JP3115490B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP3115490B2
JP3115490B2 JP06272007A JP27200794A JP3115490B2 JP 3115490 B2 JP3115490 B2 JP 3115490B2 JP 06272007 A JP06272007 A JP 06272007A JP 27200794 A JP27200794 A JP 27200794A JP 3115490 B2 JP3115490 B2 JP 3115490B2
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浩樹 内藤
雅博 粂
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松下電子工業株式会社
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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装置等の光源
として好適な、高歩留りで低コストの低動作電流の実屈
折導波型の半導体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-yield, low-cost, low-operating-current, real-refraction-guided semiconductor laser device suitable as a light source for an optical information processing device or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来の半導体レーザ装置について
説明する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser device will be described below.

【0003】光通信、光ディスクなどの情報処理装置用
の光源としては、単一モードの光源が要求されるため、
屈折率導波構造の半導体レーザ装置が使用される。特
に、近年は、結晶成長法として膜厚均一性の良い気相成
長法を用いて形成した高歩留りの半導体レーザ装置が主
流である。
[0003] A single mode light source is required as a light source for information processing devices such as optical communication and optical disks.
A semiconductor laser device having a refractive index waveguide structure is used. In particular, in recent years, a high yield semiconductor laser device formed by using a vapor phase growth method having good film thickness uniformity as a crystal growth method has become mainstream.

【0004】以下、気相成長法により実現可能な従来の
屈折率導波型の半導体レーザ装置について説明する。図
9〜図14は、従来の代表的な屈折率導波型の半導体レ
ーザ装置における半導体レーザチップの断面模式図であ
る。尚、図9〜図14においては、半導体基板の上下面
に形成される電極層は省略している。
Hereinafter, a conventional refractive index guided semiconductor laser device which can be realized by a vapor phase growth method will be described. 9 to 14 are schematic cross-sectional views of a semiconductor laser chip in a conventional typical refractive index guided semiconductor laser device. 9 to 14, the electrode layers formed on the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate are omitted.

【0005】図9は、CDをはじめとする光ディスクへ
の応用において使用されている半導体レーザチップであ
る(JJAP,vol.24,p.L89(1985).を参照)。図9に示すよ
うに、ガリウムヒ素(GaAs)よりなるn型の半導体
基板11の上にガリウムアルミヒ素(GaAlAs)よ
りなるn型のクラッド層12が形成され、クラッド層1
2の上にGaAlAsよりなる活性層13が形成され、
活性層の上にGaAlAsよりなるp型の第1クラッド
層14が形成され、第1のクラッド層14の上における
電流チャンネルとなるストライプ領域15a以外の領域
には電流狭窄のためのGaAsよりなるn型の電流ブロ
ック層15が形成され、第1クラッド層14および電流
ブロック層15の上には再成長法によってGaAlAs
よりなるp型の第2クラッド層16Aが形成され、第2
のクラッド層16Aの上にはGaAsよりなるp型のコ
ンタクト層17が形成されている。
FIG. 9 shows a semiconductor laser chip used in applications to optical disks such as CDs (see JJAP, vol. 24, p. L89 (1985)). As shown in FIG. 9, an n-type cladding layer 12 made of gallium aluminum arsenide (GaAlAs) is formed on an n-type semiconductor substrate 11 made of gallium arsenide (GaAs).
2, an active layer 13 of GaAlAs is formed,
A p-type first cladding layer 14 made of GaAlAs is formed on the active layer, and a region other than the stripe region 15a serving as a current channel on the first cladding layer 14 is formed of GaAs made of GaAs for current confinement. Type current block layer 15 is formed, and GaAlAs is formed on the first clad layer 14 and the current block layer 15 by a regrowth method.
A second p-type cladding layer 16A is formed.
A p-type contact layer 17 made of GaAs is formed on the cladding layer 16A.

【0006】この構造の半導体レーザチップにおいて
は、コンタクト層17から注入される電流は、電流ブロ
ック層15の存在により、ストライプ領域15a内に有
効に閉じ込められ、ストライプ領域15aの下側の活性
層13においてレーザ発振が生じる。このとき、電流ブ
ロック層15の禁制帯幅はレーザ光の波長のエネルギー
よりも小さいため、ストライプ領域15a以外のレーザ
光は電流ブロック層15により吸収されるので、レーザ
光はストライプ領域15a内に有効に閉じ込められ、単
一モードのレーザ発振が得られる。
In the semiconductor laser chip having this structure, the current injected from the contact layer 17 is effectively confined in the stripe region 15a by the presence of the current blocking layer 15, and the active layer 13 below the stripe region 15a is formed. Causes laser oscillation. At this time, since the forbidden band width of the current blocking layer 15 is smaller than the energy of the wavelength of the laser light, laser light other than the stripe region 15a is absorbed by the current blocking layer 15, so that the laser light is effective in the stripe region 15a. And a single-mode laser oscillation is obtained.

【0007】図10に示す半導体レーザチップにおいて
は、n型の半導体基板11の上にGaAlAsよりなる
n型のクラッド層12が形成され、クラッド層12の上
にGaAlAsよりなる活性層13が形成され、活性層
13の上にストライプ状のクラッド層16Bが形成さ
れ、クラッド層16Bの上におけるストライプ領域以外
の領域に電流ブロック層15が形成され、クラッド層1
6Bの上におけるストライプ領域の上にGaAsよりな
るp型のキャップ層18が形成され、電流ブロック層1
5およびキャップ層18の上にGaAsよりなるp型の
コンタクト層17が形成されている。
In the semiconductor laser chip shown in FIG. 10, an n-type cladding layer 12 of GaAlAs is formed on an n-type semiconductor substrate 11, and an active layer 13 of GaAlAs is formed on the cladding layer 12. A stripe-shaped cladding layer 16B is formed on the active layer 13, and a current blocking layer 15 is formed in a region other than the stripe region on the cladding layer 16B.
A p-type cap layer 18 made of GaAs is formed on the stripe region on 6B and the current blocking layer 1 is formed.
A p-type contact layer 17 made of GaAs is formed on the cap layer 5 and the cap layer 18.

【0008】図10に示す半導体レーザチップの基本的
な動作原理は、図9に示す半導体レーザチップと同様で
あり、電流ブロック層15の存在により、電流およびレ
ーザ光がストライプ領域内に閉じ込められ、単一モード
のレーザ発振が得られる(JJAP,vol.25,p.L498(1986).
参照)。
The basic operation principle of the semiconductor laser chip shown in FIG. 10 is the same as that of the semiconductor laser chip shown in FIG. 9, and the presence of the current blocking layer 15 confines current and laser light in the stripe region. Single-mode laser oscillation is obtained (JJAP, vol. 25, p. L498 (1986).
reference).

【0009】図11に示す半導体レーザチップは、図1
0に示す半導体レーザチップを単純にした構造のもので
あり、電流ブロック層15が形成されていないリッジ導
波構造(SPIE,vol.1043,p.61(1989))参照)を有してい
る。ここで、図11における19は誘電体膜である。図
11に示す半導体レーザチップは、表面が平坦でないた
め、へき開時にクラックが発生したり、熱抵抗が高くな
る等の問題があり、量産化されておらず、表面を平坦に
した図10に示す構造のものが広く用いられている。す
なわち、電流ブロック層15は、表面を平坦にし、量産
性を高めるという効果も有している。
The semiconductor laser chip shown in FIG.
0 has a ridge waveguide structure in which the current blocking layer 15 is not formed (see SPIE, vol. 1043, p. 61 (1989)). . Here, reference numeral 19 in FIG. 11 denotes a dielectric film. Since the surface of the semiconductor laser chip shown in FIG. 11 is not flat, there are problems such as occurrence of cracks at the time of cleaving and an increase in thermal resistance. The semiconductor laser chip is not mass-produced and is shown in FIG. Structures are widely used. That is, the current blocking layer 15 also has the effect of flattening the surface and increasing mass productivity.

【0010】また、近年では、GaAlAsよりなる電
流ブロック層を用いた実屈折率導波型の半導体レーザチ
ップも開発されている(特開昭62−73687)。こ
の構造によると、電流ブロック層の屈折率をクラッド層
の屈折率よりも低く形成することにより、レーザ光をス
トライプ領域内に閉じ込めているので、レーザ光を電流
ブロック層15の光吸収によって閉じ込めている図9お
よび図10に示す構造のものと異なり、内部損失の小さ
い低動作電流の単一モードの半導体レーザチップを得る
ことができる。
In recent years, a real-refractive-index guided semiconductor laser chip using a current blocking layer made of GaAlAs has also been developed (JP-A-62-73687). According to this structure, the laser light is confined in the stripe region by forming the refractive index of the current blocking layer lower than the refractive index of the cladding layer, so that the laser light is confined by the light absorption of the current blocking layer 15. Unlike the structure shown in FIGS. 9 and 10, a single-mode semiconductor laser chip with low internal loss and low operating current can be obtained.

【0011】図12は、光通信の分野等において応用さ
れている埋め込みヘテロ(BH)構造の半導体レーザチ
ップを示している(IEEE,J.Quantum Electron.,QE-16,
p.205 (1980).参照)。図12において、20は埋め込
み高抵抗層であり、21は亜鉛拡散領域である。図12
に示す半導体レーザチップにおいては、活性層13の両
側の埋め込み高抵抗層20が、電流ブロック層として作
用し、レーザ光は活性層13と埋め込み高抵抗層20と
の間の屈折率差によりストライプ領域内に急峻に閉じ込
められる。急峻な光の閉じ込めは、活性層13における
光密度を増大させるため、この構造は高出力を得るには
不適当であり、一般に低出力の半導体レーザチップに適
用される。また、ストライプ領域を形成する際に活性層
13が大気中にさらされ、活性層13に欠陥が導入され
るという問題も高出力化には不適当である。
FIG. 12 shows a semiconductor laser chip having a buried hetero (BH) structure applied in the field of optical communication and the like (IEEE, J. Quantum Electron., QE-16,
p.205 (1980). In FIG. 12, reference numeral 20 denotes a buried high resistance layer, and reference numeral 21 denotes a zinc diffusion region. FIG.
In the semiconductor laser chip shown in FIG. 1, the buried high-resistance layers 20 on both sides of the active layer 13 function as a current blocking layer, and the laser light is applied to the stripe region due to a difference in the refractive index between the active layer 13 and the buried high-resistance layer 20. Is sharply confined inside. This structure is not suitable for obtaining a high output because steep light confinement increases the light density in the active layer 13, and is generally applied to a low output semiconductor laser chip. Further, the problem that the active layer 13 is exposed to the air when forming the stripe region and defects are introduced into the active layer 13 is also unsuitable for increasing the output.

【0012】図13は、クラッド層12の上に光ガイド
層22を形成し、該光ガイド層22の上にストライプ状
の活性層13を形成した従来例である(IEEE, J.Quantu
m Electron.,QE-15,p.451(1979) 参照)。この構造の半
導体レーザチップによると、活性層13をストライプ状
にエッチングする際に活性層13が大気中に露出されて
しまうため、信頼性の低下を生じさせるという欠点を有
している。また、GaAlAsよりなる電流ブロック層
23が成長層の最上面に形成されているため、電流の広
がりが大きく、しきい値が高くなるという問題があり、
実用化に至っていない。
FIG. 13 shows a conventional example in which a light guide layer 22 is formed on a cladding layer 12 and a stripe-shaped active layer 13 is formed on the light guide layer 22 (IEEE, J. Quantu).
m Electron., QE-15, p. 451 (1979)). According to the semiconductor laser chip having this structure, when the active layer 13 is etched in a stripe shape, the active layer 13 is exposed to the air, so that it has a disadvantage that reliability is reduced. Further, since the current block layer 23 made of GaAlAs is formed on the uppermost surface of the growth layer, there is a problem that the current spreads greatly and the threshold value becomes high.
It has not been put to practical use.

【0013】図14は、気相成長法により作製される半
導体レーザチップにおいて報告されているp型の半導体
基板を用いる従来例である(Tech.Digest IEDM85,p.646
(1985)参照)。すなわち、GaAsよりなるp型の半
導体基板1の上にGaAlAsよりなるp型のクラッド
層16Bが形成され、クラッド層16Bの上におけるス
トライプ領域外にGaAlAsよりなるn型の電流ブロ
ック層23が形成され、クラッド層16Bの上における
ストライプ領域および電流ブロック層23の上にGaA
lAsよりなるn型のクラッド層24が形成され、クラ
ッド層24の上にGaAlAsよりなる活性層13が形
成され、活性層13の上にGaAlAsよりなるn型の
クラッド層12が形成され、n型のクラッド層12の上
にGaAsよりなるn型のコンタクト層8が形成されて
いる。この構造の半導体レーザチップによると、ストラ
イプ領域の形成を行なった後に活性層13を形成するた
め、活性層13がストライプ領域で屈曲してしまい、ス
トライプ領域内への光の閉じ込めが強すぎて横モードの
制御が困難であるという問題があるので実用化に至って
いない。
FIG. 14 shows a conventional example using a p-type semiconductor substrate reported in a semiconductor laser chip manufactured by a vapor growth method (Tech. Digest IEDM85, p. 646).
(1985)). That is, the p-type cladding layer 16B made of GaAlAs is formed on the p-type semiconductor substrate 1 made of GaAs, and the n-type current blocking layer 23 made of GaAlAs is formed outside the stripe region on the cladding layer 16B. And GaAs on the stripe region on the cladding layer 16B and the current block layer 23.
An n-type cladding layer 24 of lAs is formed, an active layer 13 of GaAlAs is formed on the cladding layer 24, an n-type cladding layer 12 of GaAlAs is formed on the active layer 13, An n-type contact layer 8 made of GaAs is formed on the cladding layer 12 of FIG. According to the semiconductor laser chip having this structure, since the active layer 13 is formed after the formation of the stripe region, the active layer 13 is bent in the stripe region, and the light confinement in the stripe region is too strong and the lateral direction is reduced. Since there is a problem that mode control is difficult, it has not been put to practical use.

【0014】要するに、前述した従来の各構造におい
て、現在のところ実用化されている半導体レーザチップ
は、図9、図10および図12に示すものに限られてい
る。ここで、図12に示す構造のものは、高出力化には
適当でなく一部の光通信用の半導体レーザチップとして
使用されていることを考慮すると、電流ブロック層15
を有する図9および図10に示す構造のものが、現在、
CDを始めとする光ディスク用の光源として最も広く使
用されていることになる。図9および図10に示す構造
のものを低コストで実現するためには、膜厚均一性の良
い気相成長法により作製することが必要不可欠である。
In short, in each of the above-described conventional structures, the semiconductor laser chips currently in practical use are limited to those shown in FIGS. 9, 10 and 12. Here, the structure shown in FIG. 12 is not suitable for increasing the output and is used as a part of a semiconductor laser chip for optical communication.
The structure shown in FIGS. 9 and 10 having
It is most widely used as a light source for optical disks such as CDs. In order to realize the structure shown in FIGS. 9 and 10 at low cost, it is indispensable to manufacture it by a vapor phase growth method with good film thickness uniformity.

【0015】ここで、電流ブロック層は、拡散長が電子
の拡散長の半分以下程度に短い正孔に対して形成する方
が有利であるため、電流ブロック層の導電型はn型であ
る必要がある。p型の電流ブロック層を用いると、その
厚さは2〜3μmであってn型の電流ブロック層の厚さ
の2倍以上になり、ストライプ領域を形成する際のエッ
チングの深さがストライプ領域の幅と同程度になる。こ
のため、ストライプ幅の制御は非常に困難となり、良好
な結晶成長も望めなくなる。
Here, since it is more advantageous to form the current blocking layer for holes whose diffusion length is shorter than about half of the electron diffusion length, the conductivity type of the current blocking layer must be n-type. There is. When a p-type current block layer is used, its thickness is 2 to 3 μm, which is more than twice the thickness of the n-type current block layer, and the etching depth when forming the stripe region is reduced. About the same as the width. Therefore, it is very difficult to control the stripe width, and good crystal growth cannot be expected.

【0016】電流ブロック層がn型であると、図9およ
び図10に示すように半導体基板もn型となる。一般に
半導体レーザ装置においてはパッケージをマイナス端子
として使用するので、従来の半導体レーザ装置において
は、半導体基板をパッケージに電気的に接続する必要が
ある。
When the current blocking layer is n-type, the semiconductor substrate also becomes n-type as shown in FIGS. Generally, in a semiconductor laser device, a package is used as a negative terminal, so in a conventional semiconductor laser device, it is necessary to electrically connect a semiconductor substrate to the package.

【0017】ところが、半導体レーザチップにおいて
は、信頼性の点から結晶成長させた方の面をヒートシン
クに接触させる必要がある。その理由は、電流注入時に
おける発熱は結晶成長層中の活性層において生じ、この
熱をヒートシンクの方にすみやかに伝導させなければ、
活性層における結晶が発熱により劣化してしまうからで
ある。半導体基板の厚さが100μm程度であるのに対
して、結晶成長層の厚さは数μm〜10μmであり、半
導体チップにおける結晶成長層側の面を熱伝導率の高い
ヒートシンクに接触させない限り、半導体レーザ装置の
信頼性は確保できないのである。
However, in the case of a semiconductor laser chip, it is necessary to bring the surface on which the crystal is grown into contact with the heat sink from the viewpoint of reliability. The reason is that the heat generated at the time of current injection is generated in the active layer in the crystal growth layer, and unless this heat is immediately conducted to the heat sink,
This is because the crystals in the active layer are deteriorated by heat generation. While the thickness of the semiconductor substrate is about 100 μm, the thickness of the crystal growth layer is several μm to 10 μm, and unless the surface on the crystal growth layer side of the semiconductor chip is brought into contact with a heat sink having high thermal conductivity, The reliability of the semiconductor laser device cannot be ensured.

【0018】図15は、従来の高歩留りの気相成長法に
よる半導体レーザチップを用いた半導体レーザ装置の概
略構造を示している。図15に示すように、SiCなど
の絶縁性のヒートシンク25の上に電極パターン25a
が形成され、レーザチップ30における結晶成長面側の
電極30aは半田層25bを介して電極パターン25a
にマウントされている。半田層25bは第1のワイヤー
27によりレーザの電圧印加端子26に電気的に接続さ
れている。レーザチップ30における半導体基板側の電
極30bは、第2のワイヤ28により他の電極パターン
25aに電気的に接続され、ヒートシンク30の側面を
通ってパッケージ10と電気的に接続されいる。以上の
構成により、パッケージ10をマイナス端子とする電気
的接続が実現できる。
FIG. 15 shows a schematic structure of a conventional semiconductor laser device using a semiconductor laser chip formed by a high-yield vapor phase growth method. As shown in FIG. 15, an electrode pattern 25a is placed on an insulating heat sink 25 such as SiC.
Is formed, and the electrode 30a on the crystal growth surface side of the laser chip 30 is connected to the electrode pattern 25a via the solder layer 25b.
Mounted on. The solder layer 25b is electrically connected to a laser voltage application terminal 26 by a first wire 27. The electrode 30 b on the semiconductor substrate side of the laser chip 30 is electrically connected to another electrode pattern 25 a by the second wire 28, and is electrically connected to the package 10 through the side surface of the heat sink 30. With the above configuration, electrical connection with the package 10 as a negative terminal can be realized.

【0019】これ以外にも、導電性のSi基板上に絶縁
膜を形成したヒートシンクなども実用化されているが、
ヒートシンク上において半導体レーザチップの半導体基
板側の電極をパッケージと電気的に接続するという基本
的な構成は同じである。
In addition, heat sinks having an insulating film formed on a conductive Si substrate have been put into practical use.
The basic configuration for electrically connecting the electrode on the semiconductor substrate side of the semiconductor laser chip to the package on the heat sink is the same.

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
の半導体レーザ装置は、電流ブロック層を用いて電流と
レーザ光とをストライプ領域内に閉じ込める構造である
ため、従来の半導体レーザ装置の製造工程において、電
流ブロック層をストライプ状にエッチングする工程又は
電流ブロック層をストライプ領域外に選択的に形成する
工程が不可欠である。
As described above, the conventional semiconductor laser device has a structure in which a current and a laser beam are confined in a stripe region by using a current blocking layer. In the steps, a step of etching the current block layer in a stripe shape or a step of selectively forming the current block layer outside the stripe region is indispensable.

【0021】電流を阻止するために必要な電流ブロック
層としては、電子又は正孔に対する拡散長と同程度の厚
さが必要であるから、GaAsよりなるn型の電流ブロ
ック層の場合には0.5〜1μm程度の厚さが必要であ
り、GaAsよりなるp型の電流ブロック層の場合には
2〜3μmの厚さが必要である。電流ブロック層の厚さ
が薄いほど半導体レーザチップの製造が容易であるた
め、電流ブロック層の導電型としてはn型が用いられて
おり、n型の電流ブロック層の形成のためには1μm程
度の深さのストライプ領域のエッチングが必要となる。
深いエッチングは、エッチング後のストライプ幅のばら
つきによる歩留りの低下をもたらす。エッチング後のス
トライプ幅は、実屈折率導波構造の場合、例えば、2±
0.2μm程度に制御する必要があり、ストライプ幅に
より光分布が直接的に影響を受ける半導体レーザチップ
においては、ストライプ幅の制御は非常に重要である。
The current blocking layer required to block the current needs to have a thickness about the same as the diffusion length for electrons or holes. Therefore, in the case of an n-type current blocking layer made of GaAs, 0 is required. A thickness of about 0.5 to 1 μm is required, and a p-type current blocking layer made of GaAs requires a thickness of 2 to 3 μm. As the thickness of the current block layer is smaller, the semiconductor laser chip can be more easily manufactured. Therefore, an n-type is used as the conductivity type of the current block layer, and about 1 μm is used for forming the n-type current block layer. Requires etching of a stripe region having a depth of.
Deep etching lowers the yield due to variations in stripe width after etching. The stripe width after the etching is, for example, 2 ±
It is necessary to control the width to about 0.2 μm, and in a semiconductor laser chip whose light distribution is directly affected by the stripe width, control of the stripe width is very important.

【0022】ストライプ幅の制御の問題は、深さ方向の
エッチングを安定に行なうために、エッチング停止層を
設けて選択エッチングを行なう場合に特に問題となる。
例えば、図9において、電流ブロック層15を選択的に
エッチングできるエッチング液を用いたとしても、電流
ブロック層15の膜厚が厚い場合には、その膜厚のばら
つきが大きいため、電流ブロック層15における除去す
る領域がすべて除去されるまでの間にサイドエッチによ
りストライプ幅が大きくばらついてしまうからである。
The problem of controlling the stripe width is particularly problematic when performing selective etching by providing an etching stop layer in order to stably perform etching in the depth direction.
For example, in FIG. 9, even if an etching solution that can selectively etch the current blocking layer 15 is used, when the current blocking layer 15 is thick, the thickness of the current blocking layer 15 varies greatly. This is because the stripe width largely varies due to the side etching until all the regions to be removed are removed.

【0023】具体的には、電流ブロック15層の膜厚の
面内のばらつきが±10%あった場合、電流ブロック層
15の膜厚は1±0.1μmとなり、サイドエッチと深
さ方向のエッチングレートとが同一であったとしても、
ストライプ幅のサイドエッチによるばらつきは±0.2
μmとなる。実際には、さらに、マスク幅のフォトリソ
グラフィ工程によるばらつきが前記のばらつきに加算さ
れるため、ストライプ幅を2±0.2μmに制御するこ
とができないので、半導体レーザチップの歩留りの低下
を引き起こすという問題がある。前述したようにp型の
電流ブロック層はn型の電流ブロック層よりも厚いの
で、p型の電流ブロック層は現実的に全く実用化できな
いこととなる。
Specifically, when the in-plane variation of the thickness of the current block 15 layer is ± 10%, the thickness of the current block layer 15 is 1 ± 0.1 μm, and the side etch and the depth direction are different. Even if the etching rate is the same,
± 0.2 variation in stripe width due to side etch
μm. Actually, furthermore, since the variation in the mask width due to the photolithography process is added to the above-mentioned variation, the stripe width cannot be controlled to 2 ± 0.2 μm, which causes a decrease in the yield of the semiconductor laser chip. There's a problem. As described above, since the p-type current blocking layer is thicker than the n-type current blocking layer, the p-type current blocking layer cannot be practically used at all.

【0024】図10の構造のように、電流ブロック層1
5をストライプ領域外に選択的に形成する場合において
も、p型のクラッド層16を1μmの厚さ程度にエッチ
ングする工程は必要であり、ストライプ幅の制御の困難
性は前記と同様である。すなわち、電流ブロック層15
が必要である限り、深いエッチングによるストライプ幅
の制御の問題は避けられない。
As shown in FIG. 10, the current blocking layer 1
Even when 5 is selectively formed outside the stripe region, a step of etching the p-type cladding layer 16 to a thickness of about 1 μm is necessary, and the difficulty in controlling the stripe width is the same as described above. That is, the current blocking layer 15
The problem of controlling the stripe width by deep etching is unavoidable as long as is required.

【0025】もっとも、図9の構造において、第1のク
ラッド層14の上に電流ブロック層15を選択的に成長
させる方法が考慮されるが、そのためには、ストライプ
領域内の第1のクラッド層14の上に選択成長のマスク
として窒化膜等の誘電体膜を選択成長の前にプラズマC
VD法等により形成し、選択成長後にリアクティブイオ
ンエッチング法等により前記の誘電体膜を除去する工程
が必要である。ところが、この方法は、活性層13の発
光領域の近傍の第1のクラッド層14に多大の結晶欠陥
が導入されてしまうという問題および製造工程が複雑に
なるという問題があるので、実現に至っていない。
However, in the structure of FIG. 9, a method of selectively growing the current blocking layer 15 on the first cladding layer 14 is considered. For this purpose, the first cladding layer 15 in the stripe region is considered. 14 as a mask for selective growth, a dielectric film such as a nitride film is formed before plasma selective growth.
A step of removing the dielectric film by reactive ion etching or the like after selective growth is required. However, this method has not been realized because it has a problem that a large number of crystal defects are introduced into the first cladding layer 14 near the light emitting region of the active layer 13 and a problem that the manufacturing process becomes complicated. .

【0026】また、電流ブロック層15の導電型はn型
に制限されるため、従来の半導体レーザチップにおいて
は、図9および図10に示すように、半導体基板11の
導電型もn型となるため、半導体レーザ装置のパッケー
ジをマイナス端子とする通常の使用形態においては、図
15に示すように絶縁性のヒートシンク上において半導
体基板における結晶成長面側の電極をヒートシンクに電
気的に接続する必要がある。
Since the conductivity type of the current blocking layer 15 is limited to n-type, in the conventional semiconductor laser chip, the conductivity type of the semiconductor substrate 11 is also n-type as shown in FIGS. Therefore, in a normal use mode in which the package of the semiconductor laser device has a negative terminal, it is necessary to electrically connect the electrode on the crystal growth surface side of the semiconductor substrate to the heat sink on an insulating heat sink as shown in FIG. is there.

【0027】ところが、SiCのような絶縁性のヒート
シンクは高価であり、半導体レーザ装置の低コスト化の
障害となっている。コストを下げるために、導電性のS
i上に絶縁膜を形成し、ヒートシンク上に適当な電極パ
ターンを設ける方法も実用化されているが、ヒートシン
クに電気的接続をとるための工夫が加えられている限
り、コストの低減には限界がある。
However, an insulating heat sink such as SiC is expensive, and is an obstacle to reducing the cost of the semiconductor laser device. To reduce the cost, the conductive S
Although a method of forming an insulating film on the i and providing an appropriate electrode pattern on the heat sink has been put to practical use, cost reduction is limited as long as a device for making electrical connection to the heat sink is added. There is.

【0028】前記に鑑み、本発明は、電流ブロック層を
用いることなく高歩留りで低コストな単一横モードで発
振する気相成長法による半導体レーザ装置を容易かつ確
実に実現することを目的とする。
In view of the above, it is an object of the present invention to easily and reliably realize a semiconductor laser device by a vapor deposition method that oscillates in a single transverse mode at a high yield and at a low cost without using a current blocking layer. I do.

【0029】[0029]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、ストライプ領域を低抵抗にすると共にス
トライプ領域以外の領域を高抵抗にしてストライプ領域
にのみ電流が流れる構造にすることにより屈折率導波構
造の半導体レーザにおける電流ブロック層を不要にする
と共に、前記の半導体レーザがp型の半導体基板上に形
成されてなる半導体レーザチップを導電性のヒートシン
ク上にマウントするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a structure in which a stripe region has a low resistance and a region other than the stripe region has a high resistance so that current flows only in the stripe region. This eliminates the need for a current blocking layer in a semiconductor laser having a refractive index waveguide structure, and mounts a semiconductor laser chip formed on a p-type semiconductor substrate on a conductive heat sink. .

【0030】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、半導体レーザ装置を、p型の半導体基板の上側に屈
折率がnX である活性層が形成され、該活性層の上に屈
折率がnY1であるn型の第1の半導体層が形成され、該
第一の半導体層の上に屈折率がnY2であるn型の第2の
半導体層がストライプ状に形成され、前記第1の半導体
層および第2の半導体層の上に屈折率がnY3であるn型
の第3の半導体層が形成され、前記活性層、第1の半導
体層、第2の半導体層および第3の半導体層は、第1の
半導体層と第3の半導体層との間の界面抵抗が第1の半
導体層と第2の半導体層との間の界面抵抗および第2の
半導体層と第3の半導体層との間の界面抵抗のいずれよ
りも大きくなり、活性層の屈折率nX が第1の半導体層
の屈折率nY1よりも大きくかつ第2の半導体層の屈折率
Y2が第3の半導体層の屈折率nY3よりも大きくなるよ
うに形成された半導体レーザチップが導電性材料よりな
るヒートシンク上に前記第3の半導体層側の面が前記ヒ
ートシンクに接するようにマウントされてなる構成とす
るものである。
Specifically, a solution according to the first aspect of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which an active layer having a refractive index of n x is formed above a p-type semiconductor substrate, and the active layer is formed on the active layer. An n-type first semiconductor layer having a refractive index of n Y1 is formed, and an n-type second semiconductor layer having a refractive index of n Y2 is formed in a stripe on the first semiconductor layer. An n-type third semiconductor layer having a refractive index of n Y3 is formed on the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and the active layer, the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, The third semiconductor layer has an interface resistance between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer, an interface resistance between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer, and an interface resistance between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. 3 and the refractive index n X of the active layer is larger than the refractive index n Y1 of the first semiconductor layer. A semiconductor laser chip formed so as to be large and having a refractive index n Y2 of the second semiconductor layer larger than a refractive index n Y3 of the third semiconductor layer is provided on a heat sink made of a conductive material. The heat sink is mounted so that its side surface is in contact with the heat sink.

【0031】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記第1の半導体層における前記第3の半導体層と接して
いる領域の表面層には酸化膜が形成されているという構
成を付加するものである。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, an oxide film is formed on a surface layer of a region of the first semiconductor layer in contact with the third semiconductor layer. It is to be added.

【0032】請求項3の発明が講じた解決手段は、半導
体レーザ装置を、GaAsよりなるp型の半導体基板の
上側にGa1-X AlX Asよりなる活性層が形成され、
該活性層の上にGa1-Y1AlY1Asよりなるn型の第1
の光ガイド層が形成され、該第1の光ガイド層の上にG
1-Y2AlY2Asよりなるn型の第2の光ガイド層がス
トライプ状に形成され、前記第1の光ガイド層および第
2の光ガイド層の上にGa1-Y3AlY3Asよりなるn型
のクラッド層が形成され、前記活性層、第1の光ガイド
層、第2の光ガイド層およびクラッド層は、第1の光ガ
イド層とクラッド層との間の界面抵抗が第1の光ガイド
層と第2の光ガイド層との間の界面抵抗および第2の光
ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗のいずれよりも
大きくなり、各AlAs混晶比のX、Y1、Y2および
Y3の間にY3>Y2、Y1>X≧0の関係が成立する
ように形成された半導体レーザチップが導電性材料より
なるヒートシンク上に前記クラッド層側の面が前記ヒー
トシンクに接するようにマウントされてなる構成とする
ものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device comprising: an active layer made of Ga 1-x Al x As formed on a p-type semiconductor substrate made of GaAs;
An n-type first layer made of Ga 1 -Y 1 Al Y1 As is formed on the active layer.
Is formed, and G is formed on the first light guide layer.
An n-type second light guide layer made of a 1 -Y 2 Al Y2 As is formed in a stripe shape, and Ga 1 -Y 3 Al Y3 As is formed on the first light guide layer and the second light guide layer. The active layer, the first light guide layer, the second light guide layer, and the clad layer have an interface resistance between the first light guide layer and the clad layer of the first type. And the interface resistance between the second light guide layer and the cladding layer is larger than the interface resistance between the second light guide layer and the second light guide layer. A semiconductor laser chip formed so as to satisfy the relationship of Y3> Y2, Y1> X ≧ 0 between Y2 and Y3 is placed on a heat sink made of a conductive material such that the surface on the cladding layer side is in contact with the heat sink. It is configured to be mounted.

【0033】請求項4の発明は、請求項3の構成に、前
記第2の光ガイド層は前記活性層により発振されるレー
ザ光の波長に対して透明であるという構成を付加するも
のである請求項5の発明は、請求項4の構成に、前記活
性層および第2の光ガイド層は、各混晶比のXおよびY
2の間にY2>Xの関係が成立するように形成されてい
るという構成を付加するものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the third aspect, a configuration is provided in which the second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by the active layer. According to a fifth aspect of the present invention, in the configuration of the fourth aspect, the active layer and the second light guide layer are each composed of X and Y having a mixed crystal ratio.
2 is added so as to satisfy the relationship of Y2> X.

【0034】請求項6の発明は、請求項4の構成に、前
記活性層および第2の光ガイド層は、各混晶比のXおよ
びY2の間にX≧Y2≧0の関係が成立しかつ第2の光
ガイド層が量子効果を奏する膜厚になるように形成され
ているという構成を付加するものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the structure of the fourth aspect, the active layer and the second light guide layer have a relation of X ≧ Y2 ≧ 0 between X and Y2 of each mixed crystal ratio. In addition, a configuration is added in which the second light guide layer is formed to have a film thickness exhibiting a quantum effect.

【0035】請求項7の発明は、請求項3の構成に、前
記第1の光ガイド層における前記クラッド層と接してい
る領域の表面層には酸化膜が形成されているという構成
を付加するものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the third aspect, a configuration is provided in which an oxide film is formed on a surface layer of the first light guide layer in a region in contact with the clad layer. Things.

【0036】請求項8の発明は、請求項7の構成に、前
記第2の光ガイド層は前記活性層により発振されるレー
ザ光の波長に対して透明であるという構成を付加するも
のである請求項9の発明は、請求項8の構成に、前記活
性層および第2の光ガイド層は、各混晶比のXおよびY
2の間にY2>Xの関係が成立するように形成されてい
るという構成を付加するものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the seventh aspect, a configuration is provided in which the second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by the active layer. According to a ninth aspect of the present invention, in the configuration of the eighth aspect, the active layer and the second light guide layer are each composed of X and Y having a mixed crystal ratio.
2 is added so as to satisfy the relationship of Y2> X.

【0037】請求項10の発明は、請求項8の構成に、
前記活性層および第2の光ガイド層は、各混晶比のXお
よびY2の間にX≧Y2≧0の関係が成立しかつ第2の
光ガイド層が量子効果を奏する膜厚になるように形成さ
れているという構成を付加するものである。
According to a tenth aspect of the present invention, in the configuration of the eighth aspect,
The active layer and the second light guide layer are formed such that the relationship of X ≧ Y2 ≧ 0 is established between X and Y2 of the respective mixed crystal ratios, and the second light guide layer has a film thickness exhibiting a quantum effect. Is added.

【0038】請求項11の発明が講じた解決手段は、半
導体レーザ装置を、GaAsよりなるp型の半導体基板
の上側に量子井戸構造を有する活性層が形成され、該活
性層の上にGa1-Y1AlY1Asよりなるn型の第1の光
ガイド層が形成され、該第1の光ガイド層の上にGa
1-Y2AlY2Asよりなるn型の第2の光ガイド層がスト
ライプ状に形成され、前記第1の光ガイド層および第2
の光ガイド層の上にGa1-Y3AlY3Asよりなるn型の
クラッド層が形成され、前記活性層、第1の光ガイド
層、第2の光ガイド層およびクラッド層は、第1の光ガ
イド層とクラッド層との間の界面抵抗が第1の光ガイド
層と第2の光ガイド層との間の界面抵抗および第2の光
ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗のいずれよりも
大きくなり、第2の光ガイド層およびクラッド層の各A
lAs混晶比のY2およびY3の間にY3>Y2の関係
が成立するように形成されている構成とするものであ
る。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor laser device, wherein an active layer having a quantum well structure is formed above a p-type semiconductor substrate made of GaAs, and Ga 1 is formed on the active layer. An n-type first light guide layer made of -Y1 Al Y1 As is formed, and Ga is formed on the first light guide layer.
An n-type second light guide layer made of 1-Y2 Al Y2 As is formed in a stripe shape, and the first light guide layer and the second
An n-type clad layer made of Ga 1 -Y 3 Al Y3 As is formed on the light guide layer of the above, and the active layer, the first light guide layer, the second light guide layer, and the clad layer are formed of a first layer. The interface resistance between the light guide layer and the clad layer is any one of the interface resistance between the first light guide layer and the second light guide layer and the interface resistance between the second light guide layer and the clad layer. Each of the second light guide layer and the cladding layer.
The configuration is such that the relationship of Y3> Y2 is established between Y2 and Y3 of the 1As mixed crystal ratio.

【0039】請求項12の発明は、請求項11の構成
に、前記第2の光ガイド層は前記活性層により発振され
るレーザ光の波長に対して透明であるという構成を付加
するものである。
According to a twelfth aspect of the invention, in addition to the configuration of the eleventh aspect, a configuration is provided in which the second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by the active layer. .

【0040】請求項13の発明は、請求項12の構成
に、前記第2の光ガイド層は、その禁制帯幅が前記活性
層により発振されるレーザ光の波長を吸収しない大きさ
になるように形成されているという構成を付加するもの
である。
According to a thirteenth aspect of the present invention, in the structure of the twelfth aspect, the second light guide layer has a forbidden band width large enough not to absorb the wavelength of the laser light oscillated by the active layer. Is added.

【0041】請求項14の発明は、請求項12の構成
に、前記第2の光ガイド層は、該第2の光ガイド層が量
子効果を奏する膜厚になるように形成されているという
構成を付加するものである。
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the configuration of the twelfth aspect, the second light guide layer is formed such that the second light guide layer has a film thickness exhibiting a quantum effect. Is added.

【0042】請求項15の発明は、請求項11の構成
に、前記第1の光ガイド層における前記クラッド層と接
している領域の表面層には酸化膜が形成されているとい
う構成を付加するものである。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in addition to the structure of the eleventh aspect, a structure is provided in which an oxide film is formed on a surface layer of a region of the first light guide layer in contact with the cladding layer. Things.

【0043】請求項16の発明は、請求項15の構成
に、前記第2の光ガイド層は前記活性層により発振され
るレーザ光の波長に対して透明であるという構成を付加
するものである請求項17の発明は、請求項16の構成
に、前記第2の光ガイド層は、その禁制帯幅が前記活性
層により発振されるレーザ光の波長を吸収しない大きさ
になるように形成されている構成を付加するものであ
る。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the fifteenth aspect, a configuration is provided in which the second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by the active layer. According to a seventeenth aspect of the present invention, in the configuration of the sixteenth aspect, the second light guide layer is formed such that its forbidden band width is a size that does not absorb the wavelength of laser light oscillated by the active layer. Is added.

【0044】請求項18の発明は、請求項16の構成
に、前記第2の光ガイド層は、該第2の光ガイド層が量
子効果を奏する膜厚になるように形成されているという
構成を付加するものである。
According to an eighteenth aspect of the present invention, in the configuration of the sixteenth aspect, the second light guide layer is formed such that the second light guide layer has a film thickness exhibiting a quantum effect. Is added.

【0045】[0045]

【作用】請求項1の構成により、第1の半導体層と第3
の半導体層との間の界面抵抗が、第1の半導体層と第2
の半導体層との間の界面抵抗および第2の半導体層と第
3の半導体層との間の界面抵抗のいずれよりも大きいた
め、電流は第1の半導体層と第3の半導体層との間にお
いては、第2の半導体層が形成されていない領域つまり
ストライプ領域以外の領域には流れ難い一方、第2の半
導体層が形成されている領域つまりストライプ領域には
流れ易い。このため、電流ブロック層を形成しなくても
電流をストライプ領域に狭窄することができる。
According to the structure of the first aspect, the first semiconductor layer and the third semiconductor layer
Interface resistance between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer.
Current is larger than both the interface resistance between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer and the interface resistance between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. In the case of, it is difficult to flow into a region where the second semiconductor layer is not formed, that is, a region other than the stripe region, while it is easy to flow into a region where the second semiconductor layer is formed, that is, the stripe region. Therefore, the current can be confined to the stripe region without forming the current block layer.

【0046】また、活性層の屈折率nX が第1の半導体
層の屈折率nY1よりも大きくかつ第2の半導体層の屈折
率nY2が第3の半導体層の屈折率nY3よりも大きいた
め、ストライプ領域の実効屈折率がストライプ領域外の
実効屈折率よりも高くなり、屈折率導波機構による安定
した単一な横モード発振を得ることができる。
The refractive index n X of the active layer is larger than the refractive index n Y1 of the first semiconductor layer, and the refractive index n Y2 of the second semiconductor layer is larger than the refractive index n Y3 of the third semiconductor layer. Since it is large, the effective refractive index of the stripe region becomes higher than the effective refractive index outside the stripe region, and a stable single transverse mode oscillation by the refractive index waveguide mechanism can be obtained.

【0047】さらに、半導体レーザチップはp型の半導
体基板を用いているので、半導体レーザチップを導電性
のヒートシンクに半導体レーザチップの第3の半導体層
側の面つまり反半導体基板側の面がヒートシンクと接す
るようにマウントすることにより、パッケージをマイナ
ス端子とすることができる。
Further, since the semiconductor laser chip uses a p-type semiconductor substrate, the surface of the semiconductor laser chip on the third semiconductor layer side, that is, the surface on the side opposite to the semiconductor substrate is used as a conductive heat sink. By mounting the package so as to make contact with the package, the package can be used as a negative terminal.

【0048】請求項2の構成により、前記第1の半導体
層における前記第3の半導体層と接している領域の表面
層には酸化膜が形成されているため、第1の半導体層と
第3の半導体層との間の界面抵抗を簡易かつ確実に大き
くすることができる。
According to the second aspect of the present invention, an oxide film is formed on a surface layer of the first semiconductor layer in a region in contact with the third semiconductor layer. The interface resistance with the semiconductor layer can be easily and reliably increased.

【0049】請求項3の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザチップにおいて、第1の光ガ
イド層とクラッド層との間の界面抵抗が第1の光ガイド
層と第2の光ガイド層との間の界面抵抗および第2の光
ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗のいずれよりも
大きいため、電流は第2の光ガイド層が形成されている
領域つまりストライプ領域にのみ流れ易くなり、電流ブ
ロック層を形成しなくても電流をストライプ領域に形成
することができる。
According to the third aspect, the active layer is made of GaAl.
In the semiconductor laser chip made of As, the interface resistance between the first light guide layer and the clad layer is the interface resistance between the first light guide layer and the second light guide layer, and the second light guide layer. Since the current is larger than any of the interface resistance between the second optical guide layer and the cladding layer, the current can easily flow only in the region where the second light guide layer is formed, that is, the stripe region. It can be formed in a stripe region.

【0050】また、活性層、第1の光ガイド層、第2の
光ガイド層およびクラッド層のAlAs混晶比のX、Y
1、Y2およびY3の間にY3>Y2、Y1>X≧0の
関係が成立するため、第2の光ガイド層の屈折率がクラ
ッド層の屈折率よりも大きくなるので、ストライプ領域
の実効屈折率がストライプ領域外の実効屈折率よりも高
くなり、安定した単一な横モード発振を得ることができ
る。
The Al, X, and Y crystal ratios of the active layer, the first light guide layer, the second light guide layer, and the cladding layer are set as follows.
Since the relationship of Y3> Y2, Y1> X ≧ 0 holds between 1, Y2 and Y3, the refractive index of the second optical guide layer becomes larger than the refractive index of the cladding layer, so that the effective refraction of the stripe region. The index becomes higher than the effective refractive index outside the stripe region, and a stable single transverse mode oscillation can be obtained.

【0051】さらに、GaAsよりなるp型の半導体基
板を用いているので、半導体レーザチップを導電性のヒ
ートシンクに半導体レーザチップのクラッド層側の面つ
まり反半導体基板側の面がヒートシンクと接するように
マウントすることにより、パッケージをマイナス端子と
することができる。
Furthermore, since a p-type semiconductor substrate made of GaAs is used, the semiconductor laser chip is connected to the conductive heat sink such that the surface on the cladding layer side of the semiconductor laser chip, that is, the surface on the side opposite to the semiconductor substrate contacts the heat sink. By mounting, the package can be a negative terminal.

【0052】請求項4の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザ装置において、第2の光ガイ
ド層は活性層により発振されるレーザ光の波長に対して
透明であるため、活性層近傍における発熱が抑制され
る。
According to the fourth aspect, the active layer is made of GaAl.
In a semiconductor laser device made of As, the second light guide layer is transparent to the wavelength of laser light oscillated by the active layer, so that heat generation near the active layer is suppressed.

【0053】請求項5の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザ装置において、活性層および
第2の光ガイド層は、各混晶比のXおよびY2の間にY
2>Xの関係が成立するように形成されているため、第
2の光ガイド層は活性層により発振されるレーザ光の波
長に対して透明となり、活性層近傍における発熱が抑制
される。
According to the fifth aspect, the active layer is made of GaAl.
In the semiconductor laser device made of As, the active layer and the second optical guide layer have a Y ratio between X and Y2 of each mixed crystal ratio.
Since the relationship 2> X is established, the second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, and heat generation near the active layer is suppressed.

【0054】請求項6の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザ装置において、活性層および
第2の光ガイド層は、各混晶比のXおよびY2の間にX
≧Y2≧0の関係が成立しかつ第2の光ガイド層が量子
効果を奏する膜厚になるように形成されているため、第
2の光ガイド層は活性層により発振されるレーザ光の波
長に対して透明となり、活性層近傍における発熱が抑制
される。
According to a sixth aspect of the present invention, the active layer is made of GaAl.
In the semiconductor laser device made of As, the active layer and the second optical guide layer are formed such that X and Y2 of the mixed crystal ratio are between X and Y2.
Since the relationship of ≧ Y2 ≧ 0 is satisfied and the second light guide layer is formed to have a film thickness exhibiting the quantum effect, the second light guide layer has a wavelength of the laser light oscillated by the active layer. And the heat generation near the active layer is suppressed.

【0055】請求項7の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザ装置において、第1の光ガイ
ド層におけるクラッド層と接している領域の表面層には
酸化膜が形成されているため、第1の光ガイド層とクラ
ッド層との間の界面抵抗を簡易かつ確実に大きくするこ
とができる。
According to the seventh aspect, the active layer is made of GaAl.
In the semiconductor laser device made of As, an oxide film is formed on a surface layer of a region of the first optical guide layer which is in contact with the clad layer, so that an interface between the first optical guide layer and the clad layer is formed. The resistance can be increased simply and reliably.

【0056】請求項8の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザ装置において、第1の光ガイ
ド層とクラッド層との間の界面抵抗を簡易かつ確実に大
きくすることができ、第2の光ガイド層は活性層により
発振されるレーザ光の波長に対して透明であるため、活
性層近傍における発熱を抑制することができる。
According to the eighth aspect, the active layer is made of GaAl.
In a semiconductor laser device made of As, the interface resistance between the first light guide layer and the cladding layer can be easily and surely increased, and the second light guide layer is used for the laser light oscillated by the active layer. Since it is transparent to the wavelength, heat generation near the active layer can be suppressed.

【0057】請求項9の構成により、活性層がGaAl
Asよりなる半導体レーザ装置において、第1の光ガイ
ド層とクラッド層との間の界面抵抗を簡易かつ確実に大
きくすることができ、活性層および第2の光ガイド層は
各混晶比のXおよびY2の間にY2>Xの関係が成立す
るように形成されているため、第2の光ガイド層は前記
活性層により発振されるレーザ光の波長に対して透明と
なり活性層近傍における発熱を抑制することができる。
According to the ninth aspect, the active layer is made of GaAl.
In the semiconductor laser device made of As, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be easily and reliably increased, and the active layer and the second optical guide layer have a mixed crystal ratio of X. The second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, and generates heat in the vicinity of the active layer. Can be suppressed.

【0058】請求項10の構成により、活性層がGaA
lAsよりなる半導体レーザ装置において、第1の光ガ
イド層とクラッド層との間の界面抵抗を簡易かつ確実に
大きくすることができ、活性層および第2の光ガイド層
は、各混晶比のXおよびY2の間にX≧Y2≧0の関係
が成立し、第2の光ガイド層が量子効果を奏する膜厚に
なるように形成されているため、第2の光ガイド層は活
性層により発振されるレーザ光の波長に対して透明とな
り活性層近傍における発熱を抑制することができる。
According to the tenth aspect, the active layer is made of GaAs.
In the semiconductor laser device composed of 1As, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be easily and surely increased, and the active layer and the second optical guide layer have different mixed crystal ratios. Since the relationship of X ≧ Y2 ≧ 0 is established between X and Y2, and the second light guide layer is formed to have a film thickness exhibiting the quantum effect, the second light guide layer is formed by the active layer. It becomes transparent to the wavelength of the oscillated laser light, and can suppress heat generation near the active layer.

【0059】請求項11の構成により、活性層が量子井
戸構造を有しているため、半導体レーザ装置の低しきい
値化および高出力化が図れる。
According to the eleventh aspect, since the active layer has the quantum well structure, the threshold value and the output of the semiconductor laser device can be reduced.

【0060】また、第1の光ガイド層とクラッド層との
間の界面抵抗が、第1の光ガイド層と第2の光ガイド層
との間の界面抵抗および第2の光ガイド層とクラッド層
との間の界面抵抗のいずれよりも大きいため、請求項1
の発明と同様に、電流ブロック層を形成しなくても電流
をストライプ内に狭窄することができる。
The interface resistance between the first light guide layer and the clad layer is the same as the interface resistance between the first light guide layer and the second light guide layer and the second light guide layer and the clad layer. Claim 1 because it is greater than any of the interfacial resistances between the layers.
Similarly to the invention of the first aspect, the current can be confined in the stripe without forming the current block layer.

【0061】また、第2の光ガイド層およびクラッド層
のAlAs混晶比のY2およびY3の間にY3>Y2の
関係が成立するため、第2の光ガイド層の屈折率がクラ
ッド層の屈折率よりも大きくなり、屈折率導波機構によ
り安定した単一な横モード発振を得ることができる。
Since the relationship of Y3> Y2 is established between the AlAs mixed crystal ratios Y2 and Y3 of the second light guide layer and the cladding layer, the refractive index of the second light guide layer is determined by the refractive index of the cladding layer. Index, and a stable single transverse mode oscillation can be obtained by the refractive index waveguide mechanism.

【0062】さらに、GaAsよりなるp型の半導体基
板を用いているので、半導体レーザチップを導電性のヒ
ートシンクに半導体レーザチップのクラッド層側の面つ
まり反半導体基板側の面がヒートシンクと接するように
マウントすることにより、パッケージをマイナス端子と
することができる。。
Further, since a p-type semiconductor substrate made of GaAs is used, the semiconductor laser chip is connected to the conductive heat sink such that the surface on the cladding layer side of the semiconductor laser chip, that is, the surface on the side opposite to the semiconductor substrate is in contact with the heat sink. By mounting, the package can be a negative terminal. .

【0063】請求項12の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第2の光ガイド層は活性層により発振されるレー
ザ光の波長に対して透明であるため、活性層近傍におけ
る発熱を抑制することができる。
According to the twelfth aspect, in the GaAlAs-based semiconductor laser device in which the active layer has a quantum well structure, the second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer. In addition, heat generation near the active layer can be suppressed.

【0064】請求項13の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第2の光ガイド層の禁制帯幅が活性層により発振
されるレーザ光の波長を吸収しない大きさに形成されて
いるため、第2の光ガイド層は活性層により発振される
レーザ光の波長に対して透明となり活性層近傍における
発熱が抑制される。
According to the thirteenth aspect, in the GaAlAs-based semiconductor laser device in which the active layer has a quantum well structure, the bandgap of the second optical guide layer does not absorb the wavelength of the laser light oscillated by the active layer. Since the second light guide layer is formed in a size, the second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, and heat generation near the active layer is suppressed.

【0065】請求項14の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第2の光ガイド層が量子効果を奏する膜厚になる
ように形成されているため、第2の光ガイド層は活性層
により発振されるレーザ光の波長に対して透明となり活
性層近傍における発熱を抑制することができる。
In the GaAlAs-based semiconductor laser device having the quantum well structure, the second optical guide layer is formed so as to have a thickness exhibiting the quantum effect. The second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, and can suppress heat generation near the active layer.

【0066】請求項15の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第1の光ガイド層におけるクラッド層と接してい
る領域の表面層には酸化膜が形成されているため、第1
の光ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗を簡易かつ
確実に大きくすることができる。
According to the fifteenth aspect, in the GaAlAs-based semiconductor laser device in which the active layer has a quantum well structure, an oxide film is formed on a surface layer of the first optical guide layer in a region in contact with the clad layer. The first
The interface resistance between the light guide layer and the cladding layer can be easily and reliably increased.

【0067】請求項16の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第1の光ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗
を簡易かつ確実に大きくすることができ、第2の光ガイ
ド層は活性層により発振されるレーザ光の波長に対して
透明であるため、活性層近傍における発熱を抑制するこ
とができる。
In the GaAlAs-based semiconductor laser device in which the active layer has a quantum well structure, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be easily and reliably increased. Since the second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, heat generation in the vicinity of the active layer can be suppressed.

【0068】請求項17の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第1の光ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗
を簡易かつ確実に大きくすることができ、第2の光ガイ
ド層の禁制帯幅が活性層により発振されるレーザ光の波
長を吸収しない大きさに形成されているため、第2の光
ガイド層は活性層により発振されるレーザ光の波長に対
して透明となり活性層近傍における発熱が抑制される。
According to the seventeenth aspect, in the GaAlAs-based semiconductor laser device in which the active layer has a quantum well structure, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be simply and reliably increased. Since the bandgap of the second light guide layer is formed so as not to absorb the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, the second light guide layer is formed by the laser light oscillated by the active layer. And the heat generation near the active layer is suppressed.

【0069】請求項18の構成により、活性層が量子井
戸構造を有するGaAlAs系の半導体レーザ装置にお
いて、第1の光ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗
を簡易かつ確実に大きくすることができ、第2の光ガイ
ド層が量子効果を奏する膜厚になるように形成されてい
るため、第2の光ガイド層は活性層により発振されるレ
ーザ光の波長に対して透明となり活性層近傍における発
熱を抑制することができる。
According to the eighteenth aspect, in the GaAlAs-based semiconductor laser device in which the active layer has a quantum well structure, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be easily and reliably increased. Since the second light guide layer is formed so as to have a film thickness exhibiting a quantum effect, the second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer and is close to the active layer. Can be suppressed.

【0070】[0070]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0071】図1は本発明の一実施例に係る半導体レー
ザ装置における半導体レーザチップの断面図である。G
aAsよりなるp型の半導体基板1の上にGaAsより
なるp型のバッファ層2(厚さ:0.5μm)が形成さ
れ、バッファ層2の上にGa0.5 Al0.5 Asよりなる
p型のクラッド層3(厚さ:1.5μm)が形成され、
クラッド層3の上にGa0.85Al0.15Asよりなる活性
層4(厚さ:0.06μm)が形成され、活性層4の上
にGa0.5 Al0.5 Asよりなる第1の半導体層として
のn型の第1の光ガイド層5(厚さ:0.1μm)が形
成され、第1の光ガイド層5の上にGa0.8 Al0.2
sよりなるストライプ状の第2の半導体層としてのp型
の第2の光ガイド層6(厚さ:20nm)が形成され、
第1の光ガイド層5および第2の光ガイド層6の上に、
再成長法によってGa0.5 Al0. 5 Asよりなるn型の
埋め込みクラッド層7(厚さ:1.5μm)が形成さ
れ、埋め込みクラッド層7の上にGaAsよりなるコン
タクト層8(厚さ:2μm)が形成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention. G
A p-type buffer layer 2 (thickness: 0.5 μm) of GaAs is formed on a p-type semiconductor substrate 1 of aAs, and a p-type clad of Ga 0.5 Al 0.5 As is formed on the buffer layer 2. Layer 3 (thickness: 1.5 μm) is formed,
An active layer 4 (thickness: 0.06 μm) made of Ga 0.85 Al 0.15 As is formed on the cladding layer 3, and an n-type as a first semiconductor layer made of Ga 0.5 Al 0.5 As is formed on the active layer 4. Is formed (thickness: 0.1 μm), and Ga 0.8 Al 0.2 A is formed on the first light guide layer 5.
A p-type second optical guide layer 6 (thickness: 20 nm) is formed as a stripe-shaped second semiconductor layer made of s.
On the first light guide layer 5 and the second light guide layer 6,
Ga 0.5 Al 0. 5 n-type buried cladding layer 7 made of As (thickness: 1.5 [mu] m) by the re-growth method is formed, the contact layer 8 made of GaAs on the buried cladding layer 7 (thickness: 2 [mu] m ) Is formed.

【0072】この場合、安定した単一な横モード発振を
得るために、第2の光ガイド層6の屈折率は、埋め込み
クラッド層7の屈折率よりも高く形成されている。本実
施例では、第2の光ガイド層6のAlA混晶比を埋め込
みクラッド層7のAlAs混晶比より低くすることによ
り実現している。
In this case, in order to obtain a stable single transverse mode oscillation, the refractive index of the second optical guide layer 6 is formed higher than the refractive index of the buried cladding layer 7. In this embodiment, this is realized by making the AlA mixed crystal ratio of the second optical guide layer 6 lower than the AlAs mixed crystal ratio of the buried cladding layer 7.

【0073】もし、第2の光ガイド層6のAlAs混晶
比が埋め込みクラッド層7のAlAs混晶比と同様であ
る場合、プラズマ効果によるストライプ領域の屈折率の
低下があり、アンチガイドの導波路となって、単一な横
モード発振は得られない。まして、第2の光ガイド層6
AのAlAs混晶比が埋め込みクラッド層7のAlAs
混晶比よりも高い場合は、横モード発振は極めて不安定
になる。本実施例では、図1に示すように、第2の光ガ
イド層6のAlAs混晶比を、埋め込みクラッド層7の
AlAs混晶比よりも十分に低く0.2としている。
If the AlAs mixed crystal ratio of the second optical guide layer 6 is the same as the AlAs mixed crystal ratio of the buried cladding layer 7, the refractive index of the stripe region is reduced due to the plasma effect, and the anti-guide conductivity is reduced. As a result, a single transverse mode oscillation cannot be obtained. Furthermore, the second light guide layer 6
The AlAs mixed crystal ratio of A is AlAs of the buried cladding layer 7.
When the mixed crystal ratio is higher than that, the transverse mode oscillation becomes extremely unstable. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the AlAs mixed crystal ratio of the second optical guide layer 6 is set to 0.2 which is sufficiently lower than the AlAs mixed crystal ratio of the buried cladding layer 7.

【0074】図2は、ストライプ内外の実効屈折率差
(Δn)の数値計算結果の一例を示している。光ディス
クに使用される780nm帯の波長に対して用いられる
クラッド混晶比が0.5である場合、第2の光ガイド層
6の混晶比(Y2)を0.2とし、その厚さを20nm
程度とすることにより、屈折率導波構造を得るのに十分
な実効屈折率差Δn=7×10-3の値が得られることが
分かる。このように、本実施例では、第2の光ガイド層
6のAlAs混晶比を適当に設定することにより、非常
に薄い第2の光ガイド層6の設計が可能となる。このた
め、ストライプ領域のエッチングの段差は殆どなくな
り、サイドエッチ等に起因する歩留りの低下の問題は生
じない。現実にストライプ幅のばらつきはフォトリソグ
ラフィ工程によるマスク幅の非常に小さなばらつき程度
に低減される。また、エッチングの段差が小さいので、
表面が平坦な半導体レーザチップが容易に実現できる。
FIG. 2 shows an example of the result of numerical calculation of the effective refractive index difference (Δn) inside and outside the stripe. When the cladding mixed crystal ratio used for the wavelength of the 780 nm band used for the optical disk is 0.5, the mixed crystal ratio (Y2) of the second optical guide layer 6 is set to 0.2, and the thickness thereof is set to 0.2. 20nm
It can be seen that by setting the value to about, a value of the effective refractive index difference Δn = 7 × 10 −3 sufficient to obtain the refractive index waveguide structure can be obtained. Thus, in this embodiment, by setting the AlAs mixed crystal ratio of the second light guide layer 6 appropriately, it is possible to design the second light guide layer 6 which is extremely thin. Therefore, there is almost no step in the etching of the stripe region, and the problem of a decrease in yield due to side etching or the like does not occur. Actually, the variation in the stripe width is reduced to a very small variation in the mask width due to the photolithography process. Also, since the etching step is small,
A semiconductor laser chip having a flat surface can be easily realized.

【0075】エッチング液として、酒石酸、硫酸系など
の非選択性の液を用いる場合、深さ方向にオーバーエッ
チが若干生じるが、第1の光ガイド層5のAlAs混晶
比と埋め込みクラッド層7のAlAs混晶比とを同一に
すると、実効屈折率差Δnは、エッチングが第1の光ガ
イド層5内で停止している限りにおいて変化せず、ロッ
ト間又はウエハ面内で再現性良く同一の特性を有する半
導体レーザチップが得られる。本実施例では、第1の光
ガイド層5の厚さを0.1μmに設定し、第2の光ガイ
ド層6の厚さの10倍にしているので、非選択性のエッ
チング液を用いてもエッチングを第1の光ガイド層5内
で確実に停止できる。
When a non-selective liquid such as tartaric acid or sulfuric acid is used as an etching solution, a slight overetch occurs in the depth direction, but the AlAs mixed crystal ratio of the first optical guide layer 5 and the buried cladding layer 7 When the AlAs mixed crystal ratio is the same, the effective refractive index difference Δn does not change as long as the etching is stopped in the first optical guide layer 5 and is the same with good reproducibility between lots or within the wafer surface. A semiconductor laser chip having the following characteristics is obtained. In the present embodiment, the thickness of the first light guide layer 5 is set to 0.1 μm and ten times the thickness of the second light guide layer 6, so that a non-selective etchant is used. Also, the etching can be reliably stopped in the first light guide layer 5.

【0076】次に、電流狭窄の原理について説明する。
ストライプ領域内への電流狭窄は、第1の光ガイド層5
と埋め込みクラッド層7との間の界面抵抗を、第2光ガ
イド層6と埋め込みクラッド層7との間の界面抵抗より
も十分に高くすることにより容易に実現できる。本実施
例では、第1の光ガイド層5のAlAs混晶比を第2の
光ガイド層6のAlAs混晶比より十分に高くすること
により実現している。すなわち、GaAlAs系の材料
では、大気中に表面を露出させた場合、AlAs混晶比
が高くなるほど、Alの酸化に起因する欠陥準位が数多
く導入される。従って、AlAs混晶比の高い半導体基
板に再成長を行なうと、再成長の界面の結晶性が悪くな
り、該界面における抵抗は本質的に高くなる。
Next, the principle of current confinement will be described.
The current confinement in the stripe region is caused by the first light guide layer 5.
The resistance can be easily realized by making the interface resistance between the second optical guide layer 6 and the buried cladding layer 7 sufficiently higher than the interface resistance between the second optical guide layer 6 and the buried cladding layer 7. In the present embodiment, this is realized by making the AlAs mixed crystal ratio of the first light guide layer 5 sufficiently higher than the AlAs mixed crystal ratio of the second light guide layer 6. That is, in the case of exposing the surface of the GaAlAs-based material to the atmosphere, the higher the AlAs mixed crystal ratio, the more defect levels caused by oxidation of Al are introduced. Therefore, when regrowth is performed on a semiconductor substrate having a high AlAs mixed crystal ratio, the crystallinity at the regrowth interface deteriorates, and the resistance at the interface essentially increases.

【0077】図3は、実験により求めた半導体基板表面
のAlAs混晶比に対する電流−電圧特性の実験結果を
示している。実験に用いた半導体基板は、図1に示す半
導体レーザチップにおける第2の光ガイド層6を除去し
たものであり、第1の光ガイド層5のAlAs混晶比
(Y1)を変えたものである。すなわち、第1の光ガイ
ド層5の上にMOCVD法により再成長を行なったもの
である。AlAs混晶比の増大に伴って、電圧が高くな
っていくことが分かる。特に、AlAs混晶比が0.5
以上では、界面の高抵抗化に伴い、ポテンシャル障壁の
形成が見られ、電圧の立ち上がりにディップが見られ
る。ここで、半導体レーザの駆動電圧は、せいぜい2V
程度であることから、それ以上のディップの形成されて
いる領域には電流が流れないことになる。すなわち、本
実施例では、以上の現象を利用して、第1の光ガイド層
5のAlAs混晶比を0.5とし、第2の光ガイド層6
のAlAs混晶比を0.2とすることにより、ストライ
プ領域内への電流狭窄を実現している。このとき、スト
ライプ領域内への電流注入を界面の問題なしに良好に行
なうためには、第2の光ガイド層6のAlAs混晶比は
0.3以下であることが望ましい。
FIG. 3 shows experimental results of current-voltage characteristics with respect to the AlAs mixed crystal ratio on the surface of the semiconductor substrate obtained by experiments. The semiconductor substrate used in the experiment was obtained by removing the second light guide layer 6 in the semiconductor laser chip shown in FIG. 1 and changing the AlAs mixed crystal ratio (Y1) of the first light guide layer 5. is there. That is, regrowth is performed on the first light guide layer 5 by the MOCVD method. It can be seen that the voltage increases as the AlAs mixed crystal ratio increases. In particular, when the AlAs mixed crystal ratio is 0.5
In the above, a potential barrier is formed along with the increase in the resistance of the interface, and a dip is seen in the rise of the voltage. Here, the driving voltage of the semiconductor laser is at most 2 V
Therefore, no current flows in the region where the dip is formed. That is, in this embodiment, the AlAs mixed crystal ratio of the first light guide layer 5 is set to 0.5 and the second light guide layer 6
By setting the AlAs mixed crystal ratio of 0.2 to 0.2, current constriction in the stripe region is realized. At this time, it is desirable that the AlAs mixed crystal ratio of the second optical guide layer 6 be 0.3 or less in order to perform current injection into the stripe region satisfactorily without problems of the interface.

【0078】なお、この現象はGaAlAs系に限ら
ず、他のAlを含む材料系、例えばInGaAlP系な
どでも見られ、同様の電流狭窄が可能である。
This phenomenon is not limited to the GaAlAs-based material, but is also observed in other Al-containing material systems, for example, InGaAlP-based materials, and similar current confinement is possible.

【0079】また、本実施例では、Alの酸化現象の場
合についてのみ説明したが、他の半導体材料(Alを含
まない材料、例えばInP系、InGaAsP系、Zn
Se系)においても、第1の光ガイド層5を強制的に酸
化させることにより、同様の電流狭窄を実現できる。す
なわち、第2の光ガイド層6をストライプ状にマスキン
グしてエッチングした後であってマスクを除去する前
に、第1の光ガイド層5を酸素雰囲気中に露出させて第
1の光ガイド層5を酸化させることにより、第1の光ガ
イド層5における埋め込みクラッド層7と接している領
域の表面層に酸化層を形成することができる。熱平衡状
態における結晶成長である液相成長法と異なり、非平衡
状態での結晶成長である気相成長を用いると、半強制的
に結晶が成長されていくので、酸化膜が多少形成された
半導体層の上にも結晶成長は可能である。もちろん、A
lを含む系においても、ストライプ領域外の第1の光ガ
イド層5と埋め込みクラッド層7との間の界面抵抗を高
くし、電流狭窄をより良好にするために気相成長法を使
用してもよい。この方法により、プロセス間の安定化を
図ることができる。
In this embodiment, only the case of oxidation of Al has been described. However, other semiconductor materials (materials containing no Al, such as InP, InGaAsP, Zn
In the case of (Se-based), a similar current confinement can be realized by forcibly oxidizing the first optical guide layer 5. That is, after the second light guide layer 6 is masked in a stripe shape and etched and before the mask is removed, the first light guide layer 5 is exposed to an oxygen atmosphere to form the first light guide layer. By oxidizing 5, an oxide layer can be formed on the surface layer of the first optical guide layer 5 in a region in contact with the buried cladding layer 7. Unlike the liquid phase growth method, which is crystal growth in a thermal equilibrium state, the use of vapor phase growth, which is a crystal growth in a non-equilibrium state, results in semi-forced growth of crystals, so that a semiconductor with an oxide film formed somewhat Crystal growth is also possible on the layer. Of course, A
Also in the system containing l, the vapor phase growth method is used to increase the interface resistance between the first optical guide layer 5 and the buried cladding layer 7 outside the stripe region and to improve current confinement. Is also good. With this method, the stability between processes can be achieved.

【0080】また、この構造において、p型のGaAs
コンタクト層8から注入される電流はストライプ領域内
に閉じ込められ、ストライプ領域の下側のGa0.85Al
0.15Asよりなる活性層4において780nm帯のレー
ザ発振が生じる。また、実屈折率導波型であり、BH構
造のように活性層の側面がエッチングされていることに
よる散乱損失もないため、内部損失の小さい低動作電流
の半導体レーザチップが得られる。
In this structure, the p-type GaAs
The current injected from the contact layer 8 is confined in the stripe region, and Ga 0.85 Al
Laser oscillation in the 780 nm band occurs in the active layer 4 made of 0.15 As. In addition, since the semiconductor laser chip is a real refractive index waveguide type and does not have a scattering loss due to the side surface of the active layer being etched as in the BH structure, a semiconductor laser chip having a small internal loss and a low operating current can be obtained.

【0081】さらに、この構造では、小さな実効屈折率
差Δnの形成も、各層の膜厚を変えることにより可能で
あるため、レーザ光をストライプ領域外に広げ、スペク
トルが多モード化することにより低雑音の半同地レーザ
チップを容易に得ることができる。
Furthermore, in this structure, a small effective refractive index difference Δn can be formed by changing the film thickness of each layer. It is possible to easily obtain a laser chip with semi-uniform noise.

【0082】図4は、本実施例に係る半導体レーザチッ
プおけるスペクトル特性と構造パラメータの関係の実験
結果を示している。波長780nm帯において、活性層
4の層厚(da)および第1の光ガイド層5の層厚(d
p)の広い領域において多モード発振が得られることが
分かる。この場合、実効屈折率差Δnを小さくして多モ
ード化させるための第2の光ガイド層6の厚さは10n
mである。このような範囲で半導体レーザチップを作製
することにより、CDなどに使用される低雑音の半導体
レーザチップを容易に実現できる。
FIG. 4 shows an experimental result of a relationship between a spectral characteristic and a structural parameter in the semiconductor laser chip according to the present embodiment. In the 780 nm wavelength band, the layer thickness (da) of the active layer 4 and the layer thickness (d
It can be seen that multimode oscillation can be obtained in a wide range of p). In this case, the thickness of the second optical guide layer 6 for making the effective refractive index difference Δn small and performing multi-mode is 10n.
m. By manufacturing a semiconductor laser chip in such a range, a low-noise semiconductor laser chip used for a CD or the like can be easily realized.

【0083】但し、光を導波し得る各GaAlAs層、
つまり本実施例におけるn型のGaAlAsよりなる第
1および第2の光ガイド層5,6に、従来よく使用され
ている不純物として、液相成長法ではTeを添加し、有
機金属気相成長法(MOCVD法)ではSeを添加した
場合、これらの不純物はGaAlAs中でDXセンター
となり、数mWから数十mWで発振している主モードの
光密度で可飽和吸収効果を引き起こす。このため、発振
している主モードの定在波に対して損失グレーティング
を形成し、発振している主モード以外の他のモードを抑
圧し、シングルモード性を高めてしまう結果となる。
However, each GaAlAs layer capable of guiding light,
That is, Te is added to the first and second optical guide layers 5 and 6 made of n-type GaAlAs in the present embodiment as an impurity which is conventionally used in the liquid phase growth method. In the (MOCVD method), when Se is added, these impurities become DX centers in GaAlAs, and cause a saturable absorption effect at the light density of the main mode oscillating at several mW to several tens mW. For this reason, a loss grating is formed for the standing wave of the oscillating main mode, and other modes other than the oscillating main mode are suppressed, thereby increasing the single mode property.

【0084】この問題を解決するために、本実施例では
光を導波し得るGaAlAs各層に不純物としてSiを
添加している。Siは、GaAlAs中のDXセンタ準
位と伝導帯との間のキャリアの熱的捕獲および放出の活
性化エネルギーが、TeおよびSeと異なるため、非常
に低い光密度で光吸収が飽和してしまい、発振している
主モードに対して損失グレーティングを殆ど形成しな
い。従って、スペクトルの多モード性が損なわれる問題
はなく低雑音化が容易となる。同じ理由により、Siを
用いることは、高周波重畳によりスペクトルを多モード
化し、低雑音化を図る際にも効果的である。すなわち、
接合に水平方向の実効屈折率差Δnを大きくし発振モー
ドのスペクトルをシングルモードにした半導体レーザチ
ップの構造において低雑音化を図るためには、従来、動
作電流に高周波を重畳しスペクトルを多モード化する方
法が用いられてきたが、損失グレーティングが形成され
ているTeおよびSeの場合に比べて、Siの方が容易
にスペクトルが多モード化し、低雑音特性が実現でき
る。
In order to solve this problem, in this embodiment, Si is added as an impurity to each layer of GaAlAs that can guide light. Since the activation energy of thermal capture and emission of carriers between the DX center level and the conduction band in GaAlAs is different from that of Te and Se, light absorption is saturated at a very low optical density. Seldom forms a loss grating for the oscillating main mode. Therefore, there is no problem that the multi-modality of the spectrum is impaired, and the noise can be easily reduced. For the same reason, the use of Si is also effective when the spectrum is made multimode by high-frequency superposition to reduce noise. That is,
Conventionally, in order to reduce the noise in the structure of a semiconductor laser chip in which the effective refractive index difference Δn in the horizontal direction is increased at the junction and the oscillation mode spectrum is set to a single mode, a high frequency is superimposed on the operating current and the spectrum is multimode. However, compared to the case of Te and Se in which a loss grating is formed, Si has a more easily multimode spectrum and low noise characteristics can be realized.

【0085】以下、図5(a)、(b)および(c)に
基づき、本発明の一実施例に係る半導体レーザ装置にお
ける半導体レーザチップの製造方法を説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor laser chip in a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c).

【0086】まず、図5(a)に示すように、GaAs
よりなるp型の半導体基板1の上に、MOCVD法又は
MBE成長法により、GaAsよりなるp型のバッファ
層2(厚さ:0.5μm)、Ga0.5 Al0.5 Asより
なるp型のクラッド層3(厚さ:1.5μm)、Ga
0.85Al0.15Asよりなる活性層4(厚さ:0.04μ
m)、Ga0.5 Al0.5 Asよりなるn型の第1の光ガ
イド層5(厚さ:0.1μm)、Ga0.8 Al0.2 As
よりなるn型の第2の光ガイド層6(厚さ:20nm)
を順次形成する。第2の光ガイド層6のAlAs混晶比
としては、再成長が容易な0.3以下にし、レーザ光に
対して透明な混晶比であることが望ましい。なぜなら、
非常に薄い層であっても、レーザ光に対して吸収を生じ
ることは、活性層4の近傍における発熱につながり、半
導体レーザチップの高出力化および長寿命化を阻害する
おそれがあるからである。この点から、本実施例では、
第2の光ガイド層6のAlAs混晶比として、活性層4
のAlAs混晶比である0.15よりも十分に大きい値
である0.2の値を用いることにしている。
First, as shown in FIG.
A p-type buffer layer 2 of GaAs (thickness: 0.5 μm) and a p-type cladding layer of Ga 0.5 Al 0.5 As are formed on a p-type semiconductor substrate 1 by MOCVD or MBE growth. 3 (thickness: 1.5 μm), Ga
Active layer 4 of 0.85 Al 0.15 As (thickness: 0.04 μm)
m), an n-type first optical guide layer 5 of Ga 0.5 Al 0.5 As (thickness: 0.1 μm), Ga 0.8 Al 0.2 As
N-type second light guide layer 6 (thickness: 20 nm)
Are sequentially formed. The AlAs mixed crystal ratio of the second light guide layer 6 is desirably 0.3 or less, which facilitates regrowth, and is preferably a mixed crystal ratio transparent to laser light. Because
Even if the layer is very thin, the absorption of the laser beam leads to heat generation in the vicinity of the active layer 4, which may hinder high output and long life of the semiconductor laser chip. . From this point, in this embodiment,
As the AlAs mixed crystal ratio of the second light guide layer 6, the active layer 4
The value of 0.2, which is sufficiently larger than the AlAs mixed crystal ratio of 0.15, is used.

【0087】ここで、活性層4の層厚および第1の光ガ
イド5の層厚は、安定した単一な横モード発振を得るた
めに、実効屈折率差Δn=5×10-3となる厚さにして
いる。活性層4の導電型については、特に記載していな
いが、p型であっても、n型であっても、もちろんアン
ドープであっても差支えない。
Here, the layer thickness of the active layer 4 and the layer thickness of the first light guide 5 are effective refractive index difference Δn = 5 × 10 −3 in order to obtain stable single transverse mode oscillation. It is thick. The conductivity type of the active layer 4 is not specifically described, but may be p-type, n-type, or of course, undoped.

【0088】次に、図5(b)に示すように、ストライ
プ状のメサをフォトリソグラフィー技術を用いてエッチ
ングにより形成する。エッチングの深さは、第1の光ガ
イド層5の層厚が20nmであるから、サイドエッチが
あってもせいぜいその程度であり、ストライプ領域のエ
ッチングばらつきは殆ど発生しない。ストライプ幅を
2.0μmとしたときに、実際に製作した半導体レーザ
チップのストライプ幅のばらつきは±0.1μm以下と
なり、図9〜図12に示す従来の半導体レーザチップの
ばらつき±0.3〜0.5μmに比べて著しく低減され
ている。
Next, as shown in FIG. 5B, a stripe-shaped mesa is formed by etching using photolithography. Since the thickness of the first optical guide layer 5 is 20 nm, even if there is a side etch, the etching depth is at most that much, and the etching variation in the stripe region hardly occurs. When the stripe width is 2.0 μm, the variation of the stripe width of the actually manufactured semiconductor laser chip is ± 0.1 μm or less, and the variation of the conventional semiconductor laser chip shown in FIGS. It is significantly reduced as compared with 0.5 μm.

【0089】次に、図5(c)に示すように、MOCV
D法又はMBE成長法によって、Ga0.5 Al0.5 As
よりなるp型の埋め込みクラッド層7およびGaAsよ
りなるp型のコンタクト層8を再成長により順次形成す
る。このとき、電流の流れるストライプ領域において
は、AlAs混晶比の低いp型のGa0.8 Al0.2 As
よりなる第2の光ガイド層6上の成長となるため成長を
容易に行なうことができる。
Next, as shown in FIG.
Ga 0.5 Al 0.5 As by D method or MBE growth method
A p-type buried cladding layer 7 of GaAs and a p-type contact layer 8 of GaAs are sequentially formed by regrowth. At this time, in the stripe region where the current flows, p-type Ga 0.8 Al 0.2 As having a low AlAs mixed crystal ratio is used.
Since the growth is performed on the second light guide layer 6 made of the material, the growth can be easily performed.

【0090】次に、GaAsよりなるp型の半導体基板
1およびGaAsよりなるn型のコンタクト層8に電極
をそれぞれ形成する。
Next, electrodes are formed on the p-type semiconductor substrate 1 made of GaAs and the n-type contact layer 8 made of GaAs, respectively.

【0091】尚、前記実施例においては、第2の光ガイ
ド層6をレーザ光に対して透明にするために、第2の光
ガイド層6のAlAs混晶比を活性層4のAlAs混晶
比よりも大きくしているが、これに代えて、次のように
してもよい。すなわち、第2の光ガイド層6のAlAs
混晶比を活性層4のAlAs混晶比と同等又は低くする
とともに、第2の光ガイド層6の層厚を量子効果を生じ
るほど薄くし、レーザ光に対して透明にすることもでき
る。
In the above embodiment, in order to make the second light guide layer 6 transparent to laser light, the AlAs mixed crystal ratio of the second light guide layer 6 is changed to the AlAs mixed crystal of the active layer 4. Although it is larger than the ratio, the following may be used instead. That is, the AlAs of the second light guide layer 6
The mixed crystal ratio can be made equal to or lower than the AlAs mixed crystal ratio of the active layer 4, and the thickness of the second optical guide layer 6 can be made thin enough to produce a quantum effect, so that it is transparent to laser light.

【0092】図6は、第2の光ガイド層6が量子効果を
生じた場合の計算結果を示す。縦軸は、第2の光ガイド
層6の量子効果によって得られるバンド間エネルギーを
波長に換算した値である。半導体レーザチップが、前記
実施例のように780nm帯の発振波長のとき、第2の
光ガイド層6がGaAs(Y2=0)であっても、層厚
が3nm以下であれば、第2の光ガイド層6が量子効果
により透明となることが分かる。この場合、図1に示す
前記実施例に比べて、第2の光ガイド層6のAlAs混
晶比を低く設定できるので、ストライプ領域内の再成長
界面の結晶性は、より良好になり、再成長プロセスの安
定化が図れる。また、第2の光ガイド層6の層厚は、量
子効果を得るこの場合においては薄くなるが、第2の光
ガイド層6のAlAs混晶比はかなり低く(屈折率は高
く)できるので、屈折率ガイドに必要な実効屈折率差Δ
nは確保できる。
FIG. 6 shows a calculation result when the second light guide layer 6 has a quantum effect. The vertical axis is a value obtained by converting the interband energy obtained by the quantum effect of the second light guide layer 6 into a wavelength. When the semiconductor laser chip has an oscillation wavelength in the 780 nm band as in the above embodiment, even if the second optical guide layer 6 is made of GaAs (Y2 = 0), if the layer thickness is 3 nm or less, the second light guide layer 6 becomes the second light guide layer. It can be seen that the light guide layer 6 becomes transparent due to the quantum effect. In this case, since the AlAs mixed crystal ratio of the second optical guide layer 6 can be set lower than in the embodiment shown in FIG. 1, the crystallinity at the regrowth interface in the stripe region becomes better, and The growth process can be stabilized. Further, the layer thickness of the second optical guide layer 6 is reduced in this case for obtaining the quantum effect, but the AlAs mixed crystal ratio of the second optical guide layer 6 can be considerably low (the refractive index is high). Effective refractive index difference Δ required for refractive index guide
n can be secured.

【0093】また、前記実施例においては、AlAs混
晶比の低いGaAlAsを第2の光ガイド層6に用いる
場合のみを示したが、GaAsと格子整合できる他の材
料でも構わない。但し、第2の光ガイド層6は、光吸収
を抑制するために、レーザ光の波長よりも大きい禁制帯
幅を有することが望ましい。例えば、In0.5 Ga0. 5
Pよりなる第2の光ガイド層6を用いても構わない。こ
のときにおいても、同様の特性が得られる。
Further, in the above embodiment, only the case where GaAlAs having a low AlAs mixed crystal ratio is used for the second light guide layer 6 is shown, but other materials which can lattice-match with GaAs may be used. However, it is desirable that the second light guide layer 6 has a forbidden band width larger than the wavelength of the laser light in order to suppress light absorption. For example, In 0.5 Ga 0. 5
A second light guide layer 6 made of P may be used. At this time, similar characteristics can be obtained.

【0094】また、In1-X GaX AsY 1-Y よりな
る第2の光ガイド層6を用いても前記と同様の特性が得
られる。この場合には、GaAsと格子整合をとるた
め、XとYは、0.189Y−0.418X+0.01
3XY+0.127=0の関係を満たす必要がある。
The same characteristics as described above can be obtained by using the second light guide layer 6 made of In 1 -x Ga x As Y P 1 -Y . In this case, X and Y are 0.189Y−0.418X + 0.01 in order to obtain lattice matching with GaAs.
It is necessary to satisfy the relationship of 3XY + 0.127 = 0.

【0095】また、第2の光ガイド層6の禁制帯幅は、
レーザ光の波長のエネルギー(E)よりも大きい必要が
あるので、1.35+0.672X−1.601Y+
0.758X2 +0.101Y2 −0.157XY−
0.312X2 Y+0.109XY2 >Eの関係を満足
することが望ましい。
The forbidden band width of the second light guide layer 6 is:
Since it is necessary to be larger than the energy (E) of the wavelength of the laser beam, 1.35 + 0.672X-1.601Y +
0.758X 2 + 0.101Y 2 -0.157XY-
It is desirable to satisfy the relationship of 0.312X 2 Y + 0.109XY 2 > E.

【0096】また、In0.5 (Ga1-X AlX 0.5
よりなる第2の光ガイド層6を用いてもよい。この場合
には、Xに拘らず禁制帯幅はレーザ光の波長より大きく
なり、格子整合もとれる。但し、Xが大きすぎると酸化
の問題があるのでX<0.3であることが望ましい。
Further, In 0.5 (Ga 1-x Al x ) 0.5 P
A second light guide layer 6 may be used. In this case, the forbidden bandwidth becomes larger than the wavelength of the laser beam regardless of X, and lattice matching is obtained. However, if X is too large, there is a problem of oxidation. Therefore, it is preferable that X <0.3.

【0097】さらに、半導体レーザチップの低しきい値
化および高出力化を図るためには、量子井戸構造を用い
ることが有効である。すなわち、活性層4に、シングル
カンタムウェル(SQW)構造、ダブルカンタムウェル
(DQW)構造、トリプルカンタムウェル(TQW)構
造、グリン(GRIN)構造、または、そのセパレート
コンファインメントヘテロストラクチャー(SCH)構
造などの量子井戸構造を用いることが好ましい。その理
由は、活性層4における量子効果により、利得が増大
し、しきい値電流が低減されかつ井戸層における光閉じ
込め係数がバルクの活性層4における閉じ込め係数より
も小さくなるので、端面破壊レベルが向上するためであ
る。
In order to lower the threshold value and increase the output of the semiconductor laser chip, it is effective to use a quantum well structure. That is, the active layer 4 has a single quantum well (SQW) structure, a double quantum well (DQW) structure, a triple quantum well (TQW) structure, a green (GRIN) structure, or a separate confinement heterostructure (SCH) structure thereof. It is preferable to use the quantum well structure described above. The reason is that the quantum effect in the active layer 4 increases the gain, the threshold current is reduced, and the light confinement coefficient in the well layer becomes smaller than the confinement coefficient in the bulk active layer 4. It is to improve.

【0098】次に、図8に基づき、前記半導体レーザチ
ップがヒートシンクにマウントされてなる半導体レーザ
装置について説明する。
Next, a semiconductor laser device in which the semiconductor laser chip is mounted on a heat sink will be described with reference to FIG.

【0099】半導体レーザ装置においては、信頼性を確
保するために、発熱部である活性層を含む半導体レーザ
チップ30における結晶成長面側の電極30aがヒート
シンク9と接触するように半導体レーザチップ30をヒ
ートシンク9にマウントする必要があるので、半導体レ
ーザチップ30は前記のような状態でSiよりなる導電
性のヒートシンク9にマウントされている。ヒートシン
ク9の材料としては、導電性であれば他の材料でもよい
が、最も低コストで作製できるSiが最適である。ま
た、SiはCuなどと異なり、半導体レーザチップを構
成する半導体基板と同じ材料であるため熱膨張係数など
も互いに近いので、マウント時の歪の影響も金属などに
比べると非常に小さい。
In the semiconductor laser device, in order to ensure reliability, the semiconductor laser chip 30 is placed such that the electrode 30a on the crystal growth surface side of the semiconductor laser chip 30 including the active layer, which is a heating section, contacts the heat sink 9. Since it is necessary to mount the semiconductor laser chip 30 on the heat sink 9, the semiconductor laser chip 30 is mounted on the conductive heat sink 9 made of Si in the above-described state. As the material of the heat sink 9, other materials may be used as long as they are conductive, but Si which can be manufactured at the lowest cost is optimal. Also, unlike Cu and the like, Si is the same material as the semiconductor substrate forming the semiconductor laser chip, and therefore has a similar thermal expansion coefficient and the like.

【0100】本発明に係る半導体レーザ装置において
は、p型の半導体基板1を用いているため、図15に代
表される従来の半導体レーザ装置のように、ヒートシン
ク9上においてパッケージ10がマイナス端子となるよ
うなヒートシンク9への電気的接続を行なう必要がな
く、両面の全面に亘って半田層9bが形成されたSiよ
りなるヒートシンク9に半導体レーザチップ30をマウ
ントするだけで、パッケージ10をマイナス端子とする
ことができる。
In the semiconductor laser device according to the present invention, since the p-type semiconductor substrate 1 is used, the package 10 is connected to the negative terminal on the heat sink 9 as in the conventional semiconductor laser device represented by FIG. It is not necessary to make electrical connection to the heat sink 9 such that the semiconductor laser chip 30 is mounted on the heat sink 9 made of Si having a solder layer 9b formed on the entire surface of both surfaces, and the package 10 is connected to a negative terminal. It can be.

【0101】本発明に係る半導体レーザ装置において
は、ヒートシンク9の上において電気的接続を変える必
要がないため、ワイヤー27はレーザ端子26から半導
体レーザチップ30の半導体基板側の電極30bへの1
本で済むので、ワイヤーボンディングの工程の軽減を図
ることができる。
In the semiconductor laser device according to the present invention, since it is not necessary to change the electrical connection on the heat sink 9, the wire 27 is connected from the laser terminal 26 to the electrode 30 b on the semiconductor substrate side of the semiconductor laser chip 30.
Since only books are required, the number of wire bonding steps can be reduced.

【0102】以上説明したように、本発明に係る半導体
レーザ装置においては、低コストの気相成長法による半
導体レーザ装置の組立コストをさらに大幅に低減するこ
とができる。
As described above, in the semiconductor laser device according to the present invention, the cost of assembling the semiconductor laser device by the low-cost vapor deposition method can be further reduced.

【0103】また、従来の半導体レーザ装置としては、
SiCなどの高価な材料よりなる絶縁性のヒートシンク
よりも低コストであるSiよりなる導電性のヒートシン
クの上に絶縁膜を形成し、ヒートシンクの上において電
気的接続を変える構造のものが広く使用されている。と
ころが、従来の半導体レーザ装置においては、絶縁膜を
介して半導体レーザチップをヒートシンクにマウントす
ることになるため、半導体レーザチップからヒートシン
クへの熱伝導が悪くなるという問題がある。共振器長が
250μmの半導体レーザチップをヒートシンクにマウ
ントして実験すると、絶縁膜がない場合の熱抵抗が50
K/Wであるのに対して、絶縁膜がある場合の熱抵抗は
略2倍の90K/Wであった。これは、半導体レーザチ
ップの発熱量が、絶縁膜が有ることにより略2倍になる
ことを意味し、従来の半導体レーザ装置においては、劣
化が促進され信頼性が損なわれていることを意味する。
これに対して、本実施例に係る半導体レーザ装置におい
ては、前記のような絶縁膜に起因する発熱がないため、
活性層における発熱も小さく、従来よりも長寿命が得ら
れる。
Further, as a conventional semiconductor laser device,
A structure in which an insulating film is formed on a conductive heat sink made of Si, which is lower in cost than an insulating heat sink made of an expensive material such as SiC, and the electrical connection is changed on the heat sink is widely used. ing. However, in the conventional semiconductor laser device, since the semiconductor laser chip is mounted on the heat sink via the insulating film, there is a problem that heat conduction from the semiconductor laser chip to the heat sink deteriorates. When an experiment was conducted by mounting a semiconductor laser chip having a cavity length of 250 μm on a heat sink, the thermal resistance without an insulating film was 50%.
In contrast to K / W, the thermal resistance in the presence of the insulating film was 90 K / W, which was almost doubled. This means that the amount of heat generated by the semiconductor laser chip is approximately doubled due to the presence of the insulating film, and in the conventional semiconductor laser device, deterioration is promoted and reliability is impaired. .
On the other hand, in the semiconductor laser device according to the present embodiment, since there is no heat generated by the insulating film as described above,
The heat generation in the active layer is small, and a longer life can be obtained than in the conventional case.

【0104】半導体レーザ装置の出荷前の試験項目にス
クリーニング試験と呼ばれる短い寿命の半導体レーザ装
置を事前に取り除く試験があるが、この試験によって絶
縁膜の有無による半導体レーザ装置の歩留りの差を比較
すると、絶縁膜のないヒートシンクを用いた方が1.5
倍程度高い歩留りを示した。この最終組立品の検査工程
における歩留りの向上は低コストに寄与することはいう
までもない。
As a test item before shipment of a semiconductor laser device, there is a test called a screening test for removing a short-lived semiconductor laser device in advance, and this test compares the difference in the yield of the semiconductor laser device depending on the presence or absence of an insulating film. 1.5 is better with a heat sink without insulating film
The yield was about twice as high. Needless to say, the improvement in the yield in the inspection process of the final assembly contributes to low cost.

【0105】図7における(a)は、図1に示す半導体
レーザチップの電流−光出力の特性図である。共振器長
400μmの半導体レーザ装置に、前端面10%、後端
面75%のコーティングを行なった結果、しきい値20
mA、スロープ効率0.9mW/mAの低消費電流の特
性が得られた。横モードおよび縦モードは、780nm
の波長において安定した単一モードであった。
FIG. 7A is a characteristic diagram of current-light output of the semiconductor laser chip shown in FIG. As a result of coating a front end face of 10% and a rear end face of 75% on a semiconductor laser device having a cavity length of 400 μm, a threshold value of 20% was obtained.
As a result, a low current consumption characteristic of mA and a slope efficiency of 0.9 mW / mA was obtained. Horizontal mode and vertical mode are 780 nm
Was a stable single mode at the wavelength of

【0106】以下、図1に示す半導体レーザチップにお
ける低雑音特性について説明する。共振器長は200μ
m、端面反射率は32%としている。低雑音化のため
に、図4から、da=0.04μm、dp=0.22μ
mとしている。室温で3mWのレーザ光を放出するのに
必要な動作電流値は25mAである。横モードは、安定
した基本モードで発振した。スペクトルは780nm帯
のセルフパルセーションを生じる多モードで発振してお
り、0〜10%の戻り光率の範囲内で−130dB/H
zの相対強度雑音(RIN)の値を得ており低雑音特性
が得られた。
Hereinafter, the low noise characteristics of the semiconductor laser chip shown in FIG. 1 will be described. Resonator length is 200μ
m, and the end face reflectance is 32%. In order to reduce noise, FIG. 4 shows that da = 0.04 μm and dp = 0.22 μm.
m. The operating current required to emit 3 mW laser light at room temperature is 25 mA. The transverse mode oscillated in a stable fundamental mode. The spectrum oscillates in multiple modes causing self-pulsation in the 780 nm band, and has a wavelength of -130 dB / H within a return light rate of 0 to 10%.
The value of relative intensity noise (RIN) of z was obtained, and low noise characteristics were obtained.

【0107】以下、半導体レーザチップの高性能化のた
めに、活性層4に量子井戸構造を用いた場合について説
明する。すなわち、活性層4を量子井戸構造とすること
により、しきい値をさらに低減でき、高出力が得られ
る。図7(b)は、量子井戸構造として、780nm帯
のレーザ光を発振する10nmの厚さのGa0.95Al0.
05Asよりなる4層のウェル層と4nmの厚さのGa
0.7 Al0.3 Asよりなる5層のバリア層とを有するマ
ルチカンタムウェル(MQW)構造を用いたときの電流
−光出力特性を示している。共振器長400μm、前後
面に10%、75%のコーティングを行なった半導体レ
ーザチップにおいて、200mW以上の光出力が実現で
きている。
Hereinafter, a case where a quantum well structure is used for the active layer 4 to improve the performance of the semiconductor laser chip will be described. That is, when the active layer 4 has a quantum well structure, the threshold value can be further reduced and a high output can be obtained. FIG. 7B shows a quantum well structure having a thickness of 10 nm and a thickness of Ga 0.95 Al 0. 0 oscillating 780 nm laser light .
05 As 4 well layers and 4 nm thick Ga
It shows current-light output characteristics when a multiquantum well (MQW) structure having five barrier layers made of 0.7 Al 0.3 As is used. An optical output of 200 mW or more can be realized in a semiconductor laser chip having a cavity length of 400 μm and front and rear surfaces coated with 10% and 75%.

【0108】[0108]

【発明の効果】請求項1の発明に係る半導体レーザ装置
によると、第1の半導体層と第3の半導体層との間の界
面抵抗が第1の半導体層と第2の半導体層との間の界面
抵抗および第2の半導体層と第3の半導体層との間の界
面抵抗のいずれよりも大きいため、電流ブロック層を形
成しなくても、例えば気相成長法により形成される薄く
かつ均一な第2の半導体層によって電流をストライプ領
域に狭窄することができる。従って、電流ブロック層を
形成するための深いエッチングが不要となり、第2の半
導体層を形成するための浅いエッチングによりストライ
プを形成することが可能になるため、ストライプ幅のば
らつきが著しく小さくなり、低動作電流値の実屈折率導
波型の半導体レーザ装置を低コストかつ高歩留りに実現
することができる。
According to the semiconductor laser device of the first aspect, the interface resistance between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer is set between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer. Resistance and the interface resistance between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. Therefore, even if the current blocking layer is not formed, it is thin and uniform formed by, for example, a vapor phase growth method. The current can be confined to the stripe region by the appropriate second semiconductor layer. Therefore, deep etching for forming the current block layer is not required, and stripes can be formed by shallow etching for forming the second semiconductor layer. A real-refractive-index guided semiconductor laser device having an operating current value can be realized at low cost and high yield.

【0109】また、低電流で動作する半導体レーザ装置
は、コンパクトディスクを含むすべての光ディスク用の
光源として最適である。特に、動作電流値の低減は、レ
ーザマウント部の発熱量の低減をもたらし、より小型で
軽量のヒートシンクの使用が可能となる。この結果、従
来は金属であったレーザパッケージの樹脂化が実現で
き、ピックアップ装置の大幅な小型化および低コスト化
を図ることができる。
A semiconductor laser device operating at a low current is most suitable as a light source for all optical disks including a compact disk. In particular, a reduction in the operating current value results in a reduction in the amount of heat generated in the laser mount portion, and a smaller and lighter heat sink can be used. As a result, the laser package, which has conventionally been made of metal, can be made of resin, and the size and cost of the pickup device can be significantly reduced.

【0110】さらに、p型の半導体基板を用いているた
め、半導体レーザチップを導電性のヒートシンクに該半
導体レーザチップの第3の半導体層側の面つまり反半導
体基板側の面がヒートシンクと接するようにマウントす
ることにより、パッケージをマイナス端子とすることが
できる。このため、ヒートシンク上において電気的接続
を変える必要がないので、ボンディングワイヤの数を低
減でき、これにより、ワイヤボンディングの工程の削減
ひいては半導体レーザ装置の組立てコストを大きく低減
することができる。
Further, since the p-type semiconductor substrate is used, the semiconductor laser chip is connected to the conductive heat sink such that the surface of the semiconductor laser chip on the third semiconductor layer side, that is, the surface on the side opposite to the semiconductor substrate is in contact with the heat sink. , The package can be a negative terminal. For this reason, it is not necessary to change the electrical connection on the heat sink, so that the number of bonding wires can be reduced, whereby the number of wire bonding steps can be reduced, and the assembly cost of the semiconductor laser device can be greatly reduced.

【0111】請求項2の発明に係る半導体レーザ装置に
よると、第1の半導体層と第3の半導体層との間の界面
抵抗を簡易に大きくすることができるので、請求項1の
半導体レーザ装置を容易かつ確実に実現できる。
According to the semiconductor laser device of the second aspect, the interface resistance between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer can be easily increased, and therefore, the semiconductor laser device of the first aspect. Can be realized easily and reliably.

【0112】請求項3の発明に係るGaAlAs系の半
導体レーザ装置によると、第1の光ガイド層とクラッド
層との間の界面抵抗が第1の光ガイド層と第2の光ガイ
ド層との間の界面抵抗および第2の光ガイド層とクラッ
ド層との間の界面抵抗のいずれよりも大きいため、電流
ブロック層を形成しなくても薄い層厚の第2の光ガイド
層によって電流をストライプ領域に狭窄することができ
る。このため、請求項1の発明と同様、電流ブロック層
を形成するための深いエッチングが不要になるのでスト
ライプ幅のばらつきが小さくなるので、低動作電流値の
実屈折率導波型の半導体レーザ装置を低コストかつ高歩
留りに実現することができる。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device according to the third aspect of the present invention, the interface resistance between the first light guide layer and the clad layer is higher than that of the first light guide layer and the second light guide layer. The current is stripped by the thin second light guide layer without forming a current blocking layer because it is larger than the interface resistance between the second light guide layer and the interface resistance between the second light guide layer and the clad layer. The region can be constricted. Therefore, similar to the first aspect of the present invention, since a deep etching for forming the current block layer is not required, the variation in the stripe width is reduced, and the real refractive index guided semiconductor laser device having a low operating current value is provided. Can be realized at low cost and high yield.

【0113】また、p型の半導体基板を用いているた
め、請求項1の発明と同様、パッケージをマイナス端子
とすることができ、ヒートシンク上において電気的接続
を変える必要がないので、ワイヤボンディングの工程の
削減ひいては半導体レーザ装置の組立てコストを大きく
低減することができる。
Further, since the p-type semiconductor substrate is used, the package can be a negative terminal as in the first aspect of the present invention, and there is no need to change the electrical connection on the heat sink. The number of processes can be reduced, and the assembly cost of the semiconductor laser device can be greatly reduced.

【0114】請求項4〜6の発明に係るGaAlAs系
の半導体レーザ装置によると、第2の光ガイド層は活性
層により発振されるレーザ光の波長に対して透明である
ため、活性層近傍における発熱が生じないので、半導体
レーザ装置の高出力化および長寿命化を図ることができ
る。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device according to the present invention, the second light guide layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer. Since no heat is generated, it is possible to increase the output and extend the life of the semiconductor laser device.

【0115】請求項7の発明に係るGaAlAs系の半
導体レーザ装置によると、第1の光ガイド層とクラッド
層との間の界面抵抗を簡易に大きくすることができるの
で、請求項3の半導体レーザ装置を容易かつ確実に実現
できる。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device of the present invention, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be easily increased. The device can be realized easily and reliably.

【0116】請求項8〜10の発明に係るGaAlAs
系の半導体レーザ装置によると、第1の光ガイド層とク
ラッド層との間の界面抵抗を簡易に大きくし請求項3の
半導体レーザ装置を容易かつ確実に実現でき、また、第
2の光ガイド層は活性層により発振されるレーザ光の波
長に対して透明であるため、活性層近傍における発熱が
生じないので、半導体レーザ装置の高出力化および長寿
命化を図ることができる。
GaAlAs according to claims 8 to 10
According to the semiconductor laser device of the present invention, the interface resistance between the first light guide layer and the cladding layer can be easily increased to realize the semiconductor laser device of claim 3 easily and reliably. Since the layer is transparent to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer, no heat is generated in the vicinity of the active layer, so that the output of the semiconductor laser device can be increased and the life thereof can be extended.

【0117】請求項11の発明に係る量子井戸構造を有
する活性層を含むGaAlAs系の半導体レーザ装置に
よると、請求項1の発明と同様、電流ブロック層を形成
するための深いエッチングが不要になるのでストライプ
幅のばらつきが小さくなり、また、量子井戸構造を有す
る活性層の効果により、さらに低動作電流値で高出力の
実屈折率導波型の半導体レーザ装置を低コストかつ高歩
留りに実現することができる。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device including the active layer having the quantum well structure according to the eleventh aspect of the present invention, similar to the first aspect of the present invention, deep etching for forming a current blocking layer becomes unnecessary. Therefore, the variation in stripe width is reduced, and the effect of the active layer having the quantum well structure realizes a low refractive index waveguide type semiconductor laser device with a lower operating current value and a higher output at a lower cost and a higher yield. be able to.

【0118】また、p型の半導体基板を用いているた
め、請求項1の発明と同様、パッケージをマイナス端子
とすることができ、ヒートシンク上において電気的接続
を変える必要がないので、ワイヤボンディングの工程の
削減ひいては半導体レーザ装置の組立てコストを大きく
低減することができる。
Further, since a p-type semiconductor substrate is used, the package can be a negative terminal as in the first aspect of the invention, and there is no need to change the electrical connection on the heat sink. The number of processes can be reduced, and the assembly cost of the semiconductor laser device can be greatly reduced.

【0119】請求項12〜14の発明に係る量子井戸構
造を有する活性層を含むGaAlAs系の半導体レーザ
装置によると、第2の光ガイド層は活性層により発振さ
れるレーザ光の波長に対して透明であり、また、量子井
戸構造を有する活性層の効果により、活性層近傍におけ
る発熱が生じないので、半導体レーザ装置のさらなる高
出力化および長寿命化を図ることができる。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device including the active layer having the quantum well structure according to the twelfth to fourteenth aspects, the second optical guide layer has a wavelength corresponding to the wavelength of the laser light oscillated by the active layer. Since heat is not generated in the vicinity of the active layer due to the effect of the transparent and active layer having the quantum well structure, higher output and longer life of the semiconductor laser device can be achieved.

【0120】請求項15の発明に係る量子井戸構造を有
する活性層を含むGaAlAs系の半導体レーザ装置に
よると、第1の光ガイド層とクラッド層との間の界面抵
抗を簡易に大きくすることができるので、請求項11の
半導体レーザ装置を容易かつ確実に実現できる。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device including the active layer having the quantum well structure according to the fifteenth aspect, the interface resistance between the first optical guide layer and the cladding layer can be easily increased. Therefore, the semiconductor laser device according to claim 11 can be easily and reliably realized.

【0121】請求項16〜18の発明に係る量子井戸構
造を有する活性層を含むGaAlAs系の半導体レーザ
装置によると、第2の光ガイド層は活性層により発振さ
れるレーザ光の波長に対して透明であり、かつ量子井戸
構造を有する活性層の効果により、活性層近傍における
発熱が生じないので、半導体レーザ装置のさらなる高出
力化および長寿命化を図ることができる。
According to the GaAlAs-based semiconductor laser device including the active layer having the quantum well structure according to the sixteenth aspect of the present invention, the second optical guide layer is provided for the wavelength of the laser light oscillated by the active layer. Heat is not generated in the vicinity of the active layer due to the effect of the transparent active layer having the quantum well structure, so that the semiconductor laser device can have higher output and longer life.

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

【図1】本発明の一実施例に係る半導体レーザ装置にお
ける半導体レーザチップの断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.

【図2】前記一実施例に係る半導体レーザ装置における
ストライプ領域の内外の実効屈折率差(Δn)の数値計
算結果の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a numerical calculation result of an effective refractive index difference (Δn) inside and outside a stripe region in the semiconductor laser device according to the embodiment.

【図3】前記一実施例に係る半導体レーザ装置における
半導体基板のAlAs混晶比に対する電流−電圧特性の
関係の実験結果を示す図である。
FIG. 3 is a view showing an experimental result of a relationship between a current-voltage characteristic and an AlAs mixed crystal ratio of a semiconductor substrate in the semiconductor laser device according to the embodiment.

【図4】前記一実施例に係る半導体レーザ装置における
スペクトル特性と構造パラメータとの関係の実験結果を
示す図である。
FIG. 4 is a view showing an experimental result of a relationship between a spectral characteristic and a structural parameter in the semiconductor laser device according to the embodiment.

【図5】前記一実施例に係る半導体レーザ装置における
半導体レーザチップの製造方法の各工程を示す断面図で
ある。
FIG. 5 is a sectional view showing each step of a method for manufacturing a semiconductor laser chip in the semiconductor laser device according to the embodiment.

【図6】前記一実施例に係る半導体レーザ装置における
第2の光ガイド層が量子効果を有する場合のエネルギー
の計算結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a calculation result of energy when the second light guide layer has a quantum effect in the semiconductor laser device according to the embodiment.

【図7】前記一実施例に係る半導体レーザ装置における
電流−光出力特性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing current-light output characteristics in the semiconductor laser device according to the one embodiment.

【図8】本発明の一実施例に係る半導体レーザ装置を示
す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention.

【図9】従来の半導体レーザ装置における半導体レーザ
チップの断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a conventional semiconductor laser device.

【図10】従来の半導体レーザ装置における半導体レー
ザチップの断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a conventional semiconductor laser device.

【図11】従来の半導体レーザ装置における半導体レー
ザチップの断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a conventional semiconductor laser device.

【図12】従来の半導体レーザ装置における半導体レー
ザチップの断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a semiconductor laser chip in a conventional semiconductor laser device.

【図13】従来の半導体レーザ装置における半導体レー
ザチップの断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a conventional semiconductor laser device.

【図14】従来の半導体レーザ装置における半導体レー
ザチップの断面図である。
FIG. 14 is a sectional view of a semiconductor laser chip in a conventional semiconductor laser device.

【図15】従来の半導体レーザ装置を示す斜視図であ
る。
FIG. 15 is a perspective view showing a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 GaAsよりなるp型の半導体基板 2 GaAsよりなるp型のバッファ層 3 Ga0.5 Al0.5 Asよりなるp型のクラッド層 4 Ga0.85Al0.15Asよりなる活性層 5 Ga0.5 Al0.5 Asよりなるn型の第1の光ガイ
ド層 6 Ga0.8 Al0.2 Asよりなるn型の第2の光ガイ
ド層 7 Ga0.5 Al0.5 Asよりなるn型の埋め込みクラ
ッド層 8 GaAsよりなるn型のコンタクト層 9 Siよりなるヒートシンク(導電性) 9a ヒートシンクに形成された電極 9b 半田層 10 パッケージ 11 GaAsよりなるn型の半導体基板 12 GaAlAsよりなるn型のクラッド層 13 GaAlAsよりなる活性層 14 GaAlAsよりなるp型の第1のクラッド層 15 GaAsよりなるn型の電流ブロック層 15a ストライプ領域 16A GaAlAsよりなるp型の第2のクラッド層 16B GaAlAsよりなるp型のクラッド層 17 GaAsよりなるp型のコンタクト層 18 GaAsよりなるp型のキャップ層 19 誘電体膜 20 埋め込み高抵抗層 21 亜鉛拡散領域 22 GaAlAsよりなるn型の光ガイド層 23 GaAlAsよりなるn型の電流ブロック層 24 GaAlAsよりなるn型の第2のクラッド層 25 SiCよりなるヒートシンク(絶縁性) 25a ヒートシンクに形成された電極 25b 半田層 26 レーザ端子 27 ワイヤー 28 ワイヤー 30 レーザチップ 30a 結晶成長面側の電極 30b 半導体基板側の電極
1 of p-type semiconductor substrate 2 GaAs consisting GaAs p-type buffer layer 3 Ga 0.5 Al 0.5 As of p-type cladding layer 4 Ga 0.85 Al 0.15 active layer 5 Ga 0.5 consisting As Al 0.5 As of n -Type first optical guide layer 6 n-type second optical guide layer made of Ga 0.8 Al 0.2 As 7 n-type buried cladding layer made of Ga 0.5 Al 0.5 As 8 n-type contact layer made of GaAs 9 Si 9a Electrode formed on heat sink 9b Solder layer 10 Package 11 n-type semiconductor substrate made of GaAs 12 n-type clad layer made of GaAlAs 13 Active layer made of GaAlAs 14 p-type made of GaAlAs First cladding layer 15 n-type current blocking layer 15a made of GaAs 15a stripe region 16A p-type second cladding layer made of GaAlAs 16B p-type cladding layer made of GaAlAs 17 p-type contact layer made of GaAs 18 p-type cap layer made of GaAs 19 dielectric film 20 buried high resistance layer 21 zinc Diffusion region 22 n-type optical guide layer made of GaAlAs 23 n-type current blocking layer made of GaAlAs 24 n-type second clad layer made of GaAlAs 25 heat sink (insulating) made of SiC 25a electrode formed on heat sink 25b Solder layer 26 Laser terminal 27 Wire 28 Wire 30 Laser chip 30a Electrode on crystal growth surface side 30b Electrode on semiconductor substrate side

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−164290(JP,A) 特開 昭62−20392(JP,A) 特開 昭53−6591(JP,A) 特開 昭63−81884(JP,A) 特開 平7−142765(JP,A) 特開 平5−167174(JP,A) 特開 平6−196801(JP,A) 特開 昭50−788(JP,A) 特開 平1−115186(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 Continuation of the front page (56) References JP-A-63-164290 (JP, A) JP-A-62-20392 (JP, A) JP-A-53-6591 (JP, A) JP-A-63-81884 (JP, A) JP-A-7-142765 (JP, A) JP-A-5-167174 (JP, A) JP-A-6-196801 (JP, A) JP-A-50-788 (JP, A) 1-115186 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 p型の半導体基板の上側に屈折率がnX
である活性層が形成され、該活性層の上に屈折率がnY1
であるn型の第1の半導体層が形成され、該第一の半導
体層の上に屈折率がnY2であるn型の第2の半導体層が
ストライプ状に形成され、前記第1の半導体層および第
2の半導体層の上に屈折率がnY3であるn型の第3の半
導体層が形成され、前記活性層、第1の半導体層、第2
の半導体層および第3の半導体層は、第1の半導体層と
第3の半導体層との間の界面抵抗が、第1の半導体層と
第2の半導体層との間の界面抵抗および第2の半導体層
と第3の半導体層との間の界面抵抗のいずれよりも大き
くなり、活性層の屈折率nX が第1の半導体層の屈折率
Y1よりも大きくかつ第2の半導体層の屈折率nY2が第
3の半導体層の屈折率nY3よりも大きくなるように形成
された半導体レーザチップが導電性材料よりなるヒート
シンク上に前記第3の半導体層側の面が前記ヒートシン
クに接するようにマウントされてなることを特徴とする
半導体レーザ装置。
1. The method according to claim 1, wherein the refractive index is n x above the p-type semiconductor substrate.
An active layer having a refractive index of n Y1 is formed on the active layer.
Is formed, and an n-type second semiconductor layer having a refractive index of n Y2 is formed on the first semiconductor layer in the form of a stripe. An n-type third semiconductor layer having a refractive index of n Y3 is formed on the layer and the second semiconductor layer, and the active layer, the first semiconductor layer, and the second
The third semiconductor layer and the third semiconductor layer have an interface resistance between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer, and an interface resistance between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer and a second semiconductor layer. Is larger than any of the interface resistances between the first semiconductor layer and the third semiconductor layer, the refractive index n X of the active layer is larger than the refractive index n Y1 of the first semiconductor layer, and A semiconductor laser chip formed such that the refractive index n Y2 is larger than the refractive index n Y3 of the third semiconductor layer is provided on a heat sink made of a conductive material, and the surface on the third semiconductor layer side is in contact with the heat sink. Semiconductor laser device characterized by being mounted as described above.
【請求項2】 前記第1の半導体層における前記第3の
半導体層と接している領域の表面層には酸化膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項1に記載の半導体レー
ザ装置。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein an oxide film is formed on a surface layer of the first semiconductor layer in a region in contact with the third semiconductor layer.
【請求項3】 GaAsよりなるp型の半導体基板の上
側にGa1-X AlXAsよりなる活性層が形成され、該
活性層の上にGa1-Y1AlY1Asよりなるn型の第1の
光ガイド層が形成され、該第1の光ガイド層の上にGa
1-Y2AlY2Asよりなるn型の第2の光ガイド層がスト
ライプ状に形成され、前記第1の光ガイド層および第2
の光ガイド層の上にGa1-Y3AlY3Asよりなるn型の
クラッド層が形成され、前記活性層、第1の光ガイド
層、第2の光ガイド層およびクラッド層は、第1の光ガ
イド層とクラッド層との間の界面抵抗が第1の光ガイド
層と第2の光ガイド層との間の界面抵抗および第2の光
ガイド層とクラッド層との間の界面抵抗のいずれよりも
大きくなり、各AlAs混晶比のX、Y1、Y2および
Y3の間にY3>Y2、Y1>X≧0の関係が成立する
ように形成された半導体レーザチップが導電性材料より
なるヒートシンク上に前記クラッド層側の面が前記ヒー
トシンクに接するようにマウントされてなることを特徴
とする半導体レーザ装置。
Wherein the active layer of Ga 1-X Al X As above the p-type semiconductor substrate made of GaAs is formed, the n-type composed of Ga 1-Y1 Al Y1 As on the active layer One light guide layer is formed, and Ga is formed on the first light guide layer.
An n-type second light guide layer made of 1-Y2 Al Y2 As is formed in a stripe shape, and the first light guide layer and the second
An n-type clad layer made of Ga 1 -Y 3 Al Y3 As is formed on the light guide layer of the above, and the active layer, the first light guide layer, the second light guide layer, and the clad layer are formed of a first layer. The interface resistance between the light guide layer and the clad layer is any one of the interface resistance between the first light guide layer and the second light guide layer and the interface resistance between the second light guide layer and the clad layer. A heat sink made of a conductive material, wherein the semiconductor laser chip is formed such that the relationship of Y3> Y2, Y1> X ≧ 0 is established between X, Y1, Y2 and Y3 of each AlAs mixed crystal ratio. A semiconductor laser device mounted thereon such that the surface on the side of the cladding layer is in contact with the heat sink.
【請求項4】 前記第2の光ガイド層は前記活性層によ
り発振されるレーザ光の波長に対して透明であることを
特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein said second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by said active layer.
【請求項5】 前記活性層および第2の光ガイド層は、
各混晶比のXおよびY2の間にY2>Xの関係が成立す
るように形成されていることを特徴とする請求項4に記
載の半導体レーザ装置。
5. The active layer and the second light guide layer,
5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein a relationship of Y2> X is established between X and Y2 of each mixed crystal ratio.
【請求項6】 前記活性層および第2の光ガイド層は、
各混晶比のXおよびY2の間にX≧Y2≧0の関係が成
立しかつ第2の光ガイド層が量子効果を奏する膜厚にな
るように形成されていることを特徴とする請求項4に記
載の半導体レーザ装置。
6. The active layer and the second light guide layer,
9. The method according to claim 8, wherein a relationship of X ≧ Y2 ≧ 0 is established between X and Y2 of each mixed crystal ratio, and the second light guide layer is formed to have a film thickness exhibiting a quantum effect. 5. The semiconductor laser device according to 4.
【請求項7】 前記第1の光ガイド層における前記クラ
ッド層と接している領域の表面層には酸化膜が形成され
ていることを特徴とする請求項3に記載の半導体レーザ
装置。
7. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein an oxide film is formed on a surface layer of the first light guide layer in a region in contact with the clad layer.
【請求項8】 前記第2の光ガイド層は前記活性層によ
り発振されるレーザ光の波長に対して透明であることを
特徴とする請求項7に記載の半導体レーザ装置。
8. The semiconductor laser device according to claim 7, wherein said second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by said active layer.
【請求項9】 前記活性層および第2の光ガイド層は、
各混晶比のXおよびY2の間にY2>Xの関係が成立す
るように形成されていることを特徴とする請求項8に記
載の半導体レーザ装置。
9. The active layer and the second light guide layer,
9. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein a relationship of Y2> X is established between X and Y2 of each mixed crystal ratio.
【請求項10】 前記活性層および第2の光ガイド層
は、各混晶比のXおよびY2の間にX≧Y2≧0の関係
が成立しかつ第2の光ガイド層が量子効果を奏する膜厚
になるように形成されていることを特徴とする請求項8
に記載の半導体レーザ装置。
10. The active layer and the second light guide layer have a relationship of X ≧ Y2 ≧ 0 between X and Y2 of each mixed crystal ratio, and the second light guide layer has a quantum effect. 9. The film according to claim 8, wherein the film is formed to have a thickness.
3. The semiconductor laser device according to item 1.
【請求項11】 GaAsよりなるp型の半導体基板の
上側に量子井戸構造を有する活性層が形成され、該活性
層の上にGa1-Y1AlY1Asよりなるn型の第1の光ガ
イド層が形成され、該第1の光ガイド層の上にGa1-Y2
AlY2Asよりなるn型の第2の光ガイド層がストライ
プ状に形成され、前記第1の光ガイド層および第2の光
ガイド層の上にGa1-Y3AlY3Asよりなるn型のクラ
ッド層が形成され、前記活性層、第1の光ガイド層、第
2の光ガイド層およびクラッド層は、第1の光ガイド層
とクラッド層との間の界面抵抗が第1の光ガイド層と第
2の光ガイド層との間の界面抵抗および第2の光ガイド
層とクラッド層との間の界面抵抗のいずれよりも大きく
なり、第2の光ガイド層およびクラッド層の各AlAs
混晶比のY2およびY3の間にY3>Y2の関係が成立
するように形成された半導体レーザチップが導電性材料
よりなるヒートシンク上に前記クラッド層側の面が前記
ヒートシンクに接するようにマウントされてなることを
特徴とする半導体レーザ装置。
11. An active layer having a quantum well structure is formed above a p-type semiconductor substrate made of GaAs, and an n-type first light guide made of Ga 1 -Y1 Al Y1 As is formed on the active layer. A layer is formed, and Ga 1 -Y 2 is formed on the first light guide layer.
An n-type second light guide layer made of Al Y2 As is formed in a stripe shape, and an n-type second light guide layer made of Ga 1 -Y 3 Al Y3 As is formed on the first light guide layer and the second light guide layer. A clad layer is formed, and the active layer, the first light guide layer, the second light guide layer, and the clad layer have an interface resistance between the first light guide layer and the clad layer that is the first light guide layer. Resistance of the second light guide layer and the cladding layer is larger than the interface resistance between the second light guide layer and the cladding layer.
A semiconductor laser chip formed so as to satisfy the relationship of Y3> Y2 between the mixed crystal ratios Y2 and Y3 is mounted on a heat sink made of a conductive material so that the surface on the cladding layer side is in contact with the heat sink. A semiconductor laser device comprising:
【請求項12】 前記第2の光ガイド層は前記活性層に
より発振されるレーザ光の波長に対して透明であること
を特徴とする請求項11に記載の半導体レーザ装置。
12. The semiconductor laser device according to claim 11, wherein said second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by said active layer.
【請求項13】 前記第2の光ガイド層は、その禁制帯
幅が前記活性層により発振されるレーザ光の波長を吸収
しない大きさになるように形成されていることを特徴と
する請求項12に記載の半導体レーザ装置。
13. The second light guide layer is formed such that its forbidden band has a size that does not absorb the wavelength of laser light oscillated by the active layer. 13. The semiconductor laser device according to item 12.
【請求項14】 前記第2の光ガイド層は、該第2の光
ガイド層が量子効果を奏する膜厚になるように形成され
ていることを特徴とする請求項12に記載の半導体レー
ザ装置。
14. The semiconductor laser device according to claim 12, wherein the second light guide layer is formed such that the second light guide layer has a film thickness exhibiting a quantum effect. .
【請求項15】 前記第1の光ガイド層における前記ク
ラッド層と接している領域の表面層には酸化膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項11に記載の半導体レ
ーザ装置。
15. The semiconductor laser device according to claim 11, wherein an oxide film is formed on a surface layer of the first light guide layer in a region in contact with the cladding layer.
【請求項16】 前記第2の光ガイド層は前記活性層に
より発振されるレーザ光の波長に対して透明であること
を特徴とする請求項15に記載の半導体レーザ装置。
16. The semiconductor laser device according to claim 15, wherein said second light guide layer is transparent to a wavelength of laser light oscillated by said active layer.
【請求項17】 前記第2の光ガイド層は、その禁制帯
幅が前記活性層により発振されるレーザ光の波長を吸収
しない大きさになるように形成されていることを特徴と
する請求項16に記載の半導体レーザ装置。
17. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second light guide layer is formed such that its forbidden band width does not absorb the wavelength of laser light oscillated by the active layer. 17. The semiconductor laser device according to item 16.
【請求項18】 前記第2の光ガイド層は、該第2の光
ガイド層が量子効果を奏する膜厚になるように形成され
ていることを特徴とする請求項16に記載の半導体レー
ザ装置。
18. The semiconductor laser device according to claim 16, wherein the second light guide layer is formed such that the second light guide layer has a film thickness exhibiting a quantum effect. .
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