JP3943489B2

JP3943489B2 - Semiconductor laser device and manufacturing method thereof

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Publication number: JP3943489B2
Application number: JP2002368743A
Authority: JP
Inventors: 徹高山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP2004200507A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置は、波長６５０ｎｍ帯の赤色レーザ光を得ることができることから、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤプレーヤー等の光ディスクシステムのピックアップ用光源等に使用されている。
【０００３】
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置では、レーザ発振閾値の温度依存性を表わす指標である特性温度（Ｔ₀）が重要であり、Ｔ₀が大きいほど半導体レーザ装置の実用性が高められる。Ｔ₀を大きくするためには、クラッド層のバンドギャップ（Ｅｇｃ）を、活性層のバンドギャップ（Ｅｇａ）と比較してできるだけ大きくすることが必要である。例えば、歪み量子井戸構造を有する活性層中で発光に寄与するウエル層がＧａＩｎＰからなり、ガイド層とバリア層とがそれぞれＡｌＧａＩｎＰからなり、また、クラッド層がＡｌＧａＩｎＰからなるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置では、クラッド層において、ＡｌＧａ結晶中のＡｌ混晶比を、間接遷移の影響で実効的にＥｇｃが小さくなる手前の値である０．３６７に設定し、クラッド層の組成を（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐとすると、ＥｇｃをＥｇａに対して相対的に大きくでき、Ｔ₀を大きくすることができる。しかし、Ｅｇａは、レーザの発振波長に応じて決定されて一定値になるため、Ｔ₀を大きくするためにはＥｇｃ自体を大きくすることが必須となる。
【０００４】
特許文献１において、Ｔ₀を大きくするために、主面が（１００）面から［０１１］方向に傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板を用いたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置が開示されている。ｎ型ＧａＡｓ基板において、その主面が（１００）面から［０１１］方向に傾斜した角度θ°（以下、単にθ°という。）の値を大きくしていくと、数原子層レベルの原子層構造が意図せずに作成されたいわゆる自然超格子の形成が防止されるので、活性層が量子井戸構造を有すると否とによらず、量子井戸構造を有する場合は量子井戸構造に圧縮歪みや引張り歪みが入っていると否とによらず、また、活性層の結晶組成を変えなくとも、Ｅｇｃ自体を大きくすることができる。したがって、活性層の結晶組成や量子井戸構造の歪み等を調節してＥｇａを決定し、レーザ発振波長を設定した場合には、θ°の値さえ大きくすれば、Ｔ₀を大きくすることができる。特許文献１によれば、θ°は、活性層の結晶性を高めるために１０°以上１５°以下とするのが良く、自然超格子の形成を防止するためには７°以上１５°以下とするのが良いとされている。
【０００５】
図１２に、特許文献１に開示されたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置２００の断面図を示す。図１２を参照して、θ°が１５°であるｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１０２（厚さ＝０．２５μｍ）と、ｎ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバッファ層１０３（厚さ＝０．２５μｍ）と、ｎ型（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層１０４（厚さ＝１．２μｍ）とがこの順で形成されている。ｎ型クラッド層１０４上に、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第１ガイド層（厚さ＝５００Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウエル層（厚さ＝５０Å：４層）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバリア層（厚さ＝５０Å：３層）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第２ガイド層（厚さ＝５００Å）とから構成される歪み量子井戸構造を有する活性層１０５が形成されている。活性層１０５上に、ｐ型（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第１クラッド層１０６（厚さ：０．１７μｍ）と、ｐ型又はノンドープＧａ_0.62Ｉｎ_0.38Ｐエッチングストップ層１０７（厚さ：８０Å）とがこの順で形成されている。ｐ型又はノンドープエッチングストップ層１０７の略中央部上に、ｐ型（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第２クラッド層１０８（厚さ：１．０３μｍ）と、ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ中間層１０９（厚さ：０．０５μｍ）とが、これら各層によって順メサ形状のリッジ型ストライプ構造（以下、リッジ構造という。）を構成するように形成されている。リッジ構造はウエットエッチング液を用いて化学的な手法により形成されている。リッジ構造の上面にｐ型ＧａＡｓキャップ層１１０が形成されており、リッジ構造の側面及びエッチングストップ層１０７上に、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１１１が形成されている。ｐ型キャップ層１１０とｎ型電流ブロック層１１１との上に、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１２が形成されている。
【０００６】
図１２に示す従来例の半導体レーザ装置において、ｐ型コンタクト層１１２から電流を注入すると、注入された電流は電流ブロック層１１１によってリッジ構造内に狭窄され、リッジ構造の下端における活性層１０５に集中するため、数十ｍＡ程度の電流値により、活性層１０５においてレーザ発振に必要な電子の反転分布状態が実現される。次に、誘導放出が起こり、キャリア（電子とホール）の再結合により発生した光は、活性層１０５に対して上下の方向（縦方向）では、ｎ型クラッド層１０４とｐ型第１クラッド層１０６によって反射され、また、活性層１０５に対して左右の方向（横方向）では、ｎ型電流ブロック層１１１によって吸収され、リッジ構造の下端における活性層１０５内に閉じ込められる。そして、注入された電流により生じた利得が、活性層１０５の導波損失を上回ると活性層１０５においてレーザ発振が生じる。
【０００７】
図１２に示す半導体レーザ装置では、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の主面が（１００）面から［０１１］方向に傾斜しており、かつ、リッジ構造はウエットエッチング液を用いて化学的な手法により形成されているため、リッジ構造の断面形状が左右で非対称な形状となっている。ここで、リッジ構造の左右の側面がそれぞれｎ型ＧａＡｓ基板１０１の主面となす角（以下、傾斜角という。）の内、傾斜角が大きい方の傾斜角θ₁°と小さい方の傾斜角θ₂°は、前記したθ゜を用いて、それぞれθ₁゜＝５４．７゜＋θ゜、θ₂°＝５４．７゜−θ゜で表わされる。これにより、リッジ構造中を導波する光の波動形状を基本モードに制限するための基本横モード制御性が低下する。一方、リッジ構造をイオンビームエッチング等の物理的な方法によって形成した場合は、リッジ構造の断面形状を左右で対称な形状とすることができる。しかし、物理的な方法による場合は、リッジ構造の側面に物理的ダメージを受けた部分が残るため、レーザ発振のためにｐ型コンタクト層１１２から電流を注入した場合、リッジ構造の側面と電流ブロック層１１１との界面でリークが発生し、電流ブロック層１１１による電流狭窄効果が低下する。したがって、物理的な方法でリッジ構造を形成した場合でも、リッジ構造の側面に電流ブロック層１１１を形成する前に、ウエットエッチング液を用いてリッジ構造の側面の物理的ダメージを受けた部分をエッチングして除去することが好ましいが、そうすると、リッジ構造の断面形状は左右で非対称な形状となってしまう。
【０００８】
リッジ構造と活性層１０５中を導波する光の波動形状を基本モードに制限することは、半導体レーザ装置２００を光ディスクシステムのピックアップ用光源として用いる場合、半導体レーザ装置２００から出射されるレーザ光を、光ディスクの盤面上にレンズの回折限界まで集光し高い記録性能を実現するためには必須である。
【０００９】
リッジ構造の形状が左右で非対称な形状であっても、レーザ光の光出力が５０ｍW程度のレベルであれば、基本横モード制御性を維持することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−１９６６９４号公報（第４−５頁、第２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、今後、さらなる高速の読み出しと書きこみが可能な光ディスクシステムを実現するためには、レーザ光の光出力が例えば１００ｍＷ以上の高出力レベルであっても、安定した基本横モード制御が得られるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置を実現することが必要となる。
【００１２】
上記した従来例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置２００では、前述したようにリッジ構造の形状が左右非対称な形状となっているため、レーザ発振直前における、活性層１０５に注入されたキャリアの濃度分布を示すキャリア分布の中心位置と、活性層１０５から出射する光分布の中心位置とが水平方向において位置ずれ（以下、ΔPという。）を生じる場合がある。一般に、半導体レーザ装置に注入する電流量を増して高出力化していくと、活性層１０５から出射する光分布が最大となる位置で、キャリア濃度が相対的に減少する、いわゆるホールバーニングが起こる。また、ΔPが大きいほど、より少ない注入電流量でホールバーニングが起こるようになり、キャリア分布の水平方向における対称性が損なわれる傾向かある。このため、上記した従来例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置２００では、より少ない注入電流量で基本横モード制御性が低下し、注入電流―光出力特性において折れ曲がり（キンク）が生じる光出力値（以下、キンクレベルという。）が低下するために高出力が得られ難くなる。
【００１３】
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高出力レベルまで安定した基本横モード制御性が得られる、高出力なＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る半導体レーザ装置は、（００１）面から［１１０］方向に傾斜した面を主面とする半導体基板と、前記半導体基板の主面上に形成された多層膜とを含み、前記多層膜は、前記半導体基板側から、第１導電型クラッド層、活性層、及び第２導電型クラッド層をこの順に含んでおり、前記第２導電型クラッド層は、前記半導体基板の主面と略平行な表面を有する平坦部と、前記平坦部から前記活性層と反対側の方向に向かって突出するように形成されたリッジ状突出部とを備え、前記リッジ状突出部は、その左右の側面の、前記半導体基板の主面に対する傾斜角が互いに異なっており、前記平坦部は、前記リッジ状突出部の左右の側面の内、前記半導体基板の主面に対する傾斜角が大きい方の側面に接した第一の平坦部と、前記半導体基板の主面に対する傾斜角が小さい方の側面に接した第二の平坦部とを備えている半導体レーザ装置において、
前記第一の平坦部の層厚は、前記第二の平坦部の層厚よりも薄いことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、（００１）面から［１１０］方向に傾斜した面を主面とする半導体基板の主面上に、前記半導体基板側から、第１導電型クラッド層、活性層、及び第２導電型クラッド層をこの順に形成する多層膜形成工程と、前記第２導電型クラッド層上に第１の絶縁膜を形成し、前記第１の絶縁膜をパターニングして、共振器方向に沿って延びる略長方形状のパターンを形成するストライプパターン形成工程と、前記パターンをマスクとして前記第２導電型クラッド層をエッチングして、前記半導体基板の主面と略平行な表面を有する平坦部を形成すると共に、前記平坦部の略中央部上に、左右の側面の、前記半導体基板の主面に対する傾斜角が互いに異なるリッジ状突出部を形成するリッジ状突出部形成工程と、前記リッジ状突出部の左右の側面と前記平坦部上に電流ブロック層を形成する電流ブロック層形成工程とを備えた半導体レーザ装置の製造方法において、前記リッジ状突出部形成工程の後、かつ前記電流ブロック層形成工程の前に、前記リッジ状突出部における左右の側面の内の前記傾斜角が小さい方の側面と、前記側面の側に位置する前記平坦部と、前記リッジ状突出部の上面とをレジスト膜で覆い、前記リッジ状突出部における左右の側面の内の前記傾斜角が大きい方の側面の側に位置する前記平坦部をエッチングしてその厚さを薄くする工程をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本実施の形態に係る半導体レーザ装置においては、第一の平坦部の層厚は、第二の平坦部の層厚よりも薄くなっている。
【００１７】
この構成により、活性層のキャリア分布の水平方向に対する分布パターンの中心位置と、光分布の水平方向の分布パターンの中心を一致されることが可能になる。この結果、高出力状態において、キャリアの空間的なホールバーニングが生じた場合においても、光分布がキャリア分布から得る利得は左右対象となり、キンクが生じる光出力を高めることが可能になる。
【００１８】
前記第一の平坦部の層厚は、前記第１導電型クラッド層と前記活性層と前記第２導電型クラッド層とを導波する光分布の中心位置と、前記活性層に注入されたキャリアの濃度分布を示すキャリア分布の中心位置とが実質的に一致するように前記第二の平坦部の膜厚より薄くなっていることが好ましい。
【００１９】
前記活性層は、その上下を前記活性層から出射されるレーザ光を閉じ込めるガイド層によって挟まれており、かつ歪超格子構造を備えることが好ましい。
【００２０】
前記第一の平坦部の層厚と前記第二の平坦部の層厚との差が０．１２μｍ以上０．１８μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
前記半導体基板の主面が、（００１）面から［１１０］方向に７°以上１５°以下で傾斜していることが好ましい。
【００２２】
前記活性層がＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＩｎＰ層とを含む量子井戸層を備え、前記第１導電型クラッド層及び前記第２導電型クラッド層が、それぞれＧａＩｎＰ層又はＡｌＧａＩｎＰ層を備えることが好ましい。
【００２３】
前記リッジ状突出部の左右の側面及び前記平坦部上に、前記第２導電型クラッド層の屈折率よりも低い屈折率を有する電流ブロック層が形成されていることが好ましい。
【００２４】
前記電流ブロック層が、ＡｌＧａＩｎＰ層又はＡｌＩｎＰ層のいずれかからなることが好ましい。
【００２５】
前記活性層における端面の近傍部に、前記活性層のバンドギャップを拡げるための不純物が拡散されていることが好ましい。
【００２６】
また、前記メサ側面上には、前記クラッド層よりも屈折率の低い電流ブロック層が形成されていることが好ましい。
【００２７】
この構成により、光分布の水平方向の閉じ込めは電流ブロック層とクラッド層との屈折率差で行うことが可能になり、光分布がリッジ内外で受ける実効屈折率差（Δｎ）を１０^-3オーダのレベルで精密に行うことが可能になる。このため、キンクレベルが高く、高次横モード発振が抑制された高出力レーザを安定して実現することが可能になる。
【００２８】
また、前記活性層又は前記クラッド層が、ＧａＩｎＰ層、ＡｌＧａＩｎＰ層、又はＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰからなる量子井戸層を含んでいれば、ＧａＡｓ基板と格子整合させつつ、６５０ｎｍ帯のレーザを得ることが可能になる。この場合、さらに、前記電流ブロック層が、ＡｌＧａＩｎＰ層、又はＡｌＩｎＰ層であることが好ましい。
【００２９】
この構成により、電流ブロック層はレーザ光に対して透明となるため、ＧａＡｓ基板と格子整合する、低動作電流の実屈折率導波型の６５０ｎｍ帯高出力レーザを得ることができる。
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３１】
図１に、本実施の形態に係るＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置１００の断面図を示す。図１を参照して、主面が（１００）面から［０１１］方向に１０°傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１０上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１（厚さ＝０．５μｍ）と、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層１２（厚さ＝１．２μｍ）とがこの順で形成されている。ｎ型クラッド層１２上に、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第１ガイド層１３ｇ１（厚さ＝５００Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層１３ｗ１（厚さ＝５０Å）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバリア層１３ｂ１（厚さ＝５０Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層１３ｗ２（厚さ＝５０Å）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバリア層１３ｂ２（厚さ＝５０Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層１３ｗ３（厚さ＝５０Å）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第２ガイド層１３ｇ２（厚さ＝５００Å）とから構成される歪み量子井戸構造を有する活性層１３が形成されている。
【００３２】
活性層１３は、人工的に数原子層レベルの超薄膜を複数層積層した人口の構造であって、その構造の格子定数が基板の格子定数となるような構造を示す歪超格子構造を有している。
【００３３】
活性層１３上にｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層１４が形成されている。ｐ型クラッド層１４は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面と略平行な表面を有する平坦部と、その平坦部の略中央部上に活性層１３と反対側の方向に向かって突出するように形成された順メサ形状のリッジ型ストライプ構造（以下、リッジ構造という。）とからなる。リッジ構造はウエットエッチング液を用いて化学的な手法により形成されている。リッジ構造の左右の側面は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面に対する傾斜角が互いに異なっており、リッジ構造の断面形状は左右で非対称な形状となっている。リッジ構造の左右の側面の内、傾斜角が大きい方の側面（以下、急斜面という。）の傾斜角θ₁°と小さい方の側面（以下、緩斜面という。）の傾斜角θ₂°は、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面が（１００）面から［０１１］方向に傾斜した角度θ°（以下、単にθ°という。）が１０°であるため、それぞれθ₁゜＝６４．７゜、θ₂°＝４４．７゜である。平坦部は、急斜面に接した第一の平坦部１４ａと、緩斜面に接した第二の平坦部１４ｂとを備えている。ここで、第一の平坦部１４ａの厚さは、第二の平坦部１４ｂの厚さより薄くなっている。即ち、第一の平坦部１４ａの厚さをｄｐ１（ｍｍ）とし、第二の平坦部１４ｂの厚さをｄｐ２（ｍｍ）とすると、両者はｄｐ１＜ｄｐ２なる関係を満足する。なお、リッジ構造の上面の幅は１μｍであり、リッジ構造の下端部の幅は３μｍである。リッジ構造の上面にｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ保護層１５（厚さ＝５００Å）が形成されており、リッジ構造の左右の側面と、リッジ構造の上面とにｎ型ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１６（厚さ＝０．７μm）が形成されている。ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ保護層１５とｎ型ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１６との上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７（厚さ＝３μm）が形成されている。ｎ型電流ブロック層１６の屈折率は、ｐ型クラッド層１４の屈折率よりも低くなっている。ｎ型電流ブロック層１６は、バンドギャップが大きいため光吸収がなく、リッジ構造において低い導波損失が実現されている。
【００３４】
図１に示す半導体レーザ装置１００において、ｐ型コンタクト層１７から電流を注入すると、注入された電流はｎ型電流ブロック層１６によってリッジ構造内に狭窄され、リッジ構造の下端における活性層１３に集中するため、数十ｍＡ程度の電流値により、活性層１３においてレーザ発振に必要な電子の反転分布状態が実現される。次に、誘導放出が起こり、キャリア（電子とホール）の再結合により発生した光は、活性層１３に対して上下の方向（縦方向）では、ｎ型クラッド層１２とｐ型クラッド層１４によって反射され、また、活性層１３に対して左右の方向（横方向）では、ｐ型クラッド層１４よりも屈折率が低いｎ型電流ブロック層１６によって反射され、リッジ構造の下端における活性層１３内に閉じ込められる。そして、注入された電流により生じた利得が、活性層１３の導波損失を上回ると活性層１３においてレーザ発振が生じ、光分布が活性層１３とｐ型クラッド層１４とｎ型クラッド層１２とを導波して半導体レーザ装置１００から外にレーザ光が出射される。
【００３５】
図２（ａ）に、第一の平坦部１４ａの厚さｄｐ１（ｍｍ）と、第二の平坦部１４ｂの厚さｄｐ２（ｍｍ）とがｄｐ１＝ｄｐ２（＝０．２μｍ）なる関係を満足する以外は、図１に示す本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００と同様な構造を備えるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置２００の断面図を示す。ここで、図１に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。図２（ａ）において、位置Ａ、位置Ｂ、及び位置Ｃは、それぞれ半導体レーザ装置２００の水平方向における位置を示しており、位置Ａと位置Ｃとは、それぞれ半導体レーザ装置２００の端部を示し、位置Ｂは、リッジ構造の下端部の中心位置を示している。図２（ｂ）に、半導体レーザ装置２００において、光分布が受ける実効屈折率の水平方向における分布をシミュレーションした結果をグラフ化して示す。図２（ｂ）において、位置Ａ１、位置Ｂ１、及び位置Ｃ１は、それぞれ半導体レーザ装置２００の水平方向における位置を示しており、図２（ａ）中の位置Ａ、位置Ｂ、及び位置Ｃとそれぞれ対応している。図２（ｂ）では、横軸に、半導体レーザ装置２００の水平方向における位置Ｂからの距離（μｍ）をとり、縦軸に、リッジ構造を含むｐ型クラッド層１４における実効屈折率をとっている。
【００３６】
図２（ｂ）を参照して、リッジ構造の緩斜面側における実効屈折率は、急斜面側における実効屈折率と比べ、水平方向において更に短い距離で小さくなっている。このように、半導体レーザ装置２００において、ｐ型クラッド層１４における実効屈折率の水平方向における分布は、左右非対称となっている。
【００３７】
図３（ａ）に、半導体レーザ装置２００における、発振しきい値状態（レーザ光の光出力：約数百マイクロワット）における光モードの水平方向における強度分布を示す。
【００３８】
発振しきい値状態とは、半導体レーザに注入した電流により発生した誘導放出光において半導体レーザ素子から受ける利得と損失とが釣り合った状態をいう。
【００３９】
図３（ａ）において、位置Ａ２、位置Ｂ２、及び位置Ｃ２は、それぞれ半導体レーザ装置２００の水平方向における位置を示しており、図２（ａ）中の位置Ａ、位置Ｂ、及び位置Ｃとそれぞれ対応している。図３（ａ）では、横軸に、半導体レーザ装置２００の水平方向における位置Ｂからの距離（μｍ）をとり、縦軸に、半導体レーザ装置２００において、活性層１３とｐ型クラッド層１４とを導波する光分布の相対強度をとっている。
【００４０】
図３（ｂ）及び図４に、半導体レーザ装置２００において、活性層１３において発生するキャリア濃度の水平方向における分布をそれぞれ示す。図３（ｂ）において、位置Ａ３、位置Ｂ３、及び位置Ｃ３は、それぞれ半導体レーザ装置２００の水平方向における位置を示しており、図２（ａ）中の位置Ａ、位置Ｂ、及び位置Ｃとそれぞれ対応している。また、図４において、位置Ａ４、位置Ｂ４、及び位置Ｃ４は、それぞれ半導体レーザ装置２００の水平方向における位置を示しており、図２（ａ）中の位置Ａ、位置Ｂ、及び位置Ｃとそれぞれ対応している。図３（ｂ）は、半導体レーザ装置２００において、発振しきい値状態におけるキャリア濃度の水平方向における分布を示している。したがって、図３（ａ）と図３（ｂ）は、半導体レーザ装置２００が同じ状態における分布をそれぞれ示している。
【００４１】
図３（ｂ）では、キャリア分布のピークが存在する位置（以下、キャリア分布の中心位置という。）は位置Ｂ３と一致しており、キャリア分布は左右対称となっている。また、図４では、図３（ｂ）よりも高出力な状態としている。
【００４２】
図３（ａ）を参照して、半導体レーザ装置２００では、光分布の強度分布のピークが存在する位置（以下、光分布の中心位置という。）は、位置Ｂ２から、リッジ構造の急斜面側に０．１８μｍずれている。したがって、この状態では、光分布の中心位置は、図３（ｂ）を参照して、キャリア分布の中心位置Ｂ３から、リッジ構造の急斜面側に０．１８μｍずれていることになる。このように光分布とキャリア分布とに位置ずれが生じている状態で半導体レーザ装置２００に注入する電流量を増して高出力化すると、光分布がキャリア分布からずれた側、即ち、リッジ構造の急斜面側でホールバーニングが起こり、リッジ構造の急斜面側に偏って誘導放出が生じる。このため、図４を参照して、リッジ構造の急斜面側においてキャリアが速く再結合してなくなってキャリア濃度が低くなる。一方、リッジ構造の緩斜面側においてキャリア濃度が高くなり、キャリア分布が左右非対称となる。
【００４３】
このようにリッジ構造の緩斜面側においてキャリア濃度が高くなると、光分布がキャリア分布から受ける利得は、光分布がリッジ構造の緩斜面側寄りに僅かに移動した場合に大きくなる。そのため、光分布はリッジ構造の緩斜面側に移動して発光効率に変化が生じ、後述するように、注入電流―光出力特性においてキンクが生じる原因となる。そして、リッジ構造の緩斜面側に偏って誘導放出が生じ、キャリアが速く再結合してなくなってキャリア濃度が低くなる。この結果、リッジ構造の急斜面側においてキャリア濃度が高くなり、光分布は、ほぼ図３（ａ）に示す状態に戻る。
【００４４】
図５に、半導体レーザ装置２００を通常２５℃において直流動作させた状態を意味する室温ＣＷ状態における注入電流―光出力特性のグラフを示す。図５では、横軸に、半導体レーザ装置２００に注入する電流値（ｍＡ）をとり、縦軸に、半導体レーザ装置２００から出射されるレーザの光出力をとっている。また、図６（ａ）〜図６（ｃ）に、半導体レーザ装置２００のキンク発生前後での光分布のパターン（ニヤーフィールド（光分布））の観察結果を示す。図６（ａ）は電流流入量を増大させたときに、利得の高いリッジ内部側に光分布中心が移動した状態を示しており、図６（ｂ）はキンクが発生した後、光分布中心がリッジの緩斜面側に移動した状態を示しており、図６（ｃ）は光分布のキンク発生前におけるリッジに対する相対位置を示している。
【００４５】
半導体レーザ装置２００において、注入する電流量を増して高出力化すると、図５を参照して、注入電流値が１００ｍＡを過ぎたＰ１の位置の辺りで光分布がリッジ構造の緩斜面側に移動し始め、Ｐ２の位置で発光効率に変化が生じ、キンクが発生している。そして、リッジ構造の緩斜面側に偏って誘導放出が生じるようになり、キャリアが速く再結合してなくなってキャリア濃度が低くなる。この結果、リッジ構造の急斜面側の方でキャリア濃度が高くなって、Ｐ３の位置で光分布は元の状態に戻っているが、Ｐ２の位置におけるキンクの発生により、レーザ光の光出力が８０ｍW程度に留まっている。
【００４６】
このように半導体レーザ装置２００において高出力が得られないのは、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、半導体レーザ装置２００では、活性層１３とｐ型クラッド層１４とｎ型クラッド層１２とを導波する光分布の中心位置が、活性層１３において発生するキャリア分布の中心位置から、リッジ構造の急斜面側にずれているためである。
【００４７】
これに対して、図１に示す本実施の形態における半導体レーザ装置１００では、前述したように、第一の平坦部１４ａの厚さｄｐ１（ｍｍ）と、第二の平坦部１４ｂの厚さｄｐ２（ｍｍ）とは、ｄｐ１＜ｄｐ２なる関係を満足する。
【００４８】
これにより、発振しきい値状態における、活性層１３とｐ型クラッド層１４とｎ型クラッド層１２とを導波する光分布の中心位置と、活性層１３において発生するキャリア分布の中心位置とが、実質的に一致するようになる。その結果、半導体レーザ装置１００において高出力が得られるようになる。
【００４９】
図７に、ｄｐ１（μｍ）を０．２μｍで一定とし、ｄｐ２（μｍ）を変化させたときの、Δｄｐ＝（ｄｐ１−ｄｐ２）（μｍ）と、光分布の中心位置とキャリア分布の中心位置のずれの長さ（ΔＰ）の関係をグラフ化して示す。図７では、横軸に、Δｄｐ（μｍ）を、縦軸にΔＰをそれぞれとっている。ΔＰは、光分布の中心位置が、キャリア分布の中心位置を基準として、リッジ構造の緩斜面側にずれている場合を正とし、リッジ構造の急斜面側にずれている場合を負としている。
【００５０】
図７を参照して、ｄｐ１とｄｐ２との差（ｄｐ１−ｄｐ２）をΔｄｐとすると、Δｄｐ＝０μｍの初期の状態では、ΔＰ＝−０．１８μｍである。Δｄｐ＝０．０５μｍでは、ΔＰ＝−０．１３μｍであり、光分布の中心位置は、初期の状態からリッジ構造の緩斜面側に０．０５μｍ移動している。Δｄｐ＝０．１μｍの状態では、ΔＰ＝−０．０７μｍであり、光分布の中心位置は、初期の状態からリッジ構造の緩斜面側に０．１１μｍ移動している。Δｄｐ＝０．１２μｍの状態では、ΔＰ＝−０．０５μｍであり、光分布の中心位置は、初期の状態からリッジ構造の緩斜面側に０．１３μｍ移動している。Δｄｐ＝０．１５μｍの状態では、ΔＰ＝０μｍであり、光分布の中心位置は、初期の状態からリッジ構造の緩斜面側に０．１８μｍ移動している。Δｄｐ＝０．１８μｍの状態では、ΔＰ＝＋０．０５μｍであり、光分布の中心位置は、初期の状態からリッジ構造の緩斜面側に０．２３μｍ移動している。Δｄｐ＝０．２μｍの状態では、ΔＰ＝＋０．０８μｍであり、光分布の中心位置は、初期の状態から０．２６μｍ移動している。このように、ｄｐ２（μｍ）を小さくするに従い、光分布の中心位置は、リッジ構造の緩斜面側に移動することがわかる。
【００５１】
図７を参照して、ΔPとΔｄｐとは、ほぼ１次の線形関係にあり、Δｄｐが０μｍ以上０．２μｍ以下の範囲において、ΔPの変化量δ（ΔP）と、Δｄｐの変化量δ（Δｄｐ）との比、即ち、グラフの傾きδ（ΔP）／δ（Δｄｐ）は、１以上１．６以下となっている。また、発振しきい値状態における、活性層１３とｐ型クラッド層１４とを導波する光分布の中心位置と、活性層１３において発生するキャリア分布の中心位置とが実質的に一致するように、光分布の中心位置とキャリア分布の中心位置のずれの長さ（ΔP）を±０．０５μｍ以内とするためには、Δｄｐ（＝ｄｐ１−ｄｐ２）を０．１２μｍ以上０．１８μｍ以下とすればよいことがわかる。
【００５２】
図８（ａ）に、図１に示す本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００において、第一の平坦部１４ａの厚さｄｐ１（ｍｍ）が０．２０μｍであり、第二の平坦部１４ｂの厚さｄｐ２（ｍｍ）が０．０５μｍである半導体レーザ装置１００ａの断面図を示す。ここで、図１に示す構成要素と同一の構成要素については同一の参照符号を付してその説明を省略する。図８（ａ）において、位置Ａ‘、位置Ｂ’、及び位置Ｃ‘は、それぞれ半導体レーザ装置１００ａの水平方向における位置を示しており、位置Ａ’と位置Ｃ‘とは、それぞれ半導体レーザ装置２００の端部を示し、位置Ｂ’は、リッジ構造の下端部の中心位置を示している。図８（ｂ）に、半導体レーザ装置２００において、光分布が受ける実効屈折率の水平方向における分布をシミュレーションした結果をグラフ化して示す。図８（ｂ）において、位置Ａ５、位置Ｂ５、及び位置Ｃ５は、それぞれ半導体レーザ装置１００ａの水平方向における位置を示しており、図８（ａ）中の位置Ａ‘、位置Ｂ’、及び位置Ｃ‘とそれぞれ対応している。この半導体装置１００ａでは、Δｄｐ＝０．２０μｍ−０．０５μｍ＝０．１５μｍであり、図７を参照して、ΔＰ＝０μｍとなっている。即ち、光分布の中心位置は、初期の状態からリッジ構造の緩斜面側に０．１８μｍ移動しており、光分布の中心位置と、キャリア分布の中心位置とは一致している。
【００５３】
図８（ｂ）を参照して、リッジ構造の急斜面側におけるリッジ構造の内外での実効屈折率差は１×１０^-2であり、リッジ構造の緩斜面側におけるリッジ構造の内外での実効屈折率差は５×１０^-3であり、リッジ急斜面側のリッジ内外の実効屈折率差の方が５×１０^-4だけ高くなっている。
【００５４】
図９（ａ）に、半導体レーザ装置１００ａにおける、発振しきい値状態における光モードの水平方向における強度分布を示す。図９（ａ）において、位置Ａ６、位置Ｂ６、及び位置Ｃ６は、それぞれ半導体レーザ装置１００ａの水平方向における位置を示しており、図８（ａ）中の位置Ａ‘、位置Ｂ’、及び位置Ｃ‘とそれぞれ対応している。図９（ａ）では、横軸に、半導体レーザ装置１００ａの水平方向における位置Ｂ’からの距離（μｍ）をとり、縦軸に、半導体レーザ装置１００ａにおいて、活性層１３とｐ型クラッド層１４とｎ型クラッド層１２とを導波する光分布の相対強度をとっている。
【００５５】
図９（ｂ）に、半導体レーザ装置１００ａにおいて、活性層１３において発生するキャリア濃度の水平方向における分布を示す。図９（ｂ）において、位置Ａ７、位置Ｂ７、及び位置Ｃ７は、それぞれ半導体レーザ装置２００の水平方向における位置を示しており、図８（ａ）中の位置Ａ、位置Ｂ、及び位置Ｃとそれぞれ対応している。
【００５６】
図８（ａ）を参照して、リッジ構造の急斜面側の実効屈折率差を大きくすることにより、光分布をリッジ構造の緩斜面側に移動させることができる。そして、このとき、図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照して、キャリア分布の中心位置と光分布の中心位置とを一致させることができるため、半導体レーザ装置１００ａに注入する電流量を増して高出力化しても、リッジ構造内でホールバーニングは生じず、リッジ構造においてキャリア分布が左右対称の状態を維持することができる。そして、光分布の中心位置はリッジ構造の中心位置と一致したままで発光効率に変化が生じず、注入電流―光出力特性においてキンクが生じない。その結果、半導体レーザ装置１００ａにおいて高出力が得られるようになる。
【００５７】
図１０に、半導体レーザ装置１００ａの室温ＣＷ状態における注入電流―光出力特性のグラフを示す。図１０では、横軸に、半導体レーザ装置１００ａに注入する電流値（ｍＡ）をとり、縦軸に、半導体レーザ装置１００ａから出射されるレーザの光出力をとっている。
【００５８】
前述したように、半導体レーザ装置２００では、活性層１３とｐ型クラッド層１４とｎ型クラッド層１２とを導波する光分布の中心位置が、活性層１３において発生するキャリア分布の中心位置から、リッジ構造の急斜面側にずれているため、光出力が８０ｍＷ程度でキンクが生じていたが、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００ａでは、光出力が１５０ｍＷにおいてもキンクは生じず、安定した基本横モード制御を維持し、高出力が得られていることが判る。
【００５９】
以下、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００ａの製造方法の一例について図面を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、図１１（ａ）を参照して、主面が（１００）面から［０１１］方向に１０°傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１０の上に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１（厚さ＝０．５μｍ）と、ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層１２（厚さ＝１．２μｍ）とをＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長；Ｍetal Organic Chemical Vapor Deposition Method）法又はＭＢＥ（分子線結晶成長；Molecular Beam Epitaxy）法によりこの順で形成する。更にｎ型クラッド層１２上に、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第１ガイド層１３ｇ１（厚さ＝５００Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層１３ｗ１（厚さ＝５０Å）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバリア層１３ｂ１（厚さ＝５０Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層１３ｗ２（厚さ＝５０Å）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバリア層１３ｂ２（厚さ＝５０Å）と、Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層１３ｗ３（厚さ＝５０Å）と、（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ（厚さ＝５００Å）第２ガイド層１３ｇ２とをＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法によりこの順で積層し、これらの層により、歪み量子井戸構造を有する活性層１３を形成する。更に活性層１３の上にｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層１４と、ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ保護層１５（厚さ＝５００Å）とをＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法によりこの順で形成する。
【００６１】
なお、本実施の形態では、活性層１３は歪み量子井戸構造としているが、無歪の量子井戸構造、又は量子力学的な効果が生じない程、十分厚い（２００オングストローム以上）層を示すバルクであってもよい。また活性層１３の導電型は、ｐ型、ｎ型、アンドープのいずれでも構わない。
【００６２】
次に、図１１（ｂ）を参照して、ｐ型保護層１５の上に、酸化シリコン膜１５ａを大気圧熱ＣＶＤ法を用いて温度を３７０℃として０．３μｍの厚さとなるように堆積する。更に酸化シリコン膜１５ａをフォトリソグラフィーとドライエッチング技術を用い、共振器方向に沿って延びる略長方形状のストライプパターン（幅１．５μｍ）に整形する。更に略長方形状の酸化シリコン膜１５ａをマスクとして、塩酸系エッチャントを用いてｐ型ＧａＩｎＰ保護層１５を選択的にエッチングして略長方形状のストライプパターンに整形する。更に硫酸系又は塩酸系エッチング液を用いてｐ型クラッド層１４を選択的にエッチングして、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面と略平行な表面を有する平坦部を形成すると共に、その平坦部の略中央部上に、左右の側面の、ｎ型ＧａＡｓ基板１０の主面に対する傾斜角が互いに異なるリッジ構造を形成する。
【００６３】
次いで、図１１（ｃ）を参照して、リッジ構造の緩傾面と、リッジ構造の緩斜面側に位置するｐ型クラッド層１４の平坦部と、リッジ構造の上面とを幅２０μｍ以上のレジスト１５ｂで覆い、更に硫酸系又は塩酸系エッチング液を用いてリッジ構造の急斜面側のｐ型クラッド層１４の平坦部をエッチングしてその厚さを薄くする。これにより、リッジ構造の急斜面側のｐ型クラッド層１４の平坦部の厚さを０．０５μｍ、リッジ構造の緩斜面側のｐ型クラッド層１４の平坦部の厚さを０．２μｍとする。
【００６４】
続いて、レジスト１５ｂを除去し、図１１（ｄ）を参照して、酸化シリコン膜１５ａを用いて、リッジ構造の左右の斜面と、リッジ構造の左右に位置するｐ型クラッド層１４の平坦部の上にｎ型ＡｌＩｎＰ電流ブロック層１６（厚さ＝０．７μｍ）を選択成長により形成する。
【００６５】
そして、図１１（ｅ）を参照して、酸化シリコン膜１５ａを弗酸系エッチング液を用いて除去する。
【００６６】
その後、図１１（ｆ）を参照して、ＭＯＣＶＤ法又はＭＢＥ法により、ｐ型保護層１５とｎ型電流ブロック層１６との上にｐ型ＧａＡｓコンタクト層１７を形成する。以上の工程を経て、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００ａが完成する。
【００６７】
なお、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、前記したθ°は７°以上１５°以下とするのが好ましい。θ°が７°未満であると、自然超格子が形成されクラッド層のバンドギャップ（Ｅｇｃ）が小さくなって特性温度（Ｔｏ）が小さくなる。一方、θ°が１５°を超えると、リッジ構造の断面形状の対称性が損なわれて活性層１３中を導波する光の波動形状を基本モードに制限するための基本横モード制御性が低下する。
【００６８】
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、リッジ構造の内部において光分布が受ける実効屈折率をｎ₁とし、リッジ構造の外部において光分布が受ける実効屈折率をｎ₀とし、それらの差をΔｎ（＝ｎ₁―ｎ₀）とすると、Δｎを３×１０^-3以上２×１０^-2以下の高出力動作に適した値とするのが好ましい。また、ｄｐ１（ｍｍ）とｄｐ２（ｍｍ）の長さを調整することにより、Δｎの精度をより高めることができる。これにより、光分布を精密に制御しつつ、低動作電流の高出力半導体レーザ装置を得ることができる。
【００６９】
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００では、リッジ構造の上面の幅は、０．５μｍ以上１．５μｍ以下にすることが好ましい。リッジ構造の上面の幅が０．５μｍ未満であると、レーザ素子の持つ抵抗成分の大きさΔＶｏｐ／Δｌｏｐを示すレーザのシリーズ抵抗（Ｖｏｐはレーザ素子の動作電圧、ｌｏｐは動作電流値）が大きくなり、動作電圧が高まり発熱の原因となる。一方、リッジ構造の上面の幅が１．５μｍを超えると、高次横モード発振が発生することがある。
【００７０】
また、本実施の形態に係る半導体レーザ装置１００ａの製造方法では、活性層１３の共振器方向における端面の近傍部に、Ｚｎ、Ｓｉ、酸素等の不純物を拡散することが好ましい。これにより、活性層１３の端面の近傍部のバンドギャップが広がり、ＣＯＤ（端面破壊；Catastrophic Optical Damage）レベルの高い半導体レーザ装置が得られるようになり、キンクレベルの向上と相俟って、さらに高出力な半導体レーザ装置を得ることができる。
【００７１】
なお、本発明の技術的思想は、主面が基準面から傾斜した基板を用いた半導体レーザ装置であれば、本実施の形態に係る、主面が（１００）面から［０１１］方向に１０°傾斜したｎ型ＧａＡｓ基板１０を用いた半導体レーザ装置１００に限らず、広く適用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、高出力レベルまで安定した基本横モード制御性が得られる、高出力なＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係る半導体レーザ装置の断面図
【図２】第一の平坦部の厚さｄｐ１（ｍｍ）と、第二の平坦部の厚さｄｐ２（ｍｍ）とがｄｐ１＝ｄｐ２なる関係を満足する以外は、図１に示す半導体レーザ装置と同様な構造を備える半導体レーザ装置において、（ａ）は、係る半導体レーザ装置の断面図であり、（ｂ）は、係る半導体レーザ装置のリッジ構造において光分布が受ける実効屈折率分布のグラフである。
【図３】図２（ａ）に示す半導体レーザ装置において、（ａ）は、発振しきい値状態の光モードの水平方向における強度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、同じ状態におけるキャリアの水平方向における濃度分布を示すグラフである。
【図４】図２（ａ）に示す半導体レーザ装置において、キャリアの水平方向における濃度分布を示すグラフである。
【図５】図２（ａ）に示す半導体レーザ装置において、注入電流―光出力特性を示すグラフである。
【図６】図２（ａ）に示す半導体レーザ装置において、（ａ）は電流流入量を増大させたときに、利得の高いリッジ内部側に光分布中心が移動した状態を示す図であり、（ｂ）はキンクが発生した後、光分布中心がリッジの緩斜面側に移動した状態を示す図であり、（ｃ）は光分布のキンク発生前におけるリッジに対する相対位置を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る半導体レーザ装置において、ｄｐ１＝０．２μｍと一定とし、ｄｐ２（μｍ）を変化させたときの、ｄｐ２（μｍ）と、光分布の中心位置とキャリア分布の中心位置のずれの長さ（ΔＰ）の関係を示すグラフ
【図８】第一の平坦部の厚さｄｐ１（ｍｍ）が０．２０μｍであり、第二の平坦部の厚さｄｐ２（ｍｍ）が０．０５μｍである本実施の形態に係る半導体レーザ装置において、（ａ）は、係る半導体レーザ装置の断面図であり、（ｂ）は、係る半導体レーザ装置のリッジ構造において光分布が受ける実効屈折率分布のグラフである。
【図９】図８（ａ）に示す半導体レーザ装置において、（ａ）は、発振しきい値状態の光モードの水平方向における強度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、同じ状態におけるキャリアの水平方向における濃度分布を示すグラフである。
【図１０】図２（ａ）に示す半導体レーザ装置と図８（ａ）に示す半導体レーザ装置とにおいて、注入電流―光出力特性を示すグラフである。
【図１１】本実施の形態に係る半導体レーザ装置の製造工程を説明する断面図であり、
（ａ）は、ｎ型基板上に半導体層を積層する工程を示す断面図であり、
（ｂ）は、酸化シリコン膜を用いてｐ型クラッド層をエッチングして、平坦部とリッジ構造とを形成する工程を示す断面図であり、
（ｃ）は、リッジ構造の急斜面側のｐ型クラッド層の平坦部をエッチングしてその厚さを薄くする工程を示す断面図であり、
（ｄ）は、リッジ構造の左右の斜面と平坦部上にｎ型電流ブロック層を形成する工程を示す断面図であり、
（ｅ）は、酸化シリコン膜を除去する工程を示す断面図であり、
（ｆ）は、ｐ型保護層とｎ型電流ブロック層との上にｐ型コンタクト層を形成する工程を示す断面図である。
【図１２】従来例の半導体レーザ装置の断面図である。
【符号の説明】
１０ｎ型ＧａＡｓ基板
１１ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１２ｎ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層
１３活性層
１３ｇ１（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第１ガイド層
１３ｗ１、１３ｗ２、１３ｗ３Ｇａ_0.48Ｉｎ_0.52Ｐウェル層
１３ｂ１、１３ｂ２、１３ｂ３（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐバリア層
１３ｇ２（Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第２ガイド層
１４ｐ型（Ａｌ_0.7Ｇａ_0.3）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層
１５ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ保護層
１５ａ酸化シリコン膜
１５ｂレジスト
１６ｎ型ＡｌＩｎＰ電流ブロック層
１７ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
ｄｐ１第一の平坦部の厚さ
ｄｐ２第二の平坦部の厚さ
１０１ｎ型ＧａＡｓ基板
１０２ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１０３ｎ型Ｇａ_0.52Ｉｎ_0.49Ｐバッファ層
１０４ｎ型（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐクラッド層
１０５活性層
１０６ｐ型（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第１クラッド層
１０７ｐ型又はノンドープＧａ_0.62Ｉｎ_0.38Ｐエッチングストップ層
１０８ｐ型（Ａｌ_0.72Ｇａ_0.28）_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ第２クラッド層
１０９ｐ型Ｇａ_0.51Ｉｎ_0.49Ｐ中間層
１１０ｐ型ＧａＡｓキャップ層
１１１ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
１１２ｐ型ＧａＡｓコンタクト層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an AlGaInP semiconductor laser device.
[0002]
[Prior art]
Since the AlGaInP semiconductor laser device can obtain a red laser beam having a wavelength of 650 nm, it is used as a light source for a pickup in an optical disk system such as a DVD-ROM, DVD-RAM, or DVD player.
[0003]
In an AlGaInP semiconductor laser device, a characteristic temperature (T ₀ ) Is important and T ₀ The larger the value, the more practical the semiconductor laser device. T ₀ In order to increase this, it is necessary to make the band gap (Egc) of the cladding layer as large as possible as compared with the band gap (Ega) of the active layer. For example, in an active layer having a strained quantum well structure, a well layer contributing to light emission is made of GaInP, a guide layer and a barrier layer are made of AlGaInP, and a cladding layer is made of AlGaInP. In the cladding layer, the Al mixed crystal ratio in the AlGa crystal is set to 0.367, which is a value just before the Egc is effectively reduced by the influence of indirect transition, and the composition of the cladding layer is (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 If P, Egc can be made relatively larger than Ega, and T ₀ Can be increased. However, since Ega is determined according to the oscillation wavelength of the laser and becomes a constant value, Tga ₀ In order to increase the size, it is essential to increase the Egc itself.
[0004]
In Patent Document 1, T ₀ In order to increase the size, an AlGaInP-based semiconductor laser device using an n-type GaAs substrate whose main surface is inclined in the [011] direction from the (100) plane is disclosed. In an n-type GaAs substrate, as the value of an angle θ ° (hereinafter simply referred to as θ °) in which the main surface is inclined in the [011] direction from the (100) plane is increased, an atomic layer at the level of several atomic layers Since the formation of a so-called natural superlattice created without the intention of the structure is prevented, whether the active layer has a quantum well structure or not, the quantum well structure has a compressive strain or Regardless of whether tensile strain is present or not, and without changing the crystal composition of the active layer, Egc itself can be increased. Accordingly, when the Ega is determined by adjusting the crystal composition of the active layer, the strain of the quantum well structure, and the like, and the laser oscillation wavelength is set, if the value of θ ° is increased, T ₀ Can be increased. According to Patent Document 1, θ ° is preferably 10 ° or more and 15 ° or less in order to increase the crystallinity of the active layer, and is 7 ° or more and 15 ° or less in order to prevent formation of a natural superlattice. It is good to do.
[0005]
FIG. 12 shows a cross-sectional view of an AlGaInP-based semiconductor laser device 200 disclosed in Patent Document 1. Referring to FIG. 12, an n-type GaAs buffer layer 102 (thickness = 0.25 μm) and n-type Ga are formed on an n-type GaAs substrate 101 having a θ ° of 15 °. _0.51 In _0.49 P buffer layer 103 (thickness = 0.25 μm) and n-type (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 A P clad layer 104 (thickness = 1.2 μm) is formed in this order. On the n-type cladding layer 104, (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P first guide layer (thickness = 500 mm), Ga _0.48 In _0.52 P well layer (thickness = 50 mm: 4 layers) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P barrier layer (thickness = 50 mm: 3 layers) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 An active layer 105 having a strained quantum well structure composed of a P second guide layer (thickness = 500 mm) is formed. On the active layer 105, p-type (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 P first cladding layer 106 (thickness: 0.17 μm) and p-type or non-doped Ga _0.62 In _0.38 A P etching stop layer 107 (thickness: 80 mm) is formed in this order. On the substantially central portion of the p-type or non-doped etching stop layer 107, a p-type (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 P second cladding layer 108 (thickness: 1.03 μm) and p-type Ga _0.51 In _0.49 The P intermediate layer 109 (thickness: 0.05 μm) is formed so as to form a forward mesa-shaped ridge-type stripe structure (hereinafter referred to as a ridge structure) by these layers. The ridge structure is formed by a chemical method using a wet etching solution. A p-type GaAs cap layer 110 is formed on the top surface of the ridge structure, and an n-type GaAs current blocking layer 111 is formed on the side surface of the ridge structure and on the etching stop layer 107. A p-type GaAs contact layer 112 is formed on the p-type cap layer 110 and the n-type current blocking layer 111.
[0006]
In the conventional semiconductor laser device shown in FIG. 12, when current is injected from the p-type contact layer 112, the injected current is confined in the ridge structure by the current blocking layer 111 and concentrated in the active layer 105 at the lower end of the ridge structure. Therefore, an inversion distribution state of electrons necessary for laser oscillation is realized in the active layer 105 with a current value of about several tens of mA. Next, stimulated emission occurs, and light generated by recombination of carriers (electrons and holes) is in the vertical direction (vertical direction) with respect to the active layer 105, and the n-type cladding layer 104 and the p-type first cladding layer. The light is reflected by 106 and is absorbed by the n-type current blocking layer 111 in the left and right direction (lateral direction) with respect to the active layer 105 and is confined in the active layer 105 at the lower end of the ridge structure. When the gain generated by the injected current exceeds the waveguide loss of the active layer 105, laser oscillation occurs in the active layer 105.
[0007]
In the semiconductor laser device shown in FIG. 12, the main surface of the n-type GaAs substrate 101 is inclined in the [011] direction from the (100) plane, and the ridge structure is formed by a chemical method using a wet etching solution. Therefore, the cross-sectional shape of the ridge structure is asymmetrical on the left and right. Here, of the angles formed by the left and right side surfaces of the ridge structure with the main surface of the n-type GaAs substrate 101 (hereinafter referred to as the tilt angle), the tilt angle θ having the larger tilt angle. ₁ ° and the smaller inclination angle θ ₂ ° is the value of θ ₁ ° = 54.7 ° + θ °, θ ₂ It is represented by ° = 54.7 ° −θ °. As a result, the fundamental transverse mode controllability for limiting the wave shape of light guided through the ridge structure to the fundamental mode is degraded. On the other hand, when the ridge structure is formed by a physical method such as ion beam etching, the cross-sectional shape of the ridge structure can be made symmetrical on the left and right. However, in the case of using a physical method, a portion that has been physically damaged remains on the side surface of the ridge structure. Therefore, when current is injected from the p-type contact layer 112 for laser oscillation, the side surface of the ridge structure and the current block Leakage occurs at the interface with the layer 111, and the current confinement effect by the current blocking layer 111 is reduced. Therefore, even when the ridge structure is formed by a physical method, before the current blocking layer 111 is formed on the side surface of the ridge structure, the portion of the side surface of the ridge structure that has been physically damaged is etched using the wet etching solution. However, in this case, the cross-sectional shape of the ridge structure becomes an asymmetric shape on the left and right.
[0008]
Limiting the wave shape of the light guided through the ridge structure and the active layer 105 to the fundamental mode means that when the semiconductor laser device 200 is used as a light source for pickup of an optical disk system, the laser light emitted from the semiconductor laser device 200 is used. It is essential to achieve high recording performance by focusing light up to the diffraction limit of the lens on the surface of the optical disk.
[0009]
Even if the shape of the ridge structure is asymmetrical on the left and right, the basic transverse mode controllability can be maintained if the light output of the laser beam is about 50 mW.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-196694 (page 4-5, FIG. 2)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the future, in order to realize an optical disc system capable of reading and writing at higher speed, stable basic transverse mode control can be obtained even when the optical output of the laser beam is a high output level of, for example, 100 mW or more. It is necessary to realize an AlGaInP semiconductor laser device.
[0012]
In the above-described conventional AlGaInP semiconductor laser device 200, since the shape of the ridge structure is asymmetrical as described above, the concentration distribution of carriers injected into the active layer 105 immediately before laser oscillation is shown. In some cases, the center position of the carrier distribution and the center position of the light distribution emitted from the active layer 105 are displaced in the horizontal direction (hereinafter referred to as ΔP). In general, when the amount of current injected into the semiconductor laser device is increased to increase the output, so-called hole burning occurs in which the carrier concentration is relatively reduced at the position where the light distribution emitted from the active layer 105 is maximized. Further, as ΔP is larger, hole burning occurs with a smaller amount of injected current, and the symmetry of the carrier distribution in the horizontal direction tends to be impaired. For this reason, in the above-described conventional AlGaInP semiconductor laser device 200, the basic transverse mode controllability is reduced with a smaller injection current amount, and the optical output value (hereinafter referred to as “kink”) in which the injection current-light output characteristic is bent (kink). It is difficult to obtain a high output because the kink level is reduced.
[0013]
The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a high-power AlGaInP-based semiconductor laser device capable of obtaining a basic transverse mode controllability stable up to a high output level. .
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor laser device according to the present invention includes a semiconductor substrate whose main surface is a surface inclined in the [110] direction from the (001) plane, and a multilayer film formed on the main surface of the semiconductor substrate, the multilayer The film includes, from the semiconductor substrate side, a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer in this order, and the second conductivity type cladding layer is substantially the same as the main surface of the semiconductor substrate. A flat portion having a parallel surface; and a ridge-shaped protrusion formed so as to protrude from the flat portion in a direction opposite to the active layer, and the ridge-shaped protrusion has left and right side surfaces thereof. And the flat portion is in contact with a side surface having a larger inclination angle with respect to the main surface of the semiconductor substrate, of the left and right side surfaces of the ridge-shaped protrusion. The first flat portion and the semiconductor In the semiconductor laser device and a second flat part in contact with the side towards the inclined angle is small with respect to the main surface of the substrate,
The layer thickness of the first flat portion is smaller than the layer thickness of the second flat portion.
[0015]
The method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention includes a first conductivity type cladding layer formed on a main surface of a semiconductor substrate having a surface inclined in the [110] direction from the (001) plane as a main surface from the semiconductor substrate side. A multilayer film forming step of forming an active layer and a second conductivity type cladding layer in this order, forming a first insulation film on the second conductivity type cladding layer, and patterning the first insulation film A stripe pattern forming step of forming a substantially rectangular pattern extending along the resonator direction, and a surface substantially parallel to the main surface of the semiconductor substrate by etching the second conductivity type cladding layer using the pattern as a mask A ridge-shaped protrusion forming process for forming a ridge-shaped protrusion having different inclination angles of the left and right side surfaces with respect to the main surface of the semiconductor substrate on a substantially central portion of the flat portion. And a current block layer forming step of forming a current block layer on the left and right side surfaces of the ridge-shaped protruding portion and the flat portion, after the ridge-shaped protruding portion forming step, And before the current blocking layer forming step, the side surface of the ridge-shaped projecting portion having the smaller inclination angle among the left and right side surfaces, the flat portion positioned on the side surface, and the ridge-shaped projecting portion. A step of covering the upper surface of the ridge-shaped protrusion with a resist film and etching the flat portion located on the side surface of the ridge-shaped protruding portion on the side surface having the larger inclination angle to reduce its thickness. It is characterized by having.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the semiconductor laser device according to the present embodiment, the layer thickness of the first flat portion is thinner than the layer thickness of the second flat portion.
[0017]
With this configuration, the center position of the distribution pattern in the horizontal direction of the carrier distribution of the active layer can be matched with the center of the distribution pattern in the horizontal direction of the light distribution. As a result, even when spatial hole burning of the carrier occurs in the high output state, the gain obtained from the carrier distribution from the carrier distribution becomes the left and right targets, and the light output at which kinking occurs can be increased.
[0018]
The thickness of the first flat portion is determined by the center position of the light distribution guided through the first conductive type cladding layer, the active layer, and the second conductive type cladding layer, and the carriers injected into the active layer. It is preferable that the thickness of the second flat portion is smaller than the thickness of the second flat portion so that the center position of the carrier distribution indicating the concentration distribution of the second portion is substantially the same.
[0019]
The active layer is preferably sandwiched above and below by a guide layer that confines laser light emitted from the active layer, and has a strained superlattice structure.
[0020]
It is preferable that the difference between the layer thickness of the first flat portion and the layer thickness of the second flat portion is 0.12 μm or more and 0.18 μm or less.
[0021]
It is preferable that the main surface of the semiconductor substrate be inclined from 7 ° to 15 ° in the [110] direction from the (001) plane.
[0022]
Preferably, the active layer includes a quantum well layer including a GaInP layer and an AlGaInP layer, and the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer each include a GaInP layer or an AlGaInP layer.
[0023]
It is preferable that a current blocking layer having a refractive index lower than the refractive index of the second conductivity type cladding layer is formed on the left and right side surfaces of the ridge-shaped projecting portion and the flat portion.
[0024]
The current blocking layer is preferably composed of either an AlGaInP layer or an AlInP layer.
[0025]
It is preferable that an impurity for expanding the band gap of the active layer is diffused in the vicinity of the end face of the active layer.
[0026]
Moreover, it is preferable that a current blocking layer having a refractive index lower than that of the cladding layer is formed on the mesa side surface.
[0027]
With this configuration, the optical distribution can be confined in the horizontal direction by the difference in refractive index between the current blocking layer and the cladding layer, and the effective refractive index difference (Δn) that the light distribution receives inside and outside the ridge is 10. ^-3 It becomes possible to carry out precisely at the order level. Therefore, it is possible to stably realize a high-power laser having a high kink level and suppressed high-order transverse mode oscillation.
[0028]
Further, if the active layer or the cladding layer includes a GaInP layer, an AlGaInP layer, or a quantum well layer made of GaInP and AlGaInP, it is possible to obtain a 650 nm band laser while lattice-matching with a GaAs substrate. Become. In this case, the current blocking layer is preferably an AlGaInP layer or an AlInP layer.
[0029]
With this configuration, since the current blocking layer is transparent to the laser beam, it is possible to obtain an actual refractive index guided type 650 nm band high-power laser having a low operating current and lattice-matched with the GaAs substrate.
[0030]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an AlGaInP semiconductor laser device 100 according to this embodiment. Referring to FIG. 1, an n-type GaAs buffer layer 11 (thickness = 0.5 μm) and an n-type are formed on an n-type GaAs substrate 10 whose main surface is inclined by 10 ° in the [011] direction from the (100) plane. (Al _0.7 Ga _0.3 ) _0.51 In _0.49 The P clad layer 12 (thickness = 1.2 μm) is formed in this order. On the n-type cladding layer 12, (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P first guide layer 13g1 (thickness = 500 mm), Ga _0.48 In _0.52 P well layer 13w1 (thickness = 50 mm) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P barrier layer 13b1 (thickness = 50 mm) and Ga _0.48 In _0.52 P well layer 13w2 (thickness = 50 mm) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P barrier layer 13b2 (thickness = 50 mm) and Ga _0.48 In _0.52 P well layer 13w3 (thickness = 50 mm) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 An active layer 13 having a strained quantum well structure composed of a P second guide layer 13g2 (thickness = 500 mm) is formed.
[0032]
The active layer 13 has an artificial structure in which a plurality of ultrathin films of several atomic layers are artificially stacked, and has a strained superlattice structure showing a structure in which the lattice constant of the structure becomes the lattice constant of the substrate. is doing.
[0033]
P-type (Al _0.7 Ga _0.3 ) _0.51 In _0.49 A P-clad layer 14 is formed. The p-type cladding layer 14 protrudes in a direction opposite to the active layer 13 on a flat portion having a surface substantially parallel to the main surface of the n-type GaAs substrate 10 and a substantially central portion of the flat portion. The messenger-shaped ridge-type stripe structure (hereinafter referred to as a ridge structure) is formed. The ridge structure is formed by a chemical method using a wet etching solution. The left and right side surfaces of the ridge structure have different inclination angles with respect to the main surface of the n-type GaAs substrate 10, and the cross-sectional shape of the ridge structure is asymmetrical on the left and right. Of the left and right side surfaces of the ridge structure, the inclination angle θ of the side surface with the larger inclination angle (hereinafter referred to as a steep slope) ₁ Inclination angle θ of the smaller side surface (hereinafter referred to as gentle slope) ₂ Since the angle θ ° (hereinafter simply referred to as θ °) in which the main surface of the n-type GaAs substrate 10 is inclined in the [011] direction from the (100) plane is 10 °, ₁ ゜ = 64.7 °, θ ₂ ° = 44.7 °. The flat portion includes a first flat portion 14a in contact with the steep slope and a second flat portion 14b in contact with the gentle slope. Here, the thickness of the first flat portion 14a is thinner than the thickness of the second flat portion 14b. That is, when the thickness of the first flat portion 14a is dp1 (mm) and the thickness of the second flat portion 14b is dp2 (mm), the two satisfy the relationship dp1 <dp2. The width of the upper surface of the ridge structure is 1 μm, and the width of the lower end portion of the ridge structure is 3 μm. P-type Ga on the top surface of the ridge structure _0.51 In _0.49 The P protective layer 15 (thickness = 500 mm) is formed, and the n-type AlInP current blocking layer 16 (thickness = 0.7 μm) is formed on the left and right side surfaces of the ridge structure and the upper surface of the ridge structure. . p-type Ga _0.51 In _0.49 A p-type GaAs contact layer 17 (thickness = 3 μm) is formed on the P protective layer 15 and the n-type AlInP current blocking layer 16. The refractive index of the n-type current blocking layer 16 is lower than the refractive index of the p-type cladding layer 14. Since the n-type current blocking layer 16 has a large band gap, it does not absorb light, and a low waveguide loss is realized in the ridge structure.
[0034]
In the semiconductor laser device 100 shown in FIG. 1, when current is injected from the p-type contact layer 17, the injected current is confined in the ridge structure by the n-type current blocking layer 16, and concentrated in the active layer 13 at the lower end of the ridge structure. Therefore, an inversion distribution state of electrons necessary for laser oscillation is realized in the active layer 13 with a current value of about several tens of mA. Next, stimulated emission occurs, and light generated by recombination of carriers (electrons and holes) is caused by the n-type cladding layer 12 and the p-type cladding layer 14 in the vertical direction (vertical direction) with respect to the active layer 13. Reflected by the n-type current blocking layer 16 having a refractive index lower than that of the p-type cladding layer 14 in the left-right direction (lateral direction) with respect to the active layer 13, and reflected in the active layer 13 at the lower end of the ridge structure. Trapped in. When the gain generated by the injected current exceeds the waveguide loss of the active layer 13, laser oscillation occurs in the active layer 13, and the light distribution is such that the active layer 13, the p-type cladding layer 14, and the n-type cladding layer 12 Then, laser light is emitted from the semiconductor laser device 100 to the outside.
[0035]
In FIG. 2A, the thickness dp1 (mm) of the first flat portion 14a and the thickness dp2 (mm) of the second flat portion 14b satisfy the relationship that dp1 = dp2 (= 0.2 μm). A cross-sectional view of an AlGaInP semiconductor laser device 200 having the same structure as that of the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment shown in FIG. Here, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 2A, positions A, B, and C indicate positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, respectively, and the positions A and C are the end portions of the semiconductor laser device 200, respectively. The position B indicates the center position of the lower end of the ridge structure. FIG. 2B is a graph showing the result of simulating the horizontal distribution of the effective refractive index received by the light distribution in the semiconductor laser device 200. In FIG. 2B, positions A1, B1, and C1 indicate the positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, respectively. The positions A, B, and C in FIG. Each corresponds. In FIG. 2B, the horizontal axis represents the distance (μm) from the position B in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, and the vertical axis represents the effective refractive index in the p-type cladding layer 14 including the ridge structure. Yes.
[0036]
Referring to FIG. 2B, the effective refractive index on the gentle slope side of the ridge structure is smaller at a shorter distance in the horizontal direction than the effective refractive index on the steep slope side. Thus, in the semiconductor laser device 200, the distribution of the effective refractive index in the p-type cladding layer 14 in the horizontal direction is asymmetrical.
[0037]
FIG. 3A shows the intensity distribution in the horizontal direction of the optical mode in the oscillation threshold state (laser light output: about several hundred microwatts) in the semiconductor laser device 200.
[0038]
The oscillation threshold state is a state in which the gain and loss received from the semiconductor laser element are balanced in the stimulated emission light generated by the current injected into the semiconductor laser.
[0039]
In FIG. 3A, positions A2, B2, and C2 indicate the positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, respectively. The positions A, B, and C in FIG. Each corresponds. In FIG. 3A, the horizontal axis represents the distance (μm) from the position B in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, and the vertical axis represents the active layer 13 and the p-type cladding layer 14 in the semiconductor laser device 200. The relative intensity of the light distribution propagating through the light is taken.
[0040]
FIGS. 3B and 4 show the horizontal distribution of the carrier concentration generated in the active layer 13 in the semiconductor laser device 200, respectively. In FIG. 3B, a position A3, a position B3, and a position C3 indicate the positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, respectively, and the positions A, B, and C in FIG. Each corresponds. In FIG. 4, a position A4, a position B4, and a position C4 indicate the positions of the semiconductor laser device 200 in the horizontal direction, respectively, and the positions A, B, and C in FIG. It corresponds. FIG. 3B shows the horizontal distribution of the carrier concentration in the oscillation threshold state in the semiconductor laser device 200. Therefore, FIG. 3A and FIG. 3B show distributions in the same state of the semiconductor laser device 200, respectively.
[0041]
In FIG. 3B, the position where the peak of the carrier distribution exists (hereinafter referred to as the center position of the carrier distribution) coincides with the position B3, and the carrier distribution is symmetric. In FIG. 4, the output is higher than that in FIG.
[0042]
Referring to FIG. 3A, in the semiconductor laser device 200, the position where the intensity distribution peak of the light distribution exists (hereinafter referred to as the center position of the light distribution) is from the position B2 to the steep slope side of the ridge structure. There is a deviation of 0.18 μm. Therefore, in this state, referring to FIG. 3B, the center position of the light distribution is shifted by 0.18 μm from the center position B3 of the carrier distribution toward the steep slope side of the ridge structure. When the amount of current injected into the semiconductor laser device 200 is increased and the output is increased in a state where the light distribution and the carrier distribution are misaligned as described above, the side where the light distribution deviates from the carrier distribution, that is, the ridge structure. Hole burning occurs on the steep slope side and stimulated emission is biased toward the steep slope side of the ridge structure. For this reason, referring to FIG. 4, the carriers are rapidly recombined on the steep slope side of the ridge structure, and the carrier concentration is lowered. On the other hand, the carrier concentration increases on the gentle slope side of the ridge structure, and the carrier distribution becomes asymmetrical.
[0043]
Thus, when the carrier concentration increases on the gentle slope side of the ridge structure, the gain that the light distribution receives from the carrier distribution increases when the light distribution moves slightly toward the gentle slope side of the ridge structure. For this reason, the light distribution moves to the gentle slope side of the ridge structure, causing a change in light emission efficiency, which causes a kink in the injection current-light output characteristics as will be described later. Then, the stimulated emission is biased toward the gentle slope side of the ridge structure, and the carriers are rapidly recombined to lower the carrier concentration. As a result, the carrier concentration increases on the steep slope side of the ridge structure, and the light distribution returns to the state shown in FIG.
[0044]
FIG. 5 shows a graph of injection current-light output characteristics in a room temperature CW state, which means a state where the semiconductor laser device 200 is normally operated at a direct current at 25.degree. In FIG. 5, the horizontal axis represents the current value (mA) injected into the semiconductor laser device 200, and the vertical axis represents the optical output of the laser emitted from the semiconductor laser device 200. 6A to 6C show the observation results of the light distribution pattern (near field (light distribution)) before and after the occurrence of kinks in the semiconductor laser device 200. FIG. FIG. 6A shows a state in which the light distribution center moves toward the inside of the ridge having a high gain when the current inflow amount is increased, and FIG. 6B shows the light distribution center after the kink is generated. FIG. 6C shows a relative position with respect to the ridge before the occurrence of a kink in the light distribution.
[0045]
In the semiconductor laser device 200, when the amount of current to be injected is increased to increase the output, the light distribution moves to the gentle slope side of the ridge structure around the position of P1 where the injected current value exceeds 100 mA with reference to FIG. Then, the luminous efficiency is changed at the position P2, and kinks are generated. Then, stimulated emission is generated biased toward the gentle slope side of the ridge structure, and carriers are recombined quickly and the carrier concentration is lowered. As a result, the carrier concentration becomes higher on the steep slope side of the ridge structure, and the light distribution returns to the original state at the position P3. It remains to the extent.
[0046]
The reason why a high output cannot be obtained in the semiconductor laser device 200 in this way is that the active layer 13, the p-type cladding layer 14 and the n-type layer in the semiconductor laser device 200 are referred to with reference to FIGS. 3 (a) and 3 (b). This is because the center position of the light distribution guided through the mold cladding layer 12 is shifted from the center position of the carrier distribution generated in the active layer 13 to the steep slope side of the ridge structure.
[0047]
On the other hand, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment shown in FIG. 1, as described above, the thickness dp1 (mm) of the first flat portion 14a and the thickness dp2 of the second flat portion 14b. (Mm) satisfies the relationship dp1 <dp2.
[0048]
Thereby, in the oscillation threshold state, the center position of the light distribution guided through the active layer 13, the p-type cladding layer 14 and the n-type cladding layer 12 and the center position of the carrier distribution generated in the active layer 13 are as follows. , Become substantially consistent. As a result, a high output can be obtained in the semiconductor laser device 100.
[0049]
FIG. 7 shows that when dp1 (μm) is constant at 0.2 μm and dp2 (μm) is changed, Δdp = (dp1−dp2) (μm), the center position of the light distribution and the center position of the carrier distribution The relationship of the deviation length (ΔP) is shown in a graph. In FIG. 7, Δdp (μm) is taken on the horizontal axis, and ΔP is taken on the vertical axis. ΔP is positive when the center position of the light distribution is shifted to the gentle slope side of the ridge structure and negative when the center position of the light distribution is shifted to the steep slope side of the ridge structure.
[0050]
Referring to FIG. 7, when the difference (dp1-dp2) between dp1 and dp2 is Δdp, ΔP = −0.18 μm in the initial state of Δdp = 0 μm. When Δdp = 0.05 μm, ΔP = −0.13 μm, and the center position of the light distribution has moved 0.05 μm from the initial state to the gentle slope side of the ridge structure. In the state of Δdp = 0.1 μm, ΔP = −0.07 μm, and the center position of the light distribution has moved 0.11 μm from the initial state to the gentle slope side of the ridge structure. In the state of Δdp = 0.12 μm, ΔP = −0.05 μm, and the center position of the light distribution has moved 0.13 μm from the initial state toward the gentle slope side of the ridge structure. In the state of Δdp = 0.15 μm, ΔP = 0 μm, and the center position of the light distribution has moved 0.18 μm from the initial state to the gentle slope side of the ridge structure. In the state of Δdp = 0.18 μm, ΔP = + 0.05 μm, and the center position of the light distribution has moved 0.23 μm from the initial state to the gentle slope side of the ridge structure. In the state of Δdp = 0.2 μm, ΔP = + 0.08 μm, and the center position of the light distribution is moved by 0.26 μm from the initial state. Thus, it can be seen that as dp2 (μm) is decreased, the center position of the light distribution moves to the gentle slope side of the ridge structure.
[0051]
Referring to FIG. 7, ΔP and Δdp have a substantially linear relationship, and Δd change amount δ (ΔP) and Δdp change amount δ (in the range where Δdp is 0 μm or more and 0.2 μm or less. The ratio of Δdp), that is, the slope δ (ΔP) / δ (Δdp) of the graph is 1 or more and 1.6 or less. Further, in the oscillation threshold state, the center position of the light distribution guided through the active layer 13 and the p-type cladding layer 14 and the center position of the carrier distribution generated in the active layer 13 are substantially matched. In order to make the deviation length (ΔP) between the center position of the light distribution and the center position of the carrier distribution within ± 0.05 μm, Δdp (= dp1−dp2) is set to 0.12 μm or more and 0.18 μm or less. I understand that
[0052]
8A, in the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment shown in FIG. 1, the thickness dp1 (mm) of the first flat portion 14a is 0.20 μm, and the second flat portion 14b A sectional view of a semiconductor laser device 100a having a thickness dp2 (mm) of 0.05 μm is shown. Here, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 8A, a position A ′, a position B ′, and a position C ′ indicate the positions of the semiconductor laser device 100a in the horizontal direction, and the positions A ′ and C ′ are respectively the semiconductor laser devices. 200 indicates an end portion, and a position B ′ indicates the center position of the lower end portion of the ridge structure. FIG. 8B is a graph showing the result of simulating the horizontal distribution of the effective refractive index received by the light distribution in the semiconductor laser device 200. In FIG. 8B, a position A5, a position B5, and a position C5 indicate the positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 100a, respectively, and the position A ′, the position B ′, and the position in FIG. Corresponding to C ′, respectively. In this semiconductor device 100a, Δdp = 0.20 μm−0.05 μm = 0.15 μm, and ΔP = 0 μm with reference to FIG. That is, the center position of the light distribution has moved by 0.18 μm from the initial state toward the gentle slope side of the ridge structure, and the center position of the light distribution and the center position of the carrier distribution coincide.
[0053]
Referring to FIG. 8B, the effective refractive index difference between the inside and outside of the ridge structure on the steep slope side of the ridge structure is 1 × 10. ^-2 The effective refractive index difference between the inside and outside of the ridge structure on the gentle slope side of the ridge structure is 5 × 10 ^-3 The effective refractive index difference between the inside and outside of the ridge on the steep ridge side is 5 × 10 ^-Four It is only higher.
[0054]
FIG. 9A shows the intensity distribution in the horizontal direction of the optical mode in the oscillation threshold state in the semiconductor laser device 100a. 9A, a position A6, a position B6, and a position C6 indicate positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 100a, respectively. The position A ′, the position B ′, and the position in FIG. Corresponding to C ′, respectively. In FIG. 9A, the horizontal axis represents the distance (μm) from the position B ′ in the horizontal direction of the semiconductor laser device 100a, and the vertical axis represents the active layer 13 and the p-type cladding layer 14 in the semiconductor laser device 100a. And the relative intensity of the light distribution guided through the n-type cladding layer 12.
[0055]
FIG. 9B shows a horizontal distribution of the carrier concentration generated in the active layer 13 in the semiconductor laser device 100a. 9B, a position A7, a position B7, and a position C7 indicate the positions in the horizontal direction of the semiconductor laser device 200, respectively. The positions A, B, and C in FIG. Each corresponds.
[0056]
With reference to FIG. 8A, by increasing the effective refractive index difference on the steep slope side of the ridge structure, the light distribution can be moved to the gentle slope side of the ridge structure. At this time, referring to FIG. 9A and FIG. 9B, the center position of the carrier distribution and the center position of the light distribution can be matched, so that the amount of current injected into the semiconductor laser device 100a. Even if the output is increased to increase the output, hole burning does not occur in the ridge structure, and the carrier distribution in the ridge structure can be maintained symmetrically. The center position of the light distribution remains the same as the center position of the ridge structure, the light emission efficiency does not change, and no kink occurs in the injection current-light output characteristics. As a result, high output can be obtained in the semiconductor laser device 100a.
[0057]
FIG. 10 shows a graph of injection current-light output characteristics in the room temperature CW state of the semiconductor laser device 100a. In FIG. 10, the horizontal axis represents the current value (mA) injected into the semiconductor laser device 100a, and the vertical axis represents the optical output of the laser emitted from the semiconductor laser device 100a.
[0058]
As described above, in the semiconductor laser device 200, the center position of the light distribution guided through the active layer 13, the p-type cladding layer 14, and the n-type cladding layer 12 is different from the center position of the carrier distribution generated in the active layer 13. Since the ridge structure is shifted to the steep slope side, kinks are generated when the optical output is about 80 mW. However, in the semiconductor laser device 100a according to the present embodiment, kinks are not generated even when the optical output is 150 mW, and stable. It can be seen that the basic transverse mode control is maintained and a high output is obtained.
[0059]
Hereinafter, an example of a manufacturing method of the semiconductor laser device 100a according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0060]
First, referring to FIG. 11A, an n-type GaAs buffer layer 11 (thickness = 0.0) is formed on an n-type GaAs substrate 10 whose main surface is inclined by 10 ° in the [011] direction from the (100) plane. 5 μm) and n-type (Al _0.7 Ga _0.3 ) _0.51 In _0.49 The P-clad layer 12 (thickness = 1.2 μm) is formed in this order by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition Method) or MBE (Molecular Beam Epitaxy) method. . Further, on the n-type cladding layer 12, (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P first guide layer 13g1 (thickness = 500 mm), Ga _0.48 In _0.52 P well layer 13w1 (thickness = 50 mm) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P barrier layer 13b1 (thickness = 50 mm) and Ga _0.48 In _0.52 P well layer 13w2 (thickness = 50 mm) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P barrier layer 13b2 (thickness = 50 mm) and Ga _0.48 In _0.52 P well layer 13w3 (thickness = 50 mm) and (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 The P (thickness = 500 mm) second guide layer 13g2 is laminated in this order by the MOCVD method or the MBE method, and the active layer 13 having a strained quantum well structure is formed by these layers. Further, p-type (Al _0.7 Ga _0.3 ) _0.51 In _0.49 P-clad layer 14 and p-type Ga _0.51 In _0.49 The P protective layer 15 (thickness = 500 mm) is formed in this order by the MOCVD method or the MBE method.
[0061]
In the present embodiment, the active layer 13 has a strained quantum well structure. However, the active layer 13 is a strainless quantum well structure or a bulk that shows a sufficiently thick layer (200 angstroms or more) that does not produce a quantum mechanical effect. There may be. The conductivity type of the active layer 13 may be any of p-type, n-type, and undoped.
[0062]
Next, referring to FIG. 11B, a silicon oxide film 15a is deposited on p-type protective layer 15 to a thickness of 0.3 μm at a temperature of 370 ° C. using an atmospheric pressure thermal CVD method. To do. Further, the silicon oxide film 15a is shaped into a substantially rectangular stripe pattern (width 1.5 μm) extending along the resonator direction by using photolithography and dry etching technology. Further, using the substantially rectangular silicon oxide film 15a as a mask, the p-type GaInP protective layer 15 is selectively etched using a hydrochloric acid-based etchant to form a substantially rectangular stripe pattern. Further, the p-type cladding layer 14 is selectively etched using a sulfuric acid-based or hydrochloric acid-based etching solution to form a flat portion having a surface substantially parallel to the main surface of the n-type GaAs substrate 10, and the flat portion Ridge structures having different inclination angles of the left and right side surfaces with respect to the main surface of the n-type GaAs substrate 10 are formed on the substantially central portion.
[0063]
Next, referring to FIG. 11C, a gradually inclined surface of the ridge structure, a flat portion of the p-type cladding layer 14 located on the gentle slope side of the ridge structure, and an upper surface of the ridge structure are resists having a width of 20 μm or more. The flat portion of the p-type cladding layer 14 on the steep slope side of the ridge structure is etched using a sulfuric acid-based or hydrochloric acid-based etching solution to reduce its thickness. Thus, the thickness of the flat portion of the p-type cladding layer 14 on the steep slope side of the ridge structure is 0.05 μm, and the thickness of the flat portion of the p-type cladding layer 14 on the gentle slope side of the ridge structure is 0.2 μm.
[0064]
Subsequently, the resist 15b is removed, and referring to FIG. 11D, using the silicon oxide film 15a, the left and right slopes of the ridge structure and the flat portion of the p-type cladding layer 14 located on the left and right of the ridge structure An n-type AlInP current blocking layer 16 (thickness = 0.7 μm) is formed thereon by selective growth.
[0065]
Then, referring to FIG. 11E, the silicon oxide film 15a is removed using a hydrofluoric acid etching solution.
[0066]
Thereafter, referring to FIG. 11F, a p-type GaAs contact layer 17 is formed on p-type protective layer 15 and n-type current blocking layer 16 by MOCVD or MBE. Through the above steps, the semiconductor laser device 100a according to the present embodiment is completed.
[0067]
In the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, it is preferable that the aforementioned θ ° is 7 ° or more and 15 ° or less. When θ ° is less than 7 °, a natural superlattice is formed, the band gap (Egc) of the cladding layer is reduced, and the characteristic temperature (To) is reduced. On the other hand, when θ ° exceeds 15 °, the symmetry of the cross-sectional shape of the ridge structure is impaired, and the fundamental transverse mode controllability for limiting the wave shape of light guided through the active layer 13 to the fundamental mode is degraded. To do.
[0068]
In the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the effective refractive index received by the light distribution inside the ridge structure is expressed as n. ₁ And the effective refractive index received by the light distribution outside the ridge structure is n ₀ And the difference between them is Δn (= n ₁ -N ₀ ), Δn is 3 × 10 ^-3 2 × 10 or more ^-2 A value suitable for the following high output operation is preferable. Further, by adjusting the lengths of dp1 (mm) and dp2 (mm), the accuracy of Δn can be further increased. As a result, a high-power semiconductor laser device with a low operating current can be obtained while precisely controlling the light distribution.
[0069]
In the semiconductor laser device 100 according to the present embodiment, the width of the upper surface of the ridge structure is preferably 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. When the width of the upper surface of the ridge structure is less than 0.5 μm, the series resistance of the laser indicating the magnitude ΔVop / Δlop of the resistance component of the laser element (Vop is the operating voltage of the laser element, and lop is the operating current value) is large. As a result, the operating voltage increases and causes heat generation. On the other hand, when the width of the upper surface of the ridge structure exceeds 1.5 μm, high-order transverse mode oscillation may occur.
[0070]
In the method of manufacturing the semiconductor laser device 100a according to the present embodiment, it is preferable to diffuse impurities such as Zn, Si, oxygen, etc. in the vicinity of the end face of the active layer 13 in the resonator direction. As a result, the band gap in the vicinity of the end face of the active layer 13 is widened, and a semiconductor laser device having a high COD (end face destruction; Catastrophic Optical Damage) level can be obtained. A high-power semiconductor laser device can be obtained.
[0071]
The technical idea of the present invention is that the main surface according to the present embodiment is 10 in the [011] direction from the (100) plane if the semiconductor laser device uses a substrate whose main surface is inclined from the reference plane. The present invention is not limited to the semiconductor laser device 100 using the inclined n-type GaAs substrate 10 and can be widely applied.
[0072]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the high output AlGaInP type | system | group semiconductor laser device which can obtain the fundamental transverse mode controllability stable to the high output level can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.
2 is a semiconductor laser device shown in FIG. 1 except that the thickness dp1 (mm) of the first flat portion and the thickness dp2 (mm) of the second flat portion satisfy the relationship dp1 = dp2. (A) is a cross-sectional view of the semiconductor laser device, and (b) is a graph of the effective refractive index distribution received by the light distribution in the ridge structure of the semiconductor laser device. is there.
3A is a graph showing the intensity distribution in the horizontal direction of the optical mode in the oscillation threshold state in the semiconductor laser device shown in FIG. 2A, and FIG. 3B is a graph showing carriers in the same state. It is a graph which shows the density distribution in the horizontal direction.
4 is a graph showing the concentration distribution of carriers in the horizontal direction in the semiconductor laser device shown in FIG.
5 is a graph showing injection current-light output characteristics in the semiconductor laser device shown in FIG.
6A is a diagram showing a state in which the center of light distribution has moved to the inside of the ridge having a high gain when the current inflow amount is increased in the semiconductor laser device shown in FIG. (B) is a diagram showing a state where the center of light distribution has moved to the gentle slope side of the ridge after the occurrence of kinks, and (c) is a diagram showing a relative position of the light distribution with respect to the ridge before the occurrence of kinks.
FIG. 7 shows the semiconductor laser device according to the present embodiment, where dp1 = 0.2 μm is constant and dp2 (μm) is changed, dp2 (μm), the center position of the light distribution, and the carrier distribution. The graph which shows the relationship of the deviation | shift length ((DELTA) P) of center position
FIG. 8 shows a semiconductor laser device according to the present embodiment in which the thickness dp1 (mm) of the first flat portion is 0.20 μm and the thickness dp2 (mm) of the second flat portion is 0.05 μm. 4A is a cross-sectional view of the semiconductor laser device, and FIG. 4B is a graph of an effective refractive index distribution received by the light distribution in the ridge structure of the semiconductor laser device.
9A is a graph showing the intensity distribution in the horizontal direction of the optical mode in the oscillation threshold state in the semiconductor laser device shown in FIG. 8A, and FIG. 9B is a graph showing carriers in the same state. It is a graph which shows the density distribution in the horizontal direction.
10 is a graph showing injection current-light output characteristics in the semiconductor laser device shown in FIG. 2A and the semiconductor laser device shown in FIG. 8A.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the present embodiment;
(A) is sectional drawing which shows the process of laminating | stacking a semiconductor layer on an n-type board | substrate,
(B) is a cross-sectional view showing a step of forming a flat portion and a ridge structure by etching a p-type cladding layer using a silicon oxide film,
(C) is a cross-sectional view showing a step of etching the flat portion of the p-type cladding layer on the steep slope side of the ridge structure to reduce its thickness;
(D) is a cross-sectional view showing a process of forming an n-type current blocking layer on the right and left slopes and the flat part of the ridge structure;
(E) is sectional drawing which shows the process of removing a silicon oxide film,
(F) is sectional drawing which shows the process of forming a p-type contact layer on a p-type protective layer and an n-type current block layer.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device.
[Explanation of symbols]
10 n-type GaAs substrate
11 n-type GaAs buffer layer
12 n-type (Al _0.7 Ga _0.3 ) _0.51 In _0.49 P clad layer
13 Active layer
13g1 (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P first guide layer
13w1, 13w2, 13w3 Ga _0.48 In _0.52 P well layer
13b1, 13b2, 13b3 (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P barrier layer
13g2 (Al _0.5 Ga _0.5 ) _0.51 In _0.49 P second guide layer
14 p-type (Al _0.7 Ga _0.3 ) _0.51 In _0.49 P clad layer
15 p-type Ga _0.51 In _0.49 P protective layer
15a Silicon oxide film
15b resist
16 n-type AlInP current blocking layer
17 p-type GaAs contact layer
dp1 thickness of the first flat part
dp2 thickness of the second flat part
101 n-type GaAs substrate
102 n-type GaAs buffer layer
103 n-type Ga _0.52 In _0.49 P buffer layer
104 n-type (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 P clad layer
105 Active layer
106 p-type (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 P first cladding layer
107 p-type or non-doped Ga _0.62 In _0.38 P etching stop layer
108 p-type (Al _0.72 Ga _0.28 ) _0.51 In _0.49 P second cladding layer
109 p-type Ga _0.51 In _0.49 P intermediate layer
110 p-type GaAs cap layer
111 n-type GaAs current blocking layer
112 p-type GaAs contact layer

Claims

A semiconductor substrate whose principal surface is a plane inclined in the [110] direction from the (001) plane;
A multilayer film formed on the main surface of the semiconductor substrate,
The multilayer film includes a first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer in this order from the semiconductor substrate side,
The second conductivity type cladding layer has a flat portion having a surface substantially parallel to the main surface of the semiconductor substrate, and a ridge shape formed so as to protrude from the flat portion in a direction opposite to the active layer. With protrusions,
The ridge-shaped protrusions have different inclination angles with respect to the main surface of the semiconductor substrate on the left and right side surfaces thereof,
The flat portion includes a first flat portion in contact with a side surface having a larger inclination angle with respect to the main surface of the semiconductor substrate, and an inclination angle with respect to the main surface of the semiconductor substrate. In a semiconductor laser device comprising a second flat portion in contact with the smaller side surface,
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a layer thickness of the first flat portion is thinner than a layer thickness of the second flat portion.

The thickness of the first flat portion is determined by the center position of the light distribution guided through the first conductive type cladding layer, the active layer, and the second conductive type cladding layer, and the carriers injected into the active layer. 2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the thickness of the second flat portion is smaller than the thickness of the second flat portion so that the center position of the carrier distribution indicating the concentration distribution of the second flat portion substantially coincides.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the active layer is sandwiched between upper and lower guide layers confining laser light emitted from the active layer and has a strained superlattice structure. 4.

4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein a difference between a layer thickness of the first flat portion and a layer thickness of the second flat portion is 0.12 μm or more and 0.18 μm or less.

5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the main surface of the semiconductor substrate is inclined at 7 ° or more and 15 ° or less in the [110] direction from the (001) plane.

The active layer includes a quantum well layer including a GaInP layer and an AlGaInP layer, and the first conductivity type cladding layer and the second conductivity type cladding layer each include a GaInP layer or an AlGaInP layer. A semiconductor laser device according to claim 1.

The current blocking layer having a refractive index lower than the refractive index of the second conductivity type cladding layer is formed on the left and right side surfaces and the flat portion of the ridge-shaped protrusion. The semiconductor laser device described.

The semiconductor laser device according to claim 7, wherein the current blocking layer is formed of an AlGaInP layer or an AlInP layer.

A first conductivity type cladding layer, an active layer, and a second conductivity type cladding layer are formed from the semiconductor substrate side on the main surface of the semiconductor substrate having a main surface inclined in the [110] direction from the (001) plane. A multilayer film forming step to be formed in this order;
Forming a first insulating film on the second conductivity type cladding layer, patterning the first insulating film, and forming a substantially rectangular pattern extending along a resonator direction;
The second conductivity type cladding layer is etched using the pattern as a mask to form a flat portion having a surface substantially parallel to the main surface of the semiconductor substrate, and left and right side surfaces on a substantially central portion of the flat portion. A ridge-shaped protrusion forming step of forming ridge-shaped protrusions having different inclination angles with respect to the main surface of the semiconductor substrate,
In a method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: a current block layer forming step of forming a current block layer on the left and right side surfaces of the ridge-shaped protrusion and the flat portion;
After the ridge-shaped projecting portion forming step and before the current blocking layer forming step, the ridge-shaped projecting portion is positioned on the side surface with the smaller inclination angle of the left and right side surfaces and on the side surface side. The flat portion and the upper surface of the ridge-shaped protruding portion are covered with a resist film, and the flat portion located on the side surface of the ridge-shaped protruding portion on the side surface having the larger inclination angle is etched. A method of manufacturing a semiconductor laser device, further comprising a step of reducing the thickness of the semiconductor laser device.