(57)【要約】【課題】少ない成長回数で異なる波長を持つ複数の半導体レーザ部を作り出すことができ半導体レーザ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導電型基板１０１の裏面に第１半導体レーザ部１１の第１導電型クラッド層１０３とオーム性接触した第１電極を設け、第１導電型基板１０１の表面側に、第１半導体レーザ部１１の第２導電型クラッド層１０５とオーム性接触した第２電極１１３と、第２半導体レーザ部１２の第２導電型ｐクラッド層１１０とオーム性接触した第３電極１１４と、第２半導体レーザ部１２の第１導電型バッファ層１０７にオーム性接触した第４の電極１０７Ａと前記第１導電型基板１０１とを短絡する配線１１５とを設けたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型基板の表面に波長が異なる複数の半導体レーザ部を並設した半導体レーザであって、
第１導電型基板の裏面に第１半導体レーザ部の第１導電型クラッド層とオーム性接触した第１電極を設け、
第１導電型基板の表面側に、第１半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第２電極と、第２半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第３電極と、前記第１導電型基板と第２半導体レーザ部の第１導電型バッファ層にオーム性接触した第４電極とを短絡する配線とを設けた
半導体レーザ。
【請求項２】
前記第１の半導体レーザ素子が、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなる発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の第１活性層を有し、第２の半導体レーザ素子がＧａＩｎＰウェル層と(Ａｌ０．５Ｇａ０．５)０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなる発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）第２の活性層を有する
請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記第１導電型基板は、第１半導体レーザ部の形成領域と第２半導体レーザ部の形成領域との間に段差を形成した
請求項１に記載の半導体レーザ。
【請求項４】
第１導電型基板の表面に波長が異なる複数の半導体レーザ部を並設した半導体レーザを作製するに際し、
第１の導電型の半導体基板上に、第１の半導体レーザ部として用いる第１導電型の第１下部クラッド層、第１活性層、第２導電型の第１上部クラッド層と、第２半導体レーザ部として用いる第１導電型の第２下部クラッド層、第２活性層、第２導電型の第２上部クラッド層を順次形成する工程と、
前記第２半導体レーザ部として用いる層を選択的にエッチング除去して第１半導体レーザ部として用いる層を表面に露出させる工程と、
第１の導電型の半導体基板上の各層を第１半導体レーザ部と第２半導体レーザ部とに区分するように素子分離領域を形成する工程と、
第２半導体レーザ部の第１導電型バッファ層とオーム性接触した第４電極を形成する工程と、
第１導電型基板の表面側に第１半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第２電極と第２半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第３電極と前記第１導電型基板と第４電極を短絡する配線を形成する工程と
を有した半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の表面に波長が異なる複数の半導体レーザを並設した２波長半導体レーザなどの半導体レーザに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やＣＤ（Compact Disc）などの光学的に情報を記録する光ディスクは、大量に情報を記録できる大容量光媒体をして現在盛んに利用され、ＤＶＤでは６５０ｎｍの発振波長の半導体レーザが用いられ、ＣＤでは７８０ｎｍの発振波長が用いられる。
【０００３】
近年、ＤＶＤとＣＤの両ディスクを読み取るために、６５０ｎｍ波長の半導体レーザと７８０ｎｍ波長の半導体レーザの両方を備えた２波長半導体レーザを使用した光ピックアップの開発が進められている。従来の２波長半導体レーザは、７８０ｎｍ波長の半導体レーザと６５０ｎｍの半導体レーザを横方向に並設したモノリシック構造が主流である。
【特許文献１】特開２０００−３４９３８７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実用化されているモノリシック構造の２波長半導体レーザの問題として、エッチング工程を第１半導体レーザ部と第２半導体レーザ部を形成する間に挟むため最低２回のエピタキシャル成長を必要としコスト的にも不利なことが挙げられる。
【０００５】
この課題を解決するため（特許文献１）には、半導体レーザ装置及び製造方法が提示されている。しかし、第１の半導体レーザ素子の積層構造のｎ型コンタクト層のストライプ状の電流注入領域に部分Ｚｎ拡散を行うため、抵抗が高くなり、第２導電型のキャリア濃度の制御が困難である。また、Ｚｎを拡散させるため熱工程が加わり、第２導電型クラッド層のＺｎが活性層に拡散し、信頼性の低減を引き起こす懸念がある。
【０００６】
そこで、本発明は１回の成長で異なる波長を持つ複数の半導体レーザ部を作り出すことができ、熱履歴がないことから、高信頼性でかつ温度特性の良好な半導体レーザ及び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】
【０００７】
本発明は、特に１回の成長で波長の異なる２つの半導体レーザ素子の積層構造を作製し、第２半導体レーザ部が第１導電型のバッファ層を有し、その第１導電型のバッファ層から前記基板に配線で短絡した構造の２波長半導体レーザを実現する。
【０００８】
本発明の請求項１記載の半導体レーザは、第１導電型基板の表面に波長が異なる複数の半導体レーザ部を並設した半導体レーザであって、第１導電型基板の裏面に第１半導体レーザ部の第１導電型クラッド層とオーム性接触した第１電極を設け、第１導電型基板の表面側に、第１半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第２電極と、第２半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第３電極と、前記第１導電型基板と第２半導体レーザ部の第１導電型バッファ層にオーム性接触した第４電極とを短絡する配線とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２記載の半導体レーザは、請求項１において、前記第１の半導体レーザ素子が、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなる発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の第１活性層を有し、第２の半導体レーザ素子がＧａＩｎＰウェル層と(Ａｌ０．５Ｇａ０．５)０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなる発振波長６５０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）第２の活性層を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３記載の半導体レーザは、請求項１において、前記第１導電型基板は、第１半導体レーザ部の形成領域と第２半導体レーザ部の形成領域との間に段差を形成したことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４記載の半導体レーザの製造方法は、第１導電型基板の表面に波長が異なる複数の半導体レーザ部を並設した半導体レーザを作製するに際し、第１の導電型の半導体基板上に、第１の半導体レーザ部として用いる第１導電型の第１下部クラッド層、第１活性層、第２導電型の第１上部クラッド層と、第２半導体レーザ部として用いる第１導電型の第２下部クラッド層、第２活性層、第２導電型の第２上部クラッド層を順次形成する工程と、前記第２半導体レーザ部として用いる層を選択的にエッチング除去して第１半導体レーザ部として用いる層を表面に露出させる工程と、第１の導電型の半導体基板上の各層を第１半導体レーザ部と第２半導体レーザ部とに区分するように素子分離領域を形成する工程と、第２半導体レーザ部の第１導電型バッファ層とオーム性接触した第４電極を形成する工程と、第１導電型基板の表面側に第１半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第２電極と第２半導体レーザ部の第２導電型クラッド層とオーム性接触した第３電極と前記第１導電型基板と第４電極を短絡する配線を形成する工程とを有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この構成によると、一回の成長で２つの異なる波長を持つ、２波長半導体レーザの形成が実現できるため、熱履歴が少なく、活性層へのＺｎの拡散が起きないため、高信頼性のレーザの作製が可能である。また、基板をエッチングすることにより、２つの半導体レーザの発光点高さを調節でき、集光レンズなどの設計が容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の２波長半導体レーザの製造方法を各実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）〜図１（ｆ）は本発明の（実施の形態１）を示す。
【００１４】
まず、図１（ａ）では、有機金属気相成長法 （Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＭＯＣＶＤ）法のエピタキシャル成長により、１０度オフのｎ型ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、キャリア濃度１．０×１０１８ｃｍ−３以下キャリア濃度については値のみ記す）上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、１．０×１０１８ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）、ｎ型Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ａｓクラッド層１０３（Ｓｉドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚２．５μｍ）、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなる発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の第１活性層１０４、ｐ型Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ａｓクラッド層１０５（Ｚｎドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０６（Ｚｎドープ、１．０×１０１９ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）を順次エピタキシャル成長させ、第１の半導体レーザ素子１１を構成する積層構造を形成する。
【００１５】
次に図１（ｂ）では、前記第１の半導体レーザ１１の上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１０７（Ｓｉドープ、１．０×１０１８ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０８（Ｓｉドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚２．０μｍ）、ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなる発振波長６５０ｎｍのＭＱＷの第２活性層１０９、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１１０（Ｚｎドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１（Ｚｎドープ、１．０×１０１９ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）を、順次エピタキシャル成長させ、第２半導体レーザ部１２を構成する積層構造を形成する。
【００１６】
図１（ｃ）では、第１の半導体レーザ部１１の上の一部に第２半導体レーザ部１２が残るように、選択エッチングにより、第２半導体レーザ部１２の一部の、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１，ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１１０，ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなるＭＱＷの第２活性層１０９，ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０８，ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０７を除去し、第１半導体レーザ部１１のｐ型ＧａＡｓコンタクト層１０６を露出させる。
【００１７】
さらに、この際には、後にｎ型ＧａＡｓバッファ層１０７とｎ型ＧａＡｓ基板１０１とをオーム性接触させて短絡する配線を形成するために、第２半導体レーザ部１２の側面を選択エッチングして、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１１，ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１１０，ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐ層からなるＭＱＷの第２活性層１０９，ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１０８を除去した領域ａ１と、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２をすべて除去した領域ｂ１を作製する。
【００１８】
図１（ｄ）では、エッチングに第１半導体レーザ部１１と第２半導体レーザ部１２の素子分離領域ｃ１を形成する。
図１（ｅ）では、ストライプ構造を形成する。また、領域ａ１の露出したｎ型ＧａＡｓバッファ層１０７の部分には第４電極１０７Ａを形成し、領域ｂ１の露出した基板１０１の部分には電極１０１Ａが形成する。
【００１９】
図１（ｆ）では、基板の裏面の第１電極１１２と、第１半導体レーザ部の第２電極１１３と、第２半導体レーザ部の第３電極１１４と、配線１１５の形成を行う。この配線１１５は、n型基板１０１に印加した電流をｎ型ＧａＡｓバッファ層を介して第２半導体レーザ１２を動作させるために、図１（ｃ）の工程で露出させた前記n型基板１０１の領域ｂ１と、バッファ層１０７にオーム性接触し図１（ｃ）の工程で露出させた領域ａ１とを短絡するように、第４電極１０７Ａと電極１０１Ａの間に形成されている。なお、ここでは配線１１５の形成を行う前に、第２半導体レーザ１２の下の第１半導体レーザ１１に無効電流が流れ、消費電力が高くなるのを防ぐため、ＳｉＯ２保護膜１１６が形成されている。
【００２０】
（実施の形態２）
図２（ａ）〜図２（ｆ）は本発明の（実施の形態２）を示す。
上記の（実施の形態１）においては、第１半導体レーザ１１と第２半導体レーザ１２に高さの違いが生じることから、発光点がずれ、２つの半導体レーザ部のｐ型クラッド層上の電極の高さが異なりジャンクションダウンを実現することが困難であったが、この（実施の形態２）ではこの点も回避できる。
【００２１】
この（実施の形態２）では予め段差を設けたｎ型ＧａＡｓ基板を用いる。まず、図２（ａ）のように前記基板１１７を第１半導体レーザ部と第２半導体レーザ部の発光点と、ｐ型クラッド層上の電極の高さが同じになるようにエッチングにより、第１半導体レーザ部１１の形成領域１１Ａに比べて段差１１７Ａだけ低い位置の第２半導体レーザ部１２の形成領域１２Ａを形成する。
【００２２】
次いで、図２（ｂ）のように、前記基板にｎ型ＧａＡｓバッファ層１１８（Ｓｉドープ、１．０×１０１８ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）、ｎ型Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ａｓクラッド層１１９（Ｓｉドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚２．５μｍ）、ＧａＡｓウェル層とＡｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓバリア層からなる発振波長７８０ｎｍの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の第１活性層１２０、ｐ型Ａｌ０．５５Ｇａ０．４５Ａｓクラッド層１２１（Ｚｎドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２２（Ｚｎドープ、１．０×１０１９ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）を順次エピタキシャル成長させ、第１の半導体レーザ部１１を構成する積層構造を形成する。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、前記第１の半導体レーザ部１１の上にｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３（Ｓｉドープ、１．０×１０１８ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１２４（Ｓｉドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚２．０μｍ）、ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなる発振波長６５０ｎｍのＭＱＷの第２活性層１２５、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１２６（Ｚｎドープ、１．１×１０１８ｃｍ−３、膜厚１．５μｍ）、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２７（Ｚｎドープ、１．０×１０１９ｃｍ−３、膜厚０．４μｍ）を、順次エピタキシャル成長させ、第２半導体レーザ１２を構成する積層構造を形成する。
【００２４】
続いて、後に第１の半導体レーザ素子１１の領域となる区間に形成されている、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２７，ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１２６，ＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなるＭＱＷの第２活性層１２５，ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１２４，ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３を、選択エッチングで除去する。
【００２５】
さらに、図２（ｄ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１１７の前記段差１１７Ａの区間の上に形成されている第１半導体レーザ部１１、第２半導体レーザ部１２を少なくともエッチングを行って素子分離領域ｃ２を形成する。
【００２６】
次に、図２（ｅ）に示すようにストライプ構造を形成する。ここでも、後に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３にオーム性接触した配線１３１を作製する領域を作るため、選択エッチングにより、第２半導体レーザ部１２における、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２７，ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１２６とＧａＩｎＰウェル層と（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐバリア層からなるＭＱＷの第２活性層１２５，ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１２４を除去して、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２２が露出する領域ａ２と、第１半導体レーザ１１、第２半導体レーザ１２をすべて除去する領域ｂ２を作製する。また、領域ａ２の露出したｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３の部分には第４電極１２３Ａを形成し、領域ｂ２の露出した基板１１７の部分には電極１１７Ａが形成されている。
【００２７】
次いで、図２（ｆ）のように、基板１１７の裏面の第１電極１２８と、第１半導体レーザ部の第２電極１２９と、第２半導体レーザ部の第３電極１３０と、配線１３１の形成を行う。この配線１３１は、n型基板１１７に印加した電流をｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３を介して第２半導体レーザ１２を動作させるために、図２（ｅ）の工程で露出させた前記n型基板１１７の領域ｂ２と、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３にオーム性接触し図２（ｅ）の工程で露出させたｎ型ＧａＡｓバッファ層１２３の領域ａ２とを短絡するように、第４電極１２３Ａと電極１１７Ａの間に配線１３１が形成されている。なお、ここでは配線１３１の形成を行う前に、第２半導体レーザ１２の下の第１半導体レーザ１１に無効電流が流れ、消費電力が高くなるのを防ぐため、ＳｉＯ２保護膜１３２が形成されている。
【００２８】
このようにして、発光点と陽電極の高さを合わせることにより、ジャンクションダウンが実現でき、２つの半導体レーザを１回の成長で形成できる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
モノリシック構造の２波長半導体レーザなど、複数の半導体レーザ素子を有する半導体レーザを共通の基板上にモノリシック構造で形成するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の（実施の形態１）の２波長半導体レーザの製造方法の工程図
【図２】本発明の（実施の形態２）の２波長半導体レーザの製造方法の工程図
【符号の説明】
【００３１】
１１  第１半導体レーザ部
１２  第２半導体レーザ部
１０１  ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１０３  ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
１０４  発振波長７８０ｎｍＭＱＷ構造を有する活性層
１０５  ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
１０６  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１０７Ａ  第４電極
１０７  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１０８  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０９  発振波長６５０ｎｍのＭＱＷ構造を有する活性層
１１０  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１１１  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１１２  第１電極
１１３  第２電極
１１４  第３電極
１１５  配線
１１６  ＳｉＯ２保護膜
１１７  予め段差を設けたｎ型ＧａＡｓ基板
１１８  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１１９  ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
１２０  発振波長７８０ｎｍのＭＱＷ構造を有する活性層
１２１  ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
１２２  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１２３Ａ  第４電極
１２３  ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２４  ｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１２５  発振波長６５０ｎｍＭＱＷ構造を有する活性層
１２６  ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１２７  ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１２８  第１電極
１２９  第２電極
１３０  第３電極
１３１  配線
１３２  ＳｉＯ２保護膜
ｃ１，ｃ２  素子分離領域
【図１】
2007042825.tif 000003
【図２】
2007042825.tif 000004