專利名稱：雙波長半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如用作光盤裝置的拾取器用光源、其他電子裝置、
和信息處理裝置等所需的光源的紅色(振蕩波長650nm頻帶)及紅外(振蕩 波長780nm頻帶)的集成型高輸出雙波長半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方 法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，市場銷售可進(jìn)行高密度記錄、大容量的數(shù)字視頻盤(DVD)及記 錄*再現(xiàn)其的各種DVD裝置。根據(jù)作為DVD記錄裝置對家庭的普及或?qū)?個人電腦設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)裝置等的普及狀況，預(yù)料其需求今后日益延伸。另外， 也同時需要之前普及的致密盤(CD)的記錄*再現(xiàn)功能，可記錄'再現(xiàn)DVD 及CD兩者成為必須的要件。現(xiàn)在，作為DVD記錄再現(xiàn)用激光光源，使 用在活性層中使用了(AlxGa^)ylnLyP混晶(0^x^1、 0^y^l)的振蕩波長 650nm帶的半導(dǎo)體激光器，作為CD記錄再現(xiàn)用激光光源，使用在活性層 中使用了 AlxGa，.xAs混晶(0^x^ l)的振蕩波長780nm帶的半導(dǎo)體激光器。
并且，近年來，對寫入劃線器(writescriber)(在盤表面上通過激光的能 量描繪文字或圖案的機構(gòu))的對應(yīng)期望也增加，期望CD記錄再現(xiàn)用半導(dǎo)體 激光器的高輸出化。
而且，在期待為高密度的大容量盤的藍(lán)光盤(BD， Blu-ray Disc)中 使用振蕩波長頻帶400nm的半導(dǎo)體激光器，但也存在與DVD及CD的光 學(xué)系統(tǒng)共同化的構(gòu)想，在采用以BD用半導(dǎo)體激光器為中心的結(jié)構(gòu)時，還 期望在DVD及CD用的半導(dǎo)體激光器中更高輸出化。
另外，為了適應(yīng)于市場急劇的成本降低的期望，期望構(gòu)成半導(dǎo)體激光 器元件的光拾取器低成本化。為了光拾取器的低成本化，通常有大致2個 方法。 一是構(gòu)成光拾取器的部件簡化(削減)及低成本化。由于半導(dǎo)體激光 器是其基礎(chǔ)部件，所以其自身不能削減，但可通過簡化其結(jié)構(gòu)及制作工藝來謀求低成本化。另一是提高光拾取器的成品率。作為成品率低的因素之 一，列舉以前分別配置DVD及CD用半導(dǎo)體激光器，光拾取器的光學(xué)調(diào)
整工序復(fù)雜化。相反，最近，使用在相同基板上將DVD及CD用半導(dǎo)體 激光器集成為單片的雙波長激光器。并且，通過光拾取器的簡化，將部件 從金屬變更為低價格的樹脂系材料等，大多變成不利于散熱的結(jié)構(gòu)，半導(dǎo) 體激光器的溫度特性提高也變得重要。
根據(jù)這些背景，在半導(dǎo)體激光器中，DVD及CD均期望CW光輸出 超過200mW的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器，同時也強烈期望低成本化。
圖10(a)及(b)表示現(xiàn)有的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的結(jié)構(gòu)。
在圖10(a)示出的結(jié)構(gòu)中，在相同的n型GaAs基板IOO上將CD用半 導(dǎo)體激光器(半導(dǎo)體激光器元件200A)和DVD用半導(dǎo)體激光器(半導(dǎo)體激光 器元件200B)制作成單片，CD用半導(dǎo)體激光器元件200A由AlGaAs混晶 構(gòu)成，DVD用半導(dǎo)體激光器元件200B由AlGalnP混晶構(gòu)成。具體地，CD 用半導(dǎo)體激光器元件200A通過由n型AlGaAs構(gòu)成的包覆層101、由 AlGaAs構(gòu)成的光引導(dǎo)層102、由AlGaAs構(gòu)成的量子阱活性層103、由 AlGaAs構(gòu)成的光引導(dǎo)層104、由p型AlGaAs構(gòu)成的包覆層105、蝕刻終 止層106、成為脊部的由p型AlGaAs構(gòu)成的包覆層107、電流狹窄層108、 和歐姆電極109及119構(gòu)成。另夕卜，DVD用半導(dǎo)體激光器元件200B通過 由n型AlGalnP構(gòu)成的包覆層110、由AlGalnP構(gòu)成的光引導(dǎo)層111、由 AlGalnP構(gòu)成的量子阱活性層112、由AlGalnP構(gòu)成的光引導(dǎo)層113、由p 型AlGalnP構(gòu)成的包覆層114、蝕刻終止層115、成為脊部的由p型AlGalnP 構(gòu)成的包覆層116、電流狹窄層117、和歐姆電極118及119構(gòu)成。
在具有以上結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，在高輸出激光器 的活性層結(jié)構(gòu)中，通常多數(shù)情況采用多重量子阱結(jié)構(gòu)，通常將該引導(dǎo)層或 勢壘層的Al組成在包覆層和阱層的中間設(shè)定成盡可能低的值。這是因為 含反應(yīng)性高的Al多的層的結(jié)晶性容易降低，活性層的發(fā)光效率降低的危 險變高。通常的引導(dǎo)層或勢壘層的Al組成在CD用半導(dǎo)體激光器元件中 為0.3左右，在DVD用半導(dǎo)體激光器元件中為0.5左右。引導(dǎo)層和勢壘層 的Al組成的設(shè)定考慮了結(jié)晶生長工序的穩(wěn)定化及簡化，常常設(shè)定為相同 值。
8并且，在圖10(b)示出的結(jié)構(gòu)中，與圖10(a)示出的結(jié)構(gòu)比較，在構(gòu)成 CD用半導(dǎo)體激光器元件的包覆層由AlGalnP混晶構(gòu)成的方面不同，其他 結(jié)構(gòu)相同(例如，參照下述專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2)。具體地，構(gòu)成CD用 半導(dǎo)體激光器元件200A的包覆層101a、 107a分別由n型AlGalnP及p型 AlGalnP構(gòu)成。如本結(jié)構(gòu)所示，可通過在包覆層上采用帶隙(bandgap)大的 AlGaInP混晶，抑制載流子從活性層溢出，得到元件的高輸出化效果。
另外，在具有法布里-佩洛型光諧振器結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體激光器裝置中，常 常因光射出端面的光學(xué)損傷COD(Catastrophic Optical Damage),限制光 輸出，為了防止這種情況，必須設(shè)置端面窗結(jié)構(gòu)(例如在圖10(a)及(b)的結(jié) 構(gòu)中，符號120表示端面窗結(jié)構(gòu))。所謂端面窗結(jié)構(gòu)是通過在光射出端面附 近的量子阱活性層上有選擇地擴散雜物，將量子阱活性層平均組成化，擴 大光射出端面附近的帶隙。由此，可降低光射出端面附近的光吸收，可抑 帝ij COD。
報告了作為在形成該端面窗結(jié)構(gòu)時使用的雜質(zhì)，通常使用Zn，在由 AlGalnP混晶構(gòu)成的半導(dǎo)體激光器元件中，量子阱活性層的平均組成化可 較容易地實現(xiàn)。并且，還報告了可通過60(TC左右的熱擴散，可執(zhí)行基于 Zn的量子阱活性層的平均組成化，COD水平提高的效果(以上，例如參照 下述非專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2)。
另外，由于AlGaAs混晶中的Zn擴散速度相對于AlGalnP混晶中的 Zn擴散速度慢，所以在圖10(a)示出的由AlGaAs混晶構(gòu)成的半導(dǎo)體激光 器元件200A中，基于Zn擴散的量子阱活性層不容易平均組成化。這方面， 例如，在下述非專利文獻(xiàn)3中，介紹了在由AlGaAs系混晶構(gòu)成的CD用 半導(dǎo)體激光器元件中，使用基于Zn擴散的二次擴散法，將Zn擴散進(jìn)行至 活性層的事例，但表示了擴散溫度高至90(TC， Zn難以擴散至AlGaAs系 混晶°
另外，還提議使用Si作為形成端面窗結(jié)構(gòu)時使用的雜質(zhì)的結(jié)構(gòu)，在結(jié) 晶生長進(jìn)行至量子阱活性層上的包覆層的一部分后，通過離子注入法導(dǎo)入 Si作為雜質(zhì)(例如，參照專利文獻(xiàn)3)，但由于需要在窗結(jié)構(gòu)形成后再生長 包覆層等殘留的半導(dǎo)體層，所以制作工藝復(fù)雜化。
專利文獻(xiàn)l:日本特開2002-111136號公報專利文獻(xiàn)2:日本特開2005-109102號公報 專利文獻(xiàn)3:日本特開2002-185077號公報
非專利文獻(xiàn)1:正EEJ.of Quantum Electronics, Vol.29， No.6， June 1993 pp. 1874-1879.
非專利文獻(xiàn)2: JpnJ.Appl.Phys.VoL36(1997)pp.2666-2670 非專利文獻(xiàn)3:正EEJ.of Quantum Electronics, Vol.26， No.5， May 1990 pp.837-842
可是，雜質(zhì)在圖10(b)示出的在包覆層中使用了 AlGalnP混晶的CD 用半導(dǎo)體激光器元件中比在圖10(a)示出的在包覆層中使用了 AlGaAs混晶 的CD用半導(dǎo)體激光器元件中容易擴散，但可知存在因雜質(zhì)的過量擴散， 窗區(qū)域的光吸收反而增加的現(xiàn)象。
圖ll(a)及(b)表示對窗區(qū)域照射激勵光，測定光致發(fā)光(PL)的波長的結(jié) 果，(a)是對CD用半導(dǎo)體激光器元件的測定結(jié)果，(b)是對DVD用半導(dǎo)體 激光器元件的測定結(jié)果。
如圖ll(a)所示，對上述圖10(a)示出的結(jié)構(gòu)的CD用半導(dǎo)體激光器元 件，確認(rèn)以某擴散時間為界，窗區(qū)域的PL光的波長變長(帶隙縮小)的傾向。 另夕卜，如圖ll(b)所示，對由AlGaInP混晶構(gòu)成的DVD用半導(dǎo)體激光器元 件，沒有確認(rèn)上述圖ll(a)示出的那樣特征的傾向。這樣，認(rèn)為僅出現(xiàn)在圖 ll(a)中的現(xiàn)象源于不僅量子阱活性層、既便在其與相鄰的包覆層之間也產(chǎn) 生平均組成化。這方面，在包覆層中使用了 AlGaInP混晶的CD用半導(dǎo)體 激光器元件中的窗區(qū)域的帶隙縮小的問題在上述專利文獻(xiàn)1及專利文獻(xiàn)2 中未記載，可知為了CD用半導(dǎo)體激光器元件的高輸出化，僅在包覆層中 采用AlGalnP混晶是不充分的。
由于因AlGaAs結(jié)晶與AlGalnP結(jié)晶相比，構(gòu)成元素不容易相互擴散， 需要高雜質(zhì)濃度和高擴散溫度，所以如果對活性層內(nèi)進(jìn)行過量的雜質(zhì)擴 散，則在阱層和夾持其的勢壘層中，可能出現(xiàn)伴隨Al或Ca相互擴散的無 序化。可是，在CD用半導(dǎo)體激光器裝置中，過量的雜質(zhì)擴散使構(gòu)成元素 的擴散從作為包覆層的AlGalnP結(jié)晶產(chǎn)生，無序化的結(jié)晶帶隙變成比由阱 層和夾持其的勢壘層的平均組成得到的帶隙還小的值，作為窗結(jié)構(gòu)不方 便。即，可知因構(gòu)成包覆層的元素的不期望的擴散或過量的雜質(zhì)影響，產(chǎn)生結(jié)晶缺陷，并且，因上述的擴散系數(shù)不同，至量子阱活性層的雜質(zhì)產(chǎn)生 積存，基于自由載流子的光吸收增大，伴隨載流子吸收的電流-光特性惡化
或低的光輸出下的COD產(chǎn)生。同樣可知，既便在DVD用半導(dǎo)體激光器元 件中，量子阱活性層及包覆層也均由AlGalnP結(jié)晶構(gòu)成，但過量的雜質(zhì)擴 散產(chǎn)生電流-光特性惡化或低光輸出下的COD。
并且，如上所述，為了集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的高輸出化， 尤其是難以通過簡單的工序制作具有由AlGaAs混晶構(gòu)成的量子阱活性層 的CD用半導(dǎo)體激光器元件的端面窗結(jié)構(gòu)，更不容易在DVD用和CD用 兩者上通過廉價的工序形成端面窗結(jié)構(gòu)。
另外，認(rèn)為在DVD用半導(dǎo)體激光器元件中，由于活性層也由AlGalnP 混晶構(gòu)成，所以如非專利文獻(xiàn)1及非專利文獻(xiàn)2記載的那樣，可更加促進(jìn) 窗區(qū)域中的量子阱活性層的平均組成化，更擴大窗區(qū)域中的帶隙(這可通過 上述的PL光的波長來評價)，但如上所述，包覆層不容易與由AlGalnP混 晶構(gòu)成的CD用半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)同時形成，成為集成型雙波長 半導(dǎo)體激光器的高輸出化及低價格化的障礙。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種廉價的集成型高輸出雙波 長半導(dǎo)體激光器裝置，在CD用半導(dǎo)體激光器元件的包覆層中采用了 AlGalnP混晶的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器元件中，通過優(yōu)化對端面窗區(qū) 域的量子阱活性層進(jìn)行平均組成化的雜質(zhì)的擴散條件和量子阱活性層結(jié) 構(gòu)，穩(wěn)定實現(xiàn)CW光輸出200mW以上的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器元件， 同時，使對CD用及DVD用半導(dǎo)體激光器元件兩者的端面窗結(jié)構(gòu)的制作 變得容易。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其在 第1導(dǎo)電型的單結(jié)晶半導(dǎo)體基板上具備各自在光諧振器端面附近具有窗結(jié) 構(gòu)的第1半導(dǎo)體激光器元件及第2半導(dǎo)體激光器元件，第1半導(dǎo)體激光器 元件至少具備在半導(dǎo)體基板上依次形成的第1導(dǎo)電型的第1包覆層、由 AIGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs混晶構(gòu)成的勢壘層的第1 量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第2包覆層；第2半導(dǎo)體激光器元件至少具備在半導(dǎo)體基板上依次形成的第1
導(dǎo)電型的第3包覆層、由AlGalnP混晶構(gòu)成的第3引導(dǎo)層、具有由AlGalnP 混晶構(gòu)成的勢壘層的第2量子阱活性層、由AlGalnP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo) 層、和第2導(dǎo)電型的第4包覆層；至少構(gòu)成第1量子阱活性層的勢壘層、 第1引導(dǎo)層、和第2引導(dǎo)層各自的Al組成大于0.47且0.60以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，構(gòu)成第1量子阱活性 層的勢壘層、第1引導(dǎo)層、和第2引導(dǎo)層的各自的Al組成為0.53以上且 0.60以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第2包覆層及第4包 覆層各自由AlGalnP混晶構(gòu)成。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1半導(dǎo)體激光器元 件的窗結(jié)構(gòu)中的第1量子阱活性層內(nèi)的第1雜質(zhì)的峰值濃度，比第2半導(dǎo) 體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的第2量子阱活性層內(nèi)的第2雜質(zhì)的峰值濃度 高；第2雜質(zhì)的峰值濃度為1 X 1018/cm3以上且1 X 1019/cm3以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1半導(dǎo)體激光器元 件的窗結(jié)構(gòu)中的第1雜質(zhì)的半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端，在第1包覆層的內(nèi)部 中終止；第2半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的第2雜質(zhì)的半導(dǎo)體基板側(cè)的 擴散端，在第3包覆層的內(nèi)部中終止；從第1量子阱活性層至第1雜質(zhì)的 半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端的距離，比從第2量子阱活性層至第2雜質(zhì)的半導(dǎo) 體基板側(cè)的擴散端的距離小。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，從第1量子阱活性層 至第1雜質(zhì)的半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端的距離為0.8nm以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，自第1半導(dǎo)體激光器 元件的窗區(qū)域的、由光致發(fā)光法或陰極發(fā)光法得到的光譜的第1峰值波長 為730nm以下；自第2半導(dǎo)體激光器元件的窗區(qū)域的、由光致發(fā)光法或陰 極發(fā)光法得到的光譜的第2峰值波長為595nm以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1峰值波長為 710nm以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1半導(dǎo)體激光器元 件的振蕩波長為760nm以上且790nm以下，第2半導(dǎo)體激光器元件的振蕩波長為650nrn以上且670nm以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1半導(dǎo)體激光器元 件及第2半導(dǎo)體激光器元件各自的CW動作時的光輸出為200mW以上。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1半導(dǎo)體激光器元 件及第2半導(dǎo)體激光器元件各自的垂直擴展角為18°以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第2引導(dǎo)層的膜厚為 10nm以上且43nm以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，構(gòu)成第1量子阱活性 層的阱層由GaAs構(gòu)成，構(gòu)成第2量子阱活性層的阱層由GalnP構(gòu)成。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，構(gòu)成第1量子阱活性 層的阱層的膜厚比構(gòu)成第1量子阱活性層的勢壘層的膜厚薄。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，構(gòu)成第1量子阱活性 層的阱層的膜厚為4nm以下。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，構(gòu)成第1量子阱活性 層的阱層由二層構(gòu)成。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第2包覆層的Al組 成比第4包覆層的A1組成大。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第2包覆層的晶格常 數(shù)相對于基板小，第4包覆層的晶格常數(shù)大于第2包覆層的晶格常數(shù)。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第2包覆層及第4包 覆層各自的摻雜質(zhì)濃度為1 X 1017/cm3以上且1 X 1018/cm3以下，第2包覆 層的慘雜質(zhì)濃度比第4包覆層的摻雜質(zhì)濃度小。
在本發(fā)明一方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，第1半導(dǎo)體激光器元 件的窗結(jié)構(gòu)含有Zn或Si，第2半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)含有Zn。
本發(fā)明第1方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，雙波長半導(dǎo) 體激光器裝置在第1導(dǎo)電型的單結(jié)晶半導(dǎo)體基板上具備各自在光諧振器端 面附近具有窗結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體激光器元件及第2半導(dǎo)體激光器元件，制 造方法包括:在半導(dǎo)體基板上的形成有第1半導(dǎo)體激光器元件的第1區(qū)域， 形成第1層疊結(jié)構(gòu)的工序，其中第1層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第1導(dǎo)電型 的第1包覆層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs混晶構(gòu)成的勢壘層的第1量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo)層、 和第2導(dǎo)電型的第2包覆層而構(gòu)成的；在半導(dǎo)體基板上的形成有第2半導(dǎo) 體激光器元件的第2區(qū)域，與第1層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置間隔地形成第2層疊結(jié)構(gòu) 的工序，其中第2層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第1導(dǎo)電型的第3包覆層、由 AlGalnP混晶構(gòu)成的第3引導(dǎo)層、具有由AlGalnP混晶構(gòu)成的勢壘層的第 2量子阱活性層、由AlGalnP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第 4包覆層而構(gòu)成的；和通過使相同種類的第1雜質(zhì)及第2雜質(zhì)熱擴散，在 第1層疊結(jié)構(gòu)中，形成擴散第1雜質(zhì)而構(gòu)成的第1半導(dǎo)體激光器元件的窗 結(jié)構(gòu)，同時，在第2層疊結(jié)構(gòu)中，形成擴散第2雜質(zhì)而構(gòu)成的第2半導(dǎo)體 激光器元件的窗結(jié)構(gòu)的工序；第1半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的第1量 子阱活性層內(nèi)的第1雜質(zhì)的峰值濃度，比第2半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu) 中的第2量子阱活性層內(nèi)的第2雜質(zhì)的峰值濃度大；第2雜質(zhì)的峰值濃度 為1 X 1018/cm3以上且1 X 1019/cm3以下。
本發(fā)明第2方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，雙波長半導(dǎo) 體激光器裝置在第1導(dǎo)電型的單結(jié)晶半導(dǎo)體基板上具備各自在光諧振器端 面附近具有窗結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體激光器元件及第2半導(dǎo)體激光器元件，制
造方法包括:在半導(dǎo)體基板上的形成有第1半導(dǎo)體激光器元件的第1區(qū)域，
形成第1層疊結(jié)構(gòu)的工序，其中第1層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第1導(dǎo)電型
的第1包覆層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs混晶 構(gòu)成的勢壘層的第1量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo)層、 和第2導(dǎo)電型的第2包覆層而構(gòu)成的；在半導(dǎo)體基板上的形成第2半導(dǎo)體 激光器元件的第2區(qū)域，與第1層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置間隔地形成第2層疊結(jié)構(gòu)的 工序，其中第2層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第1導(dǎo)電型的第3包覆層、由 AlGalnP混晶構(gòu)成的第3引導(dǎo)層、具有由AlGalnP混晶構(gòu)成的勢壘層的第 2量子阱活性層、由AlGalnP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第 4包覆層而構(gòu)成的；在第l層疊結(jié)構(gòu)中的至少第l量子阱活性層中，離子 注入第1雜質(zhì)的工序；和通過使與第1雜質(zhì)不同種類的第2雜質(zhì)熱擴散， 在第2層疊結(jié)構(gòu)中，形成擴散第2雜質(zhì)而構(gòu)成的第2半導(dǎo)體激光器元件的 窗結(jié)構(gòu)，同時，形成使離子注入到第l層疊結(jié)構(gòu)的第l雜質(zhì)擴散而構(gòu)成的 第1半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)的工序；第1半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的第1量子阱活性層內(nèi)的第1雜質(zhì)的峰值濃度，比第2半導(dǎo)體激光器元 件的窗結(jié)構(gòu)中的第2量子阱活性層內(nèi)的第2雜質(zhì)的峰值濃度大；第2雜質(zhì) 的峰值濃度為1 X 1018/cm3以上且1 X 1019/cm3以下。
在本發(fā)明第1或第2方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法中， 第1半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的第1雜質(zhì)在半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端， 在第1包覆層的內(nèi)部中終止，第2半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的第2雜 質(zhì)在半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端，在第3包覆層的內(nèi)部中終止。
在本發(fā)明第1或第2方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法中， 熱擴散在第1半導(dǎo)體激光器元件的窗結(jié)構(gòu)中的光致發(fā)光的峰值波長變?yōu)樽?小的時間以下進(jìn)行。
在本發(fā)明第1方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法中，第1雜 質(zhì)及第2雜質(zhì)為Zn。
在本發(fā)明第2方式的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法中，第1雜 質(zhì)為Si，第2雜質(zhì)為Zn。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法，由于未 將過量的雜質(zhì)導(dǎo)入量子阱活性層，可增大端面窗結(jié)構(gòu)的帶隙，可在兩者的 半導(dǎo)體激光器的端面通過簡化的工藝形成光吸收少的窗結(jié)構(gòu)，所以可廉價 地提供可高輸出動作的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置。


圖1(a) (d)是依次表示本發(fā)明第1實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激 光器裝置的制造工序的工序截面圖。
圖2(a) (d)是依次表示本發(fā)明第1實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激 光器裝置的制造工序的工序截面圖。
圖3(a)表示第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的勢壘層5a的Al組成(Xb)/ 引導(dǎo)層的Al組成(Xg)及引導(dǎo)層的膜厚與垂直方向的半值全角(垂直擴展角) 的關(guān)系，(b)表示第2半導(dǎo)體激光器元件中的勢壘層的Al組成(Xb)/引導(dǎo)層 的Al組成(Xg)及引導(dǎo)層的膜厚與垂直方向的半值全角(垂直擴展角)的關(guān) 系。圖4(a)是第1半導(dǎo)體激光器元件的窗區(qū)域中的基于光致發(fā)光(PL)法或 陰極發(fā)光法的發(fā)光光譜的峰值波長(PL波長)與雜質(zhì)擴散時間的關(guān)系、和該 PL波長與勢壘層的Al組成(Xb)及引導(dǎo)層的Al組成(Xg)的關(guān)系圖，(b)是 第1半導(dǎo)體激光器元件的窗區(qū)域(端面窗結(jié)構(gòu))中的上述PL波長與COD 水平(CW)的關(guān)系圖；(c)是第1實施方式中的勢壘層及弓I導(dǎo)層的Al組成(Xg) 與連續(xù)發(fā)光動作后的COD水平(CW)下降量的關(guān)系圖。
圖5是本發(fā)明第1實施方式中的窗區(qū)域與增益區(qū)域的PL波形與光吸 收的關(guān)系圖。
圖6(a)是第2半導(dǎo)體激光器元件的窗區(qū)域中的基于光致發(fā)光(PL)法或 陰極發(fā)光法的發(fā)光光譜的峰值波長(PL波長)與雜質(zhì)擴散時間的關(guān)系、和該 PL波長與勢壘層的Al組成(Xb)及引導(dǎo)層的Al組成(Xg)的關(guān)系圖，(b)是 第2半導(dǎo)體激光器元件的窗區(qū)域中的上述PL波長與COD水平(CW)的關(guān) 系圖。
圖7是第1半導(dǎo)體激光器元件中Zn擴散端與量子阱活性層之間的距 離與COK水平及窗區(qū)域的PL波長的關(guān)系圖。
圖8(a) (d)是依次表示本發(fā)明第2實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激 光器裝置的制造工序的工序截面圖。
圖9(a) (c)是依次表示本發(fā)明第2實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激 光器裝置的制造工序的工序截面圖。
圖10(a) (b)是現(xiàn)有的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖11(a) (b)是表示對窗區(qū)域照射激勵光，測定光致發(fā)光(PL)的波長的 結(jié)果圖，(a)是對CD用半導(dǎo)體激光器的測定結(jié)果，(b)是對DVD用半導(dǎo)體 激光器的測定結(jié)果。
符號說明
1基板
2緩沖層
3包覆層
4引導(dǎo)層
5量子阱活性層
5a勢壘層
165b阱層
6引導(dǎo)層
7包覆層
8蝕刻終止層
9包覆層
10接觸層
11緩沖層
12包覆層
13引導(dǎo)層
14量子阱活性層
15引導(dǎo)層
16包覆層
17蝕刻終止層
18包覆層
19接觸層
20、 40、 40a端面窗結(jié)構(gòu)
20a擴散層
21脊(ridge)部
22電流塊層
23p型歐姆電極
24n型歐姆電極
30A、 30C第1半導(dǎo)體激光器元件 30B第2半導(dǎo)體激光器元件
具體實施例方式
參照附圖來說明本發(fā)明的各實施形態(tài)。 (第1實施形態(tài))
下面，說明本發(fā)明第1實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置及
其制造方法。
圖1(a) (d)及圖2(a) (d)是依次表示本發(fā)明第1實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造工序的工序截面圖。下面，以制造在同一基
板上將例如是CD用半導(dǎo)體激光器(振蕩波長760nm以上且790nm以下 (760 790nm》的第1半導(dǎo)體激光器元件30A和例如是DVD用半導(dǎo)體激光 器(振蕩波長650nm以上且670nm以下(650 670nm))的第2半導(dǎo)體激光器 元件30B集成為單片的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的情況為例進(jìn)行說明。
首先，如圖l(a)所示，使用MOCVD等結(jié)晶生長裝置，在從(100)面向 [Oll]方向傾斜10°的由n型GaAs構(gòu)成的基板1上，按該順序堆積由n型 GaAs構(gòu)成的緩沖層2(膜厚0.5|im)、由n型(Alo.7Gao.3)o.siIn,P構(gòu)成的包覆 層3(膜厚2.0|im)、由Alo,55Gao.45As構(gòu)成的引導(dǎo)層4(膜厚20nm)、由GaAs 構(gòu)成的阱層5b(阱數(shù)2)和由Ala55Gao.45As構(gòu)成的包覆層5a(膜厚4nm)構(gòu)成 的量子阱活性層5、由Alo.55Gao.45As構(gòu)成的引導(dǎo)層6(膜厚20nm)、由p型 (Ala7Gaa3)。.51In().49P構(gòu)成的包覆層7(膜厚0.2nm)、由p型GalnP構(gòu)成的蝕 刻終止層8、由p型(八1。.70&0.3)0.51111。.49 構(gòu)成的包覆層9(膜厚1.4pm)、和由 p型GaAs構(gòu)成的接觸層IO(膜厚0.2,)。并且，調(diào)整阱層5b的膜厚，以 使量子阱活性層5的發(fā)光波長為760 790nm，其膜厚大概為3nm 4nm。
接著，如圖l(b)所示，使用光刻技術(shù)及蝕刻技術(shù)，去除存在于形成第 1半導(dǎo)體激光器元件30A的區(qū)域以外的區(qū)域的上述的緩沖層2、包覆層3、 引導(dǎo)層4、量子阱活性層5、引導(dǎo)層6、包覆層7、蝕刻終止層8、包覆層 9、和接觸層10。
接著，如圖l(c)所示，使用MOCVD等結(jié)晶生長裝置，在基板l上的 全部面上，按該順序堆積由n型GaAs構(gòu)成的緩沖層ll(膜厚0.5pm)、由n 型(Al0.7Ga0.3)0.51In0.49P構(gòu)成的包覆層 12(膜厚2.0|_im)、由 (Alo.55Gao.45)0.51Ino.49P構(gòu)成的引導(dǎo)層13、由GalnP構(gòu)成的阱層14b(阱數(shù)3) 和由(Alo.55Gao.45)o.5,Ino.49P構(gòu)成的勢壘層14a構(gòu)成的量子阱活性層14、由 (Al0.55Gao.45)0.51Ina49P構(gòu)成的引導(dǎo)層15、由p型(Alo.7Gao.3)o.5,In,P構(gòu)成的 包覆層16(膜厚0.2pm)、由p型GalnP構(gòu)成的蝕刻終止層17、由p型 (Al0.7Gaa3)a51Ina49P構(gòu)成的包覆層(膜厚1.4pm)18、由p型GaAs構(gòu)成的接 觸層(膜厚0.2,)19。并且，調(diào)整阱層14b的膜厚或歪斜量(歪量)，以使 量子阱活性層14的發(fā)光波長為650 670nm。
接著，如圖l(d)所示，與圖l(b)中示出的工序相同，使用光刻技術(shù)及
18蝕刻技術(shù)，去除存在于形成第2半導(dǎo)體激光器元件30B的區(qū)域以外的區(qū)域
的上述緩沖層ll、包覆層12、引導(dǎo)層13、量子阱活性層14、引導(dǎo)層15、 包覆層16、蝕刻終止層17、包覆層18、和接觸層19。由此，如圖l(d)所 示，形成相互設(shè)置間隔的2個層疊結(jié)構(gòu)。
接著，如圖2(a)所示，在第1半導(dǎo)體激光器元件30A及第2半導(dǎo)體激 光器元件30B的諧振器前后的端面附近，使用光刻技術(shù)，有選擇地形成擴 散Zn用的圖案。具體地，通過在端面附近對掩膜(未圖示)開口，按該順 序形成Zn擴散源(未圖示)、罩膜(未圖示)，并在57(TC的氮氣氣氛中熱處 理，將Zn同時導(dǎo)入量子阱活性層5及14兩者，通過進(jìn)行平均組成化，制 作端面窗結(jié)構(gòu)20。
接著，如圖2(b)所示，在構(gòu)成第1半導(dǎo)體激光器元件30A的接觸層 10上、和構(gòu)成第2半導(dǎo)體激光器元件30B的接觸層19上，使用光刻技術(shù)， 形成條紋狀的圖案(未圖示)，通過蝕刻去除包覆層9及接觸層10和包覆層 18及接觸層19，露出蝕刻終止層8及17的上面。由此，制作脊?fàn)罱Y(jié)構(gòu)， 形成的脊部21具有對量子阱活性層5、 14注入載流子的作用和封閉橫向 光的作用。在本工序中，為了簡化制作工藝，最好在接觸層10及19兩者 上形成共同的掩膜圖案，并同時蝕刻。
接著，如圖2(c)所示，制作電流塊層22，以僅將脊部21的上面開口。 常常在電流塊層22中使用半導(dǎo)體層，但也可使用光吸收少的絕緣膜。例 如，由于可通過使用SiN膜，削減結(jié)晶生長次數(shù)，所以實現(xiàn)低價格化。
最后，如圖2(d)所示，將晶片薄膜化(未圖示)至100pm左右后，在n 側(cè)及p側(cè)雙方制作歐姆電極23及24。
在經(jīng)過以上的工序后，制作具有圖2(d)示出的結(jié)構(gòu)的集成型雙波長半 導(dǎo)體激光器裝置。
下面，具體說明本實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的結(jié)構(gòu) 上的特征。
圖3(a)表示第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的勢壘層5a的Al組成(Xb)/ 引導(dǎo)層4、 6的Al組成(Xg)及引導(dǎo)層6的膜厚與垂直方向的半值全角(垂直 擴展角)的關(guān)系。并且，該圖表示Xb和Xg相等，引導(dǎo)層4、 6的膜厚也相 等的情況。
19如圖3(a)所示，由于若Xb、 Xg變大，則折射率變小，所以量子阱活
性層中的垂直方向的光封閉降低，垂直擴展角變小。在搭載于記錄再現(xiàn)用 光盤用拾取器裝置的半導(dǎo)體激光器元件中，在提高一組光學(xué)系統(tǒng)中的光耦
合效率的目的下，強烈要求垂直擴展角不足18。。相反，若垂直擴展角變
窄，則有可能導(dǎo)致光射出端面的光封閉變?nèi)?，光拾取器裝置的透鏡未充分 縮小光斑尺寸，光盤上鄰接的凹陷(pit)信息的分解能力降低。從上述可 知，搭載于記錄再現(xiàn)用光盤用拾取器裝置的半導(dǎo)體激光器所要求的垂直擴
展角為14° 18° ，最好為16°左右，但考慮制造工序的誤差，若將設(shè) 計上的上下限設(shè)為15° 17°時，將Xb、 Xg值設(shè)定在后述的0.47 0.60 值的范圍，則引導(dǎo)層6的膜厚為10nm 43nm。這點可知，因為若引導(dǎo)層 6的膜厚變厚，則雜質(zhì)到達(dá)量子阱活性層5的時間變長，由p型AlGalnP 構(gòu)成的包覆層7中的雜質(zhì)濃度過量而不好，所以幾十nm是界限，但作為 本實施方式中的引導(dǎo)層6的膜厚是足夠的值。
接著，圖3(b)表示第2半導(dǎo)體激光器元件30B中的勢壘層14a的Al 組成(Xb)/引導(dǎo)層13、 15的Al組成(Xg)及引導(dǎo)層15的膜厚與垂直方向的 半值全角(垂直擴展角)的關(guān)系。并且，該圖表示Xb與Xg相等，引導(dǎo)層 13、 15的膜厚也相等的情況。
如圖3(b)所示，由于若Xb、 Xg變大，則折射率變小，所以量子阱活 性層中的垂直方向的光封閉降低，垂直擴展角變小。在搭載于記錄再現(xiàn)用 光盤用拾取器裝置的半導(dǎo)體激光器元件中，在提高一組光學(xué)系統(tǒng)中的光耦 合效率的目的下，強烈要求垂直擴展角不足18。。相反，若垂直擴展角變 窄，則擔(dān)心光射出端面的光封閉變?nèi)?，光拾取器裝置的透鏡未充分縮小光 斑尺寸，光盤上鄰接的凹陷信息的分解能力降低。從上述可知，搭載于記 錄再現(xiàn)用光盤用拾取器裝置的半導(dǎo)體激光器元件所要求的垂直擴展角為 14° 18° ，最好為16°左右，但考慮制造工序的誤差，若將設(shè)計上的上 下限設(shè)為15° 17°時，將Xb、Xg的值設(shè)定在后述的0.5 0.6值的范圍， 則引導(dǎo)層15的膜厚為30nm 100nm，但在DVD用半導(dǎo)體激光器元件中， 由于通過后述的端面窗結(jié)構(gòu)，垂直擴展角變窄的傾向比CD用半導(dǎo)體激光 器元件大，所以作為設(shè)計的垂直擴展角以引導(dǎo)層13、 15的膜厚進(jìn)行調(diào)整， 所以不限定，但只要在上述的膜厚范圍內(nèi)設(shè)定即可。圖4(a)表示在第1半導(dǎo)體激光器元件30A的窗區(qū)域(端面窗結(jié)構(gòu)20)中 的基于光致發(fā)光(PL)法或陰極發(fā)光法的發(fā)光光譜的峰值波長(PL波長)與雜 質(zhì)擴散時間的關(guān)系、和該PL波長與勢壘層5a的Al組成(Xb)及引導(dǎo)層4、 6的Al組成(Xg)的關(guān)系。并且，該圖表示Xb與Xg相等的情況。
如使用上述圖ll(a)說明的那樣，若雜質(zhì)擴散時間變長，則存在窗區(qū)域 的PL波長反而變長的傾向，窗區(qū)域的光吸收增加。減少光吸收后，為了 提高(高光輸出化)COD水平，將構(gòu)成量子阱活性層5的阱層5b中的Al組 成和勢壘層5a/引導(dǎo)層4、 6中的A1組成的組成差增大是有效的。認(rèn)為這 是因為通過利用Zn將由AlGaAs混晶構(gòu)成的量子阱活性層5平均組成化 時，變?yōu)锳l組成更大的AlGaAs混晶，PL波長變短(帶隙變大)，所以如 圖5所示，可引起在窗區(qū)域的光吸收減少。為了將在窗區(qū)域中平均組成化 的AlGaAs混晶的Al組成增大，最好使具有最小組成的阱層5b的膜厚薄， 勢壘層5a的膜厚比阱層5b厚。如上所述，由于在第1半導(dǎo)體激光器元件 30A中，振蕩波長被指定為760 790nm，所以作為構(gòu)成量子阱活性層5 的阱層5b，最好Al組成為0.04以下，并且，更好采用Al組成為0的GaAs。 阱層5B為GaAs時，其膜厚為4nm以下。因此，如后述那樣，既便量子 阱活性層5的Zn的峰值濃度為2X 10'9/cm3以下，也可充分地平均組成化。
圖4(b)表示第1半導(dǎo)體激光器元件30A的窗區(qū)域(端面窗結(jié)構(gòu)20)中的 上述PL波長與COD水平(CW)的關(guān)系。并且，COD水平通過600mA以 下的動作電流來測定。
如圖4(b)所示，可確認(rèn)COD水平(CW)在窗區(qū)域中的PL波長變長時 降低的傾向。可知為了穩(wěn)定實現(xiàn)200mW以上的COD光輸出，最好窗區(qū)域 中的PL波長為730nm以下，為了在動作電流600mA以下的范圍內(nèi)無 COD，波長為710nm以下。動作電流在600mA以下沒有COD表示可實 現(xiàn)500mW以上的光輸出。
并且，由于在阱層5b和位于其兩側(cè)的勢壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的界 面中的結(jié)構(gòu)元素的相互擴散在幾nm左右的范圍發(fā)生，如上述圖4(a)所示， 峰值波長大致由這些平均組成的帶隙確定，在阱層5b由GaAs構(gòu)成時，上 述的PL波長730nrn對應(yīng)于與阱層5b相同膜厚的勢壘層5a及引導(dǎo)層4、 6 中的Al組成均為0.47，上述的PL波長710nm對應(yīng)于與阱層5b相同膜厚的勢壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的組成均為0.53。并且，可知在阱層5b比勢 壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的膜厚薄時，勢壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的Al組成 即便在比上述值小的值的Al組成下也可實現(xiàn)。另外，由于存在若勢壘層 5a及引導(dǎo)層4、 6的A1組成高，則促進(jìn)雜質(zhì)的擴散，容易混晶化，因氧氣 的取入變多，結(jié)晶性降低或量子阱界面的平坦性惡化的弊端，所以最好勢 壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的Al組成為0.6以下。具體地，在勢壘層5a及引 導(dǎo)層4、 6的Al組成比0.6高時，確認(rèn)了發(fā)生COD，裝置的溫度特性惡化 的傾向。即，認(rèn)為原因在于由于注入的載流子的均勻性降低、或含反應(yīng) 性高的Al多的AlGaAs層的結(jié)晶性降低，所以是在將其用于活性層時，因 內(nèi)在的結(jié)晶缺點或雜質(zhì)水平等導(dǎo)致的元件惡化產(chǎn)生。從以上可知，最好勢 壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的Al組成比0.47高，為0.60以下。并且，若Al 組成比0.5高，為0.60以下，則最好可在低濃度的雜質(zhì)中形成。
圖4(c)表示第1實施方式中的勢壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的Al組成(Xg) 和連續(xù)發(fā)光動作后的COD水平(CW)的降低量的關(guān)系。另外，圖表的縱軸 是在100°C、 250mW(CW)中600小時連續(xù)動作后的COD水平的降低量。 用于COD評價，將相同條件下制作的試樣作為在連續(xù)動作前后各自的多 個COD評價，設(shè)其平均值的差為COD降低量。并且，所謂COD降低量 是從初始COD值中減去連續(xù)發(fā)光動作后的COD值的值。
這里，由于若在期望連續(xù)發(fā)光動作中COD水平大幅降低，則損壞裝 置的可靠性，所以除提高初始COD水平外，抑制COD降低量也重要。因 為上述的PL波長730nm的初始COD水平為300mW以上，所以為了得到 穩(wěn)定的200mW以上的光輸出，期望COD水平的降低量為100mW以下。
如圖4(c)所示，可知勢壘層5a及引導(dǎo)層4、 6的Al組成為0.47時， COD降低量為100mW，滿足200mW以上的穩(wěn)定動作。并且，最好在所 述Al組成比0.53高時，幾乎不產(chǎn)生COD水平降低，可實現(xiàn)更穩(wěn)定的連 續(xù)發(fā)光動作。
接著，圖6(a)表示第2半導(dǎo)體激光器元件30B的窗區(qū)域(端面窗結(jié)構(gòu) 20)的中基于光致發(fā)光(PL)法或陰極發(fā)光法的發(fā)光光譜的峰值波長(PL波 長)與雜質(zhì)擴散時間的關(guān)系、和該PL波長與勢壘層14a的Al組成(Xb)及引 導(dǎo)層13、 15的AI組成(Xg)的關(guān)系。并且，該圖表示Xb與Xg相等的情況。如圖6(a)所示，第2半導(dǎo)體激光器元件30B的情況與上述第1半導(dǎo)體 激光器元件30A的情況不同，若雜質(zhì)擴散時間變長，則窗區(qū)域的PL波長 單調(diào)地變短，窗區(qū)域的光吸收減少。為了實現(xiàn)上述的第l半導(dǎo)體激光器元 件30A的窗區(qū)域及第2半導(dǎo)體激光器元件30B的窗區(qū)域同時形成，不能 單方面的增長雜質(zhì)擴散時間，最好雜質(zhì)擴散時間設(shè)定為不超過第l半導(dǎo)體 激光器元件30A的窗區(qū)域的PL波長變?yōu)樽钚≈档臅r間。這是因頭由于窗 區(qū)域形成以后的制作工藝中的熱處理、或使裝置連續(xù)發(fā)光時的發(fā)熱等，窗 區(qū)域中的Zn更加擴散，通過窗區(qū)域的PL波長變長(帶隙變窄)，降低窗區(qū) 域的光吸收增加的危險，實現(xiàn)穩(wěn)定的COD水平。并且，與第l半導(dǎo)體激 光器元件30A的情況相同，降低光吸收后，為了提高COD水平(高光輸 出化)，將構(gòu)成量子阱活性層14的阱層14b的Al組成與勢壘層14a及引導(dǎo) 層13、 15的Al組成的組成差變大有效。
圖6(b)表示第2半導(dǎo)體激光器元件30B的窗區(qū)域(端面窗結(jié)構(gòu)20)中的 上述PL波長與COD水平(CW)的關(guān)系。
如圖6(b)所示，與第1半導(dǎo)體激光器元件30A的情況相同，可確認(rèn) COD水平(CW)在窗區(qū)域的PL波長變長時降低的傾向。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的比 200mW高的COD光輸出，最好窗區(qū)域中的PL波長為595nm以下，這時， 根據(jù)圖6(a)的關(guān)系，最好勢壘層14a及引導(dǎo)層13、 15的Al組成為0.50以 上。并且，與上述的第1半導(dǎo)體激光器元件30A的情況相同，在勢壘層 14a及引導(dǎo)層13、 15的Al組成比0.6高時，為了確認(rèn)裝置的溫度特性未 惡化的傾向，最好勢壘層14a及引導(dǎo)層13、 15的A1組成為0.6以下。從 以上可知，最好勢壘層14a及引導(dǎo)層13、 15的Al組成為0.50以上，為 0,6以下。
接著，說明關(guān)于形成第1及第2半導(dǎo)體激光器元件30A及30B中的 端面窗結(jié)構(gòu)20用的雜質(zhì)擴散。
首先，就雜質(zhì)的熱擴散溫度而言，尤其是為了回避構(gòu)成由AlGalnP層 構(gòu)成的第2半導(dǎo)體激光器元件30B的包覆層16、 18內(nèi)的Zn擴散至去除窗 區(qū)域的有助于激光器振蕩的增益區(qū)域中的量子阱活性層14，使第2半導(dǎo)體 激光器元件30B的特性惡化產(chǎn)生，最好將作為AlGalnP混晶的結(jié)晶生長溫 度650。C設(shè)為雜質(zhì)擴散溫度的上限。另外，最好雜質(zhì)擴散溫度的下限設(shè)定為超過雜質(zhì)擴散時間，生產(chǎn)率不降低。
這里，本實施方式的量子阱活性層中的Zn的峰值濃度在構(gòu)成第1半 導(dǎo)體激光器元件30A的量子阱活性層5中為8X 10力cn^左右，在構(gòu)成第2 半導(dǎo)體激光器元件30B的量子阱活性層14中為5X10iS/ci^左右。這方面， 若Zn的峰值濃度分別在第1半導(dǎo)體激光器元件30A及第2半導(dǎo)體激光器 元件30B時超過2X 1019/cm3、 1 X 10'9/cm3，則確認(rèn)自由載流子導(dǎo)致光吸收 增大，COD水平降低。即，最好在雙波長激光器的窗結(jié)構(gòu)的形成中，將 紅外激光器及紅色激光器的的量子阱活性層中的雜質(zhì)濃度分別控制在2X 10,cn^以下、lX10"/cmS以下。這時，根據(jù)結(jié)構(gòu)元件的相互擴散至多在 幾nm左右的范圍內(nèi)產(chǎn)生的現(xiàn)象，為了平均組成化，最好構(gòu)成量子阱活性 層的阱層及勢壘層的膜厚限制在幾nm的范圍。另外，作為Zn的峰值濃 度下限，根據(jù)lX1018/cm3左右的濃度，產(chǎn)生量子阱結(jié)構(gòu)的平均組成化， 記載于參考文獻(xiàn)(J.W.LeeandW,D丄aiding: J.Electron.Mater. 13(1984) 147)。
另外，在對第1半導(dǎo)體激光器元件30A及第2半導(dǎo)體激光器元件30B 兩者同時進(jìn)行Zn擴散時，由于在由AlGaAs混晶構(gòu)成量子阱活性層5的 第〖半導(dǎo)體激光器元件30A中比第2半導(dǎo)體激光器元件30B更加抑制Zn 擴散，所以確認(rèn)第1半導(dǎo)體激光器元件30A的量子阱活性層5中的Zn的 峰值濃度比第2半導(dǎo)體激光器元件30B的量子阱活性層14中的Zn的峰值 濃度大的傾向。
在雙波長半導(dǎo)體激光器裝置中，在同時形成紅外激光器(第1半導(dǎo)體激 光器元件30A)和紅色激光器(第2半導(dǎo)體激光器元件30B)的窗結(jié)構(gòu)時，需 要將AlGalnP層用于包覆層，但如上所述，紅外激光器的量子阱活性層內(nèi) 的雜質(zhì)濃度可比紅色激光器的量子阱活性層內(nèi)的雜質(zhì)濃度高。另外，在紅 外激光器中，只要將AlGalnP層至少用于位于量子阱活性層上的包覆層即 可。
下面，說明擴散Zn時的該終端(Zn擴散端)。
Zn擴散是按照使第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的包覆層3及第2半 導(dǎo)體激光器元件30B中的包覆層12中終止的方式進(jìn)行的。這是因為若Zn 擴散端到達(dá)由n型GaAs構(gòu)成的緩沖層2及11，則產(chǎn)生元件漏電。具體地， 在本實施方式中，從第1半導(dǎo)體激光器30A中的量子阱活性層5至Zn擴
24散端的距離為0.5pm左右，從第2半導(dǎo)體激光器30B中的量子阱活性層 14至Zn擴散層的距離為0.7pm左右。在對第1半導(dǎo)體激光器元件30A及 第2半導(dǎo)體激光器元件30B兩者同時進(jìn)行Zn擴散時，如上所述，由于在 第1半導(dǎo)體激光器元件30A中比在第2半導(dǎo)體激光器元件30B中更抑制 Zn擴散，所以確認(rèn)Zn擴散端在第1半導(dǎo)體激光器元件30A時比在第2半 導(dǎo)體激光器元件30B時淺的傾向。
另外，圖7表示第1半導(dǎo)體激光器元件30A中Zn擴散端距量子阱活 性層5的距離與COD水平及窗區(qū)域的PL波長的關(guān)系。
如圖7所示，可知若Zn擴散端距量子阱活性層5的距離變大，則存 在COD水平降低的傾向。認(rèn)為這是因為若Zn擴散端距量子阱活性層5的 距離為某值以上，則窗區(qū)域的PL波長變長，窗區(qū)域中的光吸收增加，量 子阱活性層5中的Zn峰值濃度增加，自由載流子吸收等增加。并且，如 圖中A、 B所示，因既便是相同的PL波長，COD水平也變化，所以距 Zn擴散端的量子阱活性層5的距離為重要的參數(shù)，為了實現(xiàn)穩(wěn)定的 200mW(CW)以上的COD水平，最好Zn擴散端距量子阱活性層5的距離 為0.8(im以下。
具有上述特征的本發(fā)明第1實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝 置可實現(xiàn)第1及第2半導(dǎo)體激光器元件30A及30B的CW光輸出均超過 200mW的性能，同時，可在第1及第2半導(dǎo)體激光器元件30A及30B中 同時形成窗區(qū)域，可通過簡化的制作工藝來廉價地制造。更具體地，由于 作為第1半導(dǎo)體激光器元件30A的構(gòu)成紅外激光器的阱層5b由具有4nm 以下膜厚的GaAs構(gòu)成，勢壘層5a的膜厚比阱層5b的膜厚還厚，Al組成 滿足0.47<Xg、 Xb^O.6的關(guān)系，由基于光致發(fā)光法或陰極發(fā)光法的量子 阱活性層5的端面窗結(jié)構(gòu)20得到的發(fā)光光譜的峰值波長為730nm以下， 端面結(jié)構(gòu)20中的第1半導(dǎo)體激光器元件30A的雜質(zhì)濃度大于第2半導(dǎo)體 激光器元件30B的雜質(zhì)濃度，第2半導(dǎo)體激光器元件30B的雜質(zhì)濃度為1 X1019/cm3以下，所以可實現(xiàn)載流子吸收或光吸收少、具有結(jié)晶性優(yōu)的端 面窗結(jié)構(gòu)的高輸出雙波長激光器裝置。
變形例
下面，說明上述的第1實施方式的變形例。具體地，說明如果是含有Al的相同的化合物半導(dǎo)體混晶，則利用A1組成越高、Zn擴散系數(shù)越大的 傾向，AlGalnP混晶的晶格常數(shù)越小、越促進(jìn)Zn擴散的特性，在更短時 間內(nèi)進(jìn)行上述的第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的端面窗結(jié)構(gòu)20的形成的 實施例。
如果引導(dǎo)層4、6和勢壘層5a的Al組成(Xg、Xb)滿足上述的0.47<Xg、 Xb^0.6的關(guān)系，則構(gòu)成為從基板1側(cè)按結(jié)晶生長順序A1組成變高，艮卩， 在第1半導(dǎo)體激光器元件30A中，引導(dǎo)層4、勢壘層5a、和引導(dǎo)層6的各 Al組成xl、 x2、 x3按該順序變高，同樣，在第2半導(dǎo)體激光器元件30B 中，也可構(gòu)成為引導(dǎo)層13、勢壘層14a、和引導(dǎo)層15的Al組成x4、 x5、 x6按該順序變高。這樣，由于使在端面窗結(jié)構(gòu)20形成中的Zn擴散從遠(yuǎn) 離基板1側(cè)向附近方向進(jìn)行，所以最好通過構(gòu)成為基板1側(cè)的Al組成更 低，Al組成與上述各層中相同情況比較，至量子阱活性層5的Zn擴散更 順利地進(jìn)行，促進(jìn)平均組成化。
并且，如果引導(dǎo)層6的A1組成滿足上述關(guān)系，則既便不是單層也可 以。SP，在設(shè)引導(dǎo)層6為由Al組成不同的多個層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)時，如上所 述，最好降低該多個層中接近于基板1側(cè)的層的Al組成。
并且，可通過設(shè)定第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的包覆層7及9的 Al組成比第2半導(dǎo)體激光器元件30B中的包覆層16及18的Al組成大， 在第1半導(dǎo)體激光器元件30A中，促進(jìn)至量子阱活性層5的Zn擴散。
并且，可通過設(shè)定第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的包覆層7及包覆層 9的晶格常數(shù)比第2半導(dǎo)體激光器元件30B中的包覆層16及18的晶格常 數(shù)小，在第1半導(dǎo)體激光器元件30A中同樣促進(jìn)Zn擴散。
并且，可通過使第1半導(dǎo)體激光器元件30A中的包覆層7及包覆層9 的摻雜質(zhì)濃度比第2半導(dǎo)體激光器元件30B中的包覆層16及18的摻雜質(zhì) 濃度大，在第1半導(dǎo)體激光器30A中同樣促進(jìn)Zn擴散。這時，考慮至增 益區(qū)域中的量子阱活性層5的Zn擴散，最好第1半導(dǎo)體激光器元件30A 中的包覆層7及包覆層9和第2半導(dǎo)體激光器元件30B中的包覆層16及 18的Zn的濃度為1 X 1017/cm3以上且1 X 1018/cm3以下。
另外，在以上的實施方式中，說明了在端面窗結(jié)構(gòu)20的形成中，將 第1半導(dǎo)體激光器元件30A和第2半導(dǎo)體激光器元件30B同時擴散雜質(zhì)
26的實例，但既便分別進(jìn)行也可以。這時，制作工藝數(shù)量增加，但尤其在第
2半導(dǎo)體激光器元件30B的高輸出化(提高COD水平)優(yōu)先時，可分別進(jìn)行。
另外，既便將本實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置制作成個 別的半導(dǎo)體激光器裝置也可以。這時，可更簡化制作工藝，可實現(xiàn)廉價的
高性能的CD用和DVD用的半導(dǎo)體激光器裝置。 (第2實施方式)
下面，說明本發(fā)明第2實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置及 其制造方法。
圖8Ca) (d)及圖9(a) (c)是依次表示本發(fā)明第2實施方式的集成型雙 波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造工序的工序截面圖。下面，與第l實施方式 相同，使用實例說明制造在同一基板上將例如作為CD用半導(dǎo)體激光器(振 蕩波長760 790nm)的第1半導(dǎo)體激光器元件30C和例如作為DVD用半 導(dǎo)體激光器(振蕩波長650 67nm)的第2半導(dǎo)體激光器元件30B集成為單 片的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的情況。
首先，如圖8(a)所示，使用MOCVD等結(jié)晶生長裝置，在從(100)面向 [Oll]方向傾斜10°的由n型GaAs構(gòu)成的基板1上，依次堆積由n型GaAs 構(gòu)成的緩沖層2(膜厚0.5nm)、由n型(Alo.7Gao.3)o.s,Ino.49P構(gòu)成的包覆層3(膜 厚2.0pm)、由Al0.55Ga。.45As構(gòu)成的引導(dǎo)層4(膜厚20nm)、由GaAs構(gòu)成的 阱層5b(阱數(shù)2)和由Al。.55Gao.45As構(gòu)成的勢壘層5a(膜厚4nm)構(gòu)成的量子 阱活性層5、由Ala55Gao.45As構(gòu)成的引導(dǎo)層6(膜厚20nm)、由p型 (Al0.7Gao.3)o.51Ina49P構(gòu)成的包覆層7(膜厚0.2(im)、和由p型GalnP構(gòu)成的 蝕刻終止層8。并且，量子阱活性層5調(diào)整阱層5b的膜厚，以使發(fā)光波長 為760 790nm。并且，在本工序中，與上述的第1實施方式比較，不堆 積由p型(Alo.7Gao.3)o.5,In,P構(gòu)成的包覆層9(膜厚1.4pm)、和由p型GaAs 構(gòu)成的接觸層IO(膜厚0.2pm)。
接著，如圖8(b)所示，在第1半導(dǎo)體激光器元件30C的諧振器前后的 端面附近，使用光刻技術(shù)，有選擇地離子注入Si。具體地，使用端面附近 開口的由Si02構(gòu)成的掩膜(示圖示)，通過在加速電壓50 150keV、 一次 量(dose amount) 1 X 1013 1 X 1015/cm2左右的條件下離子注入Si，形成端面窗結(jié)構(gòu)40的一部分。
接著，如圖8(c)所示，使用MOCVD等結(jié)晶生長裝置，堆積由p型 (Alo.7Ga。.3)a51In().49P構(gòu)成的包覆層9(膜厚L4iim)、和由p型GaAs構(gòu)成的接 觸層IO(膜厚0.2pm)。
接著，如圖8(d)所示，使用光刻技術(shù)及蝕刻技術(shù)，去除存在于形成第 1半導(dǎo)體激光器元件30C的區(qū)域以外的區(qū)域的上述緩沖層2、包覆層3、 引導(dǎo)層4、量子阱活性層5、引導(dǎo)層6、包覆層7、蝕刻終止層8、包覆層 9、和接觸層10。
接著，如圖9(a)所示，使用MOCVD等結(jié)晶生長裝置，在基板1上的 全部面上，按該順序堆積由n型GaAs構(gòu)成的緩沖層11(膜厚0.5pm)、由n 型(Al0.7Ga0.3)0.51In0.49P 構(gòu)成的包覆層 12(膜厚 2.0|im)、 由 (Alo.55Gao.45)o.51In,P構(gòu)成的引導(dǎo)層13、由GalnP構(gòu)成的阱層14b(阱數(shù)3) 和由(Alo.55Gao.45)asiIno.49P構(gòu)成的勢壘層14a構(gòu)成的量子阱活性層14、由 (Ala55Gaa45)o.51Ina49P構(gòu)成的引導(dǎo)層15、由p型(Alo.7Gao.3)(^Ina49P構(gòu)成的 包覆層16(膜厚0.2fam)、由p型GalnP構(gòu)成的蝕刻終止層17、由p型 (Ala7Gao.3)o.51Ina49P構(gòu)成的包覆層(膜厚1.4pm)18、由p型GaAs構(gòu)成的接 觸層(膜厚0.2pm)19。并且，量子阱活性層14調(diào)整阱層14b的膜厚或歪斜 量，以使發(fā)光波長為650 670nm。
接著，如圖9(b)所示，與圖8(d)示出的工序相同，使用光刻技術(shù)及蝕 刻技術(shù)，去除存在于形成第2半導(dǎo)體激光器元件30B的區(qū)域以外的區(qū)域的 上述的緩沖層ll、包覆層12、引導(dǎo)層13、量子阱活性層14、引導(dǎo)層15、 包覆層16、蝕刻終止層17、包覆層18、和接觸層19。由此，如圖9(b)所 示，形成相互設(shè)置間隔的2個層疊結(jié)構(gòu)。
接著，如圖9(c)所示，僅在第2半導(dǎo)體激光器元件30B的諧振器前后 的端面附近，使用光刻技術(shù)，有選擇地形成擴散Zn用的圖案。具體地， 將掩膜在端面附近開口 (未圖示)，并按該順序形成Zn擴散源(未圖示)、 罩膜(未圖示)，通過在57(TC的氮氣氣氛中熱處理，將注入第1半導(dǎo)體激 光器元件30C的Si導(dǎo)入量子阱活性層5中，并且，向第2半導(dǎo)體激光器 元件30B的量子阱活性層14中導(dǎo)入Zn，通過進(jìn)行平均組成化，制作端面 窗結(jié)構(gòu)40及20。
28以后的工序與上述第1實施方式中的使用圖2(b) (d)的說明相同。這 樣，制作集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置。另外，本實施方式的集成型雙 波長半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法中的特征與第1實施方式的集成型雙 波長半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法比較，具有僅擴散至第1半導(dǎo)體激
光器元件(30A、 30B)的雜質(zhì)(Zn、 Si)及其制造方法不同，其他與第1實施 方式中的說明相同。
本發(fā)明第2實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置可實現(xiàn)第2半 導(dǎo)體激光器元件30C及30B的CW的光輸出均超過200mW的性育g，而且， 可同時在第1及第2半導(dǎo)體激光器元件30C及30B中實施窗區(qū)域的雜質(zhì)擴 散，可通過簡化的制作工藝廉價地制造。
另外，將本實施方式的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器裝置制作為個別的 半導(dǎo)體激光器裝置也可以。這時，制作工藝可更簡化，可實現(xiàn)廉價的高性 能的CD用和DVD用半導(dǎo)體激光器裝置。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明適用于用作光盤裝置的拾取器用光源、其他電子裝置、和信息 處理裝置等所需的光源的紅色(振蕩波長650nm帶)及紅外(振蕩波長 780nm帶)的集成型高輸出雙波長半導(dǎo)體激光器裝置及其制造方法。
權(quán)利要求
1、一種雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其在第1導(dǎo)電型的單結(jié)晶半導(dǎo)體基板上具備各自在光諧振器端面附近具有窗結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體激光器元件及第2半導(dǎo)體激光器元件，所述第1半導(dǎo)體激光器元件至少具備在所述半導(dǎo)體基板上依次形成的第1導(dǎo)電型的第1包覆層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs混晶構(gòu)成的勢壘層的第1量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第2包覆層；所述第2半導(dǎo)體激光器元件至少具備在所述半導(dǎo)體基板上依次形成的第1導(dǎo)電型的第3包覆層、由AlGaInP混晶構(gòu)成的第3引導(dǎo)層、具有由AlGaInP混晶構(gòu)成的勢壘層的第2量子阱活性層、由AlGaInP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第4包覆層；至少構(gòu)成所述第1量子阱活性層的勢壘層、所述第1引導(dǎo)層、和所述第2引導(dǎo)層各自的Al組成大于0.47且0.60以下。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 構(gòu)成所述第1量子阱活性層的勢壘層、所述第1引導(dǎo)層、和所述第2弓I導(dǎo)層各自的Al組成為0.53以上且0.60以下。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于-所述第2包覆層及所述第4包覆層各自由AlGalnP混晶構(gòu)成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第1量子阱活性層內(nèi)的第1雜質(zhì)的峰值濃度，比所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中 的所述第2量子阱活性層內(nèi)的第2雜質(zhì)的峰值濃度高；所述第2雜質(zhì)的峰值濃度為1 X 1018/cm3以上且1 X 1019/cm3以下。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第1雜質(zhì)的所述半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端，在所述第1包覆層的內(nèi)部中終止；所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第2雜質(zhì)的所述半 導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端，在所述第3包覆層的內(nèi)部中終止；從所述第1量子阱活性層至所述第1雜質(zhì)的所述半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散 端的距離，比從所述第2量子阱活性層至所述第2雜質(zhì)的所述半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端的距離小。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于從所述第1量子阱活性層至所述第1雜質(zhì)的所述半導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端的距離為0.^m以下。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于自所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗區(qū)域的、由光致發(fā)光法或陰極發(fā)光法得到的光譜的第1峰值波長為730nm以下；自所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗區(qū)域的、由光致發(fā)光法或陰極 發(fā)光法得到的光譜的第2峰值波長為595nm以下。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第1峰值波長為710nm以下。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第1半導(dǎo)體激光器元件的振蕩波長為760nm以上且790nm以下； 所述第2半導(dǎo)體激光器元件的振蕩波長為650nm以上且670nm以下。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第1半導(dǎo)體激光器元件及所述第2半導(dǎo)體激光器元件各自的CW動作時的光輸出為200mW以上。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于: 所述第1半導(dǎo)體激光器元件及所述第2半導(dǎo)體激光器元件各自的垂直擴展角為18。以下。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于: 所述第2引導(dǎo)層的膜厚為10nm以上且43nm以下。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 構(gòu)成所述第1量子阱活性層的阱層由GaAs構(gòu)成；構(gòu)成所述第2量子阱活性層的阱層由GalnP構(gòu)成。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于: 構(gòu)成所述第1量子阱活性層的阱層的膜厚，比構(gòu)成所述第1量子阱活性層的勢壘層的膜厚薄。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于:構(gòu)成所述第1量子阱活性層的阱層的膜厚為4nm以下。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于:構(gòu)成所述第1量子阱活性層的阱層由二層構(gòu)成。
17、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第2包覆層的Al組成大于所述第4包覆層的Al組成。
18、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第2包覆層的晶格常數(shù)相對于所述基板為負(fù)；所述第4包覆層的晶格常數(shù)大于所述第2包覆層的晶格常數(shù)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第2包覆層及所述第4包覆層各自的摻雜質(zhì)濃度為1X10力cm3以上且1X10，cn^以下；所述第2包覆層的摻雜質(zhì)濃度小于所述第4包覆層的摻雜質(zhì)濃度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置，其特征在于 所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)含有Zn或Si;所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)含有Zn。
21、 一種雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，所述雙波長半導(dǎo)體激 光器裝置在第1導(dǎo)電型的單結(jié)晶半導(dǎo)體基板上具備各自在光諧振器端面附 近具有窗結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體激光器元件及第2半導(dǎo)體激光器元件，所述制造方法包括在所述半導(dǎo)體基板上的形成有所述第1半導(dǎo)體激光器元件的第1區(qū) 域，形成第1層疊結(jié)構(gòu)的工序，其中所述第1層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第 1導(dǎo)電型的第1包覆層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs 混晶構(gòu)成的勢壘層的第1量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo) 層、和第2導(dǎo)電型的第2包覆層而構(gòu)成的；在所述半導(dǎo)體基板上的形成有所述第2半導(dǎo)體激光器元件的第2區(qū) 域，與所述第1層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置間隔地形成第2層疊結(jié)構(gòu)的工序，其中所述 第2層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第1導(dǎo)電型的第3包覆層、由AlGalnP混晶 構(gòu)成的第3引導(dǎo)層、具有由AlGalnP混晶構(gòu)成的勢壘層的第2量子阱活性 層、由AlGalnP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第4包覆層而構(gòu)成的；和通過使相同種類的第1雜質(zhì)及第2雜質(zhì)熱擴散，在所述第1層疊結(jié)構(gòu)中，形成擴散所述第1雜質(zhì)而構(gòu)成的所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)，同時，在所述第2層疊結(jié)構(gòu)中，形成擴散所述第2雜質(zhì)而構(gòu)成的所 述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)的工序；所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第1量子阱活性層 內(nèi)的所述第1雜質(zhì)的峰值濃度，比所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié) 構(gòu)中的所述第2量子阱活性層內(nèi)的所述第2雜質(zhì)的峰值濃度大；所述第2雜質(zhì)的峰值濃度為1 X 1018/cm3以上且1 X lO,cm3以下。
22、 一種雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法，所述雙波長半導(dǎo)體激 光器裝置在第1導(dǎo)電型的單結(jié)晶半導(dǎo)體基板上具備各自在光諧振器端面附 近具有窗結(jié)構(gòu)的第1半導(dǎo)體激光器元件及第2半導(dǎo)體激光器元件，所述制造方法包括在所述半導(dǎo)體基板上的形成有所述第1半導(dǎo)體激光器元件的第1區(qū) 域，形成第1層疊結(jié)構(gòu)的工序，其中所述第1層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第 1導(dǎo)電型的第1包覆層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs 混晶構(gòu)成的勢壘層的第1量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo) 層、和第2導(dǎo)電型的第2包覆層而構(gòu)成的；在所述半導(dǎo)體基板上的形成所述第2半導(dǎo)體激光器元件的第2區(qū)域， 與所述第1層疊結(jié)構(gòu)設(shè)置間隔地形成第2層疊結(jié)構(gòu)的工序，其中所述第2 層疊結(jié)構(gòu)是至少依次層疊第1導(dǎo)電型的第3包覆層、由AlGalnP混晶構(gòu)成 的第3引導(dǎo)層、具有由AlGalnP混晶構(gòu)成的勢壘層的第2量子阱活性層、 由AlGalnP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第4包覆層而構(gòu)成的；在所述第1層疊結(jié)構(gòu)中的至少所述第1量子阱活性層中，離子注入第 l雜質(zhì)的工序；和通過使與所述第1雜質(zhì)不同種類的第2雜質(zhì)熱擴散，在所述第2層疊 結(jié)構(gòu)中，形成擴散所述第2雜質(zhì)而構(gòu)成的所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所 述窗結(jié)構(gòu)，同時，形成使離子注入到所述第1層疊結(jié)構(gòu)的所述第1雜質(zhì)擴 散而構(gòu)成的所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)的工序；所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第1量子阱活性層內(nèi)的所述第1雜質(zhì)的峰值濃度，比所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié) 構(gòu)中的所述第2量子阱活性層內(nèi)的所述第2雜質(zhì)的峰值濃度大；所述第2雜質(zhì)的峰值濃度為1 X 1018/cm3以上且1 X 1019/cm3以下。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方 法，其特征在于所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第1雜質(zhì)的所述半 導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端，在所述第l包覆層的內(nèi)部中終止；所述第2半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的所述第2雜質(zhì)的所述半 導(dǎo)體基板側(cè)的擴散端，在所述第3包覆層的內(nèi)部中終止。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方 法，其特征在于所述熱擴散，在所述第1半導(dǎo)體激光器元件的所述窗結(jié)構(gòu)中的光致發(fā) 光的峰值波長變?yōu)樽钚〉臅r間以下的時間內(nèi)進(jìn)行。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法， 其特征在于所述第1雜質(zhì)及所述第2雜質(zhì)為Zn。
26、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的雙波長半導(dǎo)體激光器裝置的制造方法， 其特征在于所述第1雜質(zhì)為Si; 所述第2雜質(zhì)為Zn。
全文摘要
穩(wěn)定實現(xiàn)CW光輸出200mW以上的集成型雙波長半導(dǎo)體激光器。雙波長半導(dǎo)體激光器裝置具備第1半導(dǎo)體激光器元件，具備第1導(dǎo)電型的第1包覆層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第1引導(dǎo)層、具有由AlGaAs混晶構(gòu)成的勢壘層的第1量子阱活性層、由AlGaAs混晶構(gòu)成的第2引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第2包覆層；和第2半導(dǎo)體激光器元件，具備第1導(dǎo)電型的第3包覆層、由AlGaInP混晶構(gòu)成的第3引導(dǎo)層、具有由AlGaInP混晶構(gòu)成的勢壘層的第2量子阱活性層、由AlGaInP混晶構(gòu)成的第4引導(dǎo)層、和第2導(dǎo)電型的第4包覆層。至少構(gòu)成第1量子阱活性層的勢壘層、第1引導(dǎo)層及第2引導(dǎo)層各自的Al組成大于0.47且0.60以下。
文檔編號H01S5/40GK101505036SQ20091000167
公開日2009年8月12日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月11日
發(fā)明者牧田幸治, 鹿島孝之 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社