JP2000232254A - Semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacture thereof

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JP2000232254A
JP2000232254A JP11032199A JP3219999A JP2000232254A JP 2000232254 A JP2000232254 A JP 2000232254A JP 11032199 A JP11032199 A JP 11032199A JP 3219999 A JP3219999 A JP 3219999A JP 2000232254 A JP2000232254 A JP 2000232254A
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layer
active layer
refractive index
semiconductor laser
semiconductor layer
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JP11032199A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nozawa
博 野澤
Toru Sasaki
徹 佐々木
Jiro Tenmyo
二郎 天明
Tomohiro Shibata
知尋 柴田
Mitsuru Sugo
満 須郷
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser which is high in output and reliability and easily manufactured at a low cost and a manufacturing method thereof. SOLUTION: This semiconductor laser is manufactured through a manner where a GaAlAs lower clad layer 12, a GaAs bulk active layer 13, and a GaAlAs upper clad layer 14 are grown on a GaAs substrate 11, a light projection edge face and its vicinity are etched as far as the lower clad layer 12, an undoped GaAlAs lower clad layer 15, an undoped GaAlAs core layer 16, and an undoped GaAlAs upper clad layer 17 are selectively and locally regrown on the above etched part through an MOVPE method, a GaAlAs upper clad layer 18 and a GaAs contact layer 19 are grown, an optical waveguide 10 is formed in the direction of light projection through an ECR plasma etching, a front surface electrode and a rear surface electrode are formed, the substrate 11 is cleaved, and then an anti-reflection film is formed on the front edge face, and a high reflecting film is formed on the rear edge face.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用、固
体レーザ励起用、レーザビームプリンタ用、光ファイバ
増幅器励起用、光通信用、レーザ加工用、レーザ治療用
などに利用される高出力の半導体レーザおよび半導体レ
ーザの製造方法に関し、特に、GaAlAsやInGa
AlPなどのようなAl含有材料系において高出力化を
図る場合に適用すると有効である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-power semiconductor used for optical disks, solid-state laser excitation, laser beam printers, optical fiber amplifier excitation, optical communication, laser processing, laser treatment, and the like. The present invention relates to a method for manufacturing a laser and a semiconductor laser, and particularly to GaAlAs and InGa
It is effective when applied to increase the output of an Al-containing material system such as AlP.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクやレーザプリンタ用光
源、あるいは光ファイバ増幅器や固体レーザ励起用光源
として、半導体レーザの高出力化の要請が高まってい
る。半導体レーザの高出力動作でしばしば問題になるの
が、強い光密度によって誘発される光出射側端面の劣化
による突発的故障(COD)である。この問題は、Al
を含む短波系の半導体レーザで特に顕著に発生する。こ
のため、活性層よりも広いバンドギャップを有する、す
なわち、発振光に対して非吸収性を有する半導体層から
なる領域(以下「ウィンドウ領域」という。)を、当該
活性層を備えた活性領域の光出射側端面周辺に設けた構
造(以下「ウィンドウ構造」という。)とすることによ
り、上記問題を解決するようにしている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for higher power semiconductor lasers as light sources for optical disks and laser printers, or as optical fiber amplifiers and light sources for exciting solid lasers. Often a problem with high power operation of semiconductor lasers is catastrophic failure (COD) due to degradation of the light-emitting end face induced by high light density. The problem is Al
This is particularly noticeable in short-wavelength semiconductor lasers containing. For this reason, a region (hereinafter, referred to as a “window region”) having a wider band gap than the active layer, that is, a semiconductor layer having absorptivity to oscillating light (hereinafter, referred to as a “window region”) is defined as The above problem is solved by providing a structure (hereinafter, referred to as a “window structure”) provided around the light emitting side end face.

【0003】このようなウィンドウ構造を備えた半導体
レーザは、例えば、pn埋め込みレーザの製造工程にお
いて、ウィンドウ領域の活性層をストライプ作製エッチ
ングと同時にエッチング除去し、その除去した部分を全
体的にpn埋め込み成長させる(以下「pn埋め込み成
長法」という。)ことで製造することができる(例え
ば、“Electron.Lett.”Vol.30;p.1766;(1994)等参
照)。
In a semiconductor laser having such a window structure, for example, in a manufacturing process of a pn-embedded laser, an active layer in a window region is etched and removed at the same time as stripe formation etching, and the removed portion is entirely pn-embedded. It can be manufactured by growing (hereinafter referred to as “pn buried growth method”) (for example, see “Electron. Lett.” Vol. 30; p. 1766; (1994) and the like).

【0004】また、例えば、量子井戸半導体レーザの製
造工程において、ウィンドウ領域に不純物を拡散した
り、イオン注入後に熱処理を行うことにより、ウィンド
ウ領域の量子井戸を混晶化させて非吸収化させる(以下
「量子井戸混晶化法」という。)ことでも製造すること
ができる(例えば、「第58回応用物理学会学術講演会予
稿集」; 1127頁;4a-ZC-12; (1997年3月) や、「第45回
応用物理学関係連合講演会予稿集」; 1113頁;29a-ZH-9;
(1998年3月) 等参照)。
Further, for example, in a manufacturing process of a quantum well semiconductor laser, by diffusing impurities into a window region or performing a heat treatment after ion implantation, the quantum well in the window region is mixed and made non-absorbing ( (Hereinafter, referred to as “quantum well alloying method”) (for example, “The 58th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics”, p. 1127; 4a-ZC-12; (March 1997 ), `` Proceedings of the 45th Joint Lecture on Applied Physics, '' p. 1113; 29a-ZH-9;
(March 1998) etc.).

【0005】さらに、例えば、一般的な半導体レーザの
製造工程において、共振器を構成するチップ端面を形成
するためにウェハを劈開により短冊状に分割して多数の
レーザエレメントをアレイ状に並べた状態(以下「バ
ー」という。)で、上記チップ端面に前記半導体層をエ
ピタキシャル成長させる(以下「チップ端面上エピタキ
シャル成長法」という。)ことでも製造することができ
る(例えば、特開平5-251824号等参照)。
Further, for example, in a general semiconductor laser manufacturing process, a wafer is divided into strips by cleavage to form chip end faces constituting resonators, and a large number of laser elements are arranged in an array. (Hereinafter, referred to as “bar”), and the semiconductor layer is epitaxially grown on the chip end face (hereinafter, referred to as “epitaxial growth method on chip end face”) (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. H5-251824). ).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前述したようなウィン
ドウ構造を備えた半導体レーザにおいては、ウィンドウ
領域が非電導性であると、良好な素子特性が得られて好
ましい。なぜなら、ウィンドウ領域が電導性であると、
ウィンドウ領域への無効電流に起因する閾値の上昇や微
分効率の低下が避けられないからである。また、ウィン
ドウ領域における発振光の発散による閾値の増大や微分
効率の低下を抑制するため、ウィンドウ領域は、光導波
路構造を有することが望ましい。さらに言えば、ウィン
ドウ領域の光導波路構造は、活性領域の光導波路構造と
別に独立して設計できることが望ましい。なぜなら、ウ
ィンドウ領域と活性領域との屈折率分布が異なることに
起因する両者の光導波路間の接続損失(以下「放射モー
ド」という。)の最小化を図るためである。
In a semiconductor laser having a window structure as described above, it is preferable that the window region be non-conductive because good device characteristics can be obtained. Because if the window area is conductive,
This is because an increase in the threshold value and a decrease in the differential efficiency due to the reactive current to the window region cannot be avoided. Further, in order to suppress an increase in threshold value and a decrease in differential efficiency due to divergence of oscillation light in the window region, the window region desirably has an optical waveguide structure. Furthermore, it is desirable that the optical waveguide structure in the window region can be designed independently of the optical waveguide structure in the active region. This is for minimizing the connection loss (hereinafter referred to as “radiation mode”) between the optical waveguides due to the difference in the refractive index distribution between the window region and the active region.

【0007】ところが、前述したpn埋め込み成長法で
製造された半導体レーザは、ウィンドウ領域に光導波路
構造がないため、ウィンドウ領域における発振光の発散
による閾値の増大や微分効率の低下を抑制することがで
きない。また、pn埋め込みレーザを前提としているた
め、生産性に優れた凸状をなす光導波路型レーザ(リッ
ジ導波型レーザ)の製造に適用することができない。
However, since the semiconductor laser manufactured by the pn buried growth method described above does not have an optical waveguide structure in the window region, it is possible to suppress an increase in threshold value and a decrease in differential efficiency due to divergence of oscillation light in the window region. Can not. Further, since a pn-embedded laser is premised, it cannot be applied to the production of an optical waveguide laser (ridge waveguide laser) having a high productivity and having a convex shape.

【0008】さらに、埋め込み再成長させたpn接合の
逆バイアスを利用して電流狭搾を行うために、活性層か
ら1μm程度の深さまでエッチングして2μm程度の厚
さで埋め込み再成長させる必要があるが、GaAlAs
やInGaAlPなどのようなAl含有材料系の半導体
レーザの場合には、次のような難点がある。 活性層から離れるにしたがってAl組成率が高まるた
め、上述のような深いエッチングを行うと、Al組成率
の高い層が現れてしまい、エッチング表面に生じた酸化
層を十分に除去することが困難であり、信頼性を長期に
わたって維持することが難しい。 GaAlAsやInGaAlPは、選択領域的な再成
長が難しく、特に、再成長層のAl組成が高いほど、ま
た、成長膜厚が大きいほど顕著になる。
Further, in order to perform current narrowing by utilizing the reverse bias of the pn junction which has been buried and regrown, it is necessary to etch the active layer to a depth of about 1 μm and regrow the buried to a thickness of about 2 μm. There is GaAlAs
In the case of an Al-containing material-based semiconductor laser such as InGaAlP or InGaAlP, there are the following difficulties. Since the Al composition ratio increases as the distance from the active layer increases, a layer having a high Al composition ratio appears when the above-described deep etching is performed, and it is difficult to sufficiently remove an oxide layer generated on the etching surface. Yes, it is difficult to maintain reliability for a long time. It is difficult for GaAlAs or InGaAlP to regrow in a selected region. In particular, the higher the Al composition of the regrown layer and the larger the grown film thickness, the more remarkable.

【0009】また、前述した量子井戸混晶化法では、熱
拡散やイオン注入によりウィンドウ構造を作製するた
め、ウィンドウ領域を非電導性にすることが難しく、多
くの場合、ウィンドウ領域が電導性になってしまい、ウ
ィンドウ領域への無効電流の注入が生じ、閾値が増大し
てしまう。この問題を解決する一方法として、ウィンド
ウ領域にプロトンを注入して半絶縁化を図ることが行わ
れている。しかしながら、このようにしてウィンドウ構
造を作製された半導体レーザは、初期の特性値が大幅に
向上するものの、注入されたプロトンが長期動作中に移
動してしまうため、高い信頼性を長期にわたって維持す
ることが難しかった。また、混晶化したウィンドウ領域
の屈折率が活性領域のエピタキシャル構造により一義的
に決まるため、ウィンドウ領域と活性領域との間の放射
モードを最小化するための設計上の自由度がない。さら
に、量子井戸活性層を有する半導体レーザを前提として
いるため、バルク活性層を有する半導体レーザに適用す
ることができない。
In the above-described quantum well alloying method, since a window structure is manufactured by thermal diffusion or ion implantation, it is difficult to make the window region non-conductive. In many cases, the window region becomes conductive. As a result, reactive current is injected into the window region, and the threshold value increases. As one method for solving this problem, semi-insulation is performed by injecting protons into the window region. However, in the semiconductor laser having the window structure manufactured in this manner, although the initial characteristic value is significantly improved, the injected protons move during long-term operation, and thus high reliability is maintained for a long time. It was difficult. In addition, since the refractive index of the mixed crystal window region is uniquely determined by the epitaxial structure of the active region, there is no design freedom for minimizing the radiation mode between the window region and the active region. Furthermore, since the semiconductor laser having a quantum well active layer is assumed, it cannot be applied to a semiconductor laser having a bulk active layer.

【0010】一方、前述したチップ端面上エピタキシャ
ル成長法では、チップ端面へのエピタキシャル成長によ
って数十〜数百nm厚のウィンドウ構造を作製するの
で、発振光の発散や無効電流の注入といった問題が事実
上起こらないものの、前記バーの幅が数百μmと非常に
細いため、ハンドリング性が非常に悪かった。また、上
記バーの側面にエピタキシャル成長を行うことを前提と
しているため、製造効率が非常に悪かった。
On the other hand, in the above-described epitaxial growth method on the chip end face, since a window structure having a thickness of several tens to several hundreds of nm is manufactured by epitaxial growth on the chip end face, problems such as divergence of oscillation light and injection of reactive current actually occur. However, since the width of the bar was very small, being several hundreds of μm, the handleability was very poor. Further, since it is assumed that epitaxial growth is performed on the side surface of the bar, the manufacturing efficiency is very poor.

【0011】このようなことから、本発明は、低コスト
で簡単に作製できる高出力且つ高信頼性を具備した半導
体レーザおよび半導体レーザの製造方法を提供すること
を目的とした。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor laser having high output and high reliability which can be easily manufactured at low cost, and a method of manufacturing the semiconductor laser.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、第一番目の発明による半導体レーザは、活性層
を備えた活性領域の光出射側端面周辺に当該活性層より
もバンドギャップの広い半導体層からなるウィンドウ領
域が設けられ、当該ウィンドウ領域がアンドープ高屈折
率半導体層を下部低屈折率半導体層および上部低屈折率
半導体層で挟んだ構造をなすと共に、積層方向にエピタ
キシャル構造をなし、凸状をなす光導波路を光出射方向
に沿って有することを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser having a band gap smaller than that of an active layer including an active layer. A window region composed of a wide semiconductor layer is provided, and the window region has a structure in which an undoped high refractive index semiconductor layer is sandwiched between a lower low refractive index semiconductor layer and an upper low refractive index semiconductor layer, and has an epitaxial structure in the stacking direction. And a convex optical waveguide along the light emitting direction.

【0013】第二番目の発明による半導体レーザは、第
一番目の発明の半導体レーザにおいて、前記活性領域と
前記ウィンドウ領域との固有モードを整合させるように
当該ウィンドウ領域の前記アンドープ高屈折率半導体層
の厚さが設定されていることを特徴とする。
A semiconductor laser according to a second aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect, wherein the undoped high refractive index semiconductor layer in the window region is adapted to match the eigenmodes of the active region and the window region. Is set.

【0014】第三番目の発明による半導体レーザは、第
二番目の発明の半導体レーザにおいて、前記アンドープ
高屈折率半導体層が前記活性層よりも薄いことを特徴と
する。
A semiconductor laser according to a third aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the second aspect of the present invention, wherein the undoped high refractive index semiconductor layer is thinner than the active layer.

【0015】第四番目の発明による半導体レーザは、第
一番目の発明の半導体レーザにおいて、前記活性層と前
記ウィンドウ領域との固有モードを整合させるように当
該ウィンドウ領域の前記アンドープ高屈折率半導体層の
屈折率が設定されていることを特徴とする。
A semiconductor laser according to a fourth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect, wherein the undoped high refractive index semiconductor layer in the window region is adapted to match an eigenmode between the active layer and the window region. Is set.

【0016】第五番目の発明による半導体レーザは、第
四番目の発明の半導体レーザにおいて、前記アンドープ
高屈折率半導体層の屈折率が前記活性層の屈折率と略同
一であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor laser according to the fourth aspect of the present invention, a refractive index of the undoped high refractive index semiconductor layer is substantially equal to a refractive index of the active layer. .

【0017】第六番目の発明による半導体レーザは、第
一番目の発明の半導体レーザにおいて、前記活性層およ
び前記アンドープ高屈折率半導体層がInGaAs系の
単一または多重の歪量子井戸からなることを特徴とす
る。
A semiconductor laser according to a sixth aspect of the present invention is the semiconductor laser according to the first aspect, wherein the active layer and the undoped high refractive index semiconductor layer are made of an InGaAs single or multiple strained quantum well. Features.

【0018】また、前述した課題を解決するための、第
七番目の発明による半導体レーザの製造方法は、下部低
屈折率半導体層を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部低屈折率半導体層上に活性層を成長させたら、
当該活性層の光出射側端面周辺をエッチングにより除去
した後、当該除去部分に、当該活性層よりも広いバンド
ギャップを有するアンドープ高屈折率半導体層を積層方
向にエピタキシャル成長させ、当該活性層および当該ア
ンドープ高屈折率半導体層上に上部低屈折率半導体層を
エピタキシャル成長させ、当該上部低屈折率半導体層上
に上部層を成長させると共に、凸状をなす光導波路を光
出射方向に沿って形成することを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: epitaxially growing a lower low refractive index semiconductor layer in a stacking direction;
After growing the active layer on the lower low refractive index semiconductor layer,
After removing the periphery of the light emitting side end face of the active layer by etching, an undoped high refractive index semiconductor layer having a wider band gap than the active layer is epitaxially grown in the stacking direction on the removed portion, and the active layer and the undoped semiconductor layer are removed. An epitaxial growth of the upper low-refractive-index semiconductor layer on the high-refractive-index semiconductor layer, the growth of the upper layer on the upper low-refractive-index semiconductor layer, and the formation of a convex optical waveguide along the light emitting direction. Features.

【0019】第八番目の発明による半導体レーザの製造
方法は、第七番目の発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記活性層がGaAsからなると共に、前記下部
低屈折率半導体層がGaAlAsの層を有し、当該活性
層の光出射側端面周辺をアンモニア/過酸化水素系のエ
ッチング液によりエッチングすることを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor laser manufacturing method of the seventh aspect, the active layer is made of GaAs and the lower low refractive index semiconductor layer is made of GaAlAs. Wherein the periphery of the light emitting side end face of the active layer is etched with an ammonia / hydrogen peroxide based etchant.

【0020】第九番目の発明による半導体レーザの製造
方法は、第七番目の発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記活性層がInGaAs系の単一または多重の
歪量子井戸からなると共に、前記下部低屈折率半導体層
がGaAsの層またはGaAlAsの層を有し、当該活
性層の光出射側端面周辺をカルボン酸系のエッチング液
とアンモニア/過酸化水素系のエッチング液とで交互に
エッチングすることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser manufacturing method according to the seventh aspect, wherein the active layer comprises an InGaAs single or multiple strained quantum well, and The low-refractive-index semiconductor layer has a GaAs layer or a GaAlAs layer, and the periphery of the light emitting side end face of the active layer is alternately etched with a carboxylic acid-based etchant and an ammonia / hydrogen peroxide-based etchant. It is characterized by.

【0021】第十番目の発明による半導体レーザの製造
方法は、第七番目の発明の半導体レーザの製造方法にお
いて、前記活性層がGaAs、GaAlAsまたはIn
GaAsPのうちのいずれかまたはこれらの組み合わせ
からなると共に、前記下部低屈折率半導体層がInGa
Pの層またはInGaAlPの層を有し、当該活性層の
光出射側端面周辺を硫酸系のエッチング液によりエッチ
ングすることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser manufacturing method according to the seventh aspect, wherein the active layer is made of GaAs, GaAlAs or In.
One of GaAsP or a combination thereof, and the lower low refractive index semiconductor layer is made of InGaP.
It has a P layer or an InGaAlP layer, and the periphery of the light emitting side end face of the active layer is etched with a sulfuric acid-based etchant.

【0022】[作用]本発明による半導体レーザは、ウ
ィンドウ領域がエピタキシャル積層方向にはエピタキシ
ャル構造により光導波構造をなすと共に、エピタキシャ
ル面内方向には光出射方向に沿った凸状の形状(リッジ
ストライプ)により光導波路をなしているため、ウィン
ドウ領域における発振光の発散による閾値の増大や微分
効率の低下を抑制することができる。
[Operation] In the semiconductor laser according to the present invention, the window region has an optical waveguide structure by an epitaxial structure in the epitaxial laminating direction, and has a convex shape (ridge stripe) along the light emitting direction in the epitaxial in-plane direction. ) Forms an optical waveguide, so that an increase in threshold and a decrease in differential efficiency due to divergence of oscillation light in the window region can be suppressed.

【0023】また、ウィンドウ領域の高屈折率半導体層
がアンドープであるため、ウィンドウ領域への無効電流
の注入を低減することができ、プロトン注入等の半絶縁
化が不要となる。
Further, since the high refractive index semiconductor layer in the window region is undoped, injection of a reactive current into the window region can be reduced, and semi-insulation such as proton injection is not required.

【0024】さらに、ウィンドウ領域を選択領域的エピ
タキシャル成長させることにより、活性領域とは別に独
立してウィンドウ領域に光導波路構造を設計することが
できる。このため、ウィンドウ領域のアンドープ高屈折
率半導体層の屈折率や厚さを調整することにより、ウィ
ンドウ領域の固有モードを活性領域の固有モードに整合
させることができ、活性領域とウィンドウ領域との間の
放射モードを実用上問題のないレベルにまで低減するこ
とができる。
Furthermore, by epitaxially growing the window region as a selective region, an optical waveguide structure can be designed in the window region independently of the active region. Therefore, by adjusting the refractive index and the thickness of the undoped high-refractive-index semiconductor layer in the window region, the eigenmode of the window region can be matched with the eigenmode of the active region. Radiation mode can be reduced to a level at which there is no practical problem.

【0025】一方、本発明による半導体レーザの製造方
法は、ウィンドウ領域作製のためのエッチングを活性層
やその近傍の層についてのみ行えばよいため、Al含有
材料系の半導体レーザでも、Al組成率の高い層を露出
させることがない。このため、エッチング表面の酸化に
起因した劣化を避けることができる。
On the other hand, in the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, etching for forming a window region only needs to be performed on an active layer or a layer near the active layer. No exposure of tall layers. Therefore, deterioration due to oxidation of the etched surface can be avoided.

【0026】また、半導体層の選択領域的再成長を活性
層と同程度の厚さだけ行えばよいばかりでなく、発振光
に対して非吸収性であればよいので、Al含有材料系の
半導体レーザでも、高Al組成の層を成長させる必要が
ない。よって、Alを含む材料に関する選択成長の困難
さを大幅に緩和することができる。
In addition, the semiconductor layer may be selectively regrown in the selected region only by the same thickness as that of the active layer. With a laser, there is no need to grow a layer with a high Al composition. Therefore, the difficulty of selective growth of a material containing Al can be greatly reduced.

【0027】また、バー状態への分割前に前記半導体層
を選択領域的に成長させることによってウィンドウ領域
を作製するため、生産性を低下させることなくウィンド
ウ構造を有する半導体レーザを製造することができる。
Further, since the window region is formed by selectively growing the semiconductor layer before the division into the bar state, a semiconductor laser having a window structure can be manufactured without reducing the productivity. .

【0028】さらに、生産性のよい凸状をなす光導波路
型(リッジ導波型)を前提としていることや、活性層が
量子井戸やバルクであってもよいこと等から、ウィンド
ウ構造を有する従来の半導体レーザの製造方法と比べて
大きな利点がある。
Further, since the optical waveguide type (ridge waveguide type) having a convex shape with good productivity is assumed, and the active layer may be a quantum well or a bulk, a conventional structure having a window structure is used. There is a great advantage as compared with the semiconductor laser manufacturing method described above.

【0029】また、前記活性層と前記下部低屈折率半導
体層と前記エッチング液とが上述のような組成を有すれ
ば、下部低屈折率半導体層を除去することなく活性層を
エッチングできる、すなわち、活性層のエッチングを下
部低屈折率半導体層で停止することができる。
Further, when the active layer, the lower low refractive index semiconductor layer, and the etching solution have the above-described composition, the active layer can be etched without removing the lower low refractive index semiconductor layer. The etching of the active layer can be stopped at the lower low refractive index semiconductor layer.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明による半導体レーザおよび
半導体レーザの製造方法の種々の実施の形態を以下に説
明するが、本発明は、これらの実施の形態に限定される
ものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Various embodiments of a semiconductor laser and a method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0031】[第一番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第一番目の
実施の形態を図1,2を用いて説明する。なお、図1
は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図2
は、図1のII−II線断面矢視図であり、GaAsのバル
ク活性層を適用した場合である。
[First Embodiment] A first embodiment of a semiconductor laser and a method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 2 is a sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 and shows a case where a GaAs bulk active layer is applied.

【0032】まず、GaAsの基板11上にGaAlA
sの下部クラッド層12、GaAsのバルク活性層13
およびGaAlAsの上部クラッド層14を積層方向に
エピタキシャル成長させる。
First, GaAlA is formed on a GaAs substrate 11.
s lower cladding layer 12, GaAs bulk active layer 13
And an upper cladding layer 14 of GaAlAs is epitaxially grown in the stacking direction.

【0033】続いて、ウィンドウ領域となる光出射側端
面周辺を下部クラッド層12に達する深さまで硫酸/過
酸化水素系のウエットエッチング液によりエッチングす
る。
Subsequently, the periphery of the light emitting side end face serving as the window region is etched by a sulfuric acid / hydrogen peroxide-based wet etching solution to a depth reaching the lower cladding layer 12.

【0034】次に、エッチングした上記光出射側端面周
辺にアンドープGaAlAsの下部クラッド層15、ア
ンドープGaAlAsのコア層16、アンドープGaA
lAsの上部クラッド層17を有機金属気相エピタキシ
(MOVPE)法により選択領域的に再成長させる。こ
こで、下部クラッド層15とコア層16との界面位置を
下部クラッド層12とバルク活性層13との界面位置に
一致させ、コア層16と上部クラッド層17との界面位
置をバルク活性層13と上部クラッド層14との界面位
置に一致させ、上部クラッド層17の表面を上部クラッ
ド層14の表面と面一になるようにした。
Next, a lower cladding layer 15 of undoped GaAlAs, a core layer 16 of undoped GaAlAs, an undoped GaAs layer around the etched end face of the light emitting side.
The upper cladding layer 17 of lAs is selectively grown in a selected region by metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). Here, the interface position between the lower cladding layer 15 and the core layer 16 is matched with the interface position between the lower cladding layer 12 and the bulk active layer 13, and the interface position between the core layer 16 and the upper cladding layer 17 is set as the bulk active layer 13. The surface of the upper clad layer 17 was made flush with the surface of the upper clad layer 14 so as to coincide with the interface position between the upper clad layer 14 and the upper clad layer 14.

【0035】続いて、上部クラッド層14,17上の全
面にわたってGaAlAsの上部クラッド層18および
GaAsのコンタクト層19をMOVPE法により成長
させる。
Subsequently, an upper cladding layer 18 of GaAlAs and a contact layer 19 of GaAs are grown over the entire upper surfaces of the upper cladding layers 14 and 17 by MOVPE.

【0036】このようにして作製したウェハに三塩化ホ
ウ素(BCl3 )ガスとアルゴン(Ar)ガスとの混合
ガスを用いた電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズ
マエッチングにより凸状をなす光導波路(以下「リッジ
ストライプ」という。)10を光出射方向に沿って形成
した後、表面電極および裏面電極を形成して劈開により
分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後端面に高
反射膜を形成する。
An optical waveguide (hereinafter referred to as a "projection" hereinafter) is formed on the wafer thus manufactured by electron cyclotron resonance (ECR) plasma etching using a mixed gas of boron trichloride (BCl 3 ) gas and argon (Ar) gas. After forming 10 along the light emitting direction, forming a front surface electrode and a back surface electrode, and dividing by cleavage, an anti-reflection film is formed on the front end face, and a high reflection film is formed on the rear end face. I do.

【0037】すなわち、下部クラッド層12(下部低屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層12上にバルク活性層13(活性
層)を成長させたら、当該バルク活性層13上に成長さ
せた上部クラッド層14の光出射側端面周辺と共にバル
ク活性層13の光出射側端面周辺をエッチングにより除
去した後、当該除去部分に成長させた下部クラッド層1
5上に、当該活性層13よりも広いバンドギャップを有
するコア層16(アンドープ高屈折率半導体層)を積層
方向にエピタキシャル成長させ、バルク活性層13およ
びコア層16上に上部クラッド層14,17を介して上
部クラッド層18(上部低屈折率半導体層)をエピタキ
シャル成長させ、上部クラッド層18上にコンタクト層
19(上部層)を成長させると共に、リッジストライプ
10を光出射方向に沿って形成したのである。
That is, the lower cladding layer 12 (the lower low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the laminating direction,
After the bulk active layer 13 (active layer) is grown on the lower clad layer 12, the light emitting side end face of the bulk active layer 13 is formed together with the light emitting side end face of the upper clad layer 14 grown on the bulk active layer 13. After the periphery has been removed by etching, the lower cladding layer 1 grown on the removed portion
A core layer 16 (undoped high refractive index semiconductor layer) having a wider band gap than the active layer 13 is epitaxially grown in the stacking direction on the active layer 13, and the upper cladding layers 14 and 17 are formed on the bulk active layer 13 and the core layer 16. The upper clad layer 18 (upper low-refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown through the intermediary layer, the contact layer 19 (upper layer) is grown on the upper clad layer 18, and the ridge stripe 10 is formed along the light emitting direction. .

【0038】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層12、バル
ク活性層13、上部クラッド層14,18などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、上記バルク活性層13
よりもバンドギャップの広いコア層16を下部クラッド
層15および上部クラッド層17を介して下部クラッド
層12および上部クラッド層18で挟んだ構造をなし
て、積層方向にエピタキシャル構造をなし、リッジスト
ライプ10を光出射方向に沿って有するウィンドウ領域
が設けられるのである。
By manufacturing as described above, the semiconductor laser according to the present embodiment is provided around the light emitting side end face of the active region including the lower cladding layer 12, the bulk active layer 13, the upper cladding layers 14, 18, and the like. , The bulk active layer 13
The core layer 16 having a wider band gap is sandwiched between the lower cladding layer 12 and the upper cladding layer 18 via the lower cladding layer 15 and the upper cladding layer 17 to form an epitaxial structure in the stacking direction. Is provided along the light emission direction.

【0039】なお、本実施の形態では、バルク活性層1
3にGaAsを適用したが、GaAlAsを適用するこ
とも可能である。また、バルク活性層13に代えて、G
aAs/GaAlAs系の量子井戸活性層を適用するこ
とも可能である。
In the present embodiment, the bulk active layer 1
Although GaAs is applied to No. 3, GaAlAs can also be applied. Also, instead of the bulk active layer 13, G
It is also possible to apply an aAs / GaAlAs-based quantum well active layer.

【0040】[第二番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第二番目の
実施の形態を図3,4を用いて説明する。なお、図3
は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図4
は、図3のIV−IV線断面矢視図であり、InGaPのバ
ルク活性層を適用した場合である。
[Second Embodiment] A second embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. Note that FIG.
FIG. 4 is a sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 3 and shows a case where an InGaP bulk active layer is applied.

【0041】まず、GaAsの基板11上にInGaA
lPの下部クラッド層22、InGaPのバルク活性層
23およびInGaAlPの上部クラッド層24をエピ
タキシャル成長させる。
First, InGaAs is formed on a GaAs substrate 11.
The lower cladding layer 22 of 1P, the bulk active layer 23 of InGaP, and the upper cladding layer 24 of InGaAlP are epitaxially grown.

【0042】続いて、ウィンドウ領域となる光出射側端
面周辺を下部クラッド層22に達する深さまでエッチン
グしたら、当該エッチング部分にアンドープInGaA
lPの下部クラッド層25、アンドープInGaAlP
のコア層26、アンドープInGaAlPの上部クラッ
ド層27をMOVPE法により選択領域的に再成長させ
る。ここで、下部クラッド層25とコア層26との界面
位置を下部クラッド層22とバルク活性層23との界面
位置に一致させ、コア層26と上部クラッド層27との
界面位置をバルク活性層23と上部クラッド層24との
界面位置に一致させ、上部クラッド層27の表面を上部
クラッド層24の表面と面一になるようにした。
Subsequently, when the periphery of the light-emitting-side end face serving as a window region is etched to a depth reaching the lower cladding layer 22, undoped InGaAs is added to the etched portion.
IP lower cladding layer 25, undoped InGaAlP
Of the core layer 26 and the upper clad layer 27 of undoped InGaAlP are selectively grown by MOVPE. Here, the interface position between the lower cladding layer 25 and the core layer 26 is matched with the interface position between the lower cladding layer 22 and the bulk active layer 23, and the interface position between the core layer 26 and the upper cladding layer 27 is set as the bulk active layer 23. The surface of the upper clad layer 27 was made flush with the surface of the upper clad layer 24 so as to coincide with the interface position between the upper clad layer 24 and the upper clad layer 24.

【0043】次に、上部クラッド層24,27上の全面
にわたってInGaAlPの上部クラッド層28および
GaAsのコンタクト層19をMOVPE法により成長
させる。
Next, the upper cladding layer 28 of InGaAlP and the contact layer 19 of GaAs are grown over the entire upper surfaces of the upper cladding layers 24 and 27 by MOVPE.

【0044】このようにして作製したウェハにBCl3
ガスとArガスとの混合ガスを用いたECRプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ20を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。
BCl 3 was added to the wafer thus manufactured.
After the ridge stripe 20 is formed along the light emitting direction by ECR plasma etching using a mixed gas of a gas and an Ar gas, a front electrode and a back electrode are formed and divided by cleavage. And a high reflection film is formed on the rear end face.

【0045】すなわち、下部クラッド層22(下部低屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層22上にバルク活性層23(活性
層)を成長させたら、バルク活性層23上に成長させた
上部クラッド層24の光出射側端面周辺と共にバルク活
性層23の光出射側端面周辺をエッチングにより除去し
た後、当該除去部分に成長させた下部クラッド層25上
に、バルク活性層23よりも広いバンドギャップを有す
るコア層26(アンドープ高屈折率半導体層)を積層方
向にエピタキシャル成長させ、バルク活性層23および
コア層26上に上部クラッド層24,27を介して上部
クラッド層28(上部低屈折率半導体層)をエピタキシ
ャル成長させ、上部クラッド層28上にコンタクト層1
9(上部層)を成長させると共に、リッジストライプ2
0を光出射方向に沿って形成したのである。
That is, the lower cladding layer 22 (the lower low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the laminating direction,
After the bulk active layer 23 (active layer) is grown on the lower cladding layer 22, the periphery of the light emitting side end face of the bulk active layer 23 and the vicinity of the light emitting side end face of the upper cladding layer 24 grown on the bulk active layer 23 are also obtained. Is removed by etching, a core layer 26 (undoped high-refractive index semiconductor layer) having a band gap wider than that of the bulk active layer 23 is epitaxially grown on the lower clad layer 25 grown on the removed portion in the stacking direction, An upper cladding layer 28 (upper low-refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown on the bulk active layer 23 and the core layer 26 via the upper cladding layers 24 and 27, and the contact layer 1 is formed on the upper cladding layer 28.
9 (upper layer) and ridge stripe 2
0 was formed along the light emission direction.

【0046】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層22、バル
ク活性層23、上部クラッド層24,28などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、上記バルク活性層23
よりもバンドギャップの広いコア層26を下部クラッド
層25および上部クラッド層27を介して下部クラッド
層22および上部クラッド層28で挟んだ構造をなし
て、積層方向にエピタキシャル構造をなし、リッジスト
ライプ20を光出射方向に沿って有するウィンドウ領域
が設けられるのである。
By manufacturing as described above, the semiconductor laser according to the present embodiment is provided near the light emitting side end face of the active region including the lower cladding layer 22, the bulk active layer 23, the upper cladding layers 24 and 28, and the like. , The bulk active layer 23
The core layer 26 having a wider band gap is sandwiched between the lower cladding layer 22 and the upper cladding layer 28 via the lower cladding layer 25 and the upper cladding layer 27, and an epitaxial structure is formed in the laminating direction. Is provided along the light emission direction.

【0047】なお、本実施の形態では、バルク活性層2
3にInGaPを適用したが、InGaAlPを適用す
ることも可能である。また、バルク活性層23に代え
て、InGaP/InGaAlP系の量子井戸活性層を
適用することも可能である。
In the present embodiment, the bulk active layer 2
Although InGaP was applied to No. 3, InGaAlP can also be applied. Further, instead of the bulk active layer 23, an InGaP / InGaAlP-based quantum well active layer can be applied.

【0048】[第三番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第三番目の
実施の形態を図5,6を用いて説明する。なお、図5
は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図6
は、図5のVI−VI線断面矢視図であり、光分離閉じ込め
層を有する構造にGaAsのバルク活性層を適用した場
合である。
[Third Embodiment] A third embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 6 is a sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser.
FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5 and shows a case where a bulk active layer of GaAs is applied to a structure having a light separation confinement layer.

【0049】まず、Ga0.5 Al0.5 Asの下部クラッ
ド層32、Ga0.75Al0.25Asの下部光分離閉じ込め
層32a、GaAsのバルク活性層13、Ga0.75Al
0.25Asの上部光分離閉じ込め層34aをGaAsの基
板11上にMOVPE法により成長させる。
First, the lower cladding layer 32 of Ga 0.5 Al 0.5 As, the lower light separation / confinement layer 32a of Ga 0.75 Al 0.25 As, the bulk active layer 13 of GaAs, the Ga 0.75 Al
An upper optical isolation confinement layer 34a of 0.25 As is grown on the GaAs substrate 11 by MOVPE.

【0050】続いて、ウィンドウ領域となる光出射側端
面周辺の上部光分離閉じ込め層34aをBCl3 ガスと
Arガスとの混合ガスを用いたECRプラズマエッチン
グにより除去したら、アンモニア/過酸化水素系のエッ
チング液に浸漬することにより、光出射側端面周辺のバ
ルク活性層13を除去する。なお、アンモニア/過酸化
水素系エッチング液は、GaAsに対する浸食性が高い
ものの、GaAlAsに対する浸食性が低いので、下部
光分離閉じ込め層32aを除去することなくバルク活性
層13をエッチング除去することが容易にできる、すな
わち、バルク活性層13のエッチングを下部光分離閉じ
込め層32aで停止することができる。
Subsequently, after removing the upper light separating / confining layer 34a around the light emitting side end face serving as the window region by ECR plasma etching using a mixed gas of BCl 3 gas and Ar gas, an ammonia / hydrogen peroxide based By immersing in the etchant, the bulk active layer 13 around the light emitting side end face is removed. Although the ammonia / hydrogen peroxide-based etchant has a high erosion property to GaAs, it has a low erosion property to GaAlAs, so that the bulk active layer 13 can be easily removed by etching without removing the lower light separation / confinement layer 32a. That is, the etching of the bulk active layer 13 can be stopped at the lower light isolation / confinement layer 32a.

【0051】次に、硫酸系のウエットエッチング液によ
り表面処理を行ったら、上記ウィンドウ領域にアンドー
プGa0.9 Al0.1 Asのコア層36およびアンドープ
Ga 0.75Al0.25Asの上部光分離閉じ込め層37aを
MOVPE法により選択領域的に再成長させる。ここ
で、コア層36と上部光分離閉じ込め層37aとの界面
位置をバルク活性層13と上部光分離閉じ込め層34a
との界面位置に一致させ、上部光分離閉じ込め層37a
の表面を上部光分離閉じ込め層34aの表面と面一にな
るようにした。
Next, a sulfuric acid-based wet etching solution was used.
After finishing the surface treatment, undo
Ga0.9Al0.1As core layer 36 and undoped
Ga 0.75Al0.25The upper light separation / confinement layer 37a of As
Regrowth is performed in a selective region by the MOVPE method. here
Thus, the interface between the core layer 36 and the upper light separation / confinement layer 37a
The positions are the bulk active layer 13 and the upper optical isolation confinement layer 34a.
And the upper light separation confinement layer 37a
Is flush with the surface of the upper light separation / confinement layer 34a.
It was to so.

【0052】次に、上部光分離閉じ込め層34a,37
a上の全面にわたってGa0.5 Al 0.5 Asの上部クラ
ッド層38およびGaAsのコンタクト層19をMOV
PE法により成長させた。
Next, the upper light separation / confinement layers 34a, 37
Ga over the entire surface of a0.5Al 0.5Upper class of As
The pad layer 38 and the GaAs contact layer 19 are
It was grown by the PE method.

【0053】このようにして作製したウェハにBCl3
ガスとArガスとの混合ガスを用いたECRプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ30を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。
BCl 3 was added to the wafer thus manufactured.
After the ridge stripe 30 is formed along the light emitting direction by ECR plasma etching using a mixed gas of a gas and an Ar gas, a front electrode and a back electrode are formed and divided by cleavage. And a high reflection film is formed on the rear end face.

【0054】すなわち、下部クラッド層32(下部低屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層32上に下部光分離閉じ込め層32
a(下部低屈折率半導体層)を介してバルク活性層13
(活性層)を成長させたら、当該バルク活性層13上に
成長させた上部光分離閉じ込め層34aの光出射側端面
周辺と共にバルク活性層13の光出射側端面周辺をエッ
チングにより除去した後、当該除去部分に、バルク活性
層13よりも広いバンドギャップを有するコア層36
(アンドープ高屈折率半導体層)を積層方向にエピタキ
シャル成長させ、バルク活性層13およびコア層36上
に上部光分離閉じ込め層34a,37aを介して上部ク
ラッド層38(上部低屈折率半導体層)をエピタキシャ
ル成長させ、上部クラッド層38上にコンタクト層19
(上部層)を成長させると共に、リッジストライプ30
を光出射方向に沿って形成したのである。
That is, the lower cladding layer 32 (the lower low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the laminating direction,
A lower light separation / confinement layer 32 is formed on the lower cladding layer 32.
a (lower low refractive index semiconductor layer) via bulk active layer 13
After the (active layer) is grown, the periphery of the light exit side end face of the bulk active layer 13 and the periphery of the light exit side end face of the upper light separation / confinement layer 34a grown on the bulk active layer 13 are removed by etching. The core layer 36 having a wider band gap than the bulk active layer 13 is formed in the removed portion.
(Undoped high-refractive-index semiconductor layer) is epitaxially grown in the stacking direction, and an upper cladding layer 38 (upper low-refractive-index semiconductor layer) is epitaxially grown on the bulk active layer 13 and the core layer 36 via the upper optical isolation confinement layers 34a and 37a. To form a contact layer 19 on the upper cladding layer 38.
(Upper layer) and the ridge stripe 30
Is formed along the light emitting direction.

【0055】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層32、下部
光分離閉じ込め層32a、バルク活性層13、上部光分
離閉じ込め層34a、上部クラッド層38などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、バルク活性層13より
もバンドギャップの広いコア層36を下部光分離閉じ込
め層32aおよび上部光分離閉じ込め層37aを介して
下部クラッド層32および上部クラッド層38で挟んだ
構造をなして、積層方向にエピタキシャル構造をなし、
リッジストライプ30を光出射方向に沿って有するウィ
ンドウ領域が設けられるのである。
By manufacturing in this manner, the semiconductor laser according to the present embodiment includes the lower cladding layer 32, the lower light separation / confinement layer 32a, the bulk active layer 13, the upper light separation / confinement layer 34a, the upper clad layer 38, and the like. The core layer 36 having a wider band gap than the bulk active layer 13 is provided around the light emitting side end face of the active region having the lower cladding layer 32 and the upper cladding layer 32a via the lower light separation / confinement layer 32a and the upper light separation / confinement layer 37a. Forming an epitaxial structure in the stacking direction with a structure sandwiched between layers 38,
A window region having the ridge stripe 30 along the light emission direction is provided.

【0056】このようにして製造された半導体レーザ
は、25mAの閾値電流で発振し、最大光出力が400
mWであった。また、定光出力動作(50℃、200m
W)で劣化加速試験を行ったところ、COD(Catastro
phic Optical Damage)フリー動作が確認できた。また、
10000時間経過時における駆動電流の増加率は、1
%以下であった。
The semiconductor laser thus manufactured oscillates at a threshold current of 25 mA and has a maximum optical output of 400
mW. In addition, constant light output operation (50 ° C., 200 m
W), the accelerated degradation test showed that COD (Catastro
(phic Optical Damage) Free operation was confirmed. Also,
The driving current increase rate after 10000 hours is 1
% Or less.

【0057】ウィンドウ構造を有する半導体レーザで
は、活性領域とウィンドウ領域との屈折率分布を完全に
一致させることができないことから、活性領域とウィン
ドウ領域との間の結合損失を完全になくすことができな
い。活性領域とウィンドウ領域との間の結合モードと放
射モードとを単一スポットに集光することができないた
め、光ディスクやレーザプリンタへの応用では集光スポ
ット径の増大といった問題を誘起し、光ファイバ増幅器
への応用では単一モード光ファイバ結合効率の低下とい
った問題を誘起してしまう。しかしながら、本発明によ
る半導体レーザでは、ウィンドウ領域のコア層の屈折率
や厚さを調整することにより、実用上問題のないレベル
にまで放射モードを低減することができる。
In a semiconductor laser having a window structure, since the refractive index distributions of the active region and the window region cannot be completely matched, the coupling loss between the active region and the window region cannot be completely eliminated. . Since the coupling mode and the emission mode between the active region and the window region cannot be focused on a single spot, the application to an optical disk or a laser printer causes a problem such as an increase in the diameter of a focused spot, and an optical fiber. In the case of application to an amplifier, a problem such as reduction in coupling efficiency of a single mode optical fiber is induced. However, in the semiconductor laser according to the present invention, by adjusting the refractive index and the thickness of the core layer in the window region, the emission mode can be reduced to a level at which there is no practical problem.

【0058】図7は、ウィンドウ領域のコア層36の厚
さをバルク活性層13と同一にした場合の縦方向遠視野
像を示し、図8は、ウィンドウ領域のコア層36の厚さ
をバルク活性層13よりも薄くした場合の縦方向遠視野
像を示し、図9は、ウィンドウ領域のコア層36の厚さ
を図8と同一にしながらも当該コア層36のAl組成を
5%にした場合(図8では10%)、すなわち、コア層
36の屈折率をバルク活性層13の屈折率と略同一にし
た場合の縦方向遠視野像を示したグラフである。図7,
8中、負の角度側に現れるショルダ部分は、モード不整
合に起因した放射モードである。
FIG. 7 shows a vertical far-field image when the thickness of the core layer 36 in the window region is the same as that of the bulk active layer 13. FIG. FIG. 9 shows a vertical far-field image when the thickness is smaller than that of the active layer 13. FIG. 9 shows the case where the thickness of the core layer 36 in the window region is the same as that in FIG. 9 is a graph showing a vertical far-field image in the case (10% in FIG. 8), that is, when the refractive index of the core layer 36 is substantially the same as the refractive index of the bulk active layer 13. FIG.
8, the shoulder portion appearing on the negative angle side is a radiation mode caused by mode mismatch.

【0059】図7,8からわかるように、コア層36の
厚さをバルク活性層13よりも薄くすると、放射モード
を低減できる。このとき、単一モードファイバ結合効率
が約10%程度向上した。また、図9からわかるよう
に、さらにAl組成を5%にする、すなわち、屈折率を
略同一にすれば、ショルダ部分をほとんどなくすことが
でき、単一モードファイバ結合効率がさらに数%向上し
た。単一モードファイバ結合効率の向上は、活性領域と
ウィンドウ領域との間の固有モードの整合に起因するも
のである。
As can be seen from FIGS. 7 and 8, when the thickness of the core layer 36 is smaller than that of the bulk active layer 13, the radiation mode can be reduced. At this time, the single mode fiber coupling efficiency was improved by about 10%. As can be seen from FIG. 9, if the Al composition is further reduced to 5%, that is, the refractive index is made substantially the same, the shoulder portion can be almost eliminated, and the single-mode fiber coupling efficiency is further improved by several percent. . The improvement in single mode fiber coupling efficiency is due to eigenmode matching between the active region and the window region.

【0060】[第四番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第四番目の
実施の形態を図10,11を用いて説明する。なお、図
10は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図
11は、図10のXI−XI線断面矢視図であり、光分離閉
じ込め層を有する構造にInGaAs系の単一または多
重の歪量子井戸活性層を適用した場合である。
[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser, and FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI of FIG. In this case, the strained quantum well active layer is applied.

【0061】まず、Ga0.8 Al0.2 Asの下部クラッ
ド層42、Ga0.9 Al0.1 Asの下部第二光分離閉じ
込め層42b、GaAsの下部第一光分離閉じ込め層4
2a、井戸層となるInGaAsと障壁層となるGaA
sとを積層(単一)または交互に複数積層(多重)した
歪量子井戸活性層43、GaAsの上部第一光分離閉じ
込め層44a、Ga0.9 Al0.1 Asの上部第二光分離
閉じ込め層44bをGaAsの基板11上にMOVPE
法により成長させる。
First, the lower cladding layer 42 of Ga 0.8 Al 0.2 As, the lower second light separation / confinement layer 42b of Ga 0.9 Al 0.1 As, and the lower first light separation / confinement layer 4 of GaAs
2a, InGaAs serving as a well layer and GaAs serving as a barrier layer
s and a plurality of strained quantum well active layers 43 in which a plurality of layers are stacked (single) or alternately in a plurality of layers (multiple layers), an upper first optical isolation / confinement layer 44a of GaAs, and an upper second optical isolation / confinement layer 44b of Ga 0.9 Al 0.1 As. MOVPE on GaAs substrate 11
Grow by the method.

【0062】続いて、光出射側端面周辺の上部第二光分
離閉じ込め層44bをBCl3 ガスとArガスとの混合
ガスを用いたECRプラズマエッチングにより除去した
ら、アンモニア/過酸化水素系エッチング液によりウィ
ンドウ領域の上部第一光分離閉じ込め層42aをエッチ
ング除去し、続いて、クエン酸や酒石酸などのカルボン
酸系エッチング液とアンモニア/過酸化水素系エッチン
グ液とに交互に浸漬することにより、ウィンドウ領域の
歪量子井戸活性層43をエッチング除去、すなわち、歪
量子井戸活性層43が単一の場合にはカルボン酸系エッ
チング液により井戸層をエッチング除去した後にアンモ
ニア/過酸化水素系エッチング液により障壁層をエッチ
ング除去し、歪量子井戸活性層43が多重の場合にはカ
ルボン酸系エッチング液により井戸層をエッチング除去
することとアンモニア/過酸化水素系エッチング液によ
り障壁層をエッチング除去することとを交互に必要回数
繰り返す。
Subsequently, after the upper second light separation / confinement layer 44b around the light emitting side end face is removed by ECR plasma etching using a mixed gas of BCl 3 gas and Ar gas, an ammonia / hydrogen peroxide etching solution is used. The upper first light separation / confinement layer 42a in the window region is removed by etching, and then alternately immersed in a carboxylic acid-based etchant such as citric acid or tartaric acid and an ammonia / hydrogen peroxide-based etchant. Of the strained quantum well active layer 43 by etching, that is, when the strained quantum well active layer 43 is a single layer, the well layer is removed by etching with a carboxylic acid-based etching solution and then the barrier layer is etched with an ammonia / hydrogen peroxide-based etching solution. Is removed by etching, and when the strained quantum well active layer 43 has multiple layers, a carboxylic acid-based etch Grayed solution under the well layer are repeated necessary number of times alternately and that the barrier layer is removed by etching with an ammonia / hydrogen peroxide-based etching solution is removed by etching.

【0063】なお、アンモニア/過酸化水素系エッチン
グ液は、InGaAsに対するGaAsの選択エッチン
グが可能であり、カルボン酸系エッチング液は、GaA
sに対するInGaAsの選択エッチングが可能である
ため、上述したようにしてエッチング処理することによ
り、下部第一光分離閉じ込め層42aを除去することな
く上部第一光分離閉じ込め層44aおよび歪量子井戸活
性層43を除去することが容易にできる、すなわち、歪
量子井戸活性層43のエッチングを下部第一光分離閉じ
込め層42aで停止することができる。
The ammonia / hydrogen peroxide etching solution can selectively etch GaAs with respect to InGaAs, and the carboxylic acid etching solution can be GaAs.
Since the selective etching of InGaAs with respect to s is possible, the upper first light separation / confinement layer 44a and the strained quantum well active layer can be etched without removing the lower first light separation / confinement layer 42a by etching as described above. 43 can be easily removed, that is, the etching of the strained quantum well active layer 43 can be stopped at the lower first light separation / confinement layer 42a.

【0064】次に、硫酸系のウエットエッチング液によ
り表面処理を行ったら、上記ウィンドウ領域にアンドー
プGaAsのコア層46およびGa0.9 Al0.1 Asの
上部第三光分離閉じ込め層47bをMOVPE法により
選択領域的に再成長させる。ここで、コア層46とウィ
ンドウ領域の上部第三光分離閉じ込め層47bとの界面
位置を前記上部第一光分離閉じ込め層44aの間に位置
させ、ウィンドウ領域の上部第三光分離閉じ込め層47
bの表面を上部第二光分離閉じ込め層44bの表面と面
一になるようにした。
Next, after the surface treatment with a sulfuric acid-based wet etching solution, the undoped GaAs core layer 46 and Ga 0.9 Al 0.1 As upper third light separation / confinement layer 47b are selected in the window region by MOVPE. Regrow. Here, the interface position between the core layer 46 and the upper third light separation / confinement layer 47b in the window region is located between the upper first light separation / confinement layer 44a and the upper third light separation / confinement layer 47 in the window region.
The surface of b was made flush with the surface of the upper second light separation / confinement layer 44b.

【0065】次に、上部第二,三光分離閉じ込め層44
b,47b上の全面にわたってGa 0.8 Al0.2 Asの
上部クラッド層48およびGaAsのコンタクト層19
をMOVPE法により成長させた。
Next, the upper second and third light separation / confinement layers 44
b, 47b 0.8Al0.2As
Upper cladding layer 48 and GaAs contact layer 19
Was grown by the MOVPE method.

【0066】このようにして作製したウェハにBCl3
ガスとArガスとの混合ガスを用いたECRプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ40を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。
BCl 3 was added to the wafer thus fabricated.
After the ridge stripe 40 is formed along the light emitting direction by ECR plasma etching using a mixed gas of a gas and an Ar gas, a front electrode and a back electrode are formed and divided by cleavage. And a high reflection film is formed on the rear end face.

【0067】すなわち、下部クラッド層42(下部低屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層42上に下部第一,二光分離閉じ込
め層42a,42b(下部低屈折率半導体層)を介して
歪量子井戸活性層43(活性層)を成長させたら、当該
歪量子井戸活性層43上に成長させた上部第一,二光分
離閉じ込め層44a,44bの光出射側端面周辺と共に
歪量子井戸活性層43の光出射側端面周辺をエッチング
により除去した後、当該除去部分に、歪量子井戸活性層
43よりも広いバンドギャップを有するコア層46(ア
ンドープ高屈折率半導体層)を積層方向にエピタキシャ
ル成長させ、歪量子井戸活性層43およびコア層46上
に上部第一〜三光分離閉じ込め層44a,44b,47
bを介して上部クラッド層48(上部低屈折率半導体
層)をエピタキシャル成長させ、上部クラッド層48上
にコンタクト層19(上部層)を成長させると共に、リ
ッジストライプ40を光出射方向に沿って形成したので
ある。
That is, the lower cladding layer 42 (the lower low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the stacking direction.
When a strained quantum well active layer 43 (active layer) is grown on the lower clad layer 42 via lower first and two light separation / confinement layers 42a and 42b (lower low refractive index semiconductor layers), After removing the periphery of the light exit side end face of the strained quantum well active layer 43 together with the periphery of the light exit side end face of the upper first and two light separation / confinement layers 44a and 44b grown on the layer 43 by etching, A core layer 46 (undoped high-refractive index semiconductor layer) having a band gap wider than the strained quantum well active layer 43 is epitaxially grown in the stacking direction, and upper first to three light separation confinements are formed on the strained quantum well active layer 43 and the core layer 46. Layers 44a, 44b, 47
The upper cladding layer 48 (upper low-refractive index semiconductor layer) was epitaxially grown through b, the contact layer 19 (upper layer) was grown on the upper cladding layer 48, and the ridge stripe 40 was formed along the light emitting direction. It is.

【0068】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層42、下部
第一,二光分離閉じ込め層42a,42b、歪量子井戸
活性層43、上部第一,二光分離閉じ込め層44a,4
4b、上部クラッド層48などを備えた活性領域の光出
射側端面周辺に、歪量子井戸活性層43よりもバンドギ
ャップの広いコア層46を下部第一,二光分離閉じ込め
層42a,42bおよび上部第三光分離閉じ込め層47
bを介して下部クラッド層42および上部クラッド層4
8で挟んだ構造をなして、積層方向にエピタキシャル構
造をなし、リッジストライプ40を光出射方向に沿って
有するウィンドウ領域が設けられるのである。
By manufacturing as described above, the semiconductor laser according to the present embodiment includes the lower cladding layer 42, the lower first and two-beam separation / confinement layers 42a and 42b, the strained quantum well active layer 43, and the upper first and second layers. Two-light separation confinement layers 44a, 4
4b, a core layer 46 having a wider band gap than the strained quantum well active layer 43 is provided around the light emitting side end face of the active region including the upper cladding layer 48 and the like. Third light separation confinement layer 47
b through the lower cladding layer 42 and the upper cladding layer 4
8, a window region having an epitaxial structure in the stacking direction and having the ridge stripe 40 along the light emitting direction is provided.

【0069】このようにして製造された半導体レーザ
は、30mAの閾値電流で発振し、最大光出力が700
mWであった。また、定光出力動作(50℃、300m
W)で劣化加速試験を行ったところ、CODフリー動作
が確認できた。また、10000時間経過時における駆
動電流の増加率は、1%以下であった。
The semiconductor laser thus manufactured oscillates at a threshold current of 30 mA and has a maximum optical output of 700
mW. In addition, constant light output operation (50 ° C., 300 m
When a deterioration acceleration test was performed in W), COD-free operation was confirmed. The increase rate of the driving current after 10000 hours had passed was 1% or less.

【0070】図12は、ウィンドウ領域のコア層46の
厚さを歪量子井戸活性層43と上部第一光分離閉じ込め
層44aとを合わせた厚さと同一にした場合の縦方向遠
視野像を示し、図13は、ウィンドウ領域のコア層46
の厚さを歪量子井戸活性層43と上部第一光分離閉じ込
め層44aとを合わせた厚さよりも薄くした場合の縦方
向遠視野像を示し、図14は、ウィンドウ領域のコア層
46の厚さを図13と同一にしながらも当該コア層46
をGaAsからInGaAs系の歪量子井戸(ただし、
歪量子井戸活性層43よりもInの組成比が少ない。)
に変更した、すなわち、コア層46の屈折率を歪量子井
戸活性層43の屈折率と略同一にした場合の縦方向遠視
野像を示したグラフである。
FIG. 12 shows a vertical far-field image in the case where the thickness of the core layer 46 in the window region is the same as the combined thickness of the strained quantum well active layer 43 and the upper first light separation / confinement layer 44a. FIG. 13 shows the core layer 46 in the window area.
14 shows a vertical far-field image when the thickness of the strained quantum well active layer 43 and the upper first optical isolation / confinement layer 44a is smaller than the total thickness, and FIG. 14 shows the thickness of the core layer 46 in the window region. 13 is the same as that of FIG.
From GaAs to InGaAs-based strained quantum well (however,
The composition ratio of In is smaller than that of the strained quantum well active layer 43. )
7 is a graph showing a far-field image in the vertical direction when the refractive index of the core layer 46 is made substantially the same as the refractive index of the strained quantum well active layer 43.

【0071】図12,13からわかるように、コア層4
6の厚さを歪量子井戸活性層43と上部第一光分離閉じ
込め層44aとを合わせた厚さよりも薄くすると、放射
モードを低減できる。また、図13からわかるように、
コア層46をGaAsからInGaAs系の歪量子井戸
に変更すれば、放射モードをさらに低減することができ
る。
As can be seen from FIGS. 12 and 13, the core layer 4
When the thickness of the layer 6 is smaller than the total thickness of the strained quantum well active layer 43 and the upper first optical isolation / confinement layer 44a, the radiation mode can be reduced. Also, as can be seen from FIG.
If the core layer 46 is changed from GaAs to an InGaAs-based strained quantum well, the radiation mode can be further reduced.

【0072】なお、本実施の形態では、歪量子井戸活性
層43の障壁層や下部第一光分離閉じ込め層42aとし
てGaAsを用いたが、これに代えて、アンモニア/過
酸化水素系のエッチング液およびカルボン酸系のエッチ
ング液に対してGaAsと同等の侵食性を有するGaA
lAs(ただし、Al組成率は15%以下)を用いるこ
ともできる。
In the present embodiment, GaAs is used as the barrier layer of the strained quantum well active layer 43 and the lower first light separation / confinement layer 42a, but instead, an ammonia / hydrogen peroxide based etchant is used. And GaAs having the same aggressiveness as GaAs against carboxylic acid-based etchant
1As (however, the Al composition ratio is 15% or less) can also be used.

【0073】[第五番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第五番目の
実施の形態を図15,16を用いて説明する。なお、図
15は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図
16は、図15のXVI−XVI線断面矢視図であり、光分
離閉じ込め層を有する構造にInGaAs系の単一また
は多重の歪量子井戸活性層を適用した場合である。
[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a cross-sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser, and FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line XVI-XVI in FIG. In this case, the strained quantum well active layer is applied.

【0074】まず、Ga0.8 Al0.2 Asの下部クラッ
ド層42、Ga0.9 Al0.1 Asの下部第二光分離閉じ
込め層42b、GaAsの下部第一光分離閉じ込め層4
2a、井戸層となるInGaAsと障壁層となるGaA
sとを積層(単一)または交互に複数積層(多重)した
歪量子井戸活性層43、GaAsの上部第一光分離閉じ
込め層44aをGaAsの基板11上にMOVPE法に
より成長させる。
First, the lower cladding layer 42 of Ga 0.8 Al 0.2 As, the lower second light separation / confinement layer 42b of Ga 0.9 Al 0.1 As, and the lower first light separation / confinement layer 4 of GaAs
2a, InGaAs serving as a well layer and GaAs serving as a barrier layer
The strained quantum well active layer 43 in which s is stacked (single) or alternately multiple (multiple) are stacked on the GaAs substrate 11 by MOVPE on the GaAs upper first optical isolation confinement layer 44a.

【0075】続いて、光出射側端面周辺の上部第一光分
離閉じ込め層44aをアンモニア/過酸化水素系のエッ
チング液によりエッチング除去したら、クエン酸や酒石
酸などのカルボン酸系エッチング液とアンモニア/過酸
化水素系エッチング液とに交互に浸漬することにより、
ウィンドウ領域の歪量子井戸活性層43を除去、すなわ
ち、歪量子井戸活性層43が単一の場合にはカルボン酸
系エッチング液により井戸層をエッチング除去した後に
アンモニア/過酸化水素系エッチング液により障壁層を
エッチング除去し、歪量子井戸活性層43が多重の場合
にはカルボン酸系エッチング液により井戸層をエッチン
グ除去することとアンモニア/過酸化水素系エッチング
液により障壁層をエッチング除去することを交互に必要
回数繰り返す。
Subsequently, when the upper first light separation / confinement layer 44a around the light emitting side end face is removed by etching with an ammonia / hydrogen peroxide based etchant, a carboxylic acid based etchant such as citric acid or tartaric acid is removed. By alternately immersing in a hydrogen oxide-based etchant,
The strained quantum well active layer 43 in the window region is removed. That is, when the strained quantum well active layer 43 is a single layer, the well layer is removed by etching with a carboxylic acid-based etchant, and then the barrier is removed with an ammonia / hydrogen peroxide-based etchant. When the layer is etched away and the strained quantum well active layer 43 is multiple, the well layer is etched away with a carboxylic acid-based etchant and the barrier layer is etched away with an ammonia / hydrogen peroxide-based etchant alternately. Repeat as many times as necessary.

【0076】なお、アンモニア/過酸化水素系エッチン
グ液は、InGaAsに対するGaAsの選択エッチン
グが可能であり、カルボン酸系エッチング液は、GaA
sに対するInGaAsの選択エッチングが可能である
ため、上述したようにしてエッチング処理することによ
り、下部第一光分離閉じ込め層42aを除去することな
く上部第一光分離閉じ込め層44aおよび歪量子井戸活
性層43を除去することが容易にできる、すなわち、歪
量子井戸活性層43のエッチングを下部第一光分離閉じ
込め層42aで停止することができる。
The ammonia / hydrogen peroxide etching solution can selectively etch GaAs with respect to InGaAs, and the carboxylic acid etching solution can be GaAs.
Since the selective etching of InGaAs with respect to s is possible, the upper first light separation / confinement layer 44a and the strained quantum well active layer can be etched without removing the lower first light separation / confinement layer 42a by etching as described above. 43 can be easily removed, that is, the etching of the strained quantum well active layer 43 can be stopped at the lower first light separation / confinement layer 42a.

【0077】次に、硫酸系のウエットエッチング液によ
り表面処理を行ったら、上記ウィンドウ領域にアンドー
プGaAsのコア層46をMOVPE法により選択領域
的に再成長させた後、Ga0.9 Al0.1 Asの上部第二
光分離閉じ込め層54bを上部第一光分離閉じ込め層4
4a上およびコア層46上に成長させる。ここで、コア
層46と上部第二光分離閉じ込め層54bとの界面位置
を前記上部第一光分離閉じ込め層44aの間に位置させ
るようにした。
Next, after performing a surface treatment with a sulfuric acid-based wet etching solution, the undoped GaAs core layer 46 is selectively regrown in the window region by the MOVPE method, and then the upper portion of Ga 0.9 Al 0.1 As is removed. The second light separation / confinement layer 54b is connected to the upper first light separation / confinement layer
4a and on the core layer 46. Here, the interface between the core layer 46 and the upper second light separation / confinement layer 54b is located between the upper first light separation / confinement layers 44a.

【0078】次に、上部第二光分離閉じ込め層54b上
に全面にわたってGa0.8 Al0.2Asの上部クラッド
層48およびGaAsのコンタクト層19をMOVPE
法により成長させた。
Next, the upper cladding layer 48 of Ga 0.8 Al 0.2 As and the contact layer 19 of GaAs are formed on the upper second light separation / confinement layer 54b by MOVPE.
Grown by the method.

【0079】このようにして作製したウェハにBCl3
ガスとArガスとの混合ガスを用いたECRプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ40を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。
The wafer thus produced was treated with BCl 3
After the ridge stripe 40 is formed along the light emitting direction by ECR plasma etching using a mixed gas of a gas and an Ar gas, a front electrode and a back electrode are formed and divided by cleavage. And a high reflection film is formed on the rear end face.

【0080】すなわち、下部クラッド層42(下部低屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層42上に下部第一,二光分離閉じ込
め層42a,42b(下部低屈折率半導体層)を介して
歪量子井戸活性層43(活性層)を成長させたら、当該
歪量子井戸活性層43上に成長させた上部第一光分離閉
じ込め層44aの光出射側端面周辺と共に歪量子井戸活
性層43の光出射側端面周辺をエッチングにより除去し
た後、当該除去部分に、歪量子井戸活性層43よりも広
いバンドギャップを有するコア層46(アンドープ高屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
歪量子井戸活性層43およびコア層46上に上部第一,
二光分離閉じ込め層44a,54bを介して上部クラッ
ド層48(上部低屈折率半導体層)をエピタキシャル成
長させ、上部クラッド層48上にコンタクト層19(上
部層)を成長させると共に、リッジストライプ40を光
出射方向に沿って形成したのである。
That is, the lower cladding layer 42 (the lower low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the laminating direction,
When a strained quantum well active layer 43 (active layer) is grown on the lower clad layer 42 via lower first and two light separation / confinement layers 42a and 42b (lower low refractive index semiconductor layers), After removing the periphery of the light exit side end face of the strained quantum well active layer 43 together with the periphery of the light exit side end face of the upper first light separation / confinement layer 44a grown on the layer 43, the strained quantum well active layer 43 A core layer 46 (undoped high refractive index semiconductor layer) having a wider band gap than the layer 43 is epitaxially grown in the stacking direction;
On the strained quantum well active layer 43 and the core layer 46, the upper first
The upper cladding layer 48 (upper low-refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown via the two-light separation / confinement layers 44a and 54b, the contact layer 19 (upper layer) is grown on the upper cladding layer 48, and the ridge stripe 40 is irradiated with light. It was formed along the emission direction.

【0081】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層42、下部
第一,二光分離閉じ込め層42a,42b、歪量子井戸
活性層43、上部第一,二光分離閉じ込め層44a,5
4b、上部クラッド層48などを備えた活性領域の光出
射側端面周辺に、歪量子井戸活性層43よりもバンドギ
ャップの広いコア層46を下部第一,二光分離閉じ込め
層42a,42bおよび上部第二光分離閉じ込め層54
bを介して下部クラッド層42および上部クラッド層4
8で挟んだ構造をなして、積層方向にエピタキシャル構
造をなし、リッジストライプ40を光出射方向に沿って
有するウィンドウ領域が設けられるのである。
By manufacturing in this manner, the semiconductor laser of the present embodiment has a lower cladding layer 42, a lower first and two-light separating and confining layers 42a and 42b, a strained quantum well active layer 43, and an upper first and second layers. Two-light separation confinement layers 44a, 5
4b, a core layer 46 having a wider band gap than the strained quantum well active layer 43 is provided around the light emitting side end face of the active region including the upper cladding layer 48 and the like. Second light separation / confinement layer 54
b through the lower cladding layer 42 and the upper cladding layer 4
8, a window region having an epitaxial structure in the stacking direction and having the ridge stripe 40 along the light emitting direction is provided.

【0082】このようにして製造された半導体レーザ
は、30mAの閾値電流で発振し、最大光出力が700
mWであった。また、定光出力動作(50℃、300m
W)で劣化加速試験を行ったところ、CODフリー動作
が確認できた。また、10000時間経過時における駆
動電流の増加率は、0.2%以下であった。
The semiconductor laser thus manufactured oscillates at a threshold current of 30 mA and has a maximum optical output of 700
mW. In addition, constant light output operation (50 ° C., 300 m
When a deterioration acceleration test was performed in W), COD-free operation was confirmed. Further, the increase rate of the driving current after 10,000 hours was 0.2% or less.

【0083】すなわち、本実施の形態では、エッチング
端面を含め、Alを含有する層を大気に一切曝すことな
く製造するようにしたので、前述した実施の形態の場合
よりも信頼性をさらに向上させることができる。
That is, in this embodiment, the layer containing Al, including the etched end face, is manufactured without exposing it to the air at all, so that the reliability is further improved as compared with the above-described embodiment. be able to.

【0084】[第六番目の実施の形態]本発明による半
導体レーザおよび半導体レーザの製造方法の第六番目の
実施の形態を図17,18を用いて説明する。なお、図
17は、その半導体レーザの概略構造を表す断面図、図
18は、図17のXVIII−XVIII線断面矢視図であり、
光分離閉じ込め層を有する構造にInGaAsP系のバ
ルク活性層を適用した場合である。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the semiconductor laser and the method of manufacturing the semiconductor laser according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 is a sectional view showing a schematic structure of the semiconductor laser, and FIG. 18 is a sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
This is a case where an InGaAsP-based bulk active layer is applied to a structure having a light separation confinement layer.

【0085】まず、In0.5 Ga0.4 Al0.1 Pの下部
クラッド層62、In0.5 Ga0.5Pの下部光分離閉じ
込め層62a、In0.45Ga0.55As0.1 0.9 のバル
ク活性層63、In0.5 Ga0.5 Pの上部光分離閉じ込
め層64aをGaAsの基板11上にMOVPE法によ
り成長させる。
[0085] First, In 0.5 Ga 0.4 Al 0.1 lower clad layer 62 of P, In 0.5 Ga 0.5 P lower optical separate confinement layer 62a, In 0.45 Ga 0.55 As 0.1 bulk active layer 63 of P 0.9, In 0.5 Ga 0.5 P Is grown on the GaAs substrate 11 by the MOVPE method.

【0086】続いて、塩酸(HCl)系のエッチング液
により、光出射側端面周辺の上部光分離閉じ込め層64
aを除去した後、H2 SO4 系のエッチング液により、
下部光閉じ込め層62aを除去することなくバルク活性
層63をエッチングする、すなわち、バルク活性層63
のエッチングを下部光分離閉じ込め層62aで停止する
ことができる。
Subsequently, the upper light separation / confinement layer 64 around the light emission side end face is etched with a hydrochloric acid (HCl) based etchant.
After removing a, H 2 SO 4 based etchant
The bulk active layer 63 is etched without removing the lower optical confinement layer 62a, that is, the bulk active layer 63
Can be stopped at the lower light separation / confinement layer 62a.

【0087】次に、H2 SO4 系のエッチング液による
処理を行った後、光出射側端面周辺のウィンドウ領域に
アンドープIn0.5 Ga0.5 Pのコア層66を成長さ
せ、In0.5 Ga0.4 Al0.1 Pの上部クラッド層68
を前記上部光分離閉じ込め層64a上およびコア層66
上にMOVPE法により成長させる。ここで、コア層6
6と上部クラッド層68との界面位置を上記上部光閉じ
込め層64aの間に位置させるようにした。
Next, after processing with an H 2 SO 4 type etching solution, an undoped In 0.5 Ga 0.5 P core layer 66 is grown in the window region around the light-emitting side end face, and In 0.5 Ga 0.4 Al 0.1 P upper cladding layer 68
On the upper light separation / confinement layer 64a and the core layer 66.
It is grown thereon by MOVPE. Here, the core layer 6
The interface between the upper cladding layer 68 and the upper cladding layer 68 was located between the upper light confinement layers 64a.

【0088】続いて、上部クラッド層68上に全面にわ
たってGaAsのコンタクト層19をMOVPE法によ
り成長させた。
Subsequently, a GaAs contact layer 19 was grown on the entire upper cladding layer 68 by MOVPE.

【0089】このようにして作製したウェハにBCl3
ガスとArガスとの混合ガスを用いたECRプラズマエ
ッチングによりリッジストライプ60を光出射方向に沿
って形成した後、表面電極および裏面電極を形成して劈
開により分割したら、前端面に反射防止膜を形成し、後
端面に高反射膜を形成する。
The thus prepared wafer was treated with BCl 3
After the ridge stripe 60 is formed along the light emitting direction by ECR plasma etching using a mixed gas of a gas and an Ar gas, a front electrode and a back electrode are formed and divided by cleavage. And a high reflection film is formed on the rear end face.

【0090】すなわち、下部クラッド層62(下部低屈
折率半導体層)を積層方向にエピタキシャル成長させ、
当該下部クラッド層62上に下部光分離閉じ込め層62
a(下部低屈折率半導体層)を介してバルク活性層63
(活性層)を成長させたら、当該バルク活性層63上に
成長させた上部光分離閉じ込め層64aの光出射側端面
周辺と共にバルク活性層63の光出射側端面周辺をエッ
チングにより除去した後、当該除去部分に、バルク活性
層63よりも広いバンドギャップを有するコア層66
(アンドープ高屈折率半導体層)を積層方向にエピタキ
シャル成長させ、バルク活性層63およびコア層66上
に上部クラッド層68(上部低屈折率半導体層)をエピ
タキシャル成長させ、上部クラッド層68上にコンタク
ト層19(上部層)を成長させると共に、リッジストラ
イプ60を光出射方向に沿って形成したのである。
That is, the lower cladding layer 62 (the lower low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the stacking direction.
A lower light separation / confinement layer 62 is formed on the lower cladding layer 62.
a (lower low-refractive-index semiconductor layer) via bulk active layer 63
After the (active layer) is grown, the periphery of the light exit side end face of the bulk active layer 63 and the periphery of the light exit side end face of the upper light separation / confinement layer 64a grown on the bulk active layer 63 are removed by etching. A core layer 66 having a wider band gap than the bulk active layer 63 is provided in the removed portion.
(Undoped high refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown in the stacking direction, an upper cladding layer 68 (upper low refractive index semiconductor layer) is epitaxially grown on the bulk active layer 63 and the core layer 66, and a contact layer 19 is formed on the upper cladding layer 68. (The upper layer) was grown, and the ridge stripe 60 was formed along the light emission direction.

【0091】このようにして製造することにより、本実
施の形態の半導体レーザは、下部クラッド層62、下部
光分離閉じ込め層62a、バルク活性層63、上部光分
離閉じ込め層64a、上部クラッド層68などを備えた
活性領域の光出射側端面周辺に、バルク活性層63より
もバンドギャップの広いコア層66を下部光分離閉じ込
め層62aを介して下部クラッド層62および上部クラ
ッド層68で挟んだ構造をなして、積層方向にエピタキ
シャル構造をなし、リッジストライプ60を光出射方向
に沿って有するウィンドウ領域が設けられるのである。
By manufacturing in this manner, the semiconductor laser according to the present embodiment includes a lower cladding layer 62, a lower light separation / confinement layer 62a, a bulk active layer 63, an upper light separation / confinement layer 64a, an upper cladding layer 68, and the like. A structure in which a core layer 66 having a wider band gap than the bulk active layer 63 is sandwiched between the lower cladding layer 62 and the upper cladding layer 68 via the lower light separation / confinement layer 62a around the light emitting side end face of the active region having Thus, a window region having an epitaxial structure in the stacking direction and having the ridge stripe 60 along the light emission direction is provided.

【0092】このようにして製造された半導体レーザ
は、30mAの閾値電流で発振し、最大光出力が300
mWであった。また、定光出力動作(50℃、150m
W)で劣化加速試験を行ったところ、CODフリー動作
が確認できた。また、10000時間経過時における駆
動電流の増加率は、1%以下であった。
The semiconductor laser manufactured as described above oscillates at a threshold current of 30 mA and has a maximum light output of 300 mA.
mW. In addition, constant light output operation (50 ° C, 150m
When a deterioration acceleration test was performed in W), COD-free operation was confirmed. The increase rate of the driving current after 10000 hours had passed was 1% or less.

【0093】[0093]

【発明の効果】本発明による半導体レーザは、ウィンド
ウ領域がエピタキシャル積層方向にはエピタキシャル構
造により光導波構造をなすと共に、エピタキシャル面内
方向には光出射方向に沿った凸状の形状により光導波路
をなしているため、ウィンドウ領域における発振光の発
散による閾値の増大や微分効率の低下を抑制することが
できる。
According to the semiconductor laser of the present invention, the window region has an optical waveguide structure by the epitaxial structure in the epitaxial laminating direction, and the optical waveguide has a convex shape along the light emitting direction in the epitaxial plane direction. Because of this, it is possible to suppress an increase in threshold value and a decrease in differential efficiency due to divergence of oscillation light in the window region.

【0094】また、半導体層の高屈折率半導体層がアン
ドープであるため、ウィンドウ領域への無効電流の注入
を低減することができる。このため、プロトン注入等の
半絶縁化を不要とすることができる。
Further, since the high refractive index semiconductor layer of the semiconductor layer is undoped, injection of a reactive current into the window region can be reduced. Therefore, semi-insulation such as proton injection can be eliminated.

【0095】さらに、ウィンドウ領域を選択領域的エピ
タキシャル成長させることにより、活性領域とは別に独
立してウィンドウ領域に光導波路構造を設計することが
できる。このため、ウィンドウ領域のアンドープ高屈折
率半導体層の屈折率や厚さを調整することにより、ウィ
ンドウ領域の固有モードを活性領域の固有モードに整合
させることができ、活性領域とウィンドウ領域との間の
放射モードを実用上問題のないレベルにまで低減するこ
とができる。
Further, by selectively epitaxially growing the window region, the optical waveguide structure can be designed in the window region independently of the active region. Therefore, by adjusting the refractive index and the thickness of the undoped high-refractive-index semiconductor layer in the window region, the eigenmode of the window region can be matched with the eigenmode of the active region. Radiation mode can be reduced to a level at which there is no practical problem.

【0096】一方、本発明による半導体レーザの製造方
法は、ウィンドウ領域作製のためのエッチングを活性層
やその近傍の層についてのみ行えばよいため、Al含有
材料系の半導体レーザでも、Al組成率の高い層を露出
させることがない。このため、Al組成率の高い表面の
酸化に起因した劣化を避けることができる。
On the other hand, in the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention, etching for forming a window region only needs to be performed on an active layer or a layer near the active layer. No exposure of tall layers. For this reason, deterioration due to oxidation of the surface having a high Al composition ratio can be avoided.

【0097】また、半導体層の成長を活性層と同程度の
厚さまたは極く薄く行えばよいばかりでなく、発振光に
対して非吸収性であればよいので、高Al組成の層を成
長させる必要がない。よって、Alを含む材料に関する
選択成長の困難さを大幅に緩和することができる。
Further, the semiconductor layer may be grown not only in the same thickness as the active layer but also very thinly, and it is sufficient if the semiconductor layer does not absorb the oscillating light. You don't have to. Therefore, the difficulty of selective growth of a material containing Al can be greatly reduced.

【0098】また、バー状態への分割前に前記半導体層
を選択領域的に成長させることによってウィンドウ領域
を作製するため、生産性を低下させることなくウィンド
ウ構造を有する半導体レーザを製造することができる。
Further, since the window region is formed by selectively growing the semiconductor layer before the division into the bar state, a semiconductor laser having a window structure can be manufactured without lowering the productivity. .

【0099】さらに、生産性のよい凸状をなす光導波路
型(リッジ導波型)を前提としていることや、活性層が
量子井戸やバルクであってもよいこと等から、ウィンド
ウ構造を有する従来の半導体レーザの製造方法と比べて
大きな利点がある。
Further, since the optical waveguide type (ridge waveguide type) having a convex shape with good productivity is assumed, and the active layer may be a quantum well or a bulk, a conventional structure having a window structure may be used. There is a great advantage as compared with the semiconductor laser manufacturing method described above.

【0100】具体的には、例えば、pn埋め込み法で作
製した半導体レーザとは、ウィンドウ領域が積層方向お
よび面内方向の両方向で光導波路構造を有する点、およ
び生産性に優れたリッジ導波路を有する点が異なる。
Specifically, for example, a semiconductor laser manufactured by a pn embedding method has a point that a window region has an optical waveguide structure in both a lamination direction and an in-plane direction, and a ridge waveguide excellent in productivity. Have different points.

【0101】また、量子井戸混晶化法で作製した半導体
レーザとは、ウィンドウ領域の半導体層の高屈折率半導
体層がアンドープである点、および活性層が量子井戸構
造でなくてもよい点が異なる。
The semiconductor laser manufactured by the quantum well alloying method is characterized in that the high refractive index semiconductor layer of the semiconductor layer in the window region is undoped and that the active layer does not need to have a quantum well structure. different.

【0102】また、チップ端面上エピタキシャル成長法
で作製した半導体レーザとは、ウィンドウ領域がアンド
ープ層を含む光導波路構造を有するため、ウィンドウ領
域長をことさら短くする必要のない点が異なる。
Further, the semiconductor laser is different from the semiconductor laser manufactured by the epitaxial growth method on the chip end face in that the window region has an optical waveguide structure including an undoped layer, so that it is not necessary to further shorten the window region length.

【0103】一方、pn埋め込み法とは、ウィンドウ領
域のエッチング深さが浅いため、Al含有材料系の半導
体レーザでも、エッチング時にAl組成の高い層を露出
させないで済む点、およびウィンドウ領域への再成長工
程をAl組成の低い層について極く薄く行えば済む点が
異なる。
On the other hand, the pn embedding method is such that the etching depth of the window region is small, so that even a semiconductor laser of an Al-containing material does not need to expose a layer having a high Al composition at the time of etching, and that the pn burying method has a problem in that The difference lies in that the growth step only needs to be performed extremely thinly for a layer having a low Al composition.

【0104】また、量子井戸混晶化法とは、ウィンドウ
領域への無効電流の注入を低減するためのプロトン注入
等を行う必要がない点、およびウィンドウ領域を選択領
域的エピタキシャル成長で作製するため、活性領域とは
別に独立してウィンドウ領域の光導波路構造を設計でき
る点が異なる。
The quantum well alloying method is characterized in that it is not necessary to perform proton injection or the like for reducing the injection of reactive current into the window region, and because the window region is formed by selective region epitaxial growth. The difference is that the optical waveguide structure of the window region can be designed independently of the active region.

【0105】また、チップ端面上エピタキシャル成長法
とは、ウェハをバー状態に分割する前にウィンドウ領域
を作製する点が異なる。
Further, the difference from the epitaxial growth method on the chip end face is that a window region is formed before the wafer is divided into bar states.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による半導体レーザの第一番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】図1のII−II線断面矢視図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】本発明による半導体レーザの第二番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic structure of a second embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図4】図2のIV−IV線断面矢視図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2;

【図5】本発明による半導体レーザの第三番目の実施の
形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a schematic structure of a third embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図6】図5のVI−VI線断面矢視図である。6 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 5;

【図7】図5の半導体レーザにおける縦方向遠視野像の
グラフである。
FIG. 7 is a graph of a vertical far-field image of the semiconductor laser of FIG. 5;

【図8】図5の半導体レーザのウィンドウ領域のコア層
の厚さをバルク活性層よりも薄くした場合の縦方向遠視
野像のグラフである。
8 is a graph of a vertical far-field pattern when the thickness of the core layer in the window region of the semiconductor laser of FIG. 5 is smaller than that of the bulk active layer.

【図9】図5の半導体レーザのウィンドウ領域のコア層
の厚さをバルク活性層よりも薄くすると共にコア層のA
l組成を5%にした場合の縦方向遠視野像のグラフであ
る。
FIG. 9 shows that the thickness of the core layer in the window region of the semiconductor laser of FIG.
It is a graph of the vertical direction far-field image when 1 composition is set to 5%.

【図10】本発明による半導体レーザの第四番目の実施
の形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view illustrating a schematic structure of a fourth embodiment of the semiconductor laser according to the present invention;

【図11】図10のXI−XI線断面矢視図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI of FIG. 10;

【図12】図10の半導体レーザにおける縦方向遠視野
像のグラフである。
FIG. 12 is a graph of a vertical far-field image of the semiconductor laser of FIG. 10;

【図13】図10の半導体レーザのウィンドウ領域のコ
ア層の厚さを歪量子井戸活性層と上部第一光分離閉じ込
め層とを合わせた厚さよりも薄くした場合の縦方向遠視
野像のグラフである。
FIG. 13 is a graph of a vertical far-field image in the case where the thickness of the core layer in the window region of the semiconductor laser of FIG. 10 is smaller than the combined thickness of the strained quantum well active layer and the upper first optical isolation confinement layer. It is.

【図14】図10の半導体レーザのウィンドウ領域のコ
ア層の厚さを歪量子井戸活性層と上部第一光分離閉じ込
め層とを合わせた厚さよりも薄くすると共にコア層をG
aAsからInGaAs系の歪量子井戸に変更した場合
の縦方向遠視野像のグラフである。
FIG. 14 shows that the thickness of the core layer in the window region of the semiconductor laser of FIG. 10 is made thinner than the combined thickness of the strained quantum well active layer and the upper first optical isolation confinement layer, and the core layer is made of G.
It is a graph of the far-field image of a longitudinal direction at the time of changing into a strain quantum well of InGaAs system from aAs.

【図15】本発明による半導体レーザの第五番目の実施
の形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing a schematic structure of a fifth embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【図16】図15のXVI−XVI線断面矢視図である。16 is a sectional view taken along the line XVI-XVI in FIG.

【図17】本発明による半導体レーザの第六番目の実施
の形態の概略構造を表す断面図である。
FIG. 17 is a sectional view illustrating a schematic structure of a sixth embodiment of the semiconductor laser according to the present invention;

【図18】図17のXVII−XVII線断面矢視図である。18 is a sectional view taken along line XVII-XVII of FIG. 17;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 光導波路(リッジストライプ) 11 基板(GaAs) 12 下部クラッド層(GaAlAs) 13 バルク活性層(GaAs) 14 上部クラッド層(GaAlAs) 15 下部クラッド層(アンドープGaAlAs) 16 コア層(アンドープGaAlAs) 17 上部クラッド層(アンドープGaAlAs) 18 上部クラッド層(GaAlAs) 19 コンタクト層(GaAs) 20 光導波路(リッジストライプ) 22 下部クラッド層(InGaAlP) 23 バルク活性層(InGaP) 24 上部クラッド層(InGaAlP) 25 下部クラッド層(アンドープInGaAlP) 26 コア層(アンドープInGaAlP) 27 上部クラッド層(アンドープInGaAlP) 28 上部クラッド層(InGaAlP) 30 光導波路(リッジストライプ) 32 下部クラッド層(Ga0.5 Al0.5 As) 32a 下部光分離閉じ込め層(Ga0.75Al0.25
s) 34a 上部光分離閉じ込め層(Ga0.75Al0.25
s) 36 コア層(アンドープGa0.9 Al0.1 As) 37a 上部光分離閉じ込め層(アンドープGa0.75
0.25As) 38 上部クラッド層(Ga0.5 Al0.5 As) 40 光導波路(リッジストライプ) 42 下部クラッド層(Ga0.8 Al0.2 As) 42a 下部第一光分離閉じ込め層(GaAs) 42b 下部第二光分離閉じ込め層(Ga0.9 Al0.1
As) 43 歪量子井戸活性層(InGaAs/GaAs) 44a 上部第一光分離閉じ込め層(GaAs) 44b 上部第二光分離閉じ込め層(Ga0.9 Al0.1
As) 46 コア層(アンドープGaAs) 47b 上部第三光分離閉じ込め層(Ga0.9 Al0.1
As) 48 上部クラッド層(Ga0.8 Al0.2 As) 54b 上部第二光分離閉じ込め層(Ga0.9 Al0.1
As) 60 光導波路(リッジストライプ) 62 下部クラッド層(In0.5 Ga0.4 Al0.1 P) 62a 下部光分離閉じ込め層(In0.5 Ga0.5 P) 63 バルク活性層(In0.45Ga0.55As0.1 P) 64a 上部光分離閉じ込め層(In0.5 Ga0.5 P) 66 コア層(アンドープIn0.5 Ga0.5 P) 68 上部クラッド層(In0.5 Ga0.4 Al0.1 P)
Reference Signs List 10 optical waveguide (ridge stripe) 11 substrate (GaAs) 12 lower cladding layer (GaAlAs) 13 bulk active layer (GaAs) 14 upper cladding layer (GaAlAs) 15 lower cladding layer (undoped GaAlAs) 16 core layer (undoped GaAlAs) 17 upper part Cladding layer (undoped GaAlAs) 18 Upper cladding layer (GaAlAs) 19 Contact layer (GaAs) 20 Optical waveguide (ridge stripe) 22 Lower cladding layer (InGaAlP) 23 Bulk active layer (InGaP) 24 Upper cladding layer (InGaAlP) 25 Lower cladding Layer (undoped InGaAlP) 26 core layer (undoped InGaAlP) 27 upper cladding layer (undoped InGaAlP) 28 upper cladding layer (InGaAlP) 30 light guide Waveguide (ridge stripe) 32 Lower cladding layer (Ga 0.5 Al 0.5 As) 32 a Lower light separation confinement layer (Ga 0.75 Al 0.25 A)
s) 34a Upper light separation confinement layer (Ga 0.75 Al 0.25 A
s) 36 core layer (undoped Ga 0.9 Al 0.1 As) 37a upper light separation confinement layer (undoped Ga 0.75 A)
l 0.25 As) 38 Upper cladding layer (Ga 0.5 Al 0.5 As) 40 Optical waveguide (ridge stripe) 42 Lower cladding layer (Ga 0.8 Al 0.2 As) 42 a Lower first light separation confinement layer (GaAs) 42 b Lower second light separation Confinement layer (Ga 0.9 Al 0.1
As) 43 Strained quantum well active layer (InGaAs / GaAs) 44a Upper first optical isolation confinement layer (GaAs) 44b Upper second optical isolation confinement layer (Ga 0.9 Al 0.1
As) 46 core layer (undoped GaAs) 47b upper third light separation / confinement layer (Ga 0.9 Al 0.1
As) 48 Upper cladding layer (Ga 0.8 Al 0.2 As) 54b Upper second light separation confinement layer (Ga 0.9 Al 0.1
As) 60 Optical waveguide (ridge stripe) 62 Lower cladding layer (In 0.5 Ga 0.4 Al 0.1 P) 62 a Lower optical isolation confinement layer (In 0.5 Ga 0.5 P) 63 Bulk active layer (In 0.45 Ga 0.55 As 0.1 P) 64 a Upper Light separation confinement layer (In 0.5 Ga 0.5 P) 66 Core layer (undoped In 0.5 Ga 0.5 P) 68 Upper cladding layer (In 0.5 Ga 0.4 Al 0.1 P)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01S 5/343 H01S 3/18 648 677 (72)発明者 天明 二郎 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 柴田 知尋 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 須郷 満 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 5F004 AA16 BA14 DA11 DA23 DB19 EA10 EA22 EA23 EA28 5F043 AA14 BB07 BB27 DD15 FF01 FF04 FF10 GG10 5F073 AA13 AA74 AA83 AA87 AA89 CA04 CA07 CA14 CA17 DA05 DA23 DA26 EA28 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) H01S 5/343 H01S 3/18 648 677 (72) Inventor Jiro Tenmei 3-19 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Tomohiro Shibata Inventor 3--19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Mitsuru Sugo 3--19, Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo No. 2 Nippon Telegraph and Telephone Corporation F-term (reference) 5F004 AA16 BA14 DA11 DA23 DB19 EA10 EA22 EA23 EA28 5F043 AA14 BB07 BB27 DD15 FF01 FF04 FF10 GG10 5F073 AA13 AA74 AA83 AA87 AA89 CA04 DA07

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層を備えた活性領域の光出射側端面
周辺に当該活性層よりもバンドギャップの広い半導体層
からなるウィンドウ領域が設けられ、当該ウィンドウ領
域がアンドープ高屈折率半導体層を下部低屈折率半導体
層および上部低屈折率半導体層で挟んだ構造をなすと共
に、積層方向にエピタキシャル構造をなし、凸状をなす
光導波路を光出射方向に沿って有することを特徴とする
半導体レーザ。
1. A window region comprising a semiconductor layer having a wider band gap than the active layer is provided around an end face of the active region having an active layer on the light emission side, and the window region is provided below an undoped high refractive index semiconductor layer. A semiconductor laser having a structure sandwiched between a low-refractive-index semiconductor layer and an upper low-refractive-index semiconductor layer, having an epitaxial structure in a stacking direction, and having a convex optical waveguide along a light emitting direction.
【請求項2】 前記活性領域と前記ウィンドウ領域との
固有モードを整合させるように当該ウィンドウ領域の前
記アンドープ高屈折率半導体層の厚さが設定されている
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ。
2. The method according to claim 1, wherein the thickness of the undoped high refractive index semiconductor layer in the window region is set so as to match the eigenmodes of the active region and the window region. Semiconductor laser.
【請求項3】 前記アンドープ高屈折率半導体層が前記
活性層よりも薄いことを特徴とする請求項2に記載の半
導体レーザ。
3. The semiconductor laser according to claim 2, wherein said undoped high refractive index semiconductor layer is thinner than said active layer.
【請求項4】 前記活性領域と前記ウィンドウ領域との
固有モードを整合させるように当該ウィンドウ領域の前
記アンドープ高屈折率半導体層の屈折率が設定されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the refractive index of the undoped high-refractive-index semiconductor layer in the window region is set so as to match the eigenmodes of the active region and the window region. Semiconductor laser.
【請求項5】 前記アンドープ高屈折率半導体層の屈折
率が前記活性層の屈折率と略同一であることを特徴とす
る請求項4に記載の半導体レーザ。
5. The semiconductor laser according to claim 4, wherein a refractive index of said undoped high refractive index semiconductor layer is substantially equal to a refractive index of said active layer.
【請求項6】 前記活性層および前記アンドープ高屈折
率半導体層がInGaAs系の単一または多重の歪量子
井戸からなることを特徴とする請求項1に記載の半導体
レーザ。
6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the active layer and the undoped high-refractive-index semiconductor layer are made of a single or multiple strained quantum well of InGaAs system.
【請求項7】 下部低屈折率半導体層を積層方向にエピ
タキシャル成長させ、当該下部低屈折率半導体層上に活
性層を成長させたら、当該活性層の光出射側端面周辺を
エッチングにより除去した後、当該除去部分に、当該活
性層よりも広いバンドギャップを有するアンドープ高屈
折率半導体層を積層方向にエピタキシャル成長させ、当
該活性層および当該アンドープ高屈折率半導体層上に上
部低屈折率半導体層をエピタキシャル成長させ、当該上
部低屈折率半導体層上に上部層を成長させると共に、凸
状をなす光導波路を光出射方向に沿って形成することを
特徴とする半導体レーザの製造方法。
7. When the lower low-refractive-index semiconductor layer is epitaxially grown in the laminating direction and an active layer is grown on the lower low-refractive-index semiconductor layer, the periphery of the light-emitting-side end face of the active layer is removed by etching. In the removed portion, an undoped high refractive index semiconductor layer having a band gap wider than the active layer is epitaxially grown in the stacking direction, and an upper low refractive index semiconductor layer is epitaxially grown on the active layer and the undoped high refractive index semiconductor layer. A method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: growing an upper layer on the upper low refractive index semiconductor layer; and forming a convex optical waveguide along the light emitting direction.
【請求項8】 前記活性層がGaAsからなると共に、
前記下部低屈折率半導体層がGaAlAsの層を有し、
当該活性層の光出射側端面周辺をアンモニア/過酸化水
素系のエッチング液によりエッチングすることを特徴と
する請求項7に記載の半導体レーザの製造方法。
8. The method according to claim 1, wherein the active layer is made of GaAs.
The lower low refractive index semiconductor layer has a layer of GaAlAs;
8. The method according to claim 7, wherein the periphery of the light emitting side end face of the active layer is etched with an ammonia / hydrogen peroxide based etchant.
【請求項9】 前記活性層がInGaAs系の単一また
は多重の歪量子井戸からなると共に、前記下部低屈折率
半導体層がGaAsの層またはGaAlAsの層を有
し、当該活性層の光出射側端面周辺をカルボン酸系のエ
ッチング液とアンモニア/過酸化水素系のエッチング液
とで交互にエッチングすることを特徴とする請求項7に
記載の半導体レーザの製造方法。
9. The active layer is made of an InGaAs single or multiple strained quantum well, and the lower low-refractive index semiconductor layer has a GaAs layer or a GaAlAs layer, and the light emitting side of the active layer. 8. The method according to claim 7, wherein the periphery of the end face is alternately etched with a carboxylic acid-based etchant and an ammonia / hydrogen peroxide-based etchant.
【請求項10】 前記活性層がGaAs、GaAlAs
またはInGaAsPのうちのいずれかまたはこれらの
組み合わせからなると共に、前記下部低屈折率半導体層
がInGaPの層またはInGaAlPの層を有し、当
該活性層の光出射側端面周辺を硫酸系のエッチング液に
よりエッチングすることを特徴とする請求項7に記載の
半導体レーザの製造方法。
10. The active layer is made of GaAs, GaAlAs.
Or any one of InGaAsP or a combination thereof, and the lower low-refractive-index semiconductor layer has an InGaP layer or an InGaAlP layer, and the periphery of the light emitting side end face of the active layer is exposed to a sulfuric acid-based etchant. 8. The method according to claim 7, wherein etching is performed.
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