JP2009105131A - Semiconductor laser array element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信、光情報処理などの技術分野において光源として用いられる半導体レーザアレイ素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser array element used as a light source in technical fields such as optical communication and optical information processing.
近年、AlGaInP材料系の赤色半導体レーザ素子が、レーザプリンタ光源、高密度光ディスクピックアップ、POF(Plastic Optical Fiber)通信等の光源として非常に注目されている。なかでも、半導体レーザアレイ(半導体モノリシックレーザアレイ)素子は、複数のビームが出射可能で、高密度化が可能という優れた特徴を有しているため、高速レーザプリンタ、光ディスクピックアップ及び光ファイバ通信等の光源として用いられている。 In recent years, red semiconductor laser elements based on AlGaInP materials have attracted much attention as light sources for laser printer light sources, high-density optical disk pickups, POF (Plastic Optical Fiber) communications, and the like. Among them, a semiconductor laser array (semiconductor monolithic laser array) element has an excellent feature that a plurality of beams can be emitted and a high density can be achieved. Therefore, a high-speed laser printer, an optical disk pickup, an optical fiber communication, etc. It is used as a light source.
半導体レーザアレイから出射される複数のビームは、半導体レーザアレイの構成が簡単で、位置精度が高いことから、同一のレンズを通して集光されるように、半導体レーザアレイの各素子はできるだけ高密度に配置されている必要がある。 The multiple laser beams emitted from the semiconductor laser array have a simple configuration of the semiconductor laser array and high positional accuracy, so that each element of the semiconductor laser array is as dense as possible so that it is focused through the same lens. Must be placed.
そこで、近年、レーザ発振部の間隔が十数μm程度の半導体レーザアレイ素子の開発が急がれている。しかし、各素子の間隔が小さくなるに従って、高密度に配置された半導体レーザアレイでは、電気的又は熱的な干渉が生じ易く、素子特性が隣接素子の動作状況によって影響を受けるという問題がある。この問題を解決して半導体レーザアレイの各素子が独立して駆動できるようにするために、隣接した素子との間で、n−クラッド層の一部にまで到達する高抵抗領域や逆導電型半導体領域が形成された半導体レーザアレイ素子が開発されている。 Therefore, in recent years, development of a semiconductor laser array element in which the interval between laser oscillation parts is about several tens μm has been urgently developed. However, as the distance between each element becomes smaller, a semiconductor laser array arranged at a high density has a problem that electrical or thermal interference is likely to occur, and the element characteristics are affected by the operating conditions of adjacent elements. In order to solve this problem and allow each element of the semiconductor laser array to be driven independently, a high resistance region or reverse conductivity type that reaches a part of the n-cladding layer between adjacent elements A semiconductor laser array element in which a semiconductor region is formed has been developed.
例えば、特許文献1では、隣接する素子との間に量子井戸構造を含む無秩序化領域を生じさせることにより、隣接素子間の干渉を減少させている。図3は、特許文献1に記載の半導体レーザアレイ素子の斜視図を示したものである。n-GaAs基板501上にMOCVD(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)法によりエピタキシャル成長させたn-AlGaAsクラッド層502、AlGaAs/GaAsからなる量子井戸構造の活性領域503、p-AlGaAsクラッド層504、p-GaAsキャップ層506が形成され、更に、p-AlGaAsクラッド層504を途中までエッチングしてストライプ状リッジが形成され、更に、絶縁層508、p側電極509及び基板501の裏面のn側電極が形成されている。これにより、GaAs基板上に、複数の半導体レーザアレイが構成される。更に、2個以上の発光部を形成するために、エッチング領域に「不純物拡散による半導体多層膜の無秩序化」技術を用いて量子井戸構造を含む無秩序化領域507が形成されている。無秩序化された領域507は禁則帯幅が増加し屈折率が減少するので、電流狭窄構造と光閉じ込め構造を形成する。これにより、素子の発振閾値電流及び発熱を低減させることが可能になり、隣接素子間の干渉を減少させている。
For example, in
また、特許文献2では、イオン注入技術により隣接する半導体レーザ素子間に高抵抗領域を形成することにより、隣接した素子間の熱干渉を低減させている。図4は、特許文献2に記載の半導体レーザアレイを示す図である。n-GaAs基板601上に、GaAsP格子不整解消層611とn-GaAsPバッファー層612を介して、n-AlGaInPクラッド層602、GaInP活性層603、p-AlGaInP第一クラッド層604a、p-GaAsPエッチングストップ層605、p-AlGaInP第二クラッド層604b、p-GaInPヘテロスパイク緩衝層613及びp-GaAsPコンタクト層606が結晶成長により形成されている。更に、コンタクト層606上に、所定間隔のストライプ状レジストパターンを形成して、p-GaAsPエッチングストップ層605までの各層をエッチング加工することで、図4に示すように、同一の基板上に複数のリッジストライプ構造が形成されている。そして、SiO2絶縁膜が形成され、p-GaAsPコンタクト層606上にp側電極609、基板1の裏面にはn側電極610が各々形成されている。そして、各リッジストライプ構造間には、イオン注入技術を用いることにより、p-AlGaInP第一クラッド層604aからn-AlGaInPクラッド層602の一部まで、高抵抗領域607が形成されている。これにより、活性領域からクラッド層へのキャリアの溢れ出しを抑制し、隣接した素子部間の熱干渉を低減することの可能な半導体レーザアレイ素子が実現させている。
In
また、特許文献3では、図5に示すように、n型GaAs基板101上に、n型AlGaAsクラッド層102と、活性層103と、p型AlGaAsクラッド層104と、p型GaAsコンタクト層105とを積層させ、クラッド層104を、エッチングにより、中央のリッジ部104aと平面部104bとからなるリッジストライプ形状に形成した半導体レーザ100において、注入された電流の広がりを抑えるために、p型クラッド層104a、104bの一部にn型ドーパントの拡散領域104cを設けることにより、p型GaAsコンタクト層105からp型AlGaAsクラッド層104bに沿った方向への電流Iの広がりを抑えて、高いキンクレベルの半導体レーザを実現している。
In
このように、従来技術では、隣接するリッジストライプ間に、表面から活性層を含む領域の中に不純物を拡散又は注入することにより、高抵抗又は逆導電型半導体領域を形成し、電流の横方向の拡散を抑える共に、発光に寄与しない無効電流の低減を図っている。また、半導体多層膜を無秩序化する技術により、不純物を拡散又は注入した活性領域の禁則帯幅を広げ、実屈折率の差異を利用することにより、横方向に光を閉じ込め、発振閾値電流を低減し、隣接した半導体レーザ素子間の熱的な影響の減少を図っている。 As described above, in the prior art, a high resistance or reverse conductivity type semiconductor region is formed by diffusing or injecting an impurity from the surface into a region including the active layer between adjacent ridge stripes, thereby forming a lateral direction of current. In addition, the reactive current that does not contribute to light emission is reduced. In addition, the technology to disorder the semiconductor multilayer film widens the forbidden band width of the active region where impurities are diffused or implanted, and uses the difference in the actual refractive index to confine light in the lateral direction and reduce the oscillation threshold current. Therefore, the thermal influence between adjacent semiconductor laser elements is reduced.
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、不純物を熱拡散法によってn型クラッド層の一部にまでn型半導体領域を形成しているため、駆動電流の一部がバイアス電流としてn型半導体領域なる無秩序化領域507にも流れ込み、非発光再結合による熱が生じた。これは、特に、AlGaInP系材料では、クラッド層と活性層の禁則帯幅の差が十分ではないにもかかわらず、無秩序化領域507の不純物濃度が高くなることにより、電気抵抗率が大幅に減少してバイアス電流が大きくなるからである。
However, in the technique described in
さらに、特許文献2に記載の技術では、隣接するリッジストライプ間に、高抵抗領域607を形成するため、プロトン注入によってpn接合部分を破壊するという手間のかかるプロセスを行う必要があった。また、非晶質化部分は結晶構造を回復するための長時間熱処理が必要であり、プロトンを注入しない活性層においても熱変化が生じて、素子の信頼性に著しい問題があった。
Furthermore, in the technique described in
さらに、特許文献3に記載の技術では、n型拡散領域104cでの光の吸収損失を避けるために、「n型ドーパント量の上限を5×1018cm-3」という記載や、一般的なAlGaInP系材料を用いた半導体レーザのp型クラッド層のキャリア濃度が5×1017cm-3以上であること、及び一般的な活性層のキャリア濃度から、熱拡散方程式を解くことにより、クラッド層の中に形成されるpn接合界面と活性層との間の距離は形成されるn型領域の厚さの1.4倍以上であることが分かる。このような距離では、狭ピッチレーザ素子アレイにおいて、隣接するレーザ素子間の電気的影響の抑制が不十分になる。
Furthermore, in the technique described in
上記問題点に鑑み、本発明は、隣接した半導体レーザ素子間の電気的干渉又は熱的干渉を低減した信頼性の高い半導体レーザアレイ素子を提供することを課題とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor laser array element in which electrical interference or thermal interference between adjacent semiconductor laser elements is reduced.
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、第1導電型半導体基板上に形成された第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層の上に量子井戸構造からなる活性層と、前記活性層の上にリッジ部と当該リッジ部の両側にストライプ溝部とを有する第2導電型半導体層とを積層して構成された半導体レーザアレイ素子であって、前記ストライプ溝部より下方に存在する前記第2導電型半導体層内に第1導電型半導体で形成される第1導電型半導体領域を有し、前記第1導電型半導体領域の積層方向の厚さは、前記ストライプ溝部より下方に存在する第2導電型半導体層の積層方向の厚さの50%以上であることに一つの特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention provides at least a first conductivity type semiconductor layer formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and an active layer having a quantum well structure on the first conductivity type semiconductor layer. And a semiconductor laser array element formed by laminating a ridge portion on the active layer and a second conductivity type semiconductor layer having a stripe groove portion on both sides of the ridge portion, the semiconductor laser array element being below the stripe groove portion The first conductive type semiconductor region is formed of the first conductive type semiconductor in the second conductive type semiconductor layer, and the thickness of the first conductive type semiconductor region in the stacking direction is lower than the stripe groove portion. One feature is that it is 50% or more of the thickness in the stacking direction of the second conductivity type semiconductor layer present in FIG.
本発明の他の特徴は、前記第1導電型半導体領域が前記活性層より上方に存在することにある。 Another feature of the present invention is that the first conductivity type semiconductor region exists above the active layer.
本発明の他の特徴は、前記第1導電型半導体領域が、前記ストライプ溝部から不純物を注入することにより形成され、前記第2導電型半導体層へ注入する前記不純物の量は3×1019cm−3以下であり、かつ、前記活性層中に拡散した前記不純物の量は1×1016cm−3以下であることにある。 Another feature of the present invention is that the first conductivity type semiconductor region is formed by implanting impurities from the stripe groove portion, and the amount of the impurity implanted into the second conductivity type semiconductor layer is 3 × 10 19 cm. -3 or less, and the amount of the impurity diffused in the active layer is 1 × 10 16 cm -3 or less.
本発明の他の特徴は、前記不純物が熱拡散法により注入されることにある。 Another feature of the present invention is that the impurities are implanted by a thermal diffusion method.
本発明によれば、上部クラッド層内に逆導電型の半導体領域を形成して、当該半導体領域の厚さと不純物の量を定量的に規定することにより、隣接した半導体レーザ素子間の電気的干渉又は熱的干渉を低減した信頼性の高い半導体レーザアレイ素子を提供することが可能になる。 According to the present invention, an electrically conductive semiconductor region is formed in the upper clad layer, and the electrical interference between adjacent semiconductor laser elements is determined by quantitatively defining the thickness of the semiconductor region and the amount of impurities. Alternatively, it is possible to provide a highly reliable semiconductor laser array element with reduced thermal interference.
以下に、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態になる半導体レーザアレイ素子の斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor laser array element according to an embodiment of the present invention.
図1に示す半導体レーザアレイ素子は、半導体基板1上にクラッド層2、4a、4bとよばれる比較的禁制帯幅が広い部材の層を設け、このクラッド層2、4a、4bの間に活性層3とよばれるクラッド層2、4a、4bよりも禁制帯幅が狭い活性層を設けて構成されたものであり、同一半導体基板1上に複数のリッジ部16がストライプ状に形成されて構成されたものである。以下、第1導電型をn型、第2導電型をp型として説明する。クラッド層2、4a、4bには、正孔よりも電子が多く存在するn型クラッド層2と、電子よりも正孔が多く存在するp型のクラッド層4a、4bがある。n型のクラッド層2からは活性層3に電子が注入され、p型のクラッド層4a、4bからは活性層3へ正孔が注入される。電子と正孔とは、活性層3において再結合し、再結合に応じたエネルギーの光を発生する。
In the semiconductor laser array element shown in FIG. 1, a layer of a member having a relatively wide forbidden band called a
半導体基板1の裏面(図中の下面)にはn側電極10を備え、基板1の表面には下から順に、下部クラッド層2、活性層3、上部クラッド層4a、エッチングストップ層5、上部クラッド層4b、コンタクト層6が順次結晶成長され、そして、コンタクト層6上に、所定間隔のストライプ状レジストパターンを形成して、エッチングストップ層5までの各層をエッチング加工することにより、同一基板上に複数のリッジストライプ構造が形成される。そして、コンタクト層6上には、p側電極9が形成され、隣接する半導体レーザアレイ素子間の上部クラッド層4a内には、ストライプ溝部15よりn型不純物が導入されてn型半導体領域7が形成されている。なお、符号8は、絶縁膜(SiO2)である。
An n-
同一基板上に複数の発振領域を備える半導体レーザアレイ素子では、隣接する素子との間で、電気的及び熱的な干渉が生じ易く、素子特性が隣接素子の動作状況によって影響を受けるという問題があるが、本実施形態では、隣接する半導体レーザアレイ素子間のp型半導体からなる上部クラッド層4a内にn型半導体領域7を形成するために、導入する不純物の量やp型クラッド層4aにおけるn型半導体領域7の厚さを定量的に規定することにより、従来の半導体レーザアレイ素子における隣接した素子との間で、n型クラッド層の一部にまで到達する高抵抗領域や逆導電型半導体領域が形成された半導体レーザアレイ素子との効果の差異を明確にしている。以下、実施例により詳細に説明する。
In a semiconductor laser array element having a plurality of oscillation regions on the same substrate, there is a problem that electrical and thermal interference is likely to occur between adjacent elements, and the element characteristics are affected by the operating conditions of the adjacent elements. However, in this embodiment, in order to form the n-
図2は、本発明の一実施例になる半導体レーザアレイ素子の断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser array element according to an embodiment of the present invention.
半導体基板1は、例えば、n型のGaAs基板である。まず、図2に示すように、n-GaAs基板1上に、n-AlGaInP クラッド層2(n=3×1017cm−3、厚さ:2μm)、活性層3を結晶成長させる。活性層3は、アンドープMQW(Multiple Quantum Well:多重量子井戸構造)層3bを、アンドープAlGaInP下ガイド層3aとアンドープAlGaInP上ガイド層3cとにより挟み込んだ構成にしている。
The
なお、実施例1の半導体レーザアレイ素子では、MOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法による結晶成長が用いられる。 In the semiconductor laser array device of Example 1, crystal growth by MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy) method is used.
実施例1では、アンドープMQW層3bは、ウェル層(井戸層)をGaInP層で形成し、バリア層をAlGaInP層で形成したMQW構造になっている。例えば、ウェル層は、膜厚を5nm、層数を3とし、格子不整合率が+0.7%の圧縮歪みを有し、バリア層は、膜厚を4nm、層数を4とし、ウェル層にバリア層を交互に積層した構造になっている。
In Example 1, the
また、アンドープAlGaInP下ガイド層3aとアンドープAlGaInP上ガイド層3cは光ガイド層ともよばれ、この光ガイド層により、垂直方向にレーザ光を閉じ込めることができ、光ガイド層の組成や厚さによって垂直広がり角度を制御できる。
The undoped AlGaInP
次に、図2に示すように、活性層3上に、p-AlGaInP第1クラッド層4a(p=1〜5.0×1017cm−3、厚さ:0.15〜0.45μm)、p-GaInPエッチングストップ層5(厚さ:10nm)、p-AlGaInP第2クラッド層4b(p=5×1017cm−3、厚さ:1.0〜1.5μm)及びp-GaAsコンタクト層6(p=0.2〜1×1019cm−3、厚さ:0.2〜0.7μm)を順次に結晶成長させる。
Next, as shown in FIG. 2, on the
そして、p-GaAsコンタクト層6上に、所定間隔X(本実施例において、間隔Xは約10〜50μmである)のストライプ状レジストパターンを形成して、エッチングストップ層5までの各層をエッチング加工する。このようにして、図2に示す半導体レーザアレイ素子のリッジストライプ構造が形成される。このとき、半導体レーザアレイ素子のリッジ部16の幅Lは約2〜3μmである。
Then, a stripe-shaped resist pattern having a predetermined interval X (in this embodiment, the interval X is about 10 to 50 μm) is formed on the p-
次に、エッチングしたストライプのストライプ溝部15からp-AlGaInP第1クラッド層4aにn型不純物シリコン(Si)を300〜800℃で2〜120分間の熱拡散法により注入し、n型半導体領域7とp-AlGaInP第1クラッド層4aとの境界面からp-AlGaInP第1クラッド層4aと活性層3との境界面までの積層方向の距離Mを20nmとするn型半導体領域7を形成する。熱拡散法は、プロセスが簡単であることに加え、拡散の深さを高精度に制御できるため、本実施例のような浅い接合を形成することができる。よって、本実施例では、熱拡散法を好適に用いている。
Next, n-type impurity silicon (Si) is implanted into the p-AlGaInP
ここで、注入するn型不純物量は、不純物の拡散温度や深さによって変わり、p-AlGaInP第1クラッド層4aの結晶を劣化させるまでドーピングできるが、上限は3×1019cm−3程度になると考えられる。注入する不純物はSi以外にイオウ、セレン、スズ等を使用することが可能である。
Here, the amount of the n-type impurity to be implanted varies depending on the diffusion temperature and depth of the impurity and can be doped until the crystal of the p-AlGaInP
ここで、n型不純物Siの拡散によって活性層3の機能を低下させないようにするために、活性層中に拡散した不純物の量の上限は、1×1016cm−3程度になると考えられる。更に、n型導電半導体領域7と活性層3との境界面は、活性層3の近傍であり、活性層3に達しないようにする必要がある。例えば、上記距離Mは100nm以下が好ましい。更に、本実施例では、上記距離Mは5〜60nmであることが好ましい。本実施例では、上述したように上記距離M20nmであり、p-AlGaInP第1クラッド層4aの厚さYが0.15〜0.45μmであるため、積層方向におけるn型半導体領域7の厚さZは上記Yの50%以上を確保している。
Here, in order not to deteriorate the function of the
従来技術である特許文献3に記載の技術では、p型クラッド層104bとn型ドーパントの拡散領域104cとのpn接合界面からp型クラッド層104bと活性層103との境界面までの距離が、積層方向でp型クラッド層104b内に形成されるn型領域104cの厚さの1.4倍以上であるため、最大でもn型領域104cの厚さはp型クラッド層104bの厚さの42%程度しか確保されておらず、横方向への電流の広がりを抑制するには不十分である。
In the technique described in
以下に、理想的なpn接合を有するダイオードとして階段接合モデルを用いて空乏層の幅を計算した例を示す。階段接合の場合、p型領域の空乏層の積層方向の厚さWは、以下の式を用いて算出することができる。 An example in which the width of the depletion layer is calculated using a step junction model as a diode having an ideal pn junction is shown below. In the case of the step junction, the thickness W in the stacking direction of the depletion layer in the p-type region can be calculated using the following equation.
ここで、ε0:真空の誘電率(8.85418×10−14F/cm)、ε:AlGaInPクラッド層の比誘電率、e:電子の電荷量(1.6×10−19C)、Na:p型キャリア濃度、Nd:n型キャリア濃度、Vbi:内部接合電位差である。
Here, ε 0 : dielectric constant of vacuum (8.885418 × 10 −14 F / cm), ε: relative dielectric constant of AlGaInP cladding layer, e: charge amount of electrons (1.6 × 10 −19 C), N a : p-type carrier concentration, N d : n-type carrier concentration, V bi : internal junction potential difference.
上記式に、本実施例に係る数値として、ε=11.6、Nd=5×1017cm−3、Na=5×1017cm−3、Vbi=1.9Vをそれぞれ代入すると、Wは約50nmになる。 Substituting ε = 11.6, Nd = 5 × 10 17 cm −3 , N a = 5 × 10 17 cm −3 , and V bi = 1.9 V as numerical values according to this example, W becomes about 50 nm.
本実施例において、上記p-AlGaInP第1クラッド層4aの厚さYを200nmとし、n型半導体領域7の厚さZを下限の上記Yの50%とすると、厚さZは100nmになる。そうすると、空乏層の厚さWを考慮したときに、上記p-AlGaInP第1クラッド層4aのうちの有効なp型領域の積層方向の厚さは、200nm−100nm−50nm=50nmとなる。よって、横方向の電気抵抗は、上記n型半導体領域7が存在しない場合の4倍以上になり、横方向の電流を十分に止めることができる。
In the present embodiment, when the thickness Y of the p-AlGaInP
一方、特許文献3におけるp型クラッド層104bの厚さを200nm、上述したようにドーピングした量の上限を5×1018cm−3としたとき、n型領域104cの厚さは200/(1+1.4)=83nm以下になり、残った有効なp型クラッド層104bの厚さは、200nm−83nm−50nm=67nmになるため、横方向の電気抵抗は、上記n型領域が存在しない場合の3倍以下となる。さらに、ドーピングした量を2×1018cm−3とすると、熱拡散方程式を解くことにより、クラッド層の中に形成されるpn接合界面と活性層との間の距離は形成されるn型領域の厚さの2.5倍以上であることが分かる。よって、n型領域の幅は200/(1+2.5)=57nmになり、残った有効なp型領域の幅は、200nm−57nm−50nm=93nmになるため、横方向の電気抵抗は2倍程度にしかならない。よって、本実施例と比較して、十分な効果を期待することができない。
On the other hand, when the thickness of the p-
このようにn型半導体領域7を形成することにより、当該半導体レーザ素子の発振時に、p-AlGaInP型第1クラッド層4aとn型半導体領域7とによるpn接合に逆バイアスを印加することになり、空乏層の広がりにより、横方向へ電流の広がりを完全に抑制できる。
また、活性層3の中に拡散したn型不純物Siの量の上限は、1×1016cm−3、より好ましくは5×1015cm−3程度にする必要がある。これは、不純物を拡散したときは、不純物は連続的に分布するため、活性層3中にも不純物が分布することにもなる。よって、活性層3におけるSiの量の上限を規定することにより、活性層3の機能の低下を防止している。
By forming the n-
Further, the upper limit of the amount of n-type impurity Si diffused into the
次に、絶縁膜8をCVD(Chemical Vapor Deposition)法で堆積した後、コンタクト層6上にはp側電極9が形成され、基板1の裏面は、機械的研磨および化学エッチングにより厚さ約100μmまで研削した後、n側電極10が形成されている。このようにして、実施例1による半導体レーザアレイ素子ができ上がる。
Next, after the insulating film 8 is deposited by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method, the p-
以上により、p側電極9から電流が注入された場合、n型半導体領域7とp型クラッド層4aとにより形成されたpn接合に逆バイアスが印加された状態になるため、pn接合の空乏層の広がりにより、横方向の拡散電流を抑制して隣接素子間の電気的干渉の問題を避けることができる。また、n型半導体領域7を設けることにより、p側電極9から活性層3までに至る電流を狭窄して発光に寄与しない無効電流を減少することができ、発振閾値電流が小さい、素子発熱が低減された熱干渉の少ない半導体レーザアレイを得ることができる。
As described above, when a current is injected from the p-
以上、実施例1ではAlGaInP系半導体レーザアレイ素子について示したが、AlGaAs系やInGaAsP系などIII-V族系化合物材料よりなる半導体レーザアレイ素子についても適用でき、同様の効果を得ることができる。 As described above, the AlGaInP-based semiconductor laser array element has been described in the first embodiment. However, the present invention can be applied to a semiconductor laser array element made of a III-V group compound material such as an AlGaAs-based or InGaAsP-based material, and similar effects can be obtained.
1…n-GaAs基板、2…n-AlGaInPクラッド層、3…活性層、3a…アンドープ
AlGaInP下ガイド層、3b…アンドープMQW層、3c…アンドープAlGaInP上ガイド層、4a…p型AlGaInP第1クラッド層、4b…p型AlGaInP第2クラッド層、5…p型GaInPエッチングストップ層、6…p型GaAsコンタクト層、7…n型半導体領域、8…絶縁膜、9…p側電極、10…n側電極、15…ストライプ溝部、16…リッジ部。
1 ... n-GaAs substrate, 2 ... n-AlGaInP cladding layer, 3 ... active layer, 3a ... undoped
AlGaInP lower guide layer, 3b ... undoped MQW layer, 3c ... undoped AlGaInP upper guide layer, 4a ... p-type AlGaInP first cladding layer, 4b ... p-type AlGaInP second cladding layer, 5 ... p-type GaInP etching stop layer, 6 ... p-type GaAs contact layer, 7 ... n-type semiconductor region, 8 ... insulating film, 9 ... p-side electrode, 10 ... n-side electrode, 15 ... stripe groove portion, 16 ... ridge portion.
Claims (4)
前記ストライプ溝部より下方に存在する前記第2導電型半導体層内に第1導電型半導体で形成される第1導電型半導体領域を有し、
前記第1導電型半導体領域の積層方向の厚さは、前記ストライプ溝部より下方に存在する前記第2導電型半導体層の積層方向の厚さの50%以上である
ことを特徴とする半導体レーザアレイ素子。 At least a first conductivity type semiconductor layer formed on the first conductivity type semiconductor substrate; an active layer having a quantum well structure on the first conductivity type semiconductor layer; a ridge portion on the active layer; and A semiconductor laser array element configured by laminating a second conductivity type semiconductor layer having stripe groove portions on both sides of a ridge portion,
A first conductivity type semiconductor region formed of a first conductivity type semiconductor in the second conductivity type semiconductor layer existing below the stripe groove portion;
The thickness in the stacking direction of the first conductivity type semiconductor region is 50% or more of the thickness in the stacking direction of the second conductivity type semiconductor layer existing below the stripe groove portion. element.
前記第1導電型半導体領域は、前記活性層より上方に存在する
ことを特徴とする半導体レーザアレイ素子。 The semiconductor laser array device according to claim 1, wherein
The semiconductor laser array element, wherein the first conductivity type semiconductor region exists above the active layer.
前記第1導電型半導体領域は、前記ストライプ溝部から不純物を注入することにより形成され、
前記第2導電型半導体層へ注入する前記不純物の量は3×1019cm−3以下であり、かつ、前記活性層中に拡散した前記不純物の量は1×1016cm−3以下である
ことを特徴とする半導体レーザアレイ素子。 In the semiconductor laser array element according to claim 1 or 2,
The first conductivity type semiconductor region is formed by injecting impurities from the stripe groove portion,
The amount of the impurity implanted into the second conductivity type semiconductor layer is 3 × 10 19 cm −3 or less, and the amount of the impurity diffused into the active layer is 1 × 10 16 cm −3 or less. A semiconductor laser array element.
前記不純物は熱拡散法により注入される
ことを特徴とする半導体レーザアレイ素子。 The semiconductor laser array element according to any one of claims 1 to 3,
The semiconductor laser array device, wherein the impurity is implanted by a thermal diffusion method.
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