JP2960845B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser device and method of manufacturing the same

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JP2960845B2 JP31368693A JP31368693A JP2960845B2 JP 2960845 B2 JP2960845 B2 JP 2960845B2 JP 31368693 A JP31368693 A JP 31368693A JP 31368693 A JP31368693 A JP 31368693A JP 2960845 B2 JP2960845 B2 JP 2960845B2
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Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報処理および光通
信の主要部品である半導体レーザ素子およびその製造方
法に係り、特に、優れた均一性の特性が得られる横断面
形状を有する半導体レーザ素子およびその製造方法に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device which is a main component of optical information processing and optical communication and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor laser having a cross-sectional shape capable of obtaining excellent uniformity characteristics. The present invention relates to an element and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】通信工業用の半導体レーザは、特性のば
らつきが少なく均一性に優れたものが要求されている。
また、良質な半導体レーザを安価に供給するためには、
歩留まりを向上させる必要がある。従来より、実用的な
半導体レーザ素子においては、レーザ動作が開始される
閾値電流を低下させ、発振モードを制御するため、スト
ライプ状の開口部を持つ電流狭窄層により、活性領域以
外の電流を制限した構造が知られている。
2. Description of the Related Art Semiconductor lasers for use in the telecommunications industry are required to have characteristics with little variation and excellent uniformity.
In order to supply high quality semiconductor lasers at low cost,
It is necessary to improve the yield. Conventionally, in a practical semiconductor laser device, in order to reduce the threshold current at which laser operation starts and control the oscillation mode, a current confinement layer having a stripe-shaped opening limits the current outside the active region. Known structures are known.

【0003】上記のストライプ型構造を有し、特性の均
一性に優れたレーザ素子として、図6に工程順横断面を
示すレーザ素子が提案されている(日本特許:1534
266号)。以下に、その製造工程を詳細に説明する。
As a laser device having the above-mentioned stripe type structure and excellent characteristics uniformity, there has been proposed a laser device shown in FIG.
266). Hereinafter, the manufacturing process will be described in detail.

【0004】まず、n型GaAs基板10上に、n型G
aAsバッファ層11、n型Al0.45Ga0.55Asクラ
ッド層12、ノンドープAl0.15Ga0.85As活性層1
3、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層14、p型G
aAs成長促進層15、n型Al0.6Ga0.4Asエッチ
ングストップ層16、n型GaAs電流狭窄層17を、
有機金属気相エピタキシャル(以下、MOVPEと略
す:Metal Organic Vapor Pha
se Epitaxy)成長法、または分子ビームエピ
タキシャル(以下、MBEと略す:Molecular
Beam Epitaxy)成長法により順次積層す
る(図6(a))。
First, on an n-type GaAs substrate 10, an n-type G
aAs buffer layer 11, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 12, non-doped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 1
3, p-type Al 0.45 Ga 0.55 As cladding layer 14, p-type G
an aAs growth promoting layer 15, an n-type Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 16, and an n-type GaAs current confinement layer 17;
Metal organic vapor phase epitaxy (hereinafter abbreviated as MOVPE: Metal Organic Vapor Pha)
se Epitaxy) or molecular beam epitaxy (hereinafter abbreviated as MBE: Molecular)
The layers are sequentially stacked by a beam epitaxy (FIG. 6A).

【0005】次いで、上記各層が積層された基板の上
に、フォトレジスト(図示せず)を塗布し、通常のフォ
トリソグラフィによって、フォトレジストにストライプ
状の開口部を形成する。次いで、このフォトレジストを
マスクとして、化学エッチングによりストライプ部のn
型GaAs電流狭窄層17およびn型AlGaAsエッ
チングストップ層16を除去した後、フォトレジストの
除去を行う(図6(b))。
Next, a photoresist (not shown) is applied on the substrate on which the above layers are stacked, and a stripe-shaped opening is formed in the photoresist by ordinary photolithography. Next, using this photoresist as a mask, n of the stripe portion is etched by chemical etching.
After removing the n-type GaAs current confinement layer 17 and the n-type AlGaAs etching stop layer 16, the photoresist is removed (FIG. 6B).

【0006】更に、液相エピタキシャル(以下、LPE
と略す:Liquid PhaseEpitaxy)成
長法により、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層2
0、p型GaAsコンタクト層21を全体を被うように
積層する(図6(c))。最後に、n型GaAs基板1
0側にn型オーム性電極30、p型GaAsコンタクト
層21側にp型オーム性電極31を形成して半導体レー
ザ素子が完成する(図6(d))。
Further, liquid phase epitaxy (hereinafter referred to as LPE)
Abbreviation: Liquid Phase Epitaxy) p-type Al 0.45 Ga 0.55 As cladding layer 2
0, the p-type GaAs contact layer 21 is laminated so as to cover the whole (FIG. 6C). Finally, the n-type GaAs substrate 1
An n-type ohmic electrode 30 is formed on the 0 side and a p-type ohmic electrode 31 is formed on the p-type GaAs contact layer 21 side, thereby completing a semiconductor laser device (FIG. 6D).

【0007】上記工程により形成された半導体レーザ素
子は、n型GaAs電流狭窄層17によって電流が有効
に中央のストライプ部に注入されるため、発振閾値電流
が30mAと低く、また、n型GaAs電流狭窄層17
の光吸収によってストライプ部とストライプ以外の部分
には実効的な屈折率差が生じるため、光出力10mWま
で安定な基本横モードで発振する。
In the semiconductor laser device formed by the above process, the current is effectively injected into the central stripe portion by the n-type GaAs current confinement layer 17, so that the oscillation threshold current is as low as 30 mA and the n-type GaAs current is reduced. Narrowing layer 17
As a result, an effective refractive index difference occurs between the stripe portion and the portion other than the stripe due to the light absorption, so that oscillation is performed in a stable fundamental transverse mode up to an optical output of 10 mW.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の従来の半導体レーザ素子は、次の2つの要因により
電流狭窄層の変形が生じ易いという問題点があった。そ
の第1の要因は、LPE成長の高温待機時に、気相中の
マストランスポートによって、n型GaAs電流狭窄層
17の開口部の上部エッジ17−1を構成する物質が、
図7(a)に示すように開口部下部エッジ17−2へ移
動することである。また、第2の要因は、p型AlGa
Asクラッド層20の成長時にも液相中のメルトバック
によって、図7(b)に示すようにn型GaAs電流狭
窄層17の開口部の上部エッジ17−1を構成する物質
が液相中に融け出すことである。
However, the conventional semiconductor laser device having the above structure has a problem that the current confinement layer is easily deformed due to the following two factors. The first factor is that the material forming the upper edge 17-1 of the opening of the n-type GaAs current confinement layer 17 by mass transport in the vapor phase during high-temperature standby for LPE growth is as follows:
This is to move to the lower edge 17-2 of the opening as shown in FIG. The second factor is p-type AlGa
Even when the As clad layer 20 is grown, the material forming the upper edge 17-1 of the opening of the n-type GaAs current confinement layer 17 becomes in the liquid phase due to the melt back in the liquid phase as shown in FIG. It is to melt.

【0009】これらの変形の度合は、ウェハ内の場所に
より異なり、また再現性にも乏しいため、LPE成長後
のストライプ幅のばらつきが大きくなる。これは素子特
性上に、水平方向の放射角のばらつき、雑音特性のばら
つき(実効屈折率差の微小なばらつきが影響する)とな
って現れる。この結果として、所望の放射角特性が得ら
れる歩留は90%、所望の雑音特性が得られる歩留は8
0%に過ぎず、総合的な歩留は70%程度まで低下する
という問題点があった。以上の問題点に鑑み本発明の課
題は、気相中のマストランスポート及び液相中のメルト
バックを共に抑制して、電流狭窄層に設けた開口部のエ
ッジ形状を良好に保存し、ストライプ形状のばらつきや
変形を防止し、均一な特性のレーザ素子を歩留よく製造
できる構造を有するレーザ素子及びその製造方法を提供
することである。
The degree of these deformations differs depending on the location in the wafer, and the reproducibility is poor, so that the stripe width variation after LPE growth becomes large. This appears on the element characteristics as a variation in the radiation angle in the horizontal direction and a variation in the noise characteristics (a minute variation in the effective refractive index difference affects). As a result, the yield at which a desired radiation angle characteristic is obtained is 90%, and the yield at which a desired noise characteristic is obtained is 8%.
This is only 0%, and there is a problem that the overall yield is reduced to about 70%. In view of the above problems, an object of the present invention is to suppress both mass transport in the gas phase and melt back in the liquid phase, to preserve the edge shape of the opening provided in the current confinement layer well, An object of the present invention is to provide a laser element having a structure capable of preventing variations in shape and deformation and manufacturing a laser element having uniform characteristics with high yield, and a method for manufacturing the same.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を有する。すなわち、本発明は、
半導体基板と、該半導体基板上に積層されレーザ発振用
の活性領域を含む半導体多層膜と、該半導体多層膜上に
積層され該半導体多層膜まで達するストライプ状の開口
部を持つ電流狭窄層および成長抑止層と、前記開口部に
おいて前記半導体多層膜に接し、前記成長抑止層上で途
切れたクラッド層と、を有する半導体レーザ素子であ
る。
In order to solve the above problems, the present invention has the following arrangement. That is, the present invention
A semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film laminated on the semiconductor substrate and including an active region for laser oscillation, and a current confinement layer having a stripe-shaped opening laminated on the semiconductor multilayer film and reaching the semiconductor multilayer film, and growth. A semiconductor laser device comprising: a suppression layer; and a cladding layer in contact with the semiconductor multilayer film at the opening and interrupted on the growth suppression layer.

【0011】また本発明は、半導体基板と、該半導体基
板上に積層されレーザ発振用の活性領域を含む半導体多
層膜と、該半導体多層膜上に形成され該半導体多層膜ま
で達するストライプ状の開口部を持ち電流狭窄機能を有
する成長抑止層と、前記開口部において前記半導体多層
膜に接し、前記成長抑止層上で途切れたクラッド層と、
を有する半導体レーザ素子である。
Further, the present invention provides a semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film laminated on the semiconductor substrate and including an active region for laser oscillation, and a stripe-shaped opening formed on the semiconductor multilayer film and reaching the semiconductor multilayer film. A growth suppression layer having a current constriction function having a portion, a cladding layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth suppression layer,
Is a semiconductor laser device having:

【0012】また本発明においては、上記半導体レーザ
素子において、成長抑止層の材質を、AlxGa1-xAs
(x≧0.1)または(AlyGa1-y1-zInzP(y
≧0.1、z〜0.5)とすることができる。また本発
明においては、上記半導体レーザ素子において、成長抑
止層の材質を、Al23、SiO2、SiNw(w〜4/
3)、フォトレジストの何れかとすることができる。
According to the present invention, in the above-mentioned semiconductor laser device, the material of the growth suppressing layer is Al x Ga 1 -x As.
(X ≧ 0.1) or (Al y Ga 1-y) 1-z In z P (y
.Gtoreq.0.1, z to 0.5). Further, in the present invention, in the above-described semiconductor laser device, the material of the growth suppressing layer is Al 2 O 3 , SiO 2 , SiN w ( w (4 /
3), any of photoresists.

【0013】また本発明は、半導体基板上に、レーザ発
振用の活性領域を含む半導体多層膜および電流狭窄層お
よび成長抑止層を形成する工程と、前記電流狭窄層およ
び成長抑止層に、前記半導体多層膜まで達するストライ
プ状の開口部を形成する工程と、前記開口部において前
記半導体多層膜に接し、前記成長抑止層上で途切れるク
ラッド層を、液相エピタキシャル成長法により成長させ
る工程と、を有する半導体レーザ素子の製造方法であ
る。
Further, the present invention provides a step of forming a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation, a current confinement layer and a growth suppressing layer on a semiconductor substrate, and forming the semiconductor confining layer and the growth suppressing layer on the semiconductor substrate. A step of forming a stripe-shaped opening reaching the multilayer film; and a step of growing a cladding layer in contact with the semiconductor multilayer film at the opening and interrupted on the growth suppressing layer by a liquid phase epitaxial growth method. This is a method for manufacturing a laser element.

【0014】また本発明は、半導体基板上に、レーザ発
振用の活性領域を含む半導体多層膜および電流狭窄機能
を有する成長抑止層を形成する工程と、前記成長抑止層
に、前記半導体多層膜まで達するストライプ状の開口部
を形成する工程と、前記開口部において前記半導体多層
膜に接し、前記成長抑止層上で途切れるクラッド層を、
液相エピタキシャル成長法により成長させる工程と、を
有する半導体レーザ素子の製造方法である。
The present invention also provides a step of forming a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation and a growth suppressing layer having a current confinement function on a semiconductor substrate. Forming a stripe-shaped opening that reaches, and a cladding layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is cut off on the growth suppression layer,
And a step of growing by a liquid phase epitaxial growth method.

【0015】[0015]

【作用】上記構成により、本発明においては、電流狭窄
層は、気相中の高温待機時にも成長抑止層によって保護
されるため、マストランスポートが抑制されて良好な形
状保存が行われる。また、LPE成長は成長抑止層のな
いストライプ状の開口部に集中して起こるため、メルト
バックも抑制されて形状が良好に保存される。
According to the present invention, in the present invention, the current confinement layer is protected by the growth suppressing layer even during standby at a high temperature in the gas phase, so that mass transport is suppressed and good shape preservation is performed. In addition, since LPE growth occurs intensively in a stripe-shaped opening having no growth suppressing layer, meltback is suppressed and the shape is well preserved.

【0016】また、電流狭窄機能を成長抑止層に持たせ
ることも可能である。成長抑止層の材料として、マスト
ランスポートの起こりにくく、かつ、LPE成長を抑制
する効果のある物質を選定することは、さほど困難なこ
とではない。例えば、成長抑止層を半導体層により形成
する際の材質としては、AlxGa1-xAs(x≧0.
1)または(AlyGa1-y1-zInzP(x≧0.1、
z〜0.5)が適当である。更に、成長抑止層を誘電体
膜により形成する際の材質としては、Al23、SiO
2、SiNw(w〜4/3)、フォトレジストが適当であ
る。
Further, it is also possible to give the current suppressing function to the growth suppressing layer. It is not so difficult to select a material that is less likely to cause mass transport and has an effect of suppressing LPE growth as a material for the growth suppressing layer. For example, as a material when the growth suppressing layer is formed of a semiconductor layer, Al x Ga 1 -x As (x ≧ 0.
1) or (Al y Ga 1-y ) 1-z In z P (x ≧ 0.1,
z to 0.5) are appropriate. Further, when the growth suppressing layer is formed of a dielectric film, the material may be Al 2 O 3 or SiO 2.
2 , SiN w (w〜 / 4/3) and photoresist are suitable.

【0017】気相中のマストランスポートは、エッチン
グ後のn型GaAs電流狭窄層17の形状に依存する。
一般的に、鋭角部は鈍角部に比べて大きな表面エネルギ
ーをもっているため、図7(a)に示すように、エネル
ギーが減少する方向、つまり鋭角から鈍角への変形がお
こるのである。かといって、最初から鈍角に加工したの
では、実効的なストライプ幅が広がることとなり所望の
レーザ特性が得られない。そこで、鋭角の先端部分をマ
ストランスポートの起こりにくい物質により構成するこ
とが有効となる。
The mass transport in the gas phase depends on the shape of the n-type GaAs current confinement layer 17 after etching.
Generally, since an acute angle portion has a larger surface energy than an obtuse angle portion, as shown in FIG. 7A, a direction in which the energy decreases, that is, a deformation from an acute angle to an obtuse angle occurs. On the other hand, if the processing is performed at an obtuse angle from the beginning, the effective stripe width increases, and the desired laser characteristics cannot be obtained. Therefore, it is effective to form the acute-angled tip portion with a substance that does not easily cause mass transport.

【0018】また、液相中のメルトバックも、鋭角部に
おいては、液相からの結晶の析出速度よりも液相への融
解速度の方が大きいことにより発生するもので、融液の
過飽和度(析出速度)を増すことにより防止することが
可能である。しかし、ウェハ全面に成長させる場合の過
飽和度には限界がある。これは、過飽和度を増加しよう
とする余り融液温度を過度に降下させても、融液中に微
結晶が析出し過飽和度がかえって低下してしまうためで
ある。このためには、成長面上に成長抑止層の窓を設
け、成長領域を成長抑止層のないウェハの一部分に限定
して、融液の過飽和度をその一部分に集中させることが
最も有効な手段となる。
Melt back in the liquid phase is also caused by the fact that the melting rate in the liquid phase is higher than the rate of crystal precipitation from the liquid phase at the acute angle portion. It can be prevented by increasing the (deposition rate). However, there is a limit to the degree of supersaturation when growing over the entire surface of the wafer. This is because, even if the melt temperature is excessively lowered so as to increase the degree of supersaturation, microcrystals are precipitated in the melt and the degree of supersaturation is rather lowered. For this purpose, the most effective means is to provide a window for the growth suppressing layer on the growth surface, limit the growth region to a part of the wafer without the growth suppressing layer, and concentrate the supersaturation degree of the melt on the part. Becomes

【0019】[0019]

【実施例】次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明に係る半導体レーザ素子の
第1実施例の構造を示す横断面図である。第1実施例の
半導体レーザ素子は、n型GaAs基板10、n型Ga
Asバッファ層11、n型Al0.45Ga0.55Asクラッ
ド層12、ノンドープAl0.15Ga0.85As活性層1
3、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層14、p型G
aAs成長促進層15、n型Al0.6Ga0.4Asエッチ
ングストップ層16、n型GaAs電流狭窄層17、n
型AlxGa1-xAs(x=0.5)成長抑止層18、p
型Al0.45Ga0.55Asクラッド層20、p型GaAs
コンタクト層21、n型オーム性電極30、p型オーム
性電極31からなる。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a first embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. The semiconductor laser device of the first embodiment includes an n-type GaAs substrate 10, an n-type Ga
As buffer layer 11, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As cladding layer 12, non-doped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 1
3, p-type Al 0.45 Ga 0.55 As cladding layer 14, p-type G
aAs growth promotion layer 15, n-type Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 16, n-type GaAs current confinement layer 17, n
-Type Al x Ga 1 -x As (x = 0.5) growth inhibiting layer 18, p
Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 20, p-type GaAs
It comprises a contact layer 21, an n-type ohmic electrode 30, and a p-type ohmic electrode 31.

【0020】図2は、第1実施例の製造工程を示す工程
順断面図である。まず、図2(a)に示すように、n型
GaAs基板10上に、n型GaAsバッファ層11、
n型Al0.45Ga0.55Asクラッド層12、ノンドープ
Al0.15Ga0.85As活性層13、p型Al0.45Ga
0.55Asクラッド層14、p型GaAs成長促進層1
5、n型Al0.6Ga0.4Asエッチングストップ層1
6、n型GaAs電流狭窄層17、n型AlxGa1-x
s(x=0.5)成長抑止層18を、MOVPE成長法
またはMBE成長法により積層する。
FIG. 2 is a process sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment. First, as shown in FIG. 2A, an n-type GaAs buffer layer 11 is formed on an n-type GaAs substrate 10.
n-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 12, non-doped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 13, p-type Al 0.45 Ga
0.55 As clad layer 14, p-type GaAs growth promoting layer 1
5. n-type Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 1
6, n-type GaAs current confinement layer 17, n-type Al x Ga 1 -x A
The s (x = 0.5) growth suppressing layer 18 is laminated by MOVPE growth method or MBE growth method.

【0021】次いで、フォトレジスト(図示せず)を塗
布し、通常のフォトリソグラフィによってフォトレジス
トにストライプ状の開口部を形成し、このフォトレジス
トをマスクとして、化学エッチングによりストライプ部
のn型AlGaAs成長抑止層18、n型GaAs電流
狭窄層17、n型AlGaAsエッチングストップ層1
6を除去し、フォトレジストの除去も続けて行う。
Next, a photoresist (not shown) is applied, and a stripe-shaped opening is formed in the photoresist by ordinary photolithography. Using this photoresist as a mask, n-type AlGaAs is grown in the stripe by chemical etching. Suppression layer 18, n-type GaAs current confinement layer 17, n-type AlGaAs etching stop layer 1
6 is removed, and the photoresist is continuously removed.

【0022】その後、図2(b)に示すように、LPE
成長法により、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層2
0、p型GaAsコンタクト層21を積層する。更に、
n型GaAs基板10側にn型オーム性電極30、p型
GaAsコンタクト層21側にp型オーム性電極31を
形成して、図1に示す半導体レーザ素子が完成する。
Thereafter, as shown in FIG.
The p-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 2
0, a p-type GaAs contact layer 21 is laminated. Furthermore,
An n-type ohmic electrode 30 is formed on the n-type GaAs substrate 10 side and a p-type ohmic electrode 31 is formed on the p-type GaAs contact layer 21 side, thereby completing the semiconductor laser device shown in FIG.

【0023】LPE成長の高温待機の際、結晶中のAl
は気相中に遊離し難い元素であるため、n型AlGaA
s成長抑止層18のマストランスポートは殆ど発生せ
ず、n型GaAs電流狭窄層17についてもn型AlG
aAs成長抑止層18に保護されることによってマスト
ランスポートによる変形は抑制される。
During the high-temperature standby for LPE growth, Al in the crystal
Is an element hardly released in the gas phase,
Almost no mass transport occurs in the s growth suppression layer 18, and the n-type GaAs current confinement layer 17 also has n-type AlG
Deformation due to mass transport is suppressed by being protected by the aAs growth suppression layer 18.

【0024】一方、エッチング加工時にn型AlGaA
s成長抑止層18中のAlが空気中で酸化され、n型A
lGaAs成長抑止層18表面には薄層の酸化膜が形成
されているため、n型AlGaAs成長抑止層18上の
LPE成長が抑制される。このためp型AlGaAsク
ラッド層20の成長はストライプ部に集中するため、実
効的な過飽和度は非常に大きく、n型GaAs電流狭窄
層17の液相中のメルトバックは殆ど見られない。更
に、n型AlGaAs成長抑止層18自身はメルトバッ
クの起こりにくい物質であるため、メルトバックに関し
てもn型GaAs電流狭窄層17の保護膜として機能す
る。
On the other hand, n-type AlGaAs
Al in the s growth inhibition layer 18 is oxidized in the air, and n-type A
Since a thin oxide film is formed on the surface of the lGaAs growth suppression layer 18, LPE growth on the n-type AlGaAs growth suppression layer 18 is suppressed. Therefore, since the growth of the p-type AlGaAs cladding layer 20 is concentrated on the stripe portion, the effective degree of supersaturation is very large, and almost no meltback in the liquid phase of the n-type GaAs current confinement layer 17 is observed. Further, since the n-type AlGaAs growth suppressing layer 18 itself is a substance that is unlikely to melt back, it also functions as a protective film for the n-type GaAs current confinement layer 17 with respect to the melt back.

【0025】p型AlGaAsクラッド層20の成長
は、ストライプ及びその周辺部に限定されるが、p型G
aAsコンタクト層21については、成長時間を長くと
ることによりウェハ全面に成長させることができる。n
型AlxGa1-xAs成長抑止層18の組成については、
Al構成比xが大きいほど変形抑制の効果は大きいが、
x≧0.1においてその効果が確認されている。
The growth of the p-type AlGaAs cladding layer 20 is limited to the stripe and its peripheral portion.
The aAs contact layer 21 can be grown over the entire surface of the wafer by increasing the growth time. n
The composition of the Al x Ga 1 -x As growth suppression layer 18 is as follows.
Although the effect of suppressing deformation is greater as the Al composition ratio x is larger,
The effect has been confirmed at x ≧ 0.1.

【0026】本発明はAlGaAs系材料に限定される
ものではなく、第2の実施例として、GaInP系材料
による例を示す。本第2実施例は、図1の第1実施例と
構造の点では同じである。第2実施例の各層の構成材料
は、n型GaAs基板10、n型GaAsバッファ層1
1、n型(Al0.6Ga0.40.5In0.5Pクラッド層1
2、ノンドープGa0.5In0.5P活性層13、p型(A
0.6Ga0.40.5In0.5Pクラッド層14、p型Ga
0.5In0.5P成長促進層15、n型(Al0.8Ga0.2
0.5In0.5Pエッチングストップ層16、n型Ga0.5
In0.5P電流狭窄層17、n型(AlyGa1-yzIn
1-zP(y=0.5、z=0.5)成長抑止層18、p
型Al0.8Ga0.2Asクラッド層20、p型GaAsコ
ンタクト層21である。
The present invention is not limited to an AlGaAs-based material, but shows a second embodiment using a GaInP-based material. The second embodiment is the same in structure as the first embodiment of FIG. The constituent materials of each layer of the second embodiment are an n-type GaAs substrate 10, an n-type GaAs buffer layer 1
1. n-type (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P cladding layer 1
2, non-doped Ga 0.5 In 0.5 P active layer 13, p-type (A
1 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 14, p-type Ga
0.5 In 0.5 P growth promoting layer 15, n-type (Al 0.8 Ga 0.2 )
0.5 In 0.5 P etching stop layer 16, n-type Ga 0.5
In 0.5 P current confinement layer 17, n-type (Al y Ga 1 -y ) z In
1-z P (y = 0.5, z = 0.5) growth inhibiting layer 18, p
A type Al 0.8 Ga 0.2 As clad layer 20 and a p-type GaAs contact layer 21.

【0027】本第2実施例においても、n型(Aly
1-yzIn1-zP成長抑止層18中のAlの効果によ
り、n型Ga0.5In0.5P電流狭窄層17のマストラン
スポートおよびメルトバックによる変形が抑制されるこ
とは第1の実施例と同様である。組成についてはy≧
0.1、z〜0.5の時に効果を確認することができ
た。
Also in the second embodiment, the n-type (Al y G
a 1-y ) The deformation of the n-type Ga 0.5 In 0.5 P current confinement layer 17 due to mass transport and meltback due to the effect of Al in the z In 1 -z P growth suppression layer 18 is first. This is the same as the embodiment. For the composition, y ≧
The effect was able to be confirmed at 0.1 and z to 0.5.

【0028】次に、図3は、本発明に係る半導体レーザ
素子の第3実施例の断面図を示す。本実施例では、各層
の組成は第1の実施例と同一であるが、p型GaAsコ
ンタクト層21の成長時間が第1の実施例より短いた
め、p型GaAsコンタクト層21の成長はウェハ全面
には達せず部分的となる。p型GaAsコンタクト層2
1の成長が全面であるか部分的であるかは素子特性には
特に影響を及ぼさない。
FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In this embodiment, the composition of each layer is the same as that of the first embodiment. However, the growth time of the p-type GaAs contact layer 21 is shorter than that of the first embodiment. And it is partial. p-type GaAs contact layer 2
Whether the growth of 1 is all or partial does not particularly affect the element characteristics.

【0029】次に、図4は、本発明に係る半導体レーザ
素子の第4実施例の断面図を示す。本実施例では、成長
抑止層18を除く層の組成は第1の実施例と同一であ
る。成長抑止層18は、Al23またはSiO2または
SiNw(w〜4/3)またはフォトレジストの誘電体
膜によって形成されている。フォトレジストの場合には
特に成長抑止層を形成する工程を設ける必要はなく、従
来の半導体レーザの製造工程において、n型GaAs電
流狭窄層17およびn型AlGaAsエッチングストッ
プ層16のストライプ状エッチング加工後のフォトレジ
スト除去を行わず、エッチングマスクのフォトレジスト
をそのまま成長抑止層18として使用すればよい。誘電
体膜の成長抑止効果はより大きく、p型GaAsコンタ
クト層21においても、成長時間の多寡にかかわらずウ
ェハ全面に成長することはない。
FIG. 4 is a sectional view of a fourth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In the present embodiment, the composition of the layers other than the growth suppressing layer 18 is the same as in the first embodiment. The growth suppressing layer 18 is formed of a dielectric film of Al 2 O 3, SiO 2, SiN w (w〜 / 4) or a photoresist. In the case of a photoresist, it is not necessary to provide a step of forming a growth inhibition layer. In a conventional semiconductor laser manufacturing process, after the n-type GaAs current confinement layer 17 and the n-type AlGaAs etching stop layer 16 have been subjected to the striped etching process. The photoresist of the etching mask may be used as it is as the growth suppressing layer 18 without removing the photoresist. The effect of suppressing the growth of the dielectric film is greater, and the p-type GaAs contact layer 21 does not grow over the entire surface of the wafer regardless of the growth time.

【0030】次に、図5は、本発明に係る半導体レーザ
素子の第5実施例の断面図を示す。本実施例では、電流
狭窄機能を成長抑止層18が兼ね備えているため電流狭
窄層はなく、エッチングストップ層も必要としない。そ
の他の層の組成は第1の実施例と同一である。成長抑止
層18は、Al23またはSiO2またはSiNw(w〜
4/3)またはフォトレジストの誘電体膜によって形成
されている。そのため、p型GaAsコンタクト層21
の成長が部分的であることは第4実施例と同様である。
FIG. 5 is a sectional view showing a fifth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In the present embodiment, since the growth suppressing layer 18 also has a current confining function, there is no current confining layer and no etching stop layer is required. The composition of the other layers is the same as in the first embodiment. The growth suppressing layer 18 is made of Al 2 O 3 or SiO 2 or SiN w (ww
4/3) or a dielectric film of a photoresist. Therefore, the p-type GaAs contact layer 21
Is similar to that of the fourth embodiment.

【0031】また、n型AlxGa1-xAs(x≧0.
1)またはn型(AlyGa1-y1-zInzP(y≧0.
1、z〜0.5)を、電流狭窄機能をもつ成長抑止層と
して採用することも可能であり、この時のp型AlGa
Asクラッド層20、p型GaAsコンタクト層21の
形状は、図1または図2と同様のものとなる。
Further, n-type Al x Ga 1 -x As (x ≧ 0.
1) or n-type (Al y Ga 1-y) 1-z In z P (y ≧ 0.
1, z to 0.5) can be adopted as a growth suppressing layer having a current confinement function.
The shapes of the As cladding layer 20 and the p-type GaAs contact layer 21 are the same as those in FIG. 1 or FIG.

【0032】上記第1から第5の実施例の半導体レーザ
素子を作成し、その特性を測定した結果、所定の放射角
特性及び雑音特性を満足する良品の歩留は、共に99%
と非常に高いものであった。また、上記全ての実施例の
活性層として、単一組成層ではなく、量子井戸構造(Q
W:Quantum Well)、歪み量子井戸構造
(StrainedQW)、分離閉じ込めヘテロ構造
(SCH:Separate Confinement
Heterostructure)を採用した場合も
有効であることはいうまでもない。また上記実施例で
は、ストライプが1本の半導体レーザ素子について説明
したが、半導体レーザ素子の用途によっては、複数のス
トライプを備えるものにも、本発明が適用可能なこと
は、上記製造工程が、ストライプの本数に限定されない
工程であることからも明らかである。
The semiconductor laser devices of the first to fifth embodiments were fabricated and their characteristics were measured. As a result, the yield of non-defective products satisfying predetermined radiation angle characteristics and noise characteristics was 99%.
And it was very expensive. Further, the active layer in all the above embodiments is not a single composition layer but a quantum well structure (Q
W: Quantum Well, strained quantum well structure (Strained QW), isolated confinement heterostructure (SCH: Separate Confinement)
It is needless to say that the case where Heterostructure is adopted is also effective. Further, in the above embodiment, the semiconductor laser device having one stripe has been described. However, depending on the application of the semiconductor laser device, the present invention is applicable to a device having a plurality of stripes. It is clear from the fact that the process is not limited to the number of stripes.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気相中のマストランスポート、液相中のメルトバックが
ともに抑制されて、ストライプ形状が良好に保存される
ため、ストライプ形状のばらつきによるレーザ特性のば
らつき、殊に水平放射角のばらつき、雑音特性のばらつ
きが低減されて、特性の均一性に優れた半導体レーザ素
子を得ることができ、特性の均一性に優れた半導体レー
ザ素子を歩留良く製造することができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention,
Both mass transport in the gas phase and melt back in the liquid phase are suppressed, and the stripe shape is well preserved. Therefore, variations in the laser characteristics due to variations in the stripe shape, especially variations in the horizontal radiation angle, noise characteristics Is reduced, a semiconductor laser device having excellent uniformity of characteristics can be obtained, and a semiconductor laser device having excellent uniformity of characteristics can be manufactured with good yield.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザ素子の第1実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】第1実施例の半導体レーザ素子の製造工程を示
す工程順断面図である。
FIG. 2 is a process order sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser device of the first embodiment.

【図3】本発明に係る半導体レーザ素子の第3実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a third embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体レーザ素子の第4実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a fourth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図5】本発明に係る半導体レーザ素子の第5実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a fifth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図6】従来の半導体レーザ素子の製造工程を示す工程
順断面図である。
FIG. 6 is a process order sectional view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor laser device.

【図7】従来の半導体レーザの電流狭窄層の変形の様子
を説明する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a state of deformation of a current confinement layer of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 バッファ層 12 クラッド層 13 活性層 14 クラッド層 15 成長促進層 16 エッチングストップ層 17 電流狭窄層 18 成長抑止層 20 クラッド層 21 コンタクト層 30 n型オーム性電極 31 p型オーム性電極 REFERENCE SIGNS LIST 10 semiconductor substrate 11 buffer layer 12 clad layer 13 active layer 14 clad layer 15 growth promoting layer 16 etching stop layer 17 current confinement layer 18 growth suppression layer 20 clad layer 21 contact layer 30 n-type ohmic electrode 31 p-type ohmic electrode

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 該半導体基板上に積層されレーザ発振用の活性領域を含
む半導体多層膜と、 該半導体多層膜上に積層され該半導体多層膜まで達する
ストライプ状の開口部を持つ電流狭窄層および成長抑止
層と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れたクラッド層と、を有することを特徴
とする半導体レーザ素子。
A semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film laminated on the semiconductor substrate and including an active region for laser oscillation, and a stripe-shaped opening laminated on the semiconductor multilayer film and reaching the semiconductor multilayer film. A semiconductor laser device comprising: a current confinement layer and a growth suppressing layer; and a cladding layer that is in contact with the semiconductor multilayer film at the opening and is interrupted on the growth suppressing layer.
【請求項2】 半導体基板と、 該半導体基板上に積層されレーザ発振用の活性領域を含
む半導体多層膜と、 該半導体多層膜上に形成され該半導体多層膜まで達する
ストライプ状の開口部を持ち電流狭窄機能を有する成長
抑止層と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れたクラッド層と、を有することを特徴
とする半導体レーザ素子。
2. A semiconductor substrate comprising: a semiconductor substrate; a semiconductor multilayer film laminated on the semiconductor substrate and including an active region for laser oscillation; and a stripe-shaped opening formed on the semiconductor multilayer film and reaching the semiconductor multilayer film. A semiconductor laser device comprising: a growth suppression layer having a current constriction function; and a cladding layer that is in contact with the semiconductor multilayer film at the opening and is interrupted on the growth suppression layer.
【請求項3】 成長抑止層がAlxGa1-xAs(x≧
0.1)または(AlyGa1-y1-zInzP(y≧0.
1、z〜0.5)からなることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の半導体レーザ素子。
3. The growth suppressing layer is made of Al x Ga 1 -x As (x ≧
0.1) or (Al y Ga 1-y) 1-z In z P (y ≧ 0.
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device comprises: 1, z to 0.5).
【請求項4】 成長抑止層が、Al23、SiO2、S
iNw(w〜4/3)、フォトレジストの何れかからな
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半
導体レーザ素子。
4. The growth inhibiting layer is made of Al 2 O 3 , SiO 2 , S
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is made of one of iN w (w〜4 / 3) and a photoresist. 4.
【請求項5】 半導体基板上に、レーザ発振用の活性領
域を含む半導体多層膜および電流狭窄層および成長抑止
層を形成する工程と、 前記電流狭窄層および成長抑止層に、前記半導体多層膜
まで達するストライプ状の開口部を形成する工程と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れるクラッド層を、液相エピタキシャル
成長法により成長させる工程と、を有することを特徴と
する半導体レーザ素子の製造方法。
5. A step of forming a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation and a current confinement layer and a growth suppression layer on a semiconductor substrate; and forming the current confinement layer and the growth suppression layer up to the semiconductor multilayer film. A step of forming a stripe-shaped opening reaching, and a step of growing a cladding layer in contact with the semiconductor multilayer film at the opening and interrupted on the growth suppressing layer by a liquid phase epitaxial growth method. Manufacturing method of a semiconductor laser device.
【請求項6】 半導体基板上に、レーザ発振用の活性領
域を含む半導体多層膜および電流狭窄機能を有する成長
抑止層を形成する工程と、 前記成長抑止層に、前記半導体多層膜まで達するストラ
イプ状の開口部を形成する工程と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れるクラッド層を、液相エピタキシャル
成長法により成長させる工程と、を有することを特徴と
する半導体レーザ素子の製造方法。
6. A step of forming a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation and a growth suppressing layer having a current confinement function on a semiconductor substrate, wherein the growth suppressing layer has a stripe shape reaching the semiconductor multilayer film. Forming an opening, and a step of growing, by a liquid phase epitaxial growth method, a cladding layer in contact with the semiconductor multilayer film at the opening and interrupted on the growth suppressing layer by a liquid phase epitaxial growth method. Device manufacturing method.
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