JP2006073705A

JP2006073705A - Semiconductor laser element

Info

Publication number: JP2006073705A
Application number: JP2004254024A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nitori; 耕一似鳥
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser element which does not generate optical damage at the end surface even when it is used in higher output state. <P>SOLUTION: A clad layer 4, an active layer 5, a clad layer 6, and an etching stopper layer 7 are sequentially laminated on a substrate 2. Moreover, the semiconductor laser element is formed of a clad layer 8 formed on the etching stopper layer 7, a ridge 10 consisting of a cap layer 9, a current pinching layer 11 for holding both side surfaces of the ridge 10, and a contact layer 12 formed on the ridge 10 and current pinching layer 11. A part of the ridge 10 where the cap layer 9 is removed includes a low resistance ridge 101 of only the clad layer 9 having a low resistance in the region up to the part separated by the predetermined distance from the end surface of each layer. A contact layer 12 has an aperture to expose the low resistance ridge 101. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光情報処理や光計測等の光源用に用いられる半導体レーザ素子に係り、特に、書き込み型光ディスクシステムの光源に用いられる高出力型の半導体レーザ素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser element used for a light source such as optical information processing and optical measurement, and more particularly to a high-power semiconductor laser element used for a light source of a writable optical disk system.

近年、ＣＤ−Ｒ等の記録型光ディスクシステムの光源として、パルス２００ｍＷ以上の光出力を有する７８０ｎｍ帯の半導体レーザ素子が要求されている。 In recent years, a 780 nm band semiconductor laser device having a light output of 200 mW or more has been required as a light source for a recording optical disk system such as a CD-R.

以下に、この半導体レーザ素子について図５を用いて説明する。
図５は、従来の半導体レーザ素子を示す断面図である。
従来の半導体レーザ素子１８は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉ（シリコン）をドーピングしたｎ型ＧａＡｓバッファ層３と、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層４と、ノンドープＭＱＷ活性層５（以下、単に活性層５という）と、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のＺｎ（亜鉛）をドーピングした第１のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層６と、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７と、が順次積層されている。 Hereinafter, this semiconductor laser device will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor laser device.
Conventional semiconductor laser device 18 includes a 1 × 10 ¹⁸ cm n-type GaAs buffer layer 3 doped with Si (silicon) ^-3 on the n-type GaAs substrate 2, doped with Si of 1 × 10 ¹⁸ cm ^-3 An n-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 4, a non-doped MQW active layer 5 (hereinafter simply referred to as the active layer 5), and a first p-type Al _0.5 doped with 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ Zn (zinc). A Ga _0.5 As cladding layer 6 and a p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7 doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Zn are sequentially stacked.

ここで、活性層５は、ノンドープＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓ井戸層とノンドープＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ障壁層とが交互に積層された二重量子井戸構造を形成している。そして、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層４と、活性層５と、第１のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層６とでダブルへテロ構造を形成している。 Here, the active layer 5 forms a double quantum well structure in which non-doped Al _0.1 Ga _0.9 As well layers and non-doped Al _0.3 Ga _0.7 As barrier layers are alternately stacked. The n-type Al _0.5 Ga _0.5 As clad layer 4, the active layer 5, and the first p-type Al _0.5 Ga _0.5 As clad layer 6 form a double heterostructure.

更に、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７上には、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングした第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８と、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓキャップ層９と、が順次積層されてなるリッジ部１０が形成されている。このリッジ部１０は、例えば上辺の長さが下辺の長さよりも短い台形形状である。 Furthermore, on the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7, a second p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 8 doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Zn, and 2 × 10 ¹⁸ cm ^{− is used. A} ridge portion 10 is formed by sequentially stacking ³ Zn-doped p-type GaAs cap layers 9. For example, the ridge portion 10 has a trapezoidal shape in which the length of the upper side is shorter than the length of the lower side.

更にまた、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７上に形成されたリッジ部１０を挟持する１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングした一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１と、リッジ部１０上及び一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１上に形成された２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２と、が積層されている。 Furthermore, a pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11 doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Si sandwiching the ridge portion 10 formed on the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7. 11 and a p-type GaAs contact layer 12 doped with 2 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Zn formed on the ridge portion 10 and the pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11, 11. Are stacked.

ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上にはＡｕ系のｐ型オーミック電極１３が形成され、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にはＡｕ系のｎ型オーミック電極１４が形成されている。
なお、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７は、エッチングを停止して、一定形状のリッジ部１０を得るために設けられたものである。このｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７は、レーザ光に対する吸収損失を抑えるために極力薄くする必要があり、この膜厚は、３ｎｍである。また、この半導体レーザ素子１８と同様なものは、非特許文献１にも開示されている。 An Au-based p-type ohmic electrode 13 is formed on the p-type GaAs contact layer 12, and an Au-based n-type ohmic electrode 14 is formed on the n-type GaAs substrate 2 opposite to the stacking direction.
The p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7 is provided to stop the etching and obtain a ridge portion 10 having a fixed shape. The p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7 needs to be as thin as possible in order to suppress absorption loss with respect to laser light, and the film thickness is 3 nm. The same semiconductor laser element 18 is also disclosed in Non-Patent Document 1.

この半導体レーザ素子１８は、ｐ型オーミック電極１３側からｎ型オーミック電極１４側に向かって順方向電流を注入し、この電流が発振しきい値以上になったとき、リッジ部１０の下部に対応した活性層５からレーザ発振させて、レーザ光を出射させるものである。 This semiconductor laser element 18 injects a forward current from the p-type ohmic electrode 13 side to the n-type ohmic electrode 14 side, and corresponds to the lower portion of the ridge portion 10 when this current becomes equal to or greater than the oscillation threshold value. The laser beam is emitted from the active layer 5 thus emitted.

第５７回応用物理学関連連合講演会／講演予稿集Ｎｏ．３／ｐ９２１／７ａ−ＫＨ‐７57th Joint Physics Related Lecture / Preliminary Proceedings No. 3 / p921 / 7a-KH-7

しかしながら、この半導体レーザ素子を高出力で用いる場合には、レーザ光の出射端面での光密度が高くなるため、光出力レベルを上げていくと、半導体レーザ素子に流す電流が増し、この電流より発生するジュール熱により、半導体結晶が溶融し、欠陥が増殖する光学損傷（ＣａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃＯｐｔｉｃａｌＤａｍａｇｅ、略してＣＯＤ）が発生するといった問題を生じる。 However, when this semiconductor laser device is used at a high output, the light density at the emission end face of the laser light becomes high. Therefore, as the light output level is increased, the current flowing through the semiconductor laser device increases, Due to the generated Joule heat, the semiconductor crystal is melted, and there is a problem that optical damage (catalytic optical damage, abbreviated as COD) occurs.

そこで、本発明は、前述の課題に鑑みて提案されるものであって、高出力で用いられる場合でも、端面に光学損傷が発生しない半導体レーザ素子を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been proposed in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which optical damage does not occur on the end face even when used at a high output.

本願発明は、第１導電型基板上に第１導電型クラッド層と、活性層と、第１の第２導電型クラッド層と、第２導電型エッチング停止層とが順次積層され、更に、前記第２導電型エッチング停止層上に形成された第２の第２導電型クラッド層、第２導電型キャップ層からなるリッジ部と、前記リッジ部の両側面を挟持する一対の第１導電型電流狭窄層と、前記リッジ部上及び前記一対の第１導電型電流狭窄層上に形成された第２コンタクト層と、からなり、前記各層の側部端面側からレーザ光を出射する半導体レーザ素子において、前記第２導電型キャップ層が除去されてなる前記リッジ部の一部は、前記各層の端面から所定距離だけ離れた部分までが低抵抗化された前記第２の第２導電型クラッド層だけの低抵抗リッジ部を有し、前記第２コンタクト層は、前記低抵抗リッジ部を露出させるように開口を有することを特徴とする半導体レーザ素子を提供する。 According to the present invention, a first conductivity type cladding layer, an active layer, a first second conductivity type cladding layer, and a second conductivity type etching stop layer are sequentially laminated on a first conductivity type substrate, A ridge portion comprising a second second conductivity type cladding layer and a second conductivity type cap layer formed on the second conductivity type etching stop layer, and a pair of first conductivity type currents sandwiching both side surfaces of the ridge portion In a semiconductor laser device comprising: a constriction layer; and a second contact layer formed on the ridge portion and the pair of first-conductivity-type current confinement layers, and emitting laser light from the side end face side of each layer A part of the ridge portion from which the second conductivity type cap layer is removed is only the second second conductivity type cladding layer in which the resistance is reduced to a portion away from the end face of each layer by a predetermined distance. Having a low resistance ridge, Contact layer provides a semiconductor laser device characterized by having an opening to expose the low resistance ridge.

本発明によれば、前記第２導電型キャップ層が除去されてなる前記リッジ部の一部は、前記各層の端面から所定距離だけ離れた部分までが低抵抗化された前記第２の第２導電型クラッド層だけの低抵抗リッジ部を有し、前記第２コンタクト層は、前記低抵抗リッジ部を露出させるように開口を有するので、高出力で用いられる場合でも、端面に光学損傷が発生しない半導体レーザ素子を得ることができる。 According to the present invention, a part of the ridge portion from which the second conductivity type cap layer has been removed has a resistance lowered from the end surface of each layer to a portion separated by a predetermined distance. Since the second contact layer has an opening so as to expose the low-resistance ridge portion, only the conductive clad layer has a low-resistance ridge portion, and even when used at high power, optical damage occurs on the end face A semiconductor laser device that does not work can be obtained.

以下、本発明に係る半導体レーザ素子の実施の形態について、図１乃至図４を参照して詳細に説明する。
従来と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザ素子を示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る半導体レーザ素子を示し、（Ａ）は、レーザ光の出射方向から見た正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＭＭ断面図である。図３は、図１及び図２に示す半導体レーザ素子の製造方法のレーザ出射面方向から見た図を示し、（Ａ）は、（積層工程）、（Ｂ）は、（拡散工程）、（Ｃ）は、（リッジ部形成工程）を示す断面図である。図３（Ｂ）中における（ａ）は、正面図、（ｂ）は（ａ）のＮＮ断面図である。図４は、図１及び図２に示す半導体レーザ素子の製造方法を示し、（Ａ）は、（電流狭窄層形成工程）、（Ｂ）は、（コンタクト層形成工程）、（Ｃ）は、（選択除去工程）を示す断面図である。図４（Ｃ）中における（ａ）は、正面図、（ｂ）は、（ｂ）のＮＮ断面図である。 Hereinafter, embodiments of the semiconductor laser device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
The same reference numerals are given to the same components as those in the prior art, and the description thereof is omitted.
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 2A and 2B show a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a front view seen from the laser beam emission direction, and FIG. 2B is a cross-sectional view of MM in FIG. 3A and 3B are diagrams viewed from the direction of the laser emission surface of the method of manufacturing the semiconductor laser device shown in FIGS. 1 and 2, wherein FIG. 3A is a (lamination process), FIG. 3B is a (diffusion process), (C) is sectional drawing which shows (ridge part formation process). 3A is a front view, and FIG. 3B is an NN sectional view of FIG. 4A and 4B show a method of manufacturing the semiconductor laser device shown in FIGS. 1 and 2, wherein FIG. 4A is a (current confinement layer forming step), FIG. 4B is a contact layer forming step, and FIG. It is sectional drawing which shows (selective removal process). 4A is a front view, and FIG. 4B is an NN sectional view of FIG. 4B.

図１及び図２に示すように、半導体レーザ素子１は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉ（シリコン）をドーピングしたｎ型ＧａＡｓバッファ層３と、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層４と、ノンドープＭＱＷ活性層５（以下、単に活性層５という）と、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のＣ（炭素）をドーピングした第１のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層６と、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＣをドーピングしたｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７と、が順次積層されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor laser device 1 includes an n-type GaAs buffer layer 3 doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Si (silicon) on an n-type GaAs substrate 2, and 1 × 10 ^18. n-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 4 doped with cm ⁻³ Si, non-doped MQW active layer 5 (hereinafter simply referred to as active layer 5), and 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ C (carbon) The first p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 6 and the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7 doped with C of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ are sequentially stacked.

更に、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７上には、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＣをドーピングした第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８と、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓキャップ層９と、が順次積層されてなるリッジ部１０が形成されている。このリッジ部１０は、例えば上辺の長さが下辺の長さよりも短い台形形状である。光出射端面Ａから所定距離だけ離れた部分（非電流注入領域Ｑ）のリッジ部１０は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９が除去され、Ｚｎがドーピングされた低抵抗な第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８からなる低抵抗リッジ部１０１を構成している。 Furthermore, on the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7, a second p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 8 doped with C of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ and 2 × 10 ¹⁸ cm ^{− are used. A} ridge portion 10 is formed by sequentially stacking ³ Zn-doped p-type GaAs cap layers 9. For example, the ridge portion 10 has a trapezoidal shape in which the length of the upper side is shorter than the length of the lower side. In the ridge portion 10 at a portion (non-current injection region Q) that is a predetermined distance away from the light emitting end face A, the p-type GaAs cap layer 9 is removed, and the low-resistance second p-type Al _0.5 Ga doped with Zn. _A low-resistance ridge portion 101 composed of a _0.5 As cladding layer 8 is formed.

更にまた、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７上には、リッジ部１０を挟持する１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングした一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１が形成されている。リッジ部１０上及び一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１上には、低抵抗リッジ部１０１及びこのリッジ部１０１を挟持する一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１を露出させる開口部を有する２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２が積層されている。 Furthermore, on the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7, a pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11 doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ sandwiching the ridge portion 10, 11 is formed. On the ridge portion 10 and the pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11, 11, the low-resistance ridge portion 101 and a pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11 sandwiching the ridge portion 101. , 11 having a p-type GaAs contact layer 12 doped with 2 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ of Zn having an opening for exposing 11.

ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上にはＡｕ系のｐ型オーミック電極１３が形成され、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にはＡｕ系のｎ型オーミック電極１４が形成されている。 An Au-based p-type ohmic electrode 13 is formed on the p-type GaAs contact layer 12, and an Au-based n-type ohmic electrode 14 is formed on the n-type GaAs substrate 2 opposite to the stacking direction.

この半導体レーザ素子１の動作は、従来の半導体レーザ素子１８の動作と同様であるので、その説明を省略する。
この際、低抵抗リッジ部１０１が形成されている領域は、順方向電流を流さない電流非注入領域Ｑとなっている。
このため、光出射端面Ａ近傍に流れる電流が低減されるため、従来例のようにジュール熱の発生によって光出射端面ＡがＣＯＤを受けることを防止できる。 Since the operation of the semiconductor laser element 1 is the same as that of the conventional semiconductor laser element 18, the description thereof is omitted.
At this time, the region where the low-resistance ridge portion 101 is formed is a current non-injection region Q where no forward current flows.
For this reason, since the current flowing in the vicinity of the light emitting end face A is reduced, it is possible to prevent the light emitting end face A from receiving COD due to the generation of Joule heat as in the conventional example.

本発明の実施の形態によれば、光出射端面Ａ近傍に電流非注入領域Ｑが形成され、かつこの電流非注入領域Ｑに低抵抗化された第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８からなる低抵抗リッジ部１０１が形成されているので、半導体レーザ素子１からレーザ光を出射させる際に流す順方向電流の経路を光出射端面Ａから遠ざけているため、光出射端面Ａ近傍に流れる電流が低減され、ジュール熱の発生が大幅に抑えられてＣＯＤの発生を防止できる。
なお、電流非注入領域Ｑにおける第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８が低抵抗化されていない場合には、ジュール熱の発生を抑えることによるＣＯＤの改善は、行うことができるが、発振しきい値の近傍においてキンクが発生しやすくなり実用上好ましくない。 According to the embodiment of the present invention, the second p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer in which the current non-injection region Q is formed in the vicinity of the light emitting end surface A and the resistance is reduced in the current non-injection region Q. Since the low-resistance ridge portion 101 made of 8 is formed, the path of the forward current that flows when the laser light is emitted from the semiconductor laser element 1 is kept away from the light emitting end surface A. The flowing current is reduced, the generation of Joule heat is greatly suppressed, and the generation of COD can be prevented.
If the second p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 8 in the current non-injection region Q is not reduced in resistance, COD can be improved by suppressing the generation of Joule heat. In the vicinity of the oscillation threshold, kinks are likely to occur, which is not preferable in practice.

次に、本発明の実施の形態における半導体レーザ素子の製造方法について図３及び図４を用いて説明する。
（積層工程）
図３（Ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により第１回目の成長をｎ型ＧａＡｓ基板２上に１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングしたｎ型ＧａＡｓバッファ層３、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングしたｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層４と、活性層５と、５×１０¹⁷ｃｍ^-3のＣ（炭素）をドーピングした第１のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層６と、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＣをドーピングしたｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７と、１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＣをドーピングした第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８と、２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓキャップ層９とを順次積層する。 Next, a method for manufacturing a semiconductor laser device in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Lamination process)
As shown in FIG. 3A, an n-type GaAs buffer layer doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Si on an n-type GaAs substrate 2 by the first growth by MOCVD (Metal Organic Chemical Deposition) method. 3, n-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 4 doped with Si of 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ , active layer 5, and first p doped with C (carbon) of 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ -type Al _{_0.5} Ga _0.5 as cladding layer 6, 1 × 10 ¹⁸ cm and p-type Al _0.7 Ga _0.3 as etch stop layer 7 doped with C of ^-3, 1 × 10 ¹⁸ second doped with C in cm ^-3 A p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 8 and a p-type GaAs cap layer 9 doped with 2 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Zn are sequentially stacked.

（拡散工程）
次に、図３（Ｂ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上にＺｎＯ膜を選択的に形成して熱処理を行って、このＺｎＯ膜中のＺｎをｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７に達するまで拡散する。こうして前記した光出射端面Ａから所定距離だけ離れた部分にＺｎを選択拡散した拡散領域１５を形成する。
前記した半導体レーザ素子１の共振器長を７５０ｎｍにした場合には、光出射端面Ａから所定距離だけ離れた部分の長さは、３０μｍである。 (Diffusion process)
Next, as shown in FIG. 3B, a ZnO film is selectively formed on the p-type GaAs cap layer 9 and heat treatment is performed, and Zn in the ZnO film is etched by p-type Al _0.7 Ga _0.3 As. Diffuse until stop layer 7 is reached. In this way, the diffusion region 15 in which Zn is selectively diffused is formed in a portion separated from the light emitting end face A by a predetermined distance.
When the resonator length of the semiconductor laser element 1 is set to 750 nm, the length of the portion away from the light emitting end face A by a predetermined distance is 30 μm.

（リッジ部形成工程）
次に、図３（Ｃ）に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上にＳｉＯ₂等の絶縁層１６を形成する。この後、この絶縁層１６上にフォトレジストを形成した後、フォトリソグラフィ法により、フォトレジストパターン１７を形成する。更に、このフォトレジストパターン１７をマスクとして、ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７に達するまで選択エッチング液を用いてエッチングを行って、台形状のリッジ部１０を形成する。
この結果、リッジ部１０は、Ｚｎ拡散された部分とされない部分の２つのリッジ部分からなっている。
このリッジ部１０の上辺１０ａの長さをＬ２に設定してエッチング処理を行うと、第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層８及びｐ型ＧａＡｓキャップ層９の結晶方位とエッチング処理速度との関係からリッジ部１０が必然的に台形状にエッチングされてリッジ部１０の底辺１０ｂの長さがＬ２より長いＬ１となる。 (Ridge formation process)
Next, as shown in FIG. 3C, an insulating layer 16 such as SiO ₂ is formed on the p-type GaAs cap layer 9. Thereafter, after forming a photoresist on the insulating layer 16, a photoresist pattern 17 is formed by photolithography. Further, using the photoresist pattern 17 as a mask, etching is performed using a selective etching solution until the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7 is reached, thereby forming a trapezoidal ridge portion 10.
As a result, the ridge portion 10 is composed of two ridge portions, a portion where Zn is diffused and a portion which is not diffused.
When the etching process is performed by setting the length of the upper side 10a of the ridge portion 10 to L2, the crystal orientations of the second p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer 8 and the p-type GaAs cap layer 9, the etching process speed, Therefore, the ridge portion 10 is inevitably etched into a trapezoidal shape, and the length of the bottom side 10b of the ridge portion 10 becomes L1 longer than L2.

（電流狭窄層形成工程）
次に、図４（Ａ）に示すように、フォトレジストパターン１７を除去後、絶縁層１６及びｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層７上からＭＯＣＶＤ法による第２回目の成長を行い、リッジ部１０の側面に１×１０¹⁸ｃｍ^-3のＳｉをドーピングした一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１を形成する。この際、絶縁層１６上には結晶は成長しないので、選択的成長が行われる。 (Current confinement layer formation process)
Next, as shown in FIG. 4A, after removing the photoresist pattern 17, a second growth is performed by MOCVD from the insulating layer 16 and the p-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer 7 to form a ridge. A pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11 and 11 doped with 1 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ Si are formed on the side surface of the portion 10. At this time, since no crystal grows on the insulating layer 16, selective growth is performed.

（コンタクト層形成工程）
次に、図４（Ｂ）に示すように、絶縁層１６を除去後、ＭＯＣＶＤ法による第３回目の成長を行い、リッジ部１０及び一対のｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層１１、１１上に２×１０¹⁸ｃｍ^-3のＺｎをドーピングしたｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２を形成する。 (Contact layer formation process)
Next, as shown in FIG. 4B, after the insulating layer 16 is removed, the third growth is performed by the MOCVD method, and the ridge portion 10 and the pair of n-type Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layers 11, 11. A p-type GaAs contact layer 12 doped with 2 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ of Zn is formed thereon.

（選択除去工程）
次に、図４（Ｃ）に示すように、前記した拡散領域１５に開口部を有するフォトレジストパターンを形成し、この開口部から露出したｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２からｐ型ＧａＡｓキャップ層９までを選択的にエッチング除去した後、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２上にＡｕ系のｐ型オーミック電極１３を形成し、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にＡｕ系のｎ型オーミック電極１４を形成する。ｐ型ＧａＡｓキャップ層９が除去されたリッジ部１０は、前記した低抵抗リッジ部１０１である。
こうして、図１及び図２に示す半導体レーザ素子１を作製する。 (Selective removal process)
Next, as shown in FIG. 4C, a photoresist pattern having an opening is formed in the diffusion region 15 described above, and from the p-type GaAs contact layer 12 exposed from this opening to the p-type GaAs cap layer 9. Are selectively removed by etching, an Au-based p-type ohmic electrode 13 is formed on the p-type GaAs contact layer 12, and an Au-based n-type ohmic electrode 14 is formed on the n-type GaAs substrate 2 opposite to the stacking direction. Form. The ridge portion 10 from which the p-type GaAs cap layer 9 has been removed is the low-resistance ridge portion 101 described above.
Thus, the semiconductor laser device 1 shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured.

ところで、本発明の実施の形態では、リッジ部１０の作製に、通常のウェットエッチング工程を使用したので、リッジ部１０を台形状としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、通常のウェットエッチング工程の代わりに、ＲＩＥ等のドライエッチング工程を使用した場合には、概ね長方形の断面をもつリッジ部となる。また、ドライエッチング工程とウェットエッチング工程を組み合わせることにより、様々な断面形状のリッジ部が形成される。 By the way, in the embodiment of the present invention, since the normal wet etching process is used for manufacturing the ridge portion 10, the ridge portion 10 is trapezoidal. However, the present invention is not limited to this. For example, when a dry etching process such as RIE is used instead of the normal wet etching process, the ridge portion has a substantially rectangular cross section. Further, by combining the dry etching process and the wet etching process, ridge portions having various cross-sectional shapes are formed.

なお、上記実施の形態では、ＡｌＧａＡｓの場合について説明したが、これ以外の材料に適用できることはいうまでもない。
また、半導体レーザ素子の構造として順メサのリッジ導波路構造に説明したが、これに限定されず、逆メサ、垂直メサ、或いは複合的な形状であっても良く一般の埋め込みリッジストライプ構造でも良い。 In the above embodiment, the case of AlGaAs has been described. Needless to say, the present invention can be applied to other materials.
Further, the structure of the semiconductor laser device has been described as a forward mesa ridge waveguide structure, but is not limited thereto, and may be a reverse mesa, a vertical mesa, a composite shape, or a general embedded ridge stripe structure. .

本発明の実施の形態に係る半導体レーザ素子を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係る半導体レーザ素子を示し、（Ａ）は、レーザ光の出射方向から見た正面図、（Ｂ）は、（Ａ）のＭＭ断面図である。1A and 1B show a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view seen from the direction of laser light emission, and FIG. 図１及び図２に示す半導体レーザ素子の製造方法のレーザ出射面方向から見た図を示し、（Ａ）は、（積層工程）、（Ｂ）は、（拡散工程）、（Ｃ）は、（リッジ部形成工程）を示す断面図である。FIGS. 1 and 2 are views seen from the direction of the laser emission surface of the method of manufacturing the semiconductor laser device shown in FIGS. 1 and 2, wherein (A) is (stacking step), (B) is (diffusion step), and (C) is It is sectional drawing which shows (ridge part formation process). 図１及び図２に示す半導体レーザ素子の製造方法を示し、（Ａ）は、（電流狭窄層形成工程）、（Ｂ）は、（コンタクト層形成工程）、（Ｃ）は、（選択除去工程）を示す断面図である。1A and 1B show a method of manufacturing the semiconductor laser device, wherein FIG. 1A shows a (current confinement layer forming step), FIG. 2B shows a (contact layer forming step), and FIG. 2C shows a (selective removal step). FIG. 従来の半導体レーザ素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional semiconductor laser element.

Explanation of symbols

１…半導体レーザ素子、２…ｎ型ＧａＡｓ基板、３…ｎ型ＧａＡｓバッファ層、４…ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層、５…ノンドープＭＱＷ活性層、６…第１のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層、７…ｐ型Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3Ａｓエッチング停止層、８…第２のｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓクラッド層、９…ｐ型ＧａＡｓキャップ層、１０…リッジ部、１１…ｎ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ電流狭窄層、１２…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層、１３…ｐ型オーミック電極、１４…ｎ型オーミック電極、１５…拡散領域、１６…絶縁層、１７…フォトレジストパターン、１０１…低抵抗リッジ部

1 ... semiconductor laser device, 2 ... n-type GaAs substrate, 3 ... n-type GaAs buffer layer, 4 ... n-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer, 5 ... non-doped MQW active layer, 6 ... first p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer, 7... P-type Al _0.7 Ga _0.3 As etching stop layer, 8... Second p-type Al _0.5 Ga _0.5 As cladding layer, 9... P-type GaAs cap layer, 10. Al _0.3 Ga _0.7 As current confinement layer, 12 ... p-type GaAs contact layer, 13 ... p-type ohmic electrode, 14 ... n-type ohmic electrode, 15 ... diffusion region, 16 ... insulating layer, 17 ... photoresist pattern, 101 ... low Resistive ridge

Claims

A first conductivity type cladding layer, an active layer, a first second conductivity type cladding layer, and a second conductivity type etching stop layer are sequentially stacked on the first conductivity type substrate, and further, the second conductivity type A ridge portion formed of a second second-conductivity-type cladding layer and a second-conductivity-type cap layer formed on the etching stop layer, and a pair of first-conductivity-type current confinement layers sandwiching both side surfaces of the ridge portion; And a second contact layer formed on the ridge portion and the pair of first-conductivity-type current confinement layers, and emitting a laser beam from a side end face side of each layer,
A part of the ridge portion formed by removing the second conductivity type cap layer is only the second second conductivity type cladding layer in which the resistance is reduced to a portion separated by a predetermined distance from the end face of each layer. A semiconductor laser device having a low resistance ridge portion, wherein the second contact layer has an opening so as to expose the low resistance ridge portion.