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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-04-01
(45)【発行日】2025-04-09
(54)【発明の名称】半導体レーザ装置およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01S 5/40 20060101AFI20250402BHJP
【ＦＩ】
H01S5/40
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020215676
(22)【出願日】2020-12-24
(65)【公開番号】P2022101222
(43)【公開日】2022-07-06
【審査請求日】2023-09-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000102212
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100137969
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 憲昭
(74)【代理人】
【識別番号】100104824
【弁理士】
【氏名又は名称】穐場 仁
(74)【代理人】
【識別番号】100121463
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 哲也
(72)【発明者】
【氏名】井上 裕隆
(72)【発明者】
【氏名】萩元 将人
(72)【発明者】
【氏名】奥村 忠嗣
【審査官】佐藤 美紗子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－２０１３９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０９３００２（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０２１８０２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０００－３１２０５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１６６０３６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｓ ５／００－５／５０
Ｈ１０Ｈ ２０／００－２０／８４１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と、前記基板の主面に積層される、第１導電型の第１クラッド層と、前記第１導電型とは異なる導電型を有する第２導電型の第２クラッド層と、
前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とに挟まれるように形成され、前記基板主面に平行な第１の面上において形成される、発光層と、
を有し、
前記発光層は、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光領域を有し、
前記複数の発光領域のそれぞれから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値は、前記発光層の前記第１の面からの厚さに応じて異なっており、前記発光層の前記第１の面からの厚さが厚いほど長く、
前記発光層の上部には、前記複数の発光領域に対応するようにリッジが形成され、
前記リッジのそれぞれの上部に電極が形成され、前記電極のそれぞれは異なる厚さを有し、前記基板の主面から前記電極の上端面までの厚さ方向における高さは、前記複数の発光領域に対応する前記リッジのそれぞれで同じである、
半導体レーザ装置。
【請求項2】
前記発光層は、前記複数の発光領域をそれぞれ分離するように、前記第１の面上で分割して形成され、前記発光層上に形成される前記第２クラッド層は、前記複数の発光領域のそれぞれの上では同じ厚さで形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項3】
前記第１クラッド層と前記発光層との間、および、前記発光層と前記第２クラッド層との間には、それぞれバッファ層が形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項4】
前記第１クラッド層の中、および、前記第２クラッド層の中、にそれぞれ介在するようにバッファ層が形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項5】
前記発光層は量子井戸層を有し、前記バッファ層の厚さは前記量子井戸層の厚さよりも薄い、請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項6】
前記発光層は、前記リッジの長手方向において延びる側面を有し、前記側面は、前記発光層の厚みが増すにしたがい内側に傾斜している、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項7】
前記複数の発光領域のそれぞれの間隔は、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲で形成されている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項8】
前記リッジは、前記電極において接合材を介してサブマウントに接合され、前記サブマウントは放熱性部材に接続されている、請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項9】
基板の主面に第１導電型の第１クラッド層を形成する工程（Ａ）と、前記第１クラッド層の主面に、複数の開口を有し、それぞれの開口領域の幅が異なるマスク層を形成する工程（Ｂ）と、
前記マスク層の前記開口領域における前記第１クラッド層の主面上に、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光領域を有する発光層を選択成長により成長する工程（Ｃ）と、
前記発光層の成長後、前記マスク層を除去する工程（Ｄ）と、
前記第１クラッド層および前記発光層の上面に亘って、第２導電型の第２クラッド層とキャップ層を形成する工程（Ｅ）と、
前記第２クラッド層と前記キャップ層の一部をエッチング除去することで、所定の領域にリッジ部を形成する工程（Ｆ）と、
前記リッジ部のそれぞれの上部に電極を形成する工程であって、前記基板の主面から前記電極の上端面までの厚さ方向における高さがそれぞれで同じとなるよう、前記電極のそれぞれを異なる厚さで形成する工程（Ｇ）と、
から成る半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項10】
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｃ）のそれぞれの後に、バッファ層を形成する工程（Ｈ）を有する、請求項９に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項11】
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｅ）のそれぞれの途中に、バッファ層を形成する工程（Ｈ）を有する、請求項９に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体レーザ装置（以下、単に「半導体ＬＤ」または「ＬＤ」とも称す）を用いたプロジェクタ等のディスプレイ装置の市場が拡大している。
【0003】
また、近年、様々な分野において、拡張現実（ＡＲ：Ａｕｇｍｅｎｔｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）、複合現実（ＭＲ：Ｍｉｘｅｄ Ｒｅａｌｉｔｙ）、代替現実（ＳＲ：Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）といったリアリティ化技術が実用化されており、これらの技術を用いたヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Ｈｅａｄ Ｍｏｕｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ－ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＡＲグラス等のディスプレイ装置が商品化されている。
【0004】
例えば、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）では、光源にＲＧＢ（赤色・緑色・青色）の３色のレーザ光を用い、画像表示用の空間変調素子であるＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）により画像を作成し、導波路（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）を通して網膜等に投影する技術が知られている。このＭＥＭＳを用いたシステムは、広色域、高解像度、広視野角などで利点があると言われている。一方で、広色域、高解像度、広視野角など画像の高性能化のために、ＲＧＢの各色においてマルチビームＬＤ（複数の半導体レーザ装置)を用いていたが、各色の波長は同一であった。全ビームの波長が揃っていると（即ち、波長が同一であると）、レーザ光の干渉性による画質低下が生じることになる。
【0005】
特許文献１は、同一素子内で複数の波長のレーザを発振可能な多波長半導体レーザを開示している。特許文献１では、レーザ光の具体的な波長についての記載はないが、ＡｌＧａＡｓ系の量子井戸レーザであることから、赤外領域のレーザ光であり、ＲＧＢ以外の色領域におけるレーザ光について述べられている。また、異なる波長を発振する第１と第２の量子井戸活性層は、それぞれで組成は同じとして、それぞれの井戸幅（物理的膜厚）を異ならせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開平０５－０８２８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
画質（解像度・フレームレート）向上のため、狭ピッチでマルチエミッタ（複数の発光部）を独立駆動するモノリシック構造の横シングルモードＬＤが求められる。しかしながら横シングルモードレーザは波長スペクトルが狭く干渉性が高いため画質悪化が課題になっている。
【0008】
また、ディスプレイ装置の高性能化として、レーザ光の干渉を抑制し、広色域、高解像度、広視野角などの視感度や画質の更なる向上が求められている。視感度や画質の更なる向上には、例えば、ＲＧＢの３色のレーザ光を用いた光源の各色において、発振波長の異なる複数のレーザ光を出射することのできる半導体レーザ装置であることが、前述したレーザ光の干渉性による画質低下の抑制の観点から好ましい。
【0009】
特許文献１では、同一素子（同一チップ）内で複数の波長のレーザを発振させるため、発振させるレーザ波長毎で異なる厚さの結晶層を選択成長させていた。具体的には、それぞれのレーザを発振させる結晶層は、上部ｎ型クラッド層、量子井戸活性層、ｐ型クラッド層およびキャップ層を順次、選択成長し、ストライプ状の結晶構造を形成している。そのため、量子井戸活性層の高さが異なることにより発振されるレーザ位置が異なるばかりか、ストライプ状の結晶層の厚さ（高さ）が大きく異なっていた。クラッド層は、通常、数ミクロンのオーダで形成されるため、ストライプ状の結晶層の厚さ（高さ）の違いがより顕著になる。発光点の高さが異なることに加えて、ストライプ状の結晶層の高さが大きく異なることは、レーザチップへの給電構造が複雑化する等、実用上の問題があった。
【0010】
ところで、レーザチップの実装方式の一つとして、素子の基板側ではなく、活性層側（即ち、ストライプまたはリッジ側）をステム等の土台に向けて接合するジャンクションダウン（Ｊ－ｄｏｗｎ）実装方式がある。赤色波長領域の半導体レーザ装置は、赤外波長領域の半導体レーザ装置などと比較して、その材料系の物性により、しきい値、効率などの特性の温度依存性が大きい。そのため、特性の安定性や高い光出力を得るためには放熱が重要であり、赤色波長領域の半導体レーザ装置では活性層側からサブマウントへの放熱が可能なＪ－ｄｏｗｎ実装方式を採用する場合が多くみられる。しかし、それぞれの波長のレーザ領域で、ストライプの高さが大きく異なると、Ｊ－ｄｏｗｎ実装時にクラッド層に歪が入り、素子の信頼性が低下するといった問題が生じる。更には、Ｊ－ｄｏｗｎ実装時に、ストライプ（リッジ）の高さの違いから生じる素子の傾き、半田濡れのバラツキ、または高さが低いリッジの接合不良、などの問題が生じる。また、それぞれのストライプ（リッジ）の高さが異なると、リッジ上に形成する電極とｐ型クラッド層とのコンタクト用の開口形成時などで不具合を生じる可能性もある。このように、ストライプ（リッジ）の高さの違いが顕著に生じると、実装時などの実用上の問題が生じることになる。
【0011】
本発明の課題は、チップ内の高さの違いから生じる実用上の問題を抑制する半導体レーザ装置を提供することである。その他の課題および新規な特徴は、本明細書および図面の記載から明らかになる。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一つの実施形態に係る半導体レーザ装置は、基板と、前記基板の主面に積層される、第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層と、前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とに挟まれるように形成され、前記基板主面に平行な第１の面上において形成される発光層とを有し、前記発光層は、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光領域を有し、前記複数の発光領域のそれぞれから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値は、前記発光層の前記第１の面からの厚さに応じて異なっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明の一つの実施形態に係る半導体レーザ装置では、チップ内の高さの違いから生じる実用上の問題を抑制する半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】一つの実施の形態に係る半導体レーザ装置の構成の一例を示す要部斜視図である。
【図2A】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の構成の一例を示す要部斜視図である。
【図2B】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ０１～ＥＬ０４の構成の一例を示す要部断面図である。
【図3A】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図3B】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図4】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図5】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図6】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図7A】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図7B】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図7C】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図8A】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法の変形例１に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図8B】他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法の変形例２に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図9A】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の構成の一例を示す要部斜視図である。
【図9B】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ１１～ＥＬ１３の構成の一例を示す要部断面図である。
【図10A】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図10B】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図10C】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図10D】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図11A】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図11B】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図12A】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図12B】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図13A】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図13B】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図14A】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図14B】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図14C】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【図14D】他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【図15】選択成長法によって形成された量子井戸層ＱＷにおけるＩｎ組成比と発振波長との関係を示している図である。
【図16】選択成長法によって形成された量子井戸層ＱＷにおけるＩｎ組成比と発振波長との関係を示している図である。
【図17】量子井戸層ＱＷのＩｎ組成比に対するＧａ１－ｙＩｎｙＰの歪量を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、実施の形態に係る半導体レーザ装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要件または対応する構成要件には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。また、各実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わされてもよい。なお、符号においては、形成箇所が異なる等の理由で個別に説明する必要がある際には、例えば、発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３など、それぞれで異なる符号を付して説明するが、本来部材が持つ機能として説明する際には、例えば、発光部ＥＭ、と表現する場合もある。
【0016】
［本発明の一つの実施の形態に係る半導体レーザ装置の構成］
図１は、一つの実施の形態に係る半導体レーザ装置の構成の一例を示す要部斜視図である。なお、図１に示されるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸については、ｘは水平方向／幅方向／横方向、ｙは奥行方向／縦方向、ｚは垂直方向／厚さ方向／高さ方向、をそれぞれ意味するものとする。この方向に関する定義については、他の図においても同様である。
図１は、一つの実施の形態に係る半導体レーザ装置の構成の一例を示す要部斜視図である。なお、図１に示されるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸については、ｘは水平方向／幅方向／横方向、ｙは奥行方向／縦方向、ｚは垂直方向／厚さ方向／高さ方向、をそれぞれ意味するものとする。この方向に関する定義については、他の図においても同様である。
【0017】
図１に示されるように、一つの実施の形態に係る半導体レーザ装置ＬＤ００１は、ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型クラッド層２、発光層ＥＬおよびｐ型クラッド層３が形成されている。また、レーザ光を放射する４つの発光部ＥＭ００１、ＥＭ００２、ＥＭ００３、ＥＭ００４が、図１中でｘ方向において所定の間隔にて形成されている。
【0018】
発光部ＥＭからは、赤色領域におけるレーザ光（波長λ＝６００ｎｍ～７００ｎｍ）が放射される。好ましくは、発光部ＥＭ００１、ＥＭ００２、ＥＭ００３、ＥＭ００４からは、赤色領域の波長の範囲内において、それぞれ異なる波長λ００１～λ００４のレーザ光が放射される。なお、発光部ＥＭから放射するレーザ光の波長λは、その全てで異なっている必要はなく、少なくとも一つの波長がその他の波長と異なっていれば良い。ここで示される波長λとは、発光部ＥＭから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値を示しており、以下に示す他の実施の形態１，２においても同様である。
【0019】
また、それぞれの発光部ＥＭ００１、ＥＭ００２、ＥＭ００３、ＥＭ００４における発光層ＥＬ００１、ＥＬ００２、ＥＬ００３、ＥＬ００４は、同一の主面上に形成された（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の結晶層から構成される。発光層ＥＬ００１、ＥＬ００２、ＥＬ００３、ＥＬ００４の結晶層の厚さＥＨは、それぞれで異なっている。なお、発光層ＥＬの厚さＥＨは、その全てで異なっている必要はなく、少なくとも一つの発光層ＥＬの厚さＥＨがその他の厚さＥＨと異なっていれば良い。ここでは、結晶層の厚さＥＨは、ＥＨ００１＜ＥＨ００２＜ＥＨ００３＜ＥＨ００４、の関係になっている。
このように、発光層ＥＬの厚さに応じて、放射されるレーザ光の波長λの値も異なっている。
このように、発光層ＥＬの厚さに応じて、放射されるレーザ光の波長λの値も異なっている。
【0020】
なお、図１では、リッジ構造を持つ半導体レーザ装置について説明したが、その他、リッジ構造を持たない半導体レーザ装置、例えば、電流狭窄層を持つ埋め込み構造型の半導体レーザ装置等においても適用することができる。
【0021】
［他の実施の形態１］
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１では、レーザ光を放射する４つの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４が形成され、それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４の発光層ＥＬの幅（ＥＷ０１、ＥＷ０２、ＥＷ０３、ＥＷ０４）の大きさが異なっている。また、それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４における発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の結晶層の厚さＥＨが異なっている。また、それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４からは異なる波長λのレーザ光が放射される。
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１では、レーザ光を放射する４つの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４が形成され、それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４の発光層ＥＬの幅（ＥＷ０１、ＥＷ０２、ＥＷ０３、ＥＷ０４）の大きさが異なっている。また、それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４における発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の結晶層の厚さＥＨが異なっている。また、それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４からは異なる波長λのレーザ光が放射される。
【0022】
（半導体レーザ装置の構成）
図２Ａは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の構成の一例を示す要部斜視図である。図２Ｂは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ０１～ＥＬ０４の構成の一例を示す要部断面図である。
図２Ａは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の構成の一例を示す要部斜視図である。図２Ｂは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ０１～ＥＬ０４の構成の一例を示す要部断面図である。
【0023】
図２Ａに示されるように、半導体レーザ装置ＬＤ０１は、ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型クラッド層２（厚さ２μｍ）、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４およびｐ型クラッド層３（厚さ２μｍ）が形成されている。発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４は、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の結晶層から構成されている。また、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４は、ｎ型クラッド層２の同一面上に形成されている。すなわち、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の下面位置は、垂直方向または厚さ方向（図２Ａのｚ方向に相当する）において同じである。
【0024】
また、半導体レーザ装置ＬＤ０１には、４つの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４が形成され、それぞれの発光部ＥＭにおける発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の幅ＥＷは（図２Ａの中で示されるｘ方向（水平方向）の大きさに相当する）異なっている。すなわち、幅は、ＥＷ０４＜ＥＷ０３＜ＥＷ０２＜ＥＷ０１、の関係になっている。一例として、幅ＥＷ０４の長さは１５μｍ、幅ＥＷ０３の長さは２５μｍ、幅ＥＷ０２の長さは３５μｍ、幅ＥＷ０１の長さは４５μｍ、となる。また、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の結晶層の厚さＥＨ（図２Ａの中で示されるｚ方向（垂直方向）の大きさに相当する）が異なっている。具体的には、発光層ＥＬの厚さＥＨは、ＥＨ０１＜ＥＨ０２＜ＥＨ０３＜ＥＨ０４、の関係になっている。一例として、発光層ＥＬ０１の厚さＥＨ０１は１００ｎｍ、発光層ＥＬ０２の厚さＥＨ０２からは１１０ｎｍ、発光層ＥＬ０３の厚さＥＨ０３は１２０ｎｍ、発光層ＥＬ０４の厚さＥＨ０４は１３０ｎｍ、となる。
【0025】
それぞれの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４には、ｐ型クラッド層３の一部をエッチング除去して形成した電流狭窄構造（電流注入構造）および横方向（図２Ａのｘ方向）の光閉じ込めのための構造としてのリッジ４が形成されている。リッジ４の上面とＧａＡｓ基板１の裏面には、ｐ側電極７Ｐとｎ側電極７Ｎが形成されている。
【0026】
ｎ側電極７Ｎとｐ側電極７Ｐに電流を印加することで、４つの発光部ＥＭ０１、ＥＭ０２、ＥＭ０３、ＥＭ０４に形成される発光領域ＥＲ０１、ＥＲ０２、ＥＲ０３、ＥＲ０４から、赤色領域におけるレーザ光（波長：６００ｎｍ～７００ｎｍ）が放射される。発光領域ＥＲから放射される波長λは、発光部ＥＭのそれぞれで異なっている。具体的には、波長λは、発光部ＥＭ０１＜ＥＭ０２＜ＥＭ０３＜ＥＭ０４、の関係となっている。一例として、発光部ＥＭ０１からは６４０ｎｍ、ＥＭ０２からは６４３ｎｍ、ＥＭ０３からは６４６ｎｍ、ＥＭ０４からは６４９ｎｍ、の波長のレーザ光がそれぞれ放射される。
このように、発光層ＥＬの厚さＥＨが厚くなるほど、波長λの値も大きくなっている。
このように、発光層ＥＬの厚さＥＨが厚くなるほど、波長λの値も大きくなっている。
【0027】
なお、詳細は後述するが、破線Ａは（図２Ａおよび図７）、それぞれの発光部ＥＭに形成されたリッジ４の上面（正確には、リッジ４上に形成されたキャップ層５の上面）の高さ（図２Ａのｚ方向）の違いを示すために図示されている。他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１を形成する際、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４は選択成長法により形成されるが、それ以外の結晶層（ｎ型クラッド層２やｐ型クラッド層３）は選択成長法を用いることなく形成される。また、前述したように、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４は、同じ面上に形成され、その下面位置は、垂直方向または厚さ方向（図２Ａのｚ方向に相当する）において同じである。したがって、４つの発光部ＥＭにおいては、破線Ａにて示されるように、発光層ＥＬの厚さＥＨの違いのみが、垂直方向または厚さ方向（図２Ａのｚ方向に相当する）の差として生じることになる。
【0028】
更には、リッジ４の上面に形成されるｐ側電極７Ｐは、それぞれの発光部ＥＭでの高さの違いを補正するため、発光部ＥＭ毎に異なる厚さで形成しても良い。これにより、破線Ｂで示されるように、ｐ側電極７Ｐの上面位置が、それぞれの発光部ＥＭにおいて同一となっている。これにより、Ｊ－ｄｏｗｎ実装の時の半田の濡れ性を均一にでき、また、チップが傾斜するのを防ぐことができる。更には、実装時に、実装装置でチップを画像認識する際に、全ビームの電極位置に焦点を容易に合わせることができる。
【0029】
複数の発光領域ＥＲの中心位置（またはリッジ４の中心位置）のそれぞれの横方向（図２Ａのｘ方向）におけるピッチ間隔は、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲から選択されている。なお、赤色領域のレーザ光（６００～７００ｎｍ）を横シングルモードで発振させるには、高次モードのカットオフ条件を満足するように、リッジ幅（図２Ａのｘ方向に相当）を２μｍ程度にする必要がある。よって、マルチビームの複数リッジのラインアンドスペースを考慮すると、複数の発光領域ＥＲの中心位置（またはリッジ４の中心位置）のそれぞれのピッチ間隔の最小値を５μｍ程度とすることが好ましい。
また、Ｊ－ｄｏｗｎ実装時においては、リッジ４の上部のｐ側電極７Ｐは半田等の接合材を介して図示しないサブマウントに接合され、サブマウントは放熱性部材に接続される。
また、Ｊ－ｄｏｗｎ実装時においては、リッジ４の上部のｐ側電極７Ｐは半田等の接合材を介して図示しないサブマウントに接合され、サブマウントは放熱性部材に接続される。
【0030】
図２Ｂは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ０１～ＥＬ０４の構成の一例を示す要部断面図である。
【0031】
図２Ｂに示されるように、発光層ＥＬは、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ（数１０ｎｍ）、量子井戸層ＱＷ（数ｎｍ～数１０ｎｍ）、バリア層ＢＬ（数ｎｍ～数１０ｎｍ）、量子井戸層ＱＷ（数ｎｍ～数１０ｎｍ）および上部ｐ側ガイド層ｐＧＬ（数１０ｎｍ）から構成され、トータルで１００ｎｍ程度の厚さで形成されている。図２Ａに示される発光領域ＥＲ０１、ＥＲ０２、ＥＲ０３、ＥＲ０４は、量子井戸層ＱＷの所望領域に相当する。図２Ｂにおいては、量子井戸層ＱＷは、多重量子井戸層（ＭＱＷ）として示されているが、単一量子井戸層（ＳＱＷ）であっても良い。一例として、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬは、（ＡｌｘＧａ1－ｘ）１－ｙＩｎｙＰから成り、組成比ｘ＝０．７、ｙ＝０．５で、共に膜厚は５０ｎｍ～６０ｎｍである。量子井戸層ＱＷは、ＧａＩｎＰから成り、膜厚は、５ｎｍ～６ｎｍである。バリア層ＢＬは、（ＡｌｘＧａ1－ｘ）１－ｙＩｎｙＰから成り、組成比ｘ＝０．７、ｙ＝０．５で、共に膜厚は５ｎｍ～６ｎｍである。
【0032】
なお、本実施の形態にて発光層ＥＬと表現する場合は、発光層ＥＬに上述の下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬを全て含むことを意味する他、量子井戸層ＱＷとバリア層ＢＬを含むことを意味する場合、または、ｐ型クラッド層３、ｎ型クラッド層２の少なくともどちらか一方の一部をも含むことを意味する場合もある。
【0033】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法の一例について説明する。図３～図７は、半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
次に、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法の一例について説明する。図３～図７は、半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。
【0034】
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法は、主として、（１）ＧａＡｓ基板１の上にｎ型クラッド層２を形成する工程と、（２）マスクＭＫを形成する工程と、（３）発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４を選択成長法にて形成する工程、（４）ｐ型クラッド層３およびキャップ層５を形成する工程（マスクＭＫの除去工程を含む）、（５）リッジおよび電極を形成して個片化する工程、とを含む。
【0035】
（１）ＧａＡｓ基板１の上にｎ型クラッド層２を形成する工程
まず、図３Ａに示されるように、ＧａＡｓ基板１の上に厚さ約２μｍのｎ型クラッド層２をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長する。ｎ型クラッド層２の組成は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）であり、ここではｘ＝１、ｙ＝０．５とした。本実施の形態では、ＧａＡｓ基板１との格子整合を考慮し、Ｉｎ組成ｙは０．５に調整している。また、ＡｌとＧａの組成比（ｘ：１－ｘ）は、ｘの方が大きいことが好ましく、（ｘ：１－ｘ）＝１：０でも良い。
まず、図３Ａに示されるように、ＧａＡｓ基板１の上に厚さ約２μｍのｎ型クラッド層２をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長する。ｎ型クラッド層２の組成は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）であり、ここではｘ＝１、ｙ＝０．５とした。本実施の形態では、ＧａＡｓ基板１との格子整合を考慮し、Ｉｎ組成ｙは０．５に調整している。また、ＡｌとＧａの組成比（ｘ：１－ｘ）は、ｘの方が大きいことが好ましく、（ｘ：１－ｘ）＝１：０でも良い。
【0036】
（２）マスクＭＫを形成する工程
次に、図３Ｂに示されるように、ｎ型クラッド層２を形成した後、ｎ型クラッド層２の表面にマスクＭＫとして機能する酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をＣＶＤ法にて形成する。このＳｉＯ２膜は結晶成長を阻害する膜であり、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜を用いても良い。
次に、図３Ｂに示されるように、ｎ型クラッド層２を形成した後、ｎ型クラッド層２の表面にマスクＭＫとして機能する酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をＣＶＤ法にて形成する。このＳｉＯ２膜は結晶成長を阻害する膜であり、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜を用いても良い。
【0037】
ＳｉＯ２膜を形成後、図４に示されるように、リソグラフィー法を用いてＳｉＯ２膜に複数のストライプ状の開口部（本実施の形態では４つの開口部）を形成する。４つの開口部の幅（図２Ａの中で示されるｘ方向（水平方向）の大きさに相当する）は、それぞれ異なり、図４の左側から順に狭くなるように形成する。すなわち、幅は、ＥＷ０４＜ＥＷ０３＜ＥＷ０２＜ＥＷ０１、の関係となるように（図２Ａ参照）、マスクＭＫ０１～ＭＫ０５を形成する。
【0038】
（３）発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４を選択成長法にて形成する工程
次に、図５に示されるように、マスクＭＫの開口部の領域に、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬからなる発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４を形成する。これらの層の形成には選択成長と呼ばれる方法にて実施する。選択成長法は、マスクＭＫの上面には結晶が成膜されないことを利用して、マスクＭＫの開口部の領域のみに所望の膜を形成するものである。
次に、図５に示されるように、マスクＭＫの開口部の領域に、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬからなる発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４を形成する。これらの層の形成には選択成長と呼ばれる方法にて実施する。選択成長法は、マスクＭＫの上面には結晶が成膜されないことを利用して、マスクＭＫの開口部の領域のみに所望の膜を形成するものである。
【0039】
選択成長法にて成長する結晶は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜１）であり、使用される原料ガスは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）などである。
【0040】
選択成長法により、マスクＭＫの開口部の領域に、図２Ｂで示すように、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬ、量子井戸層ＱＷおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬの順で成膜をする。図４で示したマスクＭＫの開口部が最も広い領域（ＥＷ０１）には発光層ＥＬ０１が形成され、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域（ＥＷ０４）には発光層ＥＬ０４が形成される。なお、選択成長法により発光層ＥＬを形成する際、発光層ＥＬには傾斜面１１が形成される。すなわち、発光層ＥＬは、前記リッジの長手方向（図２Ａのｙ方向に相当）において延びる側面を有し、この側面が発光層ＥＬの厚みが増すにしたがい内側に傾斜している。
【0041】
この発光層ＥＬを形成する工程では、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰを選択成長法により形成するが、元素の組成割合を示すｘとｙの値は次のように設定している。
ガイド層ＧＬはＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層や閉じ込め層と呼ばれることもあり、クラッド層２（３）よりも屈折率が高く、量子井戸層ＱＷよりも屈折率が低いことが好ましい。そのため、クラッド層２（３）に比べてＡｌ組成比ｘが小さくなるように原料の供給比を調整する。例えば、Ａｌ組成比ｘはクラッド層２（３）がもっとも高く、ガイド層ＧＬまたはバリア層ＢＬ、量子井戸層ＱＷの順に低くなるように原料ガスの供給量を調整する。
ガイド層ＧＬはＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層や閉じ込め層と呼ばれることもあり、クラッド層２（３）よりも屈折率が高く、量子井戸層ＱＷよりも屈折率が低いことが好ましい。そのため、クラッド層２（３）に比べてＡｌ組成比ｘが小さくなるように原料の供給比を調整する。例えば、Ａｌ組成比ｘはクラッド層２（３）がもっとも高く、ガイド層ＧＬまたはバリア層ＢＬ、量子井戸層ＱＷの順に低くなるように原料ガスの供給量を調整する。
【0042】
本実施の形態では、ガイド層ＧＬ及びバリア層ＢＬの組成はｘ＝０．７、ｙ＝０．５とした。また、量子井戸層ＱＷの成長においては原料ガスのＴＭＡの供給を行わず、量子井戸層ＱＷはＡｌを含有しない（即ち、ｘ＝０）ＧａＩｎＰとしている。量子井戸層ＱＷの厚さは５ｎｍ～６ｎｍの範囲で形成されている。
【0043】
選択成長法にて形成される発光層ＥＬは、光導波路としてはコア層として機能する。発光層ＥＬの厚さは波長や各層の屈折率にも依存するが、赤色レーザでは約５０ｎｍ～約５００ｎｍの範囲から選ばれ、本実施の形態では合計約１００ｎｍの厚さとしている。
【0044】
また、選択成長法にて形成される発光層ＥＬの厚さＥＨは、それぞれの発光層ＥＬにおいて異なっている。すなわち、マスクＭＫの開口部の大きさにより、選択成長される発光層ＥＬの厚さに違いが生じ、発光層ＥＬの幅ＥＷが狭いほど発光層ＥＬの厚さが厚くなっている。具体的には、厚さＥＨは、ＥＨ０１＜ＥＨ０２＜ＥＨ０３＜ＥＨ０４、の関係になっている。
【0045】
上述したように、マスクＭＫの異なる開口領域に、選択成長法により発光層ＥＬを堆積すると、発光層ＥＬの膜厚が異なる。このメカニズムについては明らかではないが、次の（ｉ）～（ｉｖ）であると想定することができる。
（ｉ）選択成長法ではマスクＭＫの表面では膜成長が生じないため、マスクＭＫの表面に供給された原料ガスは、マスクＭＫの表面上を移動して（ｍｉｇｒａｔｅ）、マスクＭＫの開口部の領域に移動する。（ｉｉ）マスクＭＫの表面積が大きいほど、移動する原料ガスの量が多くなる。（ｉｉｉ）表面積が大きなマスクＭＫに隣接するマスクＭＫの開口部の領域には、より多くの量の原料ガスが開口部に移動し、開口部における原料ガスの濃度が高くなる。また、マスクＭＫの開口部が小さければ原料ガスの濃度もより高くなる。（ｉｖ）結果として、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域に形成される発光層ＥＬ０４により多くの原料が供給されることになる。
（ｉ）選択成長法ではマスクＭＫの表面では膜成長が生じないため、マスクＭＫの表面に供給された原料ガスは、マスクＭＫの表面上を移動して（ｍｉｇｒａｔｅ）、マスクＭＫの開口部の領域に移動する。（ｉｉ）マスクＭＫの表面積が大きいほど、移動する原料ガスの量が多くなる。（ｉｉｉ）表面積が大きなマスクＭＫに隣接するマスクＭＫの開口部の領域には、より多くの量の原料ガスが開口部に移動し、開口部における原料ガスの濃度が高くなる。また、マスクＭＫの開口部が小さければ原料ガスの濃度もより高くなる。（ｉｖ）結果として、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域に形成される発光層ＥＬ０４により多くの原料が供給されることになる。
【0046】
（４）ｐ型クラッド層３およびキャップ層５を形成する工程（マスクＭＫの除去工程を含む）
次に、図６に示されるように、マスクＭＫを除去する。そして、図７Ａに示されるように、厚さ約２μｍのｐ型クラッド層３をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長し、続けて０．５μｍのキャップ層５を形成する。なお、ｐ型クラッド層３の形成の途中には、エッチストップ層６を形成する工程を含んでいる。エッチストップ層６は、次の工程（５）でｐ型クラッド層３をエッチングしてリッジ４を形成する際のエッチング停止層として機能するものである。
次に、図６に示されるように、マスクＭＫを除去する。そして、図７Ａに示されるように、厚さ約２μｍのｐ型クラッド層３をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長し、続けて０．５μｍのキャップ層５を形成する。なお、ｐ型クラッド層３の形成の途中には、エッチストップ層６を形成する工程を含んでいる。エッチストップ層６は、次の工程（５）でｐ型クラッド層３をエッチングしてリッジ４を形成する際のエッチング停止層として機能するものである。
【0047】
（５）リッジおよび電極を形成して個片化する工程
次に、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、ｐ型クラッド層３を所定形状にエッチング加工して、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４のそれぞれに対してリッジ４を形成する。なお、図７Ｂにおいて、クラッド層２の上面からリッジ４の上端（ｐ側電極７Ｐ側端部）までの厚みを誇張して記載しているが、エッチングにより形成されるリッジ４の高さ（厚み方向の距離）は、例えば１μｍ程度である。そして、図示しないＳｉＯ２等のパッシベーション酸化膜を成膜し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてリッジ上部に酸化膜の開口部を設け、その上にｐ側電極７Ｐを形成する。また、ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極７Ｎを形成する。図７Ｃが、電極まで形成した半導体レーザＬＤ０１を示す概略断面図であり、この形状が図２Ａに斜視図として示した半導体レーザＬＤ０１に相当している。その後、ＧａＡｓ基板を劈開し、劈開面に端面コーティングなどを形成することで、図２Ａに示すような半導体レーザ装置ＬＤ０１が形成される。
次に、図７Ｂおよび図７Ｃに示されるように、ｐ型クラッド層３を所定形状にエッチング加工して、発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４のそれぞれに対してリッジ４を形成する。なお、図７Ｂにおいて、クラッド層２の上面からリッジ４の上端（ｐ側電極７Ｐ側端部）までの厚みを誇張して記載しているが、エッチングにより形成されるリッジ４の高さ（厚み方向の距離）は、例えば１μｍ程度である。そして、図示しないＳｉＯ２等のパッシベーション酸化膜を成膜し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてリッジ上部に酸化膜の開口部を設け、その上にｐ側電極７Ｐを形成する。また、ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極７Ｎを形成する。図７Ｃが、電極まで形成した半導体レーザＬＤ０１を示す概略断面図であり、この形状が図２Ａに斜視図として示した半導体レーザＬＤ０１に相当している。その後、ＧａＡｓ基板を劈開し、劈開面に端面コーティングなどを形成することで、図２Ａに示すような半導体レーザ装置ＬＤ０１が形成される。
【0048】
このように、本実施の形態１においては、選択成長法により堆積する層は、工程（３）で形成される比較的に薄い発光層ＥＬである。一方で、工程（１）および工程（４）で形成される厚いｎ型クラッド層２やｐ型クラッド層３は、選択成長法を用いることなく形成される。
【0049】
ここで、最も厚い発光層ＥＬ０４は、最も薄い発光層ＥＬ０１での厚さの約１．２～１．３倍である。これは、２０～３０ｎｍ程度の厚さの違いを意味することになり、ＧａＡｓ基板１をも含めたトータル厚さ（数μｍ（数１０００ｎｍ））と比較しても、僅かな厚さである。例えば、ｎ型クラッド層２の下面からキャップ層５の上面までの厚さＴＨが４～５μｍ（４０００～５０００ｎｍ）である場合、最も厚い発光層ＥＬ０４と最も薄い発光層ＥＬ０１との厚みの違い（２０～３０ｎｍ）は、厚さＴＨの１％にも満たないことになる。このように、発光層ＥＬのみを選択成長法により形成することにより、それぞれの発光部ＥＭの高さの違いを抑制することができる。
【0050】
（効果）
同一面上に形成された発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の厚さに応じて、レーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値を異ならせることができる。また、半導体レーザ装置の製造過程で、選択成長法にて形成されるのは発光層ＥＬのみであるため（ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層は選択成長法では形成しない）、チップ全体の高さに占める段差が低減される。このように、結晶成長を３回（ｎ型クラッド層、発光層ＥＬ、ｐ型クラッド層）に分けて実施することで、ｎ型／ｐ型クラッド層（約４μｍ）には膜厚の差が生じず、相対的に薄く形成される発光層（約１００ｎｍ）における膜厚のみに差が生じることになる。よって、発光部ＥＭから放射されるそれぞれのビーム位置の高さの差が抑制される。更には、前述したようなＪ－ｄｏｗｎ実装する場合であっても、不具合を生じることはない。すなわち、実施の形態１では、チップ内の高さの違いから生じる実用上の問題を抑制する半導体レーザ装置を提供することができる。これにより、レーザ光の干渉による画質低下が抑制でき、広色域、高解像度、広視野角などの視感度や画質の更なる向上も可能となる。
同一面上に形成された発光層ＥＬ０１、ＥＬ０２、ＥＬ０３、ＥＬ０４の厚さに応じて、レーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値を異ならせることができる。また、半導体レーザ装置の製造過程で、選択成長法にて形成されるのは発光層ＥＬのみであるため（ｎ型クラッド層、ｐ型クラッド層は選択成長法では形成しない）、チップ全体の高さに占める段差が低減される。このように、結晶成長を３回（ｎ型クラッド層、発光層ＥＬ、ｐ型クラッド層）に分けて実施することで、ｎ型／ｐ型クラッド層（約４μｍ）には膜厚の差が生じず、相対的に薄く形成される発光層（約１００ｎｍ）における膜厚のみに差が生じることになる。よって、発光部ＥＭから放射されるそれぞれのビーム位置の高さの差が抑制される。更には、前述したようなＪ－ｄｏｗｎ実装する場合であっても、不具合を生じることはない。すなわち、実施の形態１では、チップ内の高さの違いから生じる実用上の問題を抑制する半導体レーザ装置を提供することができる。これにより、レーザ光の干渉による画質低下が抑制でき、広色域、高解像度、広視野角などの視感度や画質の更なる向上も可能となる。
【0051】
（変形例１）
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法の変形例１について説明する。図８Ａは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法の変形例１に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。なお、図８Ａは、前記図７Ａで示す発光層ＥＬに相当する部分の拡大図として示している。
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法の変形例１について説明する。図８Ａは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法の変形例１に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。なお、図８Ａは、前記図７Ａで示す発光層ＥＬに相当する部分の拡大図として示している。
【0052】
他の実施の形態１の変形例１では、図８Ａに示されるように、工程（１）の直後、および、工程（３）の直後において、バッファ層ＢＡＬ（または再成長界面層とも言う）を形成している。すなわち、バッファ層ＢＡＬ（厚さ３ｎｍ）は、ｎ型クラッド層２の表面と、発光層ＥＬの表面に形成されている。
【0053】
前述したように、赤色領域のレーザ装置は、Ａｌを含む（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰの結晶層から構成されるが、Ａｌは非常に酸化し易い。よって、バッファ層ＢＡＬは、工程間における結晶成長界面の酸化を抑制するための酸化防止層として形成される。Ａｌの酸化が生じるとキャリアの非発光再結合の割合が増え、発光効率の低下などの性能低下が生じるため好ましくない。また、バッファ層ＢＡＬは、Ａｌを含まない、または、Ａｌ混晶比が少ない材料から選択され、例えば、ＧａＩｎＰまたはＧａＡｓが選択される。なお、バッファ層ＢＡＬとしてＧａＡｓを選択した場合は、バッファ層ＢＡＬを形成した後に引き続く工程の直前でエッチング除去しても良い。これは、ＧａＡｓは光を吸収してしまうため、工程間においてのＡｌ酸化を抑制すれば、完成品においては存在していなくても良いからである。
【0054】
（変形例２）
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法の変形例２について説明する。図８Ｂは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法の変形例２に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。なお、図８Ｂは、前記図７Ａで示す発光層ＥＬに相当する部分の拡大図として示している。
他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１の製造方法の変形例２について説明する。図８Ｂは、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置の製造方法の変形例２に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。なお、図８Ｂは、前記図７Ａで示す発光層ＥＬに相当する部分の拡大図として示している。
【0055】
他の実施の形態１の変形例２では、図８Ｂに示されるように、実施の形態１の工程（１）と工程（４）の途中で、バッファ層ＢＡＬを形成している。すなわち、ｎ型クラッド層２の形成途中でバッファ層ＢＡＬを形成し、その上にマスクＭＫを形成した後に、残りのｎ型クラッド層２、発光層ＥＬ、ｐ型クラッド層３の一部、バッファ層ＢＡＬを一貫して選択成長する。そして、マスクＭＫの除去工程の後に、残りのｐ型クラッド層３、キャップ層５を一貫して結晶成長する。なお、ｐ型クラッド層３中にエッチストップ層６を含んでも良い。これらの工程を経ることで、バッファ層ＢＡＬは、ｎ型クラッド層２の内部と、ｐ型クラッド層３の内部において、発光層ＥＬの界面から所定の距離をおいて形成されている。このように、発光層ＥＬの界面から所定の距離を持ってバッファ層ＢＡＬを設けることで、光の吸収を低減させること、および、屈折率の分布を調整することができる。各層の一例としては、ｐ型クラッド層３は、ＡｌＩｎＰ から成り、その膜厚は２μｍである。また、キャップ層５は、ＧａＡｓから成り、厚みは０．５μｍ、エッチストップ層６は、ＧａＩｎＰから成り、その膜厚は２ｎｍである。
【0056】
なお、上述した変形例１、２は、以下に示す他の実施の形態２においても適用可能である。
【0057】
［他の実施の形態２］
他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１（図９Ａ）では、レーザ光を放射する３つの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３が形成され、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３の幅（ＥＷ１１、ＥＷ１２、ＥＷ１３）の大きさが異なっている。また、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３からは異なる波長のレーザ光が放射される。また、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３における発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の結晶層の厚さＥＨが異なることに加え、それぞれの発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の結晶層の組成比も異なっている。
他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１（図９Ａ）では、レーザ光を放射する３つの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３が形成され、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３の幅（ＥＷ１１、ＥＷ１２、ＥＷ１３）の大きさが異なっている。また、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３からは異なる波長のレーザ光が放射される。また、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３における発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の結晶層の厚さＥＨが異なることに加え、それぞれの発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の結晶層の組成比も異なっている。
【0058】
他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１は、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３の結晶層の組成比を異ならせたことを除き、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１と同じ構成である。よって、特に言及しない限り、以下では、他の実施の形態１と異なる点について主に説明し、同じ説明の繰り返しは省略する。なお、他の実施の形態２においては、他の実施の形態１の左右の構成が反対になっており、他の実施の形態１で示された構成の内、発光部の数およびエッチストップ層６は、説明の都合上、省略されている。
【0059】
詳細は後述するが、赤色領域のレーザ光では、半導体レーザ装置の結晶層においてＡｌ（アルミニウム）とＩｎ（インジウム）が添加されているが、実施の形態２に係る半導体レーザ装置では、結晶層を構成する組成の内、取り分け、Ｉｎ（インジウム）の組成比をも変えることにより、異なる波長の複数のレーザ光を一つのチップから放射することを可能としているものである。
【0060】
（半導体レーザ装置の構成）
図９Ａは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１の構成の一例を示す要部斜視図である。図９Ｂは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ１１～ＥＬ１３の構成の一例を示す要部断面図である。
図９Ａは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１の構成の一例を示す要部斜視図である。図９Ｂは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置における発光層ＥＬ１１～ＥＬ１３の構成の一例を示す要部断面図である。
【0061】
図９Ａに示されるように、半導体レーザ装置ＬＤ１は、ＧａＡｓ基板１の上に、ｎ型クラッド層２、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３およびｐ型クラッド層３が形成されている。また、半導体レーザ装置ＬＤ１には、３つの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３が形成され、それぞれの発光部ＥＭにおける発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の幅（図９Ａの中で示されるｘ方向（水平方向）の大きさに相当する）は、異なっている。すなわち、幅は、ＥＷ１３＜ＥＷ１２＜ＥＷ１１、の関係になっている。また、発光層ＥＬの厚さＥＨも他の実施の形態１と同じく、それぞれで異なっているが、他の実施の形態２では特に言及しない限り、厚さに関する説明を省略する。なお、厚さＥＨは、ＥＨ１１＜ＥＨ１２＜ＥＨ１３、の関係になっている。更には、発光層ＥＬの上端のエッジ部には、実施の形態１と同じく、傾斜面１１が形成されているが、他の実施の形態２では省略して説明する。
【0062】
また、それぞれの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３には、ｐ型クラッド層３の一部をエッチング除去して形成した電流狭窄構造（電流注入構造）および横方向（図９Ａのｘ方向）の光閉じ込めのための構造としてのリッジ４が形成されている。なお、ＧａＡｓ基板１の裏面とリッジ４の上面には、ｎ側電極７Ｎとｐ側電極７Ｐが形成されている。
【0063】
ｎ側電極７Ｎとｐ側電極７Ｐに電流を印加することで、３つの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３に形成される発光領域ＥＲ１１、ＥＲ１２、ＥＲ１３から、赤色領域におけるレーザ光（波長：６００ｎｍ～７００ｎｍ）が放射される。放射される波長λは、発光部ＥＭ１３＞発光部ＥＭ１２＞発光部ＥＭ１１、の関係となっている。一例として、発光領域ＥＲ１１からは６５４ｎｍ、ＥＲ１２からは６５８ｎｍ、ＥＲ１３からは６６２ｎｍの波長のレーザ光がそれぞれ放射される。
【0064】
なお、上述の例では、それぞれの波長は４ｎｍ毎の差異で設定されているが、これらの波長の差異は、１ｎｍ～３０ｎｍの間で適宜選択することができ。例えば、波長の差を１ｎｍとした場合は、発光領域ＥＲ１１からは６２０ｎｍ、ＥＲ１２からは６２１ｎｍ、ＥＲ１３からは６２２ｎｍの波長のレーザ光がそれぞれ放射される。また、波長の差を３０ｎｍとした場合は、発光領域ＥＲ１１からは６３０ｎｍ、ＥＲ１２からは６６０ｎｍ、ＥＲ１３からは６９０ｎｍの波長のレーザ光がそれぞれ放射される。
【0065】
また、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の結晶層は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜１）の結晶層から構成され、それぞれの発光層ＥＬにおける結晶層のＩｎ組成比（ｙ）が異なっている。一例として、発光層ＥＬ１１のＩｎ組成比（ｙ）は０．５１、発光層ＥＬ１２のＩｎ組成比（ｙ）は０．５５、発光層ＥＬ１３のＩｎ組成比（ｙ）は０．５９である。このＩｎ組成比（ｙ）は、詳細は後述するが、０．３５～０．６５の範囲から選択することが好ましい。また、後述するように発光層ＥＬは複数の層から構成されており、 Ａｌ組成（ｘ）は量子井戸層ＱＷが最も小さくなる。なお、Ａｌ組成（ｘ）が約０．５よりも大きくなると間接遷移型となるため、量子井戸層ＱＷのＡｌ組成（ｘ）は０．５以下となる。
【0066】
発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の構成の一例を図９Ｂにより説明する。図９Ｂに示されるように、発光層ＥＬは、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ（数１０ｎｍ）、量子井戸層ＱＷ（数ｎｍ～数１０ｎｍ）、バリア層ＢＬ（数ｎｍ～数１０ｎｍ）および上部ｐ側ガイド層ｐＧＬ（数１０ｎｍ）から構成され、トータルで１００ｎｍ程度の厚さで形成されている。図９Ａに示される発光領域ＥＲ１１、ＥＲ１２、ＥＲ１３は、量子井戸層ＱＷの所望領域に相当する。図９Ｂにおいては、量子井戸層ＱＷは、単一量子井戸層（ＳＱＷ）として示されているが、多重量子井戸層（ＭＱＷ）であっても良い。
【0067】
なお、本実施の形態にて発光層ＥＬと表現する場合は、発光層ＥＬに上述の下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬを全て含むことを意味する他、量子井戸層ＱＷとバリア層ＢＬを含むことを意味する場合、または、ｐ型クラッド層３の一部をも含むことを意味する場合もある。
【0068】
（半導体レーザ装置の製造方法）
次に、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１の製造方法の一例について説明する。図１０～図１４は、半導体レーザ装置ＬＤ１の製造方法に含まれる工程の一例を示す模式図である。図１０Ａ～図１４Ａは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。図１０Ｂ～図１４Ｂは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
次に、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１の製造方法の一例について説明する。図１０～図１４は、半導体レーザ装置ＬＤ１の製造方法に含まれる工程の一例を示す模式図である。図１０Ａ～図１４Ａは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部断面図である。図１０Ｂ～図１４Ｂは、他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置の製造方法に含まれる工程の一例を示す要部斜視図である。
【0069】
他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１の製造方法は、主として、（１）ＧａＡｓ基板１の上にｎ型クラッド層２を形成する工程と、（２）マスクＭＫを形成する工程と、（３）発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３を選択成長法にて形成する工程、（４）ｐ型クラッド層３およびキャップ層５を形成する工程（マスクＭＫの除去工程を含む）、（５）リッジおよび電極を形成して個片化する工程、とを含む。
【0070】
（１）ＧａＡｓ基板１の上にｎ型クラッド層２を形成する工程
まず、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、ＧａＡｓ基板１の上に厚さ約２μｍのｎ型クラッド層２をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長する。ｎ型クラッド層２の組成は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）であり、ここではｘ＝１、ｙ＝０．５とした。本実施の形態では、ＧａＡｓ基板１との格子整合を考慮し、Ｉｎ組成ｙは０．５に調整している。また、ＡｌとＧａの組成比（ｘ：１－ｘ）は、ｘの方が大きいことが好ましく、（ｘ：１－ｘ）＝１：０でも良い。
まず、図１０Ａおよび図１０Ｂに示されるように、ＧａＡｓ基板１の上に厚さ約２μｍのｎ型クラッド層２をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長する。ｎ型クラッド層２の組成は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０＜ｘ≦１、０＜ｙ＜１）であり、ここではｘ＝１、ｙ＝０．５とした。本実施の形態では、ＧａＡｓ基板１との格子整合を考慮し、Ｉｎ組成ｙは０．５に調整している。また、ＡｌとＧａの組成比（ｘ：１－ｘ）は、ｘの方が大きいことが好ましく、（ｘ：１－ｘ）＝１：０でも良い。
【0071】
（２）マスクＭＫを形成する工程
次に、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示されるように、ｎ型クラッド層２を形成した後、ｎ型クラッド層２の表面にマスクＭＫとして機能する酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をＣＶＤ法にて形成する。このＳｉＯ２膜は結晶成長を阻害する膜であり、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜を用いても良い。
次に、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示されるように、ｎ型クラッド層２を形成した後、ｎ型クラッド層２の表面にマスクＭＫとして機能する酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜をＣＶＤ法にて形成する。このＳｉＯ２膜は結晶成長を阻害する膜であり、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜を用いても良い。
【0072】
ＳｉＯ２膜を形成後、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、リソグラフィー法を用いてＳｉＯ２膜に複数のストライプ状の開口部（本実施の形態では３つの開口部）を形成する。３つの開口部の幅は（図９Ａの中で示されるｘ方向（水平方向）の大きさに相当する）それぞれ異なり、図１１Ａおよび図１１Ｂの左側から順に広くなるように形成する。すなわち、幅は、ＥＷ１３＜ＥＷ１２＜ＥＷ１１、の関係となるように形成される。また、３つの開口部を形成するマスクＭＫのそれぞれの幅は（図９Ａの中で示されるｘ方向（水平方向）の大きさに相当する）、図１１Ａおよび図１１Ｂの左側から順に狭くなるように形成する。一例として、それぞれのマスク幅は、ＭＫ４：５０μｍ、ＭＫ３：３５μｍ、ＭＫ２：３０μｍ、ＭＫ１：１５μｍとした。
【0073】
（３）発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３を選択成長法にて形成する工程
次に、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるように、マスクＭＫの開口部の領域に、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬからなる発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３を形成する。これらの層の形成には選択成長と呼ばれる方法にて実施する。選択成長法は、マスクＭＫの上面には結晶が成膜されないことを利用して、マスクＭＫの開口部の領域のみに所望の膜を形成するものである。
次に、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されるように、マスクＭＫの開口部の領域に、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬからなる発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３を形成する。これらの層の形成には選択成長と呼ばれる方法にて実施する。選択成長法は、マスクＭＫの上面には結晶が成膜されないことを利用して、マスクＭＫの開口部の領域のみに所望の膜を形成するものである。
【0074】
選択成長法にて成長する結晶は（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ（０≦ｘ＜１、０＜ｙ＜１）であり、使用される原料ガスは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルインジウム（ＴＭＩ）などである。
【0075】
選択成長法により、マスクＭＫの開口部の領域に、下部ｎ側ガイド層ｎＧＬ、量子井戸層ＱＷ、バリア層ＢＬおよび上部ｐ側ガイド層ｐＧＬの順で成膜をする。マスクＭＫの開口部が最も広い領域（ＥＷ１１）には発光層ＥＬ１１が形成され、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域（ＥＷ１３）には発光層ＥＬ１３が形成される。また、中間の開口部の領域（ＥＷ１２）には発光層ＥＬ１２が形成される。
【0076】
この発光層ＥＬを形成する工程では、（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰを選択成長法により形成するが、元素の組成割合を示すｘとｙの値は次のように設定している。
【0077】
ガイド層ＧＬはＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ Ｈｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）層や閉じ込め層と呼ばれることもあり、クラッド層２（３）よりも屈折率が高く、量子井戸層ＱＷよりも屈折率が低いことが好ましい。そのため、クラッド層２（３）に比べてＡｌ組成比ｘが小さくなるように原料の供給比を調整する。例えば、Ａｌ組成比ｘはクラッド層２（３）がもっとも高く、ガイド層ＧＬまたはバリア層ＢＬ、量子井戸層ＱＷの順に低くなるように原料ガスの供給量を調整する。
【0078】
本実施の形態では、ガイド層ＧＬ及びバリア層ＢＬの組成は（ＡｌｘＧａ1－ｘ）１－ｙＩｎｙＰから成り、組成比をｘ＝０．７、ｙ＝０．５とし、膜厚は、例えば５０ｎｍ～６０ｎｍとした。また、量子井戸層ＱＷの成長においては原料ガスのＴＭＡの供給を行わず、量子井戸層ＱＷはＡｌを含有しない（即ち、ｘ＝０）とし、層の組成はＧａＩｎＰとしている。量子井戸層ＱＷの厚さは５ｎｍ～６ｎｍの範囲で形成されている。
【0079】
選択成長法にて形成される発光層ＥＬは、光導波路としてはコア層として機能する。発光層ＥＬの厚さは波長や各層の屈折率にも依存するが、赤色レーザでは約５０ｎｍ～約５００ｎｍの範囲から選ばれ、本実施の形態では合計約１００ｎｍの厚さとしている。
【0080】
この発光層ＥＬを形成する工程では、選択成長による成長レートを通常のレートよりも高めて実施している。例えば、通常の成長レートが１～２μｍ／ｈの場合であれば、本実施の形態では原料ガスの供給量を増加させて１．２～１．８程度に成長レートを高めた。このように成長レートを高めることにより、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３におけるＩｎ組成を制御することができた。具体的には、Ｉｎ組成は、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域（ＥＷ１３）に形成される発光層ＥＬ１３では一番高く、次いで、発光層ＥＬ１２、発光層ＥＬ１１の順でＩｎ組成が低くなる。このように、マスクＭＫの開口幅が狭いストライプにおけるＩｎ組成が高くなる条件を用いている。
【0081】
発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３のそれぞれでＩｎ組成が制御できるメカニズムについては明らかではないが、次の（ｉ）～（ｉｖ）であると想定することができる。
（ｉ）選択成長法ではマスクＭＫの表面では膜成長が生じないため、マスクＭＫの表面に供給された原料ガスは、マスクＭＫの表面上を移動して（ｍｉｇｒａｔｅ）、マスクＭＫの開口部の領域に移動する。（ｉｉ）マスクＭＫの表面積が大きいほど、移動する原料ガスの量が多くなる。（ｉｉｉ）表面積が大きなマスクＭＫに隣接するマスクＭＫの開口部の領域には、より多くの量の原料ガスが開口部に移動し、開口部における原料ガスの濃度が高くなる。また、マスクＭＫの開口部が小さければ原料ガスの濃度もより高くなる。（ｉｖ）結果として、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域に形成される発光層ＥＬ１３により多くのＩｎが取り込まれることになる。このように、マスクＭＫの表面上での原料ガスの横方向拡散を促進させ、特に横方向拡散の影響を受けやすい原料（例えばＩｎを含むＴＭＩ）の組成が高くなるという現象を利用して、各開口部の組成比を調整している。
（ｉ）選択成長法ではマスクＭＫの表面では膜成長が生じないため、マスクＭＫの表面に供給された原料ガスは、マスクＭＫの表面上を移動して（ｍｉｇｒａｔｅ）、マスクＭＫの開口部の領域に移動する。（ｉｉ）マスクＭＫの表面積が大きいほど、移動する原料ガスの量が多くなる。（ｉｉｉ）表面積が大きなマスクＭＫに隣接するマスクＭＫの開口部の領域には、より多くの量の原料ガスが開口部に移動し、開口部における原料ガスの濃度が高くなる。また、マスクＭＫの開口部が小さければ原料ガスの濃度もより高くなる。（ｉｖ）結果として、マスクＭＫの開口部が最も狭い領域に形成される発光層ＥＬ１３により多くのＩｎが取り込まれることになる。このように、マスクＭＫの表面上での原料ガスの横方向拡散を促進させ、特に横方向拡散の影響を受けやすい原料（例えばＩｎを含むＴＭＩ）の組成が高くなるという現象を利用して、各開口部の組成比を調整している。
【0082】
なお、発光層ＥＬの厚さは、発光層ＥＬ１１＜発光層ＥＬ１２＜発光層ＥＬ１３、の関係になっている。
【0083】
（４）ｐ型クラッド層３およびキャップ層５を形成する工程（マスクＭＫの除去工程を含む）
次に、図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるように、マスクＭＫを除去する。そして、図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように、厚さ約２μｍのｐ型クラッド層３をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長し、続けて０．５μｍのキャップ層５を形成する。
次に、図１３Ａおよび図１３Ｂに示されるように、マスクＭＫを除去する。そして、図１４Ａおよび図１４Ｂに示されるように、厚さ約２μｍのｐ型クラッド層３をＭＯＣＶＤ法でエピタキシャル成長し、続けて０．５μｍのキャップ層５を形成する。
【0084】
（５）リッジおよび電極を形成して個片化する工程
次に、図１４Ｃおよび図１４Ｄに示されるように、ｐ型クラッド層３を所定形状にエッチング加工して、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３のそれぞれに対してリッジ４を形成する。そして、図示しないＳｉＯ２等のパッシベーション酸化膜を成膜し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてリッジ上部に酸化膜の開口部を設け、その上にｎ側電極７Ｐを形成する。また、ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極７Ｎを形成する。その後、ＧａＡｓ基板を劈開し、劈開面に端面コーティングなどを形成することで、図９Ａに示すような半導体レーザ装置ＬＤ１が形成される。
次に、図１４Ｃおよび図１４Ｄに示されるように、ｐ型クラッド層３を所定形状にエッチング加工して、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３のそれぞれに対してリッジ４を形成する。そして、図示しないＳｉＯ２等のパッシベーション酸化膜を成膜し、フォトリソグラフィとエッチング技術を用いてリッジ上部に酸化膜の開口部を設け、その上にｎ側電極７Ｐを形成する。また、ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極７Ｎを形成する。その後、ＧａＡｓ基板を劈開し、劈開面に端面コーティングなどを形成することで、図９Ａに示すような半導体レーザ装置ＬＤ１が形成される。
【0085】
（発振波長と組成比（Ｉｎ組成比）との関係）
次に、図１５～図１７を用いて、発振波長と組成比（Ｉｎ組成比）との関係について説明する。図１５と図１６は、選択成長法によって形成された量子井戸層ＱＷにおけるＩｎ組成比と発振波長との関係を示している図である。図１７は、量子井戸層ＱＷのＩｎ組成比に対するＧａ１－ｙＩｎｙＰの歪量を示す図である。
次に、図１５～図１７を用いて、発振波長と組成比（Ｉｎ組成比）との関係について説明する。図１５と図１６は、選択成長法によって形成された量子井戸層ＱＷにおけるＩｎ組成比と発振波長との関係を示している図である。図１７は、量子井戸層ＱＷのＩｎ組成比に対するＧａ１－ｙＩｎｙＰの歪量を示す図である。
【0086】
なお、図１５と図１６は、発振波長と組成比（Ｉｎ組成比）との原理的な関係を示すため、量子井戸層ＱＷの膜厚が発振波長に影響しないよう、量子井戸層ＱＷの膜厚を厚く（例えば、２０ｎｍ以上の厚さ）形成することにより得られたデータである（実施の形態２の量子井戸層ＱＷは５ｎｍ～６ｎｍ）。よって、図１５と図１６は、実施の形態２の半導体レーザ装置ＬＤ１における構造（寸法等）と完全に一致するものではない。
【0087】
図１５には、異なる幅（図１１Ａおよび図１１ＢにおけるマスクＭＫの開口幅ＥＷに相当）の発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３に対して、工程（３）における選択成長の条件を、横方向拡散を大きくした場合と（図中の◆のプロット）、横方向拡散を小さくした場合（図中の■のプロット）の結果が示されている。図１６には、図１５の具体的な数値結果が示されている。図１５に示されるように、横方向拡散を小さくした場合には（図中の■のプロット）、発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３における発振波長の変化は殆ど見られない。一方、横方向拡散を大きくした場合には（図中の◆のプロット）、発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３のそれぞれで発振波長が変化していることが理解できる。図１６に具体的に示されるように、発光部ＥＭ１１における量子井戸層ＱＷ（Ｇａ１－ｙＩｎｙＰ）のＩｎ組成比ｙは０．５１で、発振波長は６５４ｎｍである。発光部ＥＭ１２における量子井戸層ＱＷ（Ｇａ１－ｙＩｎｙＰ）のＩｎ組成比ｙは０．５５で、発振波長は６５８ｎｍである。また、発光部ＥＭ１３における量子井戸層ＱＷ（Ｇａ１－ｙＩｎｙＰ）のＩｎ組成比ｙは０．５９で、発振波長は６６２ｎｍである。このように、量子井戸層ＱＷ（Ｇａ１－ｙＩｎｙＰ）のＩｎ組成比ｙを変化させることで、発振波長を制御することができる。なお、上述のＩｎ組成比は、リッジ４の下方位置の活性層ＥＬにおける値を示している。
【0088】
図１７は、量子井戸層ＱＷのＩｎ組成比に対するＧａ１－ｙＩｎｙＰの歪量を示す図である。図１７に示されるように、Ｉｎ組成比を０．５（歪量０％）から変化させることで、歪量も変化している。図１５および図１６に示されるように、Ｉｎ組成比によって発振波長を調整できるが、歪量が大きくなると活性層の品質が劣化し、発光効率が低下してしまう。したがって、Ｇａ１－ｙＩｎｙＰの膜厚にも依存するが、膜厚１０ｎｍ程度の量子井戸層ＱＷの歪量は、－２．０％～＋２．５％の範囲が好ましく、その場合におけるＩｎ組成比は０．３５～０．６５となる。すなわち、発光層ＥＬにおける量子井戸層ＱＷのＩｎ組成比は０．３５～０．６５の範囲から選択することが好ましい。なお、量子井戸層ＱＷのＩｎ組成比が０．３５の場合の発振波長は６２０ｎｍで、Ｉｎ組成比が０．６５の場合の発振波長は６９０ｎｍとなる。このように、Ｉｎ組成比を変更することで、発振波長を少なくとも６２０ｎｍから６９０ｎｍの範囲で制御することが可能となる。
【0089】
次に、本発明者らが、他の実施の形態２において、発光層の膜厚を変化させることに加え、発光層ＥＬの結晶の組成比をも変えることで発振波長を変化（制御）させるに至った経緯を説明する。
【0090】
本発明者らは、波長を変化させる方法として、発光層の膜厚を変化させること、および、発光層の組成を変化させること、があると認識していた。また、本発明者らの検討によれば、波長が短いほど、発光層の膜厚に対する波長の変化量が小さいといことが見出された。例えば、赤色領域の波長帯の場合、量子井戸層ＱＷは５ｎｍ付近の厚さであり、膜厚の調整では波長の変化量（調整範囲）に限界があり、膜厚の調整のみでは十分な波長差を確保できない可能性があるとの結論に至った。
そこで、本発明者らは、発光層の膜厚を変化させることに加え、発光層の組成差を利用することで、エネルギーバンドギャップを変化させて、波長の制御を行うことに着目した。
そこで、本発明者らは、発光層の膜厚を変化させることに加え、発光層の組成差を利用することで、エネルギーバンドギャップを変化させて、波長の制御を行うことに着目した。
【0091】
ここで、赤色波長帯の（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ活性層に対しては、少なくともＡｌとＩｎから構成される（ＡｌｘＧａ１－ｘ）１－ｙＩｎｙＰ混晶のクラッド層が必要である。エネルギーバンドギャップを変化させるため、Ａｌの組成比（導入量）を増加させると、次の（１）（２）で示すようなプロセス上での技術的困難さを生じる場合がある。（１）Ａｌは酸化しやすいため選択成長工程における界面処理が難しくなる。（２）Ａｌは選択成長時のマスク上にポリ（ｐｏｌｙ）堆積物を形成し易く、成長させる結晶の組成制御が難しくなる。そこで、本発明者らは、エネルギーバンドギャップを変えるため、取り分け、結晶中のＩｎ組成比を調整することで、波長変化量の制御性とプロセス上の有利さの両方に有効であることを見出した。すなわち、結晶層を構成する組成の内、Ｉｎ組成比を変えることにより、一つのチップから異なる波長の複数のレーザ光を容易に放射することが更に可能となる。
【0092】
（効果）
他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１も、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１と同様の効果を奏する。なお、実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１においては、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の幅に応じて、それぞれの組成比が異なる発光層ＥＬを形成することで、３つの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３から放射される波長を変えることができる。これにより、レーザ光の干渉による画質低下が抑制でき、広色域、高解像度、広視野角などの視感度や画質の更なる向上も可能となる。
他の実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１も、他の実施の形態１に係る半導体レーザ装置ＬＤ０１と同様の効果を奏する。なお、実施の形態２に係る半導体レーザ装置ＬＤ１においては、発光層ＥＬ１１、ＥＬ１２、ＥＬ１３の幅に応じて、それぞれの組成比が異なる発光層ＥＬを形成することで、３つの発光部ＥＭ１１、ＥＭ１２、ＥＭ１３から放射される波長を変えることができる。これにより、レーザ光の干渉による画質低下が抑制でき、広色域、高解像度、広視野角などの視感度や画質の更なる向上も可能となる。
【0093】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更され得る。たとえば、上記実施の形態では、赤色領域の半導体レーザ装置に関して説明したが、赤色以外の可視光領域であれば、他の色領域の半導体レーザ装置においても適用することが可能である。また、上記実施の形態では、ＧａＡｓ（基板）／ＡｌＧａＩｎＰ（結晶層）の半導体レーザ装置について説明したが、ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの半導体レーザ装置においても適用することが可能である。
また、上記実施の形態では、一つの半導体レーザ装置から波長の異なる３つまたは４つのレーザ光を出射する場合について説明したが、出射するレーザ光は５つ以上であってもよい。
また、上記実施の形態では、一つの半導体レーザ装置から波長の異なる３つまたは４つのレーザ光を出射する場合について説明したが、出射するレーザ光は５つ以上であってもよい。
【0094】
また、特定の数値例について記載した場合であっても、理論的に明らかにその数値に限定される場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値であってもよい。また、成分については、「Ａを主要な成分として含むＢ」などの意味であり、他の成分を含む態様を排除するものではない。
【0095】
また、上記実施の形態では、以下の形態を含む。
【0096】
（付記１）
基板と、
前記基板の主面に積層される、第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層と、
前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とに挟まれるように形成され、前記基板主面に平行な第１の面上において形成される、発光層と、を有し、
前記発光層は、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光部を有し、
前記複数の発光部のそれぞれから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値は、前記発光層の前記第１の面からの厚さに応じて異なっている、半導体レーザ装置。
基板と、
前記基板の主面に積層される、第１導電型の第１クラッド層と第２導電型の第２クラッド層と、
前記第１クラッド層と前記第２クラッド層とに挟まれるように形成され、前記基板主面に平行な第１の面上において形成される、発光層と、を有し、
前記発光層は、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光部を有し、
前記複数の発光部のそれぞれから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値は、前記発光層の前記第１の面からの厚さに応じて異なっている、半導体レーザ装置。
【0097】
（付記２）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記複数の発光部のそれぞれから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値は、前記発光層の前記第１の面からの厚さが厚いほど、長くなっている半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記複数の発光部のそれぞれから放射されるレーザ光の光スペクトルにおけるピーク波長の値は、前記発光層の前記第１の面からの厚さが厚いほど、長くなっている半導体レーザ装置。
【0098】
（付記３）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層は、前記複数の発光部をそれぞれ分離するように、前記第１の面上で分割して形成され、
前記発光層上に形成される前記第２クラッド層は、前記複数の発光部のそれぞれの上では同じ厚さで形成されている半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層は、前記複数の発光部をそれぞれ分離するように、前記第１の面上で分割して形成され、
前記発光層上に形成される前記第２クラッド層は、前記複数の発光部のそれぞれの上では同じ厚さで形成されている半導体レーザ装置。
【0099】
（付記４）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記第１クラッド層と前記発光層との間、および、前記発光層と前記第２クラッド層との間には、それぞれバッファ層が形成されている半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記第１クラッド層と前記発光層との間、および、前記発光層と前記第２クラッド層との間には、それぞれバッファ層が形成されている半導体レーザ装置。
【0100】
（付記５）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記第１クラッド層の中、および、前記第２クラッド層の中、にそれぞれ介在するようにバッファ層が形成されている半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記第１クラッド層の中、および、前記第２クラッド層の中、にそれぞれ介在するようにバッファ層が形成されている半導体レーザ装置。
【0101】
（付記６）
付記４に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層は量子井戸層を有し、前記バッファ層の厚さは前記量子井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザ装置。
付記４に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層は量子井戸層を有し、前記バッファ層の厚さは前記量子井戸層の厚さよりも薄い半導体レーザ装置。
【0102】
（付記７）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層の上部にリッジが形成され、
前記発光層は、前記リッジの長手方向において延びる側面を有し、前記側面は、前記発光層の厚みが増すにしたがい内側に傾斜している半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層の上部にリッジが形成され、
前記発光層は、前記リッジの長手方向において延びる側面を有し、前記側面は、前記発光層の厚みが増すにしたがい内側に傾斜している半導体レーザ装置。
【0103】
（付記８）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記複数の発光部のそれぞれの間隔は、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲で形成されている半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記複数の発光部のそれぞれの間隔は、５μｍ以上、１００μｍ以下の範囲で形成されている半導体レーザ装置。
【0104】
（付記９）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層の上部には、前記複数の発光部に対応するようにリッジが形成され、
前記リッジのそれぞれの上部に電極が形成され、前記電極のそれぞれは異なる厚さを有し、
前記基板の主面から前記電極の上端面までの厚さ方向における寸法は、前記複数の発光部に対応する前記リッジのそれぞれで同じである半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層の上部には、前記複数の発光部に対応するようにリッジが形成され、
前記リッジのそれぞれの上部に電極が形成され、前記電極のそれぞれは異なる厚さを有し、
前記基板の主面から前記電極の上端面までの厚さ方向における寸法は、前記複数の発光部に対応する前記リッジのそれぞれで同じである半導体レーザ装置。
【0105】
（付記１０）
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層の上部には、前記複数の発光部に対応するようにリッジが形成され、
前記リッジは、前記電極部において接合材を介してサブマウントに接合され、
前記サブマウントは放熱性部材に接続されている半導体レーザ装置。
付記１に記載の半導体レーザ装置において、
前記発光層の上部には、前記複数の発光部に対応するようにリッジが形成され、
前記リッジは、前記電極部において接合材を介してサブマウントに接合され、
前記サブマウントは放熱性部材に接続されている半導体レーザ装置。
【0106】
（付記１１）
基板の主面に第１導電型の第１クラッド層を形成する工程（Ａ）と、
前記第１クラッド層の主面に、所定の開口を有したマスク層を形成する工程（Ｂ）と、
前記マスクの開口領域における前記第１クラッド層の主面上に、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光部を有する発光層を選択成長により成長する工程（Ｃ）と、
前記発光層の成長後、前記マスク層を除去する工程（Ｄ）と、
前記第１クラッド層および前記発光層の上面に亘って、第２導電型の第２クラッド層とキャップ層を形成する工程（Ｅ）と、
前記第２クラッド層と前記キャップ層の一部をエッチング除去することで、所定の領域にリッジ部を形成する工程（Ｆ）と、
から成る半導体レーザ装置の製造方法。
基板の主面に第１導電型の第１クラッド層を形成する工程（Ａ）と、
前記第１クラッド層の主面に、所定の開口を有したマスク層を形成する工程（Ｂ）と、
前記マスクの開口領域における前記第１クラッド層の主面上に、赤色領域のレーザ光を放射する複数の発光部を有する発光層を選択成長により成長する工程（Ｃ）と、
前記発光層の成長後、前記マスク層を除去する工程（Ｄ）と、
前記第１クラッド層および前記発光層の上面に亘って、第２導電型の第２クラッド層とキャップ層を形成する工程（Ｅ）と、
前記第２クラッド層と前記キャップ層の一部をエッチング除去することで、所定の領域にリッジ部を形成する工程（Ｆ）と、
から成る半導体レーザ装置の製造方法。
【0107】
（付記１２）
付記１１に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｃ）のそれぞれの後に、バッファ層を形成する工程（Ｇ）を有する半導体レーザ装置の製造方法。
付記１１に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｃ）のそれぞれの後に、バッファ層を形成する工程（Ｇ）を有する半導体レーザ装置の製造方法。
【0108】
（付記１３）
付記１１に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｅ）のそれぞれの途中に、バッファ層を形成する工程（Ｇ）を有する半導体レーザ装置の製造方法。
付記１１に記載の半導体レーザ装置の製造方法において、
前記工程（Ａ）と前記工程（Ｅ）のそれぞれの途中に、バッファ層を形成する工程（Ｇ）を有する半導体レーザ装置の製造方法。
【符号の説明】
【0109】
ＢＬ バリア層
ＢＡＬ バッファ層
ＥＭ 発光部
ＥＬ 発光層
ＥＲ 発光領域
ＥＷ 発光層の幅
ＥＨ 発光層の厚さ
ＬＤ 半導体レーザ装置
ＱＷ 量子井戸層
ＭＫ マスク
ｎＧＬ 下部ｎ側ガイド層
ｐＧＬ 上部ｐ側ガイド層
１ ＧａＡｓ基板
２ ｎ型クラッド層
３ ｐ型クラッド層
４ リッジ
５ キャップ層
６ エッチストップ層
７Ｐ ｐ側電極
７Ｎ ｎ側電極
１１ 傾斜面
ＢＡＬ バッファ層
ＥＭ 発光部
ＥＬ 発光層
ＥＲ 発光領域
ＥＷ 発光層の幅
ＥＨ 発光層の厚さ
ＬＤ 半導体レーザ装置
ＱＷ 量子井戸層
ＭＫ マスク
ｎＧＬ 下部ｎ側ガイド層
ｐＧＬ 上部ｐ側ガイド層
１ ＧａＡｓ基板
２ ｎ型クラッド層
３ ｐ型クラッド層
４ リッジ
５ キャップ層
６ エッチストップ層
７Ｐ ｐ側電極
７Ｎ ｎ側電極
１１ 傾斜面
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図14D】
【図15】
【図16】
【図17】
