JP2001053383A - Semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacture thereof

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JP2001053383A
JP2001053383A JP22216999A JP22216999A JP2001053383A JP 2001053383 A JP2001053383 A JP 2001053383A JP 22216999 A JP22216999 A JP 22216999A JP 22216999 A JP22216999 A JP 22216999A JP 2001053383 A JP2001053383 A JP 2001053383A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
strain
composition ratio
quantum well
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JP22216999A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Fukunaga
敏明 福永
Mitsugi Wada
貢 和田
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase an equivalent refractive index difference, and to obtain fundamental transverse mode oscillation up to a high output, in a semiconductor laser having an internal current constriction structure. SOLUTION: On an n-type GaAs substrate 11, an In0.49Ga0.51P lower clad layer 12, an n (or i)-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2 optical waveguide layer 13, an Inx3 Ga1-x3As1-y3Py3 compressive strain quantum well active layer 14, a p (or i)-Inx2 Ga1-x2As1-y2Py2 upper first optical waveguide layer 15, a p-Inx6Ga1-x6P first etching blocking layer 16 (0.2<=x6<=0.8), an n (or p)-Inx1Ga1-x1As1-y1Py1 second etching blocking layer 17, an n-In0.49Ga0.51P current constriction layer 18, an n-GaAs cap layer 19 are laminated. An SiO2 film 20 is formed on this, and the SiO2 film 20 in stripe regions about 3 μm wide is removed, and the cap layer 19 and the constriction layer 18 are etched. The SiO2 film is removed, and the cap layer 19 and the blocking layer 17 on the bottom surface of the groove are removed. On it, a p-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2 upper second optical waveguide layer 21, a p-In0.49Ga0.51AsP upper clad layer 22, a p-GaAs contact layer 23 are formed.

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、半導体レーザ装置
およびその製造方法に関し、特に、内部電流狭窄構造を
備えた半導体レーザ装置およびその製造方法に関するも
のである。
The present invention relates to a semiconductor laser device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor laser device having an internal current confinement structure and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、0.9μmから1.1μmの
半導体レーザ装置において、基本横モード発振を得るた
めに、結晶層の内部に電流狭窄層を設けることが広くな
されている。例えば、0.98μm帯の半導体レーザ装
置として、SPIE Vol.3628pp.38-45において、n−
GaAs基板上に、n−AlxGa1-xAs下部クラッド
層、n−GaAs光導波層、InGaAs量子井戸活性
層、p−GaAs上部第一光導波層、n−AlyGa1-y
As電流狭窄層を積層し、通常のフォトリソグラフィに
より、選択エッチングを利用してn−AlGaAs電流
狭窄層を突き抜けるまでの狭ストライプの溝を形成し、
その上にGaAs上部第二光導波層、p−AlGaAs
上部クラッド層とp−GaAsコンタクト層を形成した
ことを特徴とする基本横モード発振する内部ストライプ
構造の半導体レーザ装置が報告されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor laser device of 0.9 μm to 1.1 μm, a current confinement layer has been widely provided inside a crystal layer in order to obtain fundamental transverse mode oscillation. For example, as a semiconductor laser device of a 0.98 μm band, n-
On a GaAs substrate, n-Al x Ga 1- x As lower cladding layer, n-GaAs optical waveguide layer, InGaAs quantum well active layer, p-GaAs first upper optical waveguide layer, n-Al y Ga 1- y
An As current confinement layer is laminated, and a narrow stripe groove extending through the n-AlGaAs current confinement layer is formed by normal photolithography using selective etching,
On top of that, a GaAs upper second optical waveguide layer, p-AlGaAs
There has been reported a semiconductor laser device having an internal stripe structure that oscillates in a fundamental transverse mode, wherein an upper clad layer and a p-GaAs contact layer are formed.

【0003】この装置においては、ストライプ溝幅の制
御性が高く、n−AlGaAs電流狭窄層とp−GaA
s上部第二光導波層との屈折率差により高い光出力まで
基本横モード発振が得られているが、酸化されやすいA
lGaAs上へのAlGaAsの再成長が難しいという
欠点と、GaAsを光導波層としているために活性層の
両側にAlGaAs漏れ電流防止層を設けているが、漏
れ電流が多くしきい値電流が大きいという欠点があっ
た。
In this device, the controllability of the stripe groove width is high, and the n-AlGaAs current confinement layer and the p-GaAs
s Although the fundamental transverse mode oscillation is obtained up to a high optical output due to the difference in the refractive index from the upper second optical waveguide layer, A is easily oxidized.
There is a drawback that it is difficult to regrow AlGaAs on lGaAs, and an AlGaAs leakage current prevention layer is provided on both sides of the active layer because GaAs is used as the optical waveguide layer, but the leakage current is large and the threshold current is large. There were drawbacks.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、これま
で、0.9μmから1.1μmの半導体レーザ装置にお
いて、層構成またはその組成によって漏れ電流が発生し
たり、特性上あるいは信頼性上最適ではなく、高い出力
まで基本横モード発振を得ることは困難であった。 本
発明は上記事情に鑑みて、高出力下においても基本横モ
ード発振する信頼性の高い半導体レーザ装置を提供する
ことを目的とするものである。
As described above, in a semiconductor laser device having a thickness of 0.9 μm to 1.1 μm, a leakage current is generated depending on a layer structure or its composition, and characteristics or reliability are optimized. Rather, it was difficult to obtain a fundamental transverse mode oscillation up to a high output. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a highly reliable semiconductor laser device that oscillates in a fundamental transverse mode even under high output.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、第一導電型GaAs基板上に、第一導電型クラッ
ド層、下部光導波層、組成比が0<x3≦0.4および0≦y3
≦0.1であるInx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井
戸活性層、組成比がx2=(0.49±0.01)y2および0≦x2≦
0.3であるInx2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波
層、組成比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Inx6Ga
1-x6P第一エッチング阻止層、電流注入窓となるストラ
イプ状の部分が除去された、組成比が0≦x1≦0.3および
0≦y1≦0.6であるInx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッ
チング阻止層、電流注入窓となるストライプ状の部分が
除去された、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層
がこの順に形成された結晶層の上に、組成比がx2=(0.4
9±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第二導電型Inx2
1-x2As1-y2y2上部第二光導波層、組成比がx4=
(0.49±0.01)y4および0.9≦y4≦1である第二導電型In
x4Ga1-x4As1-y4y4クラッド層、第二導電型コンタ
クト層がこの順に形成されてなり、圧縮歪量子井戸活性
層の歪量と膜厚の積の絶対値が0.25nm以下であ
り、第一エッチング阻止層の歪量と膜厚の積と第二エッ
チング阻止層の歪量と膜厚の積の和の絶対値が0.25
nm以下であり、圧縮歪量子井戸活性層、第一エッチン
グ阻止層および第二エッチング阻止層以外の全ての層
が、前記第一導電型GaAs基板と格子整合する組成で
あることを特徴とするものである。
According to the semiconductor laser device of the present invention, a first conductivity type cladding layer, a lower optical waveguide layer, and a composition ratio of 0 <x3 ≦ 0.4 and 0 ≦ y3 are formed on a first conductivity type GaAs substrate.
In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 Py 3 compressive strain quantum well active layer with ≦ 0.1, composition ratio x2 = (0.49 ± 0.01) y2 and 0 ≦ x2 ≦
A 0.3 In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 first upper optical waveguide layer, the second conductivity type an In x6 Ga composition ratio is 0.2 ≦ x6 ≦ 0.8
1-x6 P first etching stop layer, striped portion serving as current injection window removed, composition ratio 0 ≦ x1 ≦ 0.3 and
In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 in which 0 ≦ y1 ≦ 0.6 The first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement, in which the second etching stop layer and the striped portion serving as the current injection window have been removed. A composition ratio of x2 = (0.4
9 ± 0.01) The second conductivity type In x2 G where y2 and 0 ≦ x2 ≦ 0.3
a 1-x2 As 1-y2 P y2 Upper second optical waveguide layer, composition ratio x4 =
(0.49 ± 0.01) Second conductivity type In where y4 and 0.9 ≦ y4 ≦ 1
An x4 Ga1 -x4 As1 -y4 Py4 cladding layer and a second conductivity type contact layer are formed in this order, and the absolute value of the product of the strain amount and the film thickness of the compression-strained quantum well active layer is 0.25 nm or less. Where the absolute value of the sum of the product of the strain amount and the film thickness of the first etching stop layer and the product of the strain amount and the film thickness of the second etch stop layer is 0.25.
nm or less, and all the layers except the compression-strained quantum well active layer, the first etching stop layer and the second etching stop layer have a composition lattice-matched to the first conductivity type GaAs substrate. It is.

【0006】また、本発明の別の半導体レーザ装置は、
圧縮歪量子井戸活性層の上下に、組成比が0≦x5≦0.3お
よび0<y5≦0.6であるInx5Ga1-x5As1-y5y5引張
り歪障壁層が形成されていてもよく、その場合、圧縮歪
量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該引張り歪障壁層
の歪量と該2つの引張り歪障壁層の合計の膜厚の積の和
の絶対値が0.25nm以下であることが望ましい。
Further, another semiconductor laser device according to the present invention
Above and below the compressive strain quantum well active layer, which may be the In x5 Ga 1-x5 As 1 -y5 P y5 tensile strain barrier layer composition ratio is 0 ≦ x5 ≦ 0.3 and 0 <y5 ≦ 0.6 is formed, In this case, the absolute value of the sum of the product of the strain amount and the film thickness of the compression-strained quantum well active layer and the product of the strain amount of the tensile strain barrier layer and the total film thickness of the two tensile strain barrier layers is 0. It is desirable that the thickness be 25 nm or less.

【0007】また、Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エ
ッチング阻止層は第一導電型または第二導電型であって
もよい。
[0007] The In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py1 second etching stop layer may be of the first conductivity type or the second conductivity type.

【0008】また、ストライプの幅は1μm以上であっ
てもよい。
Further, the width of the stripe may be 1 μm or more.

【0009】また、圧縮歪み量子井戸活性層は、複数の
量子井戸から構成されていてもよい。
[0009] The compression-strained quantum well active layer may be composed of a plurality of quantum wells.

【0010】本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
第一導電型GaAs基板上に、第一導電型クラッド層、
下部光導波層、組成比が0<x3≦0.4および0≦y3≦0.1で
あるInx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井戸活性
層、組成比がx2=(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3であ
るInx2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波層、組成
比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Inx6Ga1-x6P第
一エッチング阻止層、組成比が0≦x1≦0.3および0≦y1
≦0.6であるInx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチン
グ阻止層、第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層、
GaAsキャップ層をこの順に積層し、GaAsキャッ
プ層および第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層の
電流注入窓となるストライプ状の部分を除去し、該電流
注入窓となるストライプ状の部分が除去されたGaAs
キャップ層および前記第二エッチング阻止層の電流注入
窓となるストライプ状の部分を同時に除去した後、前記
第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層の上に、前記
電流注入窓を覆うようにして、組成比がx2=(0.49±0.0
1)y2および0≦x2≦0.3である第二導電型Inx2Ga1-x2
As1-y2y2上部第二光導波層、組成比がx4=(0.49±
0.01)y4および0.9≦y4≦1である第二導電型Inx4Ga
1-x4As1-y4y4クラッド層、第二導電型コンタクト層
をこの順に積層し、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚
の積の絶対値を0.25nm以下とし、第一エッチング
阻止層の歪量と膜厚の積と第二エッチング阻止層の歪量
と膜厚の積の和の絶対値を0.25nm以下とし、圧縮
歪量子井戸活性層、第一エッチング阻止層および第二エ
ッチング阻止層以外の全ての層を、前記第一導電型Ga
As基板と格子整合させることを特徴とするものであ
る。
A method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention
A first conductivity type clad layer on a first conductivity type GaAs substrate,
Lower optical waveguide layer, the composition ratio is 0 <x3 ≦ 0.4 and In x3 Ga 1-x3 As 1 -y3 P y3 compressive strain quantum well active layer is 0 ≦ y3 ≦ 0.1, the composition ratio x2 = (0.49 ± 0.01) y2 and In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 with 0 ≦ x2 ≦ 0.3 Upper first optical waveguide layer, second conductivity type In x6 Ga 1-x6 P with a composition ratio of 0.2 ≦ x6 ≦ 0.8 One etching stop layer, the composition ratio is 0 ≦ x1 ≦ 0.3 and 0 ≦ y1
In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 second etching stop layer with ≦ 0.6, first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer,
A GaAs cap layer is laminated in this order, and a striped portion serving as a current injection window of the GaAs cap layer and the first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer is removed. GaAs removed
After simultaneously removing the stripe-shaped portion serving as the current injection window of the cap layer and the second etching stop layer, the current injection window is covered on the first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer. And the composition ratio is x2 = (0.49 ± 0.0
1) y2 and the second conductivity type In x2 Ga 1-x2 satisfying 0 ≦ x2 ≦ 0.3
As 1-y2 P y2 second upper optical waveguide layer, the composition ratio x4 = (0.49 ±
0.01) y4 and the second conductivity type In x4 Ga satisfying 0.9 ≦ y4 ≦ 1
A 1-x4 As1 -y4 Py4 cladding layer and a second conductivity type contact layer are laminated in this order, and the absolute value of the product of the strain amount and the film thickness of the compressively strained quantum well active layer is set to 0.25 nm or less. The absolute value of the sum of the product of the strain amount and the film thickness of the etching stop layer and the product of the strain amount and the film thickness of the second etch stop layer is 0.25 nm or less, and the compressive strain quantum well active layer, the first etching stop layer, All the layers other than the second etching stop layer were replaced with the first conductivity type Ga.
It is characterized by lattice matching with an As substrate.

【0011】また、Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エ
ッチング阻止層は、第一導電型または第二導電型であっ
てもよい。
Further, the In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py 1 second etching stop layer may be of a first conductivity type or a second conductivity type.

【0012】また、GaAsキャップ層は、第一導電型
または第二導電型であってもよい。
Further, the GaAs cap layer may be of the first conductivity type or the second conductivity type.

【0013】また、圧縮歪量子井戸活性層の上下に、組
成比が0≦x5≦0.3および0<y5≦0.6であるInx5Ga
1-x5As1-y5y5引張り歪障壁層を積層してもよく、そ
の場合、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該
引張り歪障壁層の歪量と該2つの引張り歪障壁層の合計
の膜厚の積の和の絶対値を0.25nm以下とすること
が望ましい。
In addition, above and below the compression-strained quantum well active layer, In x5 Ga whose composition ratio is 0 ≦ x5 ≦ 0.3 and 0 <y5 ≦ 0.6.
1-x5 As 1-y5 P y5 tensile may be laminated strain barrier layer, in which case, the product of the strain amount and the film thickness of the compressive strain quantum well active layer, the strain amount of the cited tension strain barrier layer and the 2 It is desirable that the absolute value of the sum of the products of the total film thicknesses of the two tensile strain barrier layers be 0.25 nm or less.

【0014】ここで、圧縮歪量子井戸活性層の歪量と
は、GaAs基板の格子定数をcsとし、活性層の格子
定数をcaとすると、(ca−cs)/csで表される値を
示す。
Here, the strain amount of the compressively-strained quantum well active layer is represented by (ca−cs) / cs where the lattice constant of the GaAs substrate is cs and the lattice constant of the active layer is ca. Show.

【0015】また、エッチング阻止層の歪量とは、Ga
As基板の格子定数をcsとし、エッチング阻止層の格
子定数をceとすると、(ce−cs)/csで表される値
を示す。
The amount of strain of the etching stopper layer is Ga
Assuming that the lattice constant of the As substrate is cs and the lattice constant of the etching stopper layer is c e, a value represented by (ce−cs) / cs is shown.

【0016】また、上記格子整合するとは、GaAs基
板の格子定数をcsとし、成長層の格子定数をcとする
と(c−cs)/csで表される値が0.003以下であ
ることを示す。
The above lattice matching means that the value of (c−cs) / cs is 0.003 or less, where cs is the lattice constant of the GaAs substrate and c is the lattice constant of the growth layer. Show.

【0017】また、上記引張り歪障壁層の歪量は、Ga
As基板の格子定数をcsとし、障壁層の格子定数をcb
とすると、(cb−cs)/csで表される値を示す。
The strain amount of the tensile strain barrier layer is Ga
Let the lattice constant of the As substrate be cs and the lattice constant of the barrier layer be cb
Then, a value represented by (cb-cs) / cs is shown.

【0018】なお、上記第一導電型および第二導電型と
は、例えば第一導電型がn型半導体であれば、第二導電
型は第一導電型と逆極性であるp型半導体を示すもので
ある。
The first conductivity type and the second conductivity type are, for example, a p-type semiconductor having a polarity opposite to that of the first conductivity type if the first conductivity type is an n-type semiconductor. Things.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置の製造方法に
よると、特に、電流狭窄層をIn0.49Ga0.51Pとし、上
部第二光導波層をInx2Ga1-x2As1-y2y2としてい
るため、電流狭窄層と上部第二光導波層との屈折率の差
によって生じる等価屈折率段差を1.5〜7×10-3
度に精度良く作りつけることができるので、高次モード
発振のカットオフが容易に実現できる。このことによ
り、高い光出力まで基本横モード発振を実現することが
でき、信頼性を向上させることができる。
According to the manufacturing method of the semiconductor laser device of the present invention, in particular, the current confinement layer and an In 0.49 Ga 0.51 P, the second upper optical waveguide layer as In x2 Ga 1-x2 As 1 -y2 P y2 As a result, an equivalent refractive index step caused by a difference in refractive index between the current confinement layer and the upper second optical waveguide layer can be accurately formed to about 1.5 to 7 × 10 −3 , so that higher-order mode oscillation can be achieved. Can be easily realized. As a result, the fundamental transverse mode oscillation can be realized up to a high light output, and the reliability can be improved.

【0020】また、高い光出力の半導体レーザ装置にお
いて、その高い光密度による光出射端面の劣化を防ぐに
は、光導波層を厚くして活性層のピーク密度を低下させ
ることが効果的である。しかし、内部狭窄構造と屈折率
導波機構を有する半導体レーザ装置においては、横方向
の屈折率段差をつけて基本横モードを得るために、電流
狭窄層から活性層までの厚さを大きくすることができな
いので、その間に含まれる光導波層を厚くするには限界
があった。従って、本発明のように、電流狭窄層の上に
上部第一導波層と同組成であるInx2Ga1-x2As1-y2
y2第二光導波層を形成することにより、光導波層の合
計厚さを実質的に厚くすることができる。それにより、
活性層のピーク密度を低減することができ、高光密度に
よる光出射端面の劣化を低減することができ、信頼性を
向上させることができる。
In a semiconductor laser device having a high light output, it is effective to reduce the peak density of the active layer by increasing the thickness of the optical waveguide layer in order to prevent the light emitting end face from being deteriorated due to the high light density. . However, in a semiconductor laser device having an internal confinement structure and a refractive index guiding mechanism, the thickness from the current confinement layer to the active layer must be increased in order to obtain a fundamental transverse mode with a lateral refractive index step. Therefore, there is a limit in increasing the thickness of the optical waveguide layer included therebetween. Therefore, as in the present invention, In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 having the same composition as the upper first waveguide layer is formed on the current confinement layer.
By forming the Py2 second optical waveguide layer, the total thickness of the optical waveguide layer can be substantially increased. Thereby,
The peak density of the active layer can be reduced, deterioration of the light emitting end face due to high light density can be reduced, and reliability can be improved.

【0021】さらに、組成がInx2Ga1-x2As1-y2
y2の第二光導波層を形成することにより、活性層とのバ
ンドギャップ差を従来より大きくすることができるの
で、漏れ電流を防き、効率良くキャリアと閉じ込めるこ
とができるので、しきい値電流を低下させることができ
る。
Further, the composition is In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P
By forming the second optical waveguide layer of y2 , the band gap difference between the active layer and the active layer can be made larger than before, so that leakage current can be prevented and carriers can be efficiently confined. Can be reduced.

【0022】また、内部に電流狭窄層を設けているの
で、電極とコンタクト層の接触面積を大きくとることが
でき、コンタクト抵抗を低減することができる。
Further, since the current confinement layer is provided inside, the contact area between the electrode and the contact layer can be increased, and the contact resistance can be reduced.

【0023】さらに、第一エッチング阻止層にInx6
1-x6P、その上の第二エッチング阻止層にInx1Ga
1-x1As1-y1y1を用いているため、硫酸系のエッチャ
ントでは第二エッチング阻止層のみエッチングされ第一
エッチング阻止層はエッチングされないため、エッチン
グを制御良くInx6Ga1-x6P第一エッチング阻止層上
で停止させることができ、ウェットエッチングによるス
トライプ幅の制御性を高めることできる。
Further, In x6 G is used as the first etching stopper layer.
a 1-x6 P, and In x1 Ga on the second etching stopper layer
Since 1-x1 As 1-y1 Py1 is used, in the case of a sulfuric acid-based etchant, only the second etch stop layer is etched and the first etch stop layer is not etched, so that the In x6 Ga 1-x6 P It can be stopped on one etching stop layer, and the controllability of the stripe width by wet etching can be improved.

【0024】また、第二光導波層を形成する界面の層の
組成にAlを含まないため、容易に再成長が可能であ
り、Alの酸化による欠陥の発生がないので特性の劣化
を防ぐことができる。
Further, since the composition of the interface layer forming the second optical waveguide layer does not contain Al, regrowth can be easily performed, and since there is no generation of defects due to oxidation of Al, deterioration of characteristics can be prevented. Can be.

【0025】また、圧縮歪量子井戸活性層の上下にIn
x5Ga1-x5As1-y5y5引張り歪障壁層を形成した場
合、しきい値電流の低減等、種々の特性および信頼性を
向上させることができる。
In addition, In is formed above and below the compression-strained quantum well active layer.
x5 Ga 1-x5 As 1- y5 case of forming a P y5 tensile strain barrier layer, can be improved such as reduction of the threshold current, the various characteristics and reliability.

【0026】また、ストライプ幅が1μm以上の半導体
レーザ装置において、上記構成による本発明を適用する
ことはより効果的であり、マルチモードであっても低雑
音でかつ高出力発振する半導体レーザを得ることができ
る。
In a semiconductor laser device having a stripe width of 1 μm or more, it is more effective to apply the present invention having the above configuration, and a semiconductor laser which oscillates with low noise and high output even in a multimode is obtained. be able to.

【0027】また、本発明の半導体レーザ装置の製造方
法によれば、特に、InGaP電流狭窄層の上にGaA
sキャップ層を形成することにより、InGaP電流狭
窄層の上に自然酸化膜が形成されたり、直接レジスト層
が形成されて起こる層の変成等を防止できる。また、第
二クラッド層を再成長する前にそのGaAsキャップ層
を除去することにより再成長界面に残る残さを除去で
き、結晶欠陥の発生を防止することができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, in particular, GaAs is formed on the InGaP current confinement layer.
By forming the s-cap layer, it is possible to prevent a natural oxide film from being formed on the InGaP current confinement layer or a layer denaturation caused by directly forming a resist layer. Further, by removing the GaAs cap layer before regrowth of the second clad layer, residues remaining at the regrowth interface can be removed, and generation of crystal defects can be prevented.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0029】図1は本発明の第1の実施の形態による半
導体レーザ素子についてその作成過程に沿って説明し、
その作成過程の光出射面に対しての断面図を図1に示
す。
FIG. 1 illustrates a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention along its manufacturing process.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of the light emitting surface in the process of making the same.

【0030】図1aに示すように、n型GaAs基板11
上に有機金属気相成長法によりn−In0.49Ga0.51
下部クラッド層12、nあるいはi−Inx2Ga1-x2As
1-y2y2光導波層13(x2=(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.
3)、圧縮歪Inx3Ga1-x3As1-y3y3量子井戸活性
層14(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)、pあるいはi−In
x2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波層15、厚さが例
えば10nm程度のp−Inx6Ga1-x6P第一エッチン
グ阻止層16(0.2≦x6≦0.8)、厚さが例えば10nm程
度のp−Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング阻
止層17(0≦x1≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1μ
mのn−In0.49Ga0.51P電流狭窄層18、厚さが例え
ば10nm程度のn−GaAsキャップ層19積層する。
この上にSiO2膜20を形成し、〈011〉方向に通常
のリソグラフィにより3μm程度の幅のストライプ領域
のSiO2膜20を除去する。
As shown in FIG. 1A, an n-type GaAs substrate 11 is formed.
N-In 0.49 Ga 0.51 P by metal organic chemical vapor deposition
Lower cladding layer 12, n or i-In x2 Ga 1-x2 As
1-y2 P y2 optical waveguide layer 13 (x2 = (0.49 ± 0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.
3), compressive strain In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 Py 3 quantum well active layer 14 (0 <x3 ≦ 0.4, 0 ≦ y3 ≦ 0.1), p or i-In
x2 Ga 1-x2 As 1- y2 P y2 first upper optical waveguide layer 15, having a thickness of, for example, about 10nm p-In x6 Ga 1- x6 P first etching stop layer 16 (0.2 ≦ x6 ≦ 0.8) , the thickness of, for example 10nm approximately p-in x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 second etching stop layer 17 (0 ≦ x1 ≦ 0.3,0 ≦ y1 ≦ 0.6), thickness of, for example 1μ
An n-In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer 18 of m and an n-GaAs cap layer 19 having a thickness of, for example, about 10 nm are laminated.
An SiO 2 film 20 is formed thereon, and the SiO 2 film 20 in a stripe region having a width of about 3 μm is removed by ordinary lithography in the <011> direction.

【0031】次に、図1bに示すように、SiO2膜20
をマスクとして、硫酸系エッチャントでGaAsキャッ
プ層19をエッチングし、引き続き塩酸系エッチャントで
n−In0.49Ga0.51P電流狭窄層18をエッチングする
ことにより、p−Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッ
チング阻止層17を露出させる。
Next, as shown in FIG. 1b, SiO 2 film 20
As a mask, by etching the GaAs cap layer 19 with a sulfuric acid etchant, continue to etch the n-In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer 18 in a hydrochloric acid-based etchant, p-In x1 Ga 1- x1 As 1-y1 The Py1 second etch stop layer 17 is exposed.

【0032】次に、図1cに示すように、SiO2膜20
をフッ酸系のエッチャントで除去し、引き続き硫酸系の
エッチャントで、n−GaAsキャップ層19と溝の底面
のInx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層17
を除去し、p−Inx6Ga1-x6P第一エッチング阻止層
16を露出させる。
[0032] Next, as shown in FIG. 1c, SiO 2 film 20
Is removed with a hydrofluoric acid-based etchant, and subsequently with a sulfuric acid-based etchant, the n-GaAs cap layer 19 and the In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py 1 second etching stop layer 17 on the bottom of the groove are removed.
To remove the p-In x6 Ga 1-x6 P first etching stop layer
Expose 16.

【0033】次に、図1dに示すように、p−Inx2
1-x2As1-y2y2上部第二光導波層21(x2=(0.49±
0.01)y2、0≦x2≦0.3)、p−In0.49Ga0.51P上部
クラッド層22、p−GaAsコンタクト層23を形成す
る。その上にp側電極24を形成し、基板の研磨を行いn
側電極25を形成する。その後、試料を劈開して形成した
共振器に高反射率コート、低反射率コートを行い、その
後、チップ化して半導体レーザ素子を完成させる。
Next, as shown in FIG. 1D, p-In x2 G
a 1-x2 As 1-y2 Py 2 Upper second optical waveguide layer 21 (x2 = (0.49 ±
0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.3), p-In 0.49 Ga 0.51 P upper cladding layer 22 and p-GaAs contact layer 23 are formed. A p-side electrode 24 is formed thereon, and the substrate is polished.
The side electrode 25 is formed. Thereafter, a high-reflectance coat and a low-reflectance coat are applied to the resonator formed by cleaving the sample, and thereafter, a semiconductor laser device is completed by chipping.

【0034】p−Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部第一
光導波層15の厚さは基本横モード発振が高出力まで維持
できる厚さとする。
[0034] The thickness of the p-In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 first upper optical waveguide layer 15 is the thickness of the fundamental transverse mode oscillation can be maintained up to a high output.

【0035】なお、本実施の形態において、n−GaA
sキャップ層19は形成せずに半導体レーザ素子を作成し
てもよい。
In this embodiment, n-GaAs is used.
A semiconductor laser device may be formed without forming the s-cap layer 19.

【0036】本発明の第2の実施の形態による半導体レ
ーザ素子についてその作成過程に沿って説明し、その作
成過程の光出射面に対しての断面図を図2に示す。
A semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention will be described along its manufacturing process, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the light emitting surface in the manufacturing process.

【0037】図2aに示すように、有機金属気相成長法
により、n−GaAs基板31上に、n−In0.49Ga
0.51P下部クラッド層32、nあるいはi−Inx2Ga
1-x2As1-y2y2光導波層33(x2=(0.49±0.01)y2、0
≦x2≦0.3)、Inx5Ga1-x5As1-y5y5(0≦x5≦0.
3、0<y5≦0.6)引っ張り歪み障壁層34、Inx3Ga
1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井戸活性層35(0<x3≦0.
4、0≦y3≦0.1)、Inx5Ga1-x5As1-y5y5引っ張
り歪障壁層36、pあるいはi−Inx2Ga1-x2As1-y2
y2上部第一光導波層37、厚さが例えば10nmのp−
Inx6Ga1-x6P第一エッチング阻止層38(0.2≦x6≦
0.8)、厚さが例えば10nmのnまたはp−Inx1
1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層39(0≦x1≦
0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1μmのn−In
0.49Ga0.51P電流狭窄層40、厚さが例えば10nmの
n−GaAsキャップ層41を積層する。この上にSiO
2膜42を形成し、〈011〉方向に通常のリソグラフィ
により3μm程度の幅のストライプ領域のSiO2膜42
を除去する。
As shown in FIG. 2A, n-In 0.49 Ga is formed on an n-GaAs substrate 31 by metal organic chemical vapor deposition.
0.51 P lower cladding layer 32, n or i-In x2 Ga
1-x2 As 1-y2 P y2 optical waveguide layer 33 (x2 = (0.49 ± 0.01 ) y2,0
≦ x2 ≦ 0.3), In x5 Ga 1-x5 As 1-y5 P y5 (0 ≦ x5 ≦ 0.
3, 0 <y5 ≦ 0.6) tensile strain barrier layer 34, In x3 Ga
1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer 35 (0 <x3 ≦ 0.
4,0 ≦ y3 ≦ 0.1), In x5 Ga 1-x5 As 1-y5 P y5 tensile strain barrier layer 36, p or i-In x2 Ga 1-x2 As 1-y2
Py2 upper first optical waveguide layer 37, p-thickness of, for example, 10 nm
In x6 Ga 1-x6 P first etching stop layer 38 (0.2 ≦ x6 ≦
0.8), n or p-In x1 G having a thickness of, for example, 10 nm.
a 1-x1 As 1-y1 P y1 Second etching stopper layer 39 (0 ≦ x1 ≦
0.3, 0 ≦ y1 ≦ 0.6), n-In having a thickness of, for example, 1 μm
A 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer 40 and an n-GaAs cap layer 41 having a thickness of, for example, 10 nm are laminated. On top of this, SiO
2 film 42 is formed, and a SiO 2 film 42 of a stripe region having a width of about 3 μm is formed in the <011> direction by ordinary lithography.
Is removed.

【0038】次に、図2bに示すように、SiO2膜42
をマスクとして、硫酸系エッチャントでGaAsキャッ
プ層41をエッチングし、引き続き塩酸系エッチャントで
n−In0.49Ga0.51P電流狭窄層40をエッチングする
ことにより、Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチン
グ阻止層39を露出させる。
Next, as shown in FIG. 2b, SiO 2 film 42
As a mask, by etching the GaAs cap layer 41 with a sulfuric acid etchant, it continues to etch the n-In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer 40 in a hydrochloric acid-based etchant, In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 The second etching stop layer 39 is exposed.

【0039】次に、図2cに示すように、SiO2膜42
をフッ酸系エッチャントで除去し、引き続き硫酸系のエ
ッチャントでn−GaAsキャップ層41と溝の底面のI
x1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層39を除去
し、p−Inx6Ga1-x6P第一エッチング阻止層38を露
出させる。
Next, as shown in FIG. 2c, SiO 2 film 42
Is removed with a hydrofluoric acid-based etchant, and then the n-GaAs cap layer 41 and the I on the bottom surface of the groove are removed with a sulfuric acid-based etchant.
n x1 Ga 1-x1 of As 1-y1 P y1 second etching stop layer 39 is removed to expose the p-In x6 Ga 1-x6 P first etching stop layer 38.

【0040】次に、図2dに示すように、p−Inx2
1-x2As1-y2y2上部第二光導波層43(x2=(0.49±
0.01)y2、0≦x2≦0.3)、p−Inx4Ga1-x4As1-y4
y4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4≦1)クラッド層4
4、p−GaAsコンタクト層45を形成する。その上に
p側電極46を形成し、基板の研磨を行いn側電極を47を
形成する。その後、試料を劈開して形成した共振器面に
高反射率コート、低反射率コートを行い、その後、チッ
プ化して半導体レーザ素子を形成する。
Next, as shown in FIG. 2D, p-In x2 G
a 1-x2 As 1-y2 Py 2 Upper optical waveguide layer 43 (x2 = (0.49 ±
0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.3), p-In x4 Ga 1-x4 As 1-y4
P y4 (x4 = (0.49 ± 0.01) y4, 0.9 ≦ y4 ≦ 1) Cladding layer 4
4. A p-GaAs contact layer 45 is formed. A p-side electrode 46 is formed thereon, and the substrate is polished to form an n-side electrode 47. Thereafter, a high-reflectance coat and a low-reflectance coat are applied to the cavity surface formed by cleaving the sample, and thereafter, a semiconductor laser device is formed by chipping.

【0041】p−Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部第一
光導波層37の厚さは基本横モード発振が高出力まで維持
できる厚さとする。
The thickness of the p-In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 first upper optical waveguide layer 37 is the thickness of the fundamental transverse mode oscillation can be maintained up to a high output.

【0042】本実施の形態のように、量子井戸活性層の
上下に障壁層を設けてもよい。これにより、しきい値電
流の低下等種々の特性を改善することができ、信頼性を
向上できる。
As in the present embodiment, barrier layers may be provided above and below the quantum well active layer. As a result, various characteristics such as a decrease in threshold current can be improved, and reliability can be improved.

【0043】次に本発明の第3の実施の形態による半導
体レーザ素子についてその作成過程に沿って説明し、そ
の作成過程の光出射方向に対しての断面図を図3に示
す。
Next, a description will be given of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention along a manufacturing process thereof, and FIG. 3 is a cross-sectional view along a light emitting direction in the manufacturing process.

【0044】図3aに示すように、有機金属気相成長法
により、n−GaAs基板51上にn−Alz1Ga1-z1
s下部クラッド層52(0.35≦z1≦0.7)、nあるいはi
−Alz2Ga1-z2As光導波層53(0≦z2≦0.2)、In
x5Ga1-x5As1-y5y5(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)引
っ張り歪障壁層54、Inx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮歪
量子井戸活性層55(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)、Inx5
Ga1-x5As1-y5y5引っ張り歪障壁層56、pあるいは
i−Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波層57
(x2=(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3)、厚さが例えば1
0nm程度のp−Inx6Ga1-x6P第一エッチング阻止
層58(0.2≦x6≦0.8)、厚さが例えば10nm程度のn
またはp−Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング
阻止層59(0≦x1≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1
μmのn−In0.49Ga0.51P電流狭窄層60、厚さが例
えば10nmのn−GaAsキャップ層61を積層する。
この上に、SiO2膜62を形成し、〈011〉方向に通
常のリソグラフィにより3μm程度の幅のストライプ領
域のSiO2膜62を除去する。
As shown in FIG. 3A, n-Al z1 Ga 1-z1 A is formed on an n-GaAs substrate 51 by metal organic chemical vapor deposition.
s lower cladding layer 52 (0.35 ≦ z1 ≦ 0.7), n or i
-Al z2 Ga 1 -z 2 As optical waveguide layer 53 (0 ≦ z2 ≦ 0.2), In
x5 Ga 1-x5 As 1- y5 P y5 (0 ≦ x5 ≦ 0.3,0 <y5 ≦ 0.6) tensile strain barrier layer 54, In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer 55 ( 0 <x3 ≦ 0.4, 0 ≦ y3 ≦ 0.1), In x5
Ga 1-x5 As 1-y5 P y5 tensile strain barrier layer 56, p or i-In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 first upper optical waveguide layer 57
(X2 = (0.49 ± 0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.3), the thickness is, for example, 1
P-In x6 Ga 1-x6 P first etching stopper layer 58 (0.2 ≦ x6 ≦ 0.8) of about 0 nm, and n having a thickness of about 10 nm, for example.
Alternatively, p-In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py 1 second etching stop layer 59 (0 ≦ x1 ≦ 0.3, 0 ≦ y1 ≦ 0.6), for example, having a thickness of 1
An n-In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer 60 having a thickness of μm and an n-GaAs cap layer 61 having a thickness of, for example, 10 nm are laminated.
An SiO 2 film 62 is formed thereon, and the SiO 2 film 62 in a stripe region having a width of about 3 μm is removed by ordinary lithography in the <011> direction.

【0045】次に、図3bに示すように、SiO2膜62
をマスクとして、硫酸系エッチャントでGaAsキャッ
プ層61をエッチングし、引き続き、塩酸系エッチャント
でn−In0.49Ga0.51P電流狭窄層60をエッチングす
ることにより、Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチ
ング阻止層59を露出させる。
Next, as shown in FIG. 3b, SiO 2 film 62
As a mask, etching the GaAs cap layer 61 with a sulfuric acid etchant, subsequently, by etching the n-In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer 60 in a hydrochloric acid-based etchant, In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 The second etching stop layer 59 is exposed.

【0046】次に、図3cに示すように、SiO2膜42
をフッ酸系のエッチャントで除去し、引き続き、硫酸系
のエッチャントでn−GaAsキャップ層61と溝の底面
のInx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層59
を除去し、p−Inx6Ga1-x6P第一エッチング阻止層
58を露出させる。
Next, as shown in FIG. 3c, SiO 2 film 42
Is removed with a hydrofluoric acid-based etchant, followed by a sulfuric acid-based etchant and the n-GaAs cap layer 61 and the In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py 1 second etching stop layer 59 on the bottom of the groove.
To remove the p-In x6 Ga 1-x6 P first etching stop layer
Expose 58.

【0047】次に、図3dに示すように、p−Inx2
1-x2As1-y2y2上部第二光導波層63(x2=(0.49±
0.01)y2、0≦x2≦0.3)、p−Inx4Ga1-x4As1-y4
y4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4≦1)上部クラッド
層64、p−GaAsコンタクト層65を形成する。その
後、p側電極66を形成し、基板の研磨を行いn側電極67
を形成する。その後、試料を劈開して形成した共振器面
に高反射率コート、低反射率コートを行い、その後、チ
ップ化して半導体レーザ素子を完成させる。Inx2Ga
1-x2As1-y2y2上部第一光導波層57の厚さは基本横モ
ード発振が高出力まで維持できる厚さとする。
Next, as shown in FIG. 3D, p-In x2 G
a 1-x2 As 1-y2 Py 2 Upper optical waveguide layer 63 (x2 = (0.49 ±
0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.3), p-In x4 Ga 1-x4 As 1-y4
P y4 (x4 = (0.49 ± 0.01) y4, 0.9 ≦ y4 ≦ 1) An upper cladding layer 64 and a p-GaAs contact layer 65 are formed. Thereafter, a p-side electrode 66 is formed, and the substrate is polished to form an n-side electrode 67.
To form Thereafter, a high-reflectance coat and a low-reflectance coat are applied to the cavity surface formed by cleaving the sample, and thereafter, a chip is formed to complete a semiconductor laser device. In x2 Ga
The thickness of the 1-x2 As 1-y2 P y2 first upper optical waveguide layer 57 is the thickness of the fundamental transverse mode oscillation can be maintained up to a high output.

【0048】次に本発明の第4の実施の形態による半導
体レーザ素子についてその作成過程に沿って説明し、そ
の光出射方向に対しての断面図を図4に示す。
Next, a description will be given of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention along its manufacturing process, and FIG. 4 shows a cross-sectional view in the light emitting direction.

【0049】図4aに示すように、有機金属気相成長法
により、n−GaAs基板71上に、n−In0.49Ga
0.51P下部クラッド層72、nあるいはi−Inx2Ga
1-x2As 1-y2y2光導波層73(x2=(0.49±0.01)y2、0
≦x2≦0.3)、Inx5Ga1-x5As1-y5y5(0≦x5≦0.
3、0<y5≦0.6)引っ張り歪み障壁層74、Inx3Ga
1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井戸活性層75(0<x3≦0.
4、0≦y3≦0.1)、Inx5Ga1-x5As1-y5y5引っ張
り歪み障壁層76(0≦x5≦0.3、0<y5≦0.6)、pあるい
はi−Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波層77
(x2=(0.49±0.01)y2、0≦x2≦0.3)、厚さが例えば1
0nm程度のp−Inx6Ga1-x6P第一エッチング阻止
層78(0.2≦x2≦0.8)、厚さが例えば10nm程度のn
またはp−Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング
阻止層79(0≦x1≦0.3、0≦y1≦0.6)、厚さが例えば1
μmのn−In0.49Ga0.51P電流狭窄層80を積層す
る。この上に、SiO2膜81を形成し、〈011〉方向
に通常のリソグラフィにより3μm程度の幅のストライ
プ領域のSiO2膜81を除去する。
As shown in FIG. 4A, metalorganic vapor phase epitaxy
As a result, n-In is formed on the n-GaAs substrate 71.0.49Ga
0.51P lower cladding layer 72, n or i-Inx2Ga
1-x2As 1-y2Py2Optical waveguide layer 73 (x2 = (0.49 ± 0.01) y2,0
≦ x2 ≦ 0.3), Inx5Ga1-x5As1-y5Py5(0 ≦ x5 ≦ 0.
3, 0 <y5 ≦ 0.6) tensile strain barrier layer 74, Inx3Ga
1-x3As1-y3Py3Compressive strain quantum well active layer 75 (0 <x3 ≦ 0.
4, 0 ≦ y3 ≦ 0.1), Inx5Ga1-x5As1-y5Py5Pull
Strain barrier layer 76 (0 ≦ x5 ≦ 0.3, 0 <y5 ≦ 0.6), p or
Is i-Inx2Ga1-x2As1-y2Py2Upper first optical waveguide layer 77
(X2 = (0.49 ± 0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.3), for example, the thickness is 1
P-In of about 0 nmx6Ga1-x6P first etching prevention
Layer 78 (0.2 ≦ x2 ≦ 0.8), n having a thickness of, for example, about 10 nm
Or p-Inx1Ga1-x1As1-y1Py1Second etching
Blocking layer 79 (0 ≦ x1 ≦ 0.3, 0 ≦ y1 ≦ 0.6), for example, having a thickness of 1
μm n-In0.49Ga0.51Stack P current confinement layer 80
You. On top of this, SiOTwoFilm 81 is formed, and <011> direction
A stripe with a width of about 3 μm by ordinary lithography
Region SiOTwoThe film 81 is removed.

【0050】次に、図4bに示すように、SiO2膜81
をマスクとして塩酸系エッチャントでn−In0.49Ga
0.51P電流狭窄層80をエッチングすることによりInx1
Ga1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層79を露出さ
せる。
Next, as shown in FIG. 4b, SiO 2 film 81
N-In 0.49 Ga with hydrochloric acid-based etchant using
An In x1 by etching a 0.51 P current confinement layer 80
The Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 second etching stopper layer 79 is exposed.

【0051】次に図4cに示すように、SiO2膜81を
フッ酸系のエッチャントで除去し、硫酸系のエッチャン
トで溝底面のInx1Ga1-x1As1-y1y1第二エッチン
グ阻止層79を除去し、p−Inx6Ga1-x6P第一エッチ
ング阻止層78を露出させる。
Next, as shown in FIG. 4C, the SiO 2 film 81 is removed with a hydrofluoric acid-based etchant, and a second etching stop of the In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py1 on the bottom of the groove is performed with a sulfuric acid-based etchant. Layer 79 is removed, exposing p- Inx6Ga1 -x6P first etch stop layer 78.

【0052】次に図4dに示すように、 p−Inx2
1-x2As1-y2y2上部第二光導波層82(x2=(0.49±
0.01)y2、0≦x2≦0.3)、p−Inx4Ga1-x4As1-y4
y4(x4=(0.49±0.01)y4、0.9≦y4≦1)上部クラッド
層83、p−GaAsコンタクト層84を形成する。その上
にp側電極85を形成し、基板の研磨を行いn側電極86を
形成する。その後、試料を劈開して形成した共振器面に
高反射率コート、低反射率コートを行い、その後チップ
化して半導体レーザ素子を完成させる。Inx2Ga1-x2
As1-y2y2上部第一光導波層77の厚さは基本横モード
発振が高出力まで維持できる厚さとする。
Next, as shown in FIG. 4D, p-In x2 G
a 1-x2 As 1-y2 Py 2 Upper optical waveguide layer 82 (x2 = (0.49 ±
0.01) y2, 0 ≦ x2 ≦ 0.3), p-In x4 Ga 1-x4 As 1-y4
P y4 (x4 = (0.49 ± 0.01) y4, 0.9 ≦ y4 ≦ 1) An upper cladding layer 83 and a p-GaAs contact layer 84 are formed. A p-side electrode 85 is formed thereon, and the substrate is polished to form an n-side electrode 86. Thereafter, a high-reflectance coat and a low-reflectance coat are applied to the cavity surface formed by cleaving the sample, and then the semiconductor chip is completed by chipping. In x2 Ga 1-x2
The thickness of the As 1 -y 2 Py 2 upper first optical waveguide layer 77 is a thickness that can maintain the fundamental transverse mode oscillation up to a high output.

【0053】本実施の形態のように、キャップ層を形成
しないでも半導体レーザ装置の作成は可能である。
As in the present embodiment, a semiconductor laser device can be manufactured without forming a cap layer.

【0054】上記4つの実施の形態について、発振する
波長帯λに関しては、圧縮歪のInx3Ga1-x3As1-y3
y3活性層(0<x3≦0.4、0≦y3≦0.1)より、900<
λ<1200(nm)の範囲までの制御が可能である。
In the above four embodiments, with respect to the wavelength band λ to oscillate, the compression strain In x3 Ga 1-x3 As 1-y3
From the Py3 active layer (0 <x3 ≦ 0.4, 0 ≦ y3 ≦ 0.1), 900 <
Control within the range of λ <1200 (nm) is possible.

【0055】また、上記4つの実施の形態は、屈折率導
波機構付き半導体レーザのみを記載しているが、本発明
は回折格子付きの半導体レーザや光集積回路の作成にも
用いることが可能である。
Although the above four embodiments only describe a semiconductor laser with a refractive index guiding mechanism, the present invention can also be used for producing a semiconductor laser with a diffraction grating or an optical integrated circuit. It is.

【0056】また、基本横モード発振する半導体レーザ
だけでなく、多モード発振する1μm以上の屈折率導波
型幅広ストライプレーザの作成にも用いることが可能で
ある。 また、層構成は、n型GaAs基板を用いた場
合について記述しているが、p型導電性の基板を用いて
もよく、この場合、上記すべての導電性を反対にすれば
よい。
The present invention can be used not only for a semiconductor laser that oscillates in a fundamental transverse mode, but also for a wide stripe laser with a refractive index of 1 μm or more that oscillates in multiple modes. Further, although the layer configuration is described using an n-type GaAs substrate, a p-type conductive substrate may be used, and in this case, all of the above-described conductivity may be reversed.

【0057】また、上記実施の形態では、量子井戸が単
一で光導波層組成が一定のSQW−SCHと呼ばれる構
造を示したが、SQWの代わりに量子井戸を複数とする
多重量子井戸構造であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, a structure called a SQW-SCH having a single quantum well and a constant optical waveguide layer composition has been described. However, a multiple quantum well structure having a plurality of quantum wells instead of the SQW is used. There may be.

【0058】結晶層の成長法として、固体あるいはガス
を原料とする分子線エピタキシャル成長法であってもよ
い。
As a method for growing the crystal layer, a molecular beam epitaxial growth method using a solid or gas as a raw material may be used.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す断面図
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a step of manufacturing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態による半導体レーザ
素子の作成工程を示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,31,51,71 GaAs基板 13,33,53,73 下部光導波層 34,36,54,56,74,76 引っ張り歪み障壁層 14,35,55,75 量子井戸活性層 15,37,57,77 上部第一光導波層 16,38,58,78 第一エッチング阻止層 17,39,59,79 第二エッチング阻止層 18,40,60,80 電流狭窄層 19,41,61 キャップ層 21,43,63,82 上部第二光導波層 11,31,51,71 GaAs substrate 13,33,53,73 Lower optical waveguide layer 34,36,54,56,74,76 Tensile strain barrier layer 14,35,55,75 Quantum well active layer 15,37, 57,77 Upper first optical waveguide layer 16,38,58,78 First etch stop layer 17,39,59,79 Second etch stop layer 18,40,60,80 Current confinement layer 19,41,61 Cap layer 21,43,63,82 Upper second optical waveguide layer

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一導電型GaAs基板上に、 第一導電型クラッド層、 下部光導波層、 組成比が0<x3≦0.4および0≦y3≦0.1であるInx3Ga
1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井戸活性層、 組成比がx2=(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3であるI
x2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波層、 組成比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Inx6Ga1-x6
P第一エッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、組
成比が0≦x1≦0.3および0≦y1≦0.6であるInx1Ga
1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層、 電流注入窓となるストライプ状の部分が除去された、第
一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層がこの順に形成
された結晶層の上に、 組成比がx2=(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第
二導電型Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部第二光導波
層、 組成比がx4=(0.49±0.01)y4および0.9≦y4≦1である第
二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4y4クラッド層、 第二導電型コンタクト層がこの順に形成されてなり、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積の絶対値が
0.25nm以下であり、 前記第一エッチング阻止層の歪量と膜厚の積と、前記第
二エッチング阻止層の歪量と膜厚の積の和の絶対値が
0.25nm以下であり、 前記圧縮歪量子井戸活性層、前記第一エッチング阻止層
および前記第二エッチング阻止層以外の全ての層が、前
記第一導電型GaAs基板と格子整合する組成であるこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A first conductivity type GaAs substrate, a first conductivity type cladding layer, a lower optical waveguide layer, and In x3 Ga having a composition ratio of 0 <x3 ≦ 0.4 and 0 ≦ y3 ≦ 0.1.
1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer, the composition ratio is x2 = (0.49 ± 0.01) y2, and 0 ≦ x2 ≦ 0.3 I
n x2 Ga 1-x2 As 1 -y2 P y2 first upper optical waveguide layer, the second conductivity type composition ratio is 0.2 ≦ x6 ≦ 0.8 In x6 Ga 1-x6
P x first etching stopper layer, In x1 Ga having a composition ratio of 0 ≦ x1 ≦ 0.3 and 0 ≦ y1 ≦ 0.6 from which a striped portion serving as a current injection window has been removed.
1-x1 As 1-y1 Py1 Second etching stop layer, the first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer from which the striped portion serving as the current injection window has been removed is the crystal layer formed in this order. Above, a second conductivity type In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 Py 2 upper second optical waveguide layer having a composition ratio of x2 = (0.49 ± 0.01) y2 and 0 ≦ x2 ≦ 0.3, and a composition ratio of x4 = (0.49 ± 0.01) a second conductivity type In x4 Ga 1-x4 As 1-y4 Py 4 clad layer satisfying y4 and 0.9 ≦ y4 ≦ 1, and a second conductivity type contact layer are formed in this order, and the compression strain The absolute value of the product of the strain amount and the film thickness of the quantum well active layer is 0.25 nm or less; the product of the strain amount and the film thickness of the first etching stop layer; An absolute value of a sum of thickness products is equal to or less than 0.25 nm; and the compression-strained quantum well active layer, the first etching stopper layer, and the second etching stopper. A semiconductor laser device in which all layers except the stop layer have a composition that lattice-matches with the first conductivity type GaAs substrate.
【請求項2】 前記圧縮歪量子井戸活性層の上下に、組
成比が0≦x5≦0.3および0<y5≦0.6であるInx5Ga
1-x5As1-y5y5引張り歪障壁層が形成されており、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該引張
り歪障壁層の歪量と該2つの引張り歪障壁層の合計の膜
厚の積の和の絶対値が0.25nm以下であることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ装置。
2. Inx5 Ga having a composition ratio of 0 ≦ x5 ≦ 0.3 and 0 <y5 ≦ 0.6 above and below the compression-strained quantum well active layer.
1-x5 As 1-y5 P y5 tensile strain barrier layer is formed, the product of the strain amount and the film thickness of the compressive strain quantum well active layer, the strain amount of the cited tension strain barrier layer and the two tensile strain 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the absolute value of the sum of the products of the total film thickness of the barrier layers is 0.25 nm or less.
【請求項3】 前記Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エ
ッチング阻止層が、第一導電型または第二導電型である
ことを特徴とする請求項1または2記載の半導体レーザ
装置。
3. The semiconductor laser according to claim 1, wherein said In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py1 second etching stop layer is of a first conductivity type or a second conductivity type. apparatus.
【請求項4】 前記ストライプの幅が1μm以上である
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体レ
ーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the width of the stripe is 1 μm or more.
【請求項5】 前記圧縮歪量子井戸活性層が、複数の量
子井戸から構成されていることを特徴とする請求項1、
2、3または4記載の半導体レーザ装置。
5. The method according to claim 1, wherein the compression-strain quantum well active layer is composed of a plurality of quantum wells.
5. The semiconductor laser device according to 2, 3, or 4.
【請求項6】 第一導電型GaAs基板上に、 第一導電型クラッド層、 下部光導波層、 組成比が0<x3≦0.4および0≦y3≦0.1であるInx3Ga
1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井戸活性層、 組成比がx2=(0.49±0.01)y2および0≦x2≦0.3であるI
x2Ga1-x2As1-y2y2上部第一光導波層、 組成比が0.2≦x6≦0.8である第二導電型Inx6Ga1-x6
P第一エッチング阻止層、 組成比が0≦x1≦0.3および0≦y1≦0.6であるInx1Ga
1-x1As1-y1y1第二エッチング阻止層、 第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層、 GaAsキャップ層をこの順に積層し、 前記第一導電型GaAsキャップ層および前記第一導電
型In0.49Ga0.51P電流狭窄層の電流注入窓となるス
トライプ状の部分を除去し、 該電流注入窓となるストライプ状の部分が除去されたG
aAsキャップ層および前記第二エッチング阻止層の電
流注入窓となるストライプ状の部分を同時に除去した
後、 前記第一導電型In0.49Ga0.51P電流狭窄層の上に、
前記電流注入窓を覆うようにして、組成比がx2=(0.49
±0.01)y2および0≦x2≦0.3である第二導電型Inx2
1-x2As1-y2y2上部第二光導波層、 組成比がx4=(0.49±0.01)y4および0.9≦y4≦1である第
二導電型Inx4Ga1-x4As1-y4y4クラッド層、 第二導電型コンタクト層をこの順に積層し、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積の絶対値を
0.25nm以下とし、 前記第一エッチング阻止層の
歪量と膜厚の積と、前記第二エッチング阻止層の歪量と
膜厚の積の和の絶対値を0.25nm以下とし、 前記圧縮歪量子井戸活性層、前記第一エッチング阻止層
および前記第二エッチング阻止層以外の全ての層を、前
記第一導電型GaAs基板と格子整合させることを特徴
とする半導体レーザ装置の製造方法。
6. A first-conductivity-type GaAs substrate, a first-conductivity-type cladding layer, a lower optical waveguide layer, and In x3 Ga having a composition ratio of 0 <x3 ≦ 0.4 and 0 ≦ y3 ≦ 0.1.
1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer, the composition ratio is x2 = (0.49 ± 0.01) y2, and 0 ≦ x2 ≦ 0.3 I
n x2 Ga 1-x2 As 1 -y2 P y2 first upper optical waveguide layer, the second conductivity type composition ratio is 0.2 ≦ x6 ≦ 0.8 In x6 Ga 1-x6
P first etching stop layer, In x1 Ga whose composition ratio is 0 ≦ x1 ≦ 0.3 and 0 ≦ y1 ≦ 0.6
1-x1 As 1-y1 Py 1 second etching stop layer, first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer, and GaAs cap layer are laminated in this order, the first conductivity type GaAs cap layer and the first conductivity type. The striped portion serving as the current injection window of the type In 0.49 Ga 0.51 P current confinement layer is removed, and the striped portion serving as the current injection window is removed.
After simultaneously removing the stripe-shaped portion serving as the current injection window of the aAs cap layer and the second etching stop layer, the first conductivity type In 0.49 Ga 0.51 P
The composition ratio is x2 = (0.49
± 0.01) y2 and the second conductivity type In x2 G satisfying 0 ≦ x2 ≦ 0.3
a 1-x2 As 1-y2 Py 2 upper second optical waveguide layer, second conductivity type In x4 Ga 1-x4 As 1-y4 whose composition ratio is x4 = (0.49 ± 0.01) y4 and 0.9 ≦ y4 ≦ 1 A Py4 cladding layer and a second conductivity type contact layer are stacked in this order, the absolute value of the product of the strain amount and the film thickness of the compression-strained quantum well active layer is set to 0.25 nm or less, and the strain of the first etching stop layer is reduced. The absolute value of the sum of the product of the amount and the film thickness and the product of the strain amount and the film thickness of the second etching stop layer is 0.25 nm or less, and the compressive strain quantum well active layer, the first etching stop layer, and the A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein all layers except the second etching stop layer are lattice-matched with the GaAs substrate of the first conductivity type.
【請求項7】 前記Inx1Ga1-x1As1-y1y1第二エ
ッチング阻止層が、第一導電型または第二導電型である
ことを特徴とする請求項6記載の半導体レーザ装置の製
造方法。
7. The semiconductor laser device according to claim 6, wherein the In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 Py1 second etching stop layer is of a first conductivity type or a second conductivity type. Production method.
【請求項8】 前記GaAsキャップ層が、第一導電型
または第二導電型であることを特徴とする請求項6また
は7記載の半導体レーザ装置の製造方法。
8. The method according to claim 6, wherein said GaAs cap layer is of a first conductivity type or a second conductivity type.
【請求項9】 前記圧縮歪量子井戸活性層の上下に、組
成比が0≦x5≦0.3および0<y5≦0.6であるInx5Ga
1-x5As1-y5y5引張り歪障壁層を積層し、 前記圧縮歪量子井戸活性層の歪量と膜厚の積と、該引張
り歪障壁層の歪量と該2つの引張り歪障壁層の合計の膜
厚の積の和の絶対値を0.25nm以下とすることを特
徴とする請求項6、7または8記載の半導体レーザ装置
の製造方法。
9. In x5 Ga having a composition ratio of 0 ≦ x5 ≦ 0.3 and 0 <y5 ≦ 0.6 above and below the compression-strained quantum well active layer.
1-x5 As 1-y5 laminating P y5 tensile strain barrier layer, the strain in the compressive strain quantum well active layer and the product of the film thickness, the strain amount of the cited tension strain barrier layer and the two tensile strain barrier layer 9. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 6, wherein the absolute value of the sum of the products of the total film thicknesses is set to 0.25 nm or less.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6621845B2 (en) 2000-10-18 2003-09-16 Fuji Photo Film Co., Ltd. Semiconductor laser device which includes AlGaAs optical waveguide layer being formed over internal stripe groove and having controlled refractive index

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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