JP2010232614A - 半導体レーザ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な動作特性を有するモノリシック型２波長半導体レーザを提供する。
【解決手段】ｎ型ＧａＡｓ基板１０上に７８０ｎｍ帯波長レーザ１２と６５０ｎｍ帯波長レーザ１４が形成されている。７８０ｎｍ帯波長レーザ１２のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層２８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。６５０ｎｍ帯波長レーザ１４のｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０は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。少なくとも６５０ｎｍ帯波長レーザ１４の出射端面側に窓領域が形成されている。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。ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層４０の屈折率は、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層３６の屈折率より高い。
【選択図】図２

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

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。

特開平１１−２３３８８３号公報 特開２００７−４８８１３号公報 特開平４−３０３９８６号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 図１のＡ−Ａ’における断面図である。 図１のＢ−Ｂ’における断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 比較例に係る半導体レーザを示す断面図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

１０ ｎ型ＧａＡｓ基板（基板）
１２ ７８０ｎｍ帯波長レーザ（第１半導体レーザ）
１４ ６５０ｎｍ帯波長レーザ（第２半導体レーザ）
２０ ｎ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）
２４ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第１上クラッド層（第１上クラッド層）
２６ ＥＳＬ層（エッチングストップ層）
２８ ｐ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）
３６ ｎ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）
４０ ｐ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
６４ ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ第１下クラッド層（第１下クラッド層）
６６ ｎ型ＡｌＧａＡｓ第２下クラッド層（第１下クラッド層）
６８ ｐ型ＡｌＧａＡｓ第１上クラッド層（第１上クラッド層）
７０ ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ第２上クラッド層（第２上クラッド層）

Claims (4)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

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