JP2002246692A - Semiconductor laser and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser and method of manufacturing the same

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JP2002246692A
JP2002246692A JP2001043800A JP2001043800A JP2002246692A JP 2002246692 A JP2002246692 A JP 2002246692A JP 2001043800 A JP2001043800 A JP 2001043800A JP 2001043800 A JP2001043800 A JP 2001043800A JP 2002246692 A JP2002246692 A JP 2002246692A
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JP
Japan
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layer
stripe
conductivity type
forming
semiconductor laser
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JP2001043800A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Okuda
肇 奥田
Yoshiyuki Ito
義行 伊藤
Akira Tanaka
明 田中
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a determined horizontal spread angle without increasing a resistive value while suppressing the absorption loss of laser light and stabilizing a fundamental transversal mode. SOLUTION: A light trapping layer 6 is made of an InAlP-based material, and a difference in effective refractive index between inside and outside of a stripe is set at a value in a range of 0.007-0.014.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザおよ
びその製造方法に関し、特に、光出力15mW以下の実
屈折率半導体レーザに適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor laser having an optical output of 15 mW or less and suitable for application to a real refractive index semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】バーコードリーダや計測用光源、DVD
などの高密度光ディスク用光源などとして、600nm
帯に発振波長領域を有するInGaAlP系半導体レー
ザが実用化されている。特に、高密度光ディスク用光源
としては、基本横モードで発振する横モード制御レーザ
が用いられる。
2. Description of the Related Art Bar code readers, light sources for measurement, DVDs
600nm as a light source for high density optical discs such as
InGaAlP-based semiconductor lasers having an oscillation wavelength region in a band have been put to practical use. In particular, a transverse mode control laser oscillating in a fundamental transverse mode is used as a light source for a high-density optical disc.

【0003】図7は、従来の横モード制御半導体レーザ
の一例を示す断面図である。図7において、n型GaA
s基板1上には、n型In0.5(Ga0.27Al
0.7 0.5Pクラッド層2、MQW(多重量子井
戸)活性層3およびp型In .5(Ga0.27Al
0.730.5Pクラッド層4が順次形成され、p型
In0.5(Ga0.27Al0.730.5Pクラ
ッド層4には、ストライプ状のリッジ部RGが設けられ
ている。ここで、リッジ部RGの形成は、結晶へのダメ
ージを抑えるために、燐酸を主体としたウエットエッチ
ングにより行われる。このため、ウエットエッチングに
対する結晶の異方性から、リッジ部RGの形状は台形と
なり、ストライプ幅w1に比べ、リッジ部RG上部の幅
w2が狭くなる。
FIG. 7 is a sectional view showing an example of a conventional transverse mode control semiconductor laser. In FIG. 7, n-type GaAs
On the s substrate 1, n-type In 0.5 (Ga 0.27 Al
0.7 3 ) 0.5 P cladding layer 2, MQW (multiple quantum well) active layer 3 and p-type In 0 . 5 (Ga 0.27 Al
0.73 ) 0.5 P cladding layer 4 is sequentially formed, and the p-type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 4 is provided with a stripe-shaped ridge portion RG. Have been. Here, the ridge portion RG is formed by wet etching mainly using phosphoric acid in order to suppress damage to the crystal. For this reason, the shape of the ridge portion RG is trapezoidal due to the anisotropy of the crystal with respect to the wet etching, and the width w2 above the ridge portion RG is smaller than the stripe width w1.

【0004】このリッジ部RG上には、p型In0.5
Ga0.5Pヘテロバッファ層5が形成され、リッジ部
RGの両側には、n型GaAs光閉じ込め層11が形成
されている。これらp型In0.5Ga0.5Pヘテロ
バッファ層5およびn型GaAs光閉じ込め層11上に
は、p型GaAsコンタクト層7が形成けられ、p型G
aAsコンタクト層7上には、p側電極8が形成される
とともに、n型GaAs基板1の裏面には、n側電極9
が形成されている。
On the ridge portion RG, a p-type In 0.5
A Ga 0.5 P hetero buffer layer 5 is formed, and n-type GaAs light confinement layers 11 are formed on both sides of the ridge RG. A p-type GaAs contact layer 7 is formed on the p-type In 0.5 Ga 0.5 P heterobuffer layer 5 and the n-type GaAs optical confinement layer 11, and the p-type G
A p-side electrode 8 is formed on the aAs contact layer 7, and an n-side electrode 9 is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 1.
Are formed.

【0005】ここで、p型In0.5(Ga0.27
0.730.5Pクラッド層4のリッジ部RGの厚
みd2が1.0μm程度であるのに対し、リッジ部RG
以外の領域では、p型In0.5(Ga0.27Al
0.730.5Pクラッド層4の厚みが0.1μm程
度に設定されるため、MQW活性層3とn型GaAs光
閉じ込め層11との距離hが0.1μm程度となる。
Here, p-type In 0.5 (Ga 0.27 A
l 0.73 ) 0.5 The thickness d2 of the ridge portion RG of the P cladding layer 4 is about 1.0 μm, while the ridge portion RG
In the other region, p-type In 0.5 (Ga 0.27 Al
0.73 ) 0.5 Since the thickness of the P cladding layer 4 is set to about 0.1 μm, the distance h between the MQW active layer 3 and the n-type GaAs optical confinement layer 11 becomes about 0.1 μm.

【0006】このため、リッジ部RG以外の領域では、
n型GaAs光閉じ込め層11によりレーザ光が吸収さ
れ、レーザ光がストライプ内に閉じ込められるため、横
モードを安定化させることが可能となる。
Therefore, in a region other than the ridge portion RG,
Since the laser light is absorbed by the n-type GaAs light confinement layer 11 and the laser light is confined in the stripe, the transverse mode can be stabilized.

【0007】また、このn型GaAs光閉じ込め層11
は電流ブロック層としての機能も果たし、リッジ部RG
の両側にn型GaAs光閉じ込め層11を設けることに
より、p側電極8から供給された電流をリッジ部RGに
導いて電流狭窄を行うことが可能となり、しきい値電流
を減らすことが可能となる。
The n-type GaAs light confinement layer 11
Also functions as a current blocking layer, and the ridge RG
By providing the n-type GaAs optical confinement layers 11 on both sides of the substrate, the current supplied from the p-side electrode 8 can be guided to the ridge portion RG to perform current confinement, and the threshold current can be reduced. Become.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、n型G
aAs光閉じ込め層11を設けて、横モードを安定化さ
せる方法では、このn型GaAs光閉じ込め層11でレ
ーザ光が吸収されるため、電流ロスが発生するととも
に、非点収差も10μm程度と大きいという問題があっ
た。
However, n-type G
In the method of stabilizing the transverse mode by providing the aAs light confinement layer 11, the laser light is absorbed by the n-type GaAs light confinement layer 11, so that a current loss occurs and astigmatism is as large as about 10 μm. There was a problem.

【0009】一方、n型GaAs光閉じ込め層11での
光の吸収をなくすために、GaAsの代わりにInAl
Pを光閉じ込め層に用いた実屈折率レーザが提案されて
いる(1997春季応用物理学会:31a−NG−3,
31a−NG−4,1998春季応用物理学会:29a
−ZH−5,29a−ZH−6)。
On the other hand, in order to eliminate light absorption in the n-type GaAs light confinement layer 11, InAl is used instead of GaAs.
A real refractive index laser using P as a light confinement layer has been proposed (1997 Spring Institute of Applied Physics: 31a-NG-3,
31a-NG-4, 1998 Spring Society of Applied Physics: 29a
-ZH-5, 29a-ZH-6).

【0010】この実屈折率レーザでは、レーザ光が吸収
されないため、導波路損失が小さく、低しきい値電流
で、高効率なレーザ発振が可能であり、非点収差も1μ
m程度と小さい。また、実屈折率レーザでは、1998
春季応用物理学会:29a−ZH−6にも記載されてい
るように、ストライプ内外の屈折率差Δnを0.004
〜0.005程度とすることにより、安定な基本横モー
ド発振を実現することができる。
In this real refractive index laser, since laser light is not absorbed, waveguide loss is small, low threshold current, high efficiency laser oscillation is possible, and astigmatism is 1 μm.
m and small. In the case of a real refractive index laser, 1998
Spring Institute of Applied Physics: As described in 29a-ZH-6, the refractive index difference Δn between the inside and outside of the stripe is 0.004.
By setting it to about 0.005, stable fundamental transverse mode oscillation can be realized.

【0011】ここで、光ピックアップの光学系におい
て、コリメータレンズと対物レンズのNAなどの関係か
ら、水平広がり角度θ‖は、9度前後(8〜10度)が
一般的に要求されている。このため、基本横モード発振
を安定化させつつ、水平広がり角度θ‖=9度前後の要
求を満たすには、ストライプ幅w1を3μm程度にする
必要がある。
Here, in the optical system of the optical pickup, the horizontal divergence angle θ 前後 is generally required to be around 9 degrees (8 to 10 degrees) due to the relationship between the NA of the collimator lens and the objective lens. Therefore, in order to stabilize the fundamental transverse mode oscillation and satisfy the requirement of the horizontal spread angle θ‖ = about 9 degrees, the stripe width w1 needs to be about 3 μm.

【0012】しかしながら、ストライプ幅w1を3μm
程度にすると、リッジ部RGは台形形状になっているこ
とから、リッジ部RG上部の幅w2は1.5μm以下に
なる。このため、リッジ部RG上部での電流経路が狭く
なり、抵抗値が増大し、動作電圧が増加することから、
高周波重畳特性が悪化するという問題があった。
However, when the stripe width w1 is 3 μm
In this case, since the ridge portion RG has a trapezoidal shape, the width w2 above the ridge portion RG becomes 1.5 μm or less. For this reason, the current path above the ridge portion RG becomes narrow, the resistance value increases, and the operating voltage increases.
There is a problem that the high-frequency superposition characteristics are deteriorated.

【0013】そこで、本発明の目的は、レーザ光の吸収
損失を抑制しつつ、基本横モードを安定化させた上で、
抵抗値を増大させることなく、所定の水平広がり角度を
得ることが可能な半導体レーザおよびその製造方法を提
供することである。
Therefore, an object of the present invention is to stabilize the fundamental transverse mode while suppressing the absorption loss of laser light,
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser capable of obtaining a predetermined horizontal spread angle without increasing a resistance value, and a method for manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項1記載の発明によれば、第1導電型基板
上に形成された第1導電型クラッド層と、前記第1導電
型クラッド層上に形成された活性層と、前記活性層上に
形成された第2導電型クラッド層と、レーザ光に対して
透明で、ストライプ内外の実効屈折率差を0.007〜
0.014の範囲に設定し、かつ、前記第2導電型クラ
ッド層より屈折率の小さな光閉じ込め層とを備えること
を特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, a first conductive type clad layer formed on a first conductive type substrate and the first conductive type clad layer are provided. An active layer formed on the mold cladding layer, a second conductivity type cladding layer formed on the active layer, transparent to laser light, and having an effective refractive index difference between the inside and outside of the stripe of 0.007 to 0.007.
And a light confinement layer having a refractive index smaller than that of the second conductivity type cladding layer.

【0015】これにより、光閉じ込め時のレーザ光の吸
収損失を抑制することが可能となるとともに、ストライ
プ幅を広げた場合においても、基本横モードの安定性を
損なうことなく、所定の水平広がり角度を得ることが可
能となる。このため、光ピックアップの光学系からの要
求を満たしつつ、高周波重畳特性の悪化を防止すること
ができる。
[0015] This makes it possible to suppress the absorption loss of the laser light at the time of confining the light, and even when the stripe width is increased, the predetermined horizontal spread angle can be maintained without deteriorating the stability of the basic transverse mode. Can be obtained. For this reason, it is possible to prevent the deterioration of the high-frequency superposition characteristics while satisfying the requirements from the optical system of the optical pickup.

【0016】また、請求項2記載の発明によれば、前記
第2導電型クラッド層は前記ストライプに対応するリッ
ジ部を備え、前記光閉じ込め層は、前記リッジ部以外の
第2導電型クラッド層上に形成されていることを特徴と
する。
According to the second aspect of the present invention, the second conductivity type cladding layer has a ridge portion corresponding to the stripe, and the light confinement layer is a second conductivity type cladding layer other than the ridge portion. It is characterized by being formed above.

【0017】これにより、リッジ部以外の屈折率を容易
に制御することが可能となることから、レーザ光をスト
ライプ内に閉じ込めて、基本横モードを安定化させるこ
とが可能となるとともに、電流狭窄により、しきい値電
流を下げることが可能となる。
As a result, the refractive index other than the ridge portion can be easily controlled, so that the laser beam can be confined in the stripe, the fundamental transverse mode can be stabilized, and the current confinement can be achieved. Thereby, the threshold current can be reduced.

【0018】また、請求項3記載の発明によれば、前記
光閉じ込め層は、前記活性層と所定の間隔を隔てて前記
第2導電型クラッド層内に形成され、前記ストライプに
対応した開口部を備えることを特徴とする。
According to the third aspect of the present invention, the light confinement layer is formed in the second conductivity type cladding layer at a predetermined distance from the active layer, and has an opening corresponding to the stripe. It is characterized by having.

【0019】これにより、開口部以外の屈折率を容易に
制御することが可能となることから、レーザ光をストラ
イプ内に閉じ込めて、基本横モードを安定化させること
が可能となるとともに、電流狭窄により、しきい値電流
を下げることが可能となる。
This makes it possible to easily control the refractive index other than the opening, so that the laser beam can be confined in the stripe, the fundamental transverse mode can be stabilized, and the current confinement can be achieved. Thereby, the threshold current can be reduced.

【0020】また、請求項4記載の発明によれば、前記
光閉じ込め層と前記活性層との距離が、0.08μm〜
0.15μmの範囲であることを特徴とする。
According to the invention described in claim 4, the distance between the light confinement layer and the active layer is 0.08 μm to 0.08 μm.
It is characterized by a range of 0.15 μm.

【0021】これにより、ストライプ外の第2導電型ク
ラッド層の厚みを制御するだけで、ストライプ内外の実
効屈折率差を0.007〜0.014の範囲に設定する
ことが可能となる。
Thus, the effective refractive index difference inside and outside the stripe can be set in the range of 0.007 to 0.014 only by controlling the thickness of the second conductivity type cladding layer outside the stripe.

【0022】また、請求項5記載の発明によれば、前記
ストライプの幅が、3.5μm〜5.5μmの範囲であ
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, the width of the stripe is in a range of 3.5 μm to 5.5 μm.

【0023】これにより、水平広がり角度θ‖を8〜1
0度に設定しつつ、電流経路を広げることが可能となる
ことから、光ピックアップの光学系からの要求を満たし
つつ、高周波重畳特性の悪化を防止することができる。
As a result, the horizontal spread angle θ‖ is 8 to 1
Since the current path can be widened while being set to 0 degrees, it is possible to prevent the deterioration of the high-frequency superposition characteristics while satisfying the requirements from the optical system of the optical pickup.

【0024】また、請求項6記載の発明によれば、前記
第1導電型基板はGaAs、前記第1導電型および第2
導電型クラッド層はInGaAlP、前記活性層はIn
GaAlPまたはInGaP、もしくはそれらの量子井
戸構造、前記光閉じ込め層はInGaAlPまたはIn
AlPであることを特徴とする。
According to the invention, the first conductivity type substrate is made of GaAs, the first conductivity type, and the second conductivity type substrate.
The conductivity type cladding layer is InGaAlP, and the active layer is InGaAlP.
GaAlP or InGaP or a quantum well structure thereof, wherein the light confinement layer is InGaAlP or InGaP.
It is characterized by being AlP.

【0025】これにより、光閉じ込め層によるレーザ光
の吸収を抑制しつつ、ストライプ内外の屈折率を容易に
制御することが可能となることから、レーザ光をストラ
イプ内に閉じ込めて、基本横モードを安定化させること
が可能となる。また、クラッド層と光閉じ込め層との間
に形成されるヘテロバリアを利用して、電流狭窄を行う
ことが可能となり、しきい値電流を下げることが可能と
なる。
This makes it possible to easily control the refractive index inside and outside the stripe while suppressing the absorption of the laser light by the light confinement layer. It can be stabilized. In addition, current confinement can be performed using a hetero barrier formed between the cladding layer and the optical confinement layer, and the threshold current can be reduced.

【0026】また、請求項7記載の発明によれば、第1
導電型基板上に第1導電型クラッド層を形成する工程
と、前記第1導電型クラッド層上に活性層を形成する工
程と、前記活性層上に第2導電型クラッド層を形成する
工程と、前記第2導電型クラッド層上にストライプ状の
マスクを形成する工程と、前記マスクを介して前記第2
導電型クラッド層を所定の厚みにエッチングする工程
と、前記マスクを介して結晶成長を行うことにより、前
記マスク以外の領域に光閉じ込め層を選択的に形成する
工程と、前記マスクを除去し、コンタクト層を形成する
工程とを備えることを特徴とする。
According to the seventh aspect of the present invention, the first
Forming a first conductivity type cladding layer on the conductivity type substrate, forming an active layer on the first conductivity type cladding layer, and forming a second conductivity type cladding layer on the active layer; Forming a stripe-shaped mask on the cladding layer of the second conductivity type; and forming the second mask through the mask.
A step of etching the conductive cladding layer to a predetermined thickness, and a step of selectively forming a light confinement layer in a region other than the mask by performing crystal growth through the mask, and removing the mask, Forming a contact layer.

【0027】これにより、リッジ部となるクラッド層を
活性層上に残したまま、光閉じ込め層を形成することが
可能となり、リッジ部の活性層近辺の結晶品質が損なわ
れることを防止することが可能となるとともに、第2導
電型クラッド層の形成を1回で済ますことができ、製造
工程を簡略化することができる。
This makes it possible to form the light confinement layer while leaving the cladding layer serving as the ridge on the active layer, thereby preventing the crystal quality of the ridge near the active layer from being impaired. As a result, the formation of the second conductivity type cladding layer can be completed only once, and the manufacturing process can be simplified.

【0028】また、請求項8記載の発明によれば、第1
導電型基板上に第1導電型クラッド層を形成する工程
と、前記第1導電型クラッド層上に活性層を形成する工
程と、前記活性層上に第1回目の第2導電型クラッド層
を形成する工程と、前記第2導電型クラッド層上に光閉
じ込め層を形成する工程と、前記光閉じ込め層にストラ
イプ状の開口部を形成する工程と、前記開口部および前
記光閉じ込め層上に第2回目の第2導電型クラッド層を
形成する工程と、前記第2導電型クラッド層上にコンタ
クト層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
According to the eighth aspect of the present invention, the first
Forming a first conductive type clad layer on the conductive type substrate, forming an active layer on the first conductive type clad layer, and forming a first second conductive type clad layer on the active layer. Forming; forming a light confinement layer on the second conductivity type cladding layer; forming a stripe-shaped opening in the light confinement layer; and forming a light-emitting layer on the opening and the light confinement layer. The method is characterized by comprising a second step of forming a second conductive type clad layer and a step of forming a contact layer on the second conductive type clad layer.

【0029】これにより、クラッド層にリッジ部を設け
ることなく、ストライプ内外の屈折率を制御することが
可能となり、電流経路がストライプ幅よりも狭くなるこ
とを防止することが可能となることから、水平広がり角
度θ‖を8〜10度程度に設定しつつ、高周波重畳特性
を向上させることができる。
As a result, the refractive index inside and outside the stripe can be controlled without providing a ridge portion in the cladding layer, and the current path can be prevented from being narrower than the stripe width. The high frequency superimposition characteristics can be improved while setting the horizontal spread angle θ‖ to about 8 to 10 degrees.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係わる
半導体レーザについて図面を参照しながら説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0031】図1は、本発明の第1実施形態に係わる半
導体レーザの構成を示す断面図である。図1において、
n型GaAs基板1上には、n型In0.5(Ga
0.27Al0.730.5Pクラッド層2、MQW
(多重量子井戸)活性層3およびp型In0.5(Ga
0.27Al0.730.5Pクラッド層4が順次形
成され、p型In0.5(Ga0.27Al0.73
0.5Pクラッド層4には、ストライプ状のリッジ部R
Gが設けられている。このリッジ部RG上には、p型I
0.5Ga0.5Pヘテロバッファ層5が形成され、
リッジ部RGの両側には、In0.5Al0.5P光閉
じ込め層6が形成されている。これらp型In0.5
0.5Pヘテロバッファ層5およびIn0.5Al
0.5P光閉じ込め層6上には、p型GaAsコンタク
ト層7が形成けられ、p型GaAsコンタクト層7上に
は、p側電極8が形成されるとともに、n型GaAs基
板1の裏面には、n側電極9が形成されている。なお、
p型In0.5Ga0.5Pヘテロバッファ層5は、p
型In0.5(Ga0.27Al0.730.5Pク
ラッド層4とp型GaAsコンタクト層7とのヘテロバ
リアの不一致を緩和するものである。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. In FIG.
On the n-type GaAs substrate 1, n-type In 0.5 (Ga
0.27 Al 0.73 ) 0.5 P clad layer 2, MQW
(Multiple quantum well) Active layer 3 and p-type In 0.5 (Ga
0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 4 is sequentially formed, and p-type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 )
The 0.5 P cladding layer 4 has a stripe-shaped ridge R
G is provided. On the ridge RG, a p-type I
An n 0.5 Ga 0.5 P heterobuffer layer 5 is formed,
On both sides of the ridge portion RG, In 0.5 Al 0.5 P light confinement layers 6 are formed. These p-type In 0.5 G
a 0.5 P heterobuffer layer 5 and In 0.5 Al
On the 0.5 P light confinement layer 6, a p-type GaAs contact layer 7 is formed. On the p-type GaAs contact layer 7, a p-side electrode 8 is formed, and a back surface of the n-type GaAs substrate 1 is formed. Is formed with an n-side electrode 9. In addition,
The p-type In 0.5 Ga 0.5 P hetero buffer layer 5 is
It is intended to alleviate the mismatch of the hetero barrier between the type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 4 and the p-type GaAs contact layer 7.

【0032】ここで、図7のn型GaAs光閉じ込め層
11の代わりにIn0.5Al0. P光閉じ込め層6
を用いることにより、レーザ光に対する透明性を確保し
つつ、ストライプ内外の実効屈折率差を制御することが
でき、光の吸収損失を抑制しつつ、基本横モードを安定
化させることができる。
[0032] Here, an In 0.5 Al 0 instead of n-type GaAs light confinement layer 11 of FIG. 5 P light confinement layer 6
By using, it is possible to control the effective refractive index difference between the inside and outside of the stripe while ensuring transparency to laser light, and to stabilize the fundamental transverse mode while suppressing light absorption loss.

【0033】また、In0.5Al0.5P光閉じ込め
層6とp型In0.5(Ga0.2 Al0.73
0.5Pクラッド層4のと間にできるヘテロバリアを利
用して、p側電極8から供給された電流を中央のストラ
イプリッジ部RGにのみ流すことができ、電流狭窄を行
うことが可能となる。
Further, In 0.5 Al 0.5 P light confining layer 6 and the p-type In 0.5 (Ga 0.2 7 Al 0.73 )
The current supplied from the p-side electrode 8 can be made to flow only to the central stripe ridge portion RG by using the hetero barrier formed between the 0.5 P cladding layer 4 and the current can be confined. .

【0034】また、ストライプ内外の実効屈折率差は、
0.007〜0.014の範囲に設定することが好まし
く、光閉じ込め層6と活性層3との距離hは、0.08
μm〜0.15μmの範囲であることが好ましい。ま
た、ストライプの幅w1は、3.5μm〜5.5μmの
範囲であることが好ましい。
The effective refractive index difference between inside and outside of the stripe is:
The distance h between the light confinement layer 6 and the active layer 3 is preferably set in the range of 0.007 to 0.014, and
It is preferably in the range of μm to 0.15 μm. The width w1 of the stripe is preferably in the range of 3.5 μm to 5.5 μm.

【0035】これにより、基本横モードの安定性を損な
うことなく、8〜10度の水平広がり角度θ‖を確保
し、ストライプ幅w1を広げることができる。このた
め、光ピックアップの光学系からの要求を満たしつつ、
抵抗値の増大を防止することができ、高周波重畳特性の
悪化を防止することができる。
As a result, the horizontal spread angle θ‖ of 8 to 10 degrees can be secured and the stripe width w1 can be increased without impairing the stability of the basic transverse mode. Therefore, while satisfying the requirements from the optical system of the optical pickup,
It is possible to prevent an increase in the resistance value and to prevent deterioration of the high-frequency superposition characteristics.

【0036】例えば、最適化されたパラメータの一例と
して、n型In0.5(Ga0.2 Al0.73
0.5Pクラッド層2の厚みd1を1.0μm、p型I
0. (Ga0.27Al0.730.5Pクラッ
ド層4の厚みd2を1.0μm、光閉じ込め層6と活性
層3との距離hを0.1μm、ストライプの幅w1を4
μmとし、ストライプ内外の実効屈折率差を0.011
とすることができる。
[0036] For example, as an example of the optimized parameters, n-type In 0.5 (Ga 0.2 7 Al 0.73 )
0.5 The thickness d1 of the P cladding layer 2 is 1.0 μm and the p-type
n 0. 5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P The thickness d2 of the cladding layer 4 is 1.0 μm, the distance h between the optical confinement layer 6 and the active layer 3 is 0.1 μm, and the width w1 of the stripe is 4 μm.
μm and the effective refractive index difference inside and outside the stripe is 0.011
It can be.

【0037】なお、上述した実施形態では、光閉じ込め
層6にInAlPを用いる場合について説明したが、I
nGaAlPを用いるようにしてもよい。また、上述し
た実施形態では、In0.5Al0.5P光閉じ込め層
6がアンドープの場合について説明したが、In0.5
Al0.5P光閉じ込め層6にドーピングを行うように
してもよい。また、ストライプ内外の実効屈折率差を制
御するために、光閉じ込め層6と活性層3との距離hを
変化させる法について説明したが、光閉じ込め層6の組
成を変化させるようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where InAlP is used for the light confinement layer 6 has been described.
nGaAlP may be used. Further, in the above embodiment, although an In 0.5 Al 0.5 P light confining layer 6 has been described for the case of undoped, an In 0.5
The Al 0.5 P light confinement layer 6 may be doped. In addition, although the method of changing the distance h between the light confinement layer 6 and the active layer 3 to control the effective refractive index difference between inside and outside of the stripe has been described, the composition of the light confinement layer 6 may be changed. .

【0038】図2(a)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザの距離hと実効屈折率差Δnとの関係
のシミュレーション結果を示す図である。図2(a)に
おいて、距離hが大きくなるに従って、光閉じ込め層6
が活性層3に及ぼす影響が小さくなるため、ストライプ
内外の実効屈折率差Δnは小さくなる。ここで、ストラ
イプ内外の屈折率差Δnを0.004〜0.005にす
るには、距離hを0.2μm程度に設定する必要がある
のに対し、ストライプ内外の屈折率差Δnを0.007
〜0.014にするには、距離hを0.08μm〜0.
15μmの範囲に設定する必要があることがわかる。
FIG. 2A is a diagram showing a simulation result of the relationship between the distance h and the effective refractive index difference Δn of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2A, as the distance h increases, the light confinement layer 6
Has a smaller effect on the active layer 3, so that the effective refractive index difference Δn inside and outside the stripe becomes smaller. Here, in order to make the refractive index difference Δn between the inside and outside of the stripe 0.004 to 0.005, the distance h needs to be set to about 0.2 μm. 007
In order to set the distance h to 0.014, the distance h is set to 0.08 μm to 0.
It can be seen that it is necessary to set the range to 15 μm.

【0039】図2(b)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザの実効屈折率差Δnと水平広がり角度
θ‖との関係のシミュレーション結果を示す図である。
ここで、実効屈折率差Δnと水平広がり角度θ‖との関
係を評価するに際し、ストライプ幅w1を2.5〜5.
5μmまで変化させた。
FIG. 2B is a diagram showing a simulation result of the relationship between the effective refractive index difference Δn and the horizontal spread angle θ‖ of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
Here, when evaluating the relationship between the effective refractive index difference Δn and the horizontal spread angle θ‖, the stripe width w1 is set to 2.5 to 5.
It was changed to 5 μm.

【0040】図2(b)において、ストライプ幅w1を
小さくすると、水平広がり角度θ‖が大きくなるが、実
効屈折率差Δnを大きくしても、水平広がり角度θ‖が
大きくなる。このため、実効屈折率差Δnを大きくする
ことによって、ストライプ幅w1を小さくすることな
く、水平広がり角度θ‖を大きくすることができる。例
えば、ストライプ内外の屈折率差Δnが0.004〜
0.005の場合、水平広がり角度θ‖=9度を得るに
は、ストライプ幅w1=2.5μm程度とする必要があ
り、抵抗値が実用にならない程増大する。
In FIG. 2B, when the stripe width w1 is reduced, the horizontal divergence angle θ‖ increases. However, even when the effective refractive index difference Δn is increased, the horizontal divergence angle θ‖ increases. Therefore, by increasing the effective refractive index difference Δn, the horizontal spread angle θ 水平 can be increased without reducing the stripe width w1. For example, the refractive index difference Δn between the inside and outside of the stripe is 0.004 to
In the case of 0.005, in order to obtain a horizontal spread angle θ‖ = 9 degrees, it is necessary to set the stripe width w1 to about 2.5 μm, and the resistance value increases so as not to be practical.

【0041】これに対し、ストライプ内外の屈折率差Δ
nを0.007〜0.014とすると、ストライプ幅w
1=3.5μm以上としつつ、水平広がり角度θ‖=9
度を得ることができ、抵抗値を実用レベルまで下げるこ
とができる。ここで、ストライプ幅を大きくするため
に、ストライプ内外の屈折率差Δnを0.007〜0.
014とすると、基本横モードが不安定となることが危
惧されるが、光出力を15mW以下で使用することによ
り、基本横モードの安定性を維持することができる。
On the other hand, the refractive index difference Δ
If n is 0.007 to 0.014, the stripe width w
1 = 3.5 μm or more, and the horizontal spread angle θ‖ = 9
Degree of resistance, and the resistance value can be reduced to a practical level. Here, in order to increase the stripe width, the refractive index difference Δn between the inside and the outside of the stripe is set to 0.007 to 0.
If it is set to 014, the basic lateral mode may be unstable, but by using the optical output at 15 mW or less, the stability of the basic lateral mode can be maintained.

【0042】図2(c)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザの距離hと水平広がり角度θ‖との関
係のシミュレーション結果を示す図である。ここで、距
離hと水平広がり角度θ‖との関係を評価するに際し、
ストライプ幅w1を2.5〜5.5μmまで変化させ
た。図2(c)において、ストライプ幅w1を小さくす
ると、水平広がり角度θ‖が大きくなるが、距離hを小
さくしても、水平広がり角度θ‖が大きくなる。このた
め、距離hを小さくすることにより、ストライプ幅w1
を小さくすることなく、水平広がり角度θ‖を大きくす
ることができる。
FIG. 2C is a diagram showing a simulation result of a relationship between the distance h of the semiconductor laser and the horizontal spread angle θ‖ according to the first embodiment of the present invention. Here, when evaluating the relationship between the distance h and the horizontal spread angle θ‖,
The stripe width w1 was changed from 2.5 to 5.5 μm. In FIG. 2C, when the stripe width w1 is reduced, the horizontal spread angle θ‖ increases, but when the distance h is reduced, the horizontal spread angle θ 角度 increases. Therefore, by reducing the distance h, the stripe width w1
Can be increased without reducing the horizontal spread angle θ‖.

【0043】図3(a)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザの距離hと水平広がり角度θ‖との関
係の実験結果を示す図である。なお、この実験例では、
ストライプ幅w1=4.0μmとした。図3(a)にお
いて、図2(c)のシミュレーション結果と同様に、距
離hを小さくすると、水平広がり角度θ‖が大きくなっ
た。
FIG. 3A is a view showing an experimental result of a relationship between the distance h of the semiconductor laser and the horizontal spread angle θ 角度 according to the first embodiment of the present invention. In this experimental example,
The stripe width w1 was set to 4.0 μm. In FIG. 3A, as in the simulation result of FIG. 2C, when the distance h is reduced, the horizontal spread angle θ‖ increases.

【0044】図3(b)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザの距離hとしきい値電流Ithおよび
動作電流Iopとの関係の実験結果を示す図である。図
3(b)において、距離h=0.1μm付近で、しきい
値電流Ithおよび動作電流Iopが最小となった。こ
のため、しきい値電流Ithおよび動作電流Iopの観
点からは、距離h=0.1μm程度に設定することが望
ましく、この時のストライプ内外の屈折率差Δnは0.
011となる。
FIG. 3B is a diagram showing an experimental result of a relationship between the distance h of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention, the threshold current Ith and the operating current Iop. In FIG. 3B, the threshold current Ith and the operating current Iop became minimum around the distance h = 0.1 μm. For this reason, from the viewpoint of the threshold current Ith and the operating current Iop, it is desirable to set the distance h to about 0.1 μm, and the refractive index difference Δn between the inside and outside of the stripe at this time is 0.
011.

【0045】なお、しきい値電流Ithおよび動作電流
Iopを実用的な範囲に収めるには、距離h=0.08
μm〜0.15μmの範囲に設定することが好ましい。
このため、図2(a)に示すように、ストライプ内外の
屈折率差Δnは、0.007〜0.014に設定するこ
とが好ましい。
In order to keep the threshold current Ith and the operating current Iop within a practical range, the distance h = 0.08
It is preferable to set the range of μm to 0.15 μm.
For this reason, as shown in FIG. 2A, it is preferable that the refractive index difference Δn between the inside and outside of the stripe is set to 0.007 to 0.014.

【0046】このように、ストライプ内外の屈折率差Δ
nを0.007〜0.014の範囲設定することによ
り、基本横モードの安定性を維持した上で、抵抗値を増
大させることなく、水平広がり角度θ‖=9度前後に設
定できるという利点に加え、しきい値電流Ithおよび
動作電流Iopを最小化するという利点も得られる。
As described above, the refractive index difference Δ
By setting n in the range of 0.007 to 0.014, it is possible to maintain the stability of the basic transverse mode and to set the horizontal spread angle θ 上 to about 9 degrees without increasing the resistance value. In addition, the advantage that the threshold current Ith and the operating current Iop are minimized is also obtained.

【0047】図3(c)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザのストライプ幅w1と水平広がり角度
θ‖との関係の実験結果を示す図である。なお、この実
験例では、距離h=0.1μmに設定した。図3(c)
において、ストライプ幅w1が小さくなると、水平広が
り角度θ‖は増大することがわかる。ここで、距離h=
0.1μmの場合、ストライプ幅w1=4μmと広くし
ても、水平広がり角度θ‖=8度とすることができ、抵
抗値Rの実用レベルまで低減させることができる。
FIG. 3C is a graph showing an experimental result of a relationship between the stripe width w1 and the horizontal spread angle θ‖ of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. In this experimental example, the distance h was set to 0.1 μm. FIG. 3 (c)
It can be seen that the horizontal spread angle θ‖ increases as the stripe width w1 decreases. Here, the distance h =
In the case of 0.1 μm, even if the stripe width w1 is increased to 4 μm, the horizontal spread angle θ‖ can be set to 8 °, and the resistance value R can be reduced to a practical level.

【0048】図3(d)は、本発明の第1実施形態に係
わる半導体レーザのストライプ幅w1と抵抗値Rとの関
係の実験結果を示す図である。図3(d)において、ス
トライプ幅w1が小さくなると、抵抗値Rは増大するこ
とがわかる。ここで、抵抗値Rは20Ω程度以下であれ
ば実用的に問題なく、ストライプ幅w1は3.5μm以
上とすることが好ましい。一方、ストライプ幅w1をあ
まり広くしすぎると、水平広がり角度θ‖の許容値(θ
‖=8〜10度程度)を下回ってしまうことから、スト
ライプ幅w1は5.5μm以下とすることが好ましい。
FIG. 3D is a view showing an experimental result of a relationship between the stripe width w1 and the resistance value R of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3D shows that the resistance value R increases as the stripe width w1 decreases. Here, if the resistance value R is about 20Ω or less, there is no practical problem, and the stripe width w1 is preferably set to 3.5 μm or more. On the other hand, if the stripe width w1 is too wide, the allowable value (θ
(‖ = About 8 to 10 degrees), the stripe width w1 is preferably set to 5.5 μm or less.

【0049】図4は、本発明の第1実施形態に係わる半
導体レーザの製造方法を示す断面図である。図4(a)
において、n型GaAs基板1をMOCVD反応炉に投
入し、MOCVD(有機金属気成長)法により、例え
ば、n型In0.5(Ga0. 27Al0.73
0.5Pクラッド層2、MQW(多重量子井戸)活性層
3、p型In0.5(Ga0.27Al0.73
0.5Pクラッド層4およびp型In0.5Ga0.5
Pヘテロバッファ層5を順次結晶成長させる。なお、n
型In0.5(Ga0.27Al0.730.5Pク
ラッド層2の厚みd1は、例えば、1.0μm、p型I
0.5(Ga0.27Al0.730.5Pクラッ
ド層4の厚みd2は、例えば、1.0μm、p型In
0.5Ga0.5Pヘテロバッファ層5の厚みは、例え
ば、0.05μmとすることができる。
FIG. 4 is a sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 (a)
In was charged with n-type GaAs substrate 1 in the MOCVD reactor, MOCVD by (metal organic vapor deposition) method, for example, n-type In 0.5 (Ga 0. 27 Al 0.73 )
0.5 P cladding layer 2, MQW (multiple quantum well) active layer 3, p-type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 )
0.5 P cladding layer 4 and p-type In 0.5 Ga 0.5
Crystal growth of the P hetero buffer layer 5 is performed sequentially. Note that n
The thickness d1 of the type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 2 is, for example, 1.0 μm and the p-type I
The thickness d2 of the n 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 4 is, for example, 1.0 μm and the p-type In
The thickness of the 0.5 Ga 0.5 P hetero buffer layer 5 can be, for example, 0.05 μm.

【0050】次に、図4(b)に示すように、このn型
GaAs基板1をMOCVD反応炉から取り出し、CV
D法などにより、酸化硅素膜10を形成する。そして、
フォトリソグフィー技術およびエッチング技術を用いる
ことにより、酸化硅素膜10をストライプ状にパターニ
ングする。なお、酸化硅素膜10のストライプ幅は、例
えば、5μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 4B, the n-type GaAs substrate 1 is taken out of the MOCVD reactor,
The silicon oxide film 10 is formed by the D method or the like. And
The silicon oxide film 10 is patterned in a stripe shape by using a photolithography technique and an etching technique. Note that the stripe width of the silicon oxide film 10 can be, for example, 5 μm.

【0051】次に、この酸化硅素膜10をマスクとして
ウエットエッチングを行うことにより、p型In0.5
Ga0.5Pヘテロバッファ層5を除去するとともに、
p型In0.5(Ga0.27Al0.730.5
クラッド層4を厚みhだけ残し、p型In0.5(Ga
0.27Al0.730.5Pクラッド層4にリッジ
部RGを形成する。なお、このリッジ部RGにおけるス
トライプ幅w1は、例えば、4.5μmとすることがで
きる。
Next, wet etching is performed using the silicon oxide film 10 as a mask to obtain p-type In 0.5.
While removing the Ga 0.5 P hetero buffer layer 5,
p-type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P
The p-type In 0.5 (Ga
A ridge portion RG is formed in the 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 4. Note that the stripe width w1 in the ridge portion RG can be, for example, 4.5 μm.

【0052】次に、図4(c)に示すように、このn型
GaAs基板1をMOCVD反応炉に再度投入し、MO
CVD法により、例えば、In0.5Al0.5P光閉
じ込め層6を結晶成長させる。ここで、p型In0.5
Ga0.5Pヘテロバッファ層5上には酸化硅素膜10
が形成され、酸化硅素膜10上には結晶成長しないた
め、In0.5Al0.5P光閉じ込め層6をリッジ部
RG以外の領域に選択的に形成することが可能となる。
なお、In0.5Al0.5P光閉じ込め層6の厚みt
は、例えば、0.3μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 4C, the n-type GaAs substrate 1 is put again into the MOCVD reactor, and
By the CVD method, for example, the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 6 is crystal-grown. Here, p-type In 0.5
A silicon oxide film 10 is formed on the Ga 0.5 P hetero buffer layer 5.
Is formed, and the crystal does not grow on the silicon oxide film 10. Therefore, the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 6 can be selectively formed in a region other than the ridge portion RG.
The thickness t of the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 6
Can be, for example, 0.3 μm.

【0053】次に、図4(d)に示すように、このn型
GaAs基板1をMOCVD反応炉から取り出し、p型
In0.5Ga0.5Pヘテロバッファ層5上の酸化硅
素膜10を除去する。そして、このn型GaAs基板1
をMOCVD反応炉に再度投入し、MOCVD法によ
り、例えば、p型GaAsコンタクト層7を結晶成長さ
せる。その後、このn型GaAs基板1をMOCVD反
応炉から取り出し、蒸着などの方法により、p側電極8
およびn側電極9を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the n-type GaAs substrate 1 is taken out of the MOCVD reactor, and the silicon oxide film 10 on the p-type In 0.5 Ga 0.5 P heterobuffer layer 5 is formed. Is removed. Then, the n-type GaAs substrate 1
Is again introduced into the MOCVD reactor, and, for example, the p-type GaAs contact layer 7 is crystal-grown by the MOCVD method. Thereafter, the n-type GaAs substrate 1 is taken out of the MOCVD reactor, and the p-side electrode 8 is formed by a method such as vapor deposition.
And an n-side electrode 9 is formed.

【0054】このウェハを共振器長400μmとなるよ
うに劈開し、前面反射率30%、後面反射率80%の端
面コーティングを行った後、スクライブして半導体チッ
プを作成した。この半導体チップを5.6φパッケージ
に実装してレーザ特性を評価したところ、発振しきい値
Ith=20mA、発振波長λ=655nm、動作電圧
=2.25V、水平広がり角度θ‖=9度、垂直広がり
角度θ⊥=28度が得られた。また、光出力15Wまで
直線性のよい電流光出力特性が得られ、高周波重畳特性
も問題なかった。
This wafer was cleaved so as to have a cavity length of 400 μm, coated with an end face having a front surface reflectivity of 30% and a rear surface reflectivity of 80%, and scribed to produce semiconductor chips. When this semiconductor chip was mounted on a 5.6φ package and the laser characteristics were evaluated, the lasing threshold Ith = 20 mA, lasing wavelength λ = 655 nm, operating voltage = 2.25 V, horizontal spread angle θ 角度 = 9 degrees, vertical The spread angle θ⊥ = 28 degrees was obtained. In addition, current light output characteristics with good linearity were obtained up to an optical output of 15 W, and there was no problem with high-frequency superposition characteristics.

【0055】なお、上述した実施形態では、MOCVD
法により結晶成長させる方法について説明したが、MB
E(分子線エピタキシャル成長)法やALE(原子層エ
ピタキシ)法などを用いてもよい。
In the embodiment described above, the MOCVD
The method of crystal growth by the method has been described.
E (molecular beam epitaxial growth) or ALE (atomic layer epitaxy) may be used.

【0056】図5は、本発明の第2実施形態に係わる半
導体レーザの構成を示す断面図である。なお、上述した
第1実施形態では、ストライプ内外の実効屈折率差を制
御するために、リッジ部RGの両側にIn0.5Al
0.5P光閉じ込め層6を形成したのに対し、この第2
実施形態では、In0.5Al0.5P光閉じ込め層2
5に開口部HLを形成することにより、ストライプ内外
の実効屈折率差を制御するようにしたものである。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, in order to control the effective refractive index difference between inside and outside of the stripe, In 0.5 Al is provided on both sides of the ridge portion RG.
While the 0.5 P light confinement layer 6 is formed,
In the embodiment, the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 2
By forming an opening HL in 5, an effective refractive index difference inside and outside the stripe is controlled.

【0057】図5において、n型GaAs基板21上に
は、n型In0.5(Ga0.27Al0.73
0.5Pクラッド層22、MQW(多重量子井戸)活性
層23およびp型In0.5(Ga0.27Al
0.730.5Pクラッド層24a、In0.5Al
0.5P光閉じ込め層25、p型In0.5(Ga
0.27Al 0.730.5Pクラッド層24b、p
型In0.5Ga0.5Pヘテロバッファ層26および
p型GaAsコンタクト層27が順次形成されている。
また、p型GaAsコンタクト層27上には、p側電極
28が形成されるとともに、n型GaAs基板21の裏
面には、n側電極29が形成されている。
In FIG. 5, on an n-type GaAs substrate 21
Is an n-type In0.5(Ga0.27Al0.73)
0.5P cladding layer 22, MQW (multiple quantum well) activity
Layer 23 and p-type In0.5(Ga0.27Al
0.73)0.5P clad layer 24a, In0.5Al
0.5P light confinement layer 25, p-type In0.5(Ga
0.27Al 0.73)0.5P clad layer 24b, p
Type In0.5Ga0.5P hetero buffer layer 26 and
A p-type GaAs contact layer 27 is sequentially formed.
A p-side electrode is formed on the p-type GaAs contact layer 27.
28 is formed and the back of the n-type GaAs substrate 21 is formed.
An n-side electrode 29 is formed on the surface.

【0058】ここで、In0.5Al0.5P光閉じ込
め層25は、厚みhのp型In0. (Ga0.27
0.730.5Pクラッド層24aを介して形成さ
れるとともに、発光領域に対応したストライプ状の開口
部HLが設けられている。このため、ストライプ内外で
実効屈折率差を発生させ、ストライプ内の実効屈折率を
ストライプ外の実効屈折率より大きくすることができ
る。このため、レーザ光をストライプ内に閉じ込めるこ
とができ、横モードを安定化させることが可能となる。
また、光閉じ込め層25にInAlP系の材料が用いら
れていることから、レーザ光に対する透明性を確保する
ことができ、光の吸収損失を抑制することができる。さ
らに、In0.5Al0.5P光閉じ込め層25とp型
In0.5(Ga0.27Al0.730.5Pクラ
ッド層24a、24bと間にできるヘテロバリアを利用
して、p側電極28から供給された電流を中央の開口部
HLにのみ流すことができ、電流狭窄を行うことが可能
となる。
Here, the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 25 has a thickness h of p-type In 0.1. 5 (Ga 0.27 A
1 0.73 ) 0.5 A stripe-shaped opening HL corresponding to the light-emitting region is provided through the P cladding layer 24a. Therefore, an effective refractive index difference is generated inside and outside the stripe, and the effective refractive index inside the stripe can be made larger than the effective refractive index outside the stripe. Therefore, the laser light can be confined in the stripe, and the transverse mode can be stabilized.
Further, since an InAlP-based material is used for the light confinement layer 25, transparency to laser light can be ensured and light absorption loss can be suppressed. Further, by utilizing a hetero barrier formed between the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 25 and the p-type In 0.5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layers 24a and 24b. , The current supplied from the p-side electrode 28 can be passed only to the central opening HL, and the current can be constricted.

【0059】ここで、基本横モードの安定性を損なうこ
となく、8〜10度の水平広がり角度θ‖を確保するた
め、ストライプ内外の実効屈折率差は、0.007〜
0.014の範囲に設定することが好ましい。また、ス
トライプ内外の実効屈折率差をこのような範囲に設定す
るために、光閉じ込め層25と活性層23との距離h
が、0.08μm〜0.15μmの範囲であることが好
ましい。また、抵抗値の増大を抑制するため、ストライ
プの幅w1は、3.5μm〜5.5μmの範囲であるこ
とが好ましい。
Here, in order to secure a horizontal divergence angle θ‖ of 8 to 10 degrees without deteriorating the stability of the basic transverse mode, the effective refractive index difference inside and outside the stripe is 0.007 to 0.007.
It is preferable to set in the range of 0.014. Further, in order to set the effective refractive index difference inside and outside the stripe to such a range, the distance h between the light confinement layer 25 and the active layer 23 is set.
Is preferably in the range of 0.08 μm to 0.15 μm. In order to suppress an increase in the resistance value, the width w1 of the stripe is preferably in the range of 3.5 μm to 5.5 μm.

【0060】例えば、最適化されたパラメータの一例と
して、n型In0.5(Ga0.2 Al0.73
0.5Pクラッド層22の厚みd1を1.0μm、p型
In .5(Ga0.27Al0.730.5Pクラ
ッド層24bの厚みd3を1.0μm、光閉じ込め層2
5と活性層23との距離hを.0.1μm、ストライプ
の幅w1を4.5μmとし、ストライプ内外の実効屈折
率差を0.011とすることができる。
[0060] For example, as an example of the optimized parameters, n-type In 0.5 (Ga 0.2 7 Al 0.73 )
0.5 P clad layer 22 has a thickness d1 of 1.0 μm and a p-type In 0 . 5 (Ga 0.27 Al 0.73 ) 0.5 The thickness d3 of the P cladding layer 24b is 1.0 μm, and the light confinement layer 2
5 and the active layer 23. 0.1 μm, the width w1 of the stripe is 4.5 μm, and the effective refractive index difference inside and outside the stripe can be 0.011.

【0061】図6は、本発明の第2施形態に係わる半導
体レーザの製造方法を示す断面図である。図6(a)に
おいて、n型GaAs基板21をMOCVD反応炉に投
入し、MOCVD法により、例えば、n型In
0.5(Ga0.27Al0.73 0.5Pクラッド
層22、MQW(多重量子井戸)活性層23、p型In
0.5(Ga0.27Al0.730.5Pクラッド
層24aおよびIn0.5Al 0.5P光閉じ込め層2
5を順次結晶成長させる。なお、n型In0.5(Ga
0.27Al0.730.5Pクラッド層22の厚み
d1は、例えば、1.0μm、p型In0.5(Ga
0.27Al0.730.5Pクラッド層24aの厚
みhは、例えば、0.1μm、In0.5Al0.5
光閉じ込め層25の厚みtは、例えば、0.5μmとす
ることができる。
FIG. 6 shows a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing method of a body laser. In FIG. 6 (a)
Then, the n-type GaAs substrate 21 is put into the MOCVD reactor.
And MOCVD, for example, n-type In
0.5(Ga0.27Al0.73) 0.5P clad
Layer 22, MQW (multiple quantum well) active layer 23, p-type In
0.5(Ga0.27Al0.73)0.5P clad
Layer 24a and In0.5Al 0.5P light confinement layer 2
5 are sequentially grown. Note that n-type In0.5(Ga
0.27Al0.73)0.5Thickness of P clad layer 22
d1 is, for example, 1.0 μm, p-type In0.5(Ga
0.27Al0.73)0.5Thickness of P clad layer 24a
The thickness h is, for example, 0.1 μm, In0.5Al0.5P
The thickness t of the light confinement layer 25 is, for example, 0.5 μm.
Can be

【0062】次に、図6(b)に示すように、このn型
GaAs基板21をMOCVD反応炉から取り出し、C
VD法などにより、酸化硅素膜30を形成する。そし
て、フォトリソグフィー技術およびエッチング技術を用
いることにより、酸化硅素膜30にストライプ状の開口
部を形成する。なお、この酸化硅素膜30の開口部の幅
は、例えば、4.0μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 6B, the n-type GaAs substrate 21 is taken out of the MOCVD reactor,
The silicon oxide film 30 is formed by a VD method or the like. Then, a stripe-shaped opening is formed in the silicon oxide film 30 by using a photolithography technique and an etching technique. The width of the opening of the silicon oxide film 30 can be, for example, 4.0 μm.

【0063】次に、この酸化硅素膜30をマスクとし
て、In0.5Al0.5P光閉じ込め層25のエッチ
ングを行うことにより、In0.5Al0.5P光閉じ
込め層25に開口部HLを形成する。なお、この開口部
HLにおけるストライプ幅w1は、例えば、4.0μm
とすることができる。
Next, by using the silicon oxide film 30 as a mask, the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 25 is etched to form an opening in the In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 25. The part HL is formed. The stripe width w1 at the opening HL is, for example, 4.0 μm.
It can be.

【0064】次に、図6(c)に示すように、In
0.5Al0.5P光閉じ込め層25上の酸化硅素膜3
0を除去する。そして、このn型GaAs基板21をM
OCVD反応炉に再度投入し、MOCVD法により、例
えば、p型In0.5(Ga0. 27Al0.73
0.5Pクラッド層24b、p型In0.5Ga0.5
Pヘテロバッファ層26およびp型GaAsコンタクト
層27を結晶成長させる。なお、p型In0.5(Ga
0.27Al0.730.5Pクラッド層24bの厚
みd3は、例えば、1.0μmとすることができる。そ
の後、このn型GaAs基板21をMOCVD反応炉か
ら取り出し、蒸着などの方法により、p側電極28およ
びn側電極29を形成する。
Next, as shown in FIG.
Silicon oxide film 3 on 0.5 Al 0.5 P optical confinement layer 25
Remove 0. Then, the n-type GaAs substrate 21 is
Again charged into OCVD reactor by MOCVD, for example, p-type In 0.5 (Ga 0. 27 Al 0.73 )
0.5 P clad layer 24 b, p-type In 0.5 Ga 0.5
The P hetero buffer layer 26 and the p-type GaAs contact layer 27 are crystal-grown. Note that p-type In 0.5 (Ga
The thickness d3 of the 0.27 Al 0.73 ) 0.5 P cladding layer 24 b can be, for example, 1.0 μm. Thereafter, the n-type GaAs substrate 21 is taken out of the MOCVD reactor, and a p-side electrode 28 and an n-side electrode 29 are formed by a method such as vapor deposition.

【0065】このウェハを共振器長400μmとなるよ
うに劈開し、前面反射率30%、後面反射率80%の端
面コーティングを行った後、スクライブして半導体チッ
プを作成した。この半導体チップを5.6φパッケージ
に実装してレーザ特性を評価したところ、図1の実施例
と同様の結果が得られた。
This wafer was cleaved so as to have a cavity length of 400 μm, coated with an end face having a front surface reflectivity of 30% and a rear surface reflectivity of 80%, and scribed to produce semiconductor chips. When this semiconductor chip was mounted on a 5.6φ package and the laser characteristics were evaluated, the same results as in the embodiment of FIG. 1 were obtained.

【0066】[0066]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光の吸収損失を抑制しつつ、基本横モードを安定
化させ、かつ、抵抗値を増大させることなく、所定の水
平広がり角度を得ることが可能となる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to stabilize the fundamental transverse mode while suppressing the absorption loss of laser light, and to obtain a predetermined horizontal spread angle without increasing the resistance value.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係わる半導体レーザの
構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2(a)は、本発明の第1実施形態に係わる
半導体レーザの距離hと実効屈折率差Δnとの関係のシ
ミュレーション結果を示す図、図2(b)は、本発明の
第1実施形態に係わる半導体レーザの実効屈折率差Δn
と水平広がり角度θ‖との関係のシミュレーション結果
を示す図、図2(c)は、本発明の第1実施形態に係わ
る半導体レーザの距離hと水平広がり角度θ‖との関係
のシミュレーション結果を示す図である。
FIG. 2A is a diagram illustrating a simulation result of a relationship between a distance h and an effective refractive index difference Δn of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention, and FIG. Effective refractive index difference Δn of the semiconductor laser according to the first embodiment
FIG. 2C shows a simulation result of a relationship between the horizontal spread angle θ‖ and the distance h of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. FIG.

【図3】図3(a)は、本発明の第1実施形態に係わる
半導体レーザの距離hと水平広がり角度θ‖との関係の
実験結果を示す図、図3(b)は、本発明の第1実施形
態に係わる半導体レーザの距離hとしきい値電流Ith
および動作電流Iopとの関係の実験結果を示す図、図
3(c)は、本発明の第1実施形態に係わる半導体レー
ザのストライプ幅w1と水平広がり角度θ‖との関係の
実験結果を示す図、図3(d)は、本発明の第1実施形
態に係わる半導体レーザのストライプ幅w1と抵抗値R
との関係の実験結果を示す図である。
FIG. 3A is a view showing an experimental result of a relationship between a distance h and a horizontal spread angle θ‖ of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a view showing the present invention. Of the semiconductor laser according to the first embodiment and the threshold current Ith
FIG. 3C shows an experimental result of the relationship between the stripe width w1 and the horizontal spread angle θ‖ of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3D shows the stripe width w1 and the resistance value R of the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing an experimental result of a relationship with the above.

【図4】本発明の第1実施形態に係わる半導体レーザの
製造方法を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施形態に係わる半導体レーザの
構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2施形態に係わる半導体レーザの製
造方法を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a method for manufacturing a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図7】従来の半導体レーザの構成を示す断面図であ
る。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 n型GaAs基板 2、22 n型In0.5(Ga0.27
0.730.5Pクラッド層 3、23 MQW活性層 4、24a、24b p型In0.5(Ga0.27
0.730.5Pクラッド層 5、26 p型In0.5Ga0.5Pヘテロバッファ
層 6、25 In0.5Al0.5P光閉じ込め層 7、27 p型GaAsコンタクト層 8、28 p側電極 9、29 n側電極 RG リッジ部 HL 開口部
1,21 n-type GaAs substrate 2,22 n-type In 0.5 (Ga 0.27 A
l 0.73 ) 0.5 P cladding layer 3, 23 MQW active layer 4, 24 a, 24 bp p-type In 0.5 (Ga 0.27 A
l 0.73 ) 0.5 P cladding layer 5, 26 p-type In 0.5 Ga 0.5 P heterobuffer layer 6, 25 In 0.5 Al 0.5 P light confinement layer 7, 27 p-type GaAs contact Layer 8, 28 p-side electrode 9, 29 n-side electrode RG Ridge part HL Opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 5F073 AA13 AA74 AA83 BA04 BA06 CA14 CB02 DA05 DA22 DA32 DA34 EA15 EA19  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akira Tanaka 1st address, Komukai Toshiba-cho, Saiyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term in Toshiba Microelectronics Center Co., Ltd. 5F073 AA13 AA74 AA83 BA04 BA06 CA14 CB02 DA05 DA22 DA32 DA34 EA15 EA19

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型基板上に形成された第1導電
型クラッド層と、 前記第1導電型クラッド層上に形成された活性層と、 前記活性層上に形成された第2導電型クラッド層と、 レーザ光に対して透明で、ストライプ内外の実効屈折率
差を0.007〜0.014の範囲に設定し、かつ、前
記第2導電型クラッド層より屈折率の小さな光閉じ込め
層とを備えることを特徴とする半導体レーザ。
A first conductive type clad layer formed on the first conductive type substrate; an active layer formed on the first conductive type clad layer; and a second conductive layer formed on the active layer. A light-confining layer which is transparent to laser light, has an effective refractive index difference between the inside and outside of the stripe in the range of 0.007 to 0.014, and has a smaller refractive index than the second conductive type cladding layer. And a semiconductor laser.
【請求項2】 前記第2導電型クラッド層は前記ストラ
イプに対応するリッジ部を備え、 前記光閉じ込め層は、前記リッジ部以外の第2導電型ク
ラッド層上に形成されていることを特徴とする請求項1
記載の半導体レーザ。
2. The method according to claim 2, wherein the second conductive type clad layer includes a ridge corresponding to the stripe, and the light confinement layer is formed on the second conductive type clad layer other than the ridge. Claim 1
A semiconductor laser as described in the above.
【請求項3】 前記光閉じ込め層は、前記活性層と所定
の間隔を隔てて前記第2導電型クラッド層内に形成さ
れ、前記ストライプに対応した開口部を備えることを特
徴とする請求項1記載の半導体レーザ。
3. The light confinement layer is formed in the cladding layer of the second conductivity type at a predetermined distance from the active layer, and has an opening corresponding to the stripe. A semiconductor laser as described in the above.
【請求項4】 前記光閉じ込め層と前記活性層との距離
が、0.08μm〜0.15μmの範囲であることを特
徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の半導体レー
ザ。
4. The semiconductor laser according to claim 1, wherein a distance between the light confinement layer and the active layer is in a range of 0.08 μm to 0.15 μm.
【請求項5】 前記ストライプの幅が、3.5μm〜
5.5μmの範囲であることを特徴とする請求項1〜4
のいずれか1項記載の半導体レーザ。
5. The method according to claim 1, wherein the stripe has a width of 3.5 μm or less.
5. The range of 5.5 [mu] m.
The semiconductor laser according to any one of the above items.
【請求項6】 前記第1導電型基板はGaAs、前記第
1導電型および第2導電型クラッド層はInGaAl
P、前記活性層はInGaAlPまたはInGaP、も
しくはそれらの量子井戸構造、前記光閉じ込め層はIn
GaAlPまたはInAlPであることを特徴とする請
求項1〜5のいずれか1項記載の半導体レーザ。
6. The first conductivity type substrate is made of GaAs, and the first conductivity type and the second conductivity type cladding layers are made of InGaAl.
P, the active layer is InGaAlP or InGaP, or a quantum well structure thereof, and the light confinement layer is In.
6. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser is GaAlP or InAlP.
【請求項7】 第1導電型基板上に第1導電型クラッド
層を形成する工程と、 前記第1導電型クラッド層上に活性層を形成する工程
と、 前記活性層上に第2導電型クラッド層を形成する工程
と、 前記第2導電型クラッド層上にストライプ状のマスクを
形成する工程と、 前記マスクを介して前記第2導電型クラッド層を所定の
厚みにエッチングする工程と、 前記マスクを介して結晶成長を行うことにより、前記マ
スク以外の領域に光閉じ込め層を選択的に形成する工程
と、 前記マスクを除去し、コンタクト層を形成する工程とを
備えることを特徴とする半導体レーザの製造方法。
7. A step of forming a first conductivity type clad layer on a first conductivity type substrate, a step of forming an active layer on the first conductivity type clad layer, and a second conductivity type on the active layer. Forming a cladding layer, forming a stripe-shaped mask on the second conductivity type cladding layer, etching the second conductivity type cladding layer to a predetermined thickness via the mask, A semiconductor comprising a step of selectively forming an optical confinement layer in a region other than the mask by performing crystal growth through a mask; and a step of forming a contact layer by removing the mask. Laser manufacturing method.
【請求項8】 第1導電型基板上に第1導電型クラッド
層を形成する工程と、 前記第1導電型クラッド層上に活性層を形成する工程
と、 前記活性層上に第1回目の第2導電型クラッド層を形成
する工程と、 前記第2導電型クラッド層上に光閉じ込め層を形成する
工程と、 前記光閉じ込め層にストライプ状の開口部を形成する工
程と、 前記開口部および前記光閉じ込め層上に第2回目の第2
導電型クラッド層を形成する工程と、 前記第2導電型クラッド層上にコンタクト層を形成する
工程とを備えることを特徴とする半導体レーザの製造方
法。
8. A step of forming a first conductivity type clad layer on a first conductivity type substrate, a step of forming an active layer on the first conductivity type clad layer, and a first step on the active layer. Forming a second conductivity type clad layer; forming a light confinement layer on the second conductivity type clad layer; forming a stripe-shaped opening in the light confinement layer; A second second pass on the light confinement layer
A method of manufacturing a semiconductor laser, comprising: forming a conductive type clad layer; and forming a contact layer on the second conductive type clad layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004105202A1 (en) * 2003-05-22 2004-12-02 Toyoda Gosei Co. Ltd. Laser diode device

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