JP2002134836A - Semiconductor light emitting device and manufacturing method - Google Patents
Semiconductor light emitting device and manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、共通の基板上に互
いに並列駆動される2つの半導体レーザ素子が積層され
てなる半導体発光装置に関するものである。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor light emitting device in which two semiconductor laser elements driven in parallel with each other are stacked on a common substrate.
【0002】また本発明は、そのような半導体発光装置
を製造する方法に関するものである。The present invention also relates to a method for manufacturing such a semiconductor light emitting device.
【0003】[0003]
【従来の技術】近時、幅広発光領域を有する高出力の半
導体レーザが、印刷機器、医療用、工業的な加工用、お
よび固体レーザの励起用等として注目されている。これ
は半導体レーザが他のガスレーザや固体レーザ等に比較
すると小型で低消費電力、低価格であるためである。こ
こで用いられる半導体レーザには非常に高い出力が要求
されており、通常の単一モードレーザが3μm程度の幅
の発光領域から発光するのに対し、10μm以上の幅広
の発光領域を形成して高出力化が図られている。2. Description of the Related Art Recently, high-output semiconductor lasers having a wide light-emitting region have been attracting attention for printing equipment, medical use, industrial processing, and excitation of solid-state lasers. This is because semiconductor lasers are smaller, have lower power consumption, and are less expensive than other gas lasers or solid-state lasers. The semiconductor laser used here is required to have a very high output, and a normal single-mode laser emits light from a light emitting region having a width of about 3 μm, whereas a light emitting region having a width of 10 μm or more is formed. High output has been achieved.
【0004】またその他に、高出力化を図った半導体レ
ーザとして、例えば特開平07-307520号に記載されたス
タック型半導体レーザが知られている。このスタック型
半導体レーザは、通常の半導体レーザチップを縦に多段
に積み重ねた構造にして高出力化を図ったものである。
図3には、このようなスタック型半導体レーザのうち、
半導体レーザチップ30、31を2段に積み重ねたものを例
示してある。[0004] In addition, a stack type semiconductor laser disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-307520 is known as a semiconductor laser with high output. This stack type semiconductor laser has a structure in which ordinary semiconductor laser chips are vertically stacked in multiple stages to achieve high output.
FIG. 3 shows such a stacked semiconductor laser.
The semiconductor laser chips 30 and 31 are illustrated as being stacked in two stages.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、光出力を増大
させるために発光領域を大きくすることは、逆に集光特
性を損ねることにもなる。従来のスタック型半導体レー
ザにおいては、半導体レーザチップを縦に多段に積み重
ねる構造をとっているために、各発光点(図3では30a
および31a)の間隔が約100μmと広くなる。そこで、
このスタック型半導体レーザを例えば光ファイバに結合
しようとする場合等は集光し難くなり、半導体レーザと
光ファイバとの間のレンズ系に工夫をこらす必要が生じ
る。However, enlarging the light emitting area in order to increase the light output, on the contrary, also impairs the light collecting characteristics. Since the conventional stacked semiconductor laser has a structure in which semiconductor laser chips are vertically stacked in multiple stages, each light emitting point (30 a in FIG.
And the distance between 31a) is increased to about 100 μm. Therefore,
For example, when this stack type semiconductor laser is to be coupled to an optical fiber, it becomes difficult to condense the light, and it is necessary to devise a lens system between the semiconductor laser and the optical fiber.
【0006】また、この従来のスタック型半導体レーザ
は、電気的にはダイオードを直列につなげた構造となっ
ているために駆動電圧が高く、電源に大きな負荷をかけ
るという問題も認められる。In addition, since the conventional stacked semiconductor laser has a structure in which diodes are electrically connected in series, there is also a problem that a driving voltage is high and a large load is applied to a power supply.
【0007】さらに、この従来のスタック型半導体レー
ザは、複数の半導体レーザチップを、各々の発光点が横
方向(積み重ね方向に直角な方向)にずれないように整
合させて積み重ねるのが困難であるため、製造における
歩留まりが低いという問題も抱えている。Further, in this conventional stacked semiconductor laser, it is difficult to stack a plurality of semiconductor laser chips in such a manner that their light emitting points are aligned in a horizontal direction (a direction perpendicular to the stacking direction). Therefore, there is also a problem that the yield in manufacturing is low.
【0008】以上の通り従来のスタック型半導体レーザ
は、光学的に見ると発光領域が大きい、電気的に言うと
駆動電圧が高い、製造方法においては発光点を合わせて
積層するのが困難、という欠点がある。そのため、この
ようなスタック構造をとって高出力化を図った半導体レ
ーザを、印刷、医療、工業、計測などの分野にて用いる
には難があった。As described above, the conventional stacked semiconductor laser has a large light emitting area when viewed optically, has a high driving voltage when electrically stated, and it is difficult to stack light emitting points in a manufacturing method. There are drawbacks. For this reason, it has been difficult to use a semiconductor laser having such a stack structure to achieve high output in fields such as printing, medical care, industry, and measurement.
【0009】本発明は上記の事情に鑑みて、発光点の間
隔が小さく、低い電圧で駆動可能で、その上高出力が得
られる半導体発光装置を提供することを目的とする。In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device which has a small interval between light emitting points, can be driven at a low voltage, and can obtain a high output.
【0010】また本発明は、そのような半導体発光装置
を高い歩留まりで製造可能な方法を提供することを目的
とする。Another object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing such a semiconductor light emitting device at a high yield.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明による半導体発光
装置は、1つの基板上に、それぞれが半導体レーザ素子
を構成する層を2素子分形成するとともに、それらの素
子を並列駆動するようにしたものであり、より詳しく
は、1つの第1導電型半導体基板上に、少なくとも第1
導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層、第
2導電型コンタクト層、第2導電型クラッド層、活性
層、第1導電型クラッド層、第1導電型コンタクト層が
この順に形成され、前記第2導電型コンタクト層の一部
領域が露出するように、該一部領域に対応する部分にお
いてこの第2導電型コンタクト層よりも上の層が切除さ
れ、前記第2導電型コンタクト層の露出した前記一部領
域に電極が形成されるとともに、前記第1導電型半導体
基板および第1導電型コンタクト層に電極が形成された
ことを特徴とするものである。In the semiconductor light emitting device according to the present invention, two layers each constituting a semiconductor laser element are formed on one substrate, and these elements are driven in parallel. More specifically, at least a first conductive type semiconductor substrate is provided on one first conductive type semiconductor substrate.
A conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type clad layer, a second conductive type contact layer, a second conductive type clad layer, an active layer, a first conductive type clad layer, and a first conductive type contact layer are formed in this order. A layer above the second conductive type contact layer is cut off at a portion corresponding to the partial region so that a partial region of the second conductive type contact layer is exposed; And an electrode is formed on the first conductivity type semiconductor substrate and the first conductivity type contact layer.
【0012】なお上記の第1導電型および第2導電型
は、n型およびp型の一方と他方であるが、本発明にお
いては特に、第1導電型がp型で、第2導電型がn型で
あることが望ましい。The first conductivity type and the second conductivity type are one and the other of n-type and p-type. In the present invention, in particular, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is Desirably, it is n-type.
【0013】また、上記構成の本発明による半導体発光
装置においては、前記2つの活性層の一方を挟む第1お
よび第2導電型クラッド層の少なくとも一方と、前記2
つの活性層の他方を挟む第1および第2導電型クラッド
層の少なくとも一方の中に、それぞれ活性層の一部領域
に選択的に電流を流すための電流阻止層が形成され、こ
れらの電流阻止層が、選択的に電流を流す範囲が互いに
整合する状態に形成されていることが望ましい。Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention having the above structure, at least one of the first and second conductive type cladding layers sandwiching one of the two active layers,
In at least one of the first and second conductivity type cladding layers sandwiching the other of the two active layers, a current blocking layer for selectively passing a current to a partial region of the active layer is formed. Desirably, the layers are formed in such a manner that the ranges in which current flows selectively match each other.
【0014】そして上述のような電流阻止層は、選択的
に電流を流す範囲以外の電流阻止部分が選択酸化された
層から形成するのが好ましい。そのように選択酸化され
た電流阻止部分を有する電流阻止層を構成する材料とし
ては、例えばAlAsを好適に用いることができる。The current blocking layer as described above is preferably formed from a layer in which a current blocking portion other than a range in which current flows selectively is selectively oxidized. As a material constituting the current blocking layer having the current blocking portion thus selectively oxidized, for example, AlAs can be suitably used.
【0015】一方、本発明による半導体発光装置の製造
方法は、上述のように2つの第2導電型クラッド層中に
それぞれAlAs等からなる電流阻止層が形成されてなる半
導体発光装置を製造する方法において、電流阻止層とな
る材料層を含む各層が形成された基板上の層に、該層に
対して垂直に延びる2本の溝を形成し、これら2本の溝
に水蒸気が入り込む状態にして前記材料層を該溝側から
所定時間熱処理することにより、該2本の溝の間の部分
において各溝から所定距離内側に入った前記材料層の部
分を選択酸化させることを特徴とするものである。On the other hand, the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor light emitting device in which a current blocking layer made of AlAs or the like is formed in two cladding layers of the second conductivity type as described above. Forming two grooves extending perpendicularly to the layer on the substrate on which each layer including the material layer serving as a current blocking layer is formed, and forming a state in which water vapor enters these two grooves. Heat-treating the material layer from the groove side for a predetermined time to selectively oxidize a portion of the material layer which has entered a predetermined distance inward from each groove in a portion between the two grooves. is there.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明による半導体発光装置において
は、1つの第1導電型半導体基板上に、少なくとも第1
導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラッド層、第
2導電型コンタクト層、第2導電型クラッド層、活性
層、第1導電型クラッド層、第1導電型コンタクト層が
この順に形成されたことにより、第2導電型コンタクト
層の下側(基板側)に一つの半導体レーザ素子が、そし
て上側にも別の半導体レーザ素子が形成される。このよ
うに、基板上に2素子分の層を積層するのであれば、2
個の半導体レーザチップを別個に作製した後にそれらを
積層固定する場合と比較して、2つの活性層の間隔、つ
まりは発光点の間隔をより小さくすることができる。こ
うして発光領域が小さく形成されれば、そこから発せら
れるレーザビームを集光し易くなる。In the semiconductor light emitting device according to the present invention, at least the first conductive type semiconductor substrate is provided on one first conductive type semiconductor substrate.
A conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type clad layer, a second conductive type contact layer, a second conductive type clad layer, an active layer, a first conductive type clad layer, and a first conductive type contact layer are formed in this order. As a result, one semiconductor laser device is formed below the second conductivity type contact layer (substrate side), and another semiconductor laser device is formed above the contact layer. As described above, if a layer for two elements is stacked on the substrate,
Compared to the case where semiconductor laser chips are separately manufactured and then stacked and fixed, the distance between two active layers, that is, the distance between light emitting points can be made smaller. If the light emitting region is formed small in this way, it becomes easier to focus the laser beam emitted therefrom.
【0017】また、本発明による半導体発光装置におい
ては、上述のように2つの半導体レーザ素子を構成する
各層の間に形成された第2導電型コンタクト層に電極が
形成されるとともに、第1導電型半導体基板および第1
導電型コンタクト層に電極が形成されているので、電流
は第2導電型コンタクト層と第1導電型半導体基板との
間と、第2導電型コンタクト層と第1導電型コンタクト
層との間を流れるようになる。つまり2つの半導体レー
ザ素子は、第2導電型コンタクト層に形成された電極を
共通電極として、互いに並列駆動されることになる。そ
れにより本発明の半導体発光装置は、2つの半導体レー
ザ素子が直列駆動されるものと比べれば、より低い電圧
で駆動可能で、電源に対する負担を軽減する効果を奏す
る。Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, the electrode is formed on the second conductivity type contact layer formed between the layers constituting the two semiconductor laser elements as described above, and the first conductivity type contact layer is formed. Type semiconductor substrate and first
Since the electrodes are formed on the conductive type contact layer, current flows between the second conductive type contact layer and the first conductive type semiconductor substrate and between the second conductive type contact layer and the first conductive type contact layer. It will flow. That is, the two semiconductor laser elements are driven in parallel with each other using the electrode formed on the second conductivity type contact layer as a common electrode. Accordingly, the semiconductor light emitting device of the present invention can be driven at a lower voltage as compared with a device in which two semiconductor laser elements are driven in series, and has an effect of reducing a load on a power supply.
【0018】さらに、本発明による半導体発光装置にお
いて特に、2つの第2導電型クラッド層中にそれぞれ、
活性層の一部領域に選択的に電流を流すための電流阻止
層が形成され、これら2つの電流阻止層が、選択的に電
流を流す範囲が互いに整合する状態に形成された場合
は、2つの半導体レーザ素子の活性層中の電流が流れる
範囲が互いに整合するようになる。そこで、それら2つ
の半導体レーザ素子間で、発光点が横方向(層の積み重
ね方向に直角な方向)にずれることがなくなり、この横
方向の発光点サイズも十分に小さいものとなる。Further, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, in particular, each of the two second conductivity type cladding layers is
When a current blocking layer for selectively flowing a current is formed in a partial region of the active layer, and these two current blocking layers are formed in a state where the ranges for selectively flowing the current match each other, 2 The ranges in which the current flows in the active layers of the two semiconductor laser elements are matched with each other. Therefore, the light emitting point does not shift in the horizontal direction (the direction perpendicular to the layer stacking direction) between the two semiconductor laser elements, and the size of the light emitting point in the horizontal direction is sufficiently small.
【0019】一方、本発明による半導体発光装置の製造
方法においては、上述のように選択的に電流を流す範囲
が互いに整合する状態に形成された2つの電流阻止層を
有する半導体発光装置を製造する際に、電流阻止層とな
る材料層を含む各層が形成された基板上の層に、該層に
対して垂直に延びる2本の溝を形成し、これら2本の溝
に水蒸気が入り込む状態にして前記材料層を該溝側から
所定時間熱処理することにより、該2本の溝の間の部分
において各溝から所定距離内側に入った材料層の部分を
選択酸化させるようにしたので、材料層の上記溝から内
側の選択酸化される範囲は、2つの材料層間で互いに等
しくなる。そこで該材料層の選択酸化が及ばない部分、
つまり電流阻止層となった際に電流を流す範囲となる部
分も、2つの材料層間で互いに整合することになる。On the other hand, in the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, as described above, a semiconductor light emitting device having two current blocking layers formed in such a manner that the ranges where currents flow selectively match each other is manufactured. At this time, in the layer on the substrate on which each layer including the material layer serving as the current blocking layer is formed, two grooves extending perpendicularly to the layer are formed, and the two grooves are in a state where water vapor enters. The material layer is heat-treated from the groove side for a predetermined time to selectively oxidize a portion of the material layer that is inside a predetermined distance from each groove in a portion between the two grooves. The area to be selectively oxidized from the above-mentioned groove is equal to each other between the two material layers. Therefore, the portion of the material layer that is not affected by selective oxidation,
In other words, the portion where the current flows when the current blocking layer is formed also matches each other between the two material layers.
【0020】以上の通り本発明による半導体発光装置の
製造方法によれば、2つの電流阻止層を、選択的に電流
を流す範囲が互いに整合する状態に形成可能であるの
で、2つの半導体レーザ素子の発光点が互いに横方向に
ずれていない半導体発光装置を高い歩留まりで製造でき
るようになる。As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to the present invention, two current blocking layers can be formed in a state where the ranges in which current flows selectively are matched with each other. Semiconductor light emitting devices whose light emitting points are not shifted from each other in the horizontal direction can be manufactured with a high yield.
【0021】またこの半導体発光装置の製造方法では、
基板上に各層を形成した後に上記溝を利用した選択酸化
で電流阻止層を形成するようにしているので、基板上の
各層は1回の結晶成長で形成可能で、また電流阻止層も
簡単に形成可能である。したがってこの方法によれば、
高出力の半導体発光装置を低コストで製造することがで
きる。In the method of manufacturing a semiconductor light emitting device,
After forming each layer on the substrate, the current blocking layer is formed by selective oxidation using the groove, so that each layer on the substrate can be formed by one crystal growth, and the current blocking layer can be easily formed. It can be formed. Therefore, according to this method,
A high-output semiconductor light emitting device can be manufactured at low cost.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は、本発明の一実施の形態に
よる半導体レーザ装置の斜視形状を示すものであり、ま
た図2は、その半導体レーザ装置を製造する工程を説明
するものである。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 explains a process of manufacturing the semiconductor laser device.
【0023】図1に示されるようにこの半導体レーザ装
置は、p-GaAs基板1の上にp-AlGaAs第1クラッド層2、
AlGaAs第1活性層3、n-AlGaAs第2クラッド層4、第1A
lAs選択酸化電流阻止層5、n-AlGaAs第3クラッド層
6、n-GaAsコンタクト層7、n-AlGaAs第4クラッド層
8、第2AlAs選択酸化電流阻止層9、n-AlGaAs第5クラ
ッド層10、AlGaAs第2活性層11、p-AlGaAs第6クラッド
層12およびp-GaAsコンタクト層13がこの順に積層されて
なる。As shown in FIG. 1, this semiconductor laser device has a p-AlGaAs first cladding layer 2 on a p-GaAs substrate 1.
AlGaAs first active layer 3, n-AlGaAs second cladding layer 4, 1A
lAs selective oxidation current blocking layer 5, n-AlGaAs third cladding layer 6, n-GaAs contact layer 7, n-AlGaAs fourth cladding layer 8, second AlAs selective oxidation current blocking layer 9, n-AlGaAs fifth cladding layer 10 , An AlGaAs second active layer 11, a p-AlGaAs sixth cladding layer 12, and a p-GaAs contact layer 13 are laminated in this order.
【0024】そしてp-GaAsコンタクト層13並びにp-GaAs
基板1には、それぞれp型電極15、17が形成されてい
る。一方、n-GaAsコンタクト層7よりも上の層は、該n-
GaAsコンタクト層7の一部を露出させる形に切除され、
その露出したn-GaAsコンタクト層7の部分にはn型電極
16が形成されている。Then, the p-GaAs contact layer 13 and the p-GaAs
On the substrate 1, p-type electrodes 15 and 17 are formed, respectively. On the other hand, the layer above the n-GaAs contact layer 7 is
The GaAs contact layer 7 is cut away to expose a part thereof,
The exposed n-GaAs contact layer 7 has an n-type electrode
16 are formed.
【0025】また、p-GaAsコンタクト層13に形成された
p型電極15の左右両側にはそれぞれSiO2絶縁膜14が形
成され、このp型電極15と上記n型電極16とはSiO2絶
縁膜14によって絶縁されている。Further, each of the left and right sides of the p-type electrode 15 formed on the p-GaAs contact layer 13 is formed SiO 2 insulating film 14, SiO 2 insulating the p-type electrode 15 and the n-type electrode 16 Insulated by the membrane 14.
【0026】以下図2を参照して、本実施形態の半導体
レーザ装置の製造方法について説明する。まず同図(1)
に示すように、p-GaAs基板1の上にp-AlGaAs第1クラッ
ド層2、AlGaAs第1活性層3、n-AlGaAs第2クラッド層
4、電流阻止層の材料層である第1p-AlAs層5m、n-AlG
aAs第3クラッド層6、n-GaAsコンタクト層7、n-AlGaA
s第4クラッド層8、電流阻止層の材料層である第2p-A
lAs層9m、n-AlGaAs第5クラッド層10、AlGaAs第2活
性層11、p-AlGaAs第6クラッド層12およびp-GaAsコンタ
クト層13を1回の結晶成長により形成する。A method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present embodiment will be described below with reference to FIG. First, (1)
As shown in FIG. 1, a p-AlGaAs first cladding layer 2, an AlGaAs first active layer 3, and an n-AlGaAs second cladding layer are formed on a p-GaAs substrate 1.
4. First p-AlAs layer 5m, n-AlG, which is the material layer of the current blocking layer
aAs third cladding layer 6, n-GaAs contact layer 7, n-AlGaA
s Fourth cladding layer 8, second p-A which is a material layer of the current blocking layer
The lAs layer 9m, the n-AlGaAs fifth cladding layer 10, the AlGaAs second active layer 11, the p-AlGaAs sixth cladding layer 12, and the p-GaAs contact layer 13 are formed by one crystal growth.
【0027】次に同図(2)に示すように、ドライエッチ
ングにより、素子幅を溝間の間隔として、p-GaAs基板1
まで届く2本の溝20、21を形成する。なお、1つのp-Ga
As基板1を用いて複数の半導体レーザ装置を作製する場
合は、上記溝間の間隔を一定として3本以上の溝を形成
し、各2本の溝の間の部分によりそれぞれ半導体レーザ
装置を作製すればよい。Next, as shown in FIG. 2B, the p-GaAs substrate 1 is subjected to dry etching so that the element width is set to the distance between the grooves.
The two grooves 20 and 21 reaching to are formed. In addition, one p-Ga
When fabricating a plurality of semiconductor laser devices using the As substrate 1, three or more grooves are formed with the above-mentioned grooves being kept at a constant interval, and the semiconductor laser devices are fabricated by the portions between the two grooves. do it.
【0028】次に水蒸気雰囲気中で熱処理を行ない、溝
20、21を通して第1p-AlAs層5mおよび第2p-AlAs層9
mの一部を選択的に水蒸気酸化処理する。その際、水蒸
気酸化処理の温度および時間を制御することにより、第
1p-AlAs層5mおよび第2p-AlAs層9mを、各溝20、21
から任意の距離内側に入った位置まで酸化することがで
きるので、素子の幅方向中央付近に非酸化領域(図中a
で示す範囲)を残すことができる。Next, a heat treatment is performed in a steam atmosphere to form a groove.
20 and 21, the first p-AlAs layer 5m and the second p-AlAs layer 9
m is selectively subjected to steam oxidation treatment. At this time, by controlling the temperature and time of the steam oxidation treatment, the first p-AlAs layer 5m and the second p-AlAs layer 9m
Can be oxidized to a position inside the device by an arbitrary distance, so that a non-oxidized region (a in FIG.
(Range indicated by).
【0029】以上の処理により第1p-AlAs層5mおよび
第2p-AlAs層9mはそれぞれ、上記非酸化領域を電流通
過範囲とし、その外側の酸化領域を電流阻止部分とする
第1AlAs選択酸化電流阻止層5および第2AlAs選択酸化
電流阻止層9となる。By the above processing, the first p-AlAs layer 5m and the second p-AlAs layer 9m each have the first AlAs selective oxidation current blocking with the non-oxidized region as the current passage range and the oxidized region outside the current blocking region. The layer 5 and the second AlAs selective oxidation current blocking layer 9 are formed.
【0030】なおこれらの選択酸化電流阻止層5、9
は、上述のように溝20、21を利用した水蒸気酸化処理を
同時に受けて形成されるものであるから、選択酸化され
る範囲は互いに等しくなる。そこで選択酸化電流阻止層
5、9の非酸化領域からなる電流通過範囲も、両層間で
互いに整合することになる。The selective oxidation current blocking layers 5 and 9
Is formed by simultaneously receiving the steam oxidation treatment using the grooves 20 and 21 as described above, and therefore the selective oxidation ranges are equal to each other. Therefore, the current passing range composed of the non-oxidized regions of the selective oxidation current blocking layers 5 and 9 also matches each other between both layers.
【0031】本実施形態では、素子幅つまり両溝20、21
間の距離は500μmであり、それらの溝20、21からそれ
ぞれ内側に200μmずつ入った第1p-AlAs層5mおよび
第2p-AlAs層9mの部分を選択酸化させた。つまり、選
択酸化電流阻止層5、9の電流通過範囲の幅は100μm
である。In this embodiment, the element width, that is, both grooves 20, 21
The distance between them was 500 μm, and the portions of the first p-AlAs layer 5 m and the second p-AlAs layer 9 m which were respectively 200 μm inside from the grooves 20 and 21 were selectively oxidized. That is, the width of the current passing range of the selective oxidation current blocking layers 5 and 9 is 100 μm.
It is.
【0032】そしてこの選択酸化した領域の片側に当た
る位置において、n-GaAsコンタクト層7よりも上の各層
の一部を選択的に該コンタクト層7の表面までドライエ
ッチングすると、同図(3)に示す状態となる。次いで、
素子の表面全面をSiO2による絶縁膜14で被覆した後、p
-GaAsコンタクト層13上の一部領域およびn-GaAsコンタ
クト層7上の一部領域においてSiO2絶縁膜14を除去
し、それらの領域に各々p型電極15、n型電極16を選択
的に形成する。次に基板1の裏面にp型電極17を形成し
た後、劈開により素子化すると、図1に示した本実施形
態の半導体レーザ装置が完成する。Then, at a position corresponding to one side of the selectively oxidized region, a part of each layer above the n-GaAs contact layer 7 is selectively dry-etched to the surface of the contact layer 7, as shown in FIG. The state shown in FIG. Then
After covering the entire surface of the device with an insulating film 14 of SiO 2 , p
The SiO 2 insulating film 14 is removed in a partial region on the -GaAs contact layer 13 and a partial region on the n-GaAs contact layer 7, and a p-type electrode 15 and an n-type electrode 16 are selectively provided in those regions. Form. Next, after forming a p-type electrode 17 on the back surface of the substrate 1, the device is formed by cleavage, whereby the semiconductor laser device of the present embodiment shown in FIG. 1 is completed.
【0033】本実施形態の半導体レーザ装置は、基板1
の上に積層された各層により、p-GaAsコンタクト層13の
上下に1つずつ半導体レーザ素子が形成された構造とな
っている。このような積層構造では、お互いの半導体レ
ーザ素子の発光点の間隔つまり、AlGaAs第1活性層3と
AlGaAs第2活性層11との距離が数μmしかなく、従来の
スタック型半導体レーザにおける発光部間距離の約100
μmと比較してかなり小さいものとなっている。そのた
めに本実施形態の半導体レーザ装置は、そこから出射し
たレーザ光を集光する上で非常に有利なものとなってい
る。The semiconductor laser device according to the present embodiment comprises a substrate 1
The semiconductor laser device is formed one by one above and below the p-GaAs contact layer 13 by the respective layers laminated thereon. In such a laminated structure, the distance between the light emitting points of the semiconductor laser elements, that is, the AlGaAs first active layer 3
The distance from the AlGaAs second active layer 11 is only a few μm, and the distance between the light emitting units in the conventional stacked semiconductor laser is about 100 μm.
It is considerably smaller than μm. Therefore, the semiconductor laser device of the present embodiment is very advantageous in condensing the laser light emitted therefrom.
【0034】さらに、本実施形態の半導体レーザ装置で
は特に、2つの選択酸化電流阻止層5、9の電流通過範
囲(図1にaで示す範囲)が互いに整合しているので、
2つの活性層3、11中の電流が流れる範囲が互いに整合
するようになる。そこで、2つの半導体レーザ素子間
で、発光点が横方向(層の積み重ね方向に直角な方向)
にずれることがなくなり、この横方向の発光点サイズも
十分に小さいものとなる。Further, in the semiconductor laser device of the present embodiment, the current passing ranges (the range indicated by a in FIG. 1) of the two selective oxidation current blocking layers 5 and 9 are matched with each other.
The ranges in which the currents flow in the two active layers 3 and 11 match each other. Therefore, the light emitting point is between the two semiconductor laser devices in the horizontal direction (the direction perpendicular to the layer stacking direction).
The light emitting point size in the horizontal direction is sufficiently small.
【0035】なお上述のような電流阻止層は、p-AlGaAs
第1クラッド層2や、あるいはp-AlGaAs第6クラッド層
12の中に存在する形に形成されてもよく、その場合も本
実施形態におけるのと同様の効果を得ることができる。The current blocking layer as described above is made of p-AlGaAs
First cladding layer 2 or p-AlGaAs sixth cladding layer
12, the same effect as in the present embodiment can be obtained also in this case.
【0036】また、本実施形態の半導体レーザ装置にお
いては、上述のように2つの半導体レーザ素子を構成す
る各層の間に形成されたn-GaAsコンタクト層7にn型電
極16が形成されるとともに、p-GaAs基板1の裏面および
p-GaAsコンタクト層13にそれぞれp型電極17、15が形成
されているので、電流はn-GaAsコンタクト層7とp-GaAs
基板1との間と、n-GaAsコンタクト層7とp-GaAsコンタ
クト層13との間を流れるようになる。つまり上記2つの
半導体レーザ素子は、n型電極16を共通電極として、互
いに並列駆動されることになる。In the semiconductor laser device of the present embodiment, the n-type electrode 16 is formed on the n-GaAs contact layer 7 formed between the respective layers constituting the two semiconductor laser elements as described above. , The back surface of the p-GaAs substrate 1 and
Since the p-type electrodes 17 and 15 are formed on the p-GaAs contact layer 13, respectively, the current flows between the n-GaAs contact layer 7 and the p-GaAs
The current flows between the substrate 1 and the n-GaAs contact layer 7 and the p-GaAs contact layer 13. That is, the two semiconductor laser elements are driven in parallel with each other using the n-type electrode 16 as a common electrode.
【0037】それによりこの半導体レーザ装置は、2つ
の半導体レーザ素子が直列駆動されるものと比べれば、
より低い電圧で駆動可能で、電源に対する負担を軽減す
る効果を奏する。具体的には、発光点を1つだけ有する
半導体レーザとほぼ同等の電圧で駆動可能である。As a result, this semiconductor laser device is different from a device in which two semiconductor laser elements are driven in series.
It can be driven at a lower voltage and has an effect of reducing the load on the power supply. Specifically, it can be driven at a voltage substantially equal to that of a semiconductor laser having only one light emitting point.
【0038】また、先に説明した2つの溝20、21を利用
する選択酸化法を利用すれば、2つの電流阻止層5、9
を、選択的に電流を流す範囲が互いに整合する状態に形
成可能であるので、2つの半導体レーザ素子の発光点が
互いに横方向にずれていない半導体レーザ装置を高い歩
留まりで製造できるようになる。If the selective oxidation method using the two trenches 20 and 21 described above is used, the two current blocking layers 5 and 9 can be used.
Can be formed so that the ranges in which current flows selectively match each other, so that a semiconductor laser device in which the light emitting points of the two semiconductor laser elements are not shifted from each other in the horizontal direction can be manufactured with a high yield.
【0039】また本実施形態の半導体レーザ装置の製造
方法において、基板1上の各層は1回の結晶成長で形成
可能で、また電流阻止層5、9も前述の選択酸化法によ
り簡単に形成可能である。したがってこの方法によれ
ば、高出力の半導体レーザ装置を低コストで製造するこ
とができる。In the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present embodiment, each layer on the substrate 1 can be formed by one crystal growth, and the current blocking layers 5 and 9 can be easily formed by the above-described selective oxidation method. It is. Therefore, according to this method, a high-power semiconductor laser device can be manufactured at low cost.
【0040】なお、本発明の半導体発光装置を構成する
各層の導電型は上記実施形態におけるものと反対にして
も構わないが、電流を良好に流す上では、上記実施形態
のように第1導電型がp型であり、第2導電型がn型で
あることが望ましい。Although the conductivity type of each layer constituting the semiconductor light emitting device of the present invention may be opposite to that in the above-described embodiment, in order to flow a current satisfactorily, as in the above-described embodiment, the first conductive type is used. Preferably, the type is p-type and the second conductivity type is n-type.
【図1】本発明の一つの実施形態による半導体レーザ装
置を示す斜視図FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.
【図2】上記半導体レーザ装置を製造する工程を説明す
る図FIG. 2 is a diagram illustrating a process of manufacturing the semiconductor laser device.
【図3】従来のスタック型半導体レーザの一例を示す斜
視図FIG. 3 is a perspective view showing an example of a conventional stacked semiconductor laser.
1 p-GaAs基板 2 p-AlGaAs第1クラッド層 3 AlGaAs第1活性層 4 n-AlGaAs第2クラッド層 5 第1AlAs選択酸化電流阻止層 5m 第1p-AlAs層 6 n-AlGaAs第3クラッド層 7 n-GaAsコンタクト層 8 n-AlGaAs第4クラッド層 9 第2AlAs選択酸化電流阻止層 9m 第2p-AlAs層 10 n-AlGaAs第5クラッド層 11 AlGaAs第2活性層 12 p-AlGaAs第6クラッド層 13 p-GaAsコンタクト層 14 SiO2絶縁膜 15、17 p型電極 16 n型電極 30、31 半導体レーザチップReference Signs List 1 p-GaAs substrate 2 p-AlGaAs first cladding layer 3 AlGaAs first active layer 4 n-AlGaAs second cladding layer 5 first AlAs selective oxidation current blocking layer 5 m first p-AlAs layer 6 n-AlGaAs third cladding layer 7 n-GaAs contact layer 8 n-AlGaAs fourth cladding layer 9 second AlAs selective oxidation current blocking layer 9 m second p-AlAs layer 10 n-AlGaAs fifth cladding layer 11 AlGaAs second active layer 12 p-AlGaAs sixth cladding layer 13 p-GaAs contact layer 14 SiO 2 insulating film 15, 17 p-type electrode 16 n-type electrode 30, 31 semiconductor laser chip
Claims (7)
くとも第1導電型クラッド層、活性層、第2導電型クラ
ッド層、第2導電型コンタクト層、第2導電型クラッド
層、活性層、第1導電型クラッド層、第1導電型コンタ
クト層がこの順に形成され、 前記第2導電型コンタクト層の一部領域が露出するよう
に、該一部領域に対応する部分においてこの第2導電型
コンタクト層よりも上の層が切除され、 前記第2導電型コンタクト層の露出した前記一部領域に
電極が形成されるとともに、前記第1導電型半導体基板
および第1導電型コンタクト層に電極が形成されたこと
を特徴とする半導体発光装置。1. A semiconductor device comprising at least a first conductive type clad layer, an active layer, a second conductive type clad layer, a second conductive type contact layer, a second conductive type clad layer, and an active layer on one first conductive type semiconductor substrate. A first conductive type clad layer and a first conductive type contact layer are formed in this order, and the second conductive type contact layer is formed in a portion corresponding to the second conductive type contact layer so that a part of the second conductive type contact layer is exposed. A layer above the mold contact layer is cut off, an electrode is formed in the exposed part of the second conductivity type contact layer, and an electrode is formed on the first conductivity type semiconductor substrate and the first conductivity type contact layer. A semiconductor light-emitting device characterized by having a pattern formed thereon.
導電型がn型であることを特徴とする請求項1記載の半
導体発光装置。2. The method according to claim 1, wherein the first conductivity type is a p-type,
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the conductivity type is n-type.
び第2導電型クラッド層の少なくとも一方と、前記2つ
の活性層の他方を挟む第1および第2導電型クラッド層
の少なくとも一方の中に、それぞれ活性層の一部領域に
選択的に電流を流すための電流阻止層が形成され、 これらの電流阻止層が、選択的に電流を流す範囲が互い
に整合する状態に形成されていることを特徴とする請求
項1または2記載の半導体発光装置。3. The at least one of first and second conductivity type cladding layers sandwiching one of the two active layers and at least one of the first and second conductivity type cladding layers sandwiching the other of the two active layers. A current blocking layer for selectively passing a current to a partial region of the active layer is formed therein, and these current blocking layers are formed in a state where the ranges for selectively flowing the current match each other. 3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
範囲以外の電流阻止部分が選択酸化された層からなるこ
とを特徴とする請求項1から3いずれか1項記載の半導
体発光装置。4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said current blocking layer is a layer in which a current blocking portion other than a range in which a current flows selectively is selectively oxidized. .
特徴とする請求項4記載の半導体発光装置。5. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein said current blocking layer comprises an AlAs layer.
る方法において、 前記電流阻止層となる材料層を含む各層が形成された基
板上の層に、該層に対して垂直に延びる2本の溝を形成
し、 これら2本の溝に水蒸気が入り込む状態にして前記材料
層を該溝側から所定時間熱処理することにより、該2本
の溝の間の部分において各溝から所定距離内側に入った
前記材料層の部分を選択酸化させることを特徴とする半
導体発光装置の製造方法。6. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein two layers extending perpendicularly to the layer on the substrate on which each layer including the material layer serving as the current blocking layer is formed. The grooves are formed, and the material layer is heat-treated from the groove side for a predetermined time in a state where water vapor enters the two grooves, so that a predetermined distance inward from each groove in a portion between the two grooves. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising selectively oxidizing a portion of the material layer containing the material layer.
特徴とする請求項6記載の半導体発光装置の製造方法。7. The method according to claim 6, wherein an AlAs layer is used as the material layer.
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