JP3197050B2 - Method for manufacturing semiconductor laser device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor laser device

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JP3197050B2
JP3197050B2 JP6418492A JP6418492A JP3197050B2 JP 3197050 B2 JP3197050 B2 JP 3197050B2 JP 6418492 A JP6418492 A JP 6418492A JP 6418492 A JP6418492 A JP 6418492A JP 3197050 B2 JP3197050 B2 JP 3197050B2
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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、例えば光多重通信に使
用される半導体レーザ素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device used for, for example, optical multiplex communication.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来は、量子井戸を用いた多波長半導体
レーザ素子が提案されている(Tokudaet al. 19th Conf
erence on Solid State Devices and Msterials (1987)
Ex-tended Abstracts pp.519-520)。図16はこの半導
体レーザ素子の概略図である。レーザストライプ101
及びレーザストライプ102は量子井戸を混晶化するこ
とによって横方向の光閉じ込めを行った屈折率導波型ス
トライプレーザで、量子井戸活性層103の幅はそれぞ
れ3μmと6μmである。通常の量子井戸レーザ素子
は、第1量子準位間の遷移でレーザ発振するが、レーザ
ストライプ101は量子井戸活性層103の幅が狭いの
で、前記量子井戸活性層103と混晶化領域104の境
界での光散乱が大きくなり、共振器損失が大きい。この
ため、利得の小さな第1量子準位間の遷移ではレーザ発
振せず、大きな利得をもつ第2量子準位間の遷移で発振
する。一方、レーザストライプ102は量子井戸活性層
103の幅が広いので共振器損失が小さく、第1量子準
位間の遷移でレーザ発振する。従って、レーザストライ
プ102はレーザストライプ101と比較してより長い
波長でレーザ発振することになり、1チップで多波長半
導体レーザ素子として機能する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a multiwavelength semiconductor laser device using a quantum well has been proposed (Tokuda et al. 19th Conf.
erence on Solid State Devices and Msterials (1987)
Ex-tended Abstracts pp.519-520). FIG. 16 is a schematic diagram of this semiconductor laser device. Laser stripe 101
The laser stripe 102 is a refractive index guided stripe laser in which light is confined in the lateral direction by mixing crystals in the quantum well, and the width of the quantum well active layer 103 is 3 μm and 6 μm, respectively. The ordinary quantum well laser device oscillates at the transition between the first quantum levels. However, since the width of the laser stripe 101 is narrow, the width of the quantum well active layer 103 is small. Light scattering at the boundary increases, and the resonator loss increases. Therefore, the laser does not oscillate at the transition between the first quantum levels having a small gain, but oscillates at the transition between the second quantum levels having a large gain. On the other hand, the laser stripe 102 has a small cavity loss due to the wide width of the quantum well active layer 103 and oscillates at the transition between the first quantum levels. Therefore, the laser stripe 102 oscillates at a longer wavelength than the laser stripe 101, and one chip functions as a multi-wavelength semiconductor laser device.

【0003】もう一つ別の多波長半導体レーザ素子がW
ada等によって提案されている(Applied Physics Let
ters, 43卷、10号、p.903-905 (1983))。図17はこの
多波長半導体レーザ素子の概略図である。この多波長半
導体レーザ素子の構造を製作手順と併せて述べる。
[0003] Another multi-wavelength semiconductor laser device is W
ada and others (Applied Physics Let
ters, Vol. 43, No. 10, p. 903-905 (1983)). FIG. 17 is a schematic view of this multi-wavelength semiconductor laser device. The structure of this multi-wavelength semiconductor laser device will be described together with the manufacturing procedure.

【0004】先ず、基板113上に二つのリッジ11
1、111’及び段差112を設けて、この基板113
上にAlxGa1-xAs活性層114を含む積層構造を液
相成長させる。更にZn拡散領域115により電流通路
を設けることによって、図の左半分はTRS(Twin-Ridg
e Substrate)レーザ、右半分はTS(Terraced Substrat
e)レーザとしてそれぞれ機能する。又各レーザ間には各
レーザを電気的に分離するための分離溝116が設けら
れている。
First, two ridges 11 are placed on a substrate 113.
1, 111 ′ and a step 112, and the substrate 113
A layered structure including the Al x Ga 1 -x As active layer 114 is grown on the liquid phase. Further, by providing a current path by the Zn diffusion region 115, the left half of the figure is TRS (Twin-Ridg
e Substrate) laser, right half is TS (Terraced Substrat)
e) each function as a laser. Separation grooves 116 for electrically separating the lasers are provided between the lasers.

【0005】この半導体レーザ素子では、活性層114
の液相成長時にリッジ111、111’の頂部より段差
112の肩部の方が成長速度が速いために、肩部にあた
るTSレーザの活性層のAl混晶比xが小さくなる。結
果としてTSレーザの発振波長はTRSレーザの発振波
長より20〜30nm長い波長になり、1チップで多波
長半導体レーザ素子として機能する。
In this semiconductor laser device, the active layer 114
During the liquid phase growth, the shoulder 112 of the step 112 has a higher growth rate than the tops of the ridges 111 and 111 ′, so that the Al mixed crystal ratio x of the active layer of the TS laser corresponding to the shoulder becomes smaller. As a result, the oscillation wavelength of the TS laser is 20 to 30 nm longer than the oscillation wavelength of the TRS laser, and one chip functions as a multi-wavelength semiconductor laser device.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の2つ
の多波長半導体レーザ素子には以下の様な欠点があっ
た。前者は共振器損失が大きいためにレーザの発振閾値
電流が大きいことである。後者は液相成長法における成
長速度の違いを利用して活性層のAl混晶比を変化させ
ることで異なる波長のレーザ光を得ているわけだが、2
つのレーザ光の波長差を所望の値にするためには、各レ
ーザの活性層の成長速度を制御することが必要になるに
もかかわらず、液相成長では成長速度の制御は困難であ
り、かつ再現性も悪いことである。
However, the two conventional multi-wavelength semiconductor laser devices have the following drawbacks. The former is that the oscillation threshold current of the laser is large due to the large resonator loss. In the latter, laser beams of different wavelengths are obtained by changing the Al mixed crystal ratio of the active layer using the difference in growth rate in the liquid phase growth method.
In order to make the wavelength difference between the two laser beams a desired value, it is necessary to control the growth rate of the active layer of each laser, but it is difficult to control the growth rate in liquid phase growth, In addition, reproducibility is poor.

【0007】本発明は、上記事情に鑑み、各レーザ光の
波長差を任意にかつ容易に設定でき、簡単なプロセスで
製作可能な半導体レーザ素子の製造方法を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor laser device in which the wavelength difference between laser beams can be set arbitrarily and easily and can be manufactured by a simple process.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明(請求項1)の半
導体レーザ素子の製造方法は、基板の所望の位置に、異
なる幅を有する溝を形成する工程と、該溝の上方に、量
子井戸からなる活性層を含む半導体積層構造を形成する
工程と、を含み、前記溝の幅に対応して、前記量子井戸
の量子井戸幅および混晶比の何れかが異なってなること
により、上記目的を達成する。
The method of manufacturing a semiconductor laser device SUMMARY OF THE INVENTION The present invention (claim 1), the desired position of the substrate, forming a groove that having a different width, above the groove , and forming a semiconductor multilayer structure including an active layer made of a quantum well, and corresponds to the width of the front Kimizo, the quantum well
Any of the quantum well widths and mixed crystal ratios of the above is different, thereby achieving the above object.

【0009】また、本発明(請求項2)の半導体レーザ
素子の製造方法は、前記溝のうちの狭い方の溝の幅は、
2μm以上10μm以下の範囲に含まれていてもよい。
In the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (claim 2), the width of the narrower one of the grooves may be
It may be included in the range of 2 μm or more and 10 μm or less.

【0010】前記複数のストライプ状発振領域に対応す
る前記半導体基板部分が、少なくとも1つの溝を有する
か、又は、少なくとも2つの幅の異なる溝を有してお
り、真空中に於て分子線の形で原料を供給するエピタキ
シャル成長法により積層されたレーザ発振用活性層を有
していてもよい。
[0010] The semiconductor substrate portion corresponding to the plurality of stripe oscillation region, has at least one groove, or has a different Do that grooves of at least two widths, molecular At a vacuum It may have a laser oscillation active layer laminated by an epitaxial growth method of supplying a raw material in the form of a line.

【0011】[0011]

【作用】複数の独立ストライプを有する半導体レーザ素
子において、量子井戸構造により構成されたレーザ発振
用活性層を有する場合は、前記活性層の井戸幅を各々の
ストライプで変化させることによりレーザ発振波長を変
化させる。又、少なくとも2種類のIII族又はII族の原
子を含む混晶により構成されたレーザ発振用活性層を有
する場合は、前記活性層の組成を、各々のストライプで
変化させることによりレーザ発振波長を変化させる。
In a semiconductor laser device having a plurality of independent stripes, when a laser oscillation active layer having a quantum well structure is provided, the laser oscillation wavelength is changed by changing the well width of the active layer in each stripe. Change. When a laser oscillation active layer composed of a mixed crystal containing at least two kinds of Group III or Group II atoms is provided, the laser oscillation wavelength is changed by changing the composition of the active layer in each stripe. Change.

【0012】前記活性層の成長方法として制御性及び再
現性に欠ける液相成長法ではなく、分子線エピタキシャ
ル成長法を用いる。分子線エピタキシャル成長法におい
ては、III族及びII族原子の表面拡散距離は、元素の種
類及び基板面方位により異なる。例えばGaの拡散距離
はAlより大きく、平坦部より斜面の方が拡散距離は大
きい。
As a method of growing the active layer, a molecular beam epitaxial growth method is used instead of a liquid phase growth method lacking in controllability and reproducibility. In the molecular beam epitaxial growth method, the surface diffusion distance of group III and group II atoms differs depending on the type of element and the substrate plane orientation. For example, the diffusion distance of Ga is longer than that of Al, and the diffusion distance of the slope is longer than that of the flat part.

【0013】従って、溝上にGaAs量子井戸を形成し
た場合、溝上へGaが拡散することにより、溝上の量子
井戸幅が平坦部より大きくなる。平坦部の量子井戸幅
を、例えば30オングストロームとした時における、溝
上の量子井戸幅の溝幅依存性を図7に示す。図7から理
解されるように、溝幅が小さいほどGa拡散の影響が大
きくなり、そのため量子井戸幅が大きくなっている。量
子井戸幅は小さいほど電子と正孔の量子準位間は広がる
ので、レーザ発振波長は短くなる。又、図8にレーザ発
振波長の溝幅依存性を示す。なお、平坦部の量子井戸幅
を、例えば50オングストロームとした時における、リ
ッジ上の量子井戸幅のリッジ幅依存性を図3に示す。図
3から理解されるように、リッジ幅が小さいほどGa拡
散の影響が大きくなり、そのため量子井戸幅が大きくな
っている。又、図4にレーザ発振波長のリッジ幅依存性
を示す。
[0013] Therefore, in the case of forming the GaAs quantum wells on the groove, by Ga diffuses onto the groove, the quantum well width on the groove ing larger than the flat portion. The quantum well width of the Tan Taira portion, for example, definitive when a 30 Å, Figure 7 shows the groove width dependence of the quantum well width-groove. As can be understood from FIG. 7, the influence of Ga diffusion increases as the groove width decreases, and thus the quantum well width increases. Since the quantum well width is between the quantum level of small enough electrons and holes spread, laser oscillation wavelength become shorter accordingly. FIG. 8 shows the dependence of the laser oscillation wavelength on the groove width. The quantum well width of the flat part
Is set to, for example, 50 angstroms.
FIG. 3 shows the dependence of the quantum well width on the ridge on the ridge width. Figure
As can be understood from FIG. 3, the Ga expansion increases as the ridge width decreases.
The effect of dispersion becomes large, and as a result, the quantum well width becomes large.
ing. FIG. 4 shows the dependence of the laser oscillation wavelength on the ridge width.
Is shown.

【0014】III族又はII族の原子を含む混晶により構
成されたレーザ発振用活性層を有する場合は、分子線エ
ピタキシャル成長法において、溝上にAlGaAs層を
成長させた場合、斜面から溝上へGaが拡散する。よっ
て、溝上のAl混晶比が平坦部より小さくなる。平坦部
のAl混晶比を、例えば0.12とした時における、溝
上のAl混晶比の溝幅依存性を図14に示し、図15に
レーザ発振波長の溝幅依存の様子を示す。図14及び図
15から理解されるように、溝幅が小さいほどAl混晶
比が小さくなリ、レーザ発振波長は長くなる。なお、活
性層の平坦部に おけるAl混晶比を、例えば0.14と
した時における、リッジ上のAl混晶比のリッジ幅依存
性を図11に示し、図12にレーザ発振波長のリッジ幅
依存性を示す。図11及び図12から理解されるよう
に、リッジ幅が小さいほどGa拡散の影響が大きくな
り、そのためAl混晶比が小さくなり、レーザ発振波長
が長くなる。
[0014] When having group III or Group II laser oscillation active layer formed of a mixed crystal containing atoms, Te molecular beam epitaxy odor, when growing the AlGaAs layer on the groove slopes or et groove Ga diffuses upward. Yo
Te, that a smaller than the Al mole ratio flats on the groove. The Al content of the Tan Taira portion, for example, definitive when 0.12, the groove width dependence of the Al content of the-grooves shown in FIG. 14, showing how the groove width dependence of the lasing wavelength in FIG. 15 . As understood from FIGS. 14 and 15, the smaller the groove width, the smaller the Al mixed crystal ratio and the longer the laser oscillation wavelength. In addition,
The Al mixed crystal ratio definitive flat portion sexual layer, for example, 0.14 and
Width dependence of Al mixed crystal ratio on ridge when
FIG. 11 shows the ridge width of the laser oscillation wavelength.
Show dependencies. As understood from FIG. 11 and FIG.
In addition, the influence of Ga diffusion increases as the ridge width decreases.
As a result, the Al mixed crystal ratio becomes small, and the laser oscillation wavelength
Becomes longer.

【0015】尚、この現象は、固体原料を用いる狭義の
分子線エピタキシャル成長法に特有の現象ではなく、気
体原料を用いる所謂CBE(Chemical Beam Epitaxy)及
びGSMBE(Gas Source Molecular Beam Epitaxy) 等
でも観察され、真空中に分子線の形で原料を供給するエ
ピタキシャル成長法に共通に見られるものである。
This phenomenon is not a phenomenon peculiar to the molecular beam epitaxial growth method in a narrow sense using a solid source, but is also observed in so-called CBE (Chemical Beam Epitaxy) and GSMBE (Gas Source Molecular Beam Epitaxy) using a gas source. This is commonly found in the epitaxial growth method of supplying a raw material in the form of a molecular beam in a vacuum.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の実施例、および参考例について以下
に説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention and reference examples will be described below.

【0017】<第1参考例> 図1に本参考例の2波長半導体レーザ素子を示す。図2
は前記2波長半導体レーザ素子の作製工程を示すもの
で、図2に従って、本参考例の2波長半導体レーザ素子
の構造を製作手順と併せて説明する。
<First Reference Example> FIG. 1 shows a two-wavelength semiconductor laser device of this reference example. FIG.
Intended to indicate a manufacturing process of the two-wavelength semiconductor laser element according to FIG. 2 will be described together with the structure of the two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment and fabrication steps.

【0018】先ず、図2(a)に示すように(100)
n型GaAs基板10上にそれぞれ幅w1,w2をもつ
リッジ11、12を形成する。
First, as shown in FIG.
Ridges 11 and 12 having widths w1 and w2 are formed on an n-type GaAs substrate 10 respectively.

【0019】次に、図2(b)に示すように、前記基板
10上に分子線エピタキシャル成長法によりn型Ga
0.6Al0.4Asクラッド層13、ノンドープGaAs量
子井戸活性層14、p型Ga0.6Al0.4Asクラッド層
15、p型GaAsキャップ層16をこの順番で成長さ
せる。
Next, as shown in FIG. 2B, n-type Ga is formed on the substrate 10 by molecular beam epitaxy.
A 0.6 Al 0.4 As clad layer 13, a non-doped GaAs quantum well active layer 14, a p-type Ga 0.6 Al 0.4 As clad layer 15, and a p-type GaAs cap layer 16 are grown in this order.

【0020】さらに、このキャップ層16上に、電流狭
窄用絶縁膜17、p型オーム性電極19をこの順で形成
し、前記基板10の下面にn型オーム性電極18を形成
する。
Further, an insulating film 17 for current confinement and a p-type ohmic electrode 19 are formed in this order on the cap layer 16, and an n-type ohmic electrode 18 is formed on the lower surface of the substrate 10.

【0021】最後に、図1に示すように素子分離用エッ
チング溝20を形成すれば、本参考例の2波長半導体レ
ーザ素子が完成する。
[0021] Finally, by forming the element isolation etching groove 20 as shown in FIG. 1, the two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment is completed.

【0022】本参考例に於て、リッジ幅w1、w2を異
なるものとし、例えばw1=10μm、w2=4μm、
平坦部の量子井戸幅を50オングストロームとしたとき
は、図3から解るように、リッジ11、12上の量子井
戸幅はそれぞれ55オングストローム、68オングスト
ロームとなり、又、対応するレーザ発振波長は、図4か
ら解るように、それぞれ810nm、830nmとなる。従
って、1チップで2波長レーザ発振が達成される。
[0022] At a present embodiment, and the ridge width w1, w2 different things, for example, w1 = 10μm, w2 = 4μm,
When the quantum well width of the flat portion is 50 Å, the quantum well widths on the ridges 11 and 12 are 55 Å and 68 Å, respectively, as shown in FIG. 3, and the corresponding laser oscillation wavelength is shown in FIG. As can be understood from the above, they are 810 nm and 830 nm, respectively. Therefore, two-wavelength laser oscillation is achieved with one chip.

【0023】<第2実施例> 図5に本実施例の2波長半導体レーザ素子を示す。本実
施例の2波長半導体レーザ素子の構造を製作手順と併せ
て説明する。
<Second Embodiment> FIG. 5 shows a two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment. The structure of the two-wavelength semiconductor laser device of this embodiment will be described together with the manufacturing procedure.

【0024】先ず、(100)p型GaAs基板30上
にn型GaAs電流狭窄層31を積層した後、幅w3、
w4を持ち(100)p型GaAs基板30まで達する
溝32、33を形成する。
First, after an n-type GaAs current confinement layer 31 is laminated on a (100) p-type GaAs substrate 30, a width w3
Grooves 32 and 33 having w4 and reaching the (100) p-type GaAs substrate 30 are formed.

【0025】次に、前記電流狭窄層31上に分子線エピ
タキシャル成長法によりp型Ga0.5Al0.5Asクラッ
ド層34、ノンドープ活性層35、n型Ga0.5Al0.5
Asクラッド層36、n型GaAsキャップ層37をこ
の順番で成長させる。ここで、活性層35として図6に
示すGaAs/AlGaAsからなるGRIN−SCH
MQW(GRaded INdex Separate Confinement Heteros
tructure Multiple Quantum Well)構造を採用してい
る。
Next, a p-type Ga 0.5 Al 0.5 As clad layer 34, a non-doped active layer 35, and an n-type Ga 0.5 Al 0.5 are formed on the current confinement layer 31 by molecular beam epitaxy.
The As cladding layer 36 and the n-type GaAs cap layer 37 are grown in this order. Here, a GRIN-SCH made of GaAs / AlGaAs shown in FIG.
MQW (GRaded INdex Separate Confinement Heteros
(Tructure Multiple Quantum Well) structure.

【0026】更に、前記基板30の下面にp型オーム性
電極38、前記n型GaAsキャップ層37の上にn型
オーム性電極39を形成した後、図5に示すように素子
分離用プロトン照射領域40を形成すれば、本実施例の
2波長半導体レーザ素子が完成する。
After forming a p-type ohmic electrode 38 on the lower surface of the substrate 30 and an n-type ohmic electrode 39 on the n-type GaAs cap layer 37, as shown in FIG. When the region 40 is formed, the two-wavelength semiconductor laser device of this embodiment is completed.

【0027】本実施例に於ても、溝幅w3、w4を異な
るものとし、例えばw3=8μm、w4=2μm、平坦
部の量子井戸幅を30オングストロームとしたときは、
図7から解るように、溝32、33上の量子井戸幅はそ
れぞれ39オングストローム、48オングストロームと
なり、又、対応するレーザ発振波長は図8から解るよう
に、それぞれ770nm、800nmとなる。従って、1チ
ップで2波長レーザ発振が達成される。
In this embodiment, when the groove widths w3 and w4 are different, for example, w3 = 8 μm, w4 = 2 μm, and the quantum well width of the flat portion is 30 Å,
As can be seen from FIG. 7, the widths of the quantum wells on the grooves 32 and 33 are 39 Å and 48 Å, respectively, and the corresponding laser oscillation wavelengths are 770 nm and 800 nm, respectively, as can be seen from FIG. Therefore, two-wavelength laser oscillation is achieved with one chip.

【0028】<第3参考例> 図9に本参考例の2波長半導体レーザ素子を示す。図1
0は前記2波長半導体レーザ素子の作製工程を示すもの
で、図10に従って、本参考例の2波長半導体レーザ素
子の構造を製作手順と併せて説明する。
[0028] A two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment to <Third Example> FIG. FIG.
0 shows the manufacturing process of the two-wavelength semiconductor laser element according to FIG. 10 will be described together with the structure of the two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment and fabrication steps.

【0029】先ず、図10(a)に示すように(10
0)n型GaAs基板50上にそれぞれ幅w5,w6を
もつリッジ51、52を形成する。
First, as shown in FIG.
0) Ridges 51 and 52 having widths w5 and w6 are formed on an n-type GaAs substrate 50, respectively.

【0030】次に、図10(b)に示すように、前記基
板50上に分子線エピタキシャル成長法によりn型Al
0.5Ga0.5Asクラッド層53、ノンドープAl0.14
0.86As活性層54、p型Al0.5Ga0.5Asクラッ
ド層55、p型GaAsキャップ層56をこの順番で成
長させる。
Next, as shown in FIG. 10B, n-type Al is formed on the substrate 50 by molecular beam epitaxy.
0.5 Ga 0.5 As clad layer 53, non-doped Al 0.14 G
a 0.86 As active layer 54, p-type Al 0.5 Ga 0.5 As clad layer 55, and p-type GaAs cap layer 56 are grown in this order.

【0031】更に、このキャップ層56上に、電流狭窄
用絶縁膜57、p型オーム性電極59をこの順で形成
し、前記基板50の下面にn型オーム性電極58を形成
する。
Further, an insulating film 57 for current confinement and a p-type ohmic electrode 59 are formed in this order on the cap layer 56, and an n-type ohmic electrode 58 is formed on the lower surface of the substrate 50.

【0032】最後に、図9に示すように素子分離用エッ
チング溝60を形成すれば、本参考例の2波長半導体レ
ーザ素子が完成する。
[0032] Finally, by forming the element isolation etching groove 60 as shown in FIG. 9, the two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment is completed.

【0033】本参考例に於て、リッジ幅w5、w6を異
なるものとし、例えばw5=10μm、w6=4μm、
活性層の平坦部におけるAl混晶比を0.14としたと
きは、図11から解るように、リッジ51、52上の活
性層54のAl混晶比はそれぞれ0.135、0.11
となり、又、対応するレーザ発振波長は図12から解る
ように、それぞれ772nm、788nmとなる。従って、
1チップで2波長レーザ発振が達成される。
[0033] At a present embodiment, and the ridge width w5, w6 different things, for example w5 = 10μm, w6 = 4μm,
When the Al mixed crystal ratio in the flat portion of the active layer is 0.14, as can be seen from FIG. 11, the Al mixed crystal ratio of the active layer 54 on the ridges 51 and 52 is 0.135 and 0.11 respectively.
, And the corresponding laser oscillation wavelengths are 772 nm and 788 nm, respectively, as can be seen from FIG. Therefore,
Two-wavelength laser oscillation is achieved with one chip.

【0034】<第4実施例> 図13に本実施例の2波長半導体レーザ素子を示す。本
実施例の2波長半導体レーザ素子の構造を製作手順と併
せて説明する。
<Fourth Embodiment> FIG. 13 shows a two-wavelength semiconductor laser device of this embodiment. The structure of the two-wavelength semiconductor laser device of this embodiment will be described together with the manufacturing procedure.

【0035】先ず、(100)p型GaAs基板70上
にn型GaAs電流狭窄層71を積層した後、幅w7、
w8を持ち(100)p型GaAs基板70まで達する
溝72、73を形成する。
First, after an n-type GaAs current confinement layer 71 is laminated on a (100) p-type GaAs substrate 70, a width w7
Grooves 72 and 73 having w8 and reaching the (100) p-type GaAs substrate 70 are formed.

【0036】次に、前記電流狭窄層71上に分子線エピ
タキシャル成長法によりp型Al0.6Ga0.4Asクラッ
ド層74、ノンドープAl0.4Ga0.6Asガイド層7
5、ノンドープAl0.12Ga0.88As活性層76、ノン
ドープAl0.4Ga0.6Asガイド層75’、n型Al
0.6Ga0.4Asクラッド層77、n型GaAsキャップ
層78をこの順番で成長させる。
Next, a p-type Al 0.6 Ga 0.4 As clad layer 74 and a non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As guide layer 7 are formed on the current confinement layer 71 by molecular beam epitaxy.
5, non-doped Al 0.12 Ga 0.88 As active layer 76, non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As guide layer 75 ', n-type Al
A 0.6 Ga 0.4 As clad layer 77 and an n-type GaAs cap layer 78 are grown in this order.

【0037】更に、前記基板70の下面にp型オーム性
電極79、前記n型GaAsキャップ層78の上にn型
オーム性電極80を形成した後、図13に示すように素
子分離用プロトン照射領域81を形成すれば、本実施例
の2波長半導体レーザ素子が完成する。
Further, after forming a p-type ohmic electrode 79 on the lower surface of the substrate 70 and an n-type ohmic electrode 80 on the n-type GaAs cap layer 78, as shown in FIG. By forming the region 81, the two-wavelength semiconductor laser device of the present embodiment is completed.

【0038】本実施例に於ても、溝幅w7、w8を異な
るものとし、例えばw7=10μm、w8=2μm、活
性層76の平坦部におけるAl混晶比を0.12とした
ときは、図14から解るように、溝72、73上の活性
層のAl混晶比はそれぞれ0.111、0.087とな
り、又、対応するレーザ発振波長は図15から解るよう
に、それぞれ787nm、802nmとなる。従って、1チ
ップで2波長レーザ発振が達成される。
In this embodiment, when the groove widths w7 and w8 are different, for example, w7 = 10 μm, w8 = 2 μm, and the Al mixed crystal ratio in the flat portion of the active layer 76 is set to 0.12, As can be seen from FIG. 14, the Al mixed crystal ratios of the active layers on the grooves 72 and 73 are 0.111 and 0.087, respectively, and the corresponding laser oscillation wavelengths are 787 nm and 802 nm as shown in FIG. Becomes Therefore, two-wavelength laser oscillation is achieved with one chip.

【0039】以上4つの参考例および実施例では、2波
長半導体レーザ素子について述べたが、リッジもしくは
溝を3つ以上とすれば、3波長以上の多波長半導体レー
ザ素子が得られることは言うまでもない。又、同一基板
上に第1、3の参考例のごとき複数のリッジ、または第
2、4の実施例のごとき複数の溝を形成した場合のみな
らず、同一基板上にリッジと溝を組み合わせて形成する
ことも有効であることは勿論である。更に、複数のスト
ライプのうち1つのストライプについては基板の平坦部
に形成することも可能である。
In the above four reference examples and embodiments, a two-wavelength semiconductor laser device has been described. However, if three or more ridges or grooves are used, a multi-wavelength semiconductor laser device having three or more wavelengths can be obtained. . In addition to the case where a plurality of ridges as in the first and third reference examples or a plurality of grooves as in the second and fourth embodiments are formed on the same substrate, a combination of ridges and grooves on the same substrate is used. Of course, forming is also effective. Further, one of the plurality of stripes can be formed on a flat portion of the substrate.

【0040】本発明の活性層の材料はGaAsやAlG
aAsに限定されるものではなく、レーザ発振用活性層
材料として知られているInGaAs、InGaP、I
nGaAlP、InGaAsP、ZnCdSSe、Zn
CdSeTe等を用いた場合も同様の効果が得られる。
The material of the active layer of the present invention is GaAs or AlG.
It is not limited to aAs, but InGaAs, InGaP, I
nGaAlP, InGaAsP, ZnCdSSe, Zn
Similar effects can be obtained when CdSeTe or the like is used.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の説明から明かなように、複数の独
立ストライプを有する半導体レーザ素子において、分子
線エピタキシャル成長法により成長されたレーザ発振用
活性層の少なくとも1つのストライプに相当する部分
を、溝上に形成することにより各ストライプの発振波長
を異なるものとするもので、各レーザ光の波長差を任意
に且つ容易に設定可能である。よって、量子井戸構造に
より構成された半導体レーザ素子において、共振器損失
を大きくする必要がないため閾値電流の増大を伴わず、
且つ簡単なプロセスで製作可能である。
As is apparent from the above description, in a semiconductor laser device having a plurality of independent stripes, a portion corresponding to at least one stripe of a laser oscillation active layer grown by a molecular beam epitaxial growth method.
And in which the oscillation wavelength of each stripe differs by forming on the groove, is optionally and easily set the wavelength difference between the laser beam. Therefore, in the semiconductor laser device having the quantum well structure, it is not necessary to increase the cavity loss, so that the threshold current is not increased,
And it can be manufactured by a simple process.

【0042】本発明により、多波長半導体レーザ素子を
容易に且つ再現性良く製作でき、これによって、光多重
通信システムを簡略化でき、経済性及び信頼性を向上さ
せることが出来る。
According to the present invention, a multi-wavelength semiconductor laser device can be manufactured easily and with good reproducibility, whereby the optical multiplex communication system can be simplified, and the economy and reliability can be improved.

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

【図1】第1の参考例の多波長半導体レーザ素子の模式
図である。
FIG. 1 is a schematic view of a multi-wavelength semiconductor laser device according to a first reference example.

【図2】(a)(b)は、第1の参考例の多波長半導体
レーザ素子の製作工程図である。
FIGS. 2A and 2B are manufacturing process diagrams of a multi-wavelength semiconductor laser device according to a first reference example;

【図3】第1の参考例においてリッジ上に形成された量
子井戸幅のリッジ幅依存性を表す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating the ridge width dependency of the quantum well width formed on the ridge in the first reference example.

【図4】第1の参考例においてレーザ発振波長のリッジ
幅依存性を表す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a ridge width dependency of a laser oscillation wavelength in the first reference example.

【図5】第2の実施例の多波長半導体レーザ素子の模式
図である。
FIG. 5 is a schematic view of a multi-wavelength semiconductor laser device according to a second embodiment.

【図6】第2の実施例の多波長半導体レーザ素子の活性
層近傍の構造図である。
FIG. 6 is a structural diagram near an active layer of the multi-wavelength semiconductor laser device according to the second embodiment.

【図7】第2の実施例において溝上に形成された量子井
戸幅の溝幅依存性を表す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the groove width dependency of the quantum well width formed on the groove in the second embodiment.

【図8】第2の実施例においてレーザ発振波長の溝幅依
存性を表す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating the groove width dependence of the laser oscillation wavelength in the second embodiment.

【図9】第3の参考例の多波長半導体レーザ素子の模式
図である。
FIG. 9 is a schematic diagram of a multi-wavelength semiconductor laser device according to a third reference example.

【図10】(a)(b)は、第3の実施例の多波長半導
体レーザ素子の製作工程図である。
FIGS. 10A and 10B are manufacturing process diagrams of the multi-wavelength semiconductor laser device of the third embodiment.

【図11】第3の参考例において活性層のリッジ上にお
けるAl混晶比のリッジ幅依存性を表す図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the ridge width dependence of the Al mixed crystal ratio on the ridge of the active layer in the third reference example.

【図12】第3の参考例においてレーザ発振波長のリッ
ジ幅依存性を表す図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a ridge width dependency of a laser oscillation wavelength in a third reference example.

【図13】第4の実施例の多波長半導体レーザ素子の模
式図である。
FIG. 13 is a schematic view of a multi-wavelength semiconductor laser device according to a fourth embodiment.

【図14】第4の実施例において活性層の溝上における
Al混晶比の溝幅依存性を表す図である。
FIG. 14 is a diagram showing the groove width dependency of the Al mixed crystal ratio on the groove of the active layer in the fourth embodiment.

【図15】第4の実施例においてレーザ発振波長の溝幅
依存性を表す図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating the groove width dependency of the laser oscillation wavelength in the fourth embodiment.

【図16】従来の量子井戸を用いた多波長半導体レーザ
素子の概略図である。
FIG. 16 is a schematic view of a conventional multi-wavelength semiconductor laser device using a quantum well.

【図17】従来のTRSレーザ及びTSレーザを集積し
た多波長半導体レーザ素子の概略図である。
FIG. 17 is a schematic view of a conventional multi-wavelength semiconductor laser device in which a TRS laser and a TS laser are integrated.

【符号の説明】 30 (100)p型GaAs基板 31 n型GaAs電流狭窄層 32、33 溝 34 p型Ga0.5Al0.5Asクラッド層 35 ノンドープ活性層 36 n型Ga0.5Al0.5Asクラッド層 37 n型GaAsキャップ層 38 p型オーム性電極 39 n型オーム性電極 40 素子分離用プロトン照射領域 70 (100)p型GaAs基板 71 n型GaAs電流狭窄層 72、73 溝 74 p型Al0.6Ga0.4Asクラッド層 75、75’ ノンドープAl0.4Ga0.6Asガイド層 76 ノンドープAl0.12Ga0.88As活性層 77 n型Al0.6Ga0.4Asクラッド層 78 n型GaAsキャップ層 79 p型オーム性電極 80 n型オーム性電極 81 素子分離用プロトン照射領域DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 (100) p-type GaAs substrate 31 n-type GaAs current confinement layer 32, 33 groove 34 p-type Ga 0.5 Al 0.5 As clad layer 35 non-doped active layer 36 n-type Ga 0.5 Al 0.5 As clad layer 37 n -Type GaAs cap layer 38 p-type ohmic electrode 39 n-type ohmic electrode 40 proton-irradiated region for element isolation 70 (100) p-type GaAs substrate 71 n-type GaAs current confinement layer 72, 73 groove 74 p-type Al 0.6 Ga 0.4 As Cladding layer 75, 75 'Non-doped Al 0.4 Ga 0.6 As guide layer 76 Non-doped Al 0.12 Ga 0.88 As active layer 77 n-type Al 0.6 Ga 0.4 As clad layer 78 n-type GaAs cap layer 79 p-type ohmic electrode 80 n-type ohmic Electrode 81 Proton irradiation area for element separation

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須山 尚宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 近藤 雅文 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 大林 健 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 ▲吉▼田 智彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−37789(JP,A) 特開 平1−186693(JP,A) 特開 平4−305991(JP,A) 特開 平2−252284(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Naohiro Suyama 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Masafumi Kondo 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (72) Inventor Ken Obayashi 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Tomohiko 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (56 References JP-A-2-37789 (JP, A) JP-A-1-186693 (JP, A) JP-A-4-305991 (JP, A) JP-A-2-252284 (JP, A) (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板の所望の位置に、異なる幅を有する
溝を形成する工程と、該溝 の上方に、量子井戸からなる活性層を含む半導体積
層構造を形成する工程と、を含み、 前記溝の幅に対応して、前記量子井戸の量子井戸幅およ
び混晶比の何れかが異なってなることを特徴とする半導
体レーザ素子の製造方法。
1. A method comprising: forming a groove having a different width at a desired position on a substrate; and forming a semiconductor stacked structure including an active layer formed of a quantum well above the groove. corresponds to the width of Kimizo, Oyo quantum well width of the quantum well
And a mixed crystal ratio different from each other .
【請求項2】 前記溝のうちの狭い方の溝の幅は、2μ
m以上10μm以下の範囲に含まれていることを特徴と
する請求項1記載の半導体レーザ素子の製造方法。
2. The width of the narrower one of the grooves is 2 μm.
2. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the thickness is within a range of not less than m and not more than 10 μm .
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