JPH0936482A

JPH0936482A - 半導体レーザー素子及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0936482A
Application number: JP18756195A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Uchida; 智士内田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-07
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP3785429B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高出力動作の可能な低ノイズ半導
体レーザー素子を得ること、及び、その結果、高周波重
畳回路の不要な、記録書き込み兼読み取り用ピックアッ
プを得ることにある。【解決手段】本発明の半導体レーザー素子は、半導体
基板上１に形成された下部クラッド層２と、下部クラッ
ド層２上に形成された活性層３と、活性層３上に形成さ
れた上部第一クラッド層４及び上部第二クラッド層６か
らなる上部クラッド層と、上部クラッド層の内に電流路
となるストライプ溝を有する電流制限層を備えた半導体
レーザー素子において、電流制限層が発光端面付近の第
一電流制限層５と発光端面付近以外の第二電流制限層１
０とから成り、第二電流制限層１０が第一電流制限層５
より活性層３側に設けられると共に、第二電流制限層１
０に形成されたストライプ溝の一部が第一電流制限層５
に形成されたストライプ溝より狭いことを特徴とするも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高出力半導体レー
ザー素子に関し、特にミニディスク、光磁気ディスク、
ＣＤ−Ｒなどの記録可能光ディスクのピックアップ用光
源等に使われる低ノイズの高出力半導体レーザー素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、ミニディスクや光磁気ディスク、
ＣＤ−Ｒにおける書き込み用光源として光出力３０ｍＷ
以上（ＣＤ−Ｒでは４０ｍＷ以上）の光出力をもつ高出
力半導体レーザーが実用化されている。この場合、デー
タ書き込みには３０ｍＷ以上（ＣＤ−Ｒでは４０ｍＷ以
上）の高光出力が、データ読み込みには２ｍＷ程度の低
光出力が用いられる。

【０００３】このような高出力半導体レーザー素子を得
るためには、特性上（１）高出力動作までの単一横モー
ド発振、（２）低非点隔差、（３）低ノイズ、であるこ
とが求められている。上述の特性のうち、（１）の高出
力動作までの単一横モード発振、及び（２）の低非点隔
差を得るために、活性層と平行な方向（以下、横方向と
呼ぶ）に光を閉じ込めて導波させる屈折率導波型構造が
高出力半導体レーザーに採用されている。屈折率導波型
構造として、複素屈折率導波型構造と実屈折率導波型構
造とが知られている。（伊藤良一／他著「半導体レーザ
ー」，培風館（１９８９））。

【０００４】図６に、従来広く採用されている複素屈折
率導波構造の半導体レーザー素子の構造の一例を示す。
複素屈折率導波構造の半導体レーザー素子は、ｎ型（以
下、ｎ−という）ＧａＡｓ基板２１上に、ｎ−Ａｌ_XＧ
ａ_1-XＡｓ下部クラッド層２２、Ａｌ_YＧａ_1-YＡｓ活性
層２３、ｐ型（以下、ｐ−という）Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ上
部第一クラッド層２４、ｎ−ＧａＡｓ電流制限層２５、
ｐ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ上部第二クラッド層２６、ｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層２７が順次形成されており、ｎ−Ｇ
ａＡｓ基板２１の下面及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層２
７の上面には、それぞれ電極２８、２９が形成されてい
る。この構造の場合、ｎ−ＧａＡｓ電流制限層２５は注
入電流を幅Ｗのストライプ状活性領域に制限すると同時
に、活性層２３にて発生した光を吸収する働きをなす。
この光吸収の働きによりストライプ状活性領域とその外
側領域では見かけ上の屈折率差（複素屈折率差）が生じ
て、活性層２３にて発生した光が横方向に閉じ込められ
る。この結果、幅Ｗのストライプ状活性領域を安定して
導波させることができ、（１）高出力動作までの単一横
モード発振、（２）低非点隔差、を可能にしている。

【０００５】ところで、複素屈折率導波型構造では、単
一縦モード発振しやすく可干渉性が高いので、ディスク
板から反射して戻ってきたレーザー光（戻り光）が、再
び半導体レーザー素子内に入射し、レーザー発振が不安
定になってノイズが発生してデータ読み取りエラーを引
き起こしやすい。そこで、複素屈折率導波型構造では、
縦モードを多重化することで可干渉性を下げて、もう一
つの特性である（３）の低ノイズ化する方法として、
数百ＭＨｚの高周波電流をレーザー駆動電流に重畳する
方法と、横方向屈折率差を小さくして、ストライプ状
活性領域の外側の活性層を可飽和吸収領域として働かせ
て素子だけで発振と停止を繰り返す（自励発振）させる
方法とが提案されている（伊藤良一／他著「半導体レー
ザー」，培風館（１９８９））。

【０００６】しかし、の方法では、通常の半導体レー
ザー駆動回路に加えて高周波重畳回路が必要な為に、大
型パッケージ化、高消費電力、高コスト化、といった問
題がある。更に、高周波電磁ノイズを発生するので、コ
ンピュータなどの電子機器取り扱い上重大な問題を引き
起こすという問題があった。また、の方法では、横方
向屈折率差を小さくするためにｐ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ第
一クラッド層の膜厚を厚くする必要があるが、そうする
と電流を効率よくＷの幅で活性層に注入することができ
なくなるため、発振閾値の増加など、特性の悪化を招
く。さらに、ストライプ状活性領域の外側にしみだした
光はｎ−ＧａＡｓ電流制限層２５の吸収を強く受けるた
め、逆に自励発振が起こりにくくなり、、複素屈折率導
波型構造では、高出力動作可能な自励発振のレーザー素
子を得ることが困難で、また得ることができても極めて
歩留りが悪く、事実上量産できないという問題があっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで近年、自励発振
が可能な屈折率導波型構造のレーザー素子として、電流
制限層の材料をＧａＡｓとする吸収損失型の複素屈折率
導波構造ではなく、その材料をＡｌＧａＡｓとする実屈
折率導波型構造が提案されている（平成４年秋季応用物
理学会１７ａ−Ｖ−１など）。

【０００８】実屈折率導波構造の半導体レーザー素子
は、構造的には図６と同一であるが、ｎ−ＧａＡｓ基板
２１上に、ｎ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ下部クラッド層２２、
Ａｌ_YＧａ_1-YＡｓ活性層２３、ｐ型（以下、ｐ−とい
う）Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ上部第一クラッド層２４、ｎ−Ａ
ｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ電流制限層２５（但しＺ＞Ｘ）、ｐ−Ａ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓ上部第二クラッド層２６、ｐ−ＧａＡｓ
コンタクト層２７が順次形成されており、ｎ−ＧａＡｓ
基板２１の下面及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層２７の上
面には、それぞれ電極２８、２９が形成されている。こ
の構造の場合、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ電流制限層２５の
Ａｌ混晶比Ｚを上部第一クラッド層２４及び上部第二ク
ラッド層２６のＡｌ混晶比Ｘよりも高くとることによ
り、ストライプ溝よりも屈折率を低くできるので、光は
実屈折率差によりストライプ内部に閉じ込められて導波
する。このような構造では、電流制限層２５による吸収
損失がないので、効率よくレーザー発振させることがで
き、高出力動作に適しているという大きな利点があるば
かりでなく、Ａｌ組成混晶比Ｚを上部第一クラッド層２
４及び上部第二クラッド層２６のＡｌ混晶比Ｘに近ずけ
れば横方向屈折率差が小さくなるので、容易に光をスト
ライプ外部にしみださせることができ、自励発振が起こ
りやすくなる。自励発振を起こすことができれば、縦モ
ードを多重化することでき、可干渉性を下げて戻り光ノ
イズの低い半導体レーザー素子を得ることができるとさ
れている（特開平5-160503）。

【０００９】しかしながら、このような実屈折率導波構
造では、横方向の屈折率差を小さくすると、非点隔差が
特に低出力動作時において増大する。また、横方向の発
光パターンが、光出力によって変化するという問題も生
ずる。さらに、効率よく発振するがためにスロープ効率
（光出力と注入電流値との比）が非常に大きくなり、動
作電流が小さくなるという長所がある反面、駆動電源の
ノイズの影響が光出力の大きなゆらぎとなり、新たなノ
イズの原因になったり場合によっては大きな光出力によ
る破壊に至ることにもなる。

【００１０】本発明の目的は、高出力動作の可能な低ノ
イズ半導体レーザー素子を得ること、及び、その結果、
高周波重畳回路の不要な、記録書き込み兼読み取り用ピ
ックアップを得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために次のような構成をとる。すなわち、本発
明の半導体レーザー素子は、半導体基板上に形成された
下部クラッド層と、該下部クラッド層上に形成された活
性層と、該活性層上に形成された上部クラッド層と、該
上部クラッド層の内に電流路となるストライプ溝を有す
る電流制限層を備えた半導体レーザー素子において、前
記電流制限層を構成する材料が発光端面付近とそれ以外
の領域で異なり、かつ発光端面付近以外の材料部が、発
光端面付近の材料部よりも、前記活性層に近いところに
設けられていると共に、発光端面付近以外の材料部のス
トライプ溝の一部が発光端面付近の材料部のストライプ
溝より狭いことをことを特徴とするものである。

【００１２】また本発明の半導体レーザー素子は、前記
電流制限層の発光端面付近は、前記活性層よりも禁制帯
幅が小さいか又は同等な半導体層からなり、前記電流制
限層の発光端面付近以外の部分は、前記活性層よりも禁
制帯幅が大きく、かつ、屈折率が前記上部クラッド層と
同等もしくは小さい半導体層からなると共に、ストライ
プ溝の一部の幅が２μｍ以下でえあることを特徴とする
ものである。

【００１３】また本発明の光ピックアップシステムは、
記録書き込み用、及び記録読み取り用光源として前記半
導体レーザー素子を備えたものである。また本発明の半
導体レーザー素子の製造方法は、半導体基板上に下部ク
ラッド層、活性層、上部第一クラッド層、第二電流制限
予備層、キャップ層、を順次積層する工程と、前記キャ
ップ層及び第二電流制限予備層の発光端面側をエッチン
グして前記上部第一クラッド層を露出させる工程と、前
記上部第一クラッド層の露出面上に上部第三クラッド層
及び第一電流制限予備層を選択成長する工程と、前記キ
ャップ層、第一電流制限予備層、第二電流制限予備層及
び上部第三クラッド層をエッチングし、第二電流制限層
のストライプ溝の一部が第一電流制限層のストライプ溝
より狭いストライプ溝を形成する工程と、上部第二クラ
ッド層及びコンタクト層を順次積層する工程とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１４】また本発明の半導体レーザー素子の製造方
法は、上部第一クラッド層上に、第一電流制限予備層及
び第二電流制限予備層をエッチングする際に使用する溶
液に対し、エッチングされにくいエッチングストップ層
を設けることを特徴とするものである。また本発明の半
導体レーザー素子の製造方法は、第一導電型のＧａＡｓ
基板上に第一導電型のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓからなるクラッ
ド層、Ａｌ_YＧａ_1-YＡｓからなる活性層、第二導電型の
Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる上部第一クラッド層、第一導
電型のＡｌ_ZＧａ_1-ZＡｓからなる第二電流制限予備層、
第二導電型のＧａＡｓキャップ層、を順次積層する工程
（Ｚ≧Ｘ＞Ｙ）と、前記キャップ層及び第二電流制限層
の発光端面側をエッチングして前記上部第一クラッド層
を露出させる工程と、前記上部第一クラッド層の露出面
上に第二導電型のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる上部第三ク
ラッド層及び第一導電型のＧａＡｓからなる第一電流制
限予備層を選択成長する工程と、前記キャップ層、第一
電流制限予備層、第二電流制限予備層及び上部第三クラ
ッド層ををエッチングし、第二電流制限層のストライプ
溝の一部が第一電流制限層のストライプ溝より狭いスト
ライプ溝を形成する工程と、第二導電型のＡｌ_XＧａ_1-X
Ａｓからなる上部第二クラッド層及び第二導電型のＧａ
Ａｓからなるコンタクト層を順次積層する工程とを備え
たことを特徴とするものである。

【００１５】また本発明の半導体レーザー素子の製造方
法は、第二導電型のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる上部第一
クラッド層上に、第一導電型のＡｌ_ZＧａ_1-ZＡｓからな
る第一電流制限予備層及び第一導電型のＧａＡｓからな
る第二電流制限予備層をエッチングする際に使用する溶
液に対し、エッチングされにくいＡｌＧａＩｎＰからな
るエッチングストップ層を設けることを特徴とするもの
である。

【００１６】本発明の半導体レーザー素子によれば、活
性層内のストライプ状活性領域にて発生した光に対し
て、発光端面付近では電流制限層の吸収損失による複素
屈折率導波構造となり、発光端面付近以外の領域では、
電流制限層による吸収損失のない、横方向に屈折率差を
もたない構造もしくは弱い横方向屈折率差をもつ実屈折
率導波構造となる。この構造で電流制限層の材料を異な
らせると共に、第二電流制限層を第一電流制限層よりも
活性層の近くに設けることで、容易に自励発振が起き易
く、吸収損失の少ない高出力動作に有利な多重化縦モー
ド発振が可能な構造と、横方向屈折率差を十分大きくと
ることができる。特に、第二電流制限層を第一電流制限
層よりも活性層の近くに設けてあるので、活性層に注入
する電流の横広がりを防ぐことができ、容易に自励発振
を起こさせることができる。

【００１７】さらに、自励発振の効果を高めるために発
光端面付近以外の領域のストライプ幅の一部を狭くして
いる。上記の構造を有する結果、安定な横モード発振と
小さい非点隔差を実現できる構造とを、一つの半導体レ
ーザー素子に形成することで、（１）高出力動作までの
単一横モード発振、（２）低非点隔差、（３）低ノイ
ズ、を実現している。

【００１８】そして、電流制限層の材料を発光端面付近
では、活性層よりも禁制帯幅が小さいか又は同等な半導
体層とし、発光端面付近以外の部分は、活性層よりも禁
制帯幅が大きく、かつ、屈折率が前記上部クラッド層と
同等もしくは小さい半導体層とすると共に、ストライプ
溝の一部の幅が２μｍ以下とすることで、レーザー光に
対する屈折率が相違する複素屈折率導波構造と実屈折率
導波構造を容易に得ることができる。

【００１９】また、光ピックアップシステムが、以上の
ような構造を有する半導体レーザー素子を記録書込みお
よび記録読取り用光源として備えることで、高周波重畳
回路を省略することができる。また、キャップ層及び第
二電流制限予備層の発光端面側をエッチングして上部第
一クラッド層を露出させて、上部第一クラッド層の露出
面上に上部第三クラッド層及び第一電流制限予備層を選
択成長させ後、キャップ層、第一電流制限予備層、第二
電流制限予備層及び、上部第三クラッドをエッチングし
て電流路となるストライプ溝を形成しているので、材料
の異なる電流制限層を容易に形成することができると共
に、第二電流制限層を第一電流制限層を活性層の近くに
設けることができ、さらに第二電流制限層のストライプ
溝の一部が狭いストライプ溝を形成できる。従って一つ
の半導体レーザー素子に複素屈折率導波構造と実屈折率
導波構造を容易に形成することができる。

【００２０】また、上部第一クラッド層上に、第一電流
制限予備層及び第二電流制限予備層をエッチングする際
に使用する溶液に対し、エッチングされにくいエッチン
グストップ層を設けることで、エッチング深さをうまく
制御することができ、電流路となるストライプ溝を精度
良く形成することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の構造の一例であ
る図１を紹介しながら、本発明を説明する。図１（ａ）
はチップ全体の模式図及び端面部分での構造断面図を表
し、図１（ｂ）は平面図である。図１（ａ）に示すよう
に本発明の半導体レーザー素子は、ｎ−ＧａＡｓからな
る基板１上に、ｎ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる下部クラ
ッド層２、Ａｌ_YＧａ_1-YＡｓからなる活性層３、ｐ−Ａ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる上部第一クラッド層４及び上部
第二クラッド層６、ｐ−ＧａＡｓからなるコンタクト層
７が形成されている。そして、上部第一クラッド層４と
上部第二クラッド層６とからなる上部クラッド層内に
は、電流路となるストライプ溝を有する電流制限層が設
けられており、電流制限層はｎ−ＧａＡｓからなる第一
電流制限層５と、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ（Ｚ≧Ｘ）から
なる第二電流制限層１０とから構成されている。

【００２２】ｎ−ＧａＡｓ半導体基板１の下面及びｐ−
ＧａＡｓコンタクト層７の上面に、それぞれ電極８、９
が形成されている。また、Ｌは共振器長であり、Ｍはこ
の共振器長Ｌ中の一部に設けられた第二電流制限層１０
の長さで、ｎ−ＧａＡｓ第一電流制限層５が、ｎ−Ａｌ
_ZＧａ_1-ZＡｓ第二電流制限層１０に置き変わった構造と
なっている。

【００２３】この構成で発光端面付近の第一電流制限層
５を活性層３よりも禁制帯幅が小さいか又は同等なｎ−
ＧａＡｓからなる半導体層とし、電流制限層の発光端面
付近以外の部分を、活性層３よりも禁制帯幅が大きく、
かつ、屈折率が上部クラッド層と同等もしくは小さいｎ
−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ（Ｚ≧Ｘ）からなる半導体層とする
ことで、レーザー光に対する屈折率が相違する複素屈折
率導波構造と実屈折率導波構造を形成している。特に、
Ｚ＝Ｘならば横方向に屈折率差をもたない利得導波構造
となり、またＺをＸより少し大きくすれば弱い横方向屈
折率差をもった実屈折率導波構造となる。このような実
屈折率導波構造では、前記の様に容易に自励発振を起こ
させることができる。すなわち、第二電流制限層１０部
では縦マルチモード発振が得られるうえ、吸収損失がほ
とんどないのでレーザー光の出力損失がなく高出力動作
に有利である。

【００２４】これに対し、ｎ−ＧａＡｓの第一電流制限
層５の部分では、横方向に吸収損失による複素屈折率差
が発生する。従って、この部分においては、横方向屈折
率差を十分大きくとることができ、安定な横モード発振
と小さい非点隔差を実現することができる。そして、ｎ
−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ第二電流制限層１０がｎ−ＧａＡｓ
第一電流制限層５よりも活性層３に近い構造となってい
る（ｔ１＞ｔ２）。ここで、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ第二
電流制限層１０がｎ−ＧａＡｓ第一電流制限層５よりも
活性層に近い構造となっているのは、活性層３に注入す
る電流の横広がりを防ぐためで、このような実屈折率導
波構造では、前記の様に容易に自励発振を起こさせるこ
とができる。

【００２５】図１（ｂ）は、図１（ａ）を真上から見た
ときの、電流制限層の幅（ストライプ幅）を点線で表し
たものである。Ｎは第二電流制限層１０の長さＭ中の一
部に設けられたストライプ幅Ｓが２μｍ以下の部分であ
り、Ｎ≦Ｍの条件を満たしている。このような、ストラ
イプ幅が２μｍ以下の部分では、前述のように、さらに
自励発振が起こり易く、その結果、縦マルチモ−ド発振
が得られる。ここで、Ｎ＞Ｍとなると、ｎ−ＧａＡｓ電
流制限層５の部分にまで、ストライプ幅Ｓが２μｍ以下
の部分がくることになるが、そうなると、ｎ−ＧａＡｓ
電流制限層５による吸収損失が大きくなってしまい、高
出力動作に不利となってしまうので、Ｎ≦Ｍの条件を満
たす必要がある。

【００２６】以上の効果により、本発明の構造は、電流
制限層による吸収損失のない実屈折率導波構造と、吸収
損失のある複素屈折率導波構造との長所を合わせもつこ
とができ、従来技術の欠点を補うことができる。なお、
この構造では、設計パラメータを臨機応変に変えること
によって、縦マルチモード発振、低非点隔差、高出力動
作の異なる３つの特性のどれに重点を置くか簡単に変更
することができる。例えば、第二電流制限層１０部の長
さＭの中でＮの比を大きくし、第二電流制限層１０を第
一電流制限層５よりも活性層に近くに設けれすれば、縦
マルチモ−ド発振しやすくなり、さらに、第二電流制限
層１０部の長さＭを共振器長Ｌに対して大きくし、ｎ−
Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ電流制限層１０のＡｌ組成Ｚを大きく
すれば高出力動作により適したものとなる。

【００２７】次に、図２を参照しながら、本発明の製造
方法について説明する。まず、ＭＢＥ装置またはＭＯＣ
ＶＤ装置内にｎ−ＧａＡｓからなる半導体基板１を入
れ、図２（ａ）に示すように、半導体基板基板１上に、
ｎ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる下部クラッド層２、Ａｌ
_YＧａ_1-YＡｓからなる活性層３、ｐ−Ａｌ _XＧａ_1-XＡｓ
からなる上部第一クラッド層４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰか
らなるエッチングストップ層１１、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡ
ｓからなる第二電流制限予備層１６（Ｚ≧Ｘ）、ｎ−Ｇ
ａＡｓからなるキャップ層１２を順次積層する。

【００２８】次に、図２（ｂ）に示すように、上述の半
導体基板１をＭＢＥ装置またはＭＯＣＶＤ装置内から取
り出し、Ｓｉ₃Ｎ₄またはＳｉＯ₂からなる誘電体膜１３
を積層させた後、所定幅Ｍになるようにエッチングによ
りパターニングする。次に、図２（ｃ）に示すように、
Ｓｉ₃Ｎ₄１３をマスクとして、ｎ−ＧａＡｓからなるキ
ャップ層１２、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓからなる第二電流
制限予備層１６をエッチングする。このとき、硫酸系の
エッチング液を用いれば、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰからなる
エッチングストップ層１１はほとんどエッチングされ
ず、エッチング深さを精度良く制御することができる。

【００２９】次に、ＭＯＣＶＤ装置内に再び入れ、図３
（ｄ）に示すように、露出したｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッ
チングストップ層１１の上に、Ｐ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓか
らなる上部第三クラッド層１４及びｎ−ＧａＡｓからな
る第一電流制限予備層１５を選択成長させる。次に、再
びＭＯＣＶＤ装置から取り出し、図３（ｅ）に示すよう
に、ＨＦ液を用いることでＳｉ₃Ｎ₄１３のみ除去する。

【００３０】次に、図４（ｆ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓキャップ層１２、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ第二電流制
限予備層１６、ｎ−ＧａＡｓ第一電流制限予備層１５及
びＰ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ上部第三クラッド層１４をを除
去して、第二電流制限層１０の一部分には幅Ｓ（２μｍ
以下）のストライプ溝を、第一電流制限層５の部分では
幅Ｗのストライプ溝を形成する。この場合も硫酸系のエ
ッチング液を使用するので、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチ
ングストップ層１１がほとんどエッチングされないの
で、エッチング深さを精度良く制御できる。

【００３１】最後に、ＭＯＣＶＤ装置内に再び入れ、図
４（ｇ）に示すように、ｐ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ上部第二
クラッド層６、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７を順次積層
する。以上のようにして素子が形成された半導体基板の
裏面をラッピングし、所定の厚さまで加工したのち、ｎ
−ＧａＡｓ半導体基板１の下面およびｐ−ＧａＡｓコン
タクト層７の上面にそれぞれ電極８，９を形成した後、
ダイシングすることにより、半導体レーザー素子が完成
する。

【００３２】尚この場合、共振器内部のｎ−Ａｌ_ZＧａ
_1-ZＡｓ第二電流制限層１０の部分にあるｎ−ＧａＡｓ
キャップ層１２は、Ａｌ_YＧａ_1-YＡｓ活性層３から離れ
たところに存在するので、その吸収損失はほとんど無視
できる。このように作製した半導体レーザー素子では、
共振器内部の長さＭの部分においてはｎ−ＧａＡｓ第一
電流制限層５をもたず、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ第二電流
制限層によってのみ光の導波機構をもち、その中の特に
Ｎの部分では、ストライプ幅が２μｍ以下となってお
り、長さＭ以外の部分ではｎ−ＧａＡｓ第一電流制限層
５が存在し、その結果ＧａＡｓによる吸収損失により光
が導波されるという本発明の目的とする構造が得られて
いる。

【００３３】ここで、本発明による半導体レーザー素子
の特性について説明する。まず、上述の製造法による各
層の膜厚は、ｎ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ下部クラッド層２が
２００００Å、Ａｌ_YＧａ_1-YＡｓ活性層３が５００Å、
ｐ−Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ上部第一クラッド層４が２０００
Å、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングストップ層１１が２
００Å、ｎ−Ａｌ_ZＧａ_1-ZＡｓ第二電流制限層１０が１
００００Å、Ｐ−Ａｌ _XＧａ_1-XＡｓ上部第三クラッド層
１４が１０００Å、ｎ−ＧａＡｓ第一電流制限層５が７
０００Å、ｎ−ＧａＡｓキャップ層１２が２０００Å、
ｐ−Ａｌ_XＧａ₁ _-XＡｓ上部第二クラッド層６が１８００
０Å、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層７が１６０００Åとし
た。

【００３４】また、Ａｌ混晶比をＸ＝０．５、Ｙ＝０．
１２、Ｚ＝０．６５、ストライプ溝Ｗの幅を４．０μ
ｍ、ストライプ溝Ｓの幅を１．８μｍ、レーザー共振器
Ｌの長さを３５０μｍと一定にし、第二電流制限層の幅
Ｍを２０、４０、８０、１６０μｍと変化させてみた。
このとき、Ｍ：Ｎ＝１：１とした。この場合の光出力
２ｍＷにおけるビジビリティ（γ）、非点隔差、キンク
（電気的光学特性の折れ曲がる光出力）を図５に示す。
ｌを大きくするに従って、γが小さくなる、すなわち、
縦マルチモ−ド発振し始めるのがわかる。非点隔差はそ
れにつれて大きくなるが、Ｍ＝１６０μｍにおいても１
０μｍ以下にある。キンクはほとんど変化していない。
これは、Ｍを大きくすると利得導波的要素が増えてキン
クが下がろうとするのに対し、吸収損失が減って微分効
率が大きくなるため、キンクが下がるのが相殺されるた
めと考えられる。

【００３５】このように、キンクレベルを高く、かつ非
点隔差を低く保ちながら、縦マルチモ−ド発振する半導
体レーザー素子が得られた。以上のように、従来、書き
込み用光源に必要な３０ｍＷ以上の光出力を発生させる
半導体レ−ザ−では、２ｍＷ程度の低光出力においても
可干渉性が高く、光ディスクから記録を読み取るのに高
周波重畳回路が必要であったが、本発明によって、高周
波重畳回路不要なピックアップを作製するための半導体
レ−ザ−が安定量産できるようになった。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、（１）高出力動作まで
横モ−ドの安定でかつ非点隔差も小さく抑えた低ノイズ
半導体レ−ザ−を安定して提供することができる。（２）設計パラメ−タを簡単に変更でき、あらゆる用途
に対する半導体レ−ザ−を提供できる。（３）本発明の半導体レ−ザ−を用いて、高周波重畳回
路の不要な、記録書き込み兼読み取り用ピックアップを
作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザー素子の構造を示す説明
図。

【図２】本発明の半導体レーザー素子の製造方法の一部
を示す説明図

【図３】本発明の半導体レーザー素子の製造方法の一部
を示す説明図

【図４】本発明の半導体レーザー素子の製造方法の一部
を示す説明図

【図５】本発明の半導体レーザー素子の特性を示す図。

【図６】従来の半導体レーザー素子の構造を示す説明
図。

【符号の説明】

１半導体基板２下部クラッド層３活性層４上部第一クラッド層５第一電流制限層６上部第二クラッド層７コンタクト層８，９電極１０第二電流制限層１１エッチングストップ層１２キャップ層１３誘電体膜１４上部第三クラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に形成された下部クラッド
層と、該下部クラッド層上に形成された活性層と、該活
性層上に形成された上部クラッド層と、該上部クラッド
層の内に電流路となるストライプ溝を有する電流制限層
を備えた半導体レーザー素子において、前記電流制限層
を構成する材料が発光端面付近とそれ以外の領域で異な
り、かつ発光端面付近以外の材料部が、発光端面付近の
材料部よりも、前記活性層に近いところに設けられてい
ると共に、発光端面付近以外の材料部のストライプ溝の
一部が発光端面付近の材料部のストライプ溝より狭いこ
とをことを特徴とする半導体レーザー素子。
【請求項２】請求項１記載の半導体レーザー素子にお
いて、前記電流制限層の発光端面付近は、前記活性層よ
りも禁制帯幅が小さいか又は同等な半導体層からなり、
前記電流制限層の発光端面付近以外の部分は、前記活性
層よりも禁制帯幅が大きく、かつ、屈折率が前記上部ク
ラッド層と同等もしくは小さい半導体層からなると共
に、ストライプ溝の一部の幅が２μｍ以下でえあること
を特徴とする半導体レーザー素子。
【請求項３】記録書き込み用、及び記録読み取り用光
源として請求項１または請求項２記載の半導体レーザー
素子を備えた光ピックアップシステム。
【請求項４】半導体基板上に下部クラッド層、活性
層、上部第一クラッド層、第二電流制限予備層、キャッ
プ層、を順次積層する工程と、前記キャップ層及び第二電流制限予備層の発光端面側を
エッチングして前記上部第一クラッド層を露出させる工
程と、前記上部第一クラッド層の露出面上に上部第三クラッド
層及び第一電流制限予備層を選択成長する工程と、前記キャップ層、第一電流制限予備層、第二電流制限予
備層及び上部第三クラッド層をエッチングし、第二電流
制限層のストライプ溝の一部が第一電流制限層のストラ
イプ溝より狭いストライプ溝を形成する工程と、上部第二クラッド層及びコンタクト層を順次積層する工
程とを備えた半導体レーザー素子の製造方法。
【請求項５】請求項４記載の半導体レーザー素子の製
造方法において、上部第一クラッド層上に、第一電流制限予備層及び第二
電流制限予備層をエッチングする際に使用する溶液に対
し、エッチングされにくいエッチングストップ層を設け
ることを特徴とする半導体レーザー素子の製造方法。
【請求項６】第一導電型のＧａＡｓ基板上に第一導電
型のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓからなるクラッド層、Ａｌ_YＧａ
_1-YＡｓからなる活性層、第二導電型のＡｌ_XＧａ_1-XＡ
ｓからなる上部第一クラッド層、第一導電型のＡｌ_ZＧ
ａ_1-ZＡｓからなる第二電流制限予備層、第二導電型の
ＧａＡｓキャップ層、を順次積層する工程（Ｚ≧Ｘ＞
Ｙ）と、前記キャップ層及び第二電流制限予備層の発光端面側を
エッチングして前記上部第一クラッド層を露出させる工
程と、前記上部第一クラッド層の露出面上に第二導電型のＡｌ
_XＧａ_1-XＡｓからなる上部第三クラッド層及び第一導電
型のＧａＡｓからなる第一電流制限予備層を選択成長す
る工程と、前記キャップ層、第一電流制限予備層、第二電流制限予
備層及び上部第三クラッド層ををエッチングし、第二電
流制限層のストライプ溝の一部が第一電流制限層のスト
ライプ溝より狭いストライプ溝を形成する工程と、第二導電型のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓからなる上部第二クラッ
ド層及び第二導電型のＧａＡｓからなるコンタクト層を
順次積層する工程とを備えた半導体レーザー素子の製造
方法。
【請求項７】請求項６記載の半導体レーザー素子の製
造方法において、前記第二導電型のＡｌ_XＧａ_1-XＡｓか
らなる上部第一クラッド層上に、第一導電型のＧａＡｓ
からなる第一電流制限予備層及び第一導電型のＡｌ_ZＧ
ａ_1-ZＡｓからなる第二電流制限予備層をエッチングす
る際に使用する溶液に対し、エッチングされにくいＡｌ
ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層を設けること
を特徴とする半導体レーザー素子の製造方法。