(57)【要約】【課題】  基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することを目的とする。【解決手段】  第１の積層体を形成し、第２のレーザ素子１０５の形成領域における第１の積層体の大部分をドライエッチングで除去した後、第１の積層体側壁面に基板に対して垂直な分離絶縁膜１３３を形成して残った第１の積層体の大部分をウェットエッチングで除去することにより、第２のレーザ素子１０５の形成領域における第１の積層体を十分除去しながらサイドエッチングによる傾斜を抑制することができるので、第１の積層体側壁面及び第２の積層体側壁面を基板に対してほぼ垂直に形成することができ、第１の積層体と第２の積層体の基板からの厚みが均一になるため、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができる。【選択図】  図１
2007087981.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、
第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、
前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、
ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、
残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、
前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、
前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、
前記電流注入領域及び前記分離絶縁膜を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】
同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、
第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、
前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、
ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、
残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、
前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、
前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、
前記電流注入領域及び前記分離絶縁膜を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程と、
前記分離絶縁膜の一部または全部を除去する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】
同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、
第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、
前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、
ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、
残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、
前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、
前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、
前記電流注入領域を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項４】
前記分離絶縁膜により前記第１の積層体と前記第２の積層体が電気的に絶縁されることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】
同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、
第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、
前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、
ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、
残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、
前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、
前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、
前記分離絶縁膜の一部または全部を除去する工程と、
前記電流注入領域を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】
前記分離絶縁膜または前記分離絶縁膜の少なくとも一部を除去した空間により前記第１の積層体と前記第２の積層体が電気的に絶縁されることを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】
同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、
第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、
前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、
ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、
残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、
前記分離絶縁膜を除去する工程と、
前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、
前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、
前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、
前記電流注入領域を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程と
を有することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項８】
同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置であって、
前記第１のレーザ素子の積層体と第２のレーザ素子の積層体においてそれぞれ隣接する側端面が前記基板に対して略垂直に形成されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項９】
前記隣接する側端面間に分離絶縁膜を備え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】
前記第１のレーザ素子の積層体は、第１導電型の第１クラッド層，第１の発振波長を有する活性層及び第２導電型の第２クラッド層とを少なくとも備え、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、前記第１のレーザ素子の積層体上端から前記第１のクラッド層の途中までの側端面に前記分離絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項９記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、前記基板表面と前記分離絶縁膜が形成された前記第１のレーザ素子の積層体側端面とのなす角度が、８０°以上１００°以下であることを特徴とする請求項８または請求項９または請求項１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに発振波長が異なる２つ以上の半導体レーザ素子がモノリシックに集積された多波長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】
近年、大記憶容量を特長とする光情報記録再生用ＤＶＤドライブが急速に普及している。加えて、これまで利用されてきたＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷなどの再生も同じ機器で行えることが強く要望されている。このため、ＤＶＤやＣＤの記録・再生用に用いられる光ピックアップの光源として、ＤＶＤ用６５０ｎｍ帯の赤色半導体レーザと、ＣＤ用７８０ｎｍ帯の赤外半導体レーザが併用されている。また、パソコンなどの情報処理機器の小型化に伴い、ＤＶＤ等の記録・再生装置についても小型化及び薄型化を進展させる必要がある。これを実現するためには、光ピックアップの小型化ならびに薄型化が必要不可欠となる。光ピックアップの小型化及び薄型化には、光学部品を減らして装置を簡素化することが有効であり、その一つの手段として、赤色半導体レーザと赤外半導体レーザのモノリシック集積化が挙げられ、実現されている。これにより、半導体レーザ自体を一つの部品に集約できるだけでなく、コリメータレンズやビームスプリッタ等の光学部品を赤色半導体レーザと赤外半導体レーザとで共通化でき、装置の小型化・薄型化が可能となる。
【０００３】
このようなモノリシック２波長半導体レーザでは通常、第１の発振波長を有する半導体レーザ素子と第２の発振波長を有する半導体レーザ素子を電気的に分離することを目的とした段差の大きい素子分離溝が設けられているため、エッチングマスクとなるレジスト膜に対する露光工程で高精度なレジストパターニングを行うことが困難であった。従って、基板を平坦化し、プロセス安定性を向上させることが重要である。
【０００４】
ここで、従来技術における２波長半導体レーザ装置の製造方法について、図９を用いて説明する。
図９は従来の２波長半導体レーザ装置の製作工程を示したレーザ光の出射方向から見た工程断面図である。
【０００５】
図９（ａ）に示すように、有機金属気相エピタキシャル成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｅｐｉｔａｘｙ  ｇｒｏｗｔｈ：以下ＭＯＶＰＥ法）を用いて、基板８１０上にｎ型バッファ層８１２を形成する。続けて、ｎ型バッファ層８１２上に、ｎ型クラッド層８１３、発振波長が７８０ｎｍの多重量子井戸構造の活性層８１４、ｐ型クラッド層８１５、ｐ型キャップ層８１６を順に積層して第１の積層体８１７を形成する。
【０００６】
次に、図９（ｂ）に示すように、第１のレーザ素子の形成領域８１１上を覆うレジスト膜（図示せず）を形成し、そのレジスト膜をマスクとして、第１のレーザ素子の形成領域８１１を除く部分のｐ型キャップ層８１６からｎ型クラッド層８１３までをウェットエッチングにより除去する。結果、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に、ｎ型クラッド層８１３、活性層８１４、ｐ型クラッド層８１５、ｐ型キャップ層８１６を順に積層した第１の積層体８１７が残される。
【０００７】
次に、図９（ｃ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法などにより、ｎ型バッファ層８１２上に、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層８２３、発振波長が６５０ｎｍの多重量子井戸構造の活性層８２４、ｐ型クラッド層８２５、ｐ型キャップ層８２６を順に積層して第２の積層体８２７を形成する。
【０００８】
続いて、第２の積層体８２７上に平坦化膜（図示せず）を、例えばレジストで形成した後、平坦化のためのエッチング（エッチバック）を第１の積層体８１７の最表面が露出するように行う。その結果、図９（ｄ）に示すように、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層８２３、活性層８２４、ｐ型クラッド層８２５及びｐ型キャップ層８２６からなる第２の積層体８２７は平坦化されるとともに、第１の積層体８１７の最表面が露出される。
【０００９】
次に、図９（ｅ）に示すように、第１の積層体８１７及び第２の積層体８２７上に、電流注入領域となる部分を覆う絶縁膜８３１を形成する。
次に、図９（ｆ）に示すように、絶縁膜８３１をマスクに用いて、ｐ型キャップ層８１６、ｐ型キャップ層８２６の表面からｐ型クラッド層８１５、ｐ型クラッド層８２５の途中の深さまでエッチングし、リッジ状に加工する。これらリッジ状に加工された領域が電流注入領域８３２、電流注入領域８３３となる。
【００１０】
続いて、図９（ｇ）に示すように、絶縁膜８３１をマスクに用いた選択成長によって、第１の積層体８１７及び第２の積層体８２７が露出している部分上に、ｎ型ＧａＡｓなどによる電流狭窄層８３４を形成する。
【００１１】
その後、絶縁膜８３１をエッチングにより除去する。続いて、図９（ｈ）に示すように、電流狭窄層８３４、ｐ型キャップ層８１６、ｐ型キャップ層８２６等を覆うレジスト膜（図示せず）を形成した後、リソグラフィー技術によりレジスト膜をパターニングして、第１のレーザ素子の形成領域８１１及び第２のレーザ素子の形成領域８２１上を覆うレジスト膜（図示せず）を形成する。
【００１２】
そのレジスト膜をマスクに用いて、第２のレーザ素子の形成領域８２１を除く、その他の部分のｎ型バッファ層（図示せず）までの第２の積層体８２７をウェットエッチングにより除去する。その結果、第１の積層体８１７からなる第１のレーザ素子８０３と第２の積層体８２７からなる第２のレーザ素子８０５との間に空間８３５が形成され、第１のレーザ素子８０３と第２のレーザ素子８０５とが分離形成される。
【００１３】
その後、レジスト膜を除去し、ｐ型キャップ層８１６に接続するｐ型電極８１８を形成するとともに、ｐ型キャップ層８２６に接続するｐ型電極８２８を形成する。さらに、基板８１０に接続するｎ型電極８５１を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４４５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、従来の半導体レーザ装置の製造方法では、第１の半導体レーザ素子の形成領域８１１を除く部分の第１の積層体８１７をウェットエッチングにより除去しているため、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の側壁面は図９（ｂ）のようにサイドエッチングが発生して傾斜する。この時、一般的に、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の側壁には（１１１）面が露出する。よって、図９（ｃ）に示すように、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、基板を下にして見たときに、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の側壁面上に成長した第２の積層体８２７の最表面と、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の最表面との、基板表面からの垂直な方向の高さは均一とならない。従って、第２の積層体８２７上に形成したレジスト膜などの平坦化膜（図示せず）を用いて、エッチバックを行い、基板を平坦化するためには、平坦化膜の厳密な膜厚制御が必要となる上、完全に平坦化するのは困難となるという問題点があった。
【００１５】
また、第１のレーザ素子もしくは第２のレーザ素子が、例えばＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体から構成される場合、ＧａＩｎＰ層の自然超格子（秩序化構造）形成を抑制するため、基板８１０には、基板方位を（００１）面から［１１０］方向に１０°程度傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いることが一般的となる。従って、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、基板を下にして見たときに、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の形状は左右非対称となり、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の側壁面上に成長した第２の積層体８２７の最表面と、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７の最表面からの基板表面と垂直な方向の高さは、第１のレーザ素子の形成領域８１１上に残された第１の積層体８１７における両側２つの側壁面それぞれで異なる。そのため、さらに一層、基板平坦化は困難なものとなるという問題点があった。
【００１６】
本発明の半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法は、上記従来の問題に鑑み、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置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】
【００１７】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の半導体レーザ装置の製造方法は、同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、前記電流注入領域及び前記分離絶縁膜を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
請求項２記載の半導体レーザ装置の製造方法は、同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、前記電流注入領域及び前記分離絶縁膜を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程と、前記分離絶縁膜の一部または全部を除去する工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の半導体レーザ装置の製造方法は、同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、前記電流注入領域を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の半導体レーザ装置の製造方法は、請求項３記載の半導体レーザ装置の製造方法において、前記分離絶縁膜により前記第１の積層体と前記第２の積層体が電気的に絶縁されることを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の半導体レーザ装置の製造方法は、同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、前記分離絶縁膜の一部または全部を除去する工程と、前記電流注入領域を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の半導体レーザ装置の製造方法は、請求項５に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、前記分離絶縁膜または前記分離絶縁膜の少なくとも一部を除去した空間により前記第１の積層体と前記第２の積層体が電気的に絶縁されることを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の半導体レーザ装置の製造方法は、同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置を製造するに際し、第１導電型の前記基板上全面に第１のレーザ素子の構成要素である第１導電型の第１クラッド層，活性層及び第２導電型の第２クラッド層を少なくとも含む第１の積層体を積層する工程と、前記第２のレーザ素子形成領域上に積層された前記活性層及び前記第２導電型の第２クラッド層の全部ならびに前記第１導電型の第１クラッド層の少なくとも一部をドライエッチングにより選択的に除去する工程と、ドライエッチングされた前記第１の積層体側壁面に１層または複数層の分離絶縁膜を形成する工程と、残った前記第１導電型の第１クラッド層をウェットエッチングにより除去する工程と、前記分離絶縁膜を除去する工程と、前記第２のレーザ素子を構成する第２の積層体を積層する工程と、前記第１の積層体上に形成された前記第２の積層体をエッチバックし第１の積層体表面を露出させる工程と、前記第１の積層体及び第２の積層体のそれぞれにストライプ状の電流注入領域を形成する工程と、前記電流注入領域を露出した状態で前記第１の積層体と前記第２の積層体上に選択的に電流狭窄層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の半導体レーザ装置は、同一基板上に第１のレーザ素子と第２のレーザ素子をモノリシックに形成する２波長半導体レーザ装置であって、前記第１のレーザ素子の積層体と第２のレーザ素子の積層体においてそれぞれ隣接する側端面が前記基板に対して略垂直に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の半導体レーザ装置は、請求項８記載の半導体レーザ装置において、前記隣接する側端面間に分離絶縁膜を備えることを特徴とする。
請求項１０記載の半導体レーザ装置は、請求項９記載の半導体レーザ装置において、前記第１のレーザ素子の積層体は、第１導電型の第１クラッド層，第１の発振波長を有する活性層及び第２導電型の第２クラッド層とを少なくとも備え、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、前記第１のレーザ素子の積層体上端から前記第１のクラッド層の途中までの側端面に前記分離絶縁膜が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１記載の半導体レーザ装置は、請求項８または請求項９または請求項１０のいずれかに記載の半導体レーザ装置において、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、前記基板表面と前記分離絶縁膜が形成された前記第１のレーザ素子の積層体側端面とのなす角度が、８０°以上１００°以下であることを特徴とする。
【００２７】
以上により、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２８】
モノリシック２波長半導体レーザ装置の製造に際し、第１の積層体を形成し、第２のレーザ素子の形成領域における第１の積層体の大部分をドライエッチングで除去した後、第１の積層体側壁面に基板に対して垂直な分離絶縁膜を形成して残った第１の積層体の大部分をウェットエッチングで除去することにより、第２のレーザ素子の形成領域における第１の積層体を十分除去しながらサイドエッチングによる傾斜を抑制することができるので、第１の積層体側壁面及び第２の積層体側壁面を基板に対してほぼ垂直に形成することができ、第１の積層体と第２の積層体の基板からの厚みが均一になるため、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、モノリシック２波長半導体レーザ装置を用いて、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、以下の実施の形態は本発明を限定するものではなく、本発明の理解を容易にするために、単に本発明の実施の形態を例示するものである。本発明はすべてのモノリシック多波長半導体レーザ装置に適用可能である。
（実施の形態１）
実施の形態１における半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法について、図１，図２，図３を用いて説明する。
【００３０】
図１は実施の形態１におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の断面図であり、図２は実施の形態１におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の第１のレーザ素子製造工程を示す工程断面図、図３は実施の形態１におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の第２のレーザ素子製造工程を示す工程断面図である。尚、本発明において、半導体レーザ装置の説明で、半導体レーザ装置の上方、下方、ないし上側とか下側とは、例えば図１を基準にとると、ｎ側電極１３９の存在する側を下方ないし下側とし、ｐ側電極１１８、ｐ側電極１２８の存在する側を上方ないし上側と言う基準で呼んでいる。他の図面においても同様であり、各図に向かって図の上方が、半導体レーザ装置の説明において上方ないし上側であり、図の下方を下方ないし下側と呼んでいる。
【００３１】
まず、図２（ａ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法のようなエピタキシャル成長法によって、ｎ型基板１１０上にｎ型バッファ層１１２、ｎ型クラッド層１１３、発振波長が例えば７８０ｎｍの多重量子井戸構造の活性層１１４、ｐ型クラッド層１１５、ｐ型キャップ層１１６を順に堆積し、第１の積層体１１７を形成する。次に、ｐ型キャップ層１１６上に絶縁膜１３０を形成する。
【００３２】
ここで、基板１１０は例えばｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。また、ｎ型バッファ層１１２は例えばｎ型ＧａＡｓ層で形成され、ｎ型クラッド層１１３は例えばｎ型ＡｌＧａＡｓ層で形成され、活性層１１４は例えばＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ層で形成され、ｐ型クラッド層１１５は例えばｐ型ＡｌＧａＡｓ層で形成され、ｐ型キャップ層１１６は例えばｐ型ＧａＡｓ層で形成される。また、活性層１１４とｎ型クラッド層１１３、活性層１１４とｐ型クラッド層１１５との間にガイド層を挿入してもよい。また、ｐ型クラッド層１１５とｐ型キャップ層１１６の間にｐ型中間層を挿入してもよい。なお、絶縁膜１３０として例えばＳｉＯ２膜やＳｉＮ膜を用いる。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、絶縁膜１３０をフォトリソグラフィー技術やドライエッチング技術を用いて、第１の半導体レーザ素子の形成領域１１１上を覆う絶縁膜パターン１３１に形成する。
【００３４】
次に、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜パターン１３１をマスクとして、ｎ型クラッド層１１３、活性層１１４、ｐ型クラッド層１１５、及びｐ型キャップ層１１６を、ｎ型クラッド層１１３の途中までドライエッチングする。
【００３５】
また、このような所望のドライエッチング量を得る方法として、時間制御によりエッチングを停止する方法と、基板表面に単色光を当てて、その反射光より得られた干渉強度と時間の関係からエッチング残厚を算出しながらエッチングを行い、所望の膜厚になったときにエッチングを停止する方法が挙げられる。
【００３６】
本発明で好適に採用し得る上記ドライエッチング技術としては、異方性のプラズマエッチングであればよく、ドライエッチングの例として、誘導結合型プラズマ（以下ＩＣＰ）やエレクトロン・サイクロトロン・レゾナンス（以下ＥＣＲ）プラズマを用いた方法などが挙げられる。また、エッチングガスとしては、ＳｉＣｌ４とＡｒの混合ガスなどが用いられるが、ＳｉＣｌ４ガス成分の代わりに、塩素ガスもしくは三塩化ホウ素ガスなどを用いてもよい。
【００３７】
次に、絶縁膜パターン１３１を除去した後、図２（ｄ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、基板全面（第１の積層体１１７の側壁面も含む）に絶縁膜１３２を形成する。
ここで、次工程における第１の積層体１１７側壁面以外の領域に形成された絶縁膜１３２除去のため、ドライエッチングの追加エッチングにより生じるサイドエッチング量、もしくは各工程で行われるウェットエッチングの際のエッチング量に応じて、絶縁膜１３２の厚みは、適宜選定すればよい。
【００３８】
また、本実施の形態で用いた絶縁膜１３２としては、その後の工程で用いるウェットエッチング薬液に対して高選択性（耐エッチング薬液性）を確保でき、第１の積層体１１７と中間生成物を形成しない、成膜時の膜厚制御性が高いといった性質を有する材料が好ましく、例えば、ＳｉＯ２やＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。
【００３９】
なお、これらを成膜する手段の例として、ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなど）やＰＶＤ法（スパッタ、蒸着、ＭＯＰＶＤなど）が挙げられるが、本実施の形態では、高い膜厚均一性の成膜が可能であり、成膜が容易なプラズマＣＶＤ法が特に好ましい。なおＣＶＤ法とは化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の略称であり、ＰＶＤ法とは物理的蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の略称である。
【００４０】
また、本実施の形態で用いた絶縁膜１３２は単層であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて複数の層から構成されてもよい。
次に、図２の（ｅ）に示すように、第１の積層体１１７側壁面以外の領域に形成された絶縁膜１３２をドライエッチングにより除去し、第１のレーザ素子１０３と第２のレーザ素子１０５を電気的に分離するための絶縁膜（以下、分離絶縁膜）１３３を形成する。
【００４１】
ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング法（以下、ＲＩＥ法）、ＩＣＰ法、ＥＣＲ法など適宜、第１の積層体１１７側壁面以外の領域に形成された絶縁膜１３２を除去し得るドライエッチング方法が採用可能である。また、絶縁膜１３２がＳｉＯ２やＳｉＮから成る場合、エッチングガスとしてＣＦ４とＣＨＦ３の混合ガスなど、ＣＦ系ガスが用いられる。
【００４２】
次に、図２（ｆ）に示すように、エピタキシャル成長界面を鏡面に仕上げるために、フッ酸系のＡｌＧａＡｓ選択エッチングなどを用いて、第２のレーザ素子１０５形成領域のｎ型クラッド層１１３をｎ型バッファ層１１２に至るまでウェットエッチングし、第２のレーザ素子の形成面を平坦化する。
【００４３】
また、基板表面に対して垂直方向のウェットエッチング終了の判断は、半導体基板表面のエッチング領域における干渉縞の目視により行える。ｎ型バッファ層１１２が露出すると、基板表面に対して垂直方向のエッチング速度が極端に低下し、基板表面の膜厚均一性が向上するため、エッチング領域の干渉縞の変化が停止する。従って、基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止したことを確認できる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、ｎ型クラッド層１１３をウェットエッチングする薬液としてフッ酸系薬液を用いたが、これに限定されるものではなく、分離絶縁膜１３３とｎ型バッファ層１１２に対して高選択性を有する薬液であればよい。高選択性を有する薬液でない場合は、分離絶縁膜１１３が消失することがないよう、ウェットエッチング量と分離絶縁膜１３３の厚さを調整すればよい。
【００４５】
また、ウェットエッチング後、ｎ型クラッド層１１３の側壁面に段差が形成される場合があり、続く第２の積層体１２７の成長に影響を与えることはないが、段差は小さい方が望ましい。
【００４６】
ここでは、分離絶縁膜１３３が形成された領域ではサイドエッチングは発生しないため、分離絶縁膜１３３が形成された第１の積層体１１７の側壁面と基板１１０表面とのなす角度が略垂直となるように形成することができる。
【００４７】
次に、図３（ａ）に示すように、例えばＭＯＶＰＥ法などのエピタキシャル成長法によって、例えばｎ型バッファ層１１２上に、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層１２３、発振波長が６５０ｎｍの多重量子井戸構造の活性層１２４、ｐ型クラッド層１２５、ｐ型キャップ層１２６を順に積層して、第２の積層体１２７を形成する。
【００４８】
ここで、上記ｎ型バッファ層は例えばｎ型ＧａＩｎＰ層で形成し、ｎ型クラッド層１２３は例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層で形成し、活性層１２４は例えばＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ層で形成し、ｐ型クラッド層１２５は例えばｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成し、ｐ型キャップ層１２６は例えばｐ型ＧａＡｓ層で形成する。なお、活性層１２４とｎ型クラッド層１２３、活性層１２４とｐ型クラッド層１２５との間にガイド層を設けてもよい。また、ｐ型クラッド層１２５とｐ型キャップ層の間にｐ型中間層を挿入してもよい。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術もしくはウェットエッチング技術を用いて、第２のレーザ素子の形成領域１２１における第２の積層体１２７上に、絶縁膜パターン１３４を形成する。
【００５０】
次に、図３（ｃ）に示すように、絶縁膜パターン１３４をマスクとしてエッチバックを第１の積層体１１７の最表面が露出するように行う。その結果、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層１２３、活性層１２４、ｐ型クラッド層１２５、及びｐ型キャップ層１２６から成る第２の積層体１２７は平坦化されるとともに、第１の積層体１１７の最表面が露出される。
【００５１】
ここで、図３（ａ）のように、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、基板１１０を下にして見たときに、分離絶縁膜１１３が形成された第１の積層体１１７の側壁面と基板１１０表面とのなす角度は略垂直であるため、第１の積層体１１７の略垂直な側壁面上に成長した第２の積層体１２７の最表面と、第１の積層体１１７の最表面との、基板表面からの垂直な方向の高さは均一となる。従って、絶縁膜パターン１３４が形成されていない領域において、エッチング量が均一であるため、基板平坦化が容易となる。
【００５２】
次に、図３（ｄ）に示すように、絶縁膜パターン１３４を除去した後、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて、第１の積層体１１７及び第２の積層体１２７上の電流注入領域となる部分を覆う絶縁膜パターン１３５を形成する。
【００５３】
次に、図３（ｅ）に示すように、絶縁膜パターン１３５をマスクに用いたエッチングによって、電流狭窄構造となるストライプ構造を形成するため、例えば、ｐ型キャップ層１１６、ｐ型キャップ層１２６の表面から、ｐ型クラッド層１１５、ｐ型クラッド層１２５の途中の深さまでリッジ状に加工する。このようにリッジ状に加工された領域が、電流注入領域１３６、電流注入領域１３７となる。
【００５４】
ここで、分離絶縁膜１３３上を含む分離絶縁膜１３３付近についても同時にエッチングを行うことで、分離絶縁膜１３３の一部を第１の積層体１１７及び第２の積層体１２７上に露出することが好ましい。これにより、続く電流狭窄層１３８形成工程で、第１の積層体１１７及び第２の積層体１２７上に露出した分離絶縁膜１３３を選択成長のマスクとすることができ、第１レーザ素子１０３及び第２のレーザ素子１０５の電気的な分離が可能となる。
【００５５】
次に、図３（ｆ）に示すように、ＭＯＶＰＥ法などにより、絶縁膜パターン１３５、第１の積層体１１７及び第２の積層体１２７上に露出した分離絶縁膜１３３をマスクに用いた選択成長によって、第１の積層体１１７及び第２の積層体１２７が露出している部分上に、例えばｎ型層を選択成長させて電流狭窄層１３８を形成する。ここでは、電流狭窄層１３８として例えばｎ型ＧａＡｓ層を用いる。
【００５６】
次いで、上記絶縁膜パターン１３５をエッチングによって除去する。この時、分離絶縁膜１３３を一部エッチングしてもよい。また、図３（ｈ）に示すように、分離絶縁膜１３３が完全にエッチング除去して、第１の積層体１１７と第２の積層体１２７の境界部に空間１４０を形成してもよい。２波長レーザウェハ完成時に第１の積層体１１７と第２の積層体１２７の境界に分離絶縁膜１３３が残留していても、図３（ｉ）に示すように空間１４０が形成されていても素子分離機能は損なわれない。
【００５７】
次に、図３（ｇ）に示すように、ｐ型キャップ層１１６に接続するｐ型電極１１８を例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体で形成し、ｐ型キャップ層１２６に接続するｐ型電極１２８を例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体で形成する。また、基板１１０に接続するｎ型電極１３９を例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層体で形成し、図１に示す２波長半導体レーザウェハを完成する。
【００５８】
以上のように、モノリシック２波長半導体レーザ装置の製造に際し、第１の積層体を形成し、第２のレーザ素子の形成領域における第１の積層体の大部分をドライエッチングで除去した後、第１の積層体側壁面に基板に対して垂直な分離絶縁膜を形成して残った第１の積層体の大部分をウェットエッチングで除去することにより、第２のレーザ素子の形成領域における第１の積層体を十分除去しながらサイドエッチングによる傾斜を抑制することができるので、第１の積層体側壁面及び第２の積層体側壁面を基板に対してほぼ垂直に形成することができ、第１の積層体と第２の積層体の基板からの厚みが均一になるため、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができる。
【００５９】
さらに、本発明の半導体レーザ装置では、基板が平坦化されているため、プロセス中のフォトリソグラフィーの安定性が向上する。さらに、素子分離用の絶縁膜及び空間は、第１のレーザ素子部の上端から少なくとも第１の発振波長を有する活性層までの側壁面に形成されるため、一方の半導体レーザ素子に注入された電流が、もう一方の半導体レーザ素子の発振に寄与することはない。
【００６０】
なお、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、基板を下にして見たときに、基板表面と素子分離用の絶縁膜及び空間に隣接する第１の積層体側壁面とのなす角度が８０°以上１００°以下であり、基板表面は略平坦であるため、第１のレーザ素子及び第２のレーザ素子の上端の面積を大きくできる。従って、ジャンクションダウンでヒートシンクに設置する場合、第１及び第２のレーザ素子の放熱性が向上し、レーザ素子の劣化を抑制できる。
【００６１】
また、本発明の半導体レーザ装置の製造方法では、ドライエッチングにより形成された第１の積層体の略垂直な側壁面に絶縁膜を形成するため、続くウェットエッチングでは、絶縁膜を形成した領域にサイドエッチングは発生しない。従って、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、前記基板を下にして見たときに、第１の積層体の側壁面の大部分は略垂直であるため、第１の半導体レーザ素子の形成領域上に残された第１の積層体の略垂直な側壁面上に成長した第２の積層体の最表面と、第１の半導体レーザ素子の形成領域上に残された第１の積層体の最表面との、基板表面からの垂直な方向の高さは均一となる。よって、続く基板平坦化のためのエッチバックが容易となる。
（実施の形態２）
実施の形態２における半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法について、図４，図５を用いて説明する。
【００６２】
図４は実施の形態２におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の断面図であり、図５は実施の形態２におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す工程断面図である。実施の形態２の製造方法は、実施の形態１の製造方法における、電流注入領域１３６、電流注入領域１３７の形成工程（図３（ｅ））まで共通であるので、実施の形態２ではそれ以降の工程を示す。
【００６３】
まず、図５（ａ）に示すように、電流注入領域１３６、電流注入領域１３７を形成した後、絶縁膜パターン１３５をエッチングにより除去する（図３（ｅ）参照）。このとき、図５（ｅ）に示すように、同時に分離絶縁膜１３３の一部をエッチング除去してもよい。もしくは、図５（ｆ）に示すように、分離絶縁膜１３３全体をエッチングし、その領域に空間３０５を形成してもよい。第１の積層体１１７と第２の積層体１２７の境界に分離絶縁膜１３３が残留していても、図５（ｅ）及び図５（ｆ）に示すように、空間３０５が形成されていても素子分離機能は損なわれないからである。
【００６４】
次に、図５（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法などを用いて、基板全面に誘電体から成る電流狭窄層３０１を形成する。ここでは、電流狭窄層３０１として例えばＳｉＯ２やＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３などを用いる。
次いで、図５（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術とＲＩＥ法などのドライエッチング技術により、電流注入領域１３６、１３７上の電流狭窄層３０１をエッチング除去する。
【００６５】
次に、図５（ｄ）及び図５（ｆ）に示すように、ｐ型キャップ層１１６に接続するｐ型電極３０２を例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体で形成し、ｐ型キャップ層１２６に接続するｐ型電極３０３を例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体で形成する。また、基板１１０に接続するｎ型電極３０４を例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層体で形成し、図４に示すような２波長半導体レーザウェハを完成する。
【００６６】
以上のような工程を用いても実施の形態１と同様の効果を奏する。
（実施の形態３）
実施の形態３における半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法について、図６を用いて説明する。
【００６７】
図６は実施の形態３におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す工程断面図である。実施の形態３の製造方法は、実施の形態１の製造方法における、絶縁膜パターン１３１をマスクとして、ｎ型クラッド層１１３、活性層１１４、ｐ型クラッド層１１５、及びｐ型キャップ層１１６を、ｎ型クラッド層１１３の途中までドライエッチングする工程（図２（ｃ））まで共通であるので、実施の形態３ではそれ以降の工程を示す。
【００６８】
図２（ｃ）に示すように、絶縁膜パターン１３１をマスクとして、ｎ型クラッド層１１３、活性層１１４、ｐ型クラッド層１１５、及びｐ型キャップ層１１６を、ｎ型クラッド層１１３の途中までドライエッチングした後、図６（ａ）に示すように、プラズマＣＶＤ法などにより、基板全面（第１の積層体１１７の側壁面も含む）に絶縁膜５０１を形成する。
【００６９】
ここで、次工程における第１の積層体１１７側壁面以外の領域に形成された絶縁膜５０１除去のため、ドライエッチングの追加エッチングにより生じるサイドエッチング量、もしくは各工程で行われるウェットエッチングの際のエッチング量に応じて、絶縁膜５０１の厚みは、適宜選定すればよい。
【００７０】
また、本実施の形態で用いた絶縁膜５０１は、その後の工程で用いるウェットエッチング薬液に対して高選択性（耐エッチング薬液性）を確保でき、第１の積層体１１７と中間生成物を形成しない、成膜時の膜厚制御性が高いといった性質を有する材料を用いればよく、具体例としては、ＳｉＯ２やＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３などが挙げられる。
【００７１】
なお、これらを成膜する手段の例として、ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ、常圧ＣＶＤ、ＭＯＣＶＤなど）やＰＶＤ法（スパッタ、蒸着、ＭＯＰＶＤなど）が挙げられるが、本実施の形態では、高い膜厚均一性の成膜が可能であり、成膜が容易なプラズマＣＶＤ法が特に好ましい。なおＣＶＤ法とは化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の略称であり、ＰＶＤ法とは物理的蒸着法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の略称である。
【００７２】
また、本実施の形態で用いた絶縁膜５０１は単層であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて複数の層から構成されてもよい。
次に、図６の（ｂ）に示すように、第１の積層体１１７側壁面以外の領域に形成された絶縁膜５０１をドライエッチングにより除去し、第１のレーザ素子１０３と第２のレーザ素子１０５を電気的に分離する分離絶縁膜１３３を形成する。
【００７３】
このとき、第１の積層体１１７上では絶縁膜５０１のみ除去され、絶縁膜パターン１３１が露出する。
ドライエッチングとしては、反応性イオンエッチング法（以下、ＲＩＥ法）、ＩＣＰ法、ＥＣＲ法など適宜、第１の積層体１１７側壁面以外の領域に形成された絶縁膜５０１を除去し得るドライエッチング方法が採用可能である。また、絶縁膜５０１がＳｉＯ２やＳｉＮから成る場合、エッチングガスとしてＣＦ４とＣＨＦ３の混合ガスなど、ＣＦ系ガスが用いられる。
【００７４】
次に、図６（ｃ）に示すように、フッ酸系のＡｌＧａＡｓ選択エッチングなどを用いて、ｎ型クラッド層１１３をｎ型バッファ層１１２に至るまでウェットエッチングする。
また、基板表面に対して垂直方向のウェットエッチング終了の判断は、半導体基板表面のエッチング領域における干渉縞の目視により行える。ｎ型バッファ層１１２が露出すると、基板表面に対して垂直方向のエッチング速度が極端に低下し、基板表面の膜厚均一性が向上するため、エッチング領域の干渉縞の変化が停止する。従って、基板表面に対して垂直方向のエッチングが停止したことを確認できる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、ｎ型クラッド層１１３をウェットエッチングする薬液としてフッ酸系薬液を用いたが、これに限定されるものではなく、分離絶縁膜１３３とｎ型バッファ層１１２に対して高選択性を有する薬液であればよい。選択性が低い薬液の場合は、分離絶縁膜１３３及び絶縁膜パターン１３１が消失することがないよう、分離絶縁膜１３３の厚さ、及び絶縁膜パターン１３１の厚さ、ウェットエッチング量を調整すればよい。
【００７６】
ここでは、分離絶縁膜１３３が形成された領域ではサイドエッチングは発生せず、分離絶縁膜１３３が形成された第１の積層体１１７の側壁面と基板１１０表面とのなす角度は略垂直となる。
【００７７】
次に、図６（ｄ）に示すように、例えばＭＯＶＰＥ法などのエピタキシャル成長法によって、例えばｎ型バッファ層１１２上に、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層１２３、発振波長が６５０ｎｍの多重量子井戸構造の活性層１２４、ｐ型クラッド層１２５、ｐ型キャップ層１２６を順に積層して、第２の積層体１２７を形成する。
【００７８】
ここで、上記ｎ型バッファ層は例えばｎ型ＧａＩｎＰ層で形成し、ｎ型クラッド層１２３は例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層で形成し、活性層１２４は例えばＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ層で形成し、ｐ型クラッド層１２５は例えばｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成し、ｐ型キャップ層１２６は例えばｐ型ＧａＡｓ層で形成する。なお、活性層１２４とｎ型クラッド層１２３、活性層１２４とｐ型クラッド層１２５との間にガイド層を設けてもよい。また、ｐ型クラッド層１２５とｐ型キャップ層１２６の間にｐ型中間層を挿入してもよい。
【００７９】
なお、第１の積層体１１７上全体に、絶縁膜パターン１３１が形成されているため、絶縁膜パターン１３１上の第２の積層体１２７は結晶性の劣化したポリマー５０２となる。これは、通常、半導体層をエピタキシャル成長させた場合、その結晶構造は下地材料の構造を反映する。従って、ＳｉＯ２やＳｉＮなど非晶質である材料上に、半導体層を成長させると、結晶ではないポリマーとなるためである。
【００８０】
次に、図６（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術もしくはウェットエッチング技術を用いて、第２のレーザ素子の形成領域１２１における第２の積層体１２７上に、絶縁膜パターン５０３を形成する。
【００８１】
次に、図６（ｆ）に示すように、エッチバックを第１の積層体１１７の最表面が露出するように行う。その結果、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層１２３、活性層１２４、ｐ型クラッド層１２５、及びｐ型キャップ層１２６から成る第２の積層体１２７は平坦化されるとともに、絶縁膜パターン１３１が露出される。
【００８２】
ここで、絶縁膜パターン１３１は、エッチバック時のエッチング停止層として機能する。従って、エッチバックをドライエッチング技術のみで行った場合でも、第１の積層体１１７をエッチングすることなく、安定的に基板平坦化を行うことができる。
【００８３】
次に、図６（ｊ）に示すように、絶縁膜パターン１３１及び５０３を除去した後、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて、第１の積層体１１７及び第２の積層体１２７上の電流注入領域となる部分を覆う絶縁膜パターン１３５を形成する。
【００８４】
以降の工程は、実施の形態１及び実施の形態２と同等であるので省略する。
以上のように、第１のレーザ素子の形成領域における第１の積層体上に絶縁膜パターンを残すことにより、第１のレーザ素子の形成領域上に積層された第２の積層体をエッチバックする時のエッチング停止層として機能するために、実施の形態１及び実施の形態２に比べて、より容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができる。
（実施の形態４）
実施の形態４における半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法について、図７，図８を用いて説明する。
【００８５】
図７は実施の形態４におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の断面図であり、図８は実施の形態４におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す工程断面図である。
【００８６】
実施の形態４の製造方法は、実施の形態１の製造方法における、フッ酸系のＡｌＧａＡｓ選択エッチングなどを用いて、ｎ型クラッド層１１３をｎ型バッファ層１１２に至るまでウェットエッチングする工程（図２（ｆ））まで共通であるので、実施の形態４ではそれ以降の工程を示す。
【００８７】
また、実施の形態４で用いる分離絶縁膜１３３は、続く工程で除去し、素子分離用ではないので、絶縁体に限る必要はない。つまり、実施の形態４において、分離絶縁膜１３３として使用できる素材としては、第１の積層体１１７と中間生成物を形成しない、成膜時の膜厚制御性が高いといった性質を有する材料を用いればよく、具体例としては、ＳｉＯ２膜のほかにＳｉＮやＡｌ２Ｏ３といった誘電体膜、ＧａＡｓやＡｌＧａＡｓといった半導体層、前記のような性質を持つ金属膜及び有機膜など適宜、選択すればよい。
【００８８】
ｎ型クラッド層１１３をｎ型バッファ層１１２に至るまでウェットエッチングした後、図８（ａ）に示すように、分離絶縁膜１３３をエッチング除去する。ここで、分離絶縁膜１３３として例えばＳｉＯ２やＳｉＮであれば、フッ酸系薬液を用いてエッチングを行う。
【００８９】
次いで、図８（ｂ）に示すように、例えばＭＯＶＰＥ法などのエピタキシャル成長法によって、例えばｎ型バッファ層１１２上に、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層６２３、発振波長が６５０ｎｍの多重量子井戸構造の活性層６２４、ｐ型クラッド層６２５、ｐ型キャップ層６２６を順に積層して、第２の積層体６２７を形成する。
【００９０】
ここで、上記ｎ型バッファ層は例えばｎ型ＧａＩｎＰ層で形成し、ｎ型クラッド層６２３は例えばｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層で形成し、活性層６２４は例えばＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ層で形成し、ｐ型クラッド層６２５は例えばｐ型ＡｌＧａＩｎＰで形成し、ｐ型キャップ層６２６は例えばｐ型ＧａＡｓ層で形成する。なお、活性層６２４とｎ型クラッド層６２３、活性層６２４とｐ型クラッド層６２５との間にガイド層を設けてもよい。また、ｐ型クラッド層６２５とｐ型キャップ層６２６の間に、ｐ型中間層を挿入してもよい。
【００９１】
次に、図８（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィー技術、ドライエッチング技術もしくはウェットエッチング技術を用いて、第２のレーザ素子の形成領域６２１における第２の積層体６２７上に、絶縁膜パターン６３４を形成する。
【００９２】
次に、図８（ｄ）に示すように、エッチバックを第１の積層体１１７の最表面が露出するように行う。その結果、ｎ型バッファ層（図示せず）、ｎ型クラッド層６２３、活性層６２４、ｐ型クラッド層６２５、及びｐ型キャップ層６２６から成る第２の積層体６２７は平坦化されるとともに、第１の積層体１１７の最表面が露出される。
【００９３】
ここでは、レーザ光の出射方向に垂直な断面形状において、基板１１０を下にして見たときに、積層体１１７の側壁面の大部分と基板１１０表面とのなす角度は略垂直であるため、第１の積層体１１７の略垂直な側壁面上に成長した第２の積層体６２７の最表面と、第１の積層体１１７の最表面との、基板表面からの垂直な方向の高さは均一となる。絶縁膜パターン６３４が形成されていない領域において、エッチング量が均一であるため、基板平坦化が容易となる。
【００９４】
次に、図８（ｅ）に示すように、絶縁膜パターン６３４を除去した後、フォトリソグラフィー技術やエッチング技術を用いて、第１の積層体１１７及び第２の積層体６２７上の電流注入領域となる部分を覆う絶縁膜パターン６３５を形成する。
【００９５】
次に、図８（ｆ）に示すように、絶縁膜パターン６３５をマスクに用いたエッチングによって、電流狭窄構造となるストライプ構造を形成するため、例えば、ｐ型キャップ層１１６、ｐ型キャップ層６２６の表面から、ｐ型クラッド層１１５、ｐ型クラッド層６２５の途中の深さまでリッジ状に加工する。このようにリッジ状に加工された領域が、電流注入領域６３６、電流注入領域６３７となる。
【００９６】
次に、図８（ｇ）に示すように、絶縁膜パターン６３５をマスクとして、電流注入領域６３６、電流注入領域６３７上を除く領域に、半導体層あるいは誘電体膜から構成される電流狭窄層６３８を形成する。この工程の後で、適宜、上記絶縁膜パターン６３５を除去する。また、ここでは、電流狭窄層６３８として例えば半導体層ならｎ型ＧａＡｓ層など、誘電体膜ならＳｉＮ膜などが用いられる。
【００９７】
次に、図８（ｈ）に示すように、フォトグラフィー技術及びドライエッチング技術を用い、第１の積層体１１７もしくは第２の積層体６２７の表面からｎ型バッファ層（図示せず）までエッチングし、第１のレーザ素子１０３と第２のレーザ素子６０５の間に空間６４０を形成する。それにより、第１のレーザ素子１０３と第２のレーザ素子６０５が電気的に分離される。
【００９８】
次に、図８（ｉ）に示すように、ｐ型キャップ層１１６に接続するｐ型電極６１８を例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体で形成し、ｐ型キャップ層６２６に接続するｐ型電極６２８を例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕの積層体で形成する。また、基板１１０に接続するｎ型電極６３９を例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕの積層体で形成し、図７に示すような２波長半導体レーザウェハを完成する。
【００９９】
このように、モノリシック２波長半導体レーザ装置の製造に際し、第１の積層体を形成し、第２のレーザ素子の形成領域における第１の積層体の大部分をドライエッチングで除去した後、第１の積層体側壁面に基板に対して垂直な分離絶縁膜を形成して残った第１の積層体の大部分をウェットエッチングで除去することにより、第２のレーザ素子の形成領域における第１の積層体を十分除去しながらサイドエッチングによる傾斜を抑制することができるので、第１の積層体側壁面及び第２の積層体側壁面を基板に対してほぼ垂直に形成することができ、第１の積層体と第２の積層体の基板からの厚みが均一になるため、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができる。
【０１００】
以上、実施の形態１から実施の形態３で示した２波長半導体レーザ装置は、第１のレーザ素子と第２のレーザ素子の電気的な分離を絶縁膜、もしくは絶縁膜がエッチングされることで形成される空間により行われるため、各レーザ素子の最表面面積を可能な限り大きくできる。従って、各レーザ素子の放熱性が向上し、熱による素子劣化を抑制できる。さらに、これによりチップシュリンクも可能となる。
【０１０１】
また、第２の積層体成長中に、基板過熱により第１の積層体から抜け出たＶ族元素、例えばＡｌＧａＡｓ系材料であればＡｓ、ＡｌＧａＩｎＰ系材料であればＰが、第２の積層体中に取り込まれ、第２のレーザ素子を劣化させる要因となっていた。しかし、実施の形態１から実施の形態３では、第１の積層体の側壁面に絶縁膜を形成したまま、第２の積層体を基板上にエピタキシャル成長させるため、第１の積層体からのＶ族元素抜けを防ぐことができ、第２のレーザ素子の劣化を抑制することができる。
【０１０２】
また、実施の形態１から実施の形態４で示した２波長半導体レーザ装置の製造方法は、第１の積層体側壁面の大部分を略垂直に形成することにより、第１の積層体の略垂直な側壁面上に成長した第２の積層体の最表面と、第１の積層体の最表面との、基板表面からの垂直な方向の高さは均一となる。従って、絶縁膜パターンが形成されていない領域において、エッチング量が均一であるため、基板平坦化が容易となる。
【０１０３】
ここで、第１の積層体または第２の積層体に、ＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いる場合、ＧａＩｎＰ層の自然超格子（秩序化構造）形成を抑制するため、基板方位を（００１）面から［１１０］方向に１０°程度傾斜させたオフ角を有する半導体基板を用いることが一般的であるが、実施の形態１及び実施の形態２で示した２波長半導体レーザ装置の製造方法では、第１の積層体側壁面の大部分をドライエッチング技術にて形成し、その後、分離絶縁膜を形成して、ウェットエッチングによるサイドエッチングの発生を抑制しているため、レーザ光の出射方向に対して垂直な断面における第１の積層体の形状は基板オフ角に影響されることなくほぼ左右対称となる。従って、用いる基板のオフ角がどの程度であっても、プロセス的負荷はかからない。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように本発明によれば、容易なプロセスで、基板平坦性の良好なモノリシック２波長半導体レーザ装置を提供することができ、互いに発振波長が異なる２つ以上の半導体レーザ素子がモノリシックに集積された多波長半導体レーザ装置及び半導体レーザ装置の製造方法等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】実施の形態１におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の断面図
【図２】実施の形態１におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の第１のレーザ素子製造工程を示す工程断面図
【図３】実施の形態１におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の第２のレーザ素子製造工程を示す工程断面図
【図４】実施の形態２におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の断面図
【図５】実施の形態２におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す工程断面図
【図６】実施の形態３におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す工程断面図
【図７】実施の形態４におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の断面図
【図８】実施の形態４におけるモノリシック２波長半導体レーザ装置の製造工程を示す工程断面図
【図９】従来の２波長半導体レーザ装置の製作工程を示したレーザ光の出射方向から見た工程断面図
【符号の説明】
【０１０６】
１０３    第１のレーザ素子
１０５    第２のレーザ素子
１１０    基板
１１１    第１のレーザ素子の形成領域
１１２    ｎ型バッファ層
１１３    ｎ型クラッド層
１１４    活性層
１１５    ｐ型クラッド層
１１６    ｐ型キャップ層
１１７    第１の積層体
１１８    ｐ型電極
１２１    第２のレーザ素子の形成領域
１２３    ｎ型クラッド層
１２４    活性層
１２５    ｐ型クラッド層
１２６    ｐ型キャップ層
１２７    第２の積層体
１２８    ｐ型電極
１３０    絶縁膜
１３１    絶縁膜パターン
１３２    絶縁膜
１３３    分離絶縁膜
１３４    絶縁膜パターン
１３５    絶縁膜パターン
１３６    電流注入領域
１３７    電流注入領域
１３８    電流狭窄層
１３９    ｎ型電極
１４０    空間
３０１    電流狭窄層
３０２    ｐ型電極
３０３    ｐ型電極
３０４    ｎ型電極
３０５    空間
５０１    絶縁膜
５０２    ポリマー
５０３    絶縁膜パターン
６０５    第２のレーザ素子
６１８    ｐ型電極
６２１    第２のレーザ素子の形成領域
６２３    ｎ型クラッド層
６２４    活性層
６２５    ｐ型クラッド層
６２６    ｐ型キャップ層
６２７    第２の積層体
６２８    ｐ型電極
６３４    絶縁膜パターン
６３５    絶縁膜パターン
６３６    電流注入領域
６３７    電流注入領域
６３８    電流狭窄層
６３９    ｎ型電極
６４０    空間
８０３    第１のレーザ素子
８０５    第２のレーザ素子
８１０    基板
８１１    第１の半導体レーザ素子の形成領域
８１２    ｎ型バッファ層
８１３    ｎ型クラッド層
８１４    活性層
８１５    ｐ型クラッド層
８１６    ｐ型キャップ層
８１７    第１の積層体
８１８    ｐ型電極
８２３    ｎ型クラッド層
８２４    活性層
８２５    ｐ型クラッド層
８２６    ｐ型キャップ層
８２７    第２の積層体
８２８    ｐ型電極
８３１    絶縁膜
８３２    電流注入領域
８３３    電流注入領域
８３４    電流狭窄層
８３５    空間
８５１    ｎ型電極
【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】
2007087981.tif 000009
【図８】
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【図９】
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