JP3213377B2 - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP3213377B2
JP3213377B2 JP13030892A JP13030892A JP3213377B2 JP 3213377 B2 JP3213377 B2 JP 3213377B2 JP 13030892 A JP13030892 A JP 13030892A JP 13030892 A JP13030892 A JP 13030892A JP 3213377 B2 JP3213377 B2 JP 3213377B2
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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】本発明は高出力動作が可能な半導
体レーザに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser capable of high-power operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、AlGaInP系の可視光半導体レ
ーザにおいて、高出力動作を実現するために、共振器端
面の近傍部に電流非注入層を設けたレーザ素子が開発さ
れている(特開平3-153090〔H01S3/18〕)。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to realize a high output operation, a laser element having a current non-injection layer in the vicinity of an end face of a resonator has been developed for an AlGaInP-based visible light semiconductor laser (Japanese Patent Laid-Open No. -153090 [H01S3 / 18]).

【0003】斯種半導体レーザは図7の如く、n-GaAs基
板(1)上に、n-GaInPバッファ層(2)、n-AlGaInPクラッ
ド層(3)、GaInP活性層(4)、p-AlGaInPクラッド層(50)
及びp-GaInPコンタクト層(6)を形成すると共に、該コ
ンタクト層(6)の上面には、共振端面の近傍部に夫々n-
GaAs電流阻止層(7)が形成され、更にこれらの層(6)
(7)はp-GaAsキャップ層(8)によって覆われている。
又、n-GaAs基板(1)側にはCr・Sn/Au電極(9)、p-GaAs
キャップ層(8)側にはCr・Au電極(10)が配置されてい
る。
As shown in FIG. 7, such a semiconductor laser has an n-GaAs substrate (1), an n-GaInP buffer layer (2), an n-AlGaInP cladding layer (3), a GaInP active layer (4), and a p-type substrate. AlGaInP cladding layer (50)
And a p-GaInP contact layer (6), and an n-type layer is formed on the upper surface of the contact layer (6) near the resonance end face.
A GaAs current blocking layer (7) is formed, and these layers (6)
(7) is covered with a p-GaAs cap layer (8).
On the n-GaAs substrate (1) side, a Cr-Sn / Au electrode (9), p-GaAs
On the cap layer (8) side, a Cr / Au electrode (10) is arranged.

【0004】尚、p-AlGaInPクラッド層(50)のキャリア
濃度は共振器長方向(図7の左右方向)の全域に亘って一
定(例えば2〜3×1017cm-3)である。
Incidentally, the carrier concentration of the p-AlGaInP cladding layer (50) is constant (for example, 2-3 × 10 17 cm -3 ) over the entire region in the cavity length direction (the horizontal direction in FIG. 7).

【0005】上記半導体レーザの両電極(9)(10)に通電
すると、電流は、図8に破線で示す如くn-GaAs電流阻止
層(7)を迂回して流れ、レーザ光が出射或いは反射され
ることとなる端面の近傍部における電流密度が低減され
て、共振器端面が熱的に破壊する瞬時光学的損傷(CO
D;Catastrophic Optical Damage)が抑制され、高出力
動作が可能となるのである。
When current is applied to both electrodes (9) and (10) of the semiconductor laser, a current flows around the n-GaAs current blocking layer (7) as shown by a broken line in FIG. The current density in the vicinity of the end face to be reduced is reduced, and the instantaneous optical damage (CO
D; Catastrophic Optical Damage) is suppressed, and high-output operation is enabled.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、図7及び図
8に示す半導体レーザにおいては、両電流阻止層(7)
(7)の内側の電流注入領域にて局所的に電流密度が増大
し、該電流注入領域の劣化により、高出力動作での寿命
が短くなる問題があった。
However, in the semiconductor laser shown in FIGS. 7 and 8, both current blocking layers (7) are used.
There is a problem that the current density locally increases in the current injection region inside (7), and the life in high-power operation is shortened due to the deterioration of the current injection region.

【0007】本発明の目的は、電流注入領域における局
所的な電流密度の上昇を緩和して、高出力動作での長寿
命を達成出来る半導体レーザを提供することである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser which can alleviate a local increase in current density in a current injection region and can achieve a long life at a high output operation.

【0008】本発明の半導体レーザは、n-GaAs基板(1)
上に、n-AlGaInPクラッド層(3)、GaInP活性層(4)及び
p-AlGaInPクラッド層(5)を形成し、p-AlGaInPクラッド
層(5)は、キャリヤ濃度が共振器長方向に変化して、共
振器端面の近傍部にて低濃度、共振器中央部にて高濃度
に形成されており、p-AlGaInPクラッド層(5)の上部に
て、共振器端面の近傍部に夫々n-GaAs電流阻止層(7)
(7)が形成され、p-AlGaInPクラッド層(5)は、両電流
阻止層(7)(7)に挟まれた領域が高キャリヤ濃度に形成
されている。
A semiconductor laser according to the present invention comprises an n-GaAs substrate (1)
An n-AlGaInP cladding layer (3), a GaInP active layer (4) and
A p-AlGaInP cladding layer (5) is formed. The carrier concentration of the p-AlGaInP cladding layer (5) changes in the longitudinal direction of the resonator. The n-GaAs current blocking layers (7) are formed on the p-AlGaInP cladding layer (5) and in the vicinity of the cavity end faces, respectively.
(7) is formed, and the p-AlGaInP clad layer (5) has a high carrier concentration in a region sandwiched between the current blocking layers (7) and (7).

【0009】[0009]

【0010】又、p-AlGaInPクラッド層(5)は、共振器
端面の近傍部に水素を含有せしめることによって、共振
器中央部よりも低キャリア濃度に形成することが出来
る。
The p-AlGaInP cladding layer (5) can be formed to have a lower carrier concentration than the center of the resonator by containing hydrogen in the vicinity of the resonator end face.

【0011】[0011]

【作用】p-AlGaInPクラッド層(5)は、共振器端面の近
傍部が低キャリア濃度に形成されて電気抵抗が大きくな
り、共振器中央部が高キャリア濃度に形成されて電気抵
抗が小さくなる。従って、両電極間へ通電すると、電流
密度は前記抵抗変化に応じて緩やかに分布し、局所的な
電流密度の増大は生じない。
The p-AlGaInP cladding layer (5) has a low carrier concentration in the vicinity of the end face of the resonator and has a large electric resistance, and the central part of the resonator has a high carrier concentration and a small electric resistance. . Therefore, when current is applied between both electrodes, the current density is gradually distributed according to the resistance change, and no local increase in the current density occurs.

【0012】また、共振器端面の近傍部に夫々n-GaAs電
流阻止層(7)が形成されているため、電流は、両電流阻
止層(7)(7)よりも更に内側の抵抗領域を流れて、両電
流阻止層(7)(7)の内側における電流密度の集中が緩和
される。
Further, since the n-GaAs current blocking layers (7) are formed in the vicinity of the end faces of the resonator, current flows through the resistance regions further inside the current blocking layers (7) and (7). As a result, the concentration of the current density inside the current blocking layers 7 is alleviated.

【0013】又、p-AlGaInPクラッド層(5)に対し、共
振器端面の近傍部に水素を含有せしめることにより、該
水素は該クラッド層中のp形ドーパントと結合して、キ
ャリア濃度を低下させる。
In addition, by incorporating hydrogen into the p-AlGaInP cladding layer (5) in the vicinity of the cavity end face, the hydrogen is combined with the p-type dopant in the cladding layer to lower the carrier concentration. Let it.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明に係る半導体レーザによれば、電
流注入部における局所的な電流密度の増大が緩和され
て、高出力動作での長寿命が実現される。
According to the semiconductor laser of the present invention, a local increase in current density at the current injection portion is mitigated, and a long life at high output operation is realized.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明をAlGaInP系の可視光半導
体レーザに実施した例につき、図面に沿って詳述する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to an AlGaInP-based visible light semiconductor laser will be described in detail with reference to the drawings.

【0016】図1に示す半導体レーザは、n-GaAs基板
(1)上に、n-GaInPバッファ層(2)、n-AlGaInPクラッド
層(3)、GaInP活性層(4)、p-AlGaInPクラッド層(5)及
びp-GaInPコンタクト層(6)を形成すると共に、該コン
タクト層(6)の上部には、共振器端面の近傍部にn-GaAs
電流阻止層(7)(7)を形成し、更にこれらの層(6)(7)
(7)を覆ってp-GaAsキャップ層(8)が形成されている。
The semiconductor laser shown in FIG. 1 is an n-GaAs substrate
On (1), an n-GaInP buffer layer (2), an n-AlGaInP cladding layer (3), a GaInP active layer (4), a p-AlGaInP cladding layer (5) and a p-GaInP contact layer (6) are formed. On top of the contact layer (6), n-GaAs is
Forming current blocking layers (7) and (7), and further forming these layers (6) and (7)
A p-GaAs cap layer (8) is formed to cover (7).

【0017】n-GaAs基板(1)の厚さは100μm、n-GaInP
バッファ層(2)の厚さは0.3μm、n-AlGaInPクラッド
層(3)の厚さは1.0μm、GaInP活性層(4)の厚さは0.
07μmである。p-AlGaInPクラッド層(5)は、中央部の
厚さが0.8μm、両端部の厚さが0.2μmに形成され、
n-GaAs電流阻止層(7)の厚さは0.8μm、p-GaAsキャッ
プ層(8)の厚さは2μmである。又、両クラッド層(3)
(5)のアルミニウム組成比は0.65である。
The thickness of the n-GaAs substrate (1) is 100 μm, n-GaInP
The thickness of the buffer layer (2) is 0.3 μm, the thickness of the n-AlGaInP cladding layer (3) is 1.0 μm, and the thickness of the GaInP active layer (4) is 0.3 μm.
07 μm. The p-AlGaInP clad layer (5) is formed to have a thickness of 0.8 μm at the center and 0.2 μm at both ends,
The thickness of the n-GaAs current blocking layer 7 is 0.8 μm, and the thickness of the p-GaAs cap layer 8 is 2 μm. In addition, both clad layers (3)
The aluminum composition ratio of (5) is 0.65.

【0018】ここで、p-AlGaInPクラッド層(5)は、両
電流阻止層(7)(7)に挟まれた電流注入領域(51)が高キ
ャリア濃度に形成され、これによって該領域の電気抵抗
が低減されている。尚、p-AlGaInPクラッド層(5)の電
流注入領域のキャリア濃度は5〜7×1018cm-3であっ
て、端面近傍部(電流非注入領域)のキャリア濃度は2〜
3×1017cm-3である。
Here, in the p-AlGaInP cladding layer (5), a current injection region (51) sandwiched between both current blocking layers (7) and (7) is formed with a high carrier concentration. Resistance has been reduced. The carrier concentration in the current injection region of the p-AlGaInP cladding layer (5) is 5 to 7 × 10 18 cm −3 , and the carrier concentration in the vicinity of the end face (current non-injection region) is 2 to 7 × 10 18 cm −3 .
It is 3 × 10 17 cm −3 .

【0019】従って、両電極間へ通電すると、電流は、
図2に破線で示す如く高キャリア濃度領域の低抵抗部を
流れて、両電流阻止層(7)(7)の内側における電流密度
の集中が緩和されることになる。
Therefore, when a current flows between both electrodes, the current becomes
As shown by the broken line in FIG. 2, the current flows through the low resistance portion in the high carrier concentration region, and the concentration of the current density inside the current blocking layers 7 is reduced.

【0020】図3に示す半導体レーザは、n-GaAs電流阻
止層(7)が共振器長方向を挟んで両側にも形成され、横
モード制御型の高出力構造を有している。
The semiconductor laser shown in FIG. 3 has an n-GaAs current blocking layer (7) formed on both sides of the resonator length direction, and has a lateral mode control type high output structure.

【0021】該半導体レーザは、図1の半導体レーザと
同様、共振器端面の近傍部に電流非注入領域B、共振器
中央部に電流注入領域Aを有し、p-AlGaInPクラッド層
(5)の電流注入領域Aにおけるキャリア濃度は、電流非
注入領域におけるキャリア濃度(2〜3×1017cm-3)よ
りも高い値(5〜7×1018cm-3)に形成されている。
The semiconductor laser has a current non-injection region B near the cavity facet and a current injection region A at the center of the cavity, similarly to the semiconductor laser of FIG. 1, and has a p-AlGaInP cladding layer.
The carrier concentration in the current injection region A of (5) is formed to be higher (5 to 7 × 10 18 cm −3 ) than the carrier concentration in the current non-injection region (2 to 3 × 10 17 cm −3 ). I have.

【0022】図3の半導体レーザは、図4乃至図6に示
す工程を経て製造される。先ず図4(a)に示す如く、n-
GaAs基板(1)上に、減圧MOCVD法(有機金属化学気
相成長法)を用いた第1回目の結晶成長により、n-GaInP
バッファ層(2)、n-AlGaInPクラッド層(3)、GaInP活性
層(4)、p-AlGaInPクラッド層(5)、p-GaInPコンタクト
層(6)及びp-GaAs層(80)を形成し、ダブルヘテロ構造の
ウエハを得る。
The semiconductor laser shown in FIG. 3 is manufactured through the steps shown in FIGS. First, as shown in FIG.
On a GaAs substrate (1), n-GaInP was grown by the first crystal growth using reduced pressure MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
A buffer layer (2), an n-AlGaInP cladding layer (3), a GaInP active layer (4), a p-AlGaInP cladding layer (5), a p-GaInP contact layer (6) and a p-GaAs layer (80) are formed. Then, a wafer having a double hetero structure is obtained.

【0023】次に図4(b)の如く、上記ウエハ上に、幅
4μm程度のストライプ状のSiO2マスク(12)を形成した
後、臭化水素酸を用いたエッチングを施して、リッジ部
(11)を形成する。その後、図示の如くSiO2マスク(12)の
両端部のみを除去する。
Next, as shown in FIG. 4B, a stripe-shaped SiO 2 mask (12) having a width of about 4 μm is formed on the wafer, and etching is performed using hydrobromic acid to form a ridge portion.
Form (11). After that, only the both ends of the SiO 2 mask (12) are removed as shown.

【0024】続いて、第2回目の結晶成長によって、図
4(c)の如くn-GaAs電流阻止層(7)を形成する。この
際、n-GaAs電流阻止層(7)は、前記SiO2マスク(12)によ
って覆われていない表面領域にのみ、選択成長すること
になる。その後、前記SiO2マスク(12)をフッ酸によって
除去する。
Subsequently, an n-GaAs current blocking layer (7) is formed by the second crystal growth as shown in FIG. 4 (c). At this time, the n-GaAs current blocking layer (7) is selectively grown only on the surface area not covered by the SiO 2 mask (12). Thereafter, the SiO 2 mask (12) is removed with hydrofluoric acid.

【0025】次に上記ウエハを図5に示す如く恒温層(1
4)内に収容して、N2:H2=9:1の雰囲気にて300
℃に加熱する。そして、恒温層(14)の外部に配置された
CO2レーザからのレーザ光を反射ミラー(15)及びSi
レンズ(16)を経てスポット径100μmに集光し、該レ
ーザ光をn-GaAs電流阻止層(7)の開口(13)へ照射する。
Next, as shown in FIG.
4) housed in an atmosphere of N 2 : H 2 = 9: 1
Heat to ° C. Then, the laser beam from the CO 2 laser disposed outside the thermostatic layer (14) is reflected by the reflection mirror (15) and the Si mirror.
The light is condensed to a spot diameter of 100 μm via the lens (16), and the laser light is irradiated to the opening (13) of the n-GaAs current blocking layer (7).

【0026】これによって、前記開口(13)から露出した
ウエハ領域のみを500〜600℃に5〜10秒間加熱
する。この結果、結晶中に含まれるH2が排出されて、p
-AlGaInPクラッド層(5)のp形ドーパントである亜鉛が
活性化され、キャリア濃度が増大するのである。
As a result, only the wafer region exposed from the opening (13) is heated to 500 to 600 ° C. for 5 to 10 seconds. As a result, H 2 contained in the crystal is discharged, and p
Zinc, which is the p-type dopant of the -AlGaInP cladding layer (5), is activated, and the carrier concentration increases.

【0027】更に第3回目の結晶成長によって、図6の
如く上記ウエハ表面にp-GaAsキャップ層(8)を厚さ略2
μmに形成する。最後に、真空蒸着法によってn形及び
p形のオーミック電極(9)(10)を形成し、本発明に係る
半導体レーザを完成する。
Further, as shown in FIG. 6, a p-GaAs cap layer (8) having a thickness of about 2 is formed on the wafer surface by the third crystal growth.
Form to μm. Finally, the n-type and p-type ohmic electrodes (9) and (10) are formed by a vacuum deposition method to complete the semiconductor laser according to the present invention.

【0028】図9は、図3に示す本発明の半導体レーザ
と従来の半導体レーザの信頼性試験の結果を比較したも
のである。信頼性試験は、雰囲気温度40℃において、
レーザ出力を20mWの一定値に維持するAPC動作に
より行なった。従来の半導体レーザでは略300時間で
CODが発生しているのに対し、本発明の半導体レーザ
では、駆動電流が1000時間以上に亘って僅かに上昇
しているに過ぎず、高い信頼性が得られていることが分
る。
FIG. 9 compares the results of reliability tests of the semiconductor laser of the present invention shown in FIG. 3 and a conventional semiconductor laser. The reliability test was performed at an ambient temperature of 40 ° C.
The APC operation was performed to maintain the laser output at a constant value of 20 mW. In the conventional semiconductor laser, COD is generated in about 300 hours, whereas in the semiconductor laser of the present invention, the drive current is only slightly increased over 1000 hours, and high reliability is obtained. You can see that it has been done.

【0029】図10及び図11に示す本発明の半導体レ
ーザは、p型結晶層の水素含有率の増大によってキャリ
ア濃度が低下する現象を利用して、p-AlGaInPクラッド
層(5)のキャリア濃度を共振器端面の近傍領域(52)(5
2)にて低く形成したものである。
The semiconductor laser of the present invention shown in FIGS. 10 and 11 utilizes the phenomenon that the carrier concentration decreases due to the increase in the hydrogen content of the p-type crystal layer, and the carrier concentration of the p-AlGaInP cladding layer (5) is increased. In the region near the cavity facet (52) (5
It is formed low in 2).

【0030】n-GaAs基板(1)上には、n-GaInPバッファ
層(2)、n-AlGaInPクラッド層(3)、GaInP活性層(4)、
及びリッジ部(11)を有するp-AlGaInPクラッド層(5)が
形成されると共に、該リッジ部(11)上にはp-GaInPコン
タクト層(6)、リッジ部(11)両側にはn-GaAs電流阻止層
(7)(7)が形成され、更にこれらの層(6)(7)(7)はp-
GaAsキャップ層(8)によって覆われている。そして、n-
GaAs基板(1)側にはCr-Sn-Au電極(9)、Cr-Au電極(10)
が配置される。尚、両クラッド層(3)(5)のアルミニウ
ム組成比は0.4以上に設定される。
On an n-GaAs substrate (1), an n-GaInP buffer layer (2), an n-AlGaInP cladding layer (3), a GaInP active layer (4),
And a p-AlGaInP cladding layer (5) having a ridge portion (11), a p-GaInP contact layer (6) on the ridge portion (11), and n-type layers on both sides of the ridge portion (11). GaAs current blocking layer
(7) and (7) are formed, and these layers (6), (7) and (7)
It is covered by a GaAs cap layer (8). And n-
Cr-Sn-Au electrode (9), Cr-Au electrode (10) on GaAs substrate (1) side
Is arranged. The aluminum composition ratio of the cladding layers (3) and (5) is set to 0.4 or more.

【0031】ここで、p-AlGaInPクラッド層(5)は、前
記の如く共振器端面の近傍領域(52)のキャリア濃度を下
げることによって、該領域(52)の電気抵抗を他の領域よ
りも高い値(0.5Ω・cm以上)に形成している。
Here, the p-AlGaInP cladding layer (5) reduces the carrier concentration in the region (52) near the cavity end face as described above, so that the electric resistance of the region (52) is higher than that of other regions. It is formed to a high value (0.5 Ω · cm or more).

【0032】上記半導体レーザは図12乃至図14に示
す工程を経て作製される。先ず図12(a)に示す如くn-
GaAs基板(1)上に、減圧MOCVD法を用いた第1回目
の結晶成長により、n-GaInPバッファ層(2)、n-AlGaInP
クラッド層(3)、GaInP活性層(4)、p-AlGaInPクラッド
層(5)、p-GaInPコンタクト層(6)及びp-GaAs層(80)を
形成し、ダブルヘテロ構造のウエハを得る。
The above-described semiconductor laser is manufactured through the steps shown in FIGS. First, as shown in FIG.
On a GaAs substrate (1), an n-GaInP buffer layer (2), an n-AlGaInP
A cladding layer (3), a GaInP active layer (4), a p-AlGaInP cladding layer (5), a p-GaInP contact layer (6) and a p-GaAs layer (80) are formed to obtain a double heterostructure wafer.

【0033】ここで、n-GaInPバッファ層(2)の厚さは
0.3μm、n-AlGaInPクラッド層(3)の厚さは1μm、p-
AlGaInPクラッド層(5)の厚さは0.8μm、p-GaInPコン
タクト層(6)の厚さは0.1μm、p-GaAs層(80)の厚さは
0.3μmに形成される。
Here, the thickness of the n-GaInP buffer layer (2) is 0.3 μm, the thickness of the n-AlGaInP cladding layer (3) is 1 μm,
The thickness of the AlGaInP cladding layer (5) is 0.8 μm, the thickness of the p-GaInP contact layer (6) is 0.1 μm, and the thickness of the p-GaAs layer (80) is 0.3 μm.

【0034】次に図12(b)の如く、上記ウエハ上に、
厚さ0.6μmのストライプ状のSiO2マスク(12)を形成し
た後、リン酸系エッチング液によってp-GaAs層(80)を、
HBrエッチング液によってp-GaInPコンタクト層(6)
及びp-AlGaInPクラッド層(5)をエッチングして、リッ
ジ部(11)を形成する。この際、p-AlGaInPクラッド層
(5)は、両端部を0.2μmの厚さに残存せしめる。又、
リッジ部(11)の全幅は4μm程度に形成する。
Next, as shown in FIG.
After forming a stripe-shaped SiO 2 mask (12) having a thickness of 0.6 μm, the p-GaAs layer (80) is
P-GaInP contact layer by HBr etchant (6)
Then, the ridge portion (11) is formed by etching the p-AlGaInP cladding layer (5). At this time, the p-AlGaInP cladding layer
In (5), both ends are left at a thickness of 0.2 μm. or,
The entire width of the ridge portion (11) is formed to be about 4 μm.

【0035】続いて、第2回目の結晶成長によって、図
12(c)の如くn-GaAs電流阻止層(7)(7)を厚さ
0.8μmに形成する。この際、n-GaAs電流阻止層(7)
は、前記SiO2マスク(12)によって覆われていない表面領
域にのみ、選択成長することになる。その後、前記SiO2
マスク(12)をフッ酸によって除去する。
Subsequently, by the second crystal growth, the n-GaAs current blocking layers (7) and (7) are formed to a thickness of 0.8 μm as shown in FIG. At this time, the n-GaAs current blocking layer (7)
Selectively grows only on the surface area not covered by the SiO 2 mask (12). Then, the SiO 2
The mask (12) is removed with hydrofluoric acid.

【0036】更に第3回目の結晶成長によって、図13
の如く上記ウエハ表面にp-GaAsキャップ層(8)を厚さ2
μmに形成する。そして、真空蒸着法によってCr-SnAu層
及びCr-Au層を形成して、夫々n形及びp形のオーミッ
ク電極(9)(10)とする。
Further, by the third crystal growth, FIG.
A p-GaAs cap layer (8) is formed on the wafer surface as shown in FIG.
Form to μm. Then, a Cr-SnAu layer and a Cr-Au layer are formed by a vacuum evaporation method to form n-type and p-type ohmic electrodes (9) and (10), respectively.

【0037】上記の如く従来と同一の工程によって得ら
れた半製品の半導体レーザ(17)を、図14に示す高抵抗
層形成装置内に配置する。該装置は、チャンバー(18)内
の水素ガスを高周波電源(19)の投入によってプラズマ化
するものである。これによって、チャンバー(18)内の半
導体レーザ(17)は、その共振器端面が水素プラズマ(20)
に晒されて、端面近傍部に水素が含浸され、高抵抗層が
形成されることになる。
As described above, the semi-finished semiconductor laser (17) obtained by the same process as the conventional one is arranged in the high resistance layer forming apparatus shown in FIG. The apparatus converts a hydrogen gas in a chamber (18) into a plasma by turning on a high frequency power supply (19). As a result, the semiconductor laser (17) in the chamber (18) has its cavity end face in the hydrogen plasma (20).
, And impregnated with hydrogen in the vicinity of the end face, thereby forming a high resistance layer.

【0038】図15は、p-AlGaInPクラッド層(5)に形
成される高抵抗層の膜厚の時間変化を示しており、略1
0分間で1μm程度の高抵抗層が形成されることが分
る。該高抵抗層の電気抵抗値は略0.5Ω・cmとなる。
FIG. 15 shows the time change of the film thickness of the high resistance layer formed on the p-AlGaInP clad layer (5).
It can be seen that a high resistance layer of about 1 μm is formed in 0 minutes. The electric resistance value of the high resistance layer is approximately 0.5 Ω · cm.

【0039】斯くして、p-AlGaInPクラッド層(5)のキ
ャリア濃度が共振器端面の近傍領域(52)(52)にて低く、
共振器中央部にて高い本発明の半導体レーザが完成す
る。
Thus, the carrier concentration of the p-AlGaInP cladding layer (5) is low in the regions (52) and (52) near the resonator end face, and
A high semiconductor laser of the present invention is completed at the center of the resonator.

【0040】図16は、上記本発明の半導体レーザと従
来の半導体レーザの駆動電流−光出力特性の比較を示し
ている。何れの半導体レーザも50mW以上の光出力が
得られているが、本発明の半導体レーザは、そのしきい
値電流が従来の半導体レーザよりも略20m低くなっ
ており、低電力動作が可能であることが分る。
FIG. 16 shows a comparison of the driving current-light output characteristics of the semiconductor laser of the present invention and the conventional semiconductor laser. While any semiconductor laser is also 50mW or more light output can be obtained, a semiconductor laser of the present invention, the threshold current has lowered nearly 20 m A than conventional semiconductor lasers, enables low-power operation I know there is.

【0041】これは、従来の半導体レーザでは、端面近
傍領域での温度上昇によって、該領域での光吸収が大き
くなるからである。
This is because, in the conventional semiconductor laser, light absorption in the region near the end face increases due to the temperature rise in the region.

【0042】この結果、図10及び図11に示す半導体
レーザによれば、高出力動作での長寿命が実現されるこ
とになる。
As a result, according to the semiconductor lasers shown in FIGS. 10 and 11, a long life with a high output operation is realized.

【0043】図12乃至図14に示す工程によれば、極
めて容易に本発明の半導体レーザを作製することが出
来、図4乃至図6に示す工程に比べて、歩留りの改善が
可能となる。
According to the steps shown in FIGS. 12 to 14, the semiconductor laser of the present invention can be manufactured very easily, and the yield can be improved as compared with the steps shown in FIGS.

【0044】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
The description of the above embodiments is for the purpose of illustrating the present invention and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof. Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.

【0045】例えば、図4に示す工程を経て得られたウ
エハにレーザを照射することなく、図6の如くp-GaAsキ
ャップ層(8)及び電極(9)(10)を形成した後、図14に
示す装置を用いて端面近傍の電流非注入領域に高抵抗層
を形成することにより、本発明の半導体レーザを得るこ
とも可能である。
For example, without irradiating the wafer obtained through the process shown in FIG. 4 with a laser, a p-GaAs cap layer (8) and electrodes (9) and (10) are formed as shown in FIG. By forming a high-resistance layer in the current non-injection region near the end face using the apparatus shown in FIG. 14, it is also possible to obtain the semiconductor laser of the present invention.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザの共振器長方向に沿
う断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor laser according to the present invention along a cavity length direction.

【図2】図1の半導体レーザにおける電流分布を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a current distribution in the semiconductor laser of FIG.

【図3】本発明を横モード制御型の半導体レーザに実施
した例を示す一部破断斜視図である。
FIG. 3 is a partially broken perspective view showing an example in which the present invention is applied to a lateral mode control type semiconductor laser.

【図4】図3の半導体レーザの製造工程の前半を示す一
連の斜視図である。
FIG. 4 is a series of perspective views showing the first half of a manufacturing process of the semiconductor laser of FIG. 3;

【図5】図4の工程の後、p-AlGaInPクラッド層に高キ
ャリア濃度領域を形成する工程を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a step of forming a high carrier concentration region in a p-AlGaInP cladding layer after the step of FIG. 4;

【図6】上記工程を経て得られた半導体レーザの斜視図
である。
FIG. 6 is a perspective view of a semiconductor laser obtained through the above steps.

【図7】従来の半導体レーザの共振器長方向に沿う断面
図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser along a cavity length direction.

【図8】図7の半導体レーザにおける電流分布を示す図
である。
FIG. 8 is a diagram showing a current distribution in the semiconductor laser of FIG. 7;

【図9】動作時間に対する駆動電流の変化を示すグラフ
である。
FIG. 9 is a graph showing a change in drive current with respect to an operation time.

【図10】共振器端面の近傍領域に高抵抗層を有する本
発明に係る半導体レーザの共振器長方向に沿う断面図で
ある。
FIG. 10 is a cross-sectional view along a resonator length direction of a semiconductor laser according to the present invention having a high resistance layer in a region near a resonator end face.

【図11】図10の半導体レーザの正面図である。FIG. 11 is a front view of the semiconductor laser of FIG. 10;

【図12】図10の半導体レーザの製造工程の前半を示
す一連の正面図である。
FIG. 12 is a series of front views showing the first half of the manufacturing process of the semiconductor laser of FIG. 10;

【図13】図12の工程を経て得られた半導体レーザの
正面図である。
FIG. 13 is a front view of the semiconductor laser obtained through the step of FIG.

【図14】図13の半導体レーザに高抵抗層を形成する
ための装置の概略構成を示す一部破断側面図である。
14 is a partially cutaway side view showing a schematic configuration of an apparatus for forming a high-resistance layer on the semiconductor laser of FIG.

【図15】図14の装置によって形成される高抵抗層の
膜厚の変化を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a change in thickness of a high-resistance layer formed by the device of FIG.

【図16】駆動電流−光出力特性を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing drive current-light output characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) n-GaAs基板 (3) n-AlGaInPクラッド層 (4) GaInP活性層 (5) p-AlGaInPクラッド層 (51) 電流注入領域 (6) p-GaInPコンタクト層 (7) n-GaAs電流阻止層 (8) p-GaAsキャップ層 (1) n-GaAs substrate (3) n-AlGaInP cladding layer (4) GaInP active layer (5) p-AlGaInP cladding layer (51) current injection region (6) p-GaInP contact layer (7) n-GaAs current Blocking layer (8) p-GaAs cap layer

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1導電型半導体基板(1)上に、第1導
電型クラッド層(3)、活性層(4)及び第2導電型クラッ
ド層(5)を形成した半導体レーザにおいて、少なくとも
第2導電型クラッド層(5)を含む結晶層は、キャリヤ濃
度が共振器長方向に変化して、共振器端面の近傍部にて
低濃度、共振器中央部にて高濃度に形成されており、第
2導電型クラッド層(5)の上部には、共振器端面の近傍
部に夫々第1導電型電流阻止層(7)(7)が形成され、第
2導電型クラッド層(5)は、両電流阻止層(7)(7)に挟
まれた領域が高キャリヤ濃度に形成されている半導体レ
ーザ。
1. A semiconductor laser having a first conductivity type cladding layer (3), an active layer (4) and a second conductivity type cladding layer (5) formed on a first conductivity type semiconductor substrate (1). In the crystal layer including the second conductivity type cladding layer (5), the carrier concentration changes in the resonator length direction, and is formed at a low concentration near the resonator end face and a high concentration at the resonator center. In addition, the first conductivity type current blocking layers (7) and (7) are formed on the second conductivity type clad layer (5) in the vicinity of the cavity end face, respectively, and the second conductivity type clad layer (5) is formed. Is a semiconductor laser in which a region between the current blocking layers (7) and (7) is formed with a high carrier concentration.
【請求項2】 少なくとも第2導電型クラッド層(5)を
含む結晶層は、共振器端面の近傍部が水素を含有して低
キャリヤ濃度に形成されている請求項1に記載の半導体
レーザ。
2. The semiconductor laser according to claim 1, wherein the crystal layer including at least the cladding layer of the second conductivity type has a low carrier concentration containing hydrogen in the vicinity of the cavity end face.
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