JP2003051641A - Semiconductor laser and manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser and manufacturing method

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JP2003051641A
JP2003051641A JP2001172610A JP2001172610A JP2003051641A JP 2003051641 A JP2003051641 A JP 2003051641A JP 2001172610 A JP2001172610 A JP 2001172610A JP 2001172610 A JP2001172610 A JP 2001172610A JP 2003051641 A JP2003051641 A JP 2003051641A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
semiconductor laser
gaas
compressive strain
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Application number
JP2001172610A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Fukunaga
敏明 福永
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve reliability in a semiconductor laser by preventing heating at the end faces while operating in a high output. SOLUTION: An n-GaAlAs clad layer 102, n-or i-InGaP lower optical waveguide layer 103, i-InGaAsP lower barrier layer 104, InGaAsP compressive strain quantum well active layer 105, p-InGaAsP or i-InGaAsP upper barrier layer 106, and InGaP cap layer (thickness of about 10 nm) 107 are laminated on an n-GaAs substrate 101. Regions of layers 107, 106, 105 and 104 in the vicinity of end faces adjacent to resonator end faces are removed. An InGaP upper optical waveguide layer 108, having a band gap larger than that of the layer 105, is formed on the removed portions in the vicinity of the end faces and on the InGaP cap layer. Furthermore, a second conductivity-type clad layer 120 is formed on the layer 108.

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、半導体レーザ装
置、特に窓構造を備えた半導体レーザ装置に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly to a semiconductor laser device having a window structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、発振波長が0.7μmから1.2μ
mの半導体レーザ装置において、基本横モードを得るた
めに、結晶層の内部に電流狭窄層と屈折率導波機構を設
けることが広くなされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the oscillation wavelength is 0.7 μm to 1.2 μm.
In the semiconductor laser device of m, it is widely used to provide a current confinement layer and a refractive index guiding mechanism inside the crystal layer in order to obtain a fundamental transverse mode.

【0003】例えば、1998年発行のApplied Physics Le
tters,Vol.72,No.1.pp.4-6において、J.K.Wade氏らによ
る6.1W continuous wave front-facet power from Al-
freeactive-region(λ=805nm)diode laserが報告さ
れている。ここでは活性領域にAlを含まない、InG
aAsPを活性層とし、InGaPを光導波層とし、ク
ラッド層をInAlGaPとした構造を採用した805n
m帯の半導体レーザが報告されている。本文献において
は、高出力特性を改善するために、活性層の光密度を低
減する構造として、光導波層の厚さを大きくした、LO
C(Large Optical Cavity)構造が考案されており、最
高光出力の増大が報告されている。ただし、最高光出力
は端面での光吸収により流れる電流によって生じる発熱
によって、端面温度が上昇し、さらに端面でのバンドギ
ャップが小さくなり、さらに光吸収が多くなるという循
環により端面が破壊されるというCOMD(Catastroph
ic optical mirror damage)現象が生じる。このCOM
Dに達する光出力は経時で劣化し、また、このCOMD
により半導体レーザの駆動が突然停止する可能性が高く
なり、高出力駆動時で高信頼性が得られないという欠点
がある。
For example, Applied Physics Le published in 1998
6.1W continuous wave front-facet power from Al- by JK Wade et al. at tters, Vol.72, No.1.pp.4-6
A free active-region (λ = 805 nm) diode laser has been reported. Here, InG containing no Al in the active region
805n adopting a structure in which aAsP is an active layer, InGaP is an optical waveguide layer, and a clad layer is InAlGaP.
An m band semiconductor laser has been reported. In this document, in order to improve the high output characteristics, the thickness of the optical waveguide layer is increased as a structure for reducing the optical density of the active layer.
A C (Large Optical Cavity) structure has been devised, and an increase in the maximum optical output has been reported. However, the maximum light output is said to be destroyed by the circulation that the end face temperature rises due to the heat generated by the current flowing due to the light absorption at the end face, the band gap at the end face becomes smaller, and the light absorption increases further. COMD (Catastroph
ic optical mirror damage) phenomenon occurs. This COM
The light output reaching D deteriorates with time, and this COMD
As a result, there is a high possibility that the driving of the semiconductor laser will be suddenly stopped, and there is a drawback that high reliability cannot be obtained at the time of high output driving.

【0004】一方、発振波長が0.8μm帯で活性層がA
lフリーとなる半導体レーザとして、1995年発行のJap.
J.Appl.Phys.Vol.34.pp.L1175-1177において、本出願人
らによるHighly Reliable Operation of High-Power In
GaAsP/InGaP/AlGaAs 0.8μmSeparate Confinement Het
erostructure Lasersが報告されている。この半導体レ
ーザでは、n−GaAs基板上に、n−AlGaAsク
ラッド層、i−InGaP光導波層、InGaAsP量
子井戸活性層、i−InGaP光導波層、p−AlGa
Asクラッド層およびp−GaAsキャップ層が積層さ
れた構造が紹介されているが、最高光出力は1.8Wと低
いという問題があった。
On the other hand, when the oscillation wavelength is 0.8 μm, the active layer is A
As a semiconductor laser that becomes l-free, Jap.
In J.Appl.Phys.Vol.34.pp.L1175-1177, the Highly Reliable Operation of High-Power In
GaAsP / InGaP / AlGaAs 0.8μm Separate Confinement Het
erostructure Lasers have been reported. In this semiconductor laser, an n-AlGaAs cladding layer, an i-InGaP optical waveguide layer, an InGaAsP quantum well active layer, an i-InGaP optical waveguide layer, and a p-AlGa layer are formed on an n-GaAs substrate.
A structure in which an As clad layer and a p-GaAs cap layer are laminated is introduced, but there is a problem that the maximum light output is as low as 1.8W.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】これらの問題を解決す
る手段として、共振器端面に光吸収のない窓構造を形成
するという方法があり、例えば1997年春応用物理学会予
稿集29a-PA-19において提案されている。本文献には、9
80nm帯の発振波長を有する半導体レーザであって、リ
ッジ構造の端面領域にSiイオン注入とその後の熱処理拡
散によりIn0. 2Ga0.8As量子井戸を無秩序化し窓構
造を形成した半導体レーザが報告されている。しかしな
がら、このレーザは活性層近傍にSiイオンを注入し、か
つ、端面近傍へ電流が流れないようにするためHイオン
注入により絶縁をとるという非常に複雑なプロセスが必
要であり、作製工程が長くなるという欠点がある。
As a means for solving these problems, there is a method of forming a window structure without light absorption on the end face of the cavity. For example, in the 1997 Spring Applied Physics Society Proceedings 29a-PA-19. Proposed. In this document, 9
A semiconductor laser having an oscillation wavelength of 80nm band, a semiconductor laser formed a disordered window structure In 0. 2 Ga 0.8 As quantum well by Si ion implantation and subsequent heat treatment diffuses the end face region of the ridge structure is reported ing. However, this laser requires a very complicated process of injecting Si ions in the vicinity of the active layer and insulating by H ion injection in order to prevent current from flowing in the vicinity of the end face. There is a drawback that

【0006】本発明は上記事情に鑑みて、高出力下でも
信頼性の高い半導体レーザ装置およ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。
In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device having high reliability even under a high output and a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ装
置は、第一導電型GaAs基板上に、第一導電型クラッ
ド層、第一導電型あるいはアンドープのInGaP下部
光導波層、InGaAsPまたはInGaAsからなる
圧縮歪活性層、第二導電型あるいはアンドープのInG
aP上部光導波層、および第二導電型クラッド層部がこ
の順に積層された半導体層からなる半導体レーザ装置に
おいて、前記下部光導波層と前記圧縮歪活性層との間
に、該圧縮歪活性層のバンドギャップより大きいバンド
ギャップを有するInGaAsP下部障壁層を備え、前
記圧縮歪活性層と前記上部光導波層との間に、該圧縮歪
活性層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有
するInGaAsP上部障壁層を備え、前記下部障壁
層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁層の、前記半
導体層が劈開されてなる端面のうち共振器端面を構成す
る対向する2つの端面に隣接する部分が除去されてお
り、前記下部および上部光導波層が前記圧縮歪活性層の
バンドギャップより大きいバンドギャップを有し、前記
下部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁層が
除去された部分に、前記上部光導波層が埋め込まれてい
ることを特徴とするものである。
A semiconductor laser device of the present invention comprises a first conductivity type GaAs substrate, a first conductivity type clad layer, a first conductivity type or undoped InGaP lower optical waveguide layer, InGaAsP or InGaAs. Compression strain active layer, second conductivity type or undoped InG
In a semiconductor laser device comprising an aP upper optical waveguide layer and a semiconductor layer in which a second-conductivity-type cladding layer portion is laminated in this order, the compressive strain active layer is provided between the lower optical waveguide layer and the compressive strain active layer. InGaAsP lower barrier layer having a bandgap larger than that of, and an InGaAsP upper barrier layer having a bandgap larger than that of the compressive strain active layer between the compressive strain active layer and the upper optical waveguide layer. And removing portions of the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer, which are adjacent to two opposing end faces constituting the resonator end face, of the end faces formed by cleaving the semiconductor layer. The lower and upper optical waveguide layers have a bandgap larger than the bandgap of the compressive strain active layer, and the lower barrier layer and the compressive strain Sexual layer and the upper barrier layer is removed portions, it is characterized in that the embedded upper optical waveguide layer.

【0008】ここで、前記圧縮歪活性層が、0.49y3<x3
≦0.4および0≦y3≦0.1であるIn x3Ga1-x3As1-y3
y3からなることが望ましい。なお、y3=0のとき、P
を含まないInGaAsからなるものとなる。
Here, the compressive strain active layer is 0.49y3 <x3.
In with ≦ 0.4 and 0 ≦ y3 ≦ 0.1 x3Ga1-x3As1-y3
Py3It is desirable to consist of When y3 = 0, P
InGaAs is not included.

【0009】また、InGaAsP下部および上部障壁
層は、圧縮歪もしくは引張歪を有するものであってもよ
いし、格子整合するものであってもよい。ただし、歪量
と膜厚の積の和の絶対値が0.3nm以下となるようにす
る。
The lower and upper barrier layers of InGaAsP may have compressive strain or tensile strain, or may have lattice matching. However, the absolute value of the sum of the product of the strain amount and the film thickness is set to 0.3 nm or less.

【0010】前記第二導電型クラッド層部上の、前記下
部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁層が除
去された部分に対応する領域を除く領域に第二導電型コ
ンタクト層が形成され、前記第二導電型クラッド層部上
の、前記下部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記上部
障壁層が除去された部分に対応する領域に絶縁膜が形成
されていることが望ましい。
A second conductivity type contact layer is formed on a region of the second conductivity type clad layer portion except a region corresponding to a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer are removed. It is preferable that an insulating film is formed on a region of the second conductivity type cladding layer portion corresponding to a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer are removed.

【0011】前記第二導電型クラッド層部の、前記共振
器端面の一方から他方に亘るストライプ状部分の両側
が、該第二導電型クラッド層部上面側から所定位置まで
除去されて形成されたリッジ部を備えていてもよい。
Both sides of the stripe-shaped portion of the second conductivity type clad layer portion extending from one side to the other of the cavity end surface are removed from the upper surface side of the second conductivity type clad layer portion to a predetermined position. A ridge portion may be provided.

【0012】さらに、前記第二導電型クラッド層部は、
一層からなるものであってもよいし、複数層からなるも
のであってもよく、例えば、前記上部光導波層側から、
第二導電型第一クラッド層、第二導電型InGaP第一
エッチング阻止層、前記共振器端面の一方から他方へ亘
るストライプ状の電流注入開口を有するGaAs第二エ
ッチング阻止層、前記共振器端面の一方から他方へ亘る
ストライプ状の電流注入開口を有する第一導電型InG
aAlP電流狭窄層、前記共振器端面の一方から他方へ
亘るストライプ状の電流注入開口を有する第一導電型I
nGaPキャップ層、および第二導電型第二クラッド層
をこの順に備えてなるものであってもよいし、または、
前記上部光導波層側から、前記共振器端面の一方から他
方へ亘るストライプ状の電流注入開口を有するGaAs
エッチング阻止層 前記共振器端面の一方から他方へ亘
るストライプ状の電流注入開口を有する第一導電型In
GaAlP電流狭窄層、前記共振器端面の一方から他方
へ亘るストライプ状の電流注入開口を有する第一導電型
InGaPキャップ層、および第二導電型クラッド層を
この順に備えてなるものであってもよい。
Further, the second conductivity type clad layer portion is
It may be composed of one layer, or may be composed of a plurality of layers, for example, from the upper optical waveguide layer side,
A second conductivity type first cladding layer, a second conductivity type InGaP first etching stop layer, a GaAs second etching stop layer having a stripe-shaped current injection opening extending from one of the resonator end faces to the other, and the resonator end face. First conductivity type InG having stripe-shaped current injection openings extending from one side to the other side
aAlP current confinement layer, first conductivity type I having a stripe-shaped current injection opening extending from one end face of the resonator to the other end face
The nGaP cap layer and the second conductivity type second cladding layer may be provided in this order, or
GaAs having a stripe-shaped current injection opening extending from one side of the resonator end face to the other side from the upper optical waveguide layer side.
Etching Blocking Layer First conductivity type In having stripe-shaped current injection openings extending from one side of the resonator to the other side
A GaAlP current confinement layer, a first conductivity type InGaP cap layer having a stripe-shaped current injection opening extending from one of the cavity end faces to the other, and a second conductivity type clad layer may be provided in this order. .

【0013】上記各半導体レーザ装置においては、前記
各クラッド層が前記GaAs基板に格子整合するAlG
aAs、InGaAlP、InGaAlAsPのいずれ
かからなることが望ましい。
In each of the semiconductor laser devices described above, the AlG in which the cladding layers are lattice-matched with the GaAs substrate is used.
It is preferably made of any one of aAs, InGaAlP, and InGaAlAsP.

【0014】前記下部および上部障壁層はそれぞれ、0
≦x1≦0.3および0≦y1≦0.6であるInx1Ga1-x1As
1-y1y1からなる1層のものであってもよいし、0≦x2
≦0.3およびx2=0.49y2であるInx2Ga1-x2As1-y2
y2障壁層と、0.49y4>x4≧0および0<y4≦0.5であ
るInx4Ga1-x4As1-y4y4引張り歪障壁層との2層
からなるものであってもよく、2層からなる場合には、
該2層のうち前記引張り歪障壁層が前記圧縮歪活性層に
隣接して配置されていることが望ましい。
The lower and upper barrier layers are each 0
In x1 Ga 1-x1 As with ≦ x1 ≦ 0.3 and 0 ≦ y1 ≦ 0.6
1-y1 P y1 may be a single layer, or 0 ≦ x2
In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 with ≦ 0.3 and x2 = 0.49y2
A P y2 barrier layer and an In x4 Ga 1-x4 As 1-y4 P y4 tensile strain barrier layer in which 0.49y4> x4 ≧ 0 and 0 <y4 ≦ 0.5 may be formed, and may be two layers. If it consists of layers,
Of the two layers, the tensile strain barrier layer is preferably arranged adjacent to the compressive strain active layer.

【0015】本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、
基板上に、圧縮歪活性層を含む複数の半導体層が積層さ
れてなり、2つの対向する端面により共振器端面が構成
されてなる半導体レーザ装置の製造方法であって、第一
導電型GaAs基板上に、第一導電型クラッド層、前記
圧縮歪活性層のバンドギャップより大きいバンドギャッ
プを有する第一導電型あるいはアンドープのInGaP
下部光導波層、前記圧縮歪活性層のバンドギャップより
大きいバンドギャップを有するInGaAsP下部障壁
層、InGaAsPまたはInGaAsからなる前記圧
縮歪活性層、前記圧縮歪活性層のバンドギャップより大
きいバンドギャップを有するInGaAsP上部障壁
層、InGaPキャップ層、およびGaAsキャップ層
をこの順に積層し、前記GaAsキャップ層の、前記共
振器端面に隣接する端面近傍部分を除去し、該GaAs
キャップ層をマスクとして、前記InGaPキャップ層
の前記端面近傍部分を除去し、前記マスクとしたGaA
sキャップ層を除去すると同時に、前記InGaPキャ
ップ層をマスクとして、前記上部障壁層、前記圧縮歪活
性層および前記下部障壁層の前記端面近傍部分を除去
し、前記除去された端面近傍部分およびInGaPキャ
ップ層上に、前記圧縮歪活性層のバンドギャップよりも
大きいバンドギャップを有する第二導電型あるいはアン
ドープのInGaP上部光導波層を形成し、さらに該上
部光導波層上に第二導電型クラッド層部を形成すること
を特徴とするものである。
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention comprises:
A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising a plurality of semiconductor layers including a compressive strain active layer laminated on a substrate, wherein a cavity end face is constituted by two facing end faces, the first conductivity type GaAs substrate A first conductivity type clad layer, a first conductivity type or undoped InGaP having a bandgap larger than that of the compressive strain active layer.
Lower optical waveguide layer, InGaAsP lower barrier layer having a band gap larger than that of the compressive strain active layer, the compressive strain active layer made of InGaAsP or InGaAs, InGaAsP having a band gap larger than that of the compressive strain active layer An upper barrier layer, an InGaP cap layer, and a GaAs cap layer are laminated in this order, and a portion of the GaAs cap layer near the end face adjacent to the cavity end face is removed to remove the GaAs.
Using the cap layer as a mask, a portion of the InGaP cap layer near the end face was removed, and GaA was used as the mask.
At the same time as removing the s cap layer, the InGaP cap layer is used as a mask to remove the end face vicinity portions of the upper barrier layer, the compressive strain active layer and the lower barrier layer, and the removed end face vicinity portions and the InGaP cap are removed. A second conductivity type or undoped InGaP upper optical waveguide layer having a bandgap larger than that of the compressive strain active layer is formed on the layer, and the second conductivity type clad layer portion is further formed on the upper optical waveguide layer. Is formed.

【0016】ここで、前記第二導電型クラッド層部は、
前記上部光導波層側から、第二導電型第一クラッド層、
第二導電型InGaP第一エッチング阻止層、GaAs
第二エッチング阻止層、第一導電型InGaAlP電流
狭窄層、第一導電型InGaPキャップ層、および第二
GaAsキャップ層をこの順に積層し、該第二GaAs
キャップ層の、ストライプ状の電流注入開口に対応する
部分を除去し、次に、該第二GaAsキャップ層をマス
クとして、前記第一導電型InGaPキャップ層および
前記電流狭窄層、前記電流注入開口となる部分を除去
し、前記マスクとした第二GaAsキャップ層を除去す
ると同時に、前記第一導電型InGaPキャップ層をマ
スクとして、前記第二エッチング阻止層の、前記電流注
入開口となる部分を除去し、前記電流注入開口を覆うよ
うに第二導電型第二クラッド層を形成することにより形
成することができる。
Here, the second conductivity type clad layer portion is
From the upper optical waveguide layer side, the second conductivity type first cladding layer,
Second conductivity type InGaP first etching stop layer, GaAs
A second etching stop layer, a first conductivity type InGaAlP current confinement layer, a first conductivity type InGaP cap layer, and a second GaAs cap layer are laminated in this order, and the second GaAs
A portion of the cap layer corresponding to the stripe-shaped current injection opening is removed, and then the first conductivity type InGaP cap layer, the current confinement layer, and the current injection opening are formed using the second GaAs cap layer as a mask. Is removed, and at the same time the second GaAs cap layer used as the mask is removed, at the same time, the portion of the second etching stop layer that will be the current injection opening is removed using the first conductivity type InGaP cap layer as a mask. It can be formed by forming a second conductivity type second cladding layer so as to cover the current injection opening.

【0017】また、前記第二導電型クラッド層部は、前
記上部光導波層側から、GaAsエッチング阻止層、第
一導電型InGaAlP電流狭窄層、第一導電型InG
aPキャップ層、および第二GaAsキャップ層をこの
順に積層し、該第二GaAsキャップ層の、ストライプ
状の電流注入開口に対応する部分を除去し、次に、該第
二GaAsキャップ層をマスクとして、前記第一導電型
InGaPキャップ層および前記電流狭窄層の前記電流
注入開口となる部分を除去し、前記マスクとした第二G
aAsキャップ層を除去すると同時に、前記第一導電型
InGaPキャップ層をマスクとして、前記GaAsエ
ッチング阻止層の前記電流注入開口となる部分を除去
し、前記電流注入開口を覆うように第二導電型クラッド
層を形成することにより形成してもよい。
The second conductivity type clad layer portion includes a GaAs etching stop layer, a first conductivity type InGaAlP current confinement layer, and a first conductivity type InG from the upper optical waveguide layer side.
An aP cap layer and a second GaAs cap layer are laminated in this order, a portion of the second GaAs cap layer corresponding to the stripe-shaped current injection opening is removed, and then the second GaAs cap layer is used as a mask. , The second G used as the mask by removing portions of the first conductivity type InGaP cap layer and the current confinement layer which become the current injection openings.
At the same time as removing the aAs cap layer, the first conductivity type InGaP cap layer is used as a mask to remove the portion of the GaAs etching stop layer that will be the current injection opening, and the second conductivity type clad so as to cover the current injection opening. You may form by forming a layer.

【0018】[0018]

【発明の効果】本発明の半導体レーザ装置は、下部光導
波層と圧縮歪活性層との間、および圧縮歪活性層と上部
光導波層との間に、圧縮歪活性層のバンドギャップより
大きいバンドギャップを有するInGaAsP下部障壁
層を備え、前記下部障壁層、前記圧縮歪活性層および前
記上部障壁層の、前記半導体層が劈開されてなる端面の
うち共振器端面を構成する対向する2つの端面に隣接す
る部分が除去されており、この除去された部分に、活性
層のバンドギャップより大きいバンドギャップを有する
上部光導波層が埋め込まれた構造(いわゆる窓構造)で
あり、端面近傍に発振光に対して透明な領域を形成する
ことができるので、端面での光吸収により生じる電流を
低減することができる。これにより、端面での素子の発
熱を低減することができ、端面に生じる熱暴走による端
面破壊レベルを大幅に向上することができ、高出力動作
時であっても信頼性の高い半導体レーザ装置を提供する
ことができる。
The semiconductor laser device of the present invention has a band gap larger than that of the compressive strain active layer between the lower optical waveguide layer and the compressive strain active layer and between the compressive strain active layer and the upper optical waveguide layer. An InGaAsP lower barrier layer having a bandgap, and two opposing end faces of the lower barrier layer, the compressive strain active layer, and the upper barrier layer that constitute a resonator end face among the end faces formed by cleaving the semiconductor layer. Has a structure in which an upper optical waveguide layer having a bandgap larger than that of the active layer is embedded in this removed part (so-called window structure). Since it is possible to form a transparent region, it is possible to reduce the current generated by light absorption at the end face. As a result, it is possible to reduce the heat generation of the element on the end face, to significantly improve the end face destruction level due to thermal runaway that occurs on the end face, and to provide a highly reliable semiconductor laser device even during high output operation. Can be provided.

【0019】また、InGaP光導波層とInGaAs
P圧縮歪活性層との間にInGaAsP障壁層を設けな
い場合、製造工程において、PからAsへのガスを切り
替えるために一般に時間がかかり、界面でのPとAsと
の置換が起こり界面の品質劣化すなわち活性層の品質劣
化を引き起こすことがあったが、本発明のようにInG
aAsP障壁層を設けたことにより、ガス切り替えなど
がスムーズに行えるために、活性層の品質向上を図るこ
とができる。なお、特に、InGaAsP障壁層を引張
歪を有するものとすれば、素子の温度特性の向上を図る
ことができるという利点がある。
Further, the InGaP optical waveguide layer and the InGaAs
If the InGaAsP barrier layer is not provided between the P compressive strain active layer and the P compressive strain active layer, it generally takes time to switch the gas from P to As in the manufacturing process, and the substitution of P and As at the interface occurs, resulting in the quality of the interface. Degradation, that is, deterioration of the quality of the active layer was sometimes caused.
By providing the aAsP barrier layer, gas switching and the like can be performed smoothly, so that the quality of the active layer can be improved. In particular, if the InGaAsP barrier layer has tensile strain, there is an advantage that the temperature characteristics of the device can be improved.

【0020】第二導電型クラッド層部上の、下部障壁
層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁層が除去され
た部分に対応する領域を除く領域に第二導電型コンタク
ト層を形成し、前記下部障壁層、前記圧縮歪活性層およ
び前記上部障壁層が除去された部分に対応する領域に絶
縁膜を形成したことにより、より効果的に、窓領域への
電流の注入を大幅に抑制することができ、光出力の増大
を図ることができる。
A second-conductivity-type contact layer is formed on a region of the second-conductivity-type cladding layer portion except a region corresponding to a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer are removed, By forming an insulating film in a region corresponding to a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer, and the upper barrier layer are removed, it is possible to more effectively suppress current injection into the window region. Therefore, the light output can be increased.

【0021】第二導電型クラッド層部の一部を除去した
リッジ部を形成したり、第二導電型クラッド層部を複数
層からなるものとして、内部に電流狭窄構造を設けるこ
とにり、屈折率導波機構を設けた構造とすることによ
り、レーザ光のモード制御を精度よく行うことができ
る。
The ridge portion is formed by removing a part of the second-conductivity-type clad layer portion, or the second-conductivity-type clad layer portion is formed of a plurality of layers, and a current constriction structure is provided in the ridge portion to refract With the structure in which the index guiding mechanism is provided, the mode control of the laser light can be accurately performed.

【0022】本発明の半導体レーザ装置の製造方法によ
れば、複数の半導体層を積層し、窓構造を形成する際や
電流注入開口を形成する際に、後に再成長面となるIn
GaPキャップ層上にGaAsキャップ層を積層し、こ
のGaAsキャップ層をマスクとして、その下層に形成
されている層の所定箇所を除去し、その後このGaAs
キャップ層を除去するという工程を用いることにより、
InGaPキャップ層の上に自然酸化膜が形成された
り、直接レジスト層が形成されて起こる層の変成等を防
止するとともに、さらに、再成長面に残留しがちな有機
物などの付着を防ぐことにより、結晶欠陥の発生を抑制
し、素子特性および信頼性を向上させることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, when a plurality of semiconductor layers are stacked to form a window structure or a current injection opening, an In surface that will become a regrowth surface later is formed.
A GaAs cap layer is laminated on the GaP cap layer, and the GaAs cap layer is used as a mask to remove a predetermined portion of the layer below the GaAs cap layer.
By using the step of removing the cap layer,
By preventing a natural oxide film from being formed on the InGaP cap layer and preventing the layer from being transformed by the direct formation of a resist layer, and by preventing the adhesion of organic substances that tend to remain on the regrowth surface, Generation of crystal defects can be suppressed, and device characteristics and reliability can be improved.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、図1〜6を用いて本発明の
実施の形態について詳細に説明する。各図において、
(a)は、活性領域を含む面で切断した側断面図であ
り、(b)はそのA−A’断面図(半導体レーザ素子の
共振方向に垂直な方向の素子中央部の断面図)であり、
(c)は、B−B’断面図(半導体レーザ素子の共振方
向に垂直な方向の素子端面近傍の断面図)である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. In each figure,
(A) is a side sectional view taken along a plane including an active region, and (b) is a sectional view taken along the line AA '(a sectional view of a central portion of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to a resonance direction). Yes,
(C) is a BB 'cross-sectional view (a cross-sectional view near the element end face in a direction perpendicular to the resonance direction of the semiconductor laser element).

【0024】本発明の第1の実施の形態を図1に示し、
その製造過程と併せて構造を説明する。まず、有機金属
気相成長法によりn−GaAs基板101上に、n−Ga
1-z1Alz1Asクラッド層102(0.57≦z1≦0.8)、nあ
るいはi−In0.49Ga0.51P下部光導波層103、i−
Inx1Ga1-x1As1-y1y1下部障壁層104(0≦x1≦
0.3,0≦y1≦0.6)、Inx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮
歪量子井戸活性層105(0.49y3<x3≦0.4,0≦y3≦0.
1)、i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1上部障壁層(5
nm程度)106、In0.49Ga0.51Pキャップ層(10nm
程度)107を積層する。このキャップ層107上にレジスト
を塗布し、通常のリソグラフィにより、所定の共振器長
周期で
A first embodiment of the present invention is shown in FIG.
The structure will be described together with the manufacturing process. First, n-Ga is formed on an n-GaAs substrate 101 by metal organic chemical vapor deposition.
1-z1 Al z1 As cladding layer 102 (0.57 ≦ z1 ≦ 0.8), n or i-In 0.49 Ga 0.51 P lower optical waveguide layer 103, i-
In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 lower barrier layer 104 (0 ≦ x1 ≦
0.3, 0 ≦ y1 ≦ 0.6), In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer 105 (0.49y3 <x3 ≦ 0.4, 0 ≦ y3 ≦ 0.
1), i-In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 upper barrier layer (5
106), In 0.49 Ga 0.51 P cap layer (10 nm
About 107) are laminated. A resist is applied on this cap layer 107, and by ordinary lithography, at a predetermined resonator long period.

【数1】 方向に延びる、40μm程度の幅を有するストライプ状部
分のレジストを除去し、このレジストをマスクとして、
塩酸系のエッチング液でInO.49Ga0.51Pキャップ層
107をエッチングし、Inx1Ga1-x1As1-y1y1上部
障壁層106を露出させる。この際、塩酸系のエッチング
液を用いることにより、Inx1Ga1-x1As 1-y1y1
部障壁層106の上面でエッチングが自動的に停止する。
引き続きレジストを除去後、硫酸系のエッチング液でI
O.49GaO.51P下部光導波層103が露出するまでエッ
チングする。この際、硫酸系のエッチング液を用いるこ
とにより、InO.49Ga0.51P下部光導波層103の上面
でエッチングが自動的に停止する。このようにして、活
性層105、下部および上部障壁層104,106、InO.49Ga
0.51Pキャップ層107の、共振器端面設定位置を含む幅4
0μmのストライプ状部分(端面近傍部分)を除去す
る。
[Equation 1] Stripe-shaped part extending in the direction and having a width of about 40 μm
Of the resist is removed, and this resist is used as a mask.
In hydrochloric acid etching solutionO.49Ga0.51P cap layer
Etching 107, Inx1Ga1-x1As1-y1Py1Upper part
The barrier layer 106 is exposed. At this time, etching with hydrochloric acid
By using a liquid, Inx1Ga1-x1As 1-y1Py1Up
The etching automatically stops on the upper surface of the partial barrier layer 106.
After removing the resist, I
nO.49GaO.51P until the lower optical waveguide layer 103 is exposed
Ching. At this time, use a sulfuric acid-based etching solution.
And by InO.49Ga0.51P upper surface of lower optical waveguide layer 103
Etching stops automatically at. In this way,
Layer 105, lower and upper barrier layers 104, 106, InO.49Ga
0.51Width of P cap layer 107 including the cavity end face setting position 4
Strip the 0 μm striped part (the part near the end face)
It

【0025】引き続き、端面近傍部分の除去された箇所
を埋めこむように、pあるいはi−InO.49GaO.51
上部光導波層108を成長させ、さらにp−Ga1-z1Al
z1As第一クラッド層109、p−In0.490.51P第一
エッチング阻止層(10nm程度)110、GaAs第二エ
ッチング阻止層(10nm程度)111、n−InO.5(Ga
1-z2Alz20.5P電流狭窄層112(0.2≦z2≦1)、n
−In0.49Ga0.51Pキャップ層113、およびGaAs
キャップ層(図示しない)を形成する。この後、レジス
トを塗布後、先に除去されたストライプ状部分と垂直な
<011>方向に1〜3μm幅程度の電流注入開口に対
応するストライプ状領域のレジストを除去し、このレジ
ストをマスクとして、硫酸系のエッチング液でレジスト
から露出するGaAsキャップ層の、電流注入開口に対
応するストライプ状部分を除去する。この際、InO.49
GaO.51Pキャップ層113上面でエッチングが自動的に
停止する。その後、レジストを除去し、GaAsキャッ
プ層をマスクとして、塩酸系エッチング液で、GaAs
キャップ層のストライプ状部分に露出するInO.49Ga
O.51Pキャップ層113のストライプ状部分を除去して電
流注入開口を形成し、引き続き、n−InO.5(Ga
1-z2Alz20.5P電流狭窄層112のストライプ状部分を
除去して電流注入開口を形成する。その後、マスクとし
て用いたGaAsキャップ層を硫酸系のエッチング液で
除去すると同時に、GaAs第二エッチング阻止層111
のストライプ状部分を除去して電流注入開口を形成す
る。
Then, p or i-In O.49 Ga O.51 P is formed so as to fill the removed portion in the vicinity of the end face.
The upper optical waveguide layer 108 is grown, and p-Ga 1 -z 1 Al is further grown.
z1 As first cladding layer 109, p-In 0.49 G 0.51 P first etching stop layer (about 10 nm) 110, GaAs second etching stop layer (about 10 nm) 111, n-In O.5 (Ga
1-z2 Al z2 ) 0.5 P current confinement layer 112 (0.2 ≦ z2 ≦ 1), n
-In 0.49 Ga 0.51 P cap layer 113 and GaAs
A cap layer (not shown) is formed. After that, after applying a resist, the resist in the stripe region corresponding to the current injection opening having a width of about 1 to 3 μm in the <011> direction perpendicular to the previously removed stripe portion is removed, and this resist is used as a mask. Then, the striped portion of the GaAs cap layer exposed from the resist, which corresponds to the current injection opening, is removed with a sulfuric acid-based etching solution. At this time, In O.49
The etching automatically stops on the upper surface of the Ga O.51 P cap layer 113. After that, the resist is removed, and the GaAs cap layer is used as a mask to etch GaAs with a hydrochloric acid-based etching solution.
In O.49 Ga exposed on the striped portion of the cap layer
The striped portion of the O.51 P cap layer 113 was removed to form a current injection opening, and then n-In O.5 (Ga
The striped portion of the 1-z2 Al z2 ) 0.5 P current confinement layer 112 is removed to form a current injection opening. Then, the GaAs cap layer used as the mask is removed with a sulfuric acid-based etching solution, and at the same time, the GaAs second etching stop layer 111 is removed.
The striped portion is removed to form a current injection opening.

【0026】引き続き、p−Ga1-z1Alz1As第二ク
ラッド層115、p−GaAsコンタクト層116を成長さ
せ、このコンタクト層116上にp側電極117を形成し、そ
の後基板101の研磨を行い、この研磨面にn側電極118を
形成する。ここで、p型第一クラッド層109〜p型第二
クラッド層115までがp型クラッド層部(第二導電型ク
ラッド層部)120を構成する。
Subsequently, a p-Ga 1 -z 1 Al z1 As second cladding layer 115 and a p-GaAs contact layer 116 are grown, a p-side electrode 117 is formed on the contact layer 116, and then the substrate 101 is polished. Then, the n-side electrode 118 is formed on this polished surface. Here, the p-type first clad layer 109 to the p-type second clad layer 115 constitute a p-type clad layer portion (second conductivity type clad layer portion) 120.

【0027】その後、共振器端面設定位置で試料をへき
開して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方
に低反射率コートを行い、さらにチップ化して半導体レ
ーザ素子を完成させる。
After that, a high reflectivity coat is applied to one of the resonator faces formed by cleaving the sample at the cavity end face setting position, and a low reflectivity coat is applied to the other face, and further a chip is formed to complete a semiconductor laser device.

【0028】なお、p型第一クラッド層109の膜厚、p
型第一および第二クラッド層109,115の組成は、基本横
モード発振が高出力まで実現できる厚みおよび組成とす
る。すなわち、等価屈折率段差が1.5×10-3から7×lO
-3となるように設定する。また、各クラッド層の組成
は、光導波層のバンドギャップより大きいバンドギャッ
プを有する組成であればよく、上述のGaAlAsから
なるものの他、GaAs基板101に格子整合するInG
aAlPまたはInGaAlAsP系を用いることもで
きる。また、活性層は多重量子井戸であってもよい。
The film thickness of the p-type first cladding layer 109, p
The composition of the first and second clad layers 109 and 115 is such that the fundamental transverse mode oscillation can be realized up to a high output. That is, the equivalent refractive index step is 1.5 × 10 −3 to 7 × 10
Set it to be -3 . The composition of each clad layer may be any composition having a bandgap larger than the bandgap of the optical waveguide layer. In addition to the above-mentioned GaAlAs, InG that lattice-matches the GaAs substrate 101 is used.
It is also possible to use the aAlP or InGaAlAsP system. Also, the active layer may be a multiple quantum well.

【0029】また、端面近傍部分を除去する製造工程に
おいて、InO.49GaO.51Pキャップ層107の上にGa
Asキャップ層(10mn程度)を積層し、このGaAs
キャップ層上にレジストを塗布し、通常のリソグラフィ
により、所定の共振器長周期で
Further, in the manufacturing process for removing the portion near the end face, Ga is formed on the In O.49 Ga O.51 P cap layer 107.
The As cap layer (about 10 nm) is laminated, and this GaAs
Apply a resist on the cap layer and apply ordinary lithography at a specified resonator long period.

【数2】 方向に延びる、40μm程度の幅を有するストライプ状部
分のレジストを除去し、このレジストをマスクとして、
硫酸系エッチング液で、GaAsキャップ層をストライ
プ状に除去し、レジスト除去後GaAsキャップ層をマ
スクとして、塩酸系エッチング液で、InO.49GaO.51
Pキャップ層107を除去し、引き続き、硫酸系エッチン
グ液で、マスクとして用いたGaAsキャップ層全体を
除去すると同時にInO.49GaO.51P下部光導波層103
が露出するまで、エッチングするという工程を用いても
よい。このようにInO.49Ga0.51Pキャップ層107上
にGaAsキャップ層を設け、後にこのGaAsキャッ
プ層を除去するという工程を用いることにより、再成長
表面に残る有機物などの付着を防ぐことができる。
[Equation 2] Direction, the resist of the striped portion having a width of about 40 μm is removed, and this resist is used as a mask.
The GaAs cap layer is striped with a sulfuric acid-based etching solution, and after removing the resist, the GaAs cap layer is used as a mask and the hydrochloric acid-based etching solution is used to remove InO.49GaO.51.
After removing the P cap layer 107, the entire GaAs cap layer used as the mask was removed with a sulfuric acid-based etching solution, and at the same time, the In O.49 Ga O.51 P lower optical waveguide layer 103 was removed.
You may use the process of etching until it is exposed. By using the step of forming the GaAs cap layer on the In O.49 Ga 0.51 P cap layer 107 and removing the GaAs cap layer later, it is possible to prevent the adhesion of organic substances and the like remaining on the regrowth surface. .

【0030】本発明の第2の実施の形態を図2に示す。
第1の実施の形態の半導体レーザ素子との相違点のみを
説明し、同等の層には同符号を付し詳細な説明を省略す
る。
A second embodiment of the present invention is shown in FIG.
Only the differences from the semiconductor laser device according to the first embodiment will be described, the same layers will be denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0031】p−GaAsコンタクト層116を形成する
までの工程は第1の実施の形態の製造工程と全く同様で
ある。p−GaAsコンタクト層116形成後、活性層105
を除去した領域(端面近傍部分)に該当するストライプ
状領域のp−GaAsコンタクト層116を除去し、その
コンタクト層除去部分を絶縁膜119で覆う。すなわち、
端面近傍部分にはコンタクト層116の代わりに絶縁膜119
を形成する。これにより、窓領域(端面近傍部分)への
電流の注入を大幅に抑制でき、光出力の増大を図ること
ができる。
The steps up to the formation of the p-GaAs contact layer 116 are exactly the same as the manufacturing steps of the first embodiment. After forming the p-GaAs contact layer 116, the active layer 105
The p-GaAs contact layer 116 in the striped region corresponding to the region (the portion near the end face) from which is removed is removed, and the contact layer removed portion is covered with the insulating film 119. That is,
Instead of the contact layer 116, an insulating film 119 is provided near the end face.
To form. Thereby, the injection of current into the window region (portion near the end face) can be significantly suppressed, and the light output can be increased.

【0032】本発明の第3の実施の形態を図3に示し、
その製造過程と併せて構造を説明する。まず、有機金属
気相成長法によりn−GaAs基板121上に、n−Ga
1-z1Alz1Asクラッド層122(0.57≦z1≦0.8)、nあ
るいはi−InO.49GaO.51P下部光導波層123、i−
Inx2Ga1-x2As1-y2y2下部障壁層124(O≦x2≦0.
3,x2=0.49y2,10nm程度)、i−Inx4Ga1-x4
1-y4y4下部引張り歪障壁層125(0.49y4>x4≧0,
0<y4≦0.5)、Inx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮歪量
子井戸活性層126(0.49y3<x3≦0.4,0≦y3≦0.1)、
i−Inx4Ga1-x4As1-y4y4上部引張り歪障壁層12
7、i−Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部障壁層(10n
m程度)128、InO.49GaO.51Pキャップ層(5nm
程度)129を積層する。このキャップ層129上にレジスト
を塗布し、通常のリソグラフィにより、所定の共振器長
周期で
A third embodiment of the present invention is shown in FIG.
The structure will be described together with the manufacturing process. First, n-Ga is formed on the n-GaAs substrate 121 by metalorganic vapor phase epitaxy.
1-z1 Al z1 As cladding layer 122 (0.57 ≦ z1 ≦ 0.8), n or i-In O.49 Ga O.51 P lower optical waveguide layer 123, i-
In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 lower barrier layer 124 (O ≦ x2 ≦ 0.
3, x2 = 0.49y2, about 10 nm), i-In x4 Ga 1-x4 A
s 1-y4 P y4 lower tensile strain barrier layer 125 (0.49y4> x4 ≧ 0,
0 <y4 ≦ 0.5), In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer 126 (0.49y3 <x3 ≦ 0.4, 0 ≦ y3 ≦ 0.1),
i-In x4 Ga 1-x4 As 1-y4 P y4 upper tensile strain barrier layer 12
7, i-In x2 Ga 1-x2 As 1-y2 P y2 upper barrier layer (10n
128, In O.49 Ga O.51 P cap layer (5 nm)
Degree) 129 is laminated. A resist is coated on this cap layer 129, and by a normal lithography, at a predetermined resonator long period.

【数3】 方向に延びる、40μm程度の幅を有するストライプ状部
分のレジストを除去し、このレジストをマスクとして、
塩酸系のエッチング液でInO.49Ga0.51Pキャップ層
129をエッチングし、Inx2Ga1-x2As1-y2y2上部
障壁層128を露出させる。この際、塩酸系のエッチング
液を用いることにより、Inx2Ga1-x2As 1-y2y2
部障壁層128の上面でエッチングが自動的に停止する。
引き続きレジストを除去後、硫酸系のエッチング液でI
O.49GaO.51P下部光導波層123が露出するまでエッ
チングする。この際、硫酸系のエッチング液を用いるこ
とにより、InO.49GaO.51P下部光導波層123の上面
でエッチングが自動的に停止する。このようにして、活
性層126、下部および上部引張り歪障壁層125,127、下部
および上部障壁層124,128、InO.49Ga0.51Pキャッ
プ層129の、共振器端面設定位置を含む幅40μmのスト
ライプ状部分(端面近傍部分)を除去する。
[Equation 3] Stripe-shaped part extending in the direction and having a width of about 40 μm
Of the resist is removed, and this resist is used as a mask.
In hydrochloric acid etching solutionO.49Ga0.51P cap layer
Etching 129, Inx2Ga1-x2As1-y2Py2Upper part
The barrier layer 128 is exposed. At this time, etching with hydrochloric acid
By using a liquid, Inx2Ga1-x2As 1-y2Py2Up
The etching automatically stops on the upper surface of the partial barrier layer 128.
After removing the resist, I
nO.49GaO.51P until the lower optical waveguide layer 123 is exposed
Ching. At this time, use a sulfuric acid-based etching solution.
And by InO.49GaO.51P Upper surface of lower optical waveguide layer 123
Etching stops automatically at. In this way,
Layer 126, lower and upper tensile strain barrier layers 125, 127, lower
And upper barrier layers 124, 128, InO.49Ga0.51P Cap
The strike layer 129 has a width of 40 μm including the cavity end face setting position.
The lip-shaped portion (portion near the end face) is removed.

【0033】引き続き、端面近傍部分の除去された箇所
を埋めこむように、pあるいはi−In0.49Ga0.51
上部光導波層130を成長させ、さらにp−Ga1-z1Al
z1As第一クラッド層131、p−InO.49GaO.51P第
一エッチング阻止層(10nm程度)132、GaAs第二
エッチング阻止層(10nm程度)133、n−InO.5(G
1-z2Alz20.5P電流狭窄層134(O.2≦z2≦1)、
n−InO.49GaO.51Pキャップ層135を形成する。こ
の後、レジストを塗布後、先に除去されたストライプ状
部分と垂直な<011>方向に1〜3μm幅程度の電流
注入開口に対応するストライプ状領域のレジストを除去
し、このレジストをマスクとして、n−InO.49Ga
O.51Pキャップ層135、n−InO.5(Ga1-z2Alz2
O.5P電流狭窄層134のストライプ状部分を除去して電流
注入開口を形成する。この際、GaAs第二エッチング
阻止層133の上面でエッチングが自動的に停止する。そ
の後、レジストを除去し、硫酸系エッチング液で、Ga
As第二エッチング阻止層133のストライプ状部分を除
去して電流注入開口を形成する。
Subsequently, p or i-In 0.49 Ga 0.51 P is formed so as to fill the removed portion in the vicinity of the end face.
The upper optical waveguide layer 130 is grown, and p-Ga 1 -z 1 Al is further grown.
z1 As first cladding layer 131, p-In O.49 Ga O.51 P first etching stop layer (about 10 nm) 132, GaAs second etching stop layer (about 10 nm) 133, n-In O.5 (G
a 1-z2 Al z2 ) 0.5 P current confinement layer 134 (O.2 ≦ z2 ≦ 1),
An n-In O.49 Ga O.51 P cap layer 135 is formed. After that, after applying a resist, the resist in the stripe region corresponding to the current injection opening having a width of about 1 to 3 μm in the <011> direction perpendicular to the previously removed stripe portion is removed, and this resist is used as a mask. , N-In O.49 Ga
O.51 P cap layer 135, n-In O.5 (Ga 1-z 2 Al z 2 ).
The stripe-shaped portion of the O.5P current confinement layer 134 is removed to form a current injection opening. At this time, etching automatically stops on the upper surface of the GaAs second etching stop layer 133. After that, the resist is removed and a Ga-based etching solution is used to remove Ga.
The striped portion of the As second etching stop layer 133 is removed to form a current injection opening.

【0034】引き続き、p−Ga1-z1Alz1As第二ク
ラッド層137、p−GaAsコンタクト層138を成長さ
せ、このコンタクト層138上にp側電極139を形成し、そ
の後基板121の研磨を行い、この研磨面にn側電極140を
形成する。
Subsequently, a p-Ga 1 -z 1 Al z1 As second cladding layer 137 and a p-GaAs contact layer 138 are grown, a p-side electrode 139 is formed on the contact layer 138, and then the substrate 121 is polished. Then, the n-side electrode 140 is formed on this polished surface.

【0035】その後、共振器端面設定位置で試料をへき
開して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方
に低反射率コートを行い、さらにチップ化して半導体レ
ーザ素子を完成させる。
After that, a high reflectivity coat is applied to one of the resonator faces formed by cleaving the sample at the cavity end face setting position, and a low reflectivity coat is applied to the other face, and further a chip is formed to complete a semiconductor laser device.

【0036】なお、p型第一クラッド層131の膜厚およ
びp型第二クラッド層の組成は、基本横モード発振が高
出力まで実現できる厚みとする。すなわち、等価屈折率
段差が1.5×10-3から7×lO-3になるように設定する。
また、各クラッド層の組成は、光導波層のバンドギャッ
プより大きいバンドギャップを有する組成であればよ
く、上述のGaAlAsからなるものの他、GaAs基
板101に格子整合するInGaAlPまたはInGaA
lAsP系を用いることもできる。活性層は多重量子井
戸であってもよいが引張り歪障壁層並びに圧縮歪活性層
の歪量と厚みの積の合計の絶対値がO.3nm以内となる
ようにする。
The film thickness of the p-type first clad layer 131 and the composition of the p-type second clad layer are set such that fundamental transverse mode oscillation can be realized up to a high output. That is, set to the equivalent refractive index step is 7 × lO -3 from 1.5 × 10 -3.
Further, the composition of each clad layer may be any composition having a bandgap larger than that of the optical waveguide layer. In addition to the above-mentioned GaAlAs, InGaAlP or InGaA lattice-matched to the GaAs substrate 101 can be used.
The lAsP system can also be used. The active layer may be a multi-quantum well, but the absolute value of the sum of the product of the strain amount and the thickness of the tensile strain barrier layer and the compressive strain active layer is within 0.3 nm.

【0037】本発明の第4の実施の形態を図4に示し、
その製造過程と併せて構造を説明する。まず、有機金属
気相成長法によりn−GaAs基板141上に、n−Ga
1-z1Alz1Asクラッド層142(0.57≦z1≦0.8)、nあ
るいはi−InO.49Ga0.51P下部光導波層143、i−
Inx1Ga1-x1As1-y1y1下部障壁層144(0≦x1≦
0.3,0≦y1≦0.6)、Inx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮
歪量子井戸活性層145(O.49y3<x3≦O.4,O≦y3≦0.
1)、i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1上部障壁層(5
nm程度)146、In0.49GaO.51Pキャップ層(10n
m程度)147を積層する。このキャップ層147上にレジス
トを塗布し、通常のリソグラフィにより、所定の共振器
長周期で
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIG.
The structure will be described together with the manufacturing process. First, n-Ga is formed on the n-GaAs substrate 141 by metal organic chemical vapor deposition.
1-z1 Al z1 As cladding layer 142 (0.57 ≦ z1 ≦ 0.8), n or i-In O.49 Ga 0.51 P lower optical waveguide layer 143, i-
In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 lower barrier layer 144 (0 ≦ x1 ≦
0.3,0 ≦ y1 ≦ 0.6), In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer 145 (O.49y3 <x3 ≦ O.4, O ≦ y3 ≦ 0.
1), i-In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 upper barrier layer (5
146, In 0.49 Ga O.51 P cap layer ( 10 n
Approximately m) 147 is laminated. A resist is applied on the cap layer 147, and by a normal lithography, at a predetermined resonator long period.

【数4】 方向に延びる、40μm程度の幅を有するストライプ状部
分のレジストを除去し、このレジストをマスクとして、
塩酸系のエッチング液でIn0.49Ga0.51Pキャップ層
147をエッチングし、Inx1Ga1-x1As1-y1y1上部
障壁層146を露出させる。この際、塩酸系のエッチング
液を用いることにより、Inx1Ga1-x1As 1-y1y1
部障壁層146の上面でエッチングが自動的に停止する。
引き続きレジストを除去後、硫酸系のエッチング液でI
O.49GaO.51P下部光導波層143が露出するまでエッ
チングする。この際、硫酸系のエッチング液を用いるこ
とにより、InO.49GaO.51P下部光導波層143の上面
でエッチングが自動的に停止する。このようにして、活
性層145、下部および上部障壁層144,146、InO.49Ga
0.51Pキャップ層147の、共振器端面設定位置を含む幅4
0μmのストライプ状部分(端面近傍部分)を除去す
る。
[Equation 4] Stripe-shaped part extending in the direction and having a width of about 40 μm
Of the resist is removed, and this resist is used as a mask.
In hydrochloric acid etching solution0.49Ga0.51P cap layer
Etching 147, Inx1Ga1-x1As1-y1Py1Upper part
Barrier layer 146 is exposed. At this time, etching with hydrochloric acid
By using a liquid, Inx1Ga1-x1As 1-y1Py1Up
The etching automatically stops on the upper surface of the partial barrier layer 146.
After removing the resist, I
nO.49GaO.51P until the lower optical waveguide layer 143 is exposed
Ching. At this time, use a sulfuric acid-based etching solution.
And by InO.49GaO.51P upper surface of lower optical waveguide layer 143
Etching stops automatically at. In this way,
Layer 145, lower and upper barrier layers 144,146, InO.49Ga
0.51Width of the P cap layer 147 including the cavity end face setting position 4
Strip the 0 μm striped part (the part near the end face)
It

【0038】引き続き、端面近傍部分の除去された箇所
を埋めこむように、pあるいはi−InO.49GaO.51
上部光導波層148、GaAsエッチング阻止層(10nm程
度)149、n−InO.5(Ga1-z2Alz20.5P電流狭
窄層150(0.2≦z2≦1)、n−InO.49GaO.51Pキャ
ップ層151、GaAsキャップ層(図示しない)を形成
する。この後、レジストを塗布後、先に除去されたスト
ライプ状部分と垂直な<011>方向に1〜3μm幅程
度の領域レジストを除去し、このレジストをマスクとし
て、硫酸系のエッチング液でGaAsキャップ層のスト
ライプ状部分を除去して電流注入開口を形成する。この
際、InO.49GaO.51Pキャップ層151の上面でエッチ
ングが自動的に停止する。その後、レジストを除去し、
GaAsキャップ層をマスクとして、塩酸系エッチング
液で、InO.49GaO.51Pキャップ層151、n−InO.5
(Ga1-z2Alz2O.5P電流狭窄層150のストライプ状
部分を除去して電流注入開口を形成する。マスクとして
も用いたGaAsキャップ層を除去するとともにGaA
sエッチング阻止層149のストライプ状部分を除去して
電流注入開口を形成する。
Subsequently, p or i-In O.49 Ga O.51 P is formed so as to fill the removed portion in the vicinity of the end face.
Upper optical waveguide layer 148, GaAs etching stop layer (about 10 nm) 149, n-In O.5 (Ga 1-z 2 Al z 2 ) 0.5 P current confinement layer 150 (0.2 ≦ z 2 ≦ 1), n-In O.49 A Ga O.51 P cap layer 151 and a GaAs cap layer (not shown) are formed. After this, a resist is applied, and then a region resister having a width of 1 to 3 μm is removed in the <011> direction perpendicular to the previously stripped portion, and the resist is used as a mask to remove the GaAs cap with a sulfuric acid-based etching solution. The striped portion of the layer is removed to form a current injection opening. At this time, the etching automatically stops on the upper surface of the In O.49 Ga O.51 P cap layer 151. Then remove the resist,
The GaAs cap layer as a mask, a hydrochloric acid-based etching solution, In O.49 Ga O.51 P cap layer 151, n-In O.5
The striped portion of the (Ga 1 -z 2 Al z 2 ) O.5 P current confinement layer 150 is removed to form a current injection opening. The GaAs cap layer used also as a mask is removed and GaA
s Striped portions of the etching stop layer 149 are removed to form current injection openings.

【0039】引き続き、p−Ga1-z1Alz1As第二ク
ラッド層153、p−GaAsコンタクト層154を成長さ
せ、このコンタクト層154上にp側電極155を形成し、そ
の後基板141の研磨を行い、この研磨面にn側電極156を
形成する。
Subsequently, a p-Ga 1 -z 1 Al z1 As second cladding layer 153 and a p-GaAs contact layer 154 are grown, a p-side electrode 155 is formed on the contact layer 154, and then the substrate 141 is polished. Then, the n-side electrode 156 is formed on this polished surface.

【0040】その後、共振器端面設定位置で試料をへき
開して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方
に低反射率コートを行い、チップ化して半導体レーザ素
子を完成させる。
Thereafter, one side of the cavity surface formed by cleaving the sample at the cavity end face setting position is coated with a high reflectance and the other side is coated with a low reflectance, and the semiconductor laser device is completed by chipping.

【0041】なお、上部光導波層148の厚み、およびp
型第二クラッド層153の組成は、基本横モード発振が高
出力まで実現できる厚みとする。すなわち、等価屈折率
段差が1.5×10-3から7×10-3になるように設定する。
The thickness of the upper optical waveguide layer 148 and p
The composition of the mold second clad layer 153 is set to a thickness capable of realizing fundamental transverse mode oscillation up to high output. That is, the equivalent refractive index step is set to be 1.5 × 10 −3 to 7 × 10 −3 .

【0042】本発明の第5の実施の形態を図5に示し、
その製造過程と併せて構造を説明する。まず、有機金属
気相成長法によりn−GaAs基板161上に、n−Ga
1-z1Alz1Asクラッド層162(0.57≦z1≦0.8)、nあ
るいはi−InO.49GaO.51P下部光導波層163(5n
m程度)、i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1下部障壁層
164(0≦x1≦0.3,0≦y1≦0.6, 10nm程度)、In
x3Ga1-x3As1-y3y 3圧縮歪量子井戸活性層165(O.4
9y3<x3≦O.4,O≦y3≦0.1)、i−Inx1Ga1 -x1As
1-y1y1上部障壁層(10nm程度)166、InO.49Ga
O.51Pキャップ層(5nm程度)167を積層する。この
キャップ層167上にレジストを塗布し、通常のリソグラ
フィにより、所定の共振器長周期で
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIG.
The structure will be described together with the manufacturing process. First, n-Ga is formed on an n-GaAs substrate 161 by a metal organic chemical vapor deposition method.
1-z1 Al z1 As cladding layer 162 (0.57 ≦ z1 ≦ 0.8), n or i-In O.49 Ga O.51 P lower optical waveguide layer 163 (5n
m), i-In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 lower barrier layer
164 (0 ≦ x1 ≦ 0.3, 0 ≦ y1 ≦ 0.6, about 10 nm), In
x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y 3 compressive strained quantum well active layer 165 (O.4
9y3 <x3 ≦ O.4, O ≦ y3 ≦ 0.1), i-In x1 Ga 1 -x1 As
1-y1 P y1 upper barrier layer (about 10 nm) 166, In O.49 Ga
An O.51 P cap layer (about 5 nm) 167 is laminated. A resist is applied on this cap layer 167, and by a normal lithography, at a predetermined resonator long period.

【数5】 方向に延びる、40μm程度の幅を有するストライプ状部
分のレジストを除去し、このレジストをマスクとして、
塩酸系のエッチング液でInO.49GaO.51Pキャップ層
167をエッチングし、Inx1Ga1-x1As1-y1y1上部
障壁層166を露出させる。この際、塩酸系のエッチング
液を用いることにより、Inx1Ga1-x1As 1-y1y1
部障壁層166の上面でエッチングが自動的に停止する。
引き続きレジストを除去後、硫酸系のエッチング液でI
O.49Ga0.51P下部光導波層163が露出するまでエッ
チングする。この際、硫酸系のエッチング液を用いるこ
とにより、InO.49GaO.51P下部光導波層163の上面
でエッチングが自動的に停止する。このようにして、活
性層165、下部および上部障壁層164,166、InO.49Ga
0.51Pキャップ層167の、共振器端面設定位置を含む幅4
0μmのストライプ状部分(端面近傍部分)を除去す
る。
[Equation 5] Stripe-shaped part extending in the direction and having a width of about 40 μm
Of the resist is removed, and this resist is used as a mask.
In hydrochloric acid etching solutionO.49GaO.51P cap layer
Etching 167, Inx1Ga1-x1As1-y1Py1Upper part
The barrier layer 166 is exposed. At this time, etching with hydrochloric acid
By using a liquid, Inx1Ga1-x1As 1-y1Py1Up
The etching automatically stops on the upper surface of the partial barrier layer 166.
After removing the resist, I
nO.49Ga0.51P until the lower optical waveguide layer 163 is exposed
Ching. At this time, use a sulfuric acid-based etching solution.
And by InO.49GaO.51P upper surface of lower optical waveguide layer 163
Etching stops automatically at. In this way,
Layer 165, lower and upper barrier layers 164,166, InO.49Ga
0.51Width of P cap layer 167 including the cavity end face setting position 4
Strip the 0 μm striped part (the part near the end face)
It

【0043】引き続き、端面近傍部分の除去された部分
を埋めこむように、pあるいはi−InO.49GaO.51
上部光導波層168、p−Ga1-z1Alz1As第一クラッ
ド層169、p−InO.49Ga0.51Pエッチング阻止層(1
0nm程度)170、p−Ga1-z 1Alz1As第二クラッド
層171、p−GaAsコンタクト層172を成長する。さら
に、図示しない絶縁膜を形成し、この絶縁膜の1〜3μ
m程度の<011>方向のストライプ状部分を残し、そ
れ以外の部分を除去する。この絶縁膜をマスクとして、
硫酸系エッチング液で、p−GaAsコンタクト層17
2、p−Ga1-z1Alz1As第二クラッド層171のストラ
イプ状部分両側を除去してリッジを形成する。引き統
き、絶縁膜173を形成し、通常のリソグラフィによりリ
ッジ上部だけに電流注入開口を形成する。この電流注入
開口を覆うようにp側電極174を形成し、その後基板161
の研磨を行い、この研磨面にn側電極175を形成する。
Subsequently, p or i-In O.49 Ga O.51 P is formed so as to fill the removed portion near the end face.
Upper optical waveguide layer 168, p-Ga 1-z1 Al z1 As first cladding layer 169, p-In O.49 Ga 0.51 P etching stop layer (1
170 nm, p-Ga 1-z 1 Al z1 As second cladding layer 171, and p-GaAs contact layer 172 are grown. Further, an insulating film (not shown) is formed, and 1 to 3 μm of this insulating film is formed.
The striped portion in the <011> direction of about m is left, and the other portions are removed. Using this insulating film as a mask,
P-GaAs contact layer 17 with sulfuric acid etching solution
2. The ridge is formed by removing both sides of the stripe-shaped portion of the p-Ga 1 -z 1 Al z1 As second cladding layer 171. Subsequently, the insulating film 173 is formed, and the current injection opening is formed only in the upper portion of the ridge by ordinary lithography. A p-side electrode 174 is formed so as to cover the current injection opening, and then the substrate 161 is formed.
Then, the n-side electrode 175 is formed on the polished surface.

【0044】その後、共振器端面設定位置で試料をへき
開して形成した共振器面の一方に高反射率コート、他方
に低反射率コートを行い、チップ化して半導体レーザ素
子を完成させる。
Thereafter, one side of the cavity surface formed by cleaving the sample at the cavity end face setting position is coated with a high reflectance and the other side is coated with a low reflectance, and the semiconductor laser element is completed by chipping.

【0045】なお、p型第二クラッド層の膜厚は、基本
横モード発振が高出力まで実現できる値とする。すなわ
ち、等価屈折率段差が1.5×10-3から7×10-3になるよ
うに設定する。
The film thickness of the p-type second clad layer is set to a value that can realize fundamental transverse mode oscillation up to high output. That is, the equivalent refractive index step is set to be 1.5 × 10 −3 to 7 × 10 −3 .

【0046】本発明の第6の実施の形態を図6に示す。
ここでは、第5の実施の形態の半導体レーザ素子との相
違点のみを説明し、同等の層には同符合を付し詳細な説
明を省略する。
A sixth embodiment of the present invention is shown in FIG.
Here, only the differences from the semiconductor laser device of the fifth embodiment will be described, the same layers will be given the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0047】第6の実施の形態の半導体レーザ素子は、
第5の実施の形態の半導体レーザ素子の上部光導波層16
8上に形成されていたp−Ga1-z1Alz1As第一クラ
ッド層169、p−InO.49GaO.51Pエッチング阻止層1
70を備えないものである。このように、p型クラッド層
部を一層のp型クラッド層のみからなるものとしてもよ
い。
The semiconductor laser device of the sixth embodiment is
The upper optical waveguide layer 16 of the semiconductor laser device of the fifth embodiment
P-Ga 1-z1 Al z1 As first cladding layer 169, p-In O.49 Ga O.51 P etching stop layer 1 formed on
It does not have 70. In this way, the p-type clad layer portion may be composed of only one p-type clad layer.

【0048】なお、この場合、上部光導波層168の厚み
は、基本横モード発振が高出力まで実現できる値とす
る。すなわち、等価屈折率段差が1.5×10-3から7×10
-3になるように設定する。
In this case, the thickness of the upper optical waveguide layer 168 is set to a value capable of realizing fundamental transverse mode oscillation up to high output. That is, the equivalent refractive index step is from 1.5 × 10 −3 to 7 × 10
Set it to -3 .

【0049】上記本発明の各実施の形態にかかる半導体
レーザ素子は、Inx3Ga1-x3As y31-y3圧縮歪活性
層の組成を0.49y3<x3≦0.4、0≦y3≦0.1の範囲で制御
することにより、発振波長を900<λ<1200(n
m)の範囲で制御することができる。
Semiconductor According to Each Embodiment of the Present Invention
The laser element is Inx3Ga1-x3As y3P1-y3Compressive strain activity
Control layer composition in the range of 0.49y3 <x3≤0.4, 0≤y3≤0.1
The oscillation wavelength is 900 <λ <1200 (n
It can be controlled in the range of m).

【0050】上記各半導体層の成長法としては、固体あ
るいはガスを原料とする分子線エピタキシャル成長法を
用いてもよい。
As a method for growing each of the above semiconductor layers, a molecular beam epitaxial growth method using a solid or gas as a raw material may be used.

【0051】特に、範囲指定をしていないサフィクス
x、y、z等は、0以上1以下の範囲の数値であり、格子
整合あるいは不整合条件、バンドギャップの大きさ、お
よび発振波長に対する屈折率の大きさ等によって適宜定
める。
In particular, a suffix with no range specified
x, y, z, etc. are numerical values in the range of 0 or more and 1 or less, and are appropriately determined depending on the lattice matching or mismatching conditions, the size of the band gap, the size of the refractive index with respect to the oscillation wavelength, and the like.

【0052】上記実施の形態においては、GaAs基板
としてn型の導電性のものを用いたが、p型の導電性の
基板を用いてもよく、その場合は、上記各層の導電性を
反転して積層すればよい。
Although the n-type conductive substrate is used as the GaAs substrate in the above-mentioned embodiments, a p-type conductive substrate may be used. In that case, the conductivity of each layer is reversed. It may be stacked.

【0053】上記各実施の形態の半導体レーザ素子は、
いずれも基本横モードを保ったまま、高いレベルの光出
力のレーザ光を発生させることができる。本発明は、基
本横モード発振するレーザのみならず、3μm以上の発
振領域幅を有するマルチモード発振をする半導体レーザ
素子においても同様の効果を得ることができ、低雑音な
高出力発振を可能とした信頼性の高いマルチモード発振
の半導体レーザを得ることができる。
The semiconductor laser device of each of the above-mentioned embodiments is
Both of them can generate laser light with a high level of optical output while maintaining the basic transverse mode. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can obtain similar effects not only in a laser that oscillates in a fundamental transverse mode but also in a semiconductor laser device that oscillates in a multimode having an oscillation region width of 3 μm or more, and enables high-power oscillation with low noise. A highly reliable multi-mode oscillation semiconductor laser can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施の形態による半導体レーザ
素子を示す断面図
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 n−GaAs基板 102 n−Ga1-z1Alz1Asクラッド層 103 nあるいはi−In0.49Ga0.51P下部光導波
層 104 i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1下部障壁層 105 Inx3Ga1-x3As1-y3y3圧縮歪量子井戸活
性層 106 i−Inx1Ga1-x1As1-y1y1上部障壁層 107 In0.49Ga0.51Pキャップ層 108 pあるいはi−In0.49Ga0.51P上部光導波
層 109 p−Ga1-z1Alz1As第一クラッド層 110 p−In0.49Ga0.51P第一エッチング阻止層 111 GaAs第二エッチング阻止層 112 n−In0.5(Ga1-z2A1z20.5P電流狭窄
層 113 n−In0.49Ga0.51Pキャップ層 115 p−Ga1-z1Alz1As第二クラッド層 116 p−GaAsコンタクト層 117 p側電極 118 n側電極 119 絶縁膜 120 第二導電型クラッド層部
101 n-GaAs substrate 102 n-Ga 1-z1 Al z1 As clad layer 103 n or i-In 0.49 Ga 0.51 P lower optical waveguide layer 104 i-In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 lower barrier layer 105 In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3 compressive strain quantum well active layer 106 i-In x1 Ga 1-x1 As 1-y1 P y1 upper barrier layer 107 In 0.49 Ga 0.51 P cap layer 108 p or i-In 0.49 Ga 0.51 P upper optical waveguide layer 109 p-Ga 1 -z1 Al z1 As first cladding layer 110 p-In 0.49 Ga 0.51 P first etching stop layer 111 GaAs second etching stop layer 112 n-In 0.5 (Ga 1 -z2 A1 z2 ) 0.5 P current constriction layer 113 n-In 0.49 Ga 0.51 P cap layer 115 p-Ga 1-z1 Al z1 As second cladding layer 116 p-GaAs contact layer 117 p-side electrode 118 n-side electrode 119 insulation Membrane 120 Second conductivity type clad layer

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一導電型GaAs基板上に、 第一導電型クラッド層、 第一導電型あるいはアンドープのInGaP下部光導波
層、 InGaAsPまたはInGaAsからなる圧縮歪活性
層、 第二導電型あるいはアンドープのInGaP上部光導波
層、および第二導電型クラッド層部がこの順に積層され
た半導体層からなる半導体レーザ装置において、 前記下部光導波層と前記圧縮歪活性層との間に、該圧縮
歪活性層のバンドギャップより大きいバンドギャップを
有するInGaAsP下部障壁層を備え、 前記圧縮歪活性層と前記上部光導波層との間に、該圧縮
歪活性層のバンドギャップより大きいバンドギャップを
有するInGaAsP上部障壁層を備え、 前記下部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁
層の、前記半導体層が劈開されてなる端面のうち共振器
端面を構成する対向する2つの端面に隣接する部分が除
去されており、 前記下部および上部光導波層が前記圧縮歪活性層のバン
ドギャップより大きいバンドギャップを有し、 前記下部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁
層が除去された部分に、前記上部光導波層が埋め込まれ
ていることを特徴とする半導体レーザ装置。
1. A first-conductivity-type GaAs substrate, a first-conductivity-type clad layer, a first-conductivity-type or undoped InGaP lower optical waveguide layer, a compressive strain active layer made of InGaAsP or InGaAs, a second-conductivity-type or undoped InGaP upper optical waveguide layer, and a semiconductor laser device comprising a semiconductor layer in which a second conductivity type cladding layer portion is laminated in this order, wherein the compressive strain active layer is provided between the lower optical waveguide layer and the compressive strain active layer. An InGaAsP lower barrier layer having a bandgap larger than that of the layer, the InGaAsP upper barrier having a bandgap larger than that of the compressive strain active layer between the compressive strain active layer and the upper optical waveguide layer. A layer, wherein the semiconductor layer of the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer is A portion of the opened end face adjacent to two opposite end faces constituting the cavity end face is removed, and the lower and upper optical waveguide layers have a band gap larger than that of the compressive strain active layer. The semiconductor laser device is characterized in that the upper optical waveguide layer is embedded in a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer are removed.
【請求項2】 前記圧縮歪活性層が、0.49y3<x3≦0.4
および0≦y3≦0.1であるInx3Ga1-x3As1-y3y3
からなることを特徴とする請求項1記載の半導体レーザ
装置。
2. The compressive strain active layer is 0.49y3 <x3 ≦ 0.4.
And a 0 ≦ y3 ≦ 0.1 In x3 Ga 1-x3 As 1-y3 P y3
The semiconductor laser device according to claim 1, comprising:
【請求項3】 前記第二導電型クラッド層部上の、前記
下部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記上部障壁層が
除去された部分に対応する領域を除く領域に第二導電型
コンタクト層が形成され、 前記第二導電型クラッド層部上の、前記下部障壁層、前
記圧縮歪活性層および前記上部障壁層が除去された部分
に対応する領域に絶縁膜が形成されていることを特徴と
する請求項1または2記載の半導体レーザ装置。
3. A contact layer of the second conductivity type in a region on the second conductivity type clad layer portion except a region corresponding to a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer are removed. And an insulating film is formed on a region of the second conductivity type clad layer portion corresponding to a portion where the lower barrier layer, the compressive strain active layer and the upper barrier layer are removed. The semiconductor laser device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記第二導電型クラッド層部の、前記共
振器端面の一方から他方に亘るストライプ状部分の両側
が、該第二導電型クラッド層部上面側から所定位置まで
除去されて形成されたリッジ部を備えたことを特徴とす
る請求項1から3いずれか1項記載の半導体レーザ装
置。
4. The second conductivity type clad layer portion is formed by removing both sides of a striped portion extending from one side to the other of the cavity end surface to a predetermined position from the upper surface side of the second conductivity type clad layer portion. 4. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a ridge portion formed therein.
【請求項5】 前記第二導電型クラッド層部が、前記上
部光導波層側から、 第二導電型第一クラッド層、 第二導電型InGaP第一エッチング阻止層、 前記共振器端面の一方から他方へ亘るストライプ状の電
流注入開口を有するGaAs第二エッチング阻止層、 前記共振器端面の一方から他方へ亘るストライプ状の電
流注入開口を有する第一導電型InGaAlP電流狭窄
層、 前記共振器端面の一方から他方へ亘るストライプ状の電
流注入開口を有する第一導電型InGaPキャップ層、
および第二導電型第二クラッド層をこの順に備えてなる
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
導体レーザ装置。
5. The second-conductivity-type cladding layer portion is provided from one of the upper optical waveguide layer side, the second-conductivity-type first cladding layer, the second-conductivity-type InGaP first etching stop layer, and one of the resonator end faces. A GaAs second etching stop layer having a stripe-shaped current injection opening extending to the other side; a first conductivity type InGaAlP current confinement layer having a stripe-shaped current injection opening extending from one of the resonator end faces to the other; A first conductivity type InGaP cap layer having a stripe-shaped current injection opening extending from one to the other;
4. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a second conductivity type second cladding layer in this order.
【請求項6】 前記第二導電型クラッド層部が、前記上
部光導波層側から、 前記共振器端面の一方から他方へ亘るストライプ状の電
流注入開口を有するGaAsエッチング阻止層、 前記共振器端面の一方から他方へ亘るストライプ状の電
流注入開口を有する第一導電型InGaAlP電流狭窄
層、 前記共振器端面の一方から他方へ亘るストライプ状の電
流注入開口を有する第一導電型InGaPキャップ層、
および第二導電型クラッド層をこの順に備えてなること
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
レーザ装置。
6. The GaAs etching stop layer, wherein the second conductivity type clad layer portion has a stripe-shaped current injection opening extending from one side of the cavity end face to the other from the upper optical waveguide layer side, the cavity end face. A first conductivity type InGaAlP current confinement layer having a stripe-shaped current injection opening extending from one side to the other; a first conductivity type InGaP cap layer having a stripe-shaped current injection opening extending from one side of the resonator end face to the other side;
4. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a second conductivity type cladding layer in this order.
【請求項7】 前記各クラッド層が前記GaAs基板に
格子整合するAlGaAs、InGaAlP、InGa
AlAsPのいずれかからなることを特徴とする請求項
1から6いずれか1項記載の半導体レーザ装置。
7. The AlGaAs, InGaAlP, InGa in which each of the cladding layers is lattice-matched with the GaAs substrate.
7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is made of any one of AlAsP.
【請求項8】 前記下部および上部障壁層がそれぞれ、
0≦x1≦0.3および0≦y1≦0.6であるInx1Ga1-x1
1-y1y1からなることを特徴とする請求項1から7い
ずれか1項記載の半導体レーザ装置。
8. The lower and upper barrier layers, respectively,
In x1 Ga 1 -x1 A with 0 ≦ x1 ≦ 0.3 and 0 ≦ y1 ≦ 0.6
8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is made of s 1 -y1 P y1 .
【請求項9】 前記下部および上部障壁層がそれぞれ、
0≦x2≦0.3およびx2=0.49y2であるInx2Ga1-x2
1-y2y2障壁層と、0.49y4>x4≧0および0<y4≦0.
5であるInx4Ga1-x4As1-y4y4引張り歪障壁層と
の2層からなり、該2層のうち前記引張り歪障壁層が前
記圧縮歪活性層に隣接して配置されていることを特徴と
する請求項1から7いずれか1項記載の半導体レーザ装
置。
9. The lower and upper barrier layers, respectively,
In x2 Ga 1 -x2 A with 0 ≦ x2 ≦ 0.3 and x2 = 0.49y2
s 1-y2 P y2 barrier layer and 0.49y4> x4 ≧ 0 and 0 <y4 ≦ 0.
5 of In x4 Ga 1-x4 As 1-y4 P y4 tensile strain barrier layer, and the tensile strain barrier layer of the two layers is arranged adjacent to the compressive strain active layer. 8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a semiconductor laser device.
【請求項10】 基板上に、圧縮歪活性層を含む複数の
半導体層が積層されてなり、2つの対向する端面により
共振器端面が構成されてなる半導体レーザ装置の製造方
法であって、 第一導電型GaAs基板上に、 第一導電型クラッド層、 前記圧縮歪活性層のバンドギャップより大きいバンドギ
ャップを有する第一導電型あるいはアンドープのInG
aP下部光導波層、 前記圧縮歪活性層のバンドギャップより大きいバンドギ
ャップを有するInGaAsP下部障壁層、 InGaAsPまたはInGaAsからなる前記圧縮歪
活性層、 前記圧縮歪活性層のバンドギャップより大きいバンドギ
ャップを有するInGaAsP上部障壁層、 InGaPキャップ層、およびGaAsキャップ層をこ
の順に積層し、 前記GaAsキャップ層の、前記共振器端面に隣接する
端面近傍部分を除去し、 該GaAsキャップ層をマスクとして、前記InGaP
キャップ層の前記端面近傍部分を除去し、 前記マスクとしたGaAsキャップ層を除去すると同時
に、前記InGaPキャップ層をマスクとして、前記上
部障壁層、前記圧縮歪活性層および前記下部障壁層の前
記端面近傍部分を除去し、 前記除去された端面近傍部分およびInGaPキャップ
層上に、前記圧縮歪活性層のバンドギャップよりも大き
いバンドギャップを有する第二導電型あるいはアンドー
プのInGaP上部光導波層を形成し、さらに該上部光
導波層上に第二導電型クラッド層部を形成することを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
10. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: a substrate, a plurality of semiconductor layers including a compressive strain active layer, which are stacked, and a cavity end face formed by two opposing end faces. A first conductivity type clad layer on a first conductivity type GaAs substrate; a first conductivity type or undoped InG having a bandgap larger than that of the compressive strain active layer;
aP lower optical waveguide layer, InGaAsP lower barrier layer having a band gap larger than the band gap of the compressive strain active layer, the compressive strain active layer made of InGaAsP or InGaAs, having a band gap larger than the band gap of the compressive strain active layer. An InGaAsP upper barrier layer, an InGaP cap layer, and a GaAs cap layer are laminated in this order, a portion of the GaAs cap layer near the end face adjacent to the resonator end face is removed, and the InGaP layer is used as a mask.
A portion of the cap layer near the end face is removed, and at the same time, the GaAs cap layer used as the mask is removed, and at the same time, the InGaP cap layer is used as a mask to near the end face of the upper barrier layer, the compressive strain active layer, and the lower barrier layer. Removing the portion, and forming a second conductivity type or undoped InGaP upper optical waveguide layer having a bandgap larger than the bandgap of the compressive strain active layer on the removed end face vicinity portion and the InGaP cap layer, A method of manufacturing a semiconductor laser device, further comprising forming a second conductivity type clad layer portion on the upper optical waveguide layer.
【請求項11】 前記第二導電型クラッド層部を、前記
上部光導波層側から、 第二導電型第一クラッド層、 第二導電型InGaP第一エッチング阻止層、 GaAs第二エッチング阻止層、 第一導電型InGaAlP電流狭窄層、 第一導電型InGaPキャップ層、および第二GaAs
キャップ層をこの順に積層し、 該第二GaAsキャップ層の、ストライプ状の電流注入
開口に対応する部分を除去し、 次に、該第二GaAsキャップ層をマスクとして、前記
第一導電型InGaPキャップ層および前記電流狭窄
層、前記電流注入開口となる部分を除去し、 前記マスクとした第二GaAsキャップ層を除去すると
同時に、前記第一導電型InGaPキャップ層をマスク
として、前記第二エッチング阻止層の、前記電流注入開
口となる部分を除去し、 前記電流注入開口を覆うように第二導電型第二クラッド
層を形成することにより形成することを特徴とする請求
項10記載の半導体レーザ装置の製造方法。
11. A second conductivity type first clad layer, a second conductivity type InGaP first etching stop layer, a GaAs second etching stop layer, the second conductivity type clad layer portion from the upper optical waveguide layer side. First conductivity type InGaAlP current confinement layer, first conductivity type InGaP cap layer, and second GaAs
A cap layer is laminated in this order, a portion of the second GaAs cap layer corresponding to the stripe-shaped current injection opening is removed, and then the first conductivity type InGaP cap is formed using the second GaAs cap layer as a mask. Layer, the current confinement layer, and the portion to be the current injection opening are removed, and the second GaAs cap layer used as the mask is removed. At the same time, the second conductivity type InGaP cap layer is used as the mask. 11. The semiconductor laser device according to claim 10, wherein a portion which becomes the current injection opening is removed, and a second conductivity type second cladding layer is formed so as to cover the current injection opening. Production method.
【請求項12】 前記第二導電型クラッド層部を、前記
上部光導波層側から、 GaAsエッチング阻止層、 第一導電型InGaAlP電流狭窄層、 第一導電型InGaPキャップ層、および第二GaAs
キャップ層をこの順に積層し、 該第二GaAsキャップ層の、ストライプ状の電流注入
開口に対応する部分を除去し、 次に、該第二GaAsキャップ層をマスクとして、前記
第一導電型InGaPキャップ層および前記電流狭窄層
の前記電流注入開口となる部分を除去し、 前記マスクとした第二GaAsキャップ層を除去すると
同時に、前記第一導電型InGaPキャップ層をマスク
として、前記GaAsエッチング阻止層の前記電流注入
開口となる部分を除去し、 前記電流注入開口を覆うように第二導電型クラッド層を
形成することにより形成することを特徴とする請求項1
0記載の半導体レーザ装置の製造方法。
12. The GaAs etching stop layer, the first conductivity type InGaAlP current confinement layer, the first conductivity type InGaP cap layer, and the second GaAs from the upper optical waveguide layer side in the second conductivity type clad layer portion.
A cap layer is laminated in this order, a portion of the second GaAs cap layer corresponding to the stripe-shaped current injection opening is removed, and then the first conductivity type InGaP cap is formed using the second GaAs cap layer as a mask. Layer and the portion of the current confinement layer to be the current injection opening are removed, and the second GaAs cap layer used as the mask is removed. At the same time, the first conductivity type InGaP cap layer is used as a mask to remove the GaAs etching stop layer. 2. A part which becomes the current injection opening is removed, and a second conductivity type clad layer is formed so as to cover the current injection opening.
0. A method for manufacturing a semiconductor laser device described in 0.
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