JP2911087B2 - Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same

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JP2911087B2
JP2911087B2 JP13444993A JP13444993A JP2911087B2 JP 2911087 B2 JP2911087 B2 JP 2911087B2 JP 13444993 A JP13444993 A JP 13444993A JP 13444993 A JP13444993 A JP 13444993A JP 2911087 B2 JP2911087 B2 JP 2911087B2
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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】この発明は半導体発光素子および
その製造方法に関する。より詳しくは、赤色から橙色の
レーザ光を発する短波長半導体レーザと、赤色から緑色
の波長帯の発光ダイオード(LED)と、それらの製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a short-wavelength semiconductor laser that emits red to orange laser light, a light-emitting diode (LED) in a red to green wavelength band, and a method for manufacturing the same.

【従来の技術】近年、AlGaInPを材料とする630
〜680nmの赤色半導体レーザが、POS用の光源や、
高精細かつ高密度の光磁気ディスク用の光源として注目
され、盛んに研究開発されている。ディスク用として使
用する場合、特に基本モードの安定性や非点収差等の光
学特性が重要となることから、発振領域に光を閉じ込め
る屈折率ガイド型構造のものが望まれている。
2. Description of the Related Art In recent years, 630 using AlGaInP as a material has been developed.
-680 nm red semiconductor laser is used as a light source for POS,
It is attracting attention as a light source for high-definition and high-density magneto-optical disks, and is being actively researched and developed. When used for a disk, the stability of the fundamental mode and optical characteristics such as astigmatism are particularly important. Therefore, a refractive index guide type structure that confine light in the oscillation region is desired.

【0002】従来の680nm帯の屈折率ガイド型半導体
レーザ素子としては、図11に示す実効屈折率ガイド型
のもの、図12に示す実屈折率ガイド型のものが知られ
ている。図11に示す半導体レーザ素子は、(100)を
主面とするn−GaAs基板131上に、MOCVD法に
よりn−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層(厚さ1.
5μm)133と、ノンドープGa0.5In0.5P活性層(厚
さ0.05μm)134と、p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5
Pクラッド層(厚さ1.5μm)135と、p−Ga0.5In0.
5P中間層136とを成長している。次に、素子中央に
リッジ部分141を残して、上記中間層136の表面か
らクラッド層135の途中までをエッチングで除去した
後、n−GaAs電流狭窄層132をリッジ部分141の
両側に成長し、さらに全域にp−GaAsコンタクト層(厚
さ2μm)137を成長している。最後に、基板131の
裏面,コンタクト層137の表面に、それぞれ電極13
9,140を形成している。この半導体レーザでは、電
流狭窄層132が電流通路を制限して無効電流を低減す
るとともに、発振の高次モードに対して実質的に大きな
モードロスを与える。したがって、高次の発振モードが
抑制され、発振領域134aで高い光出力まで安定に基
本モード発振が維持される。
2. Description of the Related Art As a conventional 680 nm band refractive index guide type semiconductor laser device, there are known an effective refractive index guide type shown in FIG. 11 and a real refractive index guide type shown in FIG. The semiconductor laser element shown in FIG. 11, (100) on the n-GaAs substrate 131 whose principal, n- by MOCVD (Al 0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 P cladding layer (Thickness 1.
And 5 [mu] m) 133, a non-doped Ga 0. 5 In 0. And 5 P active layer (thickness 0.05μm) 134, p- (Al 0 . 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5
A P clad layer (thickness 1.5μm) 135, p-Ga 0 . 5 In 0.
A 5P intermediate layer 136 is grown. Next, after the ridge portion 141 is left at the center of the element and the surface of the intermediate layer 136 to the middle of the cladding layer 135 is removed by etching, n-GaAs current confinement layers 132 are grown on both sides of the ridge portion 141. Further, a p-GaAs contact layer (thickness: 2 μm) 137 is grown over the entire area. Finally, the electrodes 13 are provided on the rear surface of the substrate 131 and the surface of the contact layer 137, respectively.
9, 140 are formed. In this semiconductor laser, the current confinement layer 132 restricts the current path to reduce the reactive current, and gives a substantially large mode loss to the higher-order mode of oscillation. Therefore, the higher-order oscillation mode is suppressed, and the fundamental mode oscillation is stably maintained up to a high optical output in the oscillation region 134a.

【0003】また、図12に示す半導体レーザ素子は、
(100)面を有するp−GaAs基板101上にn−GaAs
電流狭窄層102を形成し、この電流狭窄層102の表
面から基板101に至る溝102bを形成している。次
に、MOCVD法により、p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5
Pクラッド層(厚さ1.8μm)103と、ノンドープGa
0.5In0.5P活性層(厚さ0.05μm)104と、n−(Al
0.5Ga0.5)0.5In0.5Pクラッド層(厚さ1.5μm)10
5と、n−Ga0.5In0.5Pコンタクト層(厚さ1μm)10
6とを順に形成している(なお、各層の厚さは溝102
b内における値である。)。最後に、基板101の裏
面,コンタクト層106の表面に、それぞれ電極10
9,110を形成している。MOCVD法による成長で
は、成長層は一般に下地の形状を反映して成長すること
から、上記活性層104は、溝102bの縁、すなわち
電流狭窄層102の端部上で大きく屈曲した状態となっ
ている。この結果、実屈折率ガイド構造が形成されてい
る。これにより、基本モードのロスが減少して、発振し
きい値が低減し、微分効率が増大する。
The semiconductor laser device shown in FIG.
N-GaAs is formed on a p-GaAs substrate 101 having a (100) plane.
A current confinement layer 102 is formed, and a groove 102b extending from the surface of the current confinement layer 102 to the substrate 101 is formed. Next, by MOCVD, p- (Al 0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5
P cladding layer (thickness: 1.8 μm) 103 and non-doped Ga
0. 5 In 0. And 5 P active layer (thickness 0.05μm) 104, n- (Al
0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 P clad layer (thickness 1.5 [mu] m) 10
And 5, n-Ga 0. 5 In 0. 5 P contact layer (thickness 1 [mu] m) 10
6 are formed in order (the thickness of each layer is
This is a value within b. ). Finally, the electrodes 10 are provided on the back surface of the substrate 101 and the surface of the contact layer 106, respectively.
9, 110 are formed. In the growth by the MOCVD method, the growth layer generally grows while reflecting the shape of the underlying layer. I have. As a result, a real refractive index guide structure is formed. As a result, the loss in the fundamental mode is reduced, the oscillation threshold is reduced, and the differential efficiency is increased.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11
に示した半導体レーザ素子では、基本モードの安定性
が、リッジ141の両側に残されたクラッド層の厚さ
(残厚)dに大きく依存し、エッチングのバラツキによっ
て残厚dが0.3μmを大きく越えたとき、基本モードが
不安定になるという問題がある(なお、残厚dの最適値
は0.2μm前後に存在する。)。リッジ141の左右で
残厚dが異なった場合も同様である。また、電流狭窄層
132を成長する段階で、下地がAlを含むp−(Al0.5
Ga0.5)0.5In0.5P層135であるため、酸化の影響で
再成長界面135aの質が悪くなる。この結果、電流リ
ークが生じて発振しきい値が高くなるという問題があ
る。典型的には、ノンコート、共振器長400μmのも
ので、発振しきい値が45mA、キンクレベルが25m
W程度になる。
However, FIG.
In the semiconductor laser device shown in (1), the stability of the fundamental mode depends on the thickness of the cladding layer left on both sides of the ridge 141.
There is a problem that the fundamental mode becomes unstable when the residual thickness d greatly exceeds 0.3 μm due to a variation in etching (the optimal value of the residual thickness d is 0.3 μm). Exists around 2 μm). The same applies to the case where the remaining thickness d differs between the left and right sides of the ridge 141. Further, at the stage of growing the current confinement layer 132, underlayer comprises Al p- (Al 0. 5
Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 for a P layer 135, the quality of the regrowth interface 135a is poor in oxidative influences. As a result, there is a problem that current leakage occurs and the oscillation threshold value becomes high. Typically, it has a non-coated, resonator length of 400 μm, an oscillation threshold of 45 mA, and a kink level of 25 m.
About W.

【0005】また、図12に示した半導体レーザ素子で
は、活性層104が電流狭窄層102の端部で大きく屈
曲して実屈折率ガイド構造となっているため、基本モー
ドのみならず高次モードのロスも少なくなる。このた
め、キンクレベルがかえって低くなるという問題があ
る。典型的には、ノンコート、共振器長400μmのも
ので、発振しきい値が25〜30mA、キンクレベルが
20mW程度になる。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 12, the active layer 104 is bent at the end of the current confinement layer 102 so as to have a real refractive index guide structure. Loss is also reduced. For this reason, there is a problem that the kink level is rather lowered. Typically, it has a non-coating, resonator length of 400 μm, an oscillation threshold of 25 to 30 mA, and a kink level of about 20 mW.

【0006】そこで、この発明の目的は、電流狭窄層を
有する半導体発光素子であって特性を向上できる半導体
発光素子およびその製造方法を提供することにある。半
導体発光素子としては、半導体レーザ素子と発光ダイオ
ードとを対象とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device having a current confinement layer and capable of improving characteristics, and a method of manufacturing the same. The semiconductor light emitting device is a semiconductor laser device and a light emitting diode.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の半導体発光素子は、p型またはn型の
うち一方の導電型を持つGaAs基板の表面に、p型また
はn型のうち他方の導電型を持ち、上記基板表面に対し
て垂直方向に電流通路を形成するための貫通溝を有する
GaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を備えると
ともに、この電流狭窄層上にダブルヘテロ構造をなす第
1のクラッド層、活性層および第2のクラッド層を備え
た半導体発光素子において、上記貫通溝は上記基板の端
面に対して垂直方向に延びるストライプ状のパターンを
なし、上記貫通溝内に上記一方の導電型を持つAlGaA
sからなる第3のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記
第3のクラッド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同
一平面をなし、上記第1のクラッド層は上記一方の導電
型を持つAlGaInPからなることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a semiconductor light emitting device according to a first aspect of the present invention comprises a p-type or n-type GaAs substrate having a p-type or n-type conductivity. A current confinement layer of GaAs or AlGaAs having a through groove for forming a current path in a direction perpendicular to the substrate surface, having the other conductivity type of the mold, and a double heterostructure formed on the current confinement layer. In a semiconductor light emitting device having a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer having a structure, the through groove has a stripe pattern extending in a direction perpendicular to an end face of the substrate, and the through groove has AlGaA having one of the above conductivity types
s is embedded in the third cladding layer, and the surface of the third cladding layer and the surface of the current confinement layer are flush with each other, and the first cladding layer has the one conductivity type. It is characterized by being composed of AlGaInP.

【0008】また、上記第3のクラッド層は、上記電流
狭窄層の表面を覆う延在部分を有し、この延在部分の厚
さは上記貫通溝内に埋め込まれた部分の厚さよりも薄く
設定されているのが望ましい。
Further, the third cladding layer has an extended portion covering the surface of the current constriction layer, and the thickness of the extended portion is smaller than the thickness of the portion embedded in the through groove. It is desirable that it is set.

【0009】また、上記電流狭窄層の上記貫通溝内の周
縁に、上記他方の導電型を持ち、表面が上記電流狭窄層
の表面と同一平面をなす電流狭窄層延長部が埋め込ま
れ、上記第3のクラッド層は、上記貫通溝内で上記電流
狭窄層延長部の内側に埋め込まれているのが望ましい。
The current confinement layer has a peripheral portion in the through groove, and a current confinement layer extension having the other conductivity type and having a surface flush with the surface of the current confinement layer is buried in the periphery of the current confinement layer. Preferably, the cladding layer of No. 3 is buried inside the extension of the current constriction layer in the through groove.

【0010】また、上記電流狭窄層の上記貫通溝は複数
設けられ、上記第3のクラッド層が上記各貫通溝内に埋
め込まれているのが望ましい。
Preferably, a plurality of the through-grooves of the current constriction layer are provided, and the third cladding layer is embedded in each of the through-grooves.

【0011】また、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層
内にとどまる深さの非貫通溝を上記貫通溝に並んで1つ
以上有し、上記非貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第
4のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記第4のクラッ
ド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなし
ているのが望ましい。
Further, the current confinement layer has one or more non-penetrating grooves having a depth that stays in the current confinement layer in a line with the through-grooves, and the one conductivity type is provided in the non-penetrating groove. It is preferable that the fourth cladding layer is embedded and the surface of the fourth cladding layer and the surface of the current confinement layer are on the same plane.

【0012】また、第2の発明の半導体発光素子は、p
型またはn型のうち一方の導電型を持つ基板の表面に、
p型またはn型のうち他方の導電型を持ち、上記基板表
面に対して垂直方向に電流通路を形成するための貫通溝
を有する電流狭窄層を備えるとともに、この電流狭窄層
上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッド層、活性層
および第2のクラッド層を備えた半導体発光素子におい
て、上記貫通溝は円形状のパターンをなし、上記貫通溝
内に上記一方の導電型を持つ第3のクラッド層が埋め込
まれ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と上記電流狭
窄層の表面とが同一平面をなしていることを特徴として
いる。
Further, the semiconductor light emitting device of the second invention has a p
On the surface of the substrate having one of the conductivity types of
a current confinement layer having the other conductivity type of p-type or n-type and having a through groove for forming a current path in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and a double heterostructure on the current confinement layer; In the semiconductor light emitting device provided with the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer, the through groove has a circular pattern, and the third groove having the one conductivity type in the through groove. The present invention is characterized in that the cladding layer is embedded and the surface of the third cladding layer and the surface of the current constriction layer are on the same plane.

【0013】また、上記ダブルヘテロ構造をなす層が円
錐台状に形成されているのが望ましい。
It is preferable that the layer forming the double hetero structure is formed in a truncated cone shape.

【0014】また、上記基板は、(111)B面又は
(111)Bを主面とするオフ面を上記表面とするGa
Asからなり、上記電流狭窄層はGaAsまたはAlGaAs
からなり、上記第3のクラッド層はAlGaAsからなる
のが望ましい。
Further, the substrate has a (111) B surface or a Ga surface having an off surface having (111) B as a main surface.
As, the current confinement layer is made of GaAs or AlGaAs.
And the third cladding layer is preferably made of AlGaAs.

【0015】また、第3の発明の半導体発光素子の製造
方法は、p型またはn型のうち一方の導電型を持つGa
As基板の(111)B面又は(111)Bを主面とする
オフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型を持つG
aAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設ける工程
と、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上記
基板に至る所定のパターンの貫通溝を形成する工程と、
上記基板を(111)B面上のAlGaAsの成長速度が
実質的にゼロとなる温度に保持した状態で、上記貫通溝
内に、上記一方の導電型を持つAlGaAsからなる第3
のクラッド層を、表面が上記電流狭窄層の表面と同一平
面となるように成長させて、上記貫通溝を埋め込む工程
と、上記基板上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッ
ド層、活性層および第2のクラッド層を全面に成長させ
る工程を有することを特徴としている。
Further, a method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to a third aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor light emitting device, the method comprising:
On the (111) B surface or the off surface having (111) B as a main surface of the As substrate, a G layer having the other conductivity type of p-type or n-type is provided.
providing a current confinement layer made of aAs or AlGaAs, and forming a through-groove of a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate in the current confinement layer;
In a state where the substrate is kept at a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the (111) B plane becomes substantially zero, the third groove made of AlGaAs having the one conductivity type is placed in the through groove.
Growing the cladding layer so that the surface is flush with the surface of the current confinement layer, and filling the through-groove; and forming the first cladding layer, the active layer and the active layer forming a double heterostructure on the substrate. The method is characterized by having a step of growing the second clad layer over the entire surface.

【0016】また、第4の発明の半導体発光素子の製造
方法は、p型またはn型のうち一方の導電型を持つGa
As基板の(111)B面又は(111)B面を主面とす
るオフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型を持つ
GaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設ける工
程と、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上
記基板に至る所定のパターンの貫通溝を形成する工程
と、上記基板を(111)B面上のAlGaAsの成長速
度が実質的にゼロとなる温度に保持した状態で、上記貫
通溝内の周縁に、上記他方の導電型を持つGaAsまたは
AlGaAsからなる電流狭窄層延長部を、表面が上記電
流狭窄層の表面と同一平面となるように成長させて、上
記貫通溝の幅を狭める工程と、上記基板を所定の温度に
保持した状態で、上記貫通溝内の上記電流狭窄層延長部
の内側に、上記一方の導電型を持つAlGaAsからなる
第3のクラッド層を、表面が上記電流狭窄層の表面と同
一平面となるように成長させて、上記貫通溝を埋め込む
工程と、上記基板上にダブルヘテロ構造をなす第1のク
ラッド層、活性層および第2のクラッド層を全面に成長
させる工程を有することを特徴としている。
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to a fourth aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising the steps of:
Providing a current confinement layer made of GaAs or AlGaAs having the other conductivity type of p-type or n-type on the (111) B surface or the off surface having the (111) B surface as a main surface of the As substrate; Forming a through-groove of a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate in the current confinement layer, and forming the substrate at a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the (111) B plane becomes substantially zero. And a current confinement layer extension made of GaAs or AlGaAs having the other conductivity type is grown on the periphery of the through groove so that the surface is flush with the surface of the current confinement layer. A step of narrowing the width of the through groove, and a step of holding the substrate at a predetermined temperature, inside the extending portion of the current confinement layer in the through groove, forming a first conductive layer made of AlGaAs having the one conductivity type. 3 clad layer, the surface is above A step of burying the through-groove by growing the surface so as to be flush with the surface of the current confinement layer, and forming a first clad layer, an active layer and a second clad layer having a double hetero structure on the entire surface of the substrate. It is characterized by having a growing step.

【0017】また、第5の発明の半導体発光素子の製造
方法は、p型またはn型のうち一方の導電型を持つGa
As基板の(111)B面又は(111)B面を主面とす
るオフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型を持つ
GaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設ける工
程と、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層内にとどまる
所定のパターンの非貫通溝を形成する工程と、上記電流
狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上記基板に至る所
定のパターンの貫通溝を形成する工程と、上記基板を
(111)B面上のAlGaAsの成長速度が実質的にゼ
ロとなる温度に保持した状態で、上記貫通溝および非貫
通溝内に、上記一方の導電型を持つAlGaAsからなる
第3,第4のクラッド層を、それぞれ表面が上記電流狭
窄層の表面と同一平面となるように成長させて、上記貫
通溝および非貫通溝を埋め込む工程と、上記基板上にダ
ブルヘテロ構造をなす第1のクラッド層、活性層および
第2のクラッド層を全面に成長させる工程を有すること
を特徴としている。
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device according to a fifth aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising the steps of:
Providing a current confinement layer made of GaAs or AlGaAs having the other conductivity type of p-type or n-type on the (111) B surface or the off surface having the (111) B surface as a main surface of the As substrate; Forming a non-through groove having a predetermined pattern in the current confinement layer in the current confinement layer; and forming a through groove having a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate in the current confinement layer. And maintaining the substrate at a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the (111) B plane becomes substantially zero, and forming the AlGaAs having the one conductivity type in the through-groove and the non-penetrating groove. Growing the third and fourth cladding layers, each having a surface flush with the surface of the current confinement layer, to bury the through-grooves and the non-through-grooves; The first of the structure Rudd layer is characterized by having a step of growing an active layer and a second cladding layer on the entire surface.

【0018】[0018]

【作用】第1の発明の半導体発光素子は、p型またはn
型のうち一方の導電型を持つGaAs基板の表面に、p型
またはn型のうち他方の導電型を持つ電流狭窄層を備
え、この電流狭窄層に基板の端面に対して垂直方向に延
びるストライプ状のパターンの貫通溝を有している。し
たがって、屈折率ガイド型の半導体レーザ素子を構成す
ることができる。この半導体レーザ素子において、Ga
As基板の表面上で、GaAsまたはAlGaAsからなる電
流狭窄層の貫通溝内に一方の導電型を持つAlGaAsか
らなる第3のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記第3
のクラッド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同一平
面をなしている。この構造は、上記GaAs基板を(11
1)B面上でAlGaAsの成長速度が実質的にゼロとな
る温度に保持した状態で、上記貫通溝内にAlGaAsか
らなる第3のクラッド層を公知の成長方法、例えばMO
CVD法により成長させることにより実現される。この
場合、電流狭窄層および第3のクラッド層上に、AlGa
InPからなる第1のクラッド層が、エッチング工程を
介在させることなく公知の成長方法、例えばMOCVD
法により、制御性良く平坦に形成される。また、ダブル
ヘテロ構造をなすように、第1のクラッド層の成長に連
続して、活性層および第2のクラッド層が制御性良く平
坦に形成される。したがって、第1のクラッド層、活性
層および第2のクラッド層の厚さのバラツキは殆ど生じ
ない。したがって、レーザ発振の基本モードが安定す
る。また、第3のクラッド層形成後にエッチング工程を
介在させないので、成長界面が酸化されることがない。
したがって、電流リークが減少して発振しきい値が低下
する。また、第1のクラッド層の厚さは通常薄く設定さ
れ、このとき高次モードのロスが少なくなることはな
い。したがって、キンクレベルが向上する。このよう
に、半導体レーザ素子の特性が向上する。
According to the first aspect of the present invention, a semiconductor light emitting device is a p-type or n-type.
A current confinement layer having the other p-type or n-type conductivity is provided on the surface of a GaAs substrate having one of the conductivity types, and a stripe extending in a direction perpendicular to the end face of the substrate on the current confinement layer; It has a through-groove in a pattern. Therefore, a semiconductor laser device of a refractive index guide type can be configured. In this semiconductor laser device, Ga
On the surface of the As substrate, a third cladding layer made of AlGaAs having one conductivity type is buried in a through groove of a current confinement layer made of GaAs or AlGaAs, and
The surface of the cladding layer and the surface of the current confinement layer are on the same plane. This structure allows the above GaAs substrate to be replaced by (11
1) While maintaining a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the B-plane becomes substantially zero, a third cladding layer made of AlGaAs is formed in the through groove by a known growth method, for example, MO.
It is realized by growing by a CVD method. In this case, AlGa is formed on the current confinement layer and the third cladding layer.
The first cladding layer made of InP can be formed by a known growth method without intervening an etching process, for example, MOCVD.
According to the method, it is formed flat with good controllability. In addition, the active layer and the second clad layer are formed flat with good controllability following the growth of the first clad layer so as to form a double hetero structure. Therefore, the thickness of the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer hardly varies. Therefore, the fundamental mode of laser oscillation is stabilized. Further, since the etching step is not interposed after the formation of the third cladding layer, the growth interface is not oxidized.
Therefore, current leakage is reduced and the oscillation threshold value is reduced. Further, the thickness of the first cladding layer is usually set to be thin, and at this time, the loss of the higher-order mode does not decrease. Therefore, the kink level is improved. Thus, the characteristics of the semiconductor laser device are improved.

【0019】また、上記第3のクラッド層は、上記電流
狭窄層の表面を覆う延在部分を有し、この延在部分の厚
さは上記貫通溝内に埋め込まれた部分の厚さよりも薄く
設定されている場合、例えばMOCVD法によりダブル
ヘテロ構造を構成する層を形成したとき、活性層が上記
貫通溝の縁でわずかに屈曲した状態になる。これによ
り、導波構造として、基板(電流狭窄層)の光吸収によ
る実効屈折率ガイド構造の性格と、活性層の屈曲による
実屈折率ガイド構造の性格とを併せ持つことになり、図
11,図12に示した従来例の利点を兼ね備えることに
なる。つまり、この半導体レーザ素子は、基本モードに
対するモードロスの減少と、高次モードに対するモード
ロスの増大効果とが生じて、基本モードがさらに安定す
る。
Further, the third cladding layer has an extended portion covering the surface of the current constriction layer, and the thickness of the extended portion is smaller than the thickness of the portion embedded in the through groove. When it is set, for example, when a layer forming a double hetero structure is formed by MOCVD, the active layer is slightly bent at the edge of the through groove. As a result, the waveguide structure has both the characteristics of the effective refractive index guide structure due to the light absorption of the substrate (current constriction layer) and the characteristics of the real refractive index guide structure due to the bending of the active layer. 12 has the advantages of the conventional example shown in FIG. That is, in this semiconductor laser device, the mode loss with respect to the basic mode and the effect of increasing the mode loss with respect to the higher-order mode occur, and the basic mode is further stabilized.

【0020】また、上記電流狭窄層の上記貫通溝内の周
縁に、上記他方の導電型を持ち、表面が上記電流狭窄層
の表面と同一平面をなす電流狭窄層延長部が埋め込ま
れ、上記第3のクラッド層は上記電流狭窄層延長部の内
側に埋め込まれている場合、動作時に上記電流狭窄層延
長部の分だけ電流の注入幅が狭くなる。したがって、さ
らに発振しきい値が低減し、また、非点隔差が低減す
る。
A current confinement layer extension having the other conductivity type, the surface of which is flush with the surface of the current confinement layer, is embedded in the periphery of the current confinement layer in the through groove. When the cladding layer No. 3 is buried inside the current constriction layer extension, the current injection width is reduced by the current constriction layer extension during operation. Therefore, the oscillation threshold value is further reduced, and the astigmatic difference is further reduced.

【0021】また、上記電流狭窄層の上記貫通溝は複数
設けられ、上記第3のクラッド層が上記各貫通溝内に埋
め込まれている場合、動作時に各貫通溝が形成する電流
通路に応じて複数の発振領域が生じる。したがって、半
導体レーザアレイを構成することができる。
In the case where a plurality of the through-grooves of the current constriction layer are provided and the third cladding layer is embedded in each of the through-grooves, according to a current path formed by each of the through-grooves during operation. A plurality of oscillation regions occur. Therefore, a semiconductor laser array can be configured.

【0022】また、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層
内にとどまる深さの非貫通溝を上記貫通溝に並んで1つ
以上有し、上記非貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第
4のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記第4のクラッ
ド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなし
ている場合、基板上に各層を積層したことにより活性層
にかかる歪が上記各非貫通溝上に分散される。したがっ
て、貫通溝上の発振領域にかかる歪が緩和され、この結
果、素子の長期的信頼性が良好なものとなる。
Further, the current confinement layer has one or more non-penetrating grooves in the current confining layer with a depth that stays in the current confinement layer, and the one conductivity type is provided in the non-penetrating groove. When the fourth cladding layer is embedded and the surface of the fourth cladding layer and the surface of the current confinement layer are on the same plane, the strain applied to the active layer due to the lamination of each layer on the substrate Are distributed on each of the non-through grooves. Therefore, the strain applied to the oscillation region on the through groove is reduced, and as a result, the long-term reliability of the element is improved.

【0023】また、第2の発明の半導体発光素子は、p
型またはn型のうち一方の導電型を持つ基板の表面に、
p型またはn型のうち他方の導電型を持つ電流狭窄層を
備え、この電流狭窄層に形成された貫通溝が円形状のパ
ターンをなしている。したがって、この第2の発明の半
導体発光素子は表面出射型の発光ダイオードを構成する
ことができる。この発光ダイオードにおいて、電流狭窄
層の貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第3のクラッド
層が埋め込まれ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と
上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなしている。この
場合、電流狭窄層および第3のクラッド層上に、ダブル
ヘテロ構造をなす第1のクラッド層、活性層および第2
のクラッド層が、エッチング工程を介在させることなく
公知の成長方法、例えばMOCVD法により、制御性良
く平坦に形成される。したがって、第1のクラッド層、
活性層および第2のクラッド層の厚さのバラツキは殆ど
生じない。したがって、発光輝度−印加電流特性が安定
する。また、第3のクラッド層形成後にエッチング工程
を介在させないので、成長界面が酸化されることがな
い。したがって、電流リークが減少して発光輝度が高ま
る。このように、発光ダイオードの特性が向上する。
Further, the semiconductor light emitting device of the second invention has a p
On the surface of the substrate having one of the conductivity types of
A current confinement layer having the other conductivity type of p-type or n-type is provided, and a through-groove formed in the current confinement layer has a circular pattern. Therefore, the semiconductor light emitting device of the second invention can constitute a surface emitting type light emitting diode. In this light emitting diode, the third cladding layer having the one conductivity type is embedded in the through groove of the current confinement layer, and the surface of the third cladding layer and the surface of the current confinement layer are flush with each other. Has made. In this case, the first clad layer, the active layer, and the second clad layer having a double hetero structure are formed on the current confining layer and the third clad layer.
Is formed with good controllability and flatness by a known growth method, for example, an MOCVD method without an etching step. Therefore, the first cladding layer,
The thickness of the active layer and the second clad layer hardly varies. Therefore, the emission luminance-applied current characteristics are stabilized. Further, since the etching step is not interposed after the formation of the third cladding layer, the growth interface is not oxidized. Therefore, current leakage is reduced and light emission luminance is increased. Thus, the characteristics of the light emitting diode are improved.

【0024】また、上記ダブルヘテロ構造をなす層が円
錐台状に形成されている場合、素子表面の光取り出し効
率が高まる。
When the layer forming the double hetero structure is formed in a truncated cone shape, the light extraction efficiency on the element surface is increased.

【0025】また、上記基板は、(111)B面又は
(111)B面を主面とするオフ面を上記表面とするG
aAsからなり、上記電流狭窄層はGaAsまたはAlGaA
sからなり、上記第3のクラッド層はAlGaAsからなる
場合、後述するように、上記基板を所定の温度に保持し
た状態で、上記貫通溝内に、上記一方の導電型を持つA
lGaAsからなる第3のクラッド層を、表面が上記電流
狭窄層の表面とが同一平面となるように成長させて、上
記貫通溝を埋め込むことができる。したがって、公知の
成長方法により、上記基板上にダブルヘテロ構造をなす
第1のクラッド層、活性層および第2のクラッド層を制
御性良く平坦に成長させることができる。
The substrate has a (111) B surface or a G surface having an off surface having the (111) B surface as a main surface.
aAs, and the current confinement layer is made of GaAs or AlGaAs.
When the third cladding layer is made of AlGaAs, as described later, while the substrate is kept at a predetermined temperature, the third cladding layer is formed of A having the one conductivity type in the through groove.
A third cladding layer made of lGaAs can be grown so that the surface thereof is flush with the surface of the current confinement layer to fill the through-groove. Therefore, the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer having a double hetero structure can be grown flat on the substrate with good controllability by a known growth method.

【0026】[0026]

【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments.

【0027】図1は、この発明の第1実施例の半導体レ
ーザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子
は、p−GaAs基板1の(111)B面上に、n−GaAs電
流狭窄層(厚さ1μm)2と、p−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.
5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)3と、ノンドープGa
0.5In0.5P活性層(厚さ0.05μm)4と、n−(Al0.5
Ga0.5)0.5In0.5P第2クラッド層(厚さ1.5μm)5
と、n−Ga0.5In0.5Pコンタクト層(厚さ0.5μm)6
を備えている。4aは発振領域(斜線で示す)、9,1
0は電極である。上記電流狭窄層2の中央にはこの断面
に垂直方向に延びるストライプ状の貫通溝2bが形成さ
れ、この貫通溝2b内に、p−Al0.7Ga0.3As第3クラ
ッド層(厚さ1.3μm)8が埋め込まれている。クラッド
層8の表面8aと電流狭窄層2の表面2aとは同一平面
をなしている。
FIG. 1 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor laser device, the p-GaAs substrate 1 (111) B plane, n-GaAs current confinement layer (thickness 1μm) 2, p- (Al 0 . 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0 .
5 P first cladding layer (0.2 μm thick) 3 and non-doped Ga
0. And 5 an In 0. 5 P active layer (thickness 0.05μm) 4, n- (Al 0 . 5
Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 P second cladding layer (thickness 1.5 [mu] m) 5
When, n-Ga 0. 5 In 0. 5 P contact layer (thickness 0.5 [mu] m) 6
It has. 4a is an oscillation region (shown by oblique lines), 9.1
0 is an electrode. The center of the current confinement layer 2 is formed a stripe-shaped through-channel 2b extending in the vertical direction in this section is, in this through-channel 2b, p-Al 0. 7 Ga 0. 3 As third cladding layer (thickness (1.3 μm) 8 is embedded. The surface 8a of the cladding layer 8 and the surface 2a of the current confinement layer 2 are on the same plane.

【0028】ここで、この素子の製造工程を説明する前
に、その基礎となる現象について説明する。本発明者
は、MOCVD法により、(111)Bを主面とするGa
As基板(導電型はnでもpでも良い)上にAl0.7Ga0.3As
層、Ga0.5In0.5P層、(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P層
を成長させた場合、上記各層の成長速度と基板温度との
関係が図4のようになることを発見した。各層の成長時
の原料は、TMG(トリメチルガリウム)、TMA(トリ
メチルアルミニウム)、TMI(トリメチルインジウ
ム)、AsH3(アルシン)、PH3(フォスフィン)である。
本実験ではAlGaAsの成長の際は、V族元素とIII族元
素との供給量比(以下「V/III比」という。)を8
0、III族供給量(TMGとTMAの供給量の和)を1.6
×10-5mol/minとする一方、GaInPとAlGaInP
の成長の際は、V/III比を200、III族供給量(TM
GとTMAとTMIの供給量の和)を2.0×10-5mol
/minとした。なお、AlxGa1-xAsと(AlxGa1-x)yIn
1-yPでAl組成比xを変えたもの(x=0〜1)についても
同様の実験を行ったが、III族供給量が同じであれば、
図4に示したものとほぼ同じ結果が得られた。図4から
明らかなように、基板温度720℃以下では、AlGaA
s層はGaAs基板の(111)B面上に全く成長しない。
他方、GaInP層とAlGaInP層は、広い成長温度範
囲(650〜750℃)にわたって成長し、成長速度は基
板温度に依存せず略一定である。上記素子の製造工程
は、この現象を利用したものである。
Here, before explaining the manufacturing process of this element, the underlying phenomena will be described. The inventor of the present invention has proposed, by MOCVD, Ga having (111) B as a main surface.
Al 0 on the As substrate (conductivity type may be p even n). 7 Ga 0. 3 As
Layer, Ga 0. 5 In 0. 5 P layer, the relationship between the (Al 0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 when the P layer is grown, the growth rate and the substrate temperature of the layers I found that it looks like Figure 4. Material during the growth of each layer, TMG (trimethyl gallium), TMA (trimethyl aluminum), TMI (trimethyl indium), and AsH 3 (arsine), PH 3 (phosphine).
In this experiment, during the growth of AlGaAs, the supply ratio of the group V element to the group III element (hereinafter referred to as “V / III ratio”) was set to 8.
0, Group III supply (sum of TMG and TMA supply) 1.6
× 10 −5 mol / min, while GaInP and AlGaInP
When growing, the V / III ratio was set to 200 and the group III supply amount (TM
G × TMA + TMI) 2.0 × 10 −5 mol
/ Min. Note that AlxGa 1 -xAs and (AlxGa 1 -x) yIn
A similar experiment was performed for the Al composition ratio x changed with 1- yP (x = 0 to 1).
Approximately the same results as shown in FIG. 4 were obtained. As is apparent from FIG. 4, when the substrate temperature is 720 ° C. or lower, AlGaA
The s layer does not grow on the (111) B plane of the GaAs substrate at all.
On the other hand, the GaInP layer and the AlGaInP layer grow over a wide growth temperature range (650 to 750 ° C.), and the growth rate is substantially constant without depending on the substrate temperature. The above-described element manufacturing process utilizes this phenomenon.

【0029】実際に上記半導体レーザ素子を作製する場
合、図5(a)に示すように、まずp−GaAs基板1の(1
11)B面に、液相成長方法により、n−GaAs電流狭窄
層2を1μm成長させる。次に、同図(b)に示すように、
エッチングを行って、電流狭窄層2の表面2aからp−
GaAs基板1に達する幅4μm,深さ1.3μmの貫通溝
2b,2b,…を形成する。貫通溝2bの方向は、この
例では
When actually manufacturing the above-mentioned semiconductor laser device, first, as shown in FIG. 5A, (1) of the p-GaAs substrate 1
11) On the surface B, an n-GaAs current confinement layer 2 is grown to 1 μm by a liquid phase growth method. Next, as shown in FIG.
Etching is performed to remove p− from the surface 2 a of the current confinement layer 2.
The through grooves 2b having a width of 4 μm and a depth of 1.3 μm reaching the GaAs substrate 1 are formed. In this example, the direction of the through groove 2b is

【数1】 [00]方向とした。次に、同図(c),(d)に示すよう
に、基板1上に、MOCVD法によりp−Al0.7Ga0.3
Asクラッド層8を成長させる。成長条件は、基板温度
を700℃、V/III比を80とした。図4で説明した
ように、この成長条件では、GaAs基板1の(111)B
面上の成長速度は略ゼロであるため、AlGaAs層は貫
通溝2bの底部とn−GaAs電流狭窄層2の表面には成
長しない。その代わりに、同図(c)に示すようにAlGa
As層は貫通溝2bの側壁から溝の内側に向けて成長
し、同図(d)に示すように周縁から成長してきた層のフ
ロントが接したところで貫通溝2b全体が埋まる。この
結果、各クラッド層8の表面8aと電流狭窄層2の表面
2aとが同一平面をなし、基板1の表面側が平坦な状態
になる。続いて、同図(e)に示すように、この上に、M
OCVD法により、p−AlGaInPクラッド層3と、ノ
ンドープGaInP活性層4と、n−AlGaInPクラッド
層5と、n−GaInPコンタクト層6を成長させる。成
長条件は、基板温度を700℃、V/III比を200と
した。このとき、AlGaInP層およびGaInP層は、
AlGaAs層の場合と異なり、(111)B面上にも成長
する(上記成長条件によれば、成長速度1.7μm/hour
である。)。この後、基板1の裏面,コンタクト層6の
表面にそれぞれ電極9,10を形成し、最後に、同図
(e)中の一点鎖線に沿ってチップに分割して、図1に示
した半導体レーザ素子を得た。
## EQU00001 ## [00] direction. Next, FIG. (C), as shown in (d), on the substrate 1, p-Al 0 by MOCVD. 7 Ga 0. 3
The As cladding layer 8 is grown. The growth conditions were a substrate temperature of 700 ° C. and a V / III ratio of 80. As described in FIG. 4, under this growth condition, the (111) B
Since the growth rate on the surface is substantially zero, the AlGaAs layer does not grow on the bottom of the through groove 2b and the surface of the n-GaAs current confinement layer 2. Instead, as shown in FIG.
The As layer grows from the side wall of the through groove 2b toward the inside of the groove, and as shown in FIG. 4D, the whole of the through groove 2b is buried when the front of the layer grown from the periphery contacts. As a result, the surface 8a of each cladding layer 8 and the surface 2a of the current confinement layer 2 are on the same plane, and the surface side of the substrate 1 is flat. Subsequently, as shown in FIG.
By the OCVD method, the p-AlGaInP clad layer 3, the non-doped GaInP active layer 4, the n-AlGaInP clad layer 5, and the n-GaInP contact layer 6 are grown. The growth conditions were a substrate temperature of 700 ° C. and a V / III ratio of 200. At this time, the AlGaInP layer and the GaInP layer
Unlike the AlGaAs layer, it also grows on the (111) B plane (according to the above growth conditions, the growth rate is 1.7 μm / hour).
It is. ). Thereafter, electrodes 9 and 10 are formed on the back surface of the substrate 1 and the surface of the contact layer 6, respectively.
The semiconductor laser device shown in FIG. 1 was obtained by dividing into chips along the alternate long and short dash line in (e).

【0030】このようにした場合、p−AlGaInPクラ
ッド層3は、MOCVD法により制御性良く成長され、
しかもエッチングを受けない。したがって、クラッド層
3の厚さdのバラツキは殆ど生じない。したがって、基
本モードが安定する。また、エッチング工程を介在させ
ていないので、成長界面が酸化されることがない。した
がって、電流リークが減少して発振しきい値が低下す
る。また、電流狭窄層2上のクラッド層3の厚さは薄い
ので、高次モードのロスが少なくなることはない。した
がって、キンクレベルが向上する。実際に、作製した半
導体レーザ素子は、ノンコート、共振器長400μmに
おいて、発振しきい値が40mAで、50mWまでキンク
なしに発振した。発振波長は50mW出力時に679nm
であった。図11に示した従来の半導体レーザ素子が、
ノンコート、共振器長400μmで発振しきい値が45m
A、キンクレベルが25mWであったのと比べると、キ
ンクレベルは2倍に向上した。
In this case, the p-AlGaInP clad layer 3 is grown with good controllability by the MOCVD method.
Moreover, it is not etched. Therefore, the thickness d of the cladding layer 3 hardly varies. Therefore, the basic mode is stabilized. Further, since the etching step is not interposed, the growth interface is not oxidized. Therefore, current leakage is reduced and the oscillation threshold value is reduced. Further, since the thickness of the cladding layer 3 on the current confinement layer 2 is small, the loss of the higher-order mode does not decrease. Therefore, the kink level is improved. Actually, the manufactured semiconductor laser device oscillated without kink up to 50 mW at an oscillation threshold of 40 mA in a non-coated, resonator length of 400 μm. Oscillation wavelength is 679nm at 50mW output
Met. The conventional semiconductor laser device shown in FIG.
Non-coating, oscillation length of 45m with resonator length 400μm
A, The kink level was doubled compared to the case where the kink level was 25 mW.

【0031】図2は、この発明の第2実施例の半導体レ
ーザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子
は、p−GaAs基板11の
FIG. 2 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. This semiconductor laser device is provided on the p-GaAs substrate 11.

【数2】 [00]方向に2°オフした(111)B面上に、n−
GaAs電流狭窄層(厚さ1μm)12と、p−(Al0.7
a0.3)0.5In0.5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)13
と、ノンドープ(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P活性層(厚
さ0.05μm)14と、n−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5
P第2クラッド層(厚さ1.5μm)15と、n−Ga0.5In
0.5Pコンタクト層(厚さ0.5μm)16と、n−GaAsコ
ンタクト層(厚さ0.1μm)17を備えている。14aは
発振領域、19,20は電極である。上記電流狭窄層1
2の中央にはこの断面に垂直方向に延びるストライプ状
の貫通溝12bが形成され、この貫通溝12b内に、p
−Al0.7Ga0.3As第3クラッド層(厚さ1.3μm)18
が埋め込まれている。クラッド層18の表面18aと電
流狭窄層2の表面12aとは同一平面をなしている。
## EQU00002 ## On the (111) B plane turned off by 2.degree. In the [00] direction, n-
A GaAs current confining layer (thickness 1μm) 12, p- (Al 0 . 7 G
a 0. 3) 0. 5 In 0. 5 P first cladding layer (thickness 0.2 [mu] m) 13
When a non-doped (Al 0. 1 Ga 0. 9) 0. 5 In 0. And 5 P active layer (thickness 0.05μm) 14, n- (Al 0 . 7 Ga 0. 3) 0. 5 In 0 . 5
P second cladding layer (thickness 1.5μm) 15, n-Ga 0 . 5 In
0. And 5 P contact layer (thickness 0.5 [mu] m) 16, and a n-GaAs contact layer (thickness 0.1 [mu] m) 17. 14a is an oscillation area, 19 and 20 are electrodes. Current constriction layer 1
2, a stripe-shaped through groove 12b extending in a direction perpendicular to the section is formed.
-Al 0. 7 Ga 0. 3 As third cladding layer (thickness 1.3 .mu.m) 18
Is embedded. The surface 18a of the cladding layer 18 and the surface 12a of the current confinement layer 2 are on the same plane.

【0032】この半導体レーザ素子は、第1実施例のも
のに対して、p−GaAs基板11の
This semiconductor laser device is different from that of the first embodiment in that the p-GaAs substrate 11

【数3】 [00]方向に2°オフした(111)B面上に各層1
2,13,…を設けた点と、n−GaInPコンタクト層
16の上部にさらにn−GaAsコンタクト層17を設け
た点が異なっている。さらに、ダブルヘテロ構造の構成
をp−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層13、ノン
ドープ(Al0.1Ga0.9)0.5In0.5P活性層14、n−(Al
0.7Ga0.3)0.5In0.5Pクラッド層15としている。こ
れにより、発振波長650nmを得ている。
## EQU00003 ## Each layer 1 is placed on the (111) B plane which is turned off by 2 DEG in the [00] direction.
.. Are provided, and an n-GaAs contact layer 17 is further provided on the n-GaInP contact layer 16. Furthermore, constituting the p- double heterostructure (Al 0. 7 Ga 0. 3) 0. 5 In 0. 5 P cladding layer 13, an undoped (Al 0. 1 Ga 0. 9) 0. 5 In 0. 5 P active layer 14, n- (Al
0. 7 Ga 0. 3) 0. 5 In 0. 5 is a P clad layer 15. As a result, an oscillation wavelength of 650 nm is obtained.

【0033】この素子を作製する場合、第1実施例と同
様にコンタクト層16までを形成する。p−GaAs基板
11の(111)B面から2°オフしているにもかかわ
らず、クラッド層18の表面18aと電流狭窄層12の
表面12とを同一平面とすることができた。コンタクト
層17は、(111)B面上にもGaAsが成長するように
基板温度を740℃まで昇温した状態で、コンタクト層
16の表面(GaAsの(111)B面)に成長させる。
In the case of manufacturing this element, up to the contact layer 16 is formed as in the first embodiment. The surface 18a of the cladding layer 18 and the surface 12 of the current confinement layer 12 could be coplanar despite being off by 2 ° from the (111) B plane of the p-GaAs substrate 11. The contact layer 17 is grown on the surface of the contact layer 16 (the (111) B surface of GaAs) with the substrate temperature raised to 740 ° C. so that GaAs also grows on the (111) B surface.

【0034】この半導体レーザ素子も、第1実施例のも
のと同様に、基本モードが安定し、電流リークが減少し
て発振しきい値が低下し、キンクレベルが向上する。実
際に、共振器長500μmのチップにAl23によりλ/
2−λ/2コートを行った状態で、発振しきい値50m
A、キンクレベル45mWの良好な特性を示した。
In this semiconductor laser device, as in the first embodiment, the fundamental mode is stabilized, the current leakage is reduced, the oscillation threshold value is reduced, and the kink level is improved. Actually, a chip having a cavity length of 500 μm is formed by Al 2 O 3 with a wavelength
Oscillation threshold 50m with 2-λ / 2 coating applied
A, good characteristics with a kink level of 45 mW were exhibited.

【0035】図3はこの発明の第3実施例の半導体レー
ザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子は、
p−GaAs基板31の(111)B面上に、n−GaAs電流
狭窄層(厚さ1μm)32と、p−Al0.7Ga0.3As第3ク
ラッド層(厚さ0.02μm)38′と、p−(Al0.5
a0.5)0.5In0.5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)33
と、ノンドープGa0.38In0.62P層(厚さ0.02μm)3
4と、n−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P層第2クラッド層
(厚さ1.5μm)35と、n−Ga0.5In0.5Pコンタクト
層(厚さ0.5μm)36を備えている。34aは発振領
域、39,40は電極である。上記電流狭窄層32の中
央にはこの断面に垂直方向に延びるストライプ状の貫通
溝32bが形成され、この貫通溝32b内に、p−Al0.
7Ga0.3As第3クラッド層(厚さ1.3μm)38が埋め込
まれている。クラッド層38′は、クラッド層38と一
体につながる延在部分であり、電流狭窄層32の表面を
覆っている。また、クラッド層38の表面38aと電流
狭窄層32の表面32aとは同一平面をなしている。
FIG. 3 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. This semiconductor laser device
On the (111) B plane of the p-GaAs substrate 31, an n-GaAs current confinement layer (thickness 1 μm) 32, a p-Al 0.7 Ga 0.3 As third cladding layer (0.02 μm thickness) 38 ′, p- (Al 0. 5 G
a 0. 5) 0. 5 In 0. 5 P first cladding layer (thickness 0.2 [mu] m) 33
When a non-doped Ga 0. 38 In 0. 62 P layer (thickness 0.02 [mu] m) 3
And 4, n- (Al 0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 P layer second cladding layer
Includes a (thickness 1.5 [mu] m) 35, the n-Ga 0. 5 In 0 . 5 P contact layer (thickness 0.5 [mu] m) 36. 34a is an oscillation region, and 39 and 40 are electrodes. In the center of the current confinement layer 32, a stripe-shaped through groove 32b extending in a direction perpendicular to the cross section is formed. In the through groove 32b, p-Al 0 .
7 Ga 0. 3 As third cladding layer (thickness 1.3 .mu.m) 38 is embedded. The cladding layer 38 ′ is an extending portion connected to the cladding layer 38 and covers the surface of the current confinement layer 32. The surface 38a of the cladding layer 38 and the surface 32a of the current confinement layer 32 are on the same plane.

【0036】この半導体レーザ素子は、第1実施例のも
のに対して、活性層4の組成をノンドープGa0.38In0.
62Pとして歪み構造にした点と、クラッド層38の成長
の時基板温度を730℃に設定して、貫通溝32bの両
側の電流狭窄層32の表面(GaAsの(111)B面)3
2a上にもわずかにAlGaAs層38'を成長させた点が
異なっている。この結果、図中に示すように、活性層3
4が貫通溝32bの縁上でわずかに屈曲した状態になっ
ている。これにより、導波構造として、基板(電流狭窄
層)の光吸収による実効屈折率ガイド構造の性格と、活
性層の屈曲による実屈折率ガイド構造の性格とを併せ持
つことになり、図11,図12に示した従来例の利点を
兼ね備えることになる。つまり、この半導体レーザ素子
は、基本モードに対するモードロスの減少と、高次モー
ドに対するモードロスの増大効果とが生じて、基本モー
ドをさらに安定させることができる。また、第1実施例
のものと同様に、電流リークが減少して発振しきい値が
低下し、キンクレベルが向上する。
[0036] The semiconductor laser device relative to those of the first embodiment, an undoped Ga 0 the composition of the active layer 4. 38 In 0.
The surface of the current confinement layer 32 (the (111) B surface of GaAs) 3 on both sides of the through groove 32b is set by setting the strained structure as 62 P and setting the substrate temperature to 730 ° C. during the growth of the cladding layer 38.
The difference is that the AlGaAs layer 38 'was slightly grown on 2a. As a result, as shown in FIG.
4 is slightly bent on the edge of the through groove 32b. As a result, the waveguide structure has both the characteristics of the effective refractive index guide structure due to the light absorption of the substrate (current constriction layer) and the characteristics of the real refractive index guide structure due to the bending of the active layer. 12 has the advantages of the conventional example shown in FIG. That is, in this semiconductor laser device, the mode loss with respect to the basic mode and the effect of increasing the mode loss with respect to the higher-order mode occur, and the basic mode can be further stabilized. Further, similarly to the first embodiment, the current leakage is reduced, the oscillation threshold value is reduced, and the kink level is improved.

【0037】実際に、共振器長を600μm、前面,後
面の反射率をそれぞれ8%,70%とした条件下で、発
振しきい値が55mA、キンクレベルが220mW(発振
波長690nm)を示した。これは、図11の従来例でダ
ブルヘテロ構造を同一構成としたものキンクレベル(1
20mW程度)に比して、やはり2倍近くの向上を示し
ている。
Actually, under the conditions that the resonator length was 600 μm, the reflectivity of the front surface and the rear surface was 8% and 70%, respectively, the oscillation threshold value was 55 mA and the kink level was 220 mW (oscillation wavelength 690 nm). . This is because the kink level (1) of the conventional example shown in FIG.
(About 20 mW).

【0038】図6はこの発明の第4実施例の半導体レー
ザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子は、
p−GaAs基板41の(111)B面上に、2層42′,
42″からなる電流狭窄層(厚さ1μm)42と、p−(Al
0.5Ga0.5)0.5In0.5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)
43と、ノンドープGa0.5In0.5P活性層(厚さ0.05
μm)44と、n−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P層第2クラ
ッド層(厚さ1.5μm)45と、n−Ga0.5In0.5Pコン
タクト層(厚さ0.5μm)46を備えている。44aは発
振領域、49,50は電極である。上記電流狭窄層42
の中央にはこの断面に垂直方向に延びるストライプ状の
貫通溝42bが形成され、この貫通溝42b内に、p−
Al0.7Ga0.3As第3クラッド層(厚さ1.3μm)48が
埋め込まれている。クラッド層48の表面48aと電流
狭窄層42の表面42aとは同一平面をなしている。
FIG. 6 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention. This semiconductor laser device
On the (111) B surface of the p-GaAs substrate 41, two layers 42 ',
42 ", a current confinement layer (1 μm thick) 42 and p- (Al
0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. 5 P first cladding layer (thickness 0.2 [mu] m)
43, a non-doped Ga 0. 5 In 0. 5 P active layer (thickness 0.05
and μm) 44, n- (Al 0 . 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. and 5 P layer second cladding layer (thickness 1.5μm) 45, n-Ga 0 . 5 In 0. 5 A P contact layer (thickness: 0.5 μm) 46 is provided. 44a is an oscillation region, and 49 and 50 are electrodes. The current confinement layer 42
Is formed at the center of the groove with a stripe-shaped through groove 42b extending in a direction perpendicular to the cross section.
Al 0. 7 Ga 0. 3 As third cladding layer (thickness 1.3 .mu.m) 48 is embedded. The surface 48a of the cladding layer 48 and the surface 42a of the current confinement layer 42 are flush with each other.

【0039】この半導体レーザ素子は、第1実施例のも
のに対して、電流狭窄層42をn−Al0.1Ga0.9As(厚
さ0.9μm)42′と、n−GaAs(厚さ0.1μm)42″
との2層構成としている点が異なっている。この半導体
レーザ素子を作製する場合、n−Al0.1Ga0.9As(厚さ
0.9μm)42′と、n−GaAs(厚さ0.1μm)42″と
を設けた後、素子中央に層42″の表面から基板41に
至る貫通溝42bを形成する。次に、基板41上に、M
OCVD法によりAlGaAs層を成長させる。電流狭窄
層42のうち貫通溝42b側の端面にn−Al0.1Ga0.9
As層42′が露出していても、第1実施例と同様に、
基板温度720℃以下では貫通溝42b内部のみを埋め
るような選択成長が起こった。なお、このような選択成
長はAlGaAs電流狭窄層のAl混晶比がゼロから少なく
とも0.3になるまで実現した。この後、MOCVD法
により、各層43,…を成長させることによって、電流
狭窄層42および基板1の光吸収による実効屈折率ガイ
ド構造を制御性良く形成することができる。
[0039] The semiconductor laser device relative to those of the first embodiment, the current confinement layer 42 n-Al 0. 1 Ga 0. 9 As the (thickness 0.9μm) 42 ', n-GaAs ( Thickness 0.1μm) 42 "
And a two-layer structure. When fabricating the semiconductor laser device, an n-Al 0. 1 Ga 0 . 9 As ( thickness 0.9μm) 42 ', n-GaAs ( thickness 0.1 [mu] m) 42 "and after providing a device A through groove 42b extending from the surface of the layer 42 "to the substrate 41 is formed at the center. Next, on the substrate 41, M
An AlGaAs layer is grown by OCVD. N-Al 0 to the end face of the through groove 42b side of the current blocking layer 42. 1 Ga 0. 9
Even when the As layer 42 'is exposed, as in the first embodiment,
At a substrate temperature of 720 ° C. or lower, selective growth occurred to fill only the inside of the through groove 42b. Note that such selective growth was realized until the Al mixed crystal ratio of the AlGaAs current confining layer was reduced from zero to at least 0.3. Thereafter, by growing each of the layers 43,... By MOCVD, an effective refractive index guide structure by light absorption of the current confinement layer 42 and the substrate 1 can be formed with good controllability.

【0040】この結果、この半導体レーザ素子も、第1
および第2の実施例と同様に、基本モードが安定し、電
流リークが減少して発振しきい値が低下し、キンクレベ
ルが向上した。
As a result, this semiconductor laser device also
Similarly to the second embodiment, the fundamental mode was stabilized, the current leakage was reduced, the oscillation threshold was lowered, and the kink level was improved.

【0041】図7は、この発明の第5実施例の半導体レ
ーザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子
は、p−GaAs基板51の(111)B面上に、n−GaAs
電流狭窄層(厚さ1μm)52,52′と、p−(Al0.5Ga
0.5)0.5In0.5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)53
と、ノンドープGa0.5In0.5P活性層(厚さ0.05μm)
54と、n−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P層第2クラッド
層(厚さ1.5μm)55と、n−Ga0.5In0.5Pコンタク
ト層(厚さ0.5μm)56を備えている。54aは発振領
域、59,60は電極である。上記電流狭窄層52の中
央にはこの断面に垂直方向に延びるストライプ状の貫通
溝52bが形成されている。この貫通溝52bの内側周
縁部にn−GaAs電流狭窄層延長部52′が埋め込ま
れ、この電流狭窄層延長部52′の内側にp−Al0.7Ga
0.3As第3クラッド層(厚さ1.3μm)58が埋め込まれ
ている。クラッド層58の表面58aと、電流狭窄層5
2,52′の表面52a,52a′とは同一平面をなし
ている。
FIG. 7 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention. This semiconductor laser device is formed on an (111) B surface of a p-GaAs substrate 51 by n-GaAs.
The current confinement layer (thickness 1μm) 52,52 ', p- (Al 0. 5 Ga
0. 5) 0. 5 In 0. 5 P first cladding layer (thickness 0.2 [mu] m) 53
When a non-doped Ga 0. 5 In 0. 5 P active layer (thickness 0.05 .mu.m)
And 54, n- (Al 0. 5 Ga 0. 5) 0. 5 In 0. And 5 P layer second cladding layer (thickness 1.5μm) 55, n-Ga 0 . 5 In 0. 5 P Contacts A layer (0.5 μm thick) 56 is provided. 54a is an oscillation region, and 59 and 60 are electrodes. At the center of the current confinement layer 52, a stripe-shaped through groove 52b extending in a direction perpendicular to the cross section is formed. The n-GaAs current confinement layer extension 52 inside the periphery of the through groove 52 b 'is embedded, the current confinement layer extension 52' p-Al 0 inside the. 7 Ga
0. 3 As third cladding layer (thickness 1.3 .mu.m) 58 is embedded. The surface 58a of the cladding layer 58 and the current confinement layer 5
The surfaces 52a, 52a 'of the second and 52' are flush with each other.

【0042】この半導体レーザ素子では、貫通溝(幅4
μm)52bを形成した後、MOCVD法により、まず
n−GaAs電流狭窄層延長部52′を貫通溝の残り幅が
2.5μmになるまで横方向に成長し、続いてAlGaAs
埋込み層58を成長させている。この後、MOCVD法
により、第1実施例と同様に各層53,…を成長させて
いる。
In this semiconductor laser device, the through groove (width 4
μm) 52b, and then by MOCVD,
An n-GaAs current confinement layer extension 52 'is grown laterally until the remaining width of the through groove becomes 2.5 .mu.m, followed by AlGaAs.
A buried layer 58 is grown. Thereafter, the layers 53,... Are grown by MOCVD in the same manner as in the first embodiment.

【0043】この半導体レーザ素子では、第1実施例の
ものと同様に実効屈折率ガイド構造を制御性良く形成で
き、基本モードが安定し、電流リークが減少して発振し
きい値が低下し、キンクレベルが向上する。しかも、貫
通溝52b内に、電流狭窄層延長部52′を形成して電
流の注入幅を狭くしているので、第1実施例よりもさら
に発振しきい値が低減し、また、非点隔差が低減する。
実際に、第1実施例の半導体レーザ素子が、ノンコー
ト、共振器長400μmにおいて、発振しきい値が40m
A、非点隔差が5μm(3mW時)であったのに対して、こ
の半導体レーザ素子は同じ条件で、発振しきい値30m
A、非点隔差0μm(3mW時)を示した。
In this semiconductor laser device, as in the first embodiment, the effective refractive index guide structure can be formed with good controllability, the fundamental mode is stabilized, the current leakage decreases, and the oscillation threshold decreases. The kink level improves. Moreover, since the current confinement layer extension 52 'is formed in the through groove 52b to reduce the current injection width, the oscillation threshold value is further reduced as compared with the first embodiment, and the astigmatic difference is reduced. Is reduced.
Actually, the semiconductor laser device of the first embodiment has an oscillation threshold of 40 m in an uncoated, resonator length of 400 μm.
A, while the astigmatism difference was 5 μm (at 3 mW), this semiconductor laser device had an oscillation threshold of 30 m under the same conditions.
A, the astigmatic difference was 0 μm (at 3 mW).

【0044】図8は、この発明の第6実施例の半導体レ
ーザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子
は、p−GaAs基板61の(111)B面上に、n−GaAs
電流狭窄層(厚さ1μm)62と、p−(Al0.5Ga0.5)0.5
In0.5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)63と、ノンド
ープGa0.5In0.5P活性層(厚さ0.05μm)64と、n
−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P層第2クラッド層(厚さ
1.5μm)65と、n−Ga0.5In0.5Pコンタクト層(厚
さ0.5μm)66を備えている。64aは発振領域、6
9,70は電極である。上記電流狭窄層62の中央とそ
の両側に、それぞれこの断面に垂直方向に延びるストラ
イプ状の3つの貫通溝62b,62b,62b(溝幅
3.5μm、溝ピッチ5.5μm)が形成され、各貫通溝6
2b内に、p−Al0.7Ga0.3As第3クラッド層(厚さ1.
3μm)68が埋め込まれている。クラッド層68の表面
68aと電流狭窄層62の表面62aとは同一平面をな
している。
FIG. 8 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention. This semiconductor laser device is provided on an (111) B surface of a p-GaAs substrate 61 by n-GaAs.
The current confinement layer (thickness 1μm) 62, p- (Al 0 . 5 Ga 0. 5) 0. 5
An In 0. And 5 P first cladding layer (thickness 0.2 [mu] m) 63, a non-doped Ga 0. 5 In 0. 5 P active layer (thickness 0.05μm) 64, n
-.... (.. Al 0 5 Ga 0 5) 0 5 In 0 and 5 P layer second cladding layer (thickness 1.5μm) 65, n-Ga 0 5 In 0 5 P contact layer (thickness (0.5 μm) 66. 64a is an oscillation region, 6
9 and 70 are electrodes. Three stripe-shaped through grooves 62b, 62b, 62b (groove width 3.5 μm, groove pitch 5.5 μm) extending in a direction perpendicular to the cross section are formed at the center and both sides of the current constriction layer 62, respectively. Through groove 6
In the 2b, p-Al 0. 7 Ga 0. 3 As third cladding layer (thickness 1.
3 μm) 68 is embedded. The surface 68a of the cladding layer 68 and the surface 62a of the current confinement layer 62 are flush with each other.

【0045】この半導体レーザ素子は、層構成は第1実
施例のものと全く同じであるが、電流狭窄層62に電流
通路となる複数の貫通溝62bを持ち、これに応じて複
数の発振領域64aを有する半導体レーザアレイを構成
している。この半導体レーザ素子では、光出力350m
Wの高出力まで180°位相モードでの発振が観測され
た。
This semiconductor laser device has the same layer configuration as that of the first embodiment, but has a plurality of through-grooves 62b serving as current paths in the current confinement layer 62, and accordingly, a plurality of oscillation regions. This constitutes a semiconductor laser array having 64a. In this semiconductor laser device, the optical output is 350 m
Oscillation in a 180 ° phase mode was observed up to a high output of W.

【0046】図9は、この発明の第7実施例の半導体レ
ーザ素子の断面を示している。この半導体レーザ素子
は、p−GaAs基板71の(111)B面上に、n−GaAs
電流狭窄層(厚さ1μm)72と、p−(Al0.5Ga0.5)0.5
In0.5P第1クラッド層(厚さ0.2μm)73と、ノンド
ープGa0.5In0.5P活性層(厚さ0.05μm)74と、n
−(Al0.5Ga0.5)0.5In0.5P層第2クラッド層(厚さ
1.5μm)75と、n−Ga0.5In0.5Pコンタクト層(厚
さ0.5μm)76を備えている。74aは発振領域、7
9,80は電極である。上記電流狭窄層72の中央には
この断面に垂直方向に延びるストライプ状の貫通溝(電
流通路となる)72bが形成されている。この貫通溝7
2b内に、p−Al0.7Ga0.3As第3クラッド層(厚さ1.
3μm)78が埋め込まれている。また、電流狭窄層72
の両側にはこの断面に垂直方向に延びるストライプ状の
非貫通溝72b′が所定ピッチで複数形成され、各非貫
通溝72b′内にp−Al0.7Ga0.3As第4クラッド層7
8′が埋め込まれている。各クラッド層78,78′の
表面78a,78a′と電流狭窄層72の表面72aと
は同一平面をなしている。
FIG. 9 shows a cross section of a semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention. This semiconductor laser device is provided on an (111) B surface of a p-GaAs substrate 71 by n-GaAs.
The current confinement layer (thickness 1μm) 72, p- (Al 0 . 5 Ga 0. 5) 0. 5
An In 0. And 5 P first cladding layer (thickness 0.2 [mu] m) 73, a non-doped Ga 0. 5 In 0. 5 P active layer (thickness 0.05μm) 74, n
-.... (.. Al 0 5 Ga 0 5) 0 5 In 0 5 P layer second cladding layer (thickness 1.5μm) 75, n-Ga 0 5 In 0 5 P contact layer (thickness 0.5 μm) 76. 74a is an oscillation region, 7
9, 80 are electrodes. In the center of the current confinement layer 72, a stripe-shaped through groove (current path) 72b extending in a direction perpendicular to the cross section is formed. This through groove 7
In the 2b, p-Al 0. 7 Ga 0. 3 As third cladding layer (thickness 1.
3 μm) 78 are embedded. The current confinement layer 72
On both sides of the non-through groove 72b striped extending perpendicularly to the cross-section 'is formed with a plurality at a predetermined pitch, each non-penetrating grooves 72b' p-Al 0 in. 7 Ga 0. 3 As fourth cladding layer 7
8 'is embedded. The surfaces 78a, 78a 'of the cladding layers 78, 78' and the surface 72a of the current confinement layer 72 are on the same plane.

【0047】この半導体レーザ素子を作製する場合、基
板71上に電流狭窄層72を設けた後、電流狭窄層72
に、この電流狭窄層72内にとどまる非貫通溝72
b′,…を形成する。次に、電流狭窄層72に、この電
流狭窄層72の表面から基板71に至る貫通溝72bを
形成する。この後、第1実施例と同様に、上記基板1を
温度700℃に保持する。この状態で、貫通溝72bお
よび非貫通溝72b′内にクラッド層78,78′,…
を、それぞれ表面が電流狭窄層72の表面と同一平面と
なるように同時に成長させて、貫通溝72bおよび非貫
通溝72b′を埋め込む。この後、第1実施例と同様
に、基板71上にクラッド層73、活性層74およびク
ラッド層75を全面に成長させる。
In manufacturing this semiconductor laser device, after a current confinement layer 72 is provided on a substrate 71, the current confinement layer 72 is formed.
The non-through groove 72 that stays in the current constriction layer 72
b ', ... are formed. Next, a through groove 72b extending from the surface of the current confinement layer 72 to the substrate 71 is formed in the current confinement layer 72. Thereafter, the substrate 1 is maintained at a temperature of 700 ° C. as in the first embodiment. In this state, the cladding layers 78, 78 ',... Are formed in the through groove 72b and the non-through groove 72b'.
Are simultaneously grown so that the respective surfaces are flush with the surface of the current confinement layer 72, and the through groove 72b and the non-through groove 72b 'are buried. Thereafter, as in the first embodiment, a clad layer 73, an active layer 74 and a clad layer 75 are grown on the entire surface of the substrate 71.

【0048】この半導体レーザ素子は、層構造は第1実
施例のものと全く同じになっているが、電流狭窄層72
に貫通溝72b,非貫通溝72b′,…が複数設けられ
ている。中央の貫通溝72bは電流狭窄層72の表面か
ら基板71に達する一方、その両側の非貫通溝72b′
は電流狭窄層72内にとどまっている。発振領域を形成
するための貫通溝72bは1つだけであり、他の非貫通
溝72b′,…は層構造による歪を解消するためのもの
である。すなわち、図1に示した第1実施例の半導体レ
ーザ素子では活性層4のうち貫通溝2bの縁上の部分
(発振領域4aの境界)にすべての歪がかかっていた
が、この半導体レーザ素子では、貫通溝72b,非貫通
溝72b′,…(および各溝内に埋め込まれたAlGaA
s層)が複数存在するので、活性層74にかかる歪は各
溝72b′,…上に分散される。したがって、発振領域
74aにかかる歪が緩和され、この結果、素子の長期的
信頼性が良好なものとなっている。
This semiconductor laser device has the same layer structure as that of the first embodiment, but has a current confinement layer 72.
Are provided with a plurality of through-grooves 72b, non-through-grooves 72b ',. The central through groove 72b reaches the substrate 71 from the surface of the current confinement layer 72, while the non-through groove 72b 'on both sides thereof.
Remain in the current confinement layer 72. There is only one through groove 72b for forming the oscillation region, and the other non-through grooves 72b ',... Are for eliminating distortion due to the layer structure. That is, in the semiconductor laser device of the first embodiment shown in FIG. 1, all of the strain is applied to the portion of the active layer 4 on the edge of the through groove 2b (boundary of the oscillation region 4a). In this case, the through grooves 72b, the non-through grooves 72b ',.
Since there are a plurality of (s layers), the strain applied to the active layer 74 is dispersed on each of the grooves 72b ',. Therefore, the strain applied to the oscillation region 74a is reduced, and as a result, the long-term reliability of the device is improved.

【0049】図10はこの発明の第8実施例の表面出射
型の発光ダイオードを示している(同図(a)は断面、同図
(b)は同図(a)のものを上方から見たところを示してい
る。)。この発光ダイオードは、p−GaAs基板81の
(111)B面上に、n−GaAs電流狭窄層82と、p−
(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P第1クラッド層83と、ノ
ンドープ(Al0.45Ga0.550.5In0.5P活性層84
と、n−(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P層第2クラッド層8
5と、n−Ga0.5In0.5Pコンタクト層86を備えてい
る。89,90は電極である。上記電流狭窄層82の中
央には円形パターンの貫通溝82bが形成され、この貫
通溝82b内に、p−Al0.7Ga0.3As第3クラッド層8
8が埋め込まれている。クラッド層88の表面88aと
電流狭窄層82の表面82aとは同一平面をなしてい
る。また、クラッド層85の中央部は、イオンミリング
法により、円錐台状に加工されている。
FIG. 10 shows a surface-emitting type light emitting diode according to an eighth embodiment of the present invention.
(b) shows a view of FIG. (a) viewed from above. ). This light emitting diode is formed on the p-GaAs substrate 81.
On the (111) B plane, an n-GaAs current confinement layer 82 and a p-
(Al 0. 7 Ga 0. 3) 0. 5 In 0. And 5 P first cladding layer 83, an undoped (Al 0.45 Ga 0. 55) 0.5 In 0. 5 P active layer 84
If, n- (Al 0. 7 Ga 0. 3) 0. 5 In 0. 5 P layer second cladding layer 8
5, and a n-Ga 0. 5 In 0 . 5 P contact layer 86. 89 and 90 are electrodes. The center of the current confinement layer 82 through groove 82b of the circular pattern is formed in the through groove 82b, p-Al 0. 7 Ga 0. 3 As third cladding layer 8
8 is embedded. The surface 88a of the cladding layer 88 and the surface 82a of the current confinement layer 82 are flush with each other. The central portion of the cladding layer 85 is processed into a truncated cone by an ion milling method.

【0050】上記電流狭窄層82、貫通溝82b、クラ
ッド層88は、第1実施例の半導体レーザ素子と全く同
様の工程で形成される。したがって、ダブルヘテロ構造
をなすクラッド層83、活性層84およびクラッド層8
5を制御性良く形成でき、この結果、発光輝度−印加電
流特性が安定する。また、クラッド層88形成後にエッ
チング工程を介在させないので、成長界面が酸化される
ことがない。したがって、電流リークが減少して発光輝
度が高まる。このように、発光ダイオードの特性を向上
させることができる。また、コンタクト層86および上
部電極90は、クラッド層85の円錐台部分に設けられ
た小面積の円形パターンとなっている。これにより、素
子表面からの光の取り出し効率を高めることができる。
The current constriction layer 82, the through groove 82b, and the cladding layer 88 are formed in exactly the same steps as in the semiconductor laser device of the first embodiment. Therefore, cladding layer 83, active layer 84 and cladding layer 8 having a double hetero structure
5 can be formed with good controllability, and as a result, the emission luminance-applied current characteristics are stabilized. Further, since the etching step is not interposed after the formation of the cladding layer 88, the growth interface is not oxidized. Therefore, current leakage is reduced and light emission luminance is increased. Thus, the characteristics of the light emitting diode can be improved. Further, the contact layer 86 and the upper electrode 90 have a small area circular pattern provided in the truncated cone portion of the cladding layer 85. Thereby, the light extraction efficiency from the element surface can be increased.

【0051】実際に、この発光ダイオードを5mmφのパ
ッケージにモールドし、20mAの通電を行ったとこ
ろ、波長555nmで光度4カンデラ(従来0.3カンデラ
程度)が得られた。
Actually, when this light emitting diode was molded into a 5 mmφ package and energized at 20 mA, a luminous intensity of 4 candela at a wavelength of 555 nm (conventionally about 0.3 candela) was obtained.

【0052】なお、上記各実施例では、GaAs基板はp
型としたが、当然ながらこれに限られるものではない。
GaAs基板の導電型はp型,n型のどちらであっても良
く、各成長層の導電型もGaAs基板の導電型に応じて定
めれば良い。また、レーザ発振波長は、AlGaInP活
性層の組成を適当に選ぶことにより、赤色から橙色の波
長帯を選択することができる。活性層は必ずしもノンド
ープである必要はなく、p型またはn型にしても良い。ま
た、ダブルヘテロ層の構成は、必要に応じてガイド層を
入れたSCH(セパレート・コンファインメント・ヘテ
ロストラクチャ)構造にしても良いし、多重量子井戸構
造や多重量子障壁構造を採用しても良い。GaInPやG
aAsによるコンタクト層も必要に応じて設けることがで
きる。また、GaAs基板は(111)Bを主面としていれ
ばジャスト方向である必要はなく、
In each of the above embodiments, the GaAs substrate is p
It was a type, but of course it is not limited to this.
The conductivity type of the GaAs substrate may be either p-type or n-type, and the conductivity type of each growth layer may be determined according to the conductivity type of the GaAs substrate. The laser oscillation wavelength can be selected from a red to orange wavelength band by appropriately selecting the composition of the AlGaInP active layer. The active layer does not necessarily need to be non-doped, and may be p-type or n-type. The structure of the double hetero layer may be a SCH (separate confinement hetero structure) structure in which a guide layer is inserted as necessary, or a multi-quantum well structure or a multi-quantum barrier structure may be employed. . GaInP or G
A contact layer of aAs can also be provided as needed. In addition, the GaAs substrate does not need to be in the just direction as long as (111) B is the main surface,

【数4】 [00]や[0]方向に数度オフしていても良
い。また、電流狭窄層内にAlGaAs層を埋め込んだ後
の層成長は、MOCVD法によるのが望ましいが、MB
E(モレキュラ・ビーム・エピタキシ)法、ALE(ア
トミック・レイヤ・エピタキシ)法、CBE(ケミカル
・ビーム・エピタキシ)法などの他の気相成長方法であ
っても良い。
## EQU00004 ## It may be turned off several times in the [00] or [0] direction. The layer growth after embedding the AlGaAs layer in the current confinement layer is preferably performed by the MOCVD method.
Other vapor phase growth methods such as an E (molecular beam epitaxy) method, an ALE (atomic layer epitaxy) method, and a CBE (chemical beam epitaxy) method may be used.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
半導体発光素子は、p型またはn型のうち一方の導電型
を持つ基板の表面に、p型またはn型のうち他方の導電
型を持ち、上記基板表面に対して垂直方向に電流通路を
形成するための貫通溝を有する電流狭窄層を備えるとと
もに、この電流狭窄層上にダブルヘテロ構造をなす第1
のクラッド層、活性層および第2のクラッド層を備えた
半導体発光素子において、上記貫通溝は上記基板の端面
に対して垂直方向に延びるストライプ状のパターンをな
しているので、屈折率ガイド型の半導体レーザ素子を構
成することができる。この半導体レーザ素子において、
GaAs基板の表面上で、GaAsまたはAlGaAsからな
る電流狭窄層の貫通溝内に一方の導電型を持つAlGaA
sからなる第3のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記
第3のクラッド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同
一平面をなしている構造は、上記GaAs基板を(11
1)B面上でAlGaAsの成長速度が実質的にゼロとな
る温度に保持した状態で、上記貫通溝内にAlGaAsか
らなる第3のクラッド層を公知の成長方法、例えばMO
CVD法により成長させることにより実現できる。この
場合、電流狭窄層および第3のクラッド層上に、AlGa
InPからなる第1のクラッド層を、エッチング工程を
介在させることなく公知の成長方法、例えばMOCVD
法により、制御性良く平坦に形成できる。また、ダブル
ヘテロ構造をなすように、第1のクラッド層の成長に連
続して、活性層および第2のクラッド層を制御性良く平
坦に形成できる。したがって、第1のクラッド層、活性
層および第2のクラッド層の厚さのバラツキは殆ど生じ
ない。したがって、従来の半導体レーザ素子に比して、
レーザ発振の基本モードを安定化することができる。ま
た、第3のクラッド層形成後にエッチング工程を介在さ
せないので、成長界面が酸化されることがない。したが
って、電流リークを減少させて発振しきい値を低下させ
ることができる。また、第1のクラッド層の厚さは通常
薄く設定され、このとき高次モードのロスが少なくなる
ことはない。したがって、キンクレベルを向上させるこ
とができる。このように、半導体レーザ素子の特性を向
上させることができる。
As is apparent from the above description, the semiconductor light emitting device of the first invention has a p-type or n-type conductive film on the surface of a substrate having one of the p-type and n-type conductive types. A first confining layer having a mold, and having a through groove for forming a current path in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and forming a double heterostructure on the current confining layer;
In the semiconductor light emitting device having the cladding layer, the active layer, and the second cladding layer, the through-groove has a stripe-shaped pattern extending in a direction perpendicular to the end face of the substrate, and thus has a refractive index guide type. A semiconductor laser device can be configured. In this semiconductor laser device,
On the surface of the GaAs substrate, AlGaA having one conductivity type is formed in the through groove of the current confinement layer made of GaAs or AlGaAs.
s, and the surface of the third cladding layer and the surface of the current confinement layer are flush with each other.
1) While maintaining a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the B-plane becomes substantially zero, a third cladding layer made of AlGaAs is formed in the through groove by a known growth method, for example, MO.
It can be realized by growing by a CVD method. In this case, AlGa is formed on the current confinement layer and the third cladding layer.
The first cladding layer made of InP is formed by a known growth method without intervening an etching step, for example, MOCVD.
According to the method, it can be formed flat with good controllability. In addition, the active layer and the second clad layer can be formed to be flat with good controllability following the growth of the first clad layer so as to form a double hetero structure. Therefore, the thickness of the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer hardly varies. Therefore, compared to the conventional semiconductor laser device,
The fundamental mode of laser oscillation can be stabilized. Further, since the etching step is not interposed after the formation of the third cladding layer, the growth interface is not oxidized. Therefore, it is possible to reduce the current leakage and lower the oscillation threshold. Further, the thickness of the first cladding layer is usually set to be thin, and at this time, the loss of the higher-order mode does not decrease. Therefore, the kink level can be improved. Thus, the characteristics of the semiconductor laser device can be improved.

【0054】また、上記第3のクラッド層は、上記電流
狭窄層の表面を覆う延在部分を有し、この延在部分の厚
さは上記貫通溝内に埋め込まれた部分の厚さよりも薄く
設定されている場合、例えばMOCVD法によりダブル
ヘテロ構造を構成する層を形成したとき、活性層が上記
貫通溝の縁でわずかに屈曲した状態になる。これによ
り、導波構造として、基板(電流狭窄層)の光吸収によ
る実効屈折率ガイド構造の性格と、活性層の屈曲による
実屈折率ガイド構造の性格とを併せ持ち、基本モードに
対するモードロスの減少と、高次モードに対するモード
ロスの増大効果とを奏することができる。この結果、基
本モードをさらに安定化することができる。
Further, the third cladding layer has an extended portion covering the surface of the current constriction layer, and the thickness of the extended portion is smaller than the thickness of the portion embedded in the through groove. When it is set, for example, when a layer forming a double hetero structure is formed by MOCVD, the active layer is slightly bent at the edge of the through groove. As a result, the waveguide structure has the characteristics of the effective refractive index guide structure due to the light absorption of the substrate (current confinement layer) and the characteristics of the real refractive index guide structure due to the bending of the active layer. And an effect of increasing mode loss with respect to the higher-order mode. As a result, the basic mode can be further stabilized.

【0055】また、上記電流狭窄層の上記貫通溝内の周
縁に、上記他方の導電型を持ち、表面が上記電流狭窄層
の表面と同一平面をなす電流狭窄層延長部が埋め込ま
れ、上記第3のクラッド層は上記貫通溝内で上記電流狭
窄層延長部の内側に埋め込まれている場合、動作時に上
記電流狭窄層延長部の分だけ電流の注入幅が狭くでき、
したがって、さらに発振しきい値を低減させることがで
きる。また、非点隔差を低減させることができる。
Further, a current confinement layer extension having the other conductivity type and having a surface flush with the surface of the current confinement layer is buried in a periphery of the current confinement layer in the through groove. In the case where the cladding layer of No. 3 is buried inside the current confinement layer extension in the through groove, the current injection width can be reduced by the current confinement layer extension during operation,
Therefore, the oscillation threshold value can be further reduced. Further, the astigmatic difference can be reduced.

【0056】また、上記電流狭窄層の上記貫通溝は複数
設けられ、上記第3のクラッド層が上記各貫通溝内に埋
め込まれている場合、動作時に各貫通溝が形成する電流
通路に応じて複数の発振領域を形成できる。すなわち、
半導体レーザアレイを構成することができる。
In the case where a plurality of the through-grooves of the current constriction layer are provided and the third cladding layer is embedded in each of the through-grooves, according to a current path formed by each of the through-grooves during operation. A plurality of oscillation regions can be formed. That is,
A semiconductor laser array can be configured.

【0057】また、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層
内にとどまる深さの非貫通溝を上記貫通溝に並んで1つ
以上有し、上記非貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第
4のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記第4のクラッ
ド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなし
ている場合、基板上に各層を積層したことにより活性層
にかかる歪を上記各非貫通溝上に分散させることができ
る。したがって、貫通溝上の発振領域にかかる歪を緩和
でき、この結果、素子の長期的信頼性を良好なものにで
きる。
Further, the current confinement layer has at least one non-penetrating groove having a depth that stays in the current confinement layer, in line with the through-groove, and has the one conductivity type in the non-penetrating groove. When the fourth cladding layer is embedded and the surface of the fourth cladding layer and the surface of the current confinement layer are on the same plane, the strain applied to the active layer due to the lamination of each layer on the substrate Can be dispersed on each of the non-through grooves. Therefore, the strain applied to the oscillation region on the through groove can be reduced, and as a result, the long-term reliability of the device can be improved.

【0058】また、第2の発明の半導体発光素子は、p
型またはn型のうち一方の導電型を持つ基板の表面に、
p型またはn型のうち他方の導電型を持ち、上記基板表
面に対して垂直方向に電流通路を形成するための貫通溝
を有する電流狭窄層を備えるとともに、この電流狭窄層
上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッド層、活性層
および第2のクラッド層を備えた半導体発光素子におい
て、上記貫通溝は円形状のパターンをなしているので、
表面出射型の発光ダイオードを構成することができる。
この発光ダイオードにおいて、電流狭窄層の貫通溝内に
上記一方の導電型を持つ第3のクラッド層が埋め込ま
れ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と上記電流狭窄
層の表面とが同一平面をなしているので、電流狭窄層お
よび第3のクラッド層上に、ダブルヘテロ構造をなす第
1のクラッド層、活性層および第2のクラッド層を、エ
ッチング工程を介在させることなく公知の成長方法、例
えばMOCVD法により、制御性良く平坦に形成でき
る。したがって、第1のクラッド層、活性層および第2
のクラッド層の厚さのバラツキは殆ど生じない。したが
って、発光輝度−印加電流特性を安定させることができ
る。。また、第3のクラッド層形成後にエッチング工程
を介在させないので、成長界面が酸化されることがな
い。したがって、電流リークを減少させて発光輝度を高
めることができる。このように、発光ダイオードの特性
を向上させることができる。
Further, the semiconductor light emitting device of the second invention has
On the surface of the substrate having one of the conductivity types of
a current confinement layer having the other conductivity type of p-type or n-type and having a through groove for forming a current path in a direction perpendicular to the surface of the substrate, and a double heterostructure on the current confinement layer; In the semiconductor light emitting device having the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer, the through groove has a circular pattern.
A surface-emitting type light-emitting diode can be formed.
In this light emitting diode, the third cladding layer having the one conductivity type is embedded in the through groove of the current confinement layer, and the surface of the third cladding layer and the surface of the current confinement layer are flush with each other. Therefore, the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer having a double hetero structure are formed on the current confinement layer and the third cladding layer by a known growth method without an etching step. For example, a flat surface can be formed with good controllability by, for example, the MOCVD method. Therefore, the first clad layer, the active layer and the second
Almost no variation in the thickness of the cladding layer occurs. Therefore, the emission luminance-applied current characteristics can be stabilized. . Further, since the etching step is not interposed after the formation of the third cladding layer, the growth interface is not oxidized. Therefore, the light emission luminance can be increased by reducing the current leakage. Thus, the characteristics of the light emitting diode can be improved.

【0059】また、上記ダブルヘテロ構造をなす層が円
錐台状に形成されている場合、素子表面の光取り出し効
率を高めることができる。
When the layer having the double hetero structure is formed in a truncated cone shape, the light extraction efficiency on the element surface can be increased.

【0060】また、上記基板は、(111)B面又は
(111)B面を主面とするオフ面を上記表面とするG
aAsからなり、上記電流狭窄層はGaAsまたはAlGaA
sからなり、上記第3のクラッド層はAlGaAsからなる
場合、上記基板を所定の温度に保持した状態で、上記貫
通溝内に、上記一方の導電型を持つAlGaAsからなる
第3のクラッド層を、表面が上記電流狭窄層の表面とが
同一平面となるように成長させて、上記貫通溝を埋め込
むことができる。したがって、上記第3のクラッド層お
よび電流狭窄層上に、公知の成長方法により、ダブルヘ
テロ構造をなす第1のクラッド層、活性層および第2の
クラッド層を制御性良く平坦に成長させることができ
る。
The substrate has a (111) B plane or a G plane having an off plane having the (111) B plane as a main surface.
aAs, and the current confinement layer is made of GaAs or AlGaAs.
In the case where the third cladding layer is made of AlGaAs, the third cladding layer made of AlGaAs having one conductivity type is placed in the through groove while the substrate is kept at a predetermined temperature. The through-groove can be buried by growing the surface so that the surface is flush with the surface of the current confinement layer. Therefore, the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer having the double hetero structure can be grown flat on the third cladding layer and the current confinement layer with good controllability by a known growth method. it can.

【0061】また、第3の発明の半導体発光素子の製造
方法によれば、p型またはn型のうち一方の導電型を持
つGaAs基板の(111)B面又は(111)B面を主面
とするオフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型を
持つGaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設
け、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上記
基板に至る所定のパターンの貫通溝を形成した後、上記
基板を(111)B面上のAlGaAsの成長速度が実質
的にゼロとなる温度に保持した状態で、上記貫通溝内
に、上記一方の導電型を持つAlGaAsからなる第3の
クラッド層を成長させるので、上記第3のクラッド層の
表面が上記電流狭窄層の表面とが同一平面となるように
成長させて、上記貫通溝を埋め込むことができる。した
がって、上記第3のクラッド層および電流狭窄層上にダ
ブルヘテロ構造をなす第1のクラッド層、活性層および
第2のクラッド層を制御性良く平坦に形成することがで
き、この結果、従来に比して特性を改善した半導体レー
ザ素子、半導体発光素子などの半導体発光素子を作製す
ることができる。
According to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the third invention, the (111) B surface or the (111) B surface of the GaAs substrate having one of p-type and n-type conductivity is used as the main surface. A current confinement layer made of GaAs or AlGaAs having the other conductivity type of p-type or n-type is provided on the off surface, and a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate is provided on the current confinement layer. After the through-groove is formed, the substrate is kept at a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the (111) B plane becomes substantially zero, and the AlGaAs having one conductivity type is formed in the through-groove. Since the third clad layer made of is grown, the surface of the third clad layer can be grown so that the surface of the current constriction layer is flush with the surface of the current confinement layer, and the through-groove can be embedded. Therefore, the first clad layer, the active layer and the second clad layer having a double hetero structure can be formed on the third clad layer and the current confinement layer flatly with good controllability. A semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser device or a semiconductor light emitting device with improved characteristics can be manufactured.

【0062】また、第4の発明の半導体発光素子の製造
方法によれば、上記電流狭窄層の上記貫通溝内の周縁
に、上記他方の導電型を持ち、表面が上記電流狭窄層の
表面と同一平面をなす電流狭窄層延長部を埋め込み、上
記第3のクラッド層は上記電流狭窄層延長部の内側に埋
め込まれている場合、動作時に上記電流狭窄層延長部の
分だけ電流の注入幅を狭くできる。したがって、上記半
導体発光素子、特に半導体レーザ素子の発振しきい値を
さらに低減させることができる。また、非点隔差を低減
させることができる。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the fourth invention, the current confinement layer has the other conductivity type at the periphery of the current confinement layer in the through-groove, and the surface is in contact with the surface of the current confinement layer. In the case where the current confinement layer extension part forming the same plane is buried, and the third cladding layer is buried inside the current confinement layer extension part, the current injection width is increased by the amount of the current confinement layer extension during operation. Can be narrow. Therefore, the oscillation threshold value of the semiconductor light emitting device, particularly the semiconductor laser device, can be further reduced. Further, the astigmatic difference can be reduced.

【0063】また、第5の発明の半導体発光素子の製造
方法によれば、上記電流狭窄層に、この電流狭窄層内に
とどまる深さの非貫通溝を上記貫通溝に並んで1つ以上
設け、上記非貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第4の
クラッド層を埋め込み、かつ、上記第4のクラッド層の
表面と上記電流狭窄層の表面とを同一平面にすることが
できる。したがって、基板上に各層を積層したことによ
り活性層にかかる歪を上記各非貫通溝上に分散させるこ
とができる。したがって、貫通溝上の発振領域にかかる
歪を緩和でき、この結果、素子の長期的信頼性を良好な
ものにできる。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the fifth invention, one or more non-penetrating grooves are provided in the current confinement layer so as to remain in the current confinement layer in a line with the through grooves. The fourth cladding layer having the one conductivity type may be embedded in the non-through groove, and the surface of the fourth cladding layer and the surface of the current confinement layer may be flush with each other. Therefore, the strain applied to the active layer by disposing each layer on the substrate can be dispersed on each of the non-through grooves. Therefore, the strain applied to the oscillation region on the through groove can be reduced, and as a result, the long-term reliability of the device can be improved.

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

【図1】 この発明の第1実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の第2実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 この発明の第3実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 3 is a view showing a cross section of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention;

【図4】 GaAs基板の(111)B面上におけるAl
GaAs、GaInP,AlGaInP各層の成長速度と基板温
度との関係を示す図である。
FIG. 4 shows Al on a (111) B surface of a GaAs substrate.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the growth rate of each layer of GaAs, GaInP, and AlGaInP and the substrate temperature.

【図5】 上記第1実施例の半導体レーザの製造工程を
説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the first embodiment.

【図6】 この発明の第4実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a cross section of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の第5実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a cross section of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】 この発明の第6実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 8 is a view showing a cross section of a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】 この発明の第7実施例の半導体レーザ素子の
断面を示す図である。
FIG. 9 is a view showing a cross section of a semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】 この発明の第8実施例の発光ダイオードの
断面および表面を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a cross section and a surface of a light emitting diode according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】 従来の実効屈折率ガイド型半導体レーザ素
子の断面を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a cross section of a conventional effective refractive index guide type semiconductor laser device.

【図12】 従来の実屈折率ガイド型半導体レーザの断
面を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a cross section of a conventional real refractive index guide type semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,21,31,41,51,61,71,81 p−Ga
As基板 2,12,22,32,42″,52,62,72,82 n−
GaAs電流狭窄層 2b,12b,22b,32b,42b,52b,62b,72b,82
b 貫通溝 3,13,23,33,43,53,63,73,83 第1ク
ラッド層 4,14,24,34,44,54,64,74,84 活性層 5,15,25,35,45,55,65,75,85 第2ク
ラッド層 8,18,28,38,48,58,68,78,88 p−AlGaAs第3クラッド層 38′ p−AlGaAs第3クラッド層の延在部分 42′ n−AlGaAs電流狭窄層 52′ n−GaAs電流狭窄層延長部 72b′ 非貫通溝 78′ p−AlGaAs第4クラッド層
1,11,21,31,41,51,61,71,81 p-Ga
As substrate 2,12,22,32,42 ", 52,62,72,82 n-
GaAs current confinement layer 2b, 12b, 22b, 32b, 42b, 52b, 62b, 72b, 82
b Through-groove 3,13,23,33,43,53,63,73,83 First cladding layer 4,14,24,34,44,54,64,74,84 Active layer 5,15,25,35 , 45, 55, 65, 75, 85 Second cladding layer 8, 18, 28, 38, 48, 58, 68, 78, 88 p-AlGaAs third cladding layer 38 'p-AlGaAs Third cladding layer extension Part 42 'n-AlGaAs current confinement layer 52' n-GaAs current confinement layer extension 72b 'non-through groove 78' p-AlGaAs fourth cladding layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/18 H01L 33/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/18 H01L 33/00

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 p型またはn型のうち一方の導電型を持
つGaAs基板の表面に、p型またはn型のうち他方の導
電型を持ち、上記基板表面に対して垂直方向に電流通路
を形成するための貫通溝を有するGaAsまたはAlGaA
sからなる電流狭窄層を備えるとともに、この電流狭窄
層上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッド層、活性
層および第2のクラッド層を備えた半導体発光素子にお
いて、上記貫通溝は上記基板の端面に対して垂直方向に
延びるストライプ状のパターンをなし、 上記貫通溝内に上記一方の導電型を持つAlGaAsから
なる第3のクラッド層が埋め込まれ、かつ、上記第3の
クラッド層の表面と上記電流狭窄層の表面とが同一平面
をなし、 上記第1のクラッド層は上記一方の導電型を持つAlGa
InPからなることを特徴とする半導体発光素子。
A GaAs substrate having one of p-type or n-type conductivity has a p-type or n-type conductivity on the surface thereof, and has a current path perpendicular to the substrate surface. GaAs or AlGaAs having a through groove for forming
s, and a first clad layer, an active layer, and a second clad layer having a double heterostructure on the current confinement layer. A third cladding layer made of AlGaAs having the one conductivity type is buried in the through-groove, and has a stripe-shaped pattern extending in a direction perpendicular to the end face; The surface of the current confinement layer is coplanar with the surface of the current confinement layer, and the first cladding layer is formed of AlGa having the one conductivity type.
A semiconductor light-emitting device comprising InP.
【請求項2】 p型またはn型のうち一方の導電型を持
つ基板の表面に、p型またはn型のうち他方の導電型を
持ち、上記基板表面に対して垂直方向に電流通路を形成
するための貫通溝を有する電流狭窄層を備えるととも
に、この電流狭窄層上にダブルヘテロ構造をなす第1の
クラッド層、活性層および第2のクラッド層を備えた半
導体発光素子において、 上記貫通溝は上記基板の端面に対して垂直方向に延びる
ストライプ状のパターンをなし、 上記貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第3のクラッド
層が埋め込まれ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と
上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなし、 上記第3のクラッド層は、上記電流狭窄層の表面を覆う
延在部分を有し、この延在部分の厚さは上記貫通溝内に
埋め込まれた部分の厚さよりも薄く設定されていること
を特徴とする半導体発光素子。
2. A current path is formed on a surface of a substrate having one of p-type or n-type conductivity and having the other conductivity type of p-type or n-type and perpendicular to the substrate surface. A semiconductor light emitting device comprising: a current confinement layer having a through-groove for forming the first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer having a double hetero structure on the current confinement layer; A stripe pattern extending in a direction perpendicular to an end face of the substrate, a third cladding layer having the one conductivity type is embedded in the through groove, and a surface of the third cladding layer is formed. And the surface of the current constriction layer are flush with each other, and the third cladding layer has an extended portion that covers the surface of the current constriction layer, and the thickness of the extended portion is within the through groove. Than the thickness of the embedded part A semiconductor light emitting device characterized in that it is also set to be thin.
【請求項3】 p型またはn型のうち一方の導電型を持
つ基板の表面に、p型またはn型のうち他方の導電型を
持ち、上記基板表面に対して垂直方向に電流通路を形成
するための貫通溝を有する電流狭窄層を備えるととも
に、この電流狭窄層上にダブルヘテロ構造をなす第1の
クラッド層、活性層および第2のクラッド層を備えた半
導体発光素子において、 上記貫通溝は上記基板の端面に対して垂直方向に延びる
ストライプ状のパターンをなし、 上記貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第3のクラッド
層が埋め込まれ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と
上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなし、 上記電流狭窄層の上記貫通溝内の周縁に、上記他方の導
電型を持ち、表面が上記電流狭窄層の表面と同一平面を
なす電流狭窄層延長部が埋め込まれ、 上記第3のクラッド層は、上記貫通溝内で上記電流狭窄
層延長部の内側に埋め込まれていることを特徴とする半
導体発光素子。
3. A current path is formed on the surface of a substrate having one of p-type or n-type conductivity and having the other conductivity type of p-type or n-type and perpendicular to the substrate surface. A semiconductor light emitting device comprising: a current confinement layer having a through-groove for forming the first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer having a double hetero structure on the current confinement layer; A stripe pattern extending in a direction perpendicular to an end face of the substrate, a third cladding layer having the one conductivity type is embedded in the through groove, and a surface of the third cladding layer is formed. And the surface of the current confinement layer is flush with the surface of the current confinement layer. Filled layer extension Wherein the third cladding layer is embedded in the through hole and inside the current confinement layer extension.
【請求項4】 上記電流狭窄層の上記貫通溝は複数設け
られ、上記第3のクラッド層が上記各貫通溝内に埋め込
まれていることを特徴とする請求項1に記載の半導体発
光素子。
4. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a plurality of said through grooves of said current constriction layer are provided, and said third cladding layer is embedded in each of said through grooves.
【請求項5】 p型またはn型のうち一方の導電型を持
つ基板の表面に、p型またはn型のうち他方の導電型を
持ち、上記基板表面に対して垂直方向に電流通路を形成
するための貫通溝を有する電流狭窄層を備えるととも
に、この電流狭窄層上にダブルヘテロ構造をなす第1の
クラッド層、活性層および第2のクラッド層を備えた半
導体発光素子において、 上記貫通溝は上記基板の端面に対して垂直方向に延びる
ストライプ状のパターンをなし、 上記貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第3のクラッド
層が埋め込まれ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と
上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなし、 上記電流狭窄層に、この電流狭窄層内にとどまる深さの
非貫通溝を上記貫通溝に並んで1つ以上有し、 上記非貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第4のクラッ
ド層が埋め込まれ、かつ、上記第4のクラッド層の表面
と上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなしていること
を特徴とする半導体発光素子。
5. A current path is formed on a surface of a substrate having one of p-type or n-type conductivity and having the other conductivity type of p-type or n-type and perpendicular to the surface of the substrate. A semiconductor light emitting device comprising: a current confinement layer having a through-groove for forming the first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer having a double hetero structure on the current confinement layer; A stripe pattern extending in a direction perpendicular to an end face of the substrate, a third cladding layer having the one conductivity type is embedded in the through groove, and a surface of the third cladding layer is formed. And the surface of the current confinement layer are on the same plane, and the current confinement layer has at least one non-through groove having a depth that remains in the current confinement layer, in line with the through groove. Within the above one conductivity type Fourth cladding layer is embedded, and the semiconductor light emitting device characterized by the aforementioned fourth surface of the cladding layer and the surface of the current constriction layer is flush with.
【請求項6】 p型またはn型のうち一方の導電型を持
つ基板の表面に、p型またはn型のうち他方の導電型を
持ち、上記基板表面に対して垂直方向に電流通路を形成
するための貫通溝を有する電流狭窄層を備えるととも
に、この電流狭窄層上にダブルヘテロ構造をなす第1の
クラッド層、活性層および第2のクラッド層を備えた半
導体発光素子において、 上記貫通溝は円形状のパターンをなし、 上記貫通溝内に上記一方の導電型を持つ第3のクラッド
層が埋め込まれ、かつ、上記第3のクラッド層の表面と
上記電流狭窄層の表面とが同一平面をなしていることを
特徴とする半導体発光素子。
6. A current path is formed on a surface of a substrate having one of p-type or n-type conductivity and having a p-type or n-type conductivity and perpendicular to the substrate surface. A semiconductor light emitting device comprising: a current confinement layer having a through-groove for forming the first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer having a double hetero structure on the current confinement layer; Has a circular pattern, the third cladding layer having the one conductivity type is embedded in the through groove, and the surface of the third cladding layer and the surface of the current confinement layer are flush with each other. A semiconductor light emitting device characterized by the following.
【請求項7】 上記ダブルヘテロ構造をなす層が円錐台
状に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の
半導体発光素子。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 6, wherein the layer forming the double hetero structure is formed in a truncated cone shape.
【請求項8】 上記基板は、(111)B面又は(11
1)B面を主面とするオフ面を上記表面とするGaAsか
らなり、 上記電流狭窄層はGaAsまたはAlGaAsからなり、 上記第3のクラッド層はAlGaAsからなることを特徴
とする請求項1乃至7のいずれか一つに記載の半導体発
光素子。
8. The method according to claim 1, wherein the substrate is a (111) B plane or a (11) B plane.
1) The current constriction layer is made of GaAs or AlGaAs, and the third cladding layer is made of AlGaAs, wherein the current constriction layer is made of GaAs and the off-plane whose main surface is the B-plane. 8. The semiconductor light emitting device according to any one of 7.
【請求項9】 p型またはn型のうち一方の導電型を持
つGaAs基板の(111)B面又は(111)B面を主面
とするオフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型を
持つGaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設け
る工程と、 上記電流狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上記基板
に至る所定のパターンの貫通溝を形成する工程と、 上記基板を(111)B面上のAlGaAsの成長速度が
実質的にゼロとなる温度に保持した状態で、上記貫通溝
内に、上記一方の導電型を持つAlGaAsからなる第3
のクラッド層を、表面が上記電流狭窄層の表面と同一平
面となるように成長させて、上記貫通溝を埋め込む工程
と、 上記基板上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッド
層、活性層および第2のクラッド層を全面に成長させる
工程を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。
9. A p-type or n-type GaAs substrate having a (111) B surface or an off-surface having a (111) B surface as a main surface, the other surface of which is p-type or n-type. Providing a current confinement layer made of GaAs or AlGaAs having a conductivity type; forming a through-groove in a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate in the current confinement layer; 111) While maintaining a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the B-plane becomes substantially zero, a third layer of AlGaAs having one of the above conductivity types is formed in the through groove.
Growing the cladding layer so that the surface thereof is flush with the surface of the current confinement layer, and filling the through-groove. The first cladding layer, the active layer and the active layer forming a double hetero structure on the substrate A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising a step of growing a second cladding layer over the entire surface.
【請求項10】 p型またはn型のうち一方の導電型を
持つGaAs基板の(111)B面又は(111)B面を主
面とするオフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型
を持つGaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設
ける工程と、 上記電流狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上記基板
に至る所定のパターンの貫通溝を形成する工程と、 上記基板を(111)B面上のAlGaAsの成長速度が
実質的にゼロとなる温度に保持した状態で、上記貫通溝
内の周縁に、上記他方の導電型を持つGaAsまたはAl
GaAsからなる電流狭窄層延長部を、表面が上記電流狭
窄層の表面と同一平面となるように成長させて、上記貫
通溝の幅を狭める工程と、 上記基板を所定の温度に保持した状態で、上記貫通溝内
の上記電流狭窄層延長部の内側に、上記一方の導電型を
持つAlGaAsからなる第3のクラッド層を、表面が上
記電流狭窄層の表面と同一平面となるように成長させ
て、上記貫通溝を埋め込む工程と、 上記基板上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッド
層、活性層および第2のクラッド層を全面に成長させる
工程を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。
10. A p-type or n-type GaAs substrate having a (111) B surface or an off-surface having a (111) B surface as a main surface, the other surface of which is p-type or n-type. Providing a current confinement layer made of GaAs or AlGaAs having a conductivity type; forming a through-groove in a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate in the current confinement layer; 111) While maintaining the temperature at which the growth rate of AlGaAs on the B-plane becomes substantially zero, GaAs or Al having the other conductivity type is formed around the periphery of the through groove.
Growing a current confinement layer extension made of GaAs so that the surface is flush with the surface of the current confinement layer to reduce the width of the through-groove; and maintaining the substrate at a predetermined temperature. A third cladding layer made of AlGaAs having the one conductivity type is grown inside the extension of the current confinement layer in the through groove so that the surface is flush with the surface of the current confinement layer. Filling the through groove, and growing a first clad layer, an active layer, and a second clad layer having a double hetero structure on the entire surface of the substrate. Production method.
【請求項11】 p型またはn型のうち一方の導電型を
持つGaAs基板の(111)B面又は(111)B面を主
面とするオフ面に、p型またはn型のうち他方の導電型
を持つGaAsまたはAlGaAsからなる電流狭窄層を設
ける工程と、 上記電流狭窄層に、この電流狭窄層内にとどまる所定の
パターンの非貫通溝を形成する工程と、 上記電流狭窄層に、この電流狭窄層の表面から上記基板
に至る所定のパターンの貫通溝を形成する工程と、 上記基板を(111)B面上のAlGaAsの成長速度が
実質的にゼロとなる温度に保持した状態で、上記貫通溝
および非貫通溝内に、上記一方の導電型を持つAlGaA
sからなる第3,第4のクラッド層を、それぞれ表面が
上記電流狭窄層の表面と同一平面となるように成長させ
て、上記貫通溝および非貫通溝を埋め込む工程と、 上記基板上にダブルヘテロ構造をなす第1のクラッド
層、活性層および第2のクラッド層を全面に成長させる
工程を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方
法。
11. A p-type or n-type GaAs substrate having a (111) B surface or an off-surface having a (111) B surface as a main surface, the other surface of which is p-type or n-type. A step of providing a current confinement layer made of GaAs or AlGaAs having a conductivity type; a step of forming a predetermined pattern of non-penetrating grooves remaining in the current confinement layer in the current confinement layer; Forming a through-groove having a predetermined pattern from the surface of the current confinement layer to the substrate; and maintaining the substrate at a temperature at which the growth rate of AlGaAs on the (111) B surface becomes substantially zero. AlGaA having the one conductivity type in the through groove and the non-through groove.
a step of growing third and fourth cladding layers made of s so that their surfaces are respectively flush with the surface of the current confinement layer, and embedding the through-grooves and the non-through-grooves; A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising a step of growing a first clad layer, an active layer, and a second clad layer forming a hetero structure on the entire surface.
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