JP2001044563A - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP2001044563A
JP2001044563A JP11220649A JP22064999A JP2001044563A JP 2001044563 A JP2001044563 A JP 2001044563A JP 11220649 A JP11220649 A JP 11220649A JP 22064999 A JP22064999 A JP 22064999A JP 2001044563 A JP2001044563 A JP 2001044563A
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gainp
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孝志 高橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a red color semiconductor laser having little waveguide absorption loss where optical damages in the resonator end surface is suppressed. SOLUTION: By forming an AlGaInP optical waveguide layer 09 on a GaInP etching-stop layer 106 in a tripe region, a real refractive index of the stripe region increases, and a real refractive index waveguide type semiconductor laser can be constituted. A current block layer on the outside of the stripe region is formed with AlGaInP, whose band gap is larger than that of an active layer 105, so that absorption loss of laser beam can be reduced. Furthermore, Al composition of AlGaInP current block layers 107 and 108 is almost equal to the Al composition of a second conductivity-type AlGaInP clad layer 110, so that the Al composition is not increased and that the optical damage level of a laser resonator end surface also will not increase.

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、波長630〜68
0nmで発振する半導体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a semiconductor laser device that oscillates at 0 nm.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、DVD(Digital Video又はVe
rsatile Disk)等の光ディスク記録再生装置の読み取
り及び書き込み用光源として、波長630〜680nm
の赤色半導体レーザ装置の開発が行われている。光ディ
スク装置の書き込み速度を上げるためには、半導体レー
ザの高出力化が必要とされている。
2. Description of the Related Art In recent years, DVDs (Digital Video or Ve
as a light source for reading and writing of an optical disc recording / reproducing apparatus such as a rsatile disk).
Of a red semiconductor laser device has been developed. In order to increase the writing speed of an optical disk device, it is necessary to increase the output of a semiconductor laser.

【0003】このような状況における従来の赤色半導体
レーザの各種構成例について、以下に説明する。
[0003] Various configuration examples of the conventional red semiconductor laser in such a situation will be described below.

【0004】a.従来技術1 図5に特開平11−26880号公報に示されるAlG
aInP系赤色半導体レーザの断面構造図を示す。図5
において、n型GaAs基板1上に、n型GaAsバッ
ファ層2、n型AlGaInPクラッド層3、AlGa
InP層とGaInP層とを交互に積層した量子井戸活
性層4、低キャリア濃度(2〜6×10 17cm-3)Al
GaInPクラッド層5、p型GaInPエッチング阻
止層6が積層されている。10はエッチング阻止層6の
表面上の一部に形成された、p型AlGaInPキャリ
ア拡散抑制層7と、高濃度(4〜15×1017cm-3
p型AlGaInPクラッド層8と、p型GaInPバ
ンド不連続緩和層9とを順に積層したリッジ構造体であ
る。11はエッチング阻止層6の表面上のリッジ構造体
10以外の部分に形成されたn型GaAs電流阻止層で
あり、12はこの電流阻止層11及びバンド不連続緩和
層9上に形成されたp型GaAsコンタクト層である。
13はコンタクト層12の表面に形成されたp型電極で
あり、14は基板1の裏面に形成されたn型電極であ
る。
A. Prior Art 1 FIG. 5 shows an AlG as disclosed in JP-A-11-26880.
1 shows a cross-sectional structural view of an aInP-based red semiconductor laser. FIG.
In this case, an n-type GaAs substrate is
Layer 2, n-type AlGaInP cladding layer 3, AlGa
Quantum well active in which InP layers and GaInP layers are alternately stacked
Layer 4, low carrier concentration (2 to 6 × 10 17cm-3) Al
GaInP cladding layer 5, p-type GaInP etching stopper
The stop layer 6 is laminated. 10 is the etching stop layer 6
P-type AlGaInP carrier formed partially on the surface
A diffusion suppressing layer 7 and a high concentration (4 to 15 × 1017cm-3)
The p-type AlGaInP cladding layer 8 and the p-type GaInP
Ridge structure in which
You. 11 is a ridge structure on the surface of the etching stopper layer 6.
N-type GaAs current blocking layers formed in portions other than 10
And 12 indicates the current blocking layer 11 and band discontinuity relaxation.
This is a p-type GaAs contact layer formed on the layer 9.
13 is a p-type electrode formed on the surface of the contact layer 12
And 14 is an n-type electrode formed on the back surface of the substrate 1.
You.

【0005】この半導体レーザは、n型GaAs電流阻
止層11によって挟まれたリッジ構造体10を電流通路
として電流狭窄がなされる。同時に、GaAs電流狭窄
層11が量子井戸活性層4からの光を吸収するため、リ
ッジの内外で実効屈折率差を形成して光を閉じ込めてい
る。しかしながら、GaAs電流狭窄層11における光
の吸収損失のため、動作電流が高くなるという問題があ
る。
In this semiconductor laser, current constriction is performed using a ridge structure 10 sandwiched between n-type GaAs current blocking layers 11 as a current path. At the same time, since the GaAs current confinement layer 11 absorbs light from the quantum well active layer 4, an effective refractive index difference is formed inside and outside the ridge to confine the light. However, there is a problem that the operating current increases due to light absorption loss in the GaAs current confinement layer 11.

【0006】b.従来技術2 図6に特開平9−172222号公報に示される赤色半
導体レーザの断面構造図を示す。図6に示すように、n
型GaAs基板15上に、順次n型GaAsバッファ層
16、n型AlGaInPクラッド層17、GaInP
活性層18、p型AlGaInPクラッド層19、p型
GaInP中間層20がエピタキシャル成長されてい
る。そして、中間層20を横切りp型クラッド層19に
至る深さで対のストライプ状溝を形成し、溝間にストラ
イプ状リッジ21を形成する。そして、溝を埋め込むよ
うにn型AlGaAs電流狭窄層22を形成し、さらに
全面的にp型GaAsキャップ層23をエピタキシャル
成長している。
B. Prior Art 2 FIG. 6 shows a cross-sectional structure diagram of a red semiconductor laser disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-172222. As shown in FIG.
An n-type GaAs buffer layer 16, an n-type AlGaInP cladding layer 17, and a GaInP
An active layer 18, a p-type AlGaInP cladding layer 19, and a p-type GaInP intermediate layer 20 are epitaxially grown. Then, a pair of stripe-shaped grooves is formed at a depth traversing the intermediate layer 20 and reaching the p-type cladding layer 19, and a stripe-shaped ridge 21 is formed between the grooves. Then, an n-type AlGaAs current confinement layer 22 is formed so as to fill the trench, and a p-type GaAs cap layer 23 is further epitaxially grown on the entire surface.

【0007】この半導体レーザは、電流狭窄層22がA
lGaAsから構成されており、Alの量が活性層18
のバンドギャップよりも大きくなるように選定されてい
る。例えば、活性層の波長が650nmのときには、A
l組成が0.39以上となっており、波長630nmの
ときには0.45以上となっている。そのため、AlG
aAs電流狭窄層22はレーザ光に対して透明であり、
導波路損失を小さくすることができる。
In this semiconductor laser, the current confinement layer 22 is
The active layer 18 is made of lGaAs.
Is selected so as to be larger than the band gap. For example, when the wavelength of the active layer is 650 nm, A
The l-composition is 0.39 or more, and is 0.45 or more when the wavelength is 630 nm. Therefore, AlG
The aAs current confinement layer 22 is transparent to laser light,
Waveguide loss can be reduced.

【0008】c.従来技術3 図7に特開平7−249838号公報に示される赤色半
導体レーザの断面構造図を示す。図7において、n型G
aAs基板24上に、n型(Al0.6Ga0.4 0.5In
0.5Pクラッド層25、AlGaInP層とGaInP
層の量子井戸構造からなる活性層26、p型(Al0.6
Ga0.40.5In0.5P内側クラッド層27、p型Ga
0.5In0.5Pエッチングストッパ層28、p型(Al
0.6Ga0.40. 5In0.5P外側クラッド層29、p型G
0.5In0.5Pバッファ層30、p型GaAsキャップ
層31が形成されている。そして、幅6μmのストライ
プ状窒化シリコンマスクを形成し、ウェットエッチング
によりエッチングストッパ層28までエッチングしてメ
サ構造を形成する。そして、n型AlInP電流ブロッ
ク層32とn型GaAsキャップ層33を成長する。n
型AlInP電流ブロック層32は、メサ側面(斜線部
分)の組成がAl0.5In0.5Pとなるように成長されて
いる。そして、窒化シリコンマスクを除去後、p型Ga
Asコンタクト層34を成長する。
C. Prior Art 3 FIG. 7 shows a red half shown in JP-A-7-249838.
1 shows a sectional structural view of a conductor laser. In FIG. 7, n-type G
On an As substrate 24, an n-type (Al0.6Ga0.4) 0.5In
0.5P cladding layer 25, AlGaInP layer and GaInP
Active layer 26 having a quantum well structure with a p-type (Al0.6
Ga0.4)0.5In0.5P inner cladding layer 27, p-type Ga
0.5In0.5P etching stopper layer 28, p-type (Al
0.6Ga0.4)0. FiveIn0.5P outer cladding layer 29, p-type G
a0.5In0.5P buffer layer 30, p-type GaAs cap
A layer 31 is formed. And a stripe of 6μm width
Form a silicon nitride mask and wet etch
Etching to the etching stopper layer 28
A sa structure is formed. And an n-type AlInP current block.
A growth layer 32 and an n-type GaAs cap layer 33 are grown. n
The AlInP current block layer 32 is formed on the side of the mesa (shaded area).
Min) has a composition of Al0.5In0.5Grown to be P
I have. Then, after removing the silicon nitride mask, the p-type Ga
A As contact layer 34 is grown.

【0009】図7に示す半導体レーザにおいても、電流
ブロック層32がレーザ光に対して透明なAlInPで
構成されているため導波路損失が小さくなっている。ま
た、AlInP電流ブロック層32はp型AlGaIn
P内側及び外側クラッド層よりも屈折率が低いため、リ
ッジの内外で実屈折率差が形成されて実屈折率導波型半
導体レーザとなっている。
Also in the semiconductor laser shown in FIG. 7, since the current block layer 32 is made of AlInP which is transparent to laser light, waveguide loss is reduced. The AlInP current block layer 32 is made of p-type AlGaIn
Since the refractive index is lower than that of the P inner and outer cladding layers, a real refractive index difference is formed inside and outside the ridge, and a real refractive index guided semiconductor laser is obtained.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、図6
及び図7に示した半導体レーザにおいては、電流狭窄層
の光吸収損失を低減するために、電流狭窄層のAl組成
を増加させている。図6においては、活性層の波長が6
50nmのときには、AlGaAs電流狭窄層22のA
l組成は0.39以上となっており、また、図7におい
てはメサ近傍のAlInP電流ブロック層32のAl組
成は0.5となっている。このAl組成は、AlGaI
nP系半導体レーザの典型的なクラッド層材料である
(Al0.7Ga0.30.5In0.5PのAl組成0.35に
比べて大きい値となっている。Al含有量の多い半導体
層は表面準位が多く、これを介した非発光再結合が増加
するため、レーザ共振器端面の光学損傷が発生しやすく
なるという問題がある。
As described above, FIG.
In the semiconductor laser shown in FIG. 7, the Al composition of the current confinement layer is increased in order to reduce the light absorption loss of the current confinement layer. In FIG. 6, the wavelength of the active layer is 6
When the thickness is 50 nm, the A of the AlGaAs current confinement layer 22
The l composition is 0.39 or more, and in FIG. 7, the Al composition of the AlInP current block layer 32 near the mesa is 0.5. This Al composition is AlGaI
This value is larger than the Al composition 0.35 of (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P which is a typical cladding layer material of the nP-based semiconductor laser. A semiconductor layer having a high Al content has many surface states, and non-radiative recombination through the semiconductor layers increases. Therefore, there is a problem that optical damage to the end face of the laser resonator is likely to occur.

【0011】そこで、本発明は、導波路吸収損失が小さ
く、かつ、共振器端面の光学損傷を抑制する赤色半導体
レーザ装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a red semiconductor laser device which has a small waveguide absorption loss and suppresses optical damage on a cavity facet.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
GaAs又はGaAsとGaPの間の格子定数を有する
第1導電型基板上に、第1導電型AlGaInPクラッ
ド層、GaInAsP活性層及びGaInPエッチング
ストップ層を有し、電流注入するストライプ領域の両側
の前記GaInPエッチングストップ層上にAlGaI
nP電流ブロック層を有し、前記AlGaInP電流ブ
ロック層上及びストライプ領域の前記GaInPエッチ
ングストップ層上に、AlGaInP光導波層及び第2
導電型AlGaInPクラッド層が形成されてなり、前
記AlGaInP電流ブロック層のAl組成が、前記第
2導電型AlGaInPクラッド層のAl組成と略等し
い。
According to the first aspect of the present invention,
A first conductivity type substrate having a lattice constant between GaAs or GaAs and GaP, a first conductivity type AlGaInP cladding layer, a GaInAsP active layer, and a GaInP etching stop layer, and the GaInP on both sides of a stripe region for current injection; AlGaI on the etching stop layer
an nP current blocking layer, and an AlGaInP optical waveguide layer and a second layer on the GaInP etching stop layer in the stripe region and on the AlGaInP current blocking layer.
A conductive type AlGaInP cladding layer is formed, and the Al composition of the AlGaInP current blocking layer is substantially equal to the Al composition of the second conductive type AlGaInP cladding layer.

【0013】従って、ストライプ領域のGaInPエッ
チングストップ層上に、AlGaInP光導波層を形成
したので、ストライプ領域の実屈折率が増加して実屈折
率導波型半導体レーザを構成することができ、また、ス
トライプ領域外側の電流ブロック層は活性層よりもバン
ドギャップの大きいAlGaInPから形成されてお
り、レーザ光の吸収損失を低減させることができる。さ
らに、AlGaInP電流ブロック層のAl組成が第2
導電型AlGaInPクラッド層のAl組成と略等しく
なっており、Al組成が増加していないので、レーザ共
振器端面の光学損傷レベルを増加させることがない。
Therefore, since the AlGaInP optical waveguide layer is formed on the GaInP etching stop layer in the stripe region, the actual refractive index of the stripe region is increased, so that a real index guided semiconductor laser can be formed. The current blocking layer outside the stripe region is made of AlGaInP having a band gap larger than that of the active layer, so that the absorption loss of laser light can be reduced. Further, the Al composition of the AlGaInP current blocking layer is
Since the Al composition is substantially equal to the Al composition of the conductivity type AlGaInP cladding layer and the Al composition has not increased, the optical damage level on the end face of the laser resonator does not increase.

【0014】請求項2記載の発明は、GaAsとGaP
の間の格子定数を有する第1導電型基板上に、第1導電
型AlGaInPクラッド層、GaInP下部光導波
層、GaInAsP活性層及びGaInP上部第1光導
波層を有し、電流注入するストライプ領域の両側の前記
GaInP上部第1光導波層上にAlGaInP電流ブ
ロック層を有し、前記AlGaInP電流ブロック層上
及びストライプ領域の前記GaInP上部第1光導波層
上に、AlGaInP上部第2光導波層及び第2導電型
AlGaInPクラッド層が形成されてなり、前記Al
GaInP電流ブロック層のAl組成が、前記第2導電
型AlGaInPクラッド層のAl組成と略等しい。
According to a second aspect of the present invention, GaAs and GaP
A first conductivity type AlGaInP cladding layer, a GaInP lower optical waveguide layer, a GaInAsP active layer, and a GaInP upper first optical waveguide layer on a first conductivity type substrate having a lattice constant between An AlGaInP current blocking layer on both sides of the GaInP upper first optical waveguide layer, and an AlGaInP upper second optical waveguide layer and a second layer on the GaInP upper first optical waveguide layer in the stripe region and on the AlGaInP current blocking layer. A two-conductivity type AlGaInP clad layer is formed,
The Al composition of the GaInP current blocking layer is substantially equal to the Al composition of the second conductivity type AlGaInP cladding layer.

【0015】従って、活性層の上下に光導波層を有する
SCH構造の半導体レーザとなっており、活性層に隣接
した下部光導波層と上部第1光導波層はAlを含まない
GaInPから構成されているので、レーザ共振器端面
の光学損傷を抑制することができる。
Therefore, the semiconductor laser has an SCH structure having optical waveguide layers above and below the active layer, and the lower optical waveguide layer and the upper first optical waveguide layer adjacent to the active layer are made of GaInP containing no Al. Therefore, optical damage to the end face of the laser resonator can be suppressed.

【0016】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の半導体レーザ装置において、前記AlGaInP電
流ブロック層上及びストライプ領域の前記GaInP層
上に形成する光導波層が、GaInPからなる。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the first or second aspect, the optical waveguide layer formed on the AlGaInP current block layer and on the GaInP layer in the stripe region is made of GaInP.

【0017】従って、AlGaInP電流ブロック層上
及びストライプ領域のGaInP層上に形成する光導波
層をGaInPで形成することにより、2回目の結晶成
長がAlを含まない層から積層できるため、再成長層の
結晶品質を向上させることができる。
Therefore, by forming the optical waveguide layer formed on the AlGaInP current block layer and the GaInP layer in the stripe region with GaInP, the second crystal growth can be performed from the layer containing no Al, so that the regrown layer can be formed. Crystal quality can be improved.

【0018】請求項4記載の発明は、GaAsとGaP
の間の格子定数を有する第1導電型基板上に、第1導電
型AlGaInPクラッド層、GaInP下部光導波
層、GaInAsP活性層及びGaInP上部第1光導
波層を有し、電流注入するストライプ領域の両側の前記
GaInP上部第1光導波層上に、Al組成が第2導電
型AlGaInPクラッド層のAl組成と略等しいAl
GaInP電流ブロック層を有し、前記AlGaInP
電流ブロック層上及びストライプ領域の前記GaInP
上部第1光導波層上に、GaInP上部第2光導波層及
び前記第2導電型AlGaInPクラッド層が形成され
てなり、前記GaInP上部第1光導波層と前記GaI
nP上部第2光導波層の層厚の和が前記GaInP下部
光導波層の層厚と等しい。
According to a fourth aspect of the present invention, GaAs and GaP
A first conductivity type AlGaInP cladding layer, a GaInP lower optical waveguide layer, a GaInAsP active layer, and a GaInP upper first optical waveguide layer on a first conductivity type substrate having a lattice constant between On the GaInP upper first optical waveguide layer on both sides, the Al composition is substantially equal to the Al composition of the second conductivity type AlGaInP cladding layer.
A GaInP current blocking layer, wherein the AlGaInP
The GaInP on the current block layer and in the stripe region
A GaInP upper second optical waveguide layer and the second conductivity type AlGaInP cladding layer are formed on the upper first optical waveguide layer, and the GaInP upper first optical waveguide layer and the GaI
The sum of the layer thicknesses of the nP upper second optical waveguide layer is equal to the layer thickness of the GaInP lower optical waveguide layer.

【0019】従って、GaInP上部第1光導波層とG
aInP上部第2光導波層の層厚の和がGaInP下部
光導波層の層厚と等しいことによって、ストライプ領域
の垂直方向の屈折率分布がほぼ対称となるので、活性層
は光の強度が最も強い中心位置にあって光閉じ込め係数
が高くなり、従って、レーザの閾電流密度を低減させる
ことができる。
Therefore, the GaInP upper first optical waveguide layer and the G
When the sum of the layer thicknesses of the aInP upper second optical waveguide layer is equal to the layer thickness of the GaInP lower optical waveguide layer, the refractive index distribution in the vertical direction of the stripe region becomes almost symmetrical. The light confinement coefficient is high in the strong center position, and therefore, the threshold current density of the laser can be reduced.

【0020】請求項5記載の発明は、請求項1ないし4
の何れか一に記載の半導体レーザ装置において、第1導
電型GaAs上に第1導電型GaAsP組成傾斜層を介
して形成した第1導電型GaAsP厚膜を前記第1導電
型基板として用いてなる。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1 to 4.
In the semiconductor laser device according to any one of the above, a first conductive type GaAsP thick film formed on the first conductive type GaAs via a first conductive type GaAsP composition gradient layer is used as the first conductive type substrate. .

【0021】従って、n型GaAs上にn型GaAsP
組成傾斜層を介して形成したn型GaAsP厚膜を成長
したエピタキシャル基板は660nm帯赤色LED用基
板として市販されており、これをレーザの基板として用
いることでレーザの作製が容易となる。
Therefore, n-type GaAsP is formed on n-type GaAs.
An epitaxial substrate on which an n-type GaAsP thick film formed through a composition gradient layer is grown is commercially available as a substrate for a 660 nm red LED, and the use of this substrate as a laser substrate facilitates laser production.

【0022】請求項6記載の発明は、請求項1ないし5
の何れか一に記載の半導体レーザ装置において、前記A
lGaInP電流ブロック層が、基板側から第2導電型
AlGaInP層と第1導電型AlGaInP層を積層
して形成してなる。
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1 to 5
In the semiconductor laser device according to any one of the above,
The 1GaInP current block layer is formed by laminating a second conductivity type AlGaInP layer and a first conductivity type AlGaInP layer from the substrate side.

【0023】従って、電流ブロック層を基板側から第2
導電型AlGaInP層及び第1導電型AlGaInP
層を積層して形成することにより、ストライプ領域外側
はpn逆バイアス接合となって有効な電流狭窄が可能と
なる。
Accordingly, the current blocking layer is formed on the second side from the substrate side.
Conductive type AlGaInP layer and first conductive type AlGaInP
By forming the layers in layers, a pn reverse bias junction is formed outside the stripe region, so that effective current confinement can be achieved.

【0024】請求項7記載の発明は、請求項1ないし6
の何れか一に記載の半導体レーザ装置において、前記A
lGaInP電流ブロック層上に、GaInP又はGa
AsP又はGaInAsPからなるキャップ層を形成し
てなる。
The invention according to claim 7 is the invention according to claims 1 to 6
In the semiconductor laser device according to any one of the above,
GaInP or Ga on the 1GaInP current block layer
A cap layer made of AsP or GaInAsP is formed.

【0025】従って、AlGaInP電流ブロック層上
に、Alを含まないGaInP又はGaAsP又はGa
InAsPからなるキャップ層を形成することにより、
AlGaInP電流ブロック層表面の酸化を抑制でき、
再成長が容易となる。
Therefore, on the AlGaInP current blocking layer, Al-free GaInP or GaAsP or Ga
By forming a cap layer made of InAsP,
Oxidation on the surface of the AlGaInP current block layer can be suppressed,
Regrowth becomes easy.

【0026】請求項8記載の発明は、請求項1ないし7
の何れか一に記載の半導体レーザ装置において、電流注
入するストライプ幅が5μmよりも狭い。
The invention described in claim 8 is the first invention to the seventh invention.
In the semiconductor laser device according to any one of the above, a stripe width for current injection is smaller than 5 μm.

【0027】従って、電流注入するストライプ領域の幅
を5μmより狭くしても、電流ブロック層にしみ出した
レーザ光が吸収されないため導波路損失が増大すること
がなく、閾電流を低減させることができる。
Therefore, even if the width of the stripe region into which the current is injected is made smaller than 5 μm, the laser light leaking into the current block layer is not absorbed, so that the waveguide loss does not increase and the threshold current can be reduced. it can.

【0028】請求項9記載の発明は、請求項1ないし8
の何れか一に記載の半導体レーザ装置において、第1導
電型クラッド層、光導波層、電流ブロック層又は第2導
電型クラッド層にAsを含む。
[0028] The ninth aspect of the present invention is the first to eighth aspects.
In the semiconductor laser device according to any one of the above, the first conductivity type cladding layer, the optical waveguide layer, the current blocking layer, or the second conductivity type cladding layer contains As.

【0029】従って、第1導電型クラッド層、光導波
層、電流ブロック層又は第2導電型クラッド層にAsを
含むことにより、ヒロックの発生を抑制して表面平坦性
を改善することができる。
Therefore, when As is contained in the first conductivity type cladding layer, the optical waveguide layer, the current blocking layer or the second conductivity type cladding layer, generation of hillocks can be suppressed and surface flatness can be improved.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図1
及び図2に基づいて説明する。
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention.
A description will be given based on FIG.

【0031】[構造]本実施の形態の半導体レーザの断
面構造図を図1に示す。図1において、115はn型G
aAs基板101上にn型GaAsP組成傾斜層10
2、n型GaAs0.60.4厚膜103を積層したGaA
sP基板である。
[Structure] FIG. 1 is a sectional structural view of the semiconductor laser of the present embodiment. In FIG. 1, 115 is an n-type G
n-type GaAsP composition gradient layer 10 on aAs substrate 101
2. GaAs having stacked n-type GaAs 0.6 P 0.4 thick film 103
It is an sP substrate.

【0032】104はn型GaAs0.60.4厚膜103
上に形成されたn型(Al0.5Ga0 .50.7In0.3Pク
ラッド層、105はn型クラッド層104上に形成され
たGaInAsP活性層、106は活性層105上に形
成されたGa0.7In0.3Pエッチングストップ層であ
る。
Reference numeral 104 denotes an n-type GaAs 0.6 P 0.4 thick film 103
Forming n-type on (Al 0.5 Ga 0 .5) 0.7 In 0.3 P cladding layer, GaInAsP active layer formed on the n-type cladding layer 104 is 105, Ga is 106 formed on the active layer 105 0.7 In 0.3 P etching stop layer.

【0033】107は電流注入するストライプ領域を除
いてエッチングストップ層106上に形成されたp型
(Al0.5Ga0.50.7In0.3P電流ブロック層であ
り、108はp型電流ブロック層107上に形成された
n型(Al0.5Ga0.50.7In0 .3P電流ブロック層で
ある。
Reference numeral 107 denotes a p-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.7 In 0.3 P current block layer formed on the etching stop layer 106 except for a stripe region into which current is injected, and 108 denotes a p-type current block layer 107. forming n-type (Al 0.5 Ga 0.5) is 0.7 in 0 .3 P current blocking layer.

【0034】109はn型電流ブロック層108及びス
トライプ領域のエッチングストップ層106上に形成さ
れた(Al0.1Ga0.90.7In0.3P光導波層であり、
110は光導波層109上に形成されたp型(Al0.5
Ga0.50.7In0.3Pクラッド層、111はp型クラ
ッド層110上に形成されたp型Ga0.7In0.3Pバン
ド不連続緩和層、112はp型バンド不連続緩和層11
1上に形成されたp型GaAs0.60.4キャップ層であ
る。
Reference numeral 109 denotes an (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.7 In 0.3 P optical waveguide layer formed on the n-type current block layer 108 and the etching stop layer 106 in the stripe region.
Reference numeral 110 denotes a p-type (Al 0.5
Ga 0.5 ) 0.7 In 0.3 P cladding layer, 111 is a p-type Ga 0.7 In 0.3 P band discontinuous relaxation layer formed on the p-type cladding layer 110, and 112 is a p-type band discontinuous relaxation layer 11
1 is a p-type GaAs 0.6 P 0.4 cap layer formed on the substrate 1.

【0035】113はp型キャップ層112表面に形成
されたp側電極であり、114はn型GaAs基板10
1裏面に形成されたn側電極である。
Reference numeral 113 denotes a p-side electrode formed on the surface of the p-type cap layer 112, and 114 denotes an n-type GaAs substrate 10.
1 is an n-side electrode formed on the back surface.

【0036】[製造方法]次に、このように構成された
半導体レーザの製造方法について図2を用いて説明す
る。最初に、図2(a)に示すようにGaAsP基板11
5上に、n型(Al 0.5Ga0.50.7In0.3Pクラッド
層104、バンドギャップ波長635nmのGaInA
sP活性層105、Ga0.7In0.3Pエッチングストッ
プ層106、p型(Al0.5Ga0.50.7In0.3P電流
ブロック層107、n型(Al0.5Ga0.50.7In0.3
P電流ブロック層108を順次エピタキシャル成長させ
る。エピタキシャル成長は有機金属気相成長法で行っ
た。
[Manufacturing method] Next, the thus constructed
A method for manufacturing a semiconductor laser will be described with reference to FIG.
You. First, as shown in FIG.
5 on the n-type (Al 0.5Ga0.5)0.7In0.3P clad
Layer 104, GaInA having a band gap wavelength of 635 nm
sP active layer 105, Ga0.7In0.3P etching stock
Layer 106, p-type (Al0.5Ga0.5)0.7In0.3P current
Block layer 107, n-type (Al0.5Ga0.5)0.7In0.3
The P current block layer 108 is sequentially epitaxially grown.
You. Epitaxial growth is performed by metal organic chemical vapor deposition
Was.

【0037】次に、エピタキシャル基板のn型電流ブロ
ック層108上にレジストマスク201を形成し、フォ
トリソグラフィ技術により幅6μmのストライプ状窓を
形成する。そして、レジストマスク201をマスクとし
てp型AlGaInP電流ブロック層107、n型Al
GaInP電流ブロック層108をGaInPエッチン
グストップ層106表面までケミカルエッチングして、
図2(b)に示すようなストライプ状溝を形成する。エッ
チングは硫酸系エッチング溶液を用いた。
Next, a resist mask 201 is formed on the n-type current block layer 108 of the epitaxial substrate, and a stripe window having a width of 6 μm is formed by photolithography. Then, the p-type AlGaInP current blocking layer 107 and the n-type Al
The GaInP current block layer 108 is chemically etched to the surface of the GaInP etching stop layer 106,
A stripe-shaped groove as shown in FIG. 2B is formed. For the etching, a sulfuric acid-based etching solution was used.

【0038】次に、レジストマスク201を除去した後
に、図2(c)に示すように有機金属気相成長法を用いて
(Al0.1Ga0.90.7In0.3P光導波層109、p型
(Al0.5Ga0.50.7In0.3Pクラッド層110、p
型Ga0.7In0.3Pバンド不連続緩和層111、p型G
aAs0.60.4キャップ層112を順次エピタキシャル
成長させる。
Next, after removing the resist mask 201, as shown in FIG. 2C, the (Al 0.1 Ga 0.9 ) 0.7 In 0.3 P optical waveguide layer 109 and the p-type ( Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.7 In 0.3 P clad layer 110, p
Ga 0.7 In 0.3 P band discontinuous relaxation layer 111, p-type G
aAs 0.6 P 0.4 cap layer 112 is sequentially epitaxially grown.

【0039】その後、p型GaAs0.60.4キャップ層
112表面にp側電極113を形成し、n型GaAs基
板101を研磨した後に、基板裏面にn側電極114を
形成して図1に示したような構造の半導体レーザを得
る。
Thereafter, a p-side electrode 113 was formed on the surface of the p-type GaAs 0.6 P 0.4 cap layer 112, and after polishing the n-type GaAs substrate 101, an n-side electrode 114 was formed on the back surface of the substrate, as shown in FIG. A semiconductor laser having such a structure is obtained.

【0040】[動作]本実施の形態による半導体レーザ
においては、ストライプ領域の外側に設けられたAlG
aInP電流ブロック層107,108によって電流が
ストライプ領域に狭窄される。
[Operation] In the semiconductor laser according to the present embodiment, the AlG is provided outside the stripe region.
The current is confined to the stripe region by the aInP current block layers 107 and 108.

【0041】電流ブロック層は、基板側からp型(Al
0.5Ga0.50.7In0.3P層107とn型(Al0.5
0.50.7In0.3P層108を積層して構成されてお
り、ストライプ領域外側ではpnpn接合となってい
る。そのため、pn逆バイアス接合により電流がほとん
ど流れなくなり、ストライプ領域に電流を狭窄すること
ができる。
The current blocking layer is formed of p-type (Al
0.5 Ga 0.5 ) 0.7 In 0.3 P layer 107 and n-type (Al 0.5 G
a 0.5 ) 0.7 In 0.3 P layer 108 is laminated, and a pnpn junction is formed outside the stripe region. Therefore, almost no current flows due to the pn reverse bias junction, and the current can be confined in the stripe region.

【0042】なお、本実施の形態では電流ブロック層が
p型AlGaInP層とn型AlGaInP層の2層か
ら組成されているが、組成やキャリア濃度,導電型が異
なる2層以上の層から形成されていてもよい。或いは、
高抵抗又は半絶縁性のAlGaInP1層で構成するこ
とも可能である。
In the present embodiment, the current blocking layer is composed of two layers of a p-type AlGaInP layer and an n-type AlGaInP layer, but is formed of two or more layers having different compositions, carrier concentrations, and conductivity types. May be. Or,
It is also possible to use a high resistance or semi-insulating AlGaInP1 layer.

【0043】GaInAsP活性層105に電流が注入
されると、バンドギャップに対応した635nmの発光
が生じる。そして、ストライプ状溝部では薄いGaIn
Pエッチングストップ層106を介して活性層105の
上部に(Al0.1Ga0.90. 7In0.3P光導波層109
が設けられている。光導波層109の屈折率は活性層1
05の屈折率よりも小さく、クラッド層及び電流ブロッ
ク層の屈折率よりも大きくなっている。一方、溝の外側
では活性層105から離れた位置に光導波層109が位
置している。従って、ストライプ溝部のほうが外部より
も実効屈折率が高くなり、活性層で発生した光を閉じ込
める光導波路を形成する。
When a current is injected into the GaInAsP active layer 105, light emission of 635 nm corresponding to the band gap is generated. The thin GaIn is formed in the stripe-shaped groove.
Through P etching stop layer 106 on top of the active layer 105 (Al 0.1 Ga 0.9) 0. 7 In 0.3 P optical waveguide layer 109
Is provided. The refractive index of the optical waveguide layer 109 is
05 and larger than the cladding layer and the current blocking layer. On the other hand, outside the groove, the optical waveguide layer 109 is located at a position away from the active layer 105. Therefore, the effective refractive index of the stripe groove portion is higher than that of the outside, and an optical waveguide for confining light generated in the active layer is formed.

【0044】水平横モードは、ストライプ状溝部の外側
にしみ出すが、p型(Al0.5Ga0 .50.7In0.3P電
流ブロック層107及びn型(Al0.5Ga0.50.7
0.3P電流ブロック層108は活性層105よりもバ
ンドギャップが大きいため、光吸収がない。従って、導
波路損失が低減され、レーザの動作電流を低減すること
ができる。
The horizontal transverse mode, oozes to the outside of the striped groove but, p-type (Al 0.5 Ga 0 .5) 0.7 In 0.3 P current blocking layer 107 and the n-type (Al 0.5 Ga 0.5) 0.7 I
Since the n 0.3 P current blocking layer 108 has a larger band gap than the active layer 105, there is no light absorption. Therefore, the waveguide loss is reduced, and the operating current of the laser can be reduced.

【0045】また、導波路の実効屈折率差を形成するの
に、電流ブロック層の屈折率を低減するのではなく光導
波層の位置を変えることによって実現している。そのた
め、p型(Al0.5Ga0.50.7In0.3P電流ブロック
層107及びn型(Al0.5Ga0.50.7In0.3P電流
ブロック層108のAl組成はp型クラッド層110と
同じ値にすることができる。従って、電流ブロック層の
Al組成を増加する必要がなく、レーザ共振器端面の光
学損傷レベルを低下させることがない。
Further, the difference in the effective refractive index of the waveguide is realized by changing the position of the optical waveguide layer instead of reducing the refractive index of the current blocking layer. Therefore, the Al composition of the p-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.7 In 0.3 P current blocking layer 107 and the n-type (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.7 In 0.3 P current blocking layer 108 have the same value as the Al composition of the p-type cladding layer 110. Can be. Therefore, it is not necessary to increase the Al composition of the current blocking layer, and the optical damage level on the end face of the laser resonator is not reduced.

【0046】また、本実施の形態の半導体レーザは、G
aAsとGaPの間の格子定数を有するGaAs0.6
0.4基板上に積層されている。GaAs0.60.4に格子
整合するGa0.7In0.3Pのバンドギャップ波長は56
0nmであり、活性層105のバンドギャップ波長63
5nmよりも短波長となる。従って、活性層105に隣
接したGa0.7In0.3Pエッチングストップ層106は
活性層よりもバンドギャップが大きいキャリアブロック
層として働き、活性層の光を吸収することがない。そし
て、GaInPは硫酸系エッチングに対してエッチング
レートが非常に低いため、AlGaInPからなる電流
ブロック層との選択エッチングが容易となっている。
The semiconductor laser of the present embodiment has a G
GaAs 0.6 P with lattice constant between aAs and GaP
0.4 Laminated on a substrate. The band gap wavelength of Ga 0.7 In 0.3 P lattice-matched to GaAs 0.6 P 0.4 is 56
0 nm, and the band gap wavelength of the active layer 105 is 63 nm.
The wavelength is shorter than 5 nm. Therefore, the Ga 0.7 In 0.3 P etching stop layer 106 adjacent to the active layer 105 functions as a carrier block layer having a larger band gap than the active layer, and does not absorb light from the active layer. Since the etching rate of GaInP is much lower than that of sulfuric acid-based etching, selective etching with a current blocking layer made of AlGaInP is facilitated.

【0047】GaAsとGaPの間の格子定数を有する
GaAs0.60.4基板115は、n型GaAs基板10
1上にn型GaAsP組成傾斜層102、n型GaAs
0.60.4厚膜103を気相成長法で積層して形成されて
いる。このようなエピタキシャル基板は660nm帯赤
色LED用基板として市販されており、これを用いるこ
とによってレーザの作製が容易となる。
The GaAs 0.6 P 0.4 substrate 115 having a lattice constant between GaAs and GaP is an n-type GaAs substrate 10.
1, an n-type GaAsP composition gradient layer 102, an n-type GaAs
It is formed by laminating a 0.6 P 0.4 thick film 103 by a vapor deposition method. Such an epitaxial substrate is commercially available as a substrate for a 660 nm red LED, and the use of the substrate facilitates the production of a laser.

【0048】本発明の第二の実施の形態を図3に基づい
て説明する。第一の実施の形態で示した部分と同一部分
は同一符合を用いて示し、説明も省略する(以下の実施
の形態でも同様とする)。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same portions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted (the same applies to the following embodiments).

【0049】[構成]図3は本発明の第二の実施の形態
における半導体レーザの構造を示す断面構造図である。
図3において、301はn型クラッド層104上に形成
されたGa0. 7In0.3P下部光導波層であり、302は
下部光導波層301上に形成された、GaInPとGa
InAsPの歪超格子構造からなる量子井戸活性層であ
り、303は量子井戸活性層302上に形成されたGa
0.7In0.3P上部第1光導波層である。304はn型電
流ブロック層108及びストライプ領域の上部第1光導
波層303上に形成されたGa0.7In0.3P上部第2光
導波層である。他の点は、第一の実施の形態に示した半
導体レーザの構造と同様である。
[Structure] FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.
3, 301 is a Ga 0. 7 In 0.3 P lower optical waveguide layer formed on the n-type cladding layer 104, 302 formed on the lower optical waveguide layer 301, GaInP and Ga
Reference numeral 303 denotes a quantum well active layer having a strained superlattice structure of InAsP, and reference numeral 303 denotes Ga formed on the quantum well active layer 302.
0.7 In 0.3 P is the upper first optical waveguide layer. Reference numeral 304 denotes a Ga 0.7 In 0.3 P upper second optical waveguide layer formed on the n-type current block layer 108 and the upper first optical waveguide layer 303 in the stripe region. Other points are the same as the structure of the semiconductor laser shown in the first embodiment.

【0050】[動作]本実施の形態においては、GaI
nAsP/GaInP量子井戸活性層302の上下に光
導波層301,303を有するSCH構造となってお
り、下部光導波層301と上部第1光導波層303はA
lを含まないGa0.7In0.3Pから構成されている。即
ち、活性層及び活性層に隣接した領域がAlを含んでい
ない。従って、第一の実施の形態に比べてレーザ共振器
端面の酸化や表面準位を低減でき、端面の光学損傷発生
レベルを抑制することができる。
[Operation] In the present embodiment, GaI
The SCH structure has the optical waveguide layers 301 and 303 above and below the nAsP / GaInP quantum well active layer 302. The lower optical waveguide layer 301 and the upper first optical waveguide layer 303 are composed of A
It is composed of Ga 0.7 In 0.3 P not containing l. That is, the active layer and the region adjacent to the active layer do not contain Al. Therefore, compared to the first embodiment, it is possible to reduce the oxidation and the surface level of the end face of the laser resonator, and it is possible to suppress the occurrence level of optical damage on the end face.

【0051】また、n型電流ブロック層108上及びス
トライプ領域の上部第1光導波層303上に形成する上
部第2光導波層304はGa0.7In0.3Pで構成されて
いる。従って、2回目の結晶成長がAlを含まない層か
ら積層することができ、再成長層の結晶品質が向上す
る。
The upper second optical waveguide layer 304 formed on the n-type current block layer 108 and the upper first optical waveguide layer 303 in the stripe region is made of Ga 0.7 In 0.3 P. Therefore, the second crystal growth can be performed from the layer containing no Al, and the crystal quality of the regrown layer is improved.

【0052】さらに、本実施の形態の半導体レーザにお
いては、Ga0.7In0.3P上部第1光導波層303とG
0.7In0.3P上部第2光導波層304の層厚の和がG
0. 7In0.7P下部光導波層301の層厚と等しくなる
ように構成されている。従って、ストライプ領域の垂直
方向の屈折率分布は、量子井戸活性層302を中心とし
てほぼ上下対称となっている。そのため、量子井戸活性
層302は垂直モードで光強度が最も強い位置にあり、
光閉じ込め係数が高くなる。従って、レーザの閾電流密
度が低減される。
Further, in the semiconductor laser according to the present embodiment, the Ga 0.7 In 0.3 P upper first optical waveguide layer 303 and the G 0.7 In 0.3 P
a 0.7 In 0.3 P The sum of the thickness of the upper second optical waveguide layer 304 is G
a 0. 7 In 0.7 P is configured to be equal to the thickness of the lower optical waveguide layer 301. Accordingly, the refractive index distribution in the vertical direction of the stripe region is substantially vertically symmetric with respect to the quantum well active layer 302. Therefore, the quantum well active layer 302 is located at the position where the light intensity is the strongest in the vertical mode,
The optical confinement coefficient increases. Therefore, the threshold current density of the laser is reduced.

【0053】その他の点については、第一の実施の形態
と同様の効果を有する。
In other respects, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

【0054】本発明の第三の実施の形態を図4に基づい
て説明する。
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0055】[構造]図4は本実施の形態における半導
体レーザの構造を示す断面構造図である。図4におい
て、401はn型GaAs0.60.4厚膜103上に形成
されたn型(Al0.5Ga0.50.7In0.3As0.05
0.95クラッド層である。402は電流注入するストライ
プ領域を除いて上部第1光導波層303上に形成された
p型(Al 0.5Ga0.50.7In0.3As0.050.95電流
ブロック層であり、403はp型電流ブロック層402
上に形成されたn型(Al0.5Ga0.50.7In0.3As
0.050.95電流ブロック層であり、404はn型電流ブ
ロック層403上に形成されたGa0.7In0.3Pキャップ
層である。そして、405は上部第2光導波層304上
に形成されたp型(Al0.5Ga0.50.7In0.3As
0.050.95クラッド層である。他の点は第二の実施の形
態に示した半導体レーザと同様である。
[Structure] FIG. 4 shows a semiconductor device according to the present embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional structural view showing a structure of a body laser. Figure 4
And 401 is n-type GaAs0.6P0.4Formed on thick film 103
N-type (Al0.5Ga0.5)0.7In0.3As0.05P
0.95It is a cladding layer. 402 is a strike for injecting current.
Formed on the upper first optical waveguide layer 303 excluding the pump region
p-type (Al 0.5Ga0.5)0.7In0.3As0.05P0.95Current
A block layer 403; a p-type current block layer 402;
The n-type (Al0.5Ga0.5)0.7In0.3As
0.05P0.95The current block layer 404 is an n-type current block.
Ga formed on the lock layer 4030.7In0.3P cap
Layer. 405 is on the upper second optical waveguide layer 304
P-type (Al0.5Ga0.5)0.7In0.3As
0.05P0.95It is a cladding layer. Other points are the second embodiment
This is the same as the semiconductor laser shown in FIG.

【0056】[動作]本実施の形態においては、n型A
lGaInAsP電流ブロック層403上にAlを含ま
ないGa0.7In0.3Pからなるキャップ層を形成してい
る。そのため、表面酸化しやすいAl面が再成長表面に
露出する面積を減少させることができ、2回目の結晶成
長層の品質が向上する。
[Operation] In the present embodiment, the n-type A
A cap layer made of Ga 0.7 In 0.3 P containing no Al is formed on the lGaInAsP current block layer 403. Therefore, the area where the Al surface, which is easily oxidized on the surface, is exposed on the regrown surface can be reduced, and the quality of the second crystal growth layer can be improved.

【0057】また、n型クラッド層401及びp型電流
ブロック層402及びn型電流ブロック層403及びp
型クラッド層405は、Asを約5%含んだAlGaI
nAsP混晶から構成されている。AlGaInPにA
sを少量加えることによって、有機金属気相成長法で結
晶成長した膜のヒロック密度とヒロックサイズを低減す
ることができ、素子の表面平坦性が改善される。これに
より、導波光の散乱損失が低減されてレーザの閾電流密
度やスロープ効率が改善される。
The n-type cladding layer 401, p-type current blocking layer 402, n-type current blocking layer 403,
Type cladding layer 405 is made of AlGaI containing about 5% As.
It is composed of an nAsP mixed crystal. A for AlGaInP
By adding a small amount of s, the hillock density and hillock size of a film grown by metal organic chemical vapor deposition can be reduced, and the surface flatness of the device is improved. Thereby, the scattering loss of the guided light is reduced, and the threshold current density and the slope efficiency of the laser are improved.

【0058】また、本実施の形態においては電流注入す
るストライプ領域の幅Wを5μmより狭くして、例えば
3μmとすることができる。ストライプ幅が狭くなる
と、横モードにおいてストライプ領域外側への光しみ出
しが増加する。このとき、電流ブロック層が光吸収材料
である場合には、吸収損失が大幅に増加してスロープ効
率を低下させてしまう。また、電流ブロック層のAl組
成が高い場合には、電流ブロック層にしみ出した光が表
面準位によって吸収されて、端面の光学損傷が発生しや
すくなる。一方、本実施の形態の半導体レーザにおいて
は、電流ブロック層にしみ出したレーザ光は吸収されな
いため導波路損失が増加することがない。また、電流ブ
ロック層のAl組成はクラッド層と同じであり、端面の
光学損傷レベルが低下することがない。そして、ストラ
イプ幅を狭くしたことにより、素子の動作電流を低減す
ることができる。
In this embodiment, the width W of the stripe region into which the current is injected can be made smaller than 5 μm, for example, 3 μm. When the stripe width is reduced, light leakage to the outside of the stripe region increases in the transverse mode. At this time, when the current blocking layer is made of a light absorbing material, the absorption loss is greatly increased and the slope efficiency is reduced. Further, when the Al composition of the current block layer is high, the light that has leaked into the current block layer is absorbed by the surface states, and optical damage to the end face is likely to occur. On the other hand, in the semiconductor laser according to the present embodiment, the laser light that has leaked into the current blocking layer is not absorbed, so that the waveguide loss does not increase. Further, the Al composition of the current blocking layer is the same as that of the cladding layer, and the optical damage level of the end face does not decrease. And, by reducing the stripe width, the operating current of the element can be reduced.

【0059】その他の点については、第一、二の実施の
形態と同様の効果を有する。
In other respects, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained.

【0060】[0060]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、ストライ
プ領域のGaInPエッチングストップ層上に、AlG
aInP光導波層を形成したので、ストライプ領域の実
屈折率が増加して実屈折率導波型半導体レーザを構成す
ることができ、また、ストライプ領域外側の電流ブロッ
ク層は活性層よりもバンドギャップの大きいAlGaI
nPから形成されており、レーザ光の吸収損失を低減さ
せることができる。さらに、AlGaInP電流ブロッ
ク層のAl組成が第2導電型AlGaInPクラッド層
のAl組成と略等しくなっており、Al組成が増加して
いないので、レーザ共振器端面の光学損傷レベルを増加
させることがない。
According to the first aspect of the present invention, AlG is formed on the GaInP etching stop layer in the stripe region.
Since the aInP optical waveguide layer is formed, the actual refractive index of the stripe region is increased, so that a real refractive index guided semiconductor laser can be formed. The current blocking layer outside the stripe region has a band gap larger than that of the active layer. Large AlGaI
Since it is made of nP, the absorption loss of laser light can be reduced. Further, the Al composition of the AlGaInP current block layer is substantially equal to the Al composition of the AlGaInP cladding layer of the second conductivity type, and the Al composition is not increased, so that the optical damage level on the end face of the laser resonator does not increase. .

【0061】請求項2記載の発明によれば、活性層の上
下に光導波層を有するSCH構造の半導体レーザとなっ
ており、活性層に隣接した下部光導波層と上部第1光導
波層はAlを含まないGaInPから構成されているの
で、レーザ共振器端面の光学損傷を抑制することができ
る。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser having a SCH structure having optical waveguide layers above and below the active layer, and the lower optical waveguide layer and the upper first optical waveguide layer adjacent to the active layer are formed. Since it is made of GaInP that does not contain Al, it is possible to suppress optical damage to the end face of the laser resonator.

【0062】請求項3記載の発明によれば、AlGaI
nP電流ブロック層上及びストライプ領域のGaInP
層上に形成する光導波層をGaInPで形成することに
より、2回目の結晶成長がAlを含まない層から積層で
きるため、再成長層の結晶品質を向上させることができ
る。
According to the third aspect of the present invention, AlGaI
GaInP on nP current block layer and stripe region
When the optical waveguide layer formed on the layer is formed of GaInP, the second crystal growth can be performed from a layer containing no Al, so that the crystal quality of the regrown layer can be improved.

【0063】請求項4記載の発明によれば、GaInP
上部第1光導波層とGaInP上部第2光導波層の層厚
の和がGaInP下部光導波層の層厚と等しいことによ
って、ストライプ領域の垂直方向の屈折率分布がほぼ対
称となるので、活性層は光の強度が最も強い中心位置に
あって光閉じ込め係数が高くなり、従って、レーザの閾
電流密度を低減させることができる。
According to the fourth aspect of the present invention, GaInP
Since the sum of the thicknesses of the upper first optical waveguide layer and the GaInP upper second optical waveguide layer is equal to the thickness of the GaInP lower optical waveguide layer, the vertical refractive index distribution of the stripe region becomes substantially symmetrical. The layer is located at the central position where the light intensity is strongest and the light confinement coefficient is high, so that the threshold current density of the laser can be reduced.

【0064】請求項5記載の発明によれば、n型GaA
s上にn型GaAsP組成傾斜層を介して形成したn型
GaAsP厚膜を成長したエピタキシャル基板は660
nm帯赤色LED用基板として市販されており、これを
レーザの基板として用いることでレーザの作製が容易と
なる。
According to the fifth aspect of the present invention, n-type GaAs
An epitaxial substrate on which an n-type GaAsP thick film formed via an n-type GaAsP composition gradient layer was grown on s
It is commercially available as a substrate for a red LED in the nm band, and by using this as a substrate for a laser, the laser can be easily manufactured.

【0065】請求項6記載の発明によれば、電流ブロッ
ク層を基板側から第2導電型AlGaInP層及び第1
導電型AlGaInP層を積層して形成することによ
り、ストライプ領域外側はpn逆バイアス接合となって
有効な電流狭窄が可能となる。
According to the sixth aspect of the present invention, the current blocking layer is formed from the substrate side to the second conductivity type AlGaInP layer and the first current blocking layer.
By forming the conductive type AlGaInP layer by lamination, a pn reverse bias junction is formed outside the stripe region to enable effective current confinement.

【0066】請求項7記載の発明によれば、AlGaI
nP電流ブロック層上に、Alを含まないGaInP又
はGaAsP又はGaInAsPからなるキャップ層を
形成することにより、AlGaInP電流ブロック層表
面の酸化を抑制でき、再成長が容易となる。
According to the seventh aspect of the present invention, AlGaI
By forming a cap layer made of GaInP or GaAsP or GaInAsP containing no Al on the nP current block layer, oxidation of the surface of the AlGaInP current block layer can be suppressed, and regrowth is facilitated.

【0067】請求項8記載の発明によれば、電流注入す
るストライプ領域の幅を5μmより狭くしても、電流ブ
ロック層にしみ出したレーザ光が吸収されないため導波
路損失が増大することがなく、閾電流を低減させること
ができる。
According to the eighth aspect of the present invention, even if the width of the stripe region into which the current is injected is made smaller than 5 μm, the laser light that has leaked into the current block layer is not absorbed, so that the waveguide loss does not increase. In addition, the threshold current can be reduced.

【0068】請求項9記載の発明によれば、第1導電型
クラッド層、光導波層、電流ブロック層又は第2導電型
クラッド層にAsを含むことにより、ヒロックの発生を
抑制して表面平坦性を改善することができる。
According to the ninth aspect of the present invention, the first conductive type clad layer, the optical waveguide layer, the current blocking layer or the second conductive type clad layer contains As, thereby suppressing generation of hillocks and flattening the surface. Performance can be improved.

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

【図1】本発明の第一の実施の形態における半導体レー
ザの構造を示す断面構造図である。
FIG. 1 is a sectional structural view showing a structure of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】その半導体レーザの製造工程を示す断面構造図
である。
FIG. 2 is a sectional structural view showing a manufacturing process of the semiconductor laser.

【図3】本発明の第二の実施の形態における半導体レー
ザの構造を示す断面構造図である。
FIG. 3 is a sectional structural view showing a structure of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第三の実施の形態における半導体レー
ザの構造を示す断面構造図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図5】従来技術1のAlGaInP系半導体レーザの
構造を示す断面構造図である。
FIG. 5 is a cross-sectional structure diagram showing a structure of an AlGaInP-based semiconductor laser according to Prior Art 1.

【図6】従来技術2の実屈折率導波型半導体レーザの構
造を示す断面構造図である。
FIG. 6 is a cross-sectional structure diagram showing the structure of a real refractive index guided semiconductor laser according to Prior Art 2.

【図7】従来技術3の実屈折率導波型半導体レーザの構
造を示す断面構造図である。
FIG. 7 is a sectional structural view showing the structure of a real refractive index guided semiconductor laser of prior art 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 n型GaAs基板 102 n型GaAsP組成傾斜層 103 n型GaAsP厚膜 104 n型AlGaInPクラッド層 105 GaInAsP活性層 106 GaInPエッチングストップ層 107 p型AlGaInP電流ブロック層 108 n型AlGaInP電流ブロック層 109 AlGaInP光導波層 110 p型AlGaInPクラッド層 111 p型GaInPバンド不連続緩和層 112 p型GaAsPキャップ層 115 GaAsP基板 301 GaInP下部光導波層 302 量子井戸活性層 303 GaInP上部第1光導波層 304 GaInP上部第2光導波層 401 n型AlGaInAsPクラッド層 402 p型AlGaInAsP電流ブロック層 403 n型AlGaInAsP電流ブロック層 404 GaInPキャップ層 405 p型AlGaInAsPクラッド層 Reference Signs List 101 n-type GaAs substrate 102 n-type GaAsP composition gradient layer 103 n-type GaAsP thick film 104 n-type AlGaInP cladding layer 105 GaInAsP active layer 106 GaInP etching stop layer 107 p-type AlGaInP current block layer 108 n-type AlGaInP current block layer 109 AlGaInP photoconductor Wave layer 110 p-type AlGaInP cladding layer 111 p-type GaInP band discontinuous relaxation layer 112 p-type GaAsP cap layer 115 GaAsP substrate 301 GaInP lower optical waveguide layer 302 quantum well active layer 303 GaInP upper first optical waveguide layer 304 GaInP upper second Optical waveguide layer 401 n-type AlGaInAsP cladding layer 402 p-type AlGaInAsP current blocking layer 403 n-type AlGaInAsP current blocking layer 404 aInP capping layer 405 p-type AlGaInAsP clad layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaAs又はGaAsとGaPの間の格
子定数を有する第1導電型基板上に、第1導電型AlG
aInPクラッド層、GaInAsP活性層及びGaI
nPエッチングストップ層を有し、 電流注入するストライプ領域の両側の前記GaInPエ
ッチングストップ層上にAlGaInP電流ブロック層
を有し、 前記AlGaInP電流ブロック層上及びストライプ領
域の前記GaInPエッチングストップ層上に、AlG
aInP光導波層及び第2導電型AlGaInPクラッ
ド層が形成されてなり、 前記AlGaInP電流ブロック層のAl組成が、前記
第2導電型AlGaInPクラッド層のAl組成と略等
しいことを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A first conductivity type AlG on a GaAs or a first conductivity type substrate having a lattice constant between GaAs and GaP.
aInP cladding layer, GaInAsP active layer and GaI
an AlGaInP current blocking layer on the GaInP etching stop layer on both sides of the stripe region into which the current is injected; and an AlG on the AlGaInP current blocking layer and the GaInP etching stop layer in the stripe region.
a semiconductor laser device comprising an aInP optical waveguide layer and a second conductivity type AlGaInP cladding layer, wherein an Al composition of the AlGaInP current blocking layer is substantially equal to an Al composition of the second conductivity type AlGaInP cladding layer. .
【請求項2】 GaAsとGaPの間の格子定数を有す
る第1導電型基板上に、第1導電型AlGaInPクラ
ッド層、GaInP下部光導波層、GaInAsP活性
層及びGaInP上部第1光導波層を有し、 電流注入するストライプ領域の両側の前記GaInP上
部第1光導波層上にAlGaInP電流ブロック層を有
し、 前記AlGaInP電流ブロック層上及びストライプ領
域の前記GaInP上部第1光導波層上に、AlGaI
nP上部第2光導波層及び第2導電型AlGaInPク
ラッド層が形成されてなり、 前記AlGaInP電流ブロック層のAl組成が、前記
第2導電型AlGaInPクラッド層のAl組成と略等
しいことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A first conductivity type AlGaInP cladding layer, a GaInP lower optical waveguide layer, a GaInAsP active layer, and a GaInP upper first optical waveguide layer are provided on a first conductivity type substrate having a lattice constant between GaAs and GaP. An AlGaInP current blocking layer on the GaInP upper first optical waveguide layer on both sides of the stripe region into which current is injected, and an AlGaI on the AlGaInP current blocking layer and the GaInP upper first optical waveguide layer in the stripe region.
An nP upper second optical waveguide layer and a second conductivity type AlGaInP cladding layer are formed, and the Al composition of the AlGaInP current blocking layer is substantially equal to the Al composition of the second conductivity type AlGaInP cladding layer. Semiconductor laser device.
【請求項3】 前記AlGaInP電流ブロック層上及
びストライプ領域の前記GaInP層上に形成する光導
波層が、GaInPからなることを特徴とする請求項1
又は2記載の半導体レーザ装置。
3. The optical waveguide layer formed on the AlGaInP current block layer and on the GaInP layer in the stripe region is made of GaInP.
Or the semiconductor laser device according to 2.
【請求項4】 GaAsとGaPの間の格子定数を有す
る第1導電型基板上に、第1導電型AlGaInPクラ
ッド層、GaInP下部光導波層、GaInAsP活性
層及びGaInP上部第1光導波層を有し、 電流注入するストライプ領域の両側の前記GaInP上
部第1光導波層上に、Al組成が第2導電型AlGaI
nPクラッド層のAl組成と略等しいAlGaInP電
流ブロック層を有し、 前記AlGaInP電流ブロック層上及びストライプ領
域の前記GaInP上部第1光導波層上に、GaInP
上部第2光導波層及び前記第2導電型AlGaInPク
ラッド層が形成されてなり、 前記GaInP上部第1光導波層と前記GaInP上部
第2光導波層の層厚の和が前記GaInP下部光導波層
の層厚と等しいことを特徴とする半導体レーザ装置。
4. A first conductivity type AlGaInP cladding layer, a GaInP lower optical waveguide layer, a GaInAsP active layer, and a GaInP upper first optical waveguide layer on a first conductivity type substrate having a lattice constant between GaAs and GaP. The Al composition has a second conductivity type AlGaI on the GaInP upper first optical waveguide layer on both sides of the stripe region into which current is injected.
an AlGaInP current blocking layer substantially equal to the Al composition of the nP cladding layer; and GaInP on the AlGaInP current blocking layer and the GaInP upper first optical waveguide layer in the stripe region.
An upper second optical waveguide layer and the second conductivity type AlGaInP cladding layer are formed, and the sum of the thicknesses of the GaInP upper first optical waveguide layer and the GaInP upper second optical waveguide layer is the GaInP lower optical waveguide layer. A semiconductor laser device having a thickness equal to the thickness of the semiconductor laser.
【請求項5】 第1導電型GaAs上に第1導電型Ga
AsP組成傾斜層を介して形成した第1導電型GaAs
P厚膜を前記第1導電型基板として用いてなることを特
徴とする請求項1ないし4の何れか一に記載の半導体レ
ーザ装置。
5. A first conductivity type Ga on a first conductivity type GaAs.
First conductivity type GaAs formed via an AsP composition gradient layer
5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a P thick film is used as said first conductivity type substrate.
【請求項6】 前記AlGaInP電流ブロック層が、
基板側から第2導電型AlGaInP層と第1導電型A
lGaInP層を積層して形成してなることを特徴とす
る請求項1ないし5の何れか一に記載の半導体レーザ装
置。
6. The AlGaInP current blocking layer,
From the substrate side, the second conductivity type AlGaInP layer and the first conductivity type A
The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 5, wherein the semiconductor laser device is formed by laminating lGaInP layers.
【請求項7】 前記AlGaInP電流ブロック層上
に、GaInP又はGaAsP又はGaInAsPから
なるキャップ層を形成してなることを特徴とする請求項
1ないし6の何れか一に記載の半導体レーザ装置。
7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a cap layer made of GaInP, GaAsP, or GaInAsP is formed on the AlGaInP current block layer.
【請求項8】 電流注入するストライプ幅が5μmより
も狭いことを特徴とする請求項1ないし7の何れか一に
記載の半導体レーザ装置。
8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a stripe width for current injection is smaller than 5 μm.
【請求項9】 第1導電型クラッド層、光導波層、電流
ブロック層又は第2導電型クラッド層にAsを含むこと
を特徴とする請求項1ないし8の何れか一に記載の半導
体レーザ装置。
9. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the cladding layer of the first conductivity type, the optical waveguide layer, the current blocking layer, or the cladding layer of the second conductivity type contains As. .
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