JP2010232614A

JP2010232614A - Semiconductor laser and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP2010232614A
Application number: JP2009081574A
Authority: JP
Inventors: Tei Takase; 禎高瀬; Hitoshi Tada; 仁史多田; Hiroaki Maehara; 宏昭前原; Junichi Horie; 淳一堀江
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-10-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monolithic dual-wavelength semiconductor laser having superior operation characteristics. <P>SOLUTION: A 780 nm wavelength band laser 12 and a 650 nm wavelength band laser 14 are formed on an n-type GaAs substrate 10. A p-type AlGaInP second upper cladding layer 28 of the 780 nm wavelength band laser 12 is etched to an ESL layer 26 to form ridge waveguides 32. A p-type AlGaInP upper cladding layer 40 of the 650 nm wavelength band laser 14 is etched halfway to form ridge waveguides 44. At least on the emission edge of the 650 nm wavelength band laser 14, a window region is formed. The ratio of Al in the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is higher than the ratio of Al of AlGaInP that is a material of the barrier layer and the guide layer of an active layer 38. The refractive index of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is higher than that of an n-type AlGaInP lower cladding layer 36. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、窓領域を形成したリッジ型構造のモノリシック型２波長半導体レーザに関し、特に良好な動作特性を持つ半導体レーザに関する。 The present invention relates to a monolithic two-wavelength semiconductor laser having a ridge structure having a window region, and more particularly to a semiconductor laser having good operating characteristics.

デジタル情報化技術の進展により、ＤＶＤ−ＲやＣＤ−Ｒなどの光学記録媒体が多用されている。近年では、デスクトップ型ＰＣだけではなくノート型ＰＣにも、ＤＶＤ−ＲやＣＤ−Ｒなどに対応した記録型光ディスクドライブが標準的に搭載されている。このため、記録型光ディスクドライブの主要構成部である光ピックアップの小型化、軽量化及び低コスト化が求められ、光学部品の削減や製造工程の簡素化が図られている。 With the progress of digital information technology, optical recording media such as DVD-R and CD-R are frequently used. In recent years, not only desktop PCs but also notebook PCs are standardly equipped with recordable optical disk drives compatible with DVD-R and CD-R. For this reason, downsizing, weight reduction, and cost reduction of the optical pickup, which is a main component of the recordable optical disk drive, are required, and reduction of optical parts and simplification of the manufacturing process are achieved.

従来、ＤＶＤとＣＤの両方の光ディスク記録に対応したドライブ用の光ピックアップの光源として、６５０ｎｍ帯波長の光を発振するＤＶＤ用半導体レーザと、７８０ｎｍ帯波長の光を発振するＣＤ用半導体レーザの２つの別々の半導体レーザが使用されていた。近年では、光学部品の削減と製造工程の簡素化のメリットを併せ持つ２波長半導体レーザが用いられている。特に、１つの基板上に６５０ｎｍ帯波長レーザ及び７８０ｎｍ帯波長レーザを集積化したモノリシック型２波長半導体レーザは、２つの発光点の間隔や２つのレーザ光の出射方向の制御性が高いため使いやすく、製造方法も簡便であることから、現在、盛んに開発が行われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a light source for an optical pickup for a drive that supports both DVD and CD optical disk recording, a DVD semiconductor laser that oscillates light with a wavelength of 650 nm and a semiconductor laser for CD that oscillates light with a wavelength of 780 nm are used. Two separate semiconductor lasers were used. In recent years, two-wavelength semiconductor lasers that have the advantages of reducing optical components and simplifying the manufacturing process have been used. In particular, a monolithic two-wavelength semiconductor laser in which a 650 nm band wavelength laser and a 780 nm band wavelength laser are integrated on a single substrate is easy to use because it has high controllability between the intervals between two emission points and the emission direction of two laser beams. Since the manufacturing method is also simple, it is being actively developed.

ＤＶＤやＣＤの記録速度向上のため、半導体レーザには高い光出力が要求されてきた。最近では青色半導体レーザ（４０５ｎｍ帯波長）を光源に用いる光ディスクの登場により、光ピックアップにおける光学損失が増加する傾向にある。このため、６５０ｎｍ帯波長レーザ及び７８０ｎｍ帯波長レーザにはこれまで以上に高い光出力が要求される。さらに、高温環境下でも動作し、出射光を光ピックアップにより効率よく光ディスク面に到達できる高い光結合効率の半導体レーザが要求される。この光結合効率の観点からも６５０ｎｍ帯及び７８０ｎｍ帯の２つのレーザ光の出射方向の制御性に優れるモノリシック型２波長半導体レーザは有用である。 In order to improve the recording speed of DVDs and CDs, high light output has been required for semiconductor lasers. Recently, with the advent of an optical disk using a blue semiconductor laser (405 nm band wavelength) as a light source, optical loss in an optical pickup tends to increase. For this reason, the 650 nm band wavelength laser and the 780 nm band wavelength laser are required to have a higher optical output than before. Furthermore, there is a demand for a semiconductor laser with high optical coupling efficiency that can operate even in a high-temperature environment and can efficiently reach the surface of the optical disc by using an optical pickup. From the viewpoint of this optical coupling efficiency, a monolithic type two-wavelength semiconductor laser that is excellent in controllability of the emission directions of two laser beams in the 650 nm band and the 780 nm band is useful.

従来は、リッジ導波路を形成する際のエッチングを精度良く停止するために、７８０ｎｍ帯波長レーザと６５０ｎｍ帯波長レーザの両方にエッチング停止層（以下ＥＳＬ層という）を設けていた。このＥＳＬ層のＧａＩｎＰは、６５０ｎｍ帯波長レーザの活性層のウェル層のＧａＩｎＰと同じ材料系であり、バンドギャップ及び屈折率が同等である。このため、６５０ｎｍ帯波長レーザの活性層で生じたレーザ光がＥＳＬ層で吸収され、レーザの発光効率が低下し、高温環境下において動作電流が増大する問題があった。 Conventionally, an etching stop layer (hereinafter referred to as an ESL layer) is provided in both the 780 nm band wavelength laser and the 650 nm band wavelength laser in order to stop the etching at the time of forming the ridge waveguide with high accuracy. GaInP of this ESL layer is the same material system as GaInP of the well layer of the active layer of the 650 nm band wavelength laser, and has the same band gap and refractive index. For this reason, there is a problem that the laser light generated in the active layer of the 650 nm band wavelength laser is absorbed by the ESL layer, the emission efficiency of the laser is lowered, and the operating current is increased in a high temperature environment.

また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層の間に、これらの層に比べてバンドギャップの小さいｐ型ＧａＩｎＰのＥＳＬ層が有ると、上クラッド層から活性層へ注入される有効質量の重い正孔の流れが阻害されるため、半導体レーザの抵抗及び動作電圧が上昇する問題もあった。 Further, if there is a p-type GaInP ESL layer having a smaller band gap than these layers between the p-type AlGaInP first upper cladding layer and the p-type AlGaInP second upper cladding layer, the upper cladding layer to the active layer. Since the flow of holes having a large effective mass to be injected is hindered, there is a problem that the resistance and operating voltage of the semiconductor laser are increased.

また、半導体レーザの高出力化を目指す際、電流−光出力特性（Ｉ−Ｌ特性）は直線的であることが望ましい。このため、レーザ発振の定在状態である水平横モードにおける高次モードの発生に起因するＩ−Ｌ特性の屈曲（キンク）を抑制する必要がある。しかし、上記のようにＥＳＬ層のＧａＩｎＰが６５０ｎｍ帯波長レーザの活性層のウェル層のＧａＩｎＰと同じ材料系であるため、６５０ｎｍ帯波長レーザの活性層で生じたレーザ光の光強度分布がＥＳＬ層に引寄せられる。そして、リッジ導波路型の半導体レーザではリッジ導波路とその両脇に存在する屈折率の低い空気との屈折率差が大きい。従って、従来の半導体レーザでは、高次モードによるキンクが発生しやすいという問題があった。 Further, when aiming to increase the output of the semiconductor laser, it is desirable that the current-light output characteristic (IL characteristic) is linear. For this reason, it is necessary to suppress the bending (kink) of the IL characteristic caused by the generation of the higher-order mode in the horizontal transverse mode which is a standing state of laser oscillation. However, since the GaInP of the ESL layer is the same material system as the GaInP of the well layer of the active layer of the 650 nm band wavelength laser as described above, the light intensity distribution of the laser light generated in the active layer of the 650 nm band wavelength laser is the ESL layer. Attracted to In the ridge waveguide type semiconductor laser, the difference in refractive index between the ridge waveguide and air having a low refractive index existing on both sides thereof is large. Therefore, the conventional semiconductor laser has a problem that kinks due to higher-order modes are likely to occur.

これらの問題を解消するため、下クラッド層の屈折率を上クラッド層の屈折率よりも大きくして、光強度分布をＥＳＬ側とは活性層を挟んで逆側の基板側にシフトする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 In order to solve these problems, there is a technique in which the refractive index of the lower cladding layer is made larger than the refractive index of the upper cladding layer, and the light intensity distribution is shifted from the ESL side to the substrate side opposite to the active layer. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、モノリシック型２波長半導体レーザにおいて、６５０ｎｍ帯波長レーザのＥＳＬ層を省略し、７８０ｎｍ帯波長レーザのみにＥＳＬ層を設けて、両レーザのリッジ形成時のドライエッチングを同時に停止する方法が提案されている（例えば、特許文献２の段落００１４−００１５、００２６−００３３参照）。 In addition, in the monolithic two-wavelength semiconductor laser, a method is proposed in which the ESL layer of the 650 nm band wavelength laser is omitted, the ESL layer is provided only in the 780 nm band wavelength laser, and dry etching is simultaneously stopped during the ridge formation of both lasers. (For example, see paragraphs 0014-0015 and 0026-0033 of Patent Document 2).

また、７８０ｎｍ帯レーザの第１上クラッド層をＡｌＧａＡｓとし、第２上クラッド層をＡｌＧａＩｎＰとし、ＡｌＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰでエッチング選択性を持つエッチング液を用いて、エッチングを停止する方法が提案されている（例えば、特許文献３の段落０００８−００１４参照）。 Further, a method has been proposed in which the first upper cladding layer of the 780 nm band laser is made of AlGaAs, the second upper cladding layer is made of AlGaInP, and etching is stopped using an etching solution having etching selectivity with AlGaAs and AlGaInP ( For example, see paragraphs 0008-0014 of Patent Document 3.

また、別の問題として、レーザの高出力化を目指すに当たり、レーザ光出射端面での光学損傷（ＣＯＤ）が有る。この問題を解決するため、出射端面側にＺｎやＳｉなどの不純物を注入するか熱拡散することにより、出射端面側の活性層を無秩序化させてバンドギャップを広げ、レーザ光の吸収を防止する窓領域の形成が一般的に行われている。 As another problem, there is optical damage (COD) at the laser light emitting end face when aiming to increase the output of the laser. In order to solve this problem, an impurity such as Zn or Si is injected or thermally diffused on the exit end face side, thereby disordering the active layer on the exit end face side, widening the band gap, and preventing laser light absorption. The window region is generally formed.

特開平１１−２３３８８３号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-233883 特開２００７−４８８１３号公報JP 2007-48813 A 特開平４−３０３９８６号公報JP-A-4-303986

特許文献１のように下クラッド層の屈折率を上クラッド層よりも大きくすることに加え、窓領域を形成した場合、以下のような問題が生じる。活性層が無秩序化された窓領域では、活性層への光閉じ込め効果が弱まるので、上クラッド層よりも屈折率が高い下クラッド層側、即ち基板側へ光強度分布が引寄せられ、出射端面から出射されるレーザ光が基板側へ傾斜する。 In addition to making the refractive index of the lower cladding layer larger than that of the upper cladding layer as in Patent Document 1, the following problems arise when the window region is formed. In the window region in which the active layer is disordered, the light confinement effect in the active layer is weakened, so that the light intensity distribution is drawn toward the lower cladding layer side, that is, the substrate side, which has a higher refractive index than the upper cladding layer, and the emission end face The laser beam emitted from the substrate tilts toward the substrate side.

さらに、リッジ型構造の半導体レーザでは、リッジ脇部の上クラッド層はリッジ導波路の上クラッド層に比べて薄く、リッジ脇部には半導体材料よりも屈折率が小さい空気が存在する。従って、下クラッド層と上クラッド層の屈折率が等しい場合でも、相対的に上クラッド側の屈折率が小さくなる。このため、窓領域では基板側へ光強度分布が引寄せられ、出射端面から出射されるレーザ光が基板側へ傾斜する。 Further, in the semiconductor laser having the ridge structure, the upper cladding layer on the side of the ridge is thinner than the upper cladding layer on the ridge waveguide, and air having a refractive index smaller than that of the semiconductor material is present on the side of the ridge. Therefore, even when the refractive indexes of the lower cladding layer and the upper cladding layer are equal, the refractive index on the upper cladding side becomes relatively small. For this reason, in the window region, the light intensity distribution is drawn toward the substrate side, and the laser light emitted from the emission end face is inclined toward the substrate side.

しかし、レーザ光をディスク上へ投射する光ピックアップの設計及び製造上、光ピックアップのレンズ系との高い光結合効率を得るためには、レーザ光が出射端面に対してできるだけ垂直に出射されることが望ましい。従って、窓領域を形成した場合に高い光結合効率が得られない問題があった。 However, in order to obtain high optical coupling efficiency with the optical pickup lens system in designing and manufacturing the optical pickup that projects the laser light onto the disk, the laser light should be emitted as perpendicular as possible to the emission end face. Is desirable. Therefore, there is a problem that high optical coupling efficiency cannot be obtained when the window region is formed.

また、特許文献２の方法では、７８０ｎｍ帯波長レーザのＥＳＬ層の層厚は通常数十ｕｍ（好ましくは３０ｕｍ以下）であるため、このＥＳＬ層のシグナル検出を逃し易く、エッチングを所望の位置で停止することができない。そして、６５０ｎｍ帯波長レーザにＥＳＬ層を設けない場合、特許文献３のエッチング選択性を利用するウェットエッチングでは、６５０ｎｍ帯波長レーザのエッチングを所望の位置で停止することができない。従って、リッジ形成時のエッチング量の制御性を高めることが望まれている。 In the method of Patent Document 2, the thickness of the ESL layer of the 780 nm band wavelength laser is usually several tens of um (preferably 30 um or less). Therefore, signal detection of the ESL layer is easily missed, and etching is performed at a desired position. I can't stop. When the ESL layer is not provided in the 650 nm band wavelength laser, the etching of the 650 nm band wavelength laser cannot be stopped at a desired position in the wet etching using the etching selectivity of Patent Document 3. Therefore, it is desired to improve the controllability of the etching amount when forming the ridge.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は良好な動作特性を持つ半導体レーザを得るものである。第２の目的はそのような半導体レーザを製造する方法において、リッジ形成時のエッチング量の制御性を高めることができる方法を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object is to obtain a semiconductor laser having good operating characteristics. The second object is to obtain a method capable of improving the controllability of the etching amount when forming the ridge in the method of manufacturing such a semiconductor laser.

第１の発明は、１つの基板上に第１半導体レーザと第２半導体レーザが形成され、前記第１半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第１下クラッド層、第１活性層、第２導電型の第１上クラッド層、エッチングストップ層及び第２導電型の第２上クラッド層を有し、前記第２半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第２下クラッド層、第２活性層及び第２導電型の第３上クラッド層を有し、前記第２上クラッド層は前記エッチングストップ層までエッチングされて第１リッジ導波路が形成され、前記第３上クラッド層は途中までエッチングされて第２リッジ導波路が形成され、少なくとも前記第２半導体レーザの出射端面側に窓領域が形成され、前記第３上クラッド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比は、前記第２活性層のバリア層及びガイド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比よりも高く、前記第３上クラッド層の構成材料の屈折率は、前記第２下クラッド層の構成材料の屈折率より高いことを特徴とする半導体レーザである。 According to a first aspect of the present invention, a first semiconductor laser and a second semiconductor laser are formed on a single substrate, and the first semiconductor laser includes a first conductivity type first lower cladding layer formed sequentially on the substrate, A first active layer; a second conductivity type first upper clad layer; an etching stop layer; and a second conductivity type second upper clad layer, wherein the second semiconductor laser is sequentially formed on the substrate. A first conductivity type second lower cladding layer, a second active layer, and a second conductivity type third upper cladding layer, wherein the second upper cladding layer is etched up to the etching stop layer to form a first ridge waveguide; And the third upper cladding layer is etched halfway to form a second ridge waveguide, a window region is formed at least on the emission end face side of the second semiconductor laser, and the constituent material of the third upper cladding layer AlGaInP The Al composition ratio is higher than the Al composition ratio of AlGaInP which is a constituent material of the barrier layer and the guide layer of the second active layer, and the refractive index of the constituent material of the third upper cladding layer is the second lower cladding layer The semiconductor laser is characterized by having a refractive index higher than that of the constituent material.

第２の発明は、１つの基板上に第１半導体レーザと第２半導体レーザが形成され、前記第１半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第１下クラッド層、第１活性層、第２導電型の第１上クラッド層及び第２導電型の第２上クラッド層を有し、前記第２半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第２下クラッド層、第２活性層及び第２導電型の第３上クラッド層を有し、前記第１上クラッド層はＡｌＧａＡｓ系材料からなり、前記第２上クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、前記第２上クラッド層は前記第１上クラッド層までエッチングされて第１リッジ導波路が形成され、前記第３上クラッド層は途中までエッチングされて第２リッジ導波路が形成され、少なくとも前記第２半導体レーザの出射端面側に窓領域が形成され、前記第３上クラッド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比は、前記第２活性層のバリア層及びガイド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比よりも高く、前記第３上クラッド層の構成材料の屈折率は、前記第２下クラッド層の構成材料の屈折率より高いことを特徴とする半導体レーザである。 According to a second aspect of the present invention, a first semiconductor laser and a second semiconductor laser are formed on a single substrate, and the first semiconductor laser includes a first conductivity type first lower cladding layer formed sequentially on the substrate, A first active layer; a second conductivity type first upper clad layer; and a second conductivity type second upper clad layer, wherein the second semiconductor laser is formed on the substrate in sequence. A second lower cladding layer, a second active layer, and a third upper cladding layer of a second conductivity type, wherein the first upper cladding layer is made of an AlGaAs-based material, and the second upper cladding layer is made of an AlGaInP-based material The second upper cladding layer is etched up to the first upper cladding layer to form a first ridge waveguide, and the third upper cladding layer is etched halfway to form a second ridge waveguide. Emitting second semiconductor laser A window region is formed on the surface side, and the Al composition ratio of AlGaInP, which is the constituent material of the third upper cladding layer, is higher than the Al composition ratio of AlGaInP, which is the constituent material of the barrier layer and the guide layer of the second active layer. The semiconductor laser is characterized in that the refractive index of the constituent material of the third upper cladding layer is higher than the refractive index of the constituent material of the second lower cladding layer.

第３の発明は、第２の発明の半導体レーザを製造する方法であって、前記基板上の第１領域に前記第１下クラッド層、前記第１活性層、前記第１上クラッド層及び前記第２上クラッド層を順次形成する工程と、前記基板上の第２領域に前記第２下クラッド層、前記第２活性層及び前記第３上クラッド層を順次形成する工程と、前記第２上クラッド層と前記第３上クラッド層をドライエッチングして前記第１リッジ導波路と前記第２リッジ導波路を同時に形成する工程とを備え、前記第１リッジ導波路と前記第２リッジ導波路を形成する際に、前記第１上クラッド層のＡｌＧａＡｓ系材料と前記第２上クラッド層のＡｌＧａＩｎＰ系材料の違いを検出することでドライエッチングを停止することを特徴とする半導体レーザの製造方法である。 A third invention is a method of manufacturing the semiconductor laser according to the second invention, wherein the first lower cladding layer, the first active layer, the first upper cladding layer, and the first region on the substrate are formed in the first region. Sequentially forming a second upper cladding layer, sequentially forming the second lower cladding layer, the second active layer, and the third upper cladding layer in a second region on the substrate, and the second upper A step of dry-etching the cladding layer and the third upper cladding layer to simultaneously form the first ridge waveguide and the second ridge waveguide, wherein the first ridge waveguide and the second ridge waveguide are formed. In the method of manufacturing a semiconductor laser, the dry etching is stopped by detecting a difference between the AlGaAs-based material of the first upper cladding layer and the AlGaInP-based material of the second upper cladding layer when forming. .

第４の発明は、第３の発明において、前記第１リッジ導波路と前記第２リッジ導波路を形成する際に、前記第１上クラッド層のＡｌＧａＡｓ系材料と前記第２上クラッド層のＡｌＧａＩｎＰ系材料の違いをＩｎのプラズマ発光強度変化によって検出することでドライエッチングを停止することを特徴とする半導体レーザの製造方法である。 According to a fourth invention, in the third invention, when forming the first ridge waveguide and the second ridge waveguide, the AlGaAs-based material of the first upper cladding layer and the AlGaInP of the second upper cladding layer A semiconductor laser manufacturing method is characterized in that dry etching is stopped by detecting a difference in system material based on a change in In plasma emission intensity.

第１の発明又は第２の発明により、良好な動作特性を持つ半導体レーザを得ることができる。第３の発明又は第４の発明により、第２の発明の半導体レーザを製造する際に、リッジ形成時のエッチング量の制御性を高めることができる。 According to the first invention or the second invention, a semiconductor laser having good operating characteristics can be obtained. According to the third invention or the fourth invention, when the semiconductor laser of the second invention is manufactured, the controllability of the etching amount when forming the ridge can be improved.

本発明の実施の形態１に係る半導体レーザを示す斜視図である。1 is a perspective view showing a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. 図１のＡ−Ａ’における断面図である。It is sectional drawing in A-A 'of FIG. 図１のＢ−Ｂ’における断面図である。It is sectional drawing in B-B 'of FIG. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 1 of this invention. 比較例に係る半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor laser which concerns on a comparative example. 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor laser which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor laser which concerns on Embodiment 2 of this invention. Ｉｎ、Ｐ及びＡｓのプラズマ発光強度の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the plasma luminescence intensity of In, P, and As.

実施の形態１．
［構造］
図１は本発明の実施の形態１に係る半導体レーザを示す斜視図である。１つのｎ型ＧａＡｓ基板１０上に、７８０ｎｍ帯波長のレーザ光を発振するリッジ導波路型の７８０ｎｍ帯波長レーザ１２と、６５０ｎｍ帯波長のレーザ光を発振するリッジ導波路型の６５０ｎｍ帯波長レーザ１４がモノリシックに形成されている。７８０ｎｍ帯波長レーザ１２と６５０ｎｍ帯波長レーザ１４を電気的に絶縁するために、両者の間にｎ型ＧａＡｓ基板１０まで達する素子間分離溝１６が形成されている。 Embodiment 1 FIG.
[Construction]
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser according to Embodiment 1 of the present invention. On one n-type GaAs substrate 10, a ridge waveguide type 780 nm band wavelength laser 12 that oscillates 780 nm band wavelength laser light, and a ridge waveguide type 650 nm band wavelength laser 14 that oscillates laser light of 650 nm band wavelength. Is formed monolithically. In order to electrically insulate the 780 nm band wavelength laser 12 and the 650 nm band wavelength laser 14 from each other, an element isolation groove 16 reaching the n-type GaAs substrate 10 is formed between them.

図２は図１のＡ−Ａ’における断面図である。７８０ｎｍ帯波長レーザ１２は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に順次形成された、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２０、活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層２４、ｐ型ＧａＩｎＰのＥＳＬ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層２８、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０を有する。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層２８及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０は、ＥＳＬ層２６までエッチングされてリッジ導波路３２が形成されている。活性層２２は、ＧａＡｓウェル層及びＡｌＧａＡｓバリア層により構成される量子井戸構造もしくは多重量子井戸構造と、それを上下から挟むＡｌＧａＡｓガイド層を有する。 FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A ′ of FIG. 1. The 780 nm band wavelength laser 12 includes an n-type GaAs buffer layer 18, an n-type AlGaInP lower cladding layer 20, an active layer 22, a p-type AlGaInP first upper cladding layer 24, and a p-type, which are sequentially formed on an n-type GaAs substrate 10. A GaInP ESL layer 26, a p-type AlGaInP second upper cladding layer 28, and a p-type GaAs contact layer 30 are provided. The p-type AlGaInP second upper cladding layer 28 and the p-type GaAs contact layer 30 are etched to the ESL layer 26 to form a ridge waveguide 32. The active layer 22 has a quantum well structure or multiple quantum well structure constituted by a GaAs well layer and an AlGaAs barrier layer, and an AlGaAs guide layer sandwiching the quantum well structure from above and below.

６５０ｎｍ帯波長レーザ１４は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に順次形成された、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６、活性層３８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２を有する。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０の途中までエッチングされてリッジ導波路４４が形成されている。活性層３８は、ＧａＩｎＰウェル層及びＡｌＧａＩｎＰバリア層により構成される量子井戸構造と、それを上下から挟むＡｌＧａＩｎＰガイド層を有する。 The 650 nm band wavelength laser 14 includes an n-type GaAs buffer layer 34, an n-type AlGaInP lower cladding layer 36, an active layer 38, a p-type AlGaInP upper cladding layer 40, and a p-type GaAs, which are sequentially formed on the n-type GaAs substrate 10. A contact layer 42 is provided. The p-type AlGaInP upper cladding layer 40 and the p-type GaAs contact layer 42 are etched partway through the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 to form a ridge waveguide 44. The active layer 38 has a quantum well structure including a GaInP well layer and an AlGaInP barrier layer, and an AlGaInP guide layer sandwiching the quantum well structure from above and below.

この半導体積層構造の上面は、リッジ導波路３２及びリッジ導波路４４の上面以外、リッジ導波路３２及びリッジ導波路４４への電流を狭窄するために例えばＳｉＯ_２やＳｉＮなどの絶縁膜４６で覆われている。リッジ導波路３２，４４の上面にそれぞれｐ側電極４８，５０がオーミック接続している。ｎ型ＧａＡｓ基板１０の下面全面にｎ側電極５２がオーミック接続されている。 The upper surface of this semiconductor laminated structure is covered with an insulating film 46 such as SiO ₂ or SiN in order to confine the current to the ridge waveguide 32 and ridge waveguide 44 other than the upper surfaces of the ridge waveguide 32 and ridge waveguide 44. It has been broken. P-side electrodes 48 and 50 are ohmically connected to the upper surfaces of the ridge waveguides 32 and 44, respectively. An n-side electrode 52 is ohmically connected to the entire lower surface of the n-type GaAs substrate 10.

図３は図１のＢ−Ｂ’における断面図である。少なくとも６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の出射端面５４側に、活性層３８を無秩序化させてバンドギャップを広げた窓領域５６が形成されている。なお、窓領域５６は出射端面５４から４０ｕｍに亘る領域、より一般的には出射端面５４から２０ｕｍに亘る領域に形成される。少なくとも出射端面５４側の活性層３８が無秩序化できていれば、例えば出射端面から１ｕｍに亘る領域のみに窓領域５６が形成されていてもよい。 FIG. 3 is a cross-sectional view taken along B-B ′ in FIG. 1. A window region 56 in which the active layer 38 is disordered to widen the band gap is formed at least on the emission end face 54 side of the 650 nm band wavelength laser 14. The window region 56 is formed in a region extending from the emission end face 54 to 40 μm, more generally in a region extending from the emission end face 54 to 20 μm. As long as at least the active layer 38 on the emission end face 54 side can be disordered, for example, the window area 56 may be formed only in an area extending 1 um from the emission end face.

また、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０のＡｌ組成比は、活性層３８のバリア層及びガイド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比よりも高い。そして、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０の構成材料の屈折率は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６の構成材料の屈折率より高い。 Further, the Al composition ratio of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is higher than the Al composition ratio of AlGaInP which is a constituent material of the barrier layer and the guide layer of the active layer 38. The refractive index of the constituent material of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is higher than the refractive index of the constituent material of the n-type AlGaInP lower cladding layer 36.

［製造方法］
本発明の実施の形態１に係る半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などのエピタキシャル成長により、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２０、活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層２４、ｐ型ＧａＩｎＰのＥＳＬ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層２８、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０を擬似格子整合するように順次形成する。 [Production method]
A method for manufacturing a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention will be described.
First, as shown in FIG. 4, the n-type GaAs buffer layer 18, the n-type AlGaInP lower cladding layer 20, the active layer 22, and the p-type AlGaInP film are formed on the n-type GaAs substrate 10 by epitaxial growth such as MOCVD or MBE. The first upper cladding layer 24, the p-type GaInP ESL layer 26, the p-type AlGaInP second upper cladding layer 28, and the p-type GaAs contact layer 30 are sequentially formed so as to be pseudo-lattice matched.

次に、図５に示すように、後に７８０ｎｍ帯波長レーザ１２となる領域（第１領域）以外のｎ型ＧａＡｓバッファ層１８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層２０、活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層２４、ｐ型ＧａＩｎＰのＥＳＬ層２６、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層２８、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０をパターンエッチングにより部分的に除去する。 Next, as shown in FIG. 5, the n-type GaAs buffer layer 18, the n-type AlGaInP lower cladding layer 20, the active layer 22, and the p-type AlGaInP first region other than the region (first region) that will later become the 780 nm band wavelength laser 12. The upper cladding layer 24, the p-type GaInP ESL layer 26, the p-type AlGaInP second upper cladding layer 28, and the p-type GaAs contact layer 30 are partially removed by pattern etching.

次に、図６に示すように、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などのエピタキシャル成長により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６、活性層３８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２を擬似格子整合するように順次形成する。 Next, as shown in FIG. 6, the n-type GaAs buffer layer 34, the n-type AlGaInP lower cladding layer 36, the active layer 38, the p-type AlGaInP upper cladding layer 40, and the p-type are formed by epitaxial growth such as MOCVD or MBE. The GaAs contact layer 42 is sequentially formed so as to match the pseudo lattice.

次に、図７に示すように、後に６５０ｎｍ帯波長レーザ１４となる領域（第２領域）以外のｎ型ＧａＡｓバッファ層３４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６、活性層３８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２をパターンエッチングにより部分的に除去する。この際に、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２と６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の間にｎ型ＧａＡｓ基板１０まで達する素子間分離溝１６を形成する。 Next, as shown in FIG. 7, the n-type GaAs buffer layer 34, the n-type AlGaInP lower cladding layer 36, the active layer 38, and the p-type AlGaInP upper cladding other than the region (second region) that will later become the 650 nm band wavelength laser 14 The layer 40 and the p-type GaAs contact layer 42 are partially removed by pattern etching. At this time, an element isolation groove 16 reaching the n-type GaAs substrate 10 is formed between the 780 nm band wavelength laser 12 and the 650 nm band wavelength laser 14.

次に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２上に絶縁膜（不図示）を形成してパターニングする。その後、図８に示すように、端面の窓領域５６を形成する部分の直上のｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２を部分的に除去する。そして、上部から少なくとも活性層２２，３８を越えるように、ＺｎやＳｉなどの不純物を熱拡散や注入技術を用いることで添加し、窓領域５６を形成する。その後、絶縁膜は除去する。なお、窓領域５６の形成は、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２と６５０ｎｍ帯波長レーザ１４で同時に行っても良いし、別々に行っても良い。 Next, an insulating film (not shown) is formed on the p-type GaAs contact layer 30 and the p-type GaAs contact layer 42 and patterned. Thereafter, as shown in FIG. 8, the p-type GaAs contact layer 30 and the p-type GaAs contact layer 42 immediately above the portion where the window region 56 on the end face is formed are partially removed. Then, an impurity such as Zn or Si is added by using thermal diffusion or implantation technique so as to exceed at least the active layers 22 and 38 from the upper portion, thereby forming the window region 56. Thereafter, the insulating film is removed. The window region 56 may be formed simultaneously by the 780 nm band wavelength laser 12 and the 650 nm band wavelength laser 14 or separately.

次に、フォトリソグラフィによりパターン（不図示）を形成する。ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）やＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）などのドライエッチングにより、上部からｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層２８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２をエッチングすることで、図９に示すように、リッジ導波路３２とリッジ導波路４４を同時に形成する。 Next, a pattern (not shown) is formed by photolithography. By dry etching such as ICP (Inductive Coupled Plasma) and ECR (Electron Cyclotron Resonance), the p-type AlGaInP second upper cladding layer 28, the p-type GaAs contact layer 30, the p-type AlGaInP upper cladding layer 40, and the p-type GaAs contact are formed from above. By etching the layer 42, the ridge waveguide 32 and the ridge waveguide 44 are formed simultaneously as shown in FIG.

この際に、プラズマ発光モニター等で発光スペクトルをモニターして、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２のｐ型ＧａＩｎＰのＥＳＬ層２６までエッチングが達したことを検出（終点検出）すると、ドライエッチングを停止する。その後、フォトレジストを除去する。 At this time, when the emission spectrum is monitored by a plasma emission monitor or the like and it is detected that the etching reaches the p-type GaInP ESL layer 26 of the 780 nm band wavelength laser 12 (end point detection), the dry etching is stopped. Thereafter, the photoresist is removed.

次に、図１０に示すように、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２及び６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の上部を覆うように絶縁膜４６をＣＶＤ法により形成する。そして、両レーザのリッジ導波路３２，４４の直上の絶縁膜４６の一部をエッチングにより除去する。そして、図１１に示すように、リッジ導波路３２，４４の上面にｐ側電極４８，５０を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の下面全面にｎ側電極５２を形成する。以上の工程により実施の形態１に係る半導体レーザが製造される。 Next, as shown in FIG. 10, an insulating film 46 is formed by a CVD method so as to cover the upper portions of the 780 nm band wavelength laser 12 and the 650 nm band wavelength laser 14. Then, a part of the insulating film 46 immediately above the ridge waveguides 32 and 44 of both lasers is removed by etching. Then, as shown in FIG. 11, p-side electrodes 48 and 50 are formed on the upper surfaces of the ridge waveguides 32 and 44, and an n-side electrode 52 is formed on the entire lower surface of the n-type GaAs substrate 10. The semiconductor laser according to the first embodiment is manufactured through the above steps.

［効果］
実施の形態１の効果について比較例と比較しながら説明する。図１２は比較例に係る半導体レーザを示す断面図である。比較例では、実施の形態１のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０の代わりに、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層５８、ＥＳＬ層６０及びｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層６２が順次積層されている。ＥＳＬ層６０は、ＧａＩｎＰや、Ａｌ組成の低いＡｌＧａＩｎＰからなる。 [effect]
The effects of the first embodiment will be described in comparison with a comparative example. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a semiconductor laser according to a comparative example. In the comparative example, instead of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 of the first embodiment, a p-type AlGaInP first upper cladding layer 58, an ESL layer 60, and a p-type AlGaInP second upper cladding layer 62 are sequentially stacked. The ESL layer 60 is made of GaInP or AlGaInP having a low Al composition.

ＥＳＬ層６０はバンドギャップが狭いため、比較例では、６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の活性層３８で生じたレーザ光がＥＳＬ層６０で吸収されて、レーザの発光効率が低下し、高温環境下において動作電流が増大する。そして、上クラッド層から活性層３８へ注入される正孔の流れをＥＳＬ層６０が阻害するため、半導体レーザの抵抗及び動作電圧が上昇する。さらに、６５０ｎｍ帯波長レーザのＥＳＬ層６０で生じたレーザ光の光強度分布がＥＳＬ層６０に引寄せられ、高次モードによるキンクが発生しやすい。 Since the ESL layer 60 has a narrow band gap, in the comparative example, the laser light generated in the active layer 38 of the 650 nm band wavelength laser 14 is absorbed by the ESL layer 60, the laser emission efficiency is lowered, and the operation is performed in a high temperature environment. The current increases. Since the ESL layer 60 inhibits the flow of holes injected from the upper cladding layer into the active layer 38, the resistance and operating voltage of the semiconductor laser increase. Further, the light intensity distribution of the laser light generated in the ESL layer 60 of the 650 nm band wavelength laser is attracted to the ESL layer 60, and kinks due to higher order modes are likely to occur.

一方、実施の形態１では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０のＡｌ組成比は、活性層３８のバリア層及びガイド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比よりも高い。このため、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０は、バンドギャップが活性層３８のバリア層及びガイド層よりも大きい。即ち、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２にはＥＳＬ層２６を設けるが、６５０ｎｍ帯波長レーザ１４にはＥＳＬ層を設けない。これにより、発光効率が改善し、高温環境下における動作電流の増大を抑制できる。そして、半導体レーザの抵抗及び動作電圧の上昇を防ぐことができる。さらに、高次モードによるキンクを防ぐこともできる。従って、キンク対策として、特許文献１のように下クラッド層の屈折率を上クラッド層よりも大きくして、光強度分布を基板側にシフトさせる必要はない。 On the other hand, in the first embodiment, the Al composition ratio of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is higher than the Al composition ratio of AlGaInP which is a constituent material of the barrier layer and guide layer of the active layer 38. Therefore, the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 has a band gap larger than that of the barrier layer and the guide layer of the active layer 38. That is, the ESL layer 26 is provided in the 780 nm band wavelength laser 12, but the ESL layer is not provided in the 650 nm band wavelength laser 14. Thereby, the luminous efficiency is improved and an increase in operating current in a high temperature environment can be suppressed. And it is possible to prevent the resistance and operating voltage of the semiconductor laser from rising. Furthermore, kinks due to higher order modes can be prevented. Therefore, as a countermeasure against kink, there is no need to shift the light intensity distribution to the substrate side by making the refractive index of the lower cladding layer larger than that of the upper cladding layer as in Patent Document 1.

また、課題の欄で説明したように、従来は、窓領域を形成したリッジ型構造の半導体レーザにおいて、出射端面から出射されるレーザ光が基板側へ傾斜するという問題があった。そこで、実施の形態１では、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０の屈折率をｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６の屈折率よりも高くしている。これにより、レーザ光が基板側へ傾斜するのを防ぐことができるため、光ピックアップにおいて高い光結合効率を得ることができる。ただし、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０の屈折率を高くしすぎると、キンクの発生やｐ型ＧａＡｓコンタクト層での光吸収の増加による動作電流上昇の問題が生じる。そこで、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０とｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６の屈折率差△ｎを０＜△ｎ≦０．０３にする。よって、実施の形態１に係る半導体レーザは良好な動作特性を持つ。 Further, as described in the section of the problem, conventionally, in the ridge type semiconductor laser in which the window region is formed, there is a problem that the laser beam emitted from the emission end face is inclined toward the substrate side. Therefore, in the first embodiment, the refractive index of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is set higher than the refractive index of the n-type AlGaInP lower cladding layer 36. As a result, it is possible to prevent the laser light from being inclined to the substrate side, so that high optical coupling efficiency can be obtained in the optical pickup. However, if the refractive index of the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 is too high, there will be a problem of an increase in operating current due to the generation of kinks and an increase in light absorption in the p-type GaAs contact layer. Therefore, the refractive index difference Δn between the p-type AlGaInP upper cladding layer 40 and the n-type AlGaInP lower cladding layer 36 is set to 0 <Δn ≦ 0.03. Therefore, the semiconductor laser according to the first embodiment has good operating characteristics.

［その他］
なお、実施の形態１では、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２の活性層２２のウェル層をＧａＡｓとしたが、バリア層及びガイド層のＡｌＧａＡｓよりも低いＡｌ組成のＡｌＧａＡｓをウェル層に用いてもよい。また、下クラッド層をｎ型ＡｌＧａＡｓとし、上クラッド層をｐ型ＡｌＧａＡｓとしてもよい。また、ＥＳＬ層２６は、複数のＡｌＧａＩｎＰ層とＧａＩｎＰ層とを交互に積層した多重量子井戸構造でもよいし、Ａｌ組成の高いＡｌＧａＡｓでもよい。 [Others]
In the first embodiment, the well layer of the active layer 22 of the 780 nm band wavelength laser 12 is made of GaAs, but AlGaAs having an Al composition lower than that of the AlGaAs of the barrier layer and the guide layer may be used for the well layer. The lower cladding layer may be n-type AlGaAs and the upper cladding layer may be p-type AlGaAs. The ESL layer 26 may have a multiple quantum well structure in which a plurality of AlGaInP layers and GaInP layers are alternately stacked, or may be AlGaAs having a high Al composition.

また、ＥＳＬ層２６の厚みは、エッチング停止機能やＥＳＬ層２６までエッチングが到達したことを検知するシグナル検出感度の観点から１ｎｍ以上が好ましく、ＥＳＬ層２６のエピキタキシャル成長時間の観点から３０ｎｍ以下が好ましい。 The thickness of the ESL layer 26 is preferably 1 nm or more from the viewpoint of the etching stop function and the signal detection sensitivity for detecting that the etching has reached the ESL layer 26, and 30 nm or less from the viewpoint of the epitaxial growth time of the ESL layer 26. Is preferred.

実施の形態２．
図１３は本発明の実施の形態２に係る半導体レーザを示す断面図である。実施の形態１とは７８０ｎｍ帯波長レーザ１２の構成が異なる。実施の形態１と同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 13 is a sectional view showing a semiconductor laser according to Embodiment 2 of the present invention. The configuration of the 780 nm band wavelength laser 12 is different from that of the first embodiment. Constituent elements similar to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

実施の形態２の７８０ｎｍ帯波長レーザ１２は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に順次形成された、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１下クラッド層６４、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２下クラッド層６６、活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０を有する。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０はｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８までエッチングされてリッジ導波路３２が形成されている。 The 780 nm band wavelength laser 12 of the second embodiment includes an n-type GaAs buffer layer 18, an n-type AlGaInP first lower cladding layer 64, and an n-type AlGaAs second lower cladding layer 66, which are sequentially formed on the n-type GaAs substrate 10. , Active layer 22, p-type AlGaAs first upper cladding layer 68, p-type AlGaInP second upper cladding layer 70, and p-type GaAs contact layer 30. The p-type AlGaInP second upper cladding layer 70 and the p-type GaAs contact layer 30 are etched up to the p-type AlGaAs first upper cladding layer 68 to form the ridge waveguide 32.

本発明の実施の形態２に係る半導体レーザの製造方法について説明する。
まず、図１４に示すように、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などのエピタキシャル成長により、ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１下クラッド層６４、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２下クラッド層６６、活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０を擬似格子整合するように順次形成する。 A method for manufacturing a semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention will be described.
First, as shown in FIG. 14, the n-type GaAs buffer layer 18, the n-type AlGaInP first lower cladding layer 64, and the n-type AlGaAs second lower layer are formed on the n-type GaAs substrate 10 by epitaxial growth such as MOCVD or MBE. The clad layer 66, the active layer 22, the p-type AlGaAs first upper clad layer 68, the p-type AlGaInP second upper clad layer 70, and the p-type GaAs contact layer 30 are sequentially formed so as to match the pseudo lattice.

次に、図１５に示すように、後に７８０ｎｍ帯波長レーザ１２となる領域（第１領域）以外のｎ型ＧａＡｓバッファ層１８、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１下クラッド層６４、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２下クラッド層６６、活性層２２、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０をパターンエッチングにより部分的に除去する。 Next, as shown in FIG. 15, the n-type GaAs buffer layer 18, the n-type AlGaInP first lower cladding layer 64, and the n-type AlGaAs second lower cladding other than the region (first region) that will later become the 780 nm band wavelength laser 12. The layer 66, the active layer 22, the p-type AlGaAs first upper cladding layer 68, the p-type AlGaInP second upper cladding layer 70, and the p-type GaAs contact layer 30 are partially removed by pattern etching.

次に、図１６に示すように、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法などのエピタキシャル成長により、ｎ型ＧａＡｓバッファ層３４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６、活性層３８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２を擬似格子整合するように順次形成する。 Next, as shown in FIG. 16, the n-type GaAs buffer layer 34, the n-type AlGaInP lower cladding layer 36, the active layer 38, the p-type AlGaInP upper cladding layer 40, and the p-type are formed by epitaxial growth such as MOCVD or MBE. The GaAs contact layer 42 is sequentially formed so as to match the pseudo lattice.

次に、図１７に示すように、後に６５０ｎｍ帯波長レーザ１４となる領域（第２領域）以外のｎ型ＧａＡｓバッファ層３４、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６、活性層３８、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０、及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２をパターンエッチングにより部分的に除去する。この際に、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２と６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の間にｎ型ＧａＡｓ基板１０まで達する素子間分離溝１６を形成する。 Next, as shown in FIG. 17, the n-type GaAs buffer layer 34, the n-type AlGaInP lower cladding layer 36, the active layer 38, and the p-type AlGaInP upper cladding other than the region (second region) that will later become the 650 nm band wavelength laser 14 The layer 40 and the p-type GaAs contact layer 42 are partially removed by pattern etching. At this time, an element isolation groove 16 reaching the n-type GaAs substrate 10 is formed between the 780 nm band wavelength laser 12 and the 650 nm band wavelength laser 14.

次に、実施の形態１と同様に窓領域５６を形成する。そして、フォトリソグラフィによりパターン（不図示）を形成する。ＩＣＰやＥＣＲなどのドライエッチングにより、上部からｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層３０、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０及びｐ型ＧａＡｓコンタクト層４２をエッチングすることで、図１８に示すように、リッジ導波路３２とリッジ導波路４４を同時に形成する。 Next, a window region 56 is formed as in the first embodiment. Then, a pattern (not shown) is formed by photolithography. The p-type AlGaInP second upper cladding layer 70, the p-type GaAs contact layer 30, the p-type AlGaInP upper cladding layer 40, and the p-type GaAs contact layer 42 are etched from above by dry etching such as ICP or ECR. As shown, the ridge waveguide 32 and the ridge waveguide 44 are formed simultaneously.

この際に、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８のＡｌＧａＡｓ系材料とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０のＡｌＧａＩｎＰ系材料の違いをプラズマ発光モニターによるＩｎ、Ｐ又はＡｓのプラズマ発光強度変化によって検出して、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２のｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８までエッチングが達したことを検出（終点検出）すると、ドライエッチングを停止する。 At this time, the difference between the AlGaAs-based material of the p-type AlGaAs first upper cladding layer 68 and the AlGaInP-based material of the p-type AlGaInP second upper cladding layer 70 is detected by a change in In, P or As plasma emission intensity by a plasma emission monitor. Then, when it is detected that the etching reaches the p-type AlGaAs first upper cladding layer 68 of the 780 nm band wavelength laser 12 (end point detection), the dry etching is stopped.

その後、フォトレジストを除去し、実施の形態１と同様の工程を行うことで実施の形態２に係る半導体レーザが製造される。 Thereafter, the photoresist is removed, and the same process as in the first embodiment is performed to manufacture the semiconductor laser according to the second embodiment.

実施の形態２の半導体レーザは、６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の構成が実施の形態１と同じであるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 The semiconductor laser according to the second embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment since the configuration of the 650 nm band wavelength laser 14 is the same as that of the first embodiment.

また、実施の形態２の製造方法では、リッジ導波路３２とリッジ導波路４４を形成する際のドライエッチングにおいて、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層６８とｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層７０の境界でエッチングを停止する。従って、材料系がＡｌＧａＩｎＰからＡｌＧａＡｓに完全に切り換わるので、実施の形態１のように薄いＥＳＬ層２６のシグナルを検出する方法に比べて、エッチングをより確実に停止することができる。よって、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２だけでなく、同時にエッチングを行う６５０ｎｍ帯波長レーザ１４のリッジ脇部の深さ方向のエッチング量の制御性を高めることができる。これにより、出射されるレーザ光の水平方向ビーム広がり角のばらつきを抑えることができる。 Further, in the manufacturing method of the second embodiment, the boundary between the p-type AlGaAs first upper cladding layer 68 and the p-type AlGaInP second upper cladding layer 70 in dry etching when forming the ridge waveguide 32 and the ridge waveguide 44. Stop etching. Therefore, since the material system is completely switched from AlGaInP to AlGaAs, etching can be stopped more reliably as compared with the method of detecting the signal of the thin ESL layer 26 as in the first embodiment. Therefore, it is possible to improve the controllability of the etching amount in the depth direction of the side of the ridge of the 650 nm band wavelength laser 14 that performs the etching simultaneously as well as the 780 nm band wavelength laser 12. Thereby, the dispersion | variation in the horizontal beam divergence angle of the emitted laser beam can be suppressed.

図１９は、Ｉｎ、Ｐ及びＡｓのプラズマ発光強度の時間変化を示す図である。この図から、Ｉｎのプラズマ発光波長４５１．５ｎｍでの発光強度変化がＡｓ及びＰの発光強度変化よりも大きいことが分かる。従って、ＡｌＧａＩｎＰ層からＡｌＧａＡｓ層への切り換わりを検知する場合は、Ｉｎの発光強度変化を検知してドライエッチングを停止することが好ましい。 FIG. 19 is a diagram showing the time change of the plasma emission intensity of In, P, and As. From this figure, it can be seen that the emission intensity change at the In plasma emission wavelength of 451.5 nm is larger than the As and P emission intensity changes. Therefore, when detecting the switching from the AlGaInP layer to the AlGaAs layer, it is preferable to stop the dry etching by detecting a change in the emission intensity of In.

なお、７８０ｎｍ帯波長レーザ１２の下クラッド層は、本実施の形態２のように必ずしも２層構造とする必要は無く、下クラッド層をｎ型ＡｌＧａＩｎＰ層のみ又はｎ型ＡｌＧａＡｓ層のみとしてもよい。 The lower cladding layer of the 780 nm band wavelength laser 12 does not necessarily have a two-layer structure as in the second embodiment, and the lower cladding layer may be only an n-type AlGaInP layer or only an n-type AlGaAs layer.

１０ｎ型ＧａＡｓ基板（基板）
１２７８０ｎｍ帯波長レーザ（第１半導体レーザ）
１４６５０ｎｍ帯波長レーザ（第２半導体レーザ）
２０ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層（第１下クラッド層）
２２活性層（第１活性層）
２４ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層（第１上クラッド層）
２６ＥＳＬ層（エッチングストップ層）
２８ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層（第２上クラッド層）
３２リッジ導波路（第１リッジ導波路）
３６ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層（第２下クラッド層）
３８活性層（第２活性層）
４０ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層（第３上クラッド層）
４４リッジ導波路（第２リッジ導波路）
５４出射端面
５６窓領域
６４ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１下クラッド層（第１下クラッド層）
６６ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２下クラッド層（第１下クラッド層）
６８ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層（第１上クラッド層）
７０ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層（第２上クラッド層） 10 n-type GaAs substrate (substrate)
12 780nm band wavelength laser (first semiconductor laser)
14 650 nm band wavelength laser (second semiconductor laser)
20 n-type AlGaInP lower cladding layer (first lower cladding layer)
22 Active layer (first active layer)
24 p-type AlGaInP first upper cladding layer (first upper cladding layer)
26 ESL layer (etching stop layer)
28 p-type AlGaInP second upper cladding layer (second upper cladding layer)
32 Ridge waveguide (first ridge waveguide)
36 n-type AlGaInP lower cladding layer (second lower cladding layer)
38 Active layer (second active layer)
40 p-type AlGaInP upper cladding layer (third upper cladding layer)
44 Ridge waveguide (second ridge waveguide)
54 exit end face 56 window region 64 n-type AlGaInP first lower cladding layer (first lower cladding layer)
66 n-type AlGaAs second lower cladding layer (first lower cladding layer)
68 p-type AlGaAs first upper cladding layer (first upper cladding layer)
70 p-type AlGaInP second upper cladding layer (second upper cladding layer)

Claims

１つの基板上に第１半導体レーザと第２半導体レーザが形成され、
前記第１半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第１下クラッド層、第１活性層、第２導電型の第１上クラッド層、エッチングストップ層及び第２導電型の第２上クラッド層を有し、
前記第２半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第２下クラッド層、第２活性層及び第２導電型の第３上クラッド層を有し、
前記第２上クラッド層は前記エッチングストップ層までエッチングされて第１リッジ導波路が形成され、
前記第３上クラッド層は途中までエッチングされて第２リッジ導波路が形成され、
少なくとも前記第２半導体レーザの出射端面側に窓領域が形成され、
前記第３上クラッド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比は、前記第２活性層のバリア層及びガイド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比よりも高く、
前記第３上クラッド層の構成材料の屈折率は、前記第２下クラッド層の構成材料の屈折率より高いことを特徴とする半導体レーザ。 A first semiconductor laser and a second semiconductor laser are formed on one substrate;
The first semiconductor laser includes a first conductivity type first lower cladding layer, a first active layer, a second conductivity type first upper cladding layer, an etching stop layer, and a second conductivity type, which are sequentially formed on the substrate. A second upper cladding layer,
The second semiconductor laser has a first conductivity type second lower cladding layer, a second active layer, and a second conductivity type third upper cladding layer sequentially formed on the substrate,
The second upper cladding layer is etched up to the etching stop layer to form a first ridge waveguide,
The third upper cladding layer is etched halfway to form a second ridge waveguide,
A window region is formed at least on the emission end face side of the second semiconductor laser;
The Al composition ratio of AlGaInP, which is the constituent material of the third upper cladding layer, is higher than the Al composition ratio of AlGaInP, which is the constituent material of the barrier layer and the guide layer of the second active layer,
A semiconductor laser, wherein a refractive index of a constituent material of the third upper cladding layer is higher than a refractive index of a constituent material of the second lower cladding layer.

１つの基板上に第１半導体レーザと第２半導体レーザが形成され、
前記第１半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第１下クラッド層、第１活性層、第２導電型の第１上クラッド層及び第２導電型の第２上クラッド層を有し、
前記第２半導体レーザは、前記基板上に順次形成された第１導電型の第２下クラッド層、第２活性層及び第２導電型の第３上クラッド層を有し、
前記第１上クラッド層はＡｌＧａＡｓ系材料からなり、
前記第２上クラッド層はＡｌＧａＩｎＰ系材料からなり、
前記第２上クラッド層は前記第１上クラッド層までエッチングされて第１リッジ導波路が形成され、
前記第３上クラッド層は途中までエッチングされて第２リッジ導波路が形成され、
少なくとも前記第２半導体レーザの出射端面側に窓領域が形成され、
前記第３上クラッド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比は、前記第２活性層のバリア層及びガイド層の構成材料であるＡｌＧａＩｎＰのＡｌ組成比よりも高く、
前記第３上クラッド層の構成材料の屈折率は、前記第２下クラッド層の構成材料の屈折率より高いことを特徴とする半導体レーザ。 A first semiconductor laser and a second semiconductor laser are formed on one substrate;
The first semiconductor laser includes a first conductivity type first lower cladding layer, a first active layer, a second conductivity type first upper cladding layer, and a second conductivity type second upper layer, which are sequentially formed on the substrate. Having a cladding layer,
The second semiconductor laser has a first conductivity type second lower cladding layer, a second active layer, and a second conductivity type third upper cladding layer sequentially formed on the substrate,
The first upper cladding layer is made of an AlGaAs material,
The second upper cladding layer is made of an AlGaInP-based material,
The second upper cladding layer is etched to the first upper cladding layer to form a first ridge waveguide,
The third upper cladding layer is etched halfway to form a second ridge waveguide,
A window region is formed at least on the emission end face side of the second semiconductor laser;
The Al composition ratio of AlGaInP, which is the constituent material of the third upper cladding layer, is higher than the Al composition ratio of AlGaInP, which is the constituent material of the barrier layer and the guide layer of the second active layer,
A semiconductor laser, wherein a refractive index of a constituent material of the third upper cladding layer is higher than a refractive index of a constituent material of the second lower cladding layer.

請求項２に記載の半導体レーザを製造する方法であって、
前記基板上の第１領域に前記第１下クラッド層、前記第１活性層、前記第１上クラッド層及び前記第２上クラッド層を順次形成する工程と、
前記基板上の第２領域に前記第２下クラッド層、前記第２活性層及び前記第３上クラッド層を順次形成する工程と、
前記第２上クラッド層と前記第３上クラッド層をドライエッチングして前記第１リッジ導波路と前記第２リッジ導波路を同時に形成する工程とを備え、
前記第１リッジ導波路と前記第２リッジ導波路を形成する際に、前記第１上クラッド層のＡｌＧａＡｓ系材料と前記第２上クラッド層のＡｌＧａＩｎＰ系材料の違いを検出することでドライエッチングを停止することを特徴とする半導体レーザの製造方法。 A method for manufacturing the semiconductor laser according to claim 2, comprising:
Sequentially forming the first lower cladding layer, the first active layer, the first upper cladding layer, and the second upper cladding layer in a first region on the substrate;
Sequentially forming the second lower cladding layer, the second active layer, and the third upper cladding layer in a second region on the substrate;
And dry etching the second upper cladding layer and the third upper cladding layer to simultaneously form the first ridge waveguide and the second ridge waveguide,
When forming the first ridge waveguide and the second ridge waveguide, dry etching is performed by detecting a difference between the AlGaAs-based material of the first upper cladding layer and the AlGaInP-based material of the second upper cladding layer. A method of manufacturing a semiconductor laser, wherein the semiconductor laser is stopped.

前記第１リッジ導波路と前記第２リッジ導波路を形成する際に、前記第１上クラッド層のＡｌＧａＡｓ系材料と前記第２上クラッド層のＡｌＧａＩｎＰ系材料の違いをＩｎのプラズマ発光強度変化によって検出することでドライエッチングを停止することを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザの製造方法。 When the first ridge waveguide and the second ridge waveguide are formed, the difference between the AlGaAs-based material of the first upper cladding layer and the AlGaInP-based material of the second upper cladding layer is caused by the change in In plasma emission intensity. 4. The method of manufacturing a semiconductor laser according to claim 3, wherein the dry etching is stopped by detection.