JP2003060302A - Semiconductor laser and manufacturing method therefor method - Google Patents

Semiconductor laser and manufacturing method therefor method

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JP2003060302A
JP2003060302A JP2001247189A JP2001247189A JP2003060302A JP 2003060302 A JP2003060302 A JP 2003060302A JP 2001247189 A JP2001247189 A JP 2001247189A JP 2001247189 A JP2001247189 A JP 2001247189A JP 2003060302 A JP2003060302 A JP 2003060302A
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semiconductor laser
laser device
current blocking
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Norifumi Sato
典文 佐藤
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser that can obtain a stable lateral mode in which the flow of current in a ridge is fixed and the current density in a light emitting region is made uniform, and in addition, the luminous intensity distribution little varies; can be mounted without rattling, and is reduced in element resistance. SOLUTION: In the ridge structure of this semiconductor composed of a contact layer, a current-blocking layer, and a third clad layer, the upper end face of the current-blocking layer and the upper end face of the contact layer or third clad layer adjoin each other and form a flat surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信用、民生用
および産業機器用光源として用いられる半導体レーザ装
置およびその製造方法に係り、詳細には、活性層材料の
バンドギャップよりも広い禁制帯エネルギーを持つクラ
ッド層により完全に囲まれている埋め込みリッジ構造を
有する半導体レーザ装置およびその製造方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device used as a light source for optical communication, consumer use and industrial equipment, and a method for manufacturing the same, and more particularly to a forbidden band wider than the band gap of an active layer material. The present invention relates to a semiconductor laser device having a buried ridge structure which is completely surrounded by a clad layer having energy and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体発光装置は、情報・画像処理、計
測、通信および医療等の分野における光源として用いら
れており、高出力の光ビームを得るために様々な試みが
なされている。高出力の光ビームを実現するには、レー
ザ素子中を流れる電流の広がりを抑制することにより、
レーザ光が伝搬する活性層領域付近に電流が集中するよ
うにし、かつレーザ光を一定領域に閉じ込める必要があ
る。その上、光源として使用される半導体レーザでは、
低しきい値電流、安定な横モードの発振が要求される。
2. Description of the Related Art A semiconductor light emitting device is used as a light source in the fields of information / image processing, measurement, communication, medical care, and the like, and various attempts have been made to obtain a high-output light beam. In order to realize a high-power light beam, by suppressing the spread of the current flowing through the laser element,
It is necessary to concentrate the current near the active layer region where the laser light propagates and confine the laser light in a certain region. Besides, in the semiconductor laser used as the light source,
Low threshold current and stable transverse mode oscillation are required.

【0003】そのために、従来の高出力半導体レーザ装
置では、縦方向のみならず、横方向についても電流ある
いはキャリアの注入をストライプ(帯)状の領域に制限
する種々のストライプ構造が採用されている。
Therefore, the conventional high-power semiconductor laser device employs various stripe structures that restrict the injection of current or carriers to the stripe-shaped regions not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. .

【0004】例えば、図4はダブルヘテロ(DH)構造
を有する従来公知の半導体レーザ装置の一例であり、そ
の構造を反射面方向から見たレーザの断面構造、すなわ
ち共振器長方向に垂直な断面構造を模式的に示してい
る。図4が、例えばGaAs系赤外レーザの場合、1は
p−GaAsからなるコンタクト層、2はn−GaAs
からなる電流阻止層(ブロック層)、3はp−AlGa
Asからなる第3のクラッド層、4はエッチングストッ
プ層、5はp−AlGaAsからなる第2のクラッド
層、6はノンドープAlGaAsからなる活性層、7は
n−AlGaAsからなる第1のクラッド層であり、第
1のクラッド層7の下には図示していないが、n−Ga
Asからなるバッファ層、n−GaAs基板およびn−
電極(負電極)が順次形成された構造となっている。な
お、「ノンドープ」とは、アンドープともいい、不純物
がドープされていないことをいう。
For example, FIG. 4 shows an example of a conventionally known semiconductor laser device having a double hetero (DH) structure. The structure is a cross-sectional structure of the laser as viewed from the direction of the reflecting surface, that is, a cross section perpendicular to the cavity length direction. The structure is shown schematically. In the case of FIG. 4 showing a GaAs infrared laser, for example, 1 is a contact layer made of p-GaAs and 2 is n-GaAs.
Current blocking layer (blocking layer) 3 made of p-AlGa
A third cladding layer made of As, 4 is an etching stop layer, 5 is a second cladding layer made of p-AlGaAs, 6 is an active layer made of undoped AlGaAs, and 7 is a first cladding layer made of n-AlGaAs. Although not shown below the first cladding layer 7, n-Ga
A buffer layer made of As, an n-GaAs substrate, and an n-
It has a structure in which electrodes (negative electrodes) are sequentially formed. Note that "non-doped" is also called undoped and means that impurities are not doped.

【0005】p−AlGaAsからなる第2のクラッド
層5およびn−AlGaAsからなる第1のクラッド層
7は、AlGaAsからなる活性層6にキャリアを閉じ
込める働きをするものである。図4に示す断面構造で
は、AlGaAsからなる活性層6は平坦であるので、
横方向でのキャリア閉じ込めが起こらない。しかし、n
−GaAsからなる電流阻止層(ブロック層)2によっ
て、電流狭窄が行われる。そして、p−AlGaAsか
らなる第3のクラッド層3の厚さがV字型に変化してい
る、すなわち反射面方向からみた断面において、p−A
lGaAsからなる第3のクラッド層3の断面形状が台
形となっているために、AlGaAsからなる活性層6
付近を伝搬するレーザ光に対して実行的な屈折率分布が
横方向に形成され、光導波が行われる。このp−AlG
aAsからなる第3のクラッド層3により、AlGaA
sからなる活性層6にはストライプ状にキャリアが励起
され、発光領域8となる。
The second clad layer 5 made of p-AlGaAs and the first clad layer 7 made of n-AlGaAs function to confine carriers in the active layer 6 made of AlGaAs. In the sectional structure shown in FIG. 4, since the active layer 6 made of AlGaAs is flat,
Carrier confinement does not occur in the lateral direction. But n
Current confinement is performed by the current blocking layer (block layer) 2 made of -GaAs. The thickness of the third cladding layer 3 made of p-AlGaAs is V-shaped, that is, p-A in the cross section viewed from the reflecting surface direction.
Since the third clad layer 3 made of 1GaAs has a trapezoidal cross section, the active layer 6 made of AlGaAs is formed.
An effective refractive index distribution is formed in the lateral direction for the laser light propagating in the vicinity, and optical waveguide is performed. This p-AlG
By the third cladding layer 3 made of aAs, AlGaA
In the active layer 6 made of s, carriers are excited in stripes to form the light emitting region 8.

【0006】しかしながら、図4に示すようなストライ
プ構造を有する半導体レーザ装置にあっては、n−Ga
Asからなる電流阻止層2が製造工程上、p−GaAs
からなるコンタクト層1に一部段差状に被覆している形
状にあるため、発光領域8の横方向両端付近で光出力が
弱くなってしまうので、安定な横モードが得にくいとい
う問題点がある。この理由を、図面を参照しながら、以
下に詳述する。
However, in the semiconductor laser device having the stripe structure as shown in FIG. 4, n-Ga is used.
In the manufacturing process, the current blocking layer 2 made of As is p-GaAs.
Since the contact layer 1 made of is partially covered in a stepped shape, the light output is weakened in the vicinity of both ends in the lateral direction of the light emitting region 8, so that there is a problem that it is difficult to obtain a stable lateral mode. . The reason for this will be described in detail below with reference to the drawings.

【0007】図4において、電流注入部となるn−Ga
Asからなる電流阻止層(ブロック層)2に覆われてい
ないp−GaAsからなるコンタクト層1の開口部の幅
をW1とし、p−GaAsからなるコンタクト層1リッ
ジ上部での幅をW2、n−GaAsからなる電流阻止層
(ブロック層)2のp−AlGaAsからなる第2のク
ラッド層5側開口部の幅をW3と表した時、発光横広が
り角はこのW2の寸法で決まる。W2の寸法が決まれ
ば、W3の寸法は半導体レーザ装置の製造工程上、ほと
んど一義的に決定される。
In FIG. 4, n-Ga that serves as a current injection portion
The width of the opening of the contact layer 1 made of p-GaAs which is not covered by the current blocking layer (block layer) 2 made of As is W1, and the width at the upper portion of the ridge of the contact layer 1 made of p-GaAs is W2, n. When the width of the opening of the current blocking layer (block layer) 2 made of -GaAs on the side of the second cladding layer 5 made of p-AlGaAs is expressed as W3, the emission lateral spread angle is determined by the dimension of W2. Once the size of W2 is determined, the size of W3 is almost uniquely determined in the manufacturing process of the semiconductor laser device.

【0008】安定な横モードが発振されるためには、発
光領域8全域で電流密度に差がないことが望まれる。図
4において、n−GaAsからなる電流阻止層2が、p
−GaAsからなるコンタクト層1リッジ上部に一部段
差状に被覆しているため、該被覆部分では電流が流れ
ず、電流注入部はW1のみとなる。しかしながら、p−
GaAsからなるコンタクト層1およびp−AlGaA
sからなる第3のクラッド層3のリッジ内では電流が流
れるため、注入された電流は拡散し、p−GaAsから
なるコンタクト層1において、W2の幅の領域に電流が
流れることになる。すなわち、p−GaAsからなるコ
ンタクト層1のうち、n−GaAsからなる電流阻止層
2で被覆され、電流が注入されない両端の領域では、拡
散のみに頼った電流注入となるため、中央部よりも電流
密度が低くなる。その結果、発光領域8の横方向両端付
近では電流密度が希薄となり、横モード発振において、
発光領域8の両端付近で出力が弱くなる。例えばブロー
ドエリア型レーザの場合、発光領域8の両端付近での光
強度が弱くなると、ニアフィールドパターン(NFP;
Near Field Pattern;近視野像)での導波波形(プロフ
ァイル)が急峻にならず、不安定な横モードとなってし
まうという問題が生じる。また電流注入部W1が狭くな
ると電気的特性が悪くなり素子抵抗が高くなるという問
題も生じる。従って、p−GaAsからなるコンタクト
層1が、n−GaAsからなる電流阻止層2によって被
覆されていない構造の半導体レーザ装置の出現が期待さ
れている。
In order to oscillate a stable transverse mode, it is desired that there is no difference in current density throughout the light emitting region 8. In FIG. 4, the current blocking layer 2 made of n-GaAs is p
Since the ridge of the contact layer 1 made of -GaAs is partially covered in a stepped shape, no current flows in the covered portion, and only the current injection portion is W1. However, p-
Contact layer 1 made of GaAs and p-AlGaA
Since a current flows in the ridge of the third cladding layer 3 made of s, the injected current diffuses, and the current flows in the region of the width W2 in the contact layer 1 made of p-GaAs. In other words, in the contact layer 1 made of p-GaAs, the regions at both ends covered with the current blocking layer 2 made of n-GaAs and in which no current is injected, the current injection depends only on the diffusion, so that it is more than the central part. The current density becomes low. As a result, the current density becomes lean near both ends of the light emitting region 8 in the lateral direction, and in transverse mode oscillation,
The output becomes weak near both ends of the light emitting region 8. For example, in the case of a broad area laser, when the light intensity near both ends of the light emitting region 8 becomes weak, the near field pattern (NFP;
There is a problem that the waveguide waveform (profile) in the near field pattern does not become steep and becomes an unstable transverse mode. Further, if the current injection part W1 becomes narrow, the electrical characteristics will deteriorate and the element resistance will increase. Therefore, it is expected that a semiconductor laser device having a structure in which the contact layer 1 made of p-GaAs is not covered with the current blocking layer 2 made of n-GaAs.

【0009】さらに、また上述のような電流阻止層2が
一部段差状に被覆した形状はレーザを実装する際のマウ
ント時に素子のがたつきの原因ともなる。マウント時の
がたつきは電流阻止層が一部段差状に被覆した形状に限
らず、電流阻止層が一部突起状になっている場合も起こ
り得る。従って、電流阻止層とコンタクト層または第3
のクラッド層とが平坦な形状であることが望ましく、こ
のような構造の半導体レーザ装置の出現が期待されてい
る。
Further, the shape in which the current blocking layer 2 is partially covered in a stepped manner as described above causes rattling of the element during mounting when mounting a laser. The rattling at the time of mounting is not limited to the shape in which the current blocking layer is partially covered in a stepped shape, and may occur when the current blocking layer is partially in the shape of a protrusion. Therefore, the current blocking layer and the contact layer or the third layer
It is desirable that the clad layer and the clad layer have a flat shape, and a semiconductor laser device having such a structure is expected to appear.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、リッジ内で
の電流の流れを一定にすることにより、発光領域での電
流密度を均一にすることで発光強度分布にバラツキの少
ない安定な横モードを得ることができ、実装時のがたつ
きがなく、さらに素子抵抗が低減されている半導体レー
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。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the current density in the light emitting region is made uniform by making the current flow in the ridge constant, so that a stable transverse mode with little variation in the light emission intensity distribution. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same, in which there is no rattling at the time of mounting and the element resistance is reduced.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討を
行った結果、コンタクト層、電流阻止層および第3のク
ラッド層からなるリッジ構造を半導体上部に形成し、電
流阻止層の上端面とコンタクト層の上端面または第3の
クラッド層の上端面とが隣接して平坦面を形成する構造
とすることによって、上述したような問題を一挙に解決
できることを知見した。
As a result of intensive studies, the inventor of the present invention formed a ridge structure composed of a contact layer, a current blocking layer and a third cladding layer on the upper part of the semiconductor, and formed an upper end surface of the current blocking layer. It has been found that the above problems can be solved all at once by providing a structure in which a flat surface is formed by adjoining the upper surface of the contact layer or the upper surface of the third clad layer to each other.

【0012】すなわち、かかる構造をとることにより、
特にリッジ構造の両端部における電流注入が、上記従来
の半導体レーザ装置のように電流の拡散に頼るものでは
なく、リッジ構造の中央部と同じようになされる。その
結果、かかる構造をとることにより、リッジ内での電流
の拡散を少なくし、リッジ内での電流の流れを一定にす
ることができ、ひいては、発光領域での電流密度が均一
になり、発光強度分布にバラツキの少ない安定な横モー
ドを得ることができる。また、リッジ構造の凸部の上端
が平坦であるので、実装時のがたつきも低減することが
できる。本発明者は、さらに検討を重ね、本発明を完成
させるに至った。
That is, by adopting such a structure,
In particular, current injection at both ends of the ridge structure does not rely on current diffusion as in the above-described conventional semiconductor laser device, but is performed in the same manner as in the central part of the ridge structure. As a result, by adopting such a structure, it is possible to reduce the current diffusion in the ridge and to make the current flow constant in the ridge, which in turn makes the current density in the light emitting region uniform and It is possible to obtain a stable transverse mode with little variation in the intensity distribution. Moreover, since the upper end of the convex portion of the ridge structure is flat, rattling at the time of mounting can be reduced. The present inventor has conducted further studies and completed the present invention.

【0013】すなわち、本発明は、(1)半導体基板
と、半導体基板上に形成された第1のクラッド層と、第
1のクラッド層上に形成された活性層と、活性層上に形
成された第2のクラッド層と、第2のクラッド層上に形
成されたエッチングストップ層と、エッチングストップ
層上に形成されたストライプ状の凸部を有する第3のク
ラッド層と、第3のクラッド層上に形成されたコンタク
ト層と、コンタクト層凸部の少なくとも一部を除いて、
コンタクト層と接触して形成された電流阻止層とを備え
た半導体レーザ装置であって、コンタクト層の上端面と
電流阻止層の上端面とが隣接して平坦面を形成する構造
を有していることを特徴とする半導体レーザ装置、
(2)半導体基板と、半導体基板上に形成された第1の
クラッド層と、第1のクラッド層上に形成された活性層
と、活性層上に形成された第2のクラッド層と、第2の
クラッド層上に形成されたエッチングストップ層と、エ
ッチングストップ層上に形成されたストライプ状の凸部
を有する第3のクラッド層と、第3のクラッド層凸部の
少なくとも一部を除いて、第3のクラッド層と接触して
形成された電流阻止層と、第3のクラッド層上に形成さ
れたコンタクト層とを備えた半導体レーザ装置であっ
て、第3のクラッド層の上端面と電流阻止層の上端面と
が隣接して平坦面を形成している構造を有していること
を特徴とする半導体レーザ装置、(3)コンタクト層、
電流阻止層および第3のクラッド層からなる半導体レー
ザ装置のリッジ構造において、電流阻止層の上端面とコ
ンタクト層の上端面または第3のクラッド層の上端面と
が隣接して平坦面を形成していることを特徴とする半導
体レーザ装置のリッジ構造、(4)前記(3)に記載さ
れたリッジ構造を有することを特徴とする半導体レーザ
装置、(5)前記(1)または(2)に記載の平坦面を
研磨により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、(6)半導体基板上に、第1のクラッド
層、活性層、第2のクラッド層、エッチングストップ
層、第3のクラッド層、コンタクト層を上記順に連続し
て成長形成する工程と、コンタクト層上にエッチングマ
スクを形成する工程と、エッチングマスクを用いてコン
タクト層および第3のクラッド層を選択エッチングしリ
ッジ底部を有するストライプ状の凸部を形成する工程
と、エッチングストップ層を除去する工程と、第2のク
ラッド層上およびリッジ構造の側面に電流阻止層を形成
する工程と、電流阻止層を形成する際にできる突起およ
びコンタクト層上に電流阻止層が一部被覆した段差、ま
たは/およびリッジ上部にできた電流阻止層を選択エッ
チングにより取り除いた際にできる段差、凹凸等の非平
坦部分を研磨により平坦化する工程とを含むことを特徴
とする半導体レーザ装置の製造方法、に関する。
That is, the present invention comprises (1) a semiconductor substrate, a first clad layer formed on the semiconductor substrate, an active layer formed on the first clad layer, and an active layer formed on the active layer. A second clad layer, an etching stop layer formed on the second clad layer, a third clad layer having stripe-shaped protrusions formed on the etching stop layer, and a third clad layer Except for at least a part of the contact layer formed above and the contact layer convex portion,
A semiconductor laser device comprising a current blocking layer formed in contact with a contact layer, having a structure in which an upper end surface of the contact layer and an upper end surface of the current blocking layer are adjacent to each other to form a flat surface. A semiconductor laser device characterized in that
(2) a semiconductor substrate, a first cladding layer formed on the semiconductor substrate, an active layer formed on the first cladding layer, a second cladding layer formed on the active layer, 2 except the etching stop layer formed on the clad layer, the third clad layer having a stripe-shaped convex portion formed on the etching stop layer, and at least a part of the convex portion of the third clad layer. A semiconductor laser device comprising: a current blocking layer formed in contact with the third cladding layer; and a contact layer formed on the third cladding layer. A semiconductor laser device having a structure in which a flat surface is formed adjacent to the upper end surface of the current blocking layer, (3) a contact layer,
In a ridge structure of a semiconductor laser device including a current blocking layer and a third cladding layer, an upper end surface of the current blocking layer and an upper end surface of the contact layer or an upper end surface of the third cladding layer are adjacent to each other to form a flat surface. A ridge structure of a semiconductor laser device characterized by: (4) a semiconductor laser device characterized by having the ridge structure described in (3) above; (5) the above (1) or (2) A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: forming a flat surface as described above by polishing; (6) a first clad layer, an active layer, a second clad layer, an etching stop layer, and a third clad layer on a semiconductor substrate. Of the clad layer and the contact layer are continuously grown in the above order, a step of forming an etching mask on the contact layer, the contact layer and the third layer using the etching mask. A step of selectively etching the lad layer to form a stripe-shaped convex portion having a ridge bottom, a step of removing the etching stop layer, and a step of forming a current blocking layer on the second cladding layer and on the side surface of the ridge structure. , A step formed when the current blocking layer is formed and a step formed by partially covering the current blocking layer on the contact layer, and / or a step formed when the current blocking layer formed on the ridge is removed by selective etching, unevenness, etc. And a step of flattening the non-flat part by polishing the semiconductor laser device.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の態様を以
下に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of the present invention will be described below.

【0015】活性層の一部のみに電流を流すための電流
狭窄構造としてリッジ構造を有し、かつ電流阻止層が前
記リッジ構造の凸部の少なくとも一部を除いて形成され
ている半導体レーザ装置は、従来、例えば後で詳述する
が図3で示される(a)〜(g)の工程により作製され
ていた。かかる製造工程によれば、リッジ構造の上端の
一部、特に両端部において、電流阻止層がリッジ構造の
開口部を段差状に被覆する構造、または電流阻止層が一
部に突起を有する形状となることは避けられない。より
具体的には、有機金属を用いた化学気相成長(MOCV
D)法により電流阻止層を形成する際に、SiOマス
クによる選択成長でのマイグレーションで、前記段差状
の被覆または突起ができる場合がある。また、リッジ上
部に形成した電流阻止層を選択エッチングにより取り除
いた際に、前記段差状の被覆または突起、さらに、凹凸
等の非平坦部分ができる場合がある。
A semiconductor laser device having a ridge structure as a current confinement structure for allowing a current to flow only in a part of the active layer, and a current blocking layer formed by excluding at least a part of the convex portion of the ridge structure. Conventionally, for example, as will be described in detail later, was manufactured by the steps (a) to (g) shown in FIG. According to such a manufacturing process, at a part of the upper end of the ridge structure, particularly at both ends, a structure in which the current blocking layer covers the opening of the ridge structure in a stepped shape, or a shape in which the current blocking layer partially has a protrusion It cannot be avoided. More specifically, chemical vapor deposition (MOCV) using organic metal
When the current blocking layer is formed by the method D), the stepwise coating or protrusion may be formed by the migration in the selective growth using the SiO 2 mask. In addition, when the current blocking layer formed on the ridge is removed by selective etching, the stepped coating or protrusion, and the uneven portion such as unevenness may be formed in some cases.

【0016】本発明は、かかるリッジ構造の上端の一
部、特に両端部に形成されている電流阻止層がリッジ構
造の開口部を段差状に被覆している構造、または電流阻
止層が一部に突起を有する形状、さらに選択エッチング
により形成される凹凸等の非平坦部分を平坦にすること
を特長とする。例えば、前記図4で示した従来の半導体
レーザ装置に対して、本発明を適用すると、図1で示さ
れる反射面方向から見た断面形状を有する半導体レーザ
装置となる。図4と図1を比較すれば明らかなように、
従来の半導体レーザ装置においてはW1<W2であるの
に対し、本発明の半導体レーザ装置においてはW1=W
2である。なお、上述した通り、W1は電流注入部とな
る開口部の幅であり、W2はコンタクト層のリッジ上部
での幅である。本発明では、従来の半導体レーザ装置に
比して電流注入部となる開口部の幅W1が広くなってい
るので、素子抵抗を低減することができる。また、W1
<W2であるときは、W2のうちW1と重複のない両端
部分において、電流注入がなされず電流の拡散に頼った
電流分布を示したが、W1=W2であれば、かかる不都
合は生じず、リッジ内での電流の流れを一定にすること
ができる。その結果、発光領域での電流密度が均一にな
り、発光強度分布にバラツキの少ない安定な横モードを
得ることができる。さらに、リッジ構造の凸部の上端面
が平坦であるので、実装時のがたつきも低減することが
できる。
According to the present invention, a part of the upper end of the ridge structure, in particular, a structure in which a current blocking layer formed at both ends covers the opening of the ridge structure in a step shape, or a part of the current blocking layer is provided. It is characterized in that it has a shape having a projection on its surface and further flattens non-flat portions such as irregularities formed by selective etching. For example, when the present invention is applied to the conventional semiconductor laser device shown in FIG. 4, the semiconductor laser device has a sectional shape shown in FIG. As is clear by comparing FIG. 4 and FIG.
In the conventional semiconductor laser device, W1 <W2, whereas in the semiconductor laser device of the present invention, W1 = W.
It is 2. As described above, W1 is the width of the opening that serves as the current injection portion, and W2 is the width of the contact layer above the ridge. In the present invention, since the width W1 of the opening serving as the current injection portion is wider than that of the conventional semiconductor laser device, the element resistance can be reduced. Also, W1
When <W2, a current distribution was shown at both end portions of W2 that do not overlap with W1, and current injection was not performed, and current distribution was relied on. However, if W1 = W2, such inconvenience does not occur. The current flow in the ridge can be constant. As a result, the current density in the light emitting region becomes uniform, and a stable transverse mode with little variation in the light emission intensity distribution can be obtained. Furthermore, since the upper end surface of the convex portion of the ridge structure is flat, rattling at the time of mounting can be reduced.

【0017】本発明に係る半導体レーザ装置は、上記特
徴を有していれば、いかなる公知の構造を有していても
よい。中でも、本発明に係る半導体レーザ装置の好まし
い態様としては、下記構造を有する半導体レーザ装置が
挙げられる。すなわち、コンタクト層、電流阻止層およ
び第3のクラッド層からなる半導体レーザ装置のリッジ
構造において、電流阻止層の上端面とコンタクト層の上
端面または第3のクラッド層の上端面とが隣接して平坦
面を形成していることを特徴とする半導体レーザ装置の
リッジ構造および該リッジ構造を有している半導体レー
ザ装置である。
The semiconductor laser device according to the present invention may have any known structure as long as it has the above characteristics. Among them, as a preferable aspect of the semiconductor laser device according to the present invention, a semiconductor laser device having the following structure can be mentioned. That is, in the ridge structure of the semiconductor laser device including the contact layer, the current blocking layer, and the third cladding layer, the upper end surface of the current blocking layer is adjacent to the upper end surface of the contact layer or the upper end surface of the third cladding layer. A ridge structure of a semiconductor laser device having a flat surface and a semiconductor laser device having the ridge structure.

【0018】本発明に係る半導体レーザ装置は、活性層
の一部のみに電流を流すための電流狭窄構造としてリッ
ジ構造をとっている。すなわち、第3のクラッド層の厚
さがV字型に変化している、すなわち反射面方向からみ
た断面において、第3のクラッド層の断面形状が台形と
なっており、かつ第3のクラッド層凸部の少なくとも一
部を除いて電流阻止層が形成されていることにより、前
記第3のクラッド層が電流注入部となる。
The semiconductor laser device according to the present invention has a ridge structure as a current confinement structure for allowing a current to flow only in a part of the active layer. That is, the thickness of the third cladding layer is changed to a V shape, that is, the cross-sectional shape of the third cladding layer is trapezoidal in the cross section viewed from the reflecting surface direction, and the third cladding layer is Since the current blocking layer is formed except at least a part of the convex portion, the third cladding layer serves as a current injection portion.

【0019】ここで、前記電流阻止層は、電流が流れる
ことがなければ、どのような材料で形成されていてもか
まわず、公知の絶縁材料を用いてよい。例えば、SiO
やSi、TiOまたはAlO等の化合物、
またはこれらの組み合わせであってもよい。
Here, the current blocking layer may be made of any material as long as no current flows, and a known insulating material may be used. For example, SiO
2 , compounds such as Si 3 N 4 , TiO 2 or AlO 2 ,
Alternatively, a combination of these may be used.

【0020】本発明の半導体レーザ装置において用いる
基板としては、その上に積層される半導体化合物の種類
により適宜選択できる。例えば、GaAs系半導体化合
物を用いる場合は、n−GaAs基板を用いることが好
ましい。また、GaN系半導体化合物を用いる場合は、
サファイア基板、SiC基板、GaN基板、スピネルま
たはZnO基板等が挙げられる。また、活性層にレーザ
光を閉じ込めるために、クラッド層は活性層材料のバン
ドギャップよりも広い禁制帯エネルギーを持つ材料から
なることが好ましい。
The substrate used in the semiconductor laser device of the present invention can be appropriately selected depending on the kind of semiconductor compound to be laminated thereon. For example, when using a GaAs-based semiconductor compound, it is preferable to use an n-GaAs substrate. When using a GaN-based semiconductor compound,
Examples include sapphire substrate, SiC substrate, GaN substrate, spinel or ZnO substrate. Further, in order to confine the laser light in the active layer, the cladding layer is preferably made of a material having a forbidden band energy wider than the band gap of the active layer material.

【0021】本発明に係る半導体レーザ装置において
は、第3のクラッド層の上にコンタクト層が積層されて
いることが好ましい。この場合、本発明に係る半導体レ
ーザ装置としては下記する2つの態様が挙げられる。1
の態様としては、リッジ構造の底部から順に、第3のク
ラッド層、コンタクト層が積層されているリッジ構造
で、コンタクト層凸部の少なくとも一部を除いて、コン
タクト層と接触して形成された電流阻止層とを備えた半
導体レーザ装置が挙げられる。他の態様としては、第3
のクラッド層の上端面と電流阻止層の上端面とが隣接し
て平坦面を形成しており、この上にコンタクト層が積層
されている構造を有している半導体レーザ装置が挙げら
れる。
In the semiconductor laser device according to the present invention, it is preferable that a contact layer is laminated on the third cladding layer. In this case, the semiconductor laser device according to the present invention includes the following two modes. 1
In this mode, the third clad layer and the contact layer are laminated in this order from the bottom of the ridge structure, and the ridge structure is formed in contact with the contact layer except at least a part of the convex portion of the contact layer. A semiconductor laser device including a current blocking layer may be used. In another aspect, the third
There is a semiconductor laser device having a structure in which the upper end surface of the clad layer and the upper end surface of the current blocking layer are adjacent to each other to form a flat surface, and a contact layer is laminated on the flat surface.

【0022】なお、本明細書においては、エッチングス
トップ層の下層を第2のクラッド層、エッチングストッ
プ層の上層を第3のクラッド層と称しているが、第2の
クラッド層および第3のクラッド層は同一の半導体化合
物からなるため、これらをあわせて第2のクラッド層と
称してもよい。
Although the lower layer of the etching stop layer is referred to as the second cladding layer and the upper layer of the etching stop layer is referred to as the third cladding layer in the present specification, the second cladding layer and the third cladding layer are referred to. Since the layers are made of the same semiconductor compound, they may be collectively referred to as a second cladding layer.

【0023】上記のように、エッチングストップ層が設
けられていることにより、リッジ構造(ストライプ状の
凸部)を形成する際のエッチングを制御性良く行うこと
ができる。すなわち、該エッチングストップ層とエッチ
ャントとを適宜選択することにより、所望の形状・深さ
にエッチングすることが可能になる。
As described above, since the etching stop layer is provided, the etching for forming the ridge structure (striped convex portion) can be performed with good controllability. That is, by appropriately selecting the etching stop layer and the etchant, it becomes possible to perform etching in a desired shape and depth.

【0024】本発明に係る半導体レーザ装置は、第1の
クラッド層と活性層の間に第1導電型の第1ガイド層
を、活性層と第2のクラッド層の間に第2導電型の第2
ガイド層を有していてもよい。また、基板と第1のクラ
ッド層との間に、バッファ層を有していてもよい。
In the semiconductor laser device according to the present invention, a first guide type first guide layer is provided between the first cladding layer and the active layer, and a second conductivity type first guide layer is provided between the active layer and the second cladding layer. Second
It may have a guide layer. In addition, a buffer layer may be provided between the substrate and the first cladding layer.

【0025】本発明に係る半導体レーザ装置には、通
常、p−電極およびn−電極が設けられている。p−電
極またはn−電極の位置およびその構造・組成は特に限
定されず、自体公知の構造・組成等に従ってよい。具体
的には、例えば、第2導電型電極が、第2のクラッド層
上、第3のクラッド層またはコンタクト層上に設けら
れ、第1導電型電極が基板の裏面に設けられている構造
が挙げられる。また、p−電極としては、例えばチタン
(Ti)、白金(Pt)および金(Au)が順次積層さ
れた構成の電極が挙げられる。また、n−電極として
は、例えば金ゲルマン(AuGe)、ニッケル(N
i)、チタン(Ti)、白金(Pt)および金(Au)
が順次積層された電極が挙げられる。
The semiconductor laser device according to the present invention is usually provided with a p-electrode and an n-electrode. The position of the p-electrode or the n-electrode and the structure / composition thereof are not particularly limited, and may be a structure / composition known per se. Specifically, for example, a structure in which the second conductivity type electrode is provided on the second cladding layer, the third cladding layer or the contact layer, and the first conductivity type electrode is provided on the back surface of the substrate is used. Can be mentioned. Further, as the p-electrode, for example, an electrode having a structure in which titanium (Ti), platinum (Pt), and gold (Au) are sequentially stacked is cited. Further, as the n-electrode, for example, gold germane (AuGe), nickel (N
i), titanium (Ti), platinum (Pt) and gold (Au)
An electrode in which is sequentially laminated is mentioned.

【0026】本発明に係る半導体レーザ装置を構成する
材料としては、公知の半導化合物を用いてよい。中で
も、III−V族半導化合物を用いるのが好ましい。III−
V族半導化合物とは、化学式InAlGa
(a,b,c≦1,a+b+c=1,x,y,
z≦1,x+y+z=1)において組成比a,bおよび
cならびにx、yおよびzをそれぞれの範囲内で変化さ
せたすべての組成の半導体を含むものを基本とする。さ
らに、III族元素であるIn、Al、Gaの一部をBに
置き換えたものや、V族元素であるN、As、Pの一部
をSbに置き換えたものも含まれる。本発明において
は、中でも上記化学式において、cおよびyが0でない
GaAs系半導体化合物が好ましい。より好ましくは、
化学式AlGaAs(0≦b<1,0<c≦1,b
+c=1)において組成比bおよびcをそれぞれの範囲
内で変化させたすべての組成の半導体が挙げられる。本
発明に係る半導体レーザ装置においては、活性層と、第
1導電型の第1のクラッド層および第2導電型の第2の
クラッド層とが異なる半導化合物からなる、いわゆるダ
ブルへテロ(DH)接合積層構造を備えていることが好
ましい。
A known semiconductor compound may be used as a material forming the semiconductor laser device according to the present invention. Above all, it is preferable to use a III-V group semiconductor compound. III-
The group V semiconductor compound has a chemical formula of In a Al b Ga c N x A.
sy P z (a, b, c ≦ 1, a + b + c = 1, x, y,
In the case of z ≦ 1, x + y + z = 1), the composition ratios a, b and c and the semiconductors having all compositions in which x, y and z are changed within respective ranges are basically included. Further, a group in which a part of the group III elements In, Al, and Ga are replaced with B and a group in which part of the group V elements N, As, and P are replaced with Sb are also included. In the present invention, a GaAs-based semiconductor compound in which c and y are not 0 in the above chemical formula is preferable. More preferably,
Chemical formula Al b Ga c As (0 ≦ b <1,0 <c ≦ 1, b
+ C = 1), semiconductors of all compositions in which the composition ratios b and c are changed within their respective ranges are included. In the semiconductor laser device according to the present invention, the so-called double hetero (DH), in which the active layer and the first conductivity type first cladding layer and the second conductivity type second cladding layer are made of different semiconductor compounds, ) It is preferable to have a bonded laminated structure.

【0027】本発明に係る半導体レーザ装置の具体的実
施態様を、図2を用いて以下に述べる。図2は本発明の
半導体レーザ装置の構造を示す断面図であり、本実施形
態は埋め込みリッジ構造を有する半導体レーザ装置をG
aAs系半導体化合物で作製した例である。本発明に係
る半導体レーザ装置は、例えば基板、半導体材料の種類
とその組成等は下記実施形態に限定されないことは言う
までもない。
A specific embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the semiconductor laser device of the present invention. In this embodiment, a semiconductor laser device having a buried ridge structure is
It is an example made of an aAs semiconductor compound. It goes without saying that the semiconductor laser device according to the present invention is not limited to, for example, the substrate, the type of semiconductor material and the composition thereof in the following embodiments.

【0028】図2において、21はn−GaAs基板で
あり、n−GaAs基板21上には有機金属の熱分解に
よるMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposi
tion)法等により連続的にn−GaAsからなるバッフ
ァ層22、n−AlGaAsからなる第1のクラッド層
23、活性層24、p−AlGaAsからなる第2のク
ラッド層25、エッチングストップ層26、およびスト
ライプ状のメサに加工されたp−AlGaAsからなる
第3のクラッド層27が形成されている。
In FIG. 2, reference numeral 21 is an n-GaAs substrate, and MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposi) is formed on the n-GaAs substrate 21 by thermal decomposition of an organic metal.
buffer layer 22 made of n-GaAs, the first cladding layer 23 made of n-AlGaAs, the active layer 24, the second cladding layer 25 made of p-AlGaAs, the etching stop layer 26, and the like. And a third clad layer 27 made of p-AlGaAs processed into a stripe-shaped mesa is formed.

【0029】n−AlGaAsからなる第1のクラッド
層23、活性層24、p−AlGaAsからなる第2の
クラッド層25、エッチングストップ層26およびp−
AlGaAsからなる第3のクラッド層27は、n−G
aAs基板21上に形成されたダブルヘテロ構造であ
り、発光波長に対応するエネルギーバンドギャップの活
性層24を、この活性層24よりもエネルギーバンドギ
ャップの大きいn−AlGaAsからなる第1のクラッ
ド層23、p−AlGaAsからなる第2のクラッド層
25、第3のクラッド層27で挟んだダブルヘテロ構造
となっている。
A first clad layer 23 made of n-AlGaAs, an active layer 24, a second clad layer 25 made of p-AlGaAs, an etching stop layer 26 and p-.
The third cladding layer 27 made of AlGaAs is n-G
The active layer 24 having a double hetero structure formed on the aAs substrate 21 and having an energy bandgap corresponding to the emission wavelength is the first cladding layer 23 made of n-AlGaAs having an energy bandgap larger than that of the active layer 24. , P-AlGaAs, a second clad layer 25 and a third clad layer 27 sandwich the double hetero structure.

【0030】ダブルヘテロ構造部、p−AlGaAsか
らなる第3のクラッド層27およびp−GaAsからな
るコンタクト層29の側面にはn−GaAsからなる電
流阻止層(ブロック層)28が形成されている。そし
て、p−GaAsからなるコンタクト層29およびn−
GaAs電流阻止層28の上面に正電極となるp−電極
30が被着され、n−GaAs基板21の下面に負電極
となるn−電極31が被着されている。
A current blocking layer (block layer) 28 made of n-GaAs is formed on the side surfaces of the double heterostructure portion, the third cladding layer 27 made of p-AlGaAs, and the contact layer 29 made of p-GaAs. . Then, the contact layer 29 made of p-GaAs and n-
A p-electrode 30 serving as a positive electrode is deposited on the upper surface of the GaAs current blocking layer 28, and an n-electrode 31 serving as a negative electrode is deposited on the lower surface of the n-GaAs substrate 21.

【0031】この構造では、電流狭窄はp−GaAsか
らなるコンタクト層29のリッジ上部のn−GaAsか
らなる電流阻止層28で行われ、光導波はストライプ状
のメサに加工されたp−AlGaAsからなる第3のク
ラッド層27およびp−AlGaAsからなる第2のク
ラッド層25の電流狭窄された部分で行われる。
In this structure, the current confinement is performed by the current blocking layer 28 made of n-GaAs on the ridge of the contact layer 29 made of p-GaAs, and the optical waveguide is made of p-AlGaAs processed into a stripe mesa. The third clad layer 27 and the second clad layer 25 made of p-AlGaAs are formed in the current-confined portion.

【0032】なお、p−AlGaAsからなる第2のク
ラッド層25およびp−AlGaAsからなる第3のク
ラッド層27はエッチングストップ層26を挟んだ構造
を説明する際の便宜上の理由から、第2、第3のクラッ
ド層という名称を用いているに過ぎず、p−AlGaA
sからなる第2のクラッド層25、第3のクラッド層2
7は同一半導体であるため、これらをあわせて第2のク
ラッド層と称してもよい。
The second clad layer 25 made of p-AlGaAs and the third clad layer 27 made of p-AlGaAs are the second and third layers for the sake of convenience in explaining the structure in which the etching stop layer 26 is sandwiched. Only the name of the third cladding layer is used, and p-AlGaA
second cladding layer 25 and third cladding layer 2 made of s
Since 7 is the same semiconductor, these may be collectively referred to as a second cladding layer.

【0033】本発明に係る半導体レーザ装置は、自体公
知の方法により容易に製造することができる。具体的に
は、半導体基板上に、第1のクラッド層、活性層、第2
のクラッド層、エッチングストップ層、第3のクラッド
層、コンタクト層を上記順に連続して成長形成する工程
と、コンタクト層上にエッチングマスクを形成する工程
と、エッチングマスクを用いてコンタクト層および第3
のクラッド層を選択エッチングしリッジ底部を有するス
トライプ状の凸部を形成する工程と、エッチングストッ
プ層を除去する工程と、第2のクラッド層上およびリッ
ジ構造の側面に電流阻止層を形成する工程と、電流阻止
層を形成する際にできる突起およびコンタクト層上に電
流阻止層が一部被覆した段差、または/およびリッジ上
部にできた電流阻止層を選択エッチングにより取り除い
た際にできる段差、凹凸等の非平坦部分を研磨により平
坦化する工程により、本発明に係る半導体レーザ装置を
製造することができる。
The semiconductor laser device according to the present invention can be easily manufactured by a method known per se. Specifically, on the semiconductor substrate, the first clad layer, the active layer, the second layer
Of the clad layer, the etching stop layer, the third clad layer, and the contact layer are continuously grown in the above order, a step of forming an etching mask on the contact layer, and the contact layer and the third layer using the etching mask.
Step of selectively etching the clad layer to form a stripe-shaped convex portion having a ridge bottom, a step of removing the etching stop layer, and a step of forming a current blocking layer on the second clad layer and on the side surface of the ridge structure. And a step formed when forming the current blocking layer and a step formed by partially covering the current blocking layer on the contact layer, and / or a step formed by removing the current blocking layer formed on the ridge by selective etching, unevenness The semiconductor laser device according to the present invention can be manufactured by the step of flattening the non-flat portion such as by polishing.

【0034】基板上に半導体層を積層させる工程におい
ては、公知のエピタキシャル成長方法を用いればよい。
かかる方法としては、例えばハライド気相成長法、分子
線エピタキシー(Molecular Beam Epitaxy;MBE)
法、スパッタリングもしくは真空蒸着などの物理気相成
長(PVD)法;VPE(Vapor Phase Epitaxy)法;有
機金属気層成長(MOCVD)法などの化学気相成長
(CVD)法;または液相エピタキシ(LPE)法等が
挙げられる。中でも、MOCVD法またはVPE法を用
いるのが好ましく、MOCVD法を用いるのがより好ま
しい。
In the step of laminating the semiconductor layer on the substrate, a known epitaxial growth method may be used.
Examples of such a method include halide vapor phase epitaxy, molecular beam epitaxy (MBE)
Method, physical vapor deposition (PVD) method such as sputtering or vacuum deposition; VPE (Vapor Phase Epitaxy) method; chemical vapor deposition (CVD) method such as metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method; or liquid phase epitaxy ( LPE) method and the like. Above all, it is preferable to use the MOCVD method or the VPE method, and it is more preferable to use the MOCVD method.

【0035】ついで、前記半導体積層構造の上部にリッ
ジ構造を形成する。前記リッジ構造は、例えば、フォト
リソグラフィとエッチングの組み合わせなど公知の方法
に従って作製することができる。なお、エッチング方法
は特に限定されず、例えば反応性イオンドライエッチン
グ(RIE)法もしくは反応性イオンビームドライエッ
チング(RIBE)法などのドライエッチング法、また
はウェットエッチング法などの公知の方法を用いてよ
い。
Next, a ridge structure is formed on the semiconductor laminated structure. The ridge structure can be manufactured by a known method such as a combination of photolithography and etching. The etching method is not particularly limited, and for example, a dry etching method such as a reactive ion dry etching (RIE) method or a reactive ion beam dry etching (RIBE) method, or a known method such as a wet etching method may be used. .

【0036】上述したように、本発明に係る半導体レー
ザ装置が、エッチングストップ層を有する場合は、制御
性良くリッジ構造を形成できる。かかる場合のリッジ構
造形成方法は、公知の方法に従ってよい。例えば、Ga
AsInPクラッド層をGaInPエッチングストップ
層までエッチングする場合、塩酸系のエッチャントを用
いたウェットエッチング法により、該クラッド層の途中
までエッチングする。ついで、硫酸系のエッチャントを
用いて、GaInPエッチング層が露出するまでエッチ
ングする。このとき、硫酸系のエッチャントに対して、
GaInPエッチングストップ層のエッチング速度は小
さいので、該エッチングストップ層でエッチングを停止
させることができ、所望のリッジストライプ形状を形成
することができる。または、例えば特開平3−1831
80に開示されている方法を用いてもよい。
As described above, when the semiconductor laser device according to the present invention has the etching stop layer, the ridge structure can be formed with good controllability. In this case, the method for forming the ridge structure may be a known method. For example, Ga
When the AsInP clad layer is etched up to the GaInP etching stop layer, the clad layer is partially etched by a wet etching method using a hydrochloric acid-based etchant. Then, etching is performed using a sulfuric acid-based etchant until the GaInP etching layer is exposed. At this time, for sulfuric acid type etchant,
Since the GaInP etching stop layer has a low etching rate, the etching can be stopped at the etching stop layer, and a desired ridge stripe shape can be formed. Alternatively, for example, JP-A-3-1831
The method disclosed in 80 may be used.

【0037】ついで、リッジ構造の上端、すなわち第3
のクラッド層の上端またはコンタクト層の上端を除き電
流阻止層を形成する。より具体的には、例えば上述した
ようなエピタキシャル成長方法により、例えばSiO
などの絶縁材料をリッジ構造の凸部の側部および底部に
積層させる。
Then, the upper end of the ridge structure, that is, the third
The current blocking layer is formed except the upper end of the clad layer or the upper end of the contact layer. More specifically, for example, by the epitaxial growth method as described above, for example, SiO 2
An insulating material such as is laminated on the side and bottom of the protrusion of the ridge structure.

【0038】ついで、リッジ構造の上端、すなわち電流
阻止層の上端面とコンタクト層の上端面または第3のク
ラッド層の上端面が隣接して平坦面を形成するように平
坦化する。本発明に係る半導体レーザ装置を作製する際
の平坦化は、公知の平坦化技術が用いられてよく、例え
ば、化学的機械研磨(CMP;Chemical MechanicalPol
ishing)法、機械研磨(MP;Mechanical Polishing)
法またはエッチバック法等が挙げられる。中でも、特に
好ましいのは、化学的機械研磨(以下、CMPと略す)
法である。
Next, the upper end of the ridge structure, that is, the upper end surface of the current blocking layer and the upper end surface of the contact layer or the upper end surface of the third cladding layer are adjacent to each other and planarized so as to form a flat surface. A known flattening technique may be used for flattening when manufacturing the semiconductor laser device according to the present invention. For example, chemical mechanical polishing (CMP) is used.
ishing) method, mechanical polishing (MP)
Method or etch back method. Of these, chemical mechanical polishing (hereinafter abbreviated as CMP) is particularly preferable.
Is the law.

【0039】次に、本発明に係る半導体レーザ装置の好
ましい製造方法について、図3を用いて説明する。図3
は上記半導体レーザ装置の製造方法を説明するための工
程断面図である。本発明に係る半導体レーザ装置の製造
方法は、例えば製造プロセスまたはエッチャントなど下
記に示した方法に限定されるものでないことは言うまで
もない。なお、下記実施形態においてAlGaAsは、
AlGa(1−x)Asのことである。かかる化合物
において、xは0〜1、好ましくは約0.1〜1.0の
範囲内の任意の値をとる。
Next, a preferable method for manufacturing the semiconductor laser device according to the present invention will be described with reference to FIG. Figure 3
[FIG. 6] is a process sectional view for illustrating the method of manufacturing the semiconductor laser device. It goes without saying that the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present invention is not limited to the method shown below such as the manufacturing process or the etchant. In the following embodiment, AlGaAs is
Is that of the Al x Ga (1-x) As. In such compounds, x takes any value within the range of 0 to 1, preferably about 0.1 to 1.0.

【0040】まず、図3(a)に示すn−GaAs基板
21の(100)面上に、MOCVD法により、図3
(b)に示すように連続に、n−GaAsからなるバッ
ファ層22、n−AlGaAsからなる第1のクラッド
層23、活性層24、p−AlGaAsからなる第2の
クラッド層25、エッチングストップ層26、p−Al
GaAsからなる第3のクラッド層27およびp−Ga
Asからなるコンタクト層29を順次結晶成長させて、
ダブルヘテロ構造結晶を形成した。上記n−AlGaA
sからなる第1のクラッド層23、p−AlGaAsか
らなる第2のクラッド層25、第3のクラッド層27お
よびエッチングストップ層26はAlGaAs層であ
り、エッチングストップ層26は各クラッド層23、2
5、27よりAl組成が高く、厚さが例えば50〜30
0ÅのAlGaAs層である。例えばn−Al0.4
0.6Asクラッド層23、p−Al0.4Ga
0.6Asクラッド層25、p−Al0.4Ga0.6
Asクラッド層27に対し、p−Al0.7Ga0.3
Asエッチングストップ層26とする。
First, the (100) plane of the n-GaAs substrate 21 shown in FIG. 3A is formed by the MOCVD method as shown in FIG.
As shown in (b), the buffer layer 22 made of n-GaAs, the first cladding layer 23 made of n-AlGaAs, the active layer 24, the second cladding layer 25 made of p-AlGaAs, and the etching stop layer are continuously formed. 26, p-Al
Third cladding layer 27 made of GaAs and p-Ga
The contact layer 29 made of As is sequentially grown to form a crystal,
A double heterostructure crystal was formed. The n-AlGaA
The first clad layer 23 made of s, the second clad layer 25 made of p-AlGaAs, the third clad layer 27, and the etching stop layer 26 are AlGaAs layers, and the etching stop layer 26 is each clad layer 23, 2.
Al composition is higher than 5, 27, and the thickness is, for example, 50 to 30.
It is a 0Å AlGaAs layer. For example, n-Al 0.4 G
a 0.6 As clad layer 23, p-Al 0.4 Ga
0.6 As clad layer 25, p-Al 0.4 Ga 0.6
For the As clad layer 27, p-Al 0.7 Ga 0.3
The As etching stop layer 26 is used.

【0041】次いで、図3(c)に示すように、p−G
aAsからなるコンタクト層29上に例えばシランガス
の熱分解と写真蝕刻により、ストライプ状にSiO
スク32およびレジストマスク33を形成した。
Then, as shown in FIG. 3C, p-G
A SiO 2 mask 32 and a resist mask 33 were formed in stripes on the contact layer 29 made of aAs by thermal decomposition of silane gas and photolithography.

【0042】次いで図3(d)に示すように、SiO
マスク32およびレジストマスク33を用いて、例えば
アンモニア系エッチャントを用いて、p−GaAsから
なるコンタクト層29を選択エッチングし、例えば酒石
酸系エッチャントを用いて、p−AlGaAsからなる
第3のクラッド層27を選択エッチングして、ストライ
プ状メサのリッジを形成した。ウェットエッチングによ
るリッジ作製のため、SiOマスク32下部ではアン
ダーカットが進行する。上述したように酒石酸をエッチ
ャントとして選択エッチングを行うとAl組成の高いエ
ッチングストップ層26はエッチング速度が遅いためエ
ッチングストップ層26上でエッチングは止まる。
Next, as shown in FIG. 3D, SiO 2
Using the mask 32 and the resist mask 33, the contact layer 29 made of p-GaAs is selectively etched using, for example, an ammonia-based etchant, and the third cladding layer 27 made of p-AlGaAs is used by using, for example, a tartaric acid-based etchant. Was selectively etched to form a stripe-shaped mesa ridge. Since the ridge is formed by wet etching, undercut progresses under the SiO 2 mask 32. As described above, when selective etching is performed using tartaric acid as an etchant, the etching stop layer 26 having a high Al composition has a low etching rate, so that etching stops on the etching stop layer 26.

【0043】次いで、図3(e)に示すように、例えば
フッ酸系エッチャントを用いて、エッチングすると、図
3(d)の場合とは逆にAl組成が高いエッチングスト
ップ層26のエッチング速度が速いため、既にストライ
プ状メサのリッジが形成されたp−AlGaAsからな
る第3のクラッド層27やエッチングストップ層26の
下面にあるp−AlGaAsからなる第2のクラッド層
25を殆ど侵食することなくエッチングストップ層26
のみを選択エッチングすることができる。また、このエ
ッチングストップ層26を酒石酸系エッチャントで除去
する際に、同エッチャントはSiOにも侵食するの
で、SiOマスクは同時にサイドエッチングされ、レ
ジストマスク下部でアンダーカットが進行する。
Next, as shown in FIG. 3E, when etching is performed using, for example, a hydrofluoric acid type etchant, the etching rate of the etching stop layer 26 having a high Al composition is opposite to that in the case of FIG. 3D. Since it is fast, the third cladding layer 27 made of p-AlGaAs already formed with the stripe-shaped mesa ridge and the second cladding layer 25 made of p-AlGaAs on the lower surface of the etching stop layer 26 are hardly eroded. Etching stop layer 26
Only the selective etching can be performed. Further, when the etching stop layer 26 is removed with a tartaric acid-based etchant, the etchant also erodes SiO 2 , so that the SiO 2 mask is side-etched at the same time and undercut proceeds under the resist mask.

【0044】上記記載から明らかなように、本実施形態
ではエッチングストップ層を除去する際に、同時にSi
マスクのサイドエッチングに同じエッチャントが使
えるので製造工程の簡略化を図ることができる。なお、
上記半導体レーザ装置の製造方法においてエッチングマ
スクの幅をサイドエッチングにより細くする工程を行わ
ずに電流阻止層を形成するようにしてもよい。
As is clear from the above description, in this embodiment, when the etching stop layer is removed, the Si
Since the same etchant can be used for side etching of the O 2 mask, the manufacturing process can be simplified. In addition,
In the method of manufacturing a semiconductor laser device described above, the current blocking layer may be formed without performing the step of narrowing the width of the etching mask by side etching.

【0045】次いで、図3(f)に示すようにレジスト
マスク33を除去したウェハ上にMOCVD法によりn
−GaAsからなる電流阻止層28を成長させた。この
とき、例えばホスフィンガスおよびトリメチルガリウム
有機金属ガス等のガス流を選択導入することにより、S
iOマスク32上にはGaAsを成長させずp−Ga
Asからなるコンタクト層29とp−AlGaAsから
なる第3のクラッド層27の側面およびp−AlGaA
sからなる第2のクラッド層25の上面にn−GaAs
からなる電流阻止層28を成長させることができる。
Then, as shown in FIG. 3F, n is formed by MOCVD on the wafer from which the resist mask 33 has been removed.
A current blocking layer 28 made of -GaAs was grown. At this time, by selectively introducing a gas flow such as phosphine gas and trimethylgallium organometallic gas, S
GaAs was not grown on the iO 2 mask 32 and p-Ga
The contact layer 29 made of As and the side surface of the third cladding layer 27 made of p-AlGaAs and p-AlGaA
n-GaAs is formed on the upper surface of the second cladding layer 25 made of s.
It is possible to grow the current blocking layer 28 consisting of.

【0046】次いで、図3(g)に示すように、SiO
マスク32をエッチングにより除去する。次いで、図
3(h)に示すように、SiOマスク32を除去した
後、SiO マスクによるn−GaAsからなる電流阻
止層28の選択成長でのマイグレーションでできた段
差、凹凸等の非平坦部分を、CMP法にて研磨すること
により除去する。具体的には、例えばアンモニアベース
の水溶液にシリカ等の砥粒を分散させた研磨剤をリッジ
上部の凹凸部にかけながら、研磨クロス等の研磨体で磨
いて、平坦化する。
Then, as shown in FIG.
TwoThe mask 32 is removed by etching. Then figure
As shown in 3 (h), SiOTwoThe mask 32 was removed
Later, SiO TwoA current block consisting of n-GaAs with a mask
Step formed by migration in selective growth of stop layer 28
Polishing non-flat parts such as differences and irregularities by CMP method
To remove. Specifically, for example, ammonia base
Ridge a polishing agent in which abrasive grains such as silica are dispersed in an aqueous solution of
Polish it with a polishing object such as a polishing cloth while hanging it on the uneven part on the top.
And flatten.

【0047】次いで、図3(i)に示すように、通常の
電極付け工程によりp−GaAsからなるコンタクト層
29およびn−GaAsからなる電流阻止層28の上面
にp−電極30を、n−GaAs基板21の下面にn−
電極31を被着することによって前記図2に示す構造の
レーザ用ウェハを得た。このレーザ用ウェハをへき開し
てレーザ素子を作製する。なお、共振器の反射面は、結
晶の割れ易い(110)へき開面をへき開して用いる。
Then, as shown in FIG. 3I, a p-electrode 30 and an n-electrode 30 are formed on the upper surfaces of the contact layer 29 made of p-GaAs and the current blocking layer 28 made of n-GaAs by a normal electrode attaching process. On the lower surface of the GaAs substrate 21, n-
By depositing the electrode 31, a laser wafer having the structure shown in FIG. 2 was obtained. This laser wafer is cleaved to produce a laser element. The (110) cleavage plane where the crystal is easily broken is used as the reflection surface of the resonator.

【0048】本発明に係る半導体レーザ装置は、高出力
半導体レーザ装置に応用されることが好ましい。高出力
半導体レーザ装置としては、例えば、ブロードエリア型
半導体レーザ装置、好ましくは光出力が約10W程度以
上のブロードエリア型半導体レーザ装置、または光出力
が約200mW程度以上のナローストライプ型半導体レ
ーザ装置が挙げられる。また、本発明に係る半導体レー
ザ装置は、例えば赤外レーザなどの光源として用いられ
る半導体レーザ装置に応用されることも好ましい。
The semiconductor laser device according to the present invention is preferably applied to a high power semiconductor laser device. As the high-power semiconductor laser device, for example, a broad area semiconductor laser device, preferably a broad area semiconductor laser device having an optical output of about 10 W or more, or a narrow stripe semiconductor laser device having an optical output of about 200 mW or more is used. Can be mentioned. The semiconductor laser device according to the present invention is also preferably applied to a semiconductor laser device used as a light source such as an infrared laser.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明に係る半導体レーザ装置では、電
流阻止層がリッジ構造の上端を被覆していないため、電
流狭窄が効率良く行われ、発光強度分布のバラツキの少
ない安定した横モード発振が得られる。リッジ構造の上
端の一部に対する電流阻止層の段差状被覆または電流阻
止層の一部にできる突起が除去され、リッジ構造の凸部
の上端が平坦になっているため、実装の際のマウント時
に、素子のがたつきが低減される。さらに、電流注入部
となるリッジ構造上端の電流阻止層により被覆されてい
ない開口部が、従来の半導体レーザ装置に比較して広く
なっているので、電気的特性が改善され、その結果素子
抵抗が低減されるという利点がある。このような半導体
レーザ装置は、情報・画像処理、計測、通信および医療
等の分野における光源として好適に用いられ、また高出
力の光ビームとしても有用である。
In the semiconductor laser device according to the present invention, since the current blocking layer does not cover the upper end of the ridge structure, current confinement is efficiently performed, and stable transverse mode oscillation with little variation in emission intensity distribution is achieved. can get. The stepped coating of the current blocking layer on the upper edge of the ridge structure or the protrusions formed on the current blocking layer are removed, and the upper edge of the convex portion of the ridge structure is flattened. The rattling of the element is reduced. Further, the opening not covered by the current blocking layer at the upper end of the ridge structure, which is the current injection portion, is wider than that of the conventional semiconductor laser device, so that the electrical characteristics are improved and, as a result, the element resistance is reduced. It has the advantage of being reduced. Such a semiconductor laser device is suitably used as a light source in the fields of information / image processing, measurement, communication, medical treatment, and the like, and is also useful as a high-output light beam.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザ装置の構造を模式的
に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】本発明を適用した実施形態に係る半導体レーザ
装置の構造を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser device according to an embodiment to which the invention is applied.

【図3】上記半導体レーザ装置の製造方法を説明するた
めの工程断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view for explaining the manufacturing method of the semiconductor laser device.

【図4】従来の半導体レーザ装置の構造を模式的に示す
断面図である。
FIG. 4 is a sectional view schematically showing the structure of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p−GaAsからなるコンタクト層 2 n−GaAsからなる電流阻止層(ブロック層) 3 p−AlGaAsからなる第3のクラッド層 4 エッチングストップ層 5 p−AlGaAsからなる第2のクラッド層 6 AlGaAsからなる活性層 7 n−AlGaAsからなる第1のクラッド層 8 発光領域 21 n−GaAs基板 22 n−GaAsからなるバッファ層 23 n−AlGaAsからなる第1のクラッド層 24 活性層 25 p−AlGaAsからなる第2のクラッド層 26 エッチングストップ層 27 p−AlGaAsからなる第3のクラッド層 28 n−GaAsからなる電流阻止層(ブロック層) 29 p−GaAsからなるコンタクト層 30 p−電極 31 n−電極 32 SiOマスク 33 レジストマスク1 Contact layer made of p-GaAs 2 Current blocking layer (block layer) made of n-GaAs 3 Third clad layer 4 made of p-AlGaAs 4 Etching stop layer 5 Second clad layer 6 made of p-AlGaAs 6 AlGaAs Active layer 7 First clad layer 8 made of n-AlGaAs 8 Light emitting region 21 n-GaAs substrate 22 Buffer layer 23 made of n-GaAs First clad layer 24 made of n-AlGaAs 24 Active layer 25 p-AlGaAs Second clad layer 26 Etching stop layer 27 p-AlGaAs third clad layer 28 n-GaAs current blocking layer (block layer) 29 p-GaAs contact layer 30 p-electrode 31 n-electrode 32 SiO 2 mask 33 resist mask

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、半導体基板上に形成され
た第1のクラッド層と、第1のクラッド層上に形成され
た活性層と、活性層上に形成された第2のクラッド層
と、第2のクラッド層上に形成されたエッチングストッ
プ層と、エッチングストップ層上に形成されたストライ
プ状の凸部を有する第3のクラッド層と、第3のクラッ
ド層上に形成されたコンタクト層と、コンタクト層凸部
の少なくとも一部を除いて、コンタクト層と接触して形
成された電流阻止層とを備えた半導体レーザ装置であっ
て、コンタクト層の上端面と電流阻止層の上端面とが隣
接して平坦面を形成する構造を有していることを特徴と
する半導体レーザ装置。
1. A semiconductor substrate, a first cladding layer formed on the semiconductor substrate, an active layer formed on the first cladding layer, and a second cladding layer formed on the active layer. An etching stop layer formed on the second clad layer, a third clad layer having stripe-shaped protrusions formed on the etching stop layer, and a contact layer formed on the third clad layer And a current blocking layer formed in contact with the contact layer, except for at least a part of the contact layer convex portion, which comprises an upper end surface of the contact layer and an upper end surface of the current blocking layer. Is adjacent to each other to form a flat surface, which is a semiconductor laser device.
【請求項2】 半導体基板と、半導体基板上に形成され
た第1のクラッド層と、第1のクラッド層上に形成され
た活性層と、活性層上に形成された第2のクラッド層
と、第2のクラッド層上に形成されたエッチングストッ
プ層と、エッチングストップ層上に形成されたストライ
プ状の凸部を有する第3のクラッド層と、第3のクラッ
ド層凸部の少なくとも一部を除いて、第3のクラッド層
と接触して形成された電流阻止層と、第3のクラッド層
上に形成されたコンタクト層とを備えた半導体レーザ装
置であって、第3のクラッド層の上端面と電流阻止層の
上端面とが隣接して平坦面を形成している構造を有して
いることを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A semiconductor substrate, a first cladding layer formed on the semiconductor substrate, an active layer formed on the first cladding layer, and a second cladding layer formed on the active layer. An etching stop layer formed on the second cladding layer, a third cladding layer having stripe-shaped protrusions formed on the etching stop layer, and at least a part of the protrusions of the third cladding layer. A semiconductor laser device comprising: a current blocking layer formed in contact with the third cladding layer; and a contact layer formed on the third cladding layer. A semiconductor laser device having a structure in which an end face and an upper end face of a current blocking layer are adjacent to each other to form a flat surface.
【請求項3】 コンタクト層、電流阻止層および第3の
クラッド層からなる半導体レーザ装置のリッジ構造にお
いて、電流阻止層の上端面とコンタクト層の上端面また
は第3のクラッド層の上端面とが隣接して平坦面を形成
していることを特徴とする半導体レーザ装置のリッジ構
造。
3. A ridge structure of a semiconductor laser device comprising a contact layer, a current blocking layer and a third cladding layer, wherein the upper end surface of the current blocking layer and the upper end surface of the contact layer or the upper end surface of the third cladding layer. A ridge structure of a semiconductor laser device, characterized in that a flat surface is formed adjacently.
【請求項4】 請求項3に記載されたリッジ構造を有す
ることを特徴とする半導体レーザ装置。
4. A semiconductor laser device having the ridge structure according to claim 3.
【請求項5】 請求項1または2に記載の平坦面を研磨
により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。
5. A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein the flat surface according to claim 1 or 2 is formed by polishing.
【請求項6】 半導体基板上に、第1のクラッド層、活
性層、第2のクラッド層、エッチングストップ層、第3
のクラッド層、コンタクト層を上記順に連続して成長形
成する工程と、コンタクト層上にエッチングマスクを形
成する工程と、エッチングマスクを用いてコンタクト層
および第3のクラッド層を選択エッチングしリッジ底部
を有するストライプ状の凸部を形成する工程と、エッチ
ングストップ層を除去する工程と、第2のクラッド層上
およびリッジ構造の側面に電流阻止層を形成する工程
と、電流阻止層を形成する際にできる突起およびコンタ
クト層上に電流阻止層が一部被覆した段差、または/お
よびリッジ上部にできた電流阻止層を選択エッチングに
より取り除いた際にできる段差、凹凸等の非平坦部分を
研磨により平坦化する工程とを含むことを特徴とする半
導体レーザ装置の製造方法。
6. A first clad layer, an active layer, a second clad layer, an etching stop layer, and a third clad layer on a semiconductor substrate.
Of the clad layer and the contact layer are sequentially grown in the above order, a step of forming an etching mask on the contact layer, and the contact layer and the third clad layer are selectively etched using the etching mask to remove the ridge bottom. A step of forming the stripe-shaped convex portion having, a step of removing the etching stop layer, a step of forming a current blocking layer on the second cladding layer and a side surface of the ridge structure, and a step of forming the current blocking layer. Steps formed by projections and contact layers partially covered with a current blocking layer, and / or uneven surfaces formed by removing the current blocking layer formed on the ridge by selective etching are planarized by polishing. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
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