JP2908125B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser device and method of manufacturing the same

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JP2908125B2
JP2908125B2 JP18960892A JP18960892A JP2908125B2 JP 2908125 B2 JP2908125 B2 JP 2908125B2 JP 18960892 A JP18960892 A JP 18960892A JP 18960892 A JP18960892 A JP 18960892A JP 2908125 B2 JP2908125 B2 JP 2908125B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、pn接合による電流狭
窄機構を備えたストライプ構造の半導体レーザ素子およ
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device having a stripe structure having a current confinement mechanism by a pn junction and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、小型・高出力・低価格という利点
を有する半導体レーザ素子の実用化により、従来レーザ
光源の使用が困難であった一般産業機器や民生機器への
レーザの応用が進んでいる。中でも、光通信や光計測、
光ディスク装置のような光学関連機器などの分野におけ
る進歩には目ざましいものがある。今後、半導体レーザ
素子は、さらに多くの分野に応用されて行くものと考え
られる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the practical use of semiconductor laser devices having the advantages of small size, high output, and low cost, the application of lasers to general industrial equipment and consumer equipment, for which use of laser light sources has been difficult in the past, has been advanced. I have. Above all, optical communication, optical measurement,
BACKGROUND ART There has been remarkable progress in fields such as optical-related devices such as optical disk devices. In the future, semiconductor laser devices are expected to be applied to more fields.

【0003】例として、図7に従来の代表的なストライ
プ構造を有する半導体レーザ素子を示す。この半導体レ
ーザ素子は、屈折率導波型ストライプレーザと呼ばれ、
n型GaAs基板71上に順次形成された、n型AlG
aAs第1クラッド層72、AlGaAs活性層73、
p型AlGaAs第2クラッド層74、n型GaAs電
流狭窄層77、p型AlGaAs第3クラッド層78、
およびp型GaAsコンタクト層79からなる積層構造
を有する。基板71の裏面にはn型側電極717が設け
られ、コンタクト層79の表面には、p型側電極718
が設けられている。
As an example, FIG. 7 shows a conventional semiconductor laser device having a typical stripe structure. This semiconductor laser device is called an index guided stripe laser,
n-type AlG sequentially formed on an n-type GaAs substrate 71
aAs first cladding layer 72, AlGaAs active layer 73,
a p-type AlGaAs second cladding layer 74, an n-type GaAs current confinement layer 77, a p-type AlGaAs third cladding layer 78,
And a p-type GaAs contact layer 79. An n-type electrode 717 is provided on the back surface of the substrate 71, and a p-type electrode 718 is provided on the surface of the contact layer 79.
Is provided.

【0004】電流狭窄層77には、ストライプ溝712
が形成され、その溝内部には第3クラッド層78により
埋められている。つまり、ストライプ溝の底部では、第
3クラッド層78は第2クラッド層74と接触してい
る。また、電流狭窄層77は活性層73より禁制帯幅の
小さい半導体材料から構成されている。それゆえ、活性
層73においては、接合面に対して平行な方向に等価屈
折率差が生じ、ストライプ溝の下方では等価屈折率が大
きくなり、活性層で発生した光は図7の斜線部で示すよ
うな、発光領域に閉じ込められる。このようにして、基
本横モード共振が得られる。
In the current confinement layer 77, a stripe groove 712 is provided.
Is formed, and the inside of the groove is filled with a third cladding layer 78. That is, the third cladding layer 78 is in contact with the second cladding layer 74 at the bottom of the stripe groove. Further, the current confinement layer 77 is made of a semiconductor material having a smaller forbidden band width than the active layer 73. Therefore, in the active layer 73, an equivalent refractive index difference occurs in a direction parallel to the bonding surface, the equivalent refractive index increases below the stripe groove, and light generated in the active layer is indicated by a hatched portion in FIG. As shown, it is confined in the light emitting region. In this way, fundamental transverse mode resonance is obtained.

【0005】さらに、ストライプ溝の周辺部では、第2
クラッド層74、電流狭窄層77、および第3クラッド
層78がpnp構造をなしているので、図7の矢印で示
すように、注入された電流もストライプ溝部分に閉じ込
められる。
Further, in the peripheral portion of the stripe groove, the second
Since the cladding layer 74, the current confinement layer 77, and the third cladding layer 78 have a pnp structure, the injected current is also confined in the stripe groove as shown by the arrow in FIG.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の単
一ストライプ構造の半導体レーザ素子では、図7中斜線
部で示した発光領域の大きさに比べて、第3クラッド層
74での電流の広がりが大きく、注入キャリアに対して
レーザ発振に寄与する割合が低い。これは図7に示すよ
うに、光導波路の幅に対して電流の広がりが大きいため
であり、レーザ発振に寄与しない注入キャリアが存在す
ることにより閾値電流が増大する。実際、780nm帯で発
振可能なダブルヘテロ(DH)構造を有する従来の半導
体レーザ素子では、閾値電流は40mAであったが、このう
ち20mA以上がレーザ発振に寄与しない漏れ電流であると
考えられる。
However, in the above-described conventional semiconductor laser device having a single stripe structure, the current flowing through the third cladding layer 74 is smaller than the size of the light emitting region shown by hatching in FIG. The spread is large and the ratio of the injected carriers to laser oscillation is low. This is because, as shown in FIG. 7, the current spread is large relative to the width of the optical waveguide, and the threshold current increases due to the presence of injected carriers that do not contribute to laser oscillation. In fact, in a conventional semiconductor laser device having a double hetero (DH) structure capable of oscillating in the 780 nm band, the threshold current was 40 mA. Of these, 20 mA or more is considered to be a leakage current that does not contribute to laser oscillation.

【0007】このように、従来の単一ストライプ構造半
導体レーザ素子は、電流狭窄層77が電流阻止層の働き
を兼ねており、注入電流をストライプ溝712部分へ閉
じ込めるため、発光領域の大きさに比べて電流の広がり
が大きく、レーザ発振に寄与しない漏れ電流の割合(半
分以上であると考えられる)が増加する。その結果、閾
値電流が増大するので、駆動電流の増大を招くと共に、
特に信頼性および雑音特性に著しい影響を及ぼしてい
た。
As described above, in the conventional single-stripe semiconductor laser device, the current confinement layer 77 also functions as a current blocking layer, and the injected current is confined in the stripe groove 712. Compared with this, the current spread is large, and the ratio of the leakage current that does not contribute to laser oscillation (considered to be more than half) increases. As a result, the threshold current increases, so that the drive current increases,
In particular, it had a significant effect on reliability and noise characteristics.

【0008】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
のであり、その第1の目的とするところは、漏れ電流が
低減した効率のよい屈折率導波構造を有し、かつ閾値電
流が低く、特に信頼性および雑音特性に優れた半導体レ
ーザ素子を提供することにある。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems. A first object of the present invention is to provide an efficient refractive index waveguide structure having a reduced leakage current and a threshold current. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device which is low and has particularly excellent reliability and noise characteristics.

【0009】本発明の第2の目的は、上記半導体レーザ
素子を好適に製造することができる方法を提供すること
にある。
A second object of the present invention is to provide a method for suitably manufacturing the above-mentioned semiconductor laser device.

【0010】[0010]

【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、AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0以上1
以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからなる第1
クラッド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-zAsか
らなる第2クラッド層(zは0以上1以下)とで挟んで
なる光発生用の積層部と、離隔された2つの電流阻止層
の間に電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該ストラ
イプ溝を含む該電流阻止層の上にAlwGa1-wAsから
なる第3クラッド層(wは0以上1以下)を備えた電流
阻止機構部とをGaAs基板の上に有し、該第3クラッ
ド層における該ストライプ溝の底の上方にある部分の導
電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分の導電
型が異なり、そのことにより上記第1の目的が達成され
る。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising an active layer made of Al y Ga 1 -y As (where y is from 0 to 1).
The first and second sides in the up-down direction are made of Al x Ga 1-x As.
Cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) and the Al z Ga 1-z second cladding layer made of As (z is 0 or more and 1 or less) and the laminated portion of the de sandwiched therebetween comprising a light generation, two spaced apart stripe groove for current constriction between the current blocking layer is formed, a third cladding layer made of Al w Ga 1-w As on of the current blocking layer comprising said striped grooves (w is 0 or more and 1 or less) A current blocking mechanism provided on a GaAs substrate, and a conductivity type of a portion of the third cladding layer above the bottom of the stripe groove and a conductivity type of a portion above both side surfaces of the stripe groove. This achieves the first object.

【0011】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0以上1以下)
の上下方向両側をAlxGa1-xAsからなる第1クラッ
ド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-zAsからなる
第2クラッド層(zは0以上1以下)とで挟んでなる光
発生用の積層部と、離隔された2つの電流阻止層の間に
電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該ストライプ溝
を含む該電流阻止層の上にAlwGa1-wAsからなる第
3クラッド層(wは0以上1以下)を備えた電流狭窄機
構部とをGaAs基板の上に有する半導体レーザ素子の
製造方法であって、該光発生用の積層部を形成する工程
と、該ストライプ溝の底の面方位を(111)Aとしか
つその両側面の面方位を(100)となし、ストライプ
溝を含む電流阻止層の上に両性不純物をドーピングして
形成された第3クラッド層を積層して、これにより該第
3クラッド層におけるストライプ溝の底の上方にある部
分の導電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分
の導電型が異なる該電流狭窄機構部を形成する工程とを
行い、そのことにより上記第2の目的が達成される。
A method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention comprises:
Active layer made of Al y Ga 1-y As (y is 0 or more and 1 or less)
A first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) made of Al x Ga 1 -x As and a second cladding layer (z is 0 or more and 1 or less) made of Al z Ga 1 -z As A stripe for current confinement is formed between the stacked light-generating layer sandwiched between the two current blocking layers and the current blocking layer, and Al w Ga 1-w is formed on the current blocking layer including the stripe groove. A method of manufacturing a semiconductor laser device having a current confinement mechanism provided with a third cladding layer made of As (w is 0 or more and 1 or less) on a GaAs substrate, wherein the light-generating laminated portion is formed. The step and the plane orientation of the bottom of the stripe groove are (111) A and the plane directions of both side surfaces thereof are (100), and an amphoteric impurity is doped on the current blocking layer including the stripe groove. Laminating a third cladding layer, whereby the third cladding layer Forming the current confinement mechanism portion in which the conductivity type of the portion above the bottom of the stripe groove and the conductivity type of the portions above both side surfaces of the stripe groove are different from each other. Objective is achieved.

【0012】本発明のもう1つの半導体レーザ素子は、
AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0以上1以下)
の上下方向両側をAlxGa1-xAsからなる第1クラッ
ド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-zAsからなる
第2クラッド層(zは0以上1以下)とで挟んでなる光
発生用の積層部を有し、該第1クラッド層または該第2
クラッド層の1方に対し、離隔された2つの電流阻止層
とGaAs基板がこの順に設けられ、該電流阻止層の間
に該基板に底が達する電流狭窄用のストライプ溝が形成
され、さらに該ストライプ溝内部を該1方のクラッド層
が埋め込み、該1方のクラッド層における該ストライプ
溝の底の上方にある部分の導電型と該ストライプ溝の両
側面の上方にある部分の導電型が異なり、そのことによ
り上記第1の目的が達成される。
Another semiconductor laser device of the present invention is:
Active layer made of Al y Ga 1-y As (y is 0 or more and 1 or less)
A first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) made of Al x Ga 1 -x As and a second cladding layer (z is 0 or more and 1 or less) made of Al z Ga 1 -z As A light-generating laminated portion sandwiched between the first clad layer and the second clad layer;
Two separated current blocking layers and a GaAs substrate are provided in this order on one side of the cladding layer, and a current constriction stripe groove reaching the bottom of the substrate is formed between the current blocking layers. The inside of the stripe groove is filled with the one cladding layer, and the conductivity type of a portion above the bottom of the stripe groove in the one cladding layer is different from the conductivity type of a portion above both side surfaces of the stripe groove. Thus, the first object is achieved.

【0013】本発明のもう1つの半導体レーザ素子の製
造方法は、AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0以
上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからなる
第1クラッド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-z
sからなる第2クラッド層(zは0以上1以下)とで挟
んでなる光発生用の積層部を有し、該第1クラッド層ま
たは該第2クラッド層の1方に対し、離隔された2つの
電流阻止層とGaAs基板がこの順に設けられ、該電流
阻止層の間に該基板に底が達する電流狭窄用のストライ
プ溝が形成され、さらに該ストライプ溝内部を該1方の
クラッド層が埋め込んだ半導体レーザ素子の製造方法で
あって、該ストライプ溝の底の面方位を(111)Aと
しかつその両側面の面方位を(100)となし、ストラ
イプ溝を含む電流阻止層の上に該1方のクラッド層を積
層して、これにより該1方のクラッド層における該スト
ライプ溝の底の上方にある部分の導電型と該ストライプ
溝の両側面の上方にある部分の導電型が異なるように形
成する工程と、該光発生用の積層部を形成する工程と、
を行い、そのことにより、上記第2の目的が達成され
る。
According to another method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, both sides in the vertical direction of an active layer made of Al y Ga 1 -y As (y is 0 or more and 1 or less) are made of Al x Ga 1 -x As. First clad layer (x is 0 or more and 1 or less) and Al z Ga 1 -z A
a second cladding layer made of s (z is 0 or more and 1 or less), and has a light-generating laminated portion, which is separated from one of the first cladding layer and the second cladding layer. Two current blocking layers and a GaAs substrate are provided in this order, a stripe groove for current confinement reaching the bottom of the substrate is formed between the current blocking layers, and the one cladding layer is formed inside the stripe groove. A method of manufacturing a buried semiconductor laser device, wherein the plane orientation of the bottom of the stripe groove is (111) A and the plane directions of both side surfaces thereof are (100), and the plane direction is (100) on the current blocking layer including the stripe groove. The one clad layer is laminated, whereby the conductivity type of a portion above the bottom of the stripe groove in the one clad layer is different from the conductivity type of a portion above both side surfaces of the stripe groove. And forming the Forming a lamination portion for generating,
And thereby the second object is achieved.

【0014】[0014]

【0015】本発明のもう1つの半導体レーザ素子の製
造方法は、AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0以
上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからなる
第1クラッド層(xは0以上1以下)と電流狭窄用のリ
ッジ部を有するAlzGa1-zAsからなる第2クラッド
層(zは0以上1以下)とで挟んでなる光発生用の積層
部と、該リッジ部の少なくとも両側面を含む該第2クラ
ッド層の上にAlwGa1-wAsからなる第3クラッド層
(wは0以上1以下)とをGaAs基板の上に有する半
導体レーザ素子の製造方法であって、該リッジ部の両側
面の面方位を(100)としかつリッジ部を挟む両側の
第2クラッド層部分の面方位を(111)Aとなし、次
いで該第2クラッド層の上に両性不純物をドーピングし
て形成された第3クラッド層を積層して、該リッジ部の
導電型と該第3クラッド層における該リッジ部の両側面
の上方にある部分の導電型が異なるようにし、そのこと
により上記第2の目的が達成される。
In another method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, both sides in the vertical direction of an active layer made of Al y Ga 1 -y As (y is 0 or more and 1 or less) are made of Al x Ga 1 -x As. the first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) and a second cladding layer made of Al z Ga 1-z as with a ridge portion for current confinement (z is 0 or more and 1 or less) and de sandwiched therebetween comprising a photogenerating And a third cladding layer (w is 0 or more and 1 or less) made of Al w Ga 1 -w As on the second cladding layer including at least both side surfaces of the ridge portion on the GaAs substrate. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: setting the plane orientation of both side surfaces of the ridge portion to (100) and the plane orientation of the second cladding layer portions on both sides sandwiching the ridge portion to (111) A; Formed on the second cladding layer by doping with an amphoteric impurity A third cladding layer is laminated so that the conductivity type of the ridge portion is different from the conductivity type of portions of the third cladding layer above both side surfaces of the ridge portion, thereby achieving the second object. Achieved.

【0016】[0016]

【作用】本発明の半導体レーザ素子にあっては、電流狭
窄用のストライプ溝上に形成された第3クラッド層にお
いて、ストライプ溝の底の上方にある部分の導電型と該
ストライプ溝の両側面の上方にある部分の導電型が異な
るように形成されているため、電流阻止層で挟まれた該
ストライプ溝の底の幅よりもさらに狭い幅で電流を閉じ
込めることができる。
According to the semiconductor laser device of the present invention, in the third cladding layer formed on the current confining stripe groove, the conductivity type of the portion above the bottom of the stripe groove and the conductivity type of both sides of the stripe groove are determined. Since the upper portion has a different conductivity type, the current can be confined with a width smaller than the width of the bottom of the stripe groove sandwiched between the current blocking layers.

【0017】また、もう1つの半導体レーザ素子にあっ
ては、電流狭窄用のリッジ部の導電型と該第3クラッド
層の該リッジ部の両側面の上方にある部分の導電型が異
なるように形成されているため、電流阻止層で挟まれた
リッジ部の底の幅よりもさらに狭い幅で電流を閉じ込め
ることができる。よって、これら半導体レーザ素子のい
ずれにおいても電流阻止層により制限された発光領域に
対して、さらに狭いストライプ幅で注入電流が発光領域
に効率よく閉じ込められる。
In another semiconductor laser device, the conductivity type of the ridge portion for current confinement is different from the conductivity type of portions of the third cladding layer above both side surfaces of the ridge portion. Since it is formed, the current can be confined with a width smaller than the width of the bottom of the ridge portion sandwiched between the current blocking layers. Therefore, in any of these semiconductor laser devices, the injection current is efficiently confined to the light emitting region with a narrower stripe width in the light emitting region limited by the current blocking layer.

【0018】従って、従来の単一ストライプ構造を有す
る半導体レーザ素子に比べて、水平方向への漏れ電流が
低減し、閾値電流が大幅に減少する。その結果、信頼性
が著しく向上することになる。特に活性層に平行な方向
における発光領域の両端部分が注入電流の減少に伴って
過飽和吸収体として機能するので、非常に自励発振しや
すく、雑音特性が著しく向上する。
Therefore, compared with the conventional semiconductor laser device having a single stripe structure, the leakage current in the horizontal direction is reduced, and the threshold current is greatly reduced. As a result, the reliability is significantly improved. In particular, since both end portions of the light emitting region in the direction parallel to the active layer function as a saturable absorber with a decrease in injection current, self-sustained pulsation is very easy to occur, and noise characteristics are significantly improved.

【0019】本発明の製造方法にあっては、(100)
面と(111)A面を有し、電流狭窄用のストライプ溝
またはリッジ部を備えた層の上に、両性不純物がドーピ
ングされたAlwGa1-wAsからなる第3クラッド層が
積層される。両性不純物は、面方位の違いによりアクセ
プタまたはドナーとして働くので、上記面方位の違いに
より(100)面および(111)A面に積層された層
は、それぞれ異なる導電型となる。
In the production method of the present invention, (100)
Has a surface and (111) A plane, on a layer having a stripe groove or ridge for current confinement, a third cladding layer amphoteric impurities consisting Al w Ga 1-w As doped is stacked You. The amphoteric impurity acts as an acceptor or a donor due to the difference in plane orientation, so that the layers stacked on the (100) plane and the (111) A plane have different conductivity types due to the difference in plane orientation.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0021】(実施例1)図1(a)〜図1(e)は本
発明の実施例1の半導体レーザ素子の製造工程を示す図
である。まず、図1(a)に示すように、n型GaAs
基板1の(111)A面上に、通常の方法を用いてAl
xGa1-xAs第1クラッド層2、AlyGa1 -yAs活性
層3、p型AlzGa1-zAs第2クラッド層4からなる
光発光用の積層部を形成し、さらに、その上にp型Ga
As第1保護層5、n型AlsGa1-sAsエッチングス
トップ層6(sは0以上1以下である)、n型GaAs
電流阻止層7を順次形成する。以上は1回目の成長工程
で作製される。
(Embodiment 1) FIGS. 1 (a) to 1 (e) are views showing the steps of manufacturing a semiconductor laser device according to Embodiment 1 of the present invention. First, as shown in FIG.
Al is formed on the (111) A surface of the substrate 1 by using a usual method.
x Ga 1-x As first cladding layer 2, Al y Ga 1 -y As active layer 3, a p-type Al z Ga 1-z As lamination portion for light emission comprising a second cladding layer 4 is formed, further , And p-type Ga
As first protective layer 5, n-type Al s Ga 1 -s As etching stop layer 6 (s is 0 or more and 1 or less), n-type GaAs
The current blocking layers 7 are sequentially formed. The above is produced in the first growth step.

【0022】次に、上記で得られたエピタキシャルウェ
ハー上に、図1(b)に示すように、ホトリソグラフィ
技術によってストライプ状のホトレジストパターン11
1を形成する。その後、このホトレジストパターン11
1をエッチングマスクとして使用し、GaAs選択エッ
チング液を用いて上記電流阻止層7を上記エッチングス
トップ6の表面に達するまでエッチングする。これによ
り、電流阻止層77は離隔され、その間にストライプ溝
112が形成される。このストライプ溝112の両側面
113、113は対称な(100)面となるようにす
る。ストライプ溝112の底面114は(111)A面
となる。
Next, as shown in FIG. 1B, a stripe-shaped photoresist pattern 11 is formed on the epitaxial wafer obtained by the photolithography technique.
Form one. Then, the photoresist pattern 11
1 is used as an etching mask, the current blocking layer 7 is etched using a GaAs selective etching solution until it reaches the surface of the etching stop 6. As a result, the current blocking layer 77 is separated, and a stripe groove 112 is formed therebetween. Both side surfaces 113 of this stripe groove 112 are made to be symmetric (100) planes. The bottom surface 114 of the stripe groove 112 becomes the (111) A plane.

【0023】続いて図1(c)に示すように、AlGa
As選択エッチング液を用いて上記エッチングストップ
層6を除去し、さらにホトレジストパターン111を除
去する。
Subsequently, as shown in FIG.
The etching stop layer 6 is removed by using an As selective etching solution, and the photoresist pattern 111 is further removed.

【0024】上記エッチングストップ層6を除去した
後、MBE(分子線エピタキシー)法による2回目の成
長工程にて、上記ストライプ溝112を含む電流阻止層
7上にp型AlwGa1-wAs第3クラッド層8(wは0
以上1以下である)を成長させる。ストライプ溝112
を備えた電流阻止層7と第3クラッド層8により電流狭
窄機構部が形成される。
After the etching stop layer 6 is removed, a p-type Al w Ga 1 -w As is formed on the current blocking layer 7 including the stripe groove 112 in a second growth step by MBE (Molecular Beam Epitaxy). Third cladding layer 8 (w is 0
(1 or less). Stripe groove 112
The current blocking layer 7 and the third cladding layer 8 form a current confinement mechanism.

【0025】第3クラッド層8には、例えば、Si等の
両性不純物がドーピングされている。これにより、第3
クラッド層8においては、図中斜線で示した(100)
面である上記ストライプ溝112の側面113、113
上に積層された溝の側面部116、116の導電型はn
型となり、(111)A面上に形成された中央部115
および側面部116、116の外側の部分152、15
2の導電型はp型となる。 上記両性不純物は、第3ク
ラッド層8が積層される面の面方位の違いにより、アク
セプタまたはドナーとして作用するため、側面部11
6、116と中央部115は反対の導電型となる。この
現象は例えば、Appl.Phys.Lett.,47(12),1309(1985)に
おいて報告されている。この報告によれば、(100)
面と(111)A面を備えたGaAs基板上に基板温度
610℃、V/III=25の条件でSiドープしてGaAs
を成長させると、(100)面上ではn型の導電性を示
すが、(111)A面上ではp型の導電性を示す。
The third cladding layer 8 is doped with an amphoteric impurity such as Si. As a result, the third
In the cladding layer 8, it is indicated by oblique lines in the figure (100).
Side surfaces 113, 113 of the stripe groove 112
The conductivity type of the side surfaces 116 and 116 of the groove stacked on top is n
And a central portion 115 formed on the (111) A plane.
And outer portions 152, 15 of the side portions 116, 116
The conductivity type of No. 2 is p-type. The amphoteric impurity acts as an acceptor or a donor due to the difference in the plane orientation of the surface on which the third cladding layer 8 is laminated.
6, 116 and the central portion 115 have opposite conductivity types. This phenomenon is reported, for example, in Appl. Phys. Lett., 47 (12), 1309 (1985). According to this report, (100)
Temperature on a GaAs substrate with a (111) A plane
GaAs doped with Si at 610 ° C. and V / III = 25
Is grown, it shows n-type conductivity on the (100) plane, but shows p-type conductivity on the (111) A plane.

【0026】実際に、(100)面と(111)A面の
段差を持つGaAs基板上にSiドープしたAl0.50
0.50AsをMBE法を用いて成長させた場合について
説明する。図2に(111)面上の導電性に対する成長
中の基板温度とAsの圧力の関係の結果を示す。図2に
示すように、基板温度400℃〜800℃においては、As圧
が低いほどp型になり易く、700℃以上ではほとんどの
条件でp型となった。また(100)面上では全ての条
件でn型となった。SiがAsの位置に入ったとき、ア
クセプタとして作用し、p型半導体を形成する場合、
(111)A面上に吸着したAsは、1本の結合手でG
aと結合しているためその付着係数が小さく、不純物S
iがGa結合してAs位置に入りやすい状態であるた
め、上記AlGaAsはp型となりやすい。基板温度を
上昇させるか、あるいはAs圧をを低くするとAsの付
着係数が下がるのでp型となり易い。
Actually, a Si-doped Al 0.50 G is deposited on a GaAs substrate having a step between the (100) plane and the (111) A plane.
The case where a 0.50 As is grown using the MBE method will be described. FIG. 2 shows the relationship between the substrate temperature during growth and the pressure of As with respect to the conductivity on the (111) plane. As shown in FIG. 2, at a substrate temperature of 400 ° C. to 800 ° C., the lower the As pressure, the more likely it is to become p-type, and at 700 ° C. or higher, it becomes p-type under most conditions. On the (100) plane, it was n-type under all conditions. When Si enters the As position and acts as an acceptor to form a p-type semiconductor,
As adsorbed on the (111) A surface is G
a, its adhesion coefficient is small, and impurities S
Since i is likely to enter the As position by Ga bonding, the above AlGaAs is likely to be p-type. Increasing the substrate temperature or lowering the As pressure lowers the adhesion coefficient of As, so that the substrate tends to be p-type.

【0027】本実施例では、両性不純物としてSiを用
い、基板温度720℃、As圧4×10-4Torrにて第3クラッ
ド層を成長させた。
In this embodiment, the third cladding layer was grown at a substrate temperature of 720 ° C. and an As pressure of 4 × 10 -4 Torr using Si as an amphoteric impurity.

【0028】次いで第3クラッド層8の上にp型GaA
sコンタクト層9を形成し、さらに基板1側にn型電極
117、コンタクト層9側にp型電極118を形成す
る。
Next, p-type GaAs is formed on the third cladding layer 8.
An s-contact layer 9 is formed, and an n-type electrode 117 is formed on the substrate 1 side, and a p-type electrode 118 is formed on the contact layer 9 side.

【0029】実施例1では、ストライプ溝112の幅w
1を4μmとした。この実施例で基板1上に積層した各半
導体層の組成および厚さは、例えば以下のように形成す
る。
In the first embodiment, the width w of the stripe groove 112 is
1 was 4 μm. In this embodiment, the composition and thickness of each semiconductor layer laminated on the substrate 1 are formed, for example, as follows.

【0030】第1クラッド層2:n型AlxGa1-x
s、x=0.50、厚さ1.5μm、活性層3:AlyGa1-y
s、y=0.13、厚さ500オングストローム、第2クラッ
ド層4:p型AlzGa1-zAs、z=0.50、厚さ0.3μ
m、第1保護層5:p型GaAs、厚さ50オングストロ
ーム、エッチングストップ層6:p型AlsGa1-s
s、s=0.50、厚さ100オングストローム、電流阻止層
7:n型GaAs、厚さ0.7μm、第3クラッド層8:p
型AlwGa1-wAs、w=0.50、厚さ0.5μm、コンタク
ト層9:p型GaAs、厚さ1μm。
First cladding layer 2: n-type Al x Ga 1 -x A
s, x = 0.50, thickness 1.5 μm, active layer 3: Al y Ga 1-y A
s, y = 0.13, thickness 500 Å, second cladding layer 4: p-type Al z Ga 1 -z As, z = 0.50, thickness 0.3 μm
m, first protective layer 5: p-type GaAs, thickness 50 Å, etching stop layer 6: p-type Al s Ga 1 -s A
s, s = 0.50, thickness 100 Å, current blocking layer 7: n-type GaAs, thickness 0.7 μm, third cladding layer 8: p
Type Al w Ga 1 -w As, w = 0.50, thickness 0.5 μm, contact layer 9: p-type GaAs, thickness 1 μm.

【0031】なお、保護層5はGaAsでなるため、そ
の光吸収効果が上記導波構造における妨げとならないよ
うに、その厚さは100オングストローム以下であること
が好ましい。実施例1では保護層5の厚さは50オングス
トローム程度で十分薄く構成されており、光吸収効果は
ほとんどなく上記導波構造の妨げとはならない。
Since the protective layer 5 is made of GaAs, its thickness is preferably 100 Å or less so that its light absorption effect does not hinder the waveguide structure. In the first embodiment, the thickness of the protective layer 5 is about 50 angstroms, which is sufficiently thin, and has almost no light absorption effect and does not hinder the waveguide structure.

【0032】本実施例の半導体レーザ素子では、発光領
域は活性層3よりも禁制帯幅が小さい電流阻止層7によ
って閉じ込められるのに対し、注入電流はより幅の狭い
ストライプ溝内部の両側部116により閉じ込められる。
従って、図1(e)の矢印で示すように、注入電流のほ
とんどが領域aで示す発光領域に注入されており、平行
方向への漏れ電流は、従来のストライプ構造を有する半
導体レーザ素子に比べて大幅に減少する。
In the semiconductor laser device of this embodiment, the light emitting region is confined by the current blocking layer 7 having a smaller forbidden band width than the active layer 3, while the injected current is supplied to both sides 116 of the narrower stripe groove. Confined by
Therefore, as shown by the arrow in FIG. 1E, most of the injected current is injected into the light emitting region indicated by the region a, and the leakage current in the parallel direction is smaller than that of the conventional semiconductor laser device having the stripe structure. Significantly reduced.

【0033】実際、780nm帯で発振可能なDH構造を採用
した上記実施例の半導体レーザ素子を作製したところ、
閾値電流は25mAであった。これは、従来の単一ストライ
プ構造の半導体レーザ素子閾値電流40mAに比べて大幅な
減少である。さらに、活性層3を多重量子井戸構造と
し、SCH構造を採用したところ、閾値電流は、さらに
10mAへ減少した。
Actually, when the semiconductor laser device of the above embodiment employing the DH structure capable of oscillating in the 780 nm band was manufactured,
The threshold current was 25 mA. This is a drastic reduction as compared with the conventional single-stripe semiconductor laser device threshold current of 40 mA. Further, when the active layer 3 has a multiple quantum well structure and employs an SCH structure, the threshold current is further increased.
Reduced to 10mA.

【0034】また、水平方向への漏れ電流の減少は駆動
電流の減少につながり、特に高出力下での信頼性が向上
した。上記実施例の半導体レーザ素子を、50℃、70mWの
条件下で動作させたところ、約5,000時間の信頼性を示
した。これは、従来の単一ストライプ構造の半導体レー
ザ素子を同一条件下で動作させた場合の信頼値(2,000
時間程度)に比べて、大幅な向上である。
Further, a decrease in the leakage current in the horizontal direction leads to a decrease in the drive current, and the reliability particularly under high output has been improved. When the semiconductor laser device of the above example was operated under the conditions of 50 ° C. and 70 mW, the reliability was about 5,000 hours. This is the reliability value (2,000 yen) when a conventional single-stripe semiconductor laser device is operated under the same conditions.
Time).

【0035】さらに、上記実施例の半導体レーザ素子
は、図1(e)に示すように、斜線部で示す発光領域にお
ける活性層3に平行な方向の両端部分は、注入電流が少
なく、過飽和吸収体として機能するため、非常に自励発
振しやすく、従来の単一ストライプ構造の半導体レーザ
素子に比べて、雑音特性が著しく優れていた。
Further, in the semiconductor laser device of the above embodiment, as shown in FIG. 1E, both ends in the direction parallel to the active layer 3 in the light-emitting region indicated by oblique lines have a small injection current and a saturable absorption. Since it functions as a body, self-sustained pulsation is very easy to occur, and noise characteristics are remarkably superior to those of a conventional semiconductor laser device having a single stripe structure.

【0036】(実施例2)図3に示される半導体レーザ
素子は、n型GaAs基板31上に、n型AlxGa1-x
As第1クラッド層32、AlyGa1-yAs活性層3
3、p型AlzGa1- zAs第2クラッド層34、p型G
aAs第1保護層35、n型AlsGa1-sAsエッチン
グストップ層36、n型AluGa1-uAs電流阻止層3
7(uは0以上以下である)が積層形成されている。
(Embodiment 2) A semiconductor laser device shown in FIG. 3 has an n-type GaAs substrate 31 on which an n-type Al x Ga 1 -x
As first cladding layer 32, Al y Ga 1-y As active layer 3
3, p-type Al z Ga 1 -z As second cladding layer 34, p-type G
aAs first protective layer 35, n-type Al s Ga 1-s As etching stop layer 36, n-type Al u Ga 1-u As current blocking layer 3
7 (u is 0 or more and less).

【0037】実施例2においては、電流阻止層37はA
lGaAsで形成されており、電流阻止層37の上にn
型GaAs保護層310が形成されている。本実施例に
おいては、電流阻止層37がAlGaAsで形成されて
いるため、後記AlwGa1-wAs第3クラッド層39を
MBE法にて成長させる場合に、この保護層38が必要
となる。
In the second embodiment, the current blocking layer 37 is made of A
nGaAs, and n is formed on the current blocking layer 37.
A type GaAs protective layer 310 is formed. In the present embodiment, since the current blocking layer 37 is formed of AlGaAs, the protective layer 38 is necessary when the later-described Al w Ga 1 -w As third cladding layer 39 is grown by MBE. .

【0038】電流阻止層37は、実施例1と同様にスト
ライプ溝312が形成されており、該ストライプ溝31
2の側面313、313は(100)面、底面314は
(111)A面となっている。n型GaAs保護層31
0の上には、実施例1と同様にMBE法によって第3ク
ラッド層38、コンタクト層39が形成されている。電
極317、318も実施例1と同様である。
The current blocking layer 37 has a stripe groove 312 formed in the same manner as in the first embodiment.
The side surfaces 313 and 313 of (2) are (100) planes, and the bottom surface 314 is a (111) A plane. n-type GaAs protective layer 31
A third cladding layer 38 and a contact layer 39 are formed on the layer 0 by the MBE method as in the first embodiment. The electrodes 317 and 318 are the same as in the first embodiment.

【0039】この実施例では、電流阻止層37および第
2保護層310以外の構造は実施例1と同様であり、第
3クラッド層38のストライプ溝内の両側部316のみ
がn型の導電性を示し、他はp型の導電性を示した。
In this embodiment, the structure other than the current blocking layer 37 and the second protective layer 310 is the same as that of the first embodiment, and only the both sides 316 in the stripe groove of the third cladding layer 38 are n-type conductive. And others showed p-type conductivity.

【0040】電流阻止層37はn型AluGa1-uAsで
形成し、混晶比uは0.20、厚さ1μmであり、第2保護層
310はp型GaAsで形成し、その厚さは0.1μmとし
た。また、混晶比uを0.50とした場合でも無論良
い。
The current blocking layer 37 is formed of n-type Al u Ga 1-u As, the mixed crystal ratio u is 0.20 and the thickness is 1 μm, and the second protective layer 310 is formed of p-type GaAs. Was set to 0.1 μm. In addition, it is of course good to set the mixed crystal ratio u to 0.50.

【0041】本実施例の半導体レーザ素子においては、
電流阻止層37の禁制帯幅が活性層33よりも大きいた
め、光吸収がない実屈折率導波路が得られ、さらに閾値
電流が減少した。
In the semiconductor laser device of this embodiment,
Since the forbidden band width of the current blocking layer 37 is larger than that of the active layer 33, a real refractive index waveguide without light absorption is obtained, and the threshold current is further reduced.

【0042】(実施例3)本発明は、基板側に電流狭窄
機構部を形成した半導体レーザ素子においても適用可能
である。その例を図4に示す。
Embodiment 3 The present invention is also applicable to a semiconductor laser device having a current confinement mechanism formed on the substrate side. An example is shown in FIG.

【0043】この半導体レーザ素子は、p型GaAs基
板41の(111)A面上にn型GaAs電流阻止層4
2が積層形成され、該電流阻止層42にはストライプ溝
412がエッチングによって形成されている。このスト
ライプ溝412の側面413、413は(100)面で
あり、底面414は(111)A面である。その上に、
AlwGa1-wAs第2クラッド層43がMBE法により
成長され、電流狭窄機構部が形成されている。本実施例
においては、第2クラッド層が実施例1、2における第
3クラッド層の働きを兼ねている。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs current blocking layer 4 on the (111) A surface of a p-type GaAs substrate 41.
2 are laminated, and a stripe groove 412 is formed in the current blocking layer 42 by etching. The side surfaces 413 and 413 of the stripe groove 412 are (100) planes, and the bottom surface 414 is a (111) A plane. in addition,
The Al w Ga 1 -w As second cladding layer 43 is grown by MBE to form a current confinement mechanism. In the present embodiment, the second cladding layer also functions as the third cladding layer in the first and second embodiments.

【0044】かかる構成の上に、AlyGa1-yAs活性
層44、n型AlzGa1-zAs第1クラッド層45、G
aAsコンタクト層46が形成されている。さらに、基
板41側にp型電極418、コンタクト層46側に、n
型電極417が形成されている。
On this structure, an Al y Ga 1 -y As active layer 44, an n-type Al z Ga 1 -z As first cladding layer 45,
An aAs contact layer 46 is formed. Further, the p-type electrode 418 is provided on the substrate 41 side, and the n-type electrode 418 is provided on the contact layer 46 side.
A mold electrode 417 is formed.

【0045】実施例5の基板61上に形成された各半導
体層を構成する材料は実施例1においてそれぞれに相当
する部分と同様のものを使用することができる。
The materials constituting the respective semiconductor layers formed on the substrate 61 of the fifth embodiment can be the same as the corresponding portions in the first embodiment.

【0046】この構造では第3クラッド層のストライプ
溝の両側部416がn型の導電性を示すため、活性層4
4に近い領域まで両側部416を形成することができ、
さらに電流を閉じ込めることができる。また、活性層4
4が段差を有するので、この部分において実屈折率導波
路が形成される。
In this structure, since both sides 416 of the stripe groove of the third cladding layer exhibit n-type conductivity, the active layer 4
The side portions 416 can be formed up to an area close to 4.
Further, the current can be confined. The active layer 4
Since 4 has a step, a real refractive index waveguide is formed at this portion.

【0047】(実施例4)基板側に電流狭窄機構部を形
成した、半導体レーザ素子の別の例を、図5に示す。
(Embodiment 4) Another example of a semiconductor laser device having a current confinement mechanism formed on the substrate side is shown in FIG.

【0048】この半導体レーザ素子は、p型GaAs基
板51の(111)A面上にn型GaAs電流阻止層5
2が積層形成され、該電流阻止層52にはストライプ溝
512がエッチングによって形成されている。このスト
ライプ溝512の側面513、513は(100)面で
あり、底面514は(111)A面である。その上に、
AlwGa1-wAs第3クラッド層53およびp型GaA
s第1保護層54がMBE法により成長され、電流狭窄
機構部が形成されている。
This semiconductor laser device has an n-type GaAs current blocking layer 5 on the (111) A surface of a p-type GaAs substrate 51.
2 are laminated, and a stripe groove 512 is formed in the current blocking layer 52 by etching. The side surfaces 513 and 513 of the stripe groove 512 are (100) planes, and the bottom surface 514 is a (111) A plane. in addition,
Al w Ga 1 -w As third cladding layer 53 and p-type GaAs
The first protective layer 54 is grown by the MBE method to form a current confinement mechanism.

【0049】かかる構成の上に、LPE(液相エピタキ
シー)法によりp型AlxGa1-xAs第1クラッド層5
5、AlyGa1-yAs活性層56、n型AlzGa1-z
s第2クラッド層57、GaAsコンタクト層58が形
成されている。さらに、基板51側にp型電極518、
コンタクト層58側にn型電極517が形成されてい
る。
On this structure, the p-type Al x Ga 1 -x As first cladding layer 5 is formed by an LPE (liquid phase epitaxy) method.
5, Al y Ga 1-y As active layer 56, n-type Al z Ga 1-z A
An s second cladding layer 57 and a GaAs contact layer 58 are formed. Further, a p-type electrode 518 is provided on the substrate 51 side.
An n-type electrode 517 is formed on the contact layer 58 side.

【0050】実施例4の基板51上に形成された各半導
体層を構成する材料は実施例1においてそれぞれに相当
する部分と同様のものを使用することができる。
The materials constituting the respective semiconductor layers formed on the substrate 51 of the fourth embodiment can be the same as the corresponding portions in the first embodiment.

【0051】本実施例の半導体レーザ素子では、発光領
域は活性層56よりも禁制帯幅が小さい電流阻止層52
によって閉じ込められるのに対し、注入電流はより幅の
狭いストライプ溝内部の両側部516により閉じ込めら
れる。従って、平行方向への漏れ電流は、従来のストラ
イプ構造を有する半導体レーザ素子に比べて大幅に減少
する。
In the semiconductor laser device of this embodiment, the light emitting region has the current blocking layer 52 having a smaller forbidden band width than the active layer 56.
Whereas the injected current is confined by the sides 516 inside the narrower stripe groove. Therefore, the leakage current in the parallel direction is significantly reduced as compared with a conventional semiconductor laser device having a stripe structure.

【0052】(実施例5)図6に示されたレーザ素子
は、n型GaAs基板61の上に、n型AlxGa1 -x
s第1クラッド層62、AlyGa1-yAs活性層63お
よびストライプ状のリッジ部620が形成されたp型A
zGa1-zAs第2クラッド層64からなる光発生用の
積層部と、GaAs保護層65、GaAs電流阻止層6
7が積層形成されている。この実施例においては、第2
クラッド層64に形成されたストライプ状のリッジ部6
20において電流狭窄が行われる。第2クラッド層64
の上には、リッジ部620の上方部分を除いて、Alw
Ga1-wAs第3クラッド層68、コンタクト層69が
形成されている。基板71側にはn型電極617、コン
タクト層610側にはp型電極618が形成されてい
る。
(Embodiment 5) The laser device shown in FIG. 6 has an n-type Al x Ga 1 -x A on an n-type GaAs substrate 61.
The p-type A on which the s first cladding layer 62, the Al y Ga 1-y As active layer 63 and the stripe-shaped ridge portion 620 are formed.
a light-generating laminated portion composed of the l z Ga 1 -z As second cladding layer 64, a GaAs protection layer 65, and a GaAs current blocking layer 6;
7 are laminated. In this embodiment, the second
Striped ridge 6 formed on cladding layer 64
At 20, current constriction occurs. Second cladding layer 64
On the top, except for the upper part of the ridge portion 620, Al w
A Ga 1 -w As third cladding layer 68 and a contact layer 69 are formed. An n-type electrode 617 is formed on the substrate 71 side, and a p-type electrode 618 is formed on the contact layer 610 side.

【0053】この半導体レーザ素子は、以下のようにし
て作製することができる。まず、基板61の(100)
面上に通常の方法による1回目の成長工程にて保護層6
5まで積層し、該保護層65の上に例えばAl23等か
らなる誘電体膜(図示せず)をストライプ状に形成す
る。このストライプをマスクとして第2クラッド層64
に側面613、613の面方位が(100)となるよう
にエッチングし、リッジ部620を形成する。第2クラ
ッド層64には、図中破線で示したようなp型GaAs
からなるエッチングストップ層66が備えられている
と、リッジ部620をエッチング形成する際に、過剰に
エッチングされることを防止することができる。
This semiconductor laser device can be manufactured as follows. First, (100) of the substrate 61
The protective layer 6 is formed on the surface in the first growth step by a normal method.
5, and a dielectric film (not shown) made of, for example, Al 2 O 3 is formed on the protective layer 65 in a stripe shape. Using this stripe as a mask, the second cladding layer 64 is used.
Then, etching is performed so that the plane orientation of the side surfaces 613 and 613 becomes (100) to form a ridge portion 620. The second cladding layer 64 includes p-type GaAs as indicated by a broken line in the figure.
When the ridge portion 620 is formed by etching, the etching stop layer 66 made of is provided.

【0054】リッジ部620形成後、第3クラッド層6
8および電流阻止層67をMBE法よる2回目の成長工
程にて形成する。上記リッジ部側面613、613の面
方位が(100)であり、該リッジ部を挟む第2クラッ
ド層部分614、614の面方位は(111)Aであ
る。
After the formation of the ridge portion 620, the third cladding layer 6
8 and the current blocking layer 67 are formed in the second growth step by the MBE method. The plane orientation of the ridge side faces 613, 613 is (100), and the plane orientation of the second cladding layer portions 614, 614 sandwiching the ridge is (111) A.

【0055】本実施例においても実施例1と同様に第3
クラッド層68にSi等の両性不純物をド−ピングする
ことによって、側面部616の導電型と該部分615の
導電型とが異なるように構成することができる。これに
より、実施例1と同様に電流狭窄幅をさらに狭くするこ
とができる。
In the present embodiment, as in the first embodiment, the third
By doping the cladding layer 68 with an amphoteric impurity such as Si, the conductivity type of the side portion 616 and the conductivity type of the portion 615 can be different. As a result, the current confinement width can be further reduced as in the first embodiment.

【0056】各実施例中、積層構造を構成する第1クラ
ッド層および第2クラッド層は、活性層より禁制帯幅が
大きくなるような組成を有していればよく、例えば、層
厚方向にわたって組成が変化していてもよい。さらに、
光導波路を規定する構造としては、1組のクラッド層で
活性層を挟んだDH(double heterostructure)構造だ
けでなく、例えば、活性層とクラッド層との間に光ガイ
ド層を挿入したSCH(separated confiment heterost
ructure)構造、さらにGRIN(graded index)層を
挿入したGRIN−SCH構造等を採用することができ
る。また、活性層は多重量子井戸構造であってもよい。
In each embodiment, the first clad layer and the second clad layer constituting the laminated structure only need to have a composition such that the forbidden band width is larger than that of the active layer. The composition may have changed. further,
As a structure defining an optical waveguide, not only a DH (double heterostructure) structure in which an active layer is sandwiched between a pair of clad layers, but also, for example, an SCH (separated) in which an optical guide layer is inserted between the active layer and the clad layer. confiment heterost
(Ructure) structure and a GRIN-SCH structure in which a GRIN (graded index) layer is inserted. Further, the active layer may have a multiple quantum well structure.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、漏れ電流が低減した効
率のよい屈折率導波構造を有し、安定した基本横モード
で発振する半導体レーザ素子が得られる。この半導体レ
ーザ素子は、閾値電流が低く、特に信頼性および雑音特
性に優れている。また、本発明の製造方法によれば、わ
ずか2回、多くても3回の結晶成長工程で、発振特性に
優れた半導体レーザ素子を歩留まり良く製造することが
できる。
According to the present invention, a semiconductor laser device having an efficient refractive index waveguide structure with reduced leakage current and oscillating in a stable fundamental transverse mode can be obtained. This semiconductor laser device has a low threshold current and is particularly excellent in reliability and noise characteristics. Further, according to the manufacturing method of the present invention, a semiconductor laser device having excellent oscillation characteristics can be manufactured with a high yield in only two crystal growth steps and at most three crystal growth steps.

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

【図1】本発明の実施例1の半導体レーザ素子の製造工
程を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a manufacturing process of a semiconductor laser device of Example 1 of the present invention.

【図2】GaAs基板の(111)A面における導電性
を表す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating conductivity on a (111) A plane of a GaAs substrate.

【図3】本発明の実施例2の半導体レーザ素子の縦断面
図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例3の半導体レーザ素子を示す縦
断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例4の半導体レーザ素子の縦断面
図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例5の半導体レーザ素子の縦断面
図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】従来の半導体レーザ素子の縦断面図である。FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、31、41、51、61、71 基板 2、32、45、55、62、72 第1クラッド層 3、33、44、56、63、73 活性層 4、34、43、57、64、74 第2クラッド層 8、38、53、68、78 第3クラッド層 7、37、42、52、67 電子阻止層 112、312、412、512、612、712 ス
トライプ溝 113、313、413、513、613 ストライプ
溝側面 114、214、314、414、514 ストライプ
溝底面 115、215、315、415、515、615 中
央部 116、216、316、416、516、616 側
面部 620 リッジ部
1, 31, 41, 51, 61, 71 Substrate 2, 32, 45, 55, 62, 72 First cladding layer 3, 33, 44, 56, 63, 73 Active layer 4, 34, 43, 57, 64, 74 Second cladding layer 8, 38, 53, 68, 78 Third cladding layer 7, 37, 42, 52, 67 Electron blocking layer 112, 312, 412, 512, 612, 712 Stripe groove 113, 313, 413, 513 , 613 stripe groove side surface 114, 214, 314, 414, 514 stripe groove bottom surface 115, 215, 315, 415, 515, 615 central portion 116, 216, 316, 416, 516, 616 side surface portion 620 ridge portion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼岩 進治 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 近藤 雅文 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 幡 俊雄 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1−239980(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shinji Kaneiwa 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Masafumi Kondo 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka, Osaka Incorporated (72) Inventor Toshio Hata 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (56) References JP-A-1-239980 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/18

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0
以上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからな
る第1クラッド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-z
Asからなる第2クラッド層(zは0以上1以下)とで
挟んでなる光発生用の積層部と、離隔された2つの電流
阻止層の間に電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該
ストライプ溝を含む該電流阻止層の上にAlwGa1-w
sからなる第3クラッド層(wは0以上1以下)を備え
た電流狭窄機構部とをGaAs基板の上に有し、該第3
クラッド層における該ストライプ溝の底の上方にある部
分の導電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分
の導電型が異なる半導体レーザ素子。
An active layer made of Al y Ga 1 -y As (y is 0
The first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) made of Al x Ga 1 -x As is provided on both sides in the vertical direction of the above (1 or less) and Al z Ga 1 -z
A stacked layer for light generation sandwiched by a second cladding layer made of As (z is 0 or more and 1 or less) and a stripe groove for current confinement are formed between two current blocking layers separated from each other. Al w Ga 1 -w A is formed on the current blocking layer including the stripe groove.
and a current confinement mechanism provided with a third cladding layer made of s (w is 0 or more and 1 or less) on a GaAs substrate.
A semiconductor laser device in which the conductivity type of a portion above the bottom of the stripe groove in the cladding layer is different from the conductivity type of portions above both side surfaces of the stripe groove.
【請求項2】AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0
以上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからな
る第1クラッド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-z
Asからなる第2クラッド層(zは0以上1以下)とで
挟んでなる光発生用の積層部と、離隔された2つの電流
阻止層の間に電流狭窄用のストライプ溝が形成され、該
ストライプ溝を含む該電流阻止層の上にAlwGa1-w
sからなる第3クラッド層(wは0以上1以下)を備え
た電流狭窄機構部とをGaAs基板の上に有する半導体
レーザ素子の製造方法であって、 該光発生用の積層部を形成する工程と、 該ストライプ溝の底の面方位を(111)Aとしかつそ
の両側面の面方位を(100)となし、ストライプ溝を
含む電流阻止層の上に両性不純物をドーピングして形成
された第3クラッド層を積層して、これにより該第3ク
ラッド層におけるストライプ溝の底の上方にある部分の
導電型と該ストライプ溝の両側面の上方にある部分の導
電型が異なる該電流狭窄機構部を形成する工程とを行う
半導体レーザ素子の製造方法。
2. An active layer made of Al y Ga 1-y As (where y is 0).
The first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) made of Al x Ga 1 -x As is provided on both sides in the vertical direction of the above (1 or less) and Al z Ga 1 -z
A stacked layer for light generation sandwiched by a second cladding layer made of As (z is 0 or more and 1 or less) and a stripe groove for current confinement are formed between two current blocking layers separated from each other. Al w Ga 1 -w A is formed on the current blocking layer including the stripe groove.
and a current confinement mechanism provided with a third cladding layer made of s (w is 0 or more and 1 or less) on a GaAs substrate, wherein the light-generating laminated portion is formed. A step of forming (111) A the plane orientation at the bottom of the stripe groove and (100) at both sides thereof, and doping an amphoteric impurity on the current blocking layer including the stripe groove. A current confining mechanism in which a third clad layer is laminated, whereby the conductivity type of the portion above the bottom of the stripe groove in the third clad layer is different from the conductivity type of the portions above both side surfaces of the stripe groove. And a step of forming a portion.
【請求項3】AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0
以上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからな
る第1クラッド層(xは0以上1以下)とAlzGa1-z
Asからなる第2クラッド層(zは0以上1以下)とで
挟んでなる光発生用の積層部を有し、該第1クラッド層
または該第2クラッド層の1方に対し、離隔された2つ
の電流阻止層とGaAs基板がこの順に設けられ、該電
流阻止層の間に該基板に底が達する電流狭窄用のストラ
イプ溝が形成され、さらに該ストライプ溝内部を該1方
のクラッド層が埋め込み、該1方のクラッド層における
該ストライプ溝の底の上方にある部分の導電型と該スト
ライプ溝の両側面の上方にある部分の導電型が異なる半
導体レーザ素子。
3. An active layer made of Al y Ga 1-y As (where y is 0).
The first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) made of Al x Ga 1 -x As is provided on both sides in the vertical direction of the above (1 or less) and Al z Ga 1 -z
A light-generating laminated portion sandwiched between a second cladding layer made of As (z is 0 or more and 1 or less), and is separated from one of the first cladding layer and the second cladding layer; Two current blocking layers and a GaAs substrate are provided in this order, a stripe groove for current confinement reaching the bottom of the substrate is formed between the current blocking layers, and the one cladding layer is formed inside the stripe groove. A semiconductor laser device in which the conductivity type of a portion above the bottom of the stripe groove in the one of the buried cladding layers is different from the conductivity type of portions above both side surfaces of the stripe groove.
【請求項4】AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0
以上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからな
る第1クラッド層(xは0以上1以下)とAlGa1-z
Aszからなる第2クラッド層(zは0以上1以下)と
で挟んでなる光発生用の積層部を有し、該第1クラッド
層または該第2クラッド層の1方に対し、離隔された2
つの電流阻止層とGaAs基板がこの順に設けられ、該
電流阻止層の間に該基板に底が達する電流狭窄用のスト
ライプ溝が形成され、さらに該ストライプ溝内部を該1
方のクラッド層が埋め込んだ半導体レーザ素子の製造方
法であって、 該ストライプ溝の底の面方位を(111)Aとしかつそ
の両側面の面方位を(100)となし、ストライプ溝を
含む電流阻止層の上に該1方のクラッド層を積層して、
これにより該1方のクラッド層における該ストライプ溝
の底の上方にある部分の導電型と該ストライプ溝の両側
面の上方にある部分の導電型が異なるように形成する工
程と、 該光発生用の積層部を形成する工程と、 を行う半導体レーザ素子の製造方法。
4. An active layer made of Al y Ga 1-y As (where y is 0).
1 inclusive) first cladding layer in the vertical direction on both sides made of Al x Ga 1-x As of (x is 0 or more and 1 or less) and AlGa 1-z
As second cladding layer made of z (z is 0 or more and 1 or less) and de sandwiched therebetween has a laminated portion for light generation comprising, for one-way of the first clad layer or second clad layer, spaced apart 2
A current blocking layer and a GaAs substrate are provided in this order, a current confining stripe groove reaching the bottom of the substrate is formed between the current blocking layers, and the inside of the stripe groove is formed in the stripe groove.
A method of manufacturing a semiconductor laser device in which one of the cladding layers is embedded, wherein the plane orientation at the bottom of the stripe groove is (111) A and the plane directions at both sides thereof are (100), and the current including the stripe groove is Laminating the one cladding layer on the blocking layer,
A step of forming the conductive type of the portion above the bottom of the stripe groove in the one clad layer different from the conductive type of the portion above both side surfaces of the stripe groove; Forming a laminated portion of the above, and a method of manufacturing a semiconductor laser device.
【請求項5】 AlyGa1-yAsからなる活性層(yは0
以上1以下)の上下方向両側をAlxGa1-xAsからな
る第1クラッド層(xは0以上1以下)と電流狭窄用の
リッジ部を有するAlzGa1-zAsからなる第2クラッ
ド層(zは0以上1以下)とで挟んでなる光発生用の積
層部と、該リッジ部の少なくとも両側面を含む該第2ク
ラッド層の上にAlwGa1-wAsからなる第3クラッド
層(wは0以上1以下)とをGaAs基板の上に有する
半導体レーザ素子の製造方法であって、 該リッジ部の両側面の面方位を(100)としかつリッ
ジ部を挟む両側の第2クラッド層部分の面方位を(11
1)Aとなし、次いで該第2クラッド層の上に両性不純
物をドーピングして形成された第3クラッド層を積層し
て、該リッジ部の導電型と該第3クラッド層における該
リッジ部の両側面の上方にある部分の導電型が異なるよ
うにする半導体レーザ素子の製造方法。
5. An active layer made of Al y Ga 1-y As (where y is 0).
The first cladding layer (x is 0 or more and 1 or less) made of Al x Ga 1 -x As and the second cladding layer made of Al z Ga 1 -z As having a ridge portion for current confinement are formed on both sides in the vertical direction (above 1). A light-generating laminated portion sandwiched between clad layers (z is 0 or more and 1 or less), and a second layer made of Al w Ga 1 -w As on the second clad layer including at least both side surfaces of the ridge portion. A method of manufacturing a semiconductor laser device having three cladding layers (w is 0 or more and 1 or less) on a GaAs substrate, wherein a plane orientation of both side surfaces of the ridge portion is (100) and both sides sandwiching the ridge portion are provided. The plane orientation of the second cladding layer portion is set to (11
1) A is formed, and then a third cladding layer formed by doping an amphoteric impurity on the second cladding layer is laminated, and the conductivity type of the ridge portion and the ridge portion of the third cladding layer are formed. A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein the conductivity types of portions above both side surfaces are different.
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