JP3028641B2 - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacturing method thereof

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JP3028641B2
JP3028641B2 JP3152174A JP15217491A JP3028641B2 JP 3028641 B2 JP3028641 B2 JP 3028641B2 JP 3152174 A JP3152174 A JP 3152174A JP 15217491 A JP15217491 A JP 15217491A JP 3028641 B2 JP3028641 B2 JP 3028641B2
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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、光デイスクメモリ装
置等の光情報処理分野で使用される半導体レーザ及びそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser used in the field of optical information processing such as an optical disk memory device and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、上記光情報処理分野で使用される
半導体レーザとしては、しきい値電流が低く且つ安定し
た横モード特性を有するとともに、高出力のものが強く
要求されてきている。これらの要求を実現する方法の1
つに、不純物拡散による無秩序化(IILD;Impu
rity Induced Layer Disord
ering)の技術がある。この不純物拡散による無秩
序化技術を用いて電流及び光の閉じ込めを行い、高効率
化及び高出力化を可能とした半導体レーザとしては、例
えば、アプライド・フィジクス・レターズ,Vol.4
9,133頁(1986年)に開示されたものがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor laser used in the optical information processing field, a laser having a low threshold current, a stable transverse mode characteristic, and a high output has been strongly demanded. One of the ways to fulfill these requirements
Finally, disordering by impurity diffusion (IILD; Impu)
right Induced Layer Disorder
ering) technology. As a semiconductor laser capable of achieving high efficiency and high output by confining current and light by using this disordering technique by impurity diffusion, for example, Applied Physics Letters, Vol. 4
9, 133 (1986).

【0003】この半導体レーザ100は、図14に示す
ように、n型基板101と、このn型基板101上に積
層されたn型のAlGaAsクラッド層102と、この
AlGaAsクラッド層102上に積層された活性層1
03と、この活性層103上に積層されたp型のAlG
aAsクラッド層104と、このAlGaAsクラッド
層104上に積層されたGaAsキャップ層105とを
備えている。
As shown in FIG. 14, the semiconductor laser 100 has an n-type substrate 101, an n-type AlGaAs cladding layer 102 laminated on the n-type substrate 101, and a lamination on the AlGaAs cladding layer 102. Active layer 1
03 and a p-type AlG laminated on the active layer 103.
An aAs cladding layer 104 and a GaAs cap layer 105 laminated on the AlGaAs cladding layer 104 are provided.

【0004】そして、上記半導体レーザ100は、中央
部を除く両側の部分にn型のSiを拡散して、図14に
破線で示すように、活性層103に無秩序化した領域1
06を形成するように構成されている。
In the semiconductor laser 100, n-type Si is diffused into both sides except for the central portion, and as shown by a broken line in FIG.
06 is formed.

【0005】その結果、上記活性層103の両側には、
不純物が拡散した屈折率の大きなしかも不純物の種類に
よって決定される所定の導電型の無秩序化領域106が
存在することになる。そのため、活性層103の中央部
のみが導波路として作用するとともに、当該活性層10
3の両側には、不純物の種類によって決定される導電型
を有する無秩序化領域106との間にpn接合が生じ、
電流の流れを妨げるため、光及び電流を横方向に閉じ込
めることが可能となる。以上のことから漏れ電流が抑制
され、低しきい値の半導体レーザが実現される。
As a result, on both sides of the active layer 103,
The disordered region 106 of a predetermined conductivity type having a large refractive index in which the impurity is diffused and determined by the type of the impurity is present. Therefore, only the central portion of the active layer 103 acts as a waveguide, and the active layer 10
3 have pn junctions with the disordered region 106 having a conductivity type determined by the type of the impurity,
Blocking the flow of current allows light and current to be confined laterally. As described above, the leakage current is suppressed, and a semiconductor laser with a low threshold value is realized.

【0006】ところで、このような半導体レーザを高出
力で駆動するため、半導体レーザへの注入電流を増して
光出力を増加させていくと、共振器の出射面側では強い
誘導放出のためキャリアの再結合が速く、キャリアの分
布強度が部分的に低下する所謂空間的ホールバーニング
(hole burning)が発生する。この空間的
ホールバーニングによって出射端面近傍の注入キャリア
密度が大幅に低くなると、反転分布状態に達しなくなる
ため、端面近傍で光の正味の吸収が起こり、この光吸収
に伴う発熱によって光学的損傷(COD;catast
rophicoptical damage)が発生す
るという問題点が生じる。
By the way, in order to drive such a semiconductor laser at a high output, the light output is increased by increasing the injection current to the semiconductor laser. So-called spatial hole burning occurs in which recombination is fast and the distribution intensity of carriers is partially reduced. If the density of the injected carriers near the emission end face becomes significantly low due to the spatial hole burning, the population inversion will not be achieved. Therefore, net absorption of light occurs near the end face, and the optical damage (COD) is caused by the heat generated by the light absorption. ; Catast
However, there arises a problem that a ropicoptic damage occurs.

【0007】そこで、高出力発振時に発生する光学的損
傷(COD)を防止するために、同じく不純物拡散によ
る無秩序化技術を用いて、共振器の端面近傍に光透過層
を設けた半導体レーザが、アプライド・フィジクス・レ
ターズ,Vol.49,1572頁(1986年)に開
示されている。
Therefore, in order to prevent optical damage (COD) occurring at the time of high-power oscillation, a semiconductor laser provided with a light transmitting layer near the end face of a resonator using the disordering technique also by impurity diffusion has been proposed. Applied Physics Letters, Vol. 49, 1572 (1986).

【0008】この半導体レーザ100は、図15に示す
ように、n型のGaAs基板111と、n型のAlGa
Asクラッド層112と、活性層113と、p型のAl
GaAsクラッド層114と、同じくp型のAlGaA
sコンタクト層115と、GaAsキャップ層116と
を順次積層したものにおいて、半導体レーザ100の出
射端面近傍にSiを拡散して無秩序化領域117を形成
して、端面近傍に光透過層117を設けるように構成さ
れている。そして、この出射端面近傍に設けられた光透
過層117によって、半導体レーザ100の出射端面近
傍での光吸収を低減し、光学的損傷(COD)を防止す
るようになっている。
As shown in FIG. 15, an n-type GaAs substrate 111 and an n-type AlGa
As clad layer 112, active layer 113, p-type Al
GaAs cladding layer 114 and p-type AlGaAs
In a layer in which the s contact layer 115 and the GaAs cap layer 116 are sequentially stacked, Si is diffused in the vicinity of the emission end face of the semiconductor laser 100 to form the disordered region 117, and the light transmission layer 117 is provided in the vicinity of the end face. Is configured. Then, the light transmission layer 117 provided near the emission end face reduces light absorption near the emission end face of the semiconductor laser 100 and prevents optical damage (COD).

【0009】ところが、上記半導体レーザにおいては、
後述する2つの理由から、Siの拡散(IILD)を行
った後に、この拡散領域を含む全域にZnの拡散を行う
必要がある。まず第1の理由は、Siの拡散のみを行う
と、Siの表面異常拡散によりp型コンタクト層115
にもSiが混入するため、半導体レーザの直列抵抗を増
加させてしまうためである。第2に、Siの拡散領域
は、n型のクラッド層112にまで達するため、電流を
注入した際にn型のクラッド層112に至る領域に漏れ
電流が発生し、しきい値電流を増加させることになるた
めである。
However, in the above semiconductor laser,
For the following two reasons, it is necessary to perform Zn diffusion (IILD) and then diffuse Zn throughout the entire region including the diffusion region. The first reason is that if only Si is diffused, the p-type contact layer 115 is diffused due to abnormal surface diffusion of Si.
This is because Si is also mixed into the semiconductor laser and the series resistance of the semiconductor laser is increased. Second, since the Si diffusion region reaches the n-type cladding layer 112, when current is injected, a leakage current occurs in the region reaching the n-type cladding layer 112, thereby increasing the threshold current. This is because

【0010】そこで、図16に示すように、Siの拡散
領域を含む全域にZnの拡散を行った半導体レーザがあ
る。図において、121はn型のGaAs基板、122
はn型のGaAsバッファ層、123はn型のAlGa
Asクラッド層、124はn型のAlGaAs光ガイド
層、125はアンドープGaAs活性層、126はp型
のAlGaAs光ガイド層、127はp型のAlGaA
sクラッド層、128はp型のGaAsキャップ層、1
29は電流注入領域、130はSiO2 電流ブロック
層、131はp型電極、132はn型電極、133はS
i拡散領域、134はZn拡散領域をそれぞれ示すもの
である。
Therefore, as shown in FIG. 16, there is a semiconductor laser in which Zn is diffused in the entire region including the Si diffusion region. In the figure, 121 is an n-type GaAs substrate, 122
Is an n-type GaAs buffer layer, and 123 is an n-type AlGa
As clad layer, 124 is an n-type AlGaAs light guide layer, 125 is an undoped GaAs active layer, 126 is a p-type AlGaAs light guide layer, and 127 is a p-type AlGaAs
s cladding layer, 128 is a p-type GaAs cap layer, 1
29 is a current injection region, 130 is a SiO 2 current block layer, 131 is a p-type electrode, 132 is an n-type electrode, and 133 is S
An i-diffusion region 134 indicates a Zn-diffusion region.

【0011】このように、Siの拡散領域133を含む
全域にZnの拡散134を行うことによって、p型コン
タクト層115のキャリア濃度を増加させて直列抵抗を
低減するとともに、Siの拡散領域117にpn接合を
形成してキャリアの流れを妨ぎ、しきい値電流の増大を
防ぐことが可能となる。
As described above, by performing the Zn diffusion 134 over the entire region including the Si diffusion region 133, the carrier concentration of the p-type contact layer 115 is increased to reduce the series resistance, and the Si diffusion region 117 is formed. By forming a pn junction, it is possible to prevent the flow of carriers and prevent an increase in threshold current.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記従来の半導体レーザにおいては、Siの拡散領
域を含む全域に行うZnの拡散が、Siの拡散(IIL
D)に比べて比較的低い温度(約600℃)で、かつ短
時間(30分程度)に行われるため、拡散領域等を制御
するのが困難であり制御性が悪く、又Siの拡散工程後
にZnの拡散工程を行わなければならず、手間のかかる
作業が必要となり、半導体レーザの信頼性を低下させる
とともに量産化を困難にするという問題点があった。
However, the above-mentioned prior art has the following problems. That is, in the above-described conventional semiconductor laser, the diffusion of Zn in the entire region including the diffusion region of Si is performed by the diffusion of Si (IIL).
Since it is performed at a relatively low temperature (about 600 ° C.) and in a short time (about 30 minutes) as compared with D), it is difficult to control the diffusion region and the like, and the controllability is poor. A Zn diffusion step has to be performed later, which requires a laborious operation, which causes a problem that the reliability of the semiconductor laser is reduced and mass production is difficult.

【0013】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、出射端面近傍での光吸収による光学的損傷(C
OD)を防止することができるのは勿論のこと、高出力
かつ低しきい値の半導体レーザを、高い信頼性でしかも
量産化にすぐれた状態で実現可能な半導体レーザ及びそ
の製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems caused by optical damage (C) caused by light absorption near the exit end face.
OD) can be prevented, and a semiconductor laser which can realize a high-output and low-threshold semiconductor laser with high reliability and excellent mass production, and a method of manufacturing the same can be provided. It is in.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明に係
る半導体レーザは、第1クラッド層と、この第1クラッ
ド層上に積層された活性層と、この活性層上に積層され
た第2クラッド層とを備え、この第2クラッド層の上部
、光の出射方向に沿って凸状に隆起したリッジ・スト
ライプ部を形成するとともに、このリッジ・ストライプ
部の出射端面側の端部が、第2クラッド層の端面よりも
内側に位置するように、当該リッジ・ストライプ部を切
り欠いた切欠部を設け、前記リッジ・ストライプ部以外
の表面から前記活性層に達する不純物拡散領域を設ける
ように構成されている。
That is, a semiconductor laser according to the present invention comprises a first cladding layer, an active layer laminated on the first cladding layer, and a second cladding layer laminated on the active layer. And a ridge strut protruding in the direction of light emission on the second clad layer.
The ridge and stripe
The end on the emission end face side of the portion is more than the end face of the second cladding layer.
Cut the ridge stripe so that it is located inside.
Provide a notched notch, other than the ridge stripe
Is formed to provide an impurity diffusion region reaching the active layer from the surface of the substrate.

【0015】また、この発明に係る半導体レーザの製造
方法は、第1クラッド層と、この第1クラッド層上に積
層された活性層と、この活性層上に積層された第2クラ
ッド層とを順次積層した後、この第2クラッド層をエッ
チングすることにより当該第2クラッド層の上部に、光
の出射方向に沿って凸状に隆起したリッジ・ストライプ
部を形成するとともに、このリッジ・ストライプ部の出
射端面側の端部が、第2クラッド層の端面よりも内側に
位置するように、当該リッジ・ストライプ部を切り欠い
切欠部を形成し、このリッジ・ストライプ部以外の表
から不純物を拡散させ、前記活性層に達する不純物拡
散領域を設けるように構成されている。
Further, the method of manufacturing a semiconductor laser according to the present invention includes the steps of: forming a first clad layer, an active layer laminated on the first clad layer, and a second clad layer laminated on the active layer; After the layers are sequentially laminated, the second clad layer is etched to form an optical signal on the second clad layer.
Ridge stripe protruding along the exit direction of light
The ridge stripe is formed
The end on the firing end side is located inside the end surface of the second cladding layer.
Cut out the ridge stripe so that it is
The cut-out portion is formed, the table other than the ridge stripe portion
An impurity is diffused from a surface to provide an impurity diffusion region reaching the active layer.

【0016】上記不純物拡散領域を形成するための不純
物としては、例えば、Siが用いられるが、これに限定
されるものではなく、GeやS等を用いても良い。
As an impurity for forming the impurity diffusion region, for example, Si is used. However, the present invention is not limited to this, and Ge or S may be used.

【0017】また、上記活性層としては、例えば活性層
を光ガイド層を含む多層構造としたが、これに限定され
るものではなく、単層構造や多重量子井戸構造としても
良い。
Further, as the active layer, for example, the active layer has a multilayer structure including a light guide layer, but is not limited to this, and may have a single layer structure or a multiple quantum well structure.

【0018】さらに、半導体レーザを構成する材料とし
ては、例えば、GaAs/AlGaAs系材料が用いら
れるが、これに限定されるものではなく、GaAs/A
lGaInP系材料やInP/AlGaInAs系材料
などを用いても良いことは勿論である。
Further, as a material constituting the semiconductor laser, for example, a GaAs / AlGaAs-based material is used. However, the material is not limited to this, and is not limited to GaAs / AlGaAs.
Needless to say, an lGaInP-based material or an InP / AlGaInAs-based material may be used.

【0019】また、半導体レーザとしては、シングル及
び独立駆動可能なデュアルビームのレーザに適用される
が、3本以上の独立駆動可能なビームを取り出すことも
可能である。
The semiconductor laser is applied to a single beam and a dual beam laser which can be driven independently, but it is also possible to extract three or more independently driven beams.

【0020】[0020]

【作用】このような技術的手段によれば、第2クラッド
層の上部にリッジ・ストライプ部を形成するとともに、
このリッジ・ストライプ部の出射端面側の端部に、その
表面をリッジ・ストライプ部の側方の表面と同一平面と
した切欠部を設け、前記リッジ・ストライプ部の側方表
面及び切欠部表面から前記活性層に達する不純物拡散領
域を設けるように構成されているので、リッジ・ストラ
イプ部の側方に不純物拡散領域を設けることにより、光
及び電流を横方向に閉じ込めることができ、高効率かつ
高出力の半導体レーザを提供できる。また、リッジ・ス
トライプ部の出射端面側の端部に不純物拡散領域を設け
ることにより、出射端面部に非発光領域を設けて光の吸
収を抑制することができ、端面破壊による光出力の制限
を高めることができる。さらに、上記リッジ・ストライ
プ部の側方及び出射端面側の端部の不純物拡散領域は、
1回の不純物拡散工程によって形成することができるの
で、従来の不安定なZn等の拡散工程が不要となり、不
純物拡散工程を行なう時間を短縮することができ、高い
信頼性でしかも量産化にすぐれた状態で半導体レーザを
製造することが可能となる。
According to such technical means, a ridge stripe portion is formed above the second cladding layer,
At the end of the ridge stripe portion on the emission end surface side, a cutout portion having the surface thereof flush with the side surface of the ridge stripe portion is provided, and a cutout portion is formed from the side surface and the cutout surface of the ridge stripe portion. Since it is configured to provide the impurity diffusion region reaching the active layer, by providing the impurity diffusion region on the side of the ridge stripe portion, light and current can be confined in the horizontal direction, and high efficiency and high efficiency can be achieved. An output semiconductor laser can be provided. In addition, by providing an impurity diffusion region at the end of the ridge stripe portion on the emission end surface side, a non-light emitting region can be provided at the emission end surface portion to suppress light absorption, thereby limiting the light output due to end surface destruction. Can be enhanced. Further, the impurity diffusion region on the side of the ridge stripe portion and the end portion on the emission end face side,
Since it can be formed by a single impurity diffusion step, the conventional diffusion step of unstable Zn or the like is not required, the time for performing the impurity diffusion step can be shortened, and high reliability and excellent mass production can be achieved. It is possible to manufacture a semiconductor laser in the state in which the semiconductor laser is in a closed state.

【0021】[0021]

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the illustrated embodiment.

【0022】図1乃至図3はこの発明に係る半導体レー
ザの一実施例としてのウインドウ・ストライプ形埋め込
みヘテロ構造の半導体レーザを示すものである。
FIGS. 1 to 3 show a semiconductor laser having a window stripe type buried heterostructure as one embodiment of the semiconductor laser according to the present invention.

【0023】図において、1はn型のGaAs基板、2
はこのGaAs基板1上に積層されたキャリア濃度n〜
4×1018cm-3、厚さ〜0.2μmのn型GaAsバ
ッファ層、3はこのGaAsバッファ層2上に積層され
たキャリア濃度n〜1×1018cm-3、厚さ〜1.0μ
mのn型AlGaAsクラッド層、4はこのAlGaA
sクラッド層3上に積層されたキャリア濃度n〜1×1
18cm-3、厚さ〜0.1μmのn型AlGaAs光ガ
イド層、5はこのAlGaAs光ガイド層4上に積層さ
れた厚さ〜100ÅのアンドープGaAs活性層、6は
このアンドープGaAs活性層5上に積層されたキャリ
ア濃度p〜1×1018cm-3、厚さ〜0.1μmのp型
AlGaAs光ガイド層、7はこのAlGaAs光ガイ
ド層6上の中央部に、メサ型に積層されたキャリア濃度
p〜5×1017cm-3、厚さ〜1.0μmのp型AlG
aAsクラッド層、8はこのメサ型のAlGaAsクラ
ッド層7の上面に積層されたキャリア濃度p〜1×10
19cm-3、厚さ〜0.2μmのp型GaAsキャップ
層、9は幅3〜10μm、長さ〜270μmのメサ・ス
トライプ部、10は上記メサ型に形成されたp型AlG
aAsクラッド層7の上面及びメサ・ストライプ部9の
側面にわたって積層された厚さ〜0.2μmのSiO2
電流ブロック層、11は上記GaAsキャップ層8及び
SiO2 電流ブロック層10上に積層されたp型電極、
12は上記GaAs基板1の裏面に積層されたn型電
極、23はSiの拡散領域をそれぞれ示している。
In the figure, reference numeral 1 denotes an n-type GaAs substrate;
Are carrier concentrations n to n stacked on the GaAs substrate 1.
An n-type GaAs buffer layer 4 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 0.2 μm 3 has a carrier concentration n of 1 × 10 18 cm −3 stacked on the GaAs buffer layer 2 and a thickness of about 1. 0μ
m n-type AlGaAs cladding layer, 4
Carrier concentration n-1 × 1 laminated on s clad layer 3
An n-type AlGaAs optical guide layer of 0 18 cm -3 and a thickness of 0.1 μm, 5 is an undoped GaAs active layer of a thickness of 100 ° laminated on the AlGaAs optical guide layer 4, and 6 is an undoped GaAs active layer. A p-type AlGaAs light guide layer having a carrier concentration of p.about.1 × 10 18 cm −3 and a thickness of about 0.1 μm laminated on 5, and a mesa-type layer 7 is formed at the center on the AlGaAs light guide layer 6. P-type AlG having a carrier concentration of p〜5 × 10 17 cm -3 and a thickness of 1.01.0 μm
The aAs cladding layer 8 has a carrier concentration of p11 × 10 5 laminated on the upper surface of the mesa-type AlGaAs cladding layer 7.
A p-type GaAs cap layer having a thickness of 19 cm -3 and a thickness of 0.2 μm, a mesa stripe portion 9 having a width of 3 to 10 μm and a length of 270 μm, and 10 a p-type AlG formed in the above-mentioned mesa shape.
a SiO 2 layer having a thickness of about 0.2 μm laminated over the upper surface of the aAs cladding layer 7 and the side surface of the mesa stripe portion 9
A current blocking layer 11, a p-type electrode laminated on the GaAs cap layer 8 and the SiO 2 current blocking layer 10;
Reference numeral 12 denotes an n-type electrode laminated on the back surface of the GaAs substrate 1, and reference numeral 23 denotes a Si diffusion region.

【0024】このように、この実施例に係る半導体レー
ザは、n型AlGaAsクラッド層3と、このAlGa
Asクラッド層3上に積層されたn型AlGaAs光ガ
イド層4と、このAlGaAs光ガイド層4上に積層さ
れたアンドープGaAs活性層5と、このアンドープG
aAs活性層5上に積層されたp型AlGaAs光ガイ
ド層6と、このAlGaAs光ガイド層6上の中央部
に、メサ型に積層されたp型AlGaAsクラッド層7
とを備え、このp型AlGaAsクラッド層7の上部
、光の出射方向に沿って凸状に隆起したメサストライ
プ部9を形成するとともに、このメサストライプ部9の
出射端面側の端部9aが、p型AlGaAsクラッド層
7の端面7aよりも内側に位置するように、当該メサス
トライプ部9を切り欠いた切欠部13を設け、前記リッ
ジ・ストライプ部9以外の表面から前記アンドープGa
As活性層5に達するSiの拡散領域23を設けるよう
に構成されている。
As described above, the semiconductor laser according to this embodiment includes the n-type AlGaAs cladding layer 3 and the AlGa
An n-type AlGaAs optical guide layer 4 laminated on the As clad layer 3; an undoped GaAs active layer 5 laminated on the AlGaAs optical guide layer 4;
A p-type AlGaAs optical guide layer 6 laminated on the aGaAs active layer 5, and a mesa-type p-type AlGaAs clad layer 7 is formed on the center of the AlGaAs optical guide layer 6.
On the p-type AlGaAs cladding layer 7, a mesa stripe protruding in a convex shape along the light emission direction.
And the mesa stripe portion 9 is formed.
The end 9a on the emission end face side is a p-type AlGaAs cladding layer.
7 so as to be located inside the end face 7a of the
A notch 13 in which the trip portion 9 is cut is provided, and the undoped Ga is removed from the surface other than the ridge stripe portion 9.
It is configured to provide a Si diffusion region 23 reaching the As active layer 5.

【0025】次に、この実施例に係る半導体レーザの製
造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the semiconductor laser according to this embodiment will be described.

【0026】上記半導体レーザを製造するには、まず、
図4に示すように、n型のGaAs基板1上に、n型の
GaAsバッファ層2、n型のAlGaAsクラッド層
3、n型のAlGaAs光ガイド層4、アンドープGa
As活性層5、p型のAlGaAs光ガイド層6、p型
のAlGaAsクラッド層7、p型のGaAsキャップ
層8を、それぞれ所定の厚さに順次積層する。
In order to manufacture the semiconductor laser, first,
As shown in FIG. 4, on an n-type GaAs substrate 1, an n-type GaAs buffer layer 2, an n-type AlGaAs cladding layer 3, an n-type AlGaAs light guide layer 4, an undoped Ga
An As active layer 5, a p-type AlGaAs light guide layer 6, a p-type AlGaAs cladding layer 7, and a p-type GaAs cap layer 8 are sequentially laminated to a predetermined thickness.

【0027】その後、フォト・リソグラフィ技術を使っ
て図5及び図6に示すようにエッチングマスク24を形
成し、このエッチングマスク24の部分を残してアンド
ープGaAs活性層5の上〜0.3μmまで、p型のG
aAsキャップ層8、p型のAlGaAsクラッド層7
を、図7及び図8に示すように順次異方性エッチングに
より除去する。その際、エッチャントとしては、例え
ば、H2 SO4 −H2 2 −H2 O系混合液が用いられ
る。このように、エッチングマスク24の部分を残して
p型のGaAsキャップ層8、p型のAlGaAsクラ
ッド層7を順次エッチング除去することにより、p型の
AlGaAsクラッド層7の上部がメサ・ストライプ形
状に形成される。また、p型のAlGaAsクラッド層
7のメサ・ストライプ部9の側方は、エッチングにより
厚さが薄く形成されるとともに、メサ・ストライプ部9
の出射端面側の端部に、その表面がリッジ・ストライプ
部9の側方の表面と同一平面をなす切欠部13が同時に
形成される。
Thereafter, an etching mask 24 is formed by using the photolithography technique as shown in FIGS. 5 and 6, and the portion of the etching mask 24 is left over the undoped GaAs active layer 5 to 0.3 μm. p-type G
aAs cap layer 8, p-type AlGaAs cladding layer 7
Are sequentially removed by anisotropic etching as shown in FIGS. At this time, as an etchant, for example, a H 2 SO 4 —H 2 O 2 —H 2 O-based mixed solution is used. As described above, the p-type GaAs cap layer 8 and the p-type AlGaAs cladding layer 7 are sequentially removed by etching while leaving the etching mask 24, so that the upper portion of the p-type AlGaAs cladding layer 7 has a mesa stripe shape. It is formed. The side of the mesa stripe portion 9 of the p-type AlGaAs cladding layer 7 is formed to have a small thickness by etching, and the mesa stripe portion 9 is formed.
The notch 13 whose surface is flush with the side surface of the ridge stripe portion 9 is simultaneously formed at the end portion on the emission end surface side.

【0028】次に、エッチングマスク24をそのまま保
護膜として利用し、図9に示すように、p型のAlGa
Asクラッド層7及びエッチングマスク24上に拡散源
であるSi21を着膜した後、図10に示すように、エ
ッチングマスク24を除去することにより、メサストラ
イプ部9上に堆積していたSi21は、エッチングマス
ク24とともにリフトオフによって除去される。その結
果、Si21は、基板のオーバーエッチングのため、図
10に示すように、p型のAlGaAsクラッド層7の
上面にのみ積層される。
Next, using the etching mask 24 as it is as a protective film, as shown in FIG.
After depositing Si21 as a diffusion source on the As cladding layer 7 and the etching mask 24, as shown in FIG. 10, by removing the etching mask 24, the Si21 deposited on the mesa stripe portion 9 becomes It is removed by lift-off together with the etching mask 24. As a result, as shown in FIG. 10, the Si 21 is stacked only on the upper surface of the p-type AlGaAs cladding layer 7 due to over-etching of the substrate.

【0029】その後、上記基板の表面から拡散源である
Si21を覆うようにSiO2 拡散保護膜22を着膜し
てから(図11)、電気炉中で850℃の温度で1時
間、拡散深さ〜0.5μmのSi熱拡散を行い、Si拡
散領域23を形成する。このSi拡散領域23は、p型
のAlGaAsクラッド層7の上面からp型のAlGa
As光ガイド層6、アンドープGaAs活性層5、n型
のAlGaAs光ガイド層4及びn型のAlGaAsク
ラッド層3に達するように形成されている。このとき、
試料は内径15mmの石英アンプル中にヒ素粒と共に封
入され、1.7気圧のヒ素雰囲気で熱処理される。
Thereafter, a SiO 2 diffusion protective film 22 is deposited from the surface of the substrate so as to cover the diffusion source Si 21 (FIG. 11), and then the diffusion depth is set at 850 ° C. for 1 hour in an electric furnace. A Si diffusion region 23 is formed by performing Si thermal diffusion of about 0.5 μm. The Si diffusion region 23 is formed from the upper surface of the p-type AlGaAs cladding layer 7 to the p-type AlGa
It is formed so as to reach the As light guide layer 6, the undoped GaAs active layer 5, the n-type AlGaAs light guide layer 4, and the n-type AlGaAs clad layer 3. At this time,
The sample is sealed together with arsenic particles in a quartz ampoule having an inner diameter of 15 mm, and is heat-treated in an arsenic atmosphere of 1.7 atm.

【0030】それからSi21及びSiO2 22をCF
4 のプラズマエッチングにより除去し、全面にSiO2
電流ブロック層10を着膜した後、再びフォトリソグラ
フィ技術を使ってメサストライプ部9上のSiO2 電流
ブロック層10を除去する。
Then, Si 21 and SiO 2 22 are converted to CF
4 is removed by plasma etching, SiO 2 on the entire surface
After depositing the current block layer 10, the SiO 2 current block layer 10 on the mesa stripe portion 9 is removed again by using the photolithography technique.

【0031】この後、通常の半導体レーザ作製プロセス
と同様に、n型GaAs基板1を研磨して100μm程
度の厚さとし、p型電極11及びn型電極12を蒸着し
た後、劈開によって長さ300μm程度のファブリペロ
ー型共振器を形成する。チップ化に際しては、図1及び
図13に示すように、〔011〕方向にはA印の個所で
劈開する。この半導体チップは、ヒートシンクにマウン
トし、リード線を取り付けて完成する。
Thereafter, similarly to the ordinary semiconductor laser fabrication process, the n-type GaAs substrate 1 is polished to a thickness of about 100 μm, the p-type electrode 11 and the n-type electrode 12 are deposited, and then cleaved to a length of 300 μm. To form a Fabry-Perot resonator. At the time of chip formation, as shown in FIG. 1 and FIG. This semiconductor chip is completed by mounting it on a heat sink and attaching lead wires.

【0032】以上の構成において、この実施例に係る半
導体レーザでは、次のようにして高効率及び低しきい値
電流でしかも光学的損傷を抑制可能な半導体レーザを、
高い信頼性でしかも量産化にすぐれた状態で製造するこ
とができる。
With the above configuration, the semiconductor laser according to this embodiment has a high efficiency, a low threshold current, and can suppress optical damage as follows.
It can be manufactured with high reliability and excellent in mass production.

【0033】すなわち、この実施例に係る半導体レーザ
は、図12に示すように、メサ・ストライプ部9の下の
アンドープGaAs活性層5が主発光領域となる。ま
た、SiO2 電流ブロック層10がメサ・ストライプ部
9を囲むように形成されているため、注入された電流I
は、メサ・ストライプ部9に集中的に流れる。このと
き、エッチングによって薄層化されたp型のAlGaA
sクラッド層7に拡がろうとする電流は、Si拡散領域
23を越えることができず、漏れ電流が抑制されるた
め、低しきい値のレーザが実現される。また、半導体レ
ーザの出射端面部は、Siの不純物拡散23によって混
晶化された結果、エネルギーバンドギャップがわずかに
広がり、活性層5から放出される光に対して透過性とな
るため、光の吸収が生じない。そのため、光の吸収に伴
う発熱による端面破壊を抑制することができる。さら
に、前述の通り電流は、出射端面近傍に流れ込まないた
め、発熱が大幅に減少し、端面破壊が起こり難くなるこ
とから光出力の制限を高めることができ、高出力化が可
能となる。
That is, in the semiconductor laser according to this embodiment, as shown in FIG. 12, the undoped GaAs active layer 5 below the mesa stripe portion 9 becomes a main light emitting region. Further, since the SiO 2 current block layer 10 is formed so as to surround the mesa stripe portion 9, the injected current I
Flows intensively in the mesa stripe portion 9. At this time, p-type AlGaAs thinned by etching is used.
The current that attempts to spread to the s-clad layer 7 cannot pass through the Si diffusion region 23, and the leakage current is suppressed, so that a low threshold laser is realized. In addition, the output end face of the semiconductor laser is mixed and crystallized by the impurity diffusion 23 of Si, so that the energy band gap is slightly widened and becomes transparent to light emitted from the active layer 5. No absorption occurs. For this reason, end face destruction due to heat generation due to light absorption can be suppressed. Further, as described above, since the current does not flow into the vicinity of the emission end face, the heat generation is greatly reduced, and the end face is hardly destroyed. Therefore, the limit of the optical output can be increased and the output can be increased.

【0034】このように、この実施例に係る半導体レー
ザは、リッジストライプ形レーザに対して、Siの不純
物拡散による無秩序化技術を適用することにより、Zn
の拡散工程を省略してもSiの表面異常拡散による直列
抵抗の増加、及びn形のSi拡散領域がn型クラッド層
とつながることによる横方向の電流の漏れを防止するこ
とができる。従って、低しきい値、高出力、安定横モー
ドの半導体レーザを得ることができる。
As described above, the semiconductor laser according to the present embodiment employs the disordering technique based on the diffusion of Si impurities with respect to the ridge stripe type laser to obtain a Zn laser.
Even if the diffusion step is omitted, it is possible to prevent an increase in series resistance due to abnormal surface diffusion of Si and a leakage of current in a lateral direction due to connection of the n-type Si diffusion region with the n-type cladding layer. Therefore, a semiconductor laser having a low threshold, a high output, and a stable transverse mode can be obtained.

【0035】また、光及び電流の閉じ込めと出射端面部
でのウインドウ構造の形成とを、Siの不純物拡散によ
る無秩序化(IILD)によって同時に行なうことがで
きるため、作製工程を簡略化することができる。
Since the confinement of light and current and the formation of the window structure at the emission end face can be simultaneously performed by disordering (IILD) by diffusion of Si impurities, the fabrication process can be simplified. .

【0036】さらに、不純物拡散による無秩序化技術に
おいては、800℃を超える高温の路の中に長時間レー
ザチップを保持するため、デバイスに及ぼす熱的な損傷
は避けられない。ところが、この方法によれば、不純物
を拡散するp型のAlGaAsクラッド層7は、エッチ
ングによって薄層化されているので、同じ不純物による
無秩序化技術を用いた従来のレーザよりも短時間で不純
物の拡散を行なうことができ、デバイスに及ぼす熱的な
損傷も少なくすることができる。
Furthermore, in the disordering technique by impurity diffusion, since the laser chip is held for a long time in a high-temperature path exceeding 800 ° C., thermal damage to the device cannot be avoided. However, according to this method, since the p-type AlGaAs cladding layer 7 for diffusing impurities is thinned by etching, the impurity can be removed in a shorter time than a conventional laser using the disordering technique using the same impurities. Diffusion can be performed and thermal damage to the device can be reduced.

【0037】[0037]

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、出射端面近傍での光吸収による光学的損傷
(COD)を防止することができるのは勿論のこと、高
出力かつ低しきい値の半導体レーザを、高い信頼性でし
かも量産化にすぐれた状態で実現可能な半導体レーザ及
びその製造方法を提供することができる。
The present invention has the above-described structure and operation. It is possible to prevent optical damage (COD) due to light absorption in the vicinity of the light-emitting end face as well as to achieve high output and low power. It is possible to provide a semiconductor laser capable of realizing a semiconductor laser having a threshold value with high reliability and excellent mass production, and a method of manufacturing the same.

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

【図1】 図1はこの発明に係る半導体レーザの一実施
例を示す一部破断の斜視図である。
FIG. 1 is a partially broken perspective view showing one embodiment of a semiconductor laser according to the present invention.

【図2】 図2は同断面図である。FIG. 2 is a sectional view of the same.

【図3】 図3は同断面図である。FIG. 3 is a sectional view of the same.

【図4】 図4は本実施例に係る半導体レーザの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図5】 図5は本実施例に係る半導体レーザの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図6】 図6は本実施例に係る半導体レーザの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図7】 図7は本実施例に係る半導体レーザの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図8】 図8は本実施例に係る半導体レーザの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図9】 図9は本実施例に係る半導体レーザの製造工
程を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図10】 図10は本実施例に係る半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図11】 図11は本実施例に係る半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図12】 図12は本実施例に係る半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図13】 図13は本実施例に係る半導体レーザの製
造工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor laser according to the present embodiment.

【図14】 図14は従来の半導体レーザを示す断面図
である。
FIG. 14 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser.

【図15】 図15は従来の他の半導体レーザを示す斜
視図である。
FIG. 15 is a perspective view showing another conventional semiconductor laser.

【図16】 図16は従来のさらに他の半導体レーザを
示す斜視図である。
FIG. 16 is a perspective view showing still another conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型のGaAs基板、2 n型のGaAsバッファ
層、3 n型のAlGaAsクラッド層、4 n型のA
lGaAs光ガイド層、5 p型のアンドープGaAs
活性層、6 p型のAlGaAs光ガイド層、7 p型
のAlGaAsクラッド層、8 p型のAsキャップ
層、9 メサストライプ部、10 電流ブロック層、1
1 P側電極、12 n型電極、23 Siの拡散領域
1 n-type GaAs substrate, 2 n-type GaAs buffer layer, 3 n-type AlGaAs cladding layer, 4 n-type A
1GaAs light guide layer, 5 p-type undoped GaAs
Active layer, 6p-type AlGaAs light guide layer, 7p-type AlGaAs cladding layer, 8p-type As cap layer, 9 mesa stripe section, 10 current block layer, 1
1 P-side electrode, 12 n-type electrode, 23 Si diffusion region

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−89584(JP,A) 特開 平4−61391(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-3-89584 (JP, A) JP-A-4-61391 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 JICST file (JOIS)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1クラッド層と、この第1クラッド層
上に積層された活性層と、この活性層上に積層された第
2クラッド層とを備え、この第2クラッド層の上部に
光の出射方向に沿って凸状に隆起したリッジ・ストライ
プ部を形成するとともに、このリッジ・ストライプ部の
出射端面側の端部が、第2クラッド層の端面よりも内側
に位置するように、当該リッジ・ストライプ部を切り欠
いた切欠部を設け、前記リッジ・ストライプ部以外の表
から前記活性層に達する不純物拡散領域を設けたこと
を特徴とする半導体レーザ。
A first cladding layer; an active layer laminated on the first cladding layer; and a second cladding layer laminated on the active layer .
Ridge streaks protruding in the direction of light emission
And the ridge stripe
The end on the emission end face side is inside the end face of the second cladding layer.
Cut out the ridge stripe so that
The stomach was cut-out portion is provided, the table other than the ridge stripe portion
A semiconductor laser comprising an impurity diffusion region extending from a surface to the active layer.
【請求項2】 第1クラッド層と、この第1クラッド層
上に積層された活性層と、この活性層上に積層された第
2クラッド層とを順次積層した後、この第2クラッド層
をエッチングすることにより当該第2クラッド層の上部
、光の出射方向に沿って凸状に隆起したリッジ・スト
ライプ部を形成するとともに、このリッジ・ストライプ
部の出射端面側の端部が、第2クラッド層の端面よりも
内側に位置するように、当該リッジ・ストライプ部を切
り欠いた切欠部を形成し、このリッジ・ストライプ部
外の表面から不純物を拡散させ、前記活性層に達する不
純物拡散領域を設けることを特徴とする半導体レーザの
製造方法。
2. A method according to claim 1, wherein a first cladding layer, an active layer laminated on the first cladding layer, and a second cladding layer laminated on the active layer are sequentially laminated. By etching, the ridge strikes protruding in the upper part of the second cladding layer along the light emission direction.
The ridge and stripe
The end on the emission end face side of the portion is more than the end face of the second cladding layer.
Cut the ridge stripe so that it is located inside.
Ri-away cutout portion is formed, the ridge-stripe portion or more
A method of manufacturing a semiconductor laser, wherein an impurity is diffused from an outer surface to provide an impurity diffusion region reaching the active layer.
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