JP3194237B2 - Semiconductor laser device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor laser device and method of manufacturing the same

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JP3194237B2
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徹 ▲高▼山
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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、光ディスク等の光源と
して好適な低い動作電流値をもつ半導体レーザ装置およ
びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device having a low operating current suitable as a light source for an optical disk or the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下に従来のSBR構造を有する半導体
レーザ装置について説明する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser device having an SBR structure will be described below.

【0003】図4は従来の半導体レーザ装置の断面図で
ある。n型のガリウムヒ素(GaAs)基板21の上に
n型のGaAsバッファー層22、n型のインジウムガ
リウムアルミリン(In0.5(Ga0.3Al0.70.5P)
クラッド層23、アンドープのIn0.5Ga0.5P活性層
24、リッジ25aを有するp型のIn0.5(Ga0.3
0.70.5Pクラッド層25、電流チャンネルとなるリ
ッジ25a以外の部分には電流狭窄のため、n型のGa
As電流ブロック層26が形成されている。なお、27
はp型のGaAsコンタクト層である。
FIG. 4 is a sectional view of a conventional semiconductor laser device. On an n-type gallium arsenide (GaAs) substrate 21, an n-type GaAs buffer layer 22 and an n-type indium gallium aluminum phosphide (In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P)
A p-type In 0.5 (Ga 0.3 A) having a cladding layer 23, an undoped In 0.5 Ga 0.5 P active layer 24, and a ridge 25a.
l 0.7 ) 0.5 P clad layer 25 and n-type Ga due to current confinement in portions other than ridge 25a serving as a current channel.
An As current blocking layer 26 is formed. Note that 27
Is a p-type GaAs contact layer.

【0004】図4の構造において、p型のGaAsコン
タクト層27から注入される電流は、リッジ25a内に
有効に閉じ込められ、リッジ25a下部のInGaP活
性層24でレーザ発振が生じる。このとき、n型のGa
As電流ブロック層26の屈折率はp型のIn0.5(G
0.3Al0.70.5Pクラッド層25の屈折率より大き
くなっているが、In0.5Ga0.5P活性層24の禁制帯
幅よりも、n型のGaAs電流ブロック層26の禁制帯
幅の方が小さいので、レーザ光に対してn型のGaAs
電流ブロック層26は吸収体となり、レーザ光はこのn
型のGaAs電流ブロック層26による吸収により、リ
ッジ内に有効に閉じこめられる。一般に、リッジ25a
の下端の幅、すなわち、ストライプ幅を5μm程度にす
ることで、光ディスク等に使われる単一横モードのレー
ザ発振が得られる。
In the structure shown in FIG. 4, a current injected from the p-type GaAs contact layer 27 is effectively confined in the ridge 25a, and laser oscillation occurs in the InGaP active layer 24 below the ridge 25a. At this time, n-type Ga
The refractive index of the As current blocking layer 26 is p-type In 0.5 (G
Although the refractive index of the a 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P cladding layer 25 is larger than that of the In 0.5 Ga 0.5 P active layer 24, the forbidden band width of the n-type GaAs current blocking layer 26 is larger than that of the In 0.5 Ga 0.5 P active layer 24. N-type GaAs for laser light
The current block layer 26 becomes an absorber, and the laser beam
The GaAs current blocking layer 26 effectively traps the ridge. Generally, ridge 25a
By setting the width of the lower end of, that is, the stripe width to about 5 μm, a single transverse mode laser oscillation used for an optical disk or the like can be obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造の半導
体レーザ装置では、n型のGaAs電流ブロック層26
の光吸収による導波路の損失によりレーザのしきい値お
よび効率が制限されること、さらに、ストライプ幅を狭
くすると、電流ブロック層26による光吸収が増大する
ため、ストライプ幅もある程度以上、狭くできないとい
う制約があり、低動作電流化の妨げとなっていた。
In the semiconductor laser device having the above-mentioned conventional structure, the n-type GaAs current blocking layer 26 is formed.
When the stripe width is reduced, the light absorption by the current blocking layer 26 is increased, so that the stripe width cannot be reduced to a certain extent or more. This has hindered the reduction in operating current.

【0006】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、動作電流値の低い半導体レーザ装置を提供すること
を目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a semiconductor laser device having a low operating current value.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体レーザ装置は、活性層の主面の少なく
とも一方の側にその活性層に接して形成された一導電型
のIn0.5(Ga1-Y1AlY10.5第1光ガイド層と、
その第1光ガイド層の上に形成されたIn 0.5 (Ga
1-Y2 Al Y2 0.5 P第2光ガイド層と、その第2光ガイ
ド層の上に形成された逆の導電型でストライプ状の窓を
有しかつ層厚が400nm以上のIn0.5(Ga1-ZAl
Z0.5P電流ブロック層を含む電流ブロック部と、前記
ストライプ状の窓を含む前記電流ブロック層上に形成さ
れた一導電型のIn0.5(Ga1-Y3AlY30.5Pクラッ
ド層とを有し、Al混晶比を決めるY1、Y2、Y3お
よびZの間にY2<Y1かつY2<Y3<Zの関係が成
立し、前記電流ブロック部の屈折率が前記窓部における
クラッド層の屈折率よりも小さい構成である。
In order to achieve this object, a semiconductor laser device according to the present invention comprises a one-conductivity-type In 0.5 formed on at least one side of a main surface of an active layer and in contact with the active layer. (Ga 1 -Y 1 Al Y1 ) 0.5 P first optical guide layer;
In 0.5 (Ga) formed on the first light guide layer
1-Y2 Al Y2 ) 0.5 P In0.5 (Ga) having a second light guide layer, a reverse conductive striped window formed on the second light guide layer, and a layer thickness of 400 nm or more. 1-Z Al
Z ) A current block portion including a 0.5 P current block layer, and a one conductivity type In 0.5 (Ga 1 -Y 3 Al Y3 ) 0.5 P clad layer formed on the current block layer including the striped window. The relationship of Y2 <Y1 and Y2 <Y3 <Z is established between Y1, Y2, Y3 and Z that determine the Al mixed crystal ratio , and the refractive index of the current block portion is the refractive index of the cladding layer in the window portion. It is a configuration smaller than the rate.

【0008】[0008]

【作用】この構成によって、電流ブロック層となるIn
0.5(Ga1-ZAlZ0.5P層のストライプ状の窓から注
入される電流により、活性層となるIn0.5(Ga1-X
X0.5P層でレーザ発振が生じる。ここで、電流ブロ
ック層となるIn0.5(Ga1-ZAlZ0.5P層の屈折率
はストライプ内部のクラッド層となるIn0.5(Ga
1-Y3AlY30.5P層よりも小さいので、レーザ光はこ
の屈折率差によりストライプ内に有効に閉じ込められ
る。さらに、電流ブロック層となるIn0.5(Ga1-Z
Z0.5P層の禁制帯幅は活性層となるIn0.5(Ga
1-XAlX0.5P層の禁制帯幅よりもかなり大きいの
で、レーザ光の電流ブロック層による光吸収がなくな
る。
According to this structure, the current blocking layer In
0.5 (Ga 1 -Z Al Z ) 0.5 In 0.5 (Ga 1 -X A
l x ) Laser oscillation occurs in the 0.5 P layer. Here, the refractive index of the In 0.5 (Ga 1 -Z Al Z ) 0.5 P layer serving as a current blocking layer is In 0.5 (Ga
Since 1-Y3 Al Y3) smaller than 0.5 P layer, the laser light is effectively confined in the stripe This refractive index difference. Further, In 0.5 (Ga 1 -Z A
l Z ) 0.5 The forbidden band width of the P layer is In 0.5 (Ga
1-X Al X ) 0.5 Since the forbidden band width of the P layer is considerably larger, light absorption of the laser beam by the current blocking layer is eliminated.

【0009】[0009]

【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.

【0010】図1は本発明の一実施例における半導体レ
ーザ装置の断面図である。n型のGaAs基板1の上
に、n型のGaAsバッファー層2、In0.5(Ga0.6
Al0. 40.5Pクラッド層3、In0.5Ga0.5P(一般
的にIn0.5(Ga1-XAlX0 .5Pで表わす)活性層
4、p型のIn0.5(Ga0.6Al0.40.5P(一般的に
In0.5(Ga1-Y1AlY10.5Pで表わす)第一光ガイ
ド層5、p型のIn0.5Ga0.5P(一般的にIn
0.5(Ga1-Y2AlY20.5P第二光ガイド層6が形成さ
れており、電流狭窄のために電流チャンネルとなる窓7
a以外の領域には、n型のIn0.5(Ga0.3Al0.7
0.5P(一般的にIn0.5(Ga1-ZAlZ0.5Pで表わ
す)電流ブロック層7が形成されている。8はIn0.5
Ga0.5P保護層、9はp型のIn0.5(Ga0.6
0.40.5P(一般的にIn0.5(Ga1-Y3AlY30.5
Pで表わす)クラッド層、10はp型のGaAsコンタ
クト層である。以下、「In0.5(Ga1-XAlX
0.5P」におけるxをAl混晶比と呼ぶことにする。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. On an n-type GaAs substrate 1, an n-type GaAs buffer layer 2, In 0.5 (Ga 0.6
Al 0. 4) 0.5 P cladding layer 3, In 0.5 Ga 0.5 P (generally In 0.5 (Ga 1-X Al X) expressed by 0 .5 P) active layer 4, p-type In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P (generally represented by In 0.5 (Ga 1-Y1 Al Y1 ) 0.5 P) First light guide layer 5, p-type In 0.5 Ga 0.5 P (generally In
0.5 (Ga 1 -Y 2 Al Y2 ) 0.5 P A second optical guide layer 6 is formed, and a window 7 serving as a current channel for current confinement is formed.
In regions other than a, n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 )
A 0.5 P (generally represented by In 0.5 (Ga 1 -Z Al Z ) 0.5 P) current blocking layer 7 is formed. 8 is In 0.5
The Ga 0.5 P protective layer 9 is a p-type In 0.5 (Ga 0.6 A
l 0.4 ) 0.5 P (generally In 0.5 (Ga 1 -Y3 Al Y3 ) 0.5
The cladding layer 10 (indicated by P) is a p-type GaAs contact layer. Hereinafter, “In 0.5 (Ga 1-x Al x )
X in “ 0.5 P” is referred to as an Al mixed crystal ratio.

【0011】ここで、安定な単一横モード発振を得るた
めに、電流ブロック層7のAl混晶比をp型のIn0.5
(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層9のAl混晶比よ
り、高く設定する。もし、電流ブロック層7のAl混晶
比がクラッド層と同様である場合、プラズマ効果による
ストライプ内の屈折率の低下があり、アンチガイドの導
波路となり、単一な横モード発振は得られない。いわん
や、電流ブロック層7のAl混晶比がp型のIn
0.5(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層9より低い場合
は、完全に、横モードが不安定になり、目的としている
低動作電流化さえ達成できない。本実施例では、図1に
示すように、電流ブロック層7のAl混晶比をp型のI
0.5(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層9のAl混晶
比より、0.3高く0.7としている。
Here, in order to obtain a stable single transverse mode oscillation, the Al composition ratio of the current blocking layer 7 is set to p-type In 0.5.
(Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 Set higher than the Al mixed crystal ratio of the P cladding layer 9. If the Al composition ratio of the current blocking layer 7 is the same as that of the cladding layer, the refractive index in the stripe is reduced due to the plasma effect, and it becomes an anti-guide waveguide, so that a single transverse mode oscillation cannot be obtained. . In other words, the Al composition ratio of the current blocking layer 7 is p-type In.
When it is lower than 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P clad layer 9, the transverse mode becomes completely unstable, and it is not possible to achieve the intended low operating current. In this embodiment, as shown in FIG.
n 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 It is set to 0.7 higher than the Al mixed crystal ratio of the P clad layer 9 by 0.7.

【0012】この構造において、p型のGaAsコンタ
クト層10から注入される電流は窓7a内に閉じ込めら
れ、窓7a下部のIn0.5Ga0.5P活性層4でレーザ発
振が生じる。ここで、p型のIn0.5(Ga0.6
0.40.5P第一光ガイド層5のAl混晶比は、活性層
のAl混晶比よりも十分に高く、活性層に有効にキャリ
アを閉じ込め、可視域の発振を可能としている。本実施
例では、670nm帯のレーザ発振を得るため0.4と
した。再成長はAl混晶比の低いp型のIn0.5Ga0 .5
P第二光ガイド層上への再成長となるため、表面酸化の
問題は全くない。第二光ガイド層の膜厚は光分布に余り
影響を与えない0.05μm以下が望ましい。本実施例
では、0.01μmとしている。
In this structure, the current injected from the p-type GaAs contact layer 10 is confined in the window 7a, and laser oscillation occurs in the In 0.5 Ga 0.5 P active layer 4 below the window 7a. Here, p-type In 0.5 (Ga 0.6 A
l 0.4 ) 0.5 P The Al mixed crystal ratio of the first light guide layer 5 is sufficiently higher than the Al mixed crystal ratio of the active layer, and carriers are effectively confined in the active layer to enable oscillation in the visible region. In this embodiment, the value is set to 0.4 in order to obtain laser oscillation in the 670 nm band. In 0.5 Ga 0 .5 lower p-type of regrowth Al ratio
Since the regrowth is performed on the P second light guide layer, there is no problem of surface oxidation. The thickness of the second light guide layer is desirably 0.05 μm or less which does not significantly affect the light distribution. In this embodiment, the thickness is 0.01 μm.

【0013】また、n型のIn0.5(Ga0.3Al0.7
0.5P電流ブロック層7の禁制帯幅は、In0.5Ga0.5
P活性層4の禁制帯幅よりも大きいので、電流ブロック
層による光吸収がなく、導波路の損失の小さい低動作電
流の素子が得られる。
Further, n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 )
The forbidden band width of the 0.5 P current blocking layer 7 is In 0.5 Ga 0.5
Since it is larger than the forbidden band width of the P active layer 4, there is no light absorption by the current blocking layer, and a device with a low operating current and a small loss of the waveguide can be obtained.

【0014】この構造では、電流ブロック層による光吸
収がないため、レーザ光がn型のIn0.5(Ga0.3Al
0.70.5P電流ブロック層7の下部にも広がり、スペク
トルが多モードになりやすく、低雑音のレーザが容易に
得られる。
In this structure, since there is no light absorption by the current blocking layer, the laser beam is n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al
0.7 ) 0.5 P Spread also under the current blocking layer 7, the spectrum tends to be multimode, and a low-noise laser can be easily obtained.

【0015】一般的にAl混晶比を決めるX,Y1,Y
2,Y3およびZの間に、Z>Y3>Y2≧X≧0でか
つY1>Y2の関係を成立させればよいことになる。
Generally, X, Y1, Y which determine the Al mixed crystal ratio
2, it is only necessary to satisfy the relationship of Z>Y3> Y2 ≧ X ≧ 0 and Y1> Y2 between Y3 and Z.

【0016】図2は本発明の一実施例における半導体レ
ーザ装置の製造工程図である。図2(a)に示すよう
に、n型のGaAs基板1の上に、MOCVDあるいは
MBE成長法により、n型のGaAsバッファー層2、
n型のIn0.5(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層3
(厚さ、1μm)、In0.5Ga0.5P活性層4(厚さ、
0.04μm)、p型のIn0.5(GaAl)0.5P第一
光ガイド層5(厚さ、0.15μm)、p型のIn0.5
Ga0.5P第二光ガイド層6(厚さ、0.01μm)、
n型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5P電流ブロック層
7(厚さ、1.0μm)、In0.5Ga0.5P保護層8
(厚さ、0.01μm)を形成する。この保護層8は、
n型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5P電流ブロック層
7の上部を表面酸化から守るのに必要である。保護層8
の混晶比としては、第二光ガイド層6同様、再成長が容
易な0.3以下で、レーザ光に対して透明であることが
望ましい。
FIG. 2 is a manufacturing process diagram of a semiconductor laser device according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2A, an n-type GaAs buffer layer 2 is formed on an n-type GaAs substrate 1 by MOCVD or MBE growth.
n-type In 0.5 (Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P clad layer 3
(Thickness: 1 μm), In 0.5 Ga 0.5 P active layer 4 (thickness,
0.04 μm), p-type In 0.5 (GaAl) 0.5 P first optical guide layer 5 (thickness, 0.15 μm), p-type In 0.5
Ga 0.5 P second light guide layer 6 (thickness, 0.01 μm),
n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current blocking layer 7 (thickness: 1.0 μm), In 0.5 Ga 0.5 P protective layer 8
(Thickness: 0.01 μm). This protective layer 8
It is necessary to protect the upper part of the n-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current blocking layer 7 from surface oxidation. Protective layer 8
The mixed crystal ratio is preferably 0.3 or less, as in the second light guide layer 6, at which re-growth is easy, and is transparent to laser light.

【0017】活性層4の導電型は、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
ドープであってもかまわない。
The conductivity type of the active layer 4 is not particularly described, but may be p-type, n-type, or of course, undoped.

【0018】次に、図2(b)に示すように、ストライ
プ状の窓7aをフォトリソグラフィーの技術を用い、エ
ッチングにより形成する。エッチングの方法としては、
熱硫酸などのAl混晶比の高い層を選択的にエッチング
できるエッチャントを用いて、選択的にIn0.5(Ga
0.3Al0.70.5P電流ブロック層7のエッチングを行
なう。すなわち、p型のIn0.5Ga0.5P第二光ガイド
層6はエッチングストップ層としても作用する。そのた
めエッチングによるばらつきが小さく、高歩留りが得ら
れる。
Next, as shown in FIG. 2B, a striped window 7a is formed by etching using a photolithography technique. As an etching method,
Using an etchant such as hot sulfuric acid, which can selectively etch a layer having a high Al mixed crystal ratio, selectively use In 0.5 (Ga
0.3 Al 0.7 ) 0.5 P The current blocking layer 7 is etched. That is, the p-type In 0.5 Ga 0.5 P second optical guide layer 6 also functions as an etching stop layer. Therefore, variation due to etching is small, and a high yield can be obtained.

【0019】ここで、ストライプの形状は逆メサ形状よ
りも、順メサ形状とすることが好ましい。逆メサ形状と
した場合には、順メサ形状とした場合に比べて結晶成長
が困難となり、特性の低下に起因する歩留りの低下を招
く恐れがあるためである。実際に、逆メサ形状の場合、
ストライプ側面の部分において選択成長したInGaA
lPの結晶性が損なわれ、作製された素子のしきい値電
流は、順メサ形状の素子に比べて高くなる。後述する素
子の特性は順メサ形状のものを示している。
Here, the shape of the stripe is preferably a regular mesa shape rather than an inverted mesa shape. This is because crystal growth is more difficult in the case of an inverted mesa shape than in the case of a forward mesa shape, and there is a possibility that the yield may be reduced due to a reduction in characteristics. Actually, in the case of an inverted mesa shape,
InGaAs grown selectively on the side of the stripe
The crystallinity of 1P is impaired, and the threshold current of the manufactured device is higher than that of a device having a forward mesa shape. The characteristics of the element described later show a forward mesa shape.

【0020】また、電流ブロック層7の膜厚について
は、電流ブロック層7の厚さが薄いと、上部のIn0.5
(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層9へのレーザ光の
しみだしが大きくなり、横モードの不安定化を生じるの
で、最低限、0.4μmは必要である。
As for the thickness of the current blocking layer 7, when the thickness of the current blocking layer 7 is small, the upper In 0.5
(Ga 0.6 Al 0.4 ) 0.5 The exudation of the laser beam to the cladding layer 9 becomes large and the transverse mode becomes unstable, so a minimum of 0.4 μm is required.

【0021】次に、図2(c)に示すように、MOCV
DあるいはMBE成長法により、p型のIn0.5(Ga
0.6Al0.40.5Pクラッド層9、p型のGaAsコン
タクト層10を再成長により形成する。このとき、電流
の流れるストライプ内はAl混晶比の低いp型のIn
0.5Ga0.5P第二ガイド層6上への再成長となるため、
容易に再成長が行える。最後に、n型のGaAs基板お
よびp型のGaAsコンタクト層10にそれぞれ電極を
形成する。
Next, as shown in FIG. 2C, the MOCV
P or In 0.5 (Ga
A 0.6 Al 0.4 ) 0.5 P clad layer 9 and a p-type GaAs contact layer 10 are formed by regrowth. At this time, the inside of the stripe through which current flows is a p-type In having a low Al mixed crystal ratio.
0.5 Ga 0.5 P regrowth on the second guide layer 6
Regrowth can be performed easily. Finally, electrodes are formed on the n-type GaAs substrate and the p-type GaAs contact layer 10, respectively.

【0022】図3に従来例と本発明の一実施例における
半導体レーザ装置の電流−光出力特性図を示す。図3に
示すように実施例は従来例に比べてしきい電流値は小さ
くなり、効率も高くなっている。これは電流ブロック層
による光吸収がなく、導波路損失が小さくなったためで
ある。本発明の一実施例において、共振器長200μm
の素子において、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28mAである。スペクトルもセ
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/HzのR
INの値を得ており、低雑音特性が得られた。
FIG. 3 shows a current-light output characteristic diagram of a semiconductor laser device according to a conventional example and an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the embodiment has a smaller threshold current value and higher efficiency than the conventional example. This is because there was no light absorption by the current blocking layer, and the waveguide loss was reduced. In one embodiment of the present invention, the resonator length is 200 μm
The operating current value required to emit 3 mW of laser light at room temperature is 28 mA. The spectrum also oscillates in multiple modes causing self-pulsation,
R of -130 dB / Hz within the range of return light rate of 0 to 10%
The value of IN was obtained, and low noise characteristics were obtained.

【0023】また、本発明の構造は、動作電流値が低い
ので、半導体レーザの高出力化にも有効である。特に、
活性層を量子井戸構造とすることにより、さらに、しき
い値を低減でき、高出力化が得られる。
The structure of the present invention has a low operating current value, and is therefore effective for increasing the output of a semiconductor laser. In particular,
When the active layer has a quantum well structure, the threshold value can be further reduced and higher output can be obtained.

【0024】なお、上記全ての実施例において、基板は
n型で、n型の電流ブロック層を用いる場合のみを示し
たが、基板にp型を用い、p型の電流ブロック層を用い
ても構わない。すなわち、電流ブロック層のAl混晶比
が高いからである。なぜなら、Al混晶比の高いp型の
In0.5(Ga0.3Al0.70.5P層の場合、電子の拡散
が抑えられるので、p型のブロック層の実現が可能とな
るからである。
In all of the above embodiments, only the case where the substrate is an n-type and an n-type current blocking layer is used is shown, but the substrate may be a p-type and a p-type current blocking layer may be used. I do not care. That is, the Al composition ratio of the current blocking layer is high. This is because, in the case of a p-type In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P layer having a high Al mixed crystal ratio, diffusion of electrons is suppressed, so that a p-type block layer can be realized.

【0025】なお、上記全ての実施例では、電流ブロッ
ク層が活性層上、すなわち、活性層から見て、基板と反
対側にある場合のみを示したが、基板と同方向にある場
合でも、同じ効果が得られる。さらには電流ブロック層
が両方向にあるダブルコンファイメント構造にすれば、
さらに漏れ電流が少なくなり、低動作電流化が図れるこ
とはいうまでもない。
In all of the above embodiments, only the case where the current blocking layer is on the active layer, that is, on the side opposite to the substrate when viewed from the active layer, is shown. The same effect is obtained. Furthermore, if the current block layer has a double configuration structure in both directions,
Needless to say, the leakage current is further reduced, and the operating current can be reduced.

【0026】[0026]

【発明の効果】以上のように本発明は、In0.5(Ga
1-XAlX0.5P層からなる活性層の主面の少なくとも
一方の側にその活性層に接して形成された一導電型のI
0.5(Ga1-Y1AlY10.5P第一光ガイド層と、その
第一光ガイド層上に形成された一導電型のIn0.5(G
1-Y2AlY20.5P第二光ガイド層と、その第二光ガ
イド層上に形成された逆の導電型でストライプ状の窓を
有するIn0.5(Ga1-ZAlZ0.5P層と、上記ストラ
イプ状の窓部を含む上記In0.5(Ga1-ZAlZ0 .5
層上に形成された一導電型のIn0.5(Ga1-Y3
Y30.5P層とを有し、Al混晶比を決めるX,Y
1,Y2,Y3およびZの間に、Z>Y3>Y2≧X≧
NでかつY1>Y2の関係が成立するようにした構成
によるので、低雑音で、しかも、動作電流値が従来に比
べて大幅に低い半導体レーザ装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, In 0.5 (Ga
1-X Al x ) 0.5 One- conductivity type I formed on at least one side of the main surface of the active layer made of a P layer in contact with the active layer.
n 0.5 (Ga 1 -Y 1 Al Y1 ) 0.5 P first light guide layer and one conductive type In 0.5 (G
a 1-Y2 Al Y2 ) 0.5 P In 0.5 (Ga 1 -Z Al Z ) 0.5 P having a second light guide layer and a window of opposite conductivity type and formed in a stripe shape on the second light guide layer the in 0.5 containing a layer, the stripe-shaped window portion (Ga 1-Z Al Z) 0 .5 P
One conductivity type In 0.5 (Ga 1 -Y 3 A) formed on the layer
l Y3 ) X, Y having a 0.5 P layer and determining the Al mixed crystal ratio
1, Y2, Y3 and Z, Z>Y3> Y2 ≧ X ≧
Since 0 N relationship a and Y1> Y2 is due to the structure so as to establish, at a low noise, moreover, the operating current value can provide a significantly lower semiconductor laser device as compared with the prior art.

【0027】すなわち、Al混晶比の高いIn0.5(G
1-Y1AlY10.5P第一光ガイド層により活性層にキ
ャリヤを閉じ込め、再成長はAl混晶比の低いIn0.5
(Ga1 -Y2AlY20.5P第二光ガイド層への成長とな
るために、容易に可視域のレーザが作製できる。
That is, In 0.5 (G
a 1-Y1 Al Y1 ) 0.5 P The first optical guide layer confines the carrier in the active layer, and regrowth is performed using In 0.5 with a low Al mixed crystal ratio.
(Ga 1 -Y 2 Al Y2 ) 0.5 P Since it grows on the second optical guide layer, a laser in the visible region can be easily produced.

【0028】また、ストライプを形成するエッチングの
時に、Al混晶比の違いによる選択エッチング法を使用
できるため、エッチングのばらつきが小さくなり、高歩
留りが得られる。
Further, at the time of etching for forming a stripe, a selective etching method based on a difference in the Al mixed crystal ratio can be used, so that variations in etching are reduced and a high yield can be obtained.

【0029】また、電流ブロック層のAl混晶比が、ク
ラッド層のAl混晶比より高く設定されているため、単
一な横モードで発振し、レーザ光の電流ブロック層によ
る光吸収がないため、大幅に導波路の損失を低減でき、
動作電流値の低減が図れる。
Since the Al composition ratio of the current blocking layer is set higher than the Al composition ratio of the cladding layer, oscillation occurs in a single transverse mode, and there is no light absorption of the laser beam by the current blocking layer. Therefore, the loss of the waveguide can be greatly reduced,
The operating current value can be reduced.

【0030】さらに、光が電流ブロック層およびその下
部の活性層に広がるため、従来と比べて、スペクトルの
多モード発振が得られやすく、低雑音特性が得られる。
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、ピックアップの大幅な
小型化、低コスト化が図れる。
Further, since the light spreads to the current blocking layer and the active layer below the current blocking layer, multi-mode oscillation of the spectrum can be easily obtained and low noise characteristics can be obtained as compared with the related art.
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 can be significantly reduced.

【0031】また、低動作電流化は活性層における発熱
量の低減をもたらすため高出力が得られるが、特に活性
層を量子井戸化すれば、より高出力が得られる。このよ
うな低雑音でかつ高出力特性を有する未発明の670n
m帯の半導体レーザを光ディスクの光源として用いれ
ば、読み込み時に低雑音化を図るための高周波重畳回路
を排除することが可能となり、ピックアップの大幅な小
型化が実現できる。
Although a lower operating current results in a reduction in the amount of heat generated in the active layer, a high output can be obtained. In particular, a higher output can be obtained if the active layer is formed into a quantum well. An uninvented 670n having such low noise and high output characteristics
If an m-band semiconductor laser is used as a light source for an optical disk, it is possible to eliminate a high-frequency superimposing circuit for reducing noise at the time of reading, and it is possible to significantly reduce the size of the pickup.

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

【図1】本発明の一実施例における半導体レーザ装置の
断面図
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体レーザ装置の製造方法を示す工程
断面図
FIG. 2 is a sectional view showing a step of the method for manufacturing the semiconductor laser device of FIG. 1;

【図3】図1の半導体レーザ装置の電流−光出力特性図FIG. 3 is a current-light output characteristic diagram of the semiconductor laser device of FIG. 1;

【図4】従来の半導体レーザ装置の断面図FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型のGaAs基板 2 n型のGaAsバッファ層 3 n型のIn0.5(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層 4 In0.5Ga0.5P活性層(In0.5(Ga1-X
X0.5P層からなる活性層) 5 p型のIn0.5(Ga0.6Al0.40.5P第一光ガイ
ド層(一導電型のIn 0.5(Ga1-Y1AlY10.5P第一
光ガイド層) 6 p型のIn0.5Ga0.5P第二光ガイド層(一導電型
のIn0.5(Ga1-Y2AlY20.5P第二光ガイド層) 7 n型のIn0.5(Ga0.3Al0.70.5P電流ブロッ
ク層(逆の導電型でストライプ状の窓を有するIn0.5
(Ga1-ZAlZ0.5P層) 7a ストライプ状の窓 8 In0.5Ga0.5P保護層 9 p型のIn0.5(Ga0.6Al0.40.5Pクラッド層
(一導電型のIn0.5(Ga1-Y3AlY30.5P層) 10 p型のGaAsコンタクト層
 1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 n-type In0.5(Ga0.6Al0.4)0.5P cladding layer 4 In0.5Ga0.5P active layer (In0.5(Ga1-XA
lX)0.5Active layer composed of P layer) 5 p-type In0.5(Ga0.6Al0.4)0.5P first light guy
Layer (one conductivity type In) 0.5(Ga1-Y1AlY1)0.5P first
Light guide layer) 6p-type In0.5Ga0.5P second light guide layer (one conductivity type
In0.5(Ga1-Y2AlY2)0.5P second light guide layer) 7 n-type In0.5(Ga0.3Al0.7)0.5P current block
Layer (Inverse with opposite conductivity type and striped windows)0.5
(Ga1-ZAlZ)0.5P layer) 7a Striped window 8 In0.5Ga0.5P protective layer 9 p-type In0.5(Ga0.6Al0.4)0.5P clad layer
(One conductivity type In0.5(Ga1-Y3AlY3)0.5P layer) 10 p-type GaAs contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−136586(JP,A) 特開 平3−53578(JP,A) 特開 平3−250685(JP,A) 特開 昭60−110188(JP,A) 特開 平6−196801(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-63-136586 (JP, A) JP-A-3-53578 (JP, A) JP-A-3-250685 (JP, A) JP-A-60-1985 110188 (JP, A) JP-A-6-196801 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 JICST file (JOIS)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 活性層の主面の少なくとも一方の側にそ
の活性層に接して形成された一導電型のIn0.5(Ga
1-Y1AlY10.5第1光ガイド層と、その第1光ガイ
ド層の上に形成されたIn 0.5 (Ga 1-Y2 Al Y2 0.5
第2光ガイド層と、その第2光ガイド層の上に形成され
た逆の導電型でストライプ状の窓を有しかつ層厚が40
0nm以上のIn0.5(Ga1-ZAlZ0.5P電流ブロッ
ク層を含む電流ブロック部と、前記ストライプ状の窓を
含む前記電流ブロック層上に形成された一導電型のIn
0.5(Ga1-Y3AlY30.5Pクラッド層とを有し、Al
混晶比を決めるY1、Y2、Y3およびZの間にY2<
Y1かつY2<Y3<Zの関係が成立し、前記電流ブロ
ック部の屈折率が前記窓部におけるクラッド層の屈折率
よりも小さい半導体レーザ装置。
At least one side of a main surface of an active layer is formed of one conductivity type In 0.5 (Ga) formed in contact with the active layer.
1-Y1 Al Y1) 0.5 P and the first optical guide layer, a first light guide
0.5 (Ga 1-Y2 Al Y2 ) 0.5 P formed on the doped layer
A second light guide layer having a reverse conductive striped window formed on the second light guide layer and having a layer thickness of 40;
A current block portion including an In 0.5 (Ga 1 -Z Al Z ) 0.5 P current block layer of 0 nm or more, and one conductivity type In formed on the current block layer including the striped window;
0.5 (Ga 1 -Y 3 Al Y3 ) 0.5 P clad layer
Y1 <Y2 between Y1, Y2, Y3 and Z that determine the mixed crystal ratio
A semiconductor laser device, wherein the relationship of Y1 and Y2 <Y3 <Z is satisfied, and the refractive index of the current block portion is smaller than the refractive index of the cladding layer in the window portion.
【請求項2】 基板と、前記基板の上に形成された活性
層と、前記活性層の上に形成されたストライプ状の窓を
有するInY3(Ga1-ZAlZ1-Y3P(0<Y3<1、
0<Z<1)電流ブロック層と、前記電流ブロック層の
上にInY4(Ga1-XAlX1-Y4P(Y3≦Y4≦1、
0≦X≦0.3、X<Z)保護層と、前記保護層の上に
InY5(Ga1-ZAlZ1-Y5P(0≦Y5<Z)よりな
るクラッド層とが形成された半導体レーザ装置。
2. An In Y3 (Ga 1 -Z Al Z ) 1 -Y 3 P () having a substrate, an active layer formed on the substrate, and a stripe-shaped window formed on the active layer. 0 <Y3 <1,
0 <Z <1) a current blocking layer, and In Y4 (Ga 1-x Al x ) 1-Y4 P (Y3 ≦ Y4 ≦ 1,
0 ≦ X ≦ 0.3, X < Z) and the protective layer, a cladding layer made of In Y5 (Ga 1-Z Al Z) 1-Y5 P (0 ≦ Y5 <Z) on the protective layer is formed Semiconductor laser device.
【請求項3】 基板の上に活性層を形成する工程と、前
記活性層の上にInY3(Ga1-ZAlZ1-Y3P(0<Y
3<1、0<Z<1)電流ブロック層とInY4(Ga
1-XAlX1-Y4P(Y3≦Y4≦1、0≦X≦0.3、
X<Z)保護層とを順次形成する工程と、前記電流ブロ
ック層および前記保護層に選択エッチングを施して窓を
設ける工程と、前記窓を含む前記電流ブロック層および
前記保護層の上にInY5(Ga1-ZAlZ1-Y5P(0≦
Y5<Z)よりなるクラッド層を形成する工程とを有す
る半導体レーザ装置の製造方法。
3. An active layer is formed on a substrate, and In Y3 (Ga 1 -Z Al Z ) 1 -Y 3 P (0 <Y) is formed on the active layer.
3 <1, 0 <Z <1) Current blocking layer and In Y4 (Ga
1-X Al X ) 1-Y4 P (Y3 ≦ Y4 ≦ 1, 0 ≦ X ≦ 0.3,
X <Z) a step of sequentially forming a protective layer, a step of selectively etching the current blocking layer and the protective layer to provide a window, and a step of forming In on the current blocking layer and the protective layer including the window. Y5 (Ga 1-Z Al Z ) 1-Y5 P (0 ≦
Forming a cladding layer comprising Y5 <Z).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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