JP2763781B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser device and method of manufacturing the same

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【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に関し、特にリッジ導波路
構造を有する半導体レーザ素子に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor laser device, and more particularly, to a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure.

(従来の技術) リッジ導波路構造の半導体レーザ素子は、分子線エピ
タキシ(MBE)法、有機金属気相成長(MOVPE)法等によ
って平坦な基板上に設けられたレーザ動作層を用いて屈
折率導波機構が形成されたものであり、極めて簡単な構
造を有している。この半導体レーザ素子は、活性層領域
に量子井戸構造を採用できるので、10mA程度の低閾値電
流特性を容易に得ることが可能である。
(Prior art) A semiconductor laser device having a ridge waveguide structure has a refractive index using a laser operation layer provided on a flat substrate by a molecular beam epitaxy (MBE) method, a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method, or the like. A waveguide mechanism is formed, and has a very simple structure. Since this semiconductor laser device can employ a quantum well structure in the active layer region, a low threshold current characteristic of about 10 mA can be easily obtained.

リッジ導波路構造の半導体レーザ素子の典型的な例を
第3図に示す。この素子は、n−GaAs基板31上に、n−
GaAsバッファ層32、n−AIGaAsクラッド層33、AIGaAs屈
折率傾斜型光ガイド層34、GaAs量子井戸活性層35、AlGa
As屈折率傾斜型光ガイド層36、p−AlGaAsクラッド層3
7、及びp−GaAsキャップ層38をMBE法によって成長させ
たものである。MBE法による成長後、p−GaAsキャップ
層38の表面にストライプ状のレジストマスクを形成し、
このマスクの両側をp−クラッド層37の途中までエッチ
ングにより除去して、リッジ部39を形成する。その後、
プラズマCVD法によりSiN絶縁膜40を形成し、リッジ部39
上の平坦領域中のSiN絶縁膜40の部分のみを選択的に除
去する。次に、基板31を研磨して、100μm程度の厚さ
にし、p側電極41及びn側電極42を形成した後、劈開法
により各素子を得る。
FIG. 3 shows a typical example of a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure. This device has an n-GaAs substrate 31 on which n-
GaAs buffer layer 32, n-AIGaAs cladding layer 33, AIGaAs graded-index optical guide layer 34, GaAs quantum well active layer 35, AlGa
As refractive index gradient type optical guide layer 36, p-AlGaAs cladding layer 3
7 and the p-GaAs cap layer 38 grown by the MBE method. After growth by the MBE method, a striped resist mask is formed on the surface of the p-GaAs cap layer 38,
A ridge portion 39 is formed by removing both sides of this mask by etching to a part of the p-clad layer 37. afterwards,
An SiN insulating film 40 is formed by a plasma CVD method, and a ridge portion 39 is formed.
Only the portion of the SiN insulating film 40 in the upper flat region is selectively removed. Next, the substrate 31 is polished to a thickness of about 100 μm to form a p-side electrode 41 and an n-side electrode 42, and then each element is obtained by a cleavage method.

このように作製された第3図の半導体レーザ素子で
は、活性領域は屈折率傾斜型の光ガイド層を有する量子
井戸構造とされているので、その閾値電流は10mA程度の
低い値である。また、このような素子はジャンクション
アップで実装され、容易にCW発振が得られる。しかし、
ジャンクションアップで実装した場合には放熱特性が悪
いので、高出力特性が悪い、或は信頼性が低下する等の
欠点がある。
In the semiconductor laser device of FIG. 3 manufactured as described above, since the active region has a quantum well structure having a gradient-index optical guide layer, its threshold current is a low value of about 10 mA. In addition, such an element is mounted in a junction-up manner, so that CW oscillation can be easily obtained. But,
When mounted in a junction-up manner, the heat dissipation characteristics are poor, so that there are disadvantages such as poor high-output characteristics or reduced reliability.

第4図に示す半導体レーザ素子はそれらの問題を解消
するためのものである。第4図の素子では、p−クラッ
ド層37及びp−キャップ層38を選択的にエッチングし
て、リッジ部39を規定する2本の溝43が形成されてい
る。このような素子のレーザ特性は、リッジ部39の形状
(主に、リッジ部39の幅とその両側のp−クラッド層37
の残厚)により決定される。そのため、所望の特性を得
るためには、リッジ部39の形状を精密に制御しなければ
ならない。換言すれば、溝43を形成するエッチングを精
密に行わなければならない。
The semiconductor laser device shown in FIG. 4 is for solving those problems. In the device shown in FIG. 4, two grooves 43 defining a ridge portion 39 are formed by selectively etching the p-clad layer 37 and the p-cap layer 38. The laser characteristics of such an element depend on the shape of the ridge portion 39 (mainly the width of the ridge portion 39 and the p-cladding layer 37 on both sides thereof).
Remaining thickness). Therefore, in order to obtain desired characteristics, the shape of the ridge portion 39 must be precisely controlled. In other words, the etching for forming the groove 43 must be performed precisely.

一方、このようなレーザ素子では、p−クラッド層37
の厚さは1μm以上とされ、活性領域からp−クラッド
層37へ滲み出た光がキャップ層38により吸収されること
による損失を小さくするようにしている。また、キャッ
プ層38の厚さも0.5μm以上にされるのが通常である。
従って、リッジ部39を形成するためには、厚さ1μm以
上の半導体層を除去するエッチングを行わなければなら
ない。このようなエッチングの精密制御は困難である
(例えば、0.Wada他、Electron.Lett.,Vol.21,p.1025
(1985)) ところで、ビデオディスク等のアナログ信号を扱う分
野等で使用される半導体レーザ素子には、極めて良好な
低雑音特性が要求される。このような分野では、レーザ
構造を適切に制御して、自励発振現象が生ずるように
し、発振スペクトルをマルチモード化し、各スペクトル
が広幅化されたレーザ素子が用いられている。
On the other hand, in such a laser device, the p-cladding layer 37
Has a thickness of 1 μm or more, so as to reduce the loss caused by the absorption of the light leaking from the active region into the p-cladding layer 37 by the cap layer 38. Also, the thickness of the cap layer 38 is usually set to 0.5 μm or more.
Therefore, in order to form the ridge portion 39, etching must be performed to remove the semiconductor layer having a thickness of 1 μm or more. It is difficult to precisely control such etching (for example, O. Wada et al., Electron Lett., Vol. 21, p. 1025).
(1985)) By the way, semiconductor laser devices used in the field of handling analog signals such as video discs are required to have extremely good low noise characteristics. In such a field, a laser element is used in which the laser structure is appropriately controlled so that a self-excited oscillation phenomenon occurs, the oscillation spectrum is multimode, and each spectrum is widened.

このような自励発振レーザ素子の一例を第5図に示
す。第5図のレーザ素子は、VSIS(V−channeled Subs
trate Inner Stripe)レーザと呼ばれるものであり、p
−GaAs基板51上に、n−GaAs電流狭窄層52、p−AlGaAs
層53、p−AlGaAs活性層54、n−AlGaAsクラッド層55、
n−GaAsキャップ層56が液相成長法によって形成されて
いる。また、57はn側電極、58はp側電極である。電流
狭窄層52の表面から基板51に達するV字形溝59によって
ストライプ状の電流路が形成されており、活性層54の溝
59上の領域が発振領域となるようにされている。
FIG. 5 shows an example of such a self-pulsation laser element. The laser device in FIG. 5 is a VSIS (V-channeled Subs
trate Inner Stripe) A laser called
-N-GaAs current confinement layer 52, p-AlGaAs on GaAs substrate 51
Layer 53, p-AlGaAs active layer 54, n-AlGaAs cladding layer 55,
The n-GaAs cap layer 56 is formed by a liquid phase growth method. 57 is an n-side electrode, and 58 is a p-side electrode. A V-shaped groove 59 reaching the substrate 51 from the surface of the current confinement layer 52 forms a stripe-shaped current path.
The region above 59 is set to be the oscillation region.

第5図のレーザ素子では、V字形溝59の両側のp−ク
ラッド層53の厚さを適度に大きくして(例えば、0.3μ
m)、屈折率導波機構を弱めることにより自励発振が得
られる(林他、信学技報 MW84−24,p.65(1984))。
そのためには、V字形溝59上方領域に於ける結晶成長を
精密に制御する必要がある。ところが、このようなVSIS
レーザの成長に用いられる液相成長法では、そのような
精密な制御は困難であるため、再現性が劣り、製造歩留
りが悪いという問題がある。更に、VSISレーザは、低閾
値電流化が困難であり、閾値電流は50mA程度である。
In the laser device of FIG. 5, the thickness of the p-cladding layer 53 on both sides of the V-shaped groove 59 is appropriately increased (for example, 0.3 μm).
m), self-excited oscillation can be obtained by weakening the refractive index waveguide mechanism (Hayashi et al., IEICE Technical Report MW84-24, p.65 (1984)).
For that purpose, it is necessary to precisely control the crystal growth in the region above the V-shaped groove 59. However, such VSIS
In the liquid phase growth method used for laser growth, since such precise control is difficult, there is a problem that reproducibility is inferior and manufacturing yield is poor. Further, it is difficult to reduce the threshold current of the VSIS laser, and the threshold current is about 50 mA.

上述の自励発振は、第3図及び第4図に示したリッジ
導波路構造の半導体レーザ素子に於いて、リッジ部39の
両側のp−クラッド層37の残厚を適当に大きくして屈折
率導波機構を弱めることによって得ることができる。し
かし、そのためにはリッジ部39の幅やp−クラッド層37
の残厚を精密に制御しなければならず、前述と同様に1
μm程度の厚い半導体層を精密にエッチングするのは困
難である。
In the semiconductor laser device having the ridge waveguide structure shown in FIGS. 3 and 4, the self-excited oscillation described above is refracted by appropriately increasing the remaining thickness of the p-cladding layer 37 on both sides of the ridge portion 39. It can be obtained by weakening the waveguide mechanism. However, for that purpose, the width of the ridge portion 39 and the p-cladding layer 37
Must be precisely controlled.
It is difficult to accurately etch a semiconductor layer as thick as about μm.

(発明が解決しようとする課題) 上述のように、従来の半導体レーザ素子では、所望の
特性(特に自励発振現象)を得るためには、エッチング
を精密に行わなければならず、製造が困難である。ま
た、再現性に劣り、歩留りが悪いという問題もある。更
には、ジャンクションアップでしか実装できない構造の
ものもあり、高出力特性が悪く、信頼性が低下するとい
う欠点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in order to obtain desired characteristics (especially self-pulsation phenomenon), in a conventional semiconductor laser device, etching must be performed precisely, which is difficult to manufacture. It is. There is also a problem that the reproducibility is poor and the yield is poor. Furthermore, there is a structure which can be mounted only by junction up, and has a drawback that high output characteristics are poor and reliability is reduced.

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであ
り、製造が容易であり、再現性に優れ、歩留りが高く、
低閾値電流特性であり、しかもジャンクションダウンで
実装することができる半導体レーザ素子を提供すること
にある。
The present invention has been made in view of such a situation, is easy to manufacture, excellent in reproducibility, high yield,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device which has low threshold current characteristics and can be mounted with a junction down.

(課題を解決するための手段) 本発明の半導体レーザ素子は、半導体基板上に、少な
くとも、第1クラッド層、活性層、及び第2クラッド層
からなる積層構造がこの順で形成され、 前記第2クラッド層が、少なくとも、上部リッジ部と
下部平坦部とを有してなる半導体レーザ素子において、 前記第2クラッド層の上部リッジ部と下部平坦部との
界面、又は上部リッジ部内の下部平坦部との界面近傍を
境界として、 前記境界より上の領域の前記上部リッジ部の不純物濃
度が、前記境界より下の領域の不純物濃度より大きくさ
れてなり、そのことにより上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) In a semiconductor laser device of the present invention, a laminated structure composed of at least a first clad layer, an active layer, and a second clad layer is formed on a semiconductor substrate in this order. In a semiconductor laser device in which the two cladding layers have at least an upper ridge portion and a lower flat portion, an interface between the upper ridge portion and the lower flat portion of the second cladding layer or a lower flat portion in the upper ridge portion With the vicinity of the interface with the boundary as a boundary, the impurity concentration of the upper ridge portion in the region above the boundary is made higher than the impurity concentration in the region below the boundary, thereby achieving the above object.

このとき、前記第2クラッド層の上部リッジ部の上
に、さらに平坦部を有していてもよい。
At this time, a flat portion may be further provided on the upper ridge portion of the second cladding layer.

また、本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、半導
体基板上に、少なくとも、第1クラッド層、活性層、低
ドーピング第2クラッド層、及び高ドーピング第2クラ
ッド層とをこの順で形成する第1の工程と、 前記第2クラッド層をエッチングしてリッジ部を形成
する第2の工程と、からなり、 前記リッジ部最下面は、低ドーピング第2クラッド層
と高ドーピング第2クラッド層との界面又は、該界面近
傍の低ドーピング第2クラッド層内に形成されてなり、
そのことにより上記目的が達成される。
In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, at least a first cladding layer, an active layer, a low-doping second cladding layer, and a high-doping second cladding layer are formed in this order on a semiconductor substrate. And a second step of etching the second cladding layer to form a ridge portion. The lowermost surface of the ridge portion is formed of a low-doping second cladding layer and a high-doping second cladding layer. Formed at the interface or in the low-doping second cladding layer near the interface,
Thereby, the above object is achieved.

光ガイド層は屈折率傾斜型の構成とするのが好まし
い。また、第2のクラッド層の厚さは4000Å〜10000Å
の範囲とするのが好適である。第2のクラッド層の厚さ
が4000Å〜6000Åである場合には、第2のクラッド層の
ドーピング濃度は、第2の光ガイド層と接する厚さが少
なくとも1000Åの部分に於いて3×1018cm-3以下とし、
第2の光ガイド層とは反対側の部分では3×1018cm-3
りも大きくするのが好ましい。
The light guide layer preferably has a gradient refractive index configuration. The thickness of the second cladding layer is 4000Å10000Å
It is preferable to set it in the range. When the thickness of the second cladding layer is 4000-6000 °, the doping concentration of the second cladding layer is 3 × 10 18 at a portion where the thickness in contact with the second optical guide layer is at least 1000 °. cm -3 or less,
It is preferable that the area on the side opposite to the second light guide layer be larger than 3 × 10 18 cm −3 .

尚、埋込層は高低抗材料で構成されていてもよいし、
絶縁材料によって構成されていてもよい。
The buried layer may be made of a high-low resistance material,
It may be made of an insulating material.

(実施例) 本発明を実施例について以下に説明する。(Examples) The present invention will be described below with reference to examples.

第1図(a)に本発明の一実指例の断面図を示す。 FIG. 1 (a) shows a cross-sectional view of an example of a real finger of the present invention.

本実施例の製造工程を説明する。先ず、n−GaAs基板1
上に、n−GaAsバッファ層2、n−AlGaAsクラッド層
3、AlGaAs屈折率傾斜型光ガイド層4、GaAs単一量子井
戸活性層5、AlGaAs屈折率傾斜型光ガイド層6、Beドー
プのp−AlGaAsクラッド層7、及びBeドープのp−GaAs
キャップ層8をMBE法によって成長させた。p−AlGaAs
クラッド層7の厚さは約6000Å、p−GaAsキャップ層8
の厚さは約2000Åとした。p−クラッド層7のドーピン
グ濃度は、第1図(b)に示すように、光ガイド層6に
接した部分からキャップ層8の方向に約4000〜5000Åの
領域(a〜bの領域)では約1×1018cm-3とし、キャッ
プ層8側の領域(b〜cの領域)では約8×1018cm-3
した、b〜cの領域のドーピング濃度は約5×1018〜1
×1019cm-3とするのが好適である。光ガイド層側の領域
(a〜b)とキャップ層側の領域(b〜c)との間には
ドーピング濃度の遷移領域を設けた。このドーピング濃
度の変化はBeセルの温度を調節することによって行っ
た。また、キャップ層8のドーピング濃度は該キャップ
層側の領域(b〜c)のそれと同じとした。
The manufacturing process of this embodiment will be described. First, the n-GaAs substrate 1
On top are an n-GaAs buffer layer 2, an n-AlGaAs cladding layer 3, an AlGaAs graded-index optical guide layer 4, a GaAs single quantum well active layer 5, an AlGaAs graded-index optical guide layer 6, and a Be-doped p-type. -AlGaAs cladding layer 7 and Be-doped p-GaAs
The cap layer 8 was grown by MBE. p-AlGaAs
The thickness of the cladding layer 7 is about 6000Å, and the p-GaAs cap layer 8
Was about 2000 mm thick. The doping concentration of the p-cladding layer 7 is, as shown in FIG. The doping concentration is about 1 × 10 18 cm −3 and about 8 × 10 18 cm −3 in the area on the cap layer 8 side (areas b to c). The doping concentration in the area b to c is about 5 × 10 18 cm −3. 1
It is preferably set to × 10 19 cm -3 . A transition region of the doping concentration was provided between the region (ab) on the light guide layer side and the region (bc) on the cap layer side. This change in doping concentration was performed by adjusting the temperature of the Be cell. The doping concentration of the cap layer 8 was the same as that of the cap layer side regions (b to c).

次に、フォトリソグラフィ法を用いてキャップ層8上
にストライプ状のレジストマスクを形成した後、p−ク
ラッド層7の途中までエッチングを行ってリッジ部12
(幅約2.5μm)を形成した。エッチングは、キャップ
層8(2000Å)とp−クラッド層7の約2000Åの厚さの
部分との合計約4000Åの厚さの半導体層を除去するよう
に行われ、リッジ部12両側のp−クラッド層7の残厚が
4000Å程度となるようにした。即ち、エッチングの界面
とp−クラッド層7のドーピング濃度が変化する部分
(bの部分)とがほぼ一致するか、エッチングの界面が
該部分よりも若干基板1側にあるようにした。
Next, after forming a stripe-shaped resist mask on the cap layer 8 by using the photolithography method, etching is performed halfway through the p-clad layer 7 to form the ridge 12.
(Width about 2.5 μm). The etching is performed so as to remove the semiconductor layer having a total thickness of about 4000 ° including the cap layer 8 (2000 °) and the portion having a thickness of about 2000 ° of the p-cladding layer 7. The remaining thickness of layer 7
It was about 4000Å. That is, the interface of the etching and the portion where the doping concentration of the p-cladding layer 7 changes (portion b) substantially match, or the interface of the etching is slightly closer to the substrate 1 than this portion.

プラズマCVT法によりSiN絶縁層9を約4000Åの厚さに
形成し、フォトリソグラフィ法を用いてリッジ部12上の
SiN絶縁層9を選択的に除去した。これにより、リッジ
部12の上面(即ち、キャップ層8の表面)とSiN絶縁層
9の表面とがほぼ一致する。前述の従来例と同様の基板
1の研磨、電極10及び11の形成、並びに劈開を行って半
導体レーザ素子を得た。
The SiN insulating layer 9 is formed to a thickness of about 4000 mm by the plasma CVT method, and is formed on the ridge portion 12 by the photolithography method.
The SiN insulating layer 9 was selectively removed. As a result, the upper surface of the ridge portion 12 (that is, the surface of the cap layer 8) and the surface of the SiN insulating layer 9 substantially match. Polishing of the substrate 1, formation of the electrodes 10 and 11, and cleavage were carried out in the same manner as in the above-mentioned conventional example to obtain a semiconductor laser device.

本実施例では、リッジ部12両側のp−クラッド層7の
厚さが約4000Åとされているので、リッジ部12により形
成されている屈折率同波機溝は相当弱くなっている。更
に、エッチングの界面とp−クラッド層7のドーピング
濃度が変化する部分とがほぼ一致するか、エッチングの
界面が該部分よりも若干基板1側にあるようにされてい
るので、p−クラッド層7内での電流の広がりは抑えら
れて小さなものになっている。これらの理由により、本
実施例の素子は自励発振が容易に得られ、出力0.5〜8mW
の範囲で自励発振が観測された。戻り光量3%以下で
は、相対雑音強度は−135dB/Hz以下に抑制されており、
良好な雑音特性が得られた。また、発振閾値電流は15〜
20mAであった。
In the present embodiment, since the thickness of the p-cladding layer 7 on both sides of the ridge portion 12 is about 4000 °, the refractive index homogenous groove formed by the ridge portion 12 is considerably weak. Further, since the interface of the etching and the portion where the doping concentration of the p-cladding layer 7 changes substantially coincide, or the interface of the etching is slightly closer to the substrate 1 than the portion, the p-cladding layer The spread of the current in the inside 7 is suppressed and small. For these reasons, the device of this embodiment can easily obtain self-sustained pulsation and output 0.5 to 8 mW.
Self-excited oscillation was observed in the range. When the return light amount is 3% or less, the relative noise intensity is suppressed to -135 dB / Hz or less.
Good noise characteristics were obtained. The oscillation threshold current is 15 ~
20 mA.

リッジ部12の上面とSiN絶縁層9の表面とがほぼ一致
しているので、本実施例の素子は活性層領域側をマウン
トするジャンクションダウン方式で実装することができ
る。従って、放熱特性が改善され、高出力特性及び信頼
性が改善される。本実施例素子の最大光出力は70mWであ
った。また高温雰囲気中(50℃)で光出力5mWに於いて
信頼性試験を行ったところ、約4000時間以上安定して発
振した。
Since the upper surface of the ridge portion 12 and the surface of the SiN insulating layer 9 substantially coincide with each other, the device of this embodiment can be mounted by a junction-down method in which the active layer region side is mounted. Therefore, heat radiation characteristics are improved, and high output characteristics and reliability are improved. The maximum light output of the device of this example was 70 mW. In addition, when a reliability test was performed in a high-temperature atmosphere (50 ° C.) with an optical output of 5 mW, oscillation was stabilized for about 4000 hours or more.

尚、リッジ部12の側方を埋め込んでリッジ部12の上面
とSiN絶縁層9の表面とがほぼ一致させる構成を、第3
図に示す従来のリッジ導波路構造に適用することは不可
能ではない。しかし、そのためには、SiN絶縁膜40の厚
さを1μm以上にしなければならず、放熱効果が減少
し、厚い絶縁層に起因するストレスによって信頼性が低
下する可能性がある。
Note that a configuration is adopted in which the sides of the ridge portion 12 are buried so that the upper surface of the ridge portion 12 and the surface of the SiN insulating layer 9 substantially match each other.
It is not impossible to apply to the conventional ridge waveguide structure shown in the figure. However, for this purpose, the thickness of the SiN insulating film 40 must be 1 μm or more, and the heat radiation effect is reduced, and the reliability due to the stress caused by the thick insulating layer may be reduced.

第2図(a)に本発明の他の実施例を示す。この実施
例の積層構造は第1図(a)の実施例のそれと略同様で
あるが、キャップ層8を設けず、p−クラッド層7上部
の深さ3000Åの部分にZn拡散領域15を形成した。リッジ
部12の高さ(即ち、p−クラッド層7をエッチングする
深さ)は4000Åとした。p−クラッド層7のドーピング
濃度は1×1018cm-3とした。Zn拡散領域15については、
Zn拡散によってその不純物濃度は3×1019cm-3程度まで
増加するので、この領域のp型不純物濃度は第2図
(b)に示すような変化をする。本実施例の各特性は上
述の実施例のそれらと同様であった。
FIG. 2 (a) shows another embodiment of the present invention. The laminated structure of this embodiment is substantially the same as that of the embodiment of FIG. 1 (a), except that the cap layer 8 is not provided, and the Zn diffusion region 15 is formed at a depth of 3000 ° above the p-cladding layer 7. did. The height of the ridge portion 12 (that is, the depth at which the p-cladding layer 7 is etched) was 4000 °. The doping concentration of the p-cladding layer 7 was 1 × 10 18 cm −3 . For the Zn diffusion region 15,
Since the impurity concentration increases to about 3 × 10 19 cm −3 by Zn diffusion, the p-type impurity concentration in this region changes as shown in FIG. 2 (b). The characteristics of the present embodiment were similar to those of the above-described embodiments.

本実施例では、Zn拡散領域15が形成されているので、
低抵抗の良好なコンタクトを形成することが可能であ
る。また、キャップ層が形成されていないので、その厚
さ分だけエッチング深さを小さくすることができ、エッ
チング制御がより容易になる。或いは、キャップ層の厚
さ分だけp−クラッド層7の厚さをより大きくすること
ができるので、特性をより改善することができる。
In the present embodiment, since the Zn diffusion region 15 is formed,
A good contact with low resistance can be formed. Further, since the cap layer is not formed, the etching depth can be reduced by the thickness of the cap layer, and the etching control becomes easier. Alternatively, the thickness of the p-cladding layer 7 can be increased by the thickness of the cap layer, so that the characteristics can be further improved.

尚、上述の各実施例では活性層5は単一量子井戸構造
としたが、多重量子井戸構造とすることもできる。光ガ
イド層は屈折率傾斜型にする必要はなく、通常のSCH型
の構成であってもよい。
Although the active layer 5 has a single quantum well structure in each of the above embodiments, it may have a multiple quantum well structure. The light guide layer does not need to be of the gradient index type, and may have a normal SCH type configuration.

(発明の効果) 本発明によれば、リッジ部を高ドーピングにすること
により、リッジという最も電流通路の狭い領域での抵抗
を下げ、動作電圧の上昇を防止することが可能になり、
また、平坦部を低ドーピングにすることにより、活性層
近傍での不純物低減による自由電子吸収に起因する光学
損失低減と、平坦部での電流横広がりに起因する無効電
流低減とが可能となって、レーザ動作電流の低減、延い
ては動作電圧の低減が可能となる。このように、動作電
圧と動作電流を低減することにより、消費電力を低減す
ることが可能となる。
(Effects of the Invention) According to the present invention, by making the ridge portion highly doped, it is possible to reduce the resistance in the ridge, which is the narrowest area of the current path, and prevent the operating voltage from increasing.
In addition, by making the flat portion low-doped, it is possible to reduce optical loss due to free electron absorption due to impurity reduction near the active layer and to reduce reactive current due to lateral current spreading in the flat portion. Thus, it is possible to reduce the laser operating current and, consequently, the operating voltage. Thus, power consumption can be reduced by reducing the operating voltage and the operating current.

また、活性層近傍での横方向の不純物分布が均一化さ
れるため、光学モードへの不純物の影響を無くし安定な
発振モードを実現することが可能となる。
Further, since the impurity distribution in the lateral direction near the active layer is made uniform, it is possible to eliminate the influence of impurities on the optical mode and realize a stable oscillation mode.

さらに、活性層近傍の不純物量が低減されるため、信
頼性を改善することが可能となる。
Further, since the amount of impurities near the active layer is reduced, reliability can be improved.

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

第1図(a)は本発明の一実施例の断面図、同図(b)
はその実施例中の第2のクラッド層より上方のドーピン
グ濃度の分布を模式的に示すグラフ、第2図(a)は他
の実施例の断面図、同図(b)は第2図(a)の実施例
中の第2のクラッド層より上方のドーピング濃度の分布
を模式的に示すグラフ、第3図〜第5図はそれぞれ従来
例の断面図である。 1……n−GaAs基板、2……n−GaAsバッファ層、3…
…n−AlGaAsクラッド層(第1のクラッド層)、4……
AlGaAs屈折率傾斜型光ガイド層(第1の光ガイド層)、
5……GaAs単一量子井戸活性層、6……AlGaAs屈折率傾
斜型光ガイド層(第2の光ガイド層)、7……p−AlGa
Asクラッド層(第2のクラッド層)、8……p−GaAsキ
ャップ層、9……SiN絶縁層、12……リッジ部、15……Z
n拡散領域。
FIG. 1A is a sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2A is a graph schematically showing the distribution of the doping concentration above the second cladding layer in the embodiment, FIG. 2A is a cross-sectional view of another embodiment, and FIG. FIGS. 3 to 5 are cross-sectional views of a conventional example, schematically showing the distribution of the doping concentration above the second cladding layer in the embodiment of FIG. 1... N-GaAs substrate, 2... N-GaAs buffer layer, 3.
... n-AlGaAs cladding layer (first cladding layer), 4 ...
AlGaAs refractive index gradient type light guide layer (first light guide layer),
5 GaAs single quantum well active layer, 6 AlGaAs refractive index gradient type optical guide layer (second optical guide layer), 7 p-AlGa
As cladding layer (second cladding layer), 8 ... p-GaAs cap layer, 9 ... SiN insulating layer, 12 ... ridge part, 15 ... Z
n diffusion area.

フロントページの続き (72)発明者 高橋 向星 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 細田 昌宏 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 早川 利郎 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 昭54−107281(JP,A) 特開 平2−109387(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18Continued on the front page (72) Inventor Mukosei Takahashi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Masahiro Hosoda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation ( 72) Inventor Toshiro Hayakawa 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-54-107281 (JP, A) JP-A-2-1099387 (JP, A) (58) ) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上に、少なくとも、第1クラッ
ド層、活性層、及び第2クラッド層からなる積層構造が
この順で形成され、 前記第2クラッド層が、少なくとも、上部リッジ部と下
部平坦部とを有してなる半導体レーザ素子において、 前記第2クラッド層の上部リッジ部と下部平坦部との界
面、又は上部リッジ部内の下部平坦部との界面近傍を境
界として、 前記境界より上の領域の前記上部リッジ部の不純物濃度
が、前記境界より下の領域の不純物濃度より大きいこと
を特徴とする半導体レーザ素子。
1. A laminated structure comprising at least a first clad layer, an active layer, and a second clad layer is formed on a semiconductor substrate in this order, and the second clad layer comprises at least an upper ridge portion and a lower ridge portion. In a semiconductor laser device having a flat portion, an interface between an upper ridge portion and a lower flat portion of the second cladding layer or a vicinity of an interface with a lower flat portion in the upper ridge portion is set as a boundary, and is higher than the boundary. Wherein the impurity concentration of the upper ridge portion in the region is higher than the impurity concentration in the region below the boundary.
【請求項2】半導体基板上に、少なくとも、第1クラッ
ド層、活性層、低ドーピング第2クラッド層、及び高ド
ーピング第2クラッド層とをこの順で形成する第1の工
程と、 前記第2クラッド層をエッチングしてリッジ部を形成す
る第2の工程と、からなり、 前記リッジ部最下面は、低ドーピング第2クラッド層と
高ドーピング第2クラッド層との界面又は、該界面近傍
の低ドーピング第2クラッド層内に形成されてなること
を特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
2. A first step of forming at least a first cladding layer, an active layer, a low-doping second cladding layer, and a high-doping second cladding layer on a semiconductor substrate in this order; A second step of etching the cladding layer to form a ridge portion, wherein the lowermost surface of the ridge portion is formed at an interface between the low-doping second cladding layer and the high-doping second cladding layer or at a low level near the interface. A method for manufacturing a semiconductor laser device, wherein the method is formed in a doped second cladding layer.
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