JP2012084613A - 半導体レーザ素子およびその製造方法、電子情報機器 - Google Patents

Abstract

【課題】内側金属電極層を酸化から保護することにより、素子の抵抗値の上昇を防止して、動作電流などの素子特性の悪化を防止する。
【解決手段】内側金属電極層１３５と空気が接触する端面を含む部分を誘電体膜１４０，１４１でカバーすることにより、大気と内側金属電極層１３５との接触を完全に遮断することができる。したがって、従来のように内側金属電極層１３５の空気接触による酸化を防ぐことができるため、内側金属電極層１３５の酸化による劣化の発生を抑制できて、信頼性に優れた半導体レーザ素子２００を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一基板上に形成された複数のレーザ部を持つモノリシック多波長の半導体レーザ素子およびその製造方法、この半導体レーザ素子を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵された電子情報機器に関する。

近年、ＤＶＤ用の発光波長６５０ｎｍ帯の半導体レーザ素子と、ＣＤ用の発光波長７８０ｎｍ帯の半導体レーザ素子とを組合せた２波長の半導体レーザ素子を持つ光ピックアップを用いて、ＣＤとＤＶＤのどちらからも再生可能な光ディスク装置が開発されている。

図７は、特許文献１に開示されている従来のモノリシック２波長レーザ素子の一例を模式的に示す縦断面図である。

図７に示すように、従来の非気密パッケージ仕様のモノリシック２波長レーザ素子１００は、基板１０１上に、リッジ部を持つ第１波長のレーザ発振部１０２と、リッジ部を持つ第２波長のレーザ発振部１０３とを備えたモノリシック多波長レーザ素子であって、この第１波長のレーザ発振部１０２およびこの第２波長のレーザ発振部１０３は、このリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層１３１と、この電流阻止層１３１のｐ側電極側に接触し、この電流阻止層１３１の材質の屈折率よりも低屈折率の材質の絶縁性誘電体薄膜からなる絶縁層１３２と、この絶縁層１３２のｐ側電極側に接触する内側金属電極層１３５と、この内側金属電極層１３５のｐ側電極側に接触する外側金属電極層１３７とを備えている。なお、１３４はｐ型オーミック電極である。

このように、モノリシック２波長レーザ素子１００は、例えば、単一のＧａＡｓ基板面上に形成された、第１波長のレーザ発振部１０２と第２波長のレーザ発振部１０３とを含むモノリシック２波長レーザ素子１００であって、第１波長のレーザ発振部１０２および第２波長のレーザ発振部１０３はそれぞれリアルガイド構造を有している。このため、第１波長が７８０ｎｍ帯で第２波長が６５０ｎｍ帯である場合にも、従来に比べて導波ロスが低減できて動作電流が低減され得るという利点がある。

基板１０１は、ＧａＡｓを含む材質からなることが好ましい。このような材質を含む基板１０１を用いることにより、所望の材料からなる結晶を平坦かつ結晶性が良好な状態で成長させることができるという利点がある。

また、基板１０１は、（００１）面から［１１０］方向に５〜２５度の範囲内のオフ角度を有することが好ましい。これは、第２波長のレーザ発振部１０３の波長の調整、および第１波長と第２波長との両レーザ発振部１０２，１０３の結晶性を向上させてレーザ素子特性を改善させるためである。そのオフ角は１０〜２０度であることがより好ましく、１３〜１８度であることがさらに好ましい。

電流阻止層１３１の膜厚は、０．０５μｍ以上であることが好ましく、特に０．１μｍ以上であることがより好ましい。また、この膜厚は、０．２μｍ以下であることが好ましく、特に０．１７μｍ以下であることがより好ましい。この膜厚が０．０５μｍ未満の場合には、リッジ横方向の光閉込めが不安定となり、光学的特性のばらつきが大きくなる傾向があり、この膜厚が０．２μｍを超えると、導波ロスが大きくなり、動作電流が大きくなる傾向がある。

また、電流阻止層１３１は、ＧａＡｓ、α−ＳｉおよびＧｅからなる群より選ばれる１種以上の材質を含む半導体薄膜からなる電流阻止層であることが好ましい。このような材質を含む電流阻止層１３１を用いることにより、絶縁性誘電体薄膜とリッジ部側面およびエッチストップ層との密着性を改善し、かつ薄層の電流阻止層１３１による弱い光吸収により水平方向の放射角の形状を安定化させる利点があるからである。

絶縁層１３２は、電流阻止層１３１のｐ側電極側に接触し、この電流阻止層１３１の材質の屈折率よりも低屈折率の材質の絶縁性誘電体薄膜からなる絶縁層であることが好ましい。この絶縁層１３２の屈折率がこの電流阻止層１３１の屈折率より低いことにより、リッジ横方向の光閉込めが安定にでき、かつ導波ロスを下げることができるという利点がある。

低屈折率の絶縁性誘電体薄膜からなる絶縁層１３２の屈折率は１．０〜２．０の範囲内であることが望まれる。即ち、第１波長レーザ部のリッジ部材料の屈折率は一般的に３．２〜３．４の範囲内にあるので、レーザ発振部に光を閉込めるために、絶縁性誘電体薄膜からなる絶縁層１３２の屈折率はリッジ部材料および上記の電流阻止層１３１に比べて小さいことが望まれる。そのような絶縁性誘電体薄膜からなる絶縁層１３２としては、シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜およびそれらの混合物が選定され得る。

また、絶縁性誘電体薄膜からなる絶縁層１３２の表面は、Ｏ組成および／またはＮ組成（ＮおよびＯ の組成の合計値を含む）が０以上であることが好ましく、特に０．００００１ 以上であることがより好ましい。また、このＯ組成および／またはＮ組成は０．００１以下であることが好ましく、特に０．０００５以下であることがより好ましい。こうすることにより、絶縁層とＭｏ／Ａｕを材質として含む内側金属電極層との密着性が向上し、Ａｕを材質として含む外側金属電極層の形成が確実に行える利点がある。

さらに、低屈折率の絶縁性誘電体薄膜からなる下地用絶縁層の膜厚は、膜厚による凹凸影響を軽減するため、１６０ｎｍ〜２６０ｎｍであることが好ましく、１８０ｎｍ〜２４０ｎｍであることがさらに好ましい。また、カバー用絶縁層の膜厚は、端面部分の被覆性及び、内側金属電極層１３５との密着性を考慮した結果、２５０ｎｍ〜３５０ｎｍであることが好ましく、２８０ｎｍ〜３３０ｎｍであることがさらに好ましい。

内側金属電極層１３５は、絶縁層１３２のレーザ射出方向側の全面を被覆することが好ましい。このような構造を採用することにより、外側金属電極層１３７が内側金属電極層１３５上の全面に形成され、レーザ発振部からの放熱が改善され、温度特性および信頼性が向上するという利点がある。

内側金属電極層１３５は、Ｍｏ／Ａｕ合金および／またはＴｉ／Ａｌ合金を材質に含む内側金属電極層であることが好ましい。このような材質を含む内側金属電極層１３５を用いることにより、熱伝導率が低いので、より放熱が改善できるという利点がある。

外側金属電極層１３７は、Ａｕを材質に含む外側金属電極層であることが好ましい。このような材質を含む外側金属電極層１３７を用いることにより、電解めっき法により容易に厚い外側金属電極層１３７を形成でき、かつ、素子をステムに実装する際にろう材とのなじみがよいという利点がある。外側金属電極層１３７の厚さは、リッジ部の保護および放熱性の点から、２．５〜３μｍの範囲内であることが望ましい。

特開２００５−１０９０８９号公報

上記従来の非気密パッケージ仕様のモノシリック２波長レーザ素子１００では、上記内側金属電極層１３５はＭｏ／Ａｕ合金などを含んでいる。この場合、内側金属電極層１３５の端面が大気と直接接触するため、大気中の酸素や水分と内側金属電極層１３５の端面が接触することにより容易に酸化反応を起こしてしまう。特に、高温高湿下の過酷な条件下に素子が晒された場合には、急激に内側金属電極層１３５の端面から酸化が進行して、素子の抵抗値が上昇させ、動作電流などの素子特性を悪化させてしまい、素子出力が低下しえいまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、内側金属電極層を酸化から保護することにより、素子の抵抗値の上昇を防止して、動作電流などの素子特性の悪化を防止することができる半導体レーザ素子およびその製造方法、この半導体レーザ素子を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵された電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に形成された異なる波長でレーザ発振する一または複数のダブルヘテロ構造と、該一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれの上に形成された電極構造を有し、該電極構造を構成する内側金属電極の端面部が誘電体膜により覆われて保護されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における電極構造は、前記一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれ上に、該ダブルヘテロ構造のリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層と、該電流阻止層上および前記ダブルヘテロ構造の一導電型オーミック領域上に形成された内側金属電極と、該内側金属電極上に形成された外側金属電極とを有し、該内側金属電極の端面部を含む部分が前記誘電体膜により上下に挟み込まれて該端面部が保護されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における外側金属電極はＡｕ層であり、前記内側金属電極はＭｏ／Ａｕ層である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における内側金属電極は、上層のＡｕ層と下層のＭｏ層との２層構造のＭｏ／Ａｕ電極である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における電極構造は前記半導体基板の表面電極であり、上からＡｕ／ＳｉＯ_２／ＭｏＡｕ／ＳｉＯ_２／ＡｕＺｎにより積層されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における誘電体膜は、下地用の誘電体膜とカバー用の誘電体膜とを有しており、前記電極構造を構成する内側金属電極の端面部が該下地用の誘電体膜と該カバー用の誘電体膜とで上下から挟み込まれている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における下地用の誘電体膜の厚みは１６０ｎｍ〜２６０ｎｍである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子におけるカバー用の誘電体膜の厚みは２５０ｎｍ〜３５０ｎｍである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における誘電体膜は、パッシベーション膜であり、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜のいずれかである。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における半導体基板の裏面電極は、下からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｕＧｅにより積層されて構成されている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子において、非気密パッケージ構造である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子における複数のダブルヘテロ構造は、第１波長でレーザ発振する第１ダブルヘテロ構造を持つ第１レーザ発振部と、第２波長でレーザ発振する第２ダブルヘテロ構造を持つ第２レーザ発振部とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子において、前記第１レーザ発振部はＣＤ用レーザ発振部であり、前記第２レーザ発振部はＤＶＤ用レーザ発振部である。

本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、半導体基板上に形成された異なる波長でレーザ発振する一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれ上に一導電型オーミック領域を介して形成された電極構造を有する半導体レーザ素子の製造方法において、該一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれの上に、該ダブルヘテロ構造のリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層を形成するステップと、該電流阻止層の一部上に第１誘電体膜を形成するステップと、該電流阻止層、該一導電型オーミック領域および第１誘電体膜上に内側金属電極層を形成するステップと、該内側金属電極層の一部上に外側金属電極層を形成するステップと、端面部を含む内側金属電極層上に第２誘電体膜を形成するステップとを有し、該内側金属電極の端面部が上下から挟み込まれて該端面部を保護するように該第１誘電体膜および該第２誘電体膜を形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子の製造方法において、前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は同一材料膜である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体レーザ素子の製造方法において、第１波長でレーザ発振する第１ダブルヘテロ構造を持つ第１レーザ発振部と、第２波長でレーザ発振する第２ダブルヘテロ構造を持つ第２レーザ発振部とを形成するモノリシック２波長の半導体レーザ素子を製造する。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記半導体レーザ素子を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵されたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。

本発明においては、半導体基板上に形成された異なる波長でレーザ発振する複数のダブルヘテロ構造と、複数のダブルヘテロ構造のそれぞれの上に形成された電極構造を有し、電極構造の端面部が誘電体膜により覆われて保護されている。

このように、電極構造を構成する内側金属電極層の端面部が誘電体膜により覆われて保護されている。即ち、空気が接触する内側金属電極層の端面（下層のＭｏ層が外部に露出）を誘電体膜で上下に挟み込んでカバーしている。これによって、大気と内側金属電極層のＭｏ層との接触を完全に遮断することが可能となる。したがって、従来のように内側金属電極層の空気接触による酸化を防ぐことが可能となる。このため、内側金属電極層のＭｏ層の酸化による劣化の発生を抑制できて、信頼性に優れた半導体レーザ素子を得ることが可能となる。このように、内側金属電極層の端面部を酸化から保護することにより、素子の抵抗値の上昇を防止して、動作電流などの素子特性の悪化を防止することが可能となる。

以上により、本発明によれば、電極構造を構成する内側金属電極層の端面部における下層のＭｏ層が外部に露出しても、誘電体膜により上下に挟み込んで保護するため、電極構造を構成する内側金属電極層の端面部を酸化から保護することができ、したがって、素子の抵抗値の上昇を防止し、動作電流などの素子特性の悪化を防止することができる。

本発明の実施形態におけるモノリシック２波長の半導体レーザ素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図１のモノリシック２波長の半導体レーザ素子の製造方法における各工程（その１）を示す要部縦断面図である。 （ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ、図１のモノリシック２波長の半導体レーザ素子の製造方法における各工程（その２）を示す要部縦断面図である。 （ｉ）〜（ｌ）はそれぞれ、図１のモノリシック２波長の半導体レーザ素子の製造方法における各工程（その３）を示す要部縦断面図である。 （ｍ）〜（ｐ）はそれぞれ、図１のモノリシック２波長の半導体レーザ素子の製造方法における各工程（その４）を示す要部縦断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の半導体レーザ素子の変形例を模式的に示す縦断面図である。 特許文献１に開示されている従来のモノリシック多波長レーザ素子の一例を模式的に示す縦断面図である。

以下に、本発明の半導体レーザ素子およびその製造方法の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明し、この半導体レーザ素子を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵された電子情報機器についも説明する。なお、各図における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態におけるモノリシック２波長の半導体レーザ素子の要部構成例を模式的に示す縦断面図である。なお、図１では、図７の従来の構成と同一の構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

図１において、本実施形態における非気密パッケージ仕様の半導体レーザ素子２００は、基板１０１上に、第１波長でレーザ発振するリッジ部（ダブルヘテロ構造）を持つレーザ発振部１０２Ａと、第２波長でレーザ発振するリッジ部（ダブルヘテロ構造）を持つレーザ発振部１０３Ａとを備えたモノリシック２波長レーザ素子であって、この第１波長のレーザ発振部１０２Ａおよびこの第２波長のレーザ発振部１０３Ａのそれぞれの上に、このリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層１３１と、電流阻止層１３１上および、リッジ部上の一導電型オーミック領域としてのｐ型オーミック電極１３４上に形成されたｐ側電極側の内側金属電極１３５Ａと、この内側金属電極１３５Ａ上に形成されたｐ側電極側の外側金属電極１３７Ａとを有する電極構造が設けられ、この電極構造の内側金属電極１３５Ａの端面部が誘電体膜１４０，１４１により上下に挟まれて保護されている。

第１波長のレーザ発振部１０２Ａおよび第２波長のレーザ発振部１０３Ａは、リアルガイド構造を有しており、第１波長がＣＤ用の７８０ｎｍ帯で第２波長がＤＶＤ用の６５０ｎｍ帯である。この場合にも、導波ロスが低減できて動作電流を低減することができる利点がある。

この電極構造は、Ｐ電極構造であり、上からＡｕ／ＳｉＯ_２／ＭｏＡｕ／ＳｉＯ_２／ＡｕＺｎにより積層されて構成されている。即ち、この電極構造は、上から、外側金属電極１３７ＡのＡｕ層、カバー用の誘電体膜１４１のＳｉＯ_２膜、内側金属電極１３５ＡのＭｏ／Ａｕ層、下地用の誘電体膜１４０のＳｉＯ_２膜および電流阻止層１３１のＡｕＺｎ膜で績奏されている。下地用の誘電体膜１４０の厚みは１６０ｎｍ〜２６０ｎｍで構成され、カバー用の誘電体膜１４１の厚みは２５０ｎｍ〜３５０ｎｍで構成されている。誘電体膜１４０，１４１はＳｉＯ_２膜で構成したが、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜のいずれかでもよい。一方、基板１０１の裏面上のＮ電極構造はｎ型オーミック電極１３８であって、下からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｕＧｅにより積層されて構成されている。

内側金属電極１３５ＡのＭｏ／Ａｕ層は、上層のＡｕ層と下層のＭｏ層との２層構造のＭｏ／Ａｕ電極としている。

これによって、内側金属電極層１３５と空気が接触する端面を含む部分を誘電体膜１４０，１４１でカバーすることにより、大気と内側金属電極層１３５との接触を完全に遮断することができる。したがって、従来のように内側金属電極層１３５の空気接触による酸化を防ぐことができるため、内側金属電極層１３５の酸化による劣化の発生を抑制できて、信頼性に優れた半導体レーザ素子２００を得ることができる。

以下に、上記構成の本実施形態の半導体レーザ素子２００の製造方法について詳細に説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、（００１）面から［１１０］方向に１５度のオフ角度で傾斜させられた主面を有する傾斜ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相エピタキシャル成長法）にて、ＣＤ用レーザ発振部のための半導体積層構造を形成する。

即ち、傾斜ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０６、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１０７、ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１０８、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）からなる活性層１０９、ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１１０、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層１１１、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層１１２、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１１３、およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４をこの順で順次形成する。

次に、ＤＶＤ用レーザ発振部のための半導体積層構造を形成するために、図２（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィーによりＣＤ用レーザ構造上に所定の幅のライン状のレジストパターン（図示せず）を形成する。このレジストパターンをマスクとして、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層１１３、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層１１２、ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層１１１、Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層１１０、活性層１０９、アンドープＡｌ０．３Ｇ ａ０．７Ａｓガイド層１０８、ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層１０７、およびｎ型ＧａＡｓバッファ層１０６をウェットエッチングし、所定幅の基板表面１１５を露出させる。

続いて、図２（ｃ）に示すように、露出させた基板表面１１５上に、ＭＯＣＶＤ法により、ＤＶＤ用レーザ発振部のための半導体積層構造を形成する。

即ち、基板表面１１５上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１６、ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層１１７、ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層１１８、アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層１１９、ＭＱＷ（多重量子井戸構造）からなる活性層１２０、アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５ Ｐガイド層１２１、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１ ２２、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層１２３、ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層１２４、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２５およびｐ型ＧａＡｓ キャップ層１２６をこの順に順次形成する。

その後、図２（ｄ）に示すように、ＤＶＤ用レーザ発振部１０３のための半導体積層構造のうちでＣＤ用レーザ発振部積層構造１０２Ａ上に形成された不要積層部分をフォトリソグラフィーとウェットエッチングにより除去する。これと同時に、ＣＤ用レーザ発振部積層構造１０２ＡとＤＶＤ用レーザ発振部積層構造１０３Ａを互いに電気的に分離するように基板１０１に到達するレーザ発振部分離溝１２７が形成されると共に、チップ分割溝１２８も形成される。

次に、図３（ｅ）に示すように、ＣＤ用レーザ発振部積層構造１０２ＡとＤＶＤ用レーザ発振部積層構造１０３Ａの両ｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４、１２６上に３〜４μｍ幅のライン状のＳｉＯ_２マスク（図示せず）を形成する。ＣＤ用レーザ発振部のｐ型第２クラッド層１１３とｐ型キャップ層１１４、およびＤＶＤ用レーザ発振部のｐ型第２クラッド層１２４とｐ型ＧａＩｎＰ中間層１２５とｐ型ＧａＡｓキャップ層１２６をドライエッチングで所定のリッジ幅に加工し、さらにウェットエッチングによりそれらのリッジ形状が整えられる。これによって、ＣＤ用レーザ発振部１０２のリッジ部１２９と、ＤＶＤ用レーザ発振部１０３のリッジ部１３０が形成される。

さらに、図３（ｆ）に示すように、ＣＤ用レーザ発振部のリッジ部１２９の側面とＤＶＤ用レーザ発振部のリッジ部１３０の側面を埋め込むように、層厚が１．６μｍのｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３１ＡをＭＯＣＶＤ法により成膜する。

さらに、図３（ｇ）に示すように、ＣＤ用レーザ発振部１０２とＤＶＤ用レーザ発振部１０３を電気的に分離する溝１２７の上方と、チップ分割用の溝１２８の上方とでライン状の窓が開いたレジストパターン（図示せず）が、ＣＤ用レーザ発振部１０２上およびＤＶＤ用レーザ発振部１０３上にフォトリソグラフィーにより形成される。このレジストパターンをマスクとして、これらの溝部１２７、１２８上に形成されたｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３１Ａのみを、ウェットエッチングにより除去する。

さらに、図３（ｈ）に示すように、ＣＤ用レーザ発振部１０２およびＤＶＤ用レーザ発振部１０３のリッジ部直上に、ライン状に開口したレジストパターン１３３を形成する。硫酸系エッチャントによりレジストパターン１３３の開口部のｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３１ａをそれぞれ除去して各ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３１を形成する。

次に、図４（ｉ）に示すように、Ａｕ／ＡｕＺｎを電子ビーム蒸着法で蒸着する。その後、レジストパターン１３３を、有機溶剤で剥離する。続いて、リフトオフにより、ＣＤ用レーザ発振部１０２およびＤＶＤ用レーザ発振部１０３の両Ｐキャップ層であるｐ型ＧａＡｓキャップ層１１４、１２６を形成し、その上にｐ型オーミック電極１３４（Ｐ型アロイ電極）を形成する。

その後、図４（ｊ）に示すように、ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層１３１上に、摂氏１５０〜４００度の範囲内の成膜温度で、絶縁性誘電体薄膜材料としてプラズマＣＶＤ法により２酸化珪素膜（ＳｉＯ_２膜）を成膜する。ＳｉＯ_２膜などの絶縁性誘電体薄膜の膜厚は１６０〜２６０ｎｍであることが好ましく、１８０〜２４０ｎｍであることがさらに好ましい。絶縁性誘電体薄膜としてＳｉＯ_２膜の他に、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜であってもよい。

続いて、フォトリソグラフィーにより絶縁性誘電体薄膜上にレジストパターンの形成を行う。このレジストパターンをマスクとして、バッファードフッ酸溶解液にて開口部の絶縁性誘電体薄膜を除去して、誘電体膜としての所定形状の絶縁性誘電体薄膜１４０を形成する。その後、レジストパターンは有機溶剤により剥離する。

低屈折率の絶縁性誘電体薄膜１４０からなる、水分を通過させにくいパッシペーション膜としての絶縁層（ＳｉＯ_２膜）を形成する際の成膜温度は、摂氏１５０以上であることが好ましく、特に、摂氏２００度以上であることがより好ましい。また、この成膜温度は、摂氏４００度以下であることが好ましく、特に、摂氏２５０度以下であることがより好ましい。この成膜温度が摂氏１５０未満の場合には、絶縁性誘電体薄膜１４０に内在する歪みが増加し、電流阻止層１３１との熱膨張係数の差の影響で、アロイ工程での熱履歴など温度の変化で電流阻止層１３１との密着性が弱まり、絶縁性誘電体薄膜１４０の剥がれが生じやすくなる傾向があり、この成膜温度が摂氏４００度を超えると、絶縁性誘電体薄膜１４０の密度が大きくなり、硬度が増すため、電流阻止層１３１との熱膨張係数の差の影響でやはり電流阻止層１３１との密着性が弱まり、絶縁性誘電体薄膜１４０の剥がれが生じやすくなる傾向がある。

さらに、図４（ｋ）に示すように、ｐ型オーミック電極１３４上および絶縁性誘電体薄膜１４０上の全面に内側金属電極層１３５ａを成膜する。ここでは、スパッタ法により内側金属電極層１３５ａを、上層のＡｕ層と下層のＭｏ層との２層構造のＭｏ／Ａｕ電極としている。

さらに、図４（ｌ）に示すように、内側金属電極層１３５ａ上に、ＣＤ側レーザ発振部１０２およびＤＶＤ側レーザ発振部１０３上を長方形の開口部を有する所定形状のレジストパターン１３６を形成する。

さらに、図５（ｍ）に示すように、レジストパターン１３６をマスクとして、レジストパターン１３６の開口部上のみにＡｕ外側金属電極層１３７Ａを形成する。Ａｕ外側金属電極層１３７Ａは、１μｍ未満の薄層の場合には、実装した際に、実験的な検討から放熱性が不十部であり、２〜３μｍの膜厚に形成する必要がある。メッキ法には、無電解メッキ法と電解メッキ法でがあるが、下地が金属でなくても形成できる。無電解メッキ法では、１μｍ以上の厚さの金属を膜メッキすることが困難なので、電解メッキ法にて形成する。電解メッキ法では、電流が通電される領域にのみ形成されるため、下地は、一様な厚さでかつ完全に金属膜で被覆されていなければならない。

この外側金属電極層１３７Ａを形成するステップは、外側金属電極層１３７Ａを電解メッキ法により形成するステップを含むことが好ましい。このように電解メッキ法により外側金属電極層１３７Ａを形成することにより、所定の厚さの外側金属電極層１３７Ａを容易に形成でき、かつ、所定の内側金属電極層１３５Ａ上全面に形成できる利点があるからである。

その後、図５（ｎ）に示すように、フォトリソグラフィーによりレジストパターン（図示せず）の形成を行い、このレジストパターンをマスクとしてウェットエッチングにより、チップ分割溝部１２７や分離溝部１２８などのＡｕ外側金属電極層１３７Ａ直下以外の周辺部分を除去して内側金属電極層１３５Ａを形成する。その後、レジストパターンを有機溶剤にて剥離する。

さらに、Ａｕ外側金属電極層１３７Ａ、内側金属電極層１３５Ａおよび絶縁性誘電体薄膜１４０上に、絶縁性誘電体薄膜１４１となる膜としてプラズマＣＶＤ法にて２酸化珪素膜（ＳｉＯ_２膜）を成膜する。絶縁性誘電体薄膜１４１の膜厚は２５０〜３５０ｎｍであることが好ましく、２８０〜３３０ｎｍであることがさらに好ましい。

さらに、図５（ｏ）に示すように、フォトリソグラフィーにより絶縁性誘電体薄膜１４１となる膜上にレジストパターン（図示せず）の形成を行い、このレジストパターンをマスクとして、バッファードフッ酸溶解液にて開口部の膜を除去して絶縁性誘電体薄膜１４１を形成する。その後、レジストパターンを有機溶剤にて剥離する。これらの絶縁性誘電体薄膜１４０、１４１によって、内側金属電極層１３５Ａの端面を上下に挟み込むことができる。内側金属電極層１３５Ａは、Ｍｏ／Ａｕの２層構造であるので、上層のＡｕ層は露出するが、下層のＭｏ層は絶縁性誘電体薄膜１４０、１４１によって保護することができる。

得られたウエハを厚さ１００μｍ程度になるように基板裏面側から研磨して、その基板１０１の裏面上に、図５（ｐ）に示すように、ｎ型オーミック電極１３８を形成する。ここでは、スパッタ法によりｎ型オーミック電極１３８としてＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極を形成した。

上述の２波長レーザ発振部１０２，１０３が形成されたウエハを複数のバー状に分割して、各バーの端面に反射膜（図示せず）をコーティングした後に、複数のチップに分割し、それらのチップをステム上に実装した後にレーザ素子特性を測定する。

その結果、ＣＤ用レーザ発振部１０２は、光出力７ｍＷにおいて、振波長が７８２ｎｍ で、動作電流が５５ｍＡであった。また、ＤＶＤ用レーザ発振部１０３は、光出力７ｍＷ において、６５６ｎｍであった動作電流が７０ｍＡであった。信頼性に関しては、２００ ０時間以上、良好に走行した。

要するに、本発明の半導体レーザ素子２００の製造方法は、基板１０１上に、第１波長でレーザ発振するリッジ部（ダブルヘテロ構造）を持つレーザ発振部１０２Ａと、第２波長でレーザ発振するリッジ部（ダブルヘテロ構造）を持つレーザ発振部１０３Ａとを形成したモノリシック２波長の半導体レーザ素子２００の製造方法であって、この第１波長のレーザ発振部１０２Ａおよびこの第２波長のレーザ発振部１０３Ａのそれぞれの上に、このリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層１３１を形成するステップと、電流阻止層１３１の一部上に第１誘電体膜としての誘電体膜１４０を形成するステップと、電流阻止層１３１、ｐ型オーミック電極１３４および誘電体膜１４０を含む面上に内側金属電極層１３５Ａを形成するステップと、内側金属電極層１３５Ａ上に外側金属電極層１３７Ａを形成するステップと、端面部を含む内側金属電極層１３５Ａ上に第２誘電体膜としての誘電体膜１４１を形成するステップとを有し、内側金属電極１３５Ａの端面部を、誘電体膜１４０，１４１により上下に挟み込んで保護する。

したがって、本実施形態によれば、電極構造を構成する内側金属電極層１３５Ａの端面部が誘電体膜１４０，１４１により上下に覆われて保護されている。即ち、空気が接触する内側金属電極層１３５Ａの端面部（下層のＭｏ層が外部に露出）を誘電体膜１４０，１４１で上下に挟み込んでカバーしている。これによって、大気と内側金属電極層１３５ＡのＭｏ層との接触を完全に遮断することができる。したがって、従来のように内側金属電極層１３５Ａの空気接触による酸化を防ぐことができる。このため、内側金属電極層１３５ＡのＭｏ層の酸化による劣化の発生を抑制できて、信頼性に優れた半導体レーザ素子２００を得ることができる。このように、内側金属電極層１３５Ａの端面部を酸化から保護することにより、素子の抵抗値の上昇を防止して、動作電流などの素子特性の悪化を防止することができる。

なお、本実施形態では、基板１０１上に、第１波長でレーザ発振するリッジ部（ダブルヘテロ構造）を持つレーザ発振部１０２Ａと、第２波長でレーザ発振するリッジ部（ダブルヘテロ構造）を持つレーザ発振部１０３Ａとを形成したモノリシック２波長の半導体レーザ素子２００およびその製造方法について説明したが、これに限らず、半導体基板上に形成された異なる波長でレーザ発振する複数のダブルヘテロ構造のそれぞれ上に形成された電極構造が形成されたモノリシック多波長の半導体レーザ素子およびその製造方法においても、本発明の構成として、上記電極構造を構成する内側金属電極１３５Ａの端面部が誘電体膜１４０，１４１により上下に覆って内側金属電極１３５Ａの端面部を保護することにより、内側金属電極１３５Ａの端面部の酸化を防いで素子の抵抗値の上昇を防止して、動作電流などの素子特性の悪化を防止する本発明の目的を達成することができる。また、モノリシック多波長の半導体レーザ素子およびその製造方法に限らず、図６（ａ）および図６（ｂ）のように、図１の左右のＣＤ用レーザ発振部１０２およびＤＶＤ用レーザ発振部１０３を単独で有する半導体レーザ素子およびその製造方法においても、本発明の構成として、上記電極構造を構成する内側金属電極１３５Ａの端面部が誘電体膜１４０，１４１により上下に覆って内側金属電極１３５Ａの端面部を保護することにより、内側金属電極１３５Ａの端面部の酸化を防いで素子の抵抗値の上昇を防止して、動作電流などの素子特性の悪化を防止する本発明の目的を達成することができる。

なお、上記実施形態の半導体レーザ素子２００を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵され、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに光を照射してその反射光から光ディスクの情報を読み出したり、光ディスクに情報を書き込んだりする情報記録再生装置などの電子情報機器を得ることができる。この場合のピックアップ装置の光学素子としては、出射光を直進させて出射させると共に、入射光を曲げて所定方向に入射させる光学機能素子（例えばホログラム光学素子）である。また、ピックアップ装置の電子素子としては、出射光を発生させるための発光素子（例えば半導体レーザ素子またはレーザチップ）および入射光を受光するための受光素子（例えばフォトＩＣ）を有している。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、同一基板上に形成された複数のレーザ部を持つモノリシック多波長の半導体レーザ素子およびその製造方法、この半導体レーザ素子を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵された電子情報機器の分野において、電極構造を構成する内側金属電極層の端面部における下層のＭｏ層が外部に露出しても、誘電体膜により上下に挟み込んで保護するため、電極構造を構成する内側金属電極層の端面部を酸化から保護することができ、したがって、素子の抵抗値の上昇を防止し、動作電流などの素子特性の悪化を防止することができる。

１０１ ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２ ＣＤ用レーザ発振部
１０３ ＤＶＤ用レーザ発振部
１０４ テラス部
１０５ 絶縁性誘電体薄膜
１０６ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１０７ ｎ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓクラッド層
１０８ ｎ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層
１０９ 活性層
１１０ ｐ型Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓガイド層
１１１ ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第１クラッド層
１１２ ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層
１１３ ｐ型Ａｌ０．５Ｇａ０．５Ａｓ第２クラッド層
１１４ ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１５ ｎ型ＧａＡｓ基板表面
１１６ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１１７ ｎ型ＧａＩｎＰバッファ層
１１８ ｎ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐクラッド層
１１９、１２１ アンドープ（Ａｌ０．５Ｇａ０．５）０．５Ｉｎ０．５Ｐガイド層
１２０ 活性層
１２２ ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層
１２３ ｐ型ＧａＩｎＰ エッチングストップ層
１２４ ｐ型（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッド層
１２５ ｐ型ＧａＩｎＰ 中間層
１２６ ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１２７ レーザ部分離溝１２８ チップ分割溝
１２９ ＣＤ用レーザ発振部のリッジ部
１３０ ＤＶＤ用レーザ発振部のリッジ部
１３１ ｎ型ＧａＡｓ電流阻止層
１３２、１４０、１４１ 絶縁性誘電体薄膜（誘電体膜）
１３３、１３６ レジストパターン
１３４ ｐ型オーミック電極（一導電型オーミック領域）
１３５ 内側金属電極
１３７ 外側金属電極
１３８ ｎ型オーミック電極

Claims (17)

1. 半導体基板上に形成された異なる波長でレーザ発振する一または複数のダブルヘテロ構造と、該一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれの上に形成された電極構造を有し、該電極構造を構成する内側金属電極の端面部が誘電体膜により覆われて保護されている半導体レーザ素子。
2. 前記電極構造は、前記一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれ上に、該ダブルヘテロ構造のリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層と、該電流阻止層上および前記ダブルヘテロ構造上に形成された内側金属電極と、該内側金属電極上に形成された外側金属電極とを有し、該内側金属電極の端面部を含む部分が前記誘電体膜により上下に挟み込まれて該端面部が保護されている請求項１に記載の半導体レーザ素子。
3. 前記外側金属電極はＡｕ層であり、前記内側金属電極はＭｏ／Ａｕ層である請求項２に記載の半導体レーザ素子。
4. 前記内側金属電極は、上層のＡｕ層と下層のＭｏ層との２層構造のＭｏ／Ａｕ電極である請求項３に記載の半導体レーザ素子。
5. 前記電極構造は前記半導体基板の表面電極であり、上からＡｕ／ＳｉＯ_２／ＭｏＡｕ／ＳｉＯ_２／ＡｕＺｎにより積層されている請求項１に記載の半導体レーザ素子。
6. 前記誘電体膜は、下地用の誘電体膜とカバー用の誘電体膜とを有しており、前記電極構造を構成する内側金属電極の端面部が該下地用の誘電体膜と該カバー用の誘電体膜とで上下から挟み込まれている請求項１に記載の半導体レーザ素子。
7. 前記下地用の誘電体膜の厚みは１６０ｎｍ〜２６０ｎｍである請求項６に記載の半導体レーザ素子。
8. 前記カバー用の誘電体膜の厚みは２５０ｎｍ〜３５０ｎｍである請求項６に記載の半導体レーザ素子。
9. 前記誘電体膜は、パッシベーション膜であり、ＳｉＯ_２膜、ＳｉＯ膜、ＳｉＮ膜およびＳｉＯＮ膜のいずれかである請求項１に記載の半導体レーザ素子。
10. 前記半導体基板の裏面電極は、下からＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ／Ｎｉ／ＡｕＧｅにより積層されて構成されている請求項１に記載の半導体レーザ素子。
11. 非気密パッケージ構造である請求項１に記載の半導体レーザ素子。
12. 前記複数のダブルヘテロ構造は、第１波長でレーザ発振する第１ダブルヘテロ構造を持つ第１レーザ発振部と、第２波長でレーザ発振する第２ダブルヘテロ構造を持つ第２レーザ発振部とを有する請求項１に記載の半導体レーザ素子。
13. 前記第１レーザ発振部はＣＤ用レーザ発振部であり、前記第２レーザ発振部はＤＶＤ用レーザ発振部である請求項１２に記載の半導体レーザ素子。
14. 半導体基板上に形成された異なる波長でレーザ発振する一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれ上に一導電型オーミック領域を介して形成された電極構造を有する半導体レーザ素子の製造方法において、
    該一または複数のダブルヘテロ構造のそれぞれの上に、
    該ダブルヘテロ構造のリッジ部に接触する半導体薄膜からなる電流阻止層を形成するステップと、
    該電流阻止層の一部上に第１誘電体膜を形成するステップと、
    該電流阻止層、該一導電型オーミック領域および第１誘電体膜上に内側金属電極層を形成するステップと、
    該内側金属電極層の一部上に外側金属電極層を形成するステップと、
    端面部を含む内側金属電極層上に第２誘電体膜を形成するステップとを有し、
    該内側金属電極の端面部が上下から挟み込まれて該端面部を保護するように該第１誘電体膜および該第２誘電体膜を形成する半導体レーザ素子の製造方法。
15. 前記第１誘電体膜および前記第２誘電体膜は同一材料膜である請求項１４に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
16. 第１波長でレーザ発振する第１ダブルヘテロ構造を持つ第１レーザ発振部と、第２波長でレーザ発振する第２ダブルヘテロ構造を持つ第２レーザ発振部とを形成するモノリシック２波長の半導体レーザ素子を製造する請求項１４に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
17. 請求項１〜１３のいずれかに記載の半導体レーザ素子を情報記録再生部に用いたピックアップ装置が内蔵された電子情報機器。