JP2003332691A - Semiconductor laser element and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser element and its manufacturing method

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JP2003332691A
JP2003332691A JP2002138572A JP2002138572A JP2003332691A JP 2003332691 A JP2003332691 A JP 2003332691A JP 2002138572 A JP2002138572 A JP 2002138572A JP 2002138572 A JP2002138572 A JP 2002138572A JP 2003332691 A JP2003332691 A JP 2003332691A
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layer
etching
etching stop
semiconductor laser
laser device
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JP2002138572A
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Japanese (ja)
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Masanori Watanabe
昌規 渡辺
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Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element and its manufacturing method in which the ratio of the vertical emission angle relative to the horizontal emission angle of laser light can be brought close to 1 and current vs optical output characteristics exhibiting excellent linearity can be attained without causing a kink phenomenon to a high output. <P>SOLUTION: A lower clad layer 101, an active layer 102, a first upper clad layer 103, a first etching stop layer 104, a second upper clad layer 105, a second etching stop layer 106, a P third upper clad layer 107, a third etching stop layer 108, a fourth upper clad layer 109, a bad gap layer 110, and a cap layer 111 are formed sequentially on a substrate 100. A ridge stripe layer 150 is formed of the second upper clad layer 105 through the fourth upper clad layer 109. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ素
子およびその製造方法に関し、特に光ディスク等の光源
に用いられる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 a method for manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor laser device used for a light source such as an optical disk and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、半導体レーザ素子としては、端面出射型の光ディス
ク用の半導体レーザ素子がある。この半導体レーザ素子
では、通常、基板面に対して垂直方向の光広がり角(垂
直放射角)が水平方向の光広がり角(水平放射角)より大
きい。この半導体レーザ素子を光ディスク用として使用
する場合、垂直放射角と水平放射角が同一であれば、光
ビームの整形をすることなく十分な光量が得られるが、
実際には光ビームの整形をするか、または光ビームの一
部をカットしているため、十分な光量が得られないとい
う問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor laser device, there is a semiconductor laser device for an edge emitting type optical disk. In this semiconductor laser device, the light divergence angle (vertical radiation angle) in the direction perpendicular to the substrate surface is usually larger than the light divergence angle (horizontal radiation angle) in the horizontal direction. When this semiconductor laser device is used for an optical disc, if the vertical radiation angle and the horizontal radiation angle are the same, a sufficient amount of light can be obtained without shaping the light beam.
Actually, since the light beam is shaped or a part of the light beam is cut, there is a problem that a sufficient light amount cannot be obtained.

【0003】このような問題を解決するための最も単純
な方法は、発光部の幅を発光領域の垂直方向の広がりと
同程度に狭くして、水平放射角を広げることである。し
かし、通常採用されているリッジストライプ構造(光導
波路となるストライプの光出射端面からみた断面形状が
凸部となるようにストライプ周囲をエッチングする構
造)では、リッジ断面の裾が広がった形状となるため、
発光部の幅を発光領域の垂直方向の広がりと同程度に狭
くして水平放射角を広げることが困難である。また、リ
ッジストライプ構造以外の構造の半導体レーザ素子とし
ては、半導体結晶の再成長界面を活性層近傍に設けるも
のがあるが、その場合、再成長界面から劣化が進行する
ため、十分な信頼性が得られないという問題がある。
The simplest method for solving such a problem is to narrow the width of the light emitting portion to the same extent as the vertical spread of the light emitting region and widen the horizontal radiation angle. However, the ridge stripe structure that is usually adopted (the structure in which the periphery of the stripe is etched so that the cross-sectional shape when viewed from the light emitting end face of the stripe that serves as an optical waveguide is a convex portion) has a shape in which the skirt of the ridge cross section is widened. For,
It is difficult to widen the horizontal emission angle by narrowing the width of the light emitting portion to the same extent as the vertical extension of the light emitting region. Also, as a semiconductor laser device having a structure other than the ridge stripe structure, there is one in which a regrowth interface of a semiconductor crystal is provided in the vicinity of an active layer, but in that case, deterioration progresses from the regrowth interface, so that sufficient reliability is obtained. There is a problem that you cannot get it.

【0004】従来の半導体レーザ素子の一例として、特
開平6−216462号公報に記載されたリッジ構造の
ものがある。この半導体レーザ素子は、図10に示すよ
うに、n型GaAsからなる基板1上に、第1クラッド層
2(n−Al0.4Ga0.6As)、活性層3(un−Al0.1Ga
0.9As)、第2クラッド層4(p−Al0.4Ga0.6As)、エ
ッチング停止層5(p−Al0.2Ga0.8As)、リッジ形状
調整層6(p−AlxGa1 -xAs,xは徐々に低下)、第3
クラッド層7(p−Al0.4Ga0.6As)、キャップ層8(p
−GaAs)を形成している。上記半導体レーザ素子にお
けるAl混晶比xは、図11に示す分布となっている。
図10に示す半導体レーザ素子では、ストライプ状のリ
ッジを形成するため、第1のエッチングをSi34層(図
示せず)をマスクとして、リッジ形状調整層6を0.2μ
m程度残存させる条件で行う。引き続き、第2のエッチ
ングをHCl:H2=1:1のエッチャントを用いて行
い、リッジ形状調整層6の残存部分を除去する。このよ
うなエッチャントでは、Al混晶比xが大きい層に対し
てエッチングレートが大きくなるため、エッチング停止
層5に近い部分のエッチングがさらに進み、リッジ形状
調整層6の側面が垂直に近くなる。なお、図10におい
て、9はn−GaAs電流阻止層、10はp−GaAsコン
タクト層である。
As an example of a conventional semiconductor laser device, there is a ridge structure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-216462. As shown in FIG. 10, this semiconductor laser device comprises a first cladding layer 2 (n-Al 0.4 Ga 0.6 As) and an active layer 3 (un-Al 0.1 Ga) on a substrate 1 made of n-type GaAs.
0.9 As), second cladding layer 4 (p-Al 0.4 Ga 0.6 As), etching stop layer 5 (p-Al 0.2 Ga 0.8 As), ridge shape adjusting layer 6 (p-Al x Ga 1 -x As, x Gradually decreases), the third
Clad layer 7 (p-Al 0.4 Ga 0.6 As), cap layer 8 (p
-GaAs) is formed. The Al mixed crystal ratio x in the semiconductor laser device has the distribution shown in FIG.
In the semiconductor laser device shown in FIG. 10, in order to form a striped ridge, the ridge shape adjusting layer 6 is set to 0.2 μm using the Si 3 N 4 layer (not shown) as a mask for the first etching.
It is performed under the condition of leaving about m. Subsequently, the second etching is performed using an etchant of HCl: H 2 = 1: 1 to remove the remaining portion of the ridge shape adjusting layer 6. In such an etchant, since the etching rate becomes larger for the layer having a large Al mixed crystal ratio x, the etching of the portion near the etching stop layer 5 further progresses, and the side surface of the ridge shape adjusting layer 6 becomes nearly vertical. In FIG. 10, 9 is an n-GaAs current blocking layer, and 10 is a p-GaAs contact layer.

【0005】図10に示す半導体レーザ素子のリッジ構
造では、Al混晶比によるエッチングレートの違いを利
用しているが、極端に混晶比の異なる層を用いると、混
晶比によって屈折率が異なるため、半導体レーザ素子の
光閉じ込めに影響を与える。つまり、エッチングストッ
プ層近傍で混晶比xを高く設定する必要があるため、垂
直方向の光放射角が広がってしまい、水平方向の放射角
が広がっても楕円率(垂直方向の放射角/水平方向の放
射角)を小さくするのに適していない。また、ウェット
エッチングを用いてリッジ部を形成する場合は、リッジ
部の側面が時間の経過につれてエッチング速度の遅い結
晶面方位に近づいていくが、例えばエッチング速度の遅
い結晶の(111)面に近い面をリッジ部の側面とする
と、Al混晶比が異なってもリッジ部の側面の(111)
面方位からのずれはわずかであるため、リッジ部の側面
の平均的な傾斜(異なる複数の傾斜面の全体としての傾
斜形状)を垂直に近づける効果は十分でない。
The ridge structure of the semiconductor laser device shown in FIG. 10 utilizes the difference in etching rate depending on the Al mixed crystal ratio. However, when a layer having an extremely different mixed crystal ratio is used, the refractive index varies depending on the mixed crystal ratio. Since they are different, they affect the optical confinement of the semiconductor laser device. That is, since it is necessary to set the mixed crystal ratio x near the etching stop layer to be high, the light emission angle in the vertical direction widens, and the ellipticity (vertical radiation angle / horizontal radiation angle It is not suitable for reducing the radiation angle in the direction. When the ridge portion is formed by wet etching, the side surface of the ridge portion approaches a crystal plane orientation with a slow etching rate as time passes, but is close to, for example, a (111) plane of a crystal with a slow etching rate. If the surface is taken as the side surface of the ridge portion, the (111) side surface of the ridge portion is formed even if the Al mixed crystal ratio is different.
Since the deviation from the plane orientation is slight, the effect of making the average inclination of the side surface of the ridge portion (the overall inclined shape of the plurality of different inclined surfaces) closer to vertical is not sufficient.

【0006】そこで、この発明の目的は、レーザ光の水
平放射角に対する垂直放射角の比を1に近づけることが
できると共に、高出力までキンク現象が生じることなく
直線性に優れた電流対光出力特性が得られる半導体レー
ザ素子および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 make the ratio of the vertical radiation angle to the horizontal radiation angle of the laser light close to 1, and to obtain a current-to-light output excellent in linearity without causing a kink phenomenon up to a high output. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device having characteristics and a manufacturing method thereof.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体レーザ素子は、基板上に、第1導
電型の下クラッド層、活性層、第2導電型の第1上クラ
ッド層,第1エッチングストップ層から第2導電型の第
N−1上クラッド層,第N−1エッチングストップ層ま
でのN−1個(Nは3以上の整数)の組み合わせと、第N
上クラッド層が順次形成された半導体レーザ素子積層構
造を有し、第2上クラッド層から第N上クラッド層まで
の各層からなるリッジストライプ部を有する半導体レー
ザ素子である。
In order to achieve the above object, a semiconductor laser device of the present invention comprises a lower clad layer of a first conductivity type, an active layer, and a first upper clad layer of a second conductivity type on a substrate. A combination of N-1 pieces (N is an integer of 3 or more) from the first etching stop layer to the N-1th upper cladding layer of the second conductivity type and the N-1th etching stop layer;
The semiconductor laser device has a laminated structure of semiconductor laser devices in which upper clad layers are sequentially formed, and has a ridge stripe portion formed of layers from a second upper clad layer to an Nth upper clad layer.

【0008】上記構成の半導体レーザ素子によれば、上
記リッジストライプ部の側面の平均的な傾斜を基板平面
に対して垂直に近づけることが可能となる。ここで、平
均的な傾斜とは、異なる複数の傾斜面の全体としての傾
斜形状をいう。以下、この原理について図8(a),(b)を
用いて説明する。
According to the semiconductor laser device having the above structure, it becomes possible to make the average inclination of the side surface of the ridge stripe portion close to perpendicular to the substrate plane. Here, the average inclination means an inclined shape as a whole of a plurality of different inclined surfaces. Hereinafter, this principle will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b).

【0009】図8(a)は従来の半導体レーザ素子の断面
のリッジ左側面の模式図である。図8(a) に示すよう
に、(100)面を有する半導体基板(図示せず)上に、エ
ッチングストップ層60、第2上クラッド層70が形成
され、ドライエッチングなどで側面が半導体基板平面に
対して垂直なエッチング形状80が形成される。引き続
いて、ウェットエッチングをするが、このときエッチン
グレートが(011)で速く、(100)でその中間、(1
11)で最も遅くなるものとする。上記エッチング形状
80は、時間の経過と共に81、82、83と進行す
る。時間の経過と共にリッジストライプ部の側面がエッ
チング速度の最も遅い面方位、この場合(111)に近づ
いていく。
FIG. 8A is a schematic view of a left side surface of a ridge in a cross section of a conventional semiconductor laser device. As shown in FIG. 8 (a), an etching stop layer 60 and a second upper cladding layer 70 are formed on a semiconductor substrate (not shown) having a (100) plane, and the side surface of the semiconductor substrate is flat by dry etching or the like. An etching shape 80 perpendicular to the is formed. Subsequently, wet etching is performed. At this time, the etching rate is high at (011), intermediate at (100), and (1
It will be the slowest in 11). The etching shape 80 progresses to 81, 82, 83 with the passage of time. As time passes, the side surface of the ridge stripe portion approaches the plane orientation with the slowest etching rate, in this case (111).

【0010】図8(b)はこの発明の半導体レーザ素子の
断面のリッジ左側面の模式図である。図8(b)に示すよ
うに、第1エッチングストップ層61、第2上クラッド
層71、第2エッチングストップ層62、第3上クラッ
ド層72を形成し、ドライエッチなどで側面が垂直なエ
ッチング形状90を形成している。上記第2エッチング
ストップ層62の側面が最初にエッチングされているた
め、第3上クラッド層72にこの層を起点として時間の
経過と共に(111)面91b,92b,93bを形成し、
第2上クラッド層71に時間の経過と共に(111)面9
1a,92a,93aを形成する。このように上クラッド
層を分離することにより、リッジストライプ部の側面の
途中で凸部ができるため、結果としてリッジ上部の横方
向エッチング量を減らすことができ、平均してより垂直
に近いリッジストライプ部の側面が得られる。
FIG. 8B is a schematic view of the ridge left side surface of the cross section of the semiconductor laser device of the present invention. As shown in FIG. 8B, a first etching stop layer 61, a second upper clad layer 71, a second etching stop layer 62, and a third upper clad layer 72 are formed, and side surfaces are vertically etched by dry etching or the like. A shape 90 is formed. Since the side surface of the second etching stop layer 62 is etched first, the (111) planes 91b, 92b, 93b are formed in the third upper cladding layer 72 with this layer as a starting point over time,
The (111) plane 9 is formed on the second upper cladding layer 71 with the passage of time.
1a, 92a, 93a are formed. By separating the upper clad layer in this way, a convex portion is formed in the middle of the side surface of the ridge stripe portion, and as a result, the lateral etching amount on the ridge upper portion can be reduced, and on average, the ridge stripe is closer to vertical. The side of the part is obtained.

【0011】したがって、リッジストライプ部の側面の
平均的な傾斜を基板平面に対して垂直に近づける((リッ
ジ下部幅−リッジ上部幅)/リッジ高さ をゼロに近づ
ける)ことができる。また、基板平面に対して垂直に近
い側面を有するリッジストライプ部を作ることにより、
リッジ下部幅を狭めることができ、それにほぼ対応する
水平放射角を広げることができる。また、基板平面に対
して垂直に近い側面を有するリッジストライプ部を作る
ことにより、リッジ高さを高くすることができ、それに
ほぼ対応する垂直放射角を狭めることができる。したが
って、レーザ光の楕円率(垂直放射角/水平放射角)を1
に近づけることができる。また、基板平面に対して垂直
に近い側面を有するリッジストライプ部を作ることによ
り、リッジ高さを高くしてもリッジ上部幅をあまり狭く
せずに済むため、そこでの電気抵抗の増加を抑制し、動
作電圧を低く保つことができる。また、リッジ下部幅を
狭めることができることより、より高出力までキンク現
象が生じずに直線性に優れた電流対光出力特性が得られ
る。
Therefore, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion can be made closer to the vertical to the substrate plane ((ridge lower width-ridge upper width) / ridge height closer to zero). In addition, by forming a ridge stripe portion having a side surface that is almost perpendicular to the substrate plane,
The width of the lower part of the ridge can be narrowed and the horizontal radiation angle corresponding to it can be widened. Further, by forming a ridge stripe portion having a side surface that is nearly perpendicular to the plane of the substrate, the ridge height can be increased, and the vertical radiation angle corresponding to it can be narrowed. Therefore, the ellipticity (vertical emission angle / horizontal emission angle) of laser light is 1
Can be approached to. In addition, by forming a ridge stripe portion having a side surface that is nearly perpendicular to the substrate plane, the ridge top width does not have to be made too narrow even if the ridge height is increased, so an increase in electrical resistance there is suppressed. , The operating voltage can be kept low. Further, since the width of the lower portion of the ridge can be narrowed, a kink phenomenon does not occur even at a higher output, and current-optical output characteristics having excellent linearity can be obtained.

【0012】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
第2上クラッド層から第N上クラッド層までの各クラッ
ド層のうちの第2上クラッド層が最も厚い半導体レーザ
素子である。
The semiconductor laser device of one embodiment is
The second upper clad layer among the clad layers from the second upper clad layer to the Nth upper clad layer is the thickest semiconductor laser device.

【0013】これについて、図9の半導体レーザ素子の
断面のリッジ左側面の模式図を用いて説明する。図9に
示すように、第1エッチングストップ層63、第2上ク
ラッド層73、第2エッチングストップ層64、第3上
クラッド層74、第3エッチングストップ層65、第4
上クラッド層75、キャップ層66がある。ドライエッ
チなどで側面が垂直なエッチング形状95を形成してい
る。引き続きウェットエッチングを行うが、そのとき
(111)面が露出するとエッチングが完全に停止するも
のとする。すると、(111)面96a,96b,96cが
現れてエッチングが停止する。このとき、横方向のエッ
チング長さ73x1、74x、75xの最大のものを一
番小さくするには、この3つを等しくすればよく、その
ためには、各エッチングストップ層によってエッチング
形状95の側面が等間隔に分割されるように、長さ73
y1、74y、75yが等しくなればよい。一方、上記
第2上クラッド層73の残し厚73y2によって、リッ
ジ裾の横方向の長さ73x2が決まる。以上より、第2
上クラッド層73の厚さは、(73y1+73y2)とす
ればよく、73y2がゼロでなければ、第2上クラッド
層73の厚さは、第3,第4上クラッド層74,75の厚
さより厚くなる。以上の考察より、第2上クラッド層7
3が第3から第Nクラッド層(図9では第4上クラッド
層75)より厚い場合に、リッジストライプ部の側面の
形状が平均してより垂直に近づく。したがって、楕円率
が1に近くかつ動作電圧が低く、高出力までキンク現象
の生じない半導体レーザ素子を実現できる。
This will be described with reference to the schematic view of the left side surface of the ridge in the cross section of the semiconductor laser device shown in FIG. As shown in FIG. 9, the first etching stop layer 63, the second upper cladding layer 73, the second etching stop layer 64, the third upper cladding layer 74, the third etching stop layer 65, and the fourth
There is an upper cladding layer 75 and a cap layer 66. An etching shape 95 with vertical side surfaces is formed by dry etching or the like. Wet etching continues, but at that time
When the (111) plane is exposed, etching is completely stopped. Then, the (111) planes 96a, 96b, 96c appear and the etching is stopped. At this time, in order to make the maximum of the lateral etching lengths 73x1, 74x, and 75x the smallest, these three may be made equal. For that purpose, the side surface of the etching shape 95 is made different by each etching stop layer. Length 73 so that it is evenly divided
It suffices that y1, 74y, and 75y are equal. On the other hand, the remaining thickness 73y2 of the second upper cladding layer 73 determines the lateral length 73x2 of the ridge hem. From the above, the second
The thickness of the upper clad layer 73 may be (73y1 + 73y2), and if 73y2 is not zero, the thickness of the second upper clad layer 73 is larger than the thickness of the third and fourth upper clad layers 74 and 75. Become. From the above consideration, the second upper cladding layer 7
When 3 is thicker than the third to Nth clad layers (fourth upper clad layer 75 in FIG. 9), the shape of the side surface of the ridge stripe portion becomes closer to vertical in average. Therefore, it is possible to realize a semiconductor laser device in which the ellipticity is close to 1, the operating voltage is low, and the kink phenomenon does not occur even at high output.

【0014】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層の構成元素が
同一である。それにより、同一エッチング工程で各エッ
チングストップ層を除去したり、逆に同一エッチング工
程でエッチングストップ効果を利用したりすることがで
き、エッチング工程の簡素化を図れる。
The semiconductor laser device of one embodiment is
The constituent elements of the respective etching stop layers from the first etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer are the same. Thereby, each etching stop layer can be removed in the same etching step, or conversely, the etching stop effect can be utilized in the same etching step, and the etching step can be simplified.

【0015】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層がGaInPか
らなり、上記第1上クラッド層から第N上クラッド層ま
での各クラッド層および下クラッド層がAlGaInPか
らなる半導体レーザ素子である。このような材料系で
は、波長630nmから680nmの範囲において発振
するレーザを作製することができる。エッチングストッ
プ層をGaInPとすることにより、クラッドの材料であ
るAlGaInPと異なりAlを含まないため、各上クラッ
ド層とエッチングストップ層のエッチングレート比を十
分大きくすることができる。また、この材料系で、(1
00)面から[011]方向に0゜から20゜程度傾い
た傾斜基板を用い、劈開面を光出射面とする場合、リッ
ジストライプ方向が[0−11]方向となるため、リッ
ジストライプ部の側面に(111)A面が現れやすくな
り、各上クラッド層の上部が狭まった形状となる。この
ように特定の面方位が出る場合、特にこの発明の半導体
レーザ素子による垂直リッジ形成手法が有効である。な
お、各エッチングストップ層の厚さは、量子効果を有す
る200Å以下とし、またGayIn1-yPのyを0.5<
y≦1として引っ張り歪を加えることにより、活性層の
バンドギャップにほぼ等しいレーザ光がエッチングスト
ップ層で吸収することを避けることができる。
The semiconductor laser device of one embodiment is
Each etching stop layer from the first etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer is made of GaInP, and each cladding layer and the lower cladding layer from the first upper clad layer to the Nth upper clad layer are made of AlGaInP. It is a semiconductor laser device. With such a material system, a laser that oscillates in the wavelength range of 630 nm to 680 nm can be manufactured. By using GaInP as the etching stop layer, unlike AlGaInP, which is the material of the clad, does not contain Al, so that the etching rate ratio between each upper clad layer and the etching stop layer can be made sufficiently large. In addition, in this material system, (1
When an inclined substrate tilted from the (00) plane in the [011] direction by about 0 ° to 20 ° is used and the cleavage surface is used as the light emitting surface, the ridge stripe direction is the [0-11] direction, and thus the ridge stripe portion The (111) A plane is likely to appear on the side surface, and the upper portion of each upper cladding layer has a narrowed shape. When a specific plane orientation appears in this way, the vertical ridge forming method using the semiconductor laser device of the present invention is particularly effective. The thickness of each etching stop layer is 200 Å or less, which has a quantum effect, and y of Gay In 1-y P is 0.5 <
By applying tensile strain with y ≦ 1, it is possible to avoid absorption of laser light having a band gap of the active layer that is substantially equal to that of the active layer.

【0016】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層の各エッチングストップ層がGaAsからな
り、上記第1上クラッド層から第N上クラッド層までの
各クラッド層および下クラッド層はAlGaAsからなる
半導体レーザ素子である。このような材料系では、活性
層をAlGaAs、GaAsまたはInGaAsとすることによ
り、例えば波長780nm帯、810nm帯、860n
m帯や980nm帯などで発振するレーザを作製するこ
とができる。GaAsは、クラッドの材料であるAlGaA
sと異なりAlを含まないため、各上クラッド層とエッチ
ングストップ層のエッチングレート比を大きくすること
ができる。また、この材料系では、一般には主面が(1
00)面のジャスト基板が用いられることが多く、その
場合、リッジストライプ方向を[0−11]方向,[0
11]方向のいずれにとってもよい。[0−11]方向
にとった場合、AlGaInP系と同じくリッジストライ
プ部の側面に(111)A面が現れやすくなり、各上クラ
ッド層の上部が狭まった形状となる。一方、[011]
方向にとった場合、各上クラッド層下部に(111)B面
が現れやすくなるが、エッチング時間を長くすると各上
クラッド層上部にエッチング速度の最も遅い(111)A
面が現れることがある。このように特定の面方位が出る
場合、特にこの発明の半導体レーザ素子による垂直リッ
ジ形成手法が有効である。なお、各エッチングストップ
層の厚さは、量子効果を有する200Å以下とすること
により、活性層のバンドギャップにほぼ等しいレーザが
エッチングストップ層で吸収することを避けることがで
きる。
The semiconductor laser device of one embodiment is
A semiconductor in which the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer are made of GaAs, and the cladding layers from the first upper clad layer to the Nth upper clad layer and the lower clad layer are made of AlGaAs. It is a laser device. In such a material system, the active layer is made of AlGaAs, GaAs or InGaAs, so that wavelengths of 780 nm band, 810 nm band and 860 n band are obtained, for example.
A laser that oscillates in the m band or the 980 nm band can be manufactured. GaAs is AlGaA that is the material of the clad.
Unlike s, since Al is not included, the etching rate ratio between each upper cladding layer and the etching stop layer can be increased. In addition, in this material system, the main surface is generally (1
A (00) plane just substrate is often used, and in that case, the ridge stripe direction is [0-11] direction,
11] direction. In the [0-11] direction, like the AlGaInP system, the (111) A plane is likely to appear on the side surface of the ridge stripe portion, and the upper portion of each upper cladding layer is narrowed. On the other hand, [011]
The (111) B plane is likely to appear at the bottom of each upper clad layer when oriented in the direction, but if the etching time is lengthened, the (111) A plane having the slowest etching rate at the top of each upper clad layer is formed.
The surface may appear. When a specific plane orientation appears in this way, the vertical ridge forming method using the semiconductor laser device of the present invention is particularly effective. By setting the thickness of each etching stop layer to 200 Å or less, which has a quantum effect, it is possible to avoid absorption of a laser in the etching stop layer, which is approximately equal to the band gap of the active layer.

【0017】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
上記リッジストライプ部の第2エッチングストップ層か
ら第N−1エッチングストップ層までの各エッチングス
トップ層の側面側が側方に突出し、上記各エッチングス
トップ層の側面側近傍の上記各上クラッド層が側方に突
出した半導体レーザ素子である。このような形状とする
ことにより、通常のエッチングにおいて各上クラッド層
の傾斜が斜めになっていても、平均的な傾斜を基板平面
に対して垂直に近づけることができる。
The semiconductor laser device of one embodiment is
The side surface side of each etching stop layer from the second etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer of the ridge stripe portion projects laterally, and the upper clad layers near the side surface side of each etching stop layer laterally. It is a semiconductor laser device protruding to the outside. With such a shape, even if the inclination of each upper cladding layer is slanted in normal etching, the average slant can be made close to perpendicular to the substrate plane.

【0018】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
少なくとも上記リッジストライプ部の側面を覆うよう
に、誘電体膜が形成された半導体レーザ素子である。こ
のように、上記リッジストライプ部の側面を誘電体膜で
覆うことにより、簡単な工程で良好な特性の半導体レー
ザ素子が得られる。特にこの発明のようにリッジストラ
イプ部の側面がなめらかでない場合にも、例えばプラズ
マCVD法のようにステップカバレッジ(step coverag
e;段差被覆性)が良好な成膜法を用いて、良好な保護効
果が得られる。
The semiconductor laser device of one embodiment is
The semiconductor laser device has a dielectric film formed so as to cover at least the side surface of the ridge stripe portion. As described above, by covering the side surface of the ridge stripe portion with the dielectric film, a semiconductor laser device having good characteristics can be obtained by a simple process. Particularly when the side surface of the ridge stripe portion is not smooth as in the present invention, the step coverage (step coverag) as in the plasma CVD method is used.
e; good protection effect can be obtained by using a film forming method with good step coverage.

【0019】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
上記リッジストライプ部の側面と上記誘電体膜との間に
ボイドが形成された半導体レーザ素子である。このボイ
ドは屈折率が低いため、リッジストライプ部の内部と側
面との屈折率差を大きくし、光をリッジストライプ部の
側面から離してリッジ中央部に集め、水平方向の放射角
を大きくする働きがある。
The semiconductor laser device of one embodiment is
The semiconductor laser device has a void formed between the side surface of the ridge stripe portion and the dielectric film. Since this void has a low refractive index, it increases the difference in refractive index between the inside and side surfaces of the ridge stripe portion, and collects light in the central portion of the ridge away from the side surface of the ridge stripe portion, increasing the horizontal radiation angle. There is.

【0020】また、一実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法は、少なくとも上記リッジストライプ部の側面を
覆うように、上記下クラッド層と同じ導電型の電流阻止
層となる化合物半導体層が形成された半導体レーザ素子
である。このように、上記リッジストライプ部の側面を
化合物半導体層で覆うことにより、側面が保護され、良
好な信頼性を有する半導体レーザ素子が得られる。特に
この発明のようにリッジストライプ部の側面がなめらか
でない場合にも、結晶成長時の表面マイグレーションを
利用して、側面に良好な膜を形成することができ、リッ
ジストライプ部の側面からの劣化の防止を図ることがで
きる。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, a compound semiconductor layer serving as a current blocking layer of the same conductivity type as the lower cladding layer is formed so as to cover at least the side surface of the ridge stripe portion. It is a semiconductor laser device. As described above, by covering the side surface of the ridge stripe portion with the compound semiconductor layer, the side surface is protected and a semiconductor laser device having good reliability can be obtained. In particular, even when the side surface of the ridge stripe portion is not smooth as in the present invention, it is possible to form a good film on the side surface by utilizing surface migration during crystal growth, and to prevent deterioration from the side surface of the ridge stripe portion. It can be prevented.

【0021】また、一実施形態の半導体レーザ素子は、
上記リッジストライプ部の側面と上記電流阻止層との間
にボイドが形成された半導体レーザ素子である。このボ
イドは屈折率が低いため、リッジストライプ部の内部と
側面との屈折率差を大きくし、光をリッジストライプ部
の側面から離してリッジ中央部に集め、水平方向の放射
角を大きくする働きがある。
The semiconductor laser device of one embodiment is
In the semiconductor laser device, a void is formed between the side surface of the ridge stripe portion and the current blocking layer. Since this void has a low refractive index, it increases the difference in refractive index between the inside and side surfaces of the ridge stripe portion, and collects light in the central portion of the ridge away from the side surface of the ridge stripe portion, increasing the horizontal radiation angle. There is.

【0022】また、この発明の半導体レーザ素子の製造
方法は、基板上に、第1導電型の下クラッド層、活性
層、第2導電型の第1上クラッド層,第1エッチングス
トップ層から第2導電型の第N−1上クラッド層,第N
−1エッチングストップ層までのN−1個(Nは3以上
の整数)の組み合わせと、第N上クラッド層を順次形成
し、第N上クラッド層上のリッジストライプ部を形成す
る領域にエッチングマスクを形成し、第1のエッチング
工程によって、上記第N上クラッド層から第2エッチン
グストップ層までの各層のエッチングマスクに覆われて
いない領域と第2上クラッド層のエッチングマスクに覆
われていない領域の一部をエッチングし、第2のエッチ
ングによって第2上エッチングストップ層のエッチング
マスクに覆われていない領域を第1エッチングストップ
層が露出するまでエッチングする半導体レーザ素子の製
造方法である。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, the first conductivity type lower clad layer, the active layer, the second conductivity type first upper clad layer, the first etching stop layer, and the first etching stop layer are formed on the substrate. 2nd conductivity type N-1 upper clad layer, Nth
-1 N-1 combination (N is an integer of 3 or more) up to the etching stop layer and the Nth upper cladding layer are sequentially formed, and an etching mask is formed on the Nth upper cladding layer in the region where the ridge stripe portion is formed. And a region not covered by the etching mask of each layer from the N-th upper cladding layer to the second etching stop layer by the first etching step and a region not covered by the etching mask of the second upper cladding layer. Is partially etched, and a region of the second upper etching stop layer which is not covered by the etching mask is etched by the second etching until the first etching stop layer is exposed.

【0023】この製造方法によって、リッジストライプ
部の側面の平均的な傾斜を小さくした半導体レーザ素子
を容易に作製することができる。したがって、レーザ光
の水平放射角に対する垂直放射角の比を1に近づけるこ
とができると共に、高出力までキンク現象が生じること
なく直線性に優れた電流対光出力特性が得られる半導体
レーザ素子を実現できる。
By this manufacturing method, it is possible to easily manufacture a semiconductor laser device in which the average inclination of the side surface of the ridge stripe portion is reduced. Therefore, it is possible to realize a semiconductor laser device in which the ratio of the vertical emission angle to the horizontal emission angle of the laser light can be brought close to 1 and the current-optical output characteristic excellent in linearity can be obtained without causing the kink phenomenon even at a high output. it can.

【0024】また、一実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法は、上記第1のエッチング工程において、上記第
2エッチングストップ層から第N−1エッチングストッ
プ層までの各エッチングストップ層をエッチングするエ
ッチング方法を用い、上記第2のエッチング工程におい
て、上記第2エッチングストップ層から第N−1エッチ
ングストップ層までの各エッチングストップ層および第
1エッチングストップ層に対してエッチングストップ効
果を保つエッチングレートの少ないエッチング方法を用
いた半導体レーザ素子の製造方法である。上記エッチン
グストップ層に対する作用の異なる2種類のエッチング
方法をこの手順で用いることにより、第2エッチングス
トップ層から第N−1エッチングストップ層を、側面の
平均傾斜を基板平面に対して垂直に近づけるために利用
することができる。
In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, in the first etching step, the etching stop layers from the second etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer are etched. In the second etching step, etching with a low etching rate for maintaining an etching stop effect on each of the etching stop layers from the second etching stop layer to the N-1th etching stop layer and the first etching stop layer is used. It is a method of manufacturing a semiconductor laser device using the method. In order to make the average inclination of the side surfaces of the second etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer close to perpendicular to the substrate plane by using two kinds of etching methods having different actions for the etching stop layer in this procedure. Can be used for.

【0025】また、一実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法は、上記第1のエッチング工程においてドライエ
ッチングまたはドライエッチングとウェットエッチング
を組み合わせて用いると共に、上記第2のエッチング工
程においてウェットエッチングを用いた半導体レーザ素
子の製造方法である。上記第1のエッチング工程では、
各エッチングストップ層と各上クラッド層を同時にエッ
チングする方法としてはドライエッチングが適してい
る。また、ドライエッチングのダメージ層を除去するた
めにウェットエッチングを併用することは有用である。
一方、上記第2のエッチング工程では、ドライエッチン
グのエッチングストップ効果が不十分であるため、第1
エッチングストップ層を露出させるためにはウェットエ
ッチングが有効である。
In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, dry etching or a combination of dry etching and wet etching is used in the first etching step, and wet etching is used in the second etching step. It is a method of manufacturing a semiconductor laser device. In the first etching step,
Dry etching is suitable as a method for simultaneously etching each etching stop layer and each upper cladding layer. In addition, it is useful to use wet etching together to remove the damaged layer of dry etching.
On the other hand, in the second etching step, the etching stop effect of dry etching is insufficient, so
Wet etching is effective for exposing the etching stop layer.

【0026】また、一実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法は、AlGaInP系クラッドを有する半導体レー
ザ素子の製造において、上記第2のエッチング工程にお
いてリン酸系または塩酸系のエッチャントによるウェッ
トエッチングを行う半導体レーザ素子の製造方法であ
る。これらのエッチャントは、AlGaInPクラッド層
とGaInPエッチングストップ層とのエッチングレート
の比が大きいため、各エッチングストップ層のエッチン
グストップ効果を保ちつつ各上クラッド層のエッチング
を良好に行うことができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of one embodiment, in the manufacturing of a semiconductor laser device having an AlGaInP clad, a semiconductor is wet-etched with a phosphoric acid-based or hydrochloric acid-based etchant in the second etching step. It is a method of manufacturing a laser element. Since these etchants have a large etching rate ratio between the AlGaInP clad layer and the GaInP etching stop layer, the etching of each upper clad layer can be favorably performed while maintaining the etching stop effect of each etching stop layer.

【0027】また、一実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法は、AlGaAs系クラッドを有する半導体レーザ
素子の製造において、上記第2のエッチング工程におい
てフッ酸系または塩酸系のエッチャントによるウェット
エッチングを行う半導体レーザ素子の製造方法である。
これらのエッチャントは、AlGaAsクラッド層とGaA
sエッチングストップ層とのエッチングレートの比が大
きいため、各エッチングストップ層のエッチングストッ
プ効果を保ちつつ各上クラッド層のエッチングを良好に
行うことができる。
In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to one embodiment, in the manufacture of a semiconductor laser device having an AlGaAs-based cladding, a semiconductor is wet-etched with a hydrofluoric acid-based or hydrochloric acid-based etchant in the second etching step. It is a method of manufacturing a laser element.
These etchants consist of AlGaAs cladding layers and GaAs.
s Since the ratio of the etching rate to the etching stop layer is large, the etching of each upper clad layer can be favorably performed while maintaining the etching stop effect of each etching stop layer.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、この発明の半導体レーザ素
子およびその製造方法を図示の実施の形態により詳細に
説明する。なお、以下の実施の形態において、(AlxGa
1-x)yIn1-yP(0≦x≦1、0≦y≦1)をAlGaIn
P、GayIn1-yP(0≦y≦1)をGaInP、AlxGa1-x
As(0≦x≦1)をAlGaAsと記載する場合がある。ま
た、この実施の形態では、第1導電型をn型、第2導電
型をp型としている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A semiconductor laser device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. In the following embodiment, (Al x Ga
1-x ) y In 1-y P (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) to AlGaIn
P, Ga y In 1-y P (0 ≦ y ≦ 1) is GaInP, Al x Ga 1-x
As (0 ≦ x ≦ 1) may be described as AlGaAs. In addition, in this embodiment, the first conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type.

【0029】[第1実施形態]図1はこの発明の第1実
施形態の半導体レーザ素子の素子構造を示す断面図であ
る。この半導体レーザ素子は、図1に示すように、n−
GaAs基板((100)より[011]方向に15゜オフ)
100上に、n−AlGaInP下クラッド層101と、
アンドープ量子井戸とバリア層を交互に積層した活性層
102と、p−AlGaInP第1上クラッド層103
と、p−GaInP第1エッチングストップ層104と、
p−AlGaInP第2上クラッド層105と、p−GaI
nP第2エッチングストップ層106と、p−AlGaIn
P第3上クラッド層107と、p−GaInP第3エッチ
ングストップ層108と、p−AlGaInP第4上クラ
ッド層109と、p−GaInP中間バンドギャップ層1
10と、p−GaAsキャップ層111を順次形成してい
る。また、上記第2上クラッド層105から第4上クラ
ッド層109までの各層からなるリッジストライプ部1
50を形成している。
[First Embodiment] FIG. 1 is a sectional view showing the device structure of a semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. This semiconductor laser device, as shown in FIG.
GaAs substrate (15 ° off in [011] direction from (100))
N-AlGaInP lower cladding layer 101 on 100,
An active layer 102 in which undoped quantum wells and barrier layers are alternately stacked, and a p-AlGaInP first upper cladding layer 103.
And a p-GaInP first etching stop layer 104,
p-AlGaInP second upper cladding layer 105, p-GaI
nP second etching stop layer 106 and p-AlGaIn
P third upper cladding layer 107, p-GaInP third etching stop layer 108, p-AlGaInP fourth upper cladding layer 109, p-GaInP intermediate bandgap layer 1
10 and a p-GaAs cap layer 111 are sequentially formed. In addition, the ridge stripe portion 1 including the layers from the second upper clad layer 105 to the fourth upper clad layer 109 described above.
Forming 50.

【0030】また、上記リッジストライプ部150の側
面形状は、第2,第3エッチングストップ層106,10
8が側面より凸状につきだしており、第2,第3および
第4上クラッド層105,107,109のそれぞれの断
面は、底辺が広く上にいくに従って狭くなる台形形状を
している。
The side surface shape of the ridge stripe portion 150 has the second and third etching stop layers 106 and 10.
8 protrudes from the side surface, and the cross sections of the second, third, and fourth upper cladding layers 105, 107, and 109 have a trapezoidal shape in which the bottom is wider and the width is narrower toward the top.

【0031】上記第2,第3エッチングストップ層10
6,108の側面と第3,第4上クラッド層107,10
9の側面に、n−AlInP電流阻止層120を形成して
いる。また、上記電流阻止層120上およびキャップ層
111上にコンタクト層121を形成し、そのコンタク
ト層121上にp側電極123を形成している。さら
に、n−GaAs基板100の裏面側にn側電極122を
形成している。なお、上記リッジストライプ部150の
第2上クラッド層105,第3上クラッド層107およ
び第4上クラッド層109の側面側上部と電流阻止層1
20との間にボイド(真空またはガス領域)119が夫々
形成されている。
The above second and third etching stop layers 10
6, 108 side surfaces and the third and fourth upper cladding layers 107, 10
An n-AlInP current blocking layer 120 is formed on the side surface of the electrode 9. Further, the contact layer 121 is formed on the current blocking layer 120 and the cap layer 111, and the p-side electrode 123 is formed on the contact layer 121. Further, an n-side electrode 122 is formed on the back surface side of the n-GaAs substrate 100. The side surfaces of the second upper cladding layer 105, the third upper cladding layer 107 and the fourth upper cladding layer 109 of the ridge stripe portion 150 and the current blocking layer 1 are formed.
Voids (vacuum or gas regions) 119 are formed between them and 20 respectively.

【0032】上記リッジストライプ部150の下部幅は
1.8μm、リッジ高さは1.9μmである。また、リッ
ジ部分で一番細い部分は、第3上クラッド層107と中
間バンドギャップ層110の界面であり、幅が1.1μ
mとなっている。
The ridge stripe portion 150 has a lower width of 1.8 μm and a ridge height of 1.9 μm. The thinnest portion of the ridge is the interface between the third upper cladding layer 107 and the intermediate bandgap layer 110, and has a width of 1.1 μm.
It has become m.

【0033】この第1実施形態の半導体レーザ素子によ
れば、リッジストライプ部150の側面の平均的な傾斜
(異なる複数の傾斜面の全体としての傾斜形状)をn−G
aAs基板100の平面に対して垂直に近づけることがで
き、それによりリッジ高さを高く、かつリッジ下部幅を
狭くすることによって、レーザ光の水平放射角に対する
垂直放射角の比(楕円率)を1に近づけることができると
共に、リッジ幅を細くできることから、より高出力まで
キンク現象が生じずに直線性に優れた電流対光出力特性
が得られる。
According to the semiconductor laser device of the first embodiment, the side surface of the ridge stripe portion 150 has an average inclination.
(Inclined shape as a whole of a plurality of different inclined surfaces)
By making the height of the ridge high and narrowing the width of the lower portion of the ridge by making it possible to approach the plane of the aAs substrate 100 perpendicularly, the ratio (ellipticity) of the vertical emission angle to the horizontal emission angle of the laser light can be increased. Since the ridge width can be reduced to 1 and the ridge width can be narrowed, a current-light output characteristic having excellent linearity can be obtained without causing a kink phenomenon even at a higher output.

【0034】また、上記第1エッチングストップ層10
4直上の第2上クラッド層105の膜厚をその上の各上
クラッド層より厚くすることにより、リッジストライプ
部150の側面の平均的な傾斜をより平坦に近づけるこ
とができる。
The first etching stop layer 10 is also used.
By making the film thickness of the second upper clad layer 105 immediately above the fourth clad layer 105 thicker than the respective upper clad layers above it, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion 150 can be made closer to flat.

【0035】また、上記第1エッチングストップ層10
4から第3エッチングストップ層108までの各エッチ
ングストップ層の構成元素が同一であるので、同一エッ
チング工程で各エッチングストップ層を除去したり、逆
に同一エッチング工程でエッチングストップ効果を利用
したりすることができる。
The first etching stop layer 10 is also used.
Since the constituent elements of each of the etching stop layers from 4 to the third etching stop layer 108 are the same, each etching stop layer is removed in the same etching step, or conversely, the etching stop effect is utilized in the same etching step. be able to.

【0036】また、各GaInPエッチングストップ層が
各AlGaInP上クラッド層と異なりAlを含まないた
め、上クラッド層とエッチングストップ層のエッチング
レート比を大きくすることができる。
Further, since each GaInP etching stop layer does not contain Al unlike each AlGaInP upper clad layer, the etching rate ratio between the upper clad layer and the etching stop layer can be increased.

【0037】また、上記リッジストライプ部150のエ
ッチングストップ層と上クラッド層が側方に突出した形
状となっているため、通常のエッチングにおいて各上ク
ラッド層の傾斜が斜めになっていても、平均的な傾斜を
n−GaAs基板100の平面に対して垂直に近づけるこ
とができる。
Further, since the etching stop layer and the upper clad layer of the ridge stripe portion 150 have a laterally protruding shape, even if the upper clad layers are inclined in a normal etching, the average The vertical inclination can be made close to perpendicular to the plane of the n-GaAs substrate 100.

【0038】また、上記リッジストライプ部150の側
面を化合物半導体層であるn−AlInP電流阻止層12
0により覆うことにより、リッジストライプ部150の
側面が保護され、良好な信頼性を有する半導体レーザ素
子が得られる。
The side surface of the ridge stripe portion 150 is formed on the side surface of the n-AlInP current blocking layer 12 which is a compound semiconductor layer.
By covering with 0, the side surface of the ridge stripe portion 150 is protected, and a semiconductor laser device having good reliability can be obtained.

【0039】また、上記リッジストライプ部150の側
面に形成されたボイド119は屈折率が低いため、リッ
ジストライプ部150の内部と側面との屈折率差を大き
くし、光をリッジストライプ部150の側面から離して
リッジ中央部に集め、水平方向の放射角を大きくするこ
とができる。
Further, since the void 119 formed on the side surface of the ridge stripe portion 150 has a low refractive index, the difference in the refractive index between the inside and the side surface of the ridge stripe portion 150 is increased, and the light is reflected on the side surface of the ridge stripe portion 150. The radiation angle in the horizontal direction can be increased by collecting them in the central part of the ridge away from.

【0040】次に、上記第1実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法について述べる。図2(a),(b)および図3
(a),(b)は半導体レーザ素子の製造工程における断面図
である。図2(a)に示すように、n−GaAs基板100
上に、MBE法(分子線エピタキシ法)で、n−(Al0.7
Ga0.3)0.5In0.5P下クラッド層101(厚さ1.5μ
m、キャリア濃度1×1018cm-3)、3つのアンドー
プGaInP層(厚さ6nm)を4つのアンドープ(Al0.5
Ga0.5)0.5In0.5P層で挟んだ活性層102、p−(Al
0.7Ga0.3)0.5In0.5P第1上クラッド層103(0.2
μm、1.0×1018cm-3)、p−Ga0.6In0.4P第1
エッチングストップ層104(8nm、1.0×1018
-3)、p−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P第2上クラッド
層105(0.7μm、1.3×1018cm-3)、p−Ga
0.6In0.4P第2エッチングストップ層106(8nm、
1.0×1018cm-3)、p−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5
P第3上クラッド層107(0.6μm、1.3×1018
cm-3)、p−Ga0.6In0.4P第3エッチングストップ
層108(8nm、1.0×1018cm-3)、p−(Al0.7
Ga0.3)0.5In0.5P第4上クラッド層109(0.6μ
m、1.3×1018cm-3)、p−GaInP中間バンドギ
ャップ層110(0.15μm、3×1018cm-3)p−
GaAsキャップ層111(0.3μm、3×1018
-3)を順次形成する。このときのn型ドーパントはSi
であり、p型ドーパントはBeである。その上にエッチ
ングマスクの一例としてのSiO2マスク112を、スト
ライプ(図の奥行き方向)が[01−1]方向になるよう
に形成する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment will be described. 2 (a), 2 (b) and 3
(a), (b) is sectional drawing in the manufacturing process of a semiconductor laser element. As shown in FIG. 2A, the n-GaAs substrate 100
In addition, n- (Al 0.7 ) was obtained by the MBE method (molecular beam epitaxy method).
Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Lower cladding layer 101 (thickness 1.5 μ
m, carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 ), three undoped GaInP layers (thickness 6 nm) and four undoped (Al 0.5
Ga 0.5 ) 0.5 In 0.5 The active layer 102 sandwiched between P layers, p- (Al
0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P First upper cladding layer 103 (0.2
μm, 1.0 × 10 18 cm −3 ), p-Ga 0.6 In 0.4 P first
Etching stop layer 104 (8 nm, 1.0 × 10 18 c
m -3 ), p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P second upper cladding layer 105 (0.7 μm, 1.3 × 10 18 cm -3 ), p-Ga
0.6 In 0.4 P second etching stop layer 106 (8 nm,
1.0 × 10 18 cm -3 ), p- (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5
P 3rd upper clad layer 107 (0.6 μm, 1.3 × 10 18
cm -3 ), p-Ga 0.6 In 0.4 P third etching stop layer 108 (8 nm, 1.0 × 10 18 cm -3 ), p- (Al 0.7
Ga 0.3 ) 0.5 In 0.5 P Fourth upper cladding layer 109 (0.6 μ)
m, 1.3 × 10 18 cm −3 ), p-GaInP intermediate bandgap layer 110 (0.15 μm, 3 × 10 18 cm −3 ) p−
GaAs cap layer 111 (0.3 μm, 3 × 10 18 c
m -3 ) are sequentially formed. At this time, the n-type dopant is Si
And the p-type dopant is Be. An SiO 2 mask 112 as an example of an etching mask is formed thereon so that the stripes (depth direction in the drawing) are in the [01-1] direction.

【0041】次に、図2(b)に示すように、上記SiO2
マスク112を用いて第1のエッチング工程としてCl
系ガスとArを混合したプラズマによるICP(Inductiv
ely Coupled Plasma;誘導結合高周波プラズマ)ドライ
エッチングで第2上クラッド層105の残し厚が0.4
5μmとなるように、キャップ層111,中間バンドギ
ャップ層110,第4上クラッド層109,第3エッチン
グストップ層108,第3上クラッド層107,第2エッ
チングストップ層106および第2上クラッド層105
のエッチングを行い、飽和臭素水でさらに0.1μmほ
どエッチングを行う。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the SiO 2
Cl is used as the first etching step using the mask 112.
ICP (Inductiv) by plasma mixed with system gas and Ar
ely Coupled Plasma) The remaining thickness of the second upper cladding layer 105 is 0.4 by dry etching.
The cap layer 111, the intermediate bandgap layer 110, the fourth upper clad layer 109, the third etching stop layer 108, the third upper clad layer 107, the second etching stop layer 106, and the second upper clad layer 105 so as to have a thickness of 5 μm.
And etching with saturated bromine water to a depth of 0.1 μm.

【0042】次に、図3(a)に示すように、バッファー
ドフッ酸でSiO2マスク112(図2(b)に示す)を除去
し、第2のエッチング工程としてリン酸で残りの第2上
クラッド層105を第1エッチングストップ層104が
露出するまでエッチングを行ってリッジストライプ部1
50を形成する。このとき、第1エッチングストップ層
104はリン酸に対するエッチングレートが極めて遅い
ので、エッチングストップ層として働き、p型第1上ク
ラッド層103がエッチングされることはない。第2,
第3,第4上クラッド層105,107,109は、(11
1)A面のエッチングレートが最も遅いことから、(11
1)A面に近い斜面が形成され、基板100が(100)
面より傾いた面を有する基板であることより、リッジス
トライプ部150の側面の傾きが左右で異なる。
Next, as shown in FIG. 3 (a), the SiO 2 mask 112 (shown in FIG. 2 (b)) is removed with buffered hydrofluoric acid, and the remaining first portion is removed with phosphoric acid as a second etching step. 2 The upper clad layer 105 is etched until the first etching stop layer 104 is exposed to form the ridge stripe portion 1
Form 50. At this time, since the first etching stop layer 104 has an extremely low etching rate with respect to phosphoric acid, it functions as an etching stop layer and the p-type first upper cladding layer 103 is not etched. Second,
The third and fourth upper cladding layers 105, 107 and 109 are (11
1) Since the etching rate of surface A is the slowest,
1) A slope close to plane A is formed, and the substrate 100 is (100)
Since the substrate has a surface inclined from the surface, the inclination of the side surface of the ridge stripe portion 150 is different between left and right.

【0043】次に、図3(b)に示すように、リッジスト
ライプ部150の側面に、n型Al0. 5In0.5P電流阻止
層120をMBE法で形成する。このとき、突起となる
第2,第3エッチングストップ層106,108および中
間バンドギャップ層110の側面下側にボイド119が
夫々形成される。このボイド119は、リッジストライ
プ部150と外部との屈折率差を大きくし、光閉じ込め
を強くする効果を有している。なお、上記ボイド119
は、成長条件によって生じなくすることもできる。
Next, as shown in FIG. 3 (b), the side surfaces of the ridge stripe portion 150, the n-type Al 0. 5 In 0.5 P current blocking layer 120 is formed by the MBE method. At this time, voids 119 are formed below the side surfaces of the second and third etching stop layers 106 and 108 and the intermediate bandgap layer 110, which will be the protrusions, respectively. The void 119 has an effect of increasing the difference in refractive index between the ridge stripe portion 150 and the outside and strengthening light confinement. In addition, the void 119
Can be eliminated depending on the growth conditions.

【0044】そして、図1に示すように、p型GaAsコ
ンタクト層121(厚さ4μm)を全面に形成し、n側電
極122,p側電極123を形成する。次に、図示しな
いが、レーザウエハの劈開を行い、光出射部端面に低反
射率反射膜、光出射部と反対側の端面に高反射率反射膜
のコーティングを行う。
Then, as shown in FIG. 1, a p-type GaAs contact layer 121 (thickness: 4 μm) is formed on the entire surface, and an n-side electrode 122 and a p-side electrode 123 are formed. Next, although not shown, the laser wafer is cleaved to coat a low reflectance reflective film on the end face of the light emitting portion and a high reflectance reflective film on the end face opposite to the light emitting portion.

【0045】上記半導体レーザ素子の製造方法により製
造されたレーザウエハをチップに分割してステムにマウ
ントし、電流を印加して特性を調べた結果、光出力3m
Wで水平放射角12゜、垂直放射角18゜、楕円率1.
5が得られた。また、動作電圧は光出力60mWで2.
5Vであった。なお、動作電圧は主にリッジストライプ
部150の最も狭い部分の幅で決まるが、この発明では
リッジ高さが1.9μmと高いにもかかわらずリッジス
トライプ部150の最も狭い部分の幅が1.1μmと比
較的広いため、動作電圧の上昇が抑えられている。
A laser wafer manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device described above is divided into chips, mounted on a stem, and a characteristic is examined by applying a current. As a result, an optical output of 3 m is obtained.
At W, horizontal radiation angle 12 °, vertical radiation angle 18 °, ellipticity 1.
5 was obtained. Also, the operating voltage is 60 mW of optical output and 2.
It was 5V. The operating voltage is mainly determined by the width of the narrowest portion of the ridge stripe portion 150. In the present invention, the width of the narrowest portion of the ridge stripe portion 150 is 1. 9 although the ridge height is as high as 1.9 μm. Since it is relatively wide at 1 μm, the rise in operating voltage is suppressed.

【0046】なお、上記第1実施形態では、ICPドラ
イエッチングを用いたが、ECR(Electron Cyclotron
Resonance)ドライエッチングや、RIE(Reactive Ion
Etching;反応性イオンエッチング)などを用いてもよ
い。また、ドライエッチング後の飽和臭素水エッチング
は、塩酸系や硫酸系エッチングでもよく、またこの工程
を省略してもよい。
Although the ICP dry etching is used in the first embodiment, the ECR (Electron Cyclotron) is used.
Resonance) dry etching and RIE (Reactive Ion)
Etching; reactive ion etching) or the like may be used. The saturated bromine water etching after dry etching may be hydrochloric acid-based or sulfuric acid-based etching, or this step may be omitted.

【0047】また、上記第1実施形態では、ドライエッ
チングは、第2上クラッド層105の中間まで行った
が、例えば第3上クラッド層107の中間までエッチン
グし、残りのエッチングについてはエッチングストップ
層104,106,108をエッチングするウェットエッ
チングで行ってもよい。また、ドライエッチングを全く
用いずに、エッチングストップ層104,106,108
をエッチングするエッチャントでウェットエッチングを
行ってもよい。
Further, in the first embodiment, the dry etching is performed up to the middle of the second upper cladding layer 105. However, for example, the dry etching is performed up to the middle of the third upper cladding layer 107, and the remaining etching is performed by the etching stop layer. Alternatively, wet etching for etching 104, 106 and 108 may be performed. Moreover, the etching stop layers 104, 106, 108 are not used at all.
Wet etching may be performed with an etchant for etching.

【0048】また、上記第1実施形態では、リッジスト
ライプ部150側面において第2,第3エッチングスト
ップ層106,108が突出しているが、この突出を低
減するためにリッジストライプ部の側面形成後に第2,
第3エッチングストップ層106,108のエッチング
工程を加えてもよい。
In the first embodiment, the second and third etching stop layers 106 and 108 are projected on the side surface of the ridge stripe portion 150. However, in order to reduce the projection, the second and third etching stop layers 106 and 108 are formed after the side surface of the ridge stripe portion is formed. Two,
An etching process of the third etching stop layers 106 and 108 may be added.

【0049】また、n−GaAs基板100は、15゜オ
フ基板としたが、0゜から20゜程度のオフ角度がAl
GaInPレーザ用として好適である。
The n-GaAs substrate 100 is a 15 ° off substrate, but the off angle of about 0 ° to 20 ° is Al.
It is suitable for GaInP laser.

【0050】また、化合物半導体層の成長法としては、
MBE法の他に、MOCVD法(有機金属気相成長法)な
どを用いることができる。
As a method of growing the compound semiconductor layer,
In addition to the MBE method, MOCVD method (metal organic chemical vapor deposition method) or the like can be used.

【0051】この第1実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法によって、リッジストライプ部150の側面の平
均的な傾斜を小さくした半導体レーザ素子を容易に作製
することができる。
By the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the first embodiment, it is possible to easily manufacture a semiconductor laser device in which the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion 150 is reduced.

【0052】また、2種類のエッチングを順次用いるこ
とにより、リッジストライプ部150の側面の平均的な
傾斜をより垂直に近づけることができる。
Further, by sequentially using the two types of etching, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion 150 can be made closer to vertical.

【0053】また、上記第1のエッチング工程では、各
エッチングストップ層と各上クラッド層を同時にエッチ
ングする方法としてはドライエッチングが適している。
また、ドライエッチングのダメージ層を除去するために
ウェットエッチングを併用することは有用である。一
方、第2のエッチング工程では、ドライエッチングのエ
ッチングストップ効果が不十分であるため、第1エッチ
ングストップ層を露出させるためにはウェットエッチン
グが有効である。
In the first etching step, dry etching is suitable as a method for simultaneously etching each etching stop layer and each upper cladding layer.
In addition, it is useful to use wet etching together to remove the damaged layer of dry etching. On the other hand, in the second etching step, since the etching stop effect of dry etching is insufficient, wet etching is effective for exposing the first etching stop layer.

【0054】また、上記第2のエッチング工程をリン酸
によるウェットエッチングを用いることにより、AlGa
InPクラッド層とGaInPエッチングストップ層との
エッチングレートの比が大きいため、各エッチングスト
ップ層のエッチングストップ効果を保ちつつ各上クラッ
ド層のエッチングを良好に行うことができる。なお、第
2のエッチング工程において、リン酸によるウェットエ
ッチングを行ったが、これに限らず、リン酸系または塩
酸系のエッチャントによるウェットエッチングを行って
もよい。
By using wet etching with phosphoric acid as the second etching step, AlGa
Since the ratio of the etching rates of the InP clad layer and the GaInP etching stop layer is large, each upper clad layer can be satisfactorily etched while maintaining the etching stop effect of each etching stop layer. Although wet etching with phosphoric acid was performed in the second etching step, the present invention is not limited to this, and wet etching with a phosphoric acid-based or hydrochloric acid-based etchant may be performed.

【0055】この発明の半導体レーザ素子およびその製
造方法によれば、光出射端面の活性層を混晶化した窓構
造や光出射端面の活性層をよりエネルギーバンドギャッ
プの大きい化合物半導体結晶で覆った窓構造と組み合わ
せることによって、高出力化を図ることができる。高出
力半導体レーザ素子において、この発明の効果である楕
円率を1に近づけることにより、光利用効率を増加させ
ることができ、有効利用光出力の増大が図れる。
According to the semiconductor laser device and the method of manufacturing the same of the present invention, the window structure in which the active layer on the light emitting end face is mixed and the active layer on the light emitting end face are covered with the compound semiconductor crystal having a larger energy band gap. By combining with a window structure, higher output can be achieved. In the high-power semiconductor laser device, by bringing the ellipticity, which is the effect of the present invention, close to 1, the light utilization efficiency can be increased and the effective utilization light output can be increased.

【0056】なお、上記第1実施形態では、活性層10
2上に、第1上クラッド層103,第1エッチングスト
ップ層104から第3上クラッド層107,第3エッチ
ングストップ層108までの3個の組み合わせと、第4
上クラッド層109を順次形成したが、第1上クラッド
層,第1エッチングストップ層から第N−1上クラッド
層,第N−1エッチングストップ層までのN−1個(Nは
3または5以上の整数)の組み合わせと、第N上クラッ
ド層を順次形成した半導体レーザ素子にこの発明を適用
してもよい。
In the first embodiment, the active layer 10
On the second layer, three combinations of the first upper cladding layer 103, the first etching stop layer 104 to the third upper cladding layer 107, the third etching stop layer 108, and the fourth
The upper clad layer 109 was sequentially formed, but N-1 pieces (N is 3 or 5 or more) from the first upper clad layer, the first etching stop layer to the N-1th upper clad layer, the N-1th etching stop layer. The present invention may be applied to a semiconductor laser device in which the Nth upper clad layer is sequentially formed.

【0057】[第2実施形態]図4はこの発明の第2実
施形態の半導体レーザ素子の素子構造を示す断面図であ
る。この半導体レーザ素子は、図4に示すように、n−
GaAs基板((100)より[011]方向へ15゜オフ)
200上に、n−AlGaInP下クラッド層201と、
アンドープ量子井戸とバリア層を交互に積層した活性層
202と、p−AlGaInP第1上クラッド層203
と、p−GaInP第1エッチングストップ層204と、
p−AlGaInP第2上クラッド層205と、p−GaI
nP第2エッチングストップ層206と、p−AlGaIn
P第3上クラッド層207と、p−GaInP第3エッチ
ングストップ層208と、p−AlGaInP第4上クラ
ッド層209と、p−GaInP中間バンドギャップ層2
10と、p−GaAsキャップ層211を順次形成してい
る。上記第2上クラッド層205から上記第4上クラッ
ド層209までの各層からなるリッジストライプ部25
0を形成している。
[Second Embodiment] FIG. 4 is a sectional view showing the device structure of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. This semiconductor laser device has an n-
GaAs substrate (15 ° off from (100) in [011] direction)
N-AlGaInP lower clad layer 201 on 200,
An active layer 202 in which undoped quantum wells and barrier layers are alternately stacked, and a p-AlGaInP first upper cladding layer 203.
And a p-GaInP first etching stop layer 204,
p-AlGaInP second upper cladding layer 205, and p-GaI
nP second etching stop layer 206, p-AlGaIn
P third upper cladding layer 207, p-GaInP third etching stop layer 208, p-AlGaInP fourth upper cladding layer 209, p-GaInP intermediate bandgap layer 2
10 and a p-GaAs cap layer 211 are sequentially formed. A ridge stripe portion 25 including layers from the second upper clad layer 205 to the fourth upper clad layer 209.
Forming 0.

【0058】上記リッジストライプ部250の側面形状
は、第2,第3エッチングストップ層206,208が側
面より凸状につきだしており、第2,第3および第4上
クラッド層205,207,209が、底面が広く上にい
くに従って狭くなる形状をしている。
Regarding the side surface shape of the ridge stripe portion 250, the second and third etching stop layers 206 and 208 project from the side surfaces, and the second, third and fourth upper cladding layers 205, 207 and 209 are formed. However, it has a shape in which the bottom surface is wide and becomes narrower toward the top.

【0059】上記リッジストライプ部250の側面に
は、SiO2保護層220をプラズマCVD法で形成し、
n−GaAs基板200の裏面側にn側電極222を形成
し、SiO2保護層220上にp側電極223を形成して
いる。なお、上記リッジストライプ部250の第2上ク
ラッド層205,第3上クラッド層207および第4上
クラッド層209の側面側上部とSiO2保護層220と
の間にボイド(真空またはガス領域)219が夫々形成さ
れている。
A SiO 2 protective layer 220 is formed on the side surface of the ridge stripe portion 250 by a plasma CVD method,
An n-side electrode 222 is formed on the back surface side of the n-GaAs substrate 200, and a p-side electrode 223 is formed on the SiO 2 protective layer 220. A void (vacuum or gas region) 219 is formed between the SiO 2 protective layer 220 and the upper side surfaces of the second upper cladding layer 205, the third upper cladding layer 207, and the fourth upper cladding layer 209 of the ridge stripe portion 250. Are formed respectively.

【0060】また、上記リッジストライプ部250の両
側には、電流が流れないダミーリッジ251,252が
形成されている。この半導体レーザ素子は、リッジ部が
ステムまたはサブマウントと接触するジャンクションダ
ウン実装を想定しており、そのときリッジストライプ部
250の部分に応力が集中しないようにダミーリッジ2
51,252が設けられている。
Dummy ridges 251 and 252 through which no current flows are formed on both sides of the ridge stripe portion 250. This semiconductor laser device is intended for junction down mounting in which the ridge portion contacts the stem or submount, and at that time, the dummy ridge 2 is formed so that stress is not concentrated on the ridge stripe portion 250.
51,252 are provided.

【0061】この第2実施形態では、第1上クラッド層
203の厚さを第1実施形態よりも厚くしている他は、
ほぼ第1実施形態の第1回成長と同じ構造をしている。
In the second embodiment, except that the thickness of the first upper cladding layer 203 is made thicker than that of the first embodiment,
It has almost the same structure as the first growth in the first embodiment.

【0062】なお、リッジストライプ部の側面の保護層
は、SiO2層に限らず、Si34層などでもよい。この
保護層の成膜法は、プラズマCVD法の他に、熱CVD
法やスパッタ法などを好適に用いることができる。
The protective layer on the side surface of the ridge stripe portion is not limited to the SiO 2 layer, but may be a Si 3 N 4 layer or the like. This protective layer is formed by thermal CVD in addition to plasma CVD.
The method and the sputtering method can be preferably used.

【0063】この第2実施形態の半導体レーザ素子によ
れば、リッジストライプ部250の側面の平均的な傾斜
をn−GaAs基板200の平面に対して垂直に近づける
ことができ、それによりリッジ高さを高く、リッジ下部
幅を狭くすることによって、レーザ光の水平放射角に対
する垂直放射角の比(楕円率)を小さくすることができる
と共に、リッジ幅を細くできることから、より高出力ま
でキンク現象が生じずに直線性に優れた電流対光出力特
性が得られる。
According to the semiconductor laser device of the second embodiment, the average inclination of the side surface of the ridge stripe portion 250 can be made close to perpendicular to the plane of the n-GaAs substrate 200, and thereby the ridge height. The ratio of the vertical emission angle to the horizontal emission angle (ellipticity) of the laser light can be reduced by narrowing the width of the ridge and narrowing the width of the lower part of the ridge, and the ridge width can be made narrower. Current-to-optical output characteristics with excellent linearity can be obtained without occurrence.

【0064】また、上記第1エッチングストップ層20
4直上の第2上クラッド層205の膜厚をその上の各上
クラッド層より厚くすることにより、リッジストライプ
部205の側面の平均的な傾斜をより平坦に近づけるこ
とができる。
The first etching stop layer 20 is also used.
By making the film thickness of the second upper clad layer 205 immediately above 4 thicker than the respective upper clad layers thereon, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion 205 can be made closer to flat.

【0065】また、上記第1エッチングストップ層20
4から第3エッチングストップ層208までの各エッチ
ングストップ層の構成元素が同一であるので、同一エッ
チング工程で各エッチングストップ層を除去したり、逆
に同一エッチング工程でエッチングストップ効果を利用
したりすることができる。
The first etching stop layer 20 is also used.
Since the constituent elements of each of the etching stop layers from 4 to the third etching stop layer 208 are the same, each etching stop layer is removed in the same etching step, or conversely, the etching stop effect is utilized in the same etching step. be able to.

【0066】また、各GaInPエッチングストップ層が
各AlGaInP上クラッド層と異なりAlを含まないた
め、各上クラッド層とエッチングストップ層のエッチン
グレート比を大きくすることができる。
Since each GaInP etching stop layer does not contain Al unlike each AlGaInP upper cladding layer, the etching rate ratio between each upper cladding layer and the etching stop layer can be increased.

【0067】また、上記リッジストライプ部250のエ
ッチングストップ層と上クラッド層が側方に突出した形
状となっているため、通常のエッチングにおいて各上ク
ラッド層の傾斜が斜めになっていても、平均的な傾斜を
n−GaAs基板200の平面に対して垂直に近づけるこ
とができる。
Further, since the etching stop layer and the upper clad layer of the ridge stripe portion 250 have a shape protruding laterally, even if the inclination of each upper clad layer is slanted in normal etching, the average The vertical inclination can be made close to perpendicular to the plane of the n-GaAs substrate 200.

【0068】また、上記リッジストライプ部205の側
面を誘電体膜であるSiO2保護層220により覆うこと
により、簡単な工程で良好な特性の半導体レーザ素子が
得られる。
Further, by covering the side surface of the ridge stripe portion 205 with the SiO 2 protective layer 220 which is a dielectric film, a semiconductor laser device having good characteristics can be obtained by a simple process.

【0069】また、上記リッジストライプ部250の側
面に形成されたボイド219は屈折率が低いため、リッ
ジストライプ部250の内部と側面との屈折率差を大き
くし、光をリッジストライプ部250の側面から離して
リッジ中央部に集め、水平方向の放射角を大きくする働
きがある。
Since the void 219 formed on the side surface of the ridge stripe portion 250 has a low refractive index, the difference in the refractive index between the inside and the side surface of the ridge stripe portion 250 is increased to allow light to enter the side surface of the ridge stripe portion 250. It collects in the central part of the ridge away from and has the function of increasing the horizontal radiation angle.

【0070】なお、上記第2実施形態では、活性層20
2上に、第1上クラッド層203,第1エッチングスト
ップ層204から第3上クラッド層207,第3エッチ
ングストップ層208までの3個の組み合わせと、第4
上クラッド層209を順次形成したが、第1上クラッド
層,第1エッチングストップ層から第N−1上クラッド
層,第N−1エッチングストップ層までのN−1個(Nは
3または5以上の整数)の組み合わせと、第N上クラッ
ド層を順次形成した半導体レーザ素子にこの発明を適用
してもよい。
In the second embodiment, the active layer 20 is used.
On the second layer, three combinations of the first upper cladding layer 203, the first etching stop layer 204 to the third upper cladding layer 207, the third etching stop layer 208, and the fourth
The upper clad layer 209 was sequentially formed, but N-1 pieces (N is 3 or 5 or more) from the first upper clad layer, the first etching stop layer to the N-1th upper clad layer, the N-1th etching stop layer. The present invention may be applied to a semiconductor laser device in which the Nth upper clad layer is sequentially formed.

【0071】[第3実施形態]図5はこの発明の第3実
施形態の半導体レーザ素子の素子構造を示す断面図であ
る。この半導体レーザ素子は、図5に示すように、n−
GaAs基板300上に、n−AlGaAs下クラッド層3
01、アンドープ量子井戸とバリア層を交互に積層した
活性層302、p−AlGaAs第1上クラッド層30
3、p−GaAsエッチングストップ層304を順次形成
している。そのエッチングストップ層304上に、p−
AlGaAs第2上クラッド層305,p−GaAs第2エッ
チングストップ層306,p−AlGaAs第3上クラッド
層307,p−GaAsキャップ層308からなるリッジ
ストライプ部350を形成すると共に、リッジストライ
プ部350の左右に電流の流れないダミーリッジ35
1,352を形成している。
[Third Embodiment] FIG. 5 is a sectional view showing the device structure of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. This semiconductor laser device, as shown in FIG.
On the GaAs substrate 300, n-AlGaAs lower clad layer 3
01, an active layer 302 in which undoped quantum wells and barrier layers are alternately laminated, a p-AlGaAs first upper cladding layer 30
3. The p-GaAs etching stop layer 304 is sequentially formed. On the etching stop layer 304, p-
A ridge stripe portion 350 composed of the AlGaAs second upper cladding layer 305, the p-GaAs second etching stop layer 306, the p-AlGaAs third upper cladding layer 307, and the p-GaAs cap layer 308 is formed, and the ridge stripe portion 350 is formed. Dummy ridge 35 where no current flows to the left and right
1,352 are formed.

【0072】上記リッジストライプ部350の側面に
は、誘電体膜であるSiO2保護層320を形成してい
る。また、上記n−GaAs基板300の裏面側にn側電
極322を形成し、SiO2保護層320上にp側電極3
23を形成している。上記p側電極323は、リッジス
トライプ部350の上にあるp−GaAsキャップ層30
8と電気的に接続されている。
A SiO 2 protective layer 320, which is a dielectric film, is formed on the side surface of the ridge stripe portion 350. Further, an n-side electrode 322 is formed on the back surface side of the n-GaAs substrate 300, and the p-side electrode 3 is formed on the SiO 2 protective layer 320.
23 is formed. The p-side electrode 323 is the p-GaAs cap layer 30 on the ridge stripe portion 350.
8 is electrically connected.

【0073】この第3実施形態の半導体レーザ素子によ
れば、リッジストライプ部350の側面の平均的な傾斜
をn−GaAs基板300の平面に対して垂直に近づける
ことができ、それによりリッジ高さを高く、リッジ下部
幅を狭くすることによって、レーザ光の水平放射角に対
する垂直放射角の比(楕円率)を小さくすることができる
と共に、リッジ幅を細くできることから、より高出力ま
でキンク現象が生じずに直線性に優れた電流対光出力特
性が得られる。
According to the semiconductor laser device of the third embodiment, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion 350 can be made close to the vertical direction with respect to the plane of the n-GaAs substrate 300, whereby the ridge height can be increased. The ratio of the vertical emission angle to the horizontal emission angle (ellipticity) of the laser light can be reduced by narrowing the width of the ridge and narrowing the width of the lower part of the ridge, and the ridge width can be made narrower. Current-to-optical output characteristics with excellent linearity can be obtained without occurrence.

【0074】また、上記第1エッチングストップ層30
4直上の第2上クラッド層305の膜厚をその上の各上
クラッド層より厚くすることにより、リッジストライプ
部350の側面の平均的な傾斜をより平坦に近づけるこ
とができる。
The first etching stop layer 30 is also used.
By making the film thickness of the second upper clad layer 305 immediately above the fourth upper clad layer 305 thicker than the upper clad layers above it, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion 350 can be made closer to flat.

【0075】また、上記第1エッチングストップ層30
4と第2エッチングストップ層306の構成元素が同一
であるので、同一エッチング工程で各エッチングストッ
プ層を除去したり、逆に同一エッチング工程でエッチン
グストップ効果を利用したりすることができる。
The first etching stop layer 30 is also used.
Since the constituent elements of No. 4 and the second etching stop layer 306 are the same, each etching stop layer can be removed in the same etching step, or conversely, the etching stop effect can be utilized in the same etching step.

【0076】また、各GaAsエッチングストップ層が各
AlGaAs上クラッド層と異なりAlを含まないため、上
クラッド層とエッチングストップ層のエッチングレート
比を大きくすることができる。
Further, since each GaAs etching stop layer does not contain Al unlike each AlGaAs upper cladding layer, the etching rate ratio between the upper cladding layer and the etching stop layer can be increased.

【0077】また、上記リッジストライプ部350のエ
ッチングストップ層と上クラッド層が側方に突出した形
状となっているため、通常のエッチングにおいて各上ク
ラッド層の傾斜が斜めになっていても、平均的な傾斜を
n−GaAs基板300の平面に対して垂直に近づけるこ
とができる。
Further, since the etching stop layer and the upper clad layer of the ridge stripe portion 350 are laterally projected, even if the upper clad layers are inclined in a normal etching, the average The vertical inclination can be made close to perpendicular to the plane of the n-GaAs substrate 300.

【0078】また、この発明の半導体レーザ素子の製造
方法は、少なくともリッジストライプ部の側面を誘電体
膜であるSiO2保護層320により覆うことにより、簡
単な工程で良好な特性の半導体レーザ素子が得られる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, at least the side surface of the ridge stripe portion is covered with the SiO 2 protective layer 320 which is a dielectric film, so that a semiconductor laser device having good characteristics can be obtained by a simple process. can get.

【0079】次に、この第3実施形態の半導体レーザ素
子の製造方法について述べる。図6(a),(b)および図7
は半導体レーザ素子の製造工程における断面図である。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser device according to the third embodiment will be described. 6 (a), 6 (b) and 7
FIG. 6A is a sectional view in a manufacturing process of a semiconductor laser device.

【0080】図6(a)に示すように、面方位(100)の
n−GaAs基板300上に、MBE法で、n−Al0.5
a0.5As下クラッド層301(厚さ1.7μm、キャリア
濃度1×1018cm-3)、2つのアンドープGaAs層(厚
さ8nm)を3つのアンドープAl0.3Ga0.7As層で挟ん
だ活性層302、p−Al0.5Ga0.5As第1上クラッド
層303(厚さ0.17μm、1.0×1018cm-3)、p
−GaAs第1エッチングストップ層304(3nm,1.
0×1018cm-3)、p−Al0.5Ga0.5As第2上クラッ
ド層305(厚さ0.7μm、1.5×1018cm-3)、p
−GaAs第2エッチングストップ層306(3nm,1.
5×1018cm-3)、p−Al0.5Ga0.5As第3上クラッ
ド層307(厚さ0.6μm、1.5×1018cm-3)、p
−GaAsキャップ層308(厚さ0.5μm、3×1018
cm-3)を順次形成する。このときのn型ドーパントは
Siであり、p型ドーパントはBeである。上記キャップ
層308上に、エッチングマスクの一例としてのSiO2
マスク332を、ストライプ(図の奥行き方向)が[01
1]方向になるように形成する。
As shown in FIG. 6A, n-Al 0.5 G is deposited on the n-GaAs substrate 300 having a plane orientation (100) by the MBE method.
a 0.5 As lower clad layer 301 (thickness 1.7 μm, carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 ), an active layer in which two undoped GaAs layers (thickness 8 nm) are sandwiched by three undoped Al 0.3 Ga 0.7 As layers 302, p-Al 0.5 Ga 0.5 As first upper cladding layer 303 (thickness 0.17 μm, 1.0 × 10 18 cm −3 ), p
-GaAs first etching stop layer 304 (3 nm, 1.
0 × 10 18 cm -3 ), p-Al 0.5 Ga 0.5 As second upper cladding layer 305 (thickness 0.7 μm, 1.5 × 10 18 cm -3 ), p
-GaAs second etching stop layer 306 (3 nm, 1.
5 × 10 18 cm -3 ), p-Al 0.5 Ga 0.5 As third upper cladding layer 307 (thickness 0.6 μm, 1.5 × 10 18 cm -3 ), p
-GaAs cap layer 308 (thickness 0.5 μm, 3 × 10 18
cm -3 ) are sequentially formed. At this time, the n-type dopant is Si and the p-type dopant is Be. SiO 2 as an example of an etching mask is formed on the cap layer 308.
The mask 332 has stripes (in the depth direction in the drawing) of [01
1] direction.

【0081】上記SiO2マスク332の上から、図6
(b)に示すように、第1のエッチング工程としてキャッ
プ層308,第3上クラッド層307,第2エッチングス
トップ層306から第2上クラッド層305の中間(残
し厚0.4μm)までICPドライエッチングを行い、引
き続いて硫酸・過酸化水素水・水の混合溶液で第2上ク
ラッド層305を0.05μmエッチングする。上記I
CPドライエッチングおよび硫酸・過酸化水素水・水の
混合溶液は、GaAsとAlGaAsのエッチングレートの
違いが小さく、また硫酸・過酸化水素水・水によるエッ
チングが0.05μmと少ないため、側面における第2
エッチングストップ層306の突出はほとんどない。
From above the SiO 2 mask 332, as shown in FIG.
As shown in (b), in the first etching step, the ICP dry process is performed from the cap layer 308, the third upper cladding layer 307, the second etching stop layer 306 to the middle of the second upper cladding layer 305 (remaining thickness 0.4 μm). Etching is performed, and then the second upper cladding layer 305 is etched by 0.05 μm with a mixed solution of sulfuric acid / hydrogen peroxide solution / water. Above I
CP dry etching and the mixed solution of sulfuric acid / hydrogen peroxide water / water have a small difference in etching rate between GaAs and AlGaAs, and etching with sulfuric acid / hydrogen peroxide water / water is as small as 0.05 μm. Two
The etching stop layer 306 has almost no protrusion.

【0082】次に、図7に示すように、第2のエッチン
グ工程として残りの第2上クラッド層305を第1エッ
チングストップ層304が露出するまでフッ酸でエッチ
ングを行い、リッジストライプ部350を形成して、リ
ッジストライプ部350の両側に電流が流れないダミー
リッジ351,352が形成する。このとき、GaAsか
らなる第2エッチングストップ層306のフッ酸に対す
るエッチングレートは、AlGaAsからなる第2,第3上
クラッド層305,307に比べて1/10以下と極め
て小さいため、リッジストライプ部350の側面におい
て第2エッチングストップ層306が突出する。
Next, as shown in FIG. 7, as a second etching step, the remaining second upper cladding layer 305 is etched with hydrofluoric acid until the first etching stop layer 304 is exposed to form the ridge stripe portion 350. Then, dummy ridges 351 and 352 through which current does not flow are formed on both sides of the ridge stripe portion 350. At this time, the etching rate of the second etching stop layer 306 made of GaAs with respect to hydrofluoric acid is extremely smaller than 1/10 or less than that of the second and third upper cladding layers 305, 307 made of AlGaAs. The second etching stop layer 306 projects from the side surface of the.

【0083】そして、図5に示すように、リッジストラ
イプ部350の側面にSiO2保護層320を形成する。
上記n−GaAs基板300の裏面側にn側電極322を
形成し、SiO2保護層320上にp側電極323を形成
している。次に、図示しないが、レーザウエハの劈開を
行い、光出射部端面には反射率12%、光出射部と反対
側の端面には反射率95%となるようにコーティングを
行う。
Then, as shown in FIG. 5, a SiO 2 protective layer 320 is formed on the side surface of the ridge stripe portion 350.
An n-side electrode 322 is formed on the back surface side of the n-GaAs substrate 300, and a p-side electrode 323 is formed on the SiO 2 protective layer 320. Next, although not shown, the laser wafer is cleaved, and coating is performed so that the light emitting portion end face has a reflectance of 12% and the end face opposite to the light emitting portion has a reflectance of 95%.

【0084】上記半導体レーザ素子の製造方法により製
造されたレーザウエハをチップに分割してステムにマウ
ントし、電流を印加して特性を調べた結果、波長786
nmで光出力255mWまでキンクは生じなかった。ま
た、水平放射角13゜,垂直放射角15゜となり、楕円
率1.15が得られた。また、リッジ下部幅は1.6μ
m、リッジ上部幅は1.4μm、リッジ高さは1.3μm
であり、光出力120mWにおける動作電圧は2.4V
であった。なお、第2エッチングストップ層を用いない
従来の半導体レーザ素子の典型例では、楕円率1.8、
動作電圧2.7V程度である。
A laser wafer manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser device described above is divided into chips, mounted on a stem, and a characteristic is examined by applying a current. As a result, a wavelength of 786 is obtained.
No kink occurred up to a light output of 255 mW in nm. The horizontal radiation angle was 13 ° and the vertical radiation angle was 15 °, and an ellipticity of 1.15 was obtained. The width of the bottom of the ridge is 1.6μ.
m, ridge top width 1.4 μm, ridge height 1.3 μm
And the operating voltage at a light output of 120 mW is 2.4 V
Met. In the typical example of the conventional semiconductor laser device that does not use the second etching stop layer, the ellipticity is 1.8,
The operating voltage is about 2.7V.

【0085】この第3実施形態の半導体レーザ素子の製
造方法によって、リッジストライプ部350の側面の平
均的な傾斜を小さくした半導体レーザ素子を容易に作製
することができる。
By the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the third embodiment, it is possible to easily manufacture a semiconductor laser device in which the average inclination of the side surface of the ridge stripe portion 350 is small.

【0086】また、この発明の半導体レーザ素子の製造
方法によって、2種類のエッチングを順次用いることに
より、リッジストライプ部350の側面の平均傾斜をよ
りn−GaAs基板300の平面に対して垂直に近づける
ことができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, the two types of etching are sequentially used so that the average inclination of the side surface of the ridge stripe portion 350 becomes closer to perpendicular to the plane of the n-GaAs substrate 300. be able to.

【0087】また、第1のエッチング工程では、各エッ
チングストップ層と各上クラッド層を同時にエッチング
する方法としてはドライエッチングが適している。ま
た、ドライエッチングのダメージ層を除去するためにウ
ェットエッチングを併用することは有用である。一方、
第2のエッチング工程では、ドライエッチングのエッチ
ングストップ効果が不十分であるため、第1エッチング
ストップ層304を露出させるためにはウェットエッチ
ングが有効である。
In the first etching step, dry etching is suitable as a method for simultaneously etching each etching stop layer and each upper cladding layer. In addition, it is useful to use wet etching together to remove the damaged layer of dry etching. on the other hand,
In the second etching step, since the etching stop effect of dry etching is insufficient, wet etching is effective for exposing the first etching stop layer 304.

【0088】また、第2のエッチング工程をフッ酸によ
るウェットエッチングを行うことにより、AlGaAsク
ラッド層とGaAsエッチングストップ層とのエッチング
レートの比が大きいため、各エッチングストップ層のエ
ッチングストップ効果を保ちつつ各上クラッド層のエッ
チングを良好に行うことができる。なお、第2のエッチ
ング工程において、フッ酸によるウェットエッチングを
行ったが、これに限らず、フッ酸系または塩酸系のエッ
チャントによるウェットエッチングを行ってもよい。
By performing wet etching with hydrofluoric acid in the second etching step, since the ratio of the etching rates of the AlGaAs cladding layer and the GaAs etching stop layer is large, the etching stop effect of each etching stop layer is maintained. The upper clad layers can be etched well. Although wet etching with hydrofluoric acid was performed in the second etching step, the present invention is not limited to this, and wet etching with a hydrofluoric acid-based or hydrochloric acid-based etchant may be performed.

【0089】上記第3実施形態において、化合物半導体
の各層はMBE法で形成したが、MOCVD法(有機金
属気相成長法)としてもよい。
Although each layer of the compound semiconductor is formed by the MBE method in the third embodiment, it may be formed by the MOCVD method (metal organic chemical vapor deposition method).

【0090】また、上記第3実施形態において、活性層
302はAlGaAsの積層であったが、Inを加えたIn
GaAs量子井戸層をGaAsまたはAlGaAsバリア層で
囲んで活性層とすることにより、発振波長を例えば98
0nmとしてもよい。
Further, in the third embodiment, the active layer 302 is a laminated layer of AlGaAs, but In with In added is added.
By arranging the GaAs quantum well layer with a GaAs or AlGaAs barrier layer to form an active layer, the oscillation wavelength is, for example, 98.
It may be 0 nm.

【0091】なお、上記第3実施形態では、活性層30
2上に、第1上クラッド層303,第1エッチングスト
ップ層304と第2上クラッド層305,第2エッチン
グストップ層306の2個の組み合わせと、第3上クラ
ッド層307を順次形成したが、第1上クラッド層,第
1エッチングストップ層から第N−1上クラッド層,第
N−1エッチングストップ層までのN−1個(Nは4以
上の整数)の組み合わせと、第N上クラッド層を順次形
成した半導体レーザ素子にこの発明を適用してもよい。
In the third embodiment, the active layer 30 is used.
The second upper clad layer 303, the first etching stop layer 304, the second upper clad layer 305, the second etching stop layer 306 and the third upper clad layer 307 were sequentially formed on the second layer. N-1 upper clad layer (N is an integer of 4 or more) in combination from the first upper clad layer, the first etching stop layer to the N-1th upper clad layer, the N-1th etching stop layer The present invention may be applied to a semiconductor laser device in which the layers are sequentially formed.

【0092】上記第1〜第3実施形態では、AlGaIn
P系およびAlGaAs系クラッドを有する半導体レーザ
素子について説明したが、他の構成の半導体レーザ素子
にこの発明を適用してもよいのは勿論である。
In the above first to third embodiments, AlGaIn
Although the semiconductor laser device having the P-based and AlGaAs-based clads has been described, it goes without saying that the present invention may be applied to semiconductor laser devices having other configurations.

【0093】また、上記第1〜第3実施形態では、第1
導電型をn型、第2導電型をp型としたが、第1導電型
をp型、第2導電型をn型の半導体レーザ素子にこの発
明を適用してもよい。
In the first to third embodiments, the first
Although the conductivity type is n-type and the second conductivity type is p-type, the present invention may be applied to a semiconductor laser device in which the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.

【0094】[0094]

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体レーザ素子によれば、リッジストライプ部の側面の
平均的な傾斜を基板平面に対して垂直に近づけることが
でき、それによりリッジ高さを高くし、リッジ下部幅を
狭くすることができる。このリッジ形状により、レーザ
光の水平放射角に対する垂直放射角の比(楕円率)を1に
近づけることができると共に、リッジ幅を細くできるこ
とから、より高出力までキンク現象が生じずに直線性に
優れた電流対光出力特性が得られる。
As is apparent from the above, according to the semiconductor laser device of the present invention, the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion can be made closer to the vertical with respect to the substrate plane, and thereby the ridge height can be increased. Can be increased and the width of the lower part of the ridge can be reduced. With this ridge shape, the ratio of the vertical emission angle to the horizontal emission angle of the laser light (ellipticity) can be made close to 1, and the ridge width can be made narrower, so that kink phenomenon does not occur even at higher output and linearity is achieved. Excellent current-to-light output characteristics can be obtained.

【0095】また、この発明の半導体レーザ素子の製造
方法によれば、リッジストライプ部の側面の平均的な傾
斜を小さくした半導体レーザ素子を容易に作製すること
ができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, it is possible to easily manufacture a semiconductor laser device in which the average inclination of the side surfaces of the ridge stripe portion is reduced.

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

【図1】 図1はこの発明の第1実施形態の半導体レー
ザ素子の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図2(a),(b)は上記半導体レーザ素子の製造
工程の断面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of a manufacturing process of the semiconductor laser device.

【図3】 図3(a),(b)は図2(b)に続く上記半導体レー
ザ素子の製造工程の断面図である。
3 (a) and 3 (b) are cross-sectional views of the manufacturing process of the semiconductor laser device following FIG. 2 (b).

【図4】 図4はこの発明の第2実施形態の半導体レー
ザ素子の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図5はこの発明の第3実施形態の半導体レー
ザ素子の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 図6(a),(b)は上記半導体レーザ素子の製造
工程の断面図である。
6 (a) and 6 (b) are sectional views of a manufacturing process of the semiconductor laser device.

【図7】 図7は図6(b)に続く上記半導体レーザ素子
の製造工程の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the semiconductor laser device, following FIG. 6 (b).

【図8】 図8(a),(b)はこの発明の原理を説明する説
明図である。
8 (a) and 8 (b) are explanatory views for explaining the principle of the present invention.

【図9】 図9はこの発明の原理を説明する説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating the principle of the present invention.

【図10】 図10は従来の半導体レーザ素子の断面図
である。
FIG. 10 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【図11】 図11は従来の半導体レーザ素子における
Al混晶比分布を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an Al mixed crystal ratio distribution in a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…n−GaAs基板、 101…n−AlGaInP下クラッド層、 102…活性層、 103…p−AlGaInP第1上クラッド層、 104…p−GaInP第1エッチングストップ層、 105…p−AlGaInP第2上クラッド層、 106…p−GaInP第2エッチングストップ層、 107…p−AlGaInP第3上クラッド層、 108…p−GaInP第3エッチングストップ層、 109…p−AlGaInP第4上クラッド層、 110…p−GaInP中間バンドギャップ層、 111…p−GaAsキャップ層、 120…n−AlInP電流阻止層、 122…n側電極、 123…p側電極、 150…リッジストライプ部、 200…n−GaAs基板、 201…n−AlGaInP下クラッド層、 202…活性層、 203…p−AlGaInP第1上クラッド層、 204…p−GaInP第1エッチングストップ層、 205…p−AlGaInP第2上クラッド層、 206…p−GaInP第2エッチングストップ層、 207…p−AlGaInP第3上クラッド層、 208…p−GaInP第3エッチングストップ層、 209…p−AlGaInP第4上クラッド層、 210…p−GaInP中間バンドギャップ層、 211…p−GaAsキャップ層、 220…SiO2保護層、 222…n側電極、 223…p側電極、 250…リッジストライプ部、 300…n−GaAs基板、 301…n−AlGaAs下クラッド層、 302…活性層、 303…p−AlGaAs第1上クラッド層、 304…p−GaAsエッチングストップ層、 305…p−AlGaAs第2上クラッド層、 306…p−GaAs第2エッチングストップ層、 307…p−AlGaAs第3上クラッド層、 308…p−GaAsキャップ層、 320…SiO2保護層、 322…n側電極、 323…p側電極、 350…リッジストライプ部、 351,352…ダミーリッジ。100 ... n-GaAs substrate, 101 ... n-AlGaInP lower clad layer, 102 ... active layer, 103 ... p-AlGaInP first upper clad layer, 104 ... p-GaInP first etching stop layer, 105 ... p-AlGaInP second layer Upper cladding layer, 106 ... p-GaInP second etching stop layer, 107 ... p-AlGaInP third upper cladding layer, 108 ... p-GaInP third etching stop layer, 109 ... p-AlGaInP fourth upper cladding layer, 110 ... p-GaInP intermediate bandgap layer, 111 ... p-GaAs cap layer, 120 ... n-AlInP current blocking layer, 122 ... n-side electrode, 123 ... p-side electrode, 150 ... ridge stripe part, 200 ... n-GaAs substrate, 201 ... n-AlGaInP lower cladding layer, 202 ... active layer, 203 ... p-AlGaInP first upper cladding layer, 04 ... p-GaInP first etching stop layer, 205 ... p-AlGaInP second upper cladding layer, 206 ... p-GaInP second etching stop layer, 207 ... p-AlGaInP third upper cladding layer, 208 ... p-GaInP third cladding layer 3 etching stop layer, 209 ... p-AlGaInP fourth upper cladding layer, 210 ... p-GaInP intermediate bandgap layer, 211 ... p-GaAs cap layer, 220 ... SiO 2 protective layer, 222 ... n side electrode, 223 ... p Side electrode, 250 ... Ridge stripe portion, 300 ... n-GaAs substrate, 301 ... n-AlGaAs lower clad layer, 302 ... Active layer, 303 ... p-AlGaAs first upper clad layer, 304 ... p-GaAs etching stop layer, 305 ... p-AlGaAs second upper cladding layer, 306 ... p-GaAs second etching stop layer, 307 ... p -AlGaAs third upper cladding layer, 308 ... p-GaAs cap layer, 320 ... SiO 2 protective layer, 322 ... n-side electrode, 323 ... p-side electrode, 350 ... ridge stripe portion, 351, 352 ... dummy ridges.

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、第1導電型の下クラッド層
と、活性層と、第2導電型の第1上クラッド層,第1エ
ッチングストップ層から第2導電型の第N−1上クラッ
ド層,第N−1エッチングストップ層までのN−1個(N
は3以上の整数)の組み合わせと、第N上クラッド層が
順次形成された半導体レーザ素子であって、 上記第2上クラッド層から上記第N上クラッド層までの
各層からなるリッジストライプ部を備えたことを特徴と
する半導体レーザ素子。
1. A lower clad layer of a first conductivity type, an active layer, a first upper clad layer of a second conductivity type, a first etching stop layer to a second conductivity type N-1 layer on a substrate. N-1 pieces up to the clad layer and the N-1th etching stop layer (N
Is an integer greater than or equal to 3) and an Nth upper cladding layer are sequentially formed, and a ridge stripe portion including layers from the second upper cladding layer to the Nth upper cladding layer is provided. A semiconductor laser device characterized by the above.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記第2上クラッド層から第N上クラッド層までの各ク
ラッド層のうちの上記第2上クラッド層が最も厚いこと
を特徴とする半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the second upper clad layer is thickest among the clad layers from the second upper clad layer to the Nth upper clad layer. Semiconductor laser device.
【請求項3】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層の構成元素が
同一であることを特徴とする半導体レーザ素子。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the constituent elements of each of the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N−1) th etching stop layer are the same. element.
【請求項4】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層がGaInPか
らなり、上記第1上クラッド層から第N上クラッド層ま
での各クラッド層および上記下クラッド層がAlGaIn
Pからな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 each of the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer is made of GaInP, and the first upper cladding layer to the Nth etching stop layer. Each of the clad layers up to the upper clad layer and the lower clad layer are made of AlGaIn.
A semiconductor laser device comprising P.
【請求項5】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層がGaAsから
なり、上記第1上クラッド層から第N上クラッド層まで
の各クラッド層および上記下クラッド層がAlGaAsか
らな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 each of the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N−1) th etching stop layer is made of GaAs, and the first upper cladding layer to the Nth etching stop layer. A semiconductor laser device characterized in that each clad layer up to the upper clad layer and the lower clad layer are made of AlGaAs.
【請求項6】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記リッジストライプ部の上記第2エッチングストップ
層から第N−1エッチングストップ層までの各エッチン
グストップ層の側面側が側方に突出し、そのエッチング
ストップ層の側面側近傍の上記第2上クラッド層から第
N上クラッド層までの各クラッド層の一部が側方に突出
し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 a side surface side of each etching stop layer from the second etching stop layer to the (N−1) th etching stop layer of the ridge stripe portion is projected laterally, A semiconductor laser device, wherein a part of each clad layer from the second upper clad layer to the Nth upper clad layer near a side surface of the etching stop layer is projected laterally.
【請求項7】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 少なくとも上記リッジストライプ部の側面を覆うよう
に、誘電体膜が形成されていることを特徴とする半導体
レーザ素子。
7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a dielectric film is formed so as to cover at least a side surface of the ridge stripe portion.
【請求項8】 請求項7に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 上記リッジストライプ部の側面と上記誘電体膜との間に
ボイドが形成されていることを特徴とする半導体レーザ
素子。
8. The semiconductor laser device according to claim 7, wherein a void is formed between the side surface of the ridge stripe portion and the dielectric film.
【請求項9】 請求項1に記載の半導体レーザ素子にお
いて、 少なくとも上記リッジストライプ部の側面を覆うよう
に、上記下クラッド層と同じ導電型の化合物半導体から
なる電流阻止層が形成されたことを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
9. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a current blocking layer made of a compound semiconductor of the same conductivity type as the lower cladding layer is formed so as to cover at least a side surface of the ridge stripe portion. Characteristic semiconductor laser device.
【請求項10】 請求項9に記載の半導体レーザ素子に
おいて、 上記リッジストライプ部の側面と上記電流阻止層との間
にボイドが形成されていることを特徴とする半導体レー
ザ素子。
10. The semiconductor laser device according to claim 9, wherein a void is formed between a side surface of the ridge stripe portion and the current blocking layer.
【請求項11】 基板上に、第1導電型の下クラッド層
と、活性層と、第2導電型の第1上クラッド層,第1エ
ッチングストップ層から第2導電型の第N−1上クラッ
ド層,第N−1エッチングストップ層までのN−1個(N
は3以上の整数)の組み合わせと、第N上クラッド層を
順次形成する工程と、 上記第N上クラッド層上のリッジストライプ部を形成す
る領域にエッチングマスクを形成する工程と、 上記第N上クラッド層から第2エッチングストップ層ま
での各層の上記エッチングマスクに覆われていない領域
をエッチングし、さらに上記第2上クラッド層の上記エ
ッチングマスクに覆われていない領域の一部をエッチン
グする第1のエッチング工程と、 上記第1のエッチング工程により一部がエッチングされ
た上記第2上クラッド層の上記エッチングマスクに覆わ
れていない領域を上記第1エッチングストップ層が露出
するまでエッチングする第2のエッチング工程とを有す
ることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
11. A lower clad layer of the first conductivity type, an active layer, a first upper clad layer of the second conductivity type, a first etching stop layer, and an N-1th second conductivity type on a substrate. N-1 pieces up to the clad layer and the N-1th etching stop layer (N
Is an integer of 3 or more), a step of sequentially forming an Nth upper cladding layer, a step of forming an etching mask in a region where the ridge stripe portion is formed on the Nth upper cladding layer, and the Nth upper cladding layer. A region of each layer from the cladding layer to the second etching stop layer that is not covered by the etching mask is etched, and further, a portion of the region of the second upper cladding layer that is not covered by the etching mask is etched. And an etching step of etching a region of the second upper cladding layer, which is partially etched by the first etching step, not covered by the etching mask until the first etching stop layer is exposed. A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising: an etching step.
【請求項12】 請求項11に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第1のエッチング工程において、上記第2エッチン
グストップ層から第N−1エッチングストップ層までの
各エッチングストップ層をエッチングするエッチング方
法を用い、 上記第2のエッチング工程において、上記第1エッチン
グストップ層から第N−1エッチングストップ層までの
各エッチングストップ層に対してエッチングストップ効
果を保つエッチングレートの少ないエッチング方法を用
いたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
12. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 11, wherein each etching stop layer from the second etching stop layer to the (N−1) th etching stop layer is etched in the first etching step. Etching method is used, and in the second etching step, an etching method having a small etching rate for maintaining an etching stop effect for each of the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N-1) th etching stop layer is used. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising:
【請求項13】 請求項11に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第1のエッチング工程において、ドライエッチング
を用いるかまたはドライエッチングとウェットエッチン
グを組み合わせて用いると共に、 上記第2のエッチング工程において、ウェットエッチン
グを用いたことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。
13. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 11, wherein in the first etching step, dry etching is used or dry etching and wet etching are used in combination, and the second etching step is used. 2. A method of manufacturing a semiconductor laser device, which comprises using wet etching.
【請求項14】 請求項11に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層がGaInPか
らなり、 上記第1上クラッド層から第N上クラッド層までの各ク
ラッド層および上記下クラッド層がAlGaInPからな
り、 上記第2のエッチング工程において、リン酸系または塩
酸系のエッチャントによるウェットエッチングを行うこ
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 11, wherein each of the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N−1) th etching stop layer is made of GaInP. To the N-th upper clad layer and the lower clad layer are made of AlGaInP, and wet etching is performed with a phosphoric acid-based or hydrochloric acid-based etchant in the second etching step. Manufacturing method.
【請求項15】 請求項11に記載の半導体レーザ素子
の製造方法において、 上記第1エッチングストップ層から第N−1エッチング
ストップ層までの各エッチングストップ層がGaAsから
なり、 上記第1上クラッド層から上記第N上クラッド層までの
各クラッド層および上記下クラッド層がAlGaAsから
なり、 上記第2のエッチング工程において、フッ酸系または塩
酸系のエッチャントによるウェットエッチングを行うこ
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 11, wherein each of the etching stop layers from the first etching stop layer to the (N−1) th etching stop layer is made of GaAs, and the first upper cladding layer is formed. To the N-th upper clad layer and the lower clad layer are made of AlGaAs, and the second etching step is wet etching with a hydrofluoric acid-based or hydrochloric acid-based etchant. Device manufacturing method.
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