JP2001135895A - Semiconductor light emitting device - Google Patents

Semiconductor light emitting device

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JP2001135895A
JP2001135895A JP31793499A JP31793499A JP2001135895A JP 2001135895 A JP2001135895 A JP 2001135895A JP 31793499 A JP31793499 A JP 31793499A JP 31793499 A JP31793499 A JP 31793499A JP 2001135895 A JP2001135895 A JP 2001135895A
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JP
Japan
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layer
emitting device
light emitting
semiconductor light
opening
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JP31793499A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shimoyama
謙司 下山
Nobuyuki Hosoi
信行 細井
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To offer a high performance of semiconductor light emitting device which can maintain a low threshold current and a high efficiency and which is free from COD(Catastrophic Optical Damage) even when the optical output is high. SOLUTION: The semiconductor light emitting device comprises a compound semiconductor layer including an active layer on a substrate, a protective film having an opening and being formed on the compound semiconductor layer, and another compound semiconductor layer of ridge type which has a smaller refractive index than the active layer and is formed on the opening. In the both ends of an optical waveguide path, a bandgap of the active layer becomes larger than that of a current injected region in the center of the optical waveguide path.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザなどとし
て有用な半導体発光装置に関し、特に高出力動作におい
て信頼性が高い半導体レーザに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device useful as a semiconductor laser or the like, and more particularly to a semiconductor laser having high reliability in high-power operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザ素子は、光出力を大
きくすると、出射端面での光密度が上昇し、端面での光
の吸収により温度が上昇し、非可逆的な破壊(以下、
「COD」(Catastrophic Optica
l Damage)という)を生じてレーザ発振をしな
くなってしまう。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor laser device, when the light output is increased, the light density at the emission end face increases, the temperature rises due to light absorption at the end face, and irreversible destruction (hereinafter referred to as irreversible destruction).
"COD" (Catastrophic Optica)
l Damage)), and the laser oscillation stops.

【0003】このようなCODを防ぎつつ高出力を得る
ために、現在主として以下の2つのレーザが用いられて
いる。1つはブロードエリアレーザであり、発光領域を
大きくすることにより、光の密度は低いままで全光出力
を大きくするものである。しかし、ブロードエリアレー
ザは発光領域が大きいため、単一モードで安定作動させ
るのは困難である。
In order to obtain high output while preventing such COD, the following two lasers are mainly used at present. One is a broad area laser, which enlarges the light emitting area to increase the total light output while keeping the light density low. However, since the broad area laser has a large light emitting area, it is difficult to operate stably in a single mode.

【0004】もう1つは、光を実質的に吸収しない非吸
収領域を端面に設けたレーザ素子であり、端面の反射鏡
の部分が非吸収領域(NAM領域)となっているため、
通常NAMレーザ(Non−Absorbing Mi
rror)と呼ばれている。NAMレーザは端面での光
の吸収が起こらなくすることができるため、CODを完
全に抑制することが可能である。また、誘導放出が行わ
れる活性層付近の構造はブロードエリアレーザの場合の
ように制限されることなく、端面の非吸収領域とは独立
に自由に設計できるために、単一モードの高い光出力で
動作させることができる。
The other is a laser device in which a non-absorbing region that does not substantially absorb light is provided on an end face, and a reflecting mirror portion on the end face is a non-absorbing area (NAM area).
Normal NAM laser (Non-Absorbing Mi)
rr). Since the NAM laser can prevent light absorption at the end face, COD can be completely suppressed. In addition, the structure near the active layer where stimulated emission is performed is not limited as in the case of the broad area laser, and can be freely designed independently of the non-absorbing region on the end face. Can be operated.

【0005】このようなNAMレーザの代表的な作製例
として、(1)端部領域での量子井戸構造無秩序化プロ
セス(H.Nakashima et al., Japanese Journal of Appl
iedPhysics, vol.24, No.8, L647 (1985))および
(2)端部領域での活性層埋込プロセス(H.Naito et a
l., IEEE Journal Quantum Electronics, vol.QE-25, 1
495 (1989))が挙げられる。
As a typical example of manufacturing such a NAM laser, (1) Disordering process of quantum well structure in edge region (H. Nakashima et al., Japanese Journal of Appl.
iedPhysics, vol.24, No.8, L647 (1985)) and (2) Active layer burying process in the edge region (H. Naito et a
l., IEEE Journal Quantum Electronics, vol.QE-25, 1
495 (1989)).

【0006】上記(2)には、優れたレーザ特性の実現
が可能となるという利点があるものの、素子構造および
作製プロセスが複雑であるという欠点がある。また、上
記(1)では、不純物拡散あるいは構成元素の空格子拡
散を用いるために作製プロセスが容易であるという利点
がある。しかしながら、不純物拡散の場合、活性層内部
の高濃度の不純物により内部損失が増大し、一方、構成
元素の空格子拡散の場合は、比較的高温プロセスが要求
されるために活性層へのプロセスダメージが懸念され
る。
The above (2) has an advantage that excellent laser characteristics can be realized, but has a disadvantage that the element structure and the manufacturing process are complicated. In the above (1), there is an advantage that the manufacturing process is easy because impurity diffusion or vacancy diffusion of constituent elements is used. However, in the case of impurity diffusion, the internal loss increases due to the high concentration of impurities in the active layer. On the other hand, in the case of vacancy diffusion of constituent elements, a relatively high-temperature process is required, so that process damage to the active layer is caused. Is concerned.

【0007】上記(1)の端部領域での量子井戸構造無
秩序化プロセスを用いて作製することにより、リッジ構
造を有する窓構造レーザが特開平2−203585号公
報に記載されている。これにより、CODレベルの高い
高出力レーザが実現できている。特開平10−2900
43号公報に記載される従来の窓構造レーザ素子は、基
板上に第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラ
ッド層を形成して、レーザ光出射面を含む端部領域に不
純物(亜鉛(Zn))を拡散し、活性層を混晶化させる
ことにより形成されているが、端部でのリーク電流の抑
制するために、かなり複雑な構造となってしまうという
問題がある。
A window structure laser having a ridge structure, which is manufactured by using the quantum well structure disordering process in the end region described in (1), is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 2-203585. As a result, a high output laser having a high COD level can be realized. JP-A-10-2900
In the conventional window structure laser device described in Japanese Patent No. 43-43, a first conductive type clad layer, an active layer, and a second conductive type clad layer are formed on a substrate, and impurities are formed in an end region including a laser light emitting surface. The active layer is formed by diffusing (zinc (Zn)) to form a mixed crystal in the active layer. However, there is a problem that a considerably complicated structure is required to suppress a leak current at an end portion.

【0008】一方、非リッジ部の活性層上部のクラッド
層の厚みを結晶成長時の結晶成長速度を用いて決定し、
非リッジ部に保護膜を形成して、リッジ部分を再成長す
る方法が提案されている(特開平5−121822号公
報、特開平9−199791号公報、特開平10−32
6934〜8号公報、特開平10−326945号公報
等)。この選択リッジ成長(SRG;Selectiv
e Ridge Growth)レーザは、基本的に
は、2回の結晶成長のみで作製することが可能であるこ
とから、容易に素子を作製できる。具体的には、リッジ
部が形成される際、保護膜をマスクとしてストライプ状
の窓上に選択再成長が行われ、成長速度の面方位に対す
る異方性により、台形等の形状にクラッド層とコンタク
ト層が順次積層される。このような方法によれば、非リ
ッジ部の活性層上部のクラッド層の厚みを精密に制御す
ることが可能となり、実効屈折率の制御が容易になる。
しかし、最近ではさらに高性能な選択リッジ成長レーザ
を簡素で再現性が高いプロセスにより製造することが求
められている。
On the other hand, the thickness of the cladding layer above the active layer in the non-ridge portion is determined using the crystal growth rate during crystal growth,
A method of forming a protective film on a non-ridge portion and regrowing the ridge portion has been proposed (JP-A-5-121822, JP-A-9-199791, JP-A-10-32).
6934-8, JP-A-10-326945, etc.). This selective ridge growth (SRG; Selective)
Since an eRidge Growth laser can be basically manufactured by only two crystal growths, an element can be easily manufactured. Specifically, when the ridge portion is formed, selective regrowth is performed on the stripe-shaped window using the protective film as a mask, and the anisotropy of the growth rate with respect to the plane orientation causes the cladding layer to have a trapezoidal shape or the like. Contact layers are sequentially stacked. According to such a method, the thickness of the cladding layer above the active layer in the non-ridge portion can be precisely controlled, and the control of the effective refractive index becomes easy.
However, recently, there is a demand for manufacturing a higher performance selective ridge growth laser by a simple and highly reproducible process.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来技術の問題点を解決することを課題とした。すなわち
本発明は、低しきい値電流及び高効率を維持しつつ、高
出力においてもCODすることがない高性能な半導体発
光装置を提供することを解決すべき課題とした。また本
発明は、簡素で再現性が高いプロセスにより製造するこ
とが可能な半導体発光装置を提供することも解決すべき
課題とした。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a high-performance semiconductor light emitting device which does not perform COD even at a high output while maintaining a low threshold current and high efficiency. Another object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device that can be manufactured by a simple and highly reproducible process.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討を進めた結果、光導波路の端部
での活性層のバンドギャップを大きくした窓構造レーザ
の作製において、選択リッジ成長構造をベースとして、
活性層に近傍の上部に不純物拡散層を形成したことによ
り、不純物拡散フロントの位置制御性の向上や端部での
リーク電流低減を図ることができ、所期の効果を示す優
れた半導体発光装置が得られることを見出し、本発明を
提供するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, in producing a window structure laser in which the band gap of the active layer at the end of the optical waveguide is increased. Based on the selective ridge growth structure,
An excellent semiconductor light emitting device showing the expected effect by forming an impurity diffusion layer in the upper portion near the active layer, thereby improving the position controllability of the impurity diffusion front and reducing the leak current at the end. Have been obtained, and the present invention has been provided.

【0011】すなわち本発明は、基板上に、活性層を含
む化合物半導体層、該化合物半導体層上に形成された開
口部を有する保護膜、該開口部上に形成され前記活性層
より屈折率の小さいリッジ型の化合物半導体層を有し、
光導波路の両端部分において前記活性層のバンドギャッ
プが光導波路中央の電流注入領域における活性層のバン
ドギャップよりも大きくなっていることを特徴とする半
導体発光装置を提供する。
That is, the present invention provides a compound semiconductor layer including an active layer on a substrate, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a protective film formed on the opening and having a refractive index higher than that of the active layer. It has a small ridge type compound semiconductor layer,
A semiconductor light emitting device is provided, wherein the band gap of the active layer at both ends of the optical waveguide is larger than the band gap of the active layer in a current injection region at the center of the optical waveguide.

【0012】本発明の好ましい態様として、前記リッジ
型の化合物半導体層が、前記開口部内部および少なくと
も開口部両脇の保護膜上の一部に形成されている態様;
前記活性層を含む化合物半導体層が、該活性層の上下に
それぞれ活性層より屈折率の小さい層を含む態様;前記
活性層の上下の活性層より屈折率の小さい層のうち、基
板側の層が第1導電型クラッド層であり、他方の層が第
2導電型第1クラッド層である態様;前記第2導電型第
1クラッド層上の光導波路の両端部分に保護膜を有する
態様;前記第2導電型第1クラッド層上の少なくとも前
記開口部に酸化防止層を有する態様;前記活性層が量子
井戸構造を有している態様;前記光導波路の両端部分に
おける前記活性層内の量子井戸層が混晶化している態
様;前記光導波路の両端部分における前記活性層に不純
物が拡散されている態様;前記不純物の拡散により光導
波路の両端部分におけるpn接合が少なくとも第1導電
型クラッド層内に形成されている態様;前記活性層が単
一の井戸層を有している態様;前記活性層が複数の井戸
層および該井戸層に挟まれたバリア層を有していて、該
バリア層の厚みが該井戸層よりも大きい態様;前記井戸
層に圧縮歪みがかっかっている態様;前記井戸層の構成
元素にInが含まれている態様;前記井戸層を挟むバリ
ア層あるいはガイド層の構成元素にInが含まれていな
い態様;前記井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の
構成元素にAlが含まれている態様;前記開口部を有す
る保護膜の外側に電流ブロック層を有する態様;前記電
流ブロック層が少なくとも第1導電型あるいは高抵抗の
半導体層で構成されている態様;前記第2導電型第1ク
ラッド層と前記電流ブロック層との間に1層以上のエッ
チング阻止層を有する態様;前記開口部を有する保護膜
の該開口部上に形成され、活性層より屈折率の小さい層
を含む化合物半導体層を有する態様;前記活性層の屈折
率が前記開口部を有する保護膜の屈折率よりも小さい態
様;前記開口部の幅が、装置端面近傍で装置中央部より
広くなっている態様;前記開口部の幅が、装置端面近傍
で装置中央部より狭くなっている態様;前記開口部が両
端部まで伸長しているストライプ状の開口部である態
様;前記開口部が一方の端部まで伸長しているが他方の
端部までは伸長していない開口部である態様;前記開口
部が両端部まで伸長していない開口部である態様;前記
開口部から活性層に電流が注入される態様;前記基板の
表面が低次の面方位に対してオフアングルを有する態
様;遠視野像が単一ピークである態様;前記光導波路の
両端部分においる活性層が、前記光導波路中央の電流注
入領域における活性層内にて発生した光に対して透明と
なるバンドギャップを有する態様;前記活性層が少なく
ともGaAs、AlGaAs、InGaAs、AlGa
InAs、GaInP、AlGaInP、GaInAs
P、AlGaInAsP、GaNあるいはInGaNか
らなる態様;前記電流ブロック層の側壁が(111)B
面からなる態様;前記電流ブロック層が選択成長により
形成された態様; 光ファイバー増幅器励起用光源とし
て用いられる態様;結晶成長装置内で上記不純物拡散層
を形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこ
とにより製造される態様;前記結晶成長装置が有機金属
気相成長装置である態様;表面を局所的に高温にして混
晶化した態様;表面を局所的に高温にする方法として、
電子線やレーザ光の照射を用いる態様;ハロゲン元素を
含むガスを添加しながら有機金属気相成長法を行うこと
により、前記開口部上にリッジ型の化合物半導体層を選
択成長させて形成した態様;前記開口部の伸びる方向
を、コンタクト層がリッジ形状の実質的全面に形成され
る様に選択する態様;前記基板の結晶成長面が(10
0)面又はそれと結晶学的に等価な面であり、前記保護
膜の開口部の伸びる方向を[01−1]方向又はそれと
結晶学的に等価な方向とする態様;前記リッジ型の化合
物半導体層の側面の少なくとも一部が電極と接している
態様を挙げることができる。
In a preferred aspect of the present invention, the ridge type compound semiconductor layer is formed inside the opening and at least on a part of the protective film on both sides of the opening;
An embodiment in which the compound semiconductor layer including the active layer includes a layer having a lower refractive index than the active layer above and below the active layer; a layer on the substrate side among layers having a lower refractive index than the active layers above and below the active layer; Is a first-conductivity-type clad layer, and the other layer is a second-conductivity-type first clad layer; an embodiment having protective films at both ends of an optical waveguide on the second-conductivity-type first clad layer; An embodiment having an antioxidant layer at least in the opening on the second conductive type first cladding layer; an embodiment having the active layer having a quantum well structure; a quantum well in the active layer at both ends of the optical waveguide A mode in which the layer is mixed crystal; a mode in which impurities are diffused into the active layer at both ends of the optical waveguide; and a pn junction at both ends of the optical waveguide due to the diffusion of the impurities is at least in the first conductivity type clad layer. Into shape The active layer has a single well layer; the active layer has a plurality of well layers and a barrier layer sandwiched between the well layers, and the thickness of the barrier layer Is larger than the well layer; the well layer is compressively strained; the constituent element of the well layer contains In; the constituent element of the barrier layer or the guide layer sandwiching the well layer is In. An embodiment in which Al is included in the constituent elements of the barrier layer or the guide layer sandwiching the well layer; an embodiment in which a current blocking layer is provided outside the protective film having the opening; Is constituted by at least a semiconductor layer of a first conductivity type or a high resistance; an embodiment having at least one etching stop layer between the first cladding layer of the second conductivity type and the current blocking layer; Having a compound semiconductor layer formed on the opening of the protective film having a lower refractive index than the active layer; the refractive index of the active layer is smaller than the refractive index of the protective film having the opening A mode in which the width of the opening is wider than the central portion of the device near the device end face; a mode in which the width of the opening is narrower than the central portion of the device near the device end face; An embodiment in which the opening is a stripe-shaped opening extending to one end; an embodiment in which the opening is an opening extending to one end but not extending to the other end; An embodiment in which an electric current is injected from the opening into the active layer; an embodiment in which the surface of the substrate has an off-angle with respect to a low-order plane orientation; An aspect that is a peak; both ends of the optical waveguide Wherein the active layer has a band gap that is transparent to light generated in the active layer in the current injection region at the center of the optical waveguide; the active layer has at least GaAs, AlGaAs, InGaAs, and AlGas.
InAs, GaInP, AlGaInP, GaInAs
P, AlGaInAsP, GaN or InGaN; the side wall of the current block layer is (111) B
A mode in which the current blocking layer is formed by selective growth; a mode in which the current blocking layer is formed by selective growth; a mode in which the impurity diffusion layer is formed in a crystal growth apparatus; An embodiment in which the crystal growth apparatus is an organometallic vapor phase epitaxy apparatus; an aspect in which the surface is locally heated to form a mixed crystal; a method in which the surface is locally heated to a high temperature;
A mode using electron beam or laser beam irradiation; a mode in which a ridge-type compound semiconductor layer is selectively grown on the opening by performing metal organic chemical vapor deposition while adding a gas containing a halogen element. An aspect in which the direction in which the opening extends is selected such that the contact layer is formed on substantially the entire surface of the ridge shape;
0) plane or a plane which is crystallographically equivalent thereto, wherein the direction in which the opening of the protective film extends is the [01-1] direction or a direction which is crystallographically equivalent thereto; the ridge type compound semiconductor There may be mentioned an embodiment in which at least a part of the side surface of the layer is in contact with the electrode.

【0013】[0013]

【発明の実施の態様】以下において、本発明の半導体発
光装置についてその構造と製造方法を詳細に説明する。
本発明の半導体発光装置は、基板上に、活性層を含む化
合物半導体層、該化合物半導体層上に形成された開口部
を有する保護膜、該開口部内部および少なくとも開口部
両脇の保護膜上の一部に形成され前記活性層より屈折率
の小さいリッジ型の化合物半導体層を有し、光導波路の
両端部分において前記活性層のバンドギャップが光導波
路中央の電流注入領域における活性層のバンドギャップ
よりも大きくなっていることを特徴とする。本発明の半
導体発光装置は、これらの層の他に半導体発光装置に通
常形成される層を適宜有していてもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and manufacturing method of a semiconductor light emitting device according to the present invention will be described below in detail.
The semiconductor light emitting device according to the present invention includes a compound semiconductor layer including an active layer, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, a protective film inside the opening and at least on both sides of the opening. And a ridge-type compound semiconductor layer having a smaller refractive index than the active layer formed on a part of the active layer. It is characterized in that it is larger than. The semiconductor light emitting device of the present invention may appropriately have layers usually formed in the semiconductor light emitting device in addition to these layers.

【0014】本明細書において「A層の上に形成された
B層」という表現は、A層の上面にB層の底面が接する
ようにB層が形成されている場合と、A層の上面に1以
上の層が形成されさらにその層の上にB層が形成されて
いる場合の両方を含むものである。また、A層の上面と
B層の底面が部分的に接していて、その他の部分ではA
層とB層の間に1以上の層が存在している場合も、上記
表現に含まれる。具体的な態様については、以下の各層
の説明と実施例の具体例から明らかである。
In this specification, the expression “B layer formed on the A layer” refers to the case where the B layer is formed such that the bottom surface of the B layer is in contact with the upper surface of the A layer, In which one or more layers are formed and a B layer is formed on the layer. Further, the upper surface of the layer A and the bottom surface of the layer B are partially in contact with each other,
The case where one or more layers exist between the layer and the layer B is also included in the above expression. Specific aspects are apparent from the following description of each layer and specific examples of the examples.

【0015】図1は本発明の半導体発光装置の一例の斜
視図であり、図2は前記一例の断面であって図1のII
―II線断面であり、図3は前記一例の断面であって図
1のIII―III線断面である。半導体発光装置の一
例の構造は概略的に、化合物半導体からなる基板21上
に、第1導電型第1クラッド層22、第1導電型第2ク
ラッド層23、活性層24、および第2導電型第1クラ
ッド層25を積層し、その上に酸化防止層(エッチング
阻止層)26を介してストライプ状に開口された保護膜
27を有している。さらに保護膜27の開口した開口部
32から選択成長した第2導電型第2クラッド層28が
形成され、その第2導電型第2クラッド層28上にコン
タクト層29と電極30が形成されている。また、基板
21の底部側にも電極31が形成されている。
FIG. 1 is a perspective view of an example of a semiconductor light emitting device according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a cross section taken along the line III-III of FIG. 1. The structure of an example of a semiconductor light emitting device is schematically shown on a substrate 21 made of a compound semiconductor, a first conductive type first clad layer 22, a first conductive type second clad layer 23, an active layer 24, and a second conductive type. A first clad layer 25 is laminated, and a protective film 27 is formed on the first clad layer 25. The protective film 27 is opened in a stripe shape via an oxidation prevention layer (etching prevention layer) 26. Further, a second conductive type second clad layer 28 selectively grown from the opening 32 of the protective film 27 is formed, and a contact layer 29 and an electrode 30 are formed on the second conductive type second clad layer 28. . The electrode 31 is also formed on the bottom side of the substrate 21.

【0016】該半導体発光装置においては、光導波路の
両端部分において前記活性層24のバンドギャップが光
導波路中央の電流注入領域における活性層24のバンド
ギャップよりも大きくされた窓領域が形成されている。
この窓領域は不純物拡散によって無秩序化された領域で
あり、活性層24の光導波路の端面は混晶領域になって
いる。図1〜3において、斜線で示される領域は不純物
拡散がなされた領域である。通常、活性層24は、本例
の三重量子井戸構造のように多重量子井戸(MQW)構
造を有するため図6(b)のようなバンドギャップを示
すが、その窓領域は不純物拡散によって無秩序化されて
いるために、図6(a)に示すように通常の活性層24
のバンドギャップより大きくなっている。このため本例
の半導体発光装置ではレーザー端面においてフォトンの
吸収を抑制して、CODを未然に防止できる。
In the semiconductor light emitting device, window regions are formed at both ends of the optical waveguide, in which the band gap of the active layer 24 is larger than the band gap of the active layer 24 in the current injection region at the center of the optical waveguide. .
This window region is a region disordered by impurity diffusion, and the end face of the optical waveguide of the active layer 24 is a mixed crystal region. In FIGS. 1 to 3, a region indicated by oblique lines is a region where impurity diffusion is performed. Normally, the active layer 24 has a multiple quantum well (MQW) structure like the triple quantum well structure of the present example and thus shows a band gap as shown in FIG. 6B. However, the window region is disordered by impurity diffusion. Therefore, as shown in FIG.
Is larger than the band gap. For this reason, in the semiconductor light emitting device of this example, absorption of photons at the laser end surface can be suppressed, and COD can be prevented beforehand.

【0017】本発明の半導体発光装置を構成する基板2
1は、その上にダブルへテロ構造の結晶を成長すること
が可能なものであれば、その導電性や材料については特
に限定されない。好ましいものは、導電性がある基板で
ある。具体的には、基板上への結晶薄膜成長に適したG
aAs、InP、GaP、ZnSe、ZnO、Si、A
23等の結晶基板、特に閃亜鉛鉱型構造を有する結晶
基板を用いるのが好ましい。その場合、基板結晶成長面
は低次な面またはそれと結晶学的に等価な面が好まし
く、(100)面が最も好ましい。なお、本明細書にお
いて(100)面という場合、必ずしも厳密に(10
0)丁度の面である必要はなく、最大30°程度のオフ
アングルを有する場合まで包含する。オフアングルの大
きさの上限は30°以下が好ましく、16°以下がより
好ましい。下限は0.5°以上が好ましく、2°以上が
より好ましく、6°以上がさらに好ましく、10°以上
が最も好ましい。
The substrate 2 constituting the semiconductor light emitting device of the present invention
1 is not particularly limited in its conductivity and material as long as it can grow a crystal having a double hetero structure thereon. Preferred is a conductive substrate. Specifically, G is suitable for growing a crystalline thin film on a substrate.
aAs, InP, GaP, ZnSe, ZnO, Si, A
It is preferable to use a crystal substrate such as l 2 O 3 , particularly a crystal substrate having a zinc blende structure. In this case, the substrate crystal growth surface is preferably a low-order plane or a plane crystallographically equivalent thereto, and most preferably a (100) plane. In this specification, the (100) plane is not necessarily strictly (10).
0) It is not necessary that the surface be exactly the same, and the case where the off-angle is up to about 30 ° is included. The upper limit of the off-angle is preferably 30 ° or less, more preferably 16 ° or less. The lower limit is preferably 0.5 ° or more, more preferably 2 ° or more, still more preferably 6 ° or more, and most preferably 10 ° or more.

【0018】また、基板21は六方晶型の基板でもよ
く、例えばAl23、6H−SiC等からなる基板を用
いることもできる。基板21上には、通常基板の欠陥を
エピタキシャル成長層に持ち込まないために厚さ0.2
〜2μm程度のバッファ層を形成しておくことが好まし
い。
The substrate 21 may be a hexagonal type substrate, for example, a substrate made of Al 2 O 3 , 6H—SiC or the like. On the substrate 21, a thickness of 0.2 μm is usually used so that defects of the substrate are not introduced into the epitaxial growth layer.
It is preferable to form a buffer layer of about 2 μm.

【0019】基板上には、活性層24を含む化合物半導
体層を形成する。化合物半導体層は、活性層の上下に活
性層より屈折率の小さい層を含んでおり、そのうち基板
側の層は第1導電型クラッド層、他方のエピタキシャル
側の層は第2導電型クラッド層として機能する。このほ
か光ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。こ
れらの屈折率の大小関係は、各層の材料組成を当業者に
公知の方法にしたがって適宜選択することにより調節す
ることができる。例えば、AlxGa1-xAs、(Alx
Ga1-x0.5In0.5P、AlxGa1-xNなどのAl組
成を変化させることによって屈折率を調節することがで
きる。
On the substrate, a compound semiconductor layer including the active layer 24 is formed. The compound semiconductor layer includes layers having a lower refractive index than the active layer above and below the active layer, of which the layer on the substrate side is a first conductive type clad layer and the other epitaxial side layer is a second conductive type clad layer. Function. In addition, a layer functioning as a light guide layer may be included. The magnitude relationship between the refractive indices can be adjusted by appropriately selecting the material composition of each layer according to a method known to those skilled in the art. For example, Al x Ga 1-x As, (Al x
The refractive index can be adjusted by changing the Al composition such as Ga 1-x ) 0.5 In 0.5 P and Al x Ga 1-x N.

【0020】第1導電型クラッド層は、活性層よりも屈
折率の小さい材料で形成される。また、第1導電型クラ
ッド層の屈折率は、第2導電型クラッド層の屈折率より
も大きいことが好ましい。例えば、第1導電型のGaI
nP、AlGaInP、AlInP、AlGaAs、A
lGaAsP、AlGaInAs、GaInAsP、G
aN、AlGaN、AlGaInN、BeMgZnS
e、MgZnSSe、CdZnSeTe等の一般的なI
II−V族、II−VI族半導体を用いることができ
る。第1導電型クラッド層のキャリア濃度は、下限は1
×1018cm-3以上が好ましく、3×1018cm-3以上
がより好ましく、5×1018cm-3以上が最も好まし
い。上限は2×1020cm-3以下が好ましく、5×10
19cm-3以下がより好ましく、3×1018cm-3以下が
最も好ましい。
The first conductivity type cladding layer is formed of a material having a lower refractive index than the active layer. Further, it is preferable that the refractive index of the first conductive type clad layer is larger than the refractive index of the second conductive type clad layer. For example, first conductivity type GaI
nP, AlGaInP, AlInP, AlGaAs, A
lGaAsP, AlGaInAs, GaInAsP, G
aN, AlGaN, AlGaInN, BeMgZnS
e, MgZnSSe, CdZnSeTe, etc.
II-V and II-VI semiconductors can be used. The lower limit of the carrier concentration of the first conductivity type cladding layer is 1
It is preferably at least 10 18 cm -3, more preferably at least 3 10 18 cm -3, most preferably at least 5 10 18 cm -3 . The upper limit is preferably 2 × 10 20 cm −3 or less, and 5 × 10
It is more preferably 19 cm -3 or less, most preferably 3 × 10 18 cm -3 or less.

【0021】第1導電型クラッド層は、単層からなるも
のであるときは、好ましくは0.5〜4μm、より好ま
しくは1〜3μm程度の厚みを有するが、本例のように
第1導電型クラッド層は第1導電型第1クラッド層22
と第1導電型第2クラッド層23の複数層からなるもの
であってもよい。具体的には活性層側にGaInP、A
lGaInP又はAlInPからなるクラッド層と、そ
の層よりも基板側に第1導電型のAlGaAs又はAl
GaAsPからなるクラッド層が形成されている態様を
例示することができる。このとき、活性層側の層の厚さ
は薄くすることが好ましく、厚さの下限としては0.0
1μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好まし
い。上限としては、0.5μm以下が好ましく、0.3
μm以下がより好ましい。また、基板側の層のキャリア
濃度は、下限2×1017cm-3〜以上が好ましく、5×
1017cm-3以上がより好ましい。上限は3×1018
-3以下が好ましく、2×1018cm-3以下がより好ま
しい。
The first conductivity type cladding layer is composed of a single layer.
When it is, preferably 0.5 to 4 μm, more preferably
It has a thickness of about 1-3 μm, but as in this example
The first conductivity type cladding layer is a first conductivity type first cladding layer 22.
And a plurality of first conductive type second cladding layers 23
It may be. Specifically, GaInP, A
a cladding layer made of lGaInP or AlInP;
AlGaAs or Al of the first conductivity type on the substrate side of the layer of
An embodiment in which a cladding layer made of GaAsP is formed
Examples can be given. At this time, the thickness of the layer on the active layer side
Is preferably thin, and the lower limit of the thickness is 0.0
1 μm or more is preferable, and 0.05 μm or more is more preferable.
No. The upper limit is preferably 0.5 μm or less, and 0.3 μm or less.
μm or less is more preferable. Also, the carrier in the layer on the substrate side
The concentration is lower limit 2 × 1017cm-3~ Or more preferred, 5 ×
1017cm-3The above is more preferable. Upper limit is 3 × 1018c
m -3The following is preferable, and 2 × 1018cm-3Less preferred
New

【0022】本発明の半導体発光装置を構成する活性層
24の構造は、特に制限されず、本例においては、三重
量子井戸構造(TQW)を有している。この三重量子井
戸構造(TQW)は具体的には光閉じ込め層(ノンドー
プ)51、量子井戸層(ノンドープ)52、バリア層
(ノンドープ)53、量子井戸層(ノンドープ)54、
バリア層(ノンドープ)55、量子井戸層(ノンドー
プ)56及び閉じ込め層(ノンドープ)57を順次積層
した構造を有する。この三重量子井戸構造以外にも、例
えば、量子井戸層及び前記量子井戸層を上下から挟む光
閉じ込め層からなる単一量子井戸構造(SQW)や、複
数の量子井戸層及びそれらに挟まれたバリア層ならびに
最上の量子井戸層の上及び最下の量子井戸層の下に積層
された光閉じ込め層からなる二重量子井戸構造(DQ
W)や4層以上の量子井戸層を有する多量子井戸構造
(MQW)であってもよい。活性層を量子井戸構造とす
ることにより、単層のバルク活性層と比較して、短波長
化(630nm〜660nm)かつ低しきい値化を達成
することができる。
The structure of the active layer 24 constituting the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited, and has a triple quantum well structure (TQW) in this embodiment. Specifically, the triple quantum well structure (TQW) has a light confinement layer (non-doped) 51, a quantum well layer (non-doped) 52, a barrier layer (non-doped) 53, a quantum well layer (non-doped) 54,
It has a structure in which a barrier layer (non-doped) 55, a quantum well layer (non-doped) 56, and a confinement layer (non-doped) 57 are sequentially stacked. In addition to the triple quantum well structure, for example, a single quantum well structure (SQW) including a quantum well layer and a light confinement layer sandwiching the quantum well layer from above and below, a plurality of quantum well layers and a barrier sandwiched therebetween Double quantum well structure (DQ) comprising an optical confinement layer stacked above the uppermost quantum well layer and below the lowermost quantum well layer.
W) or a multiple quantum well structure (MQW) having four or more quantum well layers. When the active layer has a quantum well structure, a shorter wavelength (630 nm to 660 nm) and a lower threshold can be achieved as compared with a single bulk active layer.

【0023】活性層24の材料としては、GaAs、A
lGaAs、GaInP、AlGaInP、GaInA
s、AlGaInAs、GaInAsP、GaN、Ga
InNなどを例示することができる。GaとInを構成
元素として含む材料である場合は、自然超格子が形成さ
れやすいために、オフ基板を用いることによる自然超格
子抑制の効果が大きくなる。
The material of the active layer 24 is GaAs, A
lGaAs, GaInP, AlGaInP, GaInA
s, AlGaInAs, GaInAsP, GaN, Ga
InN can be exemplified. When the material contains Ga and In as constituent elements, a natural superlattice is easily formed, so that the effect of suppressing the natural superlattice by using an off-substrate becomes large.

【0024】活性層24が量子井戸構造を有している場
合、混晶化の容易さの観点から、 (1)混晶化前後での組成の変化量を大きくできること
から、活性層が単一の井戸層を有している(単一量子井
戸)こと (2)活性層が複数の井戸層を有している(多重量子井
戸)場合、混晶化領域中央付近でのバンドギャップの低
減を抑制するために、混晶組成井戸層に挟まれたバリア
層の厚みが井戸層よりも大きいこと (3)混晶化前後でのバンドギャップ変化を大きくする
ために、井戸層に圧縮歪みがかっかっていること (4)井戸層の構成元素に比較的低温で拡散しやすいI
nが含まれていること (5)井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の構成元
素にバンドギャップを小さくするInが含まれていない
こと (6)井戸層を挟むバリア層あるいはガイド層の構成元
素にバンドギャップを大きくするAlが含まれているこ
と が好ましい。
In the case where the active layer 24 has a quantum well structure, from the viewpoint of the easiness of mixed crystal formation: (1) The amount of change in composition before and after mixed crystal formation can be increased. (2) In the case where the active layer has a plurality of well layers (multiple quantum well), it is necessary to reduce the band gap near the center of the mixed crystal region. In order to suppress, the thickness of the barrier layer sandwiched between the mixed crystal composition well layers is larger than the thickness of the well layer. (4) I easily diffuses into the constituent elements of the well layer at a relatively low temperature.
(5) Constituent elements of the barrier layer or the guide layer sandwiching the well layer do not include In for reducing the band gap. (6) Constituent elements of the barrier layer or the guide layer sandwiching the well layer. Preferably contains Al for increasing the band gap.

【0025】保護膜27の開口部上に形成される活性層
24より屈折率の小さい層を含むリッジ型の化合物半導
体層は、通常、大部分が第2導電型第2クラッド層から
なる。ほかに光ガイド層として機能する層を含んでいて
もよい。表面の実質的全面は、低抵抗のコンタクト層か
らなることが好ましい。クラッド層、活性層及びコンタ
クト層についても特に限定はしないが、AlGaAs、
AlGaInAs、AlGaInP、GaInAsP、
AlGaInN、BeMgZnSe、MgZnSSe、
CdZnSeTe等の一般的なIII−V族、II−V
I族半導体を用いて、活性層を2層のクラッド層で挟ん
だダブルへテロ構造を作製すればよい。また、このと
き、クラッド層は、活性層より屈折率が小さい材料が選
択され、コンタクト層としては、通常、バンドギャップ
がクラッド層のそれよりも小さい材料が選択され、金属
電極とのオーミック性を取るための低抵抗で、適当なキ
ャリア密度(cm-3)、即ち、下限は、1×1018以上
が好ましく、3×1018以上がより好ましく、5×10
18以上が最も好ましい。上限は、2×1020以下が好ま
しく、5×1019以下がより好ましく、3×1018以下
が最も好ましい。
Most of the ridge type compound semiconductor layer including a layer having a lower refractive index than the active layer 24 formed on the opening of the protective film 27 is generally composed of a second cladding layer of the second conductivity type. In addition, a layer functioning as a light guide layer may be included. It is preferable that a substantially entire surface is made of a low-resistance contact layer. The cladding layer, the active layer and the contact layer are not particularly limited, either.
AlGaInAs, AlGaInP, GaInAsP,
AlGaInN, BeMgZnSe, MgZnSSe,
General group III-V such as CdZnSeTe, II-V
Using a group I semiconductor, a double hetero structure in which an active layer is sandwiched between two cladding layers may be manufactured. At this time, a material having a smaller refractive index than that of the active layer is selected for the cladding layer, and a material having a band gap smaller than that of the cladding layer is usually selected for the contact layer. A low carrier resistance and a suitable carrier density (cm -3 ), that is, the lower limit is preferably 1 × 10 18 or more, more preferably 3 × 10 18 or more, and more preferably 5 × 10 18
Most preferably 18 or more. The upper limit is preferably 2 × 10 20 or less, more preferably 5 × 10 19 or less, and most preferably 3 × 10 18 or less.

【0026】保護膜27についても特に限定しないが、
保護膜27の開口部32上に形成されたリッジ部の下の
活性層の領域にのみ電流注入を行えるように、開口部両
脇の保護膜で電流狭窄を行うために絶縁性を有する必要
があり、また、活性層に水平方向にリッジ部と非リッジ
部の間で実効屈折率差をつけ、レーザ発振の横モードの
安定化を図るために、保護膜の屈折率はクラッド層の屈
折率よりも小さいことが好ましい。しかし、しかし、実
用上は、保護膜とクラッド層との屈折率差が大きすぎる
と活性層内での横方向の有効屈折率段差が大きくなり易
いために、リッジ下の第1クラッド層25を厚くしなけ
ればならなくなり、横方向に漏れ電流が大きくなるとい
う問題が生じる。一方、保護膜とクラッド層との屈折率
差が小さすぎる場合、保護膜の外側へ光が漏れやすくな
るために保護膜をある程度厚くする必要があるが、この
ことにより劈開性が悪くなるという問題が生じる。これ
らのことを考え併せて、保護膜とクラッド層との屈折率
差は、下限は0.3以上が好ましく、0.2以上がより
好ましく、0.5以上が最も好ましい。上限は、3.0
以下が好ましく、2.5以下がより好ましく、1.8以
下が最も好ましい。また、保護膜の厚みは、絶縁特性を
充分に示すことができ、かつ保護膜の外側に光が漏れな
い程度の厚さがあれば、特に問題はない。保護膜の厚み
は、下限は10nm以上が好ましく、30nm以上がよ
り好ましく、50以上が最も好ましい。上限は500n
m以下が好ましく、300nm以下がより好ましく、2
00nm以下が最も好ましい。
The protective film 27 is not particularly limited, either.
In order to perform current injection only in the region of the active layer below the ridge formed on the opening 32 of the protective film 27, the protective film on both sides of the opening needs to have an insulating property to perform current confinement. The active layer has a refractive index difference between the ridge portion and the non-ridge portion in the horizontal direction to stabilize the transverse mode of laser oscillation. It is preferably smaller than. However, in practice, if the refractive index difference between the protective film and the clad layer is too large, the effective refractive index step in the lateral direction in the active layer is likely to be large. The thickness must be increased, which causes a problem that the leakage current increases in the lateral direction. On the other hand, if the refractive index difference between the protective film and the cladding layer is too small, light tends to leak to the outside of the protective film, so that the protective film needs to be thickened to some extent. Occurs. Taking these facts into consideration, the lower limit of the refractive index difference between the protective film and the cladding layer is preferably 0.3 or more, more preferably 0.2 or more, and most preferably 0.5 or more. The upper limit is 3.0
Or less, more preferably 2.5 or less, and most preferably 1.8 or less. There is no particular problem with the thickness of the protective film as long as it has sufficient insulation properties and does not leak light to the outside of the protective film. The lower limit of the thickness of the protective film is preferably 10 nm or more, more preferably 30 nm or more, and most preferably 50 or more. Upper limit is 500n
m or less, more preferably 300 nm or less, and 2
00 nm or less is most preferable.

【0027】保護膜27は、誘電体であることが好まし
く、具体的には、SiNx膜、SiO2膜、SiON
膜、Al23膜、ZnO膜、SiC膜及びアモルファス
Siからなる群から選択される。保護膜27は、マスク
としてMOCVDなどを用いてリッジ部を選択再成長に
より形成する場合に用いられるとともに、電流狭窄の目
的でも用いられる。プロセスの簡便さから、電流狭窄用
の保護膜と選択成長用の保護膜は同一組成のものを使用
することが好ましいが、必要に応じて組成の異なる層を
多層に成膜してもよい。
The protective film 27 is preferably made of a dielectric material, specifically, a SiNx film, a SiO 2 film, a SiON film.
Film, Al 2 O 3 film, ZnO film, SiC film, and amorphous Si. The protective film 27 is used when the ridge is formed by selective regrowth using MOCVD or the like as a mask, and is also used for the purpose of current constriction. For simplicity of the process, it is preferable to use the same composition for the protective film for current confinement and the protective film for selective growth. However, if necessary, layers having different compositions may be formed in multiple layers.

【0028】閃亜鉛鉱型基板を用い、かつ基板表面が
(100)面又はそれと結晶学的に等価な面の場合、リ
ッジ部側面に後述するコンタクト層29が成長しやすく
するためには、保護膜27の開口部32で定義されるス
トライプ領域が[01−1]方向又はそれと結晶学的に
等価な方向に伸びていることが好ましい。その場合リッ
ジ側面の大部分が(311)A面となることが多く、リ
ッジを形成する第2導電型第2クラッド層28上の成長
可能な実質的全面にコンタクト層29を成長させること
ができる。この傾向は第2導電型第2クラッド層28が
AlGaAs特にAlAs混晶比0.2〜1.0、好ま
しくは0.3〜0.9、最も好ましくは0.4〜0.8
のときに特に顕著である。オフアングルの方向は、スト
ライプの伸びる方向に直交する方向から、±30°以内
の方向が好ましく、±7°以内の方向がより好ましく、
±2°以内の方向が最も好ましい。また、ストライプ領
域の方向は、基板の面方位が(100)の場合、[0−
11]またはそれと等価な方向が、オフアングルの方向
は[011]方向またはそれと等価な方向から±30°
以内の方向が好ましく、±7°以内の方向がより好まし
く、±2°以内の方向が最も好ましい。なお、本明細書
において「[01−1]方向」という場合は、一般的な
III −V族、II−VI族半導体において、(10
0)面と[01−1]面との間に存在する[11−1]
面が、それぞれV族又はVI族元素が現れる面であるよ
うに[01−1]方向を定義する。
When a zinc blende type substrate is used and the substrate surface is a (100) plane or a plane crystallographically equivalent to the (100) plane, a contact layer 29 described later must be protected to facilitate growth on the side surface of the ridge portion. The stripe region defined by the opening 32 of the film 27 preferably extends in the [01-1] direction or a direction crystallographically equivalent thereto. In that case, most of the side surfaces of the ridge often become the (311) A plane, and the contact layer 29 can be grown on substantially the entire surface of the second conductive type second cladding layer 28 that forms the ridge. . The tendency is that the second conductivity type second cladding layer 28 is made of AlGaAs, particularly AlAs mixed crystal ratio of 0.2 to 1.0, preferably 0.3 to 0.9, and most preferably 0.4 to 0.8.
This is particularly noticeable at the time. The direction of the off angle is preferably within ± 30 °, more preferably within ± 7 °, from the direction perpendicular to the direction in which the stripe extends,
Directions within ± 2 ° are most preferred. When the plane orientation of the substrate is (100), the direction of the stripe region is [0−
11] or a direction equivalent thereto, and the off-angle direction is ± 30 ° from the [011] direction or a direction equivalent thereto.
Direction is preferable, a direction within ± 7 ° is more preferable, and a direction within ± 2 ° is most preferable. In this specification, the term “[01-1] direction” refers to (10 −10) in general III-V and II-VI semiconductors.
[11-1] existing between the 0) plane and the [01-1] plane
The [01-1] direction is defined such that the plane is a plane on which a group V or group VI element appears, respectively.

【0029】本発明の実施態様は上記のストライプ領域
が[01−1]方向の場合に限定されない。以下に他の
実施態様を説明する。ストライプ領域が[011]方向
又はそれと結晶学的に等価な方向に伸びている場合、例
えば、成長条件により、成長速度に異方性をもたせるこ
とができ、(100)面では速く、(111)B面では
ほとんど成長しないようにすることができる。その場
合、ストライプ状の窓部(100)面に選択的に成長を
行うと、(111)B面を側面とするリッジ状第2導電
型第2クラッド層が形成される。この場合も次にコンタ
クト層を形成する際、より等方性の強い成長が起こる条
件を選ぶことにより、(100)面のリッジ頂部ととも
に(111)B面からなるリッジ側面にも全面的にコン
タクト層が形成される。
The embodiment of the present invention is not limited to the case where the above-mentioned stripe region is in the [01-1] direction. Hereinafter, other embodiments will be described. When the stripe region extends in the [011] direction or a direction crystallographically equivalent thereto, for example, the growth rate can have anisotropy depending on the growth conditions, and the growth speed is high in the (100) plane and (111). It can be made to hardly grow on the B side. In this case, when the growth is performed selectively on the (100) surface of the stripe-shaped window portion, a ridge-shaped second conductivity type second clad layer having the (111) B surface as a side surface is formed. Also in this case, the next time a contact layer is formed, by selecting a condition under which a more isotropic growth occurs, the entire ridge side surface composed of the (111) B surface as well as the ridge top surface of the (100) surface is contacted. A layer is formed.

【0030】同様の理由により、ウルツァイト型の基板
を用いた場合には、ストライプ領域の伸びる方向は、例
えば(0001)面上では[11−20]又は[1−1
00]が好ましい。HVPE(Hydride Vap
or Phase Epitaxy)ではどちらの方向
でもよいが、MOVPEでは[11−20]方向がより
好ましい。
For the same reason, when a wurtzite type substrate is used, the direction in which the stripe region extends is, for example, [11-20] or [1-1] on the (0001) plane.
00] is preferred. HVPE (Hydride Vap
or Phase Epitaxy), either direction may be used, but in MOVPE, the [11-20] direction is more preferable.

【0031】活性層の上には、第2導電型クラッド層が
形成される。本発明の第2導電型クラッド層は1層以上
形成する。本例の説明では、活性層に近い方から順に第
2導電型第1クラッド層25と選択成長により形成され
た第2導電型第2クラッド層28の2層を有する好まし
い態様を例にとって説明する。
On the active layer, a second conductivity type clad layer is formed. One or more second conductivity type cladding layers of the present invention are formed. In the description of the present embodiment, a preferred embodiment having two layers of the second conductivity type first cladding layer 25 and the second conductivity type second cladding layer 28 formed by selective growth in order from the side closer to the active layer will be described as an example. .

【0032】第2導電型第1クラッド層25は、活性層
よりも屈折率の小さい材料で形成される。例えば、第2
導電型のAlGaInP、AlInP、AlGaAs、
AlGaAsP、AlGaInAs、GaInAsP、
AlGaInN、BeMgZnSe、MgZnSSe、
CdZnSeTe等の一般的なIII−V族、II−V
I族半導体を用いることができる。第2導電型クラッド
層がAlを含むIII−V族化合物半導体で構成されて
いる場合は、その成長可能な実質的全面をGaAs、G
aAsP、GaInAs、GaInP、GaInN等の
Alを含まないIII−V族化合物半導体で覆えば表面
酸化を防止することができるため好ましい。
The second conductive type first cladding layer 25 is formed of a material having a lower refractive index than the active layer. For example, the second
Conductivity type AlGaInP, AlInP, AlGaAs,
AlGaAsP, AlGaInAs, GaInAsP,
AlGaInN, BeMgZnSe, MgZnSSe,
General group III-V such as CdZnSeTe, II-V
Group I semiconductors can be used. When the second-conductivity-type cladding layer is made of a group III-V compound semiconductor containing Al, GaAs, G
It is preferable to cover with a group III-V compound semiconductor containing no Al such as aAsP, GaInAs, GaInP, and GaInN because surface oxidation can be prevented.

【0033】第2導電型第1クラッド層25のキャリア
濃度は、下限は2×1017cm-3以上が好ましく、5×
1017cm-3以上がより好ましく、7×1017cm-3
上が最も好ましい。上限は5×1018cm-3以下が好ま
しく、3×1018cm-3以下がより好ましく、2×10
18cm-3以下が最も好ましい。厚さの下限としては0.
01μm以上が好ましく、0.05μm以上がより好ま
しく、0.07μm以上が最も好ましい。上限として
は、0.5μm以下が好ましく、0.3μm以下がより
好ましく、0.2μm以下が最も好ましい。
The lower limit of the carrier concentration of the second conductive type first cladding layer 25 is preferably 2 × 10 17 cm −3 or more, and 5 ×
10 17 cm -3 or more is more preferable, and 7 × 10 17 cm -3 or more is most preferable. The upper limit is preferably 5 × 10 18 cm −3 or less, more preferably 3 × 10 18 cm −3 or less, and 2 × 10 18 cm −3 or less.
Most preferably 18 cm -3 or less. The lower limit of the thickness is 0.
It is preferably at least 01 μm, more preferably at least 0.05 μm, most preferably at least 0.07 μm. The upper limit is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less, and most preferably 0.2 μm or less.

【0034】第2導電型第1クラッド層25は活性層2
4の上に形成する。本発明の好ましい実施様態では、第
2導電型第1クラッド層25の屈折率は、第1導電型ク
ラッド層の屈折率よりも小さい。このような態様を採用
することにより、活性層から光ガイド層側へ有効に光が
しみ出すように光分布(近視野像)を制御することがで
きる。また、活性領域(活性層の存在する部分)から不
純物拡散領域への光導波損失を低減することもできるた
め、高出力動作におけるレーザ特性や信頼性の向上を達
成することができる。
The first cladding layer 25 of the second conductivity type comprises the active layer 2
4 is formed. In a preferred embodiment of the present invention, the refractive index of the second conductive type first cladding layer 25 is smaller than the refractive index of the first conductive type cladding layer. By adopting such an embodiment, the light distribution (near-field image) can be controlled so that light effectively seeps from the active layer to the light guide layer side. Further, since the optical waveguide loss from the active region (the portion where the active layer is present) to the impurity diffusion region can be reduced, the laser characteristics and the reliability in high-power operation can be improved.

【0035】第2導電型第1クラッド層25の上に第2
導電型キャップ層として機能する酸化防止層(エッチン
グ阻止層)26を形成することにより、少なくとも開口
部32内に第2導電型第2クラッド層28を再成長させ
る際に、再成長界面で通過抵抗を増大させるような高抵
抗層の発生を容易に防ぐことができるようになる。
The second conductive type first cladding layer 25 has a second
By forming the antioxidant layer (etching stop layer) 26 functioning as a conductive type cap layer, when the second conductive type second clad layer 28 is regrown at least in the opening 32, the passage resistance is formed at the regrowth interface. Can be easily prevented from being generated in the high resistance layer.

【0036】酸化防止層26の材料は、酸化されにくい
か或いは酸化されてもクリーニングが容易な材料であれ
ば特に限定されない。具体的には、Al等の酸化されや
すい元素の含有率の低い(0.3以下程度)III−V
族化合物半導体層が挙げられる。また、材料と厚みを選
択することによって活性層からの光を吸収しないように
することが好ましい。キャップ層の材料は、一般に活性
層の材料よりもバンドギャップが大きい材料から選択さ
れるが、バンドギャップが小さい材料であっても、厚さ
が50nm以下、より好ましくは30nm以下、最も好
ましくは10nm以下であれば、実質的に光の吸収が無
視できるので使用可能である。
The material of the antioxidant layer 26 is not particularly limited as long as it is hardly oxidized or easily cleaned even if oxidized. Specifically, III-V having a low content of an easily oxidizable element such as Al (about 0.3 or less)
Group compound semiconductor layers. It is preferable that light from the active layer is not absorbed by selecting a material and a thickness. The material of the cap layer is generally selected from materials having a larger band gap than the material of the active layer. However, even a material having a small band gap has a thickness of 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and most preferably 10 nm. Below, light absorption can be substantially ignored, so that it can be used.

【0037】本発明の半導体発光装置における窓領域の
作製方法は特に制限されるものではない。好ましい方法
は、活性層24の上部から窓領域作製のための処理を行
う方法である。例えば、窓領域を作製するための一つの
手法として不純物拡散があるが、本発明では、活性層2
4の上部に不純物拡散層を形成することにより、容易に
窓領域を作製することができる。特に、本発明の構成を
有する半導体発光装置は、活性層24の上部であって比
較的活性層からの距離が短い箇所から不純物拡散を行う
ことが可能である。例えば、図1に示す一例では、酸化
防止層26上から不純物拡散を行うことができる。この
とき不純物は、比較的厚さが小さい酸化防止層26と第
2導電型第1クラッド層25を通って活性層24に達す
るため、不純物拡散フロントの位置制御性の向上や端部
でのリーク電流低減を容易に図ることができる。
The method for forming the window region in the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited. A preferred method is to perform a process for forming a window region from above the active layer 24. For example, there is an impurity diffusion method as one method for manufacturing the window region.
By forming an impurity diffusion layer on the upper part of 4, the window region can be easily formed. In particular, in the semiconductor light emitting device having the configuration of the present invention, the impurity can be diffused from a location above the active layer 24 and relatively short from the active layer. For example, in the example shown in FIG. 1, impurity diffusion can be performed from above the oxidation preventing layer 26. At this time, the impurity reaches the active layer 24 through the oxidation prevention layer 26 having a relatively small thickness and the first cladding layer 25 of the second conductivity type, so that the position controllability of the impurity diffusion front is improved and the leakage at the end portion is improved. The current can be easily reduced.

【0038】光導波路における活性層から不純物拡散層
までの距離は、短かすぎると活性層内の不純物濃度が高
くなり過ぎたり、再成長界面による品質の劣化の影響を
受けやすくなる。一方、距離が長すぎると、拡散フロン
ト位置の制御性の低下や端部でのリーク電流の増加を招
いてしまうという問題がある。特に第1導電型クラッド
層よりも下側の比較的バンドギャップの小さい層まで不
純物が拡散してしまうと、リーク電流増加が大きくなっ
て発光素子としての性能を大きく損ねてしまう。さら
に、活性層にIn(さらにAs)を含む場合は、拡散距
離が長いと高温あるいは長時間の拡散が必要となるため
に、熱拡散中に窓構造以外の導波路中央において活性層
の界面が乱れたり、熱的なダメージで活性層の品質が劣
化する可能性がある。これらを考慮すると、光導波路に
おける活性層から不純物拡散層までの距離の下限は0μ
m以上が好ましく、0.05μm以上がより好ましく、
0.1μm以上が最も好ましい。拡散距離の上限は0.
5μm以下が好ましく、0.45μm以下がより好まし
く、0.4μm以下が最も好ましい。不純物の拡散距離
が比較的短かいために、比較的低温で不純物拡散を行う
ことができるという利点もある。不純物拡散温度は、8
50℃以下であることが好ましく、770℃以下である
ことがより好ましく、730℃以下であることがさらに
より好ましい。
If the distance from the active layer to the impurity diffusion layer in the optical waveguide is too short, the impurity concentration in the active layer becomes too high, and the optical waveguide is liable to be affected by quality deterioration due to the regrowth interface. On the other hand, if the distance is too long, there is a problem that the controllability of the diffusion front position is reduced and the leak current at the end is increased. In particular, if the impurity diffuses into a layer having a relatively small band gap below the first conductivity type cladding layer, the leakage current increases and the performance as a light emitting element is greatly impaired. Further, when the active layer contains In (further As), if the diffusion distance is long, high-temperature or long-time diffusion is required. The quality of the active layer may be deteriorated due to disturbance or thermal damage. Considering these, the lower limit of the distance from the active layer to the impurity diffusion layer in the optical waveguide is 0 μm.
m or more, more preferably 0.05 μm or more,
Most preferably, it is 0.1 μm or more. The upper limit of the diffusion distance is 0.
It is preferably at most 5 μm, more preferably at most 0.45 μm, most preferably at most 0.4 μm. Since the diffusion distance of the impurity is relatively short, there is also an advantage that the impurity can be diffused at a relatively low temperature. The impurity diffusion temperature is 8
It is preferably at most 50 ° C, more preferably at most 770 ° C, even more preferably at most 730 ° C.

【0039】製造上の容易性や制御性を考慮すると、不
純物拡散プロセスとして、薄膜成長装置内で拡散源を有
する層の成長とアニールプロセスとを一貫して行うこと
が好ましい。さらに、端部でのリーク電流低減のために
不純物拡散層は少なくともレーザチップ作製プロセス終
了までに除去しておくことが好ましい。端部での不純物
の拡散フロントは、混晶化を行うために活性層内の量子
井戸層よりも下側になるようにする必要があり、活性層
よりもバンドギャップの大きい第1導電型クラッド層内
に形成されることが電流リーク抑制の観点から好まし
い。
In consideration of ease of production and controllability, it is preferable that the growth of the layer having the diffusion source and the annealing process be performed consistently in the thin film growth apparatus as the impurity diffusion process. Further, it is preferable to remove the impurity diffusion layer at least by the end of the laser chip manufacturing process in order to reduce the leakage current at the end. The diffusion front of the impurity at the end must be lower than the quantum well layer in the active layer in order to perform the mixed crystal, and the first conductivity type clad having a larger band gap than the active layer is required. It is preferable to be formed in a layer from the viewpoint of suppressing current leakage.

【0040】拡散させる不純物は、拡散プロセス温度の
低減の観点から、拡散定数の大きいものが好ましく、例
えば亜鉛(Zn)、錫(Sn)、リチウム(Li)、銅
(Cu)などが挙げられる。また、光導波路での内部損
失の増加を防ぐ観点からは、n型の不純物が好ましく、
例えば、III−V族半導体に対しては、シリコン(S
i)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、硫黄
(S)、セレン(Se)、テルル(Te)など、II−
VI族半導体に対しては窒素(N)、塩素(Cl)など
が挙げられる。端部でのリーク電流低減の観点から、高
抵抗化することができる不純物が好ましく、例えば、銅
(Cu)、鉄(Fe)、クロム(Cr)などの遷移元
素、水素(H)など、特にIII−V族半導体に対して
は、ボロン(B)、酸素(O)などが挙げられる。
The impurities to be diffused preferably have a large diffusion constant from the viewpoint of reducing the diffusion process temperature, and examples thereof include zinc (Zn), tin (Sn), lithium (Li), and copper (Cu). Further, from the viewpoint of preventing an increase in internal loss in the optical waveguide, an n-type impurity is preferable,
For example, for a III-V group semiconductor, silicon (S
i), germanium (Ge), tin (Sn), sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te), etc .;
For a group VI semiconductor, nitrogen (N), chlorine (Cl), and the like can be given. From the viewpoint of reducing the leakage current at the end, an impurity capable of increasing the resistance is preferable. For example, transition elements such as copper (Cu), iron (Fe), and chromium (Cr), and hydrogen (H), For a III-V semiconductor, boron (B), oxygen (O), and the like can be given.

【0041】また、窓領域への不純物のドーピング法と
して、上記の好ましい方法以外に例えばイオン注入法を
採用してもよい。イオン注入後に熱処理を行い、不純物
を拡散させ、量子井戸構造を混晶化させることができ
る。ただし、高エネルギーであるいは質量数の大きい不
純物を注入すると、多量の欠陥(特に、ドーズ量が多い
場合)が発生するので好ましくない。特に、活性層24
にまで注入不純物が到達すると、活性層内部に欠陥が発
生するので好ましくなく、活性層への損傷を低減させる
観点から、注入深さを浅くして、活性層の上部に注入不
純物プロフィールのピークがあることが好ましい。注入
不純物としては、シリコン(Si)、フッ素(F)、ア
ルミニウム(Al)、ボロン(B)、カーボン(C)、
窒素(N)、燐(P)、硫黄(S)、砒素(As)、ガ
リウム(Ga)などが好適である。ダメージ低減の観点
から、比較的質量の小さいB、C、F、Al、Si等が
好ましい。lll−V族半導体に注入する場合、フリー
キャリアの吸収の影響を排除する観点から、キャリアと
して働かないN、F、As、Al、Ga等好ましい。混
晶化には、直接寄与しないが、水素(H),アルゴン
(Ar)などを注入することにより、キャリアの活性化
率の低減や高抵抗層の形成を行うことができる。
As a method for doping impurities into the window region, for example, an ion implantation method may be employed in addition to the above-mentioned preferable method. After the ion implantation, heat treatment is performed to diffuse the impurities, thereby enabling the crystal structure of the quantum well structure to be mixed. However, implanting impurities with high energy or a large mass number is not preferable because a large number of defects (especially, when the dose is large) are generated. In particular, the active layer 24
When the implanted impurities reach the upper limit, defects are generated inside the active layer, which is not preferable. From the viewpoint of reducing damage to the active layer, the implantation depth is reduced, and the peak of the implanted impurity profile is formed at the upper part of the active layer. Preferably, there is. As the implanted impurities, silicon (Si), fluorine (F), aluminum (Al), boron (B), carbon (C),
Nitrogen (N), phosphorus (P), sulfur (S), arsenic (As), gallium (Ga) and the like are preferable. From the viewpoint of damage reduction, B, C, F, Al, Si, and the like having relatively small mass are preferable. In the case of injecting into an all-V semiconductor, it is preferable to use N, F, As, Al, Ga or the like which does not work as a carrier from the viewpoint of eliminating the influence of absorption of free carriers. Although it does not directly contribute to the mixed crystal formation, the injection of hydrogen (H), argon (Ar), or the like can reduce the activation rate of carriers and form a high-resistance layer.

【0042】また、不純物を用いない(不純物フリー)
方法でも、端部窓構造の作製は可能である。例えば、表
面にSiO2などの誘電体膜を形成し、高温(不純物拡
散よりも比較的高温が必要)で処理することにより、表
面側のGaなどの母体原子が誘電体膜中に移動し、この
とき生成した空格子が膜中に拡散し、量子井戸を混晶化
させる方法がある。このときにも、上記のように、活性
層近傍の上部に誘電体膜を形成することにより、空格子
の拡散距離を浅くできるので、従来の構造よりも比較的
低温および短時間でプロセスができる。これにより、混
晶化させる必要のない領域(例えば、電流注入領域)の
活性層へのダメージやドーピングプロファイルの乱れを
抑制することが可能となる。
No impurities are used (impurity free)
By the method, it is possible to produce an end window structure. For example, by forming a dielectric film such as SiO 2 on the surface and treating it at a high temperature (which requires a relatively high temperature than impurity diffusion), base atoms such as Ga on the surface side move into the dielectric film, There is a method in which the vacancies generated at this time are diffused in the film, and the quantum well is mixed. Also at this time, as described above, since the diffusion distance of the vacancy can be reduced by forming the dielectric film on the upper portion near the active layer, the process can be performed at a relatively lower temperature and in a shorter time than the conventional structure. . This makes it possible to suppress damage to the active layer and disorder of the doping profile in a region (for example, a current injection region) that does not need to be mixed-crystallized.

【0043】さらに、窓領域の形成にレーザ光や電子線
などを使用して、局所的に高温にして混晶化してもよ
い。この方法は、混晶化させる必要のない領域(例え
ば、電流注入領域)の活性層へのダメージやドーピング
プロファイルの乱れを抑制する観点から、不純物を用い
ない場合のみならず不純物を用いた場合にも有効であ
る。
Further, the mixed crystal may be locally heated to a high temperature by using a laser beam, an electron beam or the like to form the window region. This method is used not only when no impurity is used but also when an impurity is used, from the viewpoint of suppressing damage to the active layer and disorder of the doping profile in a region (for example, a current injection region) that does not need to be mixed. Is also effective.

【0044】不純物拡散のために形成する不純物拡散層
の上には、表面からの不純物の蒸発防止、表面酸化の抑
制、プロセスによる汚染防止、ダメージの保護等を目的
として、表面保護層を形成してもよい。
On the impurity diffusion layer formed for impurity diffusion, a surface protective layer is formed for the purpose of preventing evaporation of impurities from the surface, suppressing surface oxidation, preventing contamination by a process, protecting damage, and the like. You may.

【0045】プロセスの制御性を向上するために、第2
導電型クラッド層の下側一部分を第2導電型第1クラッ
ド層とすることが好ましい。また、第2導電型第1クラ
ッド層の上に形成された保護膜(電流ブロック層)27
をエッチングにて除去するときは、第2導電型第1クラ
ッド層との界面に1層以上のエッチング阻止層を挿入す
ることがさらに好ましい。
In order to improve the controllability of the process, the second
It is preferable that the lower part of the conductive-type clad layer be the second conductive-type first clad layer. In addition, a protective film (current blocking layer) 27 formed on the second conductivity type first cladding layer.
Is more preferably inserted at the interface with the second conductivity type first cladding layer by one or more etching stopper layers.

【0046】本発明の半導体発光装置を構成する保護膜
27は、第2導電型第1クラッド層上に形成され、開口
部を有する。基本的には、該開口部32から活性層に電
流が注入される。保護膜27の材料は特に限定されず、
誘電体であっても半導体であってもよいが、一般的に
は、選択成長に使用するため、保護膜27は、誘電体で
あることが好ましく、具体的には、SiNx膜、SiO
2膜、SiON膜、Al23膜、ZnO膜、SiC膜及
びアモルファスSiからなる群から選択される。この保
護膜は、マスクとしてMOCVDなどを用いて選択再成
長により形成する場合に用いられる。保護膜27として
誘電体を用いると、低屈折率でかつ絶縁特性の優れた層
を形成することができるなどの利点がある反面、熱伝導
率が低いために放熱性が悪い、劈開性が悪い、平坦化し
にくいためにジャンクション・ダウンで組み立てにくい
などの欠点も有している。一方、保護膜27の材料とし
て半導体を用いた場合は、誘電体膜と比較して熱伝導率
が高いために放熱性が良い、劈開性が良い、平坦化しや
すいためにジャンクション・アップで組み立てやすい、
コンタクト層を全面に形成しやすいのでコンタクト抵抗
を下げやすいなどの利点がある反面、低屈折率にするた
めにAlGaAs、AlInPなどの高Al組成化合物
が必要になる時は表面酸化などの対策が必要であるなど
の欠点がある。
The protective film 27 constituting the semiconductor light emitting device of the present invention is formed on the second conductivity type first clad layer and has an opening. Basically, a current is injected from the opening 32 into the active layer. The material of the protective film 27 is not particularly limited.
The protective film 27 may be a dielectric or a semiconductor. However, in general, the protective film 27 is preferably a dielectric because it is used for selective growth.
2 film, SiON film, Al 2 O 3 film, ZnO film, SiC film, and amorphous Si. This protective film is used when it is formed by selective regrowth using MOCVD or the like as a mask. When a dielectric is used as the protective film 27, there is an advantage that a layer having a low refractive index and excellent insulating properties can be formed. On the other hand, heat dissipation is poor due to low thermal conductivity, and cleavage is poor. It also has disadvantages such as being difficult to assemble at the junction down because it is difficult to flatten. On the other hand, when a semiconductor is used as the material of the protective film 27, the heat conductivity is higher than that of the dielectric film, so that the heat dissipation is good, the cleavage is good, and the flattening is easy, so that the junction is easy to assemble. ,
Although the contact layer is easily formed on the entire surface, there is an advantage that the contact resistance is easily lowered. On the other hand, when a high Al composition compound such as AlGaAs or AlInP is required to reduce the refractive index, measures such as surface oxidation are required. There are drawbacks such as

【0047】保護膜27は、光分布(特に横方向の光分
布)を制御したり電流阻止の機能を向上させるために、
屈折率、キャリア濃度又は導電型が異なる2つ以上の層
から形成してもよい。保護膜27の上に表面保護層を形
成して、表面酸化の抑制あるいはプロセス上の表面保護
を図ることができる。表面保護層の導電型は特に規定さ
れないが、第2導電型とすることにより、電流阻止機能
の向上を図ることができる。
The protective film 27 controls the light distribution (particularly the light distribution in the lateral direction) and improves the current blocking function.
It may be formed from two or more layers having different refractive indices, carrier concentrations or conductivity types. By forming a surface protective layer on the protective film 27, surface oxidation can be suppressed or the surface can be protected in the process. Although the conductivity type of the surface protective layer is not particularly limited, the current blocking function can be improved by using the second conductivity type.

【0048】保護膜27の導電型は、第1導電型又は高
抵抗(アンドープもしくは深い順位を形成する不純物
(O、Cr、Feなど)をドープ)、あるいはこれら2
つの組み合わせのいずれであってもよく、導電型あるい
は組成の異なる複数の層から形成されていてもよい。例
えば、活性層に近い側から第2導電型あるいは高抵抗の
半導体層、および第1導電型の半導体層の順に形成され
ている保護膜27を好ましく用いることができる。ま
た、あまり薄いと電流阻止に支障を生じる可能性がある
ため、厚さは0.1μm以上であるのが好ましく、0.
5μm以上であるのがより好ましい。素子としてのサイ
ズ等を勘案すれば、0.1〜3μm程度の範囲から選択
するのが好ましい。
The conductivity type of the protective film 27 is the first conductivity type or high resistance (undoped or doped with impurities (O, Cr, Fe, etc.) that form a deep order), or these two.
Any one of the combinations may be used, and it may be formed from a plurality of layers having different conductivity types or compositions. For example, a protective film 27 formed in the order of a semiconductor layer of the second conductivity type or high resistance and a semiconductor layer of the first conductivity type from the side near the active layer can be preferably used. Further, if the thickness is too small, there is a possibility that current blocking may be hindered. Therefore, the thickness is preferably 0.1 μm or more.
More preferably, it is 5 μm or more. In consideration of the size of the element, it is preferable to select from the range of about 0.1 to 3 μm.

【0049】保護膜27の開口部上の少なくとも一部に
は、第2導電型第2クラッド層28が形成される。第2
導電型第2クラッド層28は、通常は開口部32の上側
表面をすべて覆うように形成される。第2導電型第2ク
ラッド層28のキャリア濃度は、下限は5×1017cm
-3以上が好ましく、7×1017cm-3以上がより好まし
く、1×1018cm-3以上が最も好ましい。上限は1×
1019cm-3以下が好ましく、5×1018cm-3以下が
より好ましく、3×1018cm-3以下が最も好ましい。
A second-conductivity-type second cladding layer 28 is formed on at least a part of the opening of the protective film 27. Second
The conductivity type second cladding layer 28 is normally formed so as to cover the entire upper surface of the opening 32. The lower limit of the carrier concentration of the second conductive type second cladding layer 28 is 5 × 10 17 cm.
-3 or more, more preferably 7 × 10 17 cm -3 or more, and most preferably 1 × 10 18 cm -3 or more. The upper limit is 1 ×
It is preferably 10 19 cm −3 or less, more preferably 5 × 10 18 cm −3 or less, and most preferably 3 × 10 18 cm −3 or less.

【0050】第2導電型第2クラッド層28の厚さは、
薄くなりすぎると光閉じ込めが不十分となり、厚くなり
すぎりと通過抵抗が増加してしまうことを考慮して、下
限は0.5μm以上が好ましく、1.0μm以上がより
好ましい。上限は3.0μm以下が好ましく、2.0μ
m以下がより好ましい。保護膜27と第2導電型第2ク
ラッド層28を形成した後にさらに電極を形成するに先
立ち、電極材料との接触抵抗を低減するために、低抵抗
(高キャリア濃度)のコンタクト層29を形成すること
が好ましい。特に電極を形成しようとする最上層表面の
全体にコンタクト層を形成したうえで電極を形成するこ
とが好ましい。さらに電極との接触面積を大きくするた
めに、リッジ型の化合物半導体層の側面の少なくとも一
部が電極と接していることが好ましい。
The thickness of the second conductive type second cladding layer 28 is as follows.
If the thickness is too small, the light confinement will be insufficient, and if the thickness is too large, the passage resistance will increase, and the lower limit is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1.0 μm or more. The upper limit is preferably 3.0 μm or less, and 2.0 μm or less.
m or less is more preferable. After forming the protective film 27 and the second conductive type second cladding layer 28, before forming an electrode, a contact layer 29 having a low resistance (high carrier concentration) is formed in order to reduce the contact resistance with the electrode material. Is preferred. In particular, it is preferable to form an electrode after forming a contact layer on the entire surface of the uppermost layer on which an electrode is to be formed. In order to further increase the contact area with the electrode, it is preferable that at least a part of the side surface of the ridge type compound semiconductor layer is in contact with the electrode.

【0051】このとき、コンタクト層29の材料は、通
常はクラッド層よりバンドギャップが小さい材料の中か
ら選択し、金属電極とのオーミック性を取るため低抵抗
で適当なキャリア密度を有するのが好ましい。キャリア
密度の下限は、1×1018cm-3以上が好ましく、3×
1018cm-3以上がより好ましく、5×1018cm-3
上が最も好ましい。上限は、2×1020cm-3以下が好
ましく、5×1019cm-3以下がより好ましく、3×1
18cm-3以下が最も好ましい。コンタクト層29の厚
みは、0.1〜10μmが好ましく、1〜8μmがより
好ましく、2〜6μmがもっとも好ましい。
At this time, the material of the contact layer 29 is usually selected from materials having a smaller band gap than that of the cladding layer, and preferably has low resistance and appropriate carrier density in order to obtain ohmic contact with the metal electrode. . The lower limit of the carrier density is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more,
More preferably 10 18 cm -3 or more, and most preferably 5 × 10 18 cm -3 or more. The upper limit is preferably 2 × 10 20 cm −3 or less, more preferably 5 × 10 19 cm −3 or less, and 3 × 1
It is most preferably 0 18 cm -3 or less. The thickness of the contact layer 29 is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 1 to 8 μm, and most preferably 2 to 6 μm.

【0052】次に、保護膜27に形成される開口部32
について説明する。保護膜27の開口部32は、上側
(コンタクト層側)よりも下側(活性層側)の方が小さ
くなるようにする方が、通過抵抗の低減(動作電圧及ぶ
発熱の低減)の観点から好ましい。保護膜27を端部窓
構造領域(例えば、不純物拡散領域)上に形成すること
により、端部窓構造領域でのリーク電流を無くすことが
できる。また、保護膜27を端部窓構造領域よりもさら
に内側に形成することにより、活性層27の端部への電
流注入も抑制することができる。これにより、再成長界
面を有する端部領域での劣化(特にバルブ劣化)を低減
することができる。
Next, an opening 32 formed in the protective film 27 is formed.
Will be described. It is preferable that the opening 32 of the protective film 27 be smaller on the lower side (active layer side) than on the upper side (contact layer side) from the viewpoint of reducing the passage resistance (reducing the operating voltage and the heat generation). preferable. By forming the protective film 27 on the end window structure region (for example, the impurity diffusion region), it is possible to eliminate the leak current in the end window structure region. In addition, by forming the protective film 27 further inside the end window structure region, current injection to the end of the active layer 27 can be suppressed. Thereby, deterioration (particularly, valve deterioration) in the end region having the regrowth interface can be reduced.

【0053】保護膜27の開口部32は、両端部まで伸
長しているストライプ状の開口部であってもよいし、一
方の端部まで伸長しているが他方の端部までは伸長して
いない開口部であってもよいし、また、両端部まで伸長
していない開口部であってもよい。開口部が両端部まで
伸長しているストライプ状の開口部である場合は、端部
窓構造領域における光の制御がより容易になり、端面に
おける横方向の光の拡がりを小さくすることができる。
一方、開口部が端面からある程度内側に入った部分に形
成されている場合は、端面付近で電流を非注入にするこ
とができるため、端面での電流の再結合を防ぐととも
に、クラッド層などからの電流の回り込みを最小限にと
どめることができる。開口部の構造はこのような利点を
考慮しながら、使用目的に応じて適宜決定することが好
ましい。
The opening 32 of the protective film 27 may be a stripe-shaped opening extending to both ends, or extending to one end but extending to the other end. There may be no opening or an opening that does not extend to both ends. In the case where the opening is a stripe-shaped opening extending to both ends, light control in the end window structure region becomes easier, and the spread of light in the lateral direction on the end face can be reduced.
On the other hand, if the opening is formed in a portion that is somewhat inside from the end face, current can be made non-injected near the end face, preventing recombination of current at the end face and preventing the cladding layer etc. Can be minimized. It is preferable that the structure of the opening is appropriately determined according to the purpose of use while taking such advantages into consideration.

【0054】オフアングルの方向は、保護膜27に形成
される開口部32の伸びる方向(長手方向)に直交する
方向から、±30°以内の方向が好ましく、±7°以内
の方向がより好ましく、±2°以内の方向が最も好まし
い。また、開口部の方向は、基板の面方位が(100)
の場合、[0−11]またはそれと等価な方向が、オフ
アングルの方向は[011]方向またはそれと等価な方
向から±30°以内の方向が好ましく、±7°以内の方
向がより好ましく、±2°以内の方向が最も好ましい。
なお、本明細書において「[01−1]方向」という場
合は、一般的なIII−V族、II−VI族半導体にお
いて、(100)面と[01−1]面との間に存在する
[11−1]面が、それぞれV族又はVI族元素が現れ
る面であるように[01−1]方向を定義する。
The direction of the off angle is preferably within ± 30 °, more preferably within ± 7 °, from the direction perpendicular to the direction in which the opening 32 formed in the protective film 27 extends (longitudinal direction). , ± 2 ° is most preferable. The direction of the opening is such that the plane orientation of the substrate is (100).
In the case of the direction [0-11] or a direction equivalent thereto, the off-angle direction is preferably within ± 30 ° from the [011] direction or a direction equivalent thereto, more preferably within ± 7 °, and ± 5 °. Directions within 2 ° are most preferred.
In this specification, the “[01-1] direction” exists between the (100) plane and the [01-1] plane in general III-V and II-VI semiconductors. The [01-1] direction is defined such that the [11-1] plane is a plane where a group V or group VI element appears, respectively.

【0055】本発明の実施態様は上記の開口部32が
[01−1]方向の場合に限定されない。例えば、開口
部が[011]方向又はそれと結晶学的に等価な方向に
伸びている場合、例えば、成長条件により、成長速度に
異方性をもたせることができ、(100)面では速く、
(111)B面ではほとんど成長しないようにすること
ができる。その場合、(111)B面を側面とする第2
導電型第2クラッド層が形成される。この場合も次にコ
ンタクト層を形成する際、より等方性の強い成長が起こ
る条件を選ぶことにより、(100)面の頂部とともに
(111)B面からなる側面にも全面的にコンタクト層
が形成される。
The embodiment of the present invention is not limited to the case where the opening 32 is in the [01-1] direction. For example, when the opening extends in the [011] direction or a direction crystallographically equivalent thereto, for example, the growth rate can have anisotropy depending on the growth conditions, and the growth rate is high in the (100) plane.
It can be made to hardly grow on the (111) B plane. In that case, the second side having the (111) B surface as a side surface
A conductive type second cladding layer is formed. Also in this case, the next time the contact layer is formed, by selecting a condition under which a more isotropic growth occurs, the contact layer is entirely formed on the side surface composed of the (111) B plane as well as the top of the (100) plane. It is formed.

【0056】同様の理由により、ウルツァイト型の基板
を用いた場合には、開口部の伸びる方向は、例えば(0
001)面上では[11−20]又は[1−100]が
好ましい。HVPE(Hydride Vapor P
hase Epitaxy)ではどちらの方向でもよい
が、MOVPEでは[11−20]方向がより好まし
い。
For the same reason, when a wurtzite type substrate is used, the direction in which the opening extends is, for example, (0
On the (001) plane, [11-20] or [1-100] is preferable. HVPE (Hydride Vapor P
Hase epitaxy) may be in either direction, but in MOVPE, the [11-20] direction is more preferable.

【0057】本発明の半導体発光装置を設計するに際し
ては、まず、所望の垂直拡がり角を得るために活性層の
厚みとクラッド層の組成を決定する。通常、垂直拡がり
角を狭くすると活性層からクラッド層への光の浸みだし
が促進され、端面での光密度が小さくなり、出射端面の
光学的損傷(COD)レベルが向上することができるの
で、高出力動作を必要とする時には比較的に狭めに設定
されるが、下限は活性層内の光閉じ込めの低減による発
振しきい値電流の増大及びキャリアのオーバーフローに
よる温度特性の低下を抑制することで制限があり、下限
は、15°以上が好ましく、17°以上がより好まし
く、19°以上が最も好ましい。上限は、33°以下が
好ましく、31°以下がより好ましく、30°以下が最
も好ましい。
In designing the semiconductor light emitting device of the present invention, first, the thickness of the active layer and the composition of the cladding layer are determined in order to obtain a desired vertical spread angle. Usually, when the vertical divergence angle is reduced, light seepage from the active layer to the cladding layer is promoted, the light density at the end face is reduced, and the optical damage (COD) level at the output end face can be improved. When high-output operation is required, it is set relatively narrow, but the lower limit is to suppress an increase in oscillation threshold current due to a reduction in light confinement in the active layer and a decrease in temperature characteristics due to carrier overflow. There is a limit, and the lower limit is preferably 15 ° or more, more preferably 17 ° or more, and most preferably 19 ° or more. The upper limit is preferably 33 ° or less, more preferably 31 ° or less, and most preferably 30 ° or less.

【0058】次に、垂直拡がり角を決定すると、高出力
特性を大きく支配する構造パラメータは活性層と電流ブ
ロック層との間の距離dpと開口部底部における幅(以
下「開口幅」という)Wとなる。なお、活性層と電流ブ
ロック層との間に第2導電型第1クラッド層のみが存在
する場合、dpは第2導電型第1クラッド層の厚みとな
る。また、活性層が量子井戸構造の場合、最も電流ブロ
ック層に近い活性層と電流ブロック層との距離がdpに
なる。
Next, when the vertical divergence angle is determined, the structural parameters that largely govern the high output characteristics are the distance dp between the active layer and the current blocking layer and the width at the bottom of the opening (hereinafter referred to as “opening width”) W Becomes When only the second conductivity type first cladding layer exists between the active layer and the current blocking layer, dp is the thickness of the second conductivity type first cladding layer. When the active layer has a quantum well structure, the distance between the active layer closest to the current block layer and the current block layer is dp.

【0059】dpについては、上限は0.50μm以下
が好ましく、0.45μm以下がより好ましく、0.4
0μm以下がもっとも好ましい。下限は0.03μm以
上が好ましく、0.1μm以上がより好ましく、0.1
5μm以上がもっとも好ましい。ただし、使用目的(広
がり角をどこに設定するかなど)、材料系(屈折率、抵
抗率等)などが異なると、上記の最適範囲も少しシフト
する。また、この最適範囲は上記の各構造パラメータが
お互いに影響し合うことにも注意を要する。
The upper limit of dp is preferably 0.50 μm or less, more preferably 0.45 μm or less, and 0.45 μm or less.
0 μm or less is most preferable. The lower limit is preferably 0.03 μm or more, more preferably 0.1 μm or more, and 0.1
5 μm or more is most preferable. However, if the purpose of use (where the spread angle is set, etc.), material system (refractive index, resistivity, etc.) is different, the above-mentioned optimum range is slightly shifted. It should also be noted that this optimum range affects each of the above structural parameters.

【0060】開口部底部における開口幅Wは、上限が1
00μm以下であることが好ましく、50μm以下であ
ることがより好ましい。下限が1μm以上であることが
好ましく、1.5μm以上であることがより好ましく、
2μm以上であることがもっとも好ましい。また、横モ
ードをシングルモード(単一ピークの横方向光強度分
布)にするためには、高次モードのカットオフ及び空間
的ホールバーニングの防止の観点からWをあまり大きく
することができず、Wの上限は7μm以下が好ましく、
6μm以下がより好ましい。
The upper limit of the opening width W at the bottom of the opening is 1
It is preferably at most 00 μm, more preferably at most 50 μm. The lower limit is preferably 1 μm or more, more preferably 1.5 μm or more,
Most preferably, it is 2 μm or more. Further, in order to make the transverse mode a single mode (transverse light intensity distribution of a single peak), W cannot be made too large from the viewpoint of cutoff of a higher-order mode and prevention of spatial hole burning. The upper limit of W is preferably 7 μm or less,
6 μm or less is more preferable.

【0061】高出力動作を実現するには、開口部底部に
おける開口幅Wを広くすることが端面での光密度低減の
観点から有効であるが、動作電流を低減するためには開
口幅を狭くすることが、導波路ロス低減の観点から好ま
しい。そこで、ゲイン領域となる中央付近の開口幅W2
を比較的狭くし、端部付近の開口幅W1を比較的広くな
るようにすることにより、低動作電流と高出力動作を同
時に実現することができ、高い信頼性も確保することが
できる(図10(a))。すなわち、端部(劈開面)幅
W1については、上限が1000μm以下であることが
好ましく、500μm以下であるがより好ましい。下限
が2μm以上であることが好ましく、3μm以上である
ことがより好ましい。中央部幅W2については、上限が
100μm以下であることが好ましく、50μm以下で
あることがより好ましい。下限が1μm以上であること
が好ましく、1.5μm以上であることがより好まし
く、2μm以上であることがもっとも好ましい。端部幅
W1と中央部幅W2の差については、上限は1000μ
m以下が好ましく、500μm以下がより好ましい。下
限については、0.2μm以上が好ましく、0.5μm
以上がより好ましい。
To realize a high output operation, it is effective to increase the opening width W at the bottom of the opening from the viewpoint of reducing the light density at the end face. However, in order to reduce the operating current, the opening width is reduced. Is preferable from the viewpoint of reducing the waveguide loss. Therefore, the opening width W2 near the center serving as the gain region
Is relatively narrow, and the opening width W1 near the end is relatively wide, so that a low operation current and a high output operation can be realized at the same time, and high reliability can be secured (FIG. 10 (a)). That is, the upper limit of the edge (cleavage plane) width W1 is preferably 1000 μm or less, more preferably 500 μm or less. The lower limit is preferably 2 μm or more, more preferably 3 μm or more. The upper limit of the center width W2 is preferably 100 μm or less, and more preferably 50 μm or less. The lower limit is preferably 1 μm or more, more preferably 1.5 μm or more, and most preferably 2 μm or more. The upper limit of the difference between the end width W1 and the center width W2 is 1000 μm.
m or less, and more preferably 500 μm or less. The lower limit is preferably 0.2 μm or more, and 0.5 μm
The above is more preferable.

【0062】さらに横モードをシングルモードにするた
めには、端部幅W1の上限は、7μm以下が好ましく、
6μm以下がより好ましい。中央部幅W2の上限は、6
μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましい。端部
幅W1と中央部幅W2の差については、上限は5μm以
下が好ましく、3μm以下がより好ましく、2μm以下
が最も好ましい。下限については、0.2μm以上が好
ましく、0.5μm以上がより好ましい。
In order to make the transverse mode a single mode, the upper limit of the end width W1 is preferably 7 μm or less.
6 μm or less is more preferable. The upper limit of the center width W2 is 6
μm or less is preferable, and 5 μm or less is more preferable. The upper limit of the difference between the end width W1 and the center width W2 is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, and most preferably 2 μm or less. The lower limit is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more.

【0063】高い信頼性を維持しつつビームが円形に近
いレーザを達成するためには、上記dpとWを適切な範
囲に制御性良く納めることが必要となる。円形に近いビ
ームを実現するには、開口幅を狭くすることが有効であ
るが、開口幅を狭くすると注入電流密度が密度がバルク
劣化抑制の観点から好まくない。そこで、ゲイン領域と
なる中央部幅W2を比較的広くし、端部付近を比較的狭
くなるようにすることにより、ビームスポット低減と低
動作電流を同時に実現することができ、高い信頼性も確
保することができる(図10(b))。すなわち、端部
(劈開面)幅W1については、上限が10μm以下であ
ることが好ましく、5μm以下であるがより好ましく、
3μm以下であるがもっとも好ましい。下限が0.5μ
m以上であることが好ましく、1μm以上であることが
より好ましい。中央部幅W2については、上限が100
μm以下であることが好ましく、50μm以下であるこ
とがより好ましい。下限が1μm以上であることが好ま
しく、1.5μm以上であることがより好ましく、2μ
m以上であることがもっとも好ましい。端部幅W1と中
央部幅W2の差については、上限は100μm以下が好
ましく、50μm以下がより好ましい。下限について
は、0.2μm以上が好ましく、0.5μm以上がより
好ましい。
In order to achieve a laser with a nearly circular beam while maintaining high reliability, it is necessary to control the above dp and W within an appropriate range with good controllability. In order to realize a nearly circular beam, it is effective to reduce the aperture width. However, when the aperture width is reduced, the injection current density is not preferable from the viewpoint of suppressing bulk deterioration. Therefore, by reducing the width of the central portion W2, which is the gain region, to a relatively large value and the portion near the end portion to a relatively small value, beam spot reduction and low operating current can be realized at the same time, and high reliability is secured. (FIG. 10B). That is, the upper limit of the end (cleavage plane) width W1 is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less,
It is most preferably 3 μm or less. Lower limit is 0.5μ
m or more, more preferably 1 μm or more. The upper limit of the center width W2 is 100
μm or less, and more preferably 50 μm or less. The lower limit is preferably 1 μm or more, more preferably 1.5 μm or more, and 2 μm or more.
Most preferably, it is at least m. The upper limit of the difference between the end width W1 and the center width W2 is preferably 100 μm or less, more preferably 50 μm or less. The lower limit is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more.

【0064】上記の漸増部分あるいは漸減部分、端部の
長さは所望の特性に応じて、設計すればよいが、漸減部
分の長さは、導波路損失低減の観点から、それぞれ5〜
10μmが好ましく、10〜50μmがより好ましい。
端部の長さは、劈開精度の観点から5〜30μmが好ま
しく、10〜20μmがより好ましい。ただし、必要に
応じて、以下のように窓を作製してもよい。 (1)端部、漸増部分あるいは漸減部分の開口幅あるい
は長さがチップ両側で非対称となるもの。 (2)端部の幅一定となる領域を設定せずに、端部まで
漸増あるいは漸減としたもの。 (3)端面の片側(通常、高出力光取り出し(前端面)
側)だけ開口幅が漸増あるいは漸減するようにしたも
の。 (4)端部開口幅が前端面と後端面とで異なるもの。 (5)上記の(1)〜(4)のいくつかを組み合わせた
もの。 また、端面付近に電極を設けないようにして、端部近傍
の開口部への電流注入によるバルク劣化の抑制や端面で
の再結合電流を低減することは、高い信頼性での小スポ
ット径のレーザ作製の観点から有効である。
The length of the above-mentioned gradually increasing portion, gradually decreasing portion, and end portion may be designed according to the desired characteristics, but the length of the gradually decreasing portion is 5 to 5 from the viewpoint of reducing the waveguide loss.
10 μm is preferable, and 10 to 50 μm is more preferable.
The length of the end portion is preferably from 5 to 30 μm, more preferably from 10 to 20 μm, from the viewpoint of cleavage accuracy. However, if necessary, the window may be manufactured as follows. (1) The opening width or length of the end portion, the gradually increasing portion or the gradually decreasing portion is asymmetric on both sides of the chip. (2) An area in which the width of the end is constant is not set, but is gradually increased or decreased to the end. (3) One side of the end face (normally, high-output light extraction (front end face)
Side), the opening width of which gradually increases or decreases. (4) The width of the end opening differs between the front end face and the rear end face. (5) A combination of some of the above (1) to (4). In addition, by not providing an electrode near the end face, suppressing bulk deterioration due to current injection into the opening near the end face and reducing the recombination current at the end face can be achieved with a small spot diameter with high reliability. It is effective from the viewpoint of laser production.

【0065】通常、半導体層をエッチング(特にウェッ
トエッチング)でストライプ幅を決定するときは、特定
の面が選択的に出やすくなるために、ストライプ幅を漸
減させようとするとストライプエッジが揺らいでしまう
ためにストライプのエッジが階段状に変化してしまい、
この階段状のエッジのうねりが水平方向の遠視野像にリ
ップルや大きなサイドピークなどの乱れが発生しやすく
なる。一方、本発明では、ストライプ幅漸増あるいは漸
減部分はSiNxアモルファス膜のエッチングしてで形
成されているために、直線的にストライプ幅を増加ある
いは減少させることができることから、リップルやサイ
ドピークのない良好な単峰性のピークを容易に得ること
ができる。
Usually, when the stripe width is determined by etching the semiconductor layer (especially wet etching), a specific surface is likely to be selectively formed. Therefore, if the stripe width is gradually reduced, the stripe edge fluctuates. As a result, the edge of the stripe changes stepwise,
The undulation of the step-like edge easily causes disturbances such as ripples and large side peaks in the horizontal far-field image. On the other hand, in the present invention, since the stripe width gradually increasing or decreasing portion is formed by etching the SiNx amorphous film, the stripe width can be linearly increased or decreased. A simple monomodal peak can be easily obtained.

【0066】端部での共振器方向における窓構造領域の
長さは、短くなりすぎると再現性よく劈開することが困
難となり、一方、長くなりすぎると窓構造領域での損失
が増加するためにしきい値電流の増大やスロープ効率の
低減などレーザ特性の劣化を招いてしまう。そこで、窓
構造領域の長さは、下限として、1μm以上が好まし
く、5μm以上がより好ましい。上限としては、50μ
m以下が好ましく、30μm以下がより好ましい。
If the length of the window structure region in the direction of the resonator at the end is too short, it becomes difficult to cleave with good reproducibility, while if it is too long, the loss in the window structure region increases. Laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in slope efficiency will be degraded. Therefore, the length of the window structure region is, as a lower limit, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more. The upper limit is 50μ
m or less, more preferably 30 μm or less.

【0067】窓領域は、両端部に形成されていることが
好ましいが、片側の側面にだけ形成されていてもよい。
片側にだけ形成されている場合は、より高出力のレーザ
光が出射される端面側に形成されていることが好まし
い。なお、本明細書でいう「端面近傍」は、このような
窓構造領域が形成される部分をさす。
The window region is preferably formed at both ends, but may be formed only on one side surface.
When formed only on one side, it is preferable to form it on the end face side from which higher-power laser light is emitted. It should be noted that “near the end face” in this specification refers to a portion where such a window structure region is formed.

【0068】本発明の半導体発光装置を製造する方法は
特に制限されない。いかなる方法により製造されたもの
であっても、上記請求項1の要件を満たすものであれば
本発明の範囲に含まれる。
The method for manufacturing the semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited. What is manufactured by any method is included in the scope of the present invention as long as it satisfies the requirements of claim 1 described above.

【0069】本発明の半導体発光装置を製造する際に
は、従来から用いられている方法を適宜選択して使用す
ることができる。結晶の成長方法は特に限定されるもの
ではなく、ダブルヘテロ構造の結晶成長や電流ブロック
層等の選択成長には、有機金属気相成長法(MOCVD
法)、分子線エピタキシー法(MBE法)、ハイドライ
ドあるいはハライド気相成長法(VPE法)、液相成長
法(LPE法)等の公知の成長方法を適宜選択して用い
ることができる。
In manufacturing the semiconductor light emitting device of the present invention, a conventionally used method can be appropriately selected and used. The method for growing the crystal is not particularly limited. For the crystal growth of the double hetero structure and the selective growth of the current blocking layer, etc., metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is used.
A known growth method such as molecular beam epitaxy (MBE), hydride or halide vapor phase epitaxy (VPE), and liquid phase epitaxy (LPE) can be appropriately selected and used.

【0070】本発明の半導体発光装置の製造方法として
は、基板上に、活性層を含む化合物半導体層、該化合物
半導体層上に形成された開口部を有する保護膜、該開口
部上に形成された活性層より屈折率の小さいリッジ型の
化合物半導体層を形成し、その形成過程ないしは形成後
に、光導波路の両端部分において前記活性層のバンドギ
ャップが光導波路中央の電流注入領域における活性層の
バンドギャップよりも大きくする工程を行う方法を例示
することができる。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention includes a method of forming a compound semiconductor layer including an active layer on a substrate, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a method of forming a protective film on the opening. A ridge-type compound semiconductor layer having a smaller refractive index than the active layer formed, and the band gap of the active layer at both ends of the optical waveguide in the current injection region at the center of the optical waveguide at the both ends of the optical waveguide. A method of performing a step of making the gap larger than the gap can be exemplified.

【0071】各層の具体的成長条件等は、層の組成、成
長方法、装置の形状等に応じて異なるが、MOCVD法
を用いてIII−V族化合物半導体層を成長する場合、
ダブルへテロ構造は、成長温度650〜750℃程度、
V/III比20〜60程度(AlGaAsの場合)あ
るいは300〜600程度(InGaAsP、AlGa
InPの場合)、ブロック領域は成長温度600〜70
0℃、V/III比40〜60程度(AlGaAsの場
合)あるいは350〜550程度(InGaAsP、A
lGaInPの場合)、不純物拡散領域は成長温度50
0〜650℃、V/III比20〜80程度(AlGa
Asの場合)あるいは300〜600程度(InGaA
sP、AlGaInPの場合)、熱処理(アニール)は
600〜800℃、3時間以内で行うのが好ましい。
The specific growth conditions and the like of each layer vary depending on the composition of the layer, the growth method, the shape of the apparatus, and the like.
The double hetero structure has a growth temperature of about 650 to 750 ° C,
V / III ratio: about 20 to 60 (in the case of AlGaAs) or about 300 to 600 (InGaAsP, AlGa
In the case of InP), the block region has a growth temperature of 600 to 70.
0 ° C., V / III ratio about 40 to 60 (in the case of AlGaAs) or about 350 to 550 (InGaAsP, A
1GaInP), the impurity diffusion region has a growth temperature of 50
0-650 ° C., V / III ratio about 20-80 (AlGa
As) or about 300-600 (InGaAs)
In the case of sP and AlGaInP), the heat treatment (annealing) is preferably performed at 600 to 800 ° C. within 3 hours.

【0072】特に保護膜を用いて選択成長する部分がA
lGaAs、AlGaInPのようにAlを含む場合、
成長中に微量のHClガスを導入することにより、マス
ク上へのポリの堆積を防止することができるため非常に
好ましい。Alの組成が高いほど、あるいはマスク幅あ
るいはマスク面積比が大きいほど、他の成長条件を一定
とした場合、ポリの堆積を防止し、かつ半導体表面露出
部のみに選択成長を行う(セレクティブモード)のに必
要なHCl導入量は増加する。一方、HClガスの導入
量が多すぎるとAlGaAs層の成長が起こらず、逆に
半導体層がエッチングされてしまうが(エッチングモー
ド)が、Al組成が高くなるほど他の成長条件を一定と
した場合、エッチングモードになるのに必要なHCl導
入量は増加する。このため、最適なHCl導入量はトリ
メチルアルミニウム等のAlを含んだIII族原料供給
モル数に大きく依存する。具体的には、HClの供給モ
ル数とAlを含んだIII族原料供給モル数の比(HC
l/III族)は、下限は0.01以上が好ましく、
0.05以上がより好ましく、0.1以上が最も好まし
い。上限は、50以下が好ましく、10以下がより好ま
しく、5以下が最も好ましい。ただし、Inを含む化合
物半導体層を選択成長(特に、HCl導入)させる場合
は、組成制御が困難になりやすい。
In particular, the portion selectively grown using the protective film is A
When Al is contained like lGaAs and AlGaInP,
It is very preferable to introduce a small amount of HCl gas during the growth, because the deposition of poly on the mask can be prevented. If the Al composition is higher, or the mask width or the mask area ratio is larger, and other growth conditions are constant, poly deposition is prevented and selective growth is performed only on the exposed portion of the semiconductor surface (selective mode). The amount of HCl introduced required for this increases. On the other hand, if the introduction amount of the HCl gas is too large, the growth of the AlGaAs layer does not occur, and the semiconductor layer is etched instead (etching mode). The amount of HCl introduced required to enter the etching mode increases. Therefore, the optimal amount of HCl introduced largely depends on the supply mole number of the group III raw material containing Al such as trimethylaluminum. Specifically, the ratio of the number of moles of HCl supplied and the number of moles of group III raw material containing Al (HC
l / III) has a lower limit of preferably 0.01 or more,
0.05 or more is more preferable, and 0.1 or more is most preferable. The upper limit is preferably 50 or less, more preferably 10 or less, and most preferably 5 or less. However, when the compound semiconductor layer containing In is selectively grown (in particular, HCl is introduced), it is easy to control the composition.

【0073】以下において、本発明の半導体発光装置の
別の好ましい実施態様について効果と関連づけながら説
明する。本発明の半導体発光装置においては、基板上
に、活性層を含む化合物半導体層、該化合物半導体層上
に形成された開口部を有する保護膜、前記開口部上に活
性層より屈折率の小さいリッジ型の化合物半導体層、実
質的リッジ形状の全面に形成されたコンタクト層から少
なくとも構成されていて、前記開口部の幅が2.2〜1
000μmであるものが好ましく、該半導体発光装置に
よれば高出力動作を実現することができる。さらにコン
タクト層に隣接する電極及び前記第2導電型第2クラッ
ド層とコンタクト層に十分な接触面積を持たせることに
より装置全体の抵抗を低く抑えることができる。コンタ
クト層が形成されたリッジの側面及び上面の一部は、更
に酸化防止等の目的で保護膜で覆うことも可能である。
その場合も、リッジ側面にコンタクト層を形成せずに保
護膜を形成するよりは装置全体の抵抗を小さく抑えるこ
とができ、その限りにおいて、本発明に包含されるもの
である。特に、AlGaInP系やAlGaInN系な
ど比抵抗の高い材料(とりわけp型において)におい
て、装置全体の抵抗低減には有効である。
In the following, another preferred embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention will be described in relation to effects. In the semiconductor light emitting device of the present invention, a compound semiconductor layer including an active layer on a substrate, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a ridge having a smaller refractive index than the active layer on the opening. At least a contact layer formed on the entire surface of a substantially ridge-shaped compound semiconductor layer, and the width of the opening is 2.2 to 1
The thickness is preferably 000 μm. According to the semiconductor light emitting device, a high output operation can be realized. Further, by providing a sufficient contact area between the electrode adjacent to the contact layer and the second conductive type second cladding layer and the contact layer, the resistance of the entire device can be suppressed low. A part of the side surface and the upper surface of the ridge on which the contact layer is formed can be further covered with a protective film for the purpose of preventing oxidation or the like.
Even in such a case, the resistance of the entire device can be reduced as compared with the case where the protective film is not formed on the side surface of the ridge, and is included in the present invention. In particular, a material having a high specific resistance such as an AlGaInP-based or AlGaInN-based (particularly, p-type) is effective in reducing the resistance of the entire device.

【0074】本発明では、開口部上に活性層より屈折率
の小さいリッジ型の化合物半導体層の一部が保護膜にの
りかかる様に、すなわち該開口部内部および少なくとも
開口部両脇の保護膜上の一部に第2導電型第2クラッド
層28が形成されていることが好ましい。第2導電型第
2クラッド層28の保護膜27上への重なりの部分は下
限は0.01μmが好ましく、0.1μm以上がより好
ましく、上限は2.0μm未満(2.0μmを除く)が
好ましく、1.0μm以下がより好ましい。このような
態様を採用することにより、保護膜27とリッジ底部と
の境界近傍にしみ出す光分布の制御性を向上させること
ができたり、リッジ側面に形成されるコンタクト層の光
吸収を低減することができる。この場合、従来のリッジ
導波型レーザのように必ずしもリッジの側面に保護膜2
7を形成する必要がなくなり、プロセスの簡素化、コス
ト低減においても有効である。
In the present invention, a part of the ridge type compound semiconductor layer having a smaller refractive index than the active layer over the opening overlaps the protective film, that is, the protective film inside the opening and at least on both sides of the opening. It is preferable that the second conductive type second cladding layer 28 is formed on an upper part. The lower limit of the overlapping portion of the second conductive type second cladding layer 28 on the protective film 27 is preferably 0.01 μm, more preferably 0.1 μm or more, and the upper limit is less than 2.0 μm (excluding 2.0 μm). Preferably, it is 1.0 μm or less. By adopting such an embodiment, it is possible to improve the controllability of the light distribution that seeps into the vicinity of the boundary between the protective film 27 and the bottom of the ridge, or to reduce the light absorption of the contact layer formed on the side surface of the ridge. be able to. In this case, like the conventional ridge waveguide type laser, the protective film 2 is
7 is not required, which is effective in simplifying the process and reducing the cost.

【0075】また本発明では、開口部32の幅を4μm
以下に設定することができる。4μm以下にすることに
よって横モードをシングルモード(単一ピークの横方向
光強度分布)にすることが可能になる。また、遠視野像
が単一ピークであることを特徴とすることにより、情報
処理や光通信などの幅広い用途に好適なレーザを供する
ことができる。
In the present invention, the width of the opening 32 is 4 μm.
You can set: By setting the thickness to 4 μm or less, the transverse mode can be made a single mode (transverse light intensity distribution of a single peak). In addition, by being characterized in that the far-field image has a single peak, a laser suitable for a wide range of uses such as information processing and optical communication can be provided.

【0076】本発明では、前記活性層と前記保護膜との
間に形成されたクラッド層の厚みを0.10〜0.50
μmにすることにより、上記の開口部幅(ストライプ
幅)において高出力動作を実現し易くなる。
In the present invention, the thickness of the cladding layer formed between the active layer and the protective film is set to 0.10 to 0.50.
By setting it to μm, it becomes easy to realize a high output operation in the above-mentioned opening width (stripe width).

【0077】さらに、前記保護膜27をSiNx膜、S
iO2膜、SiON膜、Al23膜、ZnO膜及びSi
C膜等の誘電体から構成することより、上記の条件にお
いて高出力動作を実現しやすくなる。このとき、保護膜
27と第2導電型第1クラッド層25との発振波長にお
ける屈折率差は0.5〜2.0とすることが好ましい。
Further, the protective film 27 is formed of a SiNx film,
iO 2 film, SiON film, Al 2 O 3 film, ZnO film and Si
By using a dielectric such as a C film, it is easy to realize a high output operation under the above conditions. At this time, it is preferable that the difference in the refractive index at the oscillation wavelength between the protective film 27 and the first cladding layer 25 of the second conductivity type is 0.5 to 2.0.

【0078】また、第2導電型第2クラッド層28の厚
さは、前述の保護膜開口部幅Wに対して、0.25〜
2.0倍程度が好ましい。この範囲であれば、周囲(後
述する電流ブロック層やリッジダミー領域)に比して著
しく突出することがなく、ジャンクションダウンで用い
た場合にリッジ部にストレスがかかって寿命に悪影響を
与えることもなく、また、逆に周囲に比して著しく低い
ために電極形成工程等の後工程が行いづらくなることも
ないため、好ましい。
The thickness of the second conductive type second cladding layer 28 is 0.25 to 0.25 with respect to the width W of the protective film opening.
About 2.0 times is preferable. Within this range, there is no remarkable protrusion as compared with the surroundings (a current block layer and a ridge dummy region to be described later). Also, on the contrary, it is preferable because the post-process such as the electrode forming process is not difficult to be performed because it is extremely lower than the surroundings.

【0079】本発明の構造に加えて、DH構造のエピタ
キシャル面側に酸化防止層を設けた状態で、リッジ形状
のクラッドを再成長により形成することにより、再成長
界面で通過抵抗を増大させるような高抵抗層の発生を防
ぐことが容易に可能になる。
In addition to the structure of the present invention, by forming a ridge-shaped clad by regrowth with an oxidation preventing layer provided on the epitaxial surface side of the DH structure, the passage resistance is increased at the regrowth interface. It is possible to easily prevent the generation of a high-resistance layer.

【0080】酸化防止層としては、酸化されにくいか或
いは酸化されてもクリーニングが容易な材料であれば特
に限定されない。具体的には、Al等の酸化されやすい
元素を含まない元素の含有率の低い(0.3以下程度)
のIII−V族化合物半導体層が挙げられる。また、材
料または厚みの選択により活性層からの光を吸収しない
ことが好ましく、活性層材料よりバンドギャップの大き
い材料から選択されるが、バンドギャップが小さい材料
であっても、厚さが50nm以下、より好ましくは30
nm以下、最も好ましくは10nm以下であれば、実質
的に光の吸収が無視できるので使用可能である。
The antioxidant layer is not particularly limited as long as it is a material which is hardly oxidized or easy to clean even if oxidized. Specifically, the content of elements that do not contain easily oxidizable elements such as Al is low (about 0.3 or less).
III-V compound semiconductor layer. In addition, it is preferable that light from the active layer is not absorbed by selection of the material or the thickness, and the material is selected from materials having a larger band gap than the material of the active layer. , More preferably 30
If it is less than nm, most preferably less than 10 nm, it can be used because light absorption can be substantially ignored.

【0081】本発明では、再成長部のクラッド層を絶縁
体からなる保護膜の上面にかかるように成長し、保護膜
とリッジの近傍にしみ出す光の分布の制御性を良くした
り、再成長部のクラッド層上の成長可能な面の実質的全
面にコンタクト層を成長させ、クラッド層側面の酸化を
抑制したり、エピタキシャル面側の電極との接触面積の
増加を行い、電極とのコンタクト抵抗を低減したりする
ことが特に好ましい。これら再成長部のクラッド層やコ
ンタクト層を絶縁膜上部にかかるように成長することは
それぞれ単独に行っても良いし、両方を組み合わせても
良い。さらに、再成長でリッジを形成する場合にはリッ
ジ部の組成、キャリア濃度や成長速度の制御性を向上す
るために電流注入されるリッジ部より大面積となる電流
注入を行わないリッジダミー層を設けることも可能であ
る。この際、リッジダミー層の部分には電流の通過を防
止するために酸化膜等との絶縁性の被服層やサイリスタ
構造等を作製している。また、本発明の製造方法により
オフ基板上に電流注入ストライプをオフ方向となるべく
垂直な方向に形成された場合、再成長のリッジは左右非
対称となるが、従来の半導体からなるブロック層より
も、保護膜とリッジ部のクラッド層との屈折率差を容易
に大きくすることができたり、ストライプ方向を適切に
選ぶことにより再成長部のクラッド層が保護膜の上面に
かかるように成長させることができるので、保護膜とリ
ッジ近傍にしみ出す光の分布の対称性は良好であり、高
出力まで安定な基本横モード発振が得られる。このよう
に、本発明は様々なリッジストライプ型導波路構造半導
体発光装置に応用可能である。
In the present invention, the cladding layer of the regrown portion is grown so as to cover the upper surface of the protective film made of an insulator, and the controllability of the distribution of light seeping into the vicinity of the protective film and the ridge is improved. A contact layer is grown on substantially the entire surface on which the growth can be made on the cladding layer in the growth part, thereby suppressing oxidation of the side surface of the cladding layer and increasing the contact area with the electrode on the epitaxial surface side, thereby making contact with the electrode. It is particularly preferable to reduce the resistance. The growth of the cladding layer and the contact layer of these regrowth portions so as to cover the upper portion of the insulating film may be performed independently, or both may be combined. Furthermore, when the ridge is formed by regrowth, in order to improve the controllability of the composition, carrier concentration and growth rate of the ridge, a ridge dummy layer having a larger area than the ridge to which the current is injected is not used. It is also possible to provide. At this time, a thyristor structure or the like, which is insulated from an oxide film or the like, is formed in the ridge dummy layer in order to prevent the passage of current. Further, when the current injection stripe is formed on the off-substrate in the direction perpendicular to the off-direction by the manufacturing method of the present invention, the ridge for regrowth is asymmetrical in the left and right direction, but more than the conventional semiconductor block layer. The difference in the refractive index between the protective film and the cladding layer in the ridge can be easily increased, or the cladding layer in the regrown portion can be grown so as to cover the upper surface of the protective film by appropriately selecting the stripe direction. As a result, the symmetry of the distribution of light seeping into the vicinity of the protective film and the ridge is good, and stable fundamental transverse mode oscillation up to high output can be obtained. As described above, the present invention is applicable to various ridge stripe type waveguide semiconductor light emitting devices.

【0082】本発明の望ましい実施様態では、第2導電
型第1クラッド層25の屈折率が第2導電型第2クラッ
ド層28の屈折率よりも大きい。これにより、リッジ部
分への光分布(近視野像)の裾引きを抑制することがで
き、垂直広がり角(遠視野像)の対象性向上、水平広が
り角(遠視野像)のサイドピーク抑制、或いはコントク
ト層での光吸収抑制によるレーザ特性や信頼性の向上を
達成できる。
In a preferred embodiment of the present invention, the refractive index of the first cladding layer 25 of the second conductivity type is larger than the refractive index of the second cladding layer 28 of the second conductivity type. As a result, it is possible to suppress the tailing of the light distribution (near-field image) to the ridge portion, improve the symmetry of the vertical spread angle (far-field image), suppress the side peak of the horizontal spread angle (far-field image), Alternatively, laser characteristics and reliability can be improved by suppressing light absorption in the contact layer.

【0083】本発明の望ましい別の実施様態では、第2
導電型第1クラッド層上の少なくとも保護膜開口部直
下、即ち、ストライプ領域及び好ましくはその両側にも
酸化防止層を有する。これによりリッジ部のクラッド層
を再成長により形成する場合、再成長界面で通過抵抗を
増大させるような高抵抗層の発生を防ぐことが可能にな
る。また、再成長界面に酸素等の不純物が多量に存在す
ると、結晶品質を低下による界面での光吸収(発熱)や
欠陥を介した不純物拡散の促進などを引き起こし、特性
や信頼性の劣化を招いてしまう。
In another preferred embodiment of the present invention, the second
An antioxidant layer is provided at least immediately below the opening of the protective film on the conductive type first cladding layer, that is, in the stripe region and preferably on both sides thereof. Accordingly, when the cladding layer of the ridge portion is formed by regrowth, it is possible to prevent the generation of a high-resistance layer that increases the passage resistance at the regrowth interface. Also, if a large amount of impurities such as oxygen are present at the regrowth interface, light absorption (heat generation) at the interface due to deterioration of crystal quality and diffusion of impurities through defects are promoted, resulting in deterioration of characteristics and reliability. I will.

【0084】上記以外に、以下に列挙する様な実施態様
と組み合わせることが可能である等、本発明は様々なリ
ッジ導波型半導体発光装置に応用可能である。 (1)ストライプ領域の両側を覆う保護膜の更に外側に
半導体、誘電体等の電流ブロック層を形成することによ
り、劈開、組立時の歩留まりを向上させ、ジャンクショ
ンダウンで組み立てた際のリッジ部へのストレスを軽減
して長寿命とする。 (2)開口部の幅及び活性層と保護膜との距離を適切な
範囲内に設定すること、光の垂直広がり角が特定範囲と
なる様な構成とすること等を採用することにより、自励
発振を可能とする。 (3)ストライプ領域の両側を覆う保護膜の更に外側に
リッジダミー領域を有する構造を形成することにより、
ストライプ部分の厚みや組成、キャリア濃度の制御を容
易に行う。 本発明の半導体発光装置を利用した半導体レーザ装置と
して、情報処理用光源(通常AlGaAs系(波長78
0nm近傍)、AlGaInP系(波長600nm
帯)、InGaN系(波長400nm近傍))、通信用
信号光源(通常InGaAsPあるいはInGaAsを
活性層とする1.3μm帯、1.5μm帯)レーザ、フ
ァイバー励起用光源(InGaAs歪み量子井戸活性層
/GaAs基板を用いる980nm近傍、InGaAs
P歪み量井戸活性層/InP基板を用いる1480nm
近傍など)レーザなどの通信用半導体レーザ装置など
の、特に高出力動作が求められる多用な装置を挙げるこ
とができる。また、通信用レーザでも、円形に近いレー
ザはファイバーとの結合効率を高める点で有効である。
また、遠視野像が単一ピークであるものは、情報処理や
光通信などの幅広い用途に好適なレーザとして供するこ
とができる。
The present invention can be applied to various ridge waveguide type semiconductor light emitting devices, for example, it can be combined with the following embodiments. (1) By forming a current blocking layer such as a semiconductor and a dielectric on the outer side of the protective film covering both sides of the stripe region, the yield at the time of cleavage and assembling is improved, and the ridge portion at the time of assembling by junction down is improved. The stress is reduced and the life is extended. (2) By setting the width of the opening and the distance between the active layer and the protective film within an appropriate range, and adopting a configuration in which the vertical spread angle of light is within a specific range, etc. Enables excitation oscillation. (3) By forming a structure having a ridge dummy region further outside the protective film covering both sides of the stripe region,
The thickness, composition, and carrier concentration of the stripe portion are easily controlled. As a semiconductor laser device using the semiconductor light emitting device of the present invention, a light source for information processing (usually an AlGaAs system (wavelength 78)
0 nm), AlGaInP system (wavelength 600 nm)
Band), InGaN-based (wavelength around 400 nm)), communication signal light source (normally 1.3 μm band, 1.5 μm band with InGaAsP or InGaAs as active layer) laser, fiber excitation light source (InGaAs strained quantum well active layer / Near 980 nm using GaAs substrate, InGaAs
1480 nm using P strain well active layer / InP substrate
Examples include various devices that require particularly high-output operation, such as a semiconductor laser device for communication such as a laser (for example, in the vicinity). Also, among communication lasers, a laser having a nearly circular shape is effective in increasing the coupling efficiency with a fiber.
A laser having a single peak in the far-field image can be used as a laser suitable for a wide range of uses such as information processing and optical communication.

【0085】さらに、本発明は半導体レーザ以外に端面
発光型などの発光ダイオード(LED)としても応用可
能である。
Further, the present invention can be applied to a light emitting diode (LED) of an edge emitting type or the like other than the semiconductor laser.

【0086】[0086]

【実施例】以下に具体例を挙げて、本発明を更に詳細に
説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操作
等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更するこ
とができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具
体例に制限されるものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to specific examples. Materials, reagents, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.

【0087】(実施例1)本実施例において、図4に示
す順に各層を形成することにより半導体発光装置を製造
した。なお図4(a)〜図4(f)には、構造を把握し
やすくするために敢えて寸法を変えている部分がある
が、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりであ
る。
Example 1 In this example, a semiconductor light emitting device was manufactured by forming each layer in the order shown in FIG. 4 (a) to 4 (f), there are portions where the dimensions are intentionally changed in order to facilitate understanding of the structure, but the actual dimensions are as described in the following text.

【0088】厚さ350μmで表面が(100)面であ
るn型GaAs(n=1×1018cm-3)基板101上
に、MOCVD法により、厚さ2.0μmのn型Al
0.35Ga0.65As(Siドープ:n=1×1018
-3)からなるn型クラッド層102、二重量子井戸
(DQW)活性層103、厚さ0.25μmのp型Al
0.35Ga0.65As(Beドープ:p=1×1018
-3)からなるp型第1クラッド層104、厚さ10n
mのp型GaAs(Beドープ:p=1×1018
-3)酸化防止層(エッチング阻止層)105を順次積
層した。二重量子井戸(DQW)活性層103は、厚さ
30nmのGaAs光閉じ込め層(ノンドープ)、厚さ
6nmのIn0.2Ga0.8As井戸層(ノンドープ)、厚
さ8nmのGaAsバリア層(ノンドープ)、厚さ6n
mのIn0.2Ga0.8As井戸層(ノンドープ)及び厚さ
30nmのGaAs光閉じ込め層(ノンドープ)を順次
積層した構造を有する。
On a n-type GaAs (n = 1 × 10 18 cm −3 ) substrate 101 having a thickness of 350 μm and a (100) surface, a 2.0 μm-thick n-type Al
0.35 Ga 0.65 As (Si doped: n = 1 × 10 18 c
m −3 ), an n-type cladding layer 102, a double quantum well (DQW) active layer 103, and a p-type Al layer having a thickness of 0.25 μm.
0.35 Ga 0.65 As (Be doped: p = 1 × 10 18 c
m −3 ), a p-type first cladding layer 104 having a thickness of 10 n
m p-type GaAs (Be doped: p = 1 × 10 18 c
m- 3 ) An antioxidant layer (etching stop layer) 105 was sequentially laminated. The double quantum well (DQW) active layer 103 includes a GaAs optical confinement layer having a thickness of 30 nm (non-doped), an In 0.2 Ga 0.8 As well layer having a thickness of 6 nm (non-doped), a GaAs barrier layer having a thickness of 8 nm (non-doped), 6n thick
m In 0.2 Ga 0.8 As well layer (non-doped) and a GaAs light confinement layer (non-doped) with a thickness of 30 nm are sequentially laminated.

【0089】不純物の拡散領域を形成するために、ま
ず、このダブルヘテロ基板の表面に厚さ100nmのS
iNx保護膜をプラズマCVDにより堆積させ、フォト
リソグラフィーおよびエッチングにより[0−11]B
方向に矩形状のSiNx保護膜106を形成した(図4
(a))。なお、[01−1]B方向は、一般的なII
I−V族化合物半導体において、(100)面と(01
−1)面の間に存在する(11−1)面が、V族元素が
現れる面である様に定義する。このとき、SiNx保護
膜のエッチングには緩衝フッ酸液などのウェットエッチ
ングもしくはSF 6、CF4などのガスを用いたドライエ
ッチングを使用した。矩形状のSiNx保護膜の長さは
700μm、横幅は20μmとし、矩形状の保護膜の横
方向スペース間隔は330μm、縦方向のスペース間隔
は40μmとした。
In order to form an impurity diffusion region,
In addition, a 100 nm thick S
An iNx protective film is deposited by plasma CVD and photo
[0-11] B by lithography and etching
A rectangular SiNx protective film 106 was formed in the direction (FIG. 4).
(A)). Note that the [01-1] B direction is a general II
In the group IV compound semiconductor, the (100) plane and the (01) plane
The (11-1) plane existing between the -1) planes is a group V element.
Define it to be the surface that appears. At this time, SiNx protection
Wet etch such as buffered hydrofluoric acid solution for film etching
Or SF 6, CFFourDryer using gas such as
Tching was used. The length of the rectangular SiNx protective film is
700 μm, width 20 μm, side of rectangular protective film
Space spacing in the direction is 330μm, space spacing in the vertical direction
Was set to 40 μm.

【0090】このストライプ状のSiNx膜106の周
囲にMOCVD法を用いた選択成長により、厚さ0.3
μmの高濃度p型Al0.7Ga0.3As(Znドープ:p
=1×1020cm-3)不純物拡散層107、厚さ0.2
μmのアンドープGaAsキャップ層108を580℃
で形成した。
A selective growth using the MOCVD method around the stripe-shaped SiNx film 106 has a thickness of 0.3
μm high concentration p-type Al 0.7 Ga 0.3 As (Zn doped: p
= 1 × 10 20 cm −3 ) Impurity diffusion layer 107, thickness 0.2
μm undoped GaAs cap layer 108 at 580 ° C.
Formed.

【0091】この後、MOCVD装置内でアニール(7
15℃、1時間)を施すことにより、p型GaAs酸化
防止層105の表面から0.4μmの深さまで、不純物
(Zn)拡散を行った(図4(b))。この不純物拡散
のためのアニール工程は、不純物拡散層107とキャッ
プ層108の選択成長工程と同じMOCVD装置内で連
続して行った。このため、製造プロセスは簡略化されて
おり、Znからなる不純物の分布も再現性が高かった。
アニール工程によって、不純物は図4(b)中で斜線を
付した領域に拡散し、素子端面の拡散フロント位置はn
型クラッド層102の内部に達した。このとき、図4
(b)のIII−III断面では、SiNx保護膜10
6の下を除く領域に不純物が拡散した(図4(c))。
また、深さ方向の組成プロファイルをArスパッタしな
がらオージェ電子分光法にて分析したところ、二重量子
井戸(DQW)活性層103において混晶化が起こって
いることが判明した(図7(a)、図7(b)参照)。
これは、高濃度(〜1×10 19cm-3)のZnの拡散に
より、In0.2Ga0.8As井戸層とGaAsバリア層及
びガイド層において、相互拡散(インターミキシング)
が生じたからである。また、フォトルミネッセンス(P
L)法において活性層からの発光波長を測定したとこ
ろ、図8に示すように、Zn拡散(すなわち混晶化)し
た領域においてPLピーク波長が40nm短波長化(9
70nmから930nmに変化)していることが判明し
た。すなわちバンドギャップが拡大(55meV)して
いることが判明したことから、レーザ光出射端面部にお
いて窓構造が形成されていることが確認できた。
After that, annealing (7
(15 ° C., 1 hour) to form a p-type GaAs
Impurities from the surface of the prevention layer 105 to a depth of 0.4 μm.
(Zn) diffusion was performed (FIG. 4B). This impurity diffusion
The annealing step for the
In the same MOCVD apparatus as the selective growth process of the
I went next. This simplifies the manufacturing process
Thus, the reproducibility of the distribution of impurities made of Zn was high.
Due to the annealing step, the impurities are indicated by oblique lines in FIG.
And the diffusion front position on the element end face is n
It reached the inside of the mold cladding layer 102. At this time, FIG.
In the III-III section of (b), the SiNx protective film 10
Impurities diffused into the region except under 6 (FIG. 4C).
Further, the composition profile in the depth direction was not subjected to Ar sputtering.
When analyzed by Auger electron spectroscopy, double quantum
Mixed crystal formation occurs in the well (DQW) active layer 103.
(See FIGS. 7A and 7B).
This is due to the high concentration (~ 1 × 10 19cm-3) For the diffusion of Zn
From In0.2Ga0.8As well layer and GaAs barrier layer
And inter-diffusion in the guide layer
Is caused. In addition, photoluminescence (P
L) The emission wavelength from the active layer was measured by the method
8, as shown in FIG.
In the region where the PL peak wavelength is shortened by 40 nm (9
From 70 nm to 930 nm)
Was. That is, the band gap expands (55 meV)
The laser light emitting end face
It was confirmed that the window structure was formed.

【0092】次に、アンドープGaAsキャップ層10
8、高濃度p型GaAs不純物拡散層107をエッチン
グにより除去した。このとき、燐酸/過酸化水素系のエ
ッチング液でアンドープGaAsキャップ層108及び
高濃度p型Al0.7Ga0.3As不純物拡散層107の途
中まで除去し、フッ酸系のエッチング液により高濃度p
型Al0.7Ga0.3As不純物拡散層107の残りを除去
し、p型GaAs酸化防止層105の表面でエッチング
停止させた。このあと、矩形状のSiNx保護膜106
を緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくはSF
6、CF4などのガスを用いたドライエッチングを用いて
除去した。
Next, the undoped GaAs cap layer 10
8. The high concentration p-type GaAs impurity diffusion layer 107 was removed by etching. At this time, the undoped GaAs cap layer 108 and the high-concentration p-type Al 0.7 Ga 0.3 As impurity diffusion layer 107 are partially removed with a phosphoric acid / hydrogen peroxide-based etchant, and the high-concentration p-type is removed with a hydrofluoric acid-based etchant.
The remainder of the type Al 0.7 Ga 0.3 As impurity diffusion layer 107 was removed, and the etching was stopped on the surface of the p-type GaAs antioxidant layer 105. Then, the rectangular SiNx protective film 106 is formed.
By wet etching such as buffered hydrofluoric acid solution or SF
6 , removed by dry etching using a gas such as CF 4 .

【0093】このあと、このダブルヘテロ基板の表面に
厚さ100nmのSiNx保護膜109をプラズマCV
Dにより堆積させ、フォトリソグラフィーにより[0−
11]B方向を長手方向とするストライプ状の開口部1
10(p型GaAs酸化防止層105が露出)を形成し
た(図4(d))。ストライプ状の開口部の幅は2.5
μmとし、ストライプ状の開口部の横方向スペース間隔
は330μmとした。
Thereafter, a SiNx protective film 109 having a thickness of 100 nm is formed on the surface of the double hetero substrate by plasma CV.
D, and [0-
11] Striped opening 1 whose longitudinal direction is in direction B
10 (the p-type GaAs antioxidant layer 105 was exposed) (FIG. 4D). The width of the striped opening is 2.5
μm, and the horizontal space interval between the stripe-shaped openings was 330 μm.

【0094】この後、MOCVD法により厚さ1.8μ
mのp型Al0.4Ga0.6As(Znドープ:p=1×1
18cm-3)からなるp型第2クラッド層111及び厚
さ0.5μmのp型GaAs(Znドープ:p=2×1
19cm-3)からなるコンタクト層112を成長させた
(図4(e))。上記のMOCVD法において、III
族原料にはトリメチルガリウム(TMG)、トリメチル
アルミニウム(TMA)及びトリメチルインジウム(T
MI)を、V族原料にはアルシン及びホスフィンを、キ
ャリアガスには水素を用いた。また、p型ドーパントに
はジメチル亜鉛、n型ドーパントにはジシランを用い
た。また、リッジの成長時にはHClガスをHCl/I
II族のモル比が0.2、特にHCl/TMAのモル比
が0.3となる様に導入した。
Thereafter, a thickness of 1.8 μm is formed by MOCVD.
m p-type Al 0.4 Ga 0.6 As (Zn doped: p = 1 × 1
0 18 cm −3 ) and a 0.5 μm-thick p-type GaAs (Zn-doped: p = 2 × 1)
A contact layer 112 of 0 19 cm −3 ) was grown (FIG. 4E). In the above MOCVD method, III
Group materials include trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA) and trimethylindium (T
MI), arsine and phosphine as group V raw materials, and hydrogen as carrier gas. Dimethyl zinc was used as the p-type dopant, and disilane was used as the n-type dopant. During the growth of the ridge, HCl gas is changed to HCl / I
The group II was introduced such that the molar ratio was 0.2, especially the molar ratio of HCl / TMA was 0.3.

【0095】この後、p側の電極113を蒸着し、基板
を100μmまで薄くした後に、n側電極114を蒸着
し、アロイした(図4(f))。こうして作製したウエ
ハーにおいて、40μm幅の不純物拡散領域のほぼ中央
で劈開して、レーザ光出射端面を形成(1次劈開)する
ようにチップバーに切り出し、端面窓構造レーザを作製
した。このときの共振器長は740μmとした。前端面
5%−後端面95%の非対称コーティングを施した後、
2次劈開によりチップに分離した。チップをジャンクシ
ョンダウンで組立した後、25℃で連続通電(CW)に
て電流−光出力、電流−電圧特性を測定した。
Thereafter, the p-side electrode 113 was deposited and the substrate was thinned to 100 μm, and then the n-side electrode 114 was deposited and alloyed (FIG. 4 (f)). The wafer thus fabricated was cleaved at almost the center of the impurity diffusion region having a width of 40 μm, and cut into chip bars so as to form a laser light emitting end face (primary cleavage), thereby producing an end face window structure laser. The resonator length at this time was 740 μm. After applying an asymmetric coating of 5% front end face-95% rear end face,
It was separated into chips by secondary cleavage. After assembling the chip by junction down, current-light output and current-voltage characteristics were measured at 25 ° C. by continuous conduction (CW).

【0096】このようにして作製したレーザ素子の電流
−光出力特性を、図9に示す。本実施例によって作製し
た窓構造レーザでは動作電流の増加とともに光出力が増
加し、約400mWまでキンクフリーでかつ約550m
WまでCODせずに光出力が得られた。しかし、それ以
上に動作電流を増加させても光出力は増加せず、素子自
体の発熱による熱飽和によって光出力が制限された。発
振波長は平均976nm、しきい値電流は平均20m
A、スロープ効率は平均0.8mW/mAであり、特性
は非常に良好であった。また、250mW出力時におけ
る垂直広がり角は平均28°、水平拡がり角は平均8.
5°であった。このとき、非点隔差は2μm以下と非常
に小さくすることができ、光ファイバーとの光結合特性
に優れた光源となることが判明した。さらに、高い信頼
性(70℃、250mWの高温、高出力における300
0時間以上の安定動作)が得られることが判明した。ま
た、電流注入のための開口部をエッチング阻止層により
形成しているため、素子構造の均一性を高めることがで
き、上記の半導体レーザ素子を高歩留まりで作製するこ
とができた。
FIG. 9 shows the current-light output characteristics of the laser device thus manufactured. In the laser having the window structure manufactured according to the present embodiment, the optical output increases with an increase in the operating current, and is kink-free to about 400 mW and about 550 mW.
Light output was obtained without COD up to W. However, even if the operating current is further increased, the light output does not increase, and the light output is limited by heat saturation due to heat generation of the element itself. The oscillation wavelength is 976 nm on average, and the threshold current is 20 m on average.
A, The slope efficiency was 0.8 mW / mA on average, and the characteristics were very good. At 250 mW output, the vertical spread angle is 28 ° on average, and the horizontal spread angle is 8.
5 °. At this time, it was found that the astigmatic difference could be made as very small as 2 μm or less, and the light source would be excellent in optical coupling characteristics with an optical fiber. Furthermore, high reliability (300 ° C at high temperature of 70 ° C, 250mW, high power)
0 hours or more). Further, since the opening for current injection is formed by the etching stop layer, the uniformity of the device structure can be improved, and the above-described semiconductor laser device can be manufactured with high yield.

【0097】(実施例2)この実施例は図5に示すもの
である。なお図5(a)〜図5(f)には、構造を把握
しやすくするために敢えて寸法を変えている部分がある
が、実際の寸法は以下の文中に記載されるとおりであ
る。
(Embodiment 2) This embodiment is shown in FIG. 5 (a) to 5 (f), there are portions where the dimensions are intentionally changed in order to facilitate understanding of the structure, but the actual dimensions are as described in the following text.

【0098】まず、最初に(100)面から[0−1−
1]A方向に10°オフさせた厚さ350μmのGaA
s基板201の上に、MOCVD法により厚さ0.5μ
mのSiドープn型GaAsバッファ層(n=1x10
18cm-3)(図示せず)、厚さ1.5μmのSiドープ
n型Al0.75Ga0.25As第1クラッド層(n=1x1
18cm-3)202、厚さ0.25μmのSiドープn
型(Al0.7Ga0.3 0.5In0.5P第2クラッド層(n
=1x1018cm-3)203、厚さ50nmのノンドー
プ(Al0.5Ga0.50.5In0.5P光ガイド層あるいは
厚さ5nmのノンドープ(Al0.5Ga0.50.5In0.5
Pバリア層に挟まれた厚さ5〜6nmのノンドープGa
0.44In0.56P井戸層(3層)からなる三重量子井戸
(TQW)活性層204、厚さ0.3μmのZnドープ
p型(Al0.7Ga0.30.5In0.5P第1クラッド層
(p=7x1017cm-3)205、厚さ5nmのZnド
ープp型Ga0.5In0.5P酸化防止層(p=1x1018
cm-3)206を順次積層することにより、ダブルへテ
ロ構造を形成した。
First, from the (100) plane, [0-1-
1] 350 μm thick GaAs turned off by 10 ° in the A direction
0.5 μm thick on the s substrate 201 by MOCVD.
m-doped n-type GaAs buffer layer (n = 1 × 10
18cm-3) (Not shown), 1.5 μm thick Si-doped
n-type Al0.75Ga0.25As first cladding layer (n = 1 × 1
018cm-3) 202, 0.25 μm thick Si-doped n
Type (Al0.7Ga0.3) 0.5In0.5P second cladding layer (n
= 1x1018cm-3) 203, 50 nm thick non-doped
(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P light guide layer or
5 nm thick non-doped (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5
Non-doped Ga having a thickness of 5 to 6 nm sandwiched between P barrier layers
0.44In0.56Triple quantum well composed of P well layers (three layers)
(TQW) Active layer 204, Zn-doped with 0.3 μm thickness
p-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P first cladding layer
(P = 7 × 1017cm-3) 205, 5 nm thick Zn
P-type Ga0.5In0.5P oxidation prevention layer (p = 1 × 1018
cm-3) 206 by stacking them sequentially.
A structure was formed.

【0099】このとき、酸化防止層206は活性層で再
結合した光を吸収しないように組成を選択する方がしき
い値電流を低減する上では好ましいが、セルフパルセー
ションさせるために意図的に光を吸収させて過飽和吸収
層として利用することも可能である。なお、光を吸収さ
せないようにするために、上記GaXIn1-XP酸化防止
層の組成をGaリッチ側(X=0.5〜1)に変えた
り、Alを若干量加える((AlXGa1-X0.5In0.5
P、X=0.1〜0.2程度)ことがさらに有効であ
る。
At this time, it is preferable to select a composition of the antioxidant layer 206 so as not to absorb the light recombined by the active layer in order to reduce the threshold current, but it is intentionally used for self-pulsation. It is also possible to absorb light and use it as a saturable absorption layer. In order to prevent light from being absorbed, the composition of the Ga x In 1 -x P antioxidant layer is changed to the Ga rich side (X = 0.5 to 1), or a small amount of Al is added ((Al X Ga 1-X) 0.5 In 0.5
P, X = about 0.1 to 0.2) is more effective.

【0100】不純物拡散領域を形成するために、まず、
このダブルヘテロ基板の表面に厚さ100nmのSiN
x保護膜207をプラズマCVDにより堆積させ、フォ
トリソグラフィーおよびエッチングにより[0−11]
方向に矩形状のSiNx膜207を形成した(図5
(a))。このとき、SiNx保護膜207のエッチン
グには緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくは
SF6、CF4などのガスを用いたドライエッチングを使
用した。矩形状のSiNx保護膜の長さは470μm、
横幅は20μmとし、矩形状の保護膜の横方向スペース
間隔は280μm、縦方向のスペース間隔は30μmと
した。
In order to form an impurity diffusion region, first,
A 100 nm thick SiN film is formed on the surface of this double hetero substrate.
An x protective film 207 is deposited by plasma CVD, and then [0-11] by photolithography and etching.
A rectangular SiNx film 207 was formed in the direction (FIG. 5
(A)). At this time, the etching of the SiNx protective film 207 was performed by wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution or the like or dry etching using a gas such as SF 6 or CF 4 . The length of the rectangular SiNx protective film is 470 μm,
The horizontal width was 20 μm, the horizontal space interval of the rectangular protective film was 280 μm, and the vertical space interval was 30 μm.

【0101】この矩形状のSiNx膜207の周囲にM
OCVD法を用いた選択成長により、厚さ0.3μmの
高濃度p型GaAs(Znドープ:p=1×1020cm
-3)不純物拡散層208、厚さ0.2μmのアンドープ
GaAsキャップ層209を580℃で形成した。
Around the rectangular SiNx film 207, M
By selective growth using the OCVD method, a 0.3 μm thick high-concentration p-type GaAs (Zn-doped: p = 1 × 10 20 cm
-3 ) An impurity diffusion layer 208 and an undoped GaAs cap layer 209 having a thickness of 0.2 μm were formed at 580 ° C.

【0102】この後、MOCVD装置内でアニール(7
00℃、1時間)を施すことにより、p型Ga0.5In
0.5P酸化防止層206の表面から0.5μmの深さま
で、不純物(Zn)拡散を行った(図5(b))。この
アニール工程によって、不純物は図5(b)中で斜線を
付した領域に拡散し、素子端面の拡散フロント位置はn
型第1クラッド層202の内部に達した。このとき、図
5(b)のIII−III断面では、SiNx保護膜2
07の下を除く領域に不純物が拡散した(図5
(c))。このとき、深さ方向の組成プロファイルをA
rスパッタしながらオージェ電子分光法にて分析したと
ころ、実施例1と同様に、三重量子井戸(TQW)活性
層204において混晶化が起こっていることが判明し
た。これは、高濃度(〜1×1019cm-3)のZnの拡
散により、Ga0.44In0.56P井戸層と(Al 0.5Ga
0.50.5In0.5As井戸層及びガイド層において、相
互拡散(インターミキシング)が生じたからである。ま
た、フォトルミネッセンス(PL)法において活性層か
らの発光波長を測定したところ、Zn拡散(すなわち混
晶化)した領域においてPLピーク波長が30nm短波
長化(645nmから615nmに変化)していること
が判明した。すなわちバンドギャップが拡大(94me
V)していることが判明したことから、レーザ光出射端
面部において窓構造が形成されていることが確認でき
た。
After that, annealing (7
00 ° C., 1 hour) to obtain p-type Ga0.5In
0.50.5 μm deep from the surface of the P oxidation preventing layer 206
Then, impurity (Zn) diffusion was performed (FIG. 5B). this
Due to the annealing process, the impurities are indicated by oblique lines in FIG.
And the diffusion front position on the element end face is n
The mold reaches the inside of the first cladding layer 202. At this time,
5B, the SiNx protective film 2
The impurity diffused into the region except underneath (see FIG. 5).
(C)). At this time, the composition profile in the depth direction is represented by A
It was analyzed by Auger electron spectroscopy while r sputtering
At the same time, the triple quantum well (TQW) activity was the same as in Example 1.
It has been determined that intermixing has occurred in layer 204.
Was. This is due to the high concentration (~ 1 × 1019cm-3) Zn expansion
By dispersion, Ga0.44In0.56P well layer and (Al 0.5Ga
0.5)0.5In0.5In the As well layer and the guide layer,
This is because mutual diffusion (intermixing) has occurred. Ma
In the photoluminescence (PL) method, the active layer
When the emission wavelengths were measured, Zn diffusion (that is, mixing) was observed.
In the crystallized region, the PL peak wavelength is 30 nm short wave
Elongation (change from 645 nm to 615 nm)
There was found. That is, the band gap is enlarged (94 me
V) The laser light emitting end
You can see that the window structure is formed on the surface
Was.

【0103】次に、アンドープGaAsキャップ層20
9、高濃度p型GaAs不純物拡散層208をエッチン
グにより除去した。このとき、燐酸/過酸化水素系のエ
ッチング液でアンドープGaAsキャップ層209及び
高濃度p型GaAs不純物拡散層208を除去し、p型
Ga0.5In0.5P酸化防止層206の表面でエッチング
停止させた。このあと、矩形状のSiNx保護膜207
を緩衝フッ酸液などのウェットエッチングもしくはSF
6、CF4などのガスを用いたドライエッチングを用いて
除去した。
Next, the undoped GaAs cap layer 20
9. The high concentration p-type GaAs impurity diffusion layer 208 was removed by etching. At this time, the undoped GaAs cap layer 209 and the high-concentration p-type GaAs impurity diffusion layer 208 were removed with a phosphoric acid / hydrogen peroxide-based etchant, and etching was stopped on the surface of the p-type Ga 0.5 In 0.5 P oxidation preventing layer 206. . Then, the rectangular SiNx protective film 207 is formed.
By wet etching such as buffered hydrofluoric acid solution or SF
6 , removed by dry etching using a gas such as CF 4 .

【0104】次にこのダブルへテロ基板の表面に絶縁性
のSiNx保護膜(屈折率1.9、波長650nm近
傍)210を200nm堆積させ、フォトリソグラフィ
法によりこのSiNx膜210にオフアングルの方向と
直交する[01−1]B方向に幅3.5μmのストライ
プ状の開口部211を開けた(図5(d))。
Next, an insulating SiNx protective film (refractive index: 1.9, wavelength: around 650 nm) 210 is deposited to a thickness of 200 nm on the surface of the double heterosubstrate. A striped opening 211 having a width of 3.5 μm was opened in the orthogonal [01-1] B direction (FIG. 5D).

【0105】このストライプ状の開口部211に、MO
CVD法を用いた選択成長により、リッジ中央での高さ
2.0μmのZnドープp型Al0.77Ga0.23Asクラ
ッド層(p=1.5x1018cm-3;屈折率3.3、波
長655nm)212と厚さ0.5μmのZnドープG
aAsコンタクト層213からなるリッジを形成した
(図5(e))。このとき、リッジの側面の大部分が
(311)A面もしくはこれに近い面となることが多
く、再成長部のクラッド層を絶縁体からなる保護膜の上
面にかかるように成長し、再成長部のクラッド層上の成
長可能な面の実質的全面にコンタクト層213を成長さ
せた。SEM観察によって、リッジ状のp型第2クラッ
ド層212は、SiNx保護膜210上に約0.4μm
重なって形成されていることが確認された。また、すべ
てのストライプ幅において、p−GaAsコンタクト層
はリッジ側壁全面を覆っていた。このような構造を形成
したことにより、保護膜212とリッジの近傍にしみ出
す光の分布の制御性を良くし、クラッド層側面が露出す
ることによる表面酸化を抑制し、エピタキシャル面側の
電極との接触面積を増加し、電極とのコンタクト抵抗を
低減することができた。この傾向は再成長リッジ部がA
lGaAs、特にAlAs混晶比(Al組成)0.2〜
0.9、好ましくは0.3〜0.8の時に顕著である。
An MO 211 is formed in the stripe-shaped opening 211.
By selective growth using the CVD method, a Zn-doped p-type Al 0.77 Ga 0.23 As cladding layer having a height of 2.0 μm at the center of the ridge (p = 1.5 × 10 18 cm −3 ; refractive index 3.3, wavelength 655 nm) 212 and Zn-doped G with a thickness of 0.5 μm
A ridge composed of the aAs contact layer 213 was formed (FIG. 5E). At this time, most of the side surfaces of the ridge are often (311) A plane or a plane close to the (311) A plane, and the cladding layer of the regrown portion is grown so as to cover the upper surface of the protective film made of an insulator. A contact layer 213 was grown on substantially the entire surface of the cladding layer on which growth was possible. According to SEM observation, the ridge-shaped p-type second cladding layer 212 is approximately 0.4 μm
It was confirmed that they were formed to overlap. In all stripe widths, the p-GaAs contact layer covered the entire side wall of the ridge. By forming such a structure, the controllability of the distribution of light that seeps into the vicinity of the protective film 212 and the ridge is improved, the surface oxidation due to the exposure of the side surface of the cladding layer is suppressed, and the electrode on the epitaxial surface side is connected. Was increased, and the contact resistance with the electrode was able to be reduced. This tendency is due to the
lGaAs, especially AlAs mixed crystal ratio (Al composition) 0.2 to
0.9, preferably 0.3 to 0.8.

【0106】なお、リッジ成長後に、従来法のようにリ
ッジ側壁の一部或いは全面をSiNx保護膜で覆っても
特に問題はないが、本実施例においては、プロセスの簡
素化、コンタクト抵抗の低減等を考慮してリッジ側面に
誘電体等からなる保護膜は形成しなかった。基板のオフ
角度の影響により、リッジ形状が若干左右非対称となっ
た(図示せず)。
It should be noted that there is no particular problem if the ridge side wall is partially or entirely covered with the SiNx protective film as in the conventional method after the ridge growth, but in this embodiment, the process is simplified and the contact resistance is reduced. In consideration of the above, a protective film made of a dielectric or the like was not formed on the side surface of the ridge. Due to the influence of the off-angle of the substrate, the ridge shape was slightly asymmetric (not shown).

【0107】上記のMOCVD法において、III族原
料にはトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアル
ミニウム(TMA)及びトリメチルインジウム(TM
I)を、V族原料にはアルシン及びホスフィンを、キャ
リアガスには水素を用いた。また、p型ドーパントには
ジメチル亜鉛、n型ドーパントにはジシランを用いた。
また、リッジの成長時にはHClガスをHCl/III
族のモル比が0.2、特にHCl/TMAのモル比が
0.3となる様に導入した。
In the above MOCVD method, the group III raw materials include trimethyl gallium (TMG), trimethyl aluminum (TMA) and trimethyl indium (TM
I), arsine and phosphine were used as group V raw materials, and hydrogen was used as a carrier gas. Dimethyl zinc was used as the p-type dopant, and disilane was used as the n-type dopant.
During the growth of the ridge, HCl gas is changed to HCl / III.
The group was introduced such that the molar ratio of the group was 0.2, particularly the molar ratio of HCl / TMA was 0.3.

【0108】この後、p側の電極214を蒸着し、基板
を100μmまで薄くした後に、n側電極215を蒸着
し、アロイした(図5(f))。こうして作製したウエ
ハーより、30μm幅の不純物拡散領域のほぼ中央で劈
開して、レーザ光出射端面を形成(1次劈開)するよう
にチップバーに切り出して、レーザ共振器構造を形成し
た。このときの共振器長は500μmとした。前端面1
0%−後端面90%の非対称コーティングを施した後、
2次劈開によりチップに分離した。チップジャンクショ
ンダウンで組立した後、25℃で連続通電(CW)にて
電流−光出力、電流−電圧特性を測定した。非常に良好
な電流−電圧特性及び電流−出力特性を示し、しきい値
も1.9Vと活性層のバンドギャップに対応する低い値
で、高抵抗層が存在しないことが確認できた。また、直
列抵抗が5〜6Ωと小さく、p型コンタクト層とp型電
極の間の接触抵抗が極めて小さいことが確認された。本
実施例のレーザは、光出力200mW動作までの高出力
を達成できており、発振波長が平均655nm、しきい
値電流が平均20mA、スロープ効率が平均0.85m
W/mAである等特性が非常に良好であり、垂直広がり
角は平均23°であり、設計通りの単一ピークの遠視野
像(ビーム広がり角)が得られ、光分布の制御が非常に
良好であることが確認された。この結果より、SiNx
絶縁膜で横モードが基本的に制御されていることから、
再成長リッジ形状が若干非対称であることによるキンク
レベル等への悪影響は現れていないと考えられる。な
お、本願明細書において「単一ピーク」とは、必ずしも
1本のピークの存在しか許さない意味ではなく、最大ピ
ークの1/10以上の強度を有する他のピークが存在し
ないことを意味する。また、水平方向の拡がり角におい
ても、リップルやサイドピークのない良好な単峰性のピ
ークが得られた。これらの結果から、本発明のレーザ構
造において、DVD等の光ディスクの書き込み用光源な
どに利用されることがわかる。また、高い信頼性(60
℃、50mWの高温、高出力における1000時間以上
安定動作)が得られることが判明した。さらに、開口部
を選択成長により形成しているため、開口幅の均一性を
高めることができ、上記の半導体レーザ素子を高歩留ま
りで作製することができ、諸特性のバッチ内及びバッチ
間のばらつきも小さいことが判明した。
Thereafter, the p-side electrode 214 was deposited and the substrate was thinned to 100 μm, and then the n-side electrode 215 was deposited and alloyed (FIG. 5 (f)). The wafer thus fabricated was cleaved at substantially the center of the impurity diffusion region having a width of 30 μm, and cut into chip bars so as to form a laser light emitting end face (primary cleavage), thereby forming a laser resonator structure. The resonator length at this time was 500 μm. Front end face 1
0%-After applying an asymmetric coating of 90% of the rear end face,
It was separated into chips by secondary cleavage. After assembling by chip junction down, current-light output and current-voltage characteristics were measured at 25 ° C. by continuous energization (CW). Very good current-voltage characteristics and current-output characteristics were exhibited, and the threshold value was 1.9 V, which was a low value corresponding to the band gap of the active layer, and it was confirmed that no high-resistance layer was present. Further, it was confirmed that the series resistance was as small as 5 to 6Ω and the contact resistance between the p-type contact layer and the p-type electrode was extremely small. The laser of this embodiment can achieve a high output up to an optical output of 200 mW, an oscillation wavelength of 655 nm on average, a threshold current of 20 mA on average, and a slope efficiency of 0.85 m on average.
The characteristics such as W / mA are very good, the vertical divergence angle is 23 ° on average, a far field image (beam divergence angle) of a single peak as designed is obtained, and the control of light distribution is very It was confirmed that it was good. From this result, SiNx
Since the transverse mode is basically controlled by the insulating film,
It is considered that there is no adverse effect on the kink level and the like due to the slightly asymmetric regrowth ridge shape. In the specification of the present application, “single peak” does not necessarily mean that only one peak exists, but means that there is no other peak having an intensity of 1/10 or more of the maximum peak. In addition, even at the horizontal divergence angle, a good single-peaked peak without any ripple or side peak was obtained. From these results, it can be seen that the laser structure of the present invention is used as a light source for writing on an optical disk such as a DVD. In addition, high reliability (60
, A stable operation at a high temperature of 50 mW and a high output for 1000 hours or more). Further, since the openings are formed by selective growth, the uniformity of the opening width can be improved, and the above-described semiconductor laser device can be manufactured with a high yield. Also turned out to be small.

【0109】また、本実施例よりもストライプ状開口部
の幅を広くした半導体レーザ素子を製造したところ、幅
が5μm以上になると、ほとんどの素子が単一横モード
(単一ピークの横方向光強度分布)で発振しなくなって
しまうこともわかった。このことから、単一横モード発
振を実現させるためには、ストライプ状開口部の幅が5
μm以下であることが望ましいことが判明した。
When a semiconductor laser device having a wider stripe-shaped opening than that of this embodiment was manufactured, when the width became 5 μm or more, most of the devices were in a single transverse mode (transverse light with a single peak). It was also found that oscillation did not occur in the intensity distribution. Therefore, in order to realize single transverse mode oscillation, the width of the stripe-shaped opening must be 5
It has been found that the thickness is desirably not more than μm.

【0110】さらに、実験結果から高出力動作ができる
領域をシミュレーションにて確認した結果、活性層内部
での横方向有効屈折率段差は5x10-3〜1.3x10
-2程度に設定する必要があることが判った。
Further, as a result of confirming by simulation from a result of the experiment, a region where high-power operation can be performed, the lateral effective refractive index step inside the active layer is 5 × 10 −3 to 1.3 × 10 3 .
It turns out that it needs to be set to about -2 .

【0111】本実施例では、n側クラッド層が、厚さ
1.5μmのSiドープAl0.75Ga 0.25As第1クラ
ッド層(n=1x1018cm-3)202と、厚さ0.2
5μmのSiドープn型(Al0.7Ga0.30.5In0.5
P第2クラッド層(n=1x1018cm-3)203との
2層構造になっているが、いずれかの組成からなる1層
構造にしてもよい。このとき、1層のn側クラッド層の
厚みはほぼ2層分の厚みと同程度にすることができる。
また、GaAs基板に完全に格子整合させるために、A
lGaAs層に少量のPを加えて、AlGaAsP層と
してもよく、例えば、Znドープp型Al0.75Ga0.25
Asクラッド層(p=1.5x1018cm -3)は、Al
0.75Ga0.25As0.970.03とすることもできる。これ
らの改変は、当業者に自明な範囲内で適宜行うことが可
能である。
In this embodiment, the n-side cladding layer has a thickness
1.5 μm Si-doped Al0.75Ga 0.25As the first class
Pad layer (n = 1 × 1018cm-3) 202 and thickness 0.2
5 μm Si-doped n-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5
P second cladding layer (n = 1 × 1018cm-3With 203)
Although it has a two-layer structure, one layer of any composition
It may be structured. At this time, one n-side cladding layer
The thickness can be approximately the same as the thickness of two layers.
Also, in order to perfectly match the lattice with the GaAs substrate, A
A small amount of P is added to the lGaAs layer to form an AlGaAsP layer.
For example, Zn-doped p-type Al0.75Ga0.25
As cladding layer (p = 1.5 × 1018cm -3) Is Al
0.75Ga0.25As0.97P0.03It can also be. this
These modifications can be made appropriately within a range obvious to those skilled in the art.
Noh.

【0112】(比較例)端部領域を窓構造としていない
ことを除き、実施例1と同じ工程によってレーザ素子を
作製した。すなわち、本比較例のレーザ素子は、実施例
とは不純物拡散領域を有していない点で異なっている。
この素子構造のレーザでは、動作電流を増加させたとこ
ろ、約350mWの光出力が得られた時にCODが発生
し、レーザ素子が壊れてしまった(図9)。
(Comparative Example) A laser device was manufactured in the same process as in Example 1 except that the end region was not formed with a window structure. That is, the laser device of this comparative example is different from the example in that it does not have an impurity diffusion region.
In the laser having this element structure, when the operating current was increased, COD was generated when an optical output of about 350 mW was obtained, and the laser element was broken (FIG. 9).

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明の半導体発光装置は、光導波路の
端部を窓構造とすることにより端面劣化を抑制できるこ
とから、高出力動作における素子の信頼性を高めること
ができる。このため、本発明は、半導体レーザなどをは
じめとして広範な分野に応用されうるものであり、特に
光通信システムに用いる光ファイバー増幅器励起用光源
に適している。
According to the semiconductor light emitting device of the present invention, since the end face of the optical waveguide has a window structure, deterioration of the end face can be suppressed, so that the reliability of the element in a high output operation can be improved. Therefore, the present invention can be applied to a wide range of fields including a semiconductor laser and the like, and is particularly suitable for a light source for exciting an optical fiber amplifier used in an optical communication system.

【0114】また、選択リッジ成長(SRG;Sele
ctive Ridge Growth)構造をベース
として、活性層に近傍の上部に不純物拡散層を形成した
ことにより、不純物拡散フロントの位置制御性の向上や
端部でのリーク電流低減を図ることができる。
In addition, selective ridge growth (SRG; Cell)
By forming an impurity diffusion layer in the upper part near the active layer based on the active Ridge Growth (structure), it is possible to improve the position controllability of the impurity diffusion front and reduce the leakage current at the end.

【0115】本発明の素子構造では、絶縁体からなる保
護膜を用いて、電流が注入されるストライプ領域にリッ
ジを選択成長により形成し、リッジ側面には絶縁体から
なる保護膜を形成しない構造としているので、ストライ
プ幅を直線的に増加、減少できている。また、リッジ部
分が横方向に成長していてストライプ漸減部分のリッジ
のうねりの影響を受けにくくなっていることから、水平
方向の遠視野像において、リップルやサイドピークのな
い良好な単峰性のピークが容易に得られる。また、成長
により形成したリッジ部分の頂部及び側面部を含む実質
的全面にコンタクト層を形成し、コンタクト層と電極と
の接触面積を増大させることにより、接触抵抗が下がる
とともに、リッジ側壁のクラッド層(特にAlを含んで
いる場合)の表面酸化も防止され、レーザ特性や信頼性
が向上する。
In the element structure of the present invention, a ridge is formed by selective growth in a stripe region into which a current is injected using a protective film made of an insulator, and no protective film made of an insulator is formed on the side surface of the ridge. Therefore, the stripe width can be linearly increased and decreased. In addition, since the ridge portion grows in the horizontal direction and is less susceptible to the undulation of the ridge in the tapered portion of the stripe, in the horizontal far-field image, good unimodal characteristics without ripples and side peaks Peaks are easily obtained. In addition, a contact layer is formed on substantially the entire surface including the top and side surfaces of the ridge portion formed by the growth, and the contact area between the contact layer and the electrode is increased, so that the contact resistance is reduced and the cladding layer on the ridge side wall is formed. Surface oxidation (especially when Al is included) is also prevented, and laser characteristics and reliability are improved.

【0116】さらに、AlGaInP/GaInP系可
視レーザのように、短波長化のために低次の面方位
((100)等)に対してオフ角度の大きい基板を用い
た場合にも、上記リッジ導波型レーザにおけるリッジ形
状の左右非対称性が、光強度分布の左右非対称性に影響
をほとんど受けることなく、安定な基本横モードが高出
力動作まで得ることができる。
Further, even when a substrate having a large off-angle with respect to a low-order plane orientation (such as (100)) is used to shorten the wavelength, as in the case of an AlGaInP / GaInP-based visible laser, the above-described ridge conduction is also improved. A stable fundamental transverse mode can be obtained up to a high-output operation without substantially affecting the left-right asymmetry of the ridge shape in the wave-shaped laser by the left-right asymmetry of the light intensity distribution.

【0117】また、本発明では、開口部を選択成長によ
り形成しうるため、開口幅の均一性を高めることがで
き、上記の半導体レーザ素子を高歩留まりで作製するこ
とができる。特に、構造設計マージンの小さいレーザの
作製においては、本発明のレーザの作製方法は有効であ
る。
Further, according to the present invention, since the opening can be formed by selective growth, the uniformity of the opening width can be improved, and the above-described semiconductor laser device can be manufactured with a high yield. In particular, the laser manufacturing method of the present invention is effective for manufacturing a laser having a small structural design margin.

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

【図1】 本発明の半導体発光装置の一実施例の斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of a semiconductor light emitting device of the present invention.

【図2】 図1に示した本発明の半導体発光装置の一実
施例の断面図であって、図1のII‐II線に沿った矢
視方向の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of one embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG.

【図3】 図1に示した本発明の半導体発光装置の一実
施例の断面図であって、図1のIII‐III線に沿っ
た矢視方向の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of one embodiment of the semiconductor light-emitting device of the present invention shown in FIG. 1, which is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG.

【図4】 本発明の半導体発光装置の製造工程の一例を
説明する工程図である。
FIG. 4 is a process diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図5】 本発明の半導体発光装置の製造工程の他の一
例を説明する工程図である。
FIG. 5 is a process diagram illustrating another example of the manufacturing process of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図6】 本発明の半導体発光装置の一実施例の活性層
のバンドギャップを示す図であり、(a)は窓領域のバ
ンドギャップを示す図であり、(b)は電流注入領域の
バンドギャップを示す図である。
6A and 6B are diagrams illustrating a band gap of an active layer of an embodiment of the semiconductor light emitting device according to the present invention, wherein FIG. 6A is a diagram illustrating a band gap of a window region, and FIG. It is a figure showing a gap.

【図7】 本発明の半導体発光装置におけるオージェ電
子分光法を用いた測定結果を示す図であり、(a)は比
較のための拡散の無い装置を示す図であり、(b)は本
発明の半導体発光装置の一実施例であって不純物拡散に
よる混晶を示す図である。
7A and 7B are diagrams showing measurement results using Auger electron spectroscopy in the semiconductor light emitting device of the present invention, wherein FIG. 7A is a diagram showing a device without diffusion for comparison, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a mixed crystal due to impurity diffusion in one embodiment of the semiconductor light emitting device of FIG.

【図8】 本発明の半導体発光装置におけるフォトルミ
ネッセンス(PL)法を用いた測定結果を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a measurement result using a photoluminescence (PL) method in the semiconductor light emitting device of the present invention.

【図9】 本発明の半導体発光装置の一実施例と比較例
の動作電流と光出力の関係図である。
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the operating current and the light output of one embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention and a comparative example.

【図10】 本発明の半導体発光装置の一実施例の上面
図である。
FIG. 10 is a top view of one embodiment of the semiconductor light emitting device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21: 基板 22: 第1導電型クラッド層 23: 第1導電型クラッド層 24: 活性層 25: 第2導電型第1クラッド層 26: 酸化防止層(エッチング阻止層) 27: 保護層 28: 第2導電型第2クラッド層 29: コンタクト層 30: エピタキシャル側電極 31: 基板側電極 32: 開口部 51、57: 光閉じ込め層 52、54、56: 井戸層 53、55: バリア層 101: 基板 102: n型クラッド層 103: 活性層 104: p型第1クラッド層 105: 酸化防止層(エッチング阻止層) 106: SiNx保護膜 107: 不純物拡散層 108: キャップ層 109: SiNx保護膜 110: ストライプ状の開口部 111: p型第2クラッド層 112: コンタクト層 113: p側電極 114: n側電極 201: 基板 202: n型第1クラッド層 203: n型第2クラッド層 204: 活性層 205: p型第1クラッド層 206: 酸化防止層 207: SiNx保護膜 208: 不純物拡散層 209: キャップ層 210: SiNx保護膜 211: ストライプ状の開口部 212: p型第2クラッド層 213: コンタクト層 214: p側電極 215: n側電極 W1: 端部幅 W2: 中央部幅 Reference Signs List 21: substrate 22: first conductivity type cladding layer 23: first conductivity type cladding layer 24: active layer 25: second conductivity type first cladding layer 26: antioxidant layer (etching stop layer) 27: protective layer 28: first 2nd conductivity type second cladding layer 29: contact layer 30: epitaxial side electrode 31: substrate side electrode 32: opening 51, 57: light confinement layer 52, 54, 56: well layer 53, 55: barrier layer 101: substrate 102 : N-type cladding layer 103: Active layer 104: P-type first cladding layer 105: Oxidation prevention layer (etching prevention layer) 106: SiNx protection film 107: Impurity diffusion layer 108: Cap layer 109: SiNx protection film 110: Striped Opening 111: p-type second cladding layer 112: contact layer 113: p-side electrode 114: n-side electrode 201 : Substrate 202: n-type first cladding layer 203: n-type second cladding layer 204: active layer 205: p-type first cladding layer 206: antioxidant layer 207: SiNx protective film 208: impurity diffusion layer 209: cap layer 210 : SiNx protective film 211: striped opening 212: p-type second cladding layer 213: contact layer 214: p-side electrode 215: n-side electrode W1: end width W2: center width

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、活性層を含む化合物半導体
層、該化合物半導体層上に形成された開口部を有する保
護膜、該開口部上に形成され前記活性層より屈折率の小
さいリッジ型の化合物半導体層を有し、光導波路の両端
部分において前記活性層のバンドギャップが光導波路中
央の電流注入領域における活性層のバンドギャップより
も大きくなっていることを特徴とする半導体発光装置。
1. A compound semiconductor layer including an active layer on a substrate, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a ridge type formed on the opening and having a smaller refractive index than the active layer. Wherein the band gap of the active layer at both ends of the optical waveguide is larger than the band gap of the active layer in the current injection region at the center of the optical waveguide.
【請求項2】 前記リッジ型の化合物半導体層が、前記
開口部内部および少なくとも開口部両脇の保護膜上の一
部に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
半導体発光装置。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the ridge type compound semiconductor layer is formed inside the opening and at least on a part of the protective film on both sides of the opening. .
【請求項3】 前記活性層を含む化合物半導体層が、該
活性層の上下にそれぞれ活性層より屈折率の小さい層を
含むことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体
発光装置。
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer including the active layer includes layers above and below the active layer, each having a lower refractive index than the active layer.
【請求項4】 前記活性層の上下の活性層より屈折率の
小さい層のうち、基板側の層が第1導電型クラッド層で
あり、他方の層が第2導電型第1クラッド層であること
を特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体発
光装置。
4. A layer having a lower refractive index than the active layers above and below the active layer, the layer on the substrate side is a first conductive type clad layer, and the other layer is a second conductive type first clad layer. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
【請求項5】 前記第2導電型第1クラッド層上の光導
波路の両端部分に保護膜を有することを特徴とする請求
項4に記載の半導体発光装置。
5. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein protective films are provided at both end portions of the optical waveguide on the second conductive type first cladding layer.
【請求項6】 前記第2導電型第1クラッド層上の少な
くとも前記開口部に酸化防止層を有することを特徴とす
る請求項4または5に記載の半導体発光装置。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein an oxidation preventing layer is provided on at least the opening on the second conductive type first cladding layer.
【請求項7】 前記活性層が量子井戸構造を有している
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の半導
体発光装置。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said active layer has a quantum well structure.
【請求項8】 前記光導波路の両端部分における前記活
性層内の量子井戸層が混晶化していることを特徴とする
請求項1〜7のいずれかに記載の半導体発光装置。
8. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein quantum well layers in said active layer at both ends of said optical waveguide are mixed crystal.
【請求項9】 前記光導波路の両端部分における前記活
性層に不純物が拡散されていることを特徴とする請求項
1〜8のいずれかに記載の半導体発光装置。
9. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein impurities are diffused into said active layer at both ends of said optical waveguide.
【請求項10】 前記不純物の拡散により光導波路の両
端部分におけるpn接合が少なくとも第1導電型クラッ
ド層内に形成されていることを特徴とする請求項9に記
載の半導体発光装置。
10. The semiconductor light emitting device according to claim 9, wherein pn junctions at both ends of the optical waveguide are formed at least in the first conductivity type clad layer by the diffusion of the impurity.
【請求項11】 前記活性層が単一の井戸層を有してい
ることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の
半導体発光装置。
11. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said active layer has a single well layer.
【請求項12】 前記活性層が複数の井戸層および該井
戸層に挟まれたバリア層を有していて、該バリア層の厚
みが該井戸層よりも大きいことを特徴とする請求項1〜
10のいずれかに記載の半導体発光装置。
12. The active layer according to claim 1, wherein the active layer has a plurality of well layers and a barrier layer sandwiched between the well layers, and the thickness of the barrier layer is larger than that of the well layer.
The semiconductor light emitting device according to any one of claims 10 to 10.
【請求項13】 前記井戸層に圧縮歪みがかっかってい
ることを特徴とする請求項11または12に記載の半導
体発光装置。
13. The semiconductor light emitting device according to claim 11, wherein a compressive strain is applied to the well layer.
【請求項14】 前記井戸層の構成元素にInが含まれ
ていることを特徴とする請求項11〜13のいずれかに
記載の半導体発光装置。
14. The semiconductor light emitting device according to claim 11, wherein In is contained in a constituent element of said well layer.
【請求項15】 前記井戸層を挟むバリア層あるいはガ
イド層の構成元素にInが含まれていないことを特徴と
する請求項11〜14のいずれかに記載の半導体発光装
置。
15. The semiconductor light emitting device according to claim 11, wherein In is not contained in a constituent element of a barrier layer or a guide layer sandwiching said well layer.
【請求項16】 前記井戸層を挟むバリア層あるいはガ
イド層の構成元素にAlが含まれていることを特徴とす
る請求項11〜15のいずれかに記載の半導体発光装
置。
16. The semiconductor light emitting device according to claim 11, wherein a constituent element of a barrier layer or a guide layer sandwiching said well layer contains Al.
【請求項17】 前記開口部を有する保護膜の外側に電
流ブロック層を有することを特徴とする請求項1〜16
のいずれかに記載の半導体発光装置。
17. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a current blocking layer outside the protective film having the opening.
The semiconductor light emitting device according to any one of the above.
【請求項18】 前記電流ブロック層が少なくとも第1
導電型あるいは高抵抗の半導体層で構成されていること
を特徴とする請求項17に記載の半導体発光装置。
18. The method according to claim 18, wherein the current blocking layer has at least a first
18. The semiconductor light emitting device according to claim 17, comprising a semiconductor layer of a conductivity type or a high resistance.
【請求項19】 前記第2導電型第1クラッド層と前記
電流ブロック層との間に1層以上のエッチング阻止層を
有することを特徴とする請求項17または18に記載の
半導体発光装置。
19. The semiconductor light emitting device according to claim 17, wherein one or more etching stop layers are provided between said second conductivity type first cladding layer and said current blocking layer.
【請求項20】 前記開口部を有する保護膜の該開口部
上に形成され、活性層より屈折率の小さい層を含む化合
物半導体層を有することを特徴とする請求項1〜19の
いずれかに記載の半導体発光装置。
20. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a compound semiconductor layer including a layer having a smaller refractive index than an active layer, formed on the opening of the protective film having the opening. 13. The semiconductor light emitting device according to claim 1.
【請求項21】 前記活性層の屈折率が前記開口部を有
する保護膜の屈折率よりも小さいことを特徴とする請求
項1〜20のいずれかに記載の半導体発光装置。
21. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a refractive index of the active layer is smaller than a refractive index of the protective film having the opening.
【請求項22】 前記開口部の幅が、装置端面近傍で装
置中央部より広くなっていることを特徴とする請求項1
〜21のいずれかに記載の半導体発光装置。
22. The apparatus according to claim 1, wherein the width of the opening is wider in the vicinity of the end face of the apparatus than in the center of the apparatus.
22. The semiconductor light-emitting device according to any one of claims 21 to 21.
【請求項23】 前記開口部の幅が、装置端面近傍で装
置中央部より狭くなっていることを特徴とする請求項1
〜21のいずれかに記載の半導体発光装置。
23. The apparatus according to claim 1, wherein the width of the opening is smaller in the vicinity of the end face of the apparatus than in the center of the apparatus.
22. The semiconductor light-emitting device according to any one of claims 21 to 21.
【請求項24】 前記開口部が両端部まで伸長している
ストライプ状の開口部であることを特徴とする請求項1
〜23のいずれかに記載の半導体発光装置。
24. The device according to claim 1, wherein the opening is a stripe-shaped opening extending to both ends.
24. The semiconductor light-emitting device according to any one of items 23 to 23.
【請求項25】 前記開口部が一方の端部まで伸長して
いるが他方の端部までは伸長していない開口部であるこ
とを特徴とする請求項1〜23のいずれかに記載の半導
体発光装置。
25. The semiconductor according to claim 1, wherein the opening extends to one end but does not extend to the other end. Light emitting device.
【請求項26】 前記開口部が両端部まで伸長していな
い開口部であることを特徴とする請求項1〜23のいず
れかに記載の半導体発光装置。
26. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the opening is an opening that does not extend to both ends.
【請求項27】 前記開口部から活性層に電流が注入さ
れることを特徴とする請求項1〜26のいずれかに記載
の半導体発光装置。
27. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a current is injected from said opening into said active layer.
【請求項28】 前記基板の表面が低次の面方位に対し
てオフアングルを有することを特徴とする請求項1〜2
7のいずれかに記載の半導体発光装置。
28. The substrate according to claim 1, wherein the surface of the substrate has an off angle with respect to a low-order plane orientation.
8. The semiconductor light emitting device according to any one of 7.
【請求項29】 遠視野像が単一ピークであることを特
徴とする請求項1〜28のいずれかに記載の半導体発光
装置。
29. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the far field image has a single peak.
【請求項30】 前記光導波路の両端部分においる活性
層が、前記光導波路中央の電流注入領域における活性層
内にて発生した光に対して透明となるバンドギャップを
有することを特徴とする請求項1〜29のいずれかに記
載の半導体発光装置。
30. An active layer at both ends of the optical waveguide has a band gap that is transparent to light generated in the active layer in a current injection region at the center of the optical waveguide. The semiconductor light emitting device according to claim 1.
【請求項31】 前記活性層が少なくともGaAs、A
lGaAs、InGaAs、AlGaInAs、GaI
nP、AlGaInP、GaInAsP、AlGaIn
AsP、GaNあるいはInGaNからなることを特徴
とする請求項1〜30のいずれかに記載の半導体発光装
置。
31. The active layer is formed of at least GaAs, A
lGaAs, InGaAs, AlGaInAs, GaI
nP, AlGaInP, GaInAsP, AlGaIn
31. The semiconductor light emitting device according to claim 1, comprising AsP, GaN, or InGaN.
【請求項32】 前記電流ブロック層の側壁が(11
1)B面からなることを特徴とする請求項1〜31のい
ずれかに記載の半導体発光装置。
32. The side wall of the current blocking layer is (11
31. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device comprises a B surface.
【請求項33】 前記電流ブロック層が選択成長により
形成されたことを特徴とする請求項1〜32のいずれか
に記載の半導体発光装置。
33. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said current blocking layer is formed by selective growth.
【請求項34】 光ファイバー増幅器励起用光源として
用いられることを特徴とする請求項1〜33のいずれか
に記載の半導体発光装置。
34. The semiconductor light emitting device according to claim 1, which is used as a light source for exciting an optical fiber amplifier.
【請求項35】 結晶成長装置内で上記不純物拡散層を
形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこと
により製造されることを特徴とする請求項1〜34のい
ずれかに記載の半導体発光装置。
35. The semiconductor according to claim 1, wherein said impurity diffusion layer is formed in a crystal growth apparatus, and then heat treatment is performed in said crystal growth apparatus. Light emitting device.
【請求項36】 前記結晶成長装置が有機金属気相成長
装置であることを特徴とする請求項35に記載の半導体
発光装置。
36. The semiconductor light emitting device according to claim 35, wherein the crystal growth apparatus is a metal organic chemical vapor deposition apparatus.
【請求項37】 表面を局所的に高温にして混晶化した
ことを特徴とする請求項8〜36のいずれかに記載の半
導体発光装置。
37. The semiconductor light-emitting device according to claim 8, wherein the surface is locally heated to cause a mixed crystal.
【請求項38】 表面を局所的に高温にする方法とし
て、電子線やレーザ光の照射を用いることを特徴とする
請求項37に記載の半導体発光装置。
38. The semiconductor light emitting device according to claim 37, wherein an electron beam or laser light irradiation is used as a method for locally raising the surface temperature.
【請求項39】 ハロゲン元素を含むガスを添加しなが
ら有機金属気相成長法を行うことにより、前記開口部上
にリッジ型の化合物半導体層を選択成長させて形成した
ことを特徴とする請求項1〜38のいずれかに記載の半
導体発光装置。
39. A ridge-type compound semiconductor layer is selectively grown on the opening by performing metal organic chemical vapor deposition while adding a gas containing a halogen element. 39. The semiconductor light emitting device according to any one of 1 to 38.
【請求項40】 前記開口部の伸びる方向を、コンタク
ト層がリッジ形状の実質的全面に形成される様に選択す
ることを特徴とする請求項1〜39のいずれかに記載の
半導体発光装置。
40. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a direction in which the opening extends is selected such that the contact layer is formed substantially over the entire surface of the ridge.
【請求項41】 前記基板の結晶成長面が(100)面
又はそれと結晶学的に等価な面であり、前記保護膜の開
口部の伸びる方向を[01−1]方向又はそれと結晶学
的に等価な方向とすることを特徴とする請求項1〜40
のいずれかに記載の半導体発光装置。
41. A crystal growth plane of the substrate is a (100) plane or a plane crystallographically equivalent thereto, and the direction in which the opening of the protective film extends is a [01-1] direction or a crystallographically equivalent direction. 41. An equivalent direction.
The semiconductor light emitting device according to any one of the above.
【請求項42】 前記リッジ型の化合物半導体層の側面
の少なくとも一部が電極と接していることを特徴とする
請求項1〜41のいずれかに記載の半導体発光装置。
42. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein at least a part of a side surface of the ridge type compound semiconductor layer is in contact with an electrode.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005505125A (en) * 2001-09-13 2005-02-17 インテンス・フォトニクス・リミテッド Optical element manufacturing method and related improvements
JP2007048992A (en) * 2005-08-11 2007-02-22 Mitsubishi Electric Corp Method for forming window of semiconductor laser
WO2007097228A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Nippon Sheet Glass Company, Limited Waveguide optical element
WO2008015882A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 Panasonic Corporation Semiconductor laser and method for manufacturing same
JP2011233644A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element, and method of manufacturing semiconductor laser element
JP2013051340A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Seiko Epson Corp Light emitting device, super luminescent diode, and projector
WO2019138635A1 (en) * 2018-01-10 2019-07-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Semiconductor laser

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4711623B2 (en) * 2001-09-13 2011-06-29 インテンス リミテッド Optical element manufacturing method and related improvements
JP2005505125A (en) * 2001-09-13 2005-02-17 インテンス・フォトニクス・リミテッド Optical element manufacturing method and related improvements
JP2007048992A (en) * 2005-08-11 2007-02-22 Mitsubishi Electric Corp Method for forming window of semiconductor laser
US7515804B2 (en) 2006-02-23 2009-04-07 Nippon Sheet Glass Company, Limited Optical waveguide device
WO2007097228A1 (en) * 2006-02-23 2007-08-30 Nippon Sheet Glass Company, Limited Waveguide optical element
US7738525B2 (en) 2006-07-31 2010-06-15 Panasonic Corporation Semiconductor laser and method for fabricating the same
JP2008034749A (en) * 2006-07-31 2008-02-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor laser, and its manufacturing method
WO2008015882A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-07 Panasonic Corporation Semiconductor laser and method for manufacturing same
JP2011233644A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element, and method of manufacturing semiconductor laser element
US8660160B2 (en) 2010-04-26 2014-02-25 Furukawa Electric Co., Ltd. Semiconductor laser element and method of manufacturing the same
JP2013051340A (en) * 2011-08-31 2013-03-14 Seiko Epson Corp Light emitting device, super luminescent diode, and projector
WO2019138635A1 (en) * 2018-01-10 2019-07-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Semiconductor laser
JPWO2019138635A1 (en) * 2018-01-10 2020-12-24 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Semiconductor laser
US11245248B2 (en) 2018-01-10 2022-02-08 Sony Semiconductor Solutions Corporation Semiconductor laser

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