JP2001230491A - Semiconductor laser element and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser element and its manufacturing method

Info

Publication number
JP2001230491A
JP2001230491A JP2000036047A JP2000036047A JP2001230491A JP 2001230491 A JP2001230491 A JP 2001230491A JP 2000036047 A JP2000036047 A JP 2000036047A JP 2000036047 A JP2000036047 A JP 2000036047A JP 2001230491 A JP2001230491 A JP 2001230491A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
film
semiconductor laser
region
type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000036047A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuhiro Okubo
伸洋 大久保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2000036047A priority Critical patent/JP2001230491A/en
Publication of JP2001230491A publication Critical patent/JP2001230491A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element that can more easily reduce a drive current and a drive voltage at a high output with excellent long term reliability by intentionally using a film with a high stress for a film providing void atoms in the case of forming a window structure of the semiconductor laser element through disordering, and to provide its manufacturing method. SOLUTION: In the case of manufacturing a semiconductor laser element consisting of a layer structure including a lower clad layer, an active layer and an upper clad layer on a substrate by using a chemical semiconductor containing at least gallium, after forming a SixOyNz (x, y, z are 1 or over. Hereinafter the same holds) to an upper part of the layer structure in the vicinity of an area acting like an end face of a laser resonator, annealing is conducted to generate voids under the SixOyNz, the voids are diffused up to the active layer so as to disorder the active layer in the vicinity of the area acting like the end face of the laser resonator.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク用など
に用いられる半導体レーザ及びその製造方法に関するも
のであり、特に高出力動作の特性に優れた窓構造半導体
レーザ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 laser used for an optical disk or the like and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor laser having a window structure excellent in high output operation characteristics and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスク装置用光源として、各
種の半導体レーザが広汎に利用されている。とりわけ、
高出力780nm帯AlGaAs系半導体レーザは、M
Dプレーヤ、CD−Rドライブ等のディスクへの書き込
み用光源として用いられており、さらなる高出力化が強
く求められている。
2. Description of the Related Art In recent years, various semiconductor lasers have been widely used as light sources for optical disk devices. Above all,
The high-output 780 nm band AlGaAs semiconductor laser has an M
It is used as a light source for writing on discs such as D players and CD-R drives, and higher output is strongly required.

【0003】半導体レーザの高出力化を制限している要
因の一つは、光出射端面近傍の活性層領域での光出力密
度の増加に伴い発生する光学損傷(COD;Catas
trophic Optical Damage)であ
る。
One of the factors limiting the increase in the output of a semiconductor laser is optical damage (COD; Catas) caused by an increase in the optical output density in the active layer region near the light emitting end face.
(Tropic Optical Damage).

【0004】前記CODの発生原因は、光出射端面近傍
の活性層領域がレーザ光に対する吸収領域になっている
ためである。光出射端面では、表面準位または界面準位
といわれる非発光再結合中心が多く存在する。光出射端
面近傍の活性層に注入されたキャリアはこの非発光再結
合によって失われるので、光出射端面近傍の活性層の注
入キャリア密度は中央部に比べて少ない。その結果、中
央部の高い注入キャリア密度によって作られるレーザ光
の波長に対して、光出射端面近傍の活性層領域は吸収領
域になる。
[0004] The cause of the COD is that the active layer region near the light emitting end face is an absorption region for laser light. At the light emitting end face, there are many non-radiative recombination centers called surface states or interface states. Since the carriers injected into the active layer near the light emitting end face are lost by the non-radiative recombination, the injected carrier density of the active layer near the light emitting end face is lower than that at the center. As a result, the active layer region near the light emitting end face becomes an absorption region for the wavelength of the laser light generated by the high injected carrier density at the center.

【0005】光出力密度が高くなると吸収領域での局所
的発熱が大きくなり、温度が上がってバンドギャップエ
ネルギーが縮小する。その結果、更に吸収係数が大きく
なって温度上昇する、という正帰還がかかり、光出射端
面近傍の吸収領域の温度はついに融点にまで達し、CO
Dが発生する。
[0005] As the light output density increases, local heat generation in the absorption region increases, the temperature rises, and the band gap energy decreases. As a result, a positive feedback that the absorption coefficient further increases and the temperature rises is applied, and the temperature of the absorption region near the light emitting end surface finally reaches the melting point,
D occurs.

【0006】前記CODレベルの向上のために、半導体
レーザの高出力化の一つの方法として、特開平9−23
037号公報に記載されている、多重量子井戸構造活性
層の無秩序化による窓構造を利用する手法がとられてき
た。
To improve the COD level, one method of increasing the output of a semiconductor laser is disclosed in JP-A-9-23.
No. 037, a method utilizing a window structure by disordering of a multiple quantum well structure active layer has been employed.

【0007】この窓構造を有する半導体レーザの従来技
術として、特開平9−23037号公報に記載されてい
る半導体レーザ素子の構造図を図13に示す。
FIG. 13 shows a structure diagram of a semiconductor laser device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-23037 as a prior art of a semiconductor laser having this window structure.

【0008】図13において、(a)は光出射端面を含
む斜視図、(b)は図(a)のIa−Ia'線における
導波路の断面図、(c)は図(a)のIb−Ib'線に
おける層厚方向の断面図である。図13において、10
01はGaAs基板、1002はn型AlGaAs下クラ
ッド層、1003は量子井戸活性層、1004aはp型
AlGaAs第1上クラッド層、1004bはp型AlG
aAs第2上クラッド層、1005はp型GaAsコン
タクト層、1006(斜線部)は空孔拡散領域、1007
(斜線部)はプロトン注入領域、1008はn側電極、1
009はp側電極、1020レーザ共振器端面、100
3aは量子井戸活性層1003のレーザ発振に寄与する
領域、1003bは量子井戸活性層1003のレーザ共
振器端面1020近傍に形成された窓構造領域である。
In FIG. 13, (a) is a perspective view including a light emitting end face, (b) is a cross-sectional view of the waveguide taken along the line Ia-Ia 'in FIG. (A), and (c) is Ib in FIG. It is sectional drawing of the layer thickness direction in the -Ib 'line. In FIG. 13, 10
01 is a GaAs substrate, 1002 is an n-type AlGaAs lower cladding layer, 1003 is a quantum well active layer, 1004a is a p-type AlGaAs first upper cladding layer, and 1004b is a p-type AlG
aAs second upper cladding layer, 1005 is a p-type GaAs contact layer, 1006 (shaded portion) is a vacancy diffusion region, 1007
(Shaded area) is a proton injection region, 1008 is an n-side electrode, 1
009 is a p-side electrode, 1020 laser resonator end face, 100
Reference numeral 3a denotes a region of the quantum well active layer 1003 which contributes to laser oscillation, and reference numeral 1003b denotes a window structure region formed in the vicinity of the laser resonator end face 1020 of the quantum well active layer 1003.

【0009】次に従来の半導体レーザ素子の製造方法を
図14に示す工程図を参照して説明する。n型GaAs
基板1001上にn型AlGaAs下クラッド層100
2、量子井戸活性層1003、p型AlGaAs第1上
クラッド層1004aを順次エピタキシャル成長する
(図14(a))。次にp型AlGaAs第1上クラッ
ド層1004a表面上にSiO2膜1010を形成し、レ
ーザ共振器端面に達しない長さで、レーザ共振器方向に
伸びるストライプ状の開口部1010aを形成する(図
14(b))。次にこのウエハをAs雰囲気下、800
℃以上の温度でアニールすると、SiO2膜1010が
接するp型AlGaAs第1上クラッド層1004a表面
からGa原子を吸い上げ、p型AlGaAs第1上クラ
ッド層1004a中にGa空孔が生成し、この空孔が結
晶内部の量子井戸層活性層1003に達するまで拡散
し、量子井戸層構造を無秩序化させる。無秩序化した活
性層領域では実効的な禁制帯幅が広がるため、発振レー
ザ光に対し透明な窓として機能する。
Next, a conventional method of manufacturing a semiconductor laser device will be described with reference to a process chart shown in FIG. n-type GaAs
An n-type AlGaAs lower cladding layer 100 is formed on a substrate 1001.
2. A quantum well active layer 1003 and a p-type AlGaAs first upper cladding layer 1004a are sequentially epitaxially grown (FIG. 14A). Next, an SiO 2 film 1010 is formed on the surface of the p-type AlGaAs first upper cladding layer 1004a, and a stripe-shaped opening 1010a extending in the laser resonator direction and having a length not reaching the laser resonator end face is formed (FIG. 14 (b)). Next, the wafer is placed in an As atmosphere at 800
When annealing is performed at a temperature equal to or higher than ° C., Ga atoms are absorbed from the surface of the p-type AlGaAs first upper cladding layer 1004a in contact with the SiO 2 film 1010, and Ga vacancies are generated in the p-type AlGaAs first upper cladding layer 1004a. The holes diffuse until reaching the quantum well layer active layer 1003 inside the crystal, thereby disordering the quantum well layer structure. In the disordered active layer region, the effective band gap widens, so that it functions as a window transparent to the oscillating laser light.

【0010】さらに、SiO2膜1010を除去し、p
型AlGaAs第1上クラッド層1004a上にp型Al
GaAs第2上クラッド層1004b、p型GaAsコ
ンタクト層1005を順次エピタキシャル成長させる。
(図14(c))。次にp型GaAsコンタクト層10
05上にレジスト膜を形成し、フォトリソグラフィー技
術によって前記SiO2膜1010のストライプ状の開
口部1010aと同じ領域にストライプ状のレジスト1
011を形成する。次にこのストライプ状のレジスト1
011をマスクとしてp型GaAsコンタクト層100
5の表面側からプロトン注入を行い、電流ブロック層と
なる高抵抗領域1007を形成する。(図14
(d))。最後にGaAs基板1001側にn側電極1
008、p型GaAsコンタクト層1005上にp側電
極1009を形成し、ウエハをへき開して図13の半導
体レーザ素子を得る。
Further, the SiO 2 film 1010 is removed, and p
P-type AlGaAs on the first upper cladding layer 1004a
A GaAs second upper cladding layer 1004b and a p-type GaAs contact layer 1005 are sequentially grown epitaxially.
(FIG. 14 (c)). Next, the p-type GaAs contact layer 10
A resist film is formed on the 05, the resist 1 in stripes same region as the opening 1010a of the stripe of the SiO 2 film 1010 by photolithography
011 is formed. Next, this striped resist 1
011 as a mask, p-type GaAs contact layer 100
5 is implanted from the surface side to form a high-resistance region 1007 to be a current blocking layer. (FIG. 14
(D)). Finally, the n-side electrode 1 is placed on the GaAs substrate 1001 side.
008, a p-side electrode 1009 is formed on the p-type GaAs contact layer 1005, and the wafer is cleaved to obtain the semiconductor laser device of FIG.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来の窓構造半導体レ
ーザ素子の光出射端面近傍に形成された無秩序化領域
は、レーザ発振波長に相当するバンドギャップエネルギ
ーよりも大きくなるように、SiO2膜1010が接す
るp型AlGaAs第1上クラッド層1004aへのGa
空孔の生成、及び、量子井戸層活性層1003へのGa
空孔の拡散を行なうことにより形成している。
Disordered region formed in the vicinity of the light emitting facet of the invention Problems to be Solved conventional window structure semiconductor laser device, so as to be larger than the band gap energy corresponding to the lasing wavelength, SiO 2 film 1010 To the p-type AlGaAs first upper cladding layer 1004a in contact with
Vacancy generation and Ga in the quantum well layer active layer 1003
It is formed by diffusing vacancies.

【0012】しかしながら、SiO2膜を用いた上記従
来方法では、光出射端面近傍の活性層のバンドギャップ
エネルギーをレーザ発振波長に相当するバンドギャップ
エネルギーよりも大きくなるようにするためには、高温
でのアニール時間を長くする必要がある。
However, in the above-described conventional method using the SiO 2 film, in order to make the band gap energy of the active layer near the light emitting end face larger than the band gap energy corresponding to the laser oscillation wavelength, it is necessary to use a high temperature. It is necessary to make the annealing time longer.

【0013】その結果、p型導電性を有する各層に存在
するZn原子等の不純物が、量子井戸層活性層1003
へ大量に拡散するので、高出力時の駆動電流,駆動電圧
の上昇と長期信頼性の低下を招いてしまう。
As a result, impurities such as Zn atoms present in each layer having p-type conductivity are removed from the quantum well layer active layer 1003.
As a result, the driving current and the driving voltage at the time of high output are increased, and the long-term reliability is reduced.

【0014】また、アニール温度を低くするか、或い
は、アニール時間を短くすれば、量子井戸層活性層10
03へのZn原子等の不純物拡散を抑制できるが、空孔
原子の生成、及び、量子井戸層活性層1003への空孔
原子の拡散が不十分となり、共振器端面近傍領域におい
て、レーザ光を吸収してしまう。
If the annealing temperature is lowered or the annealing time is shortened, the quantum well layer active layer 10
03 can suppress the diffusion of impurities such as Zn atoms, but the generation of vacancy atoms and the diffusion of vacancy atoms into the quantum well layer active layer 1003 become insufficient. Absorb.

【0015】その結果、光出射端面近傍の活性層領域で
CODが発生しやすくなり、高出力駆動時の最大光出力
の低下を引き起こし、十分な長期信頼性が得られない。
As a result, COD is likely to occur in the active layer region near the light emitting end face, causing a decrease in the maximum light output at the time of high output driving, and failing to provide sufficient long-term reliability.

【0016】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、半導体レーザ素子の窓構造を無秩序
化によって形成する際、空孔原子を与える膜として、意
図的に、よりストレスの高い膜を用いることにより、よ
り容易に、高出力時の駆動電流,駆動電圧を低減し、且
つ、長期信頼性に優れた半導体レーザ素子、及びその製
造方法を提供することを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and when a window structure of a semiconductor laser device is formed by disordering, a film for giving vacancy atoms is intentionally subjected to a higher stress. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device which can easily reduce a driving current and a driving voltage at the time of high output by using a high film, and is excellent in long-term reliability, and a manufacturing method thereof. is there.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ素子の製造方法は、少なくともガリウムを含む化合
物半導体を用いて、基板上に、下部クラッド層、活性
層、上部クラッド層を含む積層構造体からなる半導体レ
ーザ素子を製造する際、レーザ共振器端面となる領域近
傍の前記積層構造体の上方に、SixOyNz膜(x,y,zは1
以上。以下、同様。)を形成した後、アニールを行っ
て、前記SixOyNz膜下に空孔を生成すると共に、該空孔
を前記活性層に達するまで拡散させて、前記レーザ共振
器端面となる領域近傍の前記活性層を無秩序化してなる
ことによって上記の目的を達成する。
According to a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, a laminated structure including a lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer on a substrate using at least a compound semiconductor containing gallium. When manufacturing a semiconductor laser device composed of: a SixOyNz film (x, y and z are 1 to 1) above the laminated structure in the vicinity of a region to be an end face of a laser cavity.
that's all. The same applies hereinafter. ) Is formed, annealing is performed to generate holes under the SixOyNz film, and the holes are diffused until reaching the active layer, whereby the active layer in the vicinity of the laser cavity facet is formed. The above-mentioned object is achieved by disordering.

【0018】ここで、該Sixyz膜は、スパッタ
法、プラズマCVD法のいずれかで形成するのが好まし
い。これは、Sixyz膜の形成時において、エピタ
キシャル成長させたウエハ表面にプラズマダメージによ
る空孔原子が生成され、効果的に光出射端面近傍の活性
層を共振器内部の活性層より実効的に禁制帯幅の広い窓
領域を形成できるためである。
[0018] Here, the Si x O y N z film, a sputtering method, preferably formed by any one of a plasma CVD method. This is because in the formation of Si x O y N z film, is generated vacancies atoms by plasma damage to the wafer surface is epitaxially grown, effectively effective active layer near the light-emitting end face from the cavity inside of the active layer This is because a window region having a wide forbidden band can be formed.

【0019】このように、無秩序化のきっかけとなる膜
をSixOyNz膜とすることにより、該膜直下のエピタキシ
ャル成長させたウエハ表面からガリウム原子等がSixOyN
z膜中に吸い上げられて、エピタキシャル成長させた積
層構造体内部に空孔原子が生成され、また、この積層構
造体とSixOyNz膜との熱膨張係数・結晶格子構造の違いに
より、該膜直下の積層構造体に、急激な熱ストレスが発
生し、前記空孔原子の拡散速度が上昇する。その結果、
アニール時間の短縮とアニール温度の低温化を図ったア
ニールであっても、充分な量の空孔原子が基板方向に拡
散して、SixOyNz膜直下の活性層が無秩序化され、該膜
直下以外の活性層よりもバンドギャップが大きくなり、
レーザ光の吸収が無い窓領域を形成することが可能にな
る。さらに、膜によるストレスを利用して空孔の広がり
を促進しているため、アニール時間の短縮とアニール温
度の低温化が可能となって、Zn等の不純物の無用な拡散
を防ぐことが可能となる。
As described above, by forming the film that triggers the disordering as the SixOyNz film, gallium atoms and the like are removed from the surface of the epitaxially grown wafer immediately below the film.
Vacancy atoms are generated inside the laminated structure that has been sucked up into the z film and epitaxially grown.In addition, due to the difference in thermal expansion coefficient and crystal lattice structure between this laminated structure and the SixOyNz film, the stack Rapid thermal stress occurs in the structure, and the diffusion speed of the vacancy increases. as a result,
Even in the case of annealing aimed at shortening the annealing time and lowering the annealing temperature, a sufficient amount of vacancy atoms diffuses in the direction of the substrate, and the active layer immediately below the SixOyNz film is disordered, and other than the film immediately below the film. The band gap becomes larger than the active layer,
It becomes possible to form a window region without absorption of laser light. Furthermore, since the expansion of the vacancies is promoted by using the stress caused by the film, the annealing time can be reduced and the annealing temperature can be reduced, and unnecessary diffusion of impurities such as Zn can be prevented. Become.

【0020】この発明に係る半導体レーザ素子の製造方
法は、少なくともガリウムを含む化合物半導体を用い
て、基板上に、下部クラッド層、活性層、上部クラッド
層を含む積層構造体からなる半導体レーザ素子を製造す
る際、レーザ共振器端面となる領域近傍の前記積層構造
体の上方に、SixOyNz膜を形成し、該SixOyNz膜を含む積
層構造体の上面に誘電体膜を形成した後、アニールを行
って、前記SixOyNz膜下に空孔を生成すると共に、該空
孔を前記活性層に達するまで拡散させて、前記レーザ共
振器端面となる領域近傍の前記活性層を無秩序化してな
ることによって上記の目的を達成する。
According to a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, a semiconductor laser device having a laminated structure including a lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer is formed on a substrate using a compound semiconductor containing at least gallium. During manufacturing, a SixOyNz film is formed above the stacked structure near the region to be the laser cavity end face, and after forming a dielectric film on the upper surface of the stacked structure including the SixOyNz film, annealing is performed. The above object is achieved by generating vacancies under the SixOyNz film and diffusing the vacancies until reaching the active layer, thereby disordering the active layer in the vicinity of the laser cavity end face. To achieve.

【0021】このように、積層構造体の上に、誘電体膜
を形成してからアニールを行うため、積層構造体の最上
層表面からの不純物原子の再蒸発を防ぐことが可能にな
って、この不純物原子の再蒸発に誘発されて発生する不
純物原子の拡散を抑制することが可能になる。例えば、
積層構造体の最上層が、Zn原子を不純物として含むp−G
aAs層であった場合、アニールによるZn原子の再蒸発、
再蒸発による拡散を抑制することが可能となり、よっ
て、n型クラッド層をなす積層構造体下方のAlGaAs層へ
のZn原子の拡散によるリモートジャンクションの形成
を抑制することが可能となるため、半導体レーザ素子の
温度特性の向上を図ることが可能になる。
As described above, since annealing is performed after forming the dielectric film on the laminated structure, it is possible to prevent re-evaporation of impurity atoms from the uppermost layer surface of the laminated structure. It is possible to suppress the diffusion of the impurity atoms generated by the re-evaporation of the impurity atoms. For example,
The top layer of the stacked structure is p-G containing Zn atoms as impurities.
In the case of an aAs layer, re-evaporation of Zn atoms by annealing,
It is possible to suppress the diffusion due to the re-evaporation, and therefore, it is possible to suppress the formation of the remote junction due to the diffusion of Zn atoms into the AlGaAs layer below the stacked structure that forms the n-type cladding layer. It is possible to improve the temperature characteristics of the element.

【0022】この誘電体膜は、SixOyNz膜に比べて、積
層構造体に対する空孔原子の生成がより少量である膜が
好ましく、例えば、Six1Oy1膜、Alx1Oy1膜、Alx1Ny1
膜、Six1Ny1膜(x1、y1は1以上。)のいずれか、ま
たはその組み合わせが考えられる。
This dielectric film is preferably a film in which the generation of vacancy atoms in the laminated structure is smaller than that of the SixOyNz film. For example, a Six1Oy1 film, an Alx1Oy1 film, an Alx1Ny1 film
Either a film, a Six1Ny1 film (x1, y1 is 1 or more), or a combination thereof is conceivable.

【0023】この発明に係る半導体レーザ素子の製造方
法は、少なくともガリウムを含む化合物半導体を用い
て、基板上に、下部クラッド層、活性層、上部クラッド
層を含む積層構造体からなる半導体レーザ素子を製造す
る際、前記積層構造体の上方に、シリコン、酸素、窒素
のうち、少なくともシリコンを含む膜を形成する工程
と、前記少なくともシリコンを含む膜の、レーザ共振器
端面となる領域近傍に、酸素原子及び/又は窒素原子を
イオン注入して、SixOyNz膜を形成した後、アニールを
行って、前記SixOyNz膜下に空孔を生成すると共に、該
空孔を前記活性層に達するまで拡散させて、前記レーザ
共振器端面となる領域近傍の前記活性層を無秩序化して
なる工程と、を含むことによって、上記の目的を達成す
る。
According to a method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, a semiconductor laser device having a laminated structure including a lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer is formed on a substrate using a compound semiconductor containing at least gallium. In manufacturing, a step of forming a film containing at least silicon among silicon, oxygen, and nitrogen above the stacked structure; and forming an oxygen-containing film in the vicinity of a region to be a laser cavity end face of the film containing at least silicon. After ion implantation of atoms and / or nitrogen atoms to form a SixOyNz film, annealing is performed to generate holes under the SixOyNz film, and the holes are diffused until reaching the active layer, A step of disordering the active layer in the vicinity of a region to be the laser resonator end face, thereby achieving the above object.

【0024】このように、積層構造体の上方に、シリコ
ン、酸素、窒素のうち、少なくともシリコンを含む膜を
形成し、この膜のレーザ共振器端面となる領域近傍に、
酸素原子及び/又は窒素原子をイオン注入して、SixOyN
z膜を形成した後、アニールを行うことにより、より簡
単なプロセスで、上述の作用効果を得ることが可能にな
る。
As described above, a film containing at least silicon among silicon, oxygen, and nitrogen is formed above the laminated structure, and the film is formed near the laser cavity end face near the region.
Oxygen atoms and / or nitrogen atoms are implanted into SixOyN
By performing annealing after the formation of the z film, the above-described effects can be obtained with a simpler process.

【0025】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、前記SixOyNz膜が、SixOy膜に窒素原子をイオン注入
して形成されてなることによって、上記の目的を達成す
る。
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention achieves the above object by forming the SixOyNz film by implanting nitrogen atoms into the SixOy film.

【0026】このように、SixOy膜に窒素原子をイオン
注入してSixOyNz膜を形成することにより、窒素原子イ
オンがSixOy膜中の酸素原子と衝突し、酸素原子にエネ
ルギーを与える。この酸素原子はある程度のエネルギー
を持って積層構造体に進入して、積層構造体をなす半導
体膜内に空孔原子が発生するという現象を引き起こすた
め、窒素原子のイオン注入を伴わず、単純にプラズマCV
D法やスパッタ法を用いてSixOyNz膜を形成する場合に比
べて、より低温、より短時間のアニールによって効果的
に活性層の無秩序化を行うことが可能になる。
As described above, by implanting nitrogen atoms into the SixOy film to form the SixOyNz film, the nitrogen atom ions collide with the oxygen atoms in the SixOy film to give energy to the oxygen atoms. These oxygen atoms enter the stacked structure with a certain amount of energy, causing a phenomenon in which vacancy atoms are generated in the semiconductor film forming the stacked structure, so that oxygen atoms are simply implanted without ion implantation of nitrogen atoms. Plasma CV
Compared to the case where a SixOyNz film is formed by using the D method or the sputtering method, it is possible to effectively disorder the active layer by annealing at a lower temperature and for a shorter time.

【0027】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、前記SixOyNz膜が、SixNz膜に酸素原子をイオン注入
して形成されてなることによって、上記の目的を達成す
る。
In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, the above object is achieved by forming the SixOyNz film by implanting oxygen atoms into the SixNy film.

【0028】このように、SixNz膜に酸素原子をイオン
注入してSixOyNz膜を形成することにより、酸素原子イ
オンがSixNz膜中の窒素原子と衝突し、窒素原子にエネ
ルギーを与える。積層構造体の最上層がGaAs,或はAlGaA
sである場合、窒素原子は酸素原子に比べて、積層構造
体に、より深く進入できるため、さらに、より低温、よ
り短時間のアニールによって効果的に活性層の無秩序化
を行うことが可能になる。
As described above, oxygen atoms are ion-implanted into the SixNz film to form a SixOyNz film, whereby the oxygen atom ions collide with the nitrogen atoms in the SixNz film and give energy to the nitrogen atoms. The top layer of the laminated structure is GaAs or AlGaA
In the case of s, since nitrogen atoms can penetrate deeper into the stacked structure than oxygen atoms, it is possible to effectively disorder the active layer by annealing at a lower temperature and for a shorter time. Become.

【0029】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、前記SixOyNz膜が、Si膜に、窒素原子及び酸素原子
をイオン注入して形成されてなることによって、上記の
目的を達成する。
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention achieves the above object by forming the SixOyNz film by implanting nitrogen and oxygen atoms into a Si film.

【0030】このとき、窒素原子をイオン注入した後、
酸素原子をイオン注入することが好ましく、この構成に
よって、より一層の、より低温、より短時間のアニール
によって効果的に活性層の無秩序化を行うことが可能に
なる。
At this time, after ion implantation of nitrogen atoms,
Oxygen atoms are preferably ion-implanted, and this configuration makes it possible to effectively disorder the active layer by annealing at a lower temperature and for a shorter time.

【0031】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、第1導電型の半導体基板上に、少なくとも、第1導
電型のクラッド層、バリア層及びウエル層が交互に積層
された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性
層、並びに、第2導電型のクラッド層を順次エピタキシ
ャル成長させる工程と、該エピタキシャル成長させた層
の光出射端面となる領域近傍上に、SixOyNz膜を形成
し、アニールする工程と、を含んでなることによって、
上記の目的を達成する。
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention is directed to a multiple quantum well structure in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer and a well layer are alternately stacked on a first conductivity type semiconductor substrate. Step of sequentially epitaxially growing an active layer sandwiched by a light guide layer and a cladding layer of the second conductivity type, and forming a SixOyNz film on the vicinity of a region to be a light emitting end face of the epitaxially grown layer, followed by annealing. And the step of
Achieve the above objectives.

【0032】このように、活性層が多重量子井戸構造を
もつ場合、空孔原子の拡散だけでなく、層厚の薄いバリ
ア層とウエル層の多層構造である活性層の構成原子の拡
散の影響も加わるため、一層効果的に、より低温、より
短時間での無秩序化を行うことが可能になる。
As described above, when the active layer has a multiple quantum well structure, the effect of not only the diffusion of vacancy atoms but also the diffusion of constituent atoms of the active layer having a multilayer structure of a thin barrier layer and a well layer. Therefore, disordering can be performed more effectively at a lower temperature and in a shorter time.

【0033】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、第1導電型の半導体基板上に、少なくとも、第1導
電型のクラッド層、バリア層及びウエル層が交互に積層
された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性
層、第2導電型の下部クラッド層、第2導電型のエッチ
ングストップ層、第2導電型の上部クラッド層、並びに
第2導電型の保護層を順次エピタキシャル成長させる工
程と、前記エピタキシャル成長させた層の光出射端面と
なる領域近傍上に、SixOyNz膜を形成し、アニールする
工程と、前記SixOyNz膜を除去した後、前記第2導電型
の上部クラッド層、第2導電型保護層に共振器方向のリ
ッジ状のストライプ構造を形成する工程と、前記工程に
より残された第2導電型保護層と、前記工程により露出
された第2導電型エッチングストップ層上に、第1導電
型電流狭窄層をエピタキシャル成長する工程と、を含ん
でなることによって、上記の目的を達成する。
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention is directed to a multiple quantum well structure in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer and a well layer are alternately stacked on a first conductivity type semiconductor substrate. Layer, a lower conductive layer of the second conductivity type, an etching stop layer of the second conductivity type, an upper cladding layer of the second conductivity type, and a protective layer of the second conductivity type are sequentially epitaxially grown. Forming a SixOyNz film in the vicinity of a region to be a light emitting end face of the epitaxially grown layer, and annealing; removing the SixOyNz film, and then removing the SixOyNz film; Forming a ridge-shaped stripe structure in the direction of the resonator on the conductive type protective layer, the second conductive type protective layer left by the step, and the second conductive type etch exposed by the step The Gusutoppu layer, by comprising a step of epitaxially growing a first conductivity type current confinement layer, and to achieve the above object.

【0034】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、上述の半導体レーザ素子の製造方法において、第1
導電型電流狭窄層をエピタキシャル成長させた後、第2
導電型保護層上に形成された前記第1導電型電流狭窄層
の、光出射端面近傍領域を除く領域を除去する工程を、
含んでなることによって、上記の目的を達成する。
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention is the same as the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, except that
After epitaxially growing the conductivity type current confinement layer, the second
Removing the region of the first conductivity type current confinement layer formed on the conductivity type protection layer, excluding the region near the light emitting end face;
The above object is achieved by being included.

【0035】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
は、第1導電型の半導体基板上に、少なくとも、第1導
電型クラッド層、バリア層及びウエル層が交互に積層さ
れた多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性
層、第2導電型の下部クラッド層、第2導電型のエッチ
ングストップ層、第2導電型の上部クラッド層、並びに
第2導電型の保護層を順次エピタキシャル成長させる工
程と、前記エピタキシャル成長させた層の光出射端面と
なる領域近傍上に、SixOyNz膜を形成し、アニールする
工程と、前記SixOyNz膜を残したまま、前記第2導電型
の上部クラッド層、第2導電型の保護層に共振器方向の
リッジ状のストライプ構造を形成する工程と、前記工程
により残された第2導電型保護層と、前記工程により露
出された第2導電型エッチングストップ層上に、第1導
電型電流狭窄層をエピタキシャル成長する工程と、を含
んでなることによって、上記の目的を達成する。
In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, a multiple quantum well structure in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer, and a well layer are alternately stacked on a first conductivity type semiconductor substrate is provided. A step of sequentially epitaxially growing an active layer sandwiched between light guide layers, a second conductive type lower clad layer, a second conductive type etching stop layer, a second conductive type upper clad layer, and a second conductive type protective layer. Forming a SixOyNz film in the vicinity of a region to be a light emitting end face of the epitaxially grown layer and annealing the same; and, while leaving the SixOyNz film, the upper cladding layer of the second conductivity type; Forming a ridge-shaped stripe structure in the resonator direction on the protection layer of the mold, the second conductivity type protection layer left by the step, and the second conductivity type etch exposed by the step. The Gusutoppu layer, by comprising a step of epitaxially growing a first conductivity type current confinement layer, and to achieve the above object.

【0036】このように、窓領域形成のために用いられ
たSixOyNz膜を残すことにより、該膜を電流非注入領域
として活かすことが可能になり、電流非注入領域を改め
て形成する必要がなくなる。
As described above, by leaving the SixOyNz film used for forming the window region, the film can be used as a current non-injection region, and it is not necessary to form a current non-injection region again.

【0037】本発明に係る半導体レーザ素子は、基板上
に形成された、少なくとも下部クラッド層、活性層、上
部クラッド層を含む積層構造体と、該積層構造体の上方
の、レーザ共振器端面となる領域近傍に形成されたSixO
yNz膜と、を含む半導体レーザ素子であって、前記活性
層のバンドギャップは、SixOyNz膜下方よりも共振器内
部の方が小さくてなることによって、上記の目的を達成
する。
A semiconductor laser device according to the present invention is characterized in that a laminated structure including at least a lower clad layer, an active layer, and an upper clad layer formed on a substrate, and a laser cavity end face above the laminated structure. SixO formed near the region
a semiconductor laser device including a yNz film, wherein the band gap of the active layer is smaller inside the resonator than below the SixOyNz film, thereby achieving the above object.

【0038】本発明に係る半導体レーザ素子は、第1導
電型の半導体基板上に形成された、少なくとも、第1導
電型クラッド層、バリア層及びウエル層が交互に積層さ
れた多重量子井戸構造を光ガイド層を挟んでなる活性
層、第2導電型下部クラッド層、共振器方向にリッジ状
のストライプを有する第2導電型上部クラッド層、前記
リッジ状のストライプ側面を埋め込むよう形成された第
1導電型電流狭窄層、並びに第2導電型上部クラッド層
上に形成された第2導電型保護層と、を含む半導体レー
ザ素子であって、前記第2導電型保護層上の光出射端面
となる領域近傍上に、(111)面と(1−1−1)面
とで挟まれた第1導電型エピタキシャル成長層が形成さ
れ、且つ、光出射端面となる領域近傍の活性層のバンド
ギャップが、共振器内部の活性層の内部のバンドギャッ
プよりも大きくてなることによって、上記の目的を達成
する。
The semiconductor laser device according to the present invention has a multiple quantum well structure formed on a semiconductor substrate of the first conductivity type, in which at least a first conductivity type cladding layer, a barrier layer and a well layer are alternately stacked. An active layer sandwiching the light guide layer, a lower cladding layer of the second conductivity type, an upper cladding layer of the second conductivity type having a ridge-shaped stripe in the resonator direction, and a first formed to bury the side surfaces of the ridge-shaped stripe. A semiconductor laser device comprising: a conductive type current confinement layer; and a second conductive type protective layer formed on a second conductive type upper cladding layer, which is a light emitting end surface on the second conductive type protective layer. A first conductivity type epitaxial growth layer sandwiched between the (111) plane and the (1-1-1) plane is formed near the region, and the band gap of the active layer near the region serving as the light emitting end face is: Resonator By becoming greater than the band gap of the internal active layer parts, to achieve the above object.

【0039】以下、本発明の作用を記載する。Hereinafter, the operation of the present invention will be described.

【0040】本発明の半導体レーザ及びその製造方法で
は、エピタキシャル成長させたウエハ表面の光出射端面
となる近傍領域上にSixyz(x,y,zは1以
上)膜を形成後、該Sixyz(x,y,zは1以
上)膜、及び前記エピタキシャル成長によって形成され
た各層をアニールするので、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜直下のエピタキシャル成長させたウエハ表
面からGa原子等がSixyz(x,y,zは1以
上)膜中に吸上げられ、エピタキシャル成長させたウエ
ハ内部に空孔原子が生成され、また、エピタキシャル成
長されたウエハとSi xyz(x,y,zは1以上)
膜の熱膨張係数・結晶格子構造の違いにより、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜直下のエピタキシャル成
長されたウエハに、急激な熱ストレスが発生し、前記空
孔原子の拡散速度が上昇する。その結果、アニール時間
の短縮とアニール温度の低温化を行ったアニールであっ
ても、十分な量の空孔原子が基板方向に拡散していき、
Sixyz(x,y,zは1以上)膜直下の活性層の
バンドギャップが大きくなり、レーザ光の吸収が無い窓
領域にすることができる。さらに、アニール時間の短縮
とアニール温度の低温化が可能となることにより、Zn
原子等の不純物拡散を抑制できる。
According to the semiconductor laser of the present invention and the method of manufacturing the same,
Is the light emission end face of the wafer surface grown epitaxially
Si on the neighboring areaxOyNz(X, y, z are 1 or more
Above) After forming the film, the SixOyNz(X, y, z are 1 or more
Above) film, formed by the epitaxial growth
Since each layer is annealed,xOyNz(X, y, z
Is one or more) Table of epitaxially grown wafers directly under the film
Ga atoms etc. from the surfacexOyNz(X, y, z are 1 or more
Above) Wafers absorbed into the film and grown epitaxially
Vacancy atoms are generated inside the c
Lengthened wafer and Si xOyNz(X, y, z are 1 or more)
Due to differences in the coefficient of thermal expansion and crystal lattice structure of the film,xOy
Nz(X, y, z are 1 or more)
Rapid thermal stress occurs on the elongated wafer,
The diffusion rate of pore atoms increases. As a result, the annealing time
Annealing that shortens the annealing time and lowers the annealing temperature
However, a sufficient amount of vacancy atoms diffuse toward the substrate,
SixOyNz(X, y, z are 1 or more) of the active layer immediately below the film
Window with large band gap and no absorption of laser light
Can be an area. Furthermore, shortening of annealing time
And the annealing temperature can be lowered, so that Zn
Diffusion of impurities such as atoms can be suppressed.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を詳細に説
明する。 実施例1 図1は実施例1の半導体レーザ素子の構造を示す断面図
である。図1において、(a)は光出射端面を含む斜視
図、(b)は図1(a)のIa−Ia'線における導波
路の断面図、(c)は図1(a)のIb−Ib'線にお
ける層厚方向の断面図である。また、1はn型GaAs
基板、2はn型AlGaAs第1クラッド層、3はバリア
層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構造を
光ガイド層で挟んでなる活性層(MQW活性層)、4は
p型AlGaAs第2クラッド層、5はp型エッチング
ストップ層、6は共振器方向にリッジストライプからな
るp型AlGaAs第3クラッド層、7はp型GaAs
保護層、8はリッジストライプからなるp型AlGaA
s第3クラッド層の側面を埋め込む様に形成されたn型
AlGaAs電流ブロック層、9はp型GaAs平坦化
層、10はp型GaAsコンタクト層、11はp側電
極、12はn側電極である。また、13はSixyz
(x,y,zは1以上)膜直下のMQW活性層のバンド
ギャップエネルギーが共振器内部のMQW活性層3のバ
ンドギャップエネルギーよりも大きい領域(窓領域)、
14はp型GaAs保護層7上に形成されたn型AlG
aAs電流ブロック層8aとp型GaAs平坦化層9a
からなる電流非注入領域、15はp型AlGaAs第3
クラッド層6とp型GaAs保護層7からなるストライ
プ状のリッジである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The embodiments of the present invention will be described below in detail. Embodiment 1 FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device of Embodiment 1. 1A is a perspective view including a light emitting end face, FIG. 1B is a cross-sectional view of a waveguide taken along the line Ia-Ia ′ in FIG. 1A, and FIG. It is sectional drawing in the layer thickness direction in Ib 'line. 1 is n-type GaAs
The substrate, 2 is an n-type AlGaAs first cladding layer, 3 is an active layer (MQW active layer) in which a multiple quantum well structure in which barrier layers and well layers are alternately stacked is sandwiched between optical guide layers, and 4 is p-type AlGaAs. The second clad layer, 5 is a p-type etching stop layer, 6 is a p-type AlGaAs third clad layer composed of a ridge stripe in the resonator direction, and 7 is p-type GaAs.
A protective layer 8 is a p-type AlGaAs composed of a ridge stripe.
An n-type AlGaAs current blocking layer formed so as to bury the side surface of the s third cladding layer, 9 is a p-type GaAs planarization layer, 10 is a p-type GaAs contact layer, 11 is a p-side electrode, and 12 is an n-side electrode. is there. Also, 13 Si x O y N z
(X, y, z are 1 or more) a region (window region) where the bandgap energy of the MQW active layer immediately below the film is larger than the bandgap energy of the MQW active layer 3 inside the resonator;
Reference numeral 14 denotes an n-type AlG formed on the p-type GaAs protective layer 7.
aAs current blocking layer 8a and p-type GaAs planarization layer 9a
15 is a p-type AlGaAs third region.
This is a stripe-shaped ridge composed of a cladding layer 6 and a p-type GaAs protective layer 7.

【0042】次に製造方法について図2に基づいて説明
する。n型GaAs基板1上に順次、有機金属気相成長
(MOCVD)法にてn型AlGaAs第1クラッド層
2、バリア層及びウェル層が交互に積層された多重量子
井戸構造を光ガイド層で挟んでなる活性層(MQW活性
層)3、p型AlGaAs第2クラッド層4、p型エッ
チングストップ層5、p型AlGaAs第3クラッド層
6、p型GaAs保護層7をエピタキシャル成長させる
(図2(a))。
Next, the manufacturing method will be described with reference to FIG. A multiple quantum well structure in which an n-type AlGaAs first cladding layer 2, a barrier layer, and a well layer are alternately stacked on an n-type GaAs substrate 1 sequentially by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) is sandwiched by optical guide layers. An active layer (MQW active layer) 3, a p-type AlGaAs second cladding layer 4, a p-type etching stop layer 5, a p-type AlGaAs third cladding layer 6, and a p-type GaAs protective layer 7 are epitaxially grown (FIG. 2 (a)). )).

【0043】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層7の表面に、プラズマCVD法とフォトリソ
グラフィー法によって、リッジストライプと直交する方
向に幅40μmストライプ状に、Sixyz(x,
y,zは1以上)膜16を形成する。プラズマCVDに
よるSixyz(x,y,zは1以上)膜形成条件
は、原料ガスとして、SiH4,N2O,N2を用い、RF
パワー100W、基板温度280℃で5000Åの膜厚
で形成した。なお、ストライプのピッチは共振器長と同
じ800μmとした(図2(b))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light emitting end face portion is formed.
On the surface of As protective layer 7, by a plasma CVD method and the photolithography method, the width 40μm stripe in a direction perpendicular to the ridge stripe, Si x O y N z ( x,
(y and z are 1 or more) The film 16 is formed. Si x O y N z by plasma CVD (x, y, z is 1 or more) film formation conditions, as the raw material gas, SiH 4, N 2 O, and N 2 used, RF
The film was formed at a power of 100 W, a substrate temperature of 280 ° C. and a film thickness of 5000 °. The stripe pitch was 800 μm, which is the same as the resonator length (FIG. 2B).

【0044】上記成膜方法によって得られたSixy
z(x,y,zは1以上)膜16を2次イオン質量分析
(SIMS)装置で測定した結果、窒素原子が高濃度検
出され、また、エリプソメータを用いて、上記Sixy
z(x,y,zは1以上)膜16の屈折率を測定した
結果、SiO2膜の屈折率(1.4)とSiN膜の屈折
率(1.8〜2.5)の中間値1.6であった。前記結
果より、Sixyz(x,y,zは1以上)膜が形成
されていることは明らかである。
The Si x O y N obtained by the above film forming method
z (x, y, z is 1 or more) the film 16 secondary ion mass spectrometry (SIMS) results of measurement in the apparatus, the nitrogen atom is a high density detection, also using an ellipsometer, the Si x O y
As a result of measuring the refractive index of the N z (x, y, z is 1 or more) film 16, the refractive index of the SiO 2 film (1.4) and the refractive index of the SiN film (1.8 to 2.5) are intermediate. The value was 1.6. Than the result, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) it is clear that the film is formed.

【0045】次に、ラピッドサーマルアニール(RT
A)法によるアニールによって、Si xyz(x,
y,zは1以上)膜16直下のMQW活性層(窓領域)
13のバンドギャップエネルギーを共振器内部のMQW
活性層(活性領域)3のバンドギャップエネルギーより
も大きくさせる。この時のアニール条件は温度950
℃、昇温速度100℃/秒、保持時間20秒で行った。
Next, rapid thermal annealing (RT
A) Annealing by the method xOyNz(X,
y, z are 1 or more) MQW active layer immediately below the film 16 (window region)
13 band gap energy to the MQW inside the resonator.
From the band gap energy of the active layer (active region) 3
Also make it bigger. The annealing condition at this time is a temperature of 950.
C., the temperature was raised at a rate of 100 ° C./second, and the holding time was 20 seconds.

【0046】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層7の表面に形成されたSixyz(x,
y,zは1以上)膜16を除去し、公知のフォトリソグ
ラフィー技術を用いてp型GaAs保護層7上にストラ
イプ状のレジストマスク17を形成し、公知のエッチン
グ技術を用いて、p型エッチングストップ層5に到達す
るようにp型GaAs保護層7とp型AlGaAs第3
クラッド層6を約3μm幅のストライプ状のリッジ15
に加工する(図2(c))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light-emitting end face is obtained.
Formed on the surface of the As protecting layer 7 Si x O y N z ( x,
y, z are 1 or more) The film 16 is removed, a striped resist mask 17 is formed on the p-type GaAs protective layer 7 using a known photolithography technique, and p-type etching is performed using a known etching technique. The p-type GaAs protective layer 7 and the p-type AlGaAs
The cladding layer 6 is formed as a stripe-shaped ridge 15 having a width of about 3 μm.
(FIG. 2C).

【0047】次に、p型GaAs保護層7上に形成され
たストライプ状のレジストマスク17を除去し、2回目
のMOCVD法によって、p型GaAs保護層7とp型
AlGaAs第3クラッド層6からなるリッジ15の側
面をn型AlGaAs電流ブロック層8とp型GaAs
平坦化層9で埋め込む(図2(d))。
Next, the striped resist mask 17 formed on the p-type GaAs protective layer 7 is removed, and the p-type GaAs protective layer 7 and the p-type AlGaAs third cladding layer 6 are removed by the second MOCVD method. The side surface of the ridge 15 is formed with the n-type AlGaAs current block layer 8 and the p-type GaAs.
It is buried with the flattening layer 9 (FIG. 2D).

【0048】上記ウエハの一部を用いて、走査型電子顕
微鏡(SEM)にて、ウエハ断面を測定した結果、リッ
ジ15のp型GaAs保護層7上に形成されたn型Al
GaAs電流ブロック層8とp型GaAs平坦化層9
は、(111)面と(1−1−1)面で挟まれた形状で
あり、ウエハ面内でのリッジ状のストライプ形状も同様
に整っており、ウエハ面内でのp型AlGaAs第3ク
ラッド層6の基板側での幅(ストライプ幅)は2.9〜
3.0μmと非常にバラツキが少なく、且つ、非常に平
坦にリッジ15の側面をn型AlGaAs電流ブロック
層8とp型GaAs平坦化層9で埋め込まれていた。
Using a part of the wafer, the cross section of the wafer was measured with a scanning electron microscope (SEM). As a result, the n-type Al formed on the p-type GaAs protective layer 7 of the ridge 15 was measured.
GaAs current blocking layer 8 and p-type GaAs planarizing layer 9
Has a shape sandwiched between the (111) plane and the (1-1-1) plane, and the ridge-like stripe shape in the wafer plane is similarly arranged. The width (stripe width) of the cladding layer 6 on the substrate side is 2.9 to
The side surfaces of the ridge 15 were buried with the n-type AlGaAs current blocking layer 8 and the p-type GaAs planarization layer 9 very flatly, having a very small variation of 3.0 μm.

【0049】また、n型AlGaAs電流ブロック層8
の結晶性が悪ければ、電流狭窄部としての機能が低下
し、リーク電流が発生する可能性があるが、上記ウエハ
の電流狭窄部をX線回折法にて測定した結果、n型Al
GaAs電流ブロック層8の半値幅は25秒であり、結
晶性の良好な膜が得られており、特に問題が無い結果で
あった。
The n-type AlGaAs current blocking layer 8
If the crystallinity of the wafer is poor, the function as a current confinement part may be reduced and a leak current may occur. However, as a result of measuring the current confinement part of the wafer by the X-ray diffraction method, n-type Al
The half width of the GaAs current blocking layer 8 was 25 seconds, and a film having good crystallinity was obtained, which was a result without any problem.

【0050】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ15の側面に形成されたp型GaAs平
坦化層9、及び、リッジ15上に形成されたp型GaA
s平坦化層9の光出射端面部近傍にレジストマスク18
を形成し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマ
スク18開口部のn型AlGaAs電流ブロック層8と
p型GaAs平坦化層9を選択的に除去する(図2
(e))。
Thereafter, the p-type GaAs planarization layer 9 formed on the side surface of the ridge 15 using a known photolithography technique, and the p-type GaAs formed on the ridge 15
A resist mask 18 is provided near the light emitting end face of the planarizing layer 9.
Is formed, and the n-type AlGaAs current blocking layer 8 and the p-type GaAs planarization layer 9 at the opening of the resist mask 18 are selectively removed using a known etching technique (FIG. 2).
(E)).

【0051】リッジ15上に形成されたn型AlGaA
s電流ブロック層8とp型GaAs平坦化層9を除去す
る工程が、電流非注入領域14の形成工程を兼ねるの
で、工程数の削減が可能となっており、さらに、前記プ
ロセスによって形成された電流非注入領域14が、窓領
域13の直上になっているので、窓領域への電流注入を
防ぎ、窓領域の空孔欠陥の存在によるキャリア損失を抑
えられるので、発光に寄与しない無効電流が低減され
る。
The n-type AlGaAs formed on the ridge 15
The step of removing the s current block layer 8 and the p-type GaAs planarization layer 9 also serves as a step of forming the current non-injection region 14, so that the number of steps can be reduced. Since the current non-injection region 14 is located immediately above the window region 13, current injection into the window region is prevented, and carrier loss due to the presence of a vacancy defect in the window region can be suppressed. Reduced.

【0052】また、上記のn型AlGaAs電流ブロッ
ク層8とp型GaAs平坦化層9を選択的に除去する工
程において、リッジ15のp型GaAs保護層7上に形
成されたn型AlGaAs電流ブロック層8とp型Ga
As平坦化層9が(111)面と(1−1−1)面で挟
まれた形状からずれている場合、選択的に除去すること
ができず、共振器内部領域のリッジ15のp型GaAs
保護層7上にn型AlGaAs電流ブロック層8が残っ
てしまうので、電流通路としての機能が低下したリッジ
となる。しかし、本実施例では上述したように、(11
1)面と(1−1−1)面で挟まれた形状となっている
ので、ウエハ全面において共振器内部領域のリッジ15
のp型GaAs保護層7上にn型AlGaAs電流ブロ
ック層8は残らないので、ウエハ面内での駆動電流等の
電気的特性にバラツキが生じない。
In the step of selectively removing the n-type AlGaAs current blocking layer 8 and the p-type GaAs planarization layer 9, the n-type AlGaAs current blocking layer formed on the p-type GaAs protection layer 7 of the ridge 15 is removed. Layer 8 and p-type Ga
When the As flattening layer 9 is shifted from the shape sandwiched between the (111) plane and the (1-1-1) plane, it cannot be selectively removed, and the p-type of the ridge 15 in the cavity inside region cannot be removed. GaAs
Since the n-type AlGaAs current blocking layer 8 remains on the protective layer 7, the ridge has a reduced function as a current path. However, in the present embodiment, as described above, (11
Since the shape is sandwiched between the (1) plane and the (1-1-1) plane, the ridge 15 in the cavity internal region is formed over the entire surface of the wafer.
Since the n-type AlGaAs current blocking layer 8 does not remain on the p-type GaAs protective layer 7, the electric characteristics such as the driving current in the wafer surface do not vary.

【0053】次に、p型GaAs平坦化層9上に形成さ
れたレジストマスク18を除去し、3回目のMOCVD
法でp型GaAsコンタクト層10を形成する(図2
(f))。さらに、上面にはp電極11、下面にはn電
極12を形成する。
Next, the resist mask 18 formed on the p-type GaAs planarization layer 9 is removed, and the third MOCVD
The p-type GaAs contact layer 10 is formed by the method
(F)). Further, a p-electrode 11 is formed on the upper surface, and an n-electrode 12 is formed on the lower surface.

【0054】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed substantially at the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0055】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、フォトルミネッセンス(PL)法にて、
Sixyz(x,y,zは1以上)膜16直下のMQ
W活性層(窓領域)13と共振器内部のMQW活性層
(活性領域)3のそれぞれの波長を測定した。また、比
較のために、上記Sixyz(x,y,zは1以上)
膜16を従来技術であるSixy(x,yは1以上)膜
に変更したウエハも同時に、PL法にて、Six
y(x,yは1以上)膜直下のMQW活性層(窓領域)
と共振器内部のMQW活性層(活性領域)のそれぞれの
波長を測定した。
Using a part of the wafer after annealing by the RTA method, a photoluminescence (PL) method is used.
Si x O y N z (x , y, z is 1 or more) MQ directly below membrane 16
The respective wavelengths of the W active layer (window region) 13 and the MQW active layer (active region) 3 inside the resonator were measured. For comparison, the Si x O y N z (x , y, z is 1 or more)
The film 16 is a prior art Si x O y (x, y is 1 or more) at the same time the wafer was changed to the film at PL method, Si x O
y (x and y are 1 or more) MQW active layer directly under the film (window area)
And the respective wavelengths of the MQW active layer (active region) inside the resonator.

【0056】その結果、Sixyz(x,y,zは1
以上)膜16直下のMQW活性層13からの発光スペク
トルは、共振器内部のMQW活性層3からの発光スペク
トルよりも30nm短波長側に波長シフトし、また、S
xy(x,yは1以上)膜直下のMQW活性層からの
発光スペクトルは、共振器内部のMQW活性層からの発
光スペクトルより10nm短波長側に波長シフトしてい
た。このことから、RTA法によるアニール条件が同じ
である場合、Sixyz(x,y,zは1以上)を用
いることにより、窓領域の波長シフト量を増大できるこ
とが明らかである。
[0056] As a result, Si x O y N z ( x, y, z is 1
Above) The emission spectrum from the MQW active layer 13 immediately below the film 16 is shifted by 30 nm to a shorter wavelength side than the emission spectrum from the MQW active layer 3 inside the resonator.
i x O y (x, y is 1 or more) emission spectrum from the MQW active layer immediately below membranes were wavelength shift to 10nm shorter wavelength side than the emission spectrum from the resonator inside the MQW active layer. Therefore, if the annealing conditions by RTA method is the same, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) is used, it is obvious that increasing the amount of wavelength shift of the window region.

【0057】また、図10にRTA法によるアニール時
間と、本発明のSixyz(x,y,zは1以上)膜
を用いた場合、及び、従来技術であるSixy(x,y
は1以上)膜を用いた場合の活性領域の波長に対する窓
領域の波長シフト量の関係を示す。この時のアニール温
度は950℃、昇温速度は100℃/秒であり、活性領
域の波長に対して窓領域の波長は全て短波長側へシフト
していた。図10の縦軸は活性領域の波長に対する窓領
域の波長シフト量(nm)、横軸はアニール時間(秒)
であり、図中の実線は本発明のSixyz(x,y,
zは1以上)膜を用いた時、図中の破線は従来技術であ
るSixy(x,yは1以上)膜を用いた時の窓領域の
波長シフト量を示している。
[0057] Further, the annealing time by the RTA method in FIG. 10, Si x O y N z of the present invention (x, y, z is 1 or more) when using a membrane, and a prior art Si x O y (X, y
Indicates the relationship between the wavelength of the active region and the wavelength shift amount of the window region when a film is used. At this time, the annealing temperature was 950 ° C., the rate of temperature rise was 100 ° C./sec, and the wavelengths in the window region were all shifted to the shorter wavelength side with respect to the wavelengths in the active region. In FIG. 10, the vertical axis represents the wavelength shift amount (nm) of the window region with respect to the wavelength of the active region, and the horizontal axis represents the annealing time (second).
, And the solid lines show the present invention Si x O y N z (x , y,
When z is using one or more) film, Si x O y (x, y broken line shows the prior art in the figure shows one or more) wavelength shift amount of the window region when using a membrane.

【0058】図10から判るように、活性領域の波長に
対して窓領域の波長を短波長側へ30nmシフトさせる
ためには、従来技術であるSixy(x,yは1以上)
膜を用いた場合、アニール時間を60秒必要とするが、
本発明のSixyz(x,y,zは1以上)を用いた
場合、アニール時間は20秒でよく、本発明のSixy
z(x,y,zは1以上)を用いることにより、アニ
ール時間の短縮が可能であることが明らかである。
[0058] As can be seen from FIG. 10, in order to 30nm shifting a wavelength of the window region to the shorter wavelength side with respect to the wavelength of the active region is a prior art Si x O y (x, y is 1 or more)
When a film is used, an annealing time of 60 seconds is required,
Si x O y N z of the present invention if (x, y, z are the 1 or higher) was used, the annealing time may be a 20-second, Si x O y of the present invention
It is clear that the annealing time can be shortened by using N z (x, y, z is 1 or more).

【0059】上記の本発明の製造方法では、RTA法に
よるアニールを行うことにより、Sixyz(x,
y,zは1以上)膜16直下のp型GaAs保護層7の
表面からGa,As原子がSixyz(x,y,zは
1以上)膜16中に吸上げられ、GaAs結晶内部に空
孔原子が生成され、また、エピタキシャル成長されたウ
エハとSixyz(x,y,zは1以上)膜16の熱
膨張係数・結晶格子構造の違いにより、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜16直下のエピタキシャル
成長されたウエハに、急激な熱ストレスが発生する。前
記ストレスは、Sixy(x,yは1以上)膜を用いた
場合より大きく、ストレスが大きければ大きいほど、迅
速にエピタキシャル成長されたウエハにかかるストレス
を発散させようとして、前記空孔原子は拡散速度を加速
させて、n型GaAs基板1方向に拡散していく。その
結果、非常に短時間でのRTAであっても、十分な量の
空孔原子がn型GaAs基板1方向に拡散していき、M
QW活性層を無秩序化することができるので、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜16直下のMQW活性層
13のバンドギャップエネルギーが大きくなり、共振器
内部のMQW活性層(活性領域)3より実効的に禁制帯
幅の広い窓領域が形成される。
[0059] In the manufacturing method of the present invention, by performing the annealing by RTA method, Si x O y N z ( x,
y, z is 1 or more) Ga from the surface of the p-type GaAs protective layer 7 directly under film 16, As atoms are Si x O y N z (x , y, z is 1 or more) sucked up in the film 16, GaAs crystals inside voids atom is generated, also, the wafer and Si have been grown epitaxially x O y N z by the difference of (x, y, z is 1 or more) thermal expansion coefficient and the crystal lattice structure of the film 16, Si x O y N
z (x, y, z is 1 or more) Abrupt thermal stress occurs in the epitaxially grown wafer immediately below the film 16. The stress, Si x O y (x, y is 1 or more) greater than with film, the greater the stress, an attempt to dissipate the stress on the rapidly epitaxially grown wafer, the vacancy atoms Accelerates the diffusion speed and diffuses in the direction of the n-type GaAs substrate 1. As a result, even in the case of RTA for a very short time, a sufficient amount of vacancy atoms diffuse in the direction of the n-type GaAs substrate 1 and M
Since the QW active layer can be disordered, Si x O y
The band gap energy of the MQW active layer 13 immediately below the N z (x, y, z is 1 or more) film 16 increases, and the window has a wider bandgap than the MQW active layer (active region) 3 inside the resonator. An area is formed.

【0060】上記の本発明の製造方法によって得られた
半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the above-described manufacturing method of the present invention were measured.

【0061】また、比較のために、上記の本発明の製造
方法において、Sixyz(x,y,zは1以上)膜
16をSixy(x,yは1以上)膜に変更し、且つ、
Si xy(x,yは1以上)膜直下のMQW活性層から
の発光スペクトルが共振器内部のMQW活性層からの発
光スペクトルより30nm短波長側に波長シフトするよ
うに、アニール条件を温度950℃、昇温速度100℃
/秒、保持時間60秒に変更して得られた従来技術の半
導体レーザ素子の特性測定も同時に行った。
For comparison, the production of the present invention
In the method, the SixOyNz(X, y, z are 1 or more)
16 to SixOy(X and y are 1 or more) Change to membrane, and
Si xOy(X and y are 1 or more) from the MQW active layer immediately below the film
Emission spectrum from the MQW active layer inside the resonator
The wavelength will be shifted by 30nm shorter than the optical spectrum.
As described above, the annealing conditions were set at a temperature of 950 ° C. and a temperature increase rate of 100 ° C.
/ S, half of the prior art obtained by changing the holding time to 60 seconds.
The characteristics of the semiconductor laser element were also measured at the same time.

【0062】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は本発明及び従来技術の半導体レーザ素子ともに
785nm、本発明の半導体レーザ素子のCW120m
Wでの駆動電流(Iop)は170mA、従来技術の半
導体レーザ素子のCW120mWでの駆動電流(Io
p)は210mA、本発明の半導体レーザ素子のCW1
20mWでの駆動電圧(Vop)は2.1V、従来技術
の半導体レーザ素子のCW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.4Vであり、本発明の半導体レーザ素子の
製造方法では、駆動電流の低電流化と駆動電圧の低電圧
化が実現されていることが明らかである。この駆動電流
の低電流化と駆動電圧の低電圧化は、RTA法によるア
ニール時間の短縮によって、共振器内部のMQW活性層
へのZn原子の拡散が低減された効果である。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at a CW of 120 mW was 785 nm for both the semiconductor laser device of the present invention and the prior art, and the CW of 120 m for the semiconductor laser device of the present invention.
The drive current (Iop) at W is 170 mA, and the drive current (Io) at CW of 120 mW of the conventional semiconductor laser device.
p) is 210 mA, CW1 of the semiconductor laser device of the present invention.
The driving voltage (Vop) at 20 mW is 2.1 V, and the driving voltage (Vop) at 120 mW of CW of the conventional semiconductor laser device is
op) is 2.4 V, and it is clear that in the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, a lower drive current and a lower drive voltage are realized. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by shortening the annealing time by the RTA method.

【0063】また、最大光出力試験の結果は、本発明及
び従来技術の半導体レーザ素子ともに300mW以上の
光出力においてもCODフリーであり、これらを70℃
120mWの信頼性試験を行ったところ、従来技術の半
導体レーザ素子の平均寿命は1000時間であるのに対
し、本発明の半導体レーザ素子では約2000時間と約
2倍も平均寿命が向上した。
The results of the maximum light output test show that the semiconductor laser devices of the present invention and the prior art are COD-free even at a light output of 300 mW or more.
When a reliability test of 120 mW was performed, the average life of the semiconductor laser device of the prior art was 1000 hours, whereas the average life of the semiconductor laser device of the present invention was approximately 2000 hours, which is about twice as long.

【0064】本実施例では、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜16をプラズマCVD法を用いて形成した
が、スパッタ法を用いても、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜の形成時において、エピタキシャル成長さ
せたウエハ表面にプラズマダメージによる空孔原子が生
成され、効果的に光出射端面近傍の活性層を共振器内部
の活性層(活性領域)より実効的に禁制帯幅の広い窓領
域を形成できるので、上記と同様の効果が得られる。
[0064] In this example, Si x O y N z ( x, y, z
1 or more), but the film 16 was formed by a plasma CVD method, even by using a sputtering method, Si x O y N z ( x, y, z
At the time of film formation, vacancy atoms are generated due to plasma damage on the surface of the epitaxially grown wafer, and the active layer near the light emitting end face is effectively made more effective than the active layer (active region) inside the resonator. Since a window region having a wide forbidden band width can be formed at the same time, the same effect as described above can be obtained.

【0065】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例2 実施例2の製造方法について図3に基づいて説明する。
n型GaAs基板301上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層302、MQW活性層3
03、p型AlGaAs第2クラッド層304、p型エ
ッチングストップ層305、p型AlGaAs第3クラ
ッド層306、p型GaAs保護層307をエピタキシ
ャル成長させる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described, but the same effect can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Second Embodiment A manufacturing method according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 301, n is sequentially formed by MOCVD.
-Type AlGaAs first cladding layer 302, MQW active layer 3
03, a p-type AlGaAs second cladding layer 304, a p-type etching stop layer 305, a p-type AlGaAs third cladding layer 306, and a p-type GaAs protective layer 307 are epitaxially grown.

【0066】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層307の表面に、プラズマCVD法とフォト
リソグラフィー法によって、リッジストライプと直交す
る方向に幅40μmストライプ状に、Sixy(x,y
は1以上)膜319を形成し、Sixy(x,yは1以
上)膜319が形成されていない領域に、保護膜322
としてレジストマスクを形成する。プラズマCVDによ
るSixy(x,yは1以上)膜形成条件は、原料ガス
として、SiH4,N2O,N2を用い、RFパワー15
W、基板温度280℃で5000Åの膜厚で形成した。
前記保護膜322は、Sixy(x,yは1以上)膜3
19が形成されていない領域のp型GaAs保護層30
7に、窒素原子がイオン注入されないために形成された
ものであり、保護膜322の膜厚はSixy(x,yは
1以上)膜319の膜厚より厚く形成するのが好まし
い。なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ800
μmとした(図3(a))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light-emitting end face is obtained.
On the surface of As protective layer 307 by plasma CVD method and photolithography, the width 40μm stripe in a direction perpendicular to the ridge stripe, Si x O y (x, y
1 or more) film 319 is formed, Si x O y (x, y in a region where one or more) film 319 is not formed, the protective film 322
To form a resist mask. Si x O y by plasma CVD (x, y is 1 or more) film formation conditions, as the raw material gas, SiH 4, N 2 O, and N 2 used, RF power 15
W was formed at a substrate temperature of 280 ° C. and a film thickness of 5000 °.
The protective layer 322 is, Si x O y (x, y is 1 or more) film 3
P-type GaAs protective layer 30 in a region where 19 is not formed
7, which nitrogen atom is formed in order not ion-implanted, the film thickness is Si x O y protective layer 322 (x, y is 1 or more) is preferable to thicker than the thickness of the film 319. Note that the stripe pitch is 800, which is the same as the resonator length.
μm (FIG. 3A).

【0067】次に、光出射端面部近傍となるp型GaA
s保護層307の表面に形成されたSixy(x,yは
1以上)膜319に、窒素原子のイオン注入を行う。こ
れにより、光出射端面部近傍となるp型GaAs保護層
307の表面にSixyz(x,y,zは1以上)膜
316が形成される。イオン注入条件としては、イオン
加速エネルギーが150keV、ドーズ量が1E14c
-2で行った。イオン注入工程後に、保護膜322のみ
を除去し(図3(b))、その後、RTA法によるアニ
ールを行う。この時のアニール条件は、温度750℃、
昇温速度100℃/秒、保持時間60秒で行った。
Next, a p-type GaAs near the light emitting end face is used.
Si formed on the surface of the s protective layer 307 x O y (x, y is 1 or more) to the membrane 319, ion implantation of nitrogen atoms. Thereby, the surface Si x O y N z of the p-type GaAs protective layer 307 serving as a light emission end surface portion near (x, y, z is 1 or more) film 316 is formed. The ion implantation conditions include an ion acceleration energy of 150 keV and a dose of 1E14c.
m -2 . After the ion implantation step, only the protective film 322 is removed (FIG. 3B), and thereafter, annealing by the RTA method is performed. The annealing conditions at this time are as follows: temperature 750 ° C.
The test was carried out at a heating rate of 100 ° C./sec and a holding time of 60 sec.

【0068】その後、上記光出射端面部近傍となるp型
GaAs保護層307の表面に形成された窒素原子が注
入されたSixy(x,yは1以上)膜316を除去
し、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてp型Ga
As保護層307上にストライプ状のレジストマスク3
17を形成し、公知のエッチング技術を用いて、p型エ
ッチングストップ層305に到達するようにp型GaA
s保護層307とp型AlGaAs第3クラッド層30
6を約3μm幅のストライプ状のリッジ315に加工す
る(図3(c))。
[0068] Then, the light-emitting end becomes face near the nitrogen atom formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 307 is implanted Si x O y (x, y is 1 or more) film 316 is removed, known P-type Ga using photolithography technology
Striped resist mask 3 on As protective layer 307
17 is formed, and p-type GaAs is reached using a known etching technique so as to reach the p-type etching stop layer 305.
s protective layer 307 and p-type AlGaAs third cladding layer 30
6 is processed into a stripe-shaped ridge 315 having a width of about 3 μm (FIG. 3C).

【0069】次に、p型GaAs保護層307上に形成
されたストライプ状のレジストマスク317を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層3
07とp型AlGaAs第3クラッド層306からなる
リッジ315の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
308とp型GaAs平坦化層309で埋め込む(図3
(d))。
Next, the striped resist mask 317 formed on the p-type GaAs protective layer 307 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 3 is formed.
07 and the p-type AlGaAs third cladding layer 306 are embedded on the side surfaces of the ridge 315 with an n-type AlGaAs current block layer 308 and a p-type GaAs planarization layer 309 (FIG. 3).
(D)).

【0070】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ315の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層309、及び、リッジ315上に形成されたp
型GaAs平坦化層309の光出射端面部近傍にレジス
トマスク318を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク318開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層308とp型GaAs平坦化層309を選
択的に除去し、電流非注入領域314が形成される(図
3(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 315 by using a known photolithography technique.
Planarization layer 309 and p formed on ridge 315
Mask 318 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the n-type GaAs planarization layer 309, and the n-type AlGaAs current block layer 308 and the p-type GaAs planarization layer 309 at the opening of the resist mask 318 are formed by a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 314 (FIG. 3E).

【0071】次に、p型GaAs平坦化層309上に形
成されたレジストマスク318を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層310を形成する
(図3(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 318 formed on the p-type GaAs planarization layer 309 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 310 is formed by a CVD method (FIG. 3F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0072】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed almost at the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0073】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜316直下のMQW活性層(窓領域)31
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)303のそ
れぞれの波長を測定した結果、750℃という低い温度
にも関わらず、Sixyz(x,y,zは1以上)膜
316直下のMQW活性層313からの発光スペクトル
は共振器内部のMQW活性層303からの発光スペクト
ルよりも、40nm短波長側に波長シフトしていた。
[0073] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 31 immediately below the film 316
3 and inside the resonator of the MQW active layer (active region) 303 of the result of the respective wavelengths were measured, despite the low temperature of 750 ℃, Si x O y N z (x, y, z is 1 or more) film The emission spectrum from the MQW active layer 313 immediately below 316 was shifted to a shorter wavelength side by 40 nm than the emission spectrum from the MQW active layer 303 inside the resonator.

【0074】また、図11にRTA法によるアニール温
度と、本発明のSixyz(x,y,zは1以上)膜
を用いた場合、及び、従来技術であるSixy(x,y
は1以上)膜を用いた場合の活性領域の波長に対する窓
領域の波長シフト量の関係を示す。この時のアニール時
間は60秒、昇温速度は100℃/秒であり、活性領域
の波長に対して窓領域の波長は全て短波長側へシフトし
ていた。図11の縦軸は活性領域の波長に対する窓領域
の波長シフト量(nm)、横軸はアニール温度(℃)で
あり、図中の実線は本発明のSixyz(x,y,z
は1以上)膜を用いた時、図中の破線は従来技術である
Sixy(x,yは1以上)膜を用いた時の窓領域の波
長シフト量を示している。
[0074] Further, the annealing temperature by RTA method in FIG. 11, Si x O y N z of the present invention (x, y, z is 1 or more) when using a membrane, and a prior art Si x O y (X, y
Indicates the relationship between the wavelength of the active region and the wavelength shift amount of the window region when a film is used. At this time, the annealing time was 60 seconds, the heating rate was 100 ° C./second, and the wavelengths in the window region were all shifted to the shorter wavelength side with respect to the wavelengths in the active region. Vertical axis indicates the wavelength shift amount of the window region to the wavelength of the active region in FIG. 11 (nm), the horizontal axis represents the annealing temperature (℃), Si x O y N z (x solid lines present invention in FIG., Y , Z
1 or more) when using the film, Si x O y (x, y broken line shows the prior art in the figure shows one or more) wavelength shift amount of the window region when using a membrane.

【0075】図11から判るように、活性領域の波長に
対して窓領域の波長を短波長側へ30nmシフトさせる
ためには、従来技術であるSixy(x,yは1以上)
膜を用いた場合、アニール温度を950℃にしなければ
ならないが、本発明のSixyz(x,y,zは1以
上)を用いた場合、アニール温度は730℃という低温
でよく、本発明のSixyz(x,y,zは1以上)
を用いることにより、アニール温度の低温化が可能であ
ることが明らかである。
[0075] As can be seen from Figure 11, in order to 30nm shifting a wavelength of the window region to the shorter wavelength side with respect to the wavelength of the active region is a prior art Si x O y (x, y is 1 or more)
When a film is used, the annealing temperature must be 950 ° C., but when Six O y N z (x, y, z is 1 or more) of the present invention is used, the annealing temperature may be as low as 730 ° C. , Si x O y N z of the present invention (x, y, z is 1 or more)
It is clear that the annealing temperature can be lowered by using.

【0076】上記の製造方法では、光出射端面部近傍と
なるp型GaAs保護層307の表面にSixy(x,
yは1以上)膜319を形成し、窒素原子のイオン注入
を行うことにより、Sixyz(x,y,zは1以
上)膜316が形成される。この時、窒素原子イオン
は、Sixy(x,yは1以上)膜319中の酸素原子
と衝突し、酸素原子にエネルギーを与える。衝突した酸
素原子はある程度のエネルギーを持ってp型GaAs保
護層307へ進入して行き、p型GaAs保護層307
内部に空孔原子が発生する。この状態で、RTA法によ
るアニールを行うので、750℃という低温であって
も、GaAs結晶内部に生成される空孔原子量は実施例
1の製造方法に比べて増大し、且つ、急激な熱ストレス
によって前記空孔原子の拡散速度は上がる。その結果、
非常に低温でのRTA法によるアニールであっても、十
分な量の空孔原子がn型GaAs基板1方向に拡散して
いき、MQW活性層を無秩序化することができるので、
Sixyz(x,y,zは1以上)膜316直下のM
QW活性層313のバンドギャップエネルギーが大きく
なり、共振器内部のMQW活性層(活性領域)303よ
り実効的に禁制帯幅の広い窓領域が形成される。
[0076] In the above manufacturing method, the surface of the p-type GaAs protective layer 307 serving as a light emission end surface portion near Si x O y (x,
y is 1 or more) to form a film 319, by ion implantation of nitrogen atom, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) film 316 is formed. At this time, the nitrogen atom ions, Si x O y (x, y is 1 or more) collide with oxygen atoms in the film 319, providing energy to the oxygen atom. The colliding oxygen atoms enter the p-type GaAs protective layer 307 with a certain amount of energy, and the p-type GaAs protective layer 307
Vacancy atoms are generated inside. In this state, annealing by the RTA method is performed. Therefore, even at a low temperature of 750 ° C., the amount of vacancies generated inside the GaAs crystal increases as compared with the manufacturing method of the first embodiment, and a rapid thermal stress occurs. This increases the diffusion rate of the vacancy atoms. as a result,
Even when annealing by the RTA method at a very low temperature, a sufficient amount of vacancy atoms diffuse in the direction of the n-type GaAs substrate 1 and the MQW active layer can be disordered.
Si x O y N z (x , y, z is 1 or more) M directly below membrane 316
The band gap energy of the QW active layer 313 increases, and a window region having a wider forbidden band than the MQW active layer (active region) 303 inside the resonator is formed.

【0077】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment were measured.

【0078】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は150mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.0Vであり、実施例1の製造方法によって
得られた半導体レーザ素子に比べて、駆動電流の低電流
化と駆動電圧の低電圧化が実現されていることが明らか
である。この駆動電流の低電流化と駆動電圧の低電圧化
は、RTA法によるアニール温度の低温化によって、共
振器内部のMQW活性層へのZn原子の拡散が低減され
た効果である。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at CW 120 mW is 785 nm, and the driving current (I
op) is a drive voltage (V) at 150 mA and CW 120 mW.
op) is 2.0 V, and it is clear that a lower drive current and a lower drive voltage are realized as compared with the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by lowering the annealing temperature by the RTA method.

【0079】また、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、約2500時間
と平均寿命が向上した。
The result of the maximum light output test was 300 mW.
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
When a reliability test of 20 mW was performed, the average life was improved to about 2500 hours.

【0080】これは、活性領域303と窓領域313の
バンドギャップエネルギー差が更に大きくなった結果、
実施例1の製造方法によって得られた半導体レーザ素子
に比べて、活性領域303で作られたレーザ光の波長の
吸収が減少したためである。
This is because the difference in band gap energy between the active region 303 and the window region 313 is further increased.
This is because the absorption of the wavelength of the laser light generated in the active region 303 is reduced as compared with the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment.

【0081】本実施例では、プラズマCVDによるSi
xy(x,yは1以上)膜319形成条件は、原料ガス
としてSiH4,N2O,N2を用いたが、SiH4,O2
を用いても、上記と同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the Si
The conditions for forming the xOy (x, y is 1 or more) film 319 were that SiH 4 , N 2 O, and N 2 were used as source gases, but SiH 4 , O 2
The same effect as described above can be obtained by using.

【0082】本実施例では、Sixy(x,yは1以
上)膜319をプラズマCVD法を用いて形成したが、
スパッタ法を用いても、上記と同様の効果が得られる。
[0082] In this example, Si x O y (x, y is 1 or more), but the film 319 is formed using a plasma CVD method,
The same effect as described above can be obtained by using the sputtering method.

【0083】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例3 実施例3の製造方法について図4に基づいて説明する。
n型GaAs基板401上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層402、MQW活性層4
03、p型AlGaAs第2クラッド層404、p型エ
ッチングストップ層405、p型AlGaAs第3クラ
ッド層406、p型GaAs保護層407をエピタキシ
ャル成長させる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described. However, similar effects can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Third Embodiment A manufacturing method according to a third embodiment will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 401, n is sequentially formed by MOCVD.
Type AlGaAs first cladding layer 402, MQW active layer 4
03, the p-type AlGaAs second cladding layer 404, the p-type etching stop layer 405, the p-type AlGaAs third cladding layer 406, and the p-type GaAs protection layer 407 are epitaxially grown.

【0084】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層407の表面に、プラズマCVD法とフォト
リソグラフィー法によって、リッジストライプと直交す
る方向に幅40μmストライプ状に、Sixz(x,z
は1以上)膜420を形成し、Sixz(x,zは1以
上)膜420が形成されていない領域に、保護膜422
としてレジストマスクを形成する。プラズマCVDによ
るSixz(x,zは1以上)膜形成条件は、原料ガス
として、SiH4,NH3,N2を用い、RFパワー150
W、基板温度280℃で5000Åの膜厚で形成した。
前記保護膜422は、Sixz(x,zは1以上)膜4
20が形成されていない領域のp型GaAs保護層40
7に、酸素原子がイオン注入されないために形成された
ものであり、保護膜422の膜厚はSixZ(x,zは
1以上)膜420の膜厚より厚く形成するのが好まし
い。なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ800
μmとした(図4(a))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light emitting end face portion is formed.
On the surface of As protective layer 407 by plasma CVD method and photolithography, the width 40μm stripe in a direction perpendicular to the ridge stripe, Si x N z (x, z
1 or more) film 420 is formed, Si x N z (x, z in a region where one or more) film 420 is not formed, the protective film 422
To form a resist mask. The conditions for forming a Si x N z (x, z is 1 or more) film by plasma CVD are as follows: SiH 4 , NH 3 , N 2 are used as source gases, and RF power is 150.
W was formed at a substrate temperature of 280 ° C. and a film thickness of 5000 °.
The protective layer 422 is, Si x N z (x, z is 1 or more) film 4
P-type GaAs protective layer 40 in a region where 20 is not formed
7, which is an oxygen atom is formed in order not ion-implanted, the film thickness is Si x N Z of the protective film 422 (x, z is 1 or more) is preferable to thicker than the thickness of the film 420. Note that the stripe pitch is 800, which is the same as the resonator length.
μm (FIG. 4A).

【0085】次に、光出射端面部近傍となるp型GaA
s保護層407の表面に形成されたSixz(x,zは
1以上)膜420に、酸素原子のイオン注入を行う。こ
れにより、光出射端面部近傍となるp型GaAs保護層
407の表面にSixyz(x,y,zは1以上)膜
416が形成される。イオン注入条件としては、イオン
加速エネルギーが150keV、ドーズ量が1E15c
-2で行った。イオン注入工程後に、保護膜422のみ
を除去し(図4(b))、その後、RTA法によるアニ
ールを行う。この時のアニール条件は、温度750℃、
昇温速度100℃/秒、保持時間60秒で行った。
Next, a p-type GaAs near the light emitting end face is used.
Si x N z formed on the surface of the s protective layer 407 (x, z is 1 or more) to the membrane 420, ion implantation of oxygen atoms. Thereby, the surface Si x O y N z of the p-type GaAs protective layer 407 serving as a light emission end surface portion near (x, y, z is 1 or more) film 416 is formed. As the ion implantation conditions, the ion acceleration energy is 150 keV and the dose is 1E15c.
m -2 . After the ion implantation step, only the protective film 422 is removed (FIG. 4B), and then annealing is performed by the RTA method. The annealing conditions at this time are as follows: temperature 750 ° C.
The test was carried out at a heating rate of 100 ° C./sec and a holding time of 60 sec.

【0086】その後、上記光出射端面部近傍となるp型
GaAs保護層407の表面に形成された酸素原子が注
入されたSixz(x,zは1以上)膜416を除去
し、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてp型Ga
As保護層407上にストライプ状のレジストマスク4
17を形成し、公知のエッチング技術を用いて、p型エ
ッチングストップ層405に到達するようにp型GaA
s保護層407とp型AlGaAs第3クラッド層40
6を約3μm幅のストライプ状のリッジ415に加工す
る(図4(c))。
After that, the Si x N z (x, z is 1 or more) film 416 implanted with oxygen atoms formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 407 near the light emitting end face is removed. P-type Ga using photolithography technology
Striped resist mask 4 on As protective layer 407
17 is formed and p-type GaAs is formed using a known etching technique so as to reach the p-type etching stop layer 405.
s protective layer 407 and p-type AlGaAs third cladding layer 40
6 is processed into a stripe-shaped ridge 415 having a width of about 3 μm (FIG. 4C).

【0087】次に、p型GaAs保護層407上に形成
されたストライプ状のレジストマスク417を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層4
07とp型AlGaAs第3クラッド層406からなる
リッジ415の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
408とp型GaAs平坦化層409で埋め込む(図4
(d))。
Next, the striped resist mask 417 formed on the p-type GaAs protective layer 407 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 4 is formed.
7 and the p-type AlGaAs third cladding layer 406 are buried with side surfaces of a ridge 415 with an n-type AlGaAs current blocking layer 408 and a p-type GaAs planarization layer 409 (FIG. 4).
(D)).

【0088】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ415の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層409、及び、リッジ415上に形成されたp
型GaAs平坦化層409の光出射端面部近傍にレジス
トマスク418を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク418開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層408とp型GaAs平坦化層409を選
択的に除去し、電流非注入領域414が形成される(図
4(e))。
Then, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 415 by using a known photolithography technique.
Planarization layer 409 and p formed on ridge 415
Mask 418 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the n-type GaAs planarization layer 409, and the n-type AlGaAs current block layer 408 and the p-type GaAs planarization layer 409 at the opening of the resist mask 418 are formed by using a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 414 (FIG. 4E).

【0089】次に、p型GaAs平坦化層409上に形
成されたレジストマスク418を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層410を形成する
(図4(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 418 formed on the p-type GaAs planarization layer 409 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 410 is formed by a CVD method (FIG. 4F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0090】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed substantially in the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0091】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜416直下のMQW活性層(窓領域)41
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)403のそ
れぞれの波長を測定した結果、Sixyz(x,y,
zは1以上)膜416直下のMQW活性層413からの
発光スペクトルは共振器内部のMQW活性層403から
の発光スペクトルよりも、50nm短波長側に波長シフ
トしていた。
[0091] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 41 immediately below film 416
3 and inside the resonator of the MQW active layer (active region) results of each wavelength was measured for 403, Si x O y N z (x, y,
(z is 1 or more) The emission spectrum from the MQW active layer 413 immediately below the film 416 was shifted by 50 nm to a shorter wavelength side than the emission spectrum from the MQW active layer 403 inside the resonator.

【0092】上記の製造方法では、光出射端面部近傍と
なるp型GaAs保護層407の表面にSixz(x,
zは1以上)膜420を形成し、酸素原子のイオン注入
を行うことにより、Sixyz(x,y,zは1以
上)膜416が形成される。この時、酸素原子イオン
は、Sixz(x,zは1以上)膜420中の窒素原子
と衝突し、窒素原子にエネルギーを与え、その窒素原子
はある程度のエネルギーを持ってp型GaAs保護層4
07へ進入して行く。窒素原子は酸素原子に比べGaA
s結晶へ深く進入できるので、実施例1,2の製造方法
に比べてp型GaAs保護層407表面から奥深くまで
空孔原子が生成される。よって、RTA法によるアニー
ルを行うことにより、GaAs結晶内部に生成される空
孔原子の存在領域は拡大し、且つ、十分な量の空孔原子
がすばやくMQW活性層に到達し、MQW活性層を無秩
序化することができるので、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜416直下のMQW活性層413のバンド
ギャップエネルギーが大きくなり、共振器内部のMQW
活性層(活性領域)403より実効的に禁制帯幅の広い
窓領域が形成される。
[0092] In the above manufacturing method, the surface of the p-type GaAs protective layer 407 serving as a light emission end surface portion near Si x N z (x,
z is 1 or more) to form a film 420, by ion implantation of oxygen atoms, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) film 416 is formed. At this time, an oxygen atom ions, Si x N z (x, z is 1 or more) collide with the nitrogen atom in the film 420, energizes nitrogen atom, p-type GaAs the nitrogen atom with a certain degree of energy Protective layer 4
Go into 07. Nitrogen atom is more GaAs than oxygen atom
Since it can penetrate deep into the s crystal, vacancy atoms are generated deeper from the surface of the p-type GaAs protective layer 407 as compared with the manufacturing methods of the first and second embodiments. Therefore, by performing the annealing by the RTA method, the region where the vacancy atoms generated inside the GaAs crystal are expanded, and a sufficient amount of the vacancy atoms quickly reach the MQW active layer. it is possible to disordering, Si x O y N z ( x, y, z
The band gap energy of the MQW active layer 413 immediately below the film 416 increases, and the MQW
A window region having a wider bandgap is formed effectively than the active layer (active region) 403.

【0093】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment were measured.

【0094】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は150mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.0Vであり、実施例1の製造方法によって
得られた半導体レーザ素子に比べて、駆動電流の低電流
化と駆動電圧の低電圧化が実現されていることが明らか
である。この駆動電流の低電流化と駆動電圧の低電圧化
は、RTA法によるアニール温度の低温化によって、共
振器内部のMQW活性層へのZn原子の拡散が低減され
た効果である。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at CW 120 mW was 785 nm, and the driving current (I
op) is a drive voltage (V) at 150 mA and CW 120 mW.
op) is 2.0 V, and it is clear that a lower drive current and a lower drive voltage are realized as compared with the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by lowering the annealing temperature by the RTA method.

【0095】また、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、約3000時間
と平均寿命が向上した。
The result of the maximum light output test was 300 mW.
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
When a reliability test of 20 mW was performed, the average life was improved to about 3000 hours.

【0096】これは、活性領域403と窓領域413の
バンドギャップエネルギー差が更に大きくなった結果、
実施例1,2の製造方法によって得られた半導体レーザ
素子に比べて、活性領域403で作られたレーザ光の波
長の吸収が減少したためである。
This is because the difference in band gap energy between the active region 403 and the window region 413 is further increased.
This is because the absorption of the wavelength of the laser light generated in the active region 403 is reduced as compared with the semiconductor laser devices obtained by the manufacturing methods of the first and second embodiments.

【0097】本実施例では、Sixz(x,zは1以
上)膜420をプラズマCVD法を用いて形成したが、
スパッタ法を用いても、上記と同様の効果が得られる。
[0097] In this example, Si x N z (x, z is 1 or more), but the film 420 is formed using a plasma CVD method,
The same effect as described above can be obtained by using the sputtering method.

【0098】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例4 実施例4の製造方法について図5に基づいて説明する。
n型GaAs基板501上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層502、MQW活性層5
03、p型AlGaAs第2クラッド層504、p型エ
ッチングストップ層505、p型AlGaAs第3クラ
ッド層506、p型GaAs保護層507をエピタキシ
ャル成長させる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser is described, but the same effect can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Embodiment 4 A manufacturing method of Embodiment 4 will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 501, n is sequentially formed by MOCVD.
Type AlGaAs first cladding layer 502, MQW active layer 5
03, a p-type AlGaAs second cladding layer 504, a p-type etching stop layer 505, a p-type AlGaAs third cladding layer 506, and a p-type GaAs protective layer 507 are epitaxially grown.

【0099】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層507の表面に、電子ビーム蒸着法とフォト
リソグラフィー法によって、リッジストライプと直交す
る方向に幅40μmストライプ状に、Si膜521を形
成し、Si膜521が形成されていない領域に、保護膜
522としてレジストマスクを形成する。前記保護膜5
22は、Si膜521が形成されていない領域のp型G
aAs保護層507に、窒素原子及び酸素原子がイオン
注入されないために形成されたものであり、保護膜52
2の膜厚はSi膜521の膜厚より厚く形成するのが好
ましい。なお、ストライプのピッチは共振器長と同じ8
00μmとした(図5(a))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light emitting end face is formed.
An Si film 521 is formed on the surface of the As protective layer 507 by electron beam evaporation and photolithography in a stripe shape having a width of 40 μm in a direction orthogonal to the ridge stripe, and protection is performed in a region where the Si film 521 is not formed. A resist mask is formed as the film 522. The protective film 5
Reference numeral 22 denotes a p-type G in a region where the Si film 521 is not formed.
The aAs protection layer 507 is formed so that nitrogen atoms and oxygen atoms are not ion-implanted.
2 is preferably formed thicker than the Si film 521. Note that the stripe pitch is the same as the resonator length, 8
The thickness was set to 00 μm (FIG. 5A).

【0100】次に、光出射端面部近傍となるp型GaA
s保護層507の表面に形成されたSi膜521に、窒
素原子のイオン注入を行い、引き続き酸素原子のイオン
注入を行う。これにより、光出射端面部近傍となるp型
GaAs保護層507の表面にSixyz(x,y,
zは1以上)膜516が形成される。酸素原子のイオン
注入条件としては、イオン加速エネルギーが150ke
V、ドーズ量が1E15cm-2で行い、窒素原子のイオ
ン注入条件としては、イオン加速エネルギーが150k
eV、ドーズ量が1E14cm-2で行った。
Next, the p-type GaAs near the light emitting end face is used.
Nitrogen atoms are ion-implanted into the Si film 521 formed on the surface of the s protective layer 507, and then oxygen atoms are ion-implanted. Thus, Si on the surface of the p-type GaAs protective layer 507 serving as a light emission end surface portion near x O y N z (x, y,
z is 1 or more) A film 516 is formed. The condition for ion implantation of oxygen atoms is that the ion acceleration energy is 150 ke.
V, the dose is 1E15 cm -2 , and the ion implantation energy of the nitrogen atom is 150 k.
eV and the dose were 1E14 cm -2 .

【0101】イオン注入工程後に、保護膜522のみを
除去し(図5(b))、その後、RTA法によるアニー
ルを行う。この時のアニール条件は、温度750℃、昇
温速度100℃/秒、保持時間60秒で行った。
After the ion implantation step, only the protective film 522 is removed (FIG. 5B), and thereafter, annealing by the RTA method is performed. The annealing conditions at this time were a temperature of 750 ° C., a temperature rising rate of 100 ° C./sec, and a holding time of 60 seconds.

【0102】その後、上記光出射端面部近傍となるp型
GaAs保護層507の表面に形成された窒素原子が注
入されたSixy(x,yは1以上)膜516を除去
し、公知のフォトリソグラフィー技術を用いてp型Ga
As保護層507上にストライプ状のレジストマスク5
17を形成し、公知のエッチング技術を用いて、p型エ
ッチングストップ層505に到達するようにp型GaA
s保護層507とp型AlGaAs第3クラッド層50
6を約3μm幅のストライプ状のリッジ515に加工す
る(図5(c))。
[0102] Then, the light-emitting end becomes face near the nitrogen atom formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 507 is implanted Si x O y (x, y is 1 or more) film 516 is removed, known P-type Ga using photolithography technology
Striped resist mask 5 on As protective layer 507
17 is formed, and p-type GaAs is formed using a known etching technique so as to reach the p-type etching stop layer 505.
s protective layer 507 and p-type AlGaAs third cladding layer 50
6 is processed into a stripe-shaped ridge 515 having a width of about 3 μm (FIG. 5C).

【0103】次に、p型GaAs保護層507上に形成
されたストライプ状のレジストマスク517を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層5
07とp型AlGaAs第3クラッド層506からなる
リッジ515の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
508とp型GaAs平坦化層509で埋め込む(図5
(d))。
Next, the striped resist mask 517 formed on the p-type GaAs protective layer 507 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 5 is formed.
07 and a p-type AlGaAs third cladding layer 506, the side surface of the ridge 515 is embedded with an n-type AlGaAs current blocking layer 508 and a p-type GaAs planarization layer 509 (FIG. 5).
(D)).

【0104】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ515の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層509、及び、リッジ515上に形成されたp
型GaAs平坦化層509の光出射端面部近傍にレジス
トマスク518を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク518開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層508とp型GaAs平坦化層509を選
択的に除去し、電流非注入領域514が形成される(図
5(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 515 by using a known photolithography technique.
The planarization layer 509 and the p formed on the ridge 515
A resist mask 518 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the type GaAs flattening layer 509, and the n-type AlGaAs current block layer 508 and the p-type GaAs flattening layer 509 at the opening of the resist mask 518 are formed by using a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 514 (FIG. 5E).

【0105】次に、p型GaAs平坦化層509上に形
成されたレジストマスク518を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層510を形成する
(図5(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 518 formed on the p-type GaAs planarization layer 509 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 510 is formed by a CVD method (FIG. 5F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0106】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed substantially at the center of the window area having a width of 40 μm, and the resonator is divided into bars in the length of the resonator to form a resonator. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0107】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜516直下のMQW活性層(窓領域)51
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)503のそ
れぞれの波長を測定した結果、Sixyz(x,y,
zは1以上)膜516直下のMQW活性層513からの
発光スペクトルは共振器内部のMQW活性層503から
の発光スペクトルよりも、60nm短波長側に波長シフ
トしていた。
[0107] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 51 immediately below film 516
3 and inside the resonator of the MQW active layer (active region) results of each wavelength was measured for 503, Si x O y N z (x, y,
(z is 1 or more) The emission spectrum from the MQW active layer 513 immediately below the film 516 was shifted by 60 nm to a shorter wavelength side than the emission spectrum from the MQW active layer 503 inside the resonator.

【0108】上記の製造方法では、光出射端面部近傍と
なるp型GaAs保護層507の表面にSi膜521を
形成し、窒素原子のイオン注入を行うことにより、窒素
原子イオンは、Si膜521中のSi原子と衝突し、S
i原子にエネルギーを与える。ある程度のエネルギーを
持ったSi原子イオンは、N,酸素原子イオンに比べG
aAs結晶へあまり進入しないが、Si膜521/p型
GaAs保護層507界面近傍を混晶化させる。引き続
き酸素原子のイオン注入を行うことにより、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜516が形成される。この
時、酸素原子イオンは、前記Si膜521中の窒素原子
と衝突し、窒素原子にエネルギーを与える。Si膜52
1/p型GaAs保護層507界面近傍の混晶化によ
り、Si膜521/p型GaAs保護層507界面準位
にトラップされにくくなり、実施例1〜3の製造方法に
比べてp型GaAs保護層507表面から奥深くまで大
量の空孔原子が生成される。よって、RTA法によるア
ニールを行うことにより、GaAs結晶内部に生成され
る空孔原子の存在領域と空孔原子量は更に増大し、且
つ、十分な量の空孔原子がすばやくMQW活性層に到達
し、MQW活性層を無秩序化することができるので、S
xyz(x,y,zは1以上)膜516直下のMQ
W活性層513のバンドギャップエネルギーが大きくな
り、共振器内部のMQW活性層(活性領域)503より
実効的に禁制帯幅の広い窓領域が形成される。
In the above-described manufacturing method, the Si film 521 is formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 507 near the light emitting end face, and nitrogen atoms are ion-implanted. Collides with Si atoms in the
Gives energy to the i atom. Si atom ions having a certain amount of energy are more G
Although it does not enter the aAs crystal much, the vicinity of the interface between the Si film 521 and the p-type GaAs protective layer 507 is mixed and crystallized. Subsequently by ion implantation of oxygen atoms, Si x O y N
A z (x, y, z is 1 or more) film 516 is formed. At this time, oxygen atom ions collide with nitrogen atoms in the Si film 521 to give energy to the nitrogen atoms. Si film 52
Due to the mixed crystal in the vicinity of the interface of the 1 / p-type GaAs protective layer 507, it becomes difficult for the Si film 521 / p-type GaAs protective layer 507 to be trapped at the interface level. A large amount of vacancy atoms are generated deep from the surface of the layer 507. Therefore, by performing annealing by the RTA method, the region where vacancy atoms are generated inside the GaAs crystal and the vacancy amount are further increased, and a sufficient amount of vacancy atoms quickly reach the MQW active layer. , MQW active layer can be disordered,
i x O y N z (x , y, z is 1 or more) MQ directly below membrane 516
The band gap energy of the W active layer 513 is increased, and a window region having a wider bandgap is formed effectively than the MQW active layer (active region) 503 inside the resonator.

【0109】また、上記の製造方法において、p型Ga
As保護層507表面の全面にSi膜を形成した後に、
光出射端面となる近傍領域上のSi膜に酸素原子及び窒
素原子のイオン注入を行うことにより、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜を形成しているが、該Si
膜中に窒素原子をイオン注入後に、酸素原子をイオン注
入することによって、効果的にp型GaAs保護層50
7内部への空孔原子の存在領域の拡大でき、効果的に活
性領域503より実効的に禁制帯幅の広い窓領域が形成
することが可能となる。
In the above manufacturing method, the p-type Ga
After forming a Si film on the entire surface of the As protective layer 507,
By performing ion implantation of oxygen atoms and nitrogen atoms into the Si film on the neighboring region which becomes the light emitting end face, the Si x O y N
z (x, y, z is 1 or more) film is formed,
By implanting nitrogen atoms into the film and then implanting oxygen atoms, the p-type GaAs protective layer 50 is effectively removed.
The region where the vacancy atoms exist inside 7 can be enlarged, and a window region having a wider bandgap than the active region 503 can be formed effectively.

【0110】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment were measured.

【0111】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は150mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.0Vであり、実施例1の製造方法によって
得られた半導体レーザ素子に比べて、駆動電流の低電流
化と駆動電圧の低電圧化が実現されていることが明らか
である。この駆動電流の低電流化と駆動電圧の低電圧化
は、RTA法によるアニール温度の低温化によって、共
振器内部のMQW活性層へのZn原子の拡散が低減され
た効果である。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at CW 120 mW was 785 nm, and the driving current (I
op) is a drive voltage (V) at 150 mA and CW 120 mW.
op) is 2.0 V, and it is clear that a lower drive current and a lower drive voltage are realized as compared with the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by lowering the annealing temperature by the RTA method.

【0112】また、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、約4000時間
と平均寿命が向上した。
The result of the maximum light output test was 300 mW.
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
When a reliability test of 20 mW was performed, the average life was improved to about 4000 hours.

【0113】これは、活性領域503と窓領域513の
バンドギャップエネルギー差が更に大きくなった結果、
実施例1〜3の製造方法によって得られた半導体レーザ
素子に比べて、活性領域503で作られたレーザ光の波
長の吸収が減少したためである。
This is because the difference in band gap energy between the active region 503 and the window region 513 is further increased.
This is because the absorption of the wavelength of the laser light generated in the active region 503 is reduced as compared with the semiconductor laser devices obtained by the manufacturing methods of Examples 1 to 3.

【0114】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例5 実施例5の製造方法について図6に基づいて説明する。
n型GaAs基板601上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層602、MQW活性層6
03、p型AlGaAs第2クラッド層604、p型エ
ッチングストップ層605、p型AlGaAs第3クラ
ッド層606、p型GaAs保護層607をエピタキシ
ャル成長させる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described. However, similar effects can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Fifth Embodiment A manufacturing method according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 601, n is sequentially formed by MOCVD.
AlGaAs first cladding layer 602, MQW active layer 6
03, a p-type AlGaAs second cladding layer 604, a p-type etching stop layer 605, a p-type AlGaAs third cladding layer 606, and a p-type GaAs protection layer 607 are epitaxially grown.

【0115】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層607の表面に、プラズマCVD法とフォト
リソグラフィー法によって、リッジストライプと直交す
る方向に幅40μmストライプ状に、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜616を形成する。プラズ
マCVDによるSixyz(x,y,zは1以上)膜
形成条件は、原料ガスとして、SiH4,N2O,N2
用い、RFパワー100W、基板温度280℃で500
0Åの膜厚で形成した。なお、ストライプのピッチは共
振器長と同じ800μmとした(図6(a))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light-emitting end face is obtained.
On the surface of As protective layer 607 by plasma CVD method and photolithography, the width 40μm stripe in a direction perpendicular to the ridge stripe, Si x O y N
A z (x, y, z is 1 or more) film 616 is formed. Plasma by CVD Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) film formation conditions, 500 as a source gas, SiH 4, N 2 O, with N 2, RF power 100W, at a substrate temperature of 280 ° C.
It was formed with a thickness of 0 °. The pitch of the stripe was 800 μm, which is the same as the length of the resonator (FIG. 6A).

【0116】次に、光出射端面部近傍となるp型GaA
s保護層607の表面に形成されたSixyz(x,
y,zは1以上)膜616、及び、Sixyz(x,
y,zは1以上)膜616が形成されていないp型Ga
As保護層607表面に、プラズマCVD法よって、誘
電体膜であるSixy(x,yは1以上)膜623を形
成する。プラズマCVDによるSixy(x,yは1以
上)膜形成条件は、原料ガスとして、SiH4,N2O,
2を用い、RFパワー15W、基板温度280℃で50
0Åの膜厚で形成した(図6(b))。
Next, the p-type GaAs near the light emitting end face is used.
formed on the surface of the s protective layer 607 Si x O y N z ( x,
y, z 1 or more) film 616 and,, Si x O y N z (x,
y and z are 1 or more) p-type Ga in which the film 616 is not formed
The As protecting layer 607 surface by a plasma CVD method, a dielectric film Si x O y (x, y is 1 or more) to form a film 623. Si x O y by plasma CVD (x, y is 1 or more) film formation conditions, as the raw material gas, SiH 4, N 2 O,
Using N 2 , RF power 15W, substrate temperature 280 ° C, 50
The film was formed with a thickness of 0 ° (FIG. 6B).

【0117】その後、RTA法によるアニールを行う。
この時のアニール条件は、温度950℃、昇温速度10
0℃/秒、保持時間20秒で行った。
Thereafter, annealing by the RTA method is performed.
The annealing conditions at this time are a temperature of 950 ° C.,
The test was performed at 0 ° C./sec and a holding time of 20 seconds.

【0118】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜616直下のMQW活性層(窓領域)61
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)603のそ
れぞれの波長を測定した結果、窓領域613からの発光
スペクトルは活性領域603からの発光スペクトルより
も、30nm短波長側に波長シフトしており、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜616表面、及び、p型
GaAs保護層607表面に、誘電体膜であるSixy
(x,yは1以上)膜623を形成せずにRTA法を用
いたアニールを行った場合と同じであった。
[0118] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 61 immediately below the film 616
3 and the MQW active layer (active region) 603 inside the resonator, the emission spectrum from the window region 613 was shifted by 30 nm to the shorter wavelength side than the emission spectrum from the active region 603. cage, Si x O y
N z (x, y, z is 1 or more) film 616 surface, and, p-type GaAs protective layer 607 surface, Si x O y is a dielectric film
(X and y are 1 or more) The same as in the case where annealing was performed using the RTA method without forming the film 623.

【0119】その後、上記Sixy(x,yは1以上)
膜623及びSixyz(x,y,zは1以上)膜6
16を除去し、公知のフォトリソグラフィー技術を用い
てp型GaAs保護層607上にストライプ状のレジス
トマスク617を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、p型エッチングストップ層605に到達するように
p型GaAs保護層607とp型AlGaAs第3クラ
ッド層606を約3μm幅のストライプ状のリッジ61
5に加工する(図6(c))。
[0119] Thereafter, the Si x O y (x, y is 1 or more)
Film 623 and the Si x O y N z (x , y, z is 1 or more) film 6
16 is removed, a stripe-shaped resist mask 617 is formed on the p-type GaAs protective layer 607 by using a known photolithography technique, and the p-type etching stop layer 605 is reached by using a known etching technique. A p-type GaAs protective layer 607 and a p-type AlGaAs third cladding layer 606 are formed into a stripe-shaped ridge 61 having a width of about 3 μm.
5 (FIG. 6C).

【0120】次に、p型GaAs保護層607上に形成
されたストライプ状のレジストマスク617を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層6
07とp型AlGaAs第3クラッド層606からなる
リッジ615の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
608とp型GaAs平坦化層609で埋め込む(図6
(d))。
Next, the striped resist mask 617 formed on the p-type GaAs protective layer 607 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 6 is formed.
7 and the p-type AlGaAs third cladding layer 606 are embedded on the side surfaces of the ridge 615 with an n-type AlGaAs current block layer 608 and a p-type GaAs planarization layer 609 (FIG. 6).
(D)).

【0121】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ615の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層609、及び、リッジ615上に形成されたp
型GaAs平坦化層609の光出射端面部近傍にレジス
トマスク618を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク618開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層608とp型GaAs平坦化層609を選
択的に除去し、電流非注入領域614が形成される(図
6(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 615 by using a known photolithography technique.
The planarization layer 609 and the p formed on the ridge 615
Mask 618 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the n-type GaAs planarization layer 609, and the n-type AlGaAs current block layer 608 and the p-type GaAs planarization layer 609 at the opening of the resist mask 618 are formed by using a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 614 (FIG. 6E).

【0122】次に、p型GaAs平坦化層609上に形
成されたレジストマスク618を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層610を形成する
(図6(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 618 formed on the p-type GaAs planarization layer 609 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 610 is formed by a CVD method (FIG. 6F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0123】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed almost at the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflective film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area at both ends of the light emission of a 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0124】上記製造方法によって得られた半導体レー
ザ素子、及び、実施例1に記載した製造方法によって得
られた本発明の半導体レーザ素子の共振器内部でのZn
原子の深さ方向分布を2次イオン質量分析装置(SIM
S)で測定した。図12に測定結果を示す。縦軸が不純
物原子濃度(atoms/cm3)、横軸がp型GaA
s保護層609からの深さ(μm)である。また、参考
のために、1回目のMOCVD法によるエピタキシャル
成長後のZn原子の深さ方向分布も図12に示す。
The semiconductor laser device obtained by the above-described manufacturing method, and the Zn inside the resonator of the semiconductor laser device of the present invention obtained by the manufacturing method described in the first embodiment.
Depth distribution of atoms in secondary ion mass spectrometer (SIM
It measured in S). FIG. 12 shows the measurement results. The vertical axis is the impurity atom concentration (atoms / cm 3 ), and the horizontal axis is p-type GaAs.
The depth is from the s protective layer 609 (μm). For reference, FIG. 12 also shows the distribution of Zn atoms in the depth direction after the first MOCVD epitaxial growth.

【0125】図12から判るように、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子の共振器内部で
は、p型導電性を示す各層4〜7のZn原子濃度が減少
しており、且つ、n型AlGaAs第1クラッド層2側
へのZn原子の拡散も見られるが、本実施例の製造方法
によって得られた半導体レーザ素子の共振器内部では、
n型AlGaAs第1クラッド層602側へのZn原子
の拡散とp型導電性を示す各層604〜607でのZn
原子濃度の減少は殆ど見られない。
As can be seen from FIG. 12, inside the resonator of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of Example 1, the Zn atom concentration of each of the layers 4 to 7 exhibiting p-type conductivity is reduced. Although diffusion of Zn atoms to the n-type AlGaAs first cladding layer 2 side is also observed, inside the resonator of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of this embodiment,
Diffusion of Zn atoms to the n-type AlGaAs first cladding layer 602 side and Zn in each of the layers 604 to 607 exhibiting p-type conductivity
There is almost no decrease in atomic concentration.

【0126】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。また、比較の
ために、実施例1の製造方法によって得られた半導体レ
ーザ素子の特性測定も同時に行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of this embodiment were measured. For comparison, the characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of Example 1 were also measured.

【0127】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は本実施例及び実施例1の半導体レーザ素子とも
に785nm、本実施例の半導体レーザ素子の60℃で
の特性温度(T0)は130K、実施例1の半導体レー
ザ素子の60℃での特性温度(T0)は100Kであ
り、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法によって得
られた半導体レーザ素子は、実施例1の製造方法によっ
て得られた半導体レーザ素子に比べて、温度特性が向上
していることが明らかである。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at a CW of 120 mW was 785 nm for both the semiconductor laser devices of this embodiment and the first embodiment, and the characteristic temperature (T0) at 60 ° C. of the semiconductor laser device of this embodiment was 130 K. The characteristic temperature (T0) at 60 ° C. of the semiconductor laser device of Example 1 was 100 K, and the semiconductor laser device obtained by the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present example was obtained by the manufacturing method of Example 1. It is clear that the temperature characteristics are improved as compared with the semiconductor laser device.

【0128】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法で
は、p型GaAs保護層607の表面をSixy
z(x,y,zは1以上)膜616、及び、誘電体膜で
あるSixy(x,yは1以上)膜623で覆い、RT
A法によるアニールを行うので、p型GaAs保護層6
07表面からのZn原子の再蒸発を防ぐことができ、Z
n原子の再蒸発に誘発され発生するZn原子の拡散を抑
制でき、n型AlGaAs第1クラッド層602側への
Zn原子の拡散によるリモートジャンクションの形成を
抑制することができるので、温度特性の向上が可能とな
っている。
[0128] In the manufacturing method of the semiconductor laser device of this embodiment, the surface of the p-type GaAs protective layer 607 Si x O y N
A z (x, y, z is 1 or more) film 616 and a Si x O y (x, y is 1 or more) film 623 which is a dielectric film are covered by RT.
Since the annealing by the method A is performed, the p-type GaAs protective layer 6 is formed.
07 can be prevented from re-evaporating from the surface of ZnO.
The diffusion of Zn atoms generated by the re-evaporation of n atoms can be suppressed, and the formation of a remote junction due to the diffusion of Zn atoms toward the n-type AlGaAs first cladding layer 602 can be suppressed, thereby improving the temperature characteristics. Is possible.

【0129】本実施例では、光出射端面部近傍となるp
型GaAs保護層607の表面に形成されたSixy
z(x,y,zは1以上)膜616、及び、Sixyz
(x,y,zは1以上)膜616が形成されていないp
型GaAs保護層607の表面に形成する誘電体膜とし
て、Sixy(x,yは1以上)膜を用いたが、Al x
y,Alxy,Sixy(x,yは1以上)のいずれ
かであれば、誘電体膜623下のp型GaAs保護層6
07に少量の空孔原子が生成され、この空孔原子がZn
原子を捕獲するので、Zn原子の拡散を抑制でき、効果
的にn型AlGaAs第1クラッド層602側へのZn
原子の拡散によるリモートジャンクションの形成を抑制
することができる。
In this embodiment, p near the light emitting end face portion is used.
Formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 607xOyN
z(X, y, and z are 1 or more) A film 616 and SixOyNz
(X, y, and z are 1 or more) p where the film 616 is not formed
Type GaAs protective layer 607 as a dielectric film formed on the surface
And SixOy(X and y are 1 or more). x
Oy, AlxNy, SixNy(X and y are 1 or more)
If so, the p-type GaAs protective layer 6 under the dielectric film 623
07, a small amount of vacancy is generated, and this vacancy is Zn
Since atoms are captured, the diffusion of Zn atoms can be suppressed,
To the n-type AlGaAs first cladding layer 602 side
Suppress formation of remote junction due to diffusion of atoms
can do.

【0130】本実施例では、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜616を、プラズマCVD法を用いて形成
したが、スパッタ法を用いても、上記と同様の効果が得
られる。また、Sixyz(x,y,zは1以上)膜
616を、光出射端面となる近傍領域上にSix
y(x,yは1以上)膜を形成後、該Sixy(x,y
は1以上)膜中に窒素原子をイオン注入することによっ
て形成する方法、光出射端面となる近傍領域上にSix
z(x,zは1以上)膜を形成後、該Sixz(x,
zは1以上)膜中に酸素原子をイオン注入することによ
って形成する方法、光出射端面となる近傍領域上にSi
膜を形成後、該Si膜中に酸素原子及び窒素原子をイオ
ン注入することによって形成する方法を用いても、上記
と同様の効果が得られる。本実施例では、AlGaAs
系半導体レーザに関して記載したが、AlGaInP系
半導体レーザであっても、同様の効果が得られる。 実施例6 実施例6の製造方法について図7に基づいて説明する。
n型GaAs基板701上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層702、MQW活性層7
03、p型AlGaAs第2クラッド層704、p型エ
ッチングストップ層705、p型AlGaAs第3クラ
ッド層706、p型GaAs保護層707をエピタキシ
ャル成長させる。
[0130] In this example, Si x O y N z ( x, y, z
Although the film 616 is formed by using the plasma CVD method, the same effect as described above can be obtained by using the sputtering method. Further, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) of the film 616, on the near region to be a light emitting end face Si x O
y (x, y is 1 or more) after forming the film, the Si x O y (x, y
1 or higher) method of forming by a nitrogen atom is ion-implanted in the film, on a neighboring region as a light emitting end face Si x
N z (x, z is 1 or more) after forming the film, the Si x N z (x,
z is 1 or more) a method of forming the film by ion implantation of oxygen atoms into the film,
The same effect as described above can be obtained by using a method in which oxygen and nitrogen atoms are ion-implanted into the Si film after the film is formed. In the present embodiment, AlGaAs
Although the description has been made with respect to the semiconductor laser based on AlGaInP, similar effects can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Embodiment 6 A manufacturing method of Embodiment 6 will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 701, n is sequentially formed by MOCVD.
Type AlGaAs first cladding layer 702, MQW active layer 7
03, a p-type AlGaAs second cladding layer 704, a p-type etching stop layer 705, a p-type AlGaAs third cladding layer 706, and a p-type GaAs protective layer 707 are epitaxially grown.

【0131】その後、p型GaAs保護層707表面の
全面に、プラズマCVD法によって、Sixy(x,y
は1以上)膜719を形成し、そのSixy(x,yは
1以上)膜719の表面に、フォトリソグラフィー法に
よって、リッジストライプと直交する方向に幅40μm
ストライプ状の開口部を有するレジストマスク724を
形成する。前記ストライプ状の開口部は光出射端面部近
傍領域上となるように形成され、ストライプのピッチは
共振器長と同じ800μmとした(図7(a))。プラ
ズマCVDによるSixy(x,yは1以上)膜形成条
件は、原料ガスとして、SiH4,N2O,N2を用い、
RFパワー15W、基板温度280℃で5000Åの膜
厚で形成した。
[0131] Thereafter, the entire surface of the p-type GaAs protective layer 707 surface by a plasma CVD method, Si x O y (x, y
1 or more) film 719 is formed, the Si x O y (x, y is 1 or more) on the surface of the membrane 719, by photolithography, the width 40μm in the direction perpendicular to the ridge stripe
A resist mask 724 having a stripe-shaped opening is formed. The stripe-shaped opening was formed so as to be over the region near the light-emitting end face, and the pitch of the stripe was 800 μm, which was the same as the resonator length (FIG. 7A). Si x O y by plasma CVD (x, y is 1 or more) film formation conditions, as the raw material gas, SiH 4, N 2 O, and N 2 using,
The film was formed at a RF power of 15 W, a substrate temperature of 280 ° C. and a film thickness of 5000 °.

【0132】次に、光出射端面部近傍となるp型GaA
s保護層707の表面に形成されたSixy(x,yは
1以上)膜719に、窒素原子のイオン注入を行う。こ
れにより、光出射端面部近傍となるp型GaAs保護層
707の表面にSixyz(x,y,zは1以上)膜
716が形成される。イオン注入条件としては、イオン
加速エネルギーが150keV、ドーズ量が1E14c
-2で行った。イオン注入工程後に、レジストマスク7
24のみを除去することにより、MQW活性層703の
光出射端面近傍領域のバンドギャップを共振器内部の活
性層のバンドギャップより大きくする為のSixyz
(x,y,zは1以上)膜716、及び、p型GaAs
保護層707の表面からのZn原子の再蒸発を防ぐ為の
薄膜であるSixy(x,yは1以上)膜719が形成
される(図7(b))ので、実施例5の製造方法に比べ
て大幅な工程数の削減が可能となる。
Next, p-type GaAs near the light emitting end face is used.
Si formed on the surface of the s protective layer 707 x O y (x, y is 1 or more) to the membrane 719, ion implantation of nitrogen atoms. Thereby, the surface Si x O y N z of the p-type GaAs protective layer 707 serving as a light emission end surface portion near (x, y, z is 1 or more) film 716 is formed. The ion implantation conditions include an ion acceleration energy of 150 keV and a dose of 1E14c.
m -2 . After the ion implantation step, the resist mask 7
By removing only 24, Si for increasing the band gap of the light emitting end surface vicinity region of the MQW active layer 703 than the band gap of the resonator inside the active layer x O y N z
(X, y, z are 1 or more) film 716 and p-type GaAs
A thin film for preventing re-evaporation of Zn atoms from the surface of the protective layer 707 Si x O y (x, y is 1 or more) film 719 is formed (FIG. 7 (b)) since, in Example 5 The number of steps can be greatly reduced as compared with the manufacturing method.

【0133】その後、RTA法によるアニールを行う。
この時のアニール条件は、温度750℃、昇温速度10
0℃/秒、保持時間60秒で行った。
Thereafter, annealing by the RTA method is performed.
The annealing conditions at this time are as follows: temperature 750 ° C., temperature rising rate 10
The test was performed at 0 ° C./sec and a holding time of 60 seconds.

【0134】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜716直下のMQW活性層(窓領域)71
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)703のそ
れぞれの波長を測定した結果、窓領域713からの発光
スペクトルは活性領域703からの発光スペクトルより
も、40nm短波長側に波長シフトしており、p型Ga
As保護層707表面にSixy(x,yは1以上)膜
719が形成されていない状態で、RTA法を用いたア
ニールを行った場合と同じであった。
[0134] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 71 immediately below film 716
3 and the MQW active layer (active region) 703 inside the resonator, the emission spectrum of the window region 713 is shifted by 40 nm shorter than the emission spectrum of the active region 703. And p-type Ga
Si in As protecting layer 707 surface x O y (x, y is 1 or more) in the state in which film 719 is not formed was the same as when performing annealing using an RTA method.

【0135】その後、p型GaAs保護層707の表面
に形成されたSixyz(x,y,zは1以上)膜7
16とSixy(x,yは1以上)膜719を除去し、
公知のフォトリソグラフィー技術を用いてp型GaAs
保護層707上にストライプ状のレジストマスク717
を形成し、公知のエッチング技術を用いて、p型エッチ
ングストップ層705に到達するようにp型GaAs保
護層707とp型AlGaAs第3クラッド層706を
約3μm幅のストライプ状のリッジ715に加工する
(図7(c))。
[0135] Then, Si was formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 707 x O y N z (x , y, z is 1 or more) film 7
16 and Si x O y (x, y is 1 or more) to remove the membrane 719,
P-type GaAs using known photolithography technology
Striped resist mask 717 on protective layer 707
Then, the p-type GaAs protective layer 707 and the p-type AlGaAs third cladding layer 706 are processed into a stripe-shaped ridge 715 having a width of about 3 μm using a known etching technique so as to reach the p-type etching stop layer 705. (FIG. 7C).

【0136】次に、p型GaAs保護層707上に形成
されたストライプ状のレジストマスク717を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層7
07とp型AlGaAs第3クラッド層706からなる
リッジ715の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
708とp型GaAs平坦化層709で埋め込む(図7
(d))。
Next, the striped resist mask 717 formed on the p-type GaAs protective layer 707 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 7 is formed.
07 and a p-type AlGaAs third cladding layer 706 are embedded on the side surfaces of a ridge 715 with an n-type AlGaAs current blocking layer 708 and a p-type GaAs planarization layer 709 (FIG. 7).
(D)).

【0137】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ715の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層709、及び、リッジ715上に形成されたp
型GaAs平坦化層709の光出射端面部近傍にレジス
トマスク718を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク718開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層708とp型GaAs平坦化層709を選
択的に除去し、電流非注入領域714が形成される(図
7(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 715 by using a known photolithography technique.
Planarization layer 709 and p formed on ridge 715
Mask 718 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the n-type GaAs planarization layer 709, and the n-type AlGaAs current block layer 708 and the p-type GaAs planarization layer 709 at the opening of the resist mask 718 are formed by a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 714 (FIG. 7E).

【0138】次に、p型GaAs平坦化層709上に形
成されたレジストマスク718を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層710を形成する
(図7(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 718 formed on the p-type GaAs planarization layer 709 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 710 is formed by a CVD method (FIG. 7F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0139】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed substantially at the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0140】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of this embodiment were measured.

【0141】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は150mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.0V、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、平均寿命は約2
500時間であった。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at CW 120 mW was 785 nm, and the driving current (I
op) is a drive voltage (V) at 150 mA and CW 120 mW.
op) is 2.0 V, the result of the maximum light output test is 300 mW
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
A 20 mW reliability test showed that the average life was about 2
500 hours.

【0142】さらに、上記の本実施例の製造方法によっ
て得られた半導体レーザ素子、及び、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子の60℃での特性
温度(T0)を測定した結果、本実施例の半導体レーザ
素子は140K、実施例1の半導体レーザ素子は100
Kであった。
Further, the characteristic temperature (T0) at 60 ° C. of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment and the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment was measured. The semiconductor laser device of the present embodiment is 140K, the semiconductor laser device of the first embodiment is 100K.
It was K.

【0143】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
よって得られた半導体レーザ素子は、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子に比べて、駆動電
流の低電流化、駆動電圧の低電圧化、及び、温度特性の
向上が実現されている。この駆動電流の低電流化と駆動
電圧の低電圧化は、RTA法によるアニール温度の低温
化によって、共振器内部のMQW活性層へのZn原子の
拡散が低減された効果であり、この温度特性の向上は、
エピタキシャル成長されたウエハ表面をSixy
z(x,y,zは1以上)膜716とSixy(x,y
は1以上)膜719で覆うことにより、n型AlGaA
s第1クラッド層702側へのZn原子の拡散によるリ
モートジャンクションの形成を抑制した効果である。
The semiconductor laser device obtained by the method of manufacturing a semiconductor laser device of this embodiment has a lower driving current and a lower driving voltage than the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment. Voltage and temperature characteristics are improved. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by lowering the annealing temperature by the RTA method. The improvement of
The epitaxially grown wafer surface Si x O y N
z (x, y, z is 1 or more) film 716 and the Si x O y (x, y
Is one or more).
This is an effect of suppressing formation of a remote junction due to diffusion of Zn atoms to the s-first cladding layer 702 side.

【0144】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例7 実施例7の製造方法について図8に基づいて説明する。
n型GaAs基板801上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層802、MQW活性層8
03、p型AlGaAs第2クラッド層804、p型エ
ッチングストップ層805、p型AlGaAs第3クラ
ッド層806、p型GaAs保護層807をエピタキシ
ャル成長させる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described. However, the same effect can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Example 7 A manufacturing method of Example 7 will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 801, n is sequentially formed by MOCVD.
Type AlGaAs first cladding layer 802, MQW active layer 8
03, a p-type AlGaAs second cladding layer 804, a p-type etching stop layer 805, a p-type AlGaAs third cladding layer 806, and a p-type GaAs protection layer 807 are epitaxially grown.

【0145】その後、p型GaAs保護層807表面の
全面に、プラズマCVD法によって、Sixz(x,z
は1以上)膜820を形成し、そのSixz(x,zは
1以上)膜820の表面に、フォトリソグラフィー法に
よって、リッジストライプと直交する方向に幅40μm
ストライプ状の開口部を有するレジストマスク824を
形成する。前記ストライプ状の開口部は光出射端面部近
傍領域上となるように形成され、ストライプのピッチは
共振器長と同じ800μmとした(図8(a))。プラ
ズマCVDによるSixz(x,zは1以上)膜形成条
件は、原料ガスとして、SiH4,NH3,N2を用い、
RFパワー150W、基板温度280℃で5000Åの
膜厚で形成した。
[0145] Thereafter, the entire surface of the p-type GaAs protective layer 807 surface by a plasma CVD method, Si x N z (x, z
1 or more) film 820 is formed, the Si x N z (x, z is 1 or more) on the surface of the membrane 820, by photolithography, the width 40μm in the direction perpendicular to the ridge stripe
A resist mask 824 having a stripe-shaped opening is formed. The stripe-shaped opening was formed so as to be over the region near the light-emitting end face, and the pitch of the stripe was 800 μm, which was the same as the resonator length (FIG. 8A). The conditions for forming a Si x N z (x, z is 1 or more) film by plasma CVD are as follows: SiH 4 , NH 3 , and N 2 are used as source gases.
The film was formed at a RF power of 150 W, a substrate temperature of 280 ° C. and a film thickness of 5000 °.

【0146】次に、光出射端面部近傍となるp型GaA
s保護層807の表面に形成されたSixz(x,zは
1以上)膜820に、酸素原子のイオン注入を行う。こ
れにより、光出射端面部近傍となるp型GaAs保護層
807の表面にSixyz(x,y,zは1以上)膜
816が形成される。イオン注入条件としては、イオン
加速エネルギーが150keV、ドーズ量が1E15c
-2で行った。
Next, the p-type GaAs near the light emitting end face is used.
Oxygen atoms are ion-implanted into the Si x N z (x, z is 1 or more) film 820 formed on the surface of the s protective layer 807. Thereby, the surface Si x O y N z of the p-type GaAs protective layer 807 serving as a light emission end surface portion near (x, y, z is 1 or more) film 816 is formed. As the ion implantation conditions, the ion acceleration energy is 150 keV and the dose is 1E15c.
m -2 .

【0147】イオン注入工程後に、レジストマスク82
4のみを除去することにより、MQW活性層803の光
出射端面近傍領域のバンドギャップを共振器内部の活性
層のバンドギャップより大きくする為のSixy
z(x,y,zは1以上)膜816、及び、p型GaA
s保護層807の表面からのZn原子の再蒸発を防ぐ為
の薄膜であるSixz(x,zは1以上)膜820が形
成される(図8(b))ので、実施例5の製造方法に比
べて大幅な工程数の削減が可能となる。
After the ion implantation step, the resist mask 82
By removing only 4, Si x O y N for making the band gap in the region near the light emitting end face of the MQW active layer 803 larger than the band gap of the active layer inside the resonator.
z (x, y, and z are 1 or more) film 816 and p-type GaAs
Since a Si x N z (x, z is 1 or more) film 820 is formed as a thin film for preventing re-evaporation of Zn atoms from the surface of the s protective layer 807 (FIG. 8B), the fifth embodiment is performed. The number of steps can be significantly reduced as compared with the manufacturing method of (1).

【0148】その後、RTA法によるアニールを行う。
この時のアニール条件は、温度750℃、昇温速度10
0℃/秒、保持時間60秒で行った。
Thereafter, annealing by the RTA method is performed.
The annealing conditions at this time are as follows: temperature 750 ° C., temperature rising rate 10
The test was performed at 0 ° C./sec and a holding time of 60 seconds.

【0149】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜816直下のMQW活性層(窓領域)81
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)803のそ
れぞれの波長を測定した結果、窓領域813からの発光
スペクトルは活性領域803からの発光スペクトルより
も、50nm短波長側に波長シフトしており、p型Ga
As保護層807表面にSixz(x,zは1以上)膜
820が形成されていない状態で、RTA法を用いたア
ニールを行った場合と同じであった。
[0149] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 81 immediately below the film 816
As a result of measuring the wavelengths of the active region 3 and the MQW active layer (active region) 803 inside the resonator, the emission spectrum from the window region 813 is shifted by 50 nm to the shorter wavelength side than the emission spectrum from the active region 803. And p-type Ga
Si in As protecting layer 807 surface x N z (x, z is 1 or more) in the state in which film 820 is not formed was the same as when performing annealing using an RTA method.

【0150】その後、p型GaAs保護層807の表面
に形成されたSixyz(x,y,zは1以上)膜8
16とSixz(x,zは1以上)膜820を除去し、
公知のフォトリソグラフィー技術を用いてp型GaAs
保護層807上にストライプ状のレジストマスク817
を形成し、公知のエッチング技術を用いて、p型エッチ
ングストップ層805に到達するようにp型GaAs保
護層807とp型AlGaAs第3クラッド層806を
約3μm幅のストライプ状のリッジ815に加工する
(図8(c))。
[0150] Then, Si was formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 807 x O y N z (x , y, z is 1 or more) film 8
16 and Si x N z (x, z is 1 or more) to remove the membrane 820,
P-type GaAs using known photolithography technology
Striped resist mask 817 on protective layer 807
Then, the p-type GaAs protective layer 807 and the p-type AlGaAs third cladding layer 806 are processed into a stripe-shaped ridge 815 having a width of about 3 μm using a known etching technique so as to reach the p-type etching stop layer 805. (FIG. 8C).

【0151】次に、p型GaAs保護層807上に形成
されたストライプ状のレジストマスク817を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層8
07とp型AlGaAs第3クラッド層806からなる
リッジ815の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
808とp型GaAs平坦化層809で埋め込む(図8
(d))。
Next, the striped resist mask 817 formed on the p-type GaAs protective layer 807 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 8 is formed.
7 is buried with an n-type AlGaAs current block layer 808 and a p-type GaAs planarization layer 809 (FIG. 8).
(D)).

【0152】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ815の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層809、及び、リッジ815上に形成されたp
型GaAs平坦化層809の光出射端面部近傍にレジス
トマスク818を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク818開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層808とp型GaAs平坦化層809を選
択的に除去し、電流非注入領域814が形成される(図
8(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 815 by using a known photolithography technique.
Planarization layer 809 and p formed on ridge 815
Mask 818 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the n-type GaAs planarization layer 809, and the n-type AlGaAs current block layer 808 and the p-type GaAs planarization layer 809 at the opening of the resist mask 818 are formed by using a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 814 (FIG. 8E).

【0153】次に、p型GaAs平坦化層809上に形
成されたレジストマスク818を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層810を形成する
(図8(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 818 formed on the p-type GaAs planarization layer 809 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 810 is formed by a CVD method (FIG. 8F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0154】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed almost in the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0155】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of this embodiment were measured.

【0156】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は150mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.0V、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、平均寿命は約3
000時間であった。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at CW 120 mW was 785 nm, and the driving current (I
op) is a drive voltage (V) at 150 mA and CW 120 mW.
op) is 2.0 V, the result of the maximum light output test is 300 mW
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
When a 20 mW reliability test was performed, the average life was about 3
000 hours.

【0157】さらに、上記の本実施例の製造方法によっ
て得られた半導体レーザ素子、及び、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子の60℃での特性
温度(T0)を測定した結果、本実施例の半導体レーザ
素子は140K、実施例1の半導体レーザ素子は100
Kであった。
Further, the characteristic temperature (T0) at 60 ° C. of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment and the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment was measured. The semiconductor laser device of the present embodiment is 140K, the semiconductor laser device of the first embodiment is 100K.
It was K.

【0158】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
よって得られた半導体レーザ素子は、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子に比べて、駆動電
流の低電流化、駆動電圧の低電圧化、及び、温度特性の
向上が実現されている。この駆動電流の低電流化と駆動
電圧の低電圧化は、RTA法によるアニール温度の低温
化によって、共振器内部のMQW活性層へのZn原子の
拡散が低減された効果であり、この温度特性の向上は、
エピタキシャル成長されたウエハ表面をSixy
z(x,y,zは1以上)膜816とSixz(x,z
は1以上)膜820で覆うことにより、n型AlGaA
s第1クラッド層802側へのZn原子の拡散によるリ
モートジャンクションの形成を抑制した効果である。
The semiconductor laser device obtained by the method for manufacturing a semiconductor laser device of this embodiment has a lower driving current and a lower driving voltage than the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment. Voltage and temperature characteristics are improved. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by lowering the annealing temperature by the RTA method. The improvement of
The epitaxially grown wafer surface Si x O y N
z (x, y, z is 1 or more) film 816 and the Si x N z (x, z
Is one or more).
This is an effect of suppressing formation of a remote junction due to diffusion of Zn atoms to the s-first cladding layer 802 side.

【0159】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例8 実施例8の製造方法について図9に基づいて説明する。
n型GaAs基板901上に順次、MOCVD法にてn
型AlGaAs第1クラッド層902、MQW活性層9
03、p型AlGaAs第2クラッド層904、p型エ
ッチングストップ層905、p型AlGaAs第3クラ
ッド層906、p型GaAs保護層907をエピタキシ
ャル成長させる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described. However, similar effects can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Example 8 A manufacturing method of Example 8 will be described with reference to FIG.
On the n-type GaAs substrate 901, n is sequentially formed by MOCVD.
AlGaAs first cladding layer 902, MQW active layer 9
03, a p-type AlGaAs second cladding layer 904, a p-type etching stop layer 905, a p-type AlGaAs third cladding layer 906, and a p-type GaAs protection layer 907 are epitaxially grown.

【0160】その後、p型GaAs保護層907表面の
全面に、電子ビーム蒸着法によって、Si膜921(厚
さ5000Å)を形成し、そのSi膜921の表面に、
フォトリソグラフィー法によって、リッジストライプと
直交する方向に幅40μmストライプ状の開口部を有す
るレジストマスク924を形成する。前記ストライプ状
の開口部は光出射端面部近傍領域上となるように形成さ
れる(図9(a))。
Thereafter, a Si film 921 (thickness 5000 °) is formed on the entire surface of the p-type GaAs protective layer 907 by an electron beam evaporation method, and the surface of the Si film 921 is
A resist mask 924 having a 40 μm-wide stripe-shaped opening in a direction orthogonal to the ridge stripe is formed by photolithography. The stripe-shaped opening is formed so as to be on a region near the light emitting end face (FIG. 9A).

【0161】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層907の表面に形成されたSi膜921に、
窒素原子のイオン注入を行い、引き続き酸素原子のイオ
ン注入を行う。これにより、光出射端面部近傍となるp
型GaAs保護層907の表面にSixyz(x,
y,zは1以上)膜916が形成される。窒素原子のイ
オン注入条件としては、イオン加速エネルギーが150
keV、ドーズ量が1E14cm-2で行い、酸素原子の
イオン注入条件としては、イオン加速エネルギーが15
0keV、ドーズ量が1E15cm-2で行った。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light-emitting end face is obtained.
The Si film 921 formed on the surface of the As protective layer 907 includes
Ion implantation of nitrogen atoms is performed, followed by ion implantation of oxygen atoms. Thereby, p near the light emitting end face portion is obtained.
On the surface of the mold GaAs protective layer 907 Si x O y N z ( x,
(y and z are 1 or more) A film 916 is formed. The conditions for ion implantation of nitrogen atoms are as follows:
keV and a dose amount of 1E14 cm -2. The ion implantation conditions of oxygen atoms are as follows.
The test was performed at 0 keV and a dose of 1E15 cm −2 .

【0162】イオン注入工程後に、レジストマスク92
4のみを除去することにより、MQW活性層903の光
出射端面近傍領域のバンドギャップを共振器内部の活性
層のバンドギャップより大きくする為のSixy
z(x,y,zは1以上)膜916、及び、p型GaA
s保護層907の表面からのZn原子の再蒸発を防ぐ為
の薄膜であるSi膜921が形成される(図9(b))
ので、実施例5に比べて大幅な工程数の削減が可能とな
る。
After the ion implantation step, a resist mask 92 is formed.
By removing only 4, Si x O y N for increasing the band gap in the region near the light emitting end face of the MQW active layer 903 to be larger than the band gap of the active layer inside the resonator.
z (x, y, and z are 1 or more) film 916 and p-type GaAs
An Si film 921 which is a thin film for preventing re-evaporation of Zn atoms from the surface of the s protective layer 907 is formed (FIG. 9B).
Therefore, the number of steps can be significantly reduced as compared with the fifth embodiment.

【0163】その後、RTA法によるアニールを行う。
この時のアニール条件は、温度750℃、昇温速度10
0℃/秒、保持時間60秒で行った。
Thereafter, annealing by the RTA method is performed.
The annealing conditions at this time are as follows: temperature 750 ° C., temperature rising rate 10
The test was performed at 0 ° C./sec and a holding time of 60 seconds.

【0164】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜916直下のMQW活性層(窓領域)91
3と共振器内部のMQW活性層(活性領域)903のそ
れぞれの波長を測定した結果、窓領域913からの発光
スペクトルは活性領域903からの発光スペクトルより
も、60nm短波長側に波長シフトしており、p型Ga
As保護層907表面にSi膜921が形成されていな
い状態で、RTA法を用いたアニールを行った場合と同
じであったその後、上記光出射端面部近傍となるp型G
aAs保護層907の表面に形成されたSixy
z(x,y,zは1以上)膜916、及び、Si膜92
1を除去し、公知のフォトリソグラフィー技術を用いて
p型GaAs保護層907上にストライプ状のレジスト
マスク917を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、p型エッチングストップ層905に到達するように
p型GaAs保護層907とp型AlGaAs第3クラ
ッド層906を約3μm幅のストライプ状のリッジ91
5に加工する(図9(c))。
[0164] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
Is 1 or more) MQW active layer (window region) 91 immediately below film 916
3 and the MQW active layer (active region) 903 inside the resonator, the emission spectrum from the window region 913 was shifted by 60 nm to the shorter wavelength side than the emission spectrum from the active region 903. And p-type Ga
In the state where the Si film 921 is not formed on the surface of the As protective layer 907, the same as the case where the annealing using the RTA method is performed.
Si x O y N formed on the surface of the aAs protective layer 907
z (x, y, and z are 1 or more) film 916 and Si film 92
1 is removed and using a known photolithography technique
A stripe-shaped resist mask 917 is formed on the p-type GaAs protective layer 907, and the p-type GaAs protective layer 907 and the p-type AlGaAs third cladding are formed by a known etching technique so as to reach the p-type etching stop layer 905. The layer 906 is formed into a stripe-shaped ridge 91 having a width of about 3 μm.
5 (FIG. 9C).

【0165】次に、p型GaAs保護層907上に形成
されたストライプ状のレジストマスク917を除去し、
2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護層9
07とp型AlGaAs第3クラッド層906からなる
リッジ915の側面をn型AlGaAs電流ブロック層
908とp型GaAs平坦化層909で埋め込む(図9
(d))。
Next, the striped resist mask 917 formed on the p-type GaAs protective layer 907 is removed.
By the second MOCVD method, the p-type GaAs protective layer 9 is formed.
07 and a p-type AlGaAs third cladding layer 906, the side surface of the ridge 915 is filled with an n-type AlGaAs current block layer 908 and a p-type GaAs planarization layer 909 (FIG. 9).
(D)).

【0166】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ915の側面に形成されたp型GaAs
平坦化層909、及び、リッジ915上に形成されたp
型GaAs平坦化層909の光出射端面部近傍にレジス
トマスク918を形成し、公知のエッチング技術を用い
て、レジストマスク918開口部のn型AlGaAs電
流ブロック層908とp型GaAs平坦化層909を選
択的に除去し、電流非注入領域914が形成される(図
9(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 915 by using a known photolithography technique.
The planarization layer 909 and the p formed on the ridge 915
Mask 918 is formed in the vicinity of the light emitting end face of the n-type GaAs planarization layer 909, and the n-type AlGaAs current block layer 908 and the p-type GaAs planarization layer 909 at the opening of the resist mask 918 are formed by using a known etching technique. It is selectively removed to form a current non-injection region 914 (FIG. 9E).

【0167】次に、p型GaAs平坦化層909上に形
成されたレジストマスク918を除去し、3回目のMO
CVD法でp型GaAsコンタクト層910を形成する
(図9(f))。さらに、上面にはp電極、下面にはn
電極を形成する。
Next, the resist mask 918 formed on the p-type GaAs planarization layer 909 is removed, and the third MO
A p-type GaAs contact layer 910 is formed by a CVD method (FIG. 9F). Furthermore, the upper surface is a p-electrode, and the lower surface is n-electrode.
Form electrodes.

【0168】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed substantially in the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bars in the length of the cavity to form a cavity. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0169】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment were measured.

【0170】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は150mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.0V、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、平均寿命は約4
000時間であった。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at a CW of 120 mW was 785 nm, and the driving current (I
op) is a drive voltage (V) at 150 mA and CW 120 mW.
op) is 2.0 V, the result of the maximum light output test is 300 mW
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
A 20 mW reliability test showed that the average life was about 4
000 hours.

【0171】さらに、上記の本実施例の製造方法によっ
て得られた半導体レーザ素子、及び、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子の60℃での特性
温度(T0)を測定した結果、本実施例の半導体レーザ
素子は140K、実施例1の半導体レーザ素子は100
Kであった。
Further, the characteristic temperature (T0) at 60 ° C. of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment and the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment was measured. The semiconductor laser device of the present embodiment is 140K, the semiconductor laser device of the first embodiment is 100K.
It was K.

【0172】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
よって得られた半導体レーザ素子は、実施例1の製造方
法によって得られた半導体レーザ素子に比べて、駆動電
流の低電流化、駆動電圧の低電圧化、及び、温度特性の
向上が実現されている。この駆動電流の低電流化と駆動
電圧の低電圧化は、RTA法によるアニール温度の低温
化によって、共振器内部のMQW活性層へのZn原子の
拡散が低減された効果であり、この温度特性の向上は、
エピタキシャル成長されたウエハ表面をSixy
z(x,y,zは1以上)膜916とSi膜921で覆
うことにより、n型AlGaAs第1クラッド層902
側へのZn原子の拡散によるリモートジャンクションの
形成を抑制した効果である。
The semiconductor laser device obtained by the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present embodiment has a lower driving current and a lower driving voltage than the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the first embodiment. Voltage and temperature characteristics are improved. The lowering of the driving current and the lowering of the driving voltage are the effects of reducing the diffusion of Zn atoms into the MQW active layer inside the resonator by lowering the annealing temperature by the RTA method. The improvement of
The epitaxially grown wafer surface Si x O y N
By covering with a z (x, y, z is 1 or more) film 916 and a Si film 921, the n-type AlGaAs first cladding layer 902 is formed.
This is an effect of suppressing formation of a remote junction due to diffusion of Zn atoms to the side.

【0173】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。 実施例9 図15は実施例9の半導体レーザ素子の構造を示す断面
図である。図15において、(a)は光出射端面を含む
斜視図、(b)は図15(a)のIa−Ia'線におけ
る導波路の断面図、(c)は図15(a)のIb−I
b'線における層厚方向の断面図である。また、110
1はn型GaAs基板、1102はn型AlGaAs第1
クラッド層、1103はバリア層及びウェル層が交互に
積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟んでなる
活性層(MQW活性層)、1104はp型AlGaAs
第2クラッド層、1105はp型エッチングストップ
層、1106は共振器方向にリッジストライプからなる
p型AlGaAs第3クラッド層、1107はp型Ga
As保護層、1108はリッジストライプからなるp型
AlGaAs第3クラッド層の側面を埋め込む様に形成
されたn型AlGaAs電流ブロック層、1109はp
型GaAs平坦化層、1110はp型GaAsコンタク
ト層、1111はp側電極、1112はn側電極であ
る。また、1113はSixyz(x,y,zは1以
上)膜直下のMQW活性層のバンドギャップエネルギー
が共振器内部のMQW活性層1103のバンドギャップ
エネルギーよりも大きい領域(窓領域)、1115はp
型AlGaAs第3クラッド層1106とp型GaAs
保護層1107からなるストライプ状のリッジ、111
6はリッジストライプと直交する方向にストライプ状に
形成されたSixyz(x,y,zは1以上)膜であ
る。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described. However, the same effect can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser. Ninth Embodiment FIG. 15 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to a ninth embodiment. 15A is a perspective view including a light emitting end face, FIG. 15B is a cross-sectional view of the waveguide taken along the line Ia-Ia ′ in FIG. 15A, and FIG. I
It is sectional drawing of the layer thickness direction in the b 'line. Also, 110
1 is an n-type GaAs substrate, 1102 is an n-type AlGaAs first
A cladding layer 1103 is an active layer (MQW active layer) in which a multiple quantum well structure in which barrier layers and well layers are alternately stacked is sandwiched between optical guide layers, and 1104 is a p-type AlGaAs.
The second cladding layer, 1105 is a p-type etching stop layer, 1106 is a p-type AlGaAs third cladding layer composed of a ridge stripe in the resonator direction, 1107 is p-type Ga
An As protective layer 1108 is an n-type AlGaAs current blocking layer formed so as to bury the side surface of the p-type AlGaAs third cladding layer composed of a ridge stripe, and 1109 is a p-type AlGaAs current blocking layer.
1111 denotes a p-type GaAs contact layer, 1111 denotes a p-side electrode, and 1112 denotes an n-side electrode. Further, 1113 Si x O y N z (x , y, z is 1 or more) greater area than the band gap energy of the MQW active layer right under film inside the resonator of the MQW active layer 1103 (window area ), 1115 is p
-Type AlGaAs third cladding layer 1106 and p-type GaAs
Stripe-shaped ridge 111 composed of a protective layer 1107
6 is Si x O y N z formed in a stripe shape in a direction perpendicular to the ridge stripe (x, y, z is 1 or more) is a membrane.

【0174】次に製造方法について図16に基づいて説
明する。n型GaAs基板1101上に順次、MOCV
D法にてn型AlGaAs第1クラッド層1102、バ
リア層及びウェル層が交互に積層された多重量子井戸構
造を光ガイド層で挟んでなる活性層(MQW活性層)1
103、p型AlGaAs第2クラッド層1104、p
型エッチングストップ層1105、p型AlGaAs第
3クラッド層1106、p型GaAs保護層1107を
エピタキシャル成長させる(図16(a))。
Next, a manufacturing method will be described with reference to FIG. MOCV is sequentially formed on an n-type GaAs substrate 1101.
An active layer (MQW active layer) 1 in which a multiple quantum well structure in which an n-type AlGaAs first cladding layer 1102, a barrier layer, and a well layer are alternately stacked by an optical guide layer is formed by the D method.
103, p-type AlGaAs second cladding layer 1104, p
The type etching stop layer 1105, the p-type AlGaAs third cladding layer 1106, and the p-type GaAs protective layer 1107 are epitaxially grown (FIG. 16A).

【0175】その後、光出射端面部近傍となるp型Ga
As保護層1107の表面に、プラズマCVD法とフォ
トリソグラフィー法によって、リッジストライプと直交
する方向に幅40μmストライプ状に、Sixy
z(x,y,zは1以上)膜1116を形成する。プラ
ズマCVDによるSixyz(x,y,zは1以上)
膜形成条件は、原料ガスとして、SiH4,N2O,N2
を用い、RFパワー100W、基板温度280℃で50
00Åの膜厚で形成した。なお、ストライプのピッチは
共振器長と同じ800μmとした(図16(b))。
Thereafter, the p-type Ga in the vicinity of the light-emitting end face is obtained.
On the surface of As protective layer 1107, by the plasma CVD method and the photolithography method, the width 40μm stripe in a direction perpendicular to the ridge stripe, Si x O y N
A z (x, y, z is 1 or more) film 1116 is formed. According to the plasma CVD Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more)
The conditions for forming the film are as follows: SiH 4 , N 2 O, N 2
Using an RF power of 100 W and a substrate temperature of 280 ° C.
It was formed with a thickness of 00 °. The stripe pitch was 800 μm, which is the same as the resonator length (FIG. 16B).

【0176】次に、RTA法によるアニールを行う。こ
の時のアニール条件は温度950℃、昇温速度100℃
/秒、保持時間20秒で行った。
Next, annealing by the RTA method is performed. The annealing conditions at this time are a temperature of 950 ° C. and a temperature rising rate of 100 ° C.
/ Sec and a holding time of 20 seconds.

【0177】上記RTA法によるアニール後のウエハの
一部を用いて、PL法にて、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜1116直下のMQW活性層(窓領域)1
113と共振器内部のMQW活性層(活性領域)110
3のそれぞれの波長を測定した結果、窓領域1113か
らの発光スペクトルは活性領域1103からの発光スペ
クトルよりも、30nm短波長側に波長シフトしてい
た。
[0177] using a portion of the wafer after annealing by the RTA method at PL method, Si x O y N z ( x, y, z
1 or more) MQW active layer (window region) 1 immediately below the film 1116
113 and MQW active layer (active region) 110 inside the resonator
As a result of measuring each wavelength of No. 3, the emission spectrum from the window region 1113 was shifted by 30 nm to a shorter wavelength side than the emission spectrum from the active region 1103.

【0178】その後、上記光出射端面部近傍となるp型
GaAs保護層1107の表面に形成されたSixy
z(x,y,zは1以上)膜1116を残したまま、公
知のフォトリソグラフィー技術を用いて、Sixyz
(x,y,zは1以上)膜1116とp型GaAs保護
層1107上にストライプ状のレジストマスク1117
を形成し、公知のエッチング技術を用いて、p型エッチ
ングストップ層1105に到達するようにSixyz
(x,y,zは1以上)膜1116とp型GaAs保護
層1107とp型AlGaAs第3クラッド層1106
を約3μm幅のストライプ状のリッジ1115に加工す
る(図16(c))。
[0178] Then, Si was formed on the surface of the p-type GaAs protective layer 1107 serving as the light emission end surface portion near x O y N
z (x, y, z is 1 or more) while leaving the film 1116, using a known photolithography technique, Si x O y N z
(X, y, and z are 1 or more) Striped resist mask 1117 on film 1116 and p-type GaAs protective layer 1107
It is formed and by using a known etching technique, Si so as to reach the p-type etching stop layer 1105 x O y N z
(X, y, and z are 1 or more) A film 1116, a p-type GaAs protective layer 1107, and a p-type AlGaAs third cladding layer 1106
Is processed into a stripe-shaped ridge 1115 having a width of about 3 μm (FIG. 16C).

【0179】次に、Sixyz(x,y,zは1以
上)膜1116とp型GaAs保護層1107上に形成
されたストライプ状のレジストマスク1117を除去
し、2回目のMOCVD法によって、p型GaAs保護
層1107とp型AlGaAs第3クラッド層1106
からなるリッジ1115の側面をn型AlGaAs電流
ブロック層1108とp型GaAs平坦化層1109で
埋め込む(図16(d))。
[0179] Then, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more) film 1116 and the p-type GaAs protective layer 1107 stripe-shaped resist mask 1117 formed on removal, the second MOCVD The p-type GaAs protective layer 1107 and the p-type AlGaAs third cladding layer 1106 are formed by a method.
The side surface of the ridge 1115 is embedded with an n-type AlGaAs current blocking layer 1108 and a p-type GaAs planarization layer 1109 (FIG. 16D).

【0180】その後、公知のフォトリソグラフィー技術
を用いてリッジ1115の側面に形成されたp型GaA
s平坦化層1109にレジストマスク1118を形成
し、公知のエッチング技術を用いて、レジストマスク1
118開口部のn型AlGaAs電流ブロック層110
8とp型GaAs平坦化層1109を選択的に除去する
(図16(e))。
Thereafter, the p-type GaAs formed on the side surface of the ridge 1115 by using a known photolithography technique.
A resist mask 1118 is formed on the s planarization layer 1109, and the resist mask 1118 is formed using a known etching technique.
118 n-type AlGaAs current blocking layer 110 with opening
8 and the p-type GaAs planarization layer 1109 are selectively removed (FIG. 16E).

【0181】次に、p型GaAs平坦化層1109上に
形成されたレジストマスク1118を除去し、3回目の
MOCVD法でp型GaAsコンタクト層1110を形
成する(図16(f))。さらに、上面にはp電極11
11、下面にはn電極1112を形成する。
Next, the resist mask 1118 formed on the p-type GaAs planarization layer 1109 is removed, and a p-type GaAs contact layer 1110 is formed by a third MOCVD method (FIG. 16F). Furthermore, the p electrode 11 is provided on the upper surface.
11, an n-electrode 1112 is formed on the lower surface.

【0182】次に、40μm幅の窓領域のほぼ中央にス
クライブラインをいれて、共振器の長さにバー状に分割
し、共振器を形成する。最後にバーの両側の光出射に反
射膜をコーティングし、さらにチップに分割して、長さ
800μmの共振器の光出射両端面部に約20μmの窓
領域及び電流非注入領域を有した素子が作製される。
Next, a scribe line is placed substantially in the center of the window region having a width of 40 μm, and the cavity is divided into bar lengths to form a resonator. Finally, the light emission on both sides of the bar is coated with a reflection film, and further divided into chips, and an element having a window area of about 20 μm and a current non-injection area on both ends of the light emission of an 800 μm resonator is manufactured. Is done.

【0183】本実施例の半導体レーザは、光出射端面部
近傍となるp型GaAs保護層1107の表面にSix
yz(x,y,zは1以上)膜1116を形成する工
程が、電流非注入領域の形成工程を兼ねるので、工程数
の削減が可能となっており、さらに、上記プロセスによ
って形成されたSixyz(x,y,zは1以上)膜
1116が電流非注入領域を兼ねているので、電流非注
入領域直下が窓領域1113となり、位置ずれが全く無
いので、窓領域への電流注入を防ぎ、窓領域の空孔欠陥
の存在によるキャリア損失を抑えられるので、発光に寄
与しない無効電流が低減される。
In the semiconductor laser of this embodiment, the surface of the p-type GaAs protective layer 1107 near the light-emitting end face is coated with Si x
The step of forming the O y N z (x, y, z is 1 or more) film 1116 also serves as a step of forming a current non-injection region, so that the number of steps can be reduced. Since the formed Si x O y N z (x, y, z is 1 or more) film 1116 also serves as a current non-injection region, the window region 1113 is located immediately below the current non-injection region, and there is no displacement. Since current injection into the region is prevented and carrier loss due to the presence of vacancy defects in the window region can be suppressed, the reactive current that does not contribute to light emission is reduced.

【0184】上記の本実施例の製造方法によって得られ
た半導体レーザ素子の特性測定を行った。
The characteristics of the semiconductor laser device obtained by the manufacturing method of the present embodiment were measured.

【0185】その結果、CW120mWでの発振波長
(λ)は785nm、CW120mWでの駆動電流(I
op)は170mA、CW120mWでの駆動電圧(V
op)は2.1V、最大光出力試験の結果は300mW
以上の光出力においてもCODフリーであり、70℃1
20mWの信頼性試験を行ったところ、平均寿命は約2
000時間であった。
As a result, the oscillation wavelength (λ) at CW 120 mW was 785 nm, and the driving current (I
op) is a driving voltage (V) at 170 mA and a CW of 120 mW.
op) is 2.1 V, the result of the maximum light output test is 300 mW
COD-free even at the above light output, 70 ° C1
A 20 mW reliability test showed that the average life was about 2
000 hours.

【0186】本実施例では、Sixyz(x,y,z
は1以上)膜1116を、プラズマCVD法を用いて形
成したが、スパッタ法を用いても、上記と同様の効果が
得られる。また、Sixyz(x,y,zは1以上)
膜1116を、光出射端面となる近傍領域上にSixy
(x,yは1以上)膜を形成後、該Sixy(x,yは
1以上)膜中に窒素原子をイオン注入することによって
形成する方法、光出射端面となる近傍領域上にSixz
(x,zは1以上)膜を形成後、該Sixz(x,zは
1以上)膜中に酸素原子をイオン注入することによって
形成する方法、光出射端面となる近傍領域上にSi膜を
形成後、該Si膜中に酸素原子及び窒素原子をイオン注
入することによって形成する方法を用いても、上記と同
様の効果が得られる。
[0186] In this example, Si x O y N z ( x, y, z
The film 1116 is formed by using the plasma CVD method, but the same effect as described above can be obtained by using the sputtering method. Further, Si x O y N z ( x, y, z is 1 or more)
The film 1116, on the region near the light emission facet Si x O y
(X, y is 1 or more) after forming the film, the Si x O y (x, y is 1 or more) a method of forming by ion implantation of nitrogen atoms in the film, on a neighboring region as a light emitting end face Si x N z
(X, z is 1 or more) after forming the film, the Si x N z (x, z is 1 or more) a method of forming by ion implantation of oxygen atoms in the film, on a neighboring region as a light emitting end face The same effect as described above can be obtained by using a method of forming an Si film by ion-implanting oxygen atoms and nitrogen atoms into the Si film.

【0187】本実施例では、AlGaAs系半導体レー
ザに関して記載したが、AlGaInP系半導体レーザ
であっても、同様の効果が得られる。
In this embodiment, an AlGaAs semiconductor laser has been described. However, similar effects can be obtained with an AlGaInP semiconductor laser.

【0188】[0188]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の如く、Si
xyz(x,y,zは1以上)膜、及び前記エピタキ
シャル成長によって形成された積層構造体をアニールし
て、上記Sixyz(x,y,zは1以上)膜下に空
孔を生成するとともに、該空孔を上記活性層に達するま
で拡散させて無秩序化することにより、上記活性層の光
出射端面近傍領域のバンドギャップを共振器内部の活性
層のバンドギャップより大きくなるため、アニール時間
の短縮による活性層へのZn原子等の不純物拡散の抑制
が可能となり、且つ、光出射端面近傍の活性層を共振器
内部の活性層より実効的に禁制帯幅の広い窓領域を形成
できるので、高出力時の駆動電流・電圧が低減され、高
出力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子
を得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, Si
x O y N z (x, y, z is 1 or more) film, and annealing the layered structure formed by the epitaxial growth, the Si x O y N z (x , y, z is 1 or more) film A hole is generated underneath, and the hole is diffused to reach the active layer and is disordered, so that the band gap of the active layer in the vicinity of the light emitting end face is reduced to the band gap of the active layer inside the resonator. As a result, the diffusion of impurities such as Zn atoms into the active layer can be suppressed by shortening the annealing time, and the active layer in the vicinity of the light-emitting end face is more effectively made to have a forbidden band width than the active layer inside the resonator. Since a wide window region can be formed, the driving current and voltage at the time of high output are reduced, and there is an effect that a semiconductor laser device excellent in long-term reliability in high output driving can be obtained.

【0189】また、本発明の如く、無秩序化の後、Si
xyz(x,y,zは1以上)膜を除去し、前記第2
導電型上部クラッド層、第2導電型の保護層にリッジ状
のストライプを形成することにより、リッジ形状のバラ
ツキはウエハ面内でほとんど無く、リッジ状のストライ
プ側面に形成される第1導電型電流狭窄層は非常に結晶
性が良いものが得られるので、リーク電流が無く、高出
力駆動における長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を
歩留まり良く得られる効果がある。
As described in the present invention, after disordering, Si
x O y N z (x, y, z is 1 or more) film is removed, and the second
By forming a ridge-shaped stripe on the conductive-type upper cladding layer and the second-conductive-type protective layer, the ridge-shaped stripe has almost no variation in the wafer surface, and the first conductive-type current formed on the side surface of the ridge-shaped stripe. Since a constriction layer having a very good crystallinity can be obtained, there is an effect that a semiconductor laser device having no leakage current and excellent in long-term reliability in high-output driving can be obtained with high yield.

【0190】また、本発明の如く、レーザ共振器端面近
傍領域に電流非注入領域を形成する工程とを更に含むこ
とにより、電流非注入領域の形成による生産工程数の増
加を防ぎ、さらに、電流非注入領域が窓領域への電流注
入を防ぎ、窓領域の空孔欠陥の存在によるキャリア損失
を抑えられ、発光に寄与しない無効電流が低減されるの
で、高出力時の駆動電流が低減され、高出力駆動におけ
る長期信頼性に優れた半導体レーザ素子を得られる効果
がある。
Further, as in the present invention, the method further includes the step of forming a current non-injection region in the region near the end face of the laser cavity, thereby preventing an increase in the number of production steps due to the formation of the current non-injection region. The non-injection region prevents current injection into the window region, suppresses carrier loss due to the presence of vacancies in the window region, and reduces reactive current that does not contribute to light emission. There is an effect that a semiconductor laser device having excellent long-term reliability in high output driving can be obtained.

【0191】一方、本発明の如く、無秩序化の後、SixO
yNz膜を除去せず、素子内に残すことにより、電流非注
入領域を改めて形成する必要がなくなり、電流非注入領
域の形成による生産工程数の増加を防ぎ、窓領域と電流
非注入領域の位置ずれが全く発生せず、さらに、電流非
注入領域が窓領域への電流注入を防ぎ、窓領域の空孔欠
陥の存在によるキャリア損失を抑えられ、発光に寄与し
ない無効電流が低減されるので、高出力時の駆動電流が
低減され、高出力駆動における長期信頼性に優れた半導
体レーザ素子を得られる効果がある。
On the other hand, as in the present invention, after disordering, SixO
By leaving the yNz film in the device without removing it, there is no need to form a current non-injection region again, preventing an increase in the number of production steps due to the formation of the current non-injection region, and the positions of the window region and the current non-injection region. Since no displacement occurs, the current non-injection region prevents current injection into the window region, suppresses carrier loss due to the presence of vacancy defects in the window region, and reduces reactive current that does not contribute to light emission. The driving current at the time of high output is reduced, and there is an effect that a semiconductor laser device excellent in long-term reliability in high output driving can be obtained.

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

【図1】実施例1の半導体レーザ素子の構造を示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment.

【図2】実施例1の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the semiconductor laser device of Example 1.

【図3】実施例2の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor laser device of Example 2.

【図4】実施例3の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor laser device of Example 3.

【図5】実施例4の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor laser device of Example 4.

【図6】実施例5の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the semiconductor laser device of the fifth embodiment.

【図7】実施例6の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor laser device of Example 6.

【図8】実施例7の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the semiconductor laser device of the seventh embodiment.

【図9】実施例8の半導体レーザ素子の製造方法の説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a method for manufacturing a semiconductor laser device of Example 8.

【図10】RTA法によるアニール時間と活性領域の波
長に対する窓領域の波長シフト量の関係である。
FIG. 10 shows the relationship between the annealing time by RTA and the wavelength shift amount of the window region with respect to the wavelength of the active region.

【図11】RTA法によるアニール温度と活性領域の波
長に対する窓領域の波長シフト量の関係である。
FIG. 11 shows the relationship between the annealing temperature by the RTA method and the wavelength shift amount of the window region with respect to the wavelength of the active region.

【図12】半導体レーザ素子の共振器内部でのZn原子
の深さ方向分布である。
FIG. 12 is a depth direction distribution of Zn atoms inside a resonator of a semiconductor laser device.

【図13】従来技術の半導体レーザ素子の構造を示す断
面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser device.

【図14】従来技術の半導体レーザ素子の製造方法の説
明図である。
FIG. 14 is an explanatory view of a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.

【図15】実施例9の半導体レーザ素子の構造を示す断
面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser device of Example 9;

【図16】実施例9の半導体レーザ素子の製造方法の説
明図である。
FIG. 16 is an explanatory diagram of the method for manufacturing the semiconductor laser device of the ninth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,301,401,501,601,701,80
1,901,1001,1101・・・n型GaAs基
板 2,302,402,502,602,702,80
2,902,1102・・・n型AlGaAs第1クラ
ッド層 3,303,403,503,603,703,80
3,903,1103・・・MQW活性層 4,304,404,504,604,704,80
4,904,1104・・・p型AlGaAs第2クラ
ッド層 5,305,405,505,605,705,80
5,905,1105・・・p型エッチングストップ層 6,306,406,506,606,706,80
6,906,1106・・・p型AlGaAs第3クラ
ッド層 7,307,407,507,607,707,80
7,907,1107・・・p型GaAs保護層 8,308,408,508,608,708,80
8,908,1108・・・n型AlGaAs電流ブロ
ック層 9,309,409,509,609,709,80
9,909,1109・・・p型GaAs平坦化層 10,310,410,510,610,710,81
0,910,1005,1110・・・p型GaAsコ
ンタクト層 11,311,411,511,611,711,81
1,911,1009,1111・・・p型電極 12,312,412,512,612,712,81
2,912,1008,1112・・・n型電極 13,313,413,513,613,713,81
3,913,1113・・・窓領域 14,314,414,514,614,714,81
4,914・・・電流非注入領域 15,315,415,515,615,715,81
5,915,1115・・・ストライプ状のリッジ 16,316,416,516,616,716,81
6,916,1116・・・Sixyz(x,y,z
は1以上)膜 17,18,317,318,417,418,51
7,518,617,618,717,718,72
4,817,818,824,917,918,92
4,1011,1117,1118・・・レジストマス
ク 319,719・・・Sixy膜(x,yは1以上) 420,820・・・Sixz膜(x,zは1以上) 521,921・・・Si膜 322,422,522・・・保護膜 623・・・誘電体膜 1002・・・n型AlGaAs下クラッド層 1003・・・量子井戸活性層 1003a・・・量子井戸活性層のレーザ発振に寄与す
る領域 1003b・・・量子井戸活性層のレーザ共振器端面近
傍に形成された窓構造領域 1004a・・・p型AlGaAs第1上クラッド層 1004b・・・p型AlGaAs第2上クラッド層 1006・・・空孔拡散領域 1007・・・プロトン注入領域 1010・・・SiO2膜 1020・・・レーザ共振器端面
1,301,401,501,601,701,80
1,901,1001,1101... N-type GaAs substrate 2,302,402,502,602,702,80
2,902,1102... N-type AlGaAs first cladding layer 3,303,403,503,603,703,80
3,903,1103... MQW active layer 4,304,404,504,604,704,80
4,904,1104... P-type AlGaAs second cladding layer 5,305,405,505,605,705,805
5,905,1105 ... p-type etching stop layer 6,306,406,506,606,706,80
6,906,1106... P-type AlGaAs third cladding layer 7,307,407,507,607,707,80
7,907,1107... P-type GaAs protective layer 8,308,408,508,608,708,80
8,908,1108... N-type AlGaAs current blocking layer 9,309,409,509,609,709,80
9,909,1109 ... p-type GaAs planarization layer 10,310,410,510,610,710,81
0,910,1005,1110... P-type GaAs contact layer 11,311,411,511,611,711,81
1,911,1009,1111... P-type electrode 12,312,412,512,612,712,81
2,912,1008,1112... N-type electrode 13,313,413,513,613,713,81
3,913,1113 ... window area 14,314,414,514,614,714,81
4,914... Current non-injection region 15,315,415,515,615,715,81
5,915,1115 ・ ・ ・ Striped ridges 16,316,416,516,616,716,81
6,916,1116 ··· Si x O y N z (x, y, z
Is 1 or more) membrane 17, 18, 317, 318, 417, 418, 51
7,518,617,618,717,718,72
4,817,818,824,917,918,92
4,1011,1117,1118 ... resist mask 319,719 ··· Si x O y film (x, y 1 or more) 420,820 ··· Si x N z film (x, z is 1 or more) 521, 921: Si film 322, 422, 522: protective film 623: dielectric film 1002: n-type AlGaAs lower cladding layer 1003: quantum well active layer 1003a: quantum well activity Region contributing to laser oscillation of layer 1003b ... window structure region formed near the laser resonator end face of quantum well active layer 1004a ... p-type AlGaAs first upper cladding layer 1004b ... p-type AlGaAs second Upper cladding layer 1006: hole diffusion region 1007: proton injection region 1010: SiO 2 film 1020: laser cavity end face

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくともガリウムを含む化合物半導体
を用いて、基板上に、下部クラッド層、活性層、上部ク
ラッド層を含む積層構造体からなる半導体レーザ素子を
製造する際、 レーザ共振器端面となる領域近傍の前記積層構造体の上
方に、SixOyNz膜(x,y,zは1以上。以下、同様。)を
形成した後、アニールを行って、前記SixOyNz膜下に空
孔を生成すると共に、該空孔を前記活性層に達するまで
拡散させて、前記レーザ共振器端面となる領域近傍の前
記活性層を無秩序化してなることを特徴とする半導体レ
ーザ素子の製造方法。
1. A laser resonator end face when a semiconductor laser device having a laminated structure including a lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer is formed on a substrate using a compound semiconductor containing at least gallium. After forming a SixOyNz film (x, y, and z are 1 or more; the same applies hereinafter) above the stacked structure near a region, annealing is performed to generate holes under the SixOyNz film, A method for manufacturing a semiconductor laser device, characterized in that the holes are diffused until they reach the active layer, and the active layer in the vicinity of the laser cavity end face is disordered.
【請求項2】 少なくともガリウムを含む化合物半導体
を用いて、基板上に、下部クラッド層、活性層、上部ク
ラッド層を含む積層構造体からなる半導体レーザ素子を
製造する際、 レーザ共振器端面となる領域近傍の前記積層構造体の上
方に、SixOyNz膜を形成し、該SixOyNz膜を含む積層構造
体の上面に誘電体膜を形成した後、アニールを行って、
前記SixOyNz膜下に空孔を生成すると共に、該空孔を前
記活性層に達するまで拡散させて、前記レーザ共振器端
面となる領域近傍の前記活性層を無秩序化してなること
を特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
2. A laser resonator end face when a semiconductor laser device comprising a laminated structure including a lower cladding layer, an active layer, and an upper cladding layer on a substrate using a compound semiconductor containing at least gallium. After forming a SixOyNz film above the stacked structure near the region and forming a dielectric film on the upper surface of the stacked structure including the SixOyNz film, annealing is performed.
A semiconductor, wherein holes are generated under the SixOyNz film, and the holes are diffused until the holes reach the active layer, and the active layer is disordered in the vicinity of a region serving as an end face of the laser resonator. Laser element manufacturing method.
【請求項3】 少なくともガリウムを含む化合物半導体
を用いて、基板上に、下部クラッド層、活性層、上部ク
ラッド層を含む積層構造体からなる半導体レーザ素子を
製造する際、 前記積層構造体の上方に、シリコン、酸素、窒素の内、
少なくともシリコンを含む膜を形成する工程と、 前記少なくともシリコンを含む膜の、レーザ共振器端面
となる領域近傍に、酸素原子及び/又は窒素原子をイオ
ン注入して、SixOyNz膜を形成した後、アニールを行っ
て、前記SixOyNz膜下に空孔を生成すると共に、該空孔
を前記活性層に達するまで拡散させて、前記レーザ共振
器端面となる領域近傍の前記活性層を無秩序化してなる
工程と、を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製
造方法。
3. A method of manufacturing a semiconductor laser device having a laminated structure including a lower clad layer, an active layer, and an upper clad layer on a substrate using a compound semiconductor containing at least gallium. Among silicon, oxygen and nitrogen,
Forming a film containing at least silicon; and ion-implanting oxygen atoms and / or nitrogen atoms in the vicinity of the region of the film containing at least silicon which is to be a laser cavity end face to form a SixOyNz film, followed by annealing. Performing a step of generating vacancies under the SixOyNz film, diffusing the vacancies until reaching the active layer, and disordering the active layer in the vicinity of the laser cavity end face. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
【請求項4】 前記SixOyNz膜は、SixOy膜に窒素原子を
イオン注入して形成されてなることを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方
法。
4. The method according to claim 1, wherein the SixOyNz film is formed by implanting nitrogen atoms into the SixOy film.
【請求項5】 前記SixOyNz膜は、SixNz膜に酸素原子を
イオン注入して形成されてなることを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the SixOyNz film is formed by ion-implanting oxygen atoms into the SixNy film.
【請求項6】 前記SixOyNz膜は、Si膜に、窒素原子及
び酸素原子をイオン注入して形成されてなることを特徴
とする請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体レーザ
素子の製造方法。
6. The method according to claim 1, wherein the SixOyNz film is formed by implanting nitrogen atoms and oxygen atoms into a Si film. .
【請求項7】 第1導電型の半導体基板上に、少なくと
も、第1導電型のクラッド層、バリア層及びウエル層が
交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟ん
でなる活性層、並びに、第2導電型のクラッド層を順次
エピタキシャル成長させる工程と、 該エピタキシャル成長させた層の光出射端面となる領域
近傍上に、SixOyNz膜を形成し、アニールする工程と、
を含んでなることを特徴とする請求項1乃至6のいずれ
かに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
7. An active layer having a multi-quantum well structure in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer, and a well layer are alternately stacked on a first conductivity type semiconductor substrate by an optical guide layer. And a step of sequentially epitaxially growing a cladding layer of the second conductivity type; and a step of forming a SixOyNz film near the region of the epitaxially grown layer that is to be a light emitting end face, and annealing.
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the method comprises:
【請求項8】 第1導電型の半導体基板上に、少なくと
も、第1導電型のクラッド層、バリア層及びウエル層が
交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟ん
でなる活性層、第2導電型の下部クラッド層、第2導電
型のエッチングストップ層、第2導電型の上部クラッド
層、並びに第2導電型の保護層を順次エピタキシャル成
長させる工程と、 前記エピタキシャル成長させた層の光出射端面となる領
域近傍上に、SixOyNz膜を形成し、アニールする工程
と、 前記SixOyNz膜を除去した後、前記第2導電型の上部ク
ラッド層、第2導電型保護層に共振器方向のリッジ状の
ストライプ構造を形成する工程と、 前記工程により残された第2導電型保護層と、前記工程
により露出された第2導電型エッチングストップ層上
に、第1導電型電流狭窄層をエピタキシャル成長する工
程と、を含んでなることを特徴とする請求項1乃至6の
いずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
8. An active layer in which a multiple quantum well structure in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer and a well layer are alternately stacked on a first conductivity type semiconductor substrate is sandwiched by an optical guide layer. Sequentially epitaxially growing a lower cladding layer of the second conductivity type, an etching stop layer of the second conductivity type, an upper cladding layer of the second conductivity type, and a protective layer of the second conductivity type; Forming a SixOyNz film in the vicinity of a region to be an emission end face and annealing; and, after removing the SixOyNz film, a ridge in a resonator direction on the second conductive type upper cladding layer and the second conductive type protective layer. Forming a stripe-shaped stripe structure, a second-conductivity-type protective layer left by the above-described process, and a first-conductivity-type current confinement layer on the second-conductivity-type etching stop layer exposed by the process. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 6, characterized by comprising a step of epitaxially growing, a.
【請求項9】 請求項8に記載の半導体レーザ素子の製
造方法において、 第1導電型電流狭窄層をエピタキシャル成長させた後、
第2導電型保護層上に形成された前記第1導電型電流狭
窄層の、光出射端面近傍領域を除く領域を除去する工程
を、含んでなることを特徴とする半導体レーザ素子の製
造方法。
9. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 8, wherein after the first conductivity type current confinement layer is epitaxially grown,
A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising a step of removing a region of the first conductivity type current confinement layer formed on a second conductivity type protection layer, excluding a region near a light emitting end face.
【請求項10】 第1導電型の半導体基板上に、少なく
とも、第1導電型クラッド層、バリア層及びウエル層が
交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイド層で挟ん
でなる活性層、第2導電型の下部クラッド層、第2導電
型のエッチングストップ層、第2導電型の上部クラッド
層、並びに第2導電型の保護層を順次エピタキシャル成
長させる工程と、 前記エピタキシャル成長させた層の光出射端面となる領
域近傍上に、SixOyNz膜を形成し、アニールする工程
と、 前記SixOyNz膜を残したまま、前記第2導電型の上部ク
ラッド層、第2導電型の保護層に共振器方向のリッジ状
のストライプ構造を形成する工程と、 前記工程により残された第2導電型保護層と、前記工程
により露出された第2導電型エッチングストップ層上
に、第1導電型電流狭窄層をエピタキシャル成長する工
程と、を含んでなることを特徴とする請求項1乃至6の
いずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
10. An active layer having a multi-quantum well structure in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer, and a well layer are alternately stacked on a first conductivity type semiconductor substrate by an optical guide layer; A step of sequentially epitaxially growing a lower cladding layer of the second conductivity type, an etching stop layer of the second conductivity type, an upper cladding layer of the second conductivity type, and a protective layer of the second conductivity type; and light emission of the epitaxially grown layer Forming a SixOyNz film in the vicinity of the region to be the end face and annealing; and forming a ridge in the resonator direction on the second conductive type upper clad layer and the second conductive type protective layer while leaving the SixOyNz film. Forming a stripe-shaped stripe structure, a second conductivity type protection layer left by the process, and a first conductivity type current confinement on the second conductivity type etching stop layer exposed by the process. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 6, comprising the steps of epitaxially growing, characterized by comprising a.
【請求項11】 基板上に形成された、少なくとも下部
クラッド層、活性層、上部クラッド層を含む積層構造体
と、該積層構造体の上方の、レーザ共振器端面となる領
域近傍に形成されたSixOyNz膜と、を含む半導体レーザ
素子であって、 前記活性層のバンドギャップは、SixOyNz膜下方よりも
共振器内部の方が小さくてなることを特徴とする半導体
レーザ素子。
11. A laminated structure including at least a lower clad layer, an active layer, and an upper clad layer formed on a substrate, and formed near a region to be a laser cavity end face above the laminated structure. A semiconductor laser device comprising: a SixOyNz film, wherein the band gap of the active layer is smaller inside the resonator than below the SixOyNz film.
【請求項12】 第1導電型の半導体基板上に形成され
た、少なくとも、第1導電型クラッド層、バリア層及び
ウエル層が交互に積層された多重量子井戸構造を光ガイ
ド層を挟んでなる活性層、第2導電型下部クラッド層、
共振器方向にリッジ状のストライプを有する第2導電型
上部クラッド層、前記リッジ状のストライプ側面を埋め
込むよう形成された第1導電型電流狭窄層、並びに第2
導電型上部クラッド層上に形成された第2導電型保護層
と、を含む半導体レーザ素子であって、 前記第2導電型保護層上の光出射端面となる領域近傍上
に、(111)面と(1−1−1)面とで挟まれた第1
導電型エピタキシャル成長層が形成され、且つ、光出射
端面となる領域近傍の活性層のバンドギャップが、共振
器内部の活性層の内部のバンドギャップよりも大きくて
なることを特徴とする半導体レーザ素子。
12. A multiple quantum well structure formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type, in which at least a first conductivity type clad layer, a barrier layer and a well layer are alternately stacked, with an optical guide layer interposed therebetween. An active layer, a second conductivity type lower cladding layer,
A second conductivity type upper cladding layer having a ridge-shaped stripe in the resonator direction, a first conductivity type current confinement layer formed to bury the side surface of the ridge-shaped stripe, and a second
A second conductive type protective layer formed on the conductive type upper cladding layer, wherein a (111) plane is formed on the second conductive type protective layer in the vicinity of a region to be a light emitting end face. And the (1-1-1) plane
A semiconductor laser device in which a conductive type epitaxial growth layer is formed and a band gap of an active layer near a region to be a light emitting end face is larger than a band gap inside an active layer inside a resonator.
JP2000036047A 2000-02-15 2000-02-15 Semiconductor laser element and its manufacturing method Pending JP2001230491A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000036047A JP2001230491A (en) 2000-02-15 2000-02-15 Semiconductor laser element and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000036047A JP2001230491A (en) 2000-02-15 2000-02-15 Semiconductor laser element and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001230491A true JP2001230491A (en) 2001-08-24

Family

ID=18560141

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000036047A Pending JP2001230491A (en) 2000-02-15 2000-02-15 Semiconductor laser element and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001230491A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004312018A (en) * 2003-04-02 2004-11-04 Sharp Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
US6959026B2 (en) 2001-12-27 2005-10-25 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser element and process for producing the same
JP2008263250A (en) * 2008-08-08 2008-10-30 Sharp Corp Semiconductor laser
JP2011014832A (en) * 2009-07-06 2011-01-20 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of manufacturing semiconductor optical device, and semiconductor optical device
JP2011233644A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element, and method of manufacturing semiconductor laser element
JP2013168620A (en) * 2012-02-17 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser manufacturing method
US9225147B2 (en) 2012-07-31 2015-12-29 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method of manufacturing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6959026B2 (en) 2001-12-27 2005-10-25 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser element and process for producing the same
JP2004312018A (en) * 2003-04-02 2004-11-04 Sharp Corp Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2008263250A (en) * 2008-08-08 2008-10-30 Sharp Corp Semiconductor laser
JP2011014832A (en) * 2009-07-06 2011-01-20 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of manufacturing semiconductor optical device, and semiconductor optical device
JP2011233644A (en) * 2010-04-26 2011-11-17 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element, and method of manufacturing semiconductor laser element
JP2013168620A (en) * 2012-02-17 2013-08-29 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor laser manufacturing method
US9225147B2 (en) 2012-07-31 2015-12-29 Fujitsu Limited Optical semiconductor device and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5764669A (en) Semiconductor laser including disordered window regions
JP2007066981A (en) Semiconductor device
JP3775724B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JPH10200190A (en) Semiconductor laser and fabrication thereof
JP4102554B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP4262549B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
US6928096B2 (en) Nitride-based semiconductor laser device and method of fabricating the same
US5561080A (en) Semiconductor laser and method for fabricating the same
US7027474B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP2001230491A (en) Semiconductor laser element and its manufacturing method
JP2001094207A (en) Semiconductor laser element and its manufacturing
US6959026B2 (en) Semiconductor laser element and process for producing the same
JP4379937B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser
US7037743B2 (en) Semiconductor device and method for producing the same
JP4253516B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP4099317B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser device
JP3213428B2 (en) Semiconductor laser device and method of manufacturing the same
JP2003060297A (en) Semiconductor laser and method of manufacturing the same
KR100991302B1 (en) Semiconductor laser diode and method of manufacturing the same
JP2005123476A (en) Semiconductor laser element and its manufacturing method
JP2005159196A (en) Semiconductor laser element and its manufacturing method
JP2001284721A (en) Semiconductor laser element and its manufacturing method
JP2004288894A (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof