JP2003174232A - Semiconductor laser device and its manufacturing method - Google Patents
Semiconductor laser device and its manufacturing methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ素子
およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device and its manufacturing method.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、半導体レーザ素子の製造方法とし
ては、特開平4−322482号公報に開示されている
ようなものがあり、図26は、上記製造方法によって製
造した半導体レーザ素子を示す断面図である。この半導
体レーザ素子は、実屈折率型のリッジストライプ型の半
導体レーザ素子である。図26において、101はn−
GaAs(n型ガリウム砒素)基板であり、この基板1
の下側にはn側電極122が設けられている。上記n−
GaAs基板1上には、n−GaAsバッファー層10
4、n−AlGaAs(n型アルミニウムガリウム砒
素)第1クラッド層105、AlGaAs活性層(また
は量子井戸層)106、p−AlGaAs(p型アルミ
ニウムガリウム砒素)第2クラッド層107、p−Ga
As(p型ガリウム砒素)キャップ層112が順に積層
されており、ダブルヘテロ構造を形成している。上記p
−AlGaAs第2クラッド層107はリッジ状のメサ
部115を形成しており、このメサ部115の両側領域
には、n−AlGaAs電流阻止層118a、n−Ga
As電流阻止層118bを設けて、自己整合的に電流狭
窄と光導波作用をなすようにしている。上記p−GaA
sキャップ層112およびn−GaAs電流阻止層11
8bの上側全面には、p−GaAsコンタクト層119
を設け、さらにその上に、p側電極121を設置してい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for manufacturing a semiconductor laser device, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-322482. FIG. 26 is a sectional view showing a semiconductor laser device manufactured by the above manufacturing method. It is a figure. This semiconductor laser device is a real refractive index type ridge stripe type semiconductor laser device. In FIG. 26, 101 is n-
This is a GaAs (n-type gallium arsenide) substrate, and this substrate 1
An n-side electrode 122 is provided on the lower side of. N- above
An n-GaAs buffer layer 10 is formed on the GaAs substrate 1.
4, n-AlGaAs (n-type aluminum gallium arsenide) first cladding layer 105, AlGaAs active layer (or quantum well layer) 106, p-AlGaAs (p-type aluminum gallium arsenide) second cladding layer 107, p-Ga
As (p-type gallium arsenide) cap layers 112 are sequentially stacked to form a double hetero structure. Above p
The -AlGaAs second clad layer 107 forms a ridge-shaped mesa portion 115, and n-AlGaAs current blocking layers 118a and n-Ga are formed on both sides of the mesa portion 115.
The As current blocking layer 118b is provided so as to perform current confinement and optical waveguide action in a self-aligned manner. The above p-GaA
s cap layer 112 and n-GaAs current blocking layer 11
The p-GaAs contact layer 119 is formed on the entire upper surface of 8b.
Is provided, and the p-side electrode 121 is further provided thereon.
【0003】上記リッジストライプ型半導体レーザ素子
は、製造時に、次のような問題点があった。すなわち、
p−AlGaAs第2クラッド層107にリッジ状のメ
サ部115をエッチングによって形成する際、キャップ
層が、上記メサ部の頂部からひさし状に突出して残り、
突出部230,230が形成される。この原因は、p−
AlGaAs第2クラッド層107とp−GaAsキャ
ップ層112とが、Alの組成が異なるので、エッチン
グ速度が夫々異なることにある。つまり、従来使用され
てきたGaAs系物質に対するエッチング液では、一般
にGaAsに対してはエッチングが遅く、AlGaAs
に対してはエッチングが速く進むため、GaAsからな
るキャップ層112よりも、このキャップ層112の下
側のAlGaAsからなる第2クラッド層107のほう
が多くエッチング除去されて、キャップ層112に突出
部230,230が形成されるのである。The above-mentioned ridge stripe type semiconductor laser device has the following problems during manufacturing. That is,
When the ridge-shaped mesa portion 115 is formed on the p-AlGaAs second cladding layer 107 by etching, the cap layer remains protruding from the top of the mesa portion in an eaves-like shape,
The protrusions 230, 230 are formed. This cause is p-
This is because the AlGaAs second cladding layer 107 and the p-GaAs cap layer 112 have different Al compositions, and therefore have different etching rates. In other words, the etching solution for the GaAs-based material that has been conventionally used is generally slower in etching than GaAs.
However, since the etching proceeds faster, the second clad layer 107 made of AlGaAs below the cap layer 112 is more etched and removed than the cap layer 112 made of GaAs, and the protrusion 230 is formed on the cap layer 112. , 230 are formed.
【0004】上記キャップ層の突出部230が形成され
た後、n−AlGaAs電流阻止層118a、およびn
−GaAs電流阻止層118bを成長させると、これら
の電流阻止層118a,118b内に空洞が形成される
場合がある。この空洞の形成は、図27に示す半導体レ
ーザ素子において顕著である。After the protrusion 230 of the cap layer is formed, the n-AlGaAs current blocking layers 118a and n are formed.
When the -GaAs current blocking layer 118b is grown, cavities may be formed in these current blocking layers 118a and 118b. The formation of this cavity is remarkable in the semiconductor laser device shown in FIG.
【0005】図27の半導体レーザ素子は、米国特許
5,297,158号に開示された半導体レーザ素子の
製造方法を用いて製造した半導体レーザ素子である。図
27において、図26と同一の機能を有する部分には同
一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。図27
の半導体レーザ素子は、第2クラッド層107上にp−
GaAs層エッチングストップ層110を備え、このエ
ッチングストップ層110上に、n−AlGaAs電流
阻止層118aとp−AlGaAs第2上側クラッド層
111とを配置している。この第2上側クラッド層11
1は、上端にキャップ層112が形成されて、メサ部1
15をなしている。この半導体レーザ素子において、n
−AlGaAs電流阻止層118aをMOCVD(有機
金属化学気相堆積)法で形成する際、上記MOCVD法
は結晶の面方位によって成長速度が異なるので、図27
で示すように、上記突出部230の下方のn−GaAs
電流阻止層118b内に空洞135,135が形成され
る。また、MBE(分子線エピタキシー)法で上記電流
阻止層118a、118bを形成した場合には、上記突
出部230が、照射される分子線を遮って、この突出部
230直下が成長の影となって、MOCVD法による場
合よりも大きい空洞が電流阻止層118b内に形成され
る。The semiconductor laser device shown in FIG. 27 is a semiconductor laser device manufactured using the method for manufacturing a semiconductor laser device disclosed in US Pat. No. 5,297,158. 27, parts having the same functions as those in FIG. 26 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 27
Of the semiconductor laser device of p-
The GaAs layer etching stop layer 110 is provided, and the n-AlGaAs current blocking layer 118a and the p-AlGaAs second upper cladding layer 111 are arranged on the etching stop layer 110. This second upper cladding layer 11
1, the cap layer 112 is formed on the upper end of the mesa portion 1.
I'm 15. In this semiconductor laser device,
When the -AlGaAs current blocking layer 118a is formed by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method, the growth rate of the MOCVD method varies depending on the crystal plane orientation.
, The n-GaAs under the protrusion 230 is
The cavities 135 and 135 are formed in the current blocking layer 118b. Further, when the current blocking layers 118a and 118b are formed by the MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, the protruding portion 230 blocks the irradiated molecular beam, and the portion directly below the protruding portion 230 becomes a shadow of growth. Thus, a cavity larger than that formed by the MOCVD method is formed in the current blocking layer 118b.
【0006】上記電流阻止層内に空洞135,135が
形成された半導体レーザ素子は、動作時に上記空洞に光
吸収が発生するので、あるいは、上記空洞は他の部分と
光の屈折率が大きく異なるので、あるいは、電流阻止層
118aにおける電界分布が変化するので、高出力領域
において高効率で安定した性能を得るための阻害要因に
なっていた。また、上記半導体レーザ素子は、特に高出
力領域で長期間作動させると、上記空洞から電流阻止層
の劣化が生じて、長時間動作時の信頼性が低下するとい
う問題がある。In the semiconductor laser device in which the cavities 135, 135 are formed in the current blocking layer, light absorption occurs in the cavities during operation, or the cavities have a great difference in light refractive index from other portions. Therefore, or because the electric field distribution in the current blocking layer 118a changes, it has been an impeding factor for obtaining highly efficient and stable performance in the high output region. In addition, when the semiconductor laser device is operated for a long period of time particularly in a high output region, the current blocking layer deteriorates from the cavity, resulting in a decrease in reliability during long-term operation.
【0007】上記問題を解決するため、特開平3−64
980号公報に記載された半導体レーザ素子の製造方法
では、GaAsに対してはエッチング速度が速い一方、
AlGaAsに対してはエッチング速度が遅いエッチン
グ液を用いて、AlGaAsからなるメサ部115頂部
から、GaAsからなるキャップ層112が幅方向両側
に突出しないようにしている。In order to solve the above problems, Japanese Patent Laid-Open No. 3-64
In the method of manufacturing a semiconductor laser device described in Japanese Patent Publication No. 980, the etching rate is fast for GaAs,
An etching solution having a low etching rate is used for AlGaAs so that the cap layer 112 made of GaAs does not protrude from the top of the mesa portion 115 made of AlGaAs to both sides in the width direction.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体レーザ素子の製造方法は、図27の半導体レ
ーザ素子には適用できないという問題がある。この半導
体レーザ素子は、製造工程において、p−AlGaAs
第2上側クラッド層111をリッジ状のメサ部115に
形成する際、まず、硫酸系エッチング液を用いて、p−
GaAsキャップ層112と、p−AlGaAs第2上
側クラッド層111の厚さ方向の途中までとをエッチン
グする。その後、フッ酸系エッチング液を用いて、p−
AlGaAs第2上側クラッド層111のみをp−Ga
As層エッチングストップ層110に至るまでエッチン
グしている。However, there is a problem that the above-mentioned conventional method for manufacturing a semiconductor laser device cannot be applied to the semiconductor laser device shown in FIG. This semiconductor laser device is manufactured by using p-AlGaAs in the manufacturing process.
When the second upper clad layer 111 is formed on the ridge-shaped mesa portion 115, first, a sulfuric acid-based etching solution is used to p-
The GaAs cap layer 112 and the p-AlGaAs second upper cladding layer 111 are partially etched in the thickness direction. Then, using a hydrofluoric acid-based etching solution, p-
Only the AlGaAs second upper cladding layer 111 is p-Ga
Etching is performed up to the As layer etching stop layer 110.
【0009】ここにおいて、上記第2上側クラッド層1
11をエッチングするエッチング液は、上記p−AlG
aAs第2上側クラッド層111を浸蝕する一方、上記
p−GaAs層エッチングストップ層110を浸蝕しな
い液である必要がある。すなわち、このエッチング液
は、エッチングストップ層110と同じ物質からなるp
−GaAsキャップ層112も浸蝕しない。したがっ
て、特開平3−64980号公報に開示されているよう
な、エッチング速度は異なるものの、GaAsとAlG
aAsとを共に浸蝕するエッチング液は、図27の半導
体レーザ素子を製造する際には用いることができない。Here, the second upper cladding layer 1
The etching solution for etching 11 is p-AlG
It is necessary that the liquid is a solution that does not corrode the p-GaAs layer etching stop layer 110 while corroding the aAs second upper cladding layer 111. That is, this etching solution is made of the same material as the etching stop layer 110.
-The GaAs cap layer 112 is also not corroded. Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-64980, although GaAs and AlG have different etching rates,
An etching solution that corrodes aAs together cannot be used when the semiconductor laser device of FIG. 27 is manufactured.
【0010】そこで、本発明の目的は、クラッド層のメ
サ部上にキャップ層の突出部が無くて、レーザー光の横
モードやファーフィールドパターンやしきい値電流など
の諸特性が安定して得られる半導体レーザ素子とその製
造方法を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to obtain stable characteristics such as a transverse mode of laser light, a far field pattern, and a threshold current without the projection of the cap layer on the mesa portion of the cladding layer. The present invention provides a semiconductor laser device and a manufacturing method thereof.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の半導体レーザ素子は、基板上に、少なくと
も第1導電型のクラッド層と、活性層と、第2導電型の
下部クラッド層と、エッチングストップ層と、ストライ
プ状の突起形状に形成された第2導電型の上部クラッド
層と、この上部クラッド層の頂部に接して形成されたキ
ャップ層と、上記上部クラッド層の両側に形成されて上
記活性層よりもバンドギャップが大きい電流阻止層とを
備えた半導体レーザ素子において、上記上部クラッド層
の頂部の幅W1と、上記キャップ層の上記活性層側の面
の幅W2と、このキャップ層の上記活性層側と反対側の
面の幅W3との間に、W2<W3、かつ、概ねW2=W
1の関係が成立することを特徴としている。In order to achieve the above object, a semiconductor laser device of the present invention comprises a substrate, at least a first conductivity type clad layer, an active layer, and a second conductivity type lower clad layer. An etching stop layer, an upper clad layer of the second conductivity type formed in a stripe-shaped protrusion shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and formed on both sides of the upper clad layer. And a current blocking layer having a bandgap larger than that of the active layer, the width W1 of the top of the upper cladding layer and the width W2 of the surface of the cap layer on the active layer side. Between the width W3 of the surface of the cap layer on the side opposite to the active layer side, W2 <W3, and approximately W2 = W
The feature is that the relationship of 1 is established.
【0012】上記構成によれば、上記上部クラッド層の
頂部の幅W1と、上記キャップ層の上記活性層側の面の
幅W2との間にW1=W2の関係が成立することによっ
て、上記上部クラッド層と上記キャップ層とが、段差が
殆ど無くて連続的に接続される。これによって、従来に
おけるような、電流阻止層において、キャップ層が上部
クラッド層の頂部から不連続に突出してなる突出部の下
方に、空洞が形成されることが回避される。According to the above structure, the width W1 of the top of the upper cladding layer and the width W2 of the surface of the cap layer on the side of the active layer satisfy the relationship of W1 = W2. The clad layer and the cap layer are continuously connected with almost no step. This avoids the formation of a cavity in the current blocking layer below the protrusion formed by the cap layer discontinuously protruding from the top of the upper clad layer in the current blocking layer.
【0013】また、上記キャップ層の上記活性層側と反
対側の面の幅W3と、上記キャップ層の上記活性層側の
面の幅W2との間にW2<W3の関係が成立することに
よって、上記キャップ層の上方部分に、上記キャップ層
の側方部分の影響を殆ど受けることなく略均一な電流阻
止層が成長される。Further, the relationship W2 <W3 is established between the width W3 of the surface of the cap layer opposite to the active layer side and the width W2 of the surface of the cap layer on the active layer side. A substantially uniform current blocking layer is grown on the upper portion of the cap layer without being affected by the side portions of the cap layer.
【0014】本発明の半導体レーザ素子は、基板上に、
少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性層と、第2
導電型の下部クラッド層と、エッチングストップ層と、
ストライプ状の突起形状に形成された第2導電型の上部
クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接して形成
されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両側に形成
されて上記活性層よりもバンドギャップが大きい電流阻
止層とを備えた半導体レーザ素子において、上記上部ク
ラッド層の頂部の幅W1と、上記キャップ層の上記活性
層側の面の幅W2との間に、W1=W2またはW1>W
2の関係が成立し、上記キャップ層の所定の厚み方向位
置における幅W23と、上記上部クラッド層の頂部の幅
W1との間に、W23<W1の関係が成立することを特
徴としている。The semiconductor laser device of the present invention comprises a substrate,
A clad layer of at least a first conductivity type, an active layer, a second layer
A conductive type lower clad layer, an etching stop layer,
A second conductivity type upper clad layer formed in a stripe-shaped protrusion shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and a cap layer formed on both sides of the upper clad layer more than the active layer. In a semiconductor laser device including a current blocking layer having a large bandgap, W1 = W2 or W1 between the width W1 of the top of the upper cladding layer and the width W2 of the surface of the cap layer on the active layer side. > W
The relationship of 2 is established, and the relationship of W23 <W1 is established between the width W23 at a predetermined position in the thickness direction of the cap layer and the width W1 of the top portion of the upper cladding layer.
【0015】上記構成によれば、上記キャップ層は、こ
のキャップ層の下端の幅が上記クラッド層の頂部の幅以
下の大きさであり、また、上記キャップ層の厚み方向に
おける幅が上記上部クラッド層の頂部の幅よりも小さ
い。これによって、従来におけるように、クラッド層の
頂部よりも大きい幅を有して幅方向に突出部を有するキ
ャップ層の下方かつ電流阻止層中に空洞が生じることが
ない。また、上記電流阻止層中に空洞が生じたとして
も、上記キャップ層は、略全ての厚み方向位置において
上部クラッド層よりも小さい幅を有するので、上記空洞
は、上記上部クラッド層の頂部付近よりも厚み方向のキ
ャップ層側に生じる。つまり、上記空洞は、従来よりも
厚み方向に活性層から離れた位置に生じるから、横モー
ドやファーフィールドパターンやしきい値電流などの諸
特性に対する上記空洞の影響が従来よりも少なくなっ
て、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。According to the above structure, in the cap layer, the width of the lower end of the cap layer is equal to or smaller than the width of the top of the clad layer, and the width of the cap layer in the thickness direction is the upper clad. Less than the width of the top of the layer. As a result, unlike the conventional case, no cavity is formed below the cap layer having the width larger than the top of the cladding layer and having the protrusion in the width direction and in the current blocking layer. Further, even if a cavity is formed in the current blocking layer, the cap layer has a width smaller than that of the upper clad layer at almost all positions in the thickness direction, so that the cavity is closer to the top of the upper clad layer. Also occurs on the side of the cap layer in the thickness direction. That is, since the cavity is formed at a position farther from the active layer in the thickness direction than in the conventional case, the influence of the cavity on various characteristics such as the transverse mode, the far field pattern, and the threshold current is smaller than in the conventional case. A semiconductor laser device having good characteristics can be obtained.
【0016】本発明の半導体レーザ素子は、基板上に、
少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性層と、第2
導電型の下部クラッド層と、エッチングストップ層と、
ストライプ状の突起形状に形成された第2導電型の上部
クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接して形成
されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両側に形成
されて上記活性層よりもバンドギャップが大きい電流阻
止層とを備えた半導体レーザ素子において、上記電流阻
止層中に、上記上部クラッド層の突起形状の頂部より
も、厚み方向において上記活性層から遠い位置に、空洞
を有することを特徴としている。The semiconductor laser device of the present invention comprises a substrate,
A clad layer of at least a first conductivity type, an active layer, a second layer
A conductive type lower clad layer, an etching stop layer,
A second conductivity type upper clad layer formed in a stripe-shaped protrusion shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and a cap layer formed on both sides of the upper clad layer more than the active layer. In a semiconductor laser device including a current blocking layer having a large band gap, the current blocking layer has a cavity at a position farther from the active layer in the thickness direction than the top of the projection shape of the upper cladding layer. Is characterized by.
【0017】上記構成によれば、上記電流阻止層中に、
上記上部クラッド層の突起形状の頂部よりも、厚み方向
において上記活性層から遠くに空洞が位置するので、こ
の空洞が電流阻止層での光の屈折率や電界分布に与える
影響が比較的少ない。したがって、従来におけるよう
に、上部クラッド層の頂部よりも厚み方向に活性層に近
い位置に生じた空洞によって、半導体レーザ素子の特性
が悪化することが効果的に回避される。According to the above configuration, in the current blocking layer,
Since the cavity is located farther from the active layer in the thickness direction than the protrusion-shaped top of the upper clad layer, the cavity has relatively little influence on the refractive index of light and the electric field distribution in the current blocking layer. Therefore, it is possible to effectively prevent the characteristics of the semiconductor laser device from being deteriorated due to the cavities formed at a position closer to the active layer in the thickness direction than in the top portion of the upper cladding layer as in the conventional case.
【0018】1実施形態の半導体レーザ素子は、上記エ
ッチングストップ層と上記キャップ層は同じ物質からな
るか、あるいは、上記エッチングストップ層の構成元素
と上記キャップ層の構成元素とは、少なくとも2つの元
素が共通である。In the semiconductor laser device of one embodiment, the etching stop layer and the cap layer are made of the same material, or the constituent elements of the etching stop layer and the cap layer are at least two elements. Is common.
【0019】上記実施形態によれば、上記エッチングス
トップ層と上記キャップ層は同じ物質からなるか、ある
いは、上記エッチングストップ層の構成元素と上記キャ
ップ層の構成元素とは、少なくとも2つの元素が共通で
あるので、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。According to the above embodiment, the etching stop layer and the cap layer are made of the same material, or at least two elements are common to the constituent elements of the etching stop layer and the cap layer. Therefore, a semiconductor laser device having good characteristics can be obtained.
【0020】1実施形態の半導体レーザ素子は、上記エ
ッチングストップ層の組成式はAl xGa1−xAsで
あり、上記上部クラッド層の組成式はAlyGa1−y
Asであり、上記キャップ層の組成式はAlzGa
1−zAsであり、上記エッチングストップ層の組成式
中のxと、上記上部クラッド層の組成式中のyと、上記
キャップ層の組成式中のzとは、x<yおよびz<yの
関係が成立する。The semiconductor laser device of one embodiment is
The composition formula of the etching stop layer is Al xGa1-xIn As
And the composition formula of the upper clad layer is AlyGa1-y
As and the composition formula of the cap layer is Al.zGa
1-zAs, the composition formula of the etching stop layer
X in the above, y in the composition formula of the upper cladding layer, and
In the composition formula of the cap layer, z means x <y and z <y
The relationship is established.
【0021】上記実施形態によれば、上記エッチングス
トップ層およびキャップ層は、組成式におけるAlの含
有比が上記上部クラッド層よりも小さいので、上記上部
クラッド層は良好な光とキャリアの閉じ込め効果が得ら
れ、また、上記キャップ層によって上記コンタクト層と
上部クラッド層との間に良好な電気的接合が得られ、ま
た、上記エッチングストップ層によって、上記下部クラ
ッド層が所定の厚みに制御良く形成される。According to the above embodiment, the Al content ratio in the composition formula of the etching stop layer and the cap layer is smaller than that of the upper cladding layer, so that the upper cladding layer has a good light and carrier confinement effect. In addition, the cap layer provides good electrical contact between the contact layer and the upper clad layer, and the etching stop layer allows the lower clad layer to be formed to a predetermined thickness with good control. It
【0022】1実施形態の半導体レーザ素子は、上記基
板はGaAsで形成され、上記クラッド層および活性層
はAlGaAsで形成され、上記電流阻止層はAlGa
Asで形成されている。In the semiconductor laser device of one embodiment, the substrate is made of GaAs, the clad layer and the active layer are made of AlGaAs, and the current blocking layer is AlGa.
It is made of As.
【0023】上記実施形態によれば、GaAsからなる
基板を用いて、AlGaAsからなる電流阻止層によっ
て実屈折率分布が形成されて、良好な効率を有するAl
GaAs系の半導体レーザ素子が得られる。According to the above-described embodiment, the substrate made of GaAs is used, and the real refractive index distribution is formed by the current blocking layer made of AlGaAs.
A GaAs semiconductor laser device can be obtained.
【0024】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
基板上に、少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性
層と、第2導電型のクラッド層と、キャップ層とを順次
積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術を用いて、上記第2導電型のクラッド層および
キャップ層をリッジストライプ形状にパターニングし
て、メサ部を形成する工程と、上記第2導電型のクラッ
ド層のメサ部の上端の幅よりも大きい幅を有して、この
メサ部の上端から幅方向両側にひさし状に突出した突出
部を有するキャップ層について、このキャップ層の上記
ひさし状の突出部の少なくとも上記活性層に近い側の面
に、エッチングに対する保護膜を配置する工程と、上記
キャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによって
除去する工程とを備えることを特徴としている。The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention comprises:
The step of sequentially stacking at least a first-conductivity-type cladding layer, an active layer, a second-conductivity-type cladding layer, and a cap layer on the substrate, and using the photolithography technique and the etching technique, the second A step of patterning the conductivity type clad layer and the cap layer into a ridge stripe shape to form a mesa portion; and a step of forming a mesa portion having a width larger than an upper end width of the mesa portion of the second conductivity type clad layer. Regarding a cap layer having protrusions protruding from the upper end of the mesa portion on both sides in the width direction, a protective film against etching is arranged on at least the surface of the protrusion of the cap layer on the side close to the active layer. And a step of removing at least the protruding portion of the cap layer by etching.
【0025】上記構成によれば、基板上に、第1導電型
のクラッド層と、活性層と、第2導電型のクラッド層
と、キャップ層とが積層され、上記第2導電型のクラッ
ド層およびキャップ層がパターニングされてメサ部が形
成され、このときにキャップ層が第2導電型のクラッド
層よりも幅方向にひさし状に突出してなる突出部が形成
される。この突出部の少なくとも上記活性層に近い側の
面に保護膜が配置され、上記キャップ層の少なくとも突
出部がエッチングによって除去される。これによって、
上記キャップ層の少なくとも突出部は、例えば第2導電
型のクラッド層とキャップ層との接続部分などの他の部
分をエッチングすることなく制御良くエッチング除去さ
れる。これによって、上記キャップ層に接して形成され
る例えば電流阻止層に空洞が形成されることが効果的に
回避されて、良好な特性の半導体レーザ素子が得られ
る。According to the above structure, the first conductivity type clad layer, the active layer, the second conductivity type clad layer, and the cap layer are laminated on the substrate, and the second conductivity type clad layer is formed. Further, the cap layer is patterned to form a mesa portion, and at this time, a protruding portion is formed in which the cap layer protrudes more like a canopy in the width direction than the clad layer of the second conductivity type. A protective film is disposed on at least a surface of the protrusion portion closer to the active layer, and at least the protrusion portion of the cap layer is removed by etching. by this,
At least the protruding portion of the cap layer is etched off with good control without etching other portions such as the connecting portion between the second conductivity type cladding layer and the cap layer. As a result, it is possible to effectively avoid the formation of a cavity in the current blocking layer formed in contact with the cap layer, and to obtain a semiconductor laser device having good characteristics.
【0026】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、化学エッチ
ング液を用いて除去する。In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a chemical etching solution.
【0027】上記実施形態によれば、上記キャップ層の
少なくとも突出部は、化学エッチング液を用いて、容易
かつ効果的に除去される。According to the above embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is easily and effectively removed by using the chemical etching solution.
【0028】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
基板上に、少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性
層と、第2導電型のクラッド層と、キャップ層とを順次
積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術を用いて、上記第2導電型のクラッド層および
キャップ層をリッジストライプ形状にパターニングし
て、メサ部を形成する工程と、上記第2導電型のクラッ
ド層のメサ部の幅方向両側に位置する平坦部の表面に、
エッチングに対する保護膜を配置する工程と、上記第2
導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも大きい幅
を有して、このメサ部の上端から幅方向両側にひさし状
に突出した突出部を有するキャップ層について、このキ
ャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによって除
去する工程とを備えることを特徴としている。The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention comprises:
The step of sequentially stacking at least a first-conductivity-type cladding layer, an active layer, a second-conductivity-type cladding layer, and a cap layer on the substrate, and using the photolithography technique and the etching technique, the second Patterning the conductivity type clad layer and the cap layer into a ridge stripe shape to form a mesa portion; and forming a mesa portion on the surfaces of flat portions located on both sides in the width direction of the mesa portion of the second conductivity type cladding layer,
A step of disposing a protective film against etching;
For a cap layer having a width larger than the width of the upper end of the mesa portion of the conductivity type clad layer and having protrusions protruding from the upper end of the mesa portion on both sides in the width direction in the shape of eaves, at least the protrusion And a step of removing the portion by etching.
【0029】上記構成によれば、基板上に、第1導電型
のクラッド層と、活性層と、第2導電型のクラッド層
と、キャップ層とが積層され、上記第2導電型のクラッ
ド層およびキャップ層がパターニングされてメサ部が形
成され、このときにキャップ層が第2導電型のクラッド
層よりも幅方向にひさし状に突出してなる突出部が形成
される。上記メサ部の幅方向両側の平坦部の表面に保護
膜が配置され、上記キャップ層の少なくとも突出部が、
上記平坦部に対して少ない影響の下でエッチング除去さ
れる。これによって、上記キャップ層に接して形成され
る例えば電流阻止層に空洞が形成されることが効果的に
回避され、良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。According to the above structure, the first conductivity type clad layer, the active layer, the second conductivity type clad layer, and the cap layer are laminated on the substrate to form the second conductivity type clad layer. Further, the cap layer is patterned to form a mesa portion, and at this time, a protruding portion is formed in which the cap layer protrudes more like a canopy in the width direction than the clad layer of the second conductivity type. A protective film is arranged on the surface of the flat portion on both sides in the width direction of the mesa portion, and at least the protruding portion of the cap layer,
The flat portion is etched away with little influence. This effectively prevents formation of a cavity in the current blocking layer formed in contact with the cap layer, and a semiconductor laser device having excellent characteristics can be obtained.
【0030】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、気相のプラ
ズマを用いたエッチングによって除去する。In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed by etching using gas phase plasma.
【0031】上記実施形態によれば、上記キャップ層の
少なくとも突出部が、気相のプラズマを用いて効果的に
除去される。According to the above embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is effectively removed by using the plasma in the gas phase.
【0032】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層のひさし状の突出部をエッチングに
よって除去する工程よりも前に、上記キャップ層の上面
の少なくとも一部に、上記エッチングに対する保護膜を
配置する工程を備える。In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, at least a part of the upper surface of the cap layer is protected against the etching before the step of removing the eave-shaped protrusions of the cap layer by etching. The step of disposing a membrane is provided.
【0033】上記実施形態によれば、上記キャップ層の
上面の少なくとも一部に保護層が配置され、この後、上
記キャップ層のひさし状の突出部がエッチングによって
除去される。したがって、このキャップ層は、厚みが減
ずることなく上記突出部が除去される。According to the above-described embodiment, the protective layer is disposed on at least a part of the upper surface of the cap layer, and then the eave-shaped protrusion of the cap layer is removed by etching. Therefore, in the cap layer, the protrusion is removed without reducing the thickness.
【0034】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の突出部の少なくとも上記活性層に
近い側の面に上記保護膜を配置する直前、または、上記
第2導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側に位置す
る平坦部の表面に上記保護膜を配置する直前における上
記キャップ層は、このキャップ層の上記活性層側の面の
幅が、上記キャップ層の上記活性層側と反対側の面の幅
よりも大きい。In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, the cap layer is formed on the surface of at least a portion near the active layer of the protrusion of the cap layer immediately before the protective film is arranged, or the cladding layer of the second conductivity type. Of the cap layer immediately before disposing the protective film on the surfaces of the flat portions located on both sides in the width direction of the mesa portion, the width of the surface of the cap layer on the active layer side is the active layer side of the cap layer. And greater than the width of the opposite surface.
【0035】上記実施形態によれば、上記保護膜として
例えば露光部分を除去するポジ型フォトレジストを用い
る場合、上記保護膜を配置する直前において、上記キャ
ップ層は、上記活性層側の面の幅が、上記活性層側と反
対側の面の幅よりも大きいから、このキャップ層の活性
層側の面と上記活性層側と反対側の面との間の側面は、
上記コンタクト層側に向く。したがって、上記キャップ
層の表面に上記保護膜が配置された場合、上記コンタク
ト層側からの光で上記側面の保護膜を露光することによ
って、上記キャップ層の側面が現像により露出する。し
たがって、このキャップ層の側面に直接エッチングが施
されるので、このキャップ層のひさし状の突出部が、効
果的に良好な制御性で除去される。According to the above-described embodiment, when a positive photoresist for removing an exposed portion is used as the protective film, the cap layer has a width on the side of the active layer immediately before disposing the protective film. However, since it is larger than the width of the surface on the side opposite to the active layer side, the side surface between the surface on the active layer side of the cap layer and the surface on the side opposite to the active layer side,
It faces the contact layer side. Therefore, when the protective film is arranged on the surface of the cap layer, the side surface of the cap layer is exposed by development by exposing the protective film on the side surface with light from the contact layer side. Therefore, since the side surface of the cap layer is directly etched, the eave-shaped protrusion of the cap layer is effectively removed with good controllability.
【0036】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記第2導電型クラッド層のメサ部はAlGaAs
からなり、上記キャップ層はGaAsからなり、上記保
護膜はAlGaAsからなる。In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, the mesa portion of the second conductivity type cladding layer is AlGaAs.
The cap layer is made of GaAs, and the protective film is made of AlGaAs.
【0037】上記実施形態によれば、上記GaAsから
なるキャップ層の突出部を、上記AlGaAsからなる
保護膜を用いて、上記AlGaAsからなるクラッド層
のメサ部に影響を与えることなく良好な制御性でエッチ
ング除去できるから、良好な特性の半導体レーザ素子が
安定して得られる。According to the above embodiment, the controllability of the protruding portion of the cap layer made of GaAs is improved by using the protective film made of AlGaAs without affecting the mesa portion of the clad layer made of AlGaAs. Since it can be removed by etching with, a semiconductor laser device having good characteristics can be stably obtained.
【0038】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、硫酸と過酸
化水素水の混合液を用いて除去する。In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
【0039】上記実施形態によれば、上記硫酸と過酸化
水素水の混合液を用いて、上記キャップ層の少なくとも
突出部が効果的に除去される。According to the above embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is effectively removed by using the mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution.
【0040】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
は、上記キャップ層の少なくとも突出部は、アンモニア
水と過酸化水素水の混合液を用いて除去する。In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed using a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution.
【0041】上記実施形態によれば、上記アンモニア水
と過酸化水素水の混合液を用いて、上記キャップ層の少
なくとも突出部が効果的に除去される。According to the above embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is effectively removed by using the mixed solution of the ammonia water and the hydrogen peroxide solution.
【0042】[0042]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
より詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【0043】(第1実施形態)図1は、第1実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法によって製造したリッジス
トライプ型半導体レーザ素子を示す断面図である。以
下、図2乃至図6を用いて、この半導体レーザ素子の製
造方法について説明する。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the first embodiment. Hereinafter, a method for manufacturing this semiconductor laser device will be described with reference to FIGS.
【0044】まず、図2(a)に示すように、面方位
(100)のn−GaAs基板1上に、MOCVD装置
を用いて、n−GaAsバッファー層4(厚さ0.5μ
m)と、第1導電型のクラッド層としてのn−Al
0.5Ga0.5As第1クラッド層5(1μm)と、
AlGaAs量子井戸活性層6(0.05μm)と、第
2導電型の下部クラッド層としてのp−Al0.5Ga
0.5As第2下側クラッド層7(0.2μm)と、p
−GaAsエッチングストップ層10(5nm)と、第
2導電型の上部クラッド層としてのp−Al0.5Ga
0.5As第2上側クラッド層11(1.0μm)と、
p−GaAsキャップ層12(0.6μm)を、順次結
晶成長して積層する。その後、上記キャップ層12表面
にレジスト膜26を約0.2μmの厚さに塗布する。First, as shown in FIG. 2A, an n-GaAs buffer layer 4 (having a thickness of 0.5 μm) is formed on an n-GaAs substrate 1 having a plane orientation (100) by using a MOCVD apparatus.
m) and n-Al as a first conductivity type cladding layer
0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 5 (1 μm),
AlGaAs quantum well active layer 6 (0.05 μm) and p-Al 0.5 Ga as a second conductivity type lower cladding layer.
0.5 As second lower cladding layer 7 (0.2 μm), p
-GaAs etching stop layer 10 (5 nm) and p-Al 0.5 Ga as an upper cladding layer of the second conductivity type
0.5 As second upper cladding layer 11 (1.0 μm),
The p-GaAs cap layer 12 (0.6 μm) is sequentially crystal-grown and laminated. Then, a resist film 26 is applied on the surface of the cap layer 12 to a thickness of about 0.2 μm.
【0045】次に、上記レジスト膜26を写真蝕刻法に
よって幅6μmのストライプ状に形成する(図2
(b))。そして、GaAsとAlGaAsとの間で選
択性のない硫酸系エッチング液を用いて、ストライプ状
レジスト膜26が被覆していない部分のp−GaAsキ
ャップ層12の厚み方向の全てと、p−Al0.5Ga
0. 5As第2上側クラッド層11の厚み方向の途中ま
でとをエッチングして、ストライプ状のメサ部15が形
成される(図3(a))。Next, the resist film 26 is formed in a stripe shape having a width of 6 μm by the photo-etching method (FIG. 2).
(B)). Then, by using a sulfuric acid-based etching solution having no selectivity between GaAs and AlGaAs, all of the p-GaAs cap layer 12 in the thickness direction, which is not covered by the stripe-shaped resist film 26, and p-Al 0. .5 Ga
0. The striped mesa portion 15 is formed by etching the 5 As second upper cladding layer 11 up to the middle of the thickness direction (FIG. 3A).
【0046】さらに、図3(a)の工程において途中ま
でエッチングされたp−Al0.5Ga0.5As第2
上側クラッド層11のレジスト膜26で被覆されていな
い部分を、フッ酸系エッチング液を用いて、p−GaA
s層エッチングストップ層10が現れるまで全てエッチ
ングする。これによって、上記第2上側クラッド層11
がストライプ状の突起形状に形成される。このとき、上
記p−Al0.5Ga 0.5As第2上側クラッド層1
1は、メサ部15の側面がエッチングされて、上記p−
GaAsキャップ層12の両端が上記突起形状の頂部か
ら幅方向両側にひさし状に突出して突出部30,30が
形成される。上記キャップ層12上には、上記レジスト
膜26が残っている(図3(b))。Furthermore, in the process of FIG.
P-Al etched by0.5Ga0.5As second
It is not covered with the resist film 26 of the upper clad layer 11.
P-GaA using a hydrofluoric acid-based etching solution.
Etching until s layer etching stop layer 10 appears
To run. Thereby, the second upper cladding layer 11
Are formed into stripe-shaped protrusions. At this time,
Note p-Al0.5Ga 0.5As second upper cladding layer 1
1, the side surface of the mesa portion 15 is etched, and the p-
Whether both ends of the GaAs cap layer 12 are the tops of the above protrusions
From both sides in the width direction to project like eaves
It is formed. The resist is formed on the cap layer 12.
The film 26 remains (FIG. 3 (b)).
【0047】この段階で、p−Al0.5Ga0.5A
s第2上側クラッド層11のメサ部15下端の幅W0は
2.5μmになる。図3(a)の工程で硫酸系エッチン
グ液を用いる一方、図3(b)の工程でフッ酸系エッチ
ング液を用いて、2段階に分けてエッチングを行う理由
は、上記メサ部15下端の幅W0を制御性良く形成する
ためである。At this stage, p-Al 0.5 Ga 0.5 A
s The width W0 of the lower end of the mesa portion 15 of the second upper cladding layer 11 is 2.5 μm. The reason why the etching is performed in two steps using the sulfuric acid-based etching solution in the step of FIG. 3A and the hydrofluoric acid-based etching solution in the step of FIG. This is because the width W0 is formed with good controllability.
【0048】また、上記p−GaAsエッチングストッ
プ層10は、上記フッ酸系エッチング液によるエッチン
グの進行を停止する。上記エッチングストップ層10
は、所定の横モード制御などに対応する最適な厚さdに
形成されたp−Al0.5Ga 0.5As第2下側クラ
ッド層7上に配置されていて、上記フッ酸系エッチング
液によるエッチングを確実に停止させる。したがって、
上記第2下側クラッド層7は、同一のウェハ内および異
なるウエハの間で厚さdがばらつくことが無いので、こ
の第2下側クラッド層7と電流阻止層18との間の実効
屈折率差または実屈折率差を安定して所定の値にでき
て、半導体レーザ素子の横モードなどの特性を安定にで
きる。In addition, the p-GaAs etching stopper described above is used.
The etching layer 10 is etched by the hydrofluoric acid-based etching solution.
Stop progress. The etching stop layer 10
Is the optimum thickness d for predetermined lateral mode control, etc.
P-Al formed0.5Ga 0.5As second lower club
The hydrofluoric acid-based etching, which is disposed on the pad layer 7.
Make sure to stop the etching by the liquid. Therefore,
The second lower clad layer 7 is formed in the same wafer and different
Since the thickness d does not vary between different wafers,
Between the second lower clad layer 7 and the current blocking layer 18 of
The refractive index difference or the actual refractive index difference can be stably set to a predetermined value.
To stabilize the characteristics such as the transverse mode of the semiconductor laser device.
Wear.
【0049】図3(b)に示す工程に続いて、レジスト
膜26を完全に除去した後、新たなレジスト膜28を基
板全面にわたって塗布する。上記レジスト膜28の塗布
後、上記基板を毎分6000回転の回転数で1分間回転
させて、上記メサ部15の両側に位置する平坦部16,
16上でのレジスト膜28の厚さが略1μmになるよう
にする(図4(a))。この時点で、キャップ層12上
にレジスト膜28が極薄く残っているので、このレジス
ト膜28表面に現像液を接触させることによって、上記
キャップ層12上のレジスト膜28を除去する。これに
よって、キャップ層の幅方向両側のレジスト膜28の表
面は、図4(a)における破線aで示す輪郭をなすよう
になる。すなわち、上記キャップ層12の上記活性層6
に近い側の面に、保護膜としてのレジスト膜28を配置
する。After the step shown in FIG. 3B, the resist film 26 is completely removed, and a new resist film 28 is applied over the entire surface of the substrate. After the application of the resist film 28, the substrate is rotated at a rotational speed of 6000 rpm for 1 minute so that the flat portions 16, which are located on both sides of the mesa portion 15,
The thickness of the resist film 28 on 16 is set to approximately 1 μm (FIG. 4A). At this point, the resist film 28 remains extremely thin on the cap layer 12, so the resist film 28 on the cap layer 12 is removed by bringing the surface of the resist film 28 into contact with a developing solution. As a result, the surface of the resist film 28 on both sides in the width direction of the cap layer has the contour shown by the broken line a in FIG. That is, the active layer 6 of the cap layer 12
A resist film 28 as a protective film is arranged on the surface close to the.
【0050】上記キャップ層の表面をレジスト膜28か
ら露出させた後、上記キャップ層12の突出部30を含
む部分をエッチング除去する。このときに用いるエッチ
ング液は、アンモニア水と過酸化水素水の混合液であ
る。このエッチング液は、上記キャップ層12突出部3
0のみでなくキャップ層12の中央の上側部分も浸蝕す
るので、突出部30の除去が完了した時点でのp−Ga
Asキャップ層12の層厚は、当初の半分以下になる。
上記キャップ層12は、このキャップ層12の上記活性
層6に近い側の面にレジスト膜28を配置しているの
で、例えばキャップ層12と第2上側クラッド層11と
の接続部分周辺などに悪影響を与えることなく、キャッ
プ層12についてのみ、少なくとも突出部30,30を
確実にエッチング除去できる。After the surface of the cap layer is exposed from the resist film 28, the portion of the cap layer 12 including the protruding portion 30 is removed by etching. The etching liquid used at this time is a mixed liquid of ammonia water and hydrogen peroxide water. This etching solution is used for the protrusion 3 of the cap layer 12.
Not only 0, but also the central upper portion of the cap layer 12 is corroded, so p-Ga at the time when the removal of the protrusion 30 is completed.
The layer thickness of the As cap layer 12 is half or less than the initial thickness.
Since the resist film 28 is disposed on the surface of the cap layer 12 near the active layer 6 of the cap layer 12, for example, the periphery of the connection portion between the cap layer 12 and the second upper cladding layer 11 is adversely affected. It is possible to surely remove at least the protrusions 30 and 30 only in the cap layer 12 without applying the above.
【0051】続いて、上記レジスト膜28をすべて除去
し(図4(b))、上記エッチングストップ層10上お
よびメサ部15上に、n−AlGaAs電流阻止層18
aと、n−GaAs電流阻止層18bとを、順次MOC
VD装置を用いて成長する(図5(a))。上記n−A
l0.7Ga0.3As電流阻止層18aは、メサ部1
5の両側に位置する平坦部16,16上に、1.1μm
の厚さに成長させる。このn−Al0.7Ga0.3A
s電流阻止層18aは、上記メサ部15の内部および外
部に実屈折率分布を形成する。上記n−GaAs電流阻
止層18bは、上記n−Al0.7Ga0.3As電流
阻止層18aが含むAl成分が表面酸化するのを防止す
るとともに、このn−GaAs電流阻止層18b層上に
形成されるp−GaAsコンタクト層19の成長を良好
にする役割を果たす。Subsequently, the resist film 28 is completely removed (FIG. 4B), and the n-AlGaAs current blocking layer 18 is formed on the etching stop layer 10 and the mesa portion 15.
a and the n-GaAs current blocking layer 18b are sequentially MOC
It grows using a VD apparatus (FIG. 5A). N-A above
The l 0.7 Ga 0.3 As current blocking layer 18 a includes the mesa portion 1.
1.1 μm on the flat parts 16, 16 located on both sides of
Grow to a thickness of. This n-Al 0.7 Ga 0.3 A
The s current blocking layer 18 a forms a real refractive index distribution inside and outside the mesa portion 15. The n-GaAs current blocking layer 18b prevents the Al component contained in the n-Al 0.7 Ga 0.3 As current blocking layer 18a from being surface-oxidized, and is on the n-GaAs current blocking layer 18b layer. Plays a role in improving the growth of the p-GaAs contact layer 19 formed in the above.
【0052】続いて、図5(b)に示すように、上記n
−AlGaAs電流阻止層18aと、n−GaAs電流
阻止層18bの上記p−GaAsキャップ層12上に位
置する部分をエッチング除去して、上記p−GaAsキ
ャップ層12の上側面を露出させる。Then, as shown in FIG.
The portions of the -AlGaAs current blocking layer 18a and the n-GaAs current blocking layer 18b located on the p-GaAs cap layer 12 are removed by etching to expose the upper side surface of the p-GaAs cap layer 12.
【0053】そして、図5(b)に示す積層構造を有す
るウエハ上に、p−GaAsコンタクト層19(約40
μm)をLPE法で成長する(図6(a))。Then, on the wafer having the laminated structure shown in FIG. 5B, the p-GaAs contact layer 19 (about 40
μm) is grown by the LPE method (FIG. 6A).
【0054】この後、上記n−GaAs基板1の下面を
研磨し、これまでの工程で形成した積層構造を有するウ
エハ全体の厚さを120μmにした後、上記コンタクト
層19の上面と、上記n−GaAs基板1の下面とに、
p側電極21とn側電極22とを各々形成する(図6
(b))。After that, the lower surface of the n-GaAs substrate 1 is polished so that the thickness of the entire wafer having the laminated structure formed by the above steps is 120 μm, and then the upper surface of the contact layer 19 and the n layer are formed. -On the lower surface of the GaAs substrate 1,
A p-side electrode 21 and an n-side electrode 22 are formed respectively (see FIG. 6).
(B)).
【0055】最後に、共振器長が800μmになるよう
にウエハをへき開した後、電子ビーム蒸着によって、光
出射端面にAl2O3保護膜を形成して低反射率(約5
%)にする一方、上記光出射端面に対向する端面にAl
2O3/a−Si(酸化アルミニウム/アモルファスシ
リコン)の多層膜を形成して高反射率(約95%)にし
て、本発明によるリッジストライプ型半導体レーザ素子
が完成する。Finally, after cleaving the wafer so that the cavity length is 800 μm, an Al 2 O 3 protective film is formed on the light emitting end face by electron beam evaporation to obtain a low reflectance (about 5).
%) On the other hand, while Al on the end face facing the light emitting end face
A ridge stripe type semiconductor laser device according to the present invention is completed by forming a multilayer film of 2 O 3 / a-Si (aluminum oxide / amorphous silicon) to have a high reflectance (about 95%).
【0056】本実施形態の半導体レーザ素子のメサ部1
5への電流狭窄は、n−AlGaAs電流阻止層18a
を介したpnpn構造によって行う一方、横モード制御
はn−AlGaAs電流阻止層18aでの実屈折率分布
によって行う。The mesa portion 1 of the semiconductor laser device of this embodiment
The current constriction to 5 is caused by the n-AlGaAs current blocking layer 18a.
While the lateral mode control is performed by the real refractive index distribution in the n-AlGaAs current blocking layer 18a, while the pnpn structure is performed through the.
【0057】本実施形態の半導体レーザ素子の特性は、
発振波長が780nmであり、閾値電流が35mAであ
り、光出力が180mWまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度70℃の環境
において光出力120mWで継続して発光させて信頼性
試験を行った。その結果を図28に示す。図28におい
て、横軸は駆動時間であり、縦軸は半導体レーザ素子の
駆動電流である。図28の直線201に示すように、本
実施形態の半導体レーザ素子は3000時間に亘って安
定に発光し、発光中に動作電流が増大するような特性劣
化は見られなかった。以上の結果から、本実施形態によ
る半導体レーザ素子は、特に50mW以上の高出力での
信頼性に優れていると言える。The characteristics of the semiconductor laser device of this embodiment are as follows.
The oscillation wavelength was 780 nm, the threshold current was 35 mA, and the optical output was kink-free up to 180 mW. A reliability test was conducted by continuously emitting light from this semiconductor laser device with an optical output of 120 mW in an environment of an ambient temperature of 70 ° C. The result is shown in FIG. In FIG. 28, the horizontal axis represents the drive time and the vertical axis represents the drive current of the semiconductor laser device. As indicated by the straight line 201 in FIG. 28, the semiconductor laser device of the present embodiment emitted light stably for 3000 hours, and no characteristic deterioration such as an increase in operating current was observed during light emission. From the above results, it can be said that the semiconductor laser device according to the present embodiment is excellent in reliability especially at a high output of 50 mW or more.
【0058】(第2実施形態)図7は、第2実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法によって製造したリッジス
トライプ型半導体レーザ素子を示す断面図である。(Second Embodiment) FIG. 7 is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device of the second embodiment.
【0059】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
を、図8および図9を用いて説明する。図8および図9
において、第1実施形態における図1乃至6と同一の機
能を有する部分には同一の参照番号を付して詳細な説明
を省略する。A method of manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 and 9
In the above, in the first embodiment, parts having the same functions as those in FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0060】まず、面方位(100)のn−GaAs基
板1上に、上記第1実施形態と同一の工程を経て、図3
(b)に示す半導体構造を形成する。First, the n-GaAs substrate 1 having the plane orientation (100) is subjected to the same steps as those in the first embodiment, and then, as shown in FIG.
The semiconductor structure shown in (b) is formed.
【0061】図3(b)に示す構造において、エッチン
グストップ層10上およびレジスト膜26上に、レジス
ト膜28を基板全面にわたって塗布する。レジスト膜2
8の塗布後、毎分6000回転の回転数で基板を1分間
回転させて、メサ部15両側の平坦部16,16でのレ
ジスト膜28の厚みがおおむね3μmになるようにする
(図8(a))。In the structure shown in FIG. 3B, a resist film 28 is applied on the etching stop layer 10 and the resist film 26 over the entire surface of the substrate. Resist film 2
After applying 8, the substrate is rotated for 1 minute at a rotation speed of 6000 rpm so that the thickness of the resist film 28 on the flat portions 16 and 16 on both sides of the mesa portion 15 is about 3 μm (see FIG. a)).
【0062】続いて、写真蝕刻法を用い、露光量と現像
時間を調整することによって、レジスト膜28を、メサ
部15両側の平坦部における厚みが略0.5μmになる
まで除去する。このとき、図8(b)に示すように、キ
ャップ層の突出部30の左右両端の一部が、レジスト膜
28に覆われずに露出した状態になる。Then, the resist film 28 is removed by a photolithography method by adjusting the exposure amount and the developing time until the flat portions on both sides of the mesa portion 15 have a thickness of about 0.5 μm. At this time, as shown in FIG. 8B, part of the left and right ends of the protrusion 30 of the cap layer is exposed without being covered with the resist film 28.
【0063】上記p−GaAsキャップ層12の突出部
30を含む部分を、アンモニア水と過酸化水素水を混合
してなるエッチング液を用いて除去する。上記キャップ
層の突出部30は、上記エッチング液によって、上記レ
ジスト膜28からの露出部分から浸蝕される。本実施形
態では、第1実施形態とは異なり、p−GaAsキャッ
プ層12の中央部分はレジスト膜26で保護されていて
浸蝕されないので、膜の厚みは減少しない。したがっ
て、突出部30,30の除去が完了した時点でのp−G
aAsキャップ層12の層厚は、初期層厚と同じであ
る。続いて、レジスト膜26、28を除去して、図9に
示すような構造が得られる。The portion of the p-GaAs cap layer 12 including the protruding portion 30 is removed by using an etching solution formed by mixing ammonia water and hydrogen peroxide water. The protrusion 30 of the cap layer is eroded from the exposed portion of the resist film 28 by the etching solution. In the present embodiment, unlike the first embodiment, the central portion of the p-GaAs cap layer 12 is protected by the resist film 26 and is not corroded, so the film thickness is not reduced. Therefore, p-G at the time when the removal of the protrusions 30, 30 is completed
The layer thickness of the aAs cap layer 12 is the same as the initial layer thickness. Then, the resist films 26 and 28 are removed, and a structure as shown in FIG. 9 is obtained.
【0064】そして、エッチングストップ層10、第2
上側クラッド層11、キャップ層12上に、n−AlG
aAs電流阻止層18aおよびn−GaAs電流阻止層
18bを、MOCVD装置によって順次成長する。続い
て、第1実施形態と同様に、電流阻止層18b上にp−
GaAsコンタクト層19を形成し、このコンタクト層
19の上面と、上記n−GaAs基板1の下面とに、p
側電極21とn側電極22とを各々形成して、図7に示
すリッジストライプ型半導体レーザ素子が完成する。Then, the etching stop layer 10 and the second
N-AlG is formed on the upper clad layer 11 and the cap layer 12.
The aAs current blocking layer 18a and the n-GaAs current blocking layer 18b are sequentially grown by the MOCVD apparatus. Then, as in the first embodiment, p− is formed on the current blocking layer 18b.
A GaAs contact layer 19 is formed, and p is formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1.
The side electrode 21 and the n-side electrode 22 are formed respectively, and the ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG. 7 is completed.
【0065】本実施形態の半導体レーザ素子において
も、第1実施形態の半導体レーザ素子と同様に、メサ部
15への電流狭窄がn−AlGaAs電流阻止層18a
を介したpnpn構造で実行され、横モード制御がn−
AlGaAs電流阻止層18aでの実屈折率分布によっ
て行われる。Also in the semiconductor laser device of the present embodiment, the current confinement to the mesa portion 15 is the n-AlGaAs current blocking layer 18a as in the semiconductor laser device of the first embodiment.
And the lateral mode control is performed in the n-
This is performed by the actual refractive index distribution in the AlGaAs current blocking layer 18a.
【0066】第2実施形態による半導体レーザ素子の特
性は、発振波長が780nmであり、閾値電流が35m
Aであり、光出力は180mWに至るまでキンクフリー
であった。また、この半導体レーザ素子について、雰囲
気温度70℃の環境において光出力が120mWで継続
して発光させて、信頼性試験を行った。その結果、図2
8に示すように、3000時間の発光時間に亘って安定
に発光し、発光中に動作電流が増大するような特性劣化
は見られなかった。本実施形態による半導体レーザ素子
は、特に50mW以上の高出力での信頼性に優れている
と言える。The characteristics of the semiconductor laser device according to the second embodiment are that the oscillation wavelength is 780 nm and the threshold current is 35 m.
A, and the light output was kink-free up to 180 mW. Further, this semiconductor laser element was subjected to a reliability test by continuously emitting light with an optical output of 120 mW in an environment of an ambient temperature of 70 ° C. As a result,
As shown in FIG. 8, stable light emission was performed over the light emission time of 3000 hours, and no characteristic deterioration such as an increase in operating current was observed during light emission. It can be said that the semiconductor laser device according to the present embodiment is excellent in reliability especially at a high output of 50 mW or more.
【0067】(第3実施形態)図10(a)は、第3実
施形態の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した
リッジストライプ型半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。(Third Embodiment) FIG. 10A is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device of the third embodiment.
【0068】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
を、各工程を示した図11乃至13を用いて説明する。
本実施形態においても、第1実施形態と同一の構成部分
には同一の参照番号を付して、詳細な説明を省略する。A method of manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment will be described with reference to FIGS. 11 to 13 showing each step.
Also in this embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0069】まず、第1実施形態と同様にして、面方位
(100)のn−GaAs基板1上に、n−GaAsバ
ッファー層4、n−Al0.5Ga0.5As第1クラ
ッド層5、AlGaAs量子井戸活性層6、p−Al
0.5Ga0.5As第2下側クラッド層7、p−Ga
Asエッチングストップ層10、p−Al0.5Ga0
.5As第2上側クラッド層11、p−GaAsキャッ
プ層12を順次積層して、図2(a)に示したのと同一
の半導体積層体を得る。First, similarly to the first embodiment, the n-GaAs buffer layer 4 and the n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer are formed on the n-GaAs substrate 1 having the plane orientation (100). 5, AlGaAs quantum well active layer 6, p-Al
0.5 Ga 0.5 As Second lower cladding layer 7, p-Ga
As etching stop layer 10, p-Al 0.5 Ga 0
. The 5 As second upper cladding layer 11 and the p-GaAs cap layer 12 are sequentially laminated to obtain the same semiconductor laminated body as shown in FIG.
【0070】次に、基板表面全面にレジスト膜24を約
0.2μmの厚さに塗布し、このレジスト膜24に、写
真蝕刻法によって幅W3のストライプ状開口部31を形
成する。更に、上記レジスト膜24上およびレジスト膜
の開口部31内のキャップ層12上に、プラズマCVD
法を用いて、厚さが0.10μmのSiO2膜32を形
成する。上記ストライプ状開口部31の幅W3は、後に
形成されるp−AlGaAs第2クラッド層11のスト
ライプ状リッジ頂部の幅W1と略同一になるように設定
する。(図10(b))続いて、上記SiO2膜32の
上記開口部31内のキャップ層12上に形成された部分
以外の部分を、リフトオフ法を用いてレジスト膜24と
ともに除去する。これによって、上記キャップ層12上
に、幅W1のストライプ状SiO2膜23が形成され
る。このストライプ状SiO2膜23を含むように、上
記キャップ層12上に、レジスト膜26を約0.4μm
の厚さに塗布する。引き続き、このレジスト膜26を、
写真蝕刻法によって幅6μmのストライプ状に形成する
(図11(a))。この時、先に形成したストライプ状
SiO2膜23がレジスト膜26の幅方向中心に位置す
るように、上記レジスト膜26に露光する際のフォトマ
スク位置を調節する。この時点で、上記ストライプ状S
iO2膜23の全ての表面は、p−GaAsキャップ層
12およびストライプ状レジスト膜26で囲まれてい
る。Next, a resist film 24 is applied to the entire surface of the substrate to a thickness of about 0.2 μm, and a stripe-shaped opening 31 having a width W3 is formed in the resist film 24 by photolithography. Further, plasma CVD is performed on the resist film 24 and the cap layer 12 in the opening 31 of the resist film.
Method is used to form a SiO 2 film 32 having a thickness of 0.10 μm. The width W3 of the striped opening 31 is set to be substantially the same as the width W1 of the top of the striped ridge of the p-AlGaAs second cladding layer 11 which will be formed later. (FIG. 10B) Subsequently, the portion of the SiO 2 film 32 other than the portion formed on the cap layer 12 in the opening 31 is removed together with the resist film 24 by the lift-off method. As a result, a stripe-shaped SiO 2 film 23 having a width W1 is formed on the cap layer 12. A resist film 26 of about 0.4 μm is formed on the cap layer 12 so as to include the stripe-shaped SiO 2 film 23.
Apply to the thickness of. Subsequently, the resist film 26 is
Strips having a width of 6 μm are formed by photolithography (FIG. 11A). At this time, the photomask position at the time of exposing the resist film 26 is adjusted so that the stripe-shaped SiO 2 film 23 previously formed is located at the center of the resist film 26 in the width direction. At this point, the striped S
The entire surface of the iO 2 film 23 is surrounded by the p-GaAs cap layer 12 and the stripe-shaped resist film 26.
【0071】次に、GaAsとAlGaAsとの間で選
択性のない硫酸系エッチング液を用いて、ストライプ状
レジスト膜26が被覆していない部分について、p−G
aAsキャップ層12の厚み方向全てと、p−Al
0.5Ga0.5As第2上側クラッド層11の厚み方
向の途中までとをエッチングして、ストライプ状のメサ
部15を形成する。さらに、上記エッチング工程におい
て厚み方向の途中までがエッチングされたp−Al
0.5Ga0.5As第2上側クラッド層11を、上記
レジスト膜26で被覆されていない部分を、フッ酸系エ
ッチング液を用いて、p−GaAs層エッチングストッ
プ層10が現れるまでエッチングする。上記硫酸系エッ
チング液とフッ酸系エッチング液とを用いた二段階のエ
ッチング工程により、所望のリッジ幅を持ったストライ
プ状のメサ部15が形成される。このとき、p−Al
0.5Ga0.5As第2上側クラッド層11の側面が
エッチングされ、p−GaAsキャップ層12の幅方向
両側の部分が、突出部30,30として残る(図11
(b))。Next, using a sulfuric acid-based etching solution having no selectivity between GaAs and AlGaAs, p-G is applied to a portion not covered with the stripe-shaped resist film 26.
All of the aAs cap layer 12 in the thickness direction and p-Al
The 0.5 Ga 0.5 As second upper clad layer 11 is partially etched in the thickness direction to form a stripe-shaped mesa portion 15. Furthermore, in the above etching step, p-Al is etched halfway in the thickness direction.
The portion of the 0.5 Ga 0.5 As second upper clad layer 11 not covered with the resist film 26 is etched with a hydrofluoric acid-based etching solution until the p-GaAs layer etching stop layer 10 appears. . By the two-step etching process using the sulfuric acid-based etching solution and the hydrofluoric acid-based etching solution, the stripe-shaped mesa portion 15 having a desired ridge width is formed. At this time, p-Al
The side surface of the 0.5 Ga 0.5 As second upper clad layer 11 is etched, and the portions on both sides in the width direction of the p-GaAs cap layer 12 remain as the protrusions 30 and 30 (FIG. 11).
(B)).
【0072】この段階で、メサ部15として形成された
p−Al0.5Ga0.5As第2上側クラッド層11
の下端の幅は、約2.5μmとなる。このメサ部の下端
の幅を精度良く形成するために、硫酸系エッチング液と
フッ酸系エッチング液とを用いて2段階のエッチングを
行ったのである。At this stage, the p-Al 0.5 Ga 0.5 As second upper cladding layer 11 formed as the mesa portion 15 is formed.
The width of the lower end of is about 2.5 μm. In order to accurately form the width of the lower end of the mesa portion, two-step etching was performed using a sulfuric acid-based etching solution and a hydrofluoric acid-based etching solution.
【0073】次に、上記レジスト膜26を完全に除去し
た後、基板表面の全面にわたってレジストを塗布し、こ
のレジストを塗布した基板を毎分6000回転の回転数
で1分間回転させて、新たなレジスト膜28を形成す
る。このレジスト膜28は、メサ部15の幅方向両側の
平坦部での厚みが約3μmになるように形成する。(図
12(a))。Next, after the resist film 26 is completely removed, a resist is applied over the entire surface of the substrate, and the substrate coated with the resist is rotated for 1 minute at a rotation speed of 6000 rpm to obtain a new one. A resist film 28 is formed. The resist film 28 is formed so that the flat portions on both sides in the width direction of the mesa portion 15 have a thickness of about 3 μm. (FIG. 12A).
【0074】次に、上記レジスト膜28に所定量および
所定時間の露光と現像を施して、上記メサ部15両側の
平坦部のレジスト膜28厚を約0.5μmにし、また、
上記キャップ層12上およびSiO2膜32上のレジス
ト膜28を除去する。これによって、図12(b)に示
すように、メサ部15両側の平坦部16はレジストによ
って完全に保護される。一方、p−GaAsキャップ層
12は、幅方向中央の表面はSiO2膜23で保護され
ている一方、幅方向両端の突出部30の表面はレジスト
膜28やSiO2膜23に覆われずに露出する。Next, the resist film 28 is exposed and developed for a predetermined amount and for a predetermined time so that the thickness of the resist film 28 on the flat portions on both sides of the mesa portion 15 is about 0.5 μm.
The resist film 28 on the cap layer 12 and the SiO 2 film 32 is removed. As a result, the flat portions 16 on both sides of the mesa portion 15 are completely protected by the resist, as shown in FIG. On the other hand, the surface of the p-GaAs cap layer 12 at the center in the width direction is protected by the SiO 2 film 23, while the surfaces of the protrusions 30 at both ends in the width direction are exposed without being covered by the resist film 28 or the SiO 2 film 23. .
【0075】この状態で、反応性ガスのプラズマを用い
て、上記キャップ層の突出部30をエッチング除去す
る。すなわち、平行平板電極間に、三塩化ボロンをアル
ゴンで希釈したガスを流し、13.56MHzの高周波
交流電源を用いてプラズマを励起し、このプラズマの中
に上記試料を静置して、上記プラズマの物理的衝撃と化
学的反応を用いて突出部30を除去する。これによっ
て、図13(a)に示すような構造が得られる。このと
き、メサ部15両側の平坦部16は、レジスト28によ
って完全に保護されているので、上記平坦部16下方の
p−Al0.5Ga 0.5As第2下側クラッド層7な
どには、プラズマやイオンによる損傷が生じない。また
上記p−GaAsキャップ層12の幅方向中央部分も、
ストライプ状SiO2膜23によって保護されているの
で、プラズマやイオンによる損傷はない。In this state, plasma of reactive gas is used.
Then, the protrusion 30 of the cap layer is removed by etching.
It That is, boron trichloride is placed between the parallel plate electrodes.
Flowing gas diluted with gon, high frequency of 13.56MHz
The plasma is excited using an AC power source
Then, the sample is left to stand, and the physical shock of the plasma is generated.
The protrusion 30 is removed using a biological reaction. By this
As a result, a structure as shown in FIG. 13 (a) is obtained. This and
The flat portions 16 on both sides of the mesa portion 15 are formed by the resist 28.
Since it is completely protected,
p-Al0.5Ga 0.5As second lower cladding layer 7
There is no plasma or ion damage to the throat. Also
Also in the widthwise central portion of the p-GaAs cap layer 12,
Striped SiOTwoProtected by the membrane 23
So there is no plasma or ion damage.
【0076】続いて、レジスト膜28を全て除去し、メ
サ部15の幅方向両側のエッチングストップ層10上
に、n−AlGaAs電流阻止層18aとn−GaAs
電流阻止層18bとを、MOCVD装置によって順次成
長する(図13(b))。ここで、SiO2膜上には、
AlGaAsおよびGaAsは成長しないので、メサ部
15両側の平坦部16に、AlGaAsからなる電流阻
止層18aとGaAsからなる電流阻止層18bとが選
択的に成長する。Then, the resist film 28 is entirely removed, and the n-AlGaAs current blocking layers 18a and n-GaAs are formed on the etching stop layers 10 on both sides of the mesa portion 15 in the width direction.
The current blocking layer 18b and the current blocking layer 18b are sequentially grown by the MOCVD apparatus (FIG. 13B). Here, on the SiO2 film,
Since AlGaAs and GaAs do not grow, the current blocking layer 18a made of AlGaAs and the current blocking layer 18b made of GaAs are selectively grown on the flat portions 16 on both sides of the mesa portion 15.
【0077】引き続いて、上記p−GaAsキャップ層
12上のストライプ状のSiO2膜23をフッ酸を用い
てエッチング除去して、上記キャップ層12の上面を露
出させる。Subsequently, the striped SiO 2 film 23 on the p-GaAs cap layer 12 is removed by etching with hydrofluoric acid to expose the upper surface of the cap layer 12.
【0078】そして、上記n−GaAs電流阻止層18
b上とキャップ層12上に、LPE法によって約40μ
mの厚みのp−GaAsコンタクト層19を成長する。Then, the n-GaAs current blocking layer 18 is formed.
b on the cap layer 12 and about 40 μm by the LPE method.
A p-GaAs contact layer 19 having a thickness of m is grown.
【0079】続いて、第1実施形態と同様に、上記コン
タクト層19の上面と、上記n−GaAs基板1の下面
とに、p側電極21とn側電極22とを各々形成して、
図10(a)に示すリッジストライプ型半導体レーザ素
子が完成する。Then, similarly to the first embodiment, a p-side electrode 21 and an n-side electrode 22 are formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1, respectively,
The ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG. 10A is completed.
【0080】第3実施形態の半導体レーザ素子におい
て、メサ部15への電流狭窄は、n−AlGaAs電流
阻止層18aを介したpnpn構造によって行う一方、
横モード制御はn−AlGaAs電流阻止層18aでの
実屈折率分布によって行う。In the semiconductor laser device of the third embodiment, the current confinement to the mesa portion 15 is performed by the pnpn structure with the n-AlGaAs current blocking layer 18a interposed therebetween.
The lateral mode control is performed by the real refractive index distribution in the n-AlGaAs current blocking layer 18a.
【0081】本実施形態による半導体レーザ素子の特性
は、発振波長が780nmであり、閾値電流が35mA
であり、光出力が180mWまでキンクフリーであっ
た。また、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度70℃
の環境で光出力120mWで継続して発光させて、信頼
性試験を行った。その結果、図28に示すように、30
00時間に亘って安定に発光し、発光作動中に動作電流
が増大するような特性劣化は見られなかった。上記実施
形態による半導体レーザ素子は、特に50mW以上の高
出力での信頼性に優れている。The characteristics of the semiconductor laser device according to the present embodiment are that the oscillation wavelength is 780 nm and the threshold current is 35 mA.
And the light output was kink-free up to 180 mW. In addition, this semiconductor laser device is set at an ambient temperature of 70 ° C.
A reliability test was performed by continuously emitting light with an optical output of 120 mW in the environment. As a result, as shown in FIG.
Stable light emission was carried out for 00 hours, and no characteristic deterioration such as an increase in operating current was observed during the light emitting operation. The semiconductor laser device according to the above embodiment is excellent in reliability especially at a high output of 50 mW or more.
【0082】(第4実施形態)図14は、第4実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造されたリッ
ジストライプ型半導体レーザ素子を示す断面図である。(Fourth Embodiment) FIG. 14 is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device of the fourth embodiment.
【0083】以下、本実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法を、図15乃至18を用いて説明する。The method of manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment will be described below with reference to FIGS.
【0084】まず、第1実施形態と同様に、面方位(1
00)のn−GaAs基板1上に、n−GaAsバッフ
ァー層4(厚み0.5μm)と、n−Al0.5Ga
0.5As第1クラッド層5(厚み1μm)と、AlG
aAs量子井戸活性層6(厚み0.05μm)、p−A
l0.5Ga0.5As第2下側クラッド層7(厚み
0.2μm)と、p−GaAsエッチングストップ層1
0(厚み5nm)と、p−Al0.5Ga0.5As第
2上側クラッド層11(厚み1.0μm)と、p−Ga
Asキャップ層12(厚み0.6μm)とを順次結晶成
長する。そして、図15(a)に示すように、上記キャ
ップ層12上に、Al0.3Ga0.7As表面保護膜
13(厚み0.2μm)を積層する。First, similarly to the first embodiment, the plane orientation (1
00) on the n-GaAs substrate 1 and n-GaAs buffer layer 4 (thickness 0.5 μm) and n-Al 0.5 Ga.
0.5 As first clad layer 5 (thickness 1 μm) and AlG
aAs quantum well active layer 6 (thickness 0.05 μm), p−A
l 0.5 Ga 0.5 As second lower cladding layer 7 (thickness: 0.2 μm) and p-GaAs etching stop layer 1
0 (thickness 5 nm), p-Al 0.5 Ga 0.5 As second upper cladding layer 11 (thickness 1.0 μm), and p-Ga
The As cap layer 12 (having a thickness of 0.6 μm) is sequentially crystal-grown. Then, as shown in FIG. 15A, an Al 0.3 Ga 0.7 As surface protective film 13 (thickness: 0.2 μm) is laminated on the cap layer 12.
【0085】次に、上記表面保護膜13上に、レジスト
膜26を約0.2μmの厚さに塗布し、このレジスト膜
26を写真蝕刻法によって幅6μmのストライプ状に形
成する(図15(b))。この後、GaAsとAlGa
Asとの間で選択性のない硫酸系エッチング液を用い
て、ストライプ状レジスト膜26が被覆していない部分
について、Al0.3Ga0.7As表面保護膜13の
厚み方向の全てと、p−GaAsキャップ層12の厚み
方向の全てと、p−Al0.5Ga0.5As第2上側
クラッド層11の厚み方向の途中までとをエッチングし
て、ストライプ状のメサ部15を形成する(図16
(a))。さらに、上記p−Al0.5Ga0 .5As
第2上側クラッド層11の上記厚み方向の途中までがエ
ッチングされた部分を、フッ酸系エッチング液を用い
て、p−GaAs層エッチングストップ層10が現れる
まで全てエッチングする。上記二段階のエッチング工程
により、所定の幅を有するストライプ状のメサ部が形成
される。このとき、p−Al0.5Ga0.5As第2
上側クラッド層11の側面がエッチングされるので、p
−GaAsキャップ層12とレジスト膜26とが、上記
第2上側クラッド層11の上端から幅方向両側にひさし
状に突出する(図16(b))。Next, a resist film 26 is applied to the surface protective film 13 to a thickness of about 0.2 μm, and the resist film 26 is formed in a stripe shape having a width of 6 μm by photolithography (FIG. 15 ( b)). After this, GaAs and AlGa
Using a sulfuric acid-based etching solution having no selectivity with As, the entire area of the Al 0.3 Ga 0.7 As surface protective film 13 in the thickness direction of the portion not covered with the striped resist film 26, All of the p-GaAs cap layer 12 in the thickness direction and part of the p-Al 0.5 Ga 0.5 As second upper cladding layer 11 in the thickness direction are etched to form a stripe-shaped mesa portion 15. Yes (Fig. 16
(A)). Furthermore, the p-Al 0.5 Ga 0 . 5 As
The part of the second upper clad layer 11 that has been partially etched in the thickness direction is etched using a hydrofluoric acid-based etching solution until the p-GaAs layer etching stop layer 10 appears. By the two-step etching process, a stripe-shaped mesa portion having a predetermined width is formed. At this time, the p-Al 0.5 Ga 0.5 As second
Since the side surface of the upper clad layer 11 is etched, p
The -GaAs cap layer 12 and the resist film 26 project from the upper end of the second upper clad layer 11 on both sides in the width direction in an eaves-like shape (Fig. 16 (b)).
【0086】この時点において、キャップ層の形状は、
第2乃至第3実施形態とは異なり、キャップ層の上端幅
W3が下端幅W2よりも狭い形状をなす。この形状は、
p−GaAsキャップ層12の上に、Al0.3Ga
0.7As表面保護膜13(0.2μm)を配置したこ
とによって得られる。At this point, the shape of the cap layer is
Unlike the second to third embodiments, the upper end width W3 of the cap layer is narrower than the lower end width W2. This shape is
Al 0.3 Ga is formed on the p-GaAs cap layer 12.
It is obtained by disposing the 0.7 As surface protective film 13 (0.2 μm).
【0087】図16(b)の構造において、レジスト膜
26を完全に除去した後、新たなレジストを基板上の全
面に塗布する。レジストの塗布後、毎分6000回転の
回転数で基板を1分間回転させて、メサ部15の両側の
平坦部での膜厚を3μmにして、レジスト膜28を形成
する(図17(a))。In the structure of FIG. 16B, after the resist film 26 is completely removed, new resist is applied on the entire surface of the substrate. After the application of the resist, the substrate is rotated at a rotation speed of 6000 rpm for 1 minute to make the film thickness on the flat portions on both sides of the mesa portion 15 3 μm to form the resist film 28 (FIG. 17A). ).
【0088】続いて、上記キャップ層12および表面保
護膜13上のレジスト膜28を除去するように、かつ、
図17(a)の破線bで示すようにメサ部15両側の平
坦部上のレジスト膜28の厚みが略0.5μmになるよ
うに、レジスト膜28を露光および現像する。これによ
って、図17(b)に示す構造が得られる。このとき、
メサ部15両側の平坦部16,16上面と、p−GaA
sキャップ層12の下側面は、レジスト膜28によって
保護されている。一方、上記p−GaAsキャップ層1
2は、側面が露出している。これは、上記キャップ層の
上端幅W3が下端幅W2よりも小さい形状とすることで
実現できる。すなわち、上記キャップ層12の上端幅W
3が下端幅W2よりも小さいので、上記キャップ層の下
端と上端との間を接続する側面に接するレジスト膜28
の部分を、基板の上方から照射される露光用の光を照射
して、現像・除去できる。したがって、上記キャップ層
12の側面を、完全に露出することができる。ここにお
いて、第2乃至第3実施形態におけるように、上端幅が
下端幅よりも大きい形状を有するキャップ層は、露光時
にp−GaAsキャップ層12の側面に接するレジスト
膜28の部分がキャップ層の上端に遮られて感光しな
い。したがって、現像後もp−GaAsキャップ層12
の側面は、レジスト膜28に覆われたままである。Subsequently, the resist film 28 on the cap layer 12 and the surface protective film 13 is removed, and
As shown by the broken line b in FIG. 17A, the resist film 28 is exposed and developed so that the thickness of the resist film 28 on the flat parts on both sides of the mesa 15 is approximately 0.5 μm. As a result, the structure shown in FIG. 17B is obtained. At this time,
The flat portions 16 and 16 on both sides of the mesa portion 15 and the p-GaA
The lower side surface of the s cap layer 12 is protected by the resist film 28. On the other hand, the p-GaAs cap layer 1
2, the side surface is exposed. This can be realized by making the upper end width W3 of the cap layer smaller than the lower end width W2. That is, the upper end width W of the cap layer 12
3 is smaller than the lower end width W2, the resist film 28 in contact with the side surface connecting the lower end and the upper end of the cap layer
The portion can be developed and removed by irradiating the exposure light emitted from above the substrate. Therefore, the side surface of the cap layer 12 can be completely exposed. Here, in the cap layer having a shape in which the upper end width is larger than the lower end width as in the second to third embodiments, the portion of the resist film 28 contacting the side surface of the p-GaAs cap layer 12 at the time of exposure is the cap layer. There is no light exposure because it is blocked by the top edge. Therefore, even after development, the p-GaAs cap layer 12
The side surface of is still covered with the resist film 28.
【0089】さらに、上記p−GaAsキャップ層12
は、上面の略全てが、Al0.3Ga0.7As表面保
護膜13によって覆われている。Further, the p-GaAs cap layer 12 is formed.
Almost all of the upper surface is covered with the Al 0.3 Ga 0.7 As surface protective film 13.
【0090】このように、p−GaAsキャップ層12
の略側面のみを、レジスト膜28および表面保護膜13
から露出させた状態で、このキャップ層12の幅方向両
側の突出部30をエッチング除去する。このときに用い
るエッチング液は、アンモニア水と過酸化水素水とを混
合して作製したエッチング液である。この工程によっ
て、上記キャップ層12は、図17(b)の破線cで示
すような輪郭になる。As described above, the p-GaAs cap layer 12 is formed.
Of the resist film 28 and the surface protection film 13
The exposed protruding portions 30 on both sides in the width direction of the cap layer 12 are removed by etching. The etching liquid used at this time is an etching liquid prepared by mixing ammonia water and hydrogen peroxide water. By this step, the cap layer 12 has a contour as shown by a broken line c in FIG.
【0091】上記エッチング液は、GaAsキャップ層
12のみでなく、Al0.3Ga0 .7As表面保護膜
も浸蝕する。しかしながら、上記エッチング液のアンモ
ニアと過酸化水素との混合比を調整することによって、
GaAsのエッチング速度を、Al0.3Ga0.7A
sのエッチング速度よりも大きくして、GaAsとAl
0.3Ga0.7Asとの間で選択性を持たせるように
する。具体的には、アンモニアの分子数:過酸化水素の
分子数の比が、1:6から1:270までの間になるよ
うに、アンモニア水と過酸化水素水を混合する。これに
よって、Al0 .3Ga0.7Asのエッチング速度
を、GaAsのエッチング速度の1/100以下に抑制
することが可能である。この場合、Al0.3Ga
0.7As表面保護膜13は、上記エッチング液に対す
るp−GaAsキャップ層12の保護膜として機能す
る。Not only the GaAs cap layer 12 but also Al 0.3 Ga 0 . 7 As The surface protective film is also corroded. However, by adjusting the mixing ratio of ammonia and hydrogen peroxide in the etching solution,
The etching rate of GaAs is Al 0.3 Ga 0.7 A
GaAs and Al
Selectivity is made to be between 0.3 Ga 0.7 As. Specifically, the ammonia water and the hydrogen peroxide solution are mixed such that the ratio of the number of molecules of ammonia to the number of molecules of hydrogen peroxide is between 1: 6 and 1: 270. As a result, Al 0 . The etching rate of 3 Ga 0.7 As can be suppressed to 1/100 or less of the etching rate of GaAs. In this case, Al 0.3 Ga
The 0.7 As surface protective film 13 functions as a protective film of the p-GaAs cap layer 12 against the etching solution.
【0092】本実施形態では、アンモニア:過酸化水素
の混合比が1:30の混合液からなるエッチング液を用
いて、上記キャップ層12を側面から浸蝕して突出部3
0,30を除去する。これによって、上記キャップ層1
2の下端幅W2を、リッジストライプ形状に形成した第
2上側クラッド層11の上端幅W1と略一致させる。本
実施形態では、エッチングがキャップ層12の側面全面
から幅方向の1方向に進行するので、第2実施形態にお
けるようなレジスト膜28から露出したキャップ層12
の両端の一部分からエッチングが進行するよりも、エッ
チングが施された後の側面は面積が略一定に保たれる。
したがって、突出部30の除去を再現性よく行うことが
可能となった。更に、p−GaAsキャップ層12の下
端幅W2幅の制御も容易になった。また、このキャップ
層12は、Al0.3Ga0.7As表面保護膜13で
保護されているので、膜厚方向には浸蝕されない。した
がって、突出部30の除去が完了した時点でのキャップ
層12の厚みは、キャップ層12形成当初の層みと同じ
である。In the present embodiment, the cap layer 12 is eroded from the side surface by using an etching solution composed of a mixed solution of ammonia: hydrogen peroxide at a mixing ratio of 1:30, and the protrusion 3 is formed.
Remove 0,30. Thereby, the cap layer 1
The lower end width W2 of No. 2 is made substantially equal to the upper end width W1 of the second upper clad layer 11 formed in the ridge stripe shape. In this embodiment, since the etching proceeds from the entire side surface of the cap layer 12 in one width direction, the cap layer 12 exposed from the resist film 28 as in the second embodiment.
The area of the side surface after the etching is kept substantially constant, rather than the etching progressing from a part of both ends of the.
Therefore, it is possible to remove the protruding portion 30 with good reproducibility. Furthermore, the control of the lower end width W2 width of the p-GaAs cap layer 12 is also facilitated. Further, since the cap layer 12 is protected by the Al 0.3 Ga 0.7 As surface protective film 13, it is not corroded in the film thickness direction. Therefore, the thickness of the cap layer 12 at the time when the removal of the protruding portion 30 is completed is the same as the layer when the cap layer 12 was initially formed.
【0093】上記突出部30の除去が完了した後、上記
レジスト膜28を全て除去し、上記第2上側クラッド層
11およびキャップ層12および表面保護膜13の両側
かつエッチングストップ層10上、および、上記表面保
護膜13上に、MOCVD装置によって、n−AlGa
As電流阻止層18aとn−GaAs電流阻止層18b
とを順次成長する(図18)。ここにおいて、上記キャ
ップ層12の下端幅を、リッジストライプ形状に形成し
た第2上側クラッド層11の上端幅W1と略一致させた
ので、上記キャップ層12の下方かつ第2上側クラッド
層11の幅方向両側に、図27の従来の半導体レーザ素
子におけるような空洞135,135が生じない。After the removal of the protrusions 30 is completed, the resist film 28 is entirely removed, and both sides of the second upper clad layer 11, the cap layer 12 and the surface protection film 13 and on the etching stop layer 10, and An n-AlGa film is formed on the surface protective film 13 by an MOCVD device.
As current blocking layer 18a and n-GaAs current blocking layer 18b
And are sequentially grown (FIG. 18). Here, since the lower end width of the cap layer 12 is made substantially equal to the upper end width W1 of the second upper clad layer 11 formed in the ridge stripe shape, the width of the second upper clad layer 11 below the cap layer 12 is the same. The cavities 135, 135 unlike those in the conventional semiconductor laser device of FIG. 27 are not formed on both sides in the direction.
【0094】そして、上記キャップ層12上の表面保護
膜13と、電流阻止層18aの幅方向中央部と、n−G
aAs電流阻止層18bの幅方向中央部とを除去する。
続いて、上記電流阻止層18a上と、上記一部が除去さ
れて表面に露出したn−GaAs電流阻止層18b上
と、キャップ層12上とにコンタクト層19を積層す
る。最後に、第1実施形態と同様に、上記コンタクト層
19の上面と、上記n−GaAs基板1の下面とに、p
側電極21とn側電極22とを各々形成して、図14に
示すリッジストライプ型半導体レーザ素子が完成する。Then, the surface protective film 13 on the cap layer 12, the central portion in the width direction of the current blocking layer 18a, and n-G
The central portion in the width direction of the aAs current blocking layer 18b is removed.
Then, the contact layer 19 is laminated on the current blocking layer 18a, the n-GaAs current blocking layer 18b exposed at the surface after the part is removed, and the cap layer 12. Finally, as in the first embodiment, p is formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1.
The side electrode 21 and the n-side electrode 22 are formed respectively, and the ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG. 14 is completed.
【0095】本実施形態の半導体レーザ素子は、メサ部
15への電流狭窄を、n−AlGaAs電流阻止層18
aを介したpnpn構造によって実行する一方、横モー
ド制御をn−AlGaAs電流阻止層18aでの実屈折
率分布によって実行する。In the semiconductor laser device of the present embodiment, the current confinement in the mesa portion 15 is prevented by the n-AlGaAs current blocking layer 18.
The lateral mode control is performed by the real refractive index distribution in the n-AlGaAs current blocking layer 18a while the pnpn structure via a is performed.
【0096】本実施形態の半導体レーザ素子は、図14
に示すように、キャップ層の突出部30,30を除去し
て、キャップ層の下端幅と、第2上側クラッド層11の
上端幅とを略同じ大きさにすることによって、ストライ
プ状のメサ部に段差を実質的に無くしている。これによ
って、従来の半導体レーザ素子において電流阻止層に生
じていた空洞を殆ど無くして、良好な特性を有する半導
体レーザ素子を安定して形成することができる。The semiconductor laser device of this embodiment has the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the protrusions 30, 30 of the cap layer are removed so that the lower end width of the cap layer and the upper end width of the second upper cladding layer 11 are substantially the same size. The step is virtually eliminated. As a result, it is possible to form a semiconductor laser device having good characteristics in a stable manner by eliminating almost all the cavities formed in the current blocking layer in the conventional semiconductor laser device.
【0097】本実施形態の半導体レーザ素子の特性につ
いては、発振波長が780nmであり、閾値電流が35
mAであり、光出力が180mWまでキンクフリーであ
った。また、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度70
℃の環境において光出力120mWで継続して発光させ
て信頼性試験を行った。その結果、図28に示すよう
に、3000時間に亘って安定して発光し、発光中に動
作電流が増大するような特性劣化は見られなかった。上
記実施形態による半導体レーザ素子は、特に50mW以
上の高出力での信頼性に優れていると言える。Regarding the characteristics of the semiconductor laser device of this embodiment, the oscillation wavelength is 780 nm and the threshold current is 35.
It was mA, and the light output was kink-free up to 180 mW. In addition, this semiconductor laser device is provided with an ambient temperature of 70
A reliability test was performed by continuously emitting light with an optical output of 120 mW in an environment of ° C. As a result, as shown in FIG. 28, stable light emission was performed for 3000 hours, and no characteristic deterioration such as an increase in operating current was observed during light emission. It can be said that the semiconductor laser device according to the above embodiment is excellent in reliability especially at a high output of 50 mW or more.
【0098】(第5実施形態)図19は、第5実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した半導体
レーザ素子を示す図である。本実施形態の半導体レーザ
素子の製造方法は、第4実施形態の図17(b)に続く
工程において、p−GaAsキャップ層12の幅を第4
実施形態よりも小さく形成した点が異なる。すなわち、
第4実施形態では、図17(b)の破線cで示すよう
に、キャップ層12の幅方向両端部の突出部をエッチン
グ除去して、キャップ層12の下端幅を第2上側クラッ
ド層11の上端幅と略同じにしていた。一方、本実施形
態では、図20に示すように、キャップ層12を幅方向
に第4実施形態よりも多くエッチングして、キャップ層
12の下端幅W2を、第2上側クラッド層11の上端幅
W1よりも小さく形成した。これは、上記キャップ層1
2の上面に配置された表面保護膜13の幅方向長さを、
第4実施形態におけるよりも短くすることによって達成
される。図20(a)の構造は、第4実施形態の図16
乃至17と、上記表面保護膜13の幅方向長さを異なる
長さに形成する点以外は同一の工程によって得られる。(Fifth Embodiment) FIG. 19 is a view showing a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the fifth embodiment. In the method of manufacturing the semiconductor laser device according to the present embodiment, the width of the p-GaAs cap layer 12 is set to the fourth width in the step following FIG. 17B of the fourth embodiment.
The difference is that it is formed smaller than the embodiment. That is,
In the fourth embodiment, as shown by the broken line c in FIG. 17 (b), the protrusions at both ends in the width direction of the cap layer 12 are removed by etching, so that the lower end width of the cap layer 12 becomes smaller than that of the second upper cladding layer 11. It was almost the same as the top width. On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 20, the cap layer 12 is etched more in the width direction than in the fourth embodiment, and the lower end width W2 of the cap layer 12 is changed to the upper end width of the second upper clad layer 11. It was formed smaller than W1. This is the cap layer 1
2 the width direction length of the surface protective film 13 disposed on the upper surface of
This is achieved by making it shorter than in the fourth embodiment. The structure of FIG. 20A corresponds to that of the fourth embodiment shown in FIG.
To 17 and the same process except that the length in the width direction of the surface protective film 13 is formed to be different.
【0099】上記キャップ層12の突出部をエッチング
除去した後、図20(a)のレジスト膜28を全て除去
し、上記第2上側クラッド層11およびキャップ層12
および表面保護膜13の幅方向両側かつエッチングスト
ップ層10上、および、上記表面保護膜13上に、MO
CVD装置によって、n−AlGaAs電流阻止層18
aとn−GaAs電流阻止層18bとを順次成長する
(図20(b))。ここにおいて、上記キャップ層12
の下端幅W2を、リッジストライプ形状に形成した第2
上側クラッド層11の上端幅W1よりも小さく形成した
ので、上記電流阻止層18bには、上記キャップ層12
と第2上側クラッド層11との境界付近の厚み方向位置
に空洞36,36が形成される。この空洞36,36
は、図27の従来におけるような幅方向に突出したひさ
し状のキャップ層112によって形成された空洞13
5,135よりも、大きさが格段に小さい。また、上記
空洞36,36の形成位置はp−GaAsキャップ層1
2の下端よりも厚み方向に活性層6から遠ざかった位置
であり、従来の空洞135,135よりも活性層から遠
い位置である。したがって、本実施形態の半導体レーザ
素子は、上記空洞36,36は、半導体レーザ素子の特
性に実質上影響を与えないので、空洞を実質的に無くし
た場合と略同一の良好な特性が得られる。After removing the protruding portion of the cap layer 12 by etching, the resist film 28 shown in FIG. 20A is entirely removed, and the second upper clad layer 11 and the cap layer 12 are removed.
MO on both sides of the surface protection film 13 in the width direction and on the etching stop layer 10 and on the surface protection film 13.
The n-AlGaAs current blocking layer 18 is formed by a CVD device.
a and the n-GaAs current blocking layer 18b are sequentially grown (FIG. 20B). Here, the cap layer 12
The lower end width W2 of the second ridge stripe shape
Since the upper clad layer 11 is formed to have a width smaller than the upper end width W1, the current blocking layer 18b has the cap layer 12 formed thereon.
The cavities 36, 36 are formed near the boundary between the second upper clad layer 11 and the second upper clad layer 11. This cavity 36,36
Is the cavity 13 formed by the eave-shaped cap layer 112 protruding in the width direction as in the conventional case of FIG.
The size is much smaller than 5,135. The formation positions of the cavities 36, 36 are the p-GaAs cap layer 1
It is a position farther from the active layer 6 in the thickness direction than the lower end of 2 and farther from the active layer than the conventional cavities 135 and 135. Therefore, in the semiconductor laser device of the present embodiment, the cavities 36, 36 do not substantially affect the characteristics of the semiconductor laser device, so that the same good characteristics as in the case where the cavities are substantially eliminated can be obtained. .
【0100】図20(b)の構造において、キャップ層
12上の表面保護膜13と、電流阻止層18aの幅方向
中央部と、n−GaAs電流阻止層18bの幅方向中央
部とを除去する。その上にコンタクト層19を積層し、
このコンタクト層19の上面と、上記n−GaAs基板
1の下面とに、p側電極21とn側電極22とを各々形
成して、図19に示すリッジストライプ型半導体レーザ
素子が完成する。In the structure of FIG. 20B, the surface protective film 13 on the cap layer 12, the widthwise central portion of the current blocking layer 18a, and the widthwise central portion of the n-GaAs current blocking layer 18b are removed. . A contact layer 19 is laminated on it,
A p-side electrode 21 and an n-side electrode 22 are formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1, respectively, to complete the ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG.
【0101】本実施形態の半導体レーザ素子の特性は、
発振波長が780nmであり、閾値電流が35mAであ
り、光出力が180mWまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度70℃の環境
において光出力120mWで継続して発光させて信頼性
試験を行った。その結果、図28に示すように、300
0時間に亘って安定に発光し、発光動作中に動作電流が
増大するような特性劣化は見られなかった。上記実施形
態による半導体レーザ素子は、特に50mW以上の高出
力での信頼性に優れていると言える。The characteristics of the semiconductor laser device of this embodiment are as follows.
The oscillation wavelength was 780 nm, the threshold current was 35 mA, and the optical output was kink-free up to 180 mW. A reliability test was conducted by continuously emitting light from this semiconductor laser device with an optical output of 120 mW in an environment of an ambient temperature of 70 ° C. As a result, as shown in FIG.
Emission was stable for 0 hours, and no characteristic deterioration such as an increase in operating current was observed during the light emitting operation. It can be said that the semiconductor laser device according to the above embodiment is excellent in reliability especially at a high output of 50 mW or more.
【0102】(第6実施形態)図21は、第6実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した半導体
レーザ素子を示す図である。本実施形態では、第5実施
形態の半導体レーザ素子の製造方法の図20(a)に示
す工程において、p−GaAsキャップ層12をエッチ
ングする際に用いるエッチング液が異なる点のみが、第
5実施形態と異なる。すなわち、上記キャップ層12の
側面から幅方向に浸蝕して突出部30,30を除去する
エッチング液として、アンモニア分子数:過酸化水素分
子数が1:90の比になるようにアンモニア水と過酸化
水素水を混合したエッチング液を用いる。(Sixth Embodiment) FIG. 21 is a diagram showing a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the sixth embodiment. The fifth embodiment is different from the fifth embodiment only in that the etching solution used for etching the p-GaAs cap layer 12 is different in the step shown in FIG. 20A of the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the fifth embodiment. Different from the form. That is, as an etching solution that erodes the protrusions 30 and 30 from the side surface of the cap layer 12 in the width direction, the etching solution is mixed with ammonia water so that the ratio of the number of ammonia molecules to the number of hydrogen peroxide molecules is 1:90. An etching solution mixed with hydrogen oxide water is used.
【0103】本実施形態では、第4乃至第5実施形態に
おけるよりも、過酸化水素水の混合比率が大きいエッチ
ング液を用いることによって、キャップ層12の形状
を、図22(a)に示すように、側面が、厚み方向の中
央でくびれた形状にする。この時点で、キャップ層上辺
W3とストライプ状リッジ頂部の幅W1の間にはぼW1
=W3の関係が成立する。In this embodiment, the shape of the cap layer 12 is changed to that shown in FIG. 22A by using an etching solution having a larger mixture ratio of hydrogen peroxide water than in the fourth to fifth embodiments. In addition, the side surface is shaped so as to be constricted at the center in the thickness direction. At this point, there is a gap W1 between the upper side W3 of the cap layer and the width W1 of the top of the striped ridge.
= W3 is established.
【0104】この後、レジスト膜28をすべて除去し、
図22(b)に示すように、上記第2上側クラッド層1
1およびキャップ層12および表面保護膜13の幅方向
両側かつエッチングストップ層10上、および、上記表
面保護膜13上に、MOCVD装置によって、n−Al
GaAs電流阻止層18aとn−GaAs電流阻止層1
8bとを順次成長する。このとき、上記キャップ層12
の側面がくびれた形状をしているので、n−AlGaA
s電流阻止層18a中に形成される空洞36,36は、
上記くびれの両側に、略同じ厚み方向位置に形成され
る。After that, the resist film 28 is completely removed,
As shown in FIG. 22B, the second upper cladding layer 1
1 and the cap layer 12 and the surface protection film 13 on both sides in the width direction and on the etching stop layer 10 and on the surface protection film 13 by an MOCVD apparatus.
GaAs current blocking layer 18a and n-GaAs current blocking layer 1
8b and grow sequentially. At this time, the cap layer 12
N-AlGaA has a constricted side surface.
The cavities 36, 36 formed in the s current blocking layer 18a are
It is formed at substantially the same thickness direction position on both sides of the constriction.
【0105】この後、上記キャップ層12のくびれより
も上側部分と、上記電流阻止層18aの上記空洞36,
36よりも上側部分と、上記第2上側クラッド層11の
上方の電流阻止層18bの部分とを除去する。これによ
って、上記電流阻止層18a中の空洞36,36が除去
される。その上にコンタクト層19を積層し、このコン
タクト層19の上面と、上記n−GaAs基板1の下面
とに、p側電極21とn側電極22とを各々形成して、
図21に示すリッジストライプ型半導体レーザ素子が完
成する。After that, the upper portion of the cap layer 12 above the constriction, the cavity 36 of the current blocking layer 18a,
The portion above 36 and the portion of the current blocking layer 18b above the second upper cladding layer 11 are removed. As a result, the cavities 36, 36 in the current blocking layer 18a are removed. A contact layer 19 is laminated thereon, and a p-side electrode 21 and an n-side electrode 22 are formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1, respectively,
The ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG. 21 is completed.
【0106】本実施形態の半導体レーザ素子は、上記キ
ャップ層12の上端幅W3と、下端幅W2と、第2上側
クラッド層11の上端幅W1と、前記キャップ層12の
上端と下端との間の所定位置における幅W23とについ
て、略W1=W2あるいはW1>W2であって、W23
<W1の関係が成立する。この関係において、本実施形
態のように、キャップ層12の側面が幅方向にくびれた
形状をなす場合、n−AlGaAs電流阻止層18aの
中に形成される空洞36,36は、上記くびれの幅方向
両側に、略同一の厚み方向位置に形成される。したがっ
て、上記空洞36,36は、第2上側クラッド層11の
上端よりも厚み方向に活性層6から遠ざかった位置に、
すなわち、従来よりも活性層から遠い位置に形成され
る。その結果、上記空洞36,36は上記電流阻止層1
8aと共に容易に除去でき、また、上記空洞36,36
は、電流阻止層18a中に残ったとしても半導体レーザ
素子に影響を殆ど及ぼさない。したがって、本実施形態
の半導体レーザ素子は、実質的に空洞が無い半導体レー
ザ素子と略同一の良好な特性が得られる。In the semiconductor laser device of this embodiment, the upper end width W3 of the cap layer 12, the lower end width W2, the upper end width W1 of the second upper cladding layer 11, and the upper end and the lower end of the cap layer 12 are included. About a width W23 at a predetermined position of W1 = W2 or W1> W2,
<W1 relationship is established. In this relationship, when the side surface of the cap layer 12 has a shape narrowed in the width direction as in the present embodiment, the cavities 36 and 36 formed in the n-AlGaAs current blocking layer 18a have the width of the narrowed portion. It is formed at substantially the same thickness direction position on both sides in the direction. Therefore, the cavities 36, 36 are located farther from the active layer 6 in the thickness direction than the upper end of the second upper cladding layer 11.
That is, it is formed at a position farther from the active layer than before. As a result, the cavities 36, 36 form the current blocking layer 1
8a and can be easily removed, and the cavities 36, 36
Has little effect on the semiconductor laser device even if it remains in the current blocking layer 18a. Therefore, the semiconductor laser device of this embodiment can obtain substantially the same good characteristics as the semiconductor laser device having substantially no cavity.
【0107】本実施形態の半導体レーザ素子の特性は、
発振波長が780nmであり、閾値電流が35mAであ
り、光出力が180mWまでキンクフリーであった。ま
た、この半導体レーザ素子を、雰囲気温度70℃の環境
において光出力120mWで継続して発光させて信頼性
試験を行った。その結果、図28に示すように、300
0時間に亘って安定に発光し、発光中に動作電流が増大
するような特性劣化は見られなかった。上記実施形態に
よる半導体レーザ素子は、特に50mW以上の高出力で
の信頼性に優れていると言える。The characteristics of the semiconductor laser device of this embodiment are as follows.
The oscillation wavelength was 780 nm, the threshold current was 35 mA, and the optical output was kink-free up to 180 mW. A reliability test was conducted by continuously emitting light from this semiconductor laser device with an optical output of 120 mW in an environment of an ambient temperature of 70 ° C. As a result, as shown in FIG.
Emission was stable for 0 hours, and no characteristic deterioration such as an increase in operating current was observed during light emission. It can be said that the semiconductor laser device according to the above embodiment is excellent in reliability especially at a high output of 50 mW or more.
【0108】(第7実施形態)図23は、第7実施形態
の半導体レーザ素子の製造方法によって製造した半導体
レーザ素子を示す図である。本実施形態の半導体レーザ
素子の製造方法は、第6実施形態の半導体レーザ素子の
製造方法と、p−GaAsキャップ層12をエッチング
するエッチング液が異なる点のみが異なる。すなわち、
上記キャップ層12の突出部30,30を除去するエッ
チング液として、アンモニア分子数:過酸化水素分子数
が1:200の比になるようにアンモニア水と過酸化水
素水を混合したエッチング液を用いる。(Seventh Embodiment) FIG. 23 is a diagram showing a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the seventh embodiment. The method for manufacturing the semiconductor laser device according to the present embodiment is different from the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the sixth embodiment only in that the etching solution for etching the p-GaAs cap layer 12 is different. That is,
As an etching solution for removing the protrusions 30, 30 of the cap layer 12, an etching solution in which ammonia water and hydrogen peroxide solution are mixed so that the ratio of the number of ammonia molecules to the number of hydrogen peroxide molecules is 1: 200 is used. .
【0109】本実施形態では、第5実施形態におけるよ
りも、過酸化水素水の混合比率が大きいエッチング液を
用いることによって、キャップ層12の形状を、図24
(a)に示すような形状にする。すなわち、p−GaA
sキャップ層12の上端幅W3と第2上側クラッド層1
1の上端幅W1との間に、W3<W1の関係が成立する
ような形状にする。In this embodiment, the shape of the cap layer 12 is changed to that shown in FIG. 24 by using an etching solution having a larger mixture ratio of hydrogen peroxide water than that in the fifth embodiment.
The shape shown in FIG. That is, p-GaA
The upper end width W3 of the s cap layer 12 and the second upper cladding layer 1
The shape is such that the relationship of W3 <W1 is established between the upper end width W1 and the upper end width W1.
【0110】その後、レジスト膜28を除去した後、図
24(b)に示すように、上記第2上側クラッド層11
およびキャップ層12および表面保護膜13の幅方向両
側かつエッチングストップ層10上、および、上記表面
保護膜13上に、MOCVD装置によって、n−AlG
aAs電流阻止層18aとn−GaAs電流阻止層18
bとを順次成長する。そして、キャップ層12上の表面
保護膜13と、電流阻止層18aの幅方向中央部と、電
流阻止層18bの幅方向中央部とを除去する。その上に
コンタクト層19を積層し、このコンタクト層19の上
面と、上記n−GaAs基板1の下面とに、p側電極2
1とn側電極22とを各々形成して、図23に示すリッ
ジストライプ型半導体レーザ素子が完成する。Then, after removing the resist film 28, as shown in FIG. 24 (b), the second upper cladding layer 11 is formed.
N-AlG is formed on both sides of the cap layer 12 and the surface protection film 13 in the width direction and on the etching stop layer 10 and the surface protection film 13 by an MOCVD apparatus.
aAs current blocking layer 18a and n-GaAs current blocking layer 18
and b are sequentially grown. Then, the surface protective film 13 on the cap layer 12, the widthwise central portion of the current blocking layer 18a, and the widthwise central portion of the current blocking layer 18b are removed. A contact layer 19 is laminated thereon, and the p-side electrode 2 is formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1.
The 1 and n-side electrodes 22 are formed respectively, and the ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG. 23 is completed.
【0111】本実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
では、上記キャップ層12の上端幅W3と第2上側クラ
ッド層11の上端幅W1との間に、W3<W1の関係が
成立する形状をなすので、n−AlGaAs電流阻止層
18a中に空洞が形成されなくて、良好な特性の半導体
レーザ素子が得られる。In the method of manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment, the upper end width W3 of the cap layer 12 and the upper end width W1 of the second upper cladding layer 11 are shaped so that the relationship of W3 <W1 is established. Therefore, a cavity is not formed in the n-AlGaAs current blocking layer 18a, and a semiconductor laser device having excellent characteristics can be obtained.
【0112】(第8実施形態)第8実施形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法は、第7実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法の図24(b)における工程で、n−Al
GaAs電流阻止層18aとn−GaAs電流阻止層1
8bとを、MOCVD装置に換えてMBE装置によって
成長する点のみが異なる。図25(a)は、上記n−A
lGaAs電流阻止層18aとn−GaAs電流阻止層
18bとをMBE装置で成長した様子を示す図である。
図25(a)に示すように、上記電流阻止層18aに
は、従来におけるような空洞は形成されない。(Eighth Embodiment) The method for manufacturing a semiconductor laser device according to the eighth embodiment is the same as the process for manufacturing a semiconductor laser device according to the seventh embodiment in FIG.
GaAs current blocking layer 18a and n-GaAs current blocking layer 1
8b differs from the MOCVD apparatus in that it is grown by an MBE apparatus. FIG. 25A shows the above nA.
It is a figure which shows a mode that the 1GaAs current blocking layer 18a and the n-GaAs current blocking layer 18b were grown with the MBE apparatus.
As shown in FIG. 25A, no cavity is formed in the current blocking layer 18a as in the conventional case.
【0113】図25(a)の表面保護膜13と、この表
面保護膜13上の電流阻止層18a、18bとを除去
し、その上にコンタクト層19を積層する。このコンタ
クト層19の上面と、上記n−GaAs基板1の下面と
に、p側電極21とn側電極22とを各々形成して、図
25(b)に示すリッジストライプ型半導体レーザ素子
が完成する。The surface protective film 13 of FIG. 25A and the current blocking layers 18a and 18b on the surface protective film 13 are removed, and the contact layer 19 is laminated thereon. A p-side electrode 21 and an n-side electrode 22 are formed on the upper surface of the contact layer 19 and the lower surface of the n-GaAs substrate 1, respectively, to complete the ridge stripe type semiconductor laser device shown in FIG. 25 (b). To do.
【0114】本実施形態の半導体レーザ素子は、上記電
流阻止層18aに空洞が形成されないので、良好な特性
が得られる。
(比較例)ここでは、比較例としての従来の半導体レー
ザ素子と、本発明の第1実施形態の半導体レーザ素子と
について、駆動電流に対する光出力を測定する実験を行
って、特性の比較を行った。In the semiconductor laser device of this embodiment, since no cavity is formed in the current blocking layer 18a, good characteristics can be obtained. (Comparative Example) Here, with respect to the conventional semiconductor laser device as a comparative example and the semiconductor laser device of the first embodiment of the present invention, an experiment for measuring an optical output with respect to a drive current was conducted to compare the characteristics. It was
【0115】まず、第1実施形態の製造方法において、
図4(a)、(b)に示した工程を削除して、p−Ga
Asキャップ層12の突出部30,30を除去しないま
ま、n−AlGaAs電流阻止層18a、n−GaAs
電流阻止層18bをMOCVD装置で順次成長して、図
27に示す従来の半導体レーザ素子を作製する。First, in the manufacturing method of the first embodiment,
By deleting the steps shown in FIGS. 4A and 4B, p-Ga
The n-AlGaAs current blocking layer 18a and n-GaAs are left without removing the protruding portions 30 and 30 of the As cap layer 12.
The current blocking layer 18b is sequentially grown by the MOCVD apparatus to manufacture the conventional semiconductor laser device shown in FIG.
【0116】上記従来の半導体レーザ素子と、第1実施
形態の半導体レーザ素子とについて、駆動電流を徐々に
増加させた場合の光出力特性を測定して実験を行った。
図29は、この実験結果を示すグラフである。図29に
おいて、横軸は駆動電流であり、縦軸は光出力である。
図29において直線202は従来の半導体レーザ素子の
実験結果を示し、直線204は第1実施形態の半導体レ
ーザ素子の実験結果を示す。図29から分かるように、
閾値電流値は、従来の半導体レーザ素子と第1実施形態
の半導体レーザ素子とで、略35mAで同一である。一
方、駆動電流に対する光出力の増加の割合に相関を有す
る微分効率は、従来の半導体レーザ素子では0.93−
0.97W/Aであったのに対して、第1実施形態の半
導体レーザ素子では、1.08−1.12W/Aと向上
している。したがって、第1実施形態の半導体レーザ素
子によれば、従来よりも光出力特性が改善できると言え
る。An experiment was conducted by measuring the light output characteristics of the conventional semiconductor laser device and the semiconductor laser device of the first embodiment when the drive current was gradually increased.
FIG. 29 is a graph showing the results of this experiment. In FIG. 29, the horizontal axis represents drive current and the vertical axis represents optical output.
In FIG. 29, a straight line 202 shows the experimental result of the conventional semiconductor laser device, and a straight line 204 shows the experimental result of the semiconductor laser device of the first embodiment. As can be seen from FIG. 29,
The conventional semiconductor laser device and the semiconductor laser device of the first embodiment have the same threshold current value of about 35 mA. On the other hand, the differential efficiency, which has a correlation with the rate of increase in the optical output with respect to the drive current, is 0.93 in the conventional semiconductor laser device.
While it was 0.97 W / A, in the semiconductor laser device of the first embodiment, it is improved to 1.08-1.12 W / A. Therefore, according to the semiconductor laser device of the first embodiment, it can be said that the light output characteristics can be improved as compared with the conventional case.
【0117】上記実施形態において、上記エッチングス
トップ層10は、p−GaAsに換えて、p−Al
0.3Ga0.7Asによって形成してもよい。p−A
l0.5Ga0.5As第2上側クラッド層11をフッ
酸でエッチングする際、上記p−Al0.3Ga0.7
Asで形成したエッチングストップ層10は、上記第2
上側クラッド層11よりもAlの組成が小さいので、こ
の第2上側クラッド層11よりも十分にエッチング速度
が遅いから、エッチングの進行を停止してエッチングス
トップ層として十分に機能できる。In the above embodiment, the etching stop layer 10 is replaced with p-Al instead of p-Al.
It may be formed of 0.3 Ga 0.7 As. p-A
When the first 0.5 Ga 0.5 As second upper cladding layer 11 is etched with hydrofluoric acid, the p-Al 0.3 Ga 0.7 is formed.
The etching stop layer 10 formed of As is the second
Since the composition of Al is smaller than that of the upper clad layer 11, the etching rate is sufficiently slower than that of the second upper clad layer 11, so that the progress of etching can be stopped and the etching stopper layer can sufficiently function.
【0118】また、上記実施形態において、上記キャッ
プ層12は、p−GaAsに換えて、例えば低Al組成
比のp−Al0.1Ga0.9Asによって形成しても
よい。In the above embodiment, the cap layer 12 may be formed of p-Al 0.1 Ga 0.9 As having a low Al composition ratio instead of p-GaAs.
【0119】すなわち、エッチングストップ層10の組
成式をAlxGa1−xAsとして、第2上側クラッド
層11の組成式をAlyGa1−yAsとして、キャッ
プ層12の組成式をAlzGa1−zAsとして、上記
xとyとzに関してx<yおよびz<yの関係が成立す
れば、良好に第2上側クラッド層11を所定の形状に形
成し、また、上記キャップ層12を介してコンタクト層
19と第2上側クラッド層11との電気的接合が良好に
得られる。That is, the composition formula of the etching stop layer 10 is Al x Ga 1-x As, the composition formula of the second upper cladding layer 11 is Aly Ga 1-y As, and the composition formula of the cap layer 12 is Al z. As Ga 1-z As, if the relationship of x <y and z <y is satisfied with respect to the above x, y and z, the second upper clad layer 11 is satisfactorily formed in a predetermined shape and the cap layer 12 is also formed. Electrical contact between the contact layer 19 and the second upper clad layer 11 is satisfactorily obtained via the via.
【0120】また、上記実施形態において、基板上にG
aAlAs系材料を成長した場合について述べたが、そ
れ以外にクラッド層にGaとAlを含む材料、例えばA
lGaInP系材料や、AlGaInAs系材料を用い
た半導体レーザ素子においても、本発明は適用できる。In addition, in the above-described embodiment, G is formed on the substrate.
The case where an aAlAs-based material is grown has been described, but other materials including Ga and Al in the clad layer, such as A
The present invention can also be applied to a semiconductor laser device using an 1GaInP-based material or an AlGaInAs-based material.
【0121】また、上記実施形態では、MOCVD装置
によって基板1上に各半導体層を成長したが、MOCV
D以外のMBEや、ALE(原子層エピタキシー)や、
LPE(液層エピタキシー)などの他の方法を用いた装
置によって半導体層を形成してもよい。In the above embodiment, each semiconductor layer was grown on the substrate 1 by the MOCVD apparatus.
MBE other than D, ALE (atomic layer epitaxy),
The semiconductor layer may be formed by an apparatus using another method such as LPE (liquid layer epitaxy).
【0122】また、上記実施形態では、上記キャップ層
の突出部を除去するエッチング液として、アンモニア水
と過酸化水素水とを混合したエッチング液を用いたが、
上記エッチング液として、硫酸と過酸化水素水との混合
液を用いてもよい。特に、硫酸分子数と過酸化水素分子
数との混合比が、1:1から1:20までの間である混
合液を用いた場合、上記キャップ層の少なくとも突出部
が効果的に除去できる。In the above embodiment, the etching solution for removing the protruding portion of the cap layer is an etching solution in which ammonia water and hydrogen peroxide solution are mixed.
A mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide may be used as the etching solution. In particular, when a mixed solution having a mixture ratio of the number of sulfuric acid molecules and the number of hydrogen peroxide molecules of 1: 1 to 1:20 is used, at least the protruding portion of the cap layer can be effectively removed.
【0123】[0123]
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体レーザ素子によれば、基板上に、少なくとも第1導電
型のクラッド層と、活性層と、第2導電型の下部クラッ
ド層と、エッチングストップ層と、ストライプ状の突起
形状に形成された第2導電型の上部クラッド層と、この
上部クラッド層の頂部に接して形成されたキャップ層
と、上記上部クラッド層の両側に形成されて上記活性層
よりもバンドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半
導体レーザ素子において、上記上部クラッド層の頂部の
幅W1と、上記キャップ層の上記活性層側の面の幅W2
と、このキャップ層の上記活性層側と反対側の面の幅W
3との間に、W2<W3、かつ、概ねW2=W1の関係
が成立するので、上記上部クラッド層と上記キャップ層
とが段差が殆ど無くて連続的に接続されるから、電流阻
止層に従来におけるような空洞が形成されることが回避
でき、また、上記キャップ層の上方部分に、上記キャッ
プ層の側方部分の影響を殆ど受けることなく略均一な電
流阻止層が成長できる。As is apparent from the above, according to the semiconductor laser device of the present invention, at least the first conductivity type cladding layer, the active layer, and the second conductivity type lower cladding layer are provided on the substrate. An etching stop layer, a second conductivity type upper clad layer formed in a stripe-shaped protrusion shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and formed on both sides of the upper clad layer. In a semiconductor laser device including a current blocking layer having a bandgap larger than that of the active layer, a width W1 of a top portion of the upper cladding layer and a width W2 of a surface of the cap layer on the active layer side.
And the width W of the surface of the cap layer opposite to the active layer side.
3 and W2 <W3, and generally W2 = W1, the upper clad layer and the cap layer are continuously connected with almost no step, so that the current blocking layer is formed. It is possible to avoid the formation of a cavity as in the conventional case, and it is possible to grow a substantially uniform current blocking layer on the upper portion of the cap layer without being substantially affected by the side portion of the cap layer.
【0124】本発明の半導体レーザ素子によれば、基板
上に、少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性層
と、第2導電型の下部クラッド層と、エッチングストッ
プ層と、ストライプ状の突起形状に形成された第2導電
型の上部クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接
して形成されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両
側に形成されて上記活性層よりもバンドギャップが大き
い電流阻止層とを備えた半導体レーザ素子において、上
記上部クラッド層の頂部の幅W1と、上記キャップ層の
上記活性層側の面の幅W2との間に、W1=W2または
W1>W2の関係が成立し、上記キャップ層の所定の厚
み方向位置における幅W23と、上記上部クラッド層の
頂部の幅W1との間に、W23<W1の関係が成立する
ので、従来におけるようなクラッド層の頂部よりも大き
い幅を有して幅方向に突出部を有するキャップ層の下方
かつ電流阻止層中に空洞が生じることが防止でき、ま
た、上記電流阻止層中に空洞が生じたとしても、この空
洞を上記上部クラッド層の頂部付近よりも厚み方向のキ
ャップ層側に形成することができ、活性層よりも厚み方
向に遠い位置に空洞を形成できるから、半導体レーザ素
子の特性への上記空洞の影響を殆ど無くして、良好な特
性の半導体レーザ素子が得られる。According to the semiconductor laser device of the present invention, at least the first conductivity type cladding layer, the active layer, the second conductivity type lower cladding layer, the etching stop layer, and the stripe-shaped protrusions are formed on the substrate. Second conductive type upper clad layer formed in a shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and a band gap larger than the active layer formed on both sides of the upper clad layer In a semiconductor laser device including a current blocking layer, a relationship of W1 = W2 or W1> W2 is established between a width W1 of the top of the upper cladding layer and a width W2 of the surface of the cap layer on the side of the active layer. And the width W23 of the cap layer at a predetermined position in the thickness direction and the width W1 of the top portion of the upper cladding layer satisfy the relationship of W23 <W1. It is possible to prevent the formation of cavities below the cap layer having a width larger than the top of the clad layer and having protrusions in the width direction and in the current blocking layer, and also to form cavities in the current blocking layer. Also, since this cavity can be formed on the side of the cap layer in the thickness direction with respect to the vicinity of the top of the upper cladding layer, and the cavity can be formed at a position further in the thickness direction than the active layer, the characteristics of the semiconductor laser device can be improved. It is possible to obtain a semiconductor laser device having good characteristics by almost eliminating the influence of the above-mentioned cavity.
【0125】本発明の半導体レーザ素子によれば、基板
上に、少なくとも第1導電型のクラッド層と、活性層
と、第2導電型の下部クラッド層と、エッチングストッ
プ層と、ストライプ状の突起形状に形成された第2導電
型の上部クラッド層と、この上部クラッド層の頂部に接
して形成されたキャップ層と、上記上部クラッド層の両
側に形成されて上記活性層よりもバンドギャップが大き
い電流阻止層とを備えた半導体レーザ素子において、上
記電流阻止層中に、上記上部クラッド層の突起形状の頂
部よりも、厚み方向において上記活性層から遠い位置に
空洞を有するので、この空洞は電流阻止層での光の屈折
率や電界分布に与える影響が比較的少ないから、半導体
レーザ素子の特性の悪化を効果的に防止できる。According to the semiconductor laser device of the present invention, at least the first conductivity type cladding layer, the active layer, the second conductivity type lower cladding layer, the etching stop layer, and the stripe-shaped protrusions are formed on the substrate. Second conductive type upper clad layer formed in a shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and a band gap larger than that of the active layer formed on both sides of the upper clad layer In the semiconductor laser device including a current blocking layer, the current blocking layer has a cavity at a position farther from the active layer in the thickness direction than the top of the projection shape of the upper cladding layer, and thus the cavity has a current Since the influence on the refractive index of light and the electric field distribution in the blocking layer is relatively small, deterioration of the characteristics of the semiconductor laser device can be effectively prevented.
【0126】1実施形態の半導体レーザ素子によれば、
上記エッチングストップ層と上記キャップ層は同じ物質
からなるか、あるいは、上記エッチングストップ層の構
成元素と上記キャップ層の構成元素とは、少なくとも2
つの元素が共通であるので、良好な特性の半導体レーザ
素子が得られる。According to the semiconductor laser device of the first embodiment,
The etching stop layer and the cap layer are made of the same material, or the constituent elements of the etching stop layer and the cap layer are at least 2
Since the two elements are common, a semiconductor laser device with good characteristics can be obtained.
【0127】1実施形態の半導体レーザ素子によれば、
上記エッチングストップ層の組成式はAlxGa1−x
Asであり、上記上部クラッド層の組成式はAlyGa
1− yAsであり、上記キャップ層の組成式はAlzG
a1−zAsであり、上記エッチングストップ層の組成
式中のxと、上記上部クラッド層の組成式中のyと、上
記キャップ層の組成式中のzとは、x<yおよびz<y
の関係が成立するので、上記エッチングストップ層およ
びキャップ層は、組成式におけるAlの含有比が上記上
部クラッド層よりも小さいから、上記上部クラッド層は
良好な光とキャリアの閉じ込め効果を奏することがで
き、また、上記キャップ層は上記コンタクト層と上部ク
ラッド層との間に良好な電気的接合を形成でき、また、
上記エッチングストップ層は、上記下部クラッド層を所
定の厚みに制御良く形成できる。According to the semiconductor laser device of one embodiment,
The composition formula of the etching stop layer is Al x Ga 1-x.
As, and the compositional formula of the upper cladding layer is Al y Ga.
1- y As, and the composition formula of the cap layer is Al z G.
a 1-z As, where x in the composition formula of the etching stop layer, y in the composition formula of the upper cladding layer, and z in the composition formula of the cap layer are x <y and z < y
Since the etching stop layer and the cap layer have a smaller Al content ratio in the composition formula than the upper clad layer, the upper clad layer can exhibit a good light and carrier confinement effect. And the cap layer can form a good electrical connection between the contact layer and the upper cladding layer, and
The etching stop layer can controlably form the lower clad layer to a predetermined thickness.
【0128】1実施形態の半導体レーザ素子によれば、
上記基板はGaAsで形成され、上記クラッド層および
活性層はAlGaAsで形成され、上記電流阻止層はA
lGaAsで形成されているので、良好な効率のAlG
aAs系の半導体レーザ素子が構成できる。According to the semiconductor laser device of the first embodiment,
The substrate is made of GaAs, the clad layer and the active layer are made of AlGaAs, and the current blocking layer is made of A.
As it is made of lGaAs, it has good efficiency.
An aAs-based semiconductor laser device can be constructed.
【0129】本発明の半導体レーザ素子の製造方法によ
れば、基板上に、少なくとも第1導電型のクラッド層
と、活性層と、第2導電型のクラッド層と、キャップ層
とを順次積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およ
びエッチング技術を用いて、上記第2導電型のクラッド
層およびキャップ層をリッジストライプ形状にパターニ
ングして、メサ部を形成する工程と、上記第2導電型の
クラッド層のメサ部の上端の幅よりも大きい幅を有し
て、このメサ部の上端から幅方向両側にひさし状に突出
した突出部を有するキャップ層について、このキャップ
層の上記ひさし状の突出部の少なくとも上記活性層に近
い側の面に、エッチングに対する保護膜を配置する工程
と、上記キャップ層の少なくとも突出部を、エッチング
によって除去する工程とを備えるので、上記キャップ層
の少なくとも突出部を、例えば第2導電型のクラッド層
とキャップ層との接続部分などの他の部分をエッチング
することなく制御良くエッチング除去できるから、従来
におけるような電流阻止層中の空洞の形成を効果的に回
避できて、良好な特性の半導体レーザ素子が製造でき
る。According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, at least the first conductivity type cladding layer, the active layer, the second conductivity type cladding layer, and the cap layer are sequentially laminated on the substrate. A step of patterning the second conductivity type clad layer and the cap layer into a ridge stripe shape using a photolithography technique and an etching technique to form a mesa portion; and a step of forming the second conductivity type clad layer. For a cap layer having a width larger than the width of the upper end of the mesa portion and having protrusions protruding from the upper end of the mesa portion on both sides in the width direction in at least two eaves-like protrusions of the cap layer. A step of disposing a protective film against etching on a surface close to the active layer, and a step of removing at least the protruding portion of the cap layer by etching Therefore, at least the protruding portion of the cap layer can be etched off with good control without etching other portions such as a connecting portion between the second conductivity type cladding layer and the cap layer. The formation of cavities in the blocking layer can be effectively avoided, and a semiconductor laser device with good characteristics can be manufactured.
【0130】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、化学
エッチング液を用いて除去するので、上記キャップ層の
少なくとも突出部が容易かつ効果的に除去できる。According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a chemical etching solution, so that at least the protruding portion of the cap layer is easily and effectively removed. it can.
【0131】本発明の半導体レーザ素子の製造方法によ
れば、基板上に、少なくとも第1導電型のクラッド層
と、活性層と、第2導電型のクラッド層と、キャップ層
とを順次積層する工程と、フォトリソグラフィ技術およ
びエッチング技術を用いて、上記第2導電型のクラッド
層およびキャップ層をリッジストライプ形状にパターニ
ングして、メサ部を形成する工程と、上記第2導電型の
クラッド層のメサ部の幅方向両側に位置する平坦部の表
面に、エッチングに対する保護膜を配置する工程と、上
記第2導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも大
きい幅を有して、このメサ部の上端から幅方向両側にひ
さし状に突出した突出部を有するキャップ層について、
このキャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによ
って除去する工程とを備えるので、上記キャップ層の少
なくとも突出部が、上記平坦部に対して少ない影響の下
でエッチング除去できるから、上記電流阻止層に空洞が
形成されることが効果的に回避され、良好な特性の半導
体レーザ素子が製造できる。According to the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, at least the first conductivity type cladding layer, the active layer, the second conductivity type cladding layer, and the cap layer are sequentially laminated on the substrate. A step of patterning the second conductivity type clad layer and the cap layer into a ridge stripe shape using a photolithography technique and an etching technique to form a mesa portion; and a step of forming the second conductivity type clad layer. A step of disposing a protective film against etching on the surfaces of the flat portions located on both sides in the width direction of the mesa portion, and having a width larger than the width of the upper end of the mesa portion of the second conductivity type cladding layer, Regarding the cap layer having protrusions protruding from the upper end of the mesa portion on both sides in the width direction,
Since at least the protruding portion of the cap layer is removed by etching, at least the protruding portion of the cap layer can be removed by etching with less influence on the flat portion, so that a cavity is formed in the current blocking layer. Is effectively avoided, and a semiconductor laser device having good characteristics can be manufactured.
【0132】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、気相
のプラズマを用いたエッチングによって除去するので、
上記キャップ層の少なくとも突出部を効果的に除去でき
る。According to the method for manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed by etching using vapor phase plasma.
At least the protruding portion of the cap layer can be effectively removed.
【0133】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層のひさし状の突出部をエッチ
ングによって除去する工程よりも前に、上記キャップ層
の上面の少なくとも一部に、上記エッチングに対する保
護膜を配置する工程を備えるので、上記キャップ層の厚
みを減ずることなく上記突出部が除去できる。According to the method for manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, at least a part of the upper surface of the cap layer is subjected to the etching before the step of removing the eave-shaped protrusions of the cap layer by etching. Since the step of disposing the protective film is provided, the protrusion can be removed without reducing the thickness of the cap layer.
【0134】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の突出部の少なくとも上記活
性層に近い側の面に上記保護膜を配置する直前、また
は、上記第2導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側
に位置する平坦部の表面に上記保護膜を配置する直前に
おける上記キャップ層は、このキャップ層の上記活性層
側の面の幅が、上記キャップ層の上記活性層側と反対側
の面の幅よりも大きいので、上記キャップ層の活性層側
の面と上記活性層側と反対側の面との間の側面に隣接し
て配置された保護膜に上記コンタクト層側からの光を露
光することによって、上記キャップ層の側面を露出さ
せ、このキャップ層の側面に直接エッチングを施すこと
ができるので、このキャップ層のひさし状の突出部を効
果的に良好な制御性で除去できる。According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, immediately before the protective film is arranged on at least the surface of the protruding portion of the cap layer closer to the active layer, or of the second conductivity type. The cap layer immediately before disposing the protective film on the surfaces of the flat portions located on both sides in the width direction of the mesa portion of the clad layer is such that the width of the surface of the cap layer on the active layer side is the same as that of the active layer of the cap layer. Since the width is greater than the width of the surface on the side opposite to the layer side, the contact is made with the protective film disposed adjacent to the side surface between the surface on the active layer side of the cap layer and the surface on the side opposite to the active layer side. By exposing light from the layer side, the side surface of the cap layer can be exposed, and the side surface of the cap layer can be directly etched, so that the eave-shaped protrusion of the cap layer can be effectively removed. With controllability It can be removed by.
【0135】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記第2導電型クラッド層のメサ部はAlG
aAsからなり、上記キャップ層はGaAsからなり、
上記保護膜はAlGaAsからなるので、上記GaAs
からなるキャップ層の突出部を、上記AlGaAsから
なる保護膜を用いて上記AlGaAsからなる第2導電
型クラッド層のメサ部に影響を与えることなく良好な制
御性でエッチング除去できるから、良好な特性の半導体
レーザ素子が安定して形成できる。According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, the mesa portion of the second conductivity type cladding layer is made of AlG.
aAs, the cap layer is GaAs,
Since the protective film is made of AlGaAs,
Since the protruding portion of the cap layer made of AlGaAs can be removed by etching with good controllability without affecting the mesa portion of the second-conductivity-type cladding layer made of AlGaAs by using the protective film made of AlGaAs, good characteristics can be obtained. The semiconductor laser device can be stably formed.
【0136】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、硫酸
と過酸化水素水の混合液を用いて除去するので、上記キ
ャップ層の少なくとも突出部が効果的に除去できる。According to the method for manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution, so that at least the protruding portion of the cap layer is removed. Can be effectively removed.
【0137】1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によれば、上記キャップ層の少なくとも突出部は、アン
モニア水と過酸化水素水の混合液を用いて除去するの
で、上記キャップ層の少なくとも突出部が効果的に除去
できる。According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water. Therefore, at least the protruding portion of the cap layer. Can be effectively removed.
【図1】 第1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によって製造したリッジストライプ型半導体レーザ素子
を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by a method for manufacturing a semiconductor laser device according to a first embodiment.
【図2】 図2(a)、(b)は、第1実施形態の半導
体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。FIG. 2A and FIG. 2B are process drawings showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図3】 図3(a)、(b)は、図2に引き続き、第
1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。3A and 3B are process diagrams showing a method of manufacturing the semiconductor laser device according to the first embodiment, following FIG. 2.
【図4】 図4(a)、(b)は、図3に引き続き、第
1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。4A and 4B are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment, following FIG.
【図5】 図5(a)、(b)は、図4に引き続き、第
1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。5A and 5B are process diagrams showing the method of manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment, following FIG.
【図6】 図6(a)、(b)は、図5に引き続き、第
1実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図
である。6A and 6B are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment, following FIG.
【図7】 第2実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
によって製造したリッジストライプ型半導体レーザ素子
を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by a method for manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment.
【図8】 図8(a)、(b)は、第2実施形態の半導
体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。8A and 8B are process diagrams showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment.
【図9】 図9は、図8に引き続き、第2実施形態の半
導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。FIG. 9 is a process chart showing the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the second embodiment, following FIG. 8;
【図10】 図10(a)は、第3実施形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法によって製造したリッジストライプ
型半導体レーザ素子を示す断面図であり、図10(b)
は、図10(a)の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。10A is a cross-sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the third embodiment, and FIG.
FIG. 11A is a process diagram showing the manufacturing method of the semiconductor laser device in FIG.
【図11】 図11(a)、(b)は、図10(b)に
引き続き、第3実施形態の半導体レーザ素子の製造方法
を示す工程図である。11A and 11B are process diagrams showing a method of manufacturing the semiconductor laser device of the third embodiment, following FIG. 10B.
【図12】 図12(a)、(b)は、図11に引き続
き、第3実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。12A and 12B are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the third embodiment, following FIG. 11.
【図13】 図13(a)、(b)は、図12に引き続
き、第3実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。FIG. 13A and FIG. 13B are process drawings showing the method of manufacturing the semiconductor laser device of the third embodiment, following FIG. 12.
【図14】 図14は、第4実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法によって製造されたリッジストライプ型半
導体レーザ素子を示す断面図である。FIG. 14 is a sectional view showing a ridge stripe type semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the fourth embodiment.
【図15】 図15(a)、(b)は、第4実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。FIG. 15A and FIG. 15B are process drawings showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the fourth embodiment.
【図16】 図16(a)、(b)は、図15に引き続
き、第4実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。16A and 16B are process diagrams showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the fourth embodiment, following FIG. 15.
【図17】 図17(a)、(b)は、図16に引き続
き、第4実施形態の半導体レーザ素子の製造方法を示す
工程図である。FIG. 17A and FIG. 17B are process drawings showing the method of manufacturing the semiconductor laser device of the fourth embodiment, following FIG. 16.
【図18】 図18は、図17に引き続き、第4実施形
態の半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。FIG. 18 is a process chart showing the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the fourth embodiment, following FIG. 17;
【図19】 図19は、第5実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法によって製造した半導体レーザ素子を示す
図である。FIG. 19 is a diagram showing a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the fifth embodiment.
【図20】 図20(a)、(b)は、第5実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。FIGS. 20A and 20B are process drawings showing the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the fifth embodiment.
【図21】 図21は、第6実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法によって製造した半導体レーザ素子を示す
図である。FIG. 21 is a view showing a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the sixth embodiment.
【図22】 図22(a)、(b)は、第6実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。22A and 22B are process drawings showing the method for manufacturing the semiconductor laser device according to the sixth embodiment.
【図23】 第7実施形態の半導体レーザ素子の製造方
法によって製造した半導体レーザ素子を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing a semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the seventh embodiment.
【図24】 図24(a)、(b)は、第7実施形態の
半導体レーザ素子の製造方法を示す工程図である。FIG. 24A and FIG. 24B are process drawings showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of the seventh embodiment.
【図25】 図25(a)は、第8実施形態の半導体レ
ーザ素子の製造方法を示す工程図であり、図25(b)
は、第8実施形態の半導体レーザ素子を示す図である。25 (a) is a process chart showing the method of manufacturing the semiconductor laser device of the eighth embodiment, and FIG.
[FIG. 9] is a diagram showing a semiconductor laser device according to an eighth embodiment.
【図26】 図26は、従来の半導体レーザ素子の製造
方法によって製造された半導体レーザ素子を示す図であ
る。FIG. 26 is a diagram showing a semiconductor laser device manufactured by a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.
【図27】 図27は、従来の半導体レーザ素子の製造
方法によって製造された半導体レーザ素子を示す図であ
る。FIG. 27 is a diagram showing a semiconductor laser device manufactured by a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.
【図28】 図28は、本発明の半導体レーザ素子の信
頼試験の結果を示すグラフである。FIG. 28 is a graph showing the result of a reliability test of the semiconductor laser device of the present invention.
【図29】 図29は、本発明の半導体レーザ素子と従
来の半導体レーザ素子とについて、駆動電流の変化に対
する光出力の変化を比較して示したグラフである。FIG. 29 is a graph showing changes in optical output with respect to changes in drive current for the semiconductor laser device of the present invention and the conventional semiconductor laser device.
1 n−GaAs基板
4 n−GaAsバッファー層
5 n−Al0.5Ga0.5As第1クラッド層
6 AlGaAs量子井戸活性層
7 p−Al0.5Ga0.5As第2下側クラッド層
11 p−Al0.5Ga0.5As第2上側クラッド
層
12 p−GaAsキャップ層
18a n−AlGaAs電流阻止層
18b n−GaAs電流阻止層
19 p−GaAsコンタクト層
21 p側電極
22 n側電極1 n-GaAs substrate 4 n-GaAs buffer layer 5 n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 6 AlGaAs quantum well active layer 7 p-Al 0.5 Ga 0.5 As second lower cladding Layer 11 p-Al 0.5 Ga 0.5 As Second upper cladding layer 12 p-GaAs cap layer 18a n-AlGaAs current blocking layer 18b n-GaAs current blocking layer 19 p-GaAs contact layer 21 p-side electrode 22 n Side electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F043 AA20 BB06 FF05 FF10 5F073 AA07 AA53 AA73 CA05 CB02 CB07 DA05 DA22 DA24 EA16 EA28 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F term (reference) 5F043 AA20 BB06 FF05 FF10 5F073 AA07 AA53 AA73 CA05 CB02 CB07 DA05 DA22 DA24 EA16 EA28
Claims (15)
ッド層と、活性層と、第2導電型の下部クラッド層と、
エッチングストップ層と、ストライプ状の突起形状に形
成された第2導電型の上部クラッド層と、この上部クラ
ッド層の頂部に接して形成されたキャップ層と、上記上
部クラッド層の両側に形成されて上記活性層よりもバン
ドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半導体レーザ
素子において、 上記上部クラッド層の突起形状の頂部の幅W1と、上記
キャップ層の上記活性層側の面の幅W2と、このキャッ
プ層の上記活性層側と反対側の面の幅W3との間に、W
2<W3、かつ、概ねW2=W1の関係が成立すること
を特徴とする半導体レーザ素子。1. A substrate having at least a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type lower cladding layer on a substrate.
An etching stop layer, a second conductivity type upper clad layer formed in a stripe-shaped protrusion shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and formed on both sides of the upper clad layer. In a semiconductor laser device including a current blocking layer having a bandgap larger than that of the active layer, a width W1 of a protrusion-shaped top portion of the upper cladding layer and a width W2 of a surface of the cap layer on the active layer side, Between the width W3 of the surface of the cap layer opposite to the active layer side, W
A semiconductor laser device having a relationship of 2 <W3 and approximately W2 = W1.
ッド層と、活性層と、第2導電型の下部クラッド層と、
エッチングストップ層と、ストライプ状の突起形状に形
成された第2導電型の上部クラッド層と、この上部クラ
ッド層の頂部に接して形成されたキャップ層と、上記上
部クラッド層の両側に形成されて上記活性層よりもバン
ドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半導体レーザ
素子において、 上記上部クラッド層の突起形状の頂部の幅W1と、上記
キャップ層の上記活性層側の面の幅W2との間に、W1
=W2またはW1>W2の関係が成立し、 上記キャップ層の所定の厚み方向位置における幅W23
と、上記上部クラッド層の頂部の幅W1との間に、W2
3<W1の関係が成立することを特徴とする半導体レー
ザ素子。2. A clad layer of at least a first conductivity type, an active layer, and a lower clad layer of a second conductivity type on a substrate,
An etching stop layer, a second conductivity type upper clad layer formed in the shape of stripes, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and formed on both sides of the upper clad layer. In a semiconductor laser device including a current blocking layer having a bandgap larger than that of the active layer, a width W1 of a protrusion-shaped top portion of the upper cladding layer and a width W2 of a surface of the cap layer on the active layer side. In the meantime, W1
= W2 or W1> W2, and the width W23 of the cap layer at a predetermined position in the thickness direction.
And a width W1 at the top of the upper cladding layer, W2
A semiconductor laser device having a relationship of 3 <W1.
ッド層と、活性層と、第2導電型の下部クラッド層と、
エッチングストップ層と、ストライプ状の突起形状に形
成された第2導電型の上部クラッド層と、この上部クラ
ッド層の頂部に接して形成されたキャップ層と、上記上
部クラッド層の両側に形成されて上記活性層よりもバン
ドギャップが大きい電流阻止層とを備えた半導体レーザ
素子において、 上記電流阻止層中に、上記上部クラッド層の突起形状の
頂部よりも、厚み方向において上記活性層から遠い位置
に、空洞を有することを特徴とする半導体レーザ素子。3. A clad layer of at least a first conductivity type, an active layer, and a lower clad layer of a second conductivity type on a substrate,
An etching stop layer, a second conductivity type upper clad layer formed in a stripe-shaped protrusion shape, a cap layer formed in contact with the top of the upper clad layer, and formed on both sides of the upper clad layer. In a semiconductor laser device comprising a current blocking layer having a bandgap larger than that of the active layer, in the current blocking layer, at a position farther from the active layer in the thickness direction than the top of the protrusion shape of the upper cladding layer. A semiconductor laser device having a cavity.
半導体レーザ素子において、 上記エッチングストップ層と上記キャップ層は同じ物質
からなるか、あるいは、上記エッチングストップ層の構
成元素と上記キャップ層の構成元素とは、少なくとも2
つの元素が共通であることを特徴とする半導体レーザ素
子。4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the etching stop layer and the cap layer are made of the same material, or constituent elements of the etching stop layer and the cap are included. The constituent element of the layer is at least 2
A semiconductor laser device in which two elements are common.
半導体レーザ素子において、 上記エッチングストップ層の組成式はAlxGa1−x
Asであり、上記上部クラッド層の組成式はAlyGa
1−yAsであり、上記キャップ層の組成式はAlzG
a1−zAsであり、 上記エッチングストップ層の組成式中のxと、上記上部
クラッド層の組成式中のyと、上記キャップ層の組成式
中のzとは、x<yおよびz<yの関係が成立すること
を特徴とする半導体レーザ素子。5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the etching stop layer has a composition formula of Al x Ga 1-x.
As, and the compositional formula of the upper cladding layer is Al y Ga.
1-y As, and the composition formula of the cap layer is Al z G.
a 1-z As, where x in the composition formula of the etching stop layer, y in the composition formula of the upper cladding layer, and z in the composition formula of the cap layer are x <y and z < A semiconductor laser device having a relationship of y.
半導体レーザ素子において、 上記基板はGaAsで形成され、 上記クラッド層および活性層はAlGaAsで形成さ
れ、 上記電流阻止層はAlGaAsで形成されていることを
特徴とする半導体レーザ素子。6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the substrate is made of GaAs, the clad layer and the active layer are made of AlGaAs, and the current blocking layer is made of AlGaAs. A semiconductor laser device characterized by being formed.
ッド層と、活性層と、第2導電型のクラッド層と、キャ
ップ層とを順次積層する工程と、 フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い
て、上記第2導電型のクラッド層およびキャップ層をリ
ッジストライプ形状にパターニングして、メサ部を形成
する工程と、 上記第2導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも
大きい幅を有して、このメサ部の上端から幅方向両側に
ひさし状に突出した突出部を有するキャップ層につい
て、このキャップ層の上記ひさし状の突出部の少なくと
も上記活性層に近い側の面に、エッチングに対する保護
膜を配置する工程と、 上記キャップ層の少なくとも突出部を、エッチングによ
って除去する工程とを備えることを特徴とする半導体レ
ーザ素子の製造方法。7. A step of sequentially laminating at least a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type cladding layer, and a cap layer on a substrate, and using a photolithography technique and an etching technique. And patterning the second conductivity type clad layer and the cap layer into a ridge stripe shape to form a mesa, and a width larger than the width of the upper end of the mesa part of the second conductivity type clad layer. With respect to the cap layer having protrusions protruding from the upper end of the mesa portion on both sides in the width direction in an eaves shape, etching is performed on at least the surface of the protrusions of the cap layer on the side close to the active layer. A semiconductor laser device comprising: a step of disposing a protective film for the cap layer; and a step of removing at least the protruding portion of the cap layer by etching. Manufacturing method.
造方法において、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、化学エッチング
液を用いて除去することを特徴とする半導体レーザ素子
の製造方法。8. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a chemical etching solution.
ッド層と、活性層と、第2導電型のクラッド層と、キャ
ップ層とを順次積層する工程と、 フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を用い
て、上記第2導電型のクラッド層およびキャップ層をリ
ッジストライプ形状にパターニングして、メサ部を形成
する工程と、 上記第2導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側に位
置する平坦部の表面に、エッチングに対する保護膜を配
置する工程と、 上記第2導電型のクラッド層のメサ部の上端の幅よりも
大きい幅を有して、このメサ部の上端から幅方向両側に
ひさし状に突出した突出部を有するキャップ層につい
て、このキャップ層の少なくとも突出部を、エッチング
によって除去する工程とを備えることを特徴とする半導
体レーザ素子の製造方法。9. A step of sequentially laminating at least a first conductivity type cladding layer, an active layer, a second conductivity type cladding layer, and a cap layer on a substrate, and using a photolithography technique and an etching technique. And forming a mesa portion by patterning the second conductivity type clad layer and the cap layer into a ridge stripe shape, and flat portions located on both sides in the width direction of the mesa portion of the second conductivity type clad layer. A step of disposing a protective film against etching on the surface of, and having a width larger than the width of the upper end of the mesa portion of the second-conductivity-type cladding layer, and the eaves-shaped on both sides in the width direction from the upper end of the mesa portion. And a step of removing at least the protruding portion of the cap layer by etching. Production method.
製造方法において、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、気相のプラズマ
を用いたエッチングによって除去することを特徴とする
半導体レーザ素子の製造方法。10. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 9, wherein at least the protruding portion of the cap layer is removed by etching using gas phase plasma. .
載の半導体レーザ素子の製造方法において、 上記キャップ層のひさし状の突出部をエッチングによっ
て除去する工程よりも前に、上記キャップ層の上面の少
なくとも一部に、上記エッチングに対する保護膜を配置
する工程を備えることを特徴とする半導体レーザ素子の
製造方法。11. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein before the step of removing the eave-shaped projection of the cap layer by etching, the cap layer of the cap layer is removed. A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising the step of disposing a protective film against the etching on at least a part of the upper surface.
載の半導体レーザ素子の製造方法において、 上記キャップ層の突出部の少なくとも上記活性層に近い
側の面に上記保護膜を配置する直前、または、上記第2
導電型のクラッド層のメサ部の幅方向両側に位置する平
坦部の表面に上記保護膜を配置する直前における上記キ
ャップ層は、このキャップ層の上記活性層側の面の幅
が、上記キャップ層の上記活性層側と反対側の面の幅よ
りも大きいことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。12. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein the protective film is provided at least on the surface of the protrusion of the cap layer on the side close to the active layer. Or the above second
The cap layer immediately before disposing the protective film on the surface of the flat portion located on both sides in the width direction of the mesa portion of the conductivity type cladding layer is such that the width of the surface of the cap layer on the active layer side is the cap layer. 2. The method for manufacturing a semiconductor laser device, wherein the width is larger than the width of the surface opposite to the active layer side.
載の半導体レーザ素子の製造方法において、 上記第2導電型のクラッド層のメサ部はAlGaAsか
らなり、 上記キャップ層はGaAsからなり、 上記保護膜はAlGaAsからなることを特徴とする半
導体レーザ素子の製造方法。13. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein the mesa portion of the second conductivity type cladding layer is made of AlGaAs, and the cap layer is made of GaAs. The method for manufacturing a semiconductor laser device, wherein the protective film is made of AlGaAs.
載の半導体レーザ素子の製造方法において、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、硫酸と過酸化水
素水の混合液を用いて除去することを特徴とする半導体
レーザ素子の製造方法。14. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide solution. And a method for manufacturing a semiconductor laser device.
載の半導体レーザ素子の製造方法において、 上記キャップ層の少なくとも突出部は、アンモニア水と
過酸化水素水の混合液を用いて除去することを特徴とす
る半導体レーザ素子の製造方法。15. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein at least the protruding portion of the cap layer is removed by using a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide solution. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
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- 2001-12-07 JP JP2001374500A patent/JP2003174232A/en active Pending
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