JP2008270434A - Impurity diffusing method, monolithic semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents

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JP2008270434A JP2007109673A JP2007109673A JP2008270434A JP 2008270434 A JP2008270434 A JP 2008270434A JP 2007109673 A JP2007109673 A JP 2007109673A JP 2007109673 A JP2007109673 A JP 2007109673A JP 2008270434 A JP2008270434 A JP 2008270434A
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英郎 橋本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a monolithic semiconductor laser device and an impurity diffusing method capable of diffusing impurities into specific layers included in a plurality of semiconductor laser forming portions, respectively, in the same process, without affecting the device characteristics. <P>SOLUTION: In this impurity diffusing method, heating is carried out to diffuse the impurities after a first impurity containing object 54 is arranged in a first arrangement portion 71 in a first diffusion receiving region 56 in a first semiconductor laser forming portion 22A and a second impurity containing object 55 is arranged in a second arrangement portion 72 in a second diffusion receiving region 57 having an impurity diffusion speed higher than that of the first diffusion receiving region 56 in a second semiconductor laser forming portion 23A. Then, the ratio of one surface in the thickness direction of a first contact portion 73 of the first arrangement portion 71 in contact with the first impurity containing object 54 to the whole of the one surface in the thickness direction of the first arrangement portion 71 is made larger than the ratio of one surface in the thickness direction of a second contact portion 74 of the second arrangement portion 72 in contact with the second impurity containing object 55 to the whole of the one surface in the thickness direction of the second arrangement portion 72. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の半導体レーザ構成部が1つの基板に設けられるモノリシック型半導体レーザ素子およびその製造方法、ならびにそれに用いる不純物拡散方法に関する。   The present invention relates to a monolithic semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor laser components are provided on one substrate, a method for manufacturing the same, and an impurity diffusion method used therefor.

近年、音楽、映像などのデジタル情報の記録媒体として、CD(Compact Disk)およびDVD(Digital Versatile Disk)の利用が広く進み、CDおよびDVDの記録再生装置の光ピックアップ光源として、半導体レーザ素子に対する需要が高まっている。CDおよびDVDの双方に互換性を持つ記録再生装置においては、光学系の簡略化および小型化のために、1つの基板にCD用およびDVD用の2つの半導体レーザ構成部が設けられたモノリシック型半導体レーザ素子が必要となる。   In recent years, CD (Compact Disk) and DVD (Digital Versatile Disk) have been widely used as recording media for digital information such as music and video, and demand for semiconductor laser elements as optical pickup light sources for CD and DVD recording / reproducing apparatuses has been increasing. Is growing. In a recording / reproducing apparatus compatible with both CD and DVD, a monolithic type in which two semiconductor laser components for CD and DVD are provided on one substrate in order to simplify and miniaturize the optical system. A semiconductor laser element is required.

図11は、モノリシック型半導体レーザ素子1を示す断面図である。モノリシック型半導体レーザ素子1は、CD用の光ピックアップ光源として、発振波長780nm帯の第1半導体レーザ構成部2を備え、DVD用の光ピックアップ光源として、発振波長650nm帯の第2半導体レーザ構成部3を備える。第1半導体レーザ構成部2の第1活性層4aは、アルミニウム−ガリウム−ヒ素(AlGaAs)系化合物半導体材料で形成され、第2半導体レーザ構成部3の活性層5aは、アルミニウム−ガリウム−インジウム−リン(AlGaInP)系化合物半導体材料で形成される。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing the monolithic semiconductor laser element 1. The monolithic semiconductor laser device 1 includes a first semiconductor laser component 2 having an oscillation wavelength of 780 nm as an optical pickup light source for CD, and a second semiconductor laser component having an oscillation wavelength of 650 nm as an optical pickup light source for DVD. 3 is provided. The first active layer 4a of the first semiconductor laser component 2 is made of an aluminum-gallium-arsenic (AlGaAs) based compound semiconductor material, and the active layer 5a of the second semiconductor laser component 3 is made of aluminum-gallium-indium- It is formed of a phosphorus (AlGaInP) based compound semiconductor material.

CDおよびDVDの両方に確実に情報を記録するために、各半導体レーザ構成部2,3には、200mW以上の出力での安定走行が求められる。これを達成するために、各半導体レーザ構成部2,3には、共振器端面部分での発熱を抑え、信頼性を向上することが求められる。共振器端面部分での発熱を抑えるために、各共振器端面には、内部で発生したレーザ光を吸収せずに外部に透過させる窓構造領域が形成される。   In order to reliably record information on both the CD and the DVD, the semiconductor laser components 2 and 3 are required to stably run at an output of 200 mW or more. In order to achieve this, each of the semiconductor laser components 2 and 3 is required to suppress heat generation at the resonator end face portion and improve reliability. In order to suppress the heat generation at the resonator end face, a window structure region that allows the laser light generated inside to be transmitted to the outside without being absorbed is formed on each resonator end face.

従来技術のモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法では、N型基板11の厚み方向一表面部に各半導体レーザ構成部2,3の発光層4,5を形成した後、窓構造領域を形成し、さらにリッジ部6,7を形成して、絶縁層8およびP側電極9を形成する。さらにN型基板11の厚み方向他表面部にN側電極10を形成して、モノリシック型半導体レーザ素子1が得られる。   In the manufacturing method of the monolithic semiconductor laser element of the prior art, after forming the light emitting layers 4 and 5 of the respective semiconductor laser constituting portions 2 and 3 on one surface portion in the thickness direction of the N-type substrate 11, a window structure region is formed, Further, the ridges 6 and 7 are formed, and the insulating layer 8 and the P-side electrode 9 are formed. Further, the N-side electrode 10 is formed on the other surface portion in the thickness direction of the N-type substrate 11 to obtain the monolithic semiconductor laser device 1.

窓構造領域は、共振器端面の窓構造領域を形成しようとする領域のみに酸化亜鉛(ZnO)膜を形成して加熱し、ZnO膜から亜鉛(Zn)を活性層4a,5aに拡散させることによって形成される。第1半導体レーザ構成部2と第2半導体レーザ構成部3とは、発光層4,5、特に活性層4a,5aの構成元素が異なるので、Znの拡散速度が異なる。したがって活性層4a,5aに対して一定の濃度になるようにZnを拡散させるために要する加熱時間が異なるので、第1半導体レーザ構成部2の活性層4aに対するZnの拡散工程と、第2半導体レーザ構成部3の活性層5aに対するZnの拡散工程とを同時に行なうことは困難である。   In the window structure region, a zinc oxide (ZnO) film is formed only in a region where the window structure region of the resonator end face is to be formed and heated, and zinc (Zn) is diffused from the ZnO film to the active layers 4a and 5a. Formed by. The first semiconductor laser component 2 and the second semiconductor laser component 3 are different in the constituent elements of the light emitting layers 4 and 5, particularly the active layers 4 a and 5 a, and therefore have different Zn diffusion rates. Therefore, since the heating time required for diffusing Zn so as to have a constant concentration with respect to the active layers 4a and 5a is different, the step of diffusing Zn into the active layer 4a of the first semiconductor laser component 2 and the second semiconductor It is difficult to simultaneously perform the Zn diffusion step for the active layer 5a of the laser component 3.

Znの拡散工程を同時に行なうために、各半導体レーザ構成部に拡散制御層を設けて、発光層における不純物の拡散速度を調整する技術がある(たとえば、特許文献1参照)。   In order to simultaneously perform the Zn diffusion step, there is a technique in which a diffusion control layer is provided in each semiconductor laser component to adjust the impurity diffusion rate in the light emitting layer (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−26447号公報(第7−9頁,第4図)Japanese Patent Laid-Open No. 2002-26447 (page 7-9, FIG. 4)

特許文献1に開示の技術では、発光に寄与する活性層とは別に拡散制御層が設けられるので、素子抵抗が上昇するなどの問題が生じる。   In the technique disclosed in Patent Document 1, since the diffusion control layer is provided separately from the active layer contributing to light emission, there arises a problem that the element resistance increases.

本発明の目的は、複数の半導体レーザ構成部に含まれる特定の層に対して、素子特性に影響を及ぼすことなく、同一の工程で不純物を拡散させることが可能なモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法、およびそれに用いる不純物拡散方法を提供することである。   An object of the present invention is to manufacture a monolithic semiconductor laser device capable of diffusing impurities in the same process without affecting device characteristics with respect to a specific layer included in a plurality of semiconductor laser components It is to provide a method and an impurity diffusion method used therefor.

本発明は、半導体材料で形成される第1半導体層を含む第1被処理部と、第1半導体層とは互いに異なる半導体材料で形成される第2半導体層を含む第2被処理部とが基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体のうち、第1半導体層の少なくとも一部分を含んで第1被処理部に予め定められる第1被拡散領域と、第2半導体層の少なくとも一部分を含んで第2被処理部に予め定められ、第1被拡散領域よりも不純物の拡散速度の高い第2被拡散領域とに前記不純物を拡散させる不純物拡散方法であって、
第1被処理部の厚み方向一表面部のうち、第1被拡散領域に含まれる第1配置部分に、前記不純物を含有する第1不純物含有体を配置し、第2被処理部の厚み方向一表面部のうち、第2被拡散領域に含まれる第2配置部分に、前記不純物を含有する第2不純物含有体を配置する不純物含有体配置工程と、
第1不純物含有体が配置された第1被拡散領域と第2不純物含有体が配置された第2被拡散領域とを加熱して、第1および第2被拡散領域に前記不純物を拡散させる拡散工程とを含み、
第1配置部分のうちで第1不純物含有体に接する第1接触部分の厚み方向一表面が、第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合は、第2配置部分のうちで第2不純物含有体に接する第2接触部分の厚み方向一表面が、第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合よりも大きいことを特徴とする不純物拡散方法である。
According to the present invention, a first target portion including a first semiconductor layer formed of a semiconductor material and a second target portion including a second semiconductor layer formed of a semiconductor material different from the first semiconductor layer are provided. Among the objects to be processed provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate, a first diffusion region predetermined in the first processing part including at least a part of the first semiconductor layer and at least a part of the second semiconductor layer are provided. And an impurity diffusion method for diffusing the impurity in a second diffusion region that is predetermined in the second target portion and has a higher impurity diffusion rate than the first diffusion region,
Of the one surface portion in the thickness direction of the first processed portion, the first impurity-containing body containing the impurity is arranged in the first arrangement portion included in the first diffusion region, and the thickness direction of the second processed portion An impurity-containing body disposing step of disposing a second impurity-containing body containing the impurity in a second disposition portion included in the second diffusion region in one surface portion;
Diffusion in which the first diffusion region in which the first impurity-containing body is disposed and the second diffusion region in which the second impurity-containing body is disposed are heated to diffuse the impurities in the first and second diffusion regions. Process,
The proportion of the first contact portion in contact with the first impurity-containing body in the thickness direction in the first arrangement portion in the entire thickness direction of the first arrangement portion is the second impurity in the second arrangement portion. The impurity diffusion method is characterized in that the surface in the thickness direction of the second contact portion in contact with the inclusion body is larger than the ratio of the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion.

本発明に従えば、第1および第2被処理部が基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体に対して、不純物含有体配置工程において、第1被処理部の厚み方向一表面部のうちで第1被拡散領域に含まれる第1配置部分に第1不純物含有体が配置され、第2被処理部の厚み方向一表面部のうちで第2被拡散領域に含まれる第2配置部分に第2不純物含有体が配置される。このようにして第1および第2不純物含有体が形成された第1および第2被拡散領域が拡散工程で加熱されて、第1および第2被拡散領域に不純物が拡散される。第1配置部分のうちで第1不純物含有体に接する第1接触部分の厚み方向一表面が第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合(以下「第1不純物含有体割合」という)は、第2配置部分のうちで第2不純物含有体に接する第2接触部分が第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合(以下「第2不純物含有体割合」という)よりも大きい。   According to the present invention, in the impurity-containing body arranging step, the one surface portion in the thickness direction of the first processing portion is provided on the surface of the substrate in which the first and second processing portions are provided on the one surface portion in the thickness direction of the substrate. The first impurity-containing body is arranged in the first arrangement portion included in the first diffusion region, and the second arrangement included in the second diffusion region in one surface portion in the thickness direction of the second processing portion. A second impurity-containing body is disposed in the portion. Thus, the 1st and 2nd to-be-diffused area | region in which the 1st and 2nd impurity containing body was formed is heated by a diffusion process, and an impurity is diffused in the 1st and 2nd to-be-diffused area. The ratio of the first contact portion in contact with the first impurity-containing body in the thickness direction in the first arrangement portion to the entire one surface in the thickness direction of the first arrangement portion (hereinafter referred to as “first impurity-containing body ratio”) is The ratio of the second contact portion in contact with the second impurity-containing body in the second arrangement portion to the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion (hereinafter referred to as “second impurity-containing body ratio”) is larger.

このように第1不純物含有体割合が第2不純物含有体割合よりも大きいので、拡散工程で第1および第2被拡散領域が加熱されるとき、第2配置部分の厚み方向一表面の単位面積あたりに供給される不純物の量(以下「第2不純物平均供給量」という)を、第1配置部分の厚み方向一表面の単位面積あたりに供給される不純物の量(以下「第1不純物平均供給量」という)よりも少なくすることができる。これによって、第2被拡散領域における不純物の拡散速度が第1被拡散領域における不純物の拡散速度よりも高い場合に、第1不純物含有体から第1半導体層まで不純物が拡散されるのに要する時間と第2不純物含有体から第2半導体層まで不純物が拡散されるのに要する時間との間に差が生じることを抑制することが可能である。したがって拡散工程で第1および第2被拡散領域を加熱することで、第1半導体層の第1被拡散領域に含まれる部分と第2半導体層の第2被拡散領域に含まれる部分との両方に対して、不純物を拡散させることが可能である。   Thus, since the first impurity-containing body ratio is larger than the second impurity-containing body ratio, when the first and second diffusion regions are heated in the diffusion process, the unit area of one surface in the thickness direction of the second arrangement portion The amount of impurities supplied per unit (hereinafter referred to as “second impurity average supply amount”) is defined as the amount of impurities supplied per unit area on the surface in the thickness direction of the first arrangement portion (hereinafter referred to as “first impurity average supply”). Less than “amount”). Thereby, when the diffusion rate of the impurity in the second diffusion region is higher than the diffusion rate of the impurity in the first diffusion region, the time required for the impurity to diffuse from the first impurity containing body to the first semiconductor layer. And the time required for impurities to diffuse from the second impurity-containing body to the second semiconductor layer can be suppressed. Therefore, by heating the first and second diffusion regions in the diffusion step, both the portion included in the first diffusion region of the first semiconductor layer and the portion included in the second diffusion region of the second semiconductor layer On the other hand, it is possible to diffuse impurities.

また本発明は、不純物含有体配置工程は、
第1および第2配置部分を覆うように、前記不純物を含有する不純物層を形成する不純物層形成段階と、
第1配置部分のうちで第1接触部分を除く残余の部分、および第2配置部分のうちで第2接触部分を除く残余の部分に形成された不純物層を除去して、第1および第2不純物含有体を形成する除去段階とを含むことを特徴とする。
In the present invention, the impurity-containing body arranging step
An impurity layer forming step of forming an impurity layer containing the impurity so as to cover the first and second arrangement portions;
The first and second impurity layers formed on the remaining portion excluding the first contact portion in the first arrangement portion and the remaining portion excluding the second contact portion in the second arrangement portion are removed. And a removal step of forming an impurity-containing body.

本発明に従えば、不純物層形成段階で第1および第2配置部分を覆うように不純物層を形成し、形成された不純物層のうち、第1配置部分のうちで第1接触部分を除く残余の部分、および第2配置部分のうちで第2接触部分を除く残余の部分に形成された不純物層を除去段階で除去して、第1および第2不純物含有体が形成される。これによって第1および第2不純物含有体を一括して形成することができる。   According to the present invention, the impurity layer is formed so as to cover the first and second arrangement portions in the impurity layer formation stage, and the remaining of the formed impurity layers except the first contact portion in the first arrangement portion. The first and second impurity containing bodies are formed by removing the impurity layer formed in the remaining portion excluding the second contact portion in the portion and the second arrangement portion in the removing step. Thereby, the first and second impurity-containing bodies can be formed in a lump.

また本発明は、第1被処理部は、第1半導体層である第1活性層と、第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第1半導体レーザ構成部であり、
第2被処理部は、第2半導体層である第2活性層と、第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第2半導体レーザ構成部であることを特徴とする。
Further, according to the present invention, the first processing target is a first semiconductor in which a first active layer that is a first semiconductor layer and two first cladding layers that sandwich the first active layer are stacked in the thickness direction of the substrate. A laser component,
The second processed part is a second semiconductor laser constituent part in which a second active layer that is a second semiconductor layer and two second clad layers that sandwich the second active layer are stacked in the thickness direction of the substrate. It is characterized by that.

本発明に従えば、第1半導体層である第1活性層と第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第1半導体レーザ構成部と、第2半導体層である第2活性層と第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第2半導体レーザ構成部とが、基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体に対して、不純物含有体配置工程で第1および第2不純物含有体が配置される。この第1および第2不純物含有体が配置された第1および第2被拡散領域が拡散工程で加熱されて、第1および第2被拡散領域に不純物が拡散される。   According to the present invention, a first semiconductor laser constituting unit in which a first active layer that is a first semiconductor layer and two first cladding layers that sandwich the first active layer are stacked in the thickness direction of the substrate; A second semiconductor laser component in which a second active layer, which is a semiconductor layer, and two second cladding layers sandwiching the second active layer are stacked in the thickness direction of the substrate is provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate. The first and second impurity-containing bodies are arranged in the impurity-containing body arranging step with respect to the object to be processed. The first and second diffusion regions where the first and second impurity-containing bodies are disposed are heated in the diffusion process, and the impurities are diffused into the first and second diffusion regions.

第1被処理部である第1半導体レーザ構成部における第1不純物含有体割合は、第2被処理部である第2半導体レーザ構成部における第2不純物含有体割合よりも大きいので、拡散工程で第1および第2被拡散領域が加熱されるとき、第2配置部分の厚み方向一表面の単位面積あたりに供給される不純物の量である第2不純物平均供給量を、第1配置部分の厚み方向一表面の単位面積あたりに供給される不純物の量である第1不純物平均供給量よりも少なくすることができる。これによって、拡散工程で第1および第2被拡散領域を加熱することで、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に不純物を拡散させることが可能であるので、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分を無秩序化してエネルギバンドギャップを大きくし、第1および第2活性層の両方に窓構造領域を形成することが可能である。   Since the first impurity-containing body ratio in the first semiconductor laser constituent part that is the first processed part is larger than the second impurity-containing body ratio in the second semiconductor laser constituent part that is the second processed part, When the first and second diffusion regions are heated, the second impurity average supply amount, which is the amount of impurities supplied per unit area of one surface in the thickness direction of the second arrangement portion, is set to the thickness of the first arrangement portion. The first impurity average supply amount, which is the amount of impurities supplied per unit area of one surface in the direction, can be reduced. Thus, by heating the first and second diffusion regions in the diffusion step, the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer Since impurities can be diffused in both, the energy band gap is increased by disordering the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. It is possible to enlarge the window structure region in both the first and second active layers.

また本発明は、第1および第2活性層はそれぞれ、井戸層と、井戸層よりもエネルギバンドギャップの大きい障壁層とを含む量子井戸構造に形成され、
前記不純物は、亜鉛(Zn)であることを特徴とする。
In the present invention, each of the first and second active layers is formed in a quantum well structure including a well layer and a barrier layer having a larger energy band gap than the well layer.
The impurity is zinc (Zn).

本発明に従えば、第1および第2活性層は、井戸層と障壁層とを含む量子井戸構造に形成される。この量子井戸構造の第1および第2活性層のうち、第1および第2被拡散領域に含まれる部分に、拡散工程で不純物として亜鉛(Zn)が拡散される。これによって、第1および第2被拡散領域に含まれる部分の第1および第2活性層の量子井戸構造が破壊されて無秩序化され、この部分のエネルギバンドギャップが、第1および第2被拡散領域を除く残余の領域に含まれる第1および第2活性層のエネルギバンドギャップよりも大きくなり、前記残余の領域で発生するレーザ光を吸収せずに透過させる窓構造領域が形成される。本発明では第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して拡散工程で亜鉛を拡散させることが可能であるので、拡散工程において同時に窓構造領域を形成することができる。   According to the present invention, the first and second active layers are formed in a quantum well structure including a well layer and a barrier layer. Of the first and second active layers of this quantum well structure, zinc (Zn) is diffused as an impurity in the portions included in the first and second diffusion regions. As a result, the quantum well structures of the first and second active layers in the portions included in the first and second diffusion regions are destroyed and disordered, and the energy band gap in this portion is changed into the first and second diffusion regions. A window structure region is formed which is larger than the energy band gaps of the first and second active layers included in the remaining region excluding the region and allows the laser light generated in the remaining region to pass through without being absorbed. In the present invention, it is possible to diffuse zinc in both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer in the diffusion step. In the diffusion step, the window structure region can be formed at the same time.

また本発明は、2つの第1クラッド層のうち、第1活性層と第1不純物含有体との間に介在される第1クラッド層は、Alx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成され、
2つの第2クラッド層のうち、第2活性層と第2不純物含有体との間に介在される第2クラッド層は、Alx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成されることを特徴とする。
In the present invention, of the two first cladding layers, the first cladding layer interposed between the first active layer and the first impurity-containing body is Al x1 Ga y1 In 1-x1-y1 P (0 <X1 <1,0 <y1 <1, x1 + y1 <1) formed by an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material,
Of the two second cladding layers, the second cladding layer interposed between the second active layer and the second impurity-containing body is Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1, It is formed by an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by 0 <y2 <1, x2 + y2 <1).

本発明に従えば、第1活性層と第1不純物含有体との間に介在される第1クラッド層がAlx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)によって形成され、第2活性層と第2不純物含有体との間に介在される第2クラッド層がAlx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)によって形成される。このように活性層と不純物含有体との間に介在する第1および第2クラッド層が同一の元素を含む半導体材料で形成されるので、これら第1および第2クラッド層に一定の速度で不純物を拡散させることができる。これによって、第1および第2クラッド層において不純物の拡散速度に差が生じることを防ぐことができるので、第1活性層における不純物の拡散速度が第2活性層における不純物の拡散速度よりも低い場合に、第1不純物含有体割合を第2不純物含有体割合よりも大きくすることで、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して、拡散工程でより確実に不純物を拡散させることが可能である。 According to the present invention, the first cladding layer interposed between the first active layer and the first impurity-containing body is Al x1 Ga y1 In 1-x1-y1 P (0 <x1 <1, 0 <y1 < 1, x1 + y1 <1), and the second cladding layer interposed between the second active layer and the second impurity-containing body is Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1, 0 <y2 <1, x2 + y2 <1). As described above, since the first and second cladding layers interposed between the active layer and the impurity-containing body are formed of a semiconductor material containing the same element, impurities are introduced into the first and second cladding layers at a constant rate. Can be diffused. This can prevent a difference in impurity diffusion rate between the first and second cladding layers, so that the impurity diffusion rate in the first active layer is lower than the impurity diffusion rate in the second active layer. In addition, by making the first impurity-containing body ratio larger than the second impurity-containing body ratio, the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the second diffusion region of the second active layer are included. It is possible to diffuse impurities more reliably in both parts by the diffusion process.

また本発明は、第1活性層は、AlGa1−hAs(0<h<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−ヒ素系化合物半導体材料によって形成され、
第2活性層は、AlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1,j+k<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成されることを特徴とする。
According to the present invention, the first active layer is formed of an aluminum-gallium-arsenic compound semiconductor material represented by Al h Ga 1-h As (0 <h <1),
The second active layer is made of an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by Al j Ga k In 1-j-k P (0 ≦ j <1, 0 <k <1, j + k <1). It is formed.

本発明に従えば、第1活性層がAlGa1−hAs(0<h<1)で形成され、第2活性層がAlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1)で形成されるので、第1活性層から波長780nm帯のレーザ光を発する第1半導体レーザ構成部が実現され、第2活性層から波長650nm帯のレーザ光を発する第2半導体レーザ構成部が実現される。この第1活性層を形成するAlGa1−hAs(0<h<1)は、第2活性層を形成するAlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1,j+k<1)よりも不純物の拡散係数が小さいが、第1不純物含有体割合は第2不純物含有体割合よりも大きいので、拡散工程での第1および第2被拡散領域の加熱によって、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して不純物を拡散させて窓構造領域を形成することが可能である。 According to the present invention, the first active layer is formed of Al h Ga 1-h As (0 <h <1), and the second active layer is Al j Ga k In 1-j-k P (0 ≦ j < 1,0 <k <1), a first semiconductor laser component that emits a laser beam having a wavelength of 780 nm from the first active layer is realized, and a laser beam having a wavelength of 650 nm is emitted from the second active layer. A second semiconductor laser component is realized. Al h Ga 1-h As (0 <h <1) that forms the first active layer is Al j Ga k In 1-jk P (0 ≦ j <1,0) that forms the second active layer. Although the impurity diffusion coefficient is smaller than <k <1, j + k <1), the first impurity-containing body ratio is larger than the second impurity-containing body ratio, so that the first and second diffusion regions in the diffusion process The window structure region is formed by diffusing impurities in both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer by heating. Is possible.

また本発明は、第1接触部分の厚み方向一表面が第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合を、第2接触部分の厚み方向一表面が第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合で除した含有体面積比率は、8以上20以下であり、
第1および第2不純物含有体の厚み方向における寸法は、30nm以上300nm以下であることを特徴とする。
In the present invention, the ratio of the surface in the thickness direction of the first contact portion to the entire surface in the thickness direction of the first arrangement portion is the ratio of the surface in the thickness direction of the second contact portion to the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion. The inclusion body area ratio divided by the ratio of occupying is 8 or more and 20 or less,
The dimension in the thickness direction of the first and second impurity-containing bodies is 30 nm to 300 nm.

本発明に従えば、第1不純物含有体割合を第2不純物含有体割合で除した含有体面積比率は、8以上20以下であり、第1および第2不純物含有体の厚み方向における寸法(以下「厚み寸法」という)は30nm以上300nm以下である。第1活性層がAlGa1−hAs(0<h<1)で形成され、第2活性層がAlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1,j+k<1)で形成される場合に含有体面積比率が8未満であると、第2不純物平均供給量と第1不純物平均供給量との差が充分でなく、拡散工程において第1活性層まで不純物が拡散されるのに要する時間が、第2活性層まで不純物が拡散されるのに要する時間よりも過度に長くなり、第1および第2活性層の対応する被拡散領域に含まれる部分に対して、同時に不純物を拡散させることができないおそれがある。含有体面積比率が20を超えると、第2不純物平均供給量が第1不純物平均供給量よりも過度に小さくなって、第2活性層まで不純物が拡散されるのに要する時間が、第1活性層まで不純物が拡散されるのに要する時間よりも過度に長くなり、第1および第2活性層の対応する被拡散領域に含まれる部分に、同時に不純物を拡散させることができないおそれがある。前述のように含有体面積比率を8以上20以下にすることによって、第1不純物平均供給量と第2不純物平均供給量との差を好適なものとすることができるので、第1活性層まで不純物が拡散されるのに要する時間と第2活性層まで不純物が拡散されるのに要する時間との間の差を抑制し、拡散工程での加熱によって、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分と、第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分との両方に対して、より確実に不純物を拡散させることが可能である。 According to the present invention, the inclusion body area ratio obtained by dividing the first impurity-containing body ratio by the second impurity-containing body ratio is 8 or more and 20 or less, and the dimension in the thickness direction of the first and second impurity-containing bodies (hereinafter, The “thickness dimension” is 30 nm or more and 300 nm or less. The first active layer is formed of Al h Ga 1-h As (0 <h <1), and the second active layer is Al j Ga k In 1-jk P (0 ≦ j <1, 0 <k < 1, j + k <1), if the inclusion body area ratio is less than 8, the difference between the second impurity average supply amount and the first impurity average supply amount is not sufficient, and the first activity in the diffusion step The time required for the impurity to be diffused to the layer is excessively longer than the time required for the impurity to be diffused to the second active layer, and is included in the corresponding diffusion regions of the first and second active layers. There is a possibility that impurities cannot be diffused into the portion at the same time. When the inclusion area ratio exceeds 20, the second impurity average supply amount becomes excessively smaller than the first impurity average supply amount, and the time required for the impurity to diffuse to the second active layer is There is a possibility that the impurity is excessively longer than the time required for the impurity to be diffused to the layer, and the impurity cannot be simultaneously diffused into the portion included in the corresponding diffusion region of the first and second active layers. By making the inclusion area ratio 8 or more and 20 or less as described above, the difference between the first impurity average supply amount and the second impurity average supply amount can be made suitable. The difference between the time required for the impurity to diffuse and the time required for the impurity to diffuse to the second active layer is suppressed, and the first diffusion region of the first active layer is heated by the diffusion process. The impurity can be more reliably diffused into both the portion included in the portion and the portion included in the second diffusion region of the second active layer.

また第1および第2不純物含有体の厚み寸法が30nm未満であると、第1および第2不純物含有体に厚みむらが生じている場合、この厚みむらの影響によって第1および第2被拡散領域に供給される不純物の量にむらが生じるおそれがある。第1および第2不純物含有体の厚み寸法が300nmを超えると、第1および第2不純物含有体の形成工程での寸法精度が下がり、窓構造領域の形成におけるばらつきの原因となる。前述のように第1および第2不純物含有体の厚み寸法を30nm以上300nm以下にすることによって、第1および第2被拡散領域に供給される不純物の量に対する第1および第2不純物含有体の厚みむらの影響を排除することができる。また第1および第2不純物含有体の寸法精度を高め、窓構造領域の形成におけるばらつきを抑制することができる。これによって、第1および第2半導体レーザ構成部の対応する被拡散領域に含まれる部分に供給される不純物の量を、第1および第2接触部分の厚み方向一表面が対応する第1および第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合に基づいて、より確実に調整することができる。したがって、含有体面積比率を8以上20以下とし、第1および第2不純物含有体の厚み寸法を30nm以上300nm以下とすることによって、拡散工程において、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して、より確実に不純物を拡散させることができる。   If the first and second impurity-containing bodies have a thickness dimension of less than 30 nm and the first and second impurity-containing bodies have uneven thickness, the first and second diffusion regions are affected by the uneven thickness. There is a risk that the amount of impurities supplied to the substrate will be uneven. When the thickness dimension of the first and second impurity-containing bodies exceeds 300 nm, the dimensional accuracy in the process of forming the first and second impurity-containing bodies decreases, causing variations in the formation of the window structure region. As described above, by setting the thickness dimension of the first and second impurity-containing bodies to 30 nm or more and 300 nm or less, the first and second impurity-containing bodies with respect to the amount of impurities supplied to the first and second diffusion regions are set. The influence of thickness unevenness can be eliminated. Further, the dimensional accuracy of the first and second impurity-containing bodies can be increased, and variations in the formation of the window structure region can be suppressed. As a result, the amount of the impurity supplied to the portion included in the corresponding diffusion region of the first and second semiconductor laser constituent portions is determined by the first and second surfaces corresponding to one surface in the thickness direction of the first and second contact portions. It can adjust more reliably based on the ratio which occupies for the whole surface of the thickness direction of 2 arrangement | positioning parts. Therefore, the inclusion body area ratio is set to 8 or more and 20 or less, and the thickness dimension of the first and second impurity containing bodies is set to 30 nm or more and 300 nm or less, so that it is included in the first diffusion region of the first active layer in the diffusion step. The impurity can be more reliably diffused into both the portion to be included and the portion included in the second diffusion region of the second active layer.

また本発明は、拡散工程では、第1および第2被拡散領域を、温度600℃以上640℃以下で30分間以上180分間以下加熱することを特徴とする。   In the diffusion step, the first and second diffusion regions are heated at a temperature of 600 ° C. to 640 ° C. for 30 minutes to 180 minutes.

本発明に従えば、拡散工程では、第1および第2不純物含有体の配置された第1および第2被拡散領域が、温度600℃以上640℃以下で30分間以上180分間以下加熱される。第1および第2被拡散領域の加熱温度が600℃未満であると、第1被拡散領域における不純物の拡散速度が第2被拡散領域における不純物の拡散速度に比べて過度に低くなり、拡散工程で第1および第2被拡散領域を加熱しても、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分と第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分との両方に対して不純物を拡散させることができないおそれがある。第1および第2被拡散領域の加熱温度が640℃を超えると、第1および第2被拡散領域外の領域に不純物が拡散したり、第1および第2半導体レーザ構成部に含まれる各層に結晶欠陥が生じたりするおそれがある。第1および第2被拡散領域の加熱時間が30分間未満であると、第1および第2被拡散領域に対して不純物が拡散される時間が不足し、拡散工程での加熱によって、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の全体にわたって不純物を拡散できないおそれがある。第1および第2被拡散領域の加熱時間が180分間を超えると、第1および第2被拡散領域外の領域に不純物が拡散したり、第1および第2半導体レーザ構成部に含まれる各層に結晶欠陥が生じたりするおそれがある。   According to the present invention, in the diffusion step, the first and second diffusion regions where the first and second impurity-containing bodies are arranged are heated at a temperature of 600 ° C. to 640 ° C. for 30 minutes to 180 minutes. When the heating temperature of the first and second diffusion regions is less than 600 ° C., the diffusion rate of impurities in the first diffusion region becomes excessively lower than the diffusion rate of impurities in the second diffusion region, and the diffusion step Even if the first and second diffusion regions are heated in step 1, both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer Impurities may not be diffused. When the heating temperature of the first and second diffusion regions exceeds 640 ° C., impurities diffuse into the regions outside the first and second diffusion regions, or in each layer included in the first and second semiconductor laser components. Crystal defects may occur. When the heating time of the first and second diffusion regions is less than 30 minutes, the time during which impurities are diffused in the first and second diffusion regions is insufficient, and the first activity is caused by heating in the diffusion process. There is a possibility that impurities cannot be diffused over the entire portion of the layer included in the first diffusion region and the portion of the second active layer included in the second diffusion region. When the heating time of the first and second diffusion regions exceeds 180 minutes, impurities diffuse into the regions outside the first and second diffusion regions, or in each layer included in the first and second semiconductor laser components. Crystal defects may occur.

前述のように第1および第2被拡散領域の加熱温度を600℃以上640℃以下とし、第1および第2被拡散領域の加熱時間を30分間以上180分間以下とすることによって、拡散工程での第1および第2被拡散領域の加熱によって、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分と第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分との両方に対して、全体にわたってより確実に不純物を拡散させることができる。また第1および第2被拡散領域外の領域への不純物の拡散を抑制し、また第1および第2半導体レーザ構成部を構成する各層への結晶欠陥の発生を抑制することができる。   As described above, the heating temperature of the first and second diffusion regions is 600 ° C. or more and 640 ° C. or less, and the heating time of the first and second diffusion regions is 30 minutes or more and 180 minutes or less. By heating the first and second diffusion regions of the first active layer, both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer Thus, the impurities can be more reliably diffused. In addition, it is possible to suppress the diffusion of impurities to the regions outside the first and second diffusion regions, and to suppress the generation of crystal defects in the respective layers constituting the first and second semiconductor laser components.

また本発明は、第1および第2半導体レーザ構成部が基板の厚み方向一表面部に設けられるモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法であって、
基板の厚み方向一表面部に、半導体材料で形成される第1活性層と第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とを基板の厚み方向に積層して第1半導体レーザ構成部を形成し、第1活性層とは互いに異なる半導体材料で形成される第2活性層と第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とを基板の厚み方向に積層して第2半導体レーザ構成部を形成して、第1および第2半導体レーザ構成部が基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体を準備する準備工程と、
基板の厚み方向に垂直な共振器方向における第1活性層の一端部を含んで第1半導体レーザ構成部に予め定められる第1被拡散領域と、前記共振器方向における第2活性層の一端部を含んで第2半導体レーザ構成部に予め定められ、第1被拡散領域よりも不純物の拡散速度の高い第2被拡散領域とに前記不純物を拡散させて、第1および第2活性層の前記一端部に窓構造領域を形成する窓構造領域形成工程とを含み、
窓構造領域形成工程では、前記本発明の不純物拡散方法によって前記不純物を拡散させることを特徴とするモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法である。
Further, the present invention is a method for manufacturing a monolithic semiconductor laser device, wherein the first and second semiconductor laser constituent portions are provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate,
A first semiconductor laser component is formed by laminating a first active layer formed of a semiconductor material and two first cladding layers sandwiching the first active layer in the thickness direction of the substrate on one surface portion in the thickness direction of the substrate. A second semiconductor laser structure is formed by stacking a second active layer formed of a semiconductor material different from the first active layer and two second cladding layers sandwiching the second active layer in the thickness direction of the substrate. A preparation step in which a first and second semiconductor laser components are provided on a surface portion in the thickness direction of the substrate;
A first diffusion region predetermined in the first semiconductor laser component including one end of the first active layer in the resonator direction perpendicular to the thickness direction of the substrate, and one end of the second active layer in the resonator direction The second and second active layers are diffused into a second diffusion region having a diffusion rate higher than that of the first diffusion region. A window structure region forming step of forming a window structure region at one end,
In the window structure region forming step, the impurity is diffused by the impurity diffusion method of the present invention, which is a method for manufacturing a monolithic semiconductor laser device.

本発明に従えば、準備工程において、基板の厚み方向一表面部に、第1活性層と第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とが基板の厚み方向に積層されて第1半導体レーザ構成部が形成され、第2活性層と第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とが基板の厚み方向に積層されて第2半導体レーザ構成部が形成され、第1および第2半導体レーザ構成部が基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体が準備される。準備された被処理体のうち、第1半導体レーザ構成部の第1活性層の共振器方向における一端部を含む第1被拡散領域と、第2半導体レーザ構成部の第2活性層の共振器方向における一端部を含む第2被拡散領域とに窓構造領域形成工程で不純物が拡散されて、第1および第2活性層の共振器方向における一端部に窓構造領域が形成される。窓構造領域形成工程では、前記本発明の不純物拡散方法によって不純物が拡散されるので、第1および第2不純物含有体が配置された第1および第2被拡散領域を拡散工程で加熱することで、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に不純物を拡散させ、窓構造領域を同時に形成することができる。したがって、第1および第2活性層のいずれか一方に窓構造領域を形成した後、もう一方の活性層に窓構造領域を形成する場合に比べて、製造工程を簡略化することができるので、モノリシック型半導体レーザ素子を容易に製造することができる。   According to the present invention, in the preparation step, the first active layer and the two first cladding layers sandwiching the first active layer are laminated in the thickness direction of the substrate on the one surface portion in the thickness direction of the substrate. A laser component is formed, a second active layer and two second cladding layers sandwiching the second active layer are stacked in the thickness direction of the substrate to form a second semiconductor laser component, and the first and second An object to be processed in which a semiconductor laser component is provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate is prepared. Among the prepared objects to be processed, a first diffusion region including one end of the first active layer of the first semiconductor laser component in the resonator direction and a resonator of the second active layer of the second semiconductor laser component Impurities are diffused into the second diffusion region including one end in the direction in the window structure region forming step, and a window structure region is formed at one end in the resonator direction of the first and second active layers. In the window structure region forming step, since impurities are diffused by the impurity diffusion method of the present invention, the first and second diffusion regions where the first and second impurity containing bodies are disposed are heated in the diffusion step. The window structure region can be formed simultaneously by diffusing impurities in both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. Therefore, after the window structure region is formed in one of the first and second active layers, the manufacturing process can be simplified as compared with the case where the window structure region is formed in the other active layer. A monolithic semiconductor laser element can be easily manufactured.

また本発明は、前記本発明のモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法によって製造されることを特徴とするモノリシック型半導体レーザ素子である。   The present invention is also a monolithic semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a monolithic semiconductor laser device of the present invention.

本発明に従えば、モノリシック型半導体レーザ素子は、前述のような優れた本発明のモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法によって製造される。   According to the present invention, the monolithic semiconductor laser device is manufactured by the excellent method for manufacturing a monolithic semiconductor laser device of the present invention as described above.

本発明によれば、第1不純物含有体に接する第1接触部分の厚み方向一表面が第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合を、第2不純物含有体に接する第2部分の厚み方向一表面が第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合よりも大きくすることによって、第1配置部分の厚み方向一表面の単位面積あたりに供給される不純物の量を、第2配置部分の厚み方向一表面の単位面積あたりに供給される不純物の量よりも多くすることができる。これによって、第2被拡散領域における不純物の拡散速度が第1被拡散領域における不純物の拡散速度よりも高い場合に、第1および第2不純物含有体が配置された第1および第2被拡散領域を拡散工程で加熱することで、第1被処理部の第1半導体層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2被処理部の第2半導体層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して、不純物を拡散させることが可能になる。したがって、第1半導体層の第1被拡散領域に含まれる部分に不純物を拡散させる工程と、第2半導体層の第2被拡散領域に含まれる部分に不純物を拡散させる工程とを別々に行なう場合に比べて、不純物を拡散させるために要する工程を簡略化することが可能である。   According to the present invention, the proportion of the first contact portion in contact with the first impurity-containing body in the thickness direction on the entire surface in the thickness direction of the first arrangement portion is the thickness of the second portion in contact with the second impurity-containing body. The amount of impurities supplied per unit area of one surface in the thickness direction of the first arrangement portion is set to be larger than the ratio of the one surface in the direction to the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion. The amount of impurities supplied per unit area of one surface in the thickness direction can be increased. Thereby, when the diffusion rate of the impurity in the second diffusion region is higher than the diffusion rate of the impurity in the first diffusion region, the first and second diffusion regions in which the first and second impurity containing bodies are arranged. Is heated in the diffusion step, so that the portion included in the first diffusion region of the first semiconductor layer of the first processed portion and the portion included in the second diffusion region of the second semiconductor layer of the second processed portion Impurities can be diffused for both. Therefore, the step of diffusing impurities into the portion of the first semiconductor layer included in the first diffusion region and the step of diffusing the impurity into the portion of the second semiconductor layer included in the second diffusion region are performed separately. Compared to the above, it is possible to simplify the steps required to diffuse the impurities.

また本発明によれば、不純物層形成段階で第1および第2配置部分を覆うように不純物層を形成して、第1配置部分のうちで第1接触部分を除く残余の部分および第2配置部分のうちで第2接触部分を除く残余の部分に形成された不純物層を除去して第1および第2不純物含有体を形成することによって、第1および第2不純物含有体を一括して形成することができるので、不純物を拡散させるために要する工程を一層簡略化することができる。   According to the invention, the impurity layer is formed so as to cover the first and second arrangement portions in the impurity layer formation stage, and the remaining portion and the second arrangement excluding the first contact portion in the first arrangement portion. The first and second impurity-containing bodies are collectively formed by removing the impurity layer formed in the remaining portion of the portion excluding the second contact portion to form the first and second impurity-containing bodies. Therefore, the process required for diffusing impurities can be further simplified.

また本発明によれば、第1被処理部は、第1半導体層である第1活性層と第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第1半導体レーザ構成部であり、第2被処理部は、第2半導体層である第2活性層と第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第2半導体レーザ構成部である。このような被処理体に対して、第1半導体レーザ構成部の厚み方向一表面部のうちで第1被拡散領域に含まれる第1配置部分に第1不純物含有体を配置し、第2半導体レーザ構成部の厚み方向一表面部のうちで第2被拡散領域に含まれる第2配置部分に第2不純物含有体を配置するときに、第1不純物含有体に接する第1接触部分の厚み方向一表面が第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合である第1不純物含有体割合を、第2半導体レーザ構成部の第2配置部分のうちで第2不純物含有体に接する第2接触部分の厚み方向一表面が第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合である第2不純物含有体割合よりも大きくすることによって、拡散工程で第1および第2被拡散領域を加熱することで、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に不純物を拡散させて、窓構造領域を形成することが可能である。このような本発明の不純物拡散方法を用いて窓構造領域を形成することによって、第1および第2半導体層のいずれか一方に窓構造領域を形成した後、もう一方の半導体層に窓構造領域を形成する場合に比べて、第1および第2半導体レーザ構成部が1つの基板に設けられるモノリシック型半導体レーザ素子を製造する工程を簡略化することが可能であるので、モノリシック型半導体レーザ素子を容易に製造することが可能である。   Further, according to the present invention, the first processed portion includes a first active layer that is a first semiconductor layer and two first cladding layers that sandwich the first active layer, which are stacked in the thickness direction of the substrate. The second laser processing unit includes a second active layer, a second active layer that is a second semiconductor layer, and two second cladding layers that sandwich the second active layer in a thickness direction of the substrate. This is a semiconductor laser component. With respect to such an object to be processed, a first impurity-containing body is disposed in a first arrangement portion included in the first diffusion region in one surface portion in the thickness direction of the first semiconductor laser component, and the second semiconductor The thickness direction of the first contact portion in contact with the first impurity-containing body when the second impurity-containing body is arranged in the second arrangement portion included in the second diffusion region in one surface portion in the thickness direction of the laser component The second contact of the first impurity-containing body, which is the ratio of one surface to the entire surface in the thickness direction of the first arrangement portion, in contact with the second impurity-containing body in the second arrangement portion of the second semiconductor laser component Heating the first and second regions to be diffused in the diffusion step by making the one surface in the thickness direction of the portion larger than the ratio of the second impurity-containing body, which is the proportion of the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion. In the first diffusion region of the first active layer Murrell part and by diffusing impurities into both the second portion contained in the diffusion region of the second active layer, it is possible to form a window structure region. By forming the window structure region in one of the first and second semiconductor layers by forming the window structure region using such an impurity diffusion method of the present invention, the window structure region is formed in the other semiconductor layer. As compared with the case where the first and second semiconductor laser components are formed, it is possible to simplify the process of manufacturing the monolithic semiconductor laser device in which the first and second semiconductor laser components are provided on one substrate. It can be easily manufactured.

また本発明によれば、第1および第2活性層を量子井戸構造に形成し、この第1および第2活性層の第1および第2被拡散領域に含まれる部分に拡散工程で第1および第2不純物含有体から不純物として亜鉛(Zn)を拡散させるときに、第1不純物含有体割合を第2不純物含有体割合よりも大きくすることで、拡散工程での第1および第2被拡散領域の加熱によって、第1および第2被拡散領域に含まれる部分の第1および第2活性層の量子井戸構造を破壊して無秩序化し、窓構造領域を同時に形成することができる。このような不純物拡散方法を用いることによって、量子井戸構造の第1および第2活性層に窓構造領域が形成されるモノリシック型半導体レーザ素子の製造工程を簡略化し、モノリシック型半導体レーザ素子を容易に製造することが可能である。   Further, according to the present invention, the first and second active layers are formed in a quantum well structure, and the first and second active layers include the first and second diffusion layers in the first and second diffusion regions. When diffusing zinc (Zn) as an impurity from the second impurity-containing body, the first impurity-containing body ratio is made larger than the second impurity-containing body ratio, so that the first and second diffusion regions in the diffusion process As a result of this heating, the quantum well structures of the first and second active layers in the portions included in the first and second diffusion regions can be destroyed and disordered, and the window structure region can be formed simultaneously. By using such an impurity diffusion method, the manufacturing process of the monolithic semiconductor laser device in which the window structure regions are formed in the first and second active layers of the quantum well structure can be simplified, and the monolithic semiconductor laser device can be easily manufactured. It is possible to manufacture.

また本発明によれば、第1活性層と第1不純物含有体との間に介在される第1クラッド層をAlx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)で形成し、第2活性層と第2不純物含有体との間に介在される第2クラッド層をAlx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)で形成することで、第1および第2クラッド層において不純物の拡散速度に差が生じることを防ぐことができるので、第1活性層における不純物の拡散速度が第2活性層における不純物の拡散速度よりも低い場合に、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分に、拡散工程での加熱によってより確実に不純物を拡散させることが可能である。したがって第1および第2活性層の両方に対して、拡散工程での加熱によって、より確実に窓構造領域を形成することができる。 According to the invention, the first cladding layer interposed between the first active layer and the first impurity-containing body is formed of Al x1 Ga y1 In 1-x1-y1 P (0 <x1 <1, 0 <y1). <1, x1 + y1 <1), and a second cladding layer interposed between the second active layer and the second impurity-containing body is formed as Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1 , 0 <y2 <1, x2 + y2 <1), it is possible to prevent a difference in impurity diffusion rate between the first and second cladding layers, so that the impurity diffusion rate in the first active layer Is lower than the diffusion rate of the impurities in the second active layer, the diffusion step is performed on the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. To diffuse impurities more reliably by heating Possible it is. Therefore, the window structure region can be more reliably formed on both the first and second active layers by heating in the diffusion process.

また本発明によれば、第1活性層をAlGa1−hAs(0<h<1)で形成し、第2活性層をAlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1,j+k<1)で形成することで、第1活性層から波長780nm帯のレーザ光を発する第1半導体レーザ構成部を実現し、第2活性層から波長650nm帯のレーザ光を発する第2半導体レーザ構成部を実現することができる。また第1半導体レーザ構成部の第1被拡散領域に含まれる第1配置部分のうち、第1接触部分の厚み方向一表面が第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合は、第2半導体レーザ構成部の第2被拡散領域に含まれる第2配置部分のうち、第2接触部分の厚み方向一表面が第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合よりも大きいので、拡散工程では、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して不純物を拡散させて窓構造領域を形成することが可能である。このような不純物拡散方法を用いることによって、製造工程を簡略化し、第1半導体レーザ構成部から波長780nm帯のレーザ光を発し、第2半導体レーザ構成部から波長650nm帯のレーザ光を発するモノリシック型半導体レーザ素子を容易に製造することが可能である。 According to the present invention, the first active layer is made of Al h Ga 1-h As (0 <h <1), and the second active layer is made of Al j Ga k In 1-jk P (0 ≦ j By forming <1, 0 <k <1, j + k <1), a first semiconductor laser component that emits a laser beam having a wavelength of 780 nm from the first active layer is realized, and a wavelength of 650 nm is generated from the second active layer. The second semiconductor laser component that emits the laser beam can be realized. In the first arrangement portion included in the first diffusion region of the first semiconductor laser component, the ratio of one surface in the thickness direction of the first contact portion to the entire one surface in the thickness direction of the first arrangement portion is second. Of the second arrangement portion included in the second diffusion region of the semiconductor laser component, the one surface in the thickness direction of the second contact portion is larger than the ratio of the entire one surface in the thickness direction of the second arrangement portion. Then, it is possible to form the window structure region by diffusing impurities in both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. It is. By using such an impurity diffusion method, the manufacturing process is simplified, and a monolithic type that emits laser light having a wavelength of 780 nm from the first semiconductor laser component and emits laser light having a wavelength of 650 nm from the second semiconductor laser component. A semiconductor laser device can be easily manufactured.

また本発明によれば、第1半導体レーザ構成部の第1活性層がAlGa1−hAs(0<h<1)で形成され、第2半導体レーザ構成部の第2活性層がAlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1,j+k<1)で形成される場合に、第1半導体レーザ構成部の第1不純物含有体割合を第2半導体レーザ構成部の第2不純物含有体割合で除した含有体面積比率を8以上20以下とし、第1および第2不純物含有体の厚み寸法を30nm以上300nm以下とすることによって、拡散工程において、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して、より確実に不純物を拡散させることができる。したがって、第1活性層および第2活性層の両方に対して、拡散工程での加熱によって、より確実に窓構造領域を形成することができる。 According to the invention, the first active layer of the first semiconductor laser component is formed of Al h Ga 1-h As (0 <h <1), and the second active layer of the second semiconductor laser component is Al. When formed with j Ga k In 1-jk P (0 ≦ j <1, 0 <k <1, j + k <1), the first impurity-containing body ratio of the first semiconductor laser component is set to the second In the diffusion step, the inclusion area ratio divided by the second impurity containing body ratio of the semiconductor laser component is 8 or more and 20 or less, and the thickness dimension of the first and second impurity containing bodies is 30 nm or more and 300 nm or less. Impurities can be more reliably diffused into both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. Therefore, the window structure region can be more reliably formed by heating in the diffusion process for both the first active layer and the second active layer.

また本発明によれば、拡散工程において、第1および第2不純物含有体が配置された第1および第2被拡散領域を温度600℃以上640℃以下で30分間以上180分間以下加熱することによって、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して、より確実に不純物を拡散させることができる。したがって第1および第2活性層の両方に対して、拡散工程での加熱によって、より確実に窓構造領域を形成することができる。   According to the invention, in the diffusion step, the first and second diffusion regions where the first and second impurity-containing bodies are arranged are heated at a temperature of 600 ° C. to 640 ° C. for 30 minutes to 180 minutes. The impurities can be more reliably diffused into both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. Therefore, the window structure region can be more reliably formed on both the first and second active layers by heating in the diffusion process.

また本発明によれば、第1および第2半導体レーザ構成部の対応する被拡散領域に前記本発明の不純物拡散方法によって不純物を拡散することで、拡散工程での第1および第2被拡散領域の加熱によって、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分および第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分の両方に対して不純物を拡散させて、窓構造領域を形成することができる。したがって、製造工程を簡略化することができるので、モノリシック型半導体レーザ素子を容易に製造することができる。   According to the invention, the first and second diffusion regions in the diffusion step are diffused by diffusing the impurities in the diffusion regions corresponding to the first and second semiconductor laser components by the impurity diffusion method of the invention. The window structure region is formed by diffusing impurities in both the portion included in the first diffusion region of the first active layer and the portion included in the second diffusion region of the second active layer. be able to. Therefore, since the manufacturing process can be simplified, the monolithic semiconductor laser element can be easily manufactured.

また本発明によれば、第1および第2半導体レーザ構成部が基板の厚み方向一表面部に設けられるモノリシック型半導体レーザ素子を、前述のような優れた本発明のモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法で製造することによって、第1半導体レーザ構成部の第1活性層および第2半導体レーザ構成部の第2活性層の共振器方向における一端部に窓構造領域が形成されたモノリシック型半導体レーザ素子を容易に実現することができる。   According to the present invention, the monolithic semiconductor laser element in which the first and second semiconductor laser constituent portions are provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate is manufactured as described above. A monolithic semiconductor laser element in which a window structure region is formed at one end in the cavity direction of the first active layer of the first semiconductor laser component and the second active layer of the second semiconductor laser component by manufacturing the method Can be easily realized.

図1は、本発明の第1実施形態の製造方法で製造される半導体レーザ素子20を示す断面図である。半導体レーザ素子20は、モノリシック型半導体レーザ素子であり、半導体基板21と、複数のレーザ素子部22,23とを含んで構成される。本実施の形態において半導体レーザ素子20は、2つのレーザ素子部、すなわち第1レーザ素子部22と第2レーザ素子部23とを含む。   FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device 20 manufactured by the manufacturing method of the first embodiment of the present invention. The semiconductor laser element 20 is a monolithic semiconductor laser element, and includes a semiconductor substrate 21 and a plurality of laser element portions 22 and 23. In the present embodiment, the semiconductor laser element 20 includes two laser element units, that is, a first laser element unit 22 and a second laser element unit 23.

半導体基板21は、板状に形成され、厚み方向一表面部である厚み方向一方Z1側の一表面部に、第1および第2レーザ素子部22,23が設けられる。後述するように第1レーザ素子部22は第1半導体レーザ構成部22Aを含み、第2レーザ素子部23は第2半導体レーザ構成部23Aを含む。半導体レーザ素子20は、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが、半導体基板21の厚み方向一表面部に設けられるモノリシック型半導体レーザ素子である。   The semiconductor substrate 21 is formed in a plate shape, and the first and second laser element portions 22 and 23 are provided on one surface portion on the Z1 side in the thickness direction, which is one surface portion in the thickness direction. As will be described later, the first laser element unit 22 includes a first semiconductor laser component 22A, and the second laser element unit 23 includes a second semiconductor laser component 23A. The semiconductor laser element 20 is a monolithic semiconductor laser element in which the first and second semiconductor laser constituting parts 22A and 23A are provided on one surface part in the thickness direction of the semiconductor substrate 21.

本実施の形態では、半導体基板21は、N型半導体基板であり、たとえばガリウム−ヒ素(GaAs)基板によって実現される。以下、半導体基板21の厚み方向一方Z1を単に厚み方向一方Z1といい、厚み方向一方Z1の反対方向である半導体基板21の厚み方向他方Z2を単に厚み方向他方Z2といい、厚み方向一方Z1と厚み方向他方Z2とを含んで厚み方向Zという。   In the present embodiment, the semiconductor substrate 21 is an N-type semiconductor substrate, and is realized by, for example, a gallium arsenide (GaAs) substrate. Hereinafter, one thickness direction Z1 of the semiconductor substrate 21 is simply referred to as the thickness direction one Z1, and the other thickness direction Z2 of the semiconductor substrate 21 opposite to the thickness direction one Z1 is simply referred to as the other thickness direction Z2. The thickness direction Z is referred to as including the other thickness direction Z2.

第1レーザ素子部22と第2レーザ素子部23とは、発振波長が互いに異なる。本実施の形態では、第1レーザ素子部22は、第1活性層34がAlGa1−hAs(0<h<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−ヒ素(AlGaAs)系化合物半導体材料で形成されるAlGaAs系半導体レーザ素子部によって実現され、780nm帯に発振波長を有する。また第2レーザ素子部23は、第2活性層44がアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン(AlGaInP)系化合物半導体材料で形成されるAlGaInP系半導体レーザ素子部によって実現され、650nm帯に発振波長を有する。「780nm帯」とは、765nm以上775nm以下の波長帯域を意味し、「650nm帯」とは、645nm以上655nm以下の波長帯域を意味する。 The first laser element unit 22 and the second laser element unit 23 have different oscillation wavelengths. In the present embodiment, the first laser element unit 22 includes an aluminum-gallium-arsenic (AlGaAs) -based compound semiconductor material in which the first active layer 34 is represented by Al h Ga 1-h As (0 <h <1). And an oscillation wavelength in the 780 nm band. The second laser element unit 23 is realized by an AlGaInP-based semiconductor laser element unit in which the second active layer 44 is formed of an aluminum-gallium-indium-phosphorus (AlGaInP) -based compound semiconductor material, and has an oscillation wavelength in the 650 nm band. . The “780 nm band” means a wavelength band from 765 nm to 775 nm, and the “650 nm band” means a wavelength band from 645 nm to 655 nm.

第1レーザ素子部22は、第1半導体レーザ構成部22Aと、誘電膜24と、第1P側電極25と、N側電極27とを含む。第1半導体レーザ構成部22Aは、半導体基板21の厚み方向一表面部に順次積層される第1N型バッファ層31、第1N型クラッド層32、第1N側ガイド層33、第1活性層34、第1P側ガイド層35、第1の第1P型クラッド層36、第1エッチングマーカー層37、第2の第1P型クラッド層38および第1P型キャップ層39を含む。第1活性層34は、第1半導体層に相当する。   The first laser element unit 22 includes a first semiconductor laser component 22A, a dielectric film 24, a first P-side electrode 25, and an N-side electrode 27. The first semiconductor laser component 22A includes a first N-type buffer layer 31, a first N-type cladding layer 32, a first N-side guide layer 33, a first active layer 34, which are sequentially stacked on one surface in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. A first P-side guide layer 35, a first first P-type cladding layer 36, a first etching marker layer 37, a second first P-type cladding layer 38 and a first P-type cap layer 39 are included. The first active layer 34 corresponds to a first semiconductor layer.

第2レーザ素子部23は、第2半導体レーザ構成部23Aと、誘電膜24と、第2P側電極26と、N側電極27とを含む。第2半導体レーザ構成部23Aは、半導体基板21の厚み方向一表面部に順次積層される第2N型バッファ層41、第2N型クラッド層42、第2N側ガイド層43、第2活性層44、第2P側ガイド層45、第1の第2P型クラッド層46、第2エッチングマーカー層47、第2の第2P型クラッド層48、中間層49および第2P型キャップ層50を含む。第2活性層44は、第2半導体層に相当する。   The second laser element unit 23 includes a second semiconductor laser component 23A, a dielectric film 24, a second P-side electrode 26, and an N-side electrode 27. The second semiconductor laser component 23A includes a second N-type buffer layer 41, a second N-type cladding layer 42, a second N-side guide layer 43, a second active layer 44, which are sequentially stacked on one surface in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. A second P-side guide layer 45, a first second P-type cladding layer 46, a second etching marker layer 47, a second second P-type cladding layer 48, an intermediate layer 49, and a second P-type cap layer 50 are included. The second active layer 44 corresponds to a second semiconductor layer.

第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aは、厚み方向Zに垂直な一方向Xに延びて設けられる。この第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの延在方向にレーザ光が発せられる。以下、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの延在方向Xを「共振器方向」という。第1半導体レーザ構成部22Aと第2半導体レーザ構成部23Aとは、共振器方向Xおよび厚み方向Zに垂直な一方向Yに相互に間隔をあけて並んで配置される。以下、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの並ぶ方向を「配列方向」Yという。   The first and second semiconductor laser components 22A and 23A are provided to extend in one direction X perpendicular to the thickness direction Z. Laser light is emitted in the extending direction of the first and second semiconductor laser components 22A and 23A. Hereinafter, the extending direction X of the first and second semiconductor laser components 22A and 23A is referred to as “resonator direction”. The first semiconductor laser component 22A and the second semiconductor laser component 23A are arranged side by side with a space in the direction Y perpendicular to the resonator direction X and the thickness direction Z. Hereinafter, the direction in which the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A are arranged is referred to as an “arrangement direction” Y.

第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの活性層34,44は、共振器方向Xの一方X1側の端部、図1では紙面に向かって手前側の端部に窓構造領域34a,44aを有する。図1では、窓構造領域34a,44aが形成される共振器方向一方X1側の端部の断面構成を示す。各活性層34,44の窓構造領域34a,44aは、その活性層33,44のうちで窓構造領域34a,44aを除く残余の領域に比べてエネルギギャップが大きく、その活性層33,34の共振器方向Xにおける両端部間の中間部で発生したレーザ光を吸収せずに外部に透過させる。このような窓構造領域34a,44aを設けることによって、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの共振器方向一端部での発熱を抑え、たとえば200mW以上の出力であっても、安定して光を出射させることの可能な第1および第2レーザ素子部22,23を実現することができる。   The active layers 34 and 44 of the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A are arranged at the end of one side X1 in the resonator direction X, in FIG. 44a. FIG. 1 shows a cross-sectional configuration of an end portion on the X1 side in the resonator direction where the window structure regions 34a and 44a are formed. The window structure regions 34a and 44a of the respective active layers 34 and 44 have a larger energy gap than the remaining regions of the active layers 33 and 44 other than the window structure regions 34a and 44a. The laser beam generated at the intermediate portion between both ends in the resonator direction X is transmitted to the outside without being absorbed. By providing such window structure regions 34a and 44a, heat generation at one end of the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A in the resonator direction is suppressed, and even if the output is, for example, 200 mW or more, it is stable. Thus, the first and second laser element portions 22 and 23 capable of emitting light can be realized.

N側電極27は、第1レーザ素子部22と第2レーザ素子部23とに共通し、半導体基板21の厚み方向他表面部に、第1および第2レーザ素子部22,23にわたって設けられる。誘電膜24は、第1および第2レーザ素子部22,23にわたって設けられ、第1半導体レーザ構成部22Aの第1リッジ部28の厚み方向一表面部を除く部分、第2半導体レーザ構成部23Aの第2リッジ部29の厚み方向一表面部を除く部分、および半導体基板21の第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが設けられていない部分を覆う。   The N-side electrode 27 is common to the first laser element portion 22 and the second laser element portion 23, and is provided on the other surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 over the first and second laser element portions 22 and 23. The dielectric film 24 is provided over the first and second laser element portions 22 and 23, and a portion of the first semiconductor laser constituting portion 22A excluding one surface portion in the thickness direction of the first ridge portion 28, the second semiconductor laser constituting portion 23A. The portion of the second ridge portion 29 excluding the one surface portion in the thickness direction and the portion of the semiconductor substrate 21 where the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A are not provided are covered.

第1および第2P側電極25,26はそれぞれ、第1電極層25a,26aと、第2電極層25b,26bとを含む。第1P側電極25の第1電極層25aは、第1半導体レーザ構成部22Aの第1リッジ部28の厚み方向一表面部と、誘電膜24の第1半導体レーザ構成部22Aを覆う部分の厚み方向一表面部とにわたって設けられる。第2P側電極26の第1電極層26aは、第2半導体レーザ構成部23Aの第2リッジ部29の厚み方向一表面部と、誘電膜24の第2半導体レーザ構成部23Aを覆う部分の厚み方向一表面部とにわたって設けられる。第2電極層25b,26bは、対応する第1電極層25a,26aの厚み方向一表面部に設けられる。   The first and second P-side electrodes 25 and 26 include first electrode layers 25a and 26a and second electrode layers 25b and 26b, respectively. The first electrode layer 25a of the first P-side electrode 25 has a thickness that covers one surface portion in the thickness direction of the first ridge portion 28 of the first semiconductor laser component 22A and the first semiconductor laser component 22A of the dielectric film 24. It is provided over one surface part in the direction. The first electrode layer 26a of the second P-side electrode 26 has a thickness that covers one surface portion in the thickness direction of the second ridge portion 29 of the second semiconductor laser component 23A and the second semiconductor laser component 23A of the dielectric film 24. It is provided over one surface part in the direction. The second electrode layers 25b and 26b are provided on one surface portion in the thickness direction of the corresponding first electrode layers 25a and 26a.

図2は、本発明の第1実施形態の半導体素子20の製造方法を示すフローチャートである。図3〜図10は、第1実施形態の製造方法における各製造工程を示す図である。図3〜図5、図7〜図9は断面図であり、図6および図10は斜視図である。図6の切断面線S5−S5における断面図が図5に相当し、図6の切断面線S7−S7における断面図が図7に相当し、図10の切断面線S9−S9における断面図が図9に相当する。製造工程は、図3〜図5、図7〜図9の順で進む。図3〜図5、図7〜図9は、理解を容易にするために断面図を模式的に示し、各層の厚み寸法について誇張して示す。   FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor element 20 according to the first embodiment of the present invention. 3-10 is a figure which shows each manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 3 to 5 and 7 to 9 are sectional views, and FIGS. 6 and 10 are perspective views. 6 corresponds to FIG. 5, the sectional view taken along the cutting plane line S7-S7 in FIG. 6 corresponds to FIG. 7, and the sectional view taken along the cutting plane line S9-S9 in FIG. Corresponds to FIG. The manufacturing process proceeds in the order of FIGS. 3 to 5 and 7 to 9. 3 to 5 and 7 to 9 schematically show cross-sectional views for facilitating understanding, and exaggerate the thickness dimensions of each layer.

まずステップa1で、製造に必要な材料および装置を準備すると、ステップa2に進み、製造作業を開始する。本実施の形態では、複数のモノリシック型半導体レーザ素子20を同時に製造する。ステップa2の準備工程では、前述の第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが半導体基板21の厚み方向一表面部に設けられる被処理体(以下「ウエハ」ともいう)51を準備する。半導体基板21の厚み方向一表面部には、第1半導体レーザ構成部22Aが配置される第1レーザ構成部配置領域52と、第2半導体レーザ構成部23Aが配置される第2レーザ構成部配置領域53とが予め設定される。第1および第2レーザ構成部配置領域52,53は、半導体基板21の厚み方向一表面部の一部分に設定される。第2レーザ構成部配置領域53は、半導体基板21の厚み方向一表面部のうちで第1レーザ構成部配置領域54以外の領域であって、第1レーザ構成部配置領域52に隣合う領域である。   First, in step a1, when materials and apparatuses necessary for manufacturing are prepared, the process proceeds to step a2 to start manufacturing work. In the present embodiment, a plurality of monolithic semiconductor laser elements 20 are manufactured simultaneously. In the preparation step of step a2, an object to be processed (hereinafter also referred to as “wafer”) 51 in which the first and second semiconductor laser components 22A and 23A are provided on one surface in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 is prepared. A first laser component arrangement region 52 in which the first semiconductor laser component 22A is arranged and a second laser component arrangement in which the second semiconductor laser component 23A is arranged on one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. An area 53 is preset. The first and second laser component arrangement regions 52 and 53 are set to a part of one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. The second laser component arrangement region 53 is a region other than the first laser component arrangement region 54 in one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 and is adjacent to the first laser component arrangement region 52. is there.

ステップa2では、具体的には、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを半導体基板21の厚み方向一表面部に形成して、被処理体51を形成する。さらに具体的に述べると、まず図3に示すように、N型半導体基板21の厚み方向一表面部に、たとえば有機金属化学気相成長(Metal Organic Chemical Vapor Deposition;略称MOCVD)装置などの成膜装置によって、第1半導体レーザ構成部22Aを構成する各層、すなわち第1N型バッファ層31、第1N型クラッド層32、第1N側ガイド層33、第1活性層34、第1P側ガイド層35、第1の第1P型クラッド層36、第1エッチングマーカー層37、第2の第1P型クラッド層38および第1P型キャップ層39を順次エピタキシャル成長させて形成する。このようにして第1半導体レーザ構成部22Aを構成する各層が半導体基板21の厚み方向に積層して形成される。第1半導体レーザ構成部22Aを構成する各層は、第1および第2レーザ構成部配置領域52,53を含む半導体基板21の厚み方向一表面部全体にわたって形成される。   In step a2, specifically, the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A are formed on one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 to form the object to be processed 51. More specifically, first, as shown in FIG. 3, a film such as a metal organic chemical vapor deposition (abbreviated as MOCVD) apparatus is formed on one surface in the thickness direction of the N-type semiconductor substrate 21. Depending on the device, each layer constituting the first semiconductor laser component 22A, that is, the first N-type buffer layer 31, the first N-type cladding layer 32, the first N-side guide layer 33, the first active layer 34, the first P-side guide layer 35, A first first P-type cladding layer 36, a first etching marker layer 37, a second first P-type cladding layer 38, and a first P-type cap layer 39 are formed by epitaxial growth sequentially. In this way, the layers constituting the first semiconductor laser constituting portion 22A are formed by being laminated in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. Each layer constituting the first semiconductor laser component 22A is formed over the entire surface in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 including the first and second laser component arrangement regions 52 and 53.

第1半導体レーザ構成部22Aを構成する各層は、半導体材料、具体的には化合物半導体材料によって形成される。本実施の形態では、N型半導体基板21はN型GaAs基板によって実現され、第1N型バッファ層31はN型GaAs層によって実現され、第1N型クラッド層32はN型AlGa1−mAs(0<m<1)層によって実現され、第1N側ガイド層33はAlGa1−mAs(0<m<1)層によって実現され、第1P側ガイド層35はAlGa1−mAs(0<m<1)層によって実現され、第1の第1P型クラッド層36はP型AlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+n<1)層によって実現され、第1エッチングマーカー層37はGaIn1−nP(0<n<1)層によって実現され、第2の第1P型クラッド層38はP型AlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+n<1)層によって実現され、第1P型キャップ層39はP型GaAs層によって実現される。 Each layer constituting the first semiconductor laser component 22A is formed of a semiconductor material, specifically, a compound semiconductor material. In the present embodiment, the N-type semiconductor substrate 21 is realized by an N-type GaAs substrate, the first N-type buffer layer 31 is realized by an N-type GaAs layer, and the first N-type cladding layer 32 is an N-type Al m Ga 1-m. An As (0 <m <1) layer is realized, the first N-side guide layer 33 is realized by an Al m Ga 1-m As (0 <m <1) layer, and the first P-side guide layer 35 is an Al m Ga 1 layer. It is realized by -m As (0 <m <1 ) layer, a first second 1P type cladding layer 36 P-type Al m Ga n in 1-m -n P (0 <m <1,0 <n <1 , M + n <1) layer, the first etching marker layer 37 is realized by a Ga n In 1-n P (0 <n <1) layer, and the second first P-type cladding layer 38 is P-type Al m. Ga n In 1-mn P (0 <m <1, 0 <n < 1, m + n <1) layers, and the first P-type cap layer 39 is realized by a P-type GaAs layer.

第1N型クラッド層は、2つの第1クラッド層のうちの一方に相当し、第1の第1P型クラッド層36および第2の第1P型クラッド層38は、もう一方の第1クラッド層を構成する。もう一方の第1クラッド層を構成する第1および第2の第1P型クラッド層36,38は、前述のように、Alx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成される。化合物半導体材料は、構成元素を並べた組成式によって表される。組成式において、各元素に付された添字は各元素の組成比を表す。 The first N-type cladding layer corresponds to one of the two first cladding layers, and the first first P-type cladding layer 36 and the second first P-type cladding layer 38 are the other first cladding layers. Constitute. As described above, the first and second first P-type cladding layers 36 and 38 constituting the other first cladding layer are made of Al x1 Ga y1 In 1-x1-y1 P (0 <x1 <1,0). It is formed of an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by <y1 <1, x1 + y1 <1). A compound semiconductor material is represented by a composition formula in which constituent elements are arranged. In the composition formula, a suffix attached to each element represents a composition ratio of each element.

本実施形態では、もう一方の第1クラッド層を構成する第1の第1P型クラッド層36と第2の第1P型クラッド層38との間には、第1エッチングマーカー層37が介在するが、第1および第2の第1P型クラッド層36,38と、第1エッチングマーカー層37とにおいて、拡散速度に大きな差はない。これは、これらの構成材料が近い、つまり第1および第2の第1P型クラッド層36,38がAlx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成され、第1エッチングマーカー層37がGaIn1−nP(0<n<1)で表されるガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成されるためである。 In the present embodiment, the first etching marker layer 37 is interposed between the first first P-type cladding layer 36 and the second first P-type cladding layer 38 constituting the other first cladding layer. The first and second first P-type cladding layers 36 and 38 and the first etching marker layer 37 have no significant difference in diffusion rate. This is because these constituent materials are close, that is, the first and second first P-type cladding layers 36 and 38 are Al x1 Ga y1 In 1-x1-y1 P (0 <x1 <1, 0 <y1 <1, Gallium- formed by an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by x1 + y1 <1) and having a first etching marker layer 37 represented by Ga n In 1-n P (0 <n <1) This is because the indium-phosphorus compound semiconductor material is used.

第1活性層34は、図示しないが、第1井戸層(以下「第1ウェル層」ともいう)と、第1井戸層よりもエネルギバンドギャップの大きい第1障壁層(以下「第1バリア層」ともいう)とを含む量子井戸構造に形成される。第1活性層34は、第1井戸層と第1障壁層とが厚み方向Zに交互に積層されて構成される。第1活性層34を構成する第1井戸層および第1障壁層は、AlGa1−hAs(0<h<1)によって形成される。このように第1活性層34をAlGa1−hAs(0<h<1)で形成することによって、第1活性層34から波長780nm帯のレーザ光を発する第1半導体レーザ構成部22Aが実現される。 Although not shown, the first active layer 34 includes a first well layer (hereinafter also referred to as “first well layer”) and a first barrier layer (hereinafter referred to as “first barrier layer”) having a larger energy band gap than the first well layer. In the quantum well structure. The first active layer 34 is configured by alternately stacking first well layers and first barrier layers in the thickness direction Z. The first well layer and the first barrier layer constituting the first active layer 34 are formed of Al h Ga 1-h As (0 <h <1). By forming the first active layer 34 with Al h Ga 1-h As (0 <h <1) in this way, the first semiconductor laser component 22A that emits laser light having a wavelength of 780 nm from the first active layer 34. Is realized.

次いで図4に示すように、以上のようにして形成された第1半導体レーザ構成部22Aを構成する各層のうち、半導体基板21の厚み方向一表面部のうちで第1レーザ構成部配置領域52以外の領域に形成された部分を除去して、第1半導体レーザ構成部22Aを形成する。各層の除去は、たとえばフォトリソグラフィ段階とエッチング段階とを順に行なうことによって実施される。このようにして第1半導体レーザ構成部22Aが形成された段階では、半導体基板21の厚み方向一表面部のうち、第2レーザ構成部配置領域53は、厚み方向一方Z1に露出した状態となり、第1レーザ構成部配置領域53は、厚み方向一表面部が第1半導体レーザ構成部22Aで覆われた状態となる。   Next, as shown in FIG. 4, among the layers constituting the first semiconductor laser constituting portion 22 </ b> A formed as described above, the first laser constituting portion arrangement region 52 in one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. The portion formed in the other region is removed to form the first semiconductor laser constituting unit 22A. The removal of each layer is performed, for example, by sequentially performing a photolithography step and an etching step. Thus, at the stage where the first semiconductor laser component 22A is formed, the second laser component arrangement region 53 is exposed to one side Z1 in the thickness direction among the one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. In the first laser component arrangement region 53, one surface portion in the thickness direction is covered with the first semiconductor laser component 22A.

次いで、形成された第1半導体レーザ構成部22Aを覆うように半導体基板21の厚み方向一方Z1側から、第2半導体レーザ構成部23Aの各層、すなわち半導体第2N型バッファ層41、第2N型クラッド層42、第2N側ガイド層43、第2活性層44、第2P側ガイド層45、第1の第2P型クラッド層46、第2エッチングマーカー層47、第2の第2P型クラッド層48、中間層49および第2P型キャップ層50を順次エピタキシャル成長させて形成する。第2半導体レーザ構成部23Aを構成する各層は、たとえばMOCVD装置などの成膜装置によって形成される。   Next, each layer of the second semiconductor laser component 23A, that is, the semiconductor second N-type buffer layer 41, the second N-type clad, is formed from the Z1 side in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 so as to cover the formed first semiconductor laser component 22A. A layer 42, a second N-side guide layer 43, a second active layer 44, a second P-side guide layer 45, a first second P-type cladding layer 46, a second etching marker layer 47, a second second P-type cladding layer 48, The intermediate layer 49 and the second P-type cap layer 50 are formed by epitaxial growth sequentially. Each layer constituting second semiconductor laser constituting unit 23A is formed by a film forming apparatus such as an MOCVD apparatus, for example.

このようにして第2半導体レーザ構成部23Aを構成する各層が半導体基板21の厚み方向に積層して形成される。第2半導体レーザ構成部23Aを構成する各層は、半導体基板21の厚み方向一表面部のうちで第1レーザ構成部配置領域52を除く残余の領域であって、第2レーザ構成部配置領域53を含む領域と、第1半導体レーザ構成部22Aの厚み方向一方Z1に露出する表面部とにわたって形成される。   In this way, the layers constituting the second semiconductor laser constituting portion 23A are formed by being laminated in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. Each layer constituting the second semiconductor laser component 23 </ b> A is a remaining region excluding the first laser component arrangement region 52 in one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21, and the second laser component component arrangement region 53. And a surface portion exposed at one side Z1 in the thickness direction of the first semiconductor laser constituting portion 22A.

第2半導体レーザ構成部23Aを構成する各層は、半導体材料、具体的には化合物半導体材料によって形成される。本実施の形態では、第2N型バッファ層41はN型GaAs層によって実現され、第2N型クラッド層42はN型AlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+m<1)層によって実現され、第2N側ガイド層43はAlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+n<1)層によって実現され、第2P側ガイド層45はAlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+n<1)層によって実現され、第1の第2P型クラッド層46はP型AlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+n<1)層によって実現され、第2エッチングマーカー層47はGaIn1−nP(0<n<1)層によって実現され、第2の第2P型クラッド層48はP型AlGaIn1−m−nP(0<m<1,0<n<1,m+n<1)層によって実現され、中間層49はGaIn1−nP(0<n<1)層によって実現され、第2P型キャップ層50はP型GaAs層によって実現される。 Each layer constituting the second semiconductor laser component 23A is formed of a semiconductor material, specifically, a compound semiconductor material. In the present embodiment, the second N-type buffer layer 41 is realized by an N-type GaAs layer, and the second N-type cladding layer 42 is an N-type Al m Ga n In 1-mn P (0 <m <1,0>< n <1, m + m <1) layer, and the second N-side guide layer 43 is formed of Al m Ga n In 1-mn P (0 <m <1, 0 <n <1, m + n <1) layer. The second P-side guide layer 45 is realized by an Al m Ga n In 1-mn P (0 <m <1, 0 <n <1, m + n <1) layer, and the first second P-type cladding is realized. The layer 46 is realized by a P-type Al m Ga n In 1-mn P (0 <m <1, 0 <n <1, m + n <1) layer, and the second etching marker layer 47 is formed of a Ga n In 1 − is realized by n P (0 <n <1 ) layer, the second of the 2P type cladding layer 48 P-type Al m a n In 1-m-n P (0 <m <1,0 <n <1, m + n <1) is implemented by layer, the intermediate layer 49 is Ga n In 1-n P ( 0 <n <1) layer The second P-type cap layer 50 is realized by a P-type GaAs layer.

第2N型クラッド層42は、2つの第2クラッド層のうちの一方に相当し、第1の第2P型クラッド層46および第2の第2P型クラッド層48は、もう一方の第2クラッド層を構成する。もう一方の第2クラッド層を構成する第1および第2の第2P型クラッド層46,48は、前述のように、Alx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成される。第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの各層において、符号mおよびnは、同一でもよく、異なってもよい。 The second N-type cladding layer 42 corresponds to one of the two second cladding layers, and the first second P-type cladding layer 46 and the second second P-type cladding layer 48 are the other second cladding layer. Configure. As described above, the first and second second P-type cladding layers 46 and 48 constituting the other second cladding layer are made of Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1,0). It is formed of an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by <y2 <1, x2 + y2 <1). In each layer of the first and second semiconductor laser components 22A and 23A, the symbols m and n may be the same or different.

第2半導体レーザ構成部23Aにおいても第1半導体レーザ構成部22Aと同様に、本実施形態では、もう一方の第2クラッド層を構成する第1の第2P型クラッド層46と第2の第2P型クラッド層48との間には、第2エッチングマーカー層47が介在するが、第1および第2の第2P型クラッド層46,48と、第2エッチングマーカー層47とにおいて、拡散速度に大きな差はない。これは、これらの構成材料が近い、つまり第1および第2の第2P型クラッド層46,48がAlx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成され、第2エッチングマーカー層47がGaIn1−nP(0<n<1)で表されるガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成されるためである。 Also in the second semiconductor laser constituting unit 23A, as in the first semiconductor laser constituting unit 22A, in the present embodiment, the first second P-type cladding layer 46 and the second second P constituting the other second cladding layer. Although the second etching marker layer 47 is interposed between the mold cladding layer 48, the first and second second P-type cladding layers 46 and 48 and the second etching marker layer 47 have a large diffusion rate. There is no difference. This is because these constituent materials are close, that is, the first and second second P-type cladding layers 46 and 48 are Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1, 0 <y2 <1, x2 + y2 <1) with aluminum represented - gallium - indium - formed by phosphorus-based compound semiconductor material, gallium second etching marker layer 47 is represented by Ga n in 1-n P ( 0 <n <1) - This is because the indium-phosphorus compound semiconductor material is used.

本実施の形態では、第1半導体レーザ構成部22Aにおける、もう一方の第1クラッド層36,38と、第2半導体レーザ構成部23Aにおける、もう一方の第2クラッド層46,48とは、同一の材料によって形成される。また第1半導体レーザ構成部22Aの第1エッチングマーカー層37と、第2半導体レーザ構成部23Aの第2エッチングマーカー層47とは、同一の材料によって形成される。   In the present embodiment, the other first cladding layers 36 and 38 in the first semiconductor laser constituting part 22A and the other second cladding layers 46 and 48 in the second semiconductor laser constituting part 23A are the same. It is formed by the material. The first etching marker layer 37 of the first semiconductor laser component 22A and the second etching marker layer 47 of the second semiconductor laser component 23A are formed of the same material.

第2活性層44は、図示しないが、第2井戸層(以下「第2ウェル層」ともいう)と、第2井戸層よりもエネルギバンドギャップの大きい第2障壁層(以下「第2バリア層」ともいう)とを含む量子井戸構造に形成される。第2活性層44は、第2井戸層と第2障壁層とが厚み方向Zに交互に積層されて構成される。第2活性層44を構成する第2井戸層および第2障壁層は、AlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1)で形成される。より詳細には、第2井戸層はGak1In1−k1P(0<k1<1)によって形成され、第2障壁層はAlGak2In1−j−k2P(0<j<1,0<k2<1)によって形成される。このように第2活性層44を構成する各層をAlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1)で形成することによって、第2活性層44から波長650nm帯のレーザ光を発する第2半導体レーザ構成部23Aを実現することができる。 Although not shown, the second active layer 44 includes a second well layer (hereinafter also referred to as “second well layer”) and a second barrier layer (hereinafter referred to as “second barrier layer”) having a larger energy band gap than the second well layer. In the quantum well structure. The second active layer 44 is configured by alternately stacking second well layers and second barrier layers in the thickness direction Z. The second well layer and the second barrier layer constituting the second active layer 44 are formed of Al j Ga k In 1-jk P (0 ≦ j <1, 0 <k <1). More specifically, the second well layer is formed of Ga k1 In 1-k1 P (0 <k1 <1), and the second barrier layer is Al j Ga k2 In 1-j-k2 P (0 <j <1). , 0 <k2 <1). Thus, by forming each layer constituting the second active layer 44 with Al j Ga k In 1-jk P (0 ≦ j <1, 0 <k <1), the wavelength from the second active layer 44 is increased. The second semiconductor laser component 23A that emits laser light in the 650 nm band can be realized.

次いで図5に示すように、以上のようにして形成された第2半導体レーザ構成部23Aを構成する各層のうち、半導体基板21の厚み方向一表面部の第2レーザ構成部配置領域53以外の領域に形成された部分を除去して、第2半導体レーザ構成部23Aを形成する。各層の除去は、たとえばフォトリソグラフィ段階とエッチング段階とを順に行なうことによって実施される。このようにして第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが形成される。   Next, as shown in FIG. 5, among the layers constituting the second semiconductor laser component 23 </ b> A formed as described above, other than the second laser component arrangement region 53 on one surface in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. The portion formed in the region is removed to form the second semiconductor laser constituting unit 23A. The removal of each layer is performed, for example, by sequentially performing a photolithography step and an etching step. In this way, the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A are formed.

第1半導体レーザ構成部22Aと第2半導体レーザ構成部23Aとは、第1半導体レーザ構成部22Aの厚み方向一方Z1側の表面から第1活性層34の厚み方向一方Z1側の表面までの半導体基板21の厚み方向における距離と、第2半導体レーザ構成部23Aの厚み方向一方Z1側の表面から第2活性層44の厚み方向一方Z1側の表面までの半導体基板21の厚み方向における距離とが、同一になるように形成される。このようにしてステップa2で第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが形成されて、被処理体51が形成されると、ステップa3に進む。   The first semiconductor laser component 22A and the second semiconductor laser component 23A are semiconductors from the surface in the thickness direction one Z1 side of the first semiconductor laser component 22A to the surface in the thickness direction one Z1 side of the first active layer 34. The distance in the thickness direction of the substrate 21 and the distance in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 from the surface on the one side Z1 side in the thickness direction of the second semiconductor laser component 23A to the surface on the one side Z1 side in the thickness direction of the second active layer 44 Are formed to be the same. When the first and second semiconductor laser components 22A and 23A are thus formed in step a2 and the workpiece 51 is formed, the process proceeds to step a3.

ステップa3の不純物含有体配置工程では、図6および図7に示すように、第1半導体レーザ構成部22Aの厚み方向一表面部に第1不純物含有体54を配置し、半導体レーザ構成部23Aの厚み方向一表面部に第2不純物含有体55を配置する。具体的には、第1半導体レーザ構成部22Aの第1P型キャップ層39の厚み方向一表面部に第1不純物含有体54を形成し、第2半導体レーザ構成部23Aの第2P型キャップ層50の厚み方向一表面部に第2不純物含有体55を形成する。図6では、理解を容易にするために、第1および第2不純物含有体54,55を斜線で示す。   In the impurity-containing body arranging step of step a3, as shown in FIGS. 6 and 7, the first impurity-containing body 54 is arranged on one surface in the thickness direction of the first semiconductor laser constituting part 22A, and the semiconductor laser constituting part 23A The second impurity containing body 55 is disposed on one surface portion in the thickness direction. Specifically, the first impurity-containing body 54 is formed on one surface in the thickness direction of the first P-type cap layer 39 of the first semiconductor laser component 22A, and the second P-type cap layer 50 of the second semiconductor laser component 23A. The second impurity-containing body 55 is formed on one surface portion in the thickness direction. In FIG. 6, the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are indicated by hatching for easy understanding.

第1半導体レーザ構成部22Aには第1被拡散領域56が予め定められる。第1被拡散領域56は、第1活性層34の少なくとも一部分を含んで、第1半導体レーザ構成部22Aの一部分に設定される。本実施の形態では、第1被拡散領域56は、第1活性層34の窓構造領域34aを形成するべく予め定める部分(以下「第1窓領域形成部分」という)を含み、第1半導体レーザ構成部22Aのうちで第1窓領域形成部分が厚み方向Zに投影される部分に設定される。   A first diffusion region 56 is predetermined in the first semiconductor laser component 22A. The first diffusion region 56 includes at least a part of the first active layer 34 and is set to a part of the first semiconductor laser constituting unit 22A. In the present embodiment, the first diffusion region 56 includes a predetermined portion (hereinafter referred to as “first window region forming portion”) for forming the window structure region 34a of the first active layer 34, and the first semiconductor laser. The first window region forming portion is set as a portion projected in the thickness direction Z in the component 22A.

第2半導体レーザ構成部23Aには第2被拡散領域57が予め定められる。第2被拡散領域57は、第2活性層44の少なくとも一部分を含んで、第2半導体レーザ構成部23Aの一部分に設定される。本実施の形態では、第2被拡散領域57は、第2活性層44の窓構造領域44aを形成するべく予め定める部分(以下「第2窓領域形成部分」という)を含み、第2半導体レーザ構成部23Aのうちで第2窓領域形成部分が厚み方向Zに投影される部分に設定される。第1および第2被拡散領域56,57は、本実施の形態では共振器方向Xにおける位置および寸法が同一になるように設定される。   A second diffusion region 57 is predetermined in the second semiconductor laser constituting unit 23A. The second diffusion region 57 includes at least a part of the second active layer 44 and is set to a part of the second semiconductor laser constituting unit 23A. In the present embodiment, the second diffusion region 57 includes a predetermined portion (hereinafter referred to as “second window region forming portion”) for forming the window structure region 44a of the second active layer 44, and the second semiconductor laser. The second window region forming portion is set as a portion projected in the thickness direction Z in the constituent portion 23A. In the present embodiment, the first and second diffusion regions 56 and 57 are set so that the positions and dimensions in the resonator direction X are the same.

第1不純物含有体54は、第1半導体レーザ構成部22Aの厚み方向一表面部のうち、第1被拡散領域56に含まれる第1配置部分71に配置される。第2不純物含有体55は、第2半導体レーザ構成部23Aの厚み方向一表面部のうち、第2被拡散領域57に含まれる第2配置部分72に配置される。第1および第2不純物含有体54,55は、同一の不純物、本実施の形態では亜鉛(Zn)を含有する。   The first impurity-containing body 54 is arranged in the first arrangement portion 71 included in the first diffusion region 56 in one surface portion in the thickness direction of the first semiconductor laser constituting unit 22A. The second impurity-containing body 55 is arranged in the second arrangement portion 72 included in the second diffusion region 57 in one surface portion in the thickness direction of the second semiconductor laser constituting unit 23A. The first and second impurity containing bodies 54 and 55 contain the same impurity, zinc (Zn) in the present embodiment.

第1被拡散領域56と第2被拡散領域57とは、第1および第2不純物含有体54,55に含有される不純物の拡散速度が互いに異なる、つまり単位体積あたりに同量の不純物が供給されるときに、単位時間あたりに拡散される不純物の量が異なる。本実施の形態では、第2被拡散領域57における不純物の拡散速度は、第1被拡散領域56における不純物の拡散速度よりも高い。「拡散速度」とは、不純物を熱拡散によって拡散させるときの拡散速度をいう。第1被拡散領域56における不純物の拡散速度と、第2被拡散領域57における不純物の拡散速度との関係は、第1および第2被拡散領域56,57を構成する各層の拡散係数から導くことができる。本実施の形態では、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを構成する各層が前述の化合物半導体材料で形成されるので、第2被拡散領域57は、第1被拡散領域56に比べて、第1および第1不純物含有体54,55に含有される不純物の拡散速度が高い。   The first diffusion region 56 and the second diffusion region 57 have different diffusion rates of impurities contained in the first and second impurity-containing bodies 54 and 55, that is, the same amount of impurities is supplied per unit volume. The amount of impurities diffused per unit time is different. In the present embodiment, the impurity diffusion rate in the second diffusion region 57 is higher than the impurity diffusion rate in the first diffusion region 56. “Diffusion rate” refers to a diffusion rate when impurities are diffused by thermal diffusion. The relationship between the diffusion rate of impurities in the first diffusion region 56 and the diffusion rate of impurities in the second diffusion region 57 is derived from the diffusion coefficient of each layer constituting the first and second diffusion regions 56 and 57. Can do. In the present embodiment, since the layers constituting the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A are formed of the above-described compound semiconductor material, the second diffusion region 57 is compared with the first diffusion region 56. Thus, the diffusion rate of the impurities contained in the first and first impurity-containing bodies 54 and 55 is high.

さらに具体的に述べると、不純物の拡散速度は不純物が拡散される層の結晶構造に大きく左右されるが、本実施形態のように第1半導体レーザ構成部22Aの第1P型クラッド層36,38および第2半導体レーザ構成部23Aの第2P型クラッド層46,48を双方ともにAlGaInPにて形成した場合は、第1被拡散領域56における不純物の拡散速度V1と第2被拡散領域57における不純物の拡散速度V2とは近い数値である。具体的には、第1被拡散領域56における不純物の拡散速度V1を第2被拡散領域57における不純物の拡散速度V2で除した拡散速度比率V1/V2は、おおよそ0.5以上1.0未満の値となる。   More specifically, although the diffusion rate of the impurity greatly depends on the crystal structure of the layer in which the impurity is diffused, the first P-type cladding layers 36 and 38 of the first semiconductor laser component 22A as in the present embodiment. When both the second P-type cladding layers 46 and 48 of the second semiconductor laser component 23A are formed of AlGaInP, the impurity diffusion rate V1 in the first diffusion region 56 and the impurity diffusion rate in the second diffusion region 57 The diffusion rate V2 is a close numerical value. Specifically, the diffusion rate ratio V1 / V2 obtained by dividing the impurity diffusion rate V1 in the first diffusion region 56 by the impurity diffusion rate V2 in the second diffusion region 57 is approximately 0.5 or more and less than 1.0. It becomes the value of.

本実施形態のように第1半導体レーザ構成部22Aおよび第2半導体レーザ構成部23Aの活性層34,44より上部の構造、つまりP側ガイド層35,45からP型キャップ層39,50までの構造をほぼ同構造として、活性層34,44のみ別構造としたとき、前記拡散速度比率V1/V2は1.0にごく近い値となる。つまり第1および第2不純物拡散領域56,57における不純物の拡散速度の有意差は、活性層部分での拡散速度の差、つまり第1活性層34における拡散速度と第2活性層44における拡散速度との差が大きなウエイトとなる。   As in this embodiment, the structure above the active layers 34 and 44 of the first semiconductor laser component 22A and the second semiconductor laser component 23A, that is, from the P-side guide layers 35 and 45 to the P-type cap layers 39 and 50. When the structure is substantially the same and only the active layers 34 and 44 are separated, the diffusion rate ratio V1 / V2 is very close to 1.0. That is, a significant difference in the diffusion rate of impurities in the first and second impurity diffusion regions 56 and 57 is the difference in diffusion rate in the active layer portion, that is, the diffusion rate in the first active layer 34 and the diffusion rate in the second active layer 44. The difference with is a big weight.

第1半導体レーザ構成部22Aの第1配置部分71のうちで第1不純物含有体54に接する第1接触部分73の厚み方向一表面が、第1配置部分71の厚み方向一表面全体に占める割合(以下「第1不純物含有体割合」という)P1は、第2半導体レーザ構成部23Aの第2配置部分72のうちで第2不純物含有体55に接する第2接触部分74の厚み方向一表面が、第2配置部分72の厚み方向一表面全体に占める割合(以下「第2不純物含有体割合」という)P2よりも大きい(P1>P2)。   Ratio of one surface in the thickness direction of the first contact portion 73 in contact with the first impurity-containing body 54 in the first arrangement portion 71 of the first semiconductor laser component 22 </ b> A to the entire one surface in the thickness direction of the first arrangement portion 71. P1 (hereinafter referred to as “first impurity-containing body ratio”) is the surface in the thickness direction of the second contact portion 74 in contact with the second impurity-containing body 55 in the second arrangement portion 72 of the second semiconductor laser component 23A. The ratio of the second arrangement portion 72 to the entire surface in the thickness direction (hereinafter referred to as “second impurity-containing body ratio”) P2 (P1> P2).

本実施の形態では、第1不純物含有体54は、第1半導体レーザ構成部22Aの第1配置部分71全体にわたって配置される。第2不純物含有体55は、第2半導体レーザ構成部23Aの第2配置部分72の一部分に配置される。より詳細には、第2不純物含有体55は、複数の不純物含有部55aを含む。このように複数の不純物含有部が第1または第2配置部分71,72に配置される場合、前述の不純物含有体割合P1,P2は、対応する配置部分71,72のうちで各不純物含有部に接する部分の厚み方向一表面の面積の合計を、その配置部分71,72の厚み方向一表面の全面積で除した値になる。   In the present embodiment, the first impurity-containing body 54 is arranged over the entire first arrangement portion 71 of the first semiconductor laser component 22A. The second impurity-containing body 55 is arranged in a part of the second arrangement portion 72 of the second semiconductor laser component 23A. More specifically, the second impurity containing body 55 includes a plurality of impurity containing portions 55a. When a plurality of impurity-containing portions are arranged in the first or second arrangement portions 71 and 72 as described above, the impurity-containing body ratios P1 and P2 described above correspond to the respective impurity-containing portions in the corresponding arrangement portions 71 and 72. The total area of one surface in the thickness direction of the portion in contact with the thickness is divided by the total area of one surface in the thickness direction of the arrangement portions 71 and 72.

前述のように本実施の形態では、第1被拡散領域56における不純物の拡散速度V1を第2被拡散領域57における不純物の拡散速度V2で除した拡散速度比率V1/V2は、0.5以上1.0未満である。したがって第1不純物含有体割合P1を第2不純物含有体割合P2で除した含有体面積比率は、8以上20以下に選ばれる。含有体面積比率は、前記範囲に限定されないが、8以上20以下であることが好ましい。また第1不純物含有体54の厚み寸法t1および第2不純物含有体55の厚み寸法t2は、いずれも30nm以上300nm以下に選ばれる。第1および第2不純物含有体54,55の厚み寸法t1,t2は、前記範囲に限定されないが、30nm以上300nm以下であることが好ましい。   As described above, in the present embodiment, the diffusion rate ratio V1 / V2 obtained by dividing the impurity diffusion rate V1 in the first diffusion region 56 by the impurity diffusion rate V2 in the second diffusion region 57 is 0.5 or more. It is less than 1.0. Therefore, the inclusion body area ratio obtained by dividing the first impurity-containing body ratio P1 by the second impurity-containing body ratio P2 is selected from 8 to 20. The inclusion body area ratio is not limited to the above range, but is preferably 8 or more and 20 or less. Further, the thickness dimension t1 of the first impurity-containing body 54 and the thickness dimension t2 of the second impurity-containing body 55 are both selected from 30 nm to 300 nm. The thickness dimensions t1 and t2 of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are not limited to the above range, but are preferably 30 nm or more and 300 nm or less.

第2不純物含有体55を構成する各不純物含有部55aは、ドット状、より詳細には円形状のドット状に形成される。各不純物含有部55aの直径Rは、たとえば2μmである。第2不純物含有体55を構成する不純物含有部55aは、本実施形態では一定間隔おきに形成される。隣合う2つの不純物含有部55aの中心間距離(以下「ピッチ」という)Wは、たとえば10μmである。本実施の形態では、不純物含有部55aのピッチWは、共振器方向Xおよび配列方向Yのいずれも同一である。不純物含有部55aのピッチWは、第2被拡散領域57の共振器方向Xにおける寸法d1および配列方向Yにおける寸法d2に応じて選ばれる。   Each impurity-containing portion 55a constituting the second impurity-containing body 55 is formed in a dot shape, more specifically in a circular dot shape. The diameter R of each impurity containing portion 55a is, for example, 2 μm. In the present embodiment, the impurity containing portions 55a constituting the second impurity containing body 55 are formed at regular intervals. The center-to-center distance (hereinafter referred to as “pitch”) W between two adjacent impurity-containing portions 55a is, for example, 10 μm. In the present embodiment, the pitch W of the impurity-containing portion 55a is the same in both the resonator direction X and the arrangement direction Y. The pitch W of the impurity containing portion 55a is selected according to the dimension d1 in the resonator direction X and the dimension d2 in the arrangement direction Y of the second diffusion region 57.

第2不純物含有体55は、たとえば第2被拡散領域57の共振器方向Xの寸法d1を基準にして、共振器方向Xの寸法d1の10%以上20%以下に不純物含有部55aのピッチWを選び、この範囲内にて、第1接触部分73の厚み方向一表面が第1配置部分71の厚み方向一表面全体に占める割合である第1不純物含有体割合P1を、第2接触部分74の厚み方向一表面が第2配置部分72の厚み方向一表面全体に占める割合である第2不純物含有体割合P2で除した含有体面積比率を8以上20以下として形成される。   For example, the second impurity-containing body 55 has a pitch W of the impurity-containing portion 55a within 10% or more and 20% or less of the dimension d1 in the resonator direction X with reference to the dimension d1 in the resonator direction X of the second diffusion region 57. Within this range, the first impurity-containing body ratio P1, which is the ratio of one surface in the thickness direction of the first contact portion 73 to the entire one surface in the thickness direction of the first arrangement portion 71, is set to the second contact portion 74. The content area ratio divided by the second impurity content ratio P2, which is the ratio of one surface in the thickness direction to the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion 72, is set to 8 or more and 20 or less.

第1および第2不純物含有体54,55は、たとえばリフトオフ法を用いて形成される。この場合、リフトオフ用レジストパターン形成段階と、不純物層形成段階と、リフトオフ段階とを順に行なうことで、第1および第2不純物含有体54,55を形成する。   The first and second impurity containing bodies 54 and 55 are formed using, for example, a lift-off method. In this case, the first and second impurity containing bodies 54 and 55 are formed by sequentially performing a lift-off resist pattern forming step, an impurity layer forming step, and a lift-off step.

リフトオフ用レジストパターン形成段階では、リフトオフ用レジストパターンを、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。具体的には、半導体基板21、ならびに第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一方Z1の表面部全体にレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いてレジスト膜の一部分を露光し、現像してレジスト膜のうちで露光部分と非露光部分とのいずれか一方を除去してパターニングする。   In the lift-off resist pattern formation stage, a lift-off resist pattern is formed using a photolithography technique. Specifically, a resist film is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 21 and the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A in the thickness direction, one side Z1, and a part of the resist film is exposed using a photomask. Then, development is performed to remove one of the exposed portion and the non-exposed portion of the resist film, and patterning is performed.

レジスト膜の露光は、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一表面部のうちで、第1および第2不純物含有体54,55を形成するべく予め定める部分を除く残余の部分にレジスト膜が残存するように行なわれる。具体的には、レジスト膜は、第1半導体レーザ構成部22Aの第1配置部分71の第1接触部分73および第2半導体レーザ構成部23Aの第2配置部分72の第2接触部分74に形成されたレジスト膜が除去され、第1配置部分71のうちで第1接触部分73を除く残余の部分、および第2配置部分72のうちで第2接触部分74を除く残余の部分に形成されたレジスト膜が残存するように、露光される。これによって現像が終了した段階では、第1および第2不純物含有体54,55を形成するべく予め定める部分に形成されたレジスト膜が除去され、第1および第2不純物含有体54,55を形成するべく予め定める部分を除く残余の部分にレジスト膜が残存するレジストパターンが形成される。   The exposure of the resist film is performed on the remaining portions of one surface portion in the thickness direction of the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A except for a predetermined portion for forming the first and second impurity-containing bodies 54 and 55. This is performed so that the resist film remains in the portion. Specifically, the resist film is formed on the first contact portion 73 of the first arrangement portion 71 of the first semiconductor laser component 22A and the second contact portion 74 of the second arrangement portion 72 of the second semiconductor laser component 23A. The formed resist film is removed and formed in the remaining portion of the first arrangement portion 71 excluding the first contact portion 73 and the remaining portion of the second arrangement portion 72 excluding the second contact portion 74. Exposure is performed so that the resist film remains. Thus, at the stage where development is completed, the resist film formed in a predetermined portion for forming the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 is removed, and the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are formed. Therefore, a resist pattern in which the resist film remains in the remaining portion excluding the predetermined portion is formed.

不純物層形成段階では、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一表面部のうちでレジスト膜が形成されていない部分、ならびにレジスト膜の厚み方向一表面部に、スパッタなどの方法によって、不純物を含有する不純物層を成膜する。これによって第1および第2配置部分を覆うように不純物層が形成される。不純物層は、本実施の形態では酸化亜鉛(ZnO)膜によって実現される。   In the impurity layer formation stage, a portion where the resist film is not formed in one surface portion in the thickness direction of the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A and one surface portion in the thickness direction of the resist film are sputtered. An impurity layer containing impurities is formed by a method. Thereby, an impurity layer is formed so as to cover the first and second arrangement portions. The impurity layer is realized by a zinc oxide (ZnO) film in this embodiment.

リフトオフ段階では、レジスト膜とともに、不純物層のうちでレジスト膜を厚み方向一方X1から覆う部分(以下「除去部分」という)を除去する。本実施の形態では、前述のようにして不純物層が形成された被処理体51を、アセトンなどの有機溶媒またはリムーバーに浸漬して超音波洗浄機にて超音波振動を与えることによって、レジスト膜とともに除去部分を除去する。このようにしてリフトオフ段階を実施する。リフトオフ段階においてレジスト膜は、第1配置部分71のうちで第1接触部分73を除く残余の部分、および第2配置部分72のうちで第2接触部分74を除く残余の部分に残存するので、リフトオフ段階でレジスト膜とともに除去部分を除去することによって、第1配置部分71のうちで第1接触部分73を除く残余の部分、および第2配置部分72のうちで第2接触部分74を除く残余の部分に形成された不純物層が除去されて、第1および第2不純物含有体54,55が形成される。   In the lift-off stage, together with the resist film, a portion of the impurity layer covering the resist film from one side X1 in the thickness direction (hereinafter referred to as “removed portion”) is removed. In the present embodiment, the resist film is formed by immersing the object 51 on which the impurity layer is formed as described above in an organic solvent such as acetone or a remover and applying ultrasonic vibration with an ultrasonic cleaner. At the same time, the removed portion is removed. In this way, the lift-off stage is carried out. In the lift-off stage, the resist film remains in the remaining portion of the first arrangement portion 71 excluding the first contact portion 73 and the remaining portion of the second arrangement portion 72 excluding the second contact portion 74. By removing the removed portion together with the resist film at the lift-off stage, the remaining portion of the first arrangement portion 71 excluding the first contact portion 73 and the remaining portion of the second arrangement portion 72 excluding the second contact portion 74 are removed. The impurity layer formed in this portion is removed, and first and second impurity containing bodies 54 and 55 are formed.

以上のように本実施の形態では、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの第1および第2配置部分71,72を覆うように不純物層を形成する不純物層形成段階と、形成された不純物層のうち、第1配置部分71のうちで第1接触部分73を除く残余の部分、および第2配置部分72のうちで第2接触部分74を除く残余の部分に形成された不純物層を除去して、第1および第2不純物含有体54,55を形成する除去段階とを行なうことによって、第1および第2不純物含有体54,55を形成する。前述のリフトオフ法を用いる場合、リフトオフ用レジストパターン形成段階とリフトオフ段階とが、除去段階に相当する。   As described above, in the present embodiment, the impurity layer forming step is performed in which the impurity layer is formed so as to cover the first and second arrangement portions 71 and 72 of the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A. Impurity layers formed in the remaining portion of the first arrangement portion 71 excluding the first contact portion 73 and the remaining portion of the second arrangement portion 72 excluding the second contact portion 74 in the impurity layer. The first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are formed by removing the substrate and performing the removing step of forming the first and second impurity-containing bodies 54 and 55. When the above-described lift-off method is used, the lift-off resist pattern formation step and the lift-off step correspond to the removal step.

このようにして第1および第2不純物含有体54,55を形成した後、被処理体51の厚み方向一表面部全体に、たとえばプラズマ化学気相成長(Plasma Chemical Vapor
Deposition;略称PCVD)法によって不図示の揮発防止用絶縁膜を成膜する。具体的には、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一表面部のうちで第1および第2不純物含有体54,55が形成される部分を除く残余の部分、第1および第2不純物含有体54,55の厚み方向一表面部、ならびに半導体基板21の厚み方向一表面部のうちで第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの形成される部分を除く残余の部分に、揮発防止用絶縁膜を形成する。
After the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are formed in this manner, for example, plasma chemical vapor deposition (Plasma Chemical Vapor) is formed on the entire surface of the object 51 in the thickness direction.
An insulating film for preventing volatilization (not shown) is formed by Deposition (abbreviated as PCVD) method. Specifically, the remaining portion excluding the portion where the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are formed in one surface portion in the thickness direction of the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A, the first Of the one surface portion in the thickness direction of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 and one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21, the remaining portions excluding the portions where the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A are formed. An insulating film for preventing volatilization is formed on the portion.

揮発防止用絶縁膜は、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを覆うように形成される。このように第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを覆うように揮発防止用絶縁膜を形成することによって、後述するステップa4の拡散工程における熱処理中に、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを構成する各層から、ヒ素(As)が抜け出してしまうことを避けることができる。揮発防止用絶縁膜は、たとえば二酸化ケイ素(SiO)膜によって実現される。揮発防止用絶縁膜の厚み寸法は、たとえば0.2μmである。このようにステップa3で揮発防止用絶縁膜を形成すると、ステップa4に進む。 The insulating film for volatilization prevention is formed so as to cover the first and second semiconductor laser components 22A and 23A. Thus, by forming the volatilization-preventing insulating film so as to cover the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A, the first and second semiconductor laser constitutions during the heat treatment in the diffusion process of step a4 described later. Arsenic (As) can be prevented from escaping from the layers constituting the portions 22A and 23A. The insulating film for preventing volatilization is realized by, for example, a silicon dioxide (SiO 2 ) film. The thickness dimension of the volatilization preventing insulating film is, for example, 0.2 μm. When the volatilization preventing insulating film is thus formed in step a3, the process proceeds to step a4.

ステップa4の拡散工程では、第1不純物含有体54が配置された第1被拡散領域56と第2不純物含有体55が配置された第2被拡散領域57とを加熱して、第1および第2被拡散領域56,57に不純物を拡散させる。具体的には、第1および第2不純物含有体54,55が配置された被処理体51を加熱して、第1および第2被拡散領域56,57に不純物を拡散させる。このようにして第1および第2被拡散領域56,57に不純物を拡散させることによって、第1活性層34の共振器方向Xにおける一端部に窓構造領域34aが形成され、第2活性層44の共振器方向Xにおける一端部に窓構造領域44aが形成される。ステップa3の不純物含有体配置工程とステップa4の拡散工程は、窓構造領域形成工程に相当する。   In the diffusion step of step a4, the first diffusion region 56 in which the first impurity-containing body 54 is disposed and the second diffusion region 57 in which the second impurity-containing body 55 is disposed are heated to produce the first and first 2 Impurities are diffused in the diffusion regions 56 and 57. Specifically, the target object 51 in which the first and second impurity containing bodies 54 and 55 are arranged is heated to diffuse the impurities into the first and second diffusion regions 56 and 57. By diffusing impurities in the first and second diffusion regions 56 and 57 in this way, a window structure region 34 a is formed at one end portion in the resonator direction X of the first active layer 34, and the second active layer 44. A window structure region 44a is formed at one end in the resonator direction X of the window. The impurity containing body arranging step in step a3 and the diffusing step in step a4 correspond to a window structure region forming step.

本実施の形態では、ステップa4の拡散工程は、熱処理によるZnの拡散工程である。このときの条件は、たとえば第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度(以下「処理温度」ともいう)が620℃であり、第1および第2被拡散領域56,57の加熱時間(以下「処理時間」ともいう)が120分間である。第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度および加熱時間はこれに限定されないが、本実施の形態では、加熱温度は600℃以上640℃以下であることが好ましく、加熱時間は30分間以上180分間以下であることが好ましい。第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度は被処理体51の加熱温度に略等しく、本実施の形態では被処理体51の加熱温度を600℃以上640℃以下に選ぶことによって、第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度が600℃以上640℃以下に調整される。   In the present embodiment, the diffusion process of step a4 is a Zn diffusion process by heat treatment. The conditions at this time are, for example, that the heating temperature of the first and second diffusion regions 56 and 57 (hereinafter also referred to as “treatment temperature”) is 620 ° C., and the heating time of the first and second diffusion regions 56 and 57 (Hereinafter also referred to as “treatment time”) is 120 minutes. The heating temperature and heating time of the first and second diffusion regions 56 and 57 are not limited to this, but in this embodiment, the heating temperature is preferably 600 ° C. or more and 640 ° C. or less, and the heating time is 30 minutes. It is preferable that it is 180 minutes or less. The heating temperature of the first and second diffusion regions 56 and 57 is substantially equal to the heating temperature of the object to be processed 51. In this embodiment, the heating temperature of the object to be processed 51 is selected from 600 ° C. to 640 ° C. The heating temperature of the first and second diffusion regions 56 and 57 is adjusted to 600 ° C. or higher and 640 ° C. or lower.

このようにして第1および第2被拡散領域56,57に不純物を拡散させた後、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一表面部に残存する第1および第2不純物含有体54,55、ならびに揮発防止用絶縁膜を、たとえばフッ素系エッチャントを用いたエッチングによって除去する。このようにしてステップa4で第1および第2不純物含有体54,55、ならびに揮発防止用絶縁膜を除去すると、ステップa5に進む。   After the impurities are diffused in the first and second diffusion regions 56 and 57 in this way, the first and second impurities remaining on one surface portion in the thickness direction of the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A. The inclusions 54 and 55 and the insulating film for preventing volatilization are removed by etching using, for example, a fluorine-based etchant. When the first and second impurity containing bodies 54 and 55 and the volatilization preventing insulating film are removed in step a4 in this way, the process proceeds to step a5.

ステップa5のリッジ部形成工程では、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aに、リッジ部28,29を形成する。ステップa5では、まず図8に示すように、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aのリッジ部28,29を形成するべく予め定める部分に、リッジ用マスク61を形成する。図8では、リッジ部28,29が形成された段階を示す。リッジ部28,29が形成された段階では、図8に示すようにリッジ用マスク61が残存する。リッジ用マスク61は、リッジ部28,29から配列方向Yに離隔してリッジ部28,29の両側方に形成される電流狭窄部60を形成するべく予め定める部分にも形成される。   In the ridge portion forming step in step a5, ridge portions 28 and 29 are formed in the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A. In step a5, first, as shown in FIG. 8, a ridge mask 61 is formed in a predetermined portion for forming the ridge portions 28 and 29 of the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A. FIG. 8 shows a stage where the ridge portions 28 and 29 are formed. At the stage where the ridge portions 28 and 29 are formed, the ridge mask 61 remains as shown in FIG. The ridge mask 61 is also formed on a predetermined portion so as to form the current confinement portions 60 formed on both sides of the ridge portions 28 and 29 so as to be separated from the ridge portions 28 and 29 in the arrangement direction Y.

リッジ用マスク61は、絶縁膜形成段階と、フォトリソグラフィ段階と、エッチング段階とを順に行なうことで形成される。絶縁膜形成段階では、被処理体51の厚み方向一表面部全体、すなわち第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一表面部、ならびに半導体基板21の厚み方向一表面部のうちで第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが形成されていない部分に、SiOなどの絶縁材料から成るマスク用絶縁膜を、たとえばPCVD法によって成膜する。 The ridge mask 61 is formed by sequentially performing an insulating film forming step, a photolithography step, and an etching step. In the insulating film formation stage, the entire surface portion of the object 51 in the thickness direction, that is, the one surface portion in the thickness direction of the first and second semiconductor laser components 22A and 23A, and the one surface portion in the thickness direction of the semiconductor substrate 21 Then, a mask insulating film made of an insulating material such as SiO 2 is formed on the portions where the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A are not formed by, for example, the PCVD method.

フォトリソグラフィ段階では、マスク用絶縁膜の厚み方向一表面部全体にレジスト膜を形成し、フォトマスクを用いてレジスト膜の一部分を露光して現像し、第1および第2リッジ部28,29、ならびに電流狭窄部60を形成するべく予め定める部分以外の部分に形成されたマスク用絶縁膜を除去して、レジストマスクを形成する。エッチング段階では、たとえば反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;略称RIE)装置を用いて、レジストマスクに覆われていない部分のマスク用絶縁膜を除去し、リッジ用マスク61を形成する。   In the photolithography stage, a resist film is formed on the entire surface portion in the thickness direction of the mask insulating film, and a part of the resist film is exposed and developed using the photomask, and the first and second ridge portions 28, 29, In addition, the mask insulating film formed in a portion other than the predetermined portion for forming the current confinement portion 60 is removed to form a resist mask. In the etching step, for example, a reactive ion etching (abbreviated as RIE) apparatus is used to remove a portion of the mask insulating film not covered with the resist mask, thereby forming a ridge mask 61.

このようにして形成されたリッジ用マスク61を用いて、ドライエッチングによって、リッジ用マスク61で覆われていない部分の第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aをエッチングし、リッジ部28,29および電流狭窄部60を形成する。第1半導体レーザ構成部22Aは、リッジ用マスク61で覆われていない部分のうちで、第1エッチングマーカー層37とそれよりも厚み方向一方Z1側に設けられる層とがエッチングによって除去される。第2半導体レーザ構成部23Aは、リッジ用マスク61で覆われていない部分のうちで、第2エッチングマーカー層47とそれよりも厚み方向一方Z1側に設けられる層とがエッチングによって除去される。ドライエッチングは、たとえば誘導結合プラズマ(Inductive Coupled Plasma;略称ICP)法による反応性イオンエッチングによって実現される。   Using the ridge mask 61 formed in this way, the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A in the portions not covered with the ridge mask 61 are etched by dry etching, and the ridge portions 28, 29 and the current constriction 60 are formed. In the first semiconductor laser component 22A, the first etching marker layer 37 and the layer provided on the Z1 side in the thickness direction from the portion not covered with the ridge mask 61 are removed by etching. In the second semiconductor laser constituting portion 23A, the second etching marker layer 47 and the layer provided on the Z1 side in the thickness direction from the portion not covered with the ridge mask 61 are removed by etching. The dry etching is realized by reactive ion etching using, for example, an inductively coupled plasma (abbreviated ICP) method.

リッジ部28,29を形成するための第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aのエッチングには、ウェットエッチングとドライエッチングとを併用してもよいが、ウェットエッチングとドライエッチングとを併用せずに、本実施形態のようにドライエッチングのみによってエッチングを行なうことが好ましい。このようにドライエッチングのみによる処理を実施することで、リッジ形状の垂直性を維持することができ、製造されるモノリシック型半導体レーザ素子20の量子効率特性の向上効果、およびキンクの発生を抑止する効果を得ることができる。   For the etching of the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A for forming the ridge portions 28 and 29, wet etching and dry etching may be used in combination, but wet etching and dry etching may be used in combination. Instead, it is preferable to perform etching only by dry etching as in this embodiment. Thus, by performing the process only by dry etching, the perpendicularity of the ridge shape can be maintained, and the effect of improving the quantum efficiency characteristics of the manufactured monolithic semiconductor laser element 20 and the occurrence of kinks are suppressed. An effect can be obtained.

このようにしてリッジ部28,29を形成した後、リッジ用マスク61を除去し、被処理体であるウエハ51の厚み方向一方Z1側の表面部全体、すなわち第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの露出する表面部、ならびに半導体基板21の厚み方向一表面部のうちで第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aが形成されていない部分に、誘電膜24を成膜する。誘電膜24は、たとえば二酸化ケイ素(SiO)膜によって実現される。 After the ridge portions 28 and 29 are formed in this way, the ridge mask 61 is removed, and the entire surface portion on the Z1 side in the thickness direction of the wafer 51 as the object to be processed, that is, the first and second semiconductor laser constituting portions. A dielectric film 24 is formed on the exposed surface portions of 22A and 23A and the surface portion of the semiconductor substrate 21 in the thickness direction where the first and second semiconductor laser constituting portions 22A and 23A are not formed. The dielectric film 24 is realized by a silicon dioxide (SiO 2 ) film, for example.

次いで図9および図10に示すように、形成された誘電膜24のうち、電流の導通部となる第1および第2リッジ部28,29の厚み方向一方Z1側の表面部、すなわち第1リッジ部28の第1P型キャップ層39および第2リッジ部29の第2P型キャップ層50の厚み方向一方Z1側の表面部に形成された誘電膜24を除去して、誘電膜24をパターニングする。本実施の形態では、窓構造領域34a,44aへの電流の注入を防ぐために、第1および第2リッジ部28,29の厚み方向一表面部に形成された誘電膜24のうち、第1および第2リッジ部28,29の厚み方向一表面部の窓構造領域34a,44aが形成される第1および第2被拡散領域56,57に含まれる部分に形成された誘電膜24は、除去されずに残存するようにパターニングされる。誘電膜24のパターニングは、フォトリソグラフィ段階とエッチング段階とを順に行なうことによって実施される。エッチング段階は、たとえばRIE装置を用いてドライエッチングによって実施されてもよく、たとえばフッ素系のエッチャントを用いてウェットエッチングによって実施されてもよい。このようにしてステップa5で誘電膜24をパターニングすると、ステップa6に進む。   Next, as shown in FIGS. 9 and 10, in the formed dielectric film 24, the first and second ridge portions 28 and 29 serving as current conducting portions in the thickness direction on one side Z1 side, that is, the first ridge. The dielectric film 24 formed on the surface portion on the Z1 side in the thickness direction of the first P-type cap layer 39 of the portion 28 and the second P-type cap layer 50 of the second ridge portion 29 is removed, and the dielectric film 24 is patterned. In the present embodiment, the first and second dielectric films 24 formed on one surface in the thickness direction of the first and second ridge portions 28 and 29 to prevent current injection into the window structure regions 34a and 44a. The dielectric film 24 formed in the portion included in the first and second diffusion regions 56 and 57 where the window structure regions 34a and 44a on one surface portion in the thickness direction of the second ridge portions 28 and 29 are formed is removed. It is patterned so as to remain. The patterning of the dielectric film 24 is performed by sequentially performing a photolithography step and an etching step. The etching step may be performed by dry etching using an RIE apparatus, for example, or may be performed by wet etching using a fluorine-based etchant, for example. When the dielectric film 24 is thus patterned in step a5, the process proceeds to step a6.

ステップa6の電極形成工程では、N側電極27およびP側電極25,26を形成する。具体的には、ステップa6では、まず、たとえば基板研磨装置によってN型半導体基板21を研磨して、N型半導体基板21の厚み寸法を所望の値まで削減する。次いで、N型半導体基板21の厚み方向他方Z2側の表面部にN側電極27を形成する。N側電極27は、たとえば金(Au)−ゲルマニウム(Ge)−ニッケル(Ni)合金層、モリブデン(Mo)層および金(Au)層が、この順に厚み方向他方Z2に積層されて構成される積層構造に形成される。N側電極27を構成する各層は、たとえばスパッタまたは蒸着によって形成される。   In the electrode formation step of step a6, the N-side electrode 27 and the P-side electrodes 25 and 26 are formed. Specifically, in step a6, first, the N-type semiconductor substrate 21 is polished by, for example, a substrate polishing apparatus to reduce the thickness dimension of the N-type semiconductor substrate 21 to a desired value. Next, the N-side electrode 27 is formed on the surface portion on the other Z2 side in the thickness direction of the N-type semiconductor substrate 21. The N-side electrode 27 is configured by, for example, a gold (Au) -germanium (Ge) -nickel (Ni) alloy layer, a molybdenum (Mo) layer, and a gold (Au) layer stacked in this order on the other Z2 in the thickness direction. A laminated structure is formed. Each layer constituting the N-side electrode 27 is formed by sputtering or vapor deposition, for example.

このようにしてN側電極27を構成する各層を形成した後、アニールを行ない、N型半導体基板21とN側電極27との間にオーミックコンタクトを形成する。アニール条件は、たとえば被処理体51の加熱温度(以下「処理温度」」という)が440℃であり、被処理体51の加熱時間(以下「処理時間」ともいう)が10分間である。アニール条件は、これに限定されるものではなく、N型半導体基板21とN側電極27との間にオーミックコンタクトが形成されるように適切な条件が選ばれる。   After forming each layer constituting the N-side electrode 27 in this manner, annealing is performed to form an ohmic contact between the N-type semiconductor substrate 21 and the N-side electrode 27. The annealing conditions are, for example, that the heating temperature of the object to be processed 51 (hereinafter referred to as “processing temperature”) is 440 ° C. and the heating time of the object to be processed 51 (hereinafter also referred to as “processing time”) is 10 minutes. The annealing condition is not limited to this, and an appropriate condition is selected so that an ohmic contact is formed between the N-type semiconductor substrate 21 and the N-side electrode 27.

次いで、第1および第2P側電極25,26を形成する。具体的には、まず被処理体51の厚み方向一方Z1側の表面部全体に、たとえば蒸着またはスパッタによって、第1電極層25a,26aを形成する。第1電極層25a,26aは、たとえば金(Au)−亜鉛(Zn)合金層およびモリブデン(Mo)層が、この順に厚み方向一方Z1に積層させて構成される積層構造に形成される。このようにして第1電極層25a,26aを形成した後、アニールを行ない、リッジ部28,29と第1電極層25a,26aとの間にオーミックコンタクトを形成する。アニール条件は、たとえば被処理体51の加熱温度が440℃であり、被処理体51の加熱時間が10分間である。アニール条件は、これに限定されるものではなく、リッジ部28,29と第1電極層25a,26aとの間にオーミックコンタクトが形成されるように適切な条件が選ばれる。   Next, the first and second P-side electrodes 25 and 26 are formed. Specifically, first electrode layers 25a and 26a are first formed on the entire surface portion on the Z1 side in the thickness direction of the workpiece 51 by, for example, vapor deposition or sputtering. The first electrode layers 25a and 26a are formed in a stacked structure in which, for example, a gold (Au) -zinc (Zn) alloy layer and a molybdenum (Mo) layer are stacked in this order in the thickness direction one Z1. After the first electrode layers 25a and 26a are thus formed, annealing is performed to form ohmic contacts between the ridge portions 28 and 29 and the first electrode layers 25a and 26a. The annealing conditions are, for example, that the heating temperature of the object to be processed 51 is 440 ° C., and the heating time of the object to be processed 51 is 10 minutes. The annealing condition is not limited to this, and an appropriate condition is selected so that an ohmic contact is formed between the ridge portions 28 and 29 and the first electrode layers 25a and 26a.

次いで、第1電極層25a,26aの厚み方向一方Z1側の表面部に、たとえば鍍金によって第2電極層25b,26bを形成する。第2電極層25b,26bは、たとえば金(Au)層によって実現される。形成された第1電極層25a,26aおよび第2電極層25b,26bのうち、第1および第2P側電極25,26を形成するべく予め定める部分を除く残余の部分に形成された部分を、フォトリソグラフィ段階とエッチング段階とを順に行なうことによって除去し、第1および第2P側電極25,26を形成する。これによって第1および第2レーザ素子部22,23が形成される。このようにしてステップa6で第1および第2レーザ素子部22,23を形成すると、ステップa7に進む。   Next, the second electrode layers 25b and 26b are formed, for example, by plating on the surface of the first electrode layers 25a and 26a on the Z1 side in the thickness direction. The second electrode layers 25b and 26b are realized by, for example, a gold (Au) layer. Of the formed first electrode layer 25a, 26a and second electrode layer 25b, 26b, a portion formed in the remaining portion excluding a predetermined portion for forming the first and second P-side electrodes 25, 26, The first and second P-side electrodes 25 and 26 are formed by removing the photolithography step and the etching step in order. Thereby, the first and second laser element portions 22 and 23 are formed. When the first and second laser element portions 22 and 23 are thus formed in step a6, the process proceeds to step a7.

ステップa7の素子分離工程では、被処理体51を予め定める第1および第2切断ライン62,63で切断して、個々のモノリシック型半導体レーザ素子20に分割する。具体的には、まず第1および第2レーザ素子部22,23の共振器方向Xにおける端面部分にコート膜を形成するために、第1および第2レーザ素子部22,23の共振器方向Xにおける両端面がむき出しになるように、被処理体であるウエハ51を予め定める第1切断ライン62で切断して、ウエハ51から、第1および第2レーザ素子部22,23が形成された部分を短冊状に切出す。このように短冊状に切出されたウエハ(以下「切出しウエハ」という)51aでは、複数のモノリシック型半導体レーザ素子20が配列方向Yに並んで配置される。   In the element separation step of step a7, the object to be processed 51 is cut along predetermined first and second cutting lines 62 and 63 and divided into individual monolithic semiconductor laser elements 20. Specifically, first, in order to form a coat film on the end face portions of the first and second laser element portions 22 and 23 in the resonator direction X, the resonator direction X of the first and second laser element portions 22 and 23 is determined. A portion in which the first and second laser element portions 22 and 23 are formed from the wafer 51 by cutting the wafer 51 as the object to be processed with a first cutting line 62 determined in advance so that both end surfaces of the wafer are exposed. Is cut into strips. In the wafer 51a cut in a strip shape (hereinafter referred to as “cut wafer”) 51a, a plurality of monolithic semiconductor laser elements 20 are arranged in the arrangement direction Y.

この切出しウエハ51aに含まれる各第1および第2レーザ素子部22,23の共振器方向Xにおける両端面部分に、保護し、また反射率を調整するための不図示の端面コート膜を、たとえば電子サイクロトロン共鳴(Electron Cyclotron Resonance;略称ECR)スパッタ装置または電子ビーム(Electron Beam;略称EB)蒸着装置などの成膜装置によって成膜する。端面コート膜が形成された切出しウエハ51aを、第1および第2レーザ素子部22,23がそれぞれ1つずつ含まれるように、予め定める第2切断ライン63で切断して、モノリシック型半導体レーザ素子20毎に分離する。これによって、前述の図1に示すモノリシック型半導体レーザ素子20が得られる。図10では、ウエハ51を第2切断ライン63で切断した状態を示す。本実施の形態では、第1レーザ素子部22と第2レーザ素子部23とは発振波長が互いに異なるので、発振波長の異なる2つのレーザ素子部22,23が1つの半導体基板21に設けられる、いわゆる2波長モノリシック型半導体レーザ素子20が得られる。このようにしてモノリシック型半導体レーザ素子20を製造すると、ステップa8に進み、製造作業を終了する。   For example, an end face coat film (not shown) for protecting and adjusting the reflectance on both end face portions in the resonator direction X of each of the first and second laser element portions 22 and 23 included in the cut wafer 51a is provided. The film is formed by a film forming apparatus such as an electron cyclotron resonance (abbreviated as ECR) sputtering apparatus or an electron beam (abbreviated as EB) vapor deposition apparatus. The cut wafer 51a on which the end face coat film is formed is cut by a predetermined second cutting line 63 so that each of the first and second laser element portions 22 and 23 is included, and a monolithic semiconductor laser element Separate every 20th. As a result, the monolithic semiconductor laser element 20 shown in FIG. 1 is obtained. FIG. 10 shows a state in which the wafer 51 is cut along the second cutting line 63. In the present embodiment, since the first laser element unit 22 and the second laser element unit 23 have different oscillation wavelengths, two laser element units 22 and 23 having different oscillation wavelengths are provided on one semiconductor substrate 21. A so-called two-wavelength monolithic semiconductor laser element 20 is obtained. When the monolithic semiconductor laser device 20 is manufactured in this way, the process proceeds to step a8, and the manufacturing operation is completed.

以上のように本発明の第1実施形態によれば、ステップa3の不純物含有体配置工程で、前述の図6および図7に示す第1および第2不純物含有体54,55が配置されるとき、第1半導体レーザ構成部22Aの第1配置部分71のうちで第1不純物含有体54に接する第1接触部分73の厚み方向一表面が第1配置部分71の厚み方向一表面全体に占める割合である第1不純物含有体割合P1は、第2半導体レーザ構成部23Aの第2配置部分72のうちで第2不純物含有体55に接する第2接触部分74の厚み方向一表面が第2配置部分72の厚み方向一表面全体に占める割合である第2不純物含有体割合P2よりも大きい値に選ばれる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, when the first and second impurity containing bodies 54 and 55 shown in FIGS. 6 and 7 are arranged in the impurity containing body arranging step of step a3. The ratio of one surface in the thickness direction of the first contact portion 73 in contact with the first impurity-containing body 54 in the first arrangement portion 71 of the first semiconductor laser component 22A to the entire one surface in the thickness direction of the first arrangement portion 71 The first impurity-containing body ratio P1 is such that one surface in the thickness direction of the second contact portion 74 in contact with the second impurity-containing body 55 in the second arrangement portion 72 of the second semiconductor laser component 23A is the second arrangement portion. 72 is selected to be larger than the second impurity-containing body ratio P2, which is the ratio of the entire surface in the thickness direction of 72.

このように第1不純物含有体割合P1を第2不純物含有体割合P2よりも大きくすることで、同一時間において、第2半導体レーザ構成部23Aの第2配置部分の厚み方向一方Z1側の表面の単位面積あたりに供給される不純物の量である第2不純物平均供給量を、第1半導体レーザ構成部22Aの第1配置部分の厚み方向一方Z1側の表面の単位面積あたりに供給される不純物の量である第1不純物平均供給量よりも少なくすることができる。   Thus, by making the first impurity content ratio P1 larger than the second impurity content ratio P2, the surface of the second arrangement portion of the second semiconductor laser component 23A in the thickness direction on the one side Z1 side can be obtained at the same time. The second average impurity supply amount, which is the amount of impurities supplied per unit area, is the amount of impurities supplied per unit area on the surface on the Z1 side in the thickness direction of the first arrangement portion of the first semiconductor laser component 22A. The first impurity average supply amount, which is the amount, can be reduced.

これによって、本実施の形態のように第2被拡散領域57における不純物の拡散速度が第1被拡散領域56における不純物の拡散速度よりも高い場合に、第1不純物含有体54から第1活性層34まで不純物が拡散されるのに要する時間と、第2不純物含有体55から第2活性層44まで不純物が拡散されるのに要する時間との間に差が生じることを抑制することが可能である。換言すると、本実施の形態では、同時に、つまり同一の工程で、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分と、第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分との両方に対して、厚み方向全体にわたって不純物を拡散させることが可能である。したがって拡散工程において被処理体51を加熱することで、第1活性層34と第2活性層44との両方に対して不純物を拡散させることが可能であり、同一の工程で窓構造領域34a,44aを形成することが可能である。   As a result, when the impurity diffusion rate in the second diffusion region 57 is higher than the impurity diffusion rate in the first diffusion region 56 as in the present embodiment, the first impurity containing body 54 changes to the first active layer. It is possible to suppress a difference between the time required for the impurity to diffuse up to 34 and the time required for the impurity to diffuse from the second impurity-containing body 55 to the second active layer 44. is there. In other words, in the present embodiment, at the same time, that is, in the same process, the portion included in the first diffusion region 56 of the first active layer 34 and the second diffusion region 57 of the second active layer 44 are included. Impurities can be diffused throughout the thickness direction for both the portions. Therefore, by heating the object 51 in the diffusion step, it is possible to diffuse impurities in both the first active layer 34 and the second active layer 44, and the window structure region 34a, 44a can be formed.

具体的に述べると、本実施形態では、第1半導体レーザ構成部22Aおよび第2半導体レーザ構成部23Aの活性層34,44より上部の構造、つまり各活性層34,44と対応する不純物含有体54,55との間に介在するP側ガイド層35,45からP型キャップ層39,50までの構造をほぼ同構造として、活性層34,44のみ別構造とするので、前記拡散速度比率V1/V2は1.0にごく近い値となる。つまり本実施形態では、第1活性層34と第1不純物含有体54との間に介在する層35〜39で構成される積層体と、第2活性層44と第2不純物含有体55との間に介在する層45〜50で構成される積層体とは、ほぼ同様の材料で形成され、ほぼ同構造であるので、不純物の拡散速度もほぼ同じとなり、第1被拡散領域56における不純物の拡散速度V1は、第2被拡散領域57における不純物の拡散速度V2にごく近い値となる。   More specifically, in the present embodiment, the structure above the active layers 34 and 44 of the first semiconductor laser component 22A and the second semiconductor laser component 23A, that is, the impurity containing body corresponding to each of the active layers 34 and 44. The structures from the P-side guide layers 35, 45 to the P-type cap layers 39, 50 interposed between the P-type cap layers 39, 50 are made substantially the same structure, and only the active layers 34, 44 are made different structures. Therefore, the diffusion rate ratio V1 / V2 is very close to 1.0. That is, in the present embodiment, the stacked body composed of the layers 35 to 39 interposed between the first active layer 34 and the first impurity-containing body 54, the second active layer 44 and the second impurity-containing body 55. Since the laminated body composed of the layers 45 to 50 interposed therebetween is formed of substantially the same material and has substantially the same structure, the diffusion rate of impurities is also substantially the same, and the impurity in the first diffusion region 56 is The diffusion rate V1 is very close to the impurity diffusion rate V2 in the second diffusion region 57.

このように本実施形態では第1被拡散領域56における不純物の拡散速度V1は、第2被拡散領域57における不純物の拡散速度V2にごく近い値にすることができるが、第1活性層34と第2活性層44とは異なる材料で形成され、拡散速度が異なるので、この活性層34,44における不純物の拡散速度の差によって第2被拡散領域57における不純物の拡散速度V2の方が第1被拡散領域56における不純物の拡散速度V1よりもわずかに高くなる。この拡散速度の差の最後の調整として、本実施形態における不純物拡散方法が好適に用いられる。本実施形態によれば、第1不純物含有体割合P1を第2不純物含有体割合P2よりも大きくして第1および第2被拡散領域56,57を加熱するので、同一の工程で、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分と、第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分との両方に対して、厚み方向全体にわたって不純物を拡散させることが可能である。   As described above, in this embodiment, the impurity diffusion rate V1 in the first diffusion region 56 can be set to a value very close to the impurity diffusion rate V2 in the second diffusion region 57. Since the second active layer 44 is formed of a different material and has a different diffusion rate, the impurity diffusion rate V2 in the second diffusion region 57 is the first due to the difference in impurity diffusion rate in the active layers 34 and 44. This is slightly higher than the impurity diffusion rate V1 in the diffusion region 56. As the final adjustment of the difference in diffusion rate, the impurity diffusion method in this embodiment is preferably used. According to the present embodiment, the first impurity-containing body ratio P1 is made larger than the second impurity-containing body ratio P2, and the first and second diffusion regions 56 and 57 are heated. Impurities can be diffused over the entire thickness direction in both the portion included in the first diffusion region 56 of the active layer 34 and the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44. It is.

本実施の形態において第1および第2活性層34,44は、井戸層が障壁層で挟持される量子井戸構造に形成される。この量子井戸構造は不純物の拡散によって無秩序化されて、無秩序化された部分のエネルギバンドギャップが、無秩序化されていない部分のエネルギバンドギャップよりも大きくなる。具体的には、不純物であるZnの拡散によって量子井戸構造が破壊されて井戸層と障壁層とが融合し、この融合によってエネルギバンドギャップが大きくなる。不純物であるZnは、第1および第2不純物含有体54,55から厚み方向他方Z2に拡散される。このように不純物が厚み方向他方Z2に拡散されるのに伴って、第1および第2活性層34,44の無秩序化が厚み方向他方Z2に進行する。   In the present embodiment, the first and second active layers 34 and 44 are formed in a quantum well structure in which a well layer is sandwiched between barrier layers. This quantum well structure is disordered by impurity diffusion, and the energy band gap of the disordered portion becomes larger than the energy band gap of the unordered portion. Specifically, the quantum well structure is destroyed by the diffusion of Zn, which is an impurity, and the well layer and the barrier layer are fused, and the energy band gap is increased by this fusion. Zn as an impurity is diffused from the first and second impurity containing bodies 54 and 55 to the other Z2 in the thickness direction. As the impurities are diffused in the other thickness direction Z2, the disordering of the first and second active layers 34 and 44 proceeds in the other thickness direction Z2.

前述のように本実施の形態では、拡散工程で、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分と、第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分との両方に対して、厚み方向全体にわたって不純物を拡散させることができるので、第1および第2活性層34,44を同時に無秩序化して、第1および第2活性層34,44の両方に窓構造領域34a,44aを同時に形成することができる。したがって第1および第2活性層34,44のいずれか一方に窓構造領域34a,44aを形成した後、もう一方の活性層に窓構造領域を形成する場合に比べて、モノリシック型半導体レーザ素子20を製造する工程を簡略化することが可能であるので、モノリシック型半導体レーザ素子20を容易に製造することが可能である。   As described above, in the present embodiment, in the diffusion step, the portion included in the first diffusion region 56 of the first active layer 34 and the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44 For both, since the impurity can be diffused throughout the thickness direction, the first and second active layers 34 and 44 are simultaneously disordered so that both the first and second active layers 34 and 44 have window structure regions. 34a and 44a can be formed simultaneously. Accordingly, the monolithic semiconductor laser device 20 is formed as compared with the case where the window structure region 34a, 44a is formed in one of the first and second active layers 34, 44 and then the window structure region is formed in the other active layer. Therefore, the monolithic semiconductor laser device 20 can be easily manufactured.

第1および第2不純物含有体54,55の形成パターン、具体的には第1および第2不純物含有体54,55の形状、第1および第2不純物含有体割合P1,P2、ならびに拡散工程における熱処理条件は、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの両方に対して、同時に窓構造領域34a,44aを所望の出来栄えに形成するために、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの構成元素を考慮して、最適な組合わせになるように選ばれる。   Formation patterns of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55, specifically, the shapes of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55, the first and second impurity-containing body ratios P1 and P2, and the diffusion process The heat treatment conditions are such that the first and second semiconductor laser components 22A, 22A, 22A, 22A, 22A, 23A are formed in a desired manner at the same time for both the first and second semiconductor laser components 22A, 23A. In consideration of the constituent elements of 23A, it is selected so as to be an optimal combination.

本実施の形態では、第1活性層34と第1不純物含有体54との間に介在される第1クラッド層である、もう一方の第1クラッド層36,38は、Alx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)で形成され、第2活性層44と第2不純物含有体55との間に介在される第2クラッド層である、もう一方の第2クラッド層46,48は、Alx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)で形成される。このように活性層34,44と不純物含有体54,55との間に介在する第1および第2クラッド層36,38,46,48が同一の元素を含む半導体材料で形成されるので、これら第1および第2クラッド層36,38,46,48に一定の速度で不純物を拡散させることができる。 In the present embodiment, the other first cladding layers 36 and 38, which are the first cladding layers interposed between the first active layer 34 and the first impurity-containing body 54, are made of Al x1 Ga y1 In 1. -X1-y1 P (0 <x1 <1,0 <y1 <1, x1 + y1 <1), and a second cladding layer interposed between the second active layer 44 and the second impurity-containing body 55. The other second cladding layer 46, 48 is formed of Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1, 0 <y2 <1, x2 + y2 <1). As described above, the first and second cladding layers 36, 38, 46, 48 interposed between the active layers 34, 44 and the impurity-containing bodies 54, 55 are formed of a semiconductor material containing the same element. Impurities can be diffused in the first and second cladding layers 36, 38, 46, and 48 at a constant rate.

これによって、活性層34,44と不純物含有体54,55との間に介在する第1および第2クラッド層36,38,46,48において不純物の拡散速度に差が生じることを防ぐことができる。したがって、本実施形態のように第1活性層34における不純物の拡散速度が第2活性層44における不純物の拡散速度よりも低い場合に、第1不純物含有体割合P1を第2不純物含有体割合P2よりも大きくすることで、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分および第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分の両方に対して、拡散工程での加熱によって、より確実に不純物を拡散させて、窓構造領域34a,44aを形成することができる。   As a result, it is possible to prevent a difference in impurity diffusion rate between the first and second cladding layers 36, 38, 46, 48 interposed between the active layers 34, 44 and the impurity-containing bodies 54, 55. . Therefore, when the diffusion rate of impurities in the first active layer 34 is lower than the diffusion rate of impurities in the second active layer 44 as in the present embodiment, the first impurity content ratio P1 is changed to the second impurity content ratio P2. Is larger than both the portion included in the first diffusion region 56 of the first active layer 34 and the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44 in the diffusion step. The window structure regions 34a and 44a can be formed by more reliably diffusing impurities by heating.

また本実施の形態では、第1不純物含有体割合P1を第2不純物含有体割合P2で除した含有体面積比率は8以上20以下である。含有体面積比率が8未満であると、第2不純物平均供給量と第1不純物平均供給量との差が充分でないので、拡散工程において第1活性層34まで不純物が拡散されるのに要する時間が、第2活性層44まで不純物が拡散されるのに要する時間よりも過度に長くなる。このように拡散に要する時間の差が大きくなると、第1および第2活性層34,44の対応する被拡散領域56,57に含まれる部分に対して、同時に不純物を拡散させることができないおそれがある。含有体面積比率が20を超えると、含有体面積比率が8未満である場合とは逆に、第2不純物平均供給量が第1不純物平均供給量よりも過度に小さくなって、第2活性層44まで不純物が拡散されるのに要する時間が、第1活性層34まで不純物が拡散されるのに要する時間よりも過度に長くなる。この場合も第1および第2活性層34,44の対応する被拡散領域56,57に含まれる部分に、同時に不純物を拡散させることができないおそれがある。   In the present embodiment, the inclusion body area ratio obtained by dividing the first impurity-containing body ratio P1 by the second impurity-containing body ratio P2 is 8 or more and 20 or less. If the inclusion body area ratio is less than 8, the difference between the second impurity average supply amount and the first impurity average supply amount is not sufficient, and therefore the time required for the impurities to diffuse to the first active layer 34 in the diffusion step. However, it becomes excessively longer than the time required for the impurities to diffuse to the second active layer 44. When the difference in time required for diffusion becomes large in this way, there is a possibility that impurities cannot be diffused simultaneously into the portions included in the corresponding diffusion regions 56 and 57 of the first and second active layers 34 and 44. is there. When the inclusion body area ratio exceeds 20, the second impurity average supply amount becomes excessively smaller than the first impurity average supply amount, contrary to the case where the inclusion body area ratio is less than 8, and the second active layer The time required for the impurities to diffuse up to 44 becomes excessively longer than the time required for the impurities to diffuse up to the first active layer 34. Also in this case, there is a possibility that impurities cannot be simultaneously diffused into the portions of the first and second active layers 34 and 44 that are included in the corresponding diffusion regions 56 and 57.

前述のように本実施の形態では含有体面積比率が8以上20以下に選ばれるので、第1不純物平均供給量と第2不純物平均供給量との差を好適なものとすることができる。これによって、第1活性層34まで不純物が拡散されるのに要する時間と第2活性層44まで不純物が拡散されるのに要する時間との間に生じる差を小さく抑制することができるので、拡散工程での加熱によって、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分と、第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分との両方に対して、より確実に不純物を拡散させることが可能である。   As described above, in the present embodiment, the inclusion body area ratio is selected to be 8 or more and 20 or less, so that the difference between the first impurity average supply amount and the second impurity average supply amount can be made suitable. As a result, the difference between the time required for the impurity to diffuse to the first active layer 34 and the time required for the impurity to diffuse to the second active layer 44 can be suppressed to a small value. By heating in the process, both the portion included in the first diffusion region 56 of the first active layer 34 and the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44 are more reliably ensured. Impurities can be diffused.

また本実施の形態では、第1不純物含有体54の厚み寸法t1および第2不純物含有体55の厚み寸法t2はいずれも、30nm以上300nm以下である。第1および第2不純物含有体54,55の厚み寸法t1,t2が30nm未満であると、第1および第2不純物含有体54,55に厚みむらが生じている場合、この厚みむらの影響によって第1および第2被拡散領域56,57に供給される不純物の量、具体的には第1不純物平均供給量および第2不純物平均供給量にむらが生じるおそれがある。第1および第2不純物含有体54,55の厚み寸法t1,t2が300nmを超えると、第1および第2不純物含有体54,55の形成工程での寸法精度が下がり、窓構造領域34a,44aの形成におけるばらつきの原因となる。   In the present embodiment, the thickness dimension t1 of the first impurity-containing body 54 and the thickness dimension t2 of the second impurity-containing body 55 are both 30 nm or more and 300 nm or less. If the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 have thickness thicknesses t1 and t2 of less than 30 nm, if the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 have thickness unevenness, There is a possibility that the amount of impurities supplied to the first and second diffusion regions 56 and 57, specifically, the first impurity average supply amount and the second impurity average supply amount may be uneven. When the thickness dimensions t1 and t2 of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 exceed 300 nm, the dimensional accuracy in the process of forming the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 decreases, and the window structure regions 34a and 44a Cause variations in the formation of the.

前述のように本実施の形態では、第1および第2不純物含有体54,55の厚み寸法t1,t2が30nm以上300nm以下に選ばれるので、第1および第2被拡散領域56,57に供給される不純物の量に対する第1および第2不純物含有体54,55の厚みむらの影響を排除することができる。たとえば第1および第2不純物含有体54,55をスパッタ装置で成膜して形成する場合、スパッタ装置で成膜される膜の厚み分布の影響を排除することができる。これによって、厚み方向Zに関しては、第1および第2不純物含有体54,55からの不純物の供給量を充分に確保することができるので、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの対応する被拡散領域56,57に含まれる部分に供給される不純物の量を、第1不純物含有体割合P1と第2不純物含有体割合P2とに基づいて、より確実に調整することができる。   As described above, in the present embodiment, the thickness dimensions t1 and t2 of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are selected to be 30 nm or more and 300 nm or less, so that the first and second diffusion regions 56 and 57 are supplied. The influence of the uneven thickness of the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 on the amount of impurities to be performed can be eliminated. For example, when the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are formed by a sputtering apparatus, the influence of the thickness distribution of the film formed by the sputtering apparatus can be eliminated. Thereby, with respect to the thickness direction Z, a sufficient supply amount of impurities from the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 can be secured, so that the correspondence between the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A can be ensured. The amount of impurities supplied to the portions included in the diffusion regions 56 and 57 can be adjusted more reliably based on the first impurity content ratio P1 and the second impurity content ratio P2.

また第1および第2不純物含有体54,55の厚み寸法t1,t2が30nm以上300nm以下であることによって、第1および第2不純物含有体54,55の寸法精度を高め、窓構造領域34a,44aの形成におけるばらつきを抑制することができる。この点からも、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの対応する被拡散領域56,57に含まれる部分に供給される不純物の量を、第1不純物含有体割合P1と第2不純物含有体割合P2とに基づいて、より確実に調整することができる。   Further, since the thickness dimensions t1, t2 of the first and second impurity-containing bodies 54, 55 are 30 nm or more and 300 nm or less, the dimensional accuracy of the first and second impurity-containing bodies 54, 55 is increased, and the window structure regions 34a, Variations in the formation of 44a can be suppressed. Also from this point, the amount of impurities supplied to the portions included in the corresponding diffusion regions 56 and 57 of the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A is set to the first impurity-containing body ratio P1 and the second impurity. It can adjust more reliably based on the content rate P2.

したがって、拡散工程での加熱によって、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分および第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分の両方に対して、より確実に不純物を拡散させることができる。本実施形態では第1および第2不純物含有体54,55を一括して形成するので、第1不純物含有体54の厚み寸法t1と第2不純物含有体55の厚み寸法t2とは略等しいが、異なってもよい。   Therefore, the heating in the diffusion process is more reliable for both the portion included in the first diffusion region 56 of the first active layer 34 and the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44. Impurities can be diffused. In the present embodiment, since the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are collectively formed, the thickness dimension t1 of the first impurity-containing body 54 and the thickness dimension t2 of the second impurity-containing body 55 are substantially equal. May be different.

また本実施の形態では、拡散工程における第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度、すなわち被処理体51の加熱温度は600℃以上640℃以下である。第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度が600℃未満であると、第1被拡散領域56における不純物の拡散速度が第2被拡散領域57における不純物の拡散速度に比べて過度に低く、拡散工程で第1および第2被拡散領域56,57を加熱しても、第1活性層の第1被拡散領域に含まれる部分と第2活性層の第2被拡散領域に含まれる部分との両方に対して不純物を拡散させることができないおそれがある。第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度が640℃を超えると、第1および第2被拡散領域56,57外の領域に不純物が拡散したり、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aに含まれる各層に結晶欠陥が生じたりするおそれがある。   Moreover, in this Embodiment, the heating temperature of the 1st and 2nd to-be-diffused area | regions 56 and 57 in a diffusion process, ie, the heating temperature of the to-be-processed object 51, is 600 to 640 degreeC. When the heating temperature of the first and second diffusion regions 56 and 57 is less than 600 ° C., the impurity diffusion rate in the first diffusion region 56 is excessively higher than the impurity diffusion rate in the second diffusion region 57. Even if the first and second diffusion regions 56 and 57 are heated in the diffusion process, they are included in the first diffusion region of the first active layer and the second diffusion region of the second active layer. There is a possibility that the impurity cannot be diffused into both of the portions. When the heating temperature of the first and second diffusion regions 56 and 57 exceeds 640 ° C., impurities diffuse into regions outside the first and second diffusion regions 56 and 57, and the first and second semiconductor laser configurations Crystal defects may occur in each layer included in the portions 22A and 23A.

前述のように本実施の形態では、被処理体51の加熱温度は600℃以上640℃以下に選ばれ、第1および第2被拡散領域56,57の加熱温度が600℃以上640℃以下に選ばれるので、拡散工程での第1および第2被拡散領域56,57の加熱によって、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分と第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分との両方に対して、全体にわたってより確実に不純物を拡散させることができる。また第1および第2被拡散領域56,57外の領域への不純物の拡散を抑制することができる。また第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの各層への結晶欠陥の発生を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the heating temperature of the object to be processed 51 is selected to be 600 ° C. or higher and 640 ° C. or lower, and the heating temperatures of the first and second diffusion regions 56 and 57 are 600 ° C. or higher and 640 ° C. or lower. Therefore, the portion of the first active layer 34 included in the first diffusion region 56 and the second diffusion layer of the second active layer 44 are heated by heating the first and second diffusion regions 56 and 57 in the diffusion process. Impurities can be more reliably diffused throughout the entire region with respect to both of the portions included in the region 57. Further, it is possible to suppress the diffusion of impurities to the regions outside the first and second diffusion regions 56 and 57. In addition, it is possible to suppress the occurrence of crystal defects in each layer of the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A.

また本実施の形態では、拡散工程における第1および第2被拡散領域56,57の加熱時間は30分間以上180分間以下である。第1および第2被拡散領域56,57の加熱時間が30分間未満であると、第1および第2被拡散領域56,57に対して不純物が拡散される時間が不足し、拡散工程で加熱しても、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分および第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分の全体にわたって不純物を拡散できないおそれがある。第1および第2被拡散領域56,57の加熱時間が180分間を超えると、第1および第2被拡散領域56,57外の領域に不純物が拡散したり、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aに含まれる各層に結晶欠陥が生じたりするおそれがある。   In the present embodiment, the heating time of the first and second diffusion regions 56 and 57 in the diffusion process is not less than 30 minutes and not more than 180 minutes. If the heating time of the first and second diffusion regions 56 and 57 is less than 30 minutes, the time for the impurity to diffuse into the first and second diffusion regions 56 and 57 is insufficient, and heating is performed in the diffusion process. Even so, there is a possibility that the impurity cannot be diffused over the entire portion of the first active layer 34 included in the first diffusion region 56 and the portion of the second active layer 44 included in the second diffusion region 57. When the heating time of the first and second diffusion regions 56 and 57 exceeds 180 minutes, impurities diffuse into the regions outside the first and second diffusion regions 56 and 57, or the first and second semiconductor laser configurations Crystal defects may occur in each layer included in the portions 22A and 23A.

前述のように本実施の形態では、第1および第2被拡散領域56,57の加熱時間は30分間以上180分間以下に選ばれるので、拡散工程での第1および第2被拡散領域56,57の加熱によって、第1および第2活性層34,44の両方の活性層の対応する被拡散領域56,57に含まれる部分の全体にわたって、より確実に不純物を拡散させることができる。また第1および第2被拡散領域56,57外の領域への不純物の拡散を抑制し、また第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを構成する各層への結晶欠陥の発生を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the heating time of the first and second diffusion regions 56 and 57 is selected from 30 minutes to 180 minutes, so the first and second diffusion regions 56 and 57 in the diffusion process are selected. By heating 57, impurities can be more reliably diffused throughout the portions of the active layers of both the first and second active layers 34 and 44 that are included in the corresponding diffused regions 56 and 57. Further, the diffusion of impurities to the regions outside the first and second diffusion regions 56 and 57 is suppressed, and the generation of crystal defects in each layer constituting the first and second semiconductor laser constituting units 22A and 23A is suppressed. be able to.

また本実施の形態では、第2不純物含有体55を構成する不純物含有部55aは、一定間隔おきに形成される。第2不純物含有体55は、第2半導体レーザ構成部23Aの厚み方向一方Z1側の表面部の第2被拡散領域57に含まれる第2配置部分72の一部分に形成されるので、第2被拡散領域57に供給される不純物は、第2半導体レーザ構成部23Aの各層を厚み方向他方Z2に拡散されるだけでなく、厚み方向Zに交差する方向にも拡散される。つまり不純物は放射状に拡散される。本実施の形態では、前述のように不純物含有部55aが一定間隔おきに形成されるので、第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分の厚み方向Zに交差する方向の全体にわたって不純物を拡散させることができる。これによって第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分全体にわたって一定の濃度で不純物を拡散させることができるので、一定の性質を有する窓構造領域44aを形成することができる。したがって半導体レーザ構成部の厚み方向一表面部の一部分に不純物含有体を形成する場合には、本実施形態のように複数の不純物含有部を一定間隔おきに配置して不純物含有体を形成することが好ましい。   In the present embodiment, the impurity containing portions 55a constituting the second impurity containing body 55 are formed at regular intervals. Since the second impurity-containing body 55 is formed in a part of the second arrangement portion 72 included in the second diffusion region 57 on the surface portion on the Z1 side in the thickness direction of the second semiconductor laser constituting portion 23A, Impurities supplied to the diffusion region 57 are not only diffused in the thickness direction other Z2 in each layer of the second semiconductor laser component 23A but also diffused in the direction intersecting the thickness direction Z. That is, the impurities are diffused radially. In the present embodiment, since the impurity containing portions 55a are formed at regular intervals as described above, the entire portion in the direction intersecting the thickness direction Z of the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44 is formed. Impurities can be diffused over. As a result, the impurities can be diffused at a constant concentration over the entire portion of the second active layer 44 included in the second diffusion region 57, so that the window structure region 44a having a certain property can be formed. Therefore, when an impurity-containing body is formed on a part of one surface portion in the thickness direction of the semiconductor laser component, the impurity-containing body is formed by arranging a plurality of impurity-containing sections at regular intervals as in this embodiment. Is preferred.

また本実施形態では、ステップa3において、不純物層形成段階で第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aの厚み方向一方Z1の表面部に不純物層を形成した後、形成された不純物層のうち、第1および第2不純物含有体54,55を形成するべく予め定める部分を除く部分に形成された不純物層を除去段階で除去して、第1および第2不純物含有体54,55を形成する。これによって第1および第2不純物含有体54,55を一括して形成することができるので、不純物を拡散させるために要する工程を一層簡略化することができる。第1および第2不純物含有体54,55は、これに限定されず、別々に形成されてもよい。   In the present embodiment, in step a3, the impurity layer is formed on the surface portion of one surface Z1 in the thickness direction of the first and second semiconductor laser components 22A and 23A in the impurity layer formation stage, and then, among the formed impurity layers The first and second impurity-containing bodies 54 and 55 are formed by removing the impurity layer formed in a portion excluding a predetermined portion to form the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 in the removing step. . As a result, the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 can be formed at a time, so that the steps required to diffuse the impurities can be further simplified. The 1st and 2nd impurity containing bodies 54 and 55 are not limited to this, You may form separately.

以上に述べた本発明の第1実施形態では、第1および第2レーザ素子部22,23は、異なる発振波長で発振するが、これに限定されず、同一の発振波長で発振するように構成されてもよい。またモノリシック型半導体レーザ素子は、2つのレーザ素子部を備えるが、これに限定されず、3つ以上のレーザ素子部を備えてもよい。この場合、3つ以上のレーザ素子部は、互いに異なる発振波長で発振するように構成されてもよく、同一の発振波長で発振するように構成されてもよい。   In the first embodiment of the present invention described above, the first and second laser element portions 22 and 23 oscillate at different oscillation wavelengths, but are not limited to this, and are configured to oscillate at the same oscillation wavelength. May be. The monolithic semiconductor laser element includes two laser element units, but is not limited to this, and may include three or more laser element units. In this case, the three or more laser element units may be configured to oscillate at different oscillation wavelengths or may be configured to oscillate at the same oscillation wavelength.

3つ以上のレーザ素子部が設けられる場合、被処理体51は、レーザ素子部の数と同数の半導体レーザ構成部を備える。このように3つ以上の半導体レーザ構成部を備える場合にも、不純物含有体配置工程において各半導体レーザ構成部の厚み方向一表面部のうち、被拡散領域に含まれる配置部分に不純物含有体を配置するときに、配置部分のうちで不純物含有体に接する接触部分の厚み方向一表面が、配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合を、各半導体レーザ構成部の被拡散領域における不純物の拡散速度を考慮して適宜に選択することによって、拡散工程で各半導体レーザ構成部の活性層の被拡散領域に含まれる部分に対して、全体にわたって同時に不純物を拡散させることができる。   When three or more laser element units are provided, the workpiece 51 includes the same number of semiconductor laser constituent units as the number of laser element units. Even when three or more semiconductor laser components are provided in this way, the impurity-containing material is disposed on the arrangement portion included in the diffusion region in one surface portion in the thickness direction of each semiconductor laser component in the impurity-containing material arrangement step. Diffusion of impurities in the diffusion region of each semiconductor laser component is the ratio of one surface in the thickness direction of the contact portion in contact with the impurity-containing body to the entire one surface in the thickness direction of the disposed portion. By appropriately selecting in consideration of the speed, it is possible to simultaneously diffuse impurities throughout the entire portion of the active layer of each semiconductor laser component in the diffusion region in the diffusion step.

また第1実施形態では、第1および第2不純物含有体54,55は、不純物として亜鉛(Zn)を含有し、このZnが拡散工程で第1および第2被拡散領域56,57に拡散される。第1および第2被拡散領域56,57に拡散される不純物は、亜鉛(Zn)に限定されず、拡散によって第1および第2活性層34,44を無秩序化することのできるものであればよく、たとえばマグネシウム(Mg)であってもよい。不純物がMgである場合、第1および第2不純物含有体54,55は、たとえば酸化マグネシウム(MgO)膜によって実現される。   In the first embodiment, the first and second impurity-containing bodies 54 and 55 contain zinc (Zn) as an impurity, and this Zn is diffused into the first and second diffusion regions 56 and 57 in the diffusion process. The Impurities diffused in the first and second diffusion regions 56 and 57 are not limited to zinc (Zn), but may be any material that can disorder the first and second active layers 34 and 44 by diffusion. For example, magnesium (Mg) may be used. When the impurity is Mg, the first and second impurity containing bodies 54 and 55 are realized by, for example, a magnesium oxide (MgO) film.

また第1実施形態では、半導体基板21は、N型の導電性を有するN型半導体基板であるが、これに限定されず、P型の導電性を有するP型半導体基板であってもよい。半導体基板21がP型半導体基板である場合、第1および第2半導体レーザ構成部22A,23Aを構成する各層の導電性は、第1実施形態における導電性と逆になるように選ばれる。   In the first embodiment, the semiconductor substrate 21 is an N-type semiconductor substrate having N-type conductivity, but is not limited thereto, and may be a P-type semiconductor substrate having P-type conductivity. When the semiconductor substrate 21 is a P-type semiconductor substrate, the conductivity of each layer constituting the first and second semiconductor laser components 22A, 23A is selected to be opposite to the conductivity in the first embodiment.

以上のように本発明の第1実施形態では、本発明の不純物拡散方法によって、第1および第2活性層34,44の対応する被拡散領域56,57に含まれる部分に不純物を拡散させる。前述の不純物含有体配置工程および拡散工程は、本発明の不純物拡散方法を構成する。本発明の不純物拡散方法によれば、前述のように第1不純物含有体割合を第2不純物含有体割合よりも大きくすることで、第2不純物平均供給量を第1不純物平均供給量よりも少なくすることができる。これによって、第2被拡散領域57における不純物の拡散速度が第1被拡散領域56における不純物の拡散速度よりも高い場合に、第1不純物含有体54から第1活性層34まで不純物が拡散されるのに要する時間と第2不純物含有体55から第2活性層44まで不純物が拡散されるのに要する時間との間に差が生じることを抑制することが可能である。   As described above, in the first embodiment of the present invention, impurities are diffused into the portions of the first and second active layers 34 and 44 included in the corresponding diffusion regions 56 and 57 by the impurity diffusion method of the present invention. The impurity-containing body arranging step and the diffusion step described above constitute the impurity diffusion method of the present invention. According to the impurity diffusion method of the present invention, the second impurity average supply amount is less than the first impurity average supply amount by making the first impurity content ratio larger than the second impurity content ratio as described above. can do. Thereby, when the diffusion rate of the impurity in the second diffusion region 57 is higher than the diffusion rate of the impurity in the first diffusion region 56, the impurity is diffused from the first impurity containing body 54 to the first active layer 34. It is possible to suppress a difference between the time required for the diffusion and the time required for the impurities to diffuse from the second impurity containing body 55 to the second active layer 44.

このように第1および第2活性層34,44まで不純物が拡散されるのに要する時間に差が生じることを抑制することが可能であるので、拡散工程で第1および第2被拡散領域56,57を加熱することによって、第1活性層34の第1被拡散領域56に含まれる部分と第2活性層44の第2被拡散領域57に含まれる部分との両方に対して、全体にわたって不純物を拡散させることが可能である。したがって、第1半導体層34の第1被拡散領域56に含まれる部分に不純物を拡散させる工程と、第2半導体層44の第2被拡散領域57に含まれる部分に不純物を拡散させる工程とを別々に行なう場合に比べて、不純物を拡散させるために要する工程を簡略化することができる。   Since it is possible to suppress a difference in the time required for the impurity to diffuse to the first and second active layers 34 and 44 in this way, the first and second diffusion regions 56 can be suppressed in the diffusion process. , 57 is heated to both the portion included in the first diffusion region 56 of the first active layer 34 and the portion included in the second diffusion region 57 of the second active layer 44. Impurities can be diffused. Therefore, the step of diffusing impurities into the portion of the first semiconductor layer 34 included in the first diffusion region 56 and the step of diffusing the impurity into the portion of the second semiconductor layer 44 included in the second diffusion region 57 Compared with the case where the steps are performed separately, the steps required for diffusing impurities can be simplified.

このような本発明の不純物拡散方法は、モノリシック型半導体レーザ素子の製造に限定されず、第1半導体層を含む第1被処理部と、第1半導体層とは互いに異なる半導体材料で形成される第2半導体層を含む第2被処理部とが、基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体に対して、第1および第2半導体層の少なくとも一部分を含む被拡散領域に不純物を拡散させる場合に用いることができる。   Such an impurity diffusion method of the present invention is not limited to the manufacture of a monolithic semiconductor laser device, and the first processed portion including the first semiconductor layer and the first semiconductor layer are formed of different semiconductor materials. The second processed portion including the second semiconductor layer diffuses impurities into the diffusion region including at least a part of the first and second semiconductor layers with respect to the processed object provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate. It can be used when

本発明の第1実施形態の製造方法で製造される半導体レーザ素子20を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the semiconductor laser element 20 manufactured with the manufacturing method of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の半導体素子20の製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the semiconductor element 20 of 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. 第1実施形態の製造方法における製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process in the manufacturing method of 1st Embodiment. モノリシック型半導体レーザ素子1を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a monolithic semiconductor laser element 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

20 半導体レーザ素子
21 N型半導体基板
22 第1レーザ素子部
22A 第1半導体レーザ構成部
23 第2レーザ素子部
23A 第2半導体レーザ構成部
24 絶縁膜
25 第1P側電極
26 第2P側電極
27 N側電極
28 第1リッジ部
29 第2リッジ部
34 第1活性層
44 第2活性層
51 被処理体
71 第1配置部分
72 第2配置部分
73 第1接触部分
74 第2接触部分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Semiconductor laser element 21 N type semiconductor substrate 22 1st laser element part 22A 1st semiconductor laser structure part 23 2nd laser element part 23A 2nd semiconductor laser structure part 24 Insulating film 25 1st P side electrode 26 2nd P side electrode 27 N Side electrode 28 First ridge portion 29 Second ridge portion 34 First active layer 44 Second active layer 51 Object 71 First arrangement portion 72 Second arrangement portion 73 First contact portion 74 Second contact portion

Claims (10)

半導体材料で形成される第1半導体層を含む第1被処理部と、第1半導体層とは互いに異なる半導体材料で形成される第2半導体層を含む第2被処理部とが基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体のうち、第1半導体層の少なくとも一部分を含んで第1被処理部に予め定められる第1被拡散領域と、第2半導体層の少なくとも一部分を含んで第2被処理部に予め定められ、第1被拡散領域よりも不純物の拡散速度の高い第2被拡散領域とに前記不純物を拡散させる不純物拡散方法であって、
第1被処理部の厚み方向一表面部のうち、第1被拡散領域に含まれる第1配置部分に、前記不純物を含有する第1不純物含有体を配置し、第2被処理部の厚み方向一表面部のうち、第2被拡散領域に含まれる第2配置部分に、前記不純物を含有する第2不純物含有体を配置する不純物含有体配置工程と、
第1不純物含有体が配置された第1被拡散領域と第2不純物含有体が配置された第2被拡散領域とを加熱して、第1および第2被拡散領域に前記不純物を拡散させる拡散工程とを含み、
第1配置部分のうちで第1不純物含有体に接する第1接触部分の厚み方向一表面が、第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合は、第2配置部分のうちで第2不純物含有体に接する第2接触部分の厚み方向一表面が、第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合よりも大きいことを特徴とする不純物拡散方法。
A first processed portion including a first semiconductor layer formed of a semiconductor material and a second processed portion including a second semiconductor layer formed of a semiconductor material different from the first semiconductor layer are in the thickness direction of the substrate. Among the objects to be processed provided on one surface portion, the second diffusion region includes at least a portion of the first semiconductor layer and includes a first diffusion region that is predetermined in the first processing portion and at least a portion of the second semiconductor layer. An impurity diffusion method in which the impurity is diffused into a second diffusion region that is predetermined in the processing target and has a higher impurity diffusion rate than the first diffusion region,
Of the one surface portion in the thickness direction of the first processed portion, the first impurity-containing body containing the impurity is arranged in the first arrangement portion included in the first diffusion region, and the thickness direction of the second processed portion An impurity-containing body disposing step of disposing a second impurity-containing body containing the impurity in a second disposition portion included in the second diffusion region in one surface portion;
Diffusion in which the first diffusion region in which the first impurity-containing body is disposed and the second diffusion region in which the second impurity-containing body is disposed are heated to diffuse the impurities in the first and second diffusion regions. Process,
The proportion of the first contact portion in contact with the first impurity-containing body in the thickness direction in the first arrangement portion in the entire thickness direction of the first arrangement portion is the second impurity in the second arrangement portion. The impurity diffusion method, wherein the one surface in the thickness direction of the second contact portion in contact with the containing body is larger than the proportion of the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion.
不純物含有体配置工程は、
第1および第2配置部分を覆うように、前記不純物を含有する不純物層を形成する不純物層形成段階と、
第1配置部分のうちで第1接触部分を除く残余の部分、および第2配置部分のうちで第2接触部分を除く残余の部分に形成された不純物層を除去して、第1および第2不純物含有体を形成する除去段階とを含むことを特徴とする請求項1に記載の不純物拡散方法。
The impurity-containing body arranging step is
An impurity layer forming step of forming an impurity layer containing the impurity so as to cover the first and second arrangement portions;
The first and second impurity layers formed on the remaining portion excluding the first contact portion in the first arrangement portion and the remaining portion excluding the second contact portion in the second arrangement portion are removed. The impurity diffusion method according to claim 1, further comprising a removal step of forming an impurity-containing body.
第1被処理部は、第1半導体層である第1活性層と、第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第1半導体レーザ構成部であり、
第2被処理部は、第2半導体層である第2活性層と、第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とが基板の厚み方向に積層される第2半導体レーザ構成部であることを特徴とする請求項1または2に記載の不純物拡散方法。
The first portion to be processed is a first semiconductor laser constituent portion in which a first active layer that is a first semiconductor layer and two first cladding layers that sandwich the first active layer are stacked in the thickness direction of the substrate. ,
The second processed part is a second semiconductor laser constituent part in which a second active layer that is a second semiconductor layer and two second clad layers that sandwich the second active layer are stacked in the thickness direction of the substrate. The impurity diffusion method according to claim 1, wherein the impurity diffusion method is performed.
第1および第2活性層はそれぞれ、井戸層と、井戸層よりもエネルギバンドギャップの大きい障壁層とを含む量子井戸構造に形成され、
前記不純物は、亜鉛(Zn)であることを特徴とする請求項3に記載の不純物拡散方法。
Each of the first and second active layers is formed in a quantum well structure including a well layer and a barrier layer having a larger energy band gap than the well layer,
The impurity diffusion method according to claim 3, wherein the impurity is zinc (Zn).
2つの第1クラッド層のうち、第1活性層と第1不純物含有体との間に介在される第1クラッド層は、Alx1Gay1In1−x1−y1P(0<x1<1,0<y1<1,x1+y1<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成され、
2つの第2クラッド層のうち、第2活性層と第2不純物含有体との間に介在される第2クラッド層は、Alx2Gay2In1−x2−y2P(0<x2<1,0<y2<1,x2+y2<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成されることを特徴とする請求項3または4に記載の不純物拡散方法。
Of the two first cladding layers, the first cladding layer interposed between the first active layer and the first impurity-containing body is Al x1 Ga y1 In 1-x1-y1 P (0 <x1 <1, An aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by 0 <y1 <1, x1 + y1 <1),
Of the two second cladding layers, the second cladding layer interposed between the second active layer and the second impurity-containing body is Al x2 Ga y2 In 1-x2-y2 P (0 <x2 <1, 5. The impurity diffusion method according to claim 3, wherein the impurity diffusion method is formed of an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by 0 <y2 <1, x2 + y2 <1).
第1活性層は、AlGa1−hAs(0<h<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−ヒ素系化合物半導体材料によって形成され、
第2活性層は、AlGaIn1−j−kP(0≦j<1,0<k<1,j+k<1)で表されるアルミニウム−ガリウム−インジウム−リン系化合物半導体材料によって形成されることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1つに記載の不純物拡散方法。
The first active layer is formed of an aluminum-gallium-arsenic compound semiconductor material represented by Al h Ga 1-h As (0 <h <1),
The second active layer is made of an aluminum-gallium-indium-phosphorus compound semiconductor material represented by Al j Ga k In 1-j-k P (0 ≦ j <1, 0 <k <1, j + k <1). The impurity diffusion method according to claim 3, wherein the impurity diffusion method is formed.
第1接触部分の厚み方向一表面が第1配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合を、第2接触部分の厚み方向一表面が第2配置部分の厚み方向一表面全体に占める割合で除した含有体面積比率は、8以上20以下であり、
第1および第2不純物含有体の厚み方向における寸法は、30nm以上300nm以下であることを特徴とする請求項6に記載の不純物拡散方法。
Divide the ratio of one surface in the thickness direction of the first contact portion to the entire surface in the thickness direction of the first arrangement portion by the ratio of one surface in the thickness direction of the second contact portion to the entire surface in the thickness direction of the second arrangement portion. The contained body area ratio is 8 or more and 20 or less,
The impurity diffusion method according to claim 6, wherein the first and second impurity-containing bodies have a dimension in the thickness direction of 30 nm to 300 nm.
拡散工程では、第1および第2被拡散領域を、温度600℃以上640℃以下で30分間以上180分間以下加熱することを特徴とする請求項7に記載の不純物拡散方法。   The impurity diffusion method according to claim 7, wherein in the diffusion step, the first and second diffusion regions are heated at a temperature of 600 ° C. to 640 ° C. for 30 minutes to 180 minutes. 第1および第2半導体レーザ構成部が基板の厚み方向一表面部に設けられるモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法であって、
基板の厚み方向一表面部に、半導体材料で形成される第1活性層と第1活性層を挟持する2つの第1クラッド層とを基板の厚み方向に積層して第1半導体レーザ構成部を形成し、第1活性層とは互いに異なる半導体材料で形成される第2活性層と第2活性層を挟持する2つの第2クラッド層とを基板の厚み方向に積層して第2半導体レーザ構成部を形成して、第1および第2半導体レーザ構成部が基板の厚み方向一表面部に設けられる被処理体を準備する準備工程と、
基板の厚み方向に垂直な共振器方向における第1活性層の一端部を含んで第1半導体レーザ構成部に予め定められる第1被拡散領域と、前記共振器方向における第2活性層の一端部を含んで第2半導体レーザ構成部に予め定められ、第1被拡散領域よりも不純物の拡散速度の高い第2被拡散領域とに前記不純物を拡散させて、第1および第2活性層の前記一端部に窓構造領域を形成する窓構造領域形成工程とを含み、
窓構造領域形成工程では、請求項3〜8のいずれか1つに記載の不純物拡散方法によって前記不純物を拡散させることを特徴とするモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法。
A method for manufacturing a monolithic semiconductor laser device, wherein the first and second semiconductor laser constituent portions are provided on one surface portion in the thickness direction of the substrate,
A first semiconductor laser component is formed by laminating a first active layer formed of a semiconductor material and two first cladding layers sandwiching the first active layer in the thickness direction of the substrate on one surface portion in the thickness direction of the substrate. A second semiconductor laser structure is formed by stacking a second active layer formed of a semiconductor material different from the first active layer and two second cladding layers sandwiching the second active layer in the thickness direction of the substrate. A preparation step in which a first and second semiconductor laser components are provided on a surface portion in the thickness direction of the substrate;
A first diffusion region predetermined in the first semiconductor laser component including one end of the first active layer in the resonator direction perpendicular to the thickness direction of the substrate, and one end of the second active layer in the resonator direction The second and second active layers are diffused into a second diffusion region having a diffusion rate higher than that of the first diffusion region. A window structure region forming step of forming a window structure region at one end,
9. A method of manufacturing a monolithic semiconductor laser device, wherein the impurity is diffused by the impurity diffusion method according to claim 3 in the window structure region forming step.
請求項9に記載のモノリシック型半導体レーザ素子の製造方法によって製造されることを特徴とするモノリシック型半導体レーザ素子。   A monolithic semiconductor laser device manufactured by the method for manufacturing a monolithic semiconductor laser device according to claim 9.
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