(57)【要約】【課題】電極側に光を漏らさないことで、低コストで製造でき、かつ低閾値電流発振と高効率動作が可能な低消費電力の半導体レーザ素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】ｎ-ＧaＡs基板１０１上に、多重歪量子井戸活性層１０６と第２導電型の半導体層群(ｐ-ＡlＧaＡs第１上クラッド層１０８,ｐ-ＡlＧaＡs第２上クラッド層１０９,ｐ-ＧaＡsエッチングストップ層１１０,ｐ-ＡlＧaＡs第３上クラッド層１１１,ｐ-ＧaＡsコンタクト層１１２およびｐ+-ＧaＡsコンタクト層１１３)を形成する。上記第２導電型の半導体層群の上側のリッジ部１３０側の表面に形成された多層構造のｐ側電極１１４が、リッジ部１３０の側面およびリッジ部１３０近傍の第２導電型の半導体層群の表面に接している。上記ｐ側電極１１４の最下層において、発振レーザ光に対する屈折率を１.０以下にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の基板上に、少なくとも活性層と第２導電型の半導体層群を有し、上記第２導電型の半導体層群の上側の一部がストライプ状のリッジ部を形成しているリッジ導波型半導体レーザ素子であって、
上記第２導電型の半導体層群上に形成され、上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の側面、または、上記リッジ部を除く上記第２導電型の半導体層群の領域の上記リッジ部近傍の表面の少なくとも一方に接する多層構造の上部電極を備え、
上記上部電極の少なくとも最下層において発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体レーザ素子において、
上記発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下である上記上部電極の最下層の膜厚が３０ｎｍ以上であることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体レーザ素子において、
上記上部電極の最下層が、Ａu,Ａg,ＣｕまたはＡlのうちの少なくとも１つからなることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体レーザ素子において、
上記上部電極の最下層上には、少なくとも密着性改善層と拡散防止層および低抵抗層の３層が順次積層されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体レーザ素子において、
上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の最上部と上記上部電極とがオーミック接合を形成しており、かつ、上記リッジ部の最上部以外の領域の少なくとも一部と上記上部電極とがショットキー接合を形成していることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体レーザ素子において、
上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の最上部が第２導電型のドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層であり、
上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の最上部以外の領域の少なくとも一部が第２導電型のドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層であり、
上記上部電極と上記高濃度半導体層との界面に、上記上部電極の構成元素と上記高濃度半導体層の構成元素からなる高濃度側の化合物層が形成され、
上記上部電極と上記低濃度半導体層との界面に、上記上部電極の材料と上記低濃度半導体層の構成元素からなる低濃度側の化合物層が形成されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体レーザ素子において、
上記低濃度半導体層と上記活性層との間に、少なくとも１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度を有する第２導電型の半導体層が形成されていることを特徴とする半導体レーザ素子。
【請求項８】
第１導電型の基板上に活性層を形成する工程と、
上記活性層上に第２導電型の半導体層群を形成する工程と、
上記第２導電型の半導体層群の一部を除去してリッジ部を形成する工程と、
上記第２導電型の半導体層群上に、発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下である金属材料を最下層に用いて上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２導電型の半導体層群を形成する工程において、上記リッジ部の最上部としてドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層を形成し、少なくとも上記リッジ部以外の領域にドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層を形成する工程を有し、
上記上部電極を形成する工程の後に熱処理を行うことによって、上記第２導電型の半導体層群と上記上部電極の界面に化合物層を形成する工程を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体レーザ素子の製造方法において、
上記第２導電型の半導体層群を形成する工程において、上記低濃度半導体層と上記活性層との間に、少なくとも１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度を有する第２導電型の半導体層を形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子を用いていることを特徴とする光ディスク装置。
【請求項１２】
請求項１乃至７のいずれか１つに記載の半導体レーザ素子を用いていることを特徴とする光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、光ディスク装置および光伝送システムに関し、特に、光ディスク装置や光伝送システムに用いられる半導体レーザ素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
活性層上にリッジ部を有し、１回の結晶成長工程で製造できるリッジ導波型半導体レーザ素子は、結晶成長工程が３回必要なリッジ埋め込み型半導体レーザ素子に比べて製造工程が簡便なため、低コストで半導体レーザ素子を製造できると言うメリットがある。
【０００３】
このようなリッジ導波型半導体レーザ素子のうち、エアリッジ型として知られる絶縁膜を用いた電流狭窄を行うリッジ導波型半導体レーザ素子よりも、さらに低コストで製造可能なショットキー接合を用いた電流狭窄を行うリッジ導波型半導体レーザ素子の従来例を図７に示す(例えば、特開平４−１１１３７５号公報(特許文献１)参照)。
【０００４】
この半導体レーザ素子は次のようにして製造される。まず、図７に示すように、有機金属化学気相成長(ＭＯＣＶＤ)法により、ｎ−ＧaＡs基板４０１上に、ｎ−ＩnＧaＰクラッド層４０２、ＩnＧaＡs／ＧaＡs歪量子井戸活性層４０３、ｐ−ＩnＧaＰクラッド層４０４、ｐ−ＩnＧaＡsコンタクト層４０５を順次積層する。次に、フォトリソグラフィなどの手法により、ｐ−ＩnＧaＰクラッド層４０４の途中までエッチングを行い、メサを形成した後、ｐ電極４０６として下層から順にＴi／Ｐt／Ａuを、ｎ電極４０７としてＡu−Ｇe−Ｎi／Ａuを順次蒸着する。このようにして製作された素子に電流を流すと、ｐ−ＩnＧaＰクラッド層４０４とｐ電極４０６との間にはショットキー接合部４０８が形成され、ｐ電極４０６とｐ−ＩnＧaＡsコンタクト層４０５との間にのみ電流が流れ、電流狭窄が行われる。
【０００５】
上記リッジ埋め込み型半導体レーザ素子の製造方法では３回の結晶成長工程を必要としていたものが、上述した従来のリッジ導波型半導体レーザ素子のような構成においては、１回の結晶成長工程だけで製造することができるようになり、さらに電流狭窄に絶縁膜等を用いることもないため、その製造工程が大幅に簡略化され、従来のリッジ埋め込み型半導体レーザ素子に比べて圧倒的に低コストで製造できるリッジ導波型半導体レーザ素子が提供される。
【０００６】
しかしながら、上述のリッジ導波型半導体レーザ素子には次のような課題があった。すなわち、電極と半導体層の界面に絶縁膜を有することで電流を流れないようにするエアリッジ型半導体レーザ素子と違って、上述した絶縁膜を有さずショットキー接合を用いて電流狭窄を行う上述の従来のリッジ導波型半導体レーザ素子では、リッジ部側面およびリッジ部から外方へ延在するクラッド層表面に対して直接に電極が接している。この時、半導体レーザ素子を構成する半導体材料の屈折率と電極材料の屈折率の関係によっては、発振レーザ光分布が、リッジ部側面およびリッジ部近傍のクラッド層表面に形成された電極側に漏れやすい形状となってしまうことが分かった。
【０００７】
例えば、上記従来のリッジ導波型半導体レーザ素子で用いられた電極材料の屈折率は、半導体材料と接するＴiが、波長８００ｎｍから１.５μｍの範囲でおよそ３.１から３.６であり、Ｔiの上側に設けられているＰtが同じく波長８００ｎｍから１.５μｍの範囲で３.０から５.５である。一方、リッジ部外の垂直方向の実効屈折率も例えば３.２前後であり、両者の屈折率の値は非常に近しい関係にある。
【０００８】
このように、リッジ部外の垂直方向における実効屈折率と、半導体層上に直接形成される電極材料の屈折率の値が近接していると、電極方向へ光が漏れやすくなることがある。
【０００９】
そして、電極にまで光が漏れてしまうと、一般に、金属材料は半導体材料に比べて光の吸収係数が１０４倍から１０５倍も高いため、電極を構成する金属材料が光の非常に大きな吸収成分となって内部損失を増加させ、半導体レーザ素子の発振閾値電流を上昇させたり、スロープ効率を低下させたりするという問題が発生することが分かった。
【特許文献１】特開平４−１１１３７５号公報(第３頁、第１図)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題を克服し、電極側に光を漏らさないことで、低コストで製造でき、かつ低閾値電流発振と高効率動作が可能な消費電力が低減された半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
さらに本発明は、上記課題を克服した半導体レーザ素子を用いた光ディスク装置および光伝送システム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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の半導体レーザ素子は、第１導電型の基板上に、少なくとも活性層と第２導電型の半導体層群を有し、上記第２導電型の半導体層群の上側の一部がストライプ状のリッジ部を形成しているリッジ導波型半導体レーザ素子において、上記第２導電型の半導体層群上に形成され、上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の側面、または、上記リッジ部を除く上記第２導電型の半導体層群の領域の上記リッジ部近傍の表面の少なくとも一方に接する多層構造の上部電極を備え、上記上部電極の少なくとも最下層において発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下であることを特徴とする。
【００１３】
ここで、「第１導電型」とはｎ型とｐ型のうち一方の導電型を指し、「第２導電型」とはｎ型とｐ型のうち他方の導電型を指す。
【００１４】
上記構成の半導体レーザ素子によれば、上部電極の少なくとも最下層に使用される材料の屈折率が１.０以下と十分に小さいため、発振したレーザ光は上部電極側にほとんど漏れることなく半導体層中に閉じ込めることができる。そのため、電極材料が光の吸収成分となることがなく、したがって内部損失を増加させることがなく、低い発振閾値電流と高いスロープ効率を有する低消費電力動作可能な半導体レーザ素子を提供することができる。
【００１５】
また、一実施形態の半導体レーザ素子は、上記発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下である上記上部電極の最下層の膜厚が３０ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１６】
上記実施形態の半導体レーザ素子の構成によれば、屈折率が１.０以下であるような上部電極の最下層の層厚を３０ｎｍ以上とすることによって、上部電極の最下層より上側に形成された他の上部電極材料の屈折率の影響を受けることがほとんど無くなるため、内部損失の増加が無く低閾値電流、高効率発振の特性を維持したまま、上部電極の信頼性を向上させ、また抵抗値を低減させるように、多層構造の上部電極構成の最適化が図れるようになる。そのことによって、より一層の素子特性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、一実施形態の半導体レーザ素子の構成によれば、上記上部電極の最下層が、Ａu,Ａg,ＣｕまたはＡlのうちの少なくとも１つからなることが好ましい。
【００１８】
上記実施形態の半導体レーザ素子の構成によれば、上記上部電極の最下層にＡgまたはＣｕを用いることによって、発振レーザ光の波長が少なくとも４００ｎｍ以上から１.５μｍ超の範囲で屈折率を１以下とすることができる。また、上記上部電極の最下層にＡuを用いた場合、発振波長５００ｎｍ以上から１.５μｍ超の範囲において屈折率を１以下とすることができる。また、上記上部電極の最下層にＡlを用いることによって、発振レーザ光の波長が少なくとも４００ｎｍ以上かつ６５０ｎｍ以下の範囲で屈折率を１以下とすることができる。また、上記上部電極の最下層は、それぞれの金属を含む合金であってもよい。
【００１９】
また、一実施形態の半導体レーザ素子は、上記上部電極の最下層上に、少なくとも密着性改善層と拡散防止層および低抵抗層の３層が順次積層されていることが好ましい。
【００２０】
ここで、「密着性改善層」とは、その層(密着性改善層)の下地に対する、その層(密着性改善層)よりも上の層の密着性を向上させるために設ける層のことであり、「拡散防止層」とは、その層(拡散防止層)よりも上に設けられる層を構成する材料が、その層(拡散防止層)を超えて、その層(拡散防止層)よりも下側に拡散することを防止するために設ける層のことである。また、「低抵抗層」とは、配線抵抗や外部との電気的接続に用いられる金属ワイヤーなどに対する接触抵抗を低減する目的で設けられる層のことである。
【００２１】
上記実施形態の半導体レーザ素子の構成によれば、上部電極の最下層に対して密着性を改善する密着性改善層と、低抵抗層が最下層側へ拡散することを防止するために設けられる拡散防止層と、低抵抗層が形成されているため、最下層に対して良好な密着性を有し、かつ、最下層への材料拡散が防止された低抵抗の上部電極を得ることができる。その結果、上部電極の抵抗を低く保ちながら、長期の素子動作時にも、屈折率が１.０以下である最下層が安定に存在し続けられる電極構成が提供される。
【００２２】
また、一実施形態の半導体レーザ素子は、上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の最上部と上記上部電極とがオーミック接合を形成しており、かつ、上記リッジ部の最上部以外の領域の少なくとも一部と上記上部電極とがショットキー接合を形成していることが好ましい。
【００２３】
上記実施形態の半導体レーザ素子によれば、結晶成長工程が３回必要なリッジ埋込型半導体レーザ素子に比べて、１回の結晶成長工程で製造でき、かつ、リッジ部以外への電流狭窄に絶縁膜を設ける必要が無いため、その製造工程が大幅に簡略化される。その結果、低閾値電流、高効率動作が可能で、しかも低コストで製造できるリッジ導波型半導体レーザ素子が提供される。
【００２４】
また、一実施形態の半導体レーザ素子の構成において、上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の最上部が第２導電型のドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層であり、上記第２導電型の半導体層群のリッジ部の最上部以外の領域の少なくとも一部が第２導電型のドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層であり、上記上部電極と上記高濃度半導体層との界面に、上記上部電極の構成元素と上記高濃度半導体層の構成元素からなる高濃度側の化合物層が形成され、上記上部電極と上記低濃度半導体層との界面に、上記上部電極の材料と上記低濃度半導体層の構成元素からなる低濃度側の化合物層が形成されていることが好ましい。
【００２５】
上記構成の半導体レーザ素子によれば、ドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層と上部電極とのオーミック接合では、上記高濃度側の化合物層によってより低コンタクト抵抗が得られると共に、ドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層と上部電極とのショットキー接合では、上記低濃度側の化合物層によって十分な電流狭窄が得られる。このようにオーミック接合とショットキー接合がともにより強化されるので、電流狭窄を行うための埋め込み層(電流ブロック層)の結晶再成長工程と、低コンタクト抵抗を得るためのコンタクト層の結晶再成長工程を別途行うことなく、十分な電流狭窄性と低コンタクト抵抗を実現でき、熱的、電気的信頼性が向上する。したがって、低閾値電流、高効率動作が可能なため低消費電力であると共に信頼性に優れ、製造工程の簡略化によりコストを低減できる半導体レーザ素子を提供することができる。
【００２６】
また、上記高濃度半導体層が上記リッジ部の最上部に設けられ、上記低濃度半導体層が少なくとも上記リッジ部の最上部以外の領域に設けられていることによって、最上部に高濃度半導体層が設けられ、その最上部以外の領域に低濃度半導体層が設けられたリッジ部において、第２導電型の半導体層群の高濃度半導体層上と低濃度半導体層上に形成された同一の上部電極によって、電流狭窄を行うショットキー接合部と電流注入を行うオーミック接合部分を同時に形成できるため、製造コストを大幅に低減できる半導体レーザ素子を提供することができる。
【００２７】
また、一実施形態の半導体レーザ素子は、上記低濃度半導体層と上記活性層との間に、少なくとも１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度を有する第２導電型の半導体層が形成されていることが好ましい。
【００２８】
上記実施形態の半導体レーザ素子によれば、上記低濃度半導体層と上記活性層との間に、少なくともドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以上の第２導電型の半導体層をさらに形成することによって、良好なショットキー接合特性を維持するための制限を受けることなく、上記第２導電型の半導体層の層厚・組成等を要求される光学特性仕様に応じて自在に変更することができるようになるため、光学設計の自由度が増すと共に、素子抵抗の上昇を抑えることができ、一層の低消費電力化を図ることができる。
【００２９】
また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、第１導電型の基板上に活性層を形成する工程と、上記活性層上に第２導電型の半導体層群を形成する工程と、上記第２導電型の半導体層群の一部を除去してリッジ部を形成する工程と、上記第２導電型の半導体層群上に、発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下である金属材料を最下層に用いて上部電極を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００３０】
上記半導体レーザ素子の製造方法によれば、発振レーザ光に対する屈折率が１.０以下の金属材料を上部電極の最下層に用いているため、リッジ部側面やリッジ部近傍における上部電極での光吸収の問題が無く、低閾値電流発振、高効率動作ができるために消費電力が低減された半導体レーザ素子の製造方法が提供される。
【００３１】
また、一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法は、上記第２導電型の半導体層群を形成する工程において、上記リッジ部の最上部としてドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層を形成し、少なくとも上記リッジ部以外の領域にドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層を形成する工程を有し、上記上部電極を形成する工程の後に熱処理を行うことによって、上記第２導電型の半導体層群と上記上部電極の界面に化合物層を形成する工程を含むことが好ましい。
【００３２】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、ドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以下の低濃度半導体層と上部電極とのショットキー接合において、上記化合物層によって十分な電流狭窄が得られると共に、ドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3以上の高濃度半導体層と上部電極とのオーミック接合において上記化合物層によってより低いコンタクト抵抗が得られる。このようにショットキー接合性とオーミック接合性がより強化されるので、電流ブロック層の埋め込み再成長工程や電極コンタクト層の結晶再成長工程を行うことなしに、低閾値電流、高効率で、低消費電力動作が可能となると共に、製造工程の簡略化によりコストを低減できる。したがって、十分な電流狭窄性と優れた素子特性が得られ、かつ、低消費電力動作が可能な半導体レーザ素子を製造することが可能となる。
【００３３】
また、一実施形態の半導体レーザ素子の製造方法は、上記第２導電型の半導体層群を形成する工程において、上記低濃度半導体層と上記活性層との間に、少なくとも１×１０17ｃｍ-3以上のドーピング濃度を有する第２導電型の半導体層を形成することが好ましい。
【００３４】
上記実施形態の半導体レーザ素子の製造方法によれば、上記低濃度半導体層と上記活性層との間に、少なくともドーピング濃度が１×１０17ｃｍ-3以上の第２導電型の半導体層をさらに形成することによって、良好なショットキー接合特性を実現するための制限を受けることなく、要求される光学特性仕様に応じて自在に第２導電型の半導体層の層厚・組成等を変更できるようになるため光学設計の自由度が増すと共に、素子抵抗の上昇を抑え、一層の低消費電力化を実現した半導体レーザ素子の製造方法を提供することができる。
【００３５】
また、本発明の光ディスク装置は、上記いずれか一つの半導体レーザ素子を用いていることを特徴とする。
【００３６】
上記光ディスク装置によれば、従来の光ディスク装置に比べて、より安価で低消費電力動作が可能な光ディスク装置を提供することができる。
【００３７】
また、本発明の光伝送システムは、上記いずれか一つの半導体レーザ素子を用いていることを特徴とする。
【００３８】
上記光伝送システムによれば、従来よりも安価で、低消費電力可能な光伝送モジュールを提供することができ、光伝送システムの低価格化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上より明らかなように、本発明の半導体レーザ素子によれば、リッジ導波型半導体レーザ素子において、リッジ部側に設けた電極に対する光漏れが抑制できるため、リッジ部側の電極に起因する発振レーザ光の吸収がなくなって内部損失が低下し、発振効率が高くかつ発振閾値電流を低くできる低消費電力動作が可能な半導体レーザ素子を提供することができる。
【００４０】
また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法によれば、低閾値電流発振、高効率動作可能な半導体レーザ素子を低コストで製造できる方法を提供することができる。
【００４１】
また、本発明の光ディスク装置によれば、本発明の半導体レーザ素子を用いることで、従来の光ディスク装置に比べて、より安価で低消費電力動作が可能な光ディスク装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明の光伝送システムによれば、本発明の半導体レーザ素子をその光伝送モジュールに用いることで、従来よりも低消費電力動作が可能で低コストな光伝送モジュールを提供することができ、光伝送システムの低価格化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、この発明の半導体レーザ素子、半導体レーザ素子の製造方法、光ディスク装置および光伝送システムを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４４】
〔第１実施形態〕
図１は、この発明の第１実施形態における半導体レーザ素子の構造を示したものである。なお、この第１実施形態では、第１導電型はｎ型であり、第２導電型はｐ型である。
【００４５】
この半導体レーザ素子は、図１に示すように、ｎ-ＧaＡs基板１０１上に、ｎ-ＧaＡsバッファ層１０２、ｎ-Ａl0.453Ｇa0.547Ａs第１下クラッド層１０３、ｎ-Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２下クラッド層１０４、Ａl0.4278Ｇa0.5722Ａs下ガイド層１０５、多重歪量子井戸活性層１０６、Ａl0.4278Ｇa0.5722Ａs上ガイド層１０７、第２導電型の半導体層の一例としてのｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第１上クラッド層１０８、および低濃度半導体層の一例としてのｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第２上クラッド層１０９を順次積層している。この第２上クラッド層１０９上に、順メサストライプ形状のリッジ部１３０をなすように、ｐ-ＧaＡsエッチングストップ層１１０、ｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第３上クラッド層１１１、ｐ-ＧaＡsコンタクト層１１２および高濃度半導体層の一例としてのｐ+-ＧaＡsコンタクト層１１３が設けられている。さらに、リッジ部１３０の頂部、側面部、および第２上クラッド層１０９の上面(リッジ部１３０の直下を除いた、リッジ部１３０の側方に相当する部分)を連なって被覆する態様で、上部電極の一例としてのＡu/Ｔi/Ｐt/Ａuの順に積層して形成された多層金属薄膜からなるｐ側電極１１４が設けられている。なお、１１４ａ,１１４ｂ,１１４ｃがそれぞれ、上記リッジ部１３０の頂部、側面部、第２上クラッド層１０９の上面を被覆する部分(これを適宜「電極部分」と呼ぶ)を表している。電極部分１１４ａとリッジ部１３０の頂部(コンタクト層１１３)との間のコンタクト抵抗は十分低い値となっている。一方、電極部分１１４ｃと第２上クラッド層１０９とがなす界面は、図１において下向きの電流を阻止する機能を有している。
【００４６】
図２はｐ側電極１１４を説明するために、リッジ部１３０近傍を拡大した模式図である。ｐ側電極１１４において、半導体と接するＡuからなる層を上部電極の最下層１１４Ａ、その上に形成されたＴi／Ｐt／Ａuからなる層を上層電極と呼ぶこととする。最下層１１４ＡのＡu上に設けられた上層電極は、Ｔiが密着性改善層１１４Ｂであり、Ｐtが拡散防止層１１４Ｃであり、最上層にあるＡuが低抵抗層１１４Ｄである。さらに、ｐ側電極１１４と接する各々の半導体層の界面には、それぞれ上部電極の最下層のＡuと各々の半導体層材料とが合金化した化合物層１１５が形成されている。また、図１に示すように、ｎ-ＧaＡs基板１０１の裏面には、ｎ側電極１１６として、ＡuＧe/Ｎi/Ａuの多層金属薄膜が形成されている。
【００４７】
前記ｐ-ＡlＧaＡs第１上クラッド層１０８,ｐ-ＡlＧaＡs第２上クラッド層１０９,ｐ-ＧaＡsエッチングストップ層１１０,ｐ-ＡlＧaＡs第３上クラッド層１１１,ｐ-ＧaＡsコンタクト層１１２およびｐ+-ＧaＡsコンタクト層１１３で第２導電型の半導体層群を構成している。
【００４８】
次に、図３Ａ〜図３Ｄを参照しながら、上記半導体レーザ素子の製造方法を説明する。
【００４９】
まず、図３Ａに示すように、(１００)面を有するｎ-ＧaＡs基板１０１上に、ｎ-ＧaＡsバッファ層１０２(層厚：０.５μｍ、Ｓiドーピング濃度：８×１０17ｃｍ-3)、ｎ-Ａl0.453Ｇa0.547Ａs第１下クラッド層１０３(層厚：３.０μｍ、Ｓiドーピング濃度：５×１０17ｃｍ-3)、ｎ-Ａl0.5Ｇa0.5Ａs第２下クラッド層１０４(層厚：０.２４μｍ、Ｓiドーピング濃度：５×１０17ｃｍ-3)、Ａl0.4278Ｇa0.5722Ａs下ガイド層１０５(層厚０.１μｍ)、多重歪量子井戸活性層１０６、Ａl0.4278Ｇa0.5722Ａs上ガイド層１０７(層厚：０.１μｍ)、ｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第１上クラッド層１０８(層厚：０.２μｍ、Ｃドーピング濃度：１×１０18ｃｍ-3)、ｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第２上クラッド層１０９(層厚：０.１μｍ、Ｃドーピング濃度：１×１０17ｃｍ-3)、ｐ-ＧaＡsエッチングストップ層１１０(層厚３ｎｍ、Ｃドーピング濃度：２×１０18ｃｍ-3)、ｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第３上クラッド層１１１(層厚１.２８μｍ、Ｃドーピング濃度：２.７×１０18ｃｍ-3)、ｐ-ＧaＡsコンタクト層１１２(層厚：０.２μｍ、Ｃドーピング濃度：３.３×１０18ｃｍ-3)、ｐ+-ＧaＡsコンタクト層１１３(層厚：０.３μｍ、Ｃドーピング濃度：１×１０20ｃｍ-3)を順次、ＭＯＣＶＤ法にて結晶成長させる。前記多重歪量子井戸活性層１０６は、Ｉn0.2655Ｇa0.7345Ａs0.5914Ｐ0.4086圧縮歪量子井戸層(歪０.４７％、層厚５ｎｍ、２層)とＩn0.126Ｇa0.874Ａs0.4071Ｐ0.5929障壁層(歪−１.２％、基板側から層厚９ｎｍ・５ｎｍ・９ｎｍの３層であり、基板に最も近いものがｎ側障壁層、最も遠いものがｐ側障壁層となる)を交互に配置している。
【００５０】
次に、図３Ａにおいて、リッジ部１３０(図１に示す)となるメサストライプ部を形成すべき領域１１８ａ(図１参照)に、レジストマスク１１７(マスク幅３.５μｍ)をフォトリソグラフィ工程により作製する。このレジストマスク１１７は、形成すべきリッジ部１３０が延びるストライプ方向に対応して、<０-１１>方向にストライプ状に延びるように形成される。
【００５１】
次に、図３Ｂ〜図３Ｄに示すように、半導体層１１３,１１２,１１１,１１０のうちレジストマスク１１７の側方に相当する部分１１８ｂ(図１参照)をエッチングして除去する(エッチング工程)。
【００５２】
具体的には、まず図３Ｂに示すように、深さ方向に関してｐ+−ＧaＡsコンタクト層１１３の上面側からｐ−ＧaＡsエッチングストップ層１１０の直上まで湿式(ウェット)エッチング法によりエッチングして除去する。この例では、硫酸と過酸化水素水の混合水溶液とフッ酸を用いて２段階に行った。フッ酸を使用するとＧaＡsの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。続いて、アンモニアと過酸化水素水の混合水溶液でｐ-ＧaＡsエッチングストップ層１１０を除去しつつ、ＧaＡsコンタクト層１１２および１１３のオーバーハング部分をとる。このときのエッチングの深さは１.７８μｍであり、順メサストライプの最下部の幅は約３.２μｍである。エッチング後、上記レジストマスク１１７を除去する。
【００５３】
続いて、図３Ｃに示すように、電子ビーム蒸着法を用いて、上部電極の最下層としてのＡu(厚さ：５０ｎｍ)と上層電極の一部であり密着性改善層としてのＴi(厚さ：５０ｎｍ)と拡散防止層としてのＰt(厚さ：５０ｎｍ)と低抵抗層としてのＡu(厚さ：４００ｎｍ)からなる金属薄膜を順に積層して、ｐ側電極(上部電極)１１４を形成する。
【００５４】
その後、ｎ-ＧaＡs基板１０１を裏面側から所望の厚み(ここでは、約１００μｍ)にまで、ラッピング法により研削し、裏面側から抵抗加熱蒸着法を用いて、ＡuＧe合金(Ａu：８８％、Ｇe：１２％)を１００ｎｍ、続いてＮi(厚さ：１５ｎｍ)、Ａu(厚さ：３００ｎｍ)を積層して、ｎ側電極１１６(図１に示す)を形成する。
【００５５】
続いて、Ｎ2またはＨ2雰囲気中で、４００℃に１分間加熱して、ｐ側電極１１４およびｎ側電極１１６のための合金化処理を行う。その結果、図３Ｄに示すように、ｐ側電極１１４と、ｐ側電極１１４と接する各々の半導体層の界面には、Ａuと各々の半導体層材料とが合金化した化合物層１１５が形成される。
【００５６】
続いて、所望の共振器長(ここでは、８００μｍ)のバーにｎ-ＧaＡs基板１０１を分割してから端面コーティング(図示せず)を行い、さらにチップ(８００μｍ×２５０μｍ)に分割することで、この発明の第１実施形態の半導体レーザ素子が完成する。
【００５７】
この第１実施形態においては、発振波長７８０ｎｍ帯の光ディスク装置用半導体レーザ素子を例にとって説明しているが、本発明はこれに限るものではなく、他の発振波長帯や、他の用途に用いる半導体レーザ素子に適用できることはいうまでもない。
【００５８】
図３Ｅに本発明で使用した上部電極の最下層用の金属材料と屈折率の関係を示す。図３Ｅにおいて、横軸は波長(ｎｍ)を表し、縦軸は屈折率を表している。また、参考のために従来例で最下層として使用されており、第１実施形態では密着性改善層として用いたＴiと、拡散防止層に用いたＰtについても併記した。上述したように、第１実施形態において上部電極の最下層はＡuである。Ａuの７８０ｎｍ帯の光に対する屈折率は、図３Ｅから分かるように１.０よりも小さく、約０.１６程度である。
【００５９】
一方、この第１実施形態の半導体レーザ素子において、リッジ部１３０の外方の垂直方向の実効屈折率は３.３５４である。この値は、この種の半導体レーザ素子の構造においては極めて一般的なものであり、通常、３.０〜３.５程度である。したがって、上述のように上部電極の最下層のＡuの屈折率は、上記リッジ部１３０外方の垂直方向の実効屈折率に比べて十分に小さい。
【００６０】
このように、上記半導体レーザ素子およびその製造方法によれば、波長が７８０ｎｍ帯の発振レーザ光に対する屈折率が１.０よりも小さい材料を用いることによって、上部電極の最下層が、リッジ部外の垂直方向の実効屈折率に対して十分に小さい値を有するので、発振レーザ光が半導体層中に強く閉じ込められ、光分布の形状がリッジ部側(上部電極側)に引き寄せられないようになった。そのようにした結果、上部電極材料の光吸収に起因する内部損失を低減することが可能となった。
【００６１】
図３Ｆは、上部電極として上層電極(Ｔi／Ｐt／Ａu)を最下層(Ａu)上に有する場合の最下層の膜厚と０次モードの内部損失の関係をシミュレーションにより示したものである。前記上部電極の最下層の膜厚は、図３Ｆより、少なくとも３０ｎｍ以上であれば、内部損失を１ｃｍ-1以下とでき、最下層の上に形成される上層電極の屈折率の影響を排除できる。すなわち、最下層の膜厚を３０ｎｍ以上とすることで、上部電極に要求される低抵抗、高信頼性にかかわる要求を満たすように、上層電極部分の構成を自由に変更することが可能となる。
【００６２】
また、図３Ｅから分かるように、波長４００ｎｍから１５５０ｎｍの光に対して屈折率が１.０以下となる領域を有する材料として、Ａg、Ａu、Ｃｕ、Ａlがある。図３Ｅを参照しながら所望の発振波長に対して屈折率が１.０以下とできる上記４つの材料のうちのどれかを選択すればよい。
【００６３】
前述のＡg、Ａu、Ｃｕ、ＡlのうちＡuは、ＧaＡs上に形成した後、熱処理や通電によって、急速かつ、スパイク状にＡuがＧaＡs中に拡散することがあり、信頼性や発振効率を低下させることがあるが、この第１実施形態においては、ニッケル(Ｎi)を触媒的にＧaＡsとＡuの界面に用いて(図示せず)そのような拡散現象を抑制している。
【００６４】
前述の上部電極の最下層となるＡg(またはＡuまたはＣｕまたはＡl)上には、上層電極として、最下層の材料との密着性を向上させる密着性改善層、上層材料の下層側への拡散を防止する拡散防止層、配線抵抗や接触抵抗を低減させる低抵抗層の３層をさらに形成することが好ましい。このような構成とすることで、電極による発振レーザ光の吸収が無くなるため、内部損失が増加せず、かつ、最下層上に上層電極を有するために低電極抵抗であり、動作時にも安定してその低抵抗値を有する電極状態が持続できる信頼性に優れた上部電極を得ることができる。上部電極の最下層の表面を大気に暴露させず、引き続き清浄な雰囲気で上層電極を形成する場合、必ずしも密着性改善層は必要ない。密着性改善層としては、第１実施形態で使用したＴiのほか、ＣｒやＭｏなどを使用することができる。また、第１実施形態で示したように低抵抗層として使用するＡuの拡散を防止する拡散防止層としてはＰtが好ましい。また、低抵抗層としては、Ａuの他、ＣｕやＡg、あるいはＡl等も良好な伝導率を示すが、Ａuを除くこれらの金属材料は酸化しやすいため、電極の最表面となる低抵抗層には好ましくないことがある。
【００６５】
上記第１実施形態の半導体レーザ素子においては、上部電極と第２導電型の半導体層群の界面には、電流狭窄を行うための電流ブロック層や絶縁膜が形成されておらず、リッジ部の最上部を除いた領域においては、電極と半導体層の界面にショットキー接合を形成させることで電流狭窄を行っている。Ａu/Ｔi/Ｐt/Ａuからなるｐ側電極１１４は、３５０〜４５０℃の熱処理を行うことで、ＧaＡs系半導体材料と合金化した化合物層１１５(図３Ｄに示す)を形成する。この化合物層１１５は、ｐ型半導体層のドーピング濃度に応じて、ｐ型半導体層に対して良好なオーミック接合を形成したり、安定なショットキー接合を形成したりする。このことを利用し、この第１実施形態の半導体レーザ素子では、メサストライプ部１１８aにおいて、１×１０18ｃｍ-3以上のドーピング濃度を有する高濃度半導体層の一例としてのｐ+-ＧaＡsコンタクト層１１３とｐ側電極１１４との界面に、良好なオーミック接合を実現するＡuとＧaＡsの高濃度側の化合物層を形成させ、かつ、メサストライプ外領域１１８ｂにおいて、１×１０17ｃｍ-3以下のドーピング濃度を有する低濃度半導体層の一例としてのｐ-Ａl0.4885Ｇa0.5115Ａs第２上クラッド層１０９とｐ側電極１１４との界面に、安定なショットキー接合性を示すＡuとＡlＧaＡsの低濃度側の化合物層を形成させる。３５０℃未満および４５０℃以上の熱処理では、良好なオーミック接合が得られず、ショットキー接合性も悪化してしまう。この第１実施形態では、ｎ側電極であるＡuＧe/Ｎi/Ａuの合金化処理の最適条件も勘案して４００℃で１分間の熱処理工程を加えている。
【００６６】
さらに、第２上クラッド層１０９と多重歪量子井戸活性層１０６との間に、第２上クラッド層１０９よりもドーピング濃度の高い第１上クラッド層１０８を設けていることと、第１上クラッド層１０８と第２上クラッド層１０９の層厚を最適化することによって、必要以上の素子抵抗の上昇を抑えることに成功している。上記第２上クラッド層１０９の層厚は、化合物層１１５の厚みよりも大きくなるように設定する。本発明では、第２上クラッド層１０９の層厚０.１μｍに対して、化合物層１１５の厚みは５０ｎｍ(０.０５μｍ)である。十分な電流狭窄を行うために、化合物層１１５の直下には、１×１０17ｃｍ-3以下のドーピング濃度を有する半導体層が必要となる。素子抵抗を考慮すると、リッジ部直下に低ドーピング濃度の層が厚く存在することは好ましくないため、化合物層１１５はあまり厚くない方がよい。発明者らの検討によると、１×１０17ｃｍ-3以下のドーピング濃度を有する半導体層の厚みは、最大で０.３μｍ程度以下が良い。また、化合物層１１５の厚みは最大でも０.２μｍあればよく、それ以上になると１×１０17ｃｍ-3以下のドーピング濃度を有する半導体層が厚くなったことによる素子抵抗増大の影響が大きくなってしまう。
【００６７】
これらの結果、この第１実施形態の半導体レーザ素子は、電極コンタクト層の結晶再成長工程を行うことなしに、良好な素子抵抗を実現し、かつ電流ブロック層の埋め込み再成長工程を追加することなしに、十分な電流狭窄を行うことを可能にした。
【００６８】
また、上記第１実施形態の半導体レーザ素子においては、光学設計の自由度が大きい。この光学設計の自由度の大きさは、活性層の上側に形成されるクラッド層を複数に分割し、主にショットキー接合による電流狭窄を受け持つ第２上クラッド層１０９と、主に光学特性の調整に充てる第１上クラッド層１０８とに分離したことによる。主にショットキー接合による電流狭窄を受け持つ第２導電型の半導体層としての第２上クラッド層１０９のドーピング濃度は１×１０17ｃｍ-3以下とし、かつ厚みは化合物層１１５より厚い範囲でできるだけ薄い層厚とすることで、１×１０17ｃｍ-3以下の層を追加したことによる素子抵抗の増大を必要最小限にとどめている。
【００６９】
このような構成とすることにより第１上クラッド層１０８は、ショットキー接合性を考慮した何らかの制限を受けることなく、要求される光学特性仕様に応じて自在に層厚・組成等を変更することができるようになった。
【００７０】
この第１実施形態の半導体レーザ素子では、その波長を７８０ｎｍとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、ＤＶＤ用に用いられる波長６５０ｎｍ帯のＩnＧaＡlＰ/ＧaＡs系半導体レーザ素子や、波長４０５ｎｍ帯のＩnＧaＮ/ＧaＮ系半導体レーザ素子にも適用しうる。その際には、上部電極の最下層として図３Ｅを参照して、最適な金属材料を選択すればよい。
【００７１】
また、材料系の異なる半導体層間の界面に、この第１実施形態中で明示していないような界面保護層の類の半導体層を設けていても良い。また、この第１実施形態では、リッジ部の構造形成に際しウエットエッチング法を用いたが、もちろん、ドライエッチング法を用いても良い。さらに、ドライエッチングとウエットエッチングを組み合わせてリッジ部を形成しても良い。
【００７２】
上記第１実施形態では、ｐ+-ＧaＡsコンタクト層１１３とｐ側電極１１４との界面にオーミック接合を形成し、ｐ-ＡlＧaＡs第２上クラッド層１０９とｐ側電極１１４との界面にショットキー接合を形成したが、ショットキー接合は、リッジ部の最上部以外の領域の少なくとも一部と上部電極との間に形成されていればよい。
【００７３】
〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態における光ディスク装置２００の構造を示したものである。本光ディスク装置２００は、光ディスク２０１にデータを書き込んだり、書き込まれたデータを再生したりするためのものであり、その際に用いられる発光素子として、先に説明した本発明の第１実施形態の半導体レーザ素子２０２を備えている。
【００７４】
この光ディスク装置２００についてさらに詳しく説明する。書き込みの際は、半導体レーザ素子２０２から出射された信号光がコリメートレンズ２０３によって平行光とされ、ビームスプリッタ２０４を透過し、λ／４偏光板２０５で偏光状態が調整された後、対物レンズ２０６で集光され、光ディスク２０１に照射される。読み出し時には、データ信号が載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２０１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２０１の表面で反射され、レーザ光照射用対物レンズ２０６、λ／４偏光板２０５を経た後、ビームスプリッタ２０４で反射されて９０°角度を変えた後、受光素子用対物レンズ２０７で集光され、信号検出用受光素子２０８に入射する。そして、信号検出用受光素子２０８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２０９において元の信号に再生される。
【００７５】
上記第２実施形態の光ディスク装置は、従来よりも内部損失が低下した低閾値電流発振、高効率動作が可能で、なおかつ低コストで製造できる半導体レーザ素子を用いているため、低消費電力動作が可能な光ディスク装置を低価格で提供できる。
【００７６】
なお、ここでは第１実施形態の半導体レーザ素子２０２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再生装置、光ディスク記録装置や、他の波長帯(例えば６５０ｎｍ帯)の光ディスク装置にも適用可能であることはいうまでもない。
【００７７】
〔第３実施形態〕
図５Ａは、本発明の第３実施形態の光伝送システムに使用される光伝送モジュール３００を示す断面図である。また、図５Ｂは、光伝送モジュール３００における光源部分を拡大した斜視図である。この第３実施形態では、光源として第１実施形態で説明した構成、製造方法を使用した発振波長８９０ｎｍのＩnＧaＡs系半導体レーザ素子(レーザチップ３０１)を、また、受光素子３０２として、シリコン(Ｓi)ｐｉｎフォトダイオードを用いている。詳しくは後述するが、通信を行う双方の側(例えば、端末とサーバ)にそれぞれ同じ光伝送モジュール３００を備えることにより、双方の光伝送モジュール３００間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。
【００７８】
図５Ａにおいて、回路基板３０６上には、半導体レーザ素子を駆動するための正負両電極パターンが形成され、図示の通り、レーザチップを搭載する部分には深さ３００μｍの凹部３０６ａが設けられている。この凹部３０６ａに、レーザチップ３０１を搭載したレーザマウント３１０をはんだで固定する。レーザマウント３１０の正電極３１２の平坦部３１３(図５Ｂに示す)は、回路基板３０６上のレーザ駆動用正電極部(図示せず)とワイヤー３０７ａによって電気的に接続される。凹部３０６ａはレーザ光の放射を妨げない程度の深さとなっており、また、面の粗さが放射角に影響を与えないようにされている。
【００７９】
受光素子３０２は、やはり回路基板３０６に実装され、ワイヤー３０７ｂにより電気信号が取り出される。この他に回路基板３０６上には、レーザ駆動用／受信信号処理用ＩＣ回路３０８が実装されている。
【００８０】
次いで、はんだを用いて凹部３０６ａに固定されたレーザマウント３１０が搭載された部分に、液状のシリコン樹脂３０９を適量滴下する。シリコン樹脂３０９中には、光を拡散させるフィラーが混入されている。シリコン樹脂３０９は表面張力のために凹部３０６ａ内に留まり、レーザマウント３１０を覆って凹部３０６ａに固定される。この第３実施形態では、回路基板３０６上に凹部３０６ａを設けてレーザマウント３１０を実装したが、上述のように、シリコン樹脂３０９は表面張力のためにレーザチップ３０１表面およびその近傍に留まるので、凹部３０６ａは必ずしも設ける必要はない。
【００８１】
この後、８０℃で約５分間加熱して、シリコン樹脂３０９がゼリー状になるまで硬化させる。次いで、透明なエポキシ樹脂モールド３０３により被覆する。レーザチップ３０１の上方には、放射角制御のためのレンズ部３０４が、また、受光素子３０２の上方には信号光を集光するためのレンズ部３０５がそれぞれ一体にモールドレンズとして形成される。
【００８２】
次に、レーザマウント３１０について、図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂに示すように、Ｌ字型のヒートシンク３１１にレーザチップ３０１がインジウム(Ｉｎ)糊材などを用いてダイボンドされている。レーザチップ３０１は、上記第１実施形態で説明した構成のＩnＧaＡs系半導体レーザ素子であり、そのレーザチップ下面３０１ｂには高反射膜がコーティングされており、一方、レーザチップ上面３０１ａには低反射膜がコーティングされている。これらの反射膜はレーザチップ端面の保護も兼ねている。
【００８３】
ヒートシンク３１１の基部３１１ｂには、ヒートシンク３１１と導通しないように絶縁物により正電極３１２が固着されている。この正電極３１２とレーザチップ３０１の表面のｐ電極３０１ｃとは、金ワイヤー３０７ｃによって接続されている。上述のように、このレーザマウント３１０を、図５Ａの回路基板３０６の負電極(図示せず)にはんだで固定して、正電極３１２の上部の平坦部３１３と回路基板３０６の正電極部(図示せず)とをワイヤー３０７ａで接続する。このような配線の形成により、レーザビーム３１４を発振により得ることができる光伝送モジュール３００が完成する。
【００８４】
この第３実施形態の光伝送モジュール３００は、前述の低コストで製造できる１回成長タイプの半導体レーザ素子を使用しているため、そのモジュール単価を従来に比べて大幅に低く抑えることができる。また、高効率で低閾値電流動作が可能な半導体レーザ素子を用いているため、光伝送モジュール３００の低消費電力化を図ることができる。
【００８５】
上述したように、通信を行う双方の側にそれぞれ同じ光伝送モジュール３００を備えることにより、双方の光伝送モジュール３００間で光信号を送受信する光伝送システムが構成される。
【００８６】
図６は、この光伝送モジュール３００を用いた光伝送システムの構成例を示している。この光伝送システムは、部屋の天井に設置された基地局３１５に上記光伝送モジュール３００を備えると共に、パーソナルコンピュータ３１６に上記と同じ光伝送モジュール(区別のために符号３００´で表す)を備えている。パーソナルコンピュータ３１６側の光伝送モジュール３００´の光源から情報をもって発した光信号は、基地局３１５側の光伝送モジュール３００の受光素子によって受信される。また、基地局３１５側の光伝送モジュール３００の光源から発した光信号は、パーソナルコンピュータ３１６側の光伝送モジュール３００´の受光素子によって受信される。このようにして、光(赤外線)によるデータ通信を実現することができる。
【００８７】
この第３実施形態の光伝送モジュール３００は、前述のように安価で製造でき、かつ従来よりも内部損失が低下した半導体レーザ素子を用いているため、低価格で低消費電力な光伝送システムを提供することが可能となる。本光伝送システムを携帯機器に搭載した場合、消費電力が小さいことによって従来の発光素子を搭載した場合に比べて連続動作時間を伸ばすことができ、より便利な携帯型光伝送システムを安価に構築することが可能となる。
【００８８】
尚、本発明の半導体レーザ素子、光ディスク装置および光伝送システムは、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、例えば多重歪量子井戸活性層１０６を構成する井戸層、障壁層の層厚や層数など、本発明を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】図１は本発明の第１実施形態における半導体レーザ素子の断面模式図である。
【図２】図２は上記半導体レーザ素子のリッジ部近傍のｐ側電極の拡大模式図である。
【図３Ａ】図３Ａは上記半導体レーザ素子の製造工程を説明する断面模式図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは図３Ａに続く上記半導体レーザ素子の製造工程を説明する断面模式図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは図３Ｂに続く上記半導体レーザ素子の製造工程を説明する断面模式図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは図３Ｃに続く上記半導体レーザ素子の製造工程を説明する断面模式図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは波長に対する金属材料の屈折率を示したグラフである。
【図３Ｆ】図３Ｆは上部電極の最下層の厚みと内部損失の関係を示したグラフである。
【図４】図４は本発明の第２実施形態における光ディスク装置を説明する模式図である。
【図５Ａ】図５Ａは本発明の第３実施形態における光伝送モジュールを説明する模式図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは上記光伝送モジュールを説明する模式図である。
【図６】図６は上記光伝送モジュールを用いた光伝送システムを説明する模式図である。
【図７】図７は従来の半導体レーザ素子を説明する断面模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０１…ｎ−ＧaＡs基板
１０２…ｎ−ＧaＡsバッファ層
１０３…ｎ−ＡlＧaＡs第１下クラッド層
１０４…ｎ−ＡlＧaＡs第２下クラッド層
１０５…ＡlＧaＡs下ガイド層
１０６…多重歪量子井戸活性層
１０７…ＡlＧaＡs上ガイド層
１０８…ｐ−ＡlＧaＡs第１上クラッド層
１０９…ｐ−ＡlＧaＡs第２上クラッド層
１１０…ｐ−ＧaＡsエッチングストップ層
１１１…ｐ−ＡlＧaＡs第３上クラッド層
１１２…ｐ−ＧaＡsコンタクト層
１１３…ｐ+−ＧaＡsコンタクト層
１１４…ｐ側電極
１１４Ａ…最下層
１１４Ｂ…密着性改善層
１１４Ｃ…拡散防止層
１１４Ｄ…低抵抗層
１１５…化合物層
１１６…ｎ側電極
１１７…レジストマスク
１１８ａ…メサストライプ部
１１８ｂ…メサストライプ外領域
１３０…リッジ部
２００…光ディスク装置
２０１…光ディスク
２０２…半導体レーザ素子
２０３…コリメートレンズ
２０４…ビームスプリッタ
２０５…λ／４偏光板
２０６…対物レンズ
２０７…受光素子用対物レンズ
２０８…信号検出用受光素子
２０９…信号光再生回路
３００,３００´…光伝送モジュール
３０１…レーザチップ
３０１ａ…レーザチップ上面
３０１ｂ…レーザチップ下面
３０１ｃ…ｐ電極
３０２…受光素子
３０３…エポキシ樹脂モールド
３０４…レンズ部
３０５…レンズ部
３０６…回路基板
３０６ａ…凹部
３０７ａ,３０７ｂ,３０７ｃ…ワイヤー
３０８…レーザ駆動用／受信信号処理用ＩＣ回路
３０９…シリコン樹脂
３１０…レーザマウント
３１１…ヒートシンク
３１１ｂ…基部
３１２…正電極
３１３…平坦部
３１４…レーザビーム
３１５…基地局
３１６…パーソナルコンピュータ
４０１…ｎ−ＧaＡs基板
４０２…ｎ−ＩnＧaＰクラッド層
４０３…歪量子井戸活性層
４０４…ｐ−ＩnＧaＰクラッド層
４０５…ｐ−ＩnＧaＡsコンタクト層
４０６…ｐ電極
４０７…ｎ電極
４０８…ショットキー接合部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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