JP2003124560A - 端面窓型半導体レーザ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間わたって安定に窓効果を発揮すること
ができ、レーザバー状態で電極形成する必要の無い量産
性に優れた端面窓型半導体レーザ装置およびその製造方
法を提供する。 【解決手段】 本体１０の光出射端面１０ａ上に、レー
ザ光に対して透明な窓層として形成されたＡｌＡｓ安定
酸化膜１１０を設けている。このＡｌＡｓ安定酸化膜１
１０はＡｌＡｓを強制酸化して形成される。これによ
り、ＡｌＡｓ安定酸化膜１１０は化学的に安定になって
いるので、長期間わたって安定に窓効果を発揮すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば高出力動作
をする端面窓型半導体レーザ装置、特に書き込み可能な
光ディスク（ＣＤ−Ｒ（Compact Disk Recordable）、
ＤＶＤ-Ｒ（Digital Versatile Disc Recordable）、Ｍ
Ｏ（Magnet Optical）等）などの光情報処理用の光源と
して用いるのに最適な端面窓型半導体レーザ装置および
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＤ−ＲやＤＶＤなどの光ディス
クへの書き込みの高速化に対応するために、その書き込
み用光源として５０ｍＷ以上の光出力を有する可視光半
導体レーザ装置が要求されている。このような高出力半
導体レーザ装置では、レーザ光を出射する光出射端面で
の大きな光密度により、半導体結晶が溶融したり欠陥が
増殖する光学損傷（Catastrophic Optical Daｍage:以
下、ＣＯＤと略称する）が起こり問題となっている。こ
のＣＯＤは、半導体レーザ装置の光出射端面が吸着した
酸素原子等の深い準位にレーザ光が吸収されて発熱を起
こすために発生する。したがって、半導体レーザ装置の
光出射端面に酸素等の深い準位がなく、しかもレーザ光
のエネルギーよりもバンドギャップエネルギーが大きい
半導体層を光出射端面上に形成すれば、その半導体層は
レーザ光に対して透明になり、光出射端面での光吸収に
よる発熱は起こらなくなるのでＣＯＤを抑制することが
できる。このような半導体レーザ装置は端面窓型半導体
レーザ装置と呼ばれており、高出力レーザでは必要な構
造である（特公昭５５−２７４７４号公報および特開昭
５２―７４２９２号公報参照）。

【０００３】図３は従来の端面窓型半導体レーザ装置の
一例における共振器方向の概略断面図である。この端面
窓型半導体レーザ装置によれば、ｎ型ＧａＡｓ基板３０
１上に、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層３０２、Ａｌ
ＧａＡｓ第１ガイド層３０３、ＡｌＧａＡｓ量子井戸層
３０４、ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層３０５、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第２クラッド層３０６およびｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層３０７が順次積層されてなるウェハを共振器長が３
００〜１０００μｍになるようにへき開してレーザバー
を作製し、レーザバーのへき開面にＡｌＧａＡｓ窓層３
１０をＭＯＣＶＤ（有機金属金属気相成長）法またはＭ
ＢＥ（分子線エピタキシャル成長）法により形成した後
に、レーザバー状態で、ｐ型ＧａＡｓキャップ層３０７
上にｐ型電極３０８を形成し、ｎ型ＧａＡｓ基板３０１
下にｎ型電極３０９を形成している。また、上記ＡｌＧ
ａＡｓ窓層３１０上にはＡｌ_２Ｏ_３光透過膜３１２を設
けている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示す従来の端面窓型半導体レーザ装置は以下（１）〜
（３）のような問題点を有しており実用化に到っていな
い。

【０００５】（１）ＡｌＧａＡｓ窓層３１０におけるＡ
ｌ組成比を大きくする程、窓効果が大きくなるが、Ａｌ
は大気中の酸素や水分と反応しやすくＡｌ酸化物が形成
される。この酸化物は化学的に不安定であり長時間のレ
ーザ動作中に光吸収が起こるようになり窓効果がなくな
ってくる。特に、窓層をＡｌＡｓを用いて形成した場合
は、窓層と大気中の酸素との反応が激しく、窓層は短時
間で不安定な酸化物に変質してしまう。

【０００６】（２）ＡｌＧａＡｓ窓層３１０はノンドー
プであっても完全な電気的絶縁膜にはならず、動作時に
ＡｌＧａＡｓ窓層３１０を通して電流リークが発生す
る。

【０００７】（３）レーザバー状態で電極を形成するの
で、電極を形成しない端面に金属が付着しないようにマ
スク蒸着等のプロセスが必要であり量産性が悪い。

【０００８】本発明は、これらの問題点の認識に基づく
ものである。すなわち、その目的は、長期間わたって安
定に窓効果を発揮し、レーザバー状態で電極形成する必
要の無い量産性に優れた端面窓型半導体レーザ装置およ
びその製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の端面窓型半導体
レーザ装置の一例は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、ｎ型Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層（量子井戸
層）、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、ｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層が順次積層されてなるウェハの両面に電極を形成
した後に、共振器長が３００〜１０００μｍになるよう
にへき開してレーザバーを作製し、レーザバーのへき開
面にＡｌＧａＡｓをＭＯＣＶＤ法またはＭＢＥ法により
形成した後に、レーザバーを水蒸気酸化炉内で３００〜
４５０℃に加熱することによりＡｌＧａＡｓを化学的に
安定な酸化膜に変質させる。このとき、上記へき開面に
吸着している酸素原子もＡｌＧａＡｓ窓層を酸化するた
めに使われるので、へき開面において深いエネルギー準
位が除去されレーザ光の吸収も起こらない。また、この
ようにな酸化により得られる酸化膜は電気的絶縁膜にも
なる。これらの効果はＡｌ組成比が大きい程大きくＡｌ
Ａｓで最大となる。

【００１０】上記レーザバーのへき開面にＡｌＧａＡｓ
窓層を形成する際に加熱するレーザバーの温度は、電極
表面の金が下地のＡｕ−ＧｅやＡｕ−Ｚｎとの合金化が
起こらないように４５０℃以下にする必要がある。した
がって、ＭＯＣＶＤ法よりもＭＢＥ法の方が適してい
る。

【００１１】一般的に、高出力半導体レーザ装置では、
光出射端面にはＡｌ_２Ｏ_３等の誘電体薄膜による光透過
膜（反射率１０％程度）を、光出射端面と反対側の後端
面には例えばＡｌ_２Ｏ_３とａ−Ｓｉとの多層膜による高
反射膜（反射率９５％程度）を電子ビーム蒸着機等によ
り形成する。このようなプロセスと同様のプロセスを本
発明の端面窓型高出力半導体レーザ装置に適用すること
により、光出射端面からの光取り出し効率を大きくす
る。このプロセスの後、レーザバーの電極上に廻り込ん
だ誘電体薄膜はレーザバーの両端面をレジスト等で保護
した後、フッ酸等で除去される。このとき、窓層形成時
に電極上に廻り込んで付着していたＡｌＧａＡｓも同時
に除去される。

【００１２】このようにして、従来の課題を解決した量
産性に優れた端面窓型半導体レーザ装置が可能となっ
た。

【００１３】すなわち、上記課題を解決するため、本発
明の端面窓型半導体レーザ装置は、レーザ光を出射する
光出射端面を有する本体と、上記本体の光出射端面上
に、上記レーザ光に対して略透明な窓層として形成され
ると共に、Ａｌを含む化合物半導体を強制酸化して形成
された化学的に安定な化合物半導体酸化膜とを備えたこ
とを特徴としている。

【００１４】上記構成の端面窓型半導体レーザ装置によ
れば、上記Ａｌを含有する化合物半導体を強制的に酸化
して化合物半導体酸化膜を得ている。このとき、上記光
出射端面に吸着している酸素原子も化合物半導体を酸化
するために使われるので、光出射端面において深いエネ
ルギー準位が除去されレーザ光の吸収も起こらない。

【００１５】また、上記Ａｌを含有する化合物半導体を
急速酸化して化合物半導体酸化膜を得ているから、この
化合物半導体酸化膜は化学的に安定な酸化膜であって大
気中の酸素や水分と反応しにくい。したがって、長期間
にわたって安定に窓効果を発揮することができる。

【００１６】上記化合物半導体酸化膜は電気的絶縁膜で
あるから、動作時に化合物半導体酸化膜を通して電流リ
ークが発生するのを阻止できる。

【００１７】本明細書中において、透明とは、レーザ光
を透過するという意味であって、必ずしも無色透明を意
味するものではない。

【００１８】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置に
おいて、上記化合物半導体酸化膜は、上記化合物半導体
を加熱された水蒸気中で強制的に酸化して得られてい
る。

【００１９】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置に
おいて、上記化合物半導体は、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＰ、ＩｎＡｌＰ、ＡｌＮおよびＡｌＧａＮの少
なくとも１つを含有する。

【００２０】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置に
おいて、上記化合物半導体酸化膜の厚さは１０〜１００
Åである。

【００２１】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置に
おいて、上記本体は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ基板、Ｉ
ｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ基板、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ基板
およびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ基板のいずれか１つを含
む。

【００２２】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置
は、上記本体において上記光出射端面と反対側の端面上
に、Ａｌを含む化合物半導体を強制酸化して形成された
化学的に安定な化合物半導体酸化膜を設け、上記光出射
端面上の上記化合物半導体酸化膜上にさらに光透過膜を
設けると共に、上記反対側の端面上の上記化合物半導体
酸化膜上に誘電体多層膜からなる高反射膜を設けてい
る。

【００２３】上記実施形態の端面窓型半導体レーザ装置
によれば、上記本体において光出射端面と反対側の端面
上に、Ａｌを含む化合物半導体を強制酸化して形成され
た化学的に安定な化合物半導体酸化膜を設けているの
で、光出射端面と反対側の端面におけるＣＯＤの発生を
長期間にわたって阻止することができる。

【００２４】また、上記光出射端面上の化合物半導体酸
化膜上にさらに光透過膜を設けると共に、光出射端面と
反対側の端面上の化合物半導体酸化膜上に誘電体多層膜
からなる高反射膜を設けているから、光出射端面からの
光取り出し効率を高めることができる。

【００２５】また、本発明の端面窓型半導体レーザ装置
の製造方法は、上記端面窓型半導体レーザ装置の製造方
法であって、上記化合物半導体酸化膜を形成するために
ＭＢＥ法を用いることを特徴としている。

【００２６】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置の
製造方法は、両面に電極が形成されると共に、複数の上
記本体を整列した状態で且つ非分割状態で含むウェハを
短冊状にへき開して、上記本体を複数整列した状態で含
むレーザバーを作製し、このレーザバーのへき開面上
に、上記化合物半導体を４５０℃以下の温度でＭＢＥ法
により設ける。

【００２７】上記実施形態の端面窓型半導体レーザ装置
の製造方法によれば、上記レーザバーのへき開面上に、
化合物半導体を４５０℃以下の温度でＭＢＥ法により設
けているから、電極が下地と合金化するのを防げる。

【００２８】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置の
製造方法は、上記レーザバーの上記へき開面と略平行な
方向に分子線が照射されるように設定した後、上記レー
ザバーを回転させ、上記レーザバーに対して分子線を照
射することにより、上記レーザバーの２つの上記へき開
面上に同時に上記化合物半導体を設ける。

【００２９】上記実施形態の端面窓型半導体レーザ装置
の製造方法によれば、上記レーザバーの２つのへき開面
上に同時に化合物半導体を設けるので、量産性を向上さ
せることができる。

【００３０】一実施形態の端面窓型半導体レーザ装置の
製造方法は、上記化合物半導体を、３００〜５００℃に
加熱された水蒸気雰囲気中で急速に酸化して化学的に安
定な酸化膜に変化させることにより、上記化合物半導体
酸化膜を得ている。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、実施例を参照しつつ本発明
の実施の形態について説明する。

【００３２】（実施例１）図１に、本発明の実施例１の
端面窓型半導体レーザ装置としてのＡｌＧａＡｓ系半導
体レーザ装置の共振器方向（ストライプ方向）の概略断
面図を示す。このＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置は、
レーザ光を出射する光出射端面１０ａを有する本体１０
と、この本体１０の光出射端面１０ａ上に、レーザ光に
対して透明な窓層として形成された化合物半導体酸化膜
の一例としてのＡｌＡｓ安定酸化膜（Ａｌ_ｘＯ_ｙＡｓ
（ｘ，ｙは負でない整数））１１０とを備えている。こ
のＡｌＡｓ安定酸化膜１１０は、化合物半導体の一例と
してのＡｌＡｓを強制酸化して形成される。つまり、Ａ
ｌＡｓ安定酸化膜１１０は、ＡｌＡｓを急速酸化させる
ことにより得られる。これにより、ＡｌＡｓ安定酸化膜
１１０は化学的に安定になっている。また、ＡｌＡｓ安
定酸化膜１１０の厚さは約５０Åである。

【００３３】上記本体１０は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０
１、ｎ型ＡｌＧａＡｓ第１クラッド層１０２、ＡｌＧａ
Ａｓ第１ガイド層１０３、ＡｌＧａＡｓ多重量子井戸層
１０４、ＡｌＧａＡｓ第２ガイド層１０５、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ第２クラッド層１０６およびｐ型ＧａＡｓコンタ
クト層１０７からなっている。上記コンタクト層１０７
上にはｐ型電極１０８が形成されていると共に、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１０１下にはｎ型電極１０９が形成されてい
る。

【００３４】また、上記本体１０において光出射端面１
０ａと反対側の端面１０ｂ上に、ＡｌＡｓを強制酸化し
て形成された化学的に安定なＡｌＡｓ安定酸化膜（Ａｌ
_ｘＯ _ｙＡｓ）１１１を設けている。そして、上記光出射
端面１０ａ上のＡｌＡｓ安定酸化膜１１０上には、光透
過膜の一例としてのＡｌ_２Ｏ_３光透過膜（反射率１０％
程度）１１２を設けると共に、上記反対側の端面１０ｂ
上のＡｌＡｓ安定酸化膜１１１上には、誘電体多層膜か
らなる高反射膜の一例としてのＡｌ_２Ｏ_３／ａ−Ｓｉ光
反射多層膜（反射率９５％程度）１１３を設けている。
このように、上記光透過膜１１２および光反射多層膜１
１３を形成したことにより、光出射端面１０ａからの光
取出し効率が大きくなっている。また、上記光透過膜１
１２はＡｌ_２Ｏ_３で構成され、光反射多層膜１１３はＡ
ｌ_２Ｏ_３とａ−Ｓｉの多層膜で構成されている。

【００３５】以下、上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装
置の製造プロセスについて説明する。

【００３６】まず、ウエハの一例としてのｎ型ＧａＡｓ
基板上に、n型ＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成比ｘ=０．４〜
０．６）からなる第１クラッド層を形成する。そして、
その第１クラッド層上に、ＡｌＧａＡｓ（Ａｌ組成比ｘ
=０．３〜０．４）からなる第１ガイド層、ＡｌＧａＡ
ｓ（ｘ=０．１）量子井戸層とＡｌＧａＡｓ（ｘ=０．４
〜０．６）バリア層とからなる多重量子井戸層、ＡｌＧ
ａＡｓ（ｘ=０．３〜０．４）からなる第２ガイド層、
ｐ型ＡｌＧａＡｓ（ｘ=０．４〜０．６）からなる第２
クラッド層、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層を順
次、ＭＢＥ法によりエピタキシャル成長し、リッジ型ス
トライプを形成した。その後、上記コンタクト層上にｐ
型電極１０８を設けると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板下にｎ
型電極１０９を設けた。このように両面に電極が形成さ
れたｎ型ＧａＡｓ基板は、複数の本体１０を整列した状
態で且つ非分割状態で含んでいる。

【００３７】次に、上記ｎ型ＧａＡｓ基板を、共振器長
Ｌが４００〜８００μｍとなるように短冊状にへき開し
て、本体１０を複数整列した状態で含むレーザバーとよ
ばれるものを複数本作製する。この複数本のレーザバー
をＭＢＥ装置内のホルダーに固定する。そのレーザバー
を４５０℃に加熱した状態で、両側のへき開結晶面上に
ＡｌＡｓ（厚さ約５０Å）を形成した。上記レーザバー
の片端面（へき開結晶面）別々にＡｌＡｓを積層する場
合は一方の端面の酸化が進み、また２回のプロセスを要
するので、本実施例１では、レーザバー電極面が上面に
なるようにホルダー上に固定し、ホルダーを数度傾けた
状態で回転させる。つまり、上記レーザバーのへき開結
晶面と略平行な方向に分子線が照射されるように設定し
た後、レーザバーを回転させる。そして、上記レーザバ
ーに向けて分子線を照射して、レーザバーの両側のへき
開結晶面上にＡｌＡｓを設ける。このように、上記レー
ザバーのへき開結晶面と略平行な方向に分子線が照射さ
れるように設定した後、レーザバーを回転させ、レーザ
バーに対して分子線を照射することにより、１回のプロ
セスで両側のへき開結晶面上に同時にＡｌＡｓを形成す
ることができる。

【００３８】次に、上記レーザバーを酸化炉内のホルダ
ーに設置し、窒素ガス中で４５０℃に加熱した。気化器
で発生させた水蒸気を酸化炉内に約１０分間導入した。
これにより、端面上に形成されていたＡｌＡｓは水蒸気
で完全に酸化される。このように、急速酸化されたＡｌ
Ａｓは化学的に非常に安定な絶縁酸化膜（Ａｌ_ｘＯ_ｙＡ
ｓ）に変化し、レーザ光に対して透明な完全な窓層とな
る。すなわち、上記絶縁酸化膜は、レーザ光に対して透
過な窓層となる。ここで、透明とは、本体１０からのレ
ーザ光を透過するという意味であって、必ずしも無色透
明を意味するものではない。

【００３９】次に、上記光出射端面１０ａからの光取出
し効率を大きくするために、光出射端面１０ａとなる端
面上の安定な絶縁酸化膜上に、Ａｌ_２Ｏ_３の光透過膜
（反射率１０％程度）を電子ビーム蒸着機により形成す
ると共に、光出射端面１０ａとなる端面と反対側の後端
面上の安定な絶縁酸化膜上に、Ａｌ_２Ｏ_３とａ−Ｓｉの
多層膜による光反射多層膜（反射率９５％程度）を電子
ビーム蒸着機により形成した。このプロセスの後、電極
表面上に廻り込んで付着したＡｌ_２Ｏ_３、ａ−Ｓｉおよ
び酸化膜（Ａｌ_ｘＯ_ｙＡｓ）は、光透過膜および光反射
多層膜をフォトレジストで保護した後、フッ酸液に浸け
ることにより除去した。このように作製されたレーザバ
ーを分割すると、レーザチップが完成する。すなわち、
図１に示すＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置が完成し
た。

【００４０】上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置をφ
５．６ｍｍのパッケージに実装し、Ｉ−Ｌ（電流‐光出
力）特性を測定した。ＣＷ駆動で発振波長λ=７８３ｎ
ｍ、しきい値電流Ｉｔｈ＝２７ｍＡ、スロープ効率η＝
１．０４Ｗ／Ａであり、端面破壊（ＣＯＤ）する最大光
出力は３２０ｍＷであった。これに対して、本発明のＡ
ｌＡｓ安定酸化膜を窓層として光出射端面上に有さない
従来型の半導体レーザー装置では最大光出力は２１０ｍ
Ｗであった。したがって、上記ＡｌＧａＡｓ系半導体レ
ーザ装置は、その従来型の半導体レーザー装置の約１．
５倍の光出力を得ることができる。

【００４１】また、本発明の製造方法で製造された２０
個の半導体レーザ装置に対して信頼性試験をＣＷ１５０
ｍＷ、７０℃の条件で行ったところ、現在約１０００時
間で故障した装置は１つもない。これに対して、同じ条
件で、窓層のない２０個の従来型半導体レーザ装置の信
頼性試験を行った所、１００時間以内にすべての装置が
故障した。

【００４２】上記実施例１では、上記ＡｌＡｓ安定酸化
膜１１０は、レーザ光に対して透明な窓層であったが、
レーザ光に対して略透明な窓層であってもよい。また、
上記ＡｌＡｓ安定酸化膜１１１も、レーザ光に対して透
明な窓層であってもよいし、レーザ光に対して略透明な
窓層であってもよい。

【００４３】また、上記実施例１では、ＡｌＡｓを強制
的に酸化して化合物半導体酸化膜を得ていたが、Ａｌを
含有する化合物半導体を強制的に酸化して化合物半導体
酸化膜を得てもよい。例えば、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＰ、
ＩｎＡｌＰ、ＡｌＮおよびＡｌＧａＮのいずれか１つを
強制的に酸化して得られた化合物半導体酸化膜を、Ａｌ
Ａｓ安定酸化膜１１０，１１１の代わりに用いてもよ
い。または、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＰ、ＩｎＡｌＰ、Ａｌ
ＮおよびＡｌＧａＮの少なくとも１つを含有する化合物
半導体を強制的に酸化して得られた化合物半導体酸化膜
を、ＡｌＡｓ安定酸化膜１１０，１１１の代わりに用い
てもよい。

【００４４】また、上記光出射端面１０ａ上の化合物半
導体酸化膜と、その光出射端面１０ａと反対側の端面１
０ｂ上の化合物半導体酸化膜とは、互いに同じ化合物半
導体酸化膜でなくてもよく、互いに異なる化合物半導体
酸化膜であってもよい。例えば、上記光出射端面１０ａ
上に、ＡｌＰを強制酸化して得られる化合物半導体酸化
膜を設けると共に、光出射端面１０ａと反対側の端面１
０ｂ上に、ＡｌＮを強制酸化して得られる化合物半導体
酸化膜を設けてもよい。

【００４５】ＭＢＥ法を用いてレーザバーのへき開結晶
面上にＡｌＡｓを設けるとき、レーザバーは、４５０℃
に加熱された状態であったが、４５０℃以下に加熱され
た状態であればよい。また、レーザバーのへき開結晶面
と略平行な方向に分子線が照射されるようにしていた
が、レーザバーのへき開結晶面と平行な方向に分子線が
照射されるようにしてもよい。

【００４６】上記ＡｌＡｓ安定酸化膜１１０，１１１の
厚さは１０〜１００Åの範囲内であればよい。

【００４７】上記本体１０は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
基板を含んでいたが、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡｓ基板、
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ基板およびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
基板のいずれか１つを含んでもよい。

【００４８】（実施例２）図２に、本発明の実施例２の
端面窓型高出力半導体レーザ装置としてのＩｎＧａＡｌ
Ｐ系半導体レーザ装置における共振器方向（ストライプ
方向）の概略断面図を示す。このＩｎＧａＡｌＰ系半導
体レーザ装置は、レーザ光を出射する光出射端面２０ａ
を有する本体２０と、この本体２０の光出射端面２０ａ
上にレーザ光に対して透明な窓層として形成された化合
物半導体酸化膜の一例としてのＡｌＰ安定酸化膜（Ａｌ
_ｘＯ_ｙＰ）２１０とを備えている。このＡｌＰ安定酸化
膜２１０は、化合物半導体の一例としてのＡｌＰを強制
酸化して形成される。つまり、ＡｌＰ安定酸化膜２１０
は、ＡｌＰを急速酸化させることにより得られる。これ
により、ＡｌＰ安定酸化膜２１０は化学的に安定になっ
ている。また、ＡｌＰ安定酸化膜２１０の厚さは約８０
Åである。

【００４９】上記本体２０は、ｎ型ＧａＡｓ基板２０
１、ｎ型ＩｎＧａＡｌＰ第１クラッド層２０２、ＩｎＧ
ａＡｌＰ第１ガイド層２０３、ＩｎＧａＡｌＰ多重量子
井戸層２０４、ＩｎＧａＡｌＰ第２ガイド層２０５、ｐ
型ＩｎＧａＡｌＰ第２クラッド層２０６およびｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層２０７からなっている。上記コンタク
ト層２０７上にはｐ型電極２０８が形成されていると共
に、ｎ型ＧａＡｓ基板２０１下にはｎ型電極２０９が形
成されている。

【００５０】また、上記本体２０において光出射端面２
０ａと反対側の端面２０ｂ上に、ＡｌＰを強制酸化して
形成された化学的に安定なＡｌＰ安定酸化膜（Ａｌ_ｘＯ
_ｙＰ）２１１を設けている。そして、上記光出射端面２
０ａ側のＡｌＰ安定酸化膜２１０上には、光透過膜の一
例としてのＡｌ_２Ｏ_３光透過膜（反射率１０％程度）２
１２を設けると共に、端面２０ｂ側のＡｌＰ安定酸化膜
２１１上には、誘電体多層膜からなる高反射膜の一例と
してのＡｌ_２Ｏ_３／ａ−Ｓｉ光反射多層膜（反射率９５
％程度）２１３を設けている。このように、上記光透過
膜２１２および光反射多層膜２１３を形成したことによ
り、上記光出射端面２０ａからの光取出し効率が大きく
なっている。上記光透過膜２１２はＡｌ_２Ｏ_３で構成さ
れ、光反射多層膜２１３はＡｌ_２Ｏ_３とａ−Ｓｉの多層
膜で構成されている。

【００５１】以下、上記ＩｎＧａＡｌＰ系半導体レーザ
装置の製造プロセスについて説明する。

【００５２】まず、ウエハの一例としてのｎ型ＧａＡｓ
基板上に、n型ＩｎＧａＡｌＰからなる第１クラッド層
を形成し、その上にＩｎＧａＡｌＰからなる第１ガイド
層、ＩｎＧａＰ量子井戸層とＩｎＧａＡｌＰバリア層と
からなる多重量子井戸層、ＩｎＧａＡｌＰからなる第２
ガイド層、ｐ型ＩｎＧａＡｌＰからなる第２クラッド
層、ｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層を順次、ＭＢＥ
法によりエピタキシャル成長し、リッジ型ストライプを
形成した。その後、上記コンタクト層上にｐ型電極２０
８を設けると共に、ｎ型ＧａＡｓ基板下にｎ型電極２０
９を設けた。これにより、上記ｎ型ＧａＡｓ基板に本体
２０の構成が複数形成される。

【００５３】以後のプロセスは、窓層としてＡｌＰの安
定酸化膜（Ａｌ_ｘＯ_ｙＰ）を採用した所以外は上記実施
例１と同じである。

【００５４】本実施例２のＩｎＧａＡｌＰ系半導体レー
ザ装置をφ５．６ｍｍのパッケージに実装し、Ｉ−Ｌ
（電流−光出力）特性を測定した。ＣＷ駆動で発振波長
λ=６６５ｎｍ、しきい値電流Ｉｔｈ=３５ｍＡ、スロー
プ効率η=１．１Ｗ／Ａであり、端面破壊（ＣＯＤ）す
る最大光出力は１６０ｍＷであった。これに対して、本
発明のＡｌＰ安定酸化膜を窓層として光出射端面上に有
さない従来型の半導体レーザー装置では、最大光出力は
８０ｍＷであった。したがって、上記ＩｎＧａＡｌＰ系
半導体レーザ装置は、その従来型の半導体レーザー装置
の約２倍の光出力を得ることができる。

【００５５】また、本発明の製造方法で製造された２０
個の半導体レーザ装置に対して信頼性試験をＣＷ１００
ｍＷ、６０℃の条件で行ったところ、現在約１０００時
間で故障した装置は１つもない。これに対して、同じ条
件で、窓層のない２０個の従来型半導体レーザ装置の信
頼性試験を行った所、１００時間以内にすべての装置が
故障した。

【００５６】上記実施例２では、上記ＡｌＰ安定酸化膜
２１０は、レーザ光に対して透明な窓層であったが、レ
ーザ光に対して略透明な窓層であってもよい。また、上
記ＡｌＰ安定酸化膜２１１も、レーザ光に対して透明な
窓層であってもよいし、レーザ光に対して略透明な窓層
であってもよい。

【００５７】また、例えば、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、
ＩｎＡｌＰ、ＡｌＮおよびＡｌＧａＮのいずれか１つを
強制的に酸化して得られた化合物半導体酸化膜を、Ａｌ
Ｐ安定酸化膜２１０，２１１の代わりに用いてもよい。
または、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＡｌＰ、ＡｌＮ
およびＡｌＧａＮの少なくとも１つを含有する化合物半
導体を強制的に酸化して得られた化合物半導体酸化膜
を、ＡｌＰ安定酸化膜２１０，２１１の代わりに用いて
もよい。

【００５８】上記ＡｌＰ安定酸化膜２１０，２１１の厚
さは１０〜１００Åの範囲内であればよい。

【００５９】上記本体２０は、ＩｎＧａＡｌＰ／ＧａＡ
ｓ基板を含んでいたが、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ基板、
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ基板およびＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ
基板のいずれか１つを含んでもよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明の高出力半導体レーザは、比較的
簡単な製造プロセスで端面窓層が形成できるので量産性
に優れている。また、レーザ端面での破壊または劣化が
防止できるので、特に１００ｍＷ以上の光出力で使用す
る用途、例えばＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどの光ディスク
への情報の高速書込み用の光源として最適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施例１の端面窓型半導体レ
ーザ装置の共振方向（ストライプ方向）の概略断面図で
ある。

【図２】 図２は本発明の実施例２の端面窓型半導体レ
ーザ装置の共振器方向の概略断面図である。

【図３】 図３は従来の端面窓型半導体レーザ装置の共
振器方向の概略断面図である。

【符号の説明】

１０，２０ 本体 １１０，１１１ ＡｌＡｓ安定酸化膜 ２１０，２１１ ＡｌＰ安定酸化膜

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ光を出射する光出射端面を有する
   本体と、 上記本体の光出射端面上に、上記レーザ光に対して略透
   明な窓層として形成されると共に、Ａｌを含む化合物半
   導体を強制酸化して形成された化学的に安定な化合物半
   導体酸化膜とを備えたことを特徴とする端面窓型半導体
   レーザ装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の端面窓型半導体レーザ
   装置において、 上記化合物半導体酸化膜は、上記化合物半導体を加熱さ
   れた水蒸気中で強制的に酸化して得られていることを特
   徴とする端面窓型半導体レーザ装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の端面窓型半導
   体レーザ装置において、 上記化合物半導体は、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、Ａｌ
   Ｐ、ＩｎＡｌＰ、ＡｌＮおよびＡｌＧａＮの少なくとも
   １つを含有することを特徴とする端面窓型半導体レーザ
   装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の
   端面窓型半導体レーザ装置において、 上記化合物半導体酸化膜の厚さは１０〜１００Åである
   ことを端面窓型半導体レーザ装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
   端面窓型半導体レーザ装置において、 上記本体は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ基板、ＩｎＧａＡ
   ｌＰ／ＧａＡｓ基板、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ基板およびＩ
   ｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰ基板のいずれか１つを含むことを
   特徴とする端面窓型半導体レーザ装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の
   端面窓型半導体レーザ装置において、 上記本体において上記光出射端面と反対側の端面上に、
   Ａｌを含む化合物半導体を強制酸化して形成された化学
   的に安定な化合物半導体酸化膜を設け、 上記光出射端面上の上記化合物半導体酸化膜上にさらに
   光透過膜を設けると共に、上記反対側の端面上の上記化
   合物半導体酸化膜上に誘電体多層膜からなる高反射膜を
   設けていることを特徴とする端面窓型半導体レーザ装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１つに記載の
   端面窓型半導体レーザ装置の製造方法であって、 上記化合物半導体酸化膜を形成するためにＭＢＥ法を用
   いることを特徴とする端面窓型半導体レーザ装置の製造
   方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の端面窓型半導体レーザ
   装置の製造方法において、 両面に電極が形成されると共に、複数の上記本体を整列
   した状態で且つ非分割状態で含むウェハを短冊状にへき
   開して、上記本体を複数整列した状態で含むレーザバー
   を作製し、 このレーザバーのへき開面上に、上記化合物半導体を４
   ５０℃以下の温度でＭＢＥ法により設けることを特徴と
   する端面窓型半導体レーザ装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の端面窓型半導体レーザ
   装置の製造方法において、 上記レーザバーの上記へき開面と略平行な方向に分子線
   が照射されるように設定した後、上記レーザバーを回転
   させ、上記レーザバーに対して分子線を照射することに
   より、上記レーザバーの２つの上記へき開面上に同時に
   上記化合物半導体を設けることを特徴とする端面窓型半
   導体レーザ装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の端面窓型半
    導体レーザ装置の製造方法において、 上記化合物半導体を、３００〜５００℃に加熱された水
    蒸気雰囲気中で急速に酸化して化学的に安定な酸化膜に
    変化させることにより、上記化合物半導体酸化膜を得て
    いることを特徴とする端面窓型半導体レーザ装置の製造
    方法。