JP2664794B2 - Method for manufacturing semiconductor laser device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor laser device

Info

Publication number
JP2664794B2
JP2664794B2 JP2129915A JP12991590A JP2664794B2 JP 2664794 B2 JP2664794 B2 JP 2664794B2 JP 2129915 A JP2129915 A JP 2129915A JP 12991590 A JP12991590 A JP 12991590A JP 2664794 B2 JP2664794 B2 JP 2664794B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gaas
conductivity type
semiconductor laser
algaas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2129915A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0425191A (en
Inventor
篤勇 角田
向星 ▲高▼橋
昌宏 細田
尚宏 須山
完益 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2129915A priority Critical patent/JP2664794B2/en
Publication of JPH0425191A publication Critical patent/JPH0425191A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2664794B2 publication Critical patent/JP2664794B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体レーザ素子の製造方法に関し、特に、
優れた温度特性を示し、室温でも可視光を連続発振する
ことができる半導体レーザ素子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device, and more particularly, to a method for manufacturing a semiconductor laser device.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device which exhibits excellent temperature characteristics and can continuously oscillate visible light even at room temperature.

(従来の技術) 近年、光情報処理システムの高機能化等を目的とし
て、短波長域で発振する半導体レーザ素子の実現が要求
されている。
(Prior Art) In recent years, there has been a demand for the realization of a semiconductor laser device that oscillates in a short wavelength region for the purpose of enhancing the functions of an optical information processing system.

GaAs基板に格子整合する(AlYGaY-10.5In0.5P結晶
(0≦Y≦1)は、600nm帯の波長を有する光を放射す
る可視光半導体レーザのための材料として注目されてい
る。以下、本明細書に於ては、特に断わらない限り、
(AlYGa1-Y0.5In0.5P(0≦Y≦1)をAlGaInPと称
する。
(Al Y Ga Y-1 ) 0.5 In 0.5 P crystal (0 ≦ Y ≦ 1) lattice-matched to a GaAs substrate has attracted attention as a material for a visible light semiconductor laser that emits light having a wavelength in the 600 nm band. I have. Hereinafter, in this specification, unless otherwise specified.
(Al Y Ga 1-Y ) 0.5 In 0.5 P (0 ≦ Y ≦ 1) is referred to as AlGaInP.

AlGaInP結晶をGaAs基板上に成長させる方法として
は、有機金属気相成長法(MOCVD法)の他に、分子線エ
ピタキシー法(MBE法)が期待されている。
As a method for growing an AlGaInP crystal on a GaAs substrate, a molecular beam epitaxy method (MBE method) is expected in addition to a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method).

MBE法を用いて作成されたAlGaInP系可視光半導体レー
ザ素子が、室温で可視光を連続的に発振したことの報告
がある(Hayakawa,et,al.Journal of Crystal Growt
h 95(1989)pp.949)。
It has been reported that an AlGaInP-based visible light semiconductor laser device fabricated using the MBE method continuously emitted visible light at room temperature (Hayakawa, et. Al. Journal of Crystal Growt).
h 95 (1989) pp. 949).

第2図に、MBE法により作成された従来のAlGaInP系可
視光半導体レーザ素子の断面図を示す。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of a conventional AlGaInP-based visible light semiconductor laser device manufactured by the MBE method.

第1導電型GaAs基板1上に、第1導電型GaAsバッファ
層2、第1導電型GaInPバッファ層3、第1導電型AlGaI
nPクラッド層4、GaInP活性層5、第2導電型AlGaInP第
2クラッド層6、及び第2導電型GaInP層20が、この順
番で基板1側から積層されている。
On a first conductivity type GaAs substrate 1, a first conductivity type GaAs buffer layer 2, a first conductivity type GaInP buffer layer 3, a first conductivity type AlGaI
An nP cladding layer 4, a GaInP active layer 5, a second conductivity type AlGaInP second cladding layer 6, and a second conductivity type GaInP layer 20 are stacked in this order from the substrate 1 side.

第2導電型GaInP層20上には、絶縁性窒化シリコン膜2
1が形成されており、窒化シリコン膜21には、第2導電
型GaInP層20に達する幅10μmのストライプ状溝が形成
されている。
An insulating silicon nitride film 2 is formed on the second conductivity type GaInP layer 20.
1 are formed, and a stripe-shaped groove having a width of 10 μm reaching the second conductivity type GaInP layer 20 is formed in the silicon nitride film 21.

上記の積層構造の上面及び基板1の裏面には、電極1
5、14が形成されている。
An electrode 1 is provided on the upper surface of the above-described laminated structure and the back surface of the substrate 1.
5 and 14 are formed.

第2図の半導体レーザ素子は、ストライプ状の溝を有
する絶縁性窒化シリコン膜21が電流を狭搾する利得導波
形半導体レーザ素子である。
The semiconductor laser device of FIG. 2 is a gain-guided semiconductor laser device in which an insulating silicon nitride film 21 having stripe-shaped grooves narrows the current.

この半導体レーザ素子は、発振閾値93mAを示し、ま
た、可視光を室温で連続的に発振することができる。
This semiconductor laser device has an oscillation threshold of 93 mA, and can continuously emit visible light at room temperature.

MBE法により成長されたAlGaInP結晶を有する半導体レ
ーザ素子は、第2図に示すように、利得導波型の半導体
レーザ素子が多い。しかし、利得導波型半導体レーザ素
子では、レーザ光の水平横モードが充分に制御されてい
ない。従って、AlGaInP結晶を有する半導体レーザ素子
についても、レーザ光の水平横モードの安定化に優れた
屈折率導波型半導体レーザ素子の開発が要求される。
As shown in FIG. 2, many semiconductor laser devices having an AlGaInP crystal grown by the MBE method are gain guided semiconductor laser devices. However, in the gain guided semiconductor laser device, the horizontal and transverse modes of the laser light are not sufficiently controlled. Therefore, there is a need for a semiconductor laser device having an AlGaInP crystal to develop a refractive index guided semiconductor laser device that is excellent in stabilizing the horizontal and transverse modes of laser light.

第3図に、屈折率導波型半導体レーザ素子の従来例の
断面図を示す。
FIG. 3 shows a sectional view of a conventional example of a refractive index guided semiconductor laser device.

第1導電型GaAs基板1上に、第1導電型GaAsバッファ
層2、第1導電型AlGaInPクラッド層4、GaInP活性層
5、第2導電型AlGaInP第2クラッド層6、第2導電型G
aAs層8、及び第2導電型InGaAs層30が、この順番で基
板1側から積層されている。GaInP活性層5、第2導電
型AlGaInP第2クラッド層6、第2導電型GaAs層8、及
び第2導電型InGaAs層30は、幅10μmのリッジ形状にエ
ッチングされており、リッジ部分が形成されている。リ
ッジ部分の表面は、その上面を除いて、酸化シリコン層
31に覆われている。この酸化シリコン層31の上面及び基
板1の裏面には、電極15、14が形成されている。
On a first conductivity type GaAs substrate 1, a first conductivity type GaAs buffer layer 2, a first conductivity type AlGaInP cladding layer 4, a GaInP active layer 5, a second conductivity type AlGaInP second cladding layer 6, a second conductivity type G
The aAs layer 8 and the second conductivity type InGaAs layer 30 are stacked in this order from the substrate 1 side. The GaInP active layer 5, the second conductivity type AlGaInP second cladding layer 6, the second conductivity type GaAs layer 8, and the second conductivity type InGaAs layer 30 are etched into a ridge shape having a width of 10 μm, and a ridge portion is formed. ing. Except for the top surface, the silicon oxide layer
Covered by 31. Electrodes 15 and 14 are formed on the upper surface of the silicon oxide layer 31 and the back surface of the substrate 1.

リッジ部分の上面の酸化シリコン層31が形成されてい
ない領域を介して、両電極15、14間を電流が流れる。
A current flows between the electrodes 15 and 14 via a region on the upper surface of the ridge where the silicon oxide layer 31 is not formed.

第3図の半導体レーザ素子は、幅10μm程度の狭い活
性層5を有しているので、単一水平横モードで発振する
ことができる。
Since the semiconductor laser device of FIG. 3 has the narrow active layer 5 having a width of about 10 μm, it can oscillate in a single horizontal and transverse mode.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述の従来技術においては、以下に述
べる問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-described conventional technology has the following problems.

第3図の半導体レーザ素子では、エッチングにより形
成されたリッジ部分両側の空隙のため、活性層5内で発
生した熱が効率よく放熱されないので、室温での連続発
振は達成されていないという問題がある。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 3, the heat generated in the active layer 5 is not efficiently dissipated due to the air gaps formed on both sides of the ridge portion formed by etching. is there.

放熱性に優れた構造を有し、しかも、GaAs基板に格子
整合したAlGaInP結晶からなるダブルヘテロ構造を備え
た半導体レーザ素子を製造するためには、AlGaInP結晶
層上に、比較的熱伝導率が大きく、放熱性に優れた材料
であるAlGaAs結晶層(熱伝導率、0.11〜1.1W/cm・deg)
を、MBE法により形成することができればよい。
In order to manufacture a semiconductor laser device having a structure with excellent heat dissipation and a double heterostructure composed of AlGaInP crystal lattice-matched to a GaAs substrate, a relatively high thermal conductivity is required on the AlGaInP crystal layer. AlGaAs crystal layer, which is large and has excellent heat dissipation properties (thermal conductivity, 0.11 to 1.1 W / cm-deg)
May be formed by the MBE method.

しかし、GaAs基板に格子整合するAlGaInP結晶層から
なるダブルヘテロ構造上に、AlGaAs結晶層を、MBE法に
より形成する場合、AlGaInP結晶層の表面が不純物によ
り汚染されると、そのAlGaInP結晶層上に、結晶性の優
れたAlGaAs結晶層を成長させることができないという問
題がある。
However, when an AlGaAs crystal layer is formed by MBE on a double heterostructure composed of an AlGaInP crystal layer lattice-matched to a GaAs substrate, if the surface of the AlGaInP crystal layer is contaminated with impurities, the AlGaInP crystal layer is formed on the AlGaInP crystal layer. In addition, there is a problem that an AlGaAs crystal layer having excellent crystallinity cannot be grown.

このような汚染は、AlGaInPからなるダブルヘテロ構
造上に、ストライプ溝を有する層を有する型の屈折率導
波型半導体レーザ素子を形成するときに生じやすい。ス
トライプ溝を形成するためには、MBE装置外に基板を取
り出し、エッチング工程など工程を行う必要があるから
である。
Such contamination is likely to occur when a refractive index guided semiconductor laser device having a layer having a stripe groove is formed on a double hetero structure made of AlGaInP. This is because in order to form a stripe groove, it is necessary to take out the substrate outside the MBE apparatus and perform a process such as an etching process.

また、この汚染は、AlGaInP結晶層とAlGaAs結晶層と
を、MBE装置内で連続的に成長させる場合に於て、AlGaI
nP結晶層の成長終了後に、In及びPの分子線照射からAs
の分子線照射へ切り替えるときにも生じる。
Further, this contamination is caused by the AlGaIP crystal layer and the AlGaAs crystal layer being continuously grown in the MBE apparatus.
After the growth of the nP crystal layer, As and P
Also occurs when switching to molecular beam irradiation.

これは、上述の一次的な結晶成長の停止後数秒の内
に、MBE装置内雰囲気中の酸素、水蒸気等の不純物が、
成長の停止した結晶層表面を汚染するからである。
This is because within a few seconds after the above-mentioned primary crystal growth is stopped, impurities such as oxygen and water vapor in the atmosphere in the MBE apparatus are
This is because the surface of the crystal layer where growth has stopped is contaminated.

また、MBE法によりAlGaAs層をダブルヘテロ構造上に
形成する場合、基板温度を620℃程度に上昇させる必要
がある。この温度では、しかし、ダブルヘテロ構造を構
成するAlGaInP層が露出している場合、その表面からIn
又はPの蒸発が盛んに生じるために、その表面が劣化し
てしまうという問題がある。このような表面の劣化が生
じたAlGaInP結晶層上に、AlGaAs結晶層を成長させる
と、結晶性に優れたAlGaAs結晶層を得ることができな
い。
Further, when an AlGaAs layer is formed on a double hetero structure by the MBE method, it is necessary to raise the substrate temperature to about 620 ° C. At this temperature, however, when the AlGaInP layer constituting the double heterostructure is exposed,
Alternatively, there is a problem that the surface is deteriorated due to the frequent evaporation of P. If an AlGaAs crystal layer is grown on an AlGaInP crystal layer having such surface deterioration, an AlGaAs crystal layer having excellent crystallinity cannot be obtained.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あり、その目積とするところは、熱の放熱に優れた構造
を有し、室温で可視光を連続発振することができる半導
体レーザ素子の製造方法を提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and has as its basis a semiconductor laser device having a structure excellent in heat radiation and capable of continuously oscillating visible light at room temperature. It is to provide a manufacturing method of.

(課題を解決するための手段) 本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、GaAs基板上
に、AlGaInP結晶からなるダブルヘテロ構造を形成する
工程と、該ダブルヘテロ構造上に、AlGaAsエッチングス
トップ層を形成する工程と、該AlGaAsエッチングストッ
プ層上に、GaAs光吸収層を形成する工程と、該GaAs光吸
収層の一部を選択的にエッチングすることにより、該Al
GaAsエッチングストップ層に達しない深さを有するスト
ライプ溝を該GaAs光吸収層に形成する工程と、MBE装置
内で、該GaAs光吸収層に対してAs分子線を照射しなが
ら、該GaAs基板の温度をGaAsが蒸発する温度以上に上昇
させ、該GaAs光吸収層の表面近傍のGaAs層を蒸発させる
ことにより、該ストライプ溝内に於いて該AlGaAsエッチ
ングストップ層の表面を露出させる工程と、該MBE装置
内で、該ストライプ溝の中を埋め込むようにして、該Ga
As光吸収層上にAlGaAs層を形成する工程とを有してお
り、そのことにより、上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) According to a method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, a step of forming a double hetero structure made of AlGaInP crystal on a GaAs substrate, and forming an AlGaAs etching stop layer on the double hetero structure Forming a GaAs light absorbing layer on the AlGaAs etching stop layer, and selectively etching a part of the GaAs light absorbing layer to form the AlGaAs etching stop layer.
Forming a stripe groove having a depth not reaching the GaAs etching stop layer in the GaAs light absorbing layer, and irradiating the GaAs light absorbing layer with an As molecular beam in the MBE apparatus, Elevating the temperature above the temperature at which GaAs evaporates, and evaporating the GaAs layer near the surface of the GaAs light absorbing layer, thereby exposing the surface of the AlGaAs etching stop layer in the stripe groove; In the MBE device, the Ga
Forming an AlGaAs layer on the As light absorbing layer, thereby achieving the above object.

(実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

第1図は、本発明例の半導体レーザ素子の製造方法を
示す断面図である。本実施例の方法により作製される半
導体レーザ素子に於いては、第1図(d)に示すよう
に、第1導電型GaAs基板1上に、第1導電型GaAsバッフ
ァ層2、第1導電型GaInPバッファ層3、第1導電型AlG
aInP第1クラッド層4、GaInP活性層5、第2導電型AlG
aInP第2クラッド層6、Al0.6Ga0.4Asエッチングストッ
プ層7、及びGaAs光吸収層8を、この順番で基板1側か
ら積層されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an example of the present invention. In the semiconductor laser device manufactured by the method of the present embodiment, as shown in FIG. 1 (d), a first conductivity type GaAs buffer layer 2 and a first conductivity type GaAs buffer layer 2 are formed on a first conductivity type GaAs substrate 1. GaInP buffer layer 3, first conductivity type AlG
aInP first cladding layer 4, GaInP active layer 5, second conductivity type AlG
aInP second cladding layer 6, Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7, and a GaAs light-absorbing layer 8 are stacked from the substrate 1 side in this order.

GaAs光吸収層8には、Al0.6Ga0.4Asエッチングストッ
プ層7に達するストライプ溝(幅、5μm)が形成され
ている。
In the GaAs light absorbing layer 8, a stripe groove (width: 5 μm) reaching the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 is formed.

該ストライプ溝を埋め込むようにして、第2導電型Al
0.6Ga0.4As再成長クラッド層9が、GaAs層8及びAl0.6G
a0.4Asエッチングストップ層7上に形成されている。Al
0.6Ga0.4Asエッチングストップ層7及びAl0.6Ga0.4As再
成長クラッド層9のAl混晶比は、活性層5で発生した光
を活性層5内に閉じ込めるために必要な充分低い屈折率
を呈するように設計されている。
By filling the stripe groove, the second conductivity type Al
0.6 Ga 0.4 As regrown cladding layer 9 is composed of GaAs layer 8 and Al 0.6 G
a 0.4 As is formed on the etching stop layer 7. Al
The Al composition ratio of the 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 and the Al 0.6 Ga 0.4 As regrown cladding layer 9 exhibits a sufficiently low refractive index necessary to confine the light generated in the active layer 5 in the active layer 5. It is designed to be.

第2導電型Al0.6Ga0.4As再成長クラッド層9上には、
第2導電型GaAsキャップ層10が形成されている。第2導
電型GaAsキャップ層10の上面及び基板1の裏面の各々に
は、電極15、14が形成されている。
On the second conductivity type Al 0.6 Ga 0.4 As regrown cladding layer 9,
A second conductivity type GaAs cap layer 10 is formed. Electrodes 15 and 14 are formed on the upper surface of the second conductivity type GaAs cap layer 10 and the rear surface of the substrate 1, respectively.

次に、第1図(a)〜(d)を参照しながら、上記半
導体レーザ素子の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the above-described semiconductor laser device will be described with reference to FIGS.

まず、第1図(a)に示すように、第1導電型GaAs基
板1上に、第1導電型GaAsバッファ層2、第1導電型Ga
InPバッファ層3、第1導電型AlGaInP第1クラッド層
4、GaInP活性層5、第2導電型AlGaInP第2クラッド層
6、Al0.6Ga0.4Asエッチングストップ層7、及びGaAs光
吸収層8を、この順番で基板1側から、MBE法により成
長させた。この成長時の基板温度は、約510℃から約570
℃の範囲(ただし、GaAs層については、約700℃)とな
るようにした。なお、成長層の清浄性を保つために、上
記各層を成長させる工程中に於いて、基板1をMBE装置
の外部に取り出すことはしなかった。
First, as shown in FIG. 1A, a first conductivity type GaAs buffer layer 2 and a first conductivity type Ga
InP buffer layer 3, a first conductivity type AlGaInP first cladding layer 4, GaInP active layer 5, a second conductivity type AlGaInP second clad layer 6, Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7, and a GaAs light-absorbing layer 8, In this order, the substrate was grown by MBE from the substrate 1 side. The substrate temperature during this growth ranges from about 510 ° C. to about 570 ° C.
° C (about 700 ° C for the GaAs layer). In order to maintain the cleanliness of the growth layer, the substrate 1 was not taken out of the MBE apparatus during the step of growing each layer.

ここで、第2導電型AlGaInP第2クラッド層6と第2
導電型Al0.6Ga0.4Asエッチングストップ層7との合計の
層厚は、活性層5で発生する光がGaAs光吸収層8にまで
漏れ出すように、2500Å程度とした。
Here, the second conductivity type AlGaInP second cladding layer 6 and the second
The total thickness of the conductive type Al 0.6 Ga 0.4 As and the etching stop layer 7 was set to about 2500 ° so that light generated in the active layer 5 leaked to the GaAs light absorbing layer 8.

この後、一度、基板1をMBE装置外に取り出した後、G
aAs光吸収層8の一部を、フォトマスク13を用いて選択
的にエッチングすることにより、Al0.6Ga0.4Asエッチン
グストップ層7に達しないようにして、ストライプ溝を
形成した(第1図(b))。ストライプ溝の底面とAl
0.6Ga0.4Asエッチングストップ層7の上面との間には、
1000Å程度の厚さを有するGaAs層を残した。
Thereafter, once the substrate 1 is taken out of the MBE apparatus, G
A portion of the aAs light absorbing layer 8 was selectively etched using the photomask 13 to form a stripe groove so as not to reach the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 (FIG. 1 ( b)). Stripe groove bottom and Al
0.6 Ga 0.4 As between the upper surface of the etching stop layer 7
The GaAs layer having a thickness of about 1000 ° was left.

この後、再び、基板1をMBE装置内に導入した。 Thereafter, the substrate 1 was again introduced into the MBE apparatus.

次に、MBE装置内で、上面がGaAs層に覆われている基
板1に対して、充分な量のAs分子線を照射しながら、基
板温度を720℃に上昇させ、その状態を数分間維持する
という工程を行った。
Next, in the MBE apparatus, the substrate temperature is raised to 720 ° C. while irradiating a sufficient amount of As molecular beam to the substrate 1 whose upper surface is covered with the GaAs layer, and the state is maintained for several minutes. Was performed.

この工程によって、GaAs層は、その表面から蒸発し始
め、ストライプ溝底部に残っていたGaAs層は除去される
に至った。こうして、ストライプ溝の底部に於いては、
Al0.6Ga0.4Asエッチングストツプ層7の表面が露出し
た。(第1図(c))。
By this step, the GaAs layer began to evaporate from its surface, and the GaAs layer remaining at the bottom of the stripe groove was removed. Thus, at the bottom of the stripe groove,
The surface of the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 was exposed. (FIG. 1 (c)).

このAl0.6Ga0.4Asエッチングストツプ層7は、720℃
程度に於いても、組成元素の蒸発が顕著に生じない熱的
に安定な材料からなる層である。このAl0.6Ga0.4Asエッ
チングストツプ層7の存在のため、720℃程度で通常盛
んに生じるはずの第2導電型AlGaInP第2クラッド層6
からのIn又はPの蒸発が防止された。
This Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 is heated at 720 ° C.
It is a layer made of a thermally stable material in which the evaporation of the constituent elements does not significantly occur even to the extent. Due to the presence of the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7, the second conductivity type AlGaInP second cladding layer 6, which should normally be generated at about 720 ° C.
Evaporation of In or P was prevented.

上述のように、ストライプ溝形成時に、ストライプ溝
底部にGaAs層を残すことによって、Al0.6Ga0.4Asエッチ
ングストツプ層7の表面を大気中に於いて露出させるこ
となく、Al0.6Ga0.4Asエッチングストツプ層7の表面の
大気による汚染を防ぐことができた。
As described above, when the stripe grooves formed, by leaving GaAs layer in the stripe groove bottom, without exposing In the atmosphere of the surface of the Al 0.6 Ga 0.4 As etching scan shoulder stop layer 7, Al 0.6 Ga 0.4 As etching The contamination of the surface of the stop layer 7 by the air could be prevented.

また、大気に接することによって汚染したGaAs層の表
面は、上記のMBE装置内で行った工程により、GaAs層の
表面近傍層を蒸発させることによって、清浄化すること
ができた。
Further, the surface of the GaAs layer contaminated by contact with the atmosphere could be cleaned by evaporating the layer near the surface of the GaAs layer by the above-described process performed in the MBE apparatus.

さらに、Al0.6Ga0.4Asエッチングストツプ層7がなけ
れば、580℃程度以上に於いて顕著となる第2導電型AlG
aInP第2クラッド層6のIn又はPの蒸発による劣化を防
止することができた。
Further, without the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7, the second conductivity type AlG which becomes remarkable at about 580 ° C. or more is used.
The deterioration of the aInP second cladding layer 6 due to evaporation of In or P could be prevented.

上記工程に引き続いて、基板温度を620℃程度とし
て、第2導電型Al0.6Ga0.4As再成長クラッド層9、及び
第2導電型GaAsキャップ層10をこの順番で基板1側か
ら、GaAs光吸収層8及びAl0.6Ga0.4Asエッチングストツ
プ層7上にMBE法により成長させる工程を行った。
Subsequent to the above process, the substrate temperature is set to about 620 ° C., and the second conductivity type Al 0.6 Ga 0.4 As regrown cladding layer 9 and the second conductivity type GaAs cap layer 10 are sequentially absorbed from the substrate 1 side in this order. A step of growing the layer 8 and the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 by MBE was performed.

このAl0.6Ga0.4As再成長クラッド層9については、そ
のAl混晶比を調節することにより、活性層5で発生した
光のエネルギ値よりも大きなバンドギャップエネルギ値
を有するように設計した。こうすることにより、活性層
5内で発生する光をダブルヘテロ構造内に充分に綴じ込
めることが可能となる。
The Al 0.6 Ga 0.4 As regrowth cladding layer 9 was designed to have a band gap energy value larger than the energy value of light generated in the active layer 5 by adjusting the Al mixed crystal ratio. In this way, light generated in the active layer 5 can be sufficiently bound in the double heterostructure.

ストライプ溝の両側に位置するGaAs層8はバンドキャ
ップエネルギが活性層5で発生する光のエネルギよりも
小さく、活性層5で発生した光を吸収しやすい。しか
し、Al0.6Ga0.4As再成長クラッド層9は、上述のよう
に、活性層5で発生した光をダブルヘテロ構造内に綴じ
込めるために必要な充分大きなバンドキャップを有する
ように設計されている。このため、ダブルヘテロ構造上
方に設けられたストライプ溝の内外に於て、実効的に屈
折率差が生じ、レーザ光の水平横モードが単一化される
ことになる。
The GaAs layers 8 located on both sides of the stripe groove have a bandcap energy smaller than the energy of light generated in the active layer 5 and easily absorb light generated in the active layer 5. However, as described above, the Al 0.6 Ga 0.4 As regrowth cladding layer 9 is designed to have a band gap large enough to bind the light generated in the active layer 5 into the double hetero structure. . Therefore, a refractive index difference is effectively generated inside and outside the stripe groove provided above the double hetero structure, and the horizontal and transverse modes of the laser beam are unified.

このようにして形成した積層構造の上面及び基板1の
裏面に、電極15、14を形成することにより、第1図
(d)に示す利得導波型の半導体レーザ素子を作成し
た。
By forming electrodes 15 and 14 on the upper surface of the laminated structure thus formed and the back surface of the substrate 1, a gain guided semiconductor laser device shown in FIG. 1 (d) was produced.

本実施例の方法により作製された半導体レーザ素子
は、AlGaInPからなるダブルヘテロ構造を有しており、6
70nmの波長光を室温で連続して発振することができた。
これは、表面が汚染されていないエッチングストップ層
の上に、結晶性に優れたAlGaAs層が形成されているた
め、光吸収損失が少なく、発振閾値が低減されたことに
よる。また、この半導体レーザ素子は、比較的に熱伝導
性に優れたAl0.6Ga0.4Asエッチングストップ層7及び第
2導電型Al0.6Ga0.4As再成長クラッド層9を有している
ため、活性層5で発生した熱が効率的に半導体レーザ素
子外へ放散された。このため、第3図の半導体レーザ素
子の温度特性よりも、優れた温度特性を得ることができ
た。
The semiconductor laser device manufactured by the method of the present embodiment has a double heterostructure of AlGaInP,
Light having a wavelength of 70 nm was continuously oscillated at room temperature.
This is because the AlGaAs layer having excellent crystallinity is formed on the etching stop layer whose surface is not contaminated, so that the light absorption loss is small and the oscillation threshold is reduced. Further, since this semiconductor laser device has the Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 7 and the second conductivity type Al 0.6 Ga 0.4 As regrown cladding layer 9 having relatively excellent thermal conductivity, the active layer The heat generated in 5 was efficiently dissipated outside the semiconductor laser device. For this reason, temperature characteristics superior to those of the semiconductor laser device of FIG. 3 could be obtained.

この半導体レーザ素子は、素子内部にストライプ溝を
有する屈折率導波型であるので、発振するレーザ光の水
平横モードは、単一化されたものであった。
Since this semiconductor laser device is of a refractive index waveguide type having a stripe groove inside the device, the horizontal and transverse modes of the oscillating laser light are unified.

本実施例の製造方法によれば、ストライプ溝形成時
に、AlGaAsエッチングストッパ層7上にGaAs層を残した
ため、AlGaAsエッチングストッパ層7の表面が大気によ
り汚染されることを防ぐことができた。
According to the manufacturing method of this embodiment, the GaAs layer was left on the AlGaAs etching stopper layer 7 when the stripe groove was formed, so that the surface of the AlGaAs etching stopper layer 7 could be prevented from being contaminated by the air.

また、MBE装置内で、AlGaAs層9を成長させる際に、G
aAs層の表面層を蒸発させることにより、成長層を形成
する下地結晶層の表面を清浄化することができた。しか
も、GaAsを蒸発させる温度に於いても、AlGaInP第2ク
ラッド層6上に、熱的に安定なAlGaAsエッチングストッ
パ層7を設けていたため、AlGaInP第2クラッド層6の
蒸発による劣化が防がれた。こうして、ストライプ溝を
埋め込むAlGaAs層9を、結晶性の優れた状態で、AlGaIn
P層からなるダブルヘテロ構造上方に形成することがで
きた。
When growing the AlGaAs layer 9 in the MBE apparatus,
By evaporating the surface layer of the aAs layer, the surface of the underlying crystal layer forming the growth layer could be cleaned. In addition, since the thermally stable AlGaAs etching stopper layer 7 is provided on the AlGaInP second cladding layer 6 even at the temperature at which GaAs is evaporated, deterioration of the AlGaInP second cladding layer 6 due to evaporation is prevented. Was. In this way, the AlGaAs layer 9 filling the stripe groove is formed in an AlGaIn with excellent crystallinity.
It could be formed above the double heterostructure consisting of the P layer.

なお、上記半導体レーザ素子について、ダブルヘテロ
構造は、第1導電型AlGaInP第1クラッド層4、GaInP活
性層5、及び第2導電型AlGaInP第2クラッド層6から
なるものとしたが、他の組成のAlGaInP系半導体層から
なる構造であってもよい。例えば、第1及びクラッド第
2クラッド層4、6として、AlInP三元混晶からなる層
を用いてもよい。また、活性層5として、AlGaInP四元
混晶からなる層を用いてもよい。また、活性層5とし
て、量子井戸構造や超格子構造を有する層を用いてもよ
い。また、クラッド層と活性層5の間に利得や吸収損失
の少ないガイドを設けることによって、SCH構造を形成
してもよい。
In the above-mentioned semiconductor laser device, the double hetero structure was composed of the first conductivity type AlGaInP first cladding layer 4, the GaInP active layer 5, and the second conductivity type AlGaInP second cladding layer 6, but other compositions were used. May be constituted by the AlGaInP-based semiconductor layer. For example, as the first and second clad layers 4 and 6, layers made of AlInP ternary mixed crystal may be used. Further, a layer made of AlGaInP quaternary mixed crystal may be used as active layer 5. Further, as the active layer 5, a layer having a quantum well structure or a superlattice structure may be used. Further, a SCH structure may be formed by providing a guide having little gain or absorption loss between the cladding layer and the active layer 5.

(発明の効果) このように、本発明の方法により製造された半導体レ
ーザ素子は、熱伝導性に比較的優れたAlGaAsエッチング
ストップ層と、ストライプ溝を埋め込むAlGaAs層とを有
しているため、ダブルヘテロ構造内で発生した熱を効率
的に半導体レーザ素子外に放散することができる。この
ため、本発明の半導体レーザ素子は、優れた温度特性を
示し、室温でも、可視光を連続発振することができる。
(Effect of the Invention) As described above, the semiconductor laser device manufactured by the method of the present invention has the AlGaAs etching stop layer having relatively excellent thermal conductivity and the AlGaAs layer filling the stripe groove. The heat generated in the double heterostructure can be efficiently dissipated outside the semiconductor laser device. Therefore, the semiconductor laser device of the present invention exhibits excellent temperature characteristics and can continuously oscillate visible light even at room temperature.

また、本発明の方法によれば、ストライプ溝形成時
に、AlGaAsエッチングストッパ層上にGaAs層を残すた
め、AlGaAsエッチングストップ層の表面が大気により汚
染されることがない。また、MBE装置内で、AlGaAs層を
成長させる際に、該GaAs層を蒸発させることにより、基
板上面を清浄化することができる。しかも、該GaAsを蒸
発させる温度に於いても、AlGaInP第2クラッド層上
に、熱的に安定なAlGaAsエッチングストップ層が存在す
るため、製造工程中にAlGaInP層からIn及びPが蒸発し
てしまうことを防止し、AlGaInP第2クラッド層の劣化
が防がれる。こうして、結晶性に優れたAlGaAs層を形成
することができる。
Further, according to the method of the present invention, since the GaAs layer is left on the AlGaAs etching stopper layer when forming the stripe groove, the surface of the AlGaAs etching stop layer is not contaminated by the air. Further, when the AlGaAs layer is grown in the MBE apparatus, the upper surface of the substrate can be cleaned by evaporating the GaAs layer. In addition, even at the temperature at which the GaAs is evaporated, the thermally stable AlGaAs etching stop layer exists on the AlGaInP second cladding layer, so that In and P evaporate from the AlGaInP layer during the manufacturing process. This prevents the AlGaInP second clad layer from deteriorating. Thus, an AlGaAs layer having excellent crystallinity can be formed.

従って、本発明の方法によれば、屈折率導波型で、優
れた温度特性を有する発振閾値を低い半導体レーザ素子
を提供することができる。
Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to provide a semiconductor laser device having a refractive index guided type and excellent in temperature characteristics and having a low oscillation threshold.

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

第1図(a)〜(d)は本発明の実施例を示す断面図、
第2図は従来例を示す断面図、第3図は他の従来例を示
す断面図である。 1……第1導電型GaAs基板、2……第1導電型GaAsバッ
ファ層、3……第1導電型GaInPバッファ層、4……第
1導電型AlGaInP第1クラッド層、5……GaInP活性層、
6……第2導電型AlGaInP第2クラッド層、7……Al0.6
Ga0.4Asエッチングストップ層、8……GaAs光吸収層、
9……第2導電型Al0.6Ga0.4As再成長クラッド層、10…
…第2導電型GaAsキャップ層、13……フォトマスク、1
4、15……電極、20……第2導電型GaInP層、21……絶縁
性窒化シリコン層、30……第2導電型InGaAs層、31……
酸化シリコン層。
1 (a) to 1 (d) are cross-sectional views showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional example, and FIG. 3 is a sectional view showing another conventional example. 1 GaAs substrate of first conductivity type, 2 GaAs buffer layer of first conductivity type, 3 GaInP buffer layer of 1st conductivity type, 4 1st cladding layer of AlGaInP of 1st conductivity type, 5… GaInP activity layer,
6 second conductive type AlGaInP second cladding layer, 7 Al 0.6
Ga 0.4 As etching stop layer, 8 GaAs light absorption layer,
9 ... second conductivity type Al 0.6 Ga 0.4 As regrown cladding layer, 10 ...
... second conductivity type GaAs cap layer, 13 ... photomask, 1
4, 15 ... electrodes, 20 ... second conductivity type GaInP layer, 21 ... insulating silicon nitride layer, 30 ... second conductivity type InGaAs layer, 31 ...
Silicon oxide layer.

フロントページの続き (72)発明者 須山 尚宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 松井 完益 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−116187(JP,A) 特開 昭61−42987(JP,A)Continuing from the front page (72) Inventor Naohiro Suyama 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation 56) References JP-A-2-116187 (JP, A) JP-A-61-42987 (JP, A)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】GaAs基板上に、AlGaInP結晶からなるダブ
ルヘテロ構造を形成する工程と、 該ダブルヘテロ構造上に、AlGaAsエッチングストップ層
を形成する工程と、 該AlGaAsエッチングストップ層上に、GaAs光吸収層を形
成する工程と、 該GaAs光吸収層の一部を選択的にエッチングすることに
より、該AlGaAsエッチングストップ層に達しない深さを
有するストライプ溝を該GaAs光吸収層に形成する工程
と、 MBE装置内で、該GaAs光吸収層に対してAs分子線に照射
しながら、該GaAs基板の温度をGaAsが蒸発する温度以上
に上昇させ、該GaAs光吸収層の表面近傍のGaAs層を蒸発
させることにより、該ストライプ溝内に於いて該AlGaAs
エッチングストップ層の表面を露出させる工程と、 該MBE装置内で、該ストライプ溝の中を埋め込むように
して、該GaAs光吸収層上にAlGaAs層を形成する工程と、 を有する半導体レーザ素子の製造方法。
A step of forming an AlGaInP crystal double heterostructure on a GaAs substrate; a step of forming an AlGaAs etching stop layer on the double heterostructure; and a step of forming GaAs light on the AlGaAs etching stop layer. Forming an absorption layer; and selectively etching a part of the GaAs light absorption layer to form a stripe groove in the GaAs light absorption layer having a depth not reaching the AlGaAs etching stop layer. In the MBE apparatus, while irradiating the GaAs light absorbing layer with an As molecular beam, the temperature of the GaAs substrate is raised to a temperature higher than the temperature at which GaAs evaporates, and the GaAs layer near the surface of the GaAs light absorbing layer is removed. By evaporating the AlGaAs in the stripe groove
Exposing a surface of an etching stop layer; and forming an AlGaAs layer on the GaAs light absorbing layer in the MBE device so as to fill the stripe grooves. Method.
JP2129915A 1990-05-18 1990-05-18 Method for manufacturing semiconductor laser device Expired - Fee Related JP2664794B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2129915A JP2664794B2 (en) 1990-05-18 1990-05-18 Method for manufacturing semiconductor laser device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2129915A JP2664794B2 (en) 1990-05-18 1990-05-18 Method for manufacturing semiconductor laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0425191A JPH0425191A (en) 1992-01-28
JP2664794B2 true JP2664794B2 (en) 1997-10-22

Family

ID=15021546

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2129915A Expired - Fee Related JP2664794B2 (en) 1990-05-18 1990-05-18 Method for manufacturing semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2664794B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6996150B1 (en) 1994-09-14 2006-02-07 Rohm Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6437871A (en) * 1987-08-04 1989-02-08 Seiko Epson Corp Solid-state image sensor
JPS6437873A (en) * 1987-08-04 1989-02-08 Hitachi Ltd Semiconductor device and manufacture thereof
JPH02116187A (en) * 1988-10-25 1990-04-27 Nec Corp Semiconductor laser

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0425191A (en) 1992-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6563851B1 (en) Laser diode having an active layer containing N and operable in a 0.6 μm wavelength band
JPH11274635A (en) Semiconductor light emitting device
JPH0656906B2 (en) Semiconductor laser device
JP3585817B2 (en) Laser diode and manufacturing method thereof
EP0785603B1 (en) A semiconductor laser device and a method of producing the same
JPH11112081A (en) Semiconductor laser and manufacture thereof
JPH07162086A (en) Manufacture of semiconductor laser
JP2005286192A (en) Optically integrated device
JP2664794B2 (en) Method for manufacturing semiconductor laser device
JP2533962B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP2537295B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP2502835B2 (en) Semiconductor laser and manufacturing method thereof
JPS59145590A (en) Semiconductor laser device
JPH09214058A (en) Semiconductor laser device
JP3223969B2 (en) Semiconductor laser
JP2000286508A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH06252448A (en) Semiconductor light emitting device and manufacture thereof
JP3144821B2 (en) Semiconductor laser device
JP3143105B2 (en) Method for manufacturing semiconductor laser device
JPH0828326B2 (en) Method for manufacturing compound semiconductor layer
JPH04132288A (en) Strain quantum well type semiconductor laser
JP3189900B2 (en) Semiconductor laser device
JPH0414277A (en) Semiconductor laser and its manufacture
JPH11126945A (en) Manufacture of strained semiconductor crystal and manufacture of semiconductor laser using it
JP2855887B2 (en) Semiconductor laser and method of manufacturing the same

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees