JP2001185810A - Semiconductor optical device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor optical device and manufacturing method therefor

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JP2001185810A
JP2001185810A JP36614799A JP36614799A JP2001185810A JP 2001185810 A JP2001185810 A JP 2001185810A JP 36614799 A JP36614799 A JP 36614799A JP 36614799 A JP36614799 A JP 36614799A JP 2001185810 A JP2001185810 A JP 2001185810A
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Japan
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layer
optical device
semiconductor optical
ridge
active layer
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JP36614799A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenji Shimoyama
謙司 下山
Makiko Hashimoto
真紀子 橋本
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor optical device element capable of obtaining a high yield and excellent LD characteristics by facilitating cleavage and assembling and sufficiently narrowing the current. SOLUTION: The semiconductor optical device element comprises a compound semiconductor layer including an active layer formed on a substrate, a protective layer having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a ridge compound semiconductor layer formed in the opening. In this case, a current block region or a current block layer is formed at the lower side of the active layer.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光デバイス
装置及びその製造方法に係わり、特に半導体レーザとし
て好適な、リッジ型ストライプ構造を有する半導体光デ
バイス装置及びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor optical device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor optical device having a ridge-type stripe structure and a method for manufacturing the same, which are suitable as a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来型のリッジ導波路型ストライプ構造
半導体レーザの構造及びその作成方法を図3(a)〜
(c)に示す。図3(a)に示す様に、基板41上に第
1導電型クラッド層42、活性層43及び第2導電型ク
ラッド層44及び第2導電型コンタクト層45を成長し
た後、図3(b)の様にエッチングにより第2導電型コ
ンタクト層45及び第2導電型クラッド層44をエッチ
ングすることによってリッジ部を形成する。この際、リ
ッジ以外の部分は活性層43の上部にある第2導電型ク
ラッド層44の途中までエッチングし、その後、このリ
ッジ部側面およびリッジ以外の部分の表面を絶縁層46
を用いて電流が流れないようにし、その上にリッジ上部
を含めて電極47を形成し、基板側にも電極48を形成
することにより作成する(図3(c))。
2. Description of the Related Art A conventional ridge waveguide type semiconductor laser having a stripe structure and a method of fabricating the same are shown in FIGS.
It is shown in (c). As shown in FIG. 3A, after a first conductive type clad layer 42, an active layer 43, a second conductive type clad layer 44, and a second conductive type contact layer 45 are grown on a substrate 41, as shown in FIG. The ridge portion is formed by etching the second conductivity type contact layer 45 and the second conductivity type cladding layer 44 by etching as shown in FIG. At this time, the portion other than the ridge is etched to the middle of the second conductivity type cladding layer 44 on the active layer 43, and then the side surface of the ridge portion and the surface of the portion other than the ridge are insulated by the insulating layer 46.
Is formed by forming an electrode 47 including the upper part of the ridge thereon and forming an electrode 48 also on the substrate side (FIG. 3C).

【0003】このような構造にすることで、電流はリッ
ジ部を通じて活性層12に注入され、リッジ部の下の活
性層12で活性層12の組成に対応した光が発生する。
一方、半導体部分に比べて屈折率の小さい絶縁層31を
形成しているため、リッジ以外の部分の活性層の実効屈
折率はリッジ部の実効屈折率より小さくなる。その結
果、発生した光はリッジ下部の光導波路に閉じこめられ
ることになる。
[0003] With such a structure, current is injected into the active layer 12 through the ridge portion, and light corresponding to the composition of the active layer 12 is generated in the active layer 12 below the ridge portion.
On the other hand, since the insulating layer 31 having a smaller refractive index than the semiconductor portion is formed, the effective refractive index of the active layer other than the ridge is smaller than the effective refractive index of the ridge. As a result, the generated light is confined in the optical waveguide below the ridge.

【0004】このリッジ導波路型ストライプ構造半導体
光デバイス装置はリッジ部分をエッチングにて形成して
いるため、活性層上のリッジ以外の部分のエッチングさ
れたクラッド層部分の厚みを一定にすることが困難であ
った。その結果、このリッジ以外の部分のクラッド層の
厚みのわずかな違いにより、この部分の活性層の実効屈
折率が大きく変動する。また電流注入の幅を決定するリ
ッジ底部の幅も変動し、そのために、低しきい値で光広
がり角を一定にしたレーザを再現性良く作成することは
困難であった。
In this ridge waveguide type semiconductor optical device having a stripe structure, the ridge portion is formed by etching. Therefore, the thickness of the etched clad layer portion other than the ridge on the active layer can be made constant. It was difficult. As a result, a slight difference in the thickness of the cladding layer in a portion other than the ridge significantly changes the effective refractive index of the active layer in this portion. Further, the width of the bottom of the ridge that determines the width of the current injection also fluctuates, which makes it difficult to produce a laser with a low threshold and a constant light spread angle with good reproducibility.

【0005】このような問題を解決するために、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、リッジ部分以外に保護膜を作成して、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
等)。このようなレーザの構造とその作成方法を図3
(a’)〜(c’)に示す。まず、基板51上に、第1
導電型クラッド層52、活性層53及び第2導電型第1
クラッド層54を成長した(図3(a’))後、該第2
導電型第1クラッド層54表面をSiO2等の保護膜5
5で被覆し、フォトリソグラフィ法でストライプ状の窓
を開け、該ストライプ領域にのみ第2導電型第2クラッ
ド層56と第2導電型コンタクト層57を選択成長する
(図3(b’))。次いで、リッジ以外の部分を覆う保
護膜55、リッジを形成する第2導電型第2クラッド層
56の側面及び第2導電型コンタクト層57の表面全体
をSiNx等の絶縁層58で被覆し、再度リッジ頂部の
SiNx絶縁層をフォトリソグラフィ法で除去した後、
表面全体に電極59を形成し、基板側にも電極60を形
成する(図3(c’))。
In order to solve such a problem, the thickness of the cladding layer above the active layer is determined by using the crystal growth rate at the time of crystal growth, and a protective film is formed other than the ridge portion, and the ridge portion is re-formed. A growing method has been proposed (Japanese Unexamined Patent Application Publication No.
-121822, JP-A-9-199791). Fig. 3 shows the structure of such a laser and the method of making it.
(A ') to (c'). First, on the substrate 51, the first
Conductive clad layer 52, active layer 53 and second conductive type first
After growing the cladding layer 54 (FIG. 3A '), the second
The surface of the conductive type first cladding layer 54 is covered with a protective film 5 of SiO 2 or the like.
5 and a stripe-shaped window is opened by photolithography, and a second conductive type second cladding layer 56 and a second conductive type contact layer 57 are selectively grown only in the stripe region (FIG. 3 (b ')). . Next, the protective film 55 covering portions other than the ridge, the side surface of the second conductive type second cladding layer 56 forming the ridge, and the entire surface of the second conductive type contact layer 57 are covered with an insulating layer 58 such as SiNx, and again. After removing the SiNx insulating layer on the ridge top by photolithography,
An electrode 59 is formed on the entire surface, and an electrode 60 is also formed on the substrate side (FIG. 3 (c ')).

【0006】このように絶縁層で、リッジ以外の部分に
電流が流れないようにすると表面は絶縁層で覆われてし
まい劈開がしづらく、また電極剥がれなどの問題があっ
た。また、絶縁層にピンホール等が存在した場合に、リ
ッジ以外の部分に、電流が流れてしまいリッジ部分で十
分に電流を狭窄できないという問題もあった。さらに図
4のように、基板側を上にエピタキシャル層側を下にす
るジャンクション・ダウンで組み立てた際には、半田材
が電極と保護膜の厚み分回り込むだけでその下の化合物
半導体層に達してしまい電流漏れを生じやすい。また、
リッジ部分が他の部分に比べて、とびだしている場合
は、ストレスによる劣化を招きやすい等の問題があり好
ましい状態ではない。
If the current is prevented from flowing through the insulating layer other than the ridge, the surface is covered with the insulating layer, making it difficult to cleave and peeling off the electrodes. Further, when a pinhole or the like is present in the insulating layer, a current flows to a portion other than the ridge, and there is a problem that the current cannot be sufficiently confined in the ridge portion. Furthermore, as shown in FIG. 4, when assembled by junction down with the substrate side up and the epitaxial layer side down, the solder material only reaches the compound semiconductor layer beneath it by wrapping around the thickness of the electrode and the protective film. Current leakage is likely to occur. Also,
If the ridge portion protrudes as compared with other portions, it is not preferable because there is a problem that deterioration due to stress is likely to occur.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来型のリ
ッジストライプ型導波路構造半導体光デバイス装置は、
再成長を用いて作成する場合でも、絶縁層等でリッジ以
外の部分に電流が流れないようにしたLDでは、劈開、
組立がしづらくまた、保護膜等で十分に電流が狭窄され
ずに歩留まりが低下する場合があった。またジャンクシ
ョン・ダウンに組み立てた場合には、リッジ以外の部分
への電流漏れによる劣化を招き、十分なLD特性が得ら
れない場合があった。上記の従来技術の問題点に鑑み
て、本発明は、劈開や組立てが容易で、電流が十分に狭
窄されて歩留まりが高く、優れたLD特性を得ることが
できる半導体光デバイス素子を提供すること、およびそ
のような特性を有する半導体光デバイス素子を簡便に製
造する方法を提供することを課題とした。
As described above, the conventional semiconductor optical device device of the ridge stripe type waveguide structure has the following features.
Even in the case of using regrowth, in an LD in which current does not flow to portions other than the ridge with an insulating layer or the like, cleavage,
In some cases, it is difficult to assemble, and the current is not sufficiently confined by the protective film or the like, so that the yield may decrease. Also, when assembled in a junction-down state, deterioration due to current leakage to portions other than the ridge may be caused, and sufficient LD characteristics may not be obtained. In view of the above-mentioned problems of the prior art, the present invention provides a semiconductor optical device element that is easy to cleave and assemble, has a sufficiently narrow current, has a high yield, and can obtain excellent LD characteristics. An object of the present invention is to provide a method for easily manufacturing a semiconductor optical device having such characteristics.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、活性層の下側(例え
ば基板内部)に電流ブロック領域あるいは活性層の下側
(例えば基板上)に電流ブロック層を形成した構造を有
する半導体光デバイス装置とすることで、保護膜の存在
を最小限にし、劈開、組立等の歩留まりを向上すること
を見いだし、また、ジャンクション・ダウンで組み立て
た場合に十分なLD特性が得られることを見いだし、さ
らに、非可逆的光損傷(COD)レベルを高めたり、素
子の信頼性を向上させることを見いだし、本発明に到達
した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a current blocking region or an active layer (for example, a substrate) is provided below an active layer (for example, inside a substrate). It has been found that by using a semiconductor optical device having a structure in which a current block layer is formed above, the presence of a protective film is minimized and the yield of cleavage, assembly, etc. is improved, and assembly is performed by junction down. In this case, the present inventors have found that sufficient LD characteristics can be obtained, and furthermore, have found that the irreversible optical damage (COD) level can be increased and the reliability of the device can be improved.

【0009】すなわち本発明は、基板上に形成された活
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、該開口部に形成されたリ
ッジ型の化合物半導体層を有する半導体光デバイス装置
において、活性層の下側に電流ブロック領域または電流
ブロック層が形成されていることを特徴とする半導体光
デバイス装置を提供する。
That is, the present invention provides a compound semiconductor layer including an active layer formed on a substrate, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a ridge type compound semiconductor formed in the opening. A semiconductor optical device having a layer, wherein a current blocking region or a current blocking layer is formed below the active layer.

【0010】本発明の半導体光デバイス装置の好ましい
態様として、前記の活性層を含む化合物半導体層が、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;前記のリッジ型の化合物半導体層が、
活性層より屈折率の小さい層を含む態様;前記の活性層
より屈折率の小さい層が、第2導電型第2クラッド層で
ある態様;前記電流ブロック領域あるいは電流ブロック
層が、少なくとも基板または活性層の下にある化合物半
導体層の側面近傍に形成されている態様;前記の電流ブ
ロック領域あるいは電流ブロック層により挟まれた電流
狭窄領域を前記開口部直下近傍のみに形成する態様;前
記の電流ブロック領域あるいは電流ブロック層が、第2
導電型または高抵抗である態様;前記電流ブロック領域
が、基板およびあるいは活性層の下にある化合物半導体
層の内部に選択的に形成されている態様;前記の電流ブ
ロック領域あるいは電流ブロック層が、端面近傍に形成
されている態様;前記電流ブロック領域が、光導波路に
段差が生じることなく、端面近傍に形成されている態
様;前記電流ブロック層が、基板および/または活性層
の下にある化合物半導体層の上に選択的に形成されてい
る態様;前記活性層と前記電流ブロック層との間に光ガ
イド層が形成されている態様;前記電流ブロック層が、
半導体層である態様;前記電流ブロック層が、絶縁体膜
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;前記ブロック層が形成されていない領域から活性
層に電流が注入される態様;光導波路の端部にレーザ光
に対して透明な領域を形成している態様;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表面側電極と接している
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
活性層が少なくともGaAs、AlGaAs、InGa
As、AlGaInAs、GaInP、AlGaIn
P、GaInAsP、AlGaInAsP、GaNある
いはInGaNからなる態様;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ことを特徴とする
態様;前記保護膜の外側にリッジダミー領域を有する態
様;前記リッジダミー領域にリッジダミー層が形成され
ている態様;前記リッジダミー領域の下側の少なくとも
一部に電流ブロック層が形成されている態様;前記リッ
ジダミー層の少なくとも一部が前記表面側電極と接して
いる態様;レーザチップがジャンクション・ダウンにて
組み立てられている態様を挙げることができる。
In a preferred embodiment of the semiconductor optical device according to the present invention, 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; Is smaller than the refractive index of the protective film having the opening; of the layers having lower refractive indexes than the active layers above and below the active layer, the layer on the substrate side is the first conductivity type clad layer, and the other layer is Is a second conductivity type first cladding layer; wherein the ridge type compound semiconductor layer is
An embodiment including a layer having a lower refractive index than the active layer; an embodiment in which the layer having a lower refractive index than the active layer is a second conductive type second cladding layer; An embodiment formed near the side surface of the compound semiconductor layer below the layer; an embodiment in which the current block region or the current confined region sandwiched by the current block layers is formed only in the vicinity immediately below the opening; The region or current blocking layer is
An embodiment of a conductivity type or a high resistance; an embodiment in which the current block region is selectively formed inside a compound semiconductor layer under a substrate and / or an active layer; An embodiment in which the current blocking region is formed in the vicinity of the end surface without any step in the optical waveguide; a compound in which the current blocking layer is below the substrate and / or the active layer. A mode in which a light guide layer is formed between the active layer and the current blocking layer; a mode in which the current blocking layer is selectively formed on the semiconductor layer;
A mode in which the current block layer is an insulator film; a mode in which current is injected into the active layer from the opening; and a mode in which current is injected into the active layer from a region where the block layer is not formed. An embodiment in which a region transparent to laser light is formed at an end of the optical waveguide; and a band gap of the active layer in a current injection region in the center of the optical waveguide at both ends of the optical waveguide. An aspect in which at least a part of a side surface of the ridge-type compound semiconductor layer is in contact with a surface-side electrode; and a width of the opening is wider than a central portion of the device near an end surface of the device. Aspect; an aspect in which the width of the opening is narrower in the vicinity of the end face of the apparatus than in the center of the apparatus; an aspect in which the opening is a stripe-shaped opening extending to both ends; An embodiment in which the opening extends to one end but does not extend to the other end; an embodiment in which the opening does not extend to both ends; the active layer includes at least GaAs; AlGaAs, InGa
As, AlGaInAs, GaInP, AlGaIn
An embodiment comprising P, GaInAsP, AlGaInAsP, GaN or InGaN; an embodiment wherein the surface of the substrate has an off-angle with respect to a low-order plane orientation; an embodiment having a ridge dummy region outside the protective film; An aspect in which a ridge dummy layer is formed in the ridge dummy area; an aspect in which a current block layer is formed in at least a part of a lower side of the ridge dummy area; And a mode in which the laser chip is assembled at the junction down.

【0011】また、本発明は、基板内部もしくは基板上
側に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層を形成す
る工程、活性層を含む化合物半導体層及び保護膜をこの
順に形成する工程、該保護膜に開口部を形成する工程、
該開口部にリッジ型の化合物半導体層を選択成長する工
程を含むことを特徴とする半導体光デバイス装置の製造
方法も提供する。
The present invention also provides a process for forming a current blocking region or a current blocking layer inside or above a substrate, a process for forming a compound semiconductor layer including an active layer and a protective film in this order, and an opening in the protective film. Forming a,
A method of manufacturing a semiconductor optical device, comprising the step of selectively growing a ridge type compound semiconductor layer in the opening.

【0012】本発明の半導体光デバイス装置の製造方法
の好ましい態様として、前記電流ブロック領域を不純物
拡散あるいは不純物注入により形成する態様;結晶成長
装置内で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;前記不
純物拡散層が前記電流ブロック領域に対して選択エッチ
ングにより除去する態様;前記電流ブロック層を選択成
長により形成する態様;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
成する態様;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(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
向とする態様を挙げることができる。
As a preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor optical device according to the present invention, the current block region is formed by impurity diffusion or impurity implantation; an impurity diffusion layer is formed in a crystal growth apparatus, and then the crystal growth apparatus is formed. An embodiment in which the crystal growth apparatus is a metal organic chemical vapor deposition apparatus; an embodiment in which the impurity diffusion layer is selectively removed from the current block region by etching; A ridge-type compound semiconductor layer is selectively grown on the opening by performing a metal organic chemical vapor deposition method while adding a gas containing a halogen element; The direction in which the portion extends is selected so that the contact layer is formed over substantially the entire surface of the ridge shape; The growth plane is a (100) plane or a plane crystallographically equivalent thereto, and the direction in which the opening of the protective film extends is the [01-1] direction or a direction crystallographically equivalent thereto. Can be.

【0013】[0013]

【発明の実施の態様】以下において、本発明の半導体光
デバイス装置およびその製造方法について詳細に説明す
る。 本発明の半導体光デバイス装置は、基板上に形成
された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、該開口部に形成
されたリッジ型の化合物半導体層を少なくとも有する半
導体光デバイス装置である。本発明の半導体光デバイス
装置は、これらの層の他に半導体光デバイス装置に通常
形成される層を適宜有していてもよい。本発明の特徴
は、活性層の下側に電流ブロック領域または電流ブロッ
ク層が形成されている点にある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor optical device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail. The semiconductor optical device of the present invention comprises a compound semiconductor layer including an active layer formed on a substrate, a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer, and a ridge-type compound formed in the opening. A semiconductor optical device having at least a semiconductor layer. The semiconductor optical device of the present invention may appropriately have layers usually formed in the semiconductor optical device in addition to these layers. A feature of the present invention is that a current blocking region or a current blocking layer is formed below the active layer.

【0014】本明細書において「電流ブロック領域」と
は、ある層の一部を構成する領域であって電流をブロッ
クする機能を有するものをいう。また、「電流ブロック
層」とは、全体が電流をブロックする機能を有する層を
いう。本発明の半導体光デバイス装置は、活性層の下側
に電流ブロック領域か電流ブロック層のいずれか一方の
みが形成されていてもよいし、電流ブロック領域と電流
ブロック層の両方が形成されていてもよい。
As used herein, the term "current blocking region" refers to a region that forms a part of a certain layer and has a function of blocking current. The “current blocking layer” refers to a layer having a function of blocking current as a whole. In the semiconductor optical device device of the present invention, only one of the current block region and the current block layer may be formed below the active layer, or both the current block region and the current block layer may be formed. Is also good.

【0015】このような特徴を有する本発明の半導体光
デバイス装置の構造を、図1および図2に示す態様を参
照しながら具体的に説明する。図1(a)および(b)
は、電流ブロック領域を有する本発明の半導体光デバイ
ス装置の具体的態様を示すものである。図1(a)およ
び(b)では、基板11の中に電流ブロック領域12が
形成されている。図1(a)では、電流ブロック領域1
2は、光導波路の直下には形成されず、光導波路の直下
にあたる部分の左右に基板の側面にかけて形成されてい
る。また、図1(b)では、電流ブロック領域12は、
図1(a)の部分に加えてさらに端部にも形成されてい
る。電流ブロック領域の形状および形成位置は、これら
の態様に限定されるものではない。例えば、電流ブロッ
ク領域は、活性層の下側に形成されているバッファー層
やクラッド層の内部に形成されていてもよい。また、複
数の層にまたがって形成されていてもよい。
The structure of the semiconductor optical device of the present invention having such features will be described in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. FIG. 1 (a) and (b)
Shows a specific embodiment of the semiconductor optical device of the present invention having a current block region. 1A and 1B, a current block region 12 is formed in a substrate 11. In FIG. 1A, the current block region 1
No. 2 is not formed immediately below the optical waveguide, but is formed on the left and right sides of the portion directly below the optical waveguide and over the side surface of the substrate. Further, in FIG. 1B, the current block region 12
In addition to the portion shown in FIG. The shape and formation position of the current block region are not limited to these modes. For example, the current blocking region may be formed inside a buffer layer or a cladding layer formed below the active layer. Further, it may be formed over a plurality of layers.

【0016】図2(a)および(b)は、電流ブロック
層を有する本発明の半導体光デバイス装置の具体的態様
を示すものである。図2(a)および(b)では、基板
11の上に電流ブロック層13が形成されている。図2
(a)では、電流ブロック層13は、光導波路の直下に
は形成されず、光導波路の直下にあたる部分の左右に基
板の側面にかけて形成されている。また、図2(b)で
は、電流ブロック層13は、図2(a)の部分に加えて
さらに端部にも形成されている。電流ブロック層の形状
および形成位置は、これらの態様に限定されるものでは
ない。例えば、電流ブロック層は活性層の下側に形成さ
れている任意の層の間に形成されていてもよく、バッフ
ァー層とクラッド層の間に形成されていてもよい。ま
た、電流ブロック層の数は1つでも複数であってもよ
い。
FIGS. 2A and 2B show a specific embodiment of the semiconductor optical device of the present invention having a current blocking layer. 2A and 2B, a current blocking layer 13 is formed on a substrate 11. FIG.
In (a), the current block layer 13 is not formed immediately below the optical waveguide, but is formed on the left and right sides of the portion directly below the optical waveguide and over the side surface of the substrate. Further, in FIG. 2B, the current block layer 13 is formed at the end in addition to the portion of FIG. 2A. The shape and the formation position of the current blocking layer are not limited to these embodiments. For example, the current blocking layer may be formed between any layers formed below the active layer, or may be formed between the buffer layer and the cladding layer. The number of current blocking layers may be one or more.

【0017】本発明では、電流ブロック領域は基板内に
形成されていることが好ましく、電流ブロック層は基板
上に形成されていることが好ましい。特に、図1や図2
に示すように、電流ブロック領域は基板内にのみ形成さ
れていることが好ましく、電流ブロック層は基板上にの
み形成されていることが、成長回数低減や表面酸化抑制
の観点から好ましい。これにより、保護膜の存在を最小
限にし、劈開、組立等の歩留まりを向上させることがで
きる。また、ジャンクション・ダウンで組み立てた場合
に十分なLD特性を得ることができ、さらに、非可逆的
光損傷(COD)レベルを高めたり、素子の信頼性を向
上させることもできる。
In the present invention, the current block region is preferably formed in the substrate, and the current block layer is preferably formed on the substrate. In particular, FIGS. 1 and 2
As shown in (1), the current block region is preferably formed only in the substrate, and the current block layer is preferably formed only on the substrate from the viewpoint of reducing the number of times of growth and suppressing surface oxidation. Thereby, the presence of the protective film can be minimized, and the yield of cleavage, assembly, and the like can be improved. In addition, sufficient LD characteristics can be obtained when assembled in a junction-down state, and the irreversible optical damage (COD) level can be increased, and the reliability of the device can be improved.

【0018】電流ブロック領域または電流ブロック層の
厚みは、薄すぎると電流ブロックの機能が不十分とな
り、厚くなりすぎると通過抵抗が大きくなるなってしま
う。具体的には、下限は0.01μm以上が好ましく、
0.1μm以上がより好ましい。上限は5μm以下が好
ましく、3μm以下がより好ましい。また、図1および
図2に示すように、電流ブロック領域または電流ブロッ
ク層は、光導波路の直下にあたる部分には形成されず、
光導波路の直下にあたる部の左右に基板の側面にかけて
形成されていることが好ましい。これにより、劈開にお
けるチップ側面での電極の垂れ下がりやジャンクション
・ダウンで組み立てた時の半田材の回り込み等による光
導波路端面あるいは側面での電流リークの発生を防止す
ることができるようになる。
If the thickness of the current block region or the current block layer is too small, the function of the current block becomes insufficient, and if the thickness is too large, the passage resistance increases. Specifically, the lower limit is preferably 0.01 μm or more,
0.1 μm or more is more preferable. The upper limit is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less. As shown in FIGS. 1 and 2, the current blocking region or the current blocking layer is not formed in a portion directly below the optical waveguide,
It is preferable that it is formed over the side surface of the substrate on the left and right of the portion directly below the optical waveguide. As a result, it is possible to prevent current leakage on the end face or side face of the optical waveguide due to the sagging of the electrode on the side face of the chip during the cleavage or the wraparound of the solder material when assembled by junction down.

【0019】電流ブロック領域あるいは電流ブロック層
により挟まれた電流狭窄領域を、光導波路の直下にあた
る部分の近傍のみに形成することにより、リッジダミー
領域上に保護膜を介さずに直接電極を形成しても素子内
部での電流リークも防止することができる。電流狭窄領
域の幅は、広すぎると電流ブロックの機能が不十分とな
り、狭くなりすぎると通過抵抗が大きくなるなってしま
う。具体的には、下限は0.5μm以上が好ましく、1
μm以上がより好ましい。上限は50μm以下が好まし
く、20μm以下がより好ましい。図2に示すように、
リッジダミー領域の下側の少なくとも一部に電流ブロッ
ク層を形成することにより、リッジ部分をリッジダミー
領域の少なくとも一部に比べて低くすることができ、ジ
ャンクション・ダウン組立時におけるストレスを低減す
ることが可能となる。
By forming the current blocking region or the current confining region sandwiched between the current blocking layers only in the vicinity of the portion immediately below the optical waveguide, an electrode is formed directly on the ridge dummy region without interposing a protective film. However, current leakage inside the element can also be prevented. If the width of the current confinement region is too large, the function of the current block becomes insufficient, and if the width is too small, the passage resistance increases. Specifically, the lower limit is preferably 0.5 μm or more, and 1
μm or more is more preferable. The upper limit is preferably 50 μm or less, more preferably 20 μm or less. As shown in FIG.
By forming a current block layer on at least a part of the lower side of the ridge dummy area, the ridge part can be made lower than at least a part of the ridge dummy area, and the stress at the time of junction down assembly can be reduced. Becomes possible.

【0020】図1(b)および図2(b)に示すよう
に、端面近傍にも電流ブロック領域または電流ブロック
層を形成することができる。このように端部に電流非注
入領域を形成することにより、端面での電流再結合を低
減することが可能となり、非可逆的光損傷(COD)レ
ベルを高めて、素子の信頼性を向上させることができ
る。不純物拡散などの手法を用いて、光導波路の端部に
レーザ光に対して透明な領域を形成した窓構造レーザに
おいても、同様に端面での再結合電流の発生を防止でき
る。このとき、図2(b)に示すように、電流ブロック
層が端面近傍に形成されていて、端面近傍で光導波路に
段差がある場合、端面近傍では光が活性層からクラッド
層などのよりバンドギャップの大きい層に漏れだして、
実質的に端面が光に対して透明、すなわち端面窓構造と
することも可能となる。
As shown in FIGS. 1B and 2B, a current block region or a current block layer can be formed near the end face. By forming the current non-injection region at the end in this manner, it is possible to reduce the current recombination at the end face, increase the irreversible optical damage (COD) level, and improve the reliability of the device. be able to. Even in a window structure laser in which a region transparent to laser light is formed at the end of the optical waveguide using a technique such as impurity diffusion, generation of recombination current at the end face can be similarly prevented. At this time, as shown in FIG. 2B, when the current blocking layer is formed near the end face and there is a step in the optical waveguide near the end face, light is transferred from the active layer to the cladding layer or the like near the end face. Leaking into a layer with a large gap,
It is also possible for the end face to be substantially transparent to light, that is, an end face window structure.

【0021】一方、図1に示すように、電流ブロック領
域を平坦に埋め込む場合には、光導波路に段差が生じる
ことなく、端面近傍にも電流ブロック領域を形成するこ
とができ、端部での光導波損失の発生を防止できる。こ
のとき、光導波路が実質的に一直線上にあることが好ま
しく、具体的には端部における光導波路の段差が波長の
1/10以下であることが好ましい。端面での電流ブロ
ック領域あるいは電流ブロック層の幅は、狭すぎると、
電流非注入の効果が低減したり、劈開が困難になるなど
の問題が生じてしまい、広すぎると、電流非注入領域で
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、電流非注入領域の長さは、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、50μm以下が好ましく、30μm以下がより好ま
しい。
On the other hand, as shown in FIG. 1, when the current block region is buried flat, the current block region can be formed near the end face without any step in the optical waveguide, and the end portion can be formed. The occurrence of optical waveguide loss can be prevented. At this time, it is preferable that the optical waveguide is substantially on a straight line, and specifically, it is preferable that the step of the optical waveguide at the end is 1/10 or less of the wavelength. If the width of the current block region or current block layer at the end face is too narrow,
If the effect of current non-injection is reduced or cleavage becomes difficult, problems occur. If too wide, loss in the current non-injection region increases, so that threshold current increases and slope efficiency decreases. This leads to deterioration of laser characteristics. Therefore, the length of the current non-injection region is, as a lower limit, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more. As a maximum, 50 micrometers or less are preferred and 30 micrometers or less are more preferred.

【0022】電流非注入領域は、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
ような電流非注入領域が形成される部分をさす。
The current non-injection regions are 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. Note that the term “near the end face” in this specification refers to a portion where such a current non-injection region is formed.

【0023】電流ブロック層あるいは電流ブロック領域
の形成方法は特に限定されない。電流ブロック層は、プ
ロセスの簡素化や形状制御性の観点から、選択成長によ
り形成することが好ましい。一方、電流ブロック領域
は、不純物拡散あるいは不純物注入により形成すること
が好ましい。このとき、結晶成長装置内で不純物拡散層
を形成し、引き続き該結晶成長装置内で熱処理を行うこ
とが好ましい。結晶成長装置は有機金属気相成長装置で
あることがさらに好ましい。また、不純物拡散層は、前
記電流ブロック領域に対して選択エッチングにより除去
することが、平坦化の観点から好ましい。
The method for forming the current block layer or the current block region is not particularly limited. The current block layer is preferably formed by selective growth from the viewpoint of process simplification and shape controllability. On the other hand, the current block region is preferably formed by impurity diffusion or impurity implantation. At this time, it is preferable to form an impurity diffusion layer in the crystal growth apparatus and then to perform heat treatment in the crystal growth apparatus. More preferably, the crystal growth device is a metal organic chemical vapor deposition device. It is preferable that the impurity diffusion layer be removed from the current block region by selective etching from the viewpoint of planarization.

【0024】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
は、不純物拡散層を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。
In consideration of ease of production and controllability, it is preferable that the growth of a layer having a diffusion source and the annealing process be performed consistently in a thin film growth apparatus as an impurity diffusion process. Further, in order to reduce the leakage current at the end, it is preferable to remove the impurity diffusion layer at least by the end of the laser chip manufacturing process.

【0025】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、III−V族半導体
に対しては、例えば、p型不純物として、亜鉛(Z
n)、マグネシウム(Mg)、ベリリウム(Be)な
ど、n型不純物として、シリコン(Si)、ゲルマニウ
ム(Ge)、錫(Sn)、硫黄(S)、セレン(S
e)、テルル(Te)などが挙げられる。また、高抵抗
化することができる不純物でもよく、例えば、銅(C
u)、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 are preferably those having 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). For a III-V group semiconductor, for example, zinc (Z
n), magnesium (Mg), beryllium (Be), etc., as n-type impurities such as silicon (Si), germanium (Ge), tin (Sn), sulfur (S), and selenium (S).
e), tellurium (Te) and the like. Further, impurities that can increase the resistance may be used. For example, copper (C
u), transition elements such as iron (Fe) and chromium (Cr), and hydrogen (H). In particular, for III-V semiconductors, boron (B) and oxygen (O) are exemplified.

【0026】また、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
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。
In addition, as an impurity doping method, 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. 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.

【0027】図1および図2において、電流ブロック領
域12を形成した基板11、あるいは電流ブロック層1
3を形成した基板11の上には、活性層を含む化合物半
導体層が形成されている。活性層を含む化合物半導体層
は、通常、活性層15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14、他方のエピタキシャル側の層は第2導電
型第1クラッド層16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。通常は、2
層のクラッド層で活性層を挟んでなるダブルへテロ(D
H)構造であり、基板11上に第1導電型クラッド層1
4、活性層15、第2導電型第1クラッド層16が順次
積層されている。このとき、第2導電型クラッド層13
の上にさらに表面酸化を防止する機能をもつ酸化防止層
が形成されていてもよく、例えば直接酸化防止層17が
形成されていることが好ましい。酸化防止層17の上に
は、絶縁層である保護膜18が形成されている。保護膜
18はストライプ状の開口部19を有しており、外側は
リッジダミー領域を形成するために除去されている。こ
のような保護膜18は、通常は堆積後にフォトリソグラ
フィー法により形成される。本明細書において「リッジ
ダミー領域」とは、エピタキシャル層側から見て、保護
膜の外側部分を基板からエピタキシャル層を含めた領域
をいう。リッジダミー領域には、保護膜18に乗りかか
るように成長したエピタキシャル層20a、21aも含
むこととする。開口部19上には、リッジ型の化合物半
導体層、即ち、通常は活性層よりも屈折率の低い化合物
半導体層である第2導電型第2クラッド層20と抵抗低
減のためのコンタクト層21が形成されている。このほ
かに光ガイド層として機能する層を含んでいてもよい。
このようなリッジ部分とリッジダミー領域は、第2導電
型第2クラッド層20、20aとコンタクト層21、2
1aを同時に堆積することにより形成するのが一般的で
ある。コンタクト層21、21aの上面側と、基板11
の底部側にはそれぞれ電極22、23が形成されてい
る。
In FIG. 1 and FIG. 2, the substrate 11 on which the current block region 12 is formed or the current block layer 1 is formed.
A compound semiconductor layer including an active layer is formed on the substrate 11 on which the substrate 3 is formed. The compound semiconductor layer including the active layer usually includes layers above and below the active layer 15 having a lower refractive index than the active layer, of which the layer on the substrate side is the first conductivity type cladding layer 14 and the layer on the other epitaxial side. Functions as the first cladding layer 16 of the second conductivity type. In addition, a layer functioning as a light guide layer may be included. Usually 2
Double heterostructure (D
H) structure, the first conductivity type cladding layer 1
4, an active layer 15 and a second conductive type first clad layer 16 are sequentially laminated. At this time, the second conductive type clad layer 13
An antioxidant layer having a function of preventing surface oxidation may be further formed thereon, and for example, it is preferable that the antioxidant layer 17 is formed directly. On the oxidation preventing layer 17, a protective film 18 which is an insulating layer is formed. The protective film 18 has a striped opening 19, and the outside is removed to form a ridge dummy region. Such a protective film 18 is usually formed by photolithography after deposition. In this specification, the “ridge dummy region” refers to a region including the epitaxial layer from the substrate outside the protective film when viewed from the epitaxial layer side. The ridge dummy region also includes epitaxial layers 20a and 21a grown so as to cover the protective film 18. On the opening 19, a ridge type compound semiconductor layer, that is, a second conductivity type second cladding layer 20, which is usually a compound semiconductor layer having a lower refractive index than the active layer, and a contact layer 21 for reducing resistance. Is formed. In addition, a layer functioning as a light guide layer may be included.
Such ridge portions and ridge dummy regions are formed by the second conductive type second cladding layers 20 and 20a and the contact layers 21 and 2
It is common to form by depositing 1a simultaneously. The upper surface side of the contact layers 21 and 21a and the substrate 11
Are formed on the bottom side thereof.

【0028】なお、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 on the upper surface and a B layer is formed on that layer. The above expression also includes the case where the upper surface of the A layer and the bottom surface of the B layer are partially in contact with each other and one or more layers exist between the A layer and the B layer in other portions. Specific aspects are apparent from the following description of each layer and specific examples of the examples.

【0029】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
基板11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GaAs、InP、GaP、ZnSe、ZnO、S
i、Al23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(1
00)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 conductivity and material of the substrate 11 constituting the semiconductor optical device of the present invention are not particularly limited as long as a crystal having a double hetero structure can be grown thereon. Preferred is a conductive substrate. Specifically, GaAs, InP, GaP, ZnSe, ZnO, S
It is preferable to use a crystal substrate of i, Al 2 O 3 or the like, 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 always strictly (1).
00) It is not necessary that the surface be exactly the same, and the case including an off-angle of 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.

【0030】また、基板は六方晶型の基板でもよく、そ
の場合はAl23、6H−SiC等の上にも形成される
ものである。基板11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0.2〜2μ
m程度のバッファ層を形成しておくことが好ましい。こ
のダブルヘテロ構造の作成や再成長にはMOCVDやM
BEなどの公知の成長方法を用いればよい。
The substrate may be a hexagonal substrate, in which case it is also formed on Al 2 O 3 , 6H—SiC or the like. On the substrate 11, a thickness of 0.2 to 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 having a thickness of about m. MOCVD or M
A known growth method such as BE may be used.

【0031】基板上にバッファー層を形成する場合、バ
ッファ層は比較的低抵抗となるため、バッファ層が厚く
なりすぎると、電流ブロック領域あるいは電流ブロック
層により挟まれた電流狭窄領域を開口部直下近傍のみに
形成することにより、リッジダミー領域上に保護膜を介
さずに直接電極を形成しても素子内部での電流リークを
防止することが困難になってしまう。このため、バッフ
ァ層の厚みは1μm以下にすることが好ましく、0.5
μm以下にすることがより好ましい。さらに、できれば
バッファ層を形成しないことがもっとも好ましい。
When a buffer layer is formed on a substrate, the resistance of the buffer layer is relatively low. If the buffer layer is too thick, a current blocking region or a current constriction region sandwiched between the current blocking layers is placed immediately below the opening. By forming the electrode only in the vicinity, it is difficult to prevent a current leak inside the element even if an electrode is directly formed on the ridge dummy region without a protective film. For this reason, the thickness of the buffer layer is preferably set to 1 μm or less,
It is more preferable that the thickness be not more than μm. Furthermore, if possible, it is most preferable not to form a buffer layer.

【0032】基板11上には、活性層を含む化合物半導
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 11, a compound semiconductor layer including an active layer 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.

【0033】第1導電型クラッド層14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G
aInP、AlGaInP、AlInP、AlGaA
s、AlGaAsP、AlGaInAs、GaInAs
P、GaN、AlGaN、AlGaInN、BeMgZ
nSe、MgZnSSe、CdZnSeTe等の一般的
なIII−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
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 14 is formed of a material having a smaller 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, G of the first conductivity type
aInP, AlGaInP, AlInP, AlGaAs
s, AlGaAsP, AlGaInAs, GaInAs
P, GaN, AlGaN, AlGaInN, BeMgZ
General III-V or II-VI group semiconductors such as nSe, MgZnSSe, and CdZnSeTe can be used. The lower limit of the carrier concentration of the first conductivity type cladding layer is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more, more preferably 3 × 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, and 5 × 10
It is more preferably 19 cm -3 or less, most preferably 3 × 10 18 cm -3 or less.

【0034】第1導電型クラッド層14は、単層からな
るものであるときは、厚みは0.5〜4μmであるのが
好ましく、1〜3μmであるのがより好ましい。第1導
電型クラッド層は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、AlGaInP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AlGaAsP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0.01μm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、0.3μm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
上がより好ましい。上限は3×10 18cm-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 14 is a single layer.
When the thickness is 0.5 to 4 μm
Preferably, it is 1 to 3 μm. First guide
The electric cladding layer may be composed of a plurality of layers.
Specifically, GaInP, AlGaInP or
AlInP cladding layer and substrate side of the cladding layer
The first conductive type is made of AlGaAs or AlGaAsP.
It is possible to exemplify an embodiment in which a clad layer is formed.
Wear. At this time, the thickness of the layer on the active layer side may be reduced.
Preferably, the lower limit of the thickness is 0.01 μm or more.
Preferably, the thickness is 0.05 μm or more. As an upper limit
Is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less.
preferable. The carrier concentration of the layer on the substrate side is lower limit 2
× 1017cm-3Is preferably 5 or more17cm-3Less than
The above is more preferred. Upper limit is 3 × 10 18cm-3The following is preferred
2 × 1018cm-3The following is more preferred.

【0035】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
活性層15の構造は、特に制限されず、図1(a)の態
様においては、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(DQW)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 15 constituting the semiconductor optical device of the present invention is not particularly limited. The embodiment shown in FIG. 1A has a triple quantum well structure (TQW). 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, and a barrier layer (non-doped) 55. , A quantum well layer (non-doped) 56 and a confinement layer (non-doped) 57 are sequentially laminated. 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 (DQW) comprising a light confinement layer laminated above the uppermost quantum well layer and the lowermost quantum well layer, and a multiple quantum well structure having four or more quantum well layers ( MQW). When the active layer has a quantum well structure, a shorter wavelength and a lower threshold can be achieved as compared with a single bulk active layer.

【0036】本発明の半導体光デバイス装置において
は、光導波路の両端部分における活性層のバンドギャッ
プを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した窓領域が形成されていても
よい。この窓領域は無秩序化された領域であり、活性層
の光導波路の端面は混晶領域になっている。
In the semiconductor optical device of the present invention, even if a window region is formed in which 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. Good. This window region is a disordered region, and the end face of the optical waveguide of the active layer is a mixed crystal region.

【0037】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、活
性層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、後述
する酸化防止層17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
17と第2導電型第1クラッド層16を通って活性層1
5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 is not particularly limited. A preferred method is to perform a process for forming a window region from above the active layer. For example, there is impurity diffusion as one method for manufacturing a window region. In the present invention, a window region can be easily manufactured by forming an impurity diffusion layer above an active layer. In particular, it is possible to perform impurity diffusion from a location above the active layer and relatively short from the active layer. For example, impurity diffusion can be performed from above the oxidation prevention layer 17 described later. At this time, the impurity passes through the oxidation preventing layer 17 having a relatively small thickness and the first cladding layer 16 of the second conductivity type to form the active layer 1.
As a result, the controllability of the position of the impurity diffusion front can be improved and the leakage current at the end 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0μm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0.5μ
m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、850℃
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.
During thermal diffusion, the interface of the active layer may be disturbed at the center of the waveguide other than the window structure, or the quality of the active layer may be degraded due to thermal damage. In consideration of these, the lower limit of the distance from the active layer to the impurity diffusion layer in the optical waveguide is preferably 0 μm or more, more preferably 0.05 μm or more, and 0.
Most preferably, it is 1 μm or more. The upper limit of the diffusion distance is 0.5μ
m or less, more preferably 0.45 μm or less,
Most preferably, it is 0.4 μm or less. Since the diffusion distance of the impurity is relatively short, there is an advantage that the impurity can be diffused at a relatively low temperature. Impurity diffusion temperature is 850 ° C
Or less, more preferably 770 ° C. or lower, and even more preferably 730 ° C. or lower.

【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1
4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. Layer 1
4 is preferable 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(A
r)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, when the implanted impurity reaches the active layer, 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 implanted impurity is formed above the active layer. Preferably, there is a peak in the profile. As the implanted impurities, silicon (Si), fluorine (F), aluminum (Al), boron (B), carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P), sulfur (S), arsenic (As), Gallium (Ga) is suitable. 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 mixed crystal formation, hydrogen (H), argon (A
By injecting r) or the like, the activation rate of carriers can be reduced and a high-resistance layer can be formed.

【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】窓構造を形成するために不純物を拡散した
領域と、活性層の下に形成した電流ブロック層または電
流ブロック領域の好ましい寸法関係について、図5を参
照しながら説明する。図5において、窓構造を形成する
ために不純物を拡散した領域はAの部分に相当しa、
c、eで規定され、活性層の下に形成した電流ブロック
層または電流ブロック領域はBの部分に相当しb、d、
fで規定されている。上面図の3つの図はそれぞれ異な
る態様を示したものである。また、Wは後述する開口部
19の幅を示すものである。
A preferred dimensional relationship between a region in which impurities are diffused to form a window structure and a current block layer or a current block region formed below the active layer will be described with reference to FIG. In FIG. 5, a region where impurities are diffused to form a window structure corresponds to a portion A,
The current blocking layer or the current blocking region defined under c and e and formed below the active layer corresponds to the portion B, and b, d,
f. The three views in the top view each show different aspects. W indicates the width of an opening 19 described later.

【0045】これらのパラメーターは、 b≧a/2 c≧W、 d≧W f≧e/2 の関係を満足することが好ましく、 b≧a d≧c≧W f≧e の関係を満足することがより好ましい。These parameters preferably satisfy the relationship of b ≧ a / 2 c ≧ W, d ≧ Wf ≧ e / 2, and satisfy the relationship of b ≧ ad ≦ c ≧ Wf ≧ e. Is more preferable.

【0046】第2導電型第1クラッド層16は、活性層
15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、AlGaA
s、AlGaAsP、AlGaInAs、GaInAs
P、AlGaInN、BeMgZnSe、MgZnSS
e、CdZnSeTe等の一般的なIII−V族、II
−VI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GaA
s、GaAsP、GaInAs、GaInP、GaIn
N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 clad layer 16 is formed of a material having a lower refractive index than the active layer 15. For example,
Second conductivity type AlGaInP, AlInP, AlGaAs
s, AlGaAsP, AlGaInAs, GaInAs
P, AlGaInN, BeMgZnSe, MgZnSS
e, general III-V groups such as CdZnSeTe, II
-VI group semiconductors can be used. When the second-conductivity-type cladding layer is made of a III-V compound semiconductor containing Al, substantially the entire surface on which GaN can be grown is GaAs.
s, GaAsP, GaInAs, GaInP, GaIn
It is preferable to cover with a group III-V compound semiconductor containing no Al such as N because surface oxidation can be prevented.

【0047】第2導電型第1クラッド層16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 16 is preferably 2 × 10 17 cm −3 or more, and 5 × 10 17 cm −3 or more.
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.

【0048】第2導電型第1クラッド層16は活性層1
5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 16 of the second conductivity type is the active layer 1
5 is formed. In a preferred embodiment of the present invention, the refractive index of the second conductive type first cladding layer 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.

【0049】第2導電型第1クラッド層16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)17を形成することにより、少なくとも開口
部19内に第2導電型第2クラッド層20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 16 has a second
By forming the antioxidant layer (etching stop layer) 17 functioning as a conductive type cap layer, when the second conductive type second clad layer 20 is regrown at least in the opening 19, the passage resistance is formed at the regrowth interface. Can be easily prevented from being generated in the high resistance layer.

【0050】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酸
化防止層を有する。これによりリッジ部の第2導電型第
2クラッド層20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 anti-oxidation layer is provided at least immediately below the opening of the protective film on the conductive type first clad layer, that is, in the stripe region and preferably on both sides thereof. Thus, when the second conductivity type second cladding layer 20 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.

【0051】酸化防止層17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 17 is not particularly limited as long as it is hardly oxidized or is easily oxidized and cleaned. 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.

【0052】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
保護膜18は、第2導電型第1クラッド層より上に形成
され、開口部19を有する。基本的には、該開口部19
から活性層に電流が注入される。保護膜18の材料は電
流阻止機能を有する絶縁体であれば、特に限定されな
い。一般的には、誘電体が好ましく用いられ、具体的に
は、SiNx膜、SiO2膜、SiON膜、Al2
3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MO
CVD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18には、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
などの欠点も有している。したがって、素子の表面を覆
う割合を小さくし、端面にかかる長さも短くすることが
好ましいが、本発明はこのことを可能にするものであ
る。
The protective film 18 constituting the semiconductor optical device of the present invention is formed above the second conductive type first cladding layer and has an opening 19. Basically, the opening 19
A current is injected into the active layer. The material of the protective film 18 is not particularly limited as long as it is an insulator having a current blocking function. In general, a dielectric is preferably used. Specifically, a SiNx film, a SiO 2 film, a SiON film, an Al 2 O
3 film, ZnO film, SiC film, and amorphous Si. This protective film serves as a mask
It is used when it is formed by selective regrowth using CVD or the like. The protective film 18 has an advantage that a layer having a low refractive index and excellent insulating properties can be formed, but also has disadvantages such as poor heat dissipation and poor cleavage due to low thermal conductivity. Have. Therefore, it is preferable to reduce the ratio of covering the surface of the element and shorten the length of the end face, but the present invention makes this possible.

【0053】保護膜18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、
屈折率等が異なる2つ以上の層から形成してもよい。
The protective film 18 is used to control the light distribution (particularly the light distribution in the lateral direction) and to improve the current blocking function.
It may be formed from two or more layers having different refractive indexes and the like.

【0054】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、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2導電型第1クラッド層16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。
In order to provide an effective refractive index difference between the ridge portion and the non-ridge portion in the active layer in the horizontal direction, and to stabilize the transverse mode of laser oscillation, the refractive index of the protective film is made smaller than the refractive index of the cladding layer. Is also preferably small. However, in practice, when the refractive index difference between the protective film and the cladding layer is too large, the effective refractive index step in the lateral direction in the active layer tends to be large,
The first cladding layer 16 of the second conductivity type under the ridge must be thickened, which causes a problem that 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.

【0055】保護膜18の開口部上に形成される活性層
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20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。
Most of the ridge type compound semiconductor layer including a layer having a lower refractive index than the active layer formed on the opening of the protective film 18 is generally formed of the second conductive type second clad layer 20. In addition, a layer functioning as a light guide layer may be included.

【0056】保護膜18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20が形成される。第2
導電型第2クラッド層20は、通常は開口部19の上側
表面をすべて覆うように形成される。本発明の望ましい
実施様態では、第2導電型第2クラッド層20の屈折率
は第2導電型第1クラッド層16の屈折率はよりも小さ
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。
A second cladding layer 20 of the second conductivity type is formed on at least a part of the opening of the protective film 18. Second
The conductive type second cladding layer 20 is usually formed so as to cover the entire upper surface of the opening 19. In a preferred embodiment of the present invention, the refractive index of the second conductive type second cladding layer 20 is lower than that of the second conductive type first cladding layer 16. 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.

【0057】第2導電型第2クラッド層20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
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、3×10
18cm-3以下が最も好ましい。第2導電型第2クラッド
層20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、2.0μm以下がより好ましい。
The lower limit of the carrier concentration of the second conductive type second cladding layer 20 is preferably 5 × 10 17 cm −3 or more, and 7 × 10 17 cm −3 or more.
It is more preferably at least 10 17 cm -3, most preferably at least 1 × 10 18 cm -3 . The upper limit is preferably 1 × 10 19 cm −3 or less, more preferably 5 × 10 18 cm −3 or less, and 3 × 10 cm −3 or less.
Most preferably 18 cm -3 or less. The lower limit of the thickness of the second conductivity type second cladding layer 20 is preferably 0.5 μm or more in consideration of insufficient light confinement if the thickness is too small, and increase of the passage resistance if the thickness is too large. Preferably, 1.
0 μm or more is more preferable. The upper limit is preferably 3.0 μm or less, more preferably 2.0 μm or less.

【0058】また、第2導電型第2クラッド層20の厚
さは、後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 cladding layer 20 of the second conductivity type is set to 0.25 to
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.

【0059】保護膜18と第2導電型第2クラッド層2
0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21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。
Protective film 18 and second conductive type second cladding layer 2
It is preferable to form a low-resistance (high carrier concentration) contact layer 21 in order to reduce the contact resistance with the electrode material before forming an electrode after forming 0. 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.

【0060】このとき、コンタクト層21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。例えば、
AlGaAs、AlGaInAs、AlGaInP、G
aInAsP、AlGaInN、BeMgZnSe、M
gZnSSe、CdZnSeTe等の一般的なIII−
V族、II−VI族半導体を用いることができる。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以上が最も好ましい。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
×1018cm-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 21 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. . For example,
AlGaAs, AlGaInAs, AlGaInP, G
aInAsP, AlGaInN, BeMgZnSe, M
General III- such as gZnSSe and CdZnSeTe
Group V and II-VI semiconductors can be used. The lower limit of the carrier density is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more,
3 × 10 18 cm -3 or more is more preferable, and 5 × 10 18 cm
-3 or more is most preferred. The upper limit is preferably 2 × 10 20 cm −3 or less, more preferably 5 × 10 19 cm −3 or less, and 3 × 10 19 cm −3 or less.
× 10 18 cm -3 or less is most preferable. Contact layer 29
Is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 1 to 8 μm, and most preferably 2 to 6 μm.

【0061】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)を用いれば、装置全体の抵抗低減に有効
である。
The side surfaces and part of 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 and the like. Also in this 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. In particular, AlGaInP
The use of a material having a high specific resistance (particularly in the p-type) such as an AlGaInN-based material is effective in reducing the resistance of the entire device.

【0062】本発明では、開口部上に形成される活性層
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20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20の保護膜18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18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18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。
According to the present invention, a part of the ridge type compound semiconductor layer having a smaller refractive index than the active layer formed on the opening portion is over the protective film, that is, inside the opening portion and at least on both sides of the opening portion. It is preferable that the second conductive type second clad layer 20 is formed on a part of the protective film. The lower limit of the overlapping portion of the second conductive type second cladding layer 20 on the protective film 18 is preferably 0.01 μm, more preferably 0.1 μm or more, and the upper limit is less than 2.0 μm (2.0 μm
Is more preferable, and 1.0 μm or less is more preferable.
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 18 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, unlike the conventional ridge waveguide laser, it is not necessary to form the protective film 18 on the side surface of the ridge, which is effective in simplifying the process and reducing the cost.

【0063】本発明では、再成長部の第2導電型第2ク
ラッド層20を絶縁体からなる保護膜18の上面にかか
るように成長し、保護膜18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、再成長部の第2導電型
第2クラッド層20上の成長可能な面の実質的全面にコ
ンタクト層21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
体光デバイス装置に応用可能である。
In the present invention, the distribution of light that grows so that the second conductive type second cladding layer 20 of the regrown portion covers the upper surface of the protective film 18 made of an insulator and leaks into the vicinity of the protective film 18 and the ridge. The contact layer 21 is grown on substantially the entire surface of the regrowth portion on the second conductivity type second cladding layer 20 on which growth is possible to suppress the oxidation of the side surface of the cladding layer. It is particularly preferable to increase the contact area with the electrode on the surface side to reduce the contact resistance with the electrode. 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 semiconductor optical device devices having a ridge stripe type waveguide structure.

【0064】リッジダミー領域を有する本発明の半導体
光デバイス装置における好ましい寸法範囲を図6を参照
しながら説明する。図6において、a1およびa2は保護
膜の幅であり、Wは保護膜に開けられた開口部の幅であ
る。幅dはa1+a2+Wであり、b1およびb2はリッジ
ダミー領域形成用に保護膜で覆われていない部分の長さ
である。e1およびe2は活性層より下に存在する電流ブ
ロック領域または電流ブロック層の長さであり、Cは電
流ブロック層または電流ブロック領域にはさまれた領域
の幅である。d1およびd2は、Wの中点とCの中点のず
れ幅を示す。d 1は、Cの中点がWの中点よりもa1側に
ずれているときに存在するずれ幅であり(図示のとお
り)、d2はCの中点がWの中点よりもa2側にずれてい
るときに存在するずれ幅である(図示せず)。
The semiconductor of the present invention having a ridge dummy region
Refer to FIG. 6 for a preferable dimensional range in the optical device device.
I will explain while. In FIG. 6, a1And aTwoIs protected
W is the width of the film, and W is the width of the opening formed in the protective film.
You. The width d is a1+ ATwo+ W and b1And bTwoIs ridge
Length of area not covered with protective film for dummy area formation
It is. e1And eTwoIs the current block below the active layer.
C is the length of the lock region or current block layer,
Area sandwiched between the flow block layer and the current block area
Is the width of d1And dTwoIs the difference between the middle point of W and the middle point of C
Indicates the width. d 1Is that the midpoint of C is more a1Beside
It is the deviation width that exists when there is deviation (as shown in the figure)
R), dTwoIs that the midpoint of C is more a than the midpoint of WTwoOff to the side
Is a deviation width that exists when the position is changed (not shown).

【0065】d1およびd2の好ましい範囲は、 0≦d1≦(W+a1)/2 0≦d2≦(W+a2)/2 であり、より好ましい範囲は、 0≦d1≦(W+a1)/4 0≦d2≦(W+a2)/4 である。d1またはd2が上記の好ましい範囲内にあれ
ば、開口部19への電流注入が均一になるという利点が
ある。e1およびe2の好ましい範囲は、 b1≦e1≦b1+a1+W/2 b2≦e2≦b2+a2+W/2 であり、より好ましい範囲は、 b1≦e1≦b1+a12≦e2≦b2+a2 である。e1およびe2が上記の好ましい下限値以上であ
れば素子内部の電流リークを抑制することができる。
A preferred range of d 1 and d 2 is 0 ≦ d 1 ≦ (W + a 1 ) / 2 0 ≦ d 2 ≦ (W + a 2 ) / 2, and a more preferred range is 0 ≦ d 1 ≦ (W + a). 1 ) / 4 0 ≦ d 2 ≦ (W + a 2 ) / 4. When d 1 or d 2 is within the above preferred range, there is an advantage that the current injection into the opening 19 becomes uniform. A preferred range of e 1 and e 2 is b 1 ≦ e 1 ≦ b 1 + a 1 + W / 2 b 2 ≦ e 2 ≦ b 2 + a 2 + W / 2, and a more preferred range is b 1 ≦ e 1 ≦ b 1 is a + a 1 b 2 ≦ e 2 ≦ b 2 + a 2. When e 1 and e 2 are equal to or more than the above preferable lower limits, current leakage inside the device can be suppressed.

【0066】Cの好ましい範囲は、 W/2≦C≦W+a1+a2 であり、より好ましい範囲は、 W/2≦C≦W+(a1+a2)/2 である。Cが上記の好ましい下限値以上であれば開口部
19への電流注入が均一になるという利点がある。b1
およびb2の好ましい範囲は、 a1≦b1≦3L/4 a2≦b2≦3L/4 であり、より好ましい範囲は、 2a1≦b1≦L/2 2a2≦b2≦L/2 である。b1およびb2が上記の好ましい下限値以上であ
ればリッジ形状の制御性が良くなるという利点があり、
上記の好ましい上限値以下であればリッジダミー領域の
対称性が良くなるという利点がある。
A preferable range of C is W / 2 ≦ C ≦ W + a 1 + a 2 , and a more preferable range is W / 2 ≦ C ≦ W + (a 1 + a 2 ) / 2. If C is equal to or more than the above preferable lower limit, there is an advantage that the current injection into the opening 19 becomes uniform. b 1
And b 2 are preferably in the following range: a 1 ≦ b 1 ≦ 3L / 4 a 2 ≦ b 2 ≦ 3L / 4, and more preferably 2a 1 ≦ b 1 ≦ L / 2 2a 2 ≦ b 2 ≦ L / 2. If b 1 and b 2 are equal to or more than the above preferable lower limit, there is an advantage that the controllability of the ridge shape is improved,
Below the preferred upper limit, there is an advantage that the symmetry of the ridge dummy region is improved.

【0067】ストライプ領域の両側を覆う保護膜の更に
外側には、半導体、誘電体等からなる電流ブロック層を
形成することもできる。すなわち、リッジダミー領域に
電流ブロック層を形成することもできる。電流ブロック
層は保護膜に乗り上げるように形成されていてもよい
し、逆に電流ブロック層の上に保護膜が乗り上げるよう
に形成されていてもよい。保護膜と電流ブロック層の境
界部分での電流の漏れを防ぐためには、電流ブロック層
は保護膜上に乗り上げるように形成されることがより好
ましい。このような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
して長寿命化を図ることができる。
On the outer side of the protective film covering both sides of the stripe region, a current block layer made of a semiconductor, a dielectric or the like can be formed. That is, a current block layer can be formed in the ridge dummy region. The current blocking layer may be formed so as to ride on the protective film, or conversely, the protective film may be formed so as to ride on the current blocking layer. In order to prevent current leakage at the boundary between the protective film and the current block layer, it is more preferable that the current block layer be formed so as to ride on the protective film. By forming such a current block layer, the yield at the time of cleavage and assembling can be improved, the stress on the ridge portion when assembling by junction down can be reduced, and the life can be extended.

【0068】電流ブロック層は、リッジ部分に電流を集
中させ、リッジ部分でのみレーザー発振を起こせるよう
な材料であればその種類は特に制限されない。例えばA
lGaAs、AlGaInP、GaInPAs、AlG
aInN、BeMgZnSSe、CdZnSeTe等の
一般的なIII −V族、II−VI族半導体を用いることがで
きる。電流ブロック層の厚みは、厚過ぎると例えばリッ
ジストライプ幅の制御性が悪くなり、薄いとジャンクシ
ョンダウンに組立てた場合にリッジストライプ部分への
ストレスを回避する効果が薄れる。そのため電流ブロッ
ク層の厚みは、下限は100nm以上、好ましくは30
0nm以上、特に好ましくは500nm以上であり、上
限は2000nm以下、好ましくは1500nm以下が
用いられる。これらの上限および下限を使用目的等に応
じて適宜選択することによって定まる範囲内に厚みを制
御すれば、好ましい半導体光デバイス装置を製造するこ
とができる。電流ブロック層は、絶縁層でもよいが、半
導体層であることが好ましい。この場合、導電型半導体
層としては第1導電型の半導体層であるかまたは高抵抗
の半導体層であることが好ましい。そして、キャリア濃
度は、下限は、1×1017cm-3以上、好ましくは5×
1017cm-3以上、特に好ましくは7×1017cm-3
上であり、上限は、1×1019cm-3以下、好ましくは
5×1018cm-3以下、特に好ましくは3×1018cm
-3以下である。これらの上限および下限を使用目的等に
応じて適宜選択することによって定まる範囲内にキャリ
ア濃度を制御すれば、好ましい半導体光デバイス装置を
製造することができる。
The type of the current blocking layer is not particularly limited as long as it is a material that can concentrate the current on the ridge portion and cause laser oscillation only at the ridge portion. For example, A
lGaAs, AlGaInP, GaInPAs, AlG
A general group III-V or group II-VI semiconductor such as aInN, BeMgZnSSe, or CdZnSeTe can be used. If the thickness of the current blocking layer is too large, for example, the controllability of the ridge stripe width is deteriorated. Therefore, the lower limit of the thickness of the current blocking layer is 100 nm or more, preferably 30 nm.
It is 0 nm or more, particularly preferably 500 nm or more, and the upper limit is 2000 nm or less, preferably 1500 nm or less. By controlling the thickness within a range determined by appropriately selecting the upper and lower limits according to the purpose of use and the like, a preferable semiconductor optical device can be manufactured. The current blocking layer may be an insulating layer, but is preferably a semiconductor layer. In this case, the conductive semiconductor layer is preferably a first conductive semiconductor layer or a high-resistance semiconductor layer. The lower limit of the carrier concentration is 1 × 10 17 cm −3 or more, preferably 5 × 10 17 cm −3.
10 17 cm −3 or more, particularly preferably 7 × 10 17 cm −3 or more, and the upper limit is 1 × 10 19 cm −3 or less, preferably 5 × 10 18 cm −3 or less, and particularly preferably 3 × 10 18 cm −3 or less. 18 cm
-3 or less. By controlling the carrier concentration within a range determined by appropriately selecting these upper and lower limits according to the purpose of use and the like, a preferable semiconductor optical device can be manufactured.

【0069】電流ブロック層を成長する際の保護膜の幅
d(図6)とこの保護膜の繰り返し幅L(図6)につい
ては、特に限定されない。ただし、保護膜の幅dと保護
膜の繰り返し幅Lの比d/Lが、0.002〜0.5で
ある場合にはリッジの厚みや、キャリア濃度の制御が容
易となるので好ましい。なお、先に電流ブロック層を形
成してから、保護膜にリッジ形成用の開口部を開けてリ
ッジを形成するときには、後で保護膜に開口部を開ける
必要があるため、保護膜の幅dが開口部の幅Wに近い
と、精度良く開口部を開けることが難しくなり、保護膜
にリッジ部分やリッジダミー領域が乗りかかるような選
択成長をすることが不可能となる。この時、リッジ再成
長用の保護膜の幅DをD=(d−W)/2と定義したと
き、保護膜Dの幅についても特に限定しないが、上記の
理由により、下限は好ましくは5μm以上、より好まし
くは7μm以上、最も好ましくは10μm以上であり上
限については、d/Lの比を満たしていれば好ましい。
The width d (FIG. 6) of the protective film when growing the current blocking layer and the repetition width L of the protective film (FIG. 6) are not particularly limited. However, it is preferable that the ratio d / L of the width d of the protective film to the repetition width L of the protective film is 0.002 to 0.5 because the thickness of the ridge and the carrier concentration can be easily controlled. When forming a ridge by forming an opening for forming a ridge in the protective film after forming the current blocking layer first, an opening needs to be formed in the protective film later. Is close to the width W of the opening, it is difficult to open the opening with high accuracy, and it becomes impossible to perform selective growth such that the ridge portion or the ridge dummy region rides on the protective film. At this time, when the width D of the protective film for ridge regrowth is defined as D = (d−W) / 2, the width of the protective film D is not particularly limited, but the lower limit is preferably 5 μm for the above reason. Above, more preferably 7 μm or more, most preferably 10 μm or more, and the upper limit is preferably as long as the ratio d / L is satisfied.

【0070】また、保護膜の幅Dとリッジ部分の繰り返
し幅Lについては特に限定しないが、この保護膜の幅D
とリッジ部分の繰り返し幅Lとの比D/Lが0.001
〜0.25である場合には、リッジ部分の厚みやキャリ
ア濃度の制御が容易となるので好ましい。ここで保護膜
の幅Dやリッジ部分の繰り返し幅Lは、それぞれの繰り
返し単位中での幅が同一ならその同一の幅を、各繰り返
し単位中での幅にばらつきがあれば、それぞれの幅の平
均値を用いればよい。
The width D of the protective film and the repetition width L of the ridge portion are not particularly limited.
And the ratio D / L of the ridge portion to the repetition width L is 0.001.
It is preferable that the thickness be up to 0.25 because the thickness of the ridge portion and the carrier concentration can be easily controlled. Here, the width D of the protective film and the repetition width L of the ridge portion are the same width if the width in each repetition unit is the same. An average value may be used.

【0071】オフアングルの方向は、保護膜18に形成
される開口部19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、[01−1]またはそれと等価な方向又はそれ
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
20上の成長可能な実質的全面にコンタクト層21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20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[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 19 formed in the protective film 18 extends (longitudinal direction). , ± 2 ° is most preferable. The direction of the opening is such that the plane orientation of the substrate is (100).
In this case, it is preferable to extend in [01-1] or a direction equivalent thereto 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 21 can be grown on substantially the entire surface of the second cladding layer 20 that forms the ridge and can be grown. . This tendency is due to the fact that the second conductivity type second cladding layer 20 is made of AlGaAs, especially AlAs mixed crystal ratio of 0.2 to 0.2.
1.0, preferably 0.3 to 0.9, most preferably 0.4 to 0.8. The off-angle direction is ± 10 degrees from the [011] direction or a direction equivalent thereto.
A direction within 30 ° is preferred, a direction within ± 7 ° is more preferred, and a direction within ± 2 ° is most preferred. In this specification, the “[01-1] direction” refers to a general III-V or II-VI group semiconductor.
[11] existing between the (100) plane and the [01-1] plane
The [01-1] direction is defined such that the [-1] plane is a plane in which a group V or group VI element appears, respectively.

【0072】本発明の実施態様は上記の開口部19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 19 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.

【0073】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.

【0074】本発明の半導体光デバイス装置を設計する
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 optical device of the present invention, first, the thickness of the active layer and the composition of the cladding layer are determined to obtain a desired vertical divergence 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. Upper limit is 33 °
Or less, more preferably 31 ° or less, and most preferably 30 ° or less.

【0075】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.

【0076】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.

【0077】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。
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.

【0078】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7(a))。すなわち、端部(劈開面)幅W
1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。端部幅W1
と中央部幅W2の差については、上限は1000μm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. 7 (a)). That is, the end (cleavage plane) width W
For 1, the upper limit 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 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. Edge width W1
The upper limit of the difference between the width W2 and the center width W2 is preferably 1000 μm or less, and more preferably 500 μm or less. The lower limit is preferably 0.2 μm or more, more preferably 0.5 μm or more.

【0079】さらに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、端部幅W1
の上限は、7μm以下が好ましく、6μm以下がより好
ましく、4μm以下がさらにより好ましい。中央部幅W
2の上限は、6μm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。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。本発明では、活性層と保護
膜との間に形成された第2導電型第1クラッド層の厚み
を0.10〜0.50μm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。
Further, in order to make the transverse mode a single mode (transverse light intensity distribution of a single peak), the end width W1
Is preferably 7 μm or less, more preferably 6 μm or less, and even more preferably 4 μm or less. Center width W
The upper limit of 2 is preferably 6 μm or less, more preferably 5 μm or less. Regarding the difference between the end width W1 and the center width W2,
The upper limit is preferably 5 μm or less, more preferably 3 μm or less, and most preferably 2 μm or less. For the lower limit, 0.
It is preferably at least 2 μm, more preferably at least 0.5 μm. 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. In the present invention, the thickness of the first cladding layer of the second conductivity type formed between the active layer and the protective film is set to 0.10 to 0.50 μm so that the opening width (stripe width) is high. It becomes easy to realize the output operation.

【0080】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7(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. 7B). 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.

【0081】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-described gradually increasing portion, gradually decreasing portion, and end portion may be designed according to desired characteristics.
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.

【0082】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。
Normally, when the stripe width is determined by etching the semiconductor layer (particularly 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. Unimodal peaks can be easily obtained.

【0083】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
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 optical 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.

【0084】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
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(MOC
VD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 optical device of the present invention, a conventionally used method can be appropriately selected and used. The method of growing the crystal is not particularly limited. For the crystal growth of the double hetero structure and the selective growth of the current block layer, the metal organic chemical vapor deposition (MOC)
A known growth method such as a VD method, a molecular beam epitaxy method (MBE method), a hydride or halide vapor phase growth method (VPE method), and a liquid phase growth method (LPE method) can be appropriately selected and used.

【0085】好ましい製造方法として、基板内部もしく
は基板上側に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層
を形成する工程、活性層を含む化合物半導体層及び保護
膜をこの順に形成する工程、該保護膜に開口部を形成す
る工程、該開口部にリッジ型の化合物半導体層を選択成
長する工程を含むことを特徴とする本発明の半導体光デ
バイス装置の製造方法を挙げることができる。
As a preferred manufacturing method, a step of forming a current blocking region or a current blocking layer inside or above the substrate, a step of forming a compound semiconductor layer including an active layer and a protective film in this order, and forming an opening in the protective film. The method of manufacturing a semiconductor optical device according to the present invention includes a step of forming and a step of selectively growing a ridge type compound semiconductor layer in the opening.

【0086】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)、電流ブロック層は成長温度600〜7
00℃、V/III比40〜60程度(AlGaAsの
場合)あるいは350〜550程度(InGaAsP、
AlGaInPの場合)、電流ブロック領域は成長温度
500〜700℃、V/III比20〜80程度(Al
GaAsの場合)あるいは300〜600程度(InG
aAsP、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 current blocking layer has a growth temperature of 600 to 7
00 ° C., V / III ratio of about 40 to 60 (in the case of AlGaAs) or about 350 to 550 (InGaAsP,
In the case of AlGaInP), the current block region has a growth temperature of 500 to 700 ° C. and a V / III ratio of about 20 to 80 (Al
GaAs) or about 300-600 (InG
The heat treatment (annealing) is preferably performed at 600 to 800 ° C. for 3 hours or less in the case of aAsP or AlGaInP.

【0087】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.

【0088】本発明では、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、自励発振型の半導体光デバイス装置を提
供することも可能である。
In the present invention, the width of the opening and the distance between the active layer and the protective film are set within an appropriate range, and a configuration is adopted in which the vertical spread angle of light is in a specific range. This makes it possible to provide a self-pulsation type semiconductor optical device.

【0089】本発明の半導体光デバイス装置を利用した
半導体レーザ装置として、情報処理用光源(通常AlG
aAs系(波長780nm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、1.5μ
m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、InGaAsP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。また、本発明の半導体光デ
バイス装置は、半導体レーザ以外に半導体光増幅器、光
検出器、光変調器、光スイッチなどの光素子およびこれ
らの集積装置についても応用が可能である。
As a semiconductor laser device using the semiconductor optical device of the present invention, a light source for information processing (usually AlG
aAs-based (wavelength around 780 nm), AlGaInP-based (wavelength 600 nm band), InGaN-based (wavelength 400 nm)
Signal light source for communication (usually 1.3 μm band, 1.5 μm with InGaAsP or InGaAs as active layer)
communication semiconductor laser devices such as an m-band) laser, a fiber excitation light source (in the vicinity of 980 nm using an InGaAs strained quantum well active layer / GaAs substrate, near 1480 nm using an InGaAsP strained well active layer / InP substrate), and the like; In particular, there can be mentioned a variety of devices that require a high output operation. In addition, even for communication lasers,
A laser having a circular shape is effective in increasing the coupling efficiency with the 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. The semiconductor optical device of the present invention can be applied not only to a semiconductor laser but also to optical elements such as a semiconductor optical amplifier, a photodetector, an optical modulator, and an optical switch, and an integrated device thereof.

【0090】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 an edge emitting type light emitting diode (LED) other than the semiconductor laser.

【0091】[0091]

【実施例】以下に実施例および試験例を挙げて本発明を
さらに具体的に説明する。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。 (実施例1)本実施例において、図8に示す順に各層を
形成することにより半導体光デバイス装置を製造した。
なお図8(a)〜図8(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。
The present invention will be described more specifically with reference to the following examples and test 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. Example 1 In this example, a semiconductor optical device was manufactured by forming each layer in the order shown in FIG.
8 (a) to 8 (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.

【0092】不純物拡散にて電流ブロック領域を形成す
るために、まず、厚さ350μmで表面が(100)面
であるn型GaAs(n=1×1018cm-3)基板10
1の表面に、厚さ100nmのSiNx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[01−1]B方向に矩形状のSiN
x保護膜106を形成した(図8(a))。なお、[0
1−1]B方向は、一般的なIII−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760μm、横幅
は20μmとし、矩形状の保護膜の横方向スペース間隔
は480μm、縦方向のスペース間隔は40μmとし
た。
In order to form a current blocking region by impurity diffusion, first, an n-type GaAs (n = 1 × 10 18 cm −3 ) substrate 10 having a thickness of 350 μm and a surface of (100) plane
On the surface of No. 1, a 100 nm-thick SiNx protective film is deposited by plasma CVD, and a rectangular SiN in the [01-1] B direction is formed by photolithography and etching.
An x protective film 106 was formed (FIG. 8A). Note that [0
1-1] In the B direction, in a general group III-V compound semiconductor, the (11-1) plane existing between the (100) plane and the (01-1) plane is a plane where a group V element appears. Define it as is. At this time, the SiNx protective film is etched by wet etching with a buffered hydrofluoric acid solution or SF 6 ,
Dry etching using a gas such as CF 4 was used. The length of the rectangular SiNx protective film was 760 μm, the width was 20 μm, the horizontal space interval of the rectangular protective film was 480 μm, and the vertical space interval was 40 μm.

【0093】このストライプ状のSiNx保護膜106
の周囲にMOCVD法を用いた選択成長により、厚さ
0.5μm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
0.1μmのアンドープGaAsキャップ層108を5
80℃で形成した。
This striped SiNx protective film 106
A 0.5 μm-thick high-concentration p-type Al 0.7 Ga 0.3 As (Zn-doped: p = 1 × 10 20 cm −3 ) impurity diffusion layer 107 having a thickness of 0. 1 μm undoped GaAs cap layer 108
Formed at 80 ° C.

【0094】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、n型GaAs基板
101の表面から約0.7μmの深さまで、不純物(Z
n)拡散を行い、p型電流ブロック領域(1×1019
-3程度)を形成した(図8(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8(b)中で斜線を
付した領域に拡散した。このとき、図8(b)のIII
−III断面では、SiNx保護膜106の下を除く領
域に不純物が拡散した(図8(c))。
After that, annealing (7
(15 ° C., 1 hour) to remove impurities (Z) from the surface of n-type GaAs substrate 101 to a depth of about 0.7 μm
n) Perform diffusion to form a p-type current block region (1 × 10 19 c
m −3 ) (FIG. 8B). This annealing step for impurity diffusion was continuously performed in the same MOCVD apparatus as the selective growth step of the impurity diffusion layer 107 and the cap layer 108. For this reason, the manufacturing process was simplified, and the distribution of Zn impurities was also highly reproducible.
By the annealing step, the impurities diffused into the shaded regions in FIG. At this time, III in FIG.
In the section taken along the line III-III, the impurities diffused into regions except under the SiNx protective film 106 (FIG. 8C).

【0095】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、n型GaAs基板101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SF6、C
4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 etching was stopped on the surface of the n-type GaAs substrate 101. Then, the rectangular SiNx protective film 106 is wet-etched with a buffered hydrofluoric acid solution or SF 6 , C
It was removed by dry etching using a gas such as F 4.

【0096】次に、矩形状のSiNx保護膜106を除
去したn型GaAs(n=1×10 18cm-3)基板10
1上に、MOCVD法により、厚さ2.0μmのn型A
0. 35Ga0.65As(Siドープ:n=1×1018cm
-3)からなるn型クラッド層102、二重量子井戸(D
QW)活性層103、厚さ0.25μmのp型Al0. 35
Ga0.65As(Beドープ:p=1×1018cm-3)か
らなるp型第1クラッド層104、厚さ10nmのp型
GaAs(Beドープ:p=1×1018cm-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G
aAs光閉じ込め層(ノンドープ)、厚さ6nmのIn
0.2Ga0.8As井戸層(ノンドープ)、厚さ8nmのG
aAsバリア層(ノンドープ)、厚さ6nmのIn0.2
Ga0.8As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。
Next, the rectangular SiNx protective film 106 is removed.
N-type GaAs (n = 1 × 10 18cm-3) Substrate 10
1. An n-type A having a thickness of 2.0 μm was formed on the
l0. 35Ga0.65As (Si-doped: n = 1 × 1018cm
-3), A double quantum well (D
QW) Active layer 103, p-type Al having a thickness of 0.25 μm0. 35
Ga0.65As (Be doped: p = 1 × 1018cm-3) Or
P-type first cladding layer 104, 10 nm-thick p-type
GaAs (Be doped: p = 1 × 1018cm-3) Oxidation prevention
A stop layer (etching stop layer) 105 was sequentially laminated. Double
The quantum well (DQW) active layer 103 has a thickness of 30 nm.
aAs light confinement layer (non-doped), 6 nm thick In
0.2Ga0.8As well layer (non-doped), G 8 nm thick
aAs barrier layer (non-doped), 6 nm thick In0.2
Ga0.8As well layer (non-doped) and 30 nm thick
Structure in which GaAs light confinement layers (non-doped) are sequentially laminated
Has structure.

【0097】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[01
−1]B方向を長手方向とし、ストライプ状の開口部1
10(p型GaAs酸化防止層105が露出)を有する
SiNx膜を形成した(図8(d))。ストライプ状の
開口部の幅は2.5μmとし、ストライプ状開口部左右
のSiNx膜の幅はいずれも20μmとし、ストライプ
状の開口部の横方向スペース間隔は約500μm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 photolithography [01
-1] Stripe-shaped opening 1 with B direction as the longitudinal direction
An SiNx film having a thickness of 10 (the p-type GaAs antioxidant layer 105 was exposed) was formed (FIG. 8D). The width of the stripe-shaped opening was 2.5 μm, the width of the SiNx film on both sides of the stripe-shaped opening was 20 μm, and the horizontal space interval between the stripe-shaped openings was about 500 μm.

【0098】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8(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. 8E). 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.

【0099】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8(f))。こうして作製したウエ
ハーにおいて、40μm幅の電流ブロック領域のほぼ中
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、端面非注入構造レーザ
を作製した。このときの共振器長は800μm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(C
W)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. 8 (f)). The wafer thus fabricated was cleaved at substantially the center of a current block 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 non-injection structure laser. The resonator length at this time was 800 μm.
After applying an asymmetric coating of 5% front end face-95% rear end face, the chip was separated into chips by secondary cleavage. After assembling the chip with junction down, continuous energization at 25 ° C (C
In W), current-light output and current-voltage characteristics were measured.

【0100】このようにして作製した窓構造レーザ素子
の電流−光出力特性を調べたところ、動作電流の増加と
ともに光出力が増加し、約450mWまでキンクフリー
でかつ約500mW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970nm、しきい値
電流は平均20mA、スロープ効率は平均0.83mW
/mAであり、特性は非常に良好であった。また、25
0mW出力時における垂直広がり角は平均29°、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℃、200mWの高温、
高出力における3000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(酸化防止層)105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。
When the current-light output characteristics of the window structure laser device manufactured as described above were examined, the light output increased with an increase in the operating current. Output was obtained. 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 970 nm on average, the threshold current is 20 mA on average, and the slope efficiency is 0.83 mW on average.
/ MA, and the characteristics were very good. Also, 25
At 0 mW output, the vertical spread angle was 29 ° on average, and the horizontal spread angle was 8.5 ° on average. 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 (high temperature of 70 ° C, 200mW,
It has been found that stable operation for 3000 hours or more at high output) can be obtained. Further, since the opening for current injection is formed by the etching stopper layer (antioxidant layer) 105, the uniformity of the element structure can be improved, and the above-described semiconductor laser element can be manufactured with high yield. did it.

【0101】(実施例2)本実施例において、図9に示
す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装置
を製造した。なお図9(a)〜図9(e)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。不純物拡散のために基板上に形成した矩形状のS
iNx保護膜の縦方向の長さを750μmにし、縦方向
のスペース間隔を50μmとしたこと以外は、実施例1
と同じ手順でダブルヘテロ成長を行った。この後、端面
窓構造を作製するために、以下の手順で端部近傍に不純
物を拡散し、量子井戸層を混晶化させた。すなわち、ダ
ブルヘテロ基板の表面に厚さ100nmのSiNx保護
膜206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[011]A方向に
ストライプ状の開口部を有するSiNx保護膜206を
形成した(図9(b))。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SF6、CF4などのガスを用いたドライエッチ
ングを使用した。ストライプ状の開口部幅は40μm、
この開口部のSiNx膜によるスペース間隔は760μ
mとした。
Example 2 In this example, a semiconductor optical device was manufactured by forming each layer in the order shown in FIG. 9 (a) to 9 (e), 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. Rectangular S formed on substrate for impurity diffusion
Example 1 except that the vertical length of the iNx protective film was 750 μm and the vertical space interval was 50 μm.
Double hetero growth was performed in the same procedure as described above. Thereafter, in order to fabricate the end face window structure, impurities were diffused in the vicinity of the end by the following procedure, and the quantum well layer was mixed. That is, a SiNx protective film 206 having a thickness of 100 nm is deposited on the surface of the double hetero substrate by plasma CVD, and the SiNx protective film 206 having a stripe-shaped opening in the [011] A direction is formed by photolithography and etching (FIG. 9 (b)). At this time, wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution or dry etching using a gas such as SF 6 or CF 4 was used for etching the SiNx protective film. The width of the stripe-shaped opening is 40 μm,
The space interval between the openings by the SiNx film is 760 μm.
m.

【0102】このストライプ状開口部にMOCVD法を
用いた選択成長により、厚さ0.5μmの高濃度p型A
0.7Ga0.3As(Znドープ:p=1×1020
-3)不純物拡散層207、厚さ0.1μmのアンドー
プGaAsキャップ層208を580℃で形成した。
By selectively growing the stripe-shaped openings using the MOCVD method, a 0.5 μm thick high-concentration p-type A
l 0.7 Ga 0.3 As (Zn doped: p = 1 × 10 20 c
m -3 ) An impurity diffusion layer 207 and an undoped GaAs cap layer 208 having a thickness of 0.1 μm were formed at 580 ° C.

【0103】この後、同じMOCVD装置内でアニール
(700℃、1時間)を施すことにより、p型GaAs
表面保護層の表面から0.4μmの深さまで、不純物
(Zn)拡散を行った(図9(b))。このアニール工
程は、不純物拡散層207とキャップ層208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9(b)中で斜線を付した領域に拡散
し、開口部直下では素子端面の拡散フロント位置はn型
クラッド層202の内部に達した。このとき、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203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(〜1x1019cm-3)のZnの
拡散により、In0.2Ga0.8As井戸層とGaAsバリ
ア層およ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40nm短波長化(970nmから
930nmに変化)していることが確認された。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。
Thereafter, annealing (700 ° C., 1 hour) is performed in the same MOCVD apparatus, thereby forming p-type GaAs.
Impurity (Zn) diffusion was performed from the surface of the surface protective layer to a depth of 0.4 μm (FIG. 9B). This annealing step was continuously performed in the same MOCVD apparatus as the step of selectively growing the impurity diffusion layer 207 and the cap layer 208. For this reason, the manufacturing process was simplified, and the distribution of Zn impurities was also highly reproducible. Due to the annealing step, the impurities diffused into the shaded region in FIG. 9B, and the diffusion front position on the element end face reached the inside of the n-type cladding layer 202 immediately below the opening. At this time, when the composition profile in the depth direction was analyzed by Auger electron spectroscopy while performing Ar sputtering, the double quantum well (DQW)
It was found that mixed crystal formation occurred in the active layer 203. This is because the diffusion of Zn in a high concentration (~1x10 19 cm -3), the In 0.2 Ga 0.8 As well layers and GaAs barrier layer and the guide layer, because interdiffusion (intermixing) occurs. Also, when the emission wavelength from the active layer was measured by the photoluminescence (PL) method, the PL peak wavelength was shortened by 40 nm (changed from 970 nm to 930 nm) in the Zn-diffused (ie, mixed crystal) region. Was confirmed. That is, since it was found that the band gap was enlarged (55 meV), it was confirmed that the window structure was formed at the laser light emitting end face.

【0104】次に、アンドープGaAsキャップ層20
8および高濃度p型GaAs不純物拡散層207をエッ
チングにより除去した。このとき、リン酸/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20
8および高濃度p型Al0.7Ga0.3As不純物拡散層2
07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207の残
りを除去し、p型GaAs表面保護層205の表面でエ
ッチング停止させた。この後、矩形状のSiNx保護膜
206を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
用いて除去した。
Next, the undoped GaAs cap layer 20
8 and the high concentration p-type GaAs impurity diffusion layer 207 were removed by etching. At this time, the undoped GaAs cap layer 20 is etched with a phosphoric acid / hydrogen peroxide based etchant.
8 and high concentration p-type Al 0.7 Ga 0.3 As impurity diffusion layer 2
07, the remainder of the high-concentration p-type Al 0.7 Ga 0.3 As impurity diffusion layer 207 was removed with a hydrofluoric acid-based etchant, and etching was stopped at the surface of the p-type GaAs surface protective layer 205. Thereafter, the rectangular SiNx protective film 206 was removed by wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution or by dry etching using a gas such as SF 6 and CF 4 .

【0105】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209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[01
−1]B方向を長手方向とし、ストライプ状の開口部2
10(p型GaAs酸化防止層205が露出)を有する
SiNx膜を形成した(図9(c))。ストライプ状の
開口部の幅は2.5μmとし、ストライプ状開口部左右
のSiNx膜の幅はいずれも20μmとし、ストライプ
状の開口部の横方向スペース間隔は約500μmとし
た。
Thereafter, a SiNx protective film 209 having a thickness of 100 nm is formed on the surface of the double hetero substrate by plasma CV.
D and photolithography [01
-1] Stripe-shaped opening 2 with B direction as the longitudinal direction
An SiNx film having a thickness of 10 (the p-type GaAs oxidation preventing layer 205 was exposed) was formed (FIG. 9C). The width of the stripe-shaped opening was 2.5 μm, the width of the SiNx film on both sides of the stripe-shaped opening was 20 μm, and the horizontal space interval between the stripe-shaped openings was about 500 μm.

【0106】この後、実施例1と同じ手順でp型第2ク
ラッド層211およびp型GaAsコンタクト層212
を成長させ(図9(d))、さらにp側電極213とn
側電極214を形成した(図9(e))。こうして作製
したウエハにおいて、40μm幅の不純物拡散領域のほ
ぼ中央で劈開して、共振器長は800μmのレーザ光出
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。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、チップをジャンクションダウンで
組み立てた。25℃で連続通電(CW)にて電流−光出
力、電流−電圧特性は、実施例1と同様に優れていた。
さらに、端面窓構造および端面非注入の効果により、非
常に高い信頼性(70℃、300nWの高温、高出力に
おける3000時間以上の安定動作)が得られることが
判明した。
Thereafter, the p-type second cladding layer 211 and the p-type GaAs contact layer 212 are formed in the same procedure as in the first embodiment.
Is grown (FIG. 9D), and the p-side electrode 213 and n
The side electrode 214 was formed (FIG. 9E). The wafer thus fabricated is 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 having a cavity length of 800 μm (primary cleavage). Produced. After applying an asymmetric coating of 5% at the front end face-95% at the rear end face, the chip was separated into chips by secondary cleavage, and the chips were assembled by junction down. The current-light output and the current-voltage characteristics under continuous conduction (CW) at 25 ° C. were excellent as in Example 1.
Furthermore, it was found that extremely high reliability (stable operation for 3000 hours or more at 70 ° C., high temperature of 300 nW, high output) was obtained by the effects of the end face window structure and the end face non-injection.

【0107】(実施例3)本実施例において、図10に
示す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装
置を製造した。なお図10(a)〜図10(e)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 3 In this example, a semiconductor optical device was manufactured by forming each layer in the order shown in FIG. 10A to FIG. 10E,
Some parts are intentionally changed in size to make it easier to grasp the structure, but the actual dimensions are as described in the following text.

【0108】電流ブロック領域を形成するために、ま
ず、(100)面から[0−1−1]A方向に10°オ
フさせた厚さ350μmのGaAs基板301表面上
に、厚さ100nmのSiNx保護膜307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[01−1]方向にストライプ状のSi
Nx膜307を形成した(図10(a))。このとき、
SiNx保護膜307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。ストライプ状
のSiNx保護膜の横幅は20μmとし、ストライプ状
の保護膜の横方向スペース間隔は280μmとした。
In order to form a current block region, first, a 100-nm-thick SiNx is formed on a 350-μm-thick GaAs substrate 301 which is turned off by 10 ° in the [0-1-1] A direction from the (100) plane. A protective film 307 is deposited by plasma CVD, and striped Si in the [01-1] direction by photolithography and etching.
An Nx film 307 was formed (FIG. 10A). At this time,
For the etching of the SiNx protective film 307, wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution or the like or dry etching using a gas such as SF 6 or CF 4 was used. The lateral width of the striped SiNx protective film was set to 20 μm, and the horizontal space interval of the striped protective film was set to 280 μm.

【0109】この矩形状のSiNx保護膜307の周囲
にMOCVD法を用いた選択成長により、厚さ1μmの
高濃度p型GaAs(Znドープ:p=1×1019cm
-3)電流ブロック層308を650℃で形成した。この
あと、ストライプ状のSiNx保護膜307を緩衝フッ
酸液などのウェットエッチングもしくはSF6、CF4
どのガスを用いたドライエッチングを用いて除去した。
A 1-μm thick high-concentration p-type GaAs (Zn-doped: p = 1 × 10 19 cm) is formed around the rectangular SiNx protective film 307 by selective growth using MOCVD.
-3 ) The current block layer 308 was formed at 650 ° C. Thereafter, the striped SiNx protective film 307 was removed by wet etching using a buffered hydrofluoric acid solution or by dry etching using a gas such as SF 6 or CF 4 .

【0110】次に、電流ブロック層308を形成したG
aAs基板301の上に、MOCVD法により厚さ0.
2μmのSiドープn型GaAsバッファ層(n=1x
10 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=1
x1018cm-3)302、厚さ0.25μmのSiドー
プn型(Al0.7Ga0.30.5In0.5P第2クラッド層
(n=1x1018cm -3)303、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(Al0.5Ga0.50.5
0.5Pバリア層に挟まれた厚さ5〜6nmのノンドー
プGa0.44In0.56P井戸層(3層)からなる三重量子
井戸(TQW)活性層304、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)305、厚さ5nmのZn
ドープp型Ga0.5In0.5P酸化防止層(p=1x10
18cm-3)306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。
Next, the G on which the current block layer 308 is formed is formed.
On the aAs substrate 301, a thickness of 0.
2 μm Si-doped n-type GaAs buffer layer (n = 1x
10 18cm-3) (Not shown), 1.5 μm thick Si
N-type Al0.75Ga0.25As first cladding layer (n = 1
x1018cm-3) 302, 0.25 μm thick Si
N-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P second cladding layer
(N = 1 × 1018cm -3) 303, 50 nm thick non
Dope (Al0.5Ga0.5)0.5In0.5There is a P light guide layer
Or 5 nm thick non-doped (Al0.5Ga0.5)0.5I
n0.5Non-dose of 5-6 nm thickness sandwiched between P barrier layers
Ga0.44In0.56Triple quantum well consisting of P well layers (three layers)
Well (TQW) active layer 304, 0.3 μm thick Zn
P-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P first cladding
Layer (p = 7 × 1017cm-3) 305, 5 nm thick Zn
Doped p-type Ga0.5In0.5P oxidation prevention layer (p = 1 × 10
18cm-3) 306 is sequentially laminated to double
Formed a terrorist structure.

【0111】このとき、酸化防止層306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306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-X0.5
0.5P、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 306 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 306 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 I
n 0.5 P, X = about 0.1 to 0.2 ) is more effective.

【0112】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)309を200nm堆積させ、フォトリソグラフィ
法によりこのSiNx保護膜309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310を開けた。ストライプ状開口部
左右のSiNx保護膜の幅はいずれも20μmとし、ス
トライプ状開口部の横方向のスペース間隔は約300μ
mとした(図10(c))。
Next, an insulating SiNx protective film (refractive index: 1.9, wavelength: around 650 nm) 309 is deposited on the surface of the double hetero substrate to a thickness of 200 nm, and an off-angle direction is formed on the SiNx protective film 309 by photolithography. A striped opening 310 having a width of 3.5 μm was opened in the [01-1] B direction orthogonal to the above. The width of each of the SiNx protective films on the left and right sides of the stripe-shaped opening is 20 μm, and the horizontal space interval between the stripe-shaped openings is about 300 μm.
m (FIG. 10 (c)).

【0113】このストライプ状の開口部310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)311と厚さ0.5μmのZnドープG
aAsコンタクト層312からなるリッジを形成した。
また、同時に保護膜の外側のリッジダミー領域にも、Z
nドープp型Al0.77Ga0.23Asクラッド層(p=
1.5x1018cm-3;屈折率3.3、波長655n
m)311とZnドープGaAsコンタクト層312を
成長させた(図10(d))。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312
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311は、SiNx保護膜309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309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AlGaAs、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。
The stripe-shaped opening 310 has an MO
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) 311 and 0.5 μm thick Zn-doped G
A ridge made of the aAs contact layer 312 was formed.
At the same time, the ridge dummy region outside the protective film also
n-doped p-type Al 0.77 Ga 0.23 As cladding layer (p =
1.5 × 10 18 cm −3 ; refractive index 3.3, wavelength 655 n
m) A 311 and Zn-doped GaAs contact layer 312 were grown (FIG. 10D). 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 312 on substantially the entire surface of the cladding layer on which growth is possible.
Grew. SEM observation confirmed that the ridge-shaped p-type second cladding layer 311 was formed so as to overlap the SiNx protective film 309 by about 0.4 μm.
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 seeping into the vicinity of the protective film 309 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 remarkable when the regrowth ridge portion is AlGaAs, particularly when the AlAs mixed crystal ratio (Al composition) is 0.2 to 0.9, preferably 0.3 to 0.8.

【0114】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 is to be noted that there is no particular problem if a part or the whole of the ridge side wall is 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).

【0115】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.

【0116】この後、p側の電極313を蒸着し、基板
を100μmまで薄くした後に、n側電極314を蒸着
し、アロイした(図10(e))。こうして作製したウ
エハーより劈開して、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10%−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655n
m、しきい値電流が平均20mA、スロープ効率が平均
0.85mW/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10
00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, a p-side electrode 313 was deposited and the substrate was thinned to 100 μm, and then an n-side electrode 314 was deposited and alloyed (FIG. 10E). The wafer thus fabricated was cleaved 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. After applying an asymmetric coating of 10% of the front end face-90% of the rear end face, chips were separated 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 small. The laser of this embodiment can achieve a high output up to an optical output of 200 mW, and has an oscillation wavelength of 655 n on average.
m, the threshold current is 20 mA on average, and the slope efficiency is 0.85 mW / mA on average.
The average vertical divergence angle was 23 °, a far-field image (beam divergence angle) of a single peak as designed was obtained, and it was confirmed that the control of the light distribution was very good. From these results, it is considered that since the transverse mode is basically controlled by the SiNx insulating film, the adverse effect on the kink level and the like due to the slightly asymmetric regrowth ridge shape does not appear. 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 (10 ° C at high temperature of 60 ° C. and 50 mW and high output)
(Stable operation for more than 00 hours). 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.

【0117】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。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。
When a semiconductor laser device having a stripe-shaped opening wider than that of the present 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. Furthermore, as a result of confirming the region where high-output operation can be performed from the experimental results by simulation, it was found that the lateral effective refractive index step inside the active layer needs to be set to about 5 × 10 −3 to 1.3 × 10 −2. Was.

【0118】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)302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)303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) 302 and a thickness of 0.2
5 μm Si-doped n-type (Al0.7Ga0.3)0.5In0.5
P second cladding layer (n = 1 × 1018cm-3) With 303
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.

【0119】(比較例)本比較例のレーザ素子は、電流
ブロック領域を形成せずに、実施例1と同じ工程によっ
て作製した。ただし、電流ブロックを行うために、p型
コンタクト層112の上にSiNx絶縁膜120を20
0nm堆積させ、フォトリソグラフィー法によりリッジ
ストライプ上のSiNx絶縁膜に[0−1−1]A方向
に幅10μmのストライプ状の窓121を開けた。これ
以外は全く実施例1と同じにしてレーザ素子を作製した
(図11)。劈開、組立を行った結果、p側表面にSi
Nx膜、電極が形成されるために劈開性が悪くなった
り、電極、SiNx膜が剥がれるなどの問題が起こっ
た。近視野像を確認した所、リッジダミー領域での電流
もれにより活性層全体が光デバイスしている様子が確認
されSiNx絶縁膜により十分に電流が狭窄されないレ
ーザーが多数認められた。また、ジャンクション・ダウ
ンで組み立てた場合は、電流漏れを生じ、電流−電圧特
性のとれないものが多数発生し、十分なレーザー特性が
得られず、また、歩留まりが低下した。
(Comparative Example) The laser device of this comparative example was manufactured by the same process as in Example 1 without forming a current block region. However, in order to perform current blocking, the SiNx insulating film 120 is formed on the p-type
Then, a 10-μm-wide striped window 121 was opened in the [0-1-1] A direction in the SiNx insulating film on the ridge stripe by photolithography. A laser device was manufactured in exactly the same manner as in Example 1 except for this (FIG. 11). As a result of cleavage and assembling, Si
Since the Nx film and the electrode are formed, problems such as poor cleavage and peeling of the electrode and the SiNx film occur. When the near-field image was confirmed, it was confirmed that the entire active layer was an optical device due to current leakage in the ridge dummy region, and many lasers whose current was not sufficiently confined by the SiNx insulating film were observed. Also, when assembled in a junction-down state, current leakage occurred, many of which could not have current-voltage characteristics occurred, sufficient laser characteristics could not be obtained, and the yield was reduced.

【0120】[0120]

【発明の効果】本発明の半導体光デバイス装置は、活性
層の下側(例えば基板内部)に電流ブロック領域あるい
は活性層の下側(例えば基板上)に電流ブロック層が形
成されているため、保護膜の存在を最小限にし、劈開、
組立等の歩留まりを向上し、また、ジャンクション・ダ
ウンで組み立てた場合に十分なLD特性が得られ、さら
に、非可逆的光損傷(COD)レベルを高めたり、素子
の信頼性を向上させることができる。
According to the semiconductor optical device of the present invention, the current blocking region is formed below the active layer (for example, inside the substrate) or the current blocking layer is formed below the active layer (for example, on the substrate). Minimize the presence of protective film, cleavage,
It is possible to improve the yield of assembling and the like, and to obtain sufficient LD characteristics when assembling by junction down, and to further increase the irreversible optical damage (COD) level and improve the reliability of the device. it can.

【0121】活性層の下側でかつ光導波路の両側の側面
に電流ブロック領域あるいは電流ブロック層を形成する
ことにより、劈開におけるチップ側面での電極の垂れ下
がりやジャンクション・ダウンで組み立てる時の半田材
の回り込み等による光導波路端面あるいは側面での電流
リークの発生を防止することが可能となる。このときさ
らに、電流ブロック領域あるいは電流ブロック層により
挟まれた電流狭窄領域を開口部直下近傍のみに形成する
ことにより、リッジダミー領域上に保護膜を介さずに直
接電極を形成しても素子内部での電流リークをも防止す
ることができ、プロセスの簡素化が実現でき、放熱性の
向上による素子特性及び信頼性の向上を図ることが可能
となる。また、活性層の下側(例えば基板上)でかつリ
ッジダミー領域の下側の少なくとも一部に電流ブロック
層を形成することにより、リッジ部分がリッジダミー領
域の少なくとも一部に比べて低くすることができ、ジャ
ンクション・ダウン組立時におけるストレスを低減する
ことが可能となる。
By forming a current block region or a current block layer below the active layer and on both side surfaces of the optical waveguide, the solder material used when assembling by assembling by the sagging of the electrode on the side surface of the chip during the cleavage and the junction down. It is possible to prevent the occurrence of current leakage at the end face or side face of the optical waveguide due to wraparound or the like. At this time, the current blocking region or the current constriction region sandwiched between the current blocking layers is formed only in the vicinity immediately below the opening. Current leakage can be prevented, the process can be simplified, and device characteristics and reliability can be improved by improving heat dissipation. In addition, by forming a current block layer below the active layer (for example, on the substrate) and at least partially below the ridge dummy region, the ridge portion is made lower than at least a portion of the ridge dummy region. And the stress at the time of junction down assembly can be reduced.

【0122】活性層の下側に電流ブロック領域あるいは
電流ブロック層が形成されている場合、端面近傍にも電
流ブロック領域を形成することができる。この端部電流
非注入構造により、端面での電流再結合を低減すること
が可能となり、非可逆的光損傷(COD)レベルを高め
たり、素子の信頼性を向上させることができる。このと
き、電流ブロック層が端面近傍に形成されていて、端面
近傍で光導波路に段差がある場合、端面近傍では光が活
性層からクラッド層などのよりバンドギャップの大きい
層に漏れだして、実質的に端面が光に対して透明、すな
わち端面窓構造とすることも可能となる。一方、活性層
の下側(例えば基板内部)に電流ブロック領域を平坦に
埋め込む場合には、光導波路に段差が生じることなく、
端面近傍にも電流ブロック領域を形成することができ、
端部での光の導波損失の発生を防止できる。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、特に情報処理あるいは光通
信システムに用いる光源に適している。
When the current block region or the current block layer is formed below the active layer, the current block region can be formed near the end face. With this end current non-injection structure, it is possible to reduce current recombination at the end face, increase the irreversible optical damage (COD) level, and improve the reliability of the device. At this time, if the current blocking layer is formed near the end face and there is a step in the optical waveguide near the end face, light leaks from the active layer to a layer having a larger band gap such as the cladding layer near the end face, and In particular, the end face can be made transparent to light, that is, an end face window structure can be provided. On the other hand, when the current block region is buried flat under the active layer (for example, inside the substrate), no step occurs in the optical waveguide.
A current block region can also be formed near the end face,
It is possible to prevent optical waveguide loss at the end. For this reason,
INDUSTRIAL APPLICABILITY 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 used for information processing or an optical communication system.

【0123】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 device structure of the present invention, a ridge is formed by selective growth in a stripe region into which 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.

【0124】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-mentioned ridge conductor is used. 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.

【0125】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。
In the present invention, since the opening can be formed by selective growth, the uniformity of the opening width can be improved, and the 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】 電流ブロック領域を有する本発明の半導体光
デバイス装置の具体的態様を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a specific embodiment of a semiconductor optical device having a current blocking region according to the present invention.

【図2】 電流ブロック層を有する本発明の半導体光デ
バイス装置の具体的態様を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a specific embodiment of a semiconductor optical device having a current blocking layer according to the present invention.

【図3】 従来型のリッジ導波路型ストライプ構造半導
体レーザの構造及びその作成方法を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a structure of a conventional ridge waveguide type semiconductor laser having a stripe structure and a method of forming the same.

【図4】 半導体光デバイス装置をジャンクションダウ
ン型に組み立てた様子を示した図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state where the semiconductor optical device is assembled in a junction-down type.

【図5】 本発明の半導体光デバイス装置の好ましい寸
法を示すための断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing preferred dimensions of the semiconductor optical device of the present invention.

【図6】 本発明の半導体光デバイス装置の好ましい寸
法を示すための断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing preferred dimensions of the semiconductor optical device of the present invention.

【図7】 本発明の半導体光デバイス装置の一実施例の
上面図である。
FIG. 7 is a top view of one embodiment of the semiconductor optical device device of the present invention.

【図8】 本発明の半導体光デバイス装置の製造工程の
一例を説明する工程図である(実施例1)。
FIG. 8 is a process diagram illustrating an example of a manufacturing process of the semiconductor optical device device of the present invention (Example 1).

【図9】 本発明の半導体光デバイス装置の製造工程の
他の一例を説明する工程図である(実施例2)。
FIG. 9 is a process diagram illustrating another example of the manufacturing process of the semiconductor optical device device of the present invention (Example 2).

【図10】 本発明の半導体光デバイス装置の製造工程
のさらに他の一例を説明する工程図である(実施例
3)。
FIG. 10 is a process diagram illustrating still another example of the manufacturing process of the semiconductor optical device device of the present invention (Example 3).

【図11】 比較例の半導体光デバイス装置を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing a semiconductor optical device device of a comparative example.

【図12】 実施例1の半導体光デバイス装置と比較例
の半導体光デバイス装置の動作電流と光出力の関係図で
ある。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between operating current and optical output of the semiconductor optical device of Example 1 and the semiconductor optical device of Comparative Example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11: 基板 12: 電流ブロック領域 13: 電流ブロック層 14: 第1導電型クラッド層 15: 活性層 16: 第2導電型第1クラッド層 17: 酸化防止層 18: 保護層 19: 開口部 20、20a: 第2導電型第2クラッド層 21、21a: コンタクト層 22: 電極 23: 電極 24: 光閉じ込め層 25: 量子井戸層 26: バリア層 27: 量子井戸層 28: バリア層 29: 量子井戸層 30: 光閉じ込め層 34: ハンダ剤 35: ヒートシンク 36: ボンディングしたワイヤ 41: 基板 42: 第1導電型クラッド層 43: 活性層 44: 第2導電型クラッド層 45: 第2導電型コンタクト層 46: 絶縁層 47: 電極 48: 電極 51: 基板 52: 第1導電型クラッド層 53: 活性層 54: 第2導電型第1クラッド層 55: 保護膜 56: 第2導電型第2クラッド層 57: 第2導電型コンタクト層 58: 絶縁層 59: 電極 60: 電極 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 120: SiNx保護膜 121: ストライプ状の開口部 201: 基板 202: n型クラッド層 203: 活性層 204: p型第1クラッド層 205: 酸化防止層(エッチング阻止層) 206: SiNx保護膜 207: 不純物拡散層 208: キャップ層 209: SiNx保護膜 210: ストライプ状の開口部 211: p型第2クラッド層 212: コンタクト層 213: p側電極 214: n側電極 301: 基板 302: n型第1クラッド層 303: n型第2クラッド層 304: 活性層 305: p型第1クラッド層 306: 酸化防止層(エッチング阻止層) 307: SiNx保護膜 308: 電流ブロック層 309: SiNx保護膜 310: ストライプ状の開口部 311: p型第2クラッド層 312: コンタクト層 313: p側電極 314: n側電極 W1: 端部幅 W2: 中央部幅 Reference Signs List 11: substrate 12: current blocking region 13: current blocking layer 14: first conductivity type cladding layer 15: active layer 16: second conductivity type first cladding layer 17: antioxidant layer 18: protective layer 19: opening 20, 20a: Second cladding layer of second conductivity type 21, 21a: Contact layer 22: Electrode 23: Electrode 24: Optical confinement layer 25: Quantum well layer 26: Barrier layer 27: Quantum well layer 28: Barrier layer 29: Quantum well layer 30: Optical confinement layer 34: Solder agent 35: Heat sink 36: Bonded wire 41: Substrate 42: First conductivity type cladding layer 43: Active layer 44: Second conductivity type cladding layer 45: Second conductivity type contact layer 46: Insulating layer 47: Electrode 48: Electrode 51: Substrate 52: First conductivity type clad layer 53: Active layer 54: Second conductivity type first layer Pad layer 55: protective film 56: second conductive type second clad layer 57: second conductive type contact layer 58: insulating layer 59: electrode 60: electrode 101: substrate 102: n-type clad layer 103: active layer 104: p-type first cladding layer 105: antioxidant layer (etching stop layer) 106: SiNx protective film 107: impurity diffusion layer 108: cap layer 109: SiNx protective film 110: stripe-shaped opening 111: p-type second cladding layer 112: contact layer 113: p-side electrode 114: n-side electrode 120: SiNx protective film 121: stripe-shaped opening 201: substrate 202: n-type cladding layer 203: active layer 204: p-type first cladding layer 205: oxidation Prevention layer (etching stop layer) 206: SiNx protective film 207: Impurity diffusion layer 208: Capacitor Layer 209: SiNx protective film 210: striped opening 211: p-type second cladding layer 212: contact layer 213: p-side electrode 214: n-side electrode 301: substrate 302: n-type first cladding layer 303: n Type second cladding layer 304: Active layer 305: P-type first cladding layer 306: Oxidation prevention layer (etching prevention layer) 307: SiNx protective film 308: Current blocking layer 309: SiNx protective film 310: Striped opening 311 : P-type second cladding layer 312: contact layer 313: p-side electrode 314: n-side electrode W1: end width W2: center width

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年1月14日(2000.1.1
4)
[Submission Date] January 14, 2000 (2000.1.1)
4)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】図12[Correction target item name] FIG.

【補正方法】削除[Correction method] Deleted

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された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、該開口部に形成されたリッジ型の化合物半
導体層を有する半導体光デバイス装置において、活性層
の下側に電流ブロック領域または電流ブロック層が形成
されていることを特徴とする半導体光デバイス装置。
1. A semiconductor device comprising: a compound semiconductor layer including an active layer formed on a substrate; a protective film having an opening formed on the compound semiconductor layer; and a ridge type compound semiconductor layer formed in the opening. A semiconductor optical device device, wherein a current block region or a current block layer is formed below an active layer.
【請求項2】 前記の活性層を含む化合物半導体層が、
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
含む請求項1の半導体光デバイス装置。
2. The compound semiconductor layer including the active layer,
2. The semiconductor optical device according to claim 1, further comprising a layer having a lower refractive index than the active layer above and below the active layer.
【請求項3】 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請求項1または2の半導
体光デバイス装置。
3. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the refractive index of the active layer is smaller than the refractive index of the protective film having the opening.
【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クラッド層である請求
項2または3の半導体光デバイス装置。
4. A layer having a lower refractive index than the active layers above and below the active layer, a 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 optical device according to claim 2 or 3.
【請求項5】 前記のリッジ型の化合物半導体層が、活
性層より屈折率の小さい層を含む請求項1〜4のいずれ
かの半導体光デバイス装置。
5. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said ridge-type compound semiconductor layer includes a layer having a lower refractive index than an active layer.
【請求項6】 前記の活性層より屈折率の小さい層が、
第2導電型第2クラッド層である請求項5の半導体光デ
バイス装置。
6. A layer having a lower refractive index than the active layer,
6. The semiconductor optical device according to claim 5, wherein the semiconductor optical device is a second conductive type second clad layer.
【請求項7】 前記電流ブロック領域あるいは電流ブロ
ック層が、少なくとも基板または活性層の下にある化合
物半導体層の側面近傍に形成されている請求項1〜6の
いずれかの半導体光デバイス装置。
7. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the current blocking region or the current blocking layer is formed at least in the vicinity of a side surface of the compound semiconductor layer below the substrate or the active layer.
【請求項8】 前記の電流ブロック領域あるいは電流ブ
ロック層により挟まれた電流狭窄領域を前記開口部直下
近傍のみに形成する請求項1〜7のいずれかの半導体光
デバイス装置。
8. The semiconductor optical device device according to claim 1, wherein the current blocking region or the current constriction region sandwiched by the current blocking layers is formed only in the vicinity immediately below the opening.
【請求項9】 前記の電流ブロック領域あるいは電流ブ
ロック層が、第2導電型または高抵抗である請求項1〜
8のいずれかの半導体光デバイス装置。
9. The current blocking region or the current blocking layer is of a second conductivity type or a high resistance.
8. The semiconductor optical device device according to any one of 8.
【請求項10】 前記電流ブロック領域が、基板および
あるいは活性層の下にある化合物半導体層の内部に選択
的に形成されている請求項1〜9のいずれかの半導体光
デバイス装置。
10. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said current blocking region is selectively formed in a substrate and / or a compound semiconductor layer below said active layer.
【請求項11】 前記の電流ブロック領域あるいは電流
ブロック層が、端面近傍に形成されている請求項1〜1
0のいずれかの半導体光デバイス装置。
11. The current block region or the current block layer is formed near an end face.
0. A semiconductor optical device device according to
【請求項12】 前記電流ブロック領域が、光導波路に
段差が生じることなく、端面近傍に形成されている請求
項11の半導体光デバイス装置。
12. The semiconductor optical device according to claim 11, wherein the current block region is formed near an end face without a step in the optical waveguide.
【請求項13】 前記電流ブロック層が、基板および/
または活性層の下にある化合物半導体層の上に選択的に
形成されている請求項1〜12のいずれかの半導体光デ
バイス装置。
13. The method according to claim 13, wherein the current blocking layer comprises a substrate and / or
13. The semiconductor optical device according to claim 1, which is selectively formed on a compound semiconductor layer under the active layer.
【請求項14】 前記活性層と前記電流ブロック層との
間に光ガイド層が形成されている請求項1〜13のいず
れかの半導体光デバイス装置。
14. The semiconductor optical device device according to claim 1, wherein a light guide layer is formed between said active layer and said current blocking layer.
【請求項15】 前記電流ブロック層が、半導体層であ
る請求項1〜14のいずれかの半導体光デバイス装置。
15. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the current blocking layer is a semiconductor layer.
【請求項16】 前記電流ブロック層が、絶縁体膜であ
る請求項1〜14のいずれかの半導体光デバイス装置。
16. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said current blocking layer is an insulator film.
【請求項17】 前記開口部から活性層に電流が注入さ
れる請求項1〜16のいずれかの半導体光デバイス装
置。
17. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein a current is injected into the active layer from the opening.
【請求項18】 前記ブロック層が形成されていない領
域から活性層に電流が注入される請求項1〜17のいず
れかの半導体光デバイス装置。
18. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein a current is injected into an active layer from a region where the block layer is not formed.
【請求項19】 光導波路の端部にレーザ光に対して透
明な領域を形成している請求項1〜18のいずれかの半
導体光デバイス装置。
19. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein a region transparent to laser light is formed at an end of the optical waveguide.
【請求項20】 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請
求項1〜19のいずれかの半導体光デバイス装置。
20. The semiconductor optical device according to claim 1, 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. .
【請求項21】 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表面側電極と接している請求項1〜
20のいずれかの半導体光デバイス装置。
21. At least a part of a side surface of the ridge type compound semiconductor layer is in contact with a surface side electrode.
20. The semiconductor optical device device according to any one of 20.
【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請求項1〜21のいずれか
の半導体光デバイス装置。
22. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the width of the opening is wider in the vicinity of the device end face than in the center of the device.
【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請求項1〜21のいずれか
の半導体光デバイス装置。
23. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the width of the opening is smaller in the vicinity of the device end face than in the center of the device.
【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請求項1〜23のいずれか
の半導体光デバイス装置。
24. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the opening is a stripe-shaped opening extending to both ends.
【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請
求項1〜23のいずれかの半導体光デバイス装置。
25. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the opening extends to one end but does not extend to the other end.
【請求項26】 前記開口部が両端部まで伸長していな
い開口部である請求項1〜23のいずれかの半導体光デ
バイス装置。
26. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the opening is an opening that does not extend to both ends.
【請求項27】 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からなる請求項1〜
26のいずれかの半導体光デバイス装置。
27. The active layer is made of at least GaAs, A
lGaAs, InGaAs, AlGaInAs, GaI
nP, AlGaInP, GaInAsP, AlGaIn
2. A semiconductor device comprising AsP, GaN or InGaN.
26. The semiconductor optical device device according to any one of 26.
【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光デバイス装置。
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 optical device according to any one of 7.
【請求項29】 前記保護膜の外側にリッジダミー領域
を有する請求項1〜28のいずれかの半導体光デバイス
装置。
29. The semiconductor optical device according to claim 1, further comprising a ridge dummy region outside the protective film.
【請求項30】 前記リッジダミー領域にリッジダミー
層が形成されている請求項29の半導体光デバイス装
置。
30. The semiconductor optical device according to claim 29, wherein a ridge dummy layer is formed in the ridge dummy region.
【請求項31】 前記リッジダミー領域の下側の少なく
とも一部に電流ブロック層が形成されている請求項29
または30の半導体光デバイス装置。
31. A current block layer is formed on at least a part of a lower side of the ridge dummy region.
Or 30 semiconductor optical device devices.
【請求項32】 前記リッジダミー層の少なくとも一部
が前記表面側電極と接している請求項29〜31のいず
れかの半導体光デバイス装置。
32. The semiconductor optical device according to claim 29, wherein at least a part of the ridge dummy layer is in contact with the front surface side electrode.
【請求項33】 レーザチップがジャンクション・ダウ
ンにて組み立てられている請求項1〜32のいずれかの
半導体光デバイス装置。
33. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein the laser chip is assembled at a junction down.
【請求項34】 基板内部もしくは基板上側に電流ブロ
ック領域あるいは電流ブロック層を形成する工程、活性
層を含む化合物半導体層及び保護膜をこの順に形成する
工程、該保護膜に開口部を形成する工程、該開口部にリ
ッジ型の化合物半導体層を選択成長する工程を含むこと
を特徴とする半導体光デバイス装置の製造方法。
34. A step of forming a current blocking region or a current blocking layer inside or on the substrate, a step of forming a compound semiconductor layer including an active layer and a protective film in this order, and a step of forming an opening in the protective film. And a step of selectively growing a ridge type compound semiconductor layer in the opening.
【請求項35】 前記電流ブロック領域を不純物拡散あ
るいは不純物注入により形成する請求項34の半導体光
デバイス装置の製造方法。
35. The method according to claim 34, wherein the current block region is formed by impurity diffusion or impurity implantation.
【請求項36】 結晶成長装置内で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
り製造される請求項34または35の半導体光デバイス
装置の製造方法。
36. The method of manufacturing a semiconductor optical device device according to claim 34, wherein the impurity diffusion layer is formed in the crystal growth apparatus, and then heat treatment is performed in the crystal growth apparatus.
【請求項37】 前記結晶成長装置が有機金属気相成長
装置である請求項36の半導体光デバイス装置の製造方
法。
37. The method according to claim 36, wherein the crystal growth apparatus is a metal organic chemical vapor deposition apparatus.
【請求項38】 前記不純物拡散層が前記電流ブロック
領域に対して選択エッチングにより除去する請求項36
または37の半導体光デバイス装置の製造方法。
38. The method according to claim 36, wherein the impurity diffusion layer is removed by selective etching with respect to the current block region.
Or 37, a method for manufacturing a semiconductor optical device.
【請求項39】 前記電流ブロック層を選択成長により
形成する請求項34〜38のいずれかの半導体光デバイ
ス装置の製造方法。
39. The method according to claim 34, wherein the current blocking layer is formed by selective growth.
【請求項40】 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する
請求項34〜39のいずれかの半導体光デバイス装置の
製造方法。
40. The 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. A method for manufacturing such a semiconductor optical device.
【請求項41】 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
る請求項34〜40のいずれかの半導体光デバイス装置
の製造方法。
41. The method according to claim 34, wherein the 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42】 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請求項34〜41のいずれかの半
導体光デバイス装置の製造方法。
42. A crystal growth plane of the substrate is a (100) plane or a plane crystallographically equivalent thereto, and a direction in which the opening of the protective film extends is a [01-1] direction or a crystallographically equivalent direction. 42. The method according to claim 34, wherein the directions are equivalent.
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