半導体レーザ素子４００のリッジ導波路ＧＮ４もｎ型半導体側に形成され、ｐ型層ＰＬ４側の面は、全面にわたってｐ側電極４０４ｐと接しているために接触面積が大きくなり、このｐ側電極の接触抵抗も小さくできる構造となっている。
【０１２３】
また、本実施例の製造方法においても、上述した実施例１と同様な効果を得ることができる。さらに本実施例の製造方法では、図６（ｃ）に示したように、第１中間生成体３００ｘと第２中間生成体４００ｘとの貼り合わせは、どちらもリッジ導波路等が存在しない平坦面同士で行うため、金属からなる接着層ＭＣ３，ＭＣ４の加熱融着によって接着するのではなく、例えば金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）を接着層として用いて、固相拡散等による接着も行うことができ、接着後に比較的高温での加熱処理を行うことが可能となる。すなわち、接着後に電極アロイング又は電極アニーリング等の加熱処理を行うことができるため、電気特性に優れた多波長半導体レーザを作製することが可能となる。
【図１】
0004755199.tif 000002
【図２】
0004755199.tif 000003
【図３】
0004755199.tif 000004
【図４】
0004755199.tif 000005
【図５】
0004755199.tif 000006
【図６】
0004755199.tif 000007
【図７】
0004755199.tif 000008
【図８】
0004755199.tif 000009
【図９】
0004755199.tif 000010
【図１０】
0004755199.tif 000011