JP4799847B2 - Semiconductor laser device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

本発明は半導体レーザ素子及びその製造方法に係わり、例えば、出力Poが10mW以上となる可視光レーザダイオード(LD)の製造技術に適用して有効な技術に関する。   The present invention relates to a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same, for example, a technology effective when applied to a visible laser diode (LD) manufacturing technology with an output Po of 10 mW or more.

半導体レーザ(LD)は光通信システムの光源や情報処理機器の光源として多用されている。CD,VD機器,レーザプリンタ,POS,バーコードリーダをはじめ、文書ファイルシステムなどの情報処理機器の光源として可視光半導体レーザが使用されている。   Semiconductor lasers (LDs) are widely used as light sources for optical communication systems and information processing equipment. Visible light semiconductor lasers are used as light sources for information processing equipment such as document file systems such as CD, VD equipment, laser printers, POS, and barcode readers.

情報処理機器の処理能力増大等に伴い、光源としての半導体レーザもより出力の高いものが要請されている。出力Poが10mW以上となると、レーザ光を放射する出射面の光損傷(COD:Catastrophic Optical Damage)が発生し、レーザ光放出が続行できなくなる。そこで、従来は半導体レーザの共振器の端面部分に亜鉛拡散を行って窓構造を形成し、出射面での破壊を防止する技術が採用されている(例えば、特許文献1)。
また、端面近傍に電流非注入領域を設けることにより、端面の温度上昇を抑え、CODの発生を防ぐ構造も提案されている(例えば、特許文献2)。
Along with an increase in processing capability of information processing equipment, a semiconductor laser as a light source is required to have a higher output. When the output Po is 10 mW or more, light damage (COD: Catastrophic Optical Damage) occurs on the emission surface that emits laser light, and laser light emission cannot be continued. Therefore, conventionally, a technique has been adopted in which zinc diffusion is performed on the end face portion of the resonator of the semiconductor laser to form a window structure to prevent destruction on the emission surface (for example, Patent Document 1).
In addition, a structure has been proposed in which a current non-injection region is provided in the vicinity of the end face to suppress the temperature rise of the end face and prevent the generation of COD (for example, Patent Document 2).

特開平11−68217号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-68217 特開2003−158339号公報JP 2003-158339 A

COD対策として採用されているZnの選択的拡散による窓構造は、半導体レーザチップの共振器の端面ともなる出射面の近傍に亜鉛(Zn)を拡散し、活性層となるMQW(多重量子井戸層)を混晶化することにより、Eg(エネルギーバンドギャップ)を拡大し、端面を発振波長に対して透明化することで、CODレベルを改善している。   The window structure by selective diffusion of Zn, which is adopted as a countermeasure against COD, diffuses zinc (Zn) in the vicinity of the emission surface, which also serves as the end face of the resonator of the semiconductor laser chip, and forms an MQW (multiple quantum well layer) as an active layer ) To increase the Eg (energy band gap) and make the end face transparent to the oscillation wavelength, thereby improving the COD level.

しかし、Znの拡散による窓構造は、追加プロセスを必要とするだけでなく、Zn拡散による半導体レーザの閾値(Ith)が増加する等の弊害も発生する。Zn拡散による窓構造での問題を避けるために、端面近傍を電流非注入とする構造が提案されている。しかし、端面近傍電流非注入構造である窓構造では以下の問題があることが判明した。半導体レーザチップはウエハを縦横に分断して形成する。半導体レーザ素子(半導体レーザチップ)のレーザ光を出射する出射面はレーザ光の反射鏡である必要があることから、半導体基板(結晶)を劈開して形成する。このため、劈開線は一定せずばらつく。この劈開のばらつきによって非注入部の長さがばらつき、そのばらつきも大きい。そのばらつきが、例えば、7μm以上と大きくなると弊害が発生することが判明した。半導体基板の劈開は基板の一縁に鋭利なカッターを当てて劈開を行うため、設計上の劈開線に対して、例えば、最大で10μm程度ばらつく。   However, the window structure based on Zn diffusion not only requires an additional process, but also causes problems such as an increase in the semiconductor laser threshold (Ith) due to Zn diffusion. In order to avoid the problem in the window structure due to Zn diffusion, a structure in which the vicinity of the end face is not current-injected has been proposed. However, it has been found that the window structure which is a current non-injection structure near the end face has the following problems. The semiconductor laser chip is formed by dividing the wafer vertically and horizontally. Since the emission surface of the semiconductor laser element (semiconductor laser chip) that emits the laser light needs to be a laser light reflecting mirror, it is formed by cleaving the semiconductor substrate (crystal). For this reason, the cleavage line is not constant and varies. Due to this variation in cleavage, the length of the non-injection portion varies, and the variation is large. It has been found that when the variation becomes as large as, for example, 7 μm or more, adverse effects occur. Since the cleaving of the semiconductor substrate is performed by applying a sharp cutter to one edge of the substrate, the cleaving line on the design varies, for example, about 10 μm at the maximum.

劈開のばらつきによって非注入部が長くなると、過飽和吸収によってI−Lキンクが発生する。また、非注入部が短すぎると温度上昇の抑制効果が小さくなる。このため、安定したCOD対策が難しくなる。   When the non-injection part becomes long due to variation in cleavage, IL kink occurs due to supersaturated absorption. Moreover, if the non-injection part is too short, the effect of suppressing the temperature rise is reduced. For this reason, a stable COD countermeasure becomes difficult.

本発明の目的は、I−Lキンクが起き難い半導体レーザ素子及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、半導体レーザの共振器端面の光損傷を抑制できる半導体レーザ及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろう。
An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device in which IL kink hardly occurs and a method for manufacturing the same.
Another object of the present invention is to provide a semiconductor laser capable of suppressing optical damage on the cavity end face of the semiconductor laser and a method for manufacturing the same.
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。   The outline of a typical invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

(1)半導体レーザ素子は、第1の導電型からなる半導体基板(n型のGaAs基板)と、前記半導体基板の上面に設けられる活性層(AlGaInPからなる障壁層と、AlGaInPまたはInGaPからなる井戸層を多重に形成した多重量子井戸構造)と、前記活性層上に形成される第2の導電型からなる半導体層(p型のAlGaInP層)と、前記半導体層上に形成され、前記半導体基板及び前記活性層並びに前記半導体層によって形成される細長の共振器の端から端に亘って対応して設けられ、前記共振器の前記活性層部分に電流を注入する電極とを有し、前記共振器の少なくとも一方の端側において、前記活性層への電流の注入を阻止する絶縁体からなる非注入部と、前記活性層への電流の注入をする注入部が前記共振器の延在方向に沿って周期的に設けられていることを特徴とする。半導体レーザ素子は、前記半導体層の上面から途中深さにまで到達するように設けられる2本の溝と、前記2本の溝に挟まれて形成される前記半導体層からなるメサと、前記メサの上面を除いて前記半導体層上面に設けられる絶縁膜とを有し、前記電極は前記メサの上面に電気的に接続され、前記メサの下方部分が前記共振器を構成している。前記非注入部は、前記半導体層によって形成されるメサと前記電極との間に設けられ、かつ前記共振器を横切る絶縁膜によって形成されている。前記非注入部は一定の長さで一定のピッチで配置されている。   (1) A semiconductor laser element includes a semiconductor substrate (n-type GaAs substrate) having a first conductivity type, an active layer (a barrier layer made of AlGaInP) and a well made of AlGaInP or InGaP provided on the upper surface of the semiconductor substrate. A multiple quantum well structure in which multiple layers are formed), a semiconductor layer (p-type AlGaInP layer) of the second conductivity type formed on the active layer, and the semiconductor substrate formed on the semiconductor layer And an electrode for injecting current into the active layer portion of the resonator, corresponding to the end of the elongated resonator formed by the active layer and the semiconductor layer. On at least one end side of the resonator, a non-injection portion made of an insulator that prevents injection of current into the active layer and an injection portion that injects current into the active layer are extended by the resonator. And it is provided periodically along the direction. The semiconductor laser element includes two grooves provided so as to reach a halfway depth from the upper surface of the semiconductor layer, a mesa composed of the semiconductor layer formed between the two grooves, and the mesa And an insulating film provided on the upper surface of the semiconductor layer except for the upper surface of the semiconductor layer, the electrode is electrically connected to the upper surface of the mesa, and the lower portion of the mesa constitutes the resonator. The non-injection part is provided between the mesa formed by the semiconductor layer and the electrode, and is formed by an insulating film that crosses the resonator. The non-injection parts are arranged at a constant length and a constant pitch.

このような半導体レーザ素子は以下の方法で製造される。半導体レーザ素子は、
(a)第1の導電型からなる半導体基板(n型のGaAs基板)を準備する工程と、
(b)前記半導体基板の上面に活性層(AlGaInPからなる障壁層と、AlGaInPまたはInGaPからなる井戸層を多重に形成した多重量子井戸構造)を形成する工程と、
(c)前記活性層上に第2の導電型からなる半導体層(p型のAlGaInP層)を形成する工程と、
(d)前記半導体層を除去するように2本の溝を所定間隔に形成して前記活性層上に前記2本の溝に挟まれる突出した1本のメサを複数形成し、前記メサの下に共振器を構成する工程と、
(e)前記メサの上面を除いて前記半導体基板の上面を覆う絶縁膜を形成する工程と、
(f)前記絶縁膜上に選択的に形成し、一部は前記メサ上に重なる電極を形成する工程と、
(g)前記半導体基板の下面に電極を形成する工程と、
(h)前記半導体基板及びその上の各層を前記メサとメサとの間で分断するとともに、前記メサに直交する方向に一定間隔で劈開して四角形の半導体レーザ素子を複数形成する工程と、
前記分断及び前記劈開を行う前記工程(h)の前に行う、(i)前記劈開を行う劈開線の両側の所定長さ域を含む劈開予定領域に、前記活性層への電流の注入を阻止する絶縁体からなる非注入部を前記共振器の延在方向に沿って周期的に設けておく工程とによって製造される。
Such a semiconductor laser device is manufactured by the following method. The semiconductor laser element is
(A) preparing a semiconductor substrate (n-type GaAs substrate) of the first conductivity type;
(B) forming an active layer (a multiple quantum well structure in which multiple barrier layers made of AlGaInP and well layers made of AlGaInP or InGaP) are formed on the upper surface of the semiconductor substrate;
(C) forming a semiconductor layer (p-type AlGaInP layer) of the second conductivity type on the active layer;
(D) Two grooves are formed at a predetermined interval so as to remove the semiconductor layer, and a plurality of protruding mesas sandwiched between the two grooves are formed on the active layer. A step of configuring a resonator in
(E) forming an insulating film covering the top surface of the semiconductor substrate except for the top surface of the mesa;
(F) forming an electrode selectively formed on the insulating film and partially overlapping the mesa;
(G) forming an electrode on the lower surface of the semiconductor substrate;
(H) dividing the semiconductor substrate and each layer on the semiconductor substrate between the mesa and the mesa and cleaving at a predetermined interval in a direction orthogonal to the mesa to form a plurality of rectangular semiconductor laser elements;
Performed before the step (h) for performing the splitting and the cleaving. (I) Injecting current into the active layer in a planned cleavage region including a predetermined length region on both sides of the cleavage line for performing the cleavage. And a step of periodically providing a non-injection portion made of an insulating material along the extending direction of the resonator.

また、前記半導体層上に形成する絶縁膜を前記メサと前記電極の間に選択的に形成して前記非注入部を形成する。前記非注入部を一定の長さで一定のピッチで配置する。   In addition, an insulating film formed on the semiconductor layer is selectively formed between the mesa and the electrode to form the non-injection portion. The non-injection portions are arranged at a constant length and a constant pitch.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。   The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

前記(1)の手段によれば、(a)共振器を形成するpn接合に対して電流を供給する領域(注入部)と電流を供給しない領域(非注入部)が、共振器端面を形成する領域をも含めて一定領域に周期的に設けられている。従って、半導体基板を劈開した際、劈開位置が大きくばらついても劈開面近傍では注入部と非注入部が交互に設けられていることから、劈開位置のばらつき寸法がそのまま非注入部の長さのばらつきとはならない。   According to the means (1), (a) a region (injection portion) for supplying current to the pn junction forming the resonator and a region (non-injection portion) for supplying no current form the resonator end face. It is periodically provided in a fixed area including the area to be operated. Therefore, when the semiconductor substrate is cleaved, even if the cleavage position varies widely, the injection portion and the non-injection portion are alternately provided in the vicinity of the cleavage surface. There is no variation.

特に、劈開位置のばらついた寸法領域に複数の注入部が存在する場合には、劈開位置のばらつきに対する非注入部の増減の比率は小さくなる。   In particular, when there are a plurality of injection portions in the size region where the cleavage position varies, the ratio of increase / decrease of the non-injection portion to the variation in the cleavage position becomes small.

本発明による非注入部の長さは5μm程度となる。この結果、非注入部が7μm以上と長すぎることによって発生する過飽和吸収によるI−Lキンクの発生を抑止でき、光損傷(COD)を抑止することができる。   The length of the non-injection part according to the present invention is about 5 μm. As a result, it is possible to suppress the generation of IL kink due to supersaturated absorption that occurs when the non-injection part is too long, such as 7 μm or more, and it is possible to suppress optical damage (COD).

(b)本発明の半導体レーザ素子の製造方法では、メサの上面を除いて半導体基板の上面を覆う絶縁膜を形成する工程(e)において、絶縁膜の一部をメサ上に部分的に設け、この部分的に設けた絶縁膜部分で前記非注入部を形成する。従って、製造においては絶縁膜をパターニングするホトマスクを変更するだけで前記非注入部を形成する絶縁膜の製造は可能であり、工程数は増大しない。この結果、半導体レーザ素子の製造コストの高騰を抑えることができる。   (B) In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, in the step (e) of forming an insulating film that covers the upper surface of the semiconductor substrate excluding the upper surface of the mesa, a part of the insulating film is partially provided on the mesa. The non-injection part is formed by the insulating film part provided partially. Therefore, in manufacturing, the insulating film for forming the non-implanted portion can be manufactured only by changing the photomask for patterning the insulating film, and the number of processes does not increase. As a result, an increase in the manufacturing cost of the semiconductor laser element can be suppressed.

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments of the invention, those having the same function are given the same reference numerals, and their repeated explanation is omitted.

図1乃至図15は本発明の実施例1である半導体レーザ素子に係わる図である。図1乃至図4は半導体レーザ素子の構造に係わる図、図5乃至図14は半導体レーザ素子の製造方法に係わる図である。また、図15は本実施例1の半導体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置の一部を切り欠いた斜視図である。   1 to 15 are diagrams related to a semiconductor laser device which is Embodiment 1 of the present invention. 1 to 4 are diagrams related to the structure of the semiconductor laser device, and FIGS. 5 to 14 are diagrams related to a method of manufacturing the semiconductor laser device. FIG. 15 is a perspective view in which a part of the semiconductor laser device incorporating the semiconductor laser element of Example 1 is cut away.

本実施例1では、0.6μm帯の赤色半導体レーザ(半導体レーザ素子)の製造に本発明を適用した例について説明する。また、本実施例1では第1導電型としてn型(N型)、第2導電型としてp型(P型)の波長が630nm帯の半導体レーザ素子の例について説明する。   In Example 1, an example in which the present invention is applied to the manufacture of a 0.6 μm band red semiconductor laser (semiconductor laser element) will be described. In the first embodiment, an example of a semiconductor laser element having a wavelength of 630 nm band of n-type (N-type) as the first conductivity type and p-type (P-type) as the second conductivity type will be described.

本実施形態1の半導体レーザ素子1は、図1及び図2に示す構造になっている。図1は半導体レーザ素子1の外観を示す模式的斜視図、図2(a)〜(c)は、図1のA−A線、B−B線及びC−C線に沿う各断面図である。   The semiconductor laser device 1 of Embodiment 1 has a structure shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view showing the appearance of the semiconductor laser device 1, and FIGS. 2A to 2C are cross-sectional views taken along lines AA, BB, and CC in FIG. is there.

半導体レーザ素子(半導体レーザチップ)1は図1及び図2に示すように、100μm程度の厚さの半導体基板2を基にして製造されている。半導体基板2は、例えば、n型のGaAs基板2である。n−GaAs基板2の主面(図1及び図2においては上面)には、図2に示すように、活性層3、p型のAlGaInPからなる半導体層4が形成されている。活性層3は、AlGaInPからなる厚さ5nmの障壁層と、InGaPからなる厚さ12nmの井戸層を多重に形成した多重量子井戸構造となっている。井戸層は3層となっている。半導体層4は1μm程度の厚さになっている。なお、半導体基板2の主面にエピタキシャル成長によってn型のGaAs層を設けておき、このn型のGaAs層上に活性層3を形成してもよい。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor laser element (semiconductor laser chip) 1 is manufactured based on a semiconductor substrate 2 having a thickness of about 100 μm. The semiconductor substrate 2 is, for example, an n-type GaAs substrate 2. As shown in FIG. 2, an active layer 3 and a semiconductor layer 4 made of p-type AlGaInP are formed on the main surface (the upper surface in FIGS. 1 and 2) of the n-GaAs substrate 2. The active layer 3 has a multiple quantum well structure in which a 5 nm thick barrier layer made of AlGaInP and a 12 nm thick well layer made of InGaP are formed in multiple layers. There are three well layers. The semiconductor layer 4 has a thickness of about 1 μm. Note that an n-type GaAs layer may be provided on the main surface of the semiconductor substrate 2 by epitaxial growth, and the active layer 3 may be formed on the n-type GaAs layer.

半導体層4の上面には、図1及び図2(c)に示すように、平行に2本の溝5a,5bが設けられている。この溝5a,5bは活性層3の近傍にまで到達する深さとなっている。例えば、溝5a,5bの底の半導体層4の厚さは1μm程度である。一対の溝5a,5bに挟まれる部分はp型のAlGaInPからなる突出したメサ(突条)6となる。メサ6の幅は2μm程度となり、前記溝5a,5bの幅はそれぞれ10μm程度になっている。   As shown in FIGS. 1 and 2C, two grooves 5 a and 5 b are provided on the upper surface of the semiconductor layer 4 in parallel. The grooves 5a and 5b are deep enough to reach the vicinity of the active layer 3. For example, the thickness of the semiconductor layer 4 at the bottom of the grooves 5a and 5b is about 1 μm. A portion sandwiched between the pair of grooves 5a and 5b is a protruding mesa (projection) 6 made of p-type AlGaInP. The width of the mesa 6 is about 2 μm, and the width of the grooves 5a and 5b is about 10 μm.

半導体レーザ素子1の上面には絶縁膜7が設けられている。この絶縁膜7は、図2(c)に示すように、メサ6の側面及び溝5a,5b並びに溝5a,5bの外側に位置する半導体層4を覆っている。また、この絶縁膜7は、図2(a)、図3及び図4(a),(b)に示すように、細長いメサ6の端の部分ではメサ6を横切るようにメサ6の上面に形成されている。このメサ6を横切り、かつメサ6の上面を覆う絶縁膜7を説明の便宜上電流非注入用絶縁膜7aとも呼称する。図4(a)で点々を付した部分が絶縁膜7を設けた領域であり、幅aのメサ6を横切るように覆う絶縁膜部分が電流の注入を阻止する絶縁膜7、即ち電流非注入用絶縁膜7aである。図3には電流非注入用絶縁膜7aを拡大して一部示してある。図2(a)では、右端側に電流非注入用絶縁膜7aを3個、左端側に4個示してある。右端では電流非注入用絶縁膜7aと電流非注入用絶縁膜7aの間の注入部で劈開が行われ、左端では電流非注入用絶縁膜7aで劈開が行われた状態を示す。図では説明の便宜上電流非注入用絶縁膜7aは3個または4個で示してあるが、さらに多くてもよい。   An insulating film 7 is provided on the upper surface of the semiconductor laser element 1. As shown in FIG. 2C, the insulating film 7 covers the side surface of the mesa 6, the grooves 5a and 5b, and the semiconductor layer 4 located outside the grooves 5a and 5b. Further, as shown in FIGS. 2A, 3 and 4A, 4B, the insulating film 7 is formed on the upper surface of the mesa 6 so as to cross the mesa 6 at the end of the elongated mesa 6. Is formed. The insulating film 7 that crosses the mesa 6 and covers the upper surface of the mesa 6 is also referred to as a current non-injection insulating film 7a for convenience of explanation. In FIG. 4A, the dotted portions are regions where the insulating film 7 is provided, and the insulating film portion that covers the mesa 6 having the width a is the insulating film 7 that blocks current injection, ie, current non-injection. This is the insulating film 7a. FIG. 3 shows an enlarged portion of the current non-injection insulating film 7a. In FIG. 2A, three current non-injection insulating films 7a are shown on the right end side and four on the left end side. The right end shows a state in which cleavage is performed in the injection portion between the current non-injection insulating film 7a and the current non-injection insulating film 7a, and the left end shows a state in which cleavage is performed in the current non-injection insulating film 7a. In the drawing, the current non-injection insulating films 7a are shown as three or four for convenience of explanation, but may be more.

また、絶縁膜7上には、図1、図2(a)及び図2(c)に示すように、導体層9が所定パターンに形成されている。図1では導体層9は点々を施した領域で示してある。導体層9の一つは、図1及び図2(c)に示すように、メサ6の上面に重なり、メサ6に電気的に接続された状態になっている。この導体層9は電極(p電極)10を形成する。電極(p電極)10は、図2(c)及び図1に示すように、メサ6の全長に亘って一定の幅b(図4参照)設けられているとともに、一方の溝5bを横切り、溝5bから外れた右側の絶縁膜7上にまで延在するように設けられている。溝5bから外れた右側の絶縁膜7上に大きく形成される電極部分は、例えば、ワイヤを接続するボンディングパッド10cを構成する。   On the insulating film 7, as shown in FIGS. 1, 2A, and 2C, a conductor layer 9 is formed in a predetermined pattern. In FIG. 1, the conductor layer 9 is indicated by a dotted area. One of the conductor layers 9 overlaps the upper surface of the mesa 6 and is electrically connected to the mesa 6 as shown in FIGS. 1 and 2C. The conductor layer 9 forms an electrode (p electrode) 10. As shown in FIGS. 2 (c) and 1, the electrode (p electrode) 10 is provided with a constant width b (see FIG. 4) over the entire length of the mesa 6, and crosses one groove 5b. It is provided so as to extend onto the right insulating film 7 which is out of the groove 5b. The electrode portion that is formed largely on the right insulating film 7 outside the groove 5b constitutes, for example, a bonding pad 10c that connects wires.

また、溝5aから外れた左側の絶縁膜7上にも独立した導体層9aが形成されている。この導体層9aと電極(p電極)10は、半導体レーザ素子1をジャンクションダウン(pn接合を下側にする状態)でヒートシンク等の基板に固定する際、接続用導体層として使用される。接続状態を良好とするためにメサ6に重ねて設けられる幅b(図4参照)の電極部分は溝5a,5bの外側の縁上にも一定の幅で重なるようになっている。このようにすることによって、電極(p電極)10及び導体層9aを介して半導体レーザ素子1で発生した熱を速やかにヒートシンクに伝達できるようになっている。   An independent conductor layer 9a is also formed on the left insulating film 7 that is removed from the groove 5a. The conductor layer 9a and the electrode (p electrode) 10 are used as a connecting conductor layer when the semiconductor laser element 1 is fixed to a substrate such as a heat sink in a junction-down state (with the pn junction facing down). An electrode portion having a width b (see FIG. 4) provided to overlap the mesa 6 in order to improve the connection state is also overlapped with a constant width on the outer edges of the grooves 5a and 5b. By doing so, the heat generated in the semiconductor laser element 1 can be quickly transferred to the heat sink via the electrode (p electrode) 10 and the conductor layer 9a.

また、半導体レーザ素子1の両端近傍には、三角形状のマーク9bが設けられている。このマーク9bは、ウエハを劈開して半導体レーザ素子1を製造する際の目安として使われる。
また、半導体基板2の下面には電極(n電極)11が形成されている。電極(n電極)11は半導体基板2の下面全域に設けられている。
In addition, triangular marks 9 b are provided in the vicinity of both ends of the semiconductor laser element 1. The mark 9b is used as a guide when the semiconductor laser device 1 is manufactured by cleaving the wafer.
An electrode (n electrode) 11 is formed on the lower surface of the semiconductor substrate 2. The electrode (n electrode) 11 is provided over the entire lower surface of the semiconductor substrate 2.

メサ6に対応する半導体基板2部分,活性層3部分及び半導体層4部分によって形成される細長い領域が共振器を形成することになる。従って、p電極10とn電極11間に所定の電圧を印加することによって、共振器の両端面(出射面)からレーザ光15を出射する。図示しないが、一般に両出射面には所定の屈折率の膜がそれぞれ形成され、出射されるレーザ光の出力が異なるようになっている。出力の大きい側を前方出射面とし、出力の小さい側を後方出射面としてレーザ光強度をモニターする光を取り出す面として使用している。   The elongated region formed by the semiconductor substrate 2 portion, the active layer 3 portion, and the semiconductor layer 4 portion corresponding to the mesa 6 forms a resonator. Therefore, by applying a predetermined voltage between the p-electrode 10 and the n-electrode 11, the laser light 15 is emitted from both end surfaces (emission surfaces) of the resonator. Although not shown, generally, films having a predetermined refractive index are formed on both emission surfaces, and the output of the emitted laser light is different. The side with the larger output is used as the front emission surface, and the side with the smaller output is used as the rear emission surface, which is used as a surface for extracting light for monitoring the laser light intensity.

図4(a)に示すように、電流非注入用絶縁膜7aが共振器の延在方向(メサ6の延在方向)に沿って半導体レーザ素子1の端面側に設けられている。実施例1では電流非注入用絶縁膜7aで形成される非注入部の共振器の延在方向に沿う長さと、非注入部と非注入部との間のメサ6と電極(p電極)10とが接触する領域である注入部の共振器の延在方向に沿う長さは同じになっている。   As shown in FIG. 4A, the current non-injection insulating film 7a is provided on the end face side of the semiconductor laser device 1 along the extending direction of the resonator (the extending direction of the mesa 6). In the first embodiment, the length of the non-injection portion formed by the current non-injection insulating film 7a along the extending direction of the resonator, the mesa 6 between the non-injection portion and the non-injection portion, and the electrode (p electrode) 10 The lengths along the extending direction of the resonator of the injection portion, which is a region in contact with each other, are the same.

電流非注入用絶縁膜7aは電流を通さない非注入部となるため、電流非注入用絶縁膜7aの真下の活性層3には電流が供給されなくなり、共振器端面の電流密度を低下させることができる。   Since the current non-injection insulating film 7a is a non-injection portion that does not pass current, no current is supplied to the active layer 3 directly below the current non-injection insulating film 7a, and the current density of the resonator end face is reduced. Can do.

半導体レーザ素子1の製造において、半導体基板2等(ウエハ)を劈開する場合、実際の劈開位置は、設計上の劈開線に対して、例えば、最大で10μm程度ばらつく。そこで、本実施例1では、非注入部の長さを5μmとし、10μmと大きくばらついて劈開が行われても、このばらつきのずれ長さ域に注入部が1乃至2個存在するようにし、ばらつき寸法がそのまま非注入部の増大または減少にならないようにしている。これにより、非注入部が7μm以上と長すぎることによって発生する過飽和吸収によるI−Lキンクの発生を防止するとともに、光損傷(COD)を防止することができる。   In the manufacture of the semiconductor laser device 1, when the semiconductor substrate 2 or the like (wafer) is cleaved, the actual cleavage position varies, for example, by about 10 μm at maximum with respect to the designed cleavage line. Therefore, in the first embodiment, the length of the non-injection portion is 5 μm, and even when cleaving is performed with a large variation of 10 μm, one or two injection portions are present in the deviation length region of this variation, The variation dimension does not directly increase or decrease the non-injection portion. Thereby, generation | occurrence | production of IL kink by the supersaturated absorption which generate | occur | produces when a non-injection part is too long as 7 micrometers or more can be prevented, and optical damage (COD) can be prevented.

つぎに、半導体レーザ素子1の製造方法について、図5乃至図14を参照しながら説明する。半導体レーザ素子1の製造においては、図5に示すようにウエハ(半導体基板)20が用意される。ウエハ20は製造の各工程で順次処理され、かつ最終工程において分割と劈開によって半導体レーザ素子1とされる。従って、最初に準備される段階でのウエハ20は、半導体レーザ素子1を構成する半導体基板2そのものである。また、説明の便宜上各工程での説明においては、単一の半導体レーザ素子の製造について説明する。従って、各工程での説明においては、多くは一部の図のみをもって説明する。   Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device 1 will be described with reference to FIGS. In manufacturing the semiconductor laser device 1, a wafer (semiconductor substrate) 20 is prepared as shown in FIG. The wafer 20 is sequentially processed in each manufacturing process, and is formed into the semiconductor laser element 1 by dividing and cleaving in the final process. Accordingly, the wafer 20 at the stage of initial preparation is the semiconductor substrate 2 itself that constitutes the semiconductor laser element 1. For convenience of explanation, in the explanation of each process, manufacture of a single semiconductor laser element will be explained. Accordingly, in the description of each process, the description will be made with only a part of the drawings.

ウエハ20は、厚さ数百μmのn導電型(第1導電型)のGaAs基板で構成されている。このウエハ20はSiを不純物とし、不純物濃度が2.0×1018cm−3程度となっている。半導体基板12の主面は(100)結晶面となっている。 The wafer 20 is composed of an n-conductivity type (first conductivity type) GaAs substrate having a thickness of several hundred μm. This wafer 20 has Si as an impurity, and has an impurity concentration of about 2.0 × 10 18 cm −3 . The main surface of the semiconductor substrate 12 is a (100) crystal plane.

つぎに、ウエハ20の主面(上面)側にMOCVD(Metal organic Chemical Vapor Deposition)法やMBE(Molecular Beam Epitaxy)法で順次半導体層を形成し、多層の半導体層を形成する。これら半導体層は、前述の活性層3、半導体層4である。その後、図5に示すように、常用のホトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって2条の溝5a,5bを所定間隔に形成して、溝5aと溝5bによって挟まれるメサ6を形成する。図6は図5のA−A線に沿う拡大断面図である。溝5a,5bの底は活性層3に近接し、溝5a,5bの底の半導体層4は、例えば、1μm程度の厚さになっている。例えば、メサ6の幅は2μm、溝5a,5bの幅は10μmである。   Next, a semiconductor layer is sequentially formed on the main surface (upper surface) side of the wafer 20 by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method or MBE (Molecular Beam Epitaxy) method to form a multi-layer semiconductor layer. These semiconductor layers are the active layer 3 and the semiconductor layer 4 described above. After that, as shown in FIG. 5, two grooves 5a and 5b are formed at a predetermined interval by a conventional photolithography technique and etching technique, thereby forming a mesa 6 sandwiched between the grooves 5a and 5b. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view taken along line AA in FIG. The bottoms of the grooves 5a and 5b are close to the active layer 3, and the semiconductor layer 4 at the bottom of the grooves 5a and 5b has a thickness of about 1 μm, for example. For example, the width of the mesa 6 is 2 μm, and the width of the grooves 5a and 5b is 10 μm.

つぎに、図7に示すように、ウエハ20の主面側全域にSiO2からなる絶縁膜7を形成する。絶縁膜7の厚さは0.1〜0.3μmである。   Next, as shown in FIG. 7, an insulating film 7 made of SiO 2 is formed on the entire main surface side of the wafer 20. The thickness of the insulating film 7 is 0.1 to 0.3 μm.

つぎに、図8に示すように、ウエハ20の主面側全域にホトレジスト膜21を形成する。その後、図9に示すように、ホトマスク22をウエハ20上に所定間隔離して配置し、かつホトマスク22を透過した光でホトレジスト膜21を選択的に露光する。   Next, as shown in FIG. 8, a photoresist film 21 is formed on the entire main surface side of the wafer 20. Thereafter, as shown in FIG. 9, the photomask 22 is disposed on the wafer 20 with a predetermined interval, and the photoresist film 21 is selectively exposed with light transmitted through the photomask 22.

図10はホトマスク22の一部を示す拡大平面図である。図10において点線枠で示す部分が半導体レーザ素子1が一つ形成される素子形成領域23である。素子形成領域23は、図9に示すように、縦横に整列配置される。   FIG. 10 is an enlarged plan view showing a part of the photomask 22. In FIG. 10, a portion indicated by a dotted line frame is an element formation region 23 in which one semiconductor laser element 1 is formed. As shown in FIG. 9, the element formation regions 23 are arranged vertically and horizontally.

また、図10に示すように、素子形成領域23の中央線に沿うように、ホトマスク22には開口24,25が設けられている。開口24は細長い矩形となり、メサ6上に重なり、素子形成領域23の中央から端近傍にまで延在している。開口25は開口24の両端側に複数配置されている。図10においては、素子形成領域23と素子形成領域23との間に掛けて開口25を3個配置したパターンとなっている。図1の半導体レーザ素子1の場合開口25は4個になるが、図が複雑となることから開口25の数を少なくして示してある。半導体レーザ素子1の端部分の非注入部をさらに多くする場合は開口25の数はさらに多くなる。図10において、2本の二点鎖線で挟まれる部分がメサ6が位置する部分である。   As shown in FIG. 10, openings 24 and 25 are provided in the photomask 22 along the center line of the element formation region 23. The opening 24 is an elongated rectangle, overlaps the mesa 6, and extends from the center of the element formation region 23 to the vicinity of the end. A plurality of openings 25 are arranged on both ends of the opening 24. In FIG. 10, the pattern is such that three openings 25 are arranged between the element formation region 23 and the element formation region 23. In the case of the semiconductor laser device 1 of FIG. 1, the number of the openings 25 is four, but the number of the openings 25 is reduced because the figure becomes complicated. When the number of non-injection portions at the end portion of the semiconductor laser element 1 is further increased, the number of openings 25 is further increased. In FIG. 10, a portion sandwiched between two two-dot chain lines is a portion where the mesa 6 is located.

開口25は、図9及び図10においてA−A線に沿う部分に配置されている。B−B線に沿う部分には開口25及び開口24は設けられず光を透過させない遮光領域となる。以降の図11乃至図14では、説明の便宜上、光を透過する開口25が存在するA−A部分を左側に示し、光を遮る遮光部分であるB−B部分を右側に示すことにする。   The opening 25 is disposed at a portion along the line AA in FIGS. 9 and 10. The opening 25 and the opening 24 are not provided in a portion along the line B-B, which becomes a light shielding region that does not transmit light. In the following FIG. 11 to FIG. 14, for convenience of explanation, the AA portion where the opening 25 that transmits light is present is shown on the left side, and the BB portion that is a light shielding portion that blocks light is shown on the right side.

図11はホトマスク22をウエハ20上に所定間隔離して配置し、かつホトマスク22を透過した光でホトレジスト膜21を選択的に露光する状態を示す断面図である。A−A部分ではメサ6上のホトレジスト膜21が露光される。B−B部分ではホトレジスト膜21の露光は行われない。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a state in which the photomask 22 is arranged on the wafer 20 with a predetermined interval and the photoresist film 21 is selectively exposed with light transmitted through the photomask 22. In the AA portion, the photoresist film 21 on the mesa 6 is exposed. The photoresist film 21 is not exposed in the BB portion.

つぎに、ホトレジスト膜21を現像し、図12に示すような構造にホトレジスト膜21を残留させる。即ち、露光,現像を調節して、図12に示すように、メサ6上の絶縁膜7を露出させ、メサ6の側面を覆う絶縁膜7をホトレジスト膜21で覆った状態とする。B−B部分ではホトレジスト膜21は露光されていないので、ホトレジスト膜21はそのままの厚さで残留する。   Next, the photoresist film 21 is developed to leave the photoresist film 21 in a structure as shown in FIG. That is, exposure and development are adjusted so that the insulating film 7 on the mesa 6 is exposed and the insulating film 7 covering the side surface of the mesa 6 is covered with the photoresist film 21 as shown in FIG. Since the photoresist film 21 is not exposed in the BB portion, the photoresist film 21 remains as it is.

つぎに、図13に示すように、ホトレジスト膜21をエッチング用マスクとして露出する絶縁膜7をエッチング除去する。また、エッチング後ホトレジスト膜21を除去する。この結果、B−B部分では絶縁膜7はホトレジスト膜21で覆われていることから絶縁膜7はエッチングされず、そのまま残留する。A−A部ではメサ6の上面を覆う絶縁膜7が除去されてメサ6の上面が露出する。また、メサ6の両側面は絶縁膜7で覆われるとともに、溝5a,5bを含む半導体層4の上面は絶縁膜7がエッチングされることなく残留する。   Next, as shown in FIG. 13, the insulating film 7 exposed by using the photoresist film 21 as an etching mask is removed by etching. Further, the photoresist film 21 is removed after the etching. As a result, since the insulating film 7 is covered with the photoresist film 21 in the BB portion, the insulating film 7 is not etched and remains as it is. In the AA portion, the insulating film 7 covering the upper surface of the mesa 6 is removed, and the upper surface of the mesa 6 is exposed. Further, both side surfaces of the mesa 6 are covered with the insulating film 7, and the upper surface of the semiconductor layer 4 including the grooves 5a and 5b remains without the insulating film 7 being etched.

つぎに、図14に示すように、ウエハ20の上面全域に導体層9を形成するとともに、この導体層9を常用のホトリソグラフィ技術とエッチング技術によってパターン化し、図1に示すような電極(p電極)10,ボンディングパッド10c,導体層9a,マーク9bを形成する。図14のA−A部分では、電極(p電極)10とメサ6が電気的に接続されることから活性層3に電流を注入する注入部を形成することになる。また、図14のB−B部分では、メサ6の上面と電極(p電極)10との間には絶縁膜7が存在することから、メサ6の上面の絶縁膜7は活性層3に電流を供給するのを阻止する電流非注入用絶縁膜7a、即ち非注入部となる。   Next, as shown in FIG. 14, a conductor layer 9 is formed over the entire upper surface of the wafer 20, and this conductor layer 9 is patterned by a conventional photolithography technique and an etching technique. Electrode) 10, bonding pad 10c, conductor layer 9a, and mark 9b. In the AA portion of FIG. 14, since the electrode (p electrode) 10 and the mesa 6 are electrically connected, an injection portion for injecting current into the active layer 3 is formed. Further, in the BB portion of FIG. 14, since the insulating film 7 exists between the upper surface of the mesa 6 and the electrode (p electrode) 10, the insulating film 7 on the upper surface of the mesa 6 flows into the active layer 3. Insulating film 7a for current non-injection that prevents the supply of non-injection, that is, a non-injection portion.

つぎに、図示はしないが、ウエハ20の下面を所定厚さ除去してウエハ20を100μm程度の厚さとした後、ウエハ20の下面全域に電極(n電極)11を形成する。その後、ウエハ20を縦横に分断して複数の半導体レーザ素子1を製造する。この分断において、例えば、メサ6とメサ6との中間をダイシングブレード等によって切断して短冊体を形成し、その後、この短冊体を劈開によって分断して半導体レーザ素子1を製造する。この劈開時、設計上の劈開線に対して±の方向に劈開がずれて行われる。劈開位置のずれ(ばらつき)は小さいうちは何ら問題はない。しかし、劈開位置が大きくずれると、従来の窓構造を有する半導体レーザ素子の場合はキンク発生や光損失の発生等の不都合を有する。しかし、本実施例1では劈開可能領域内に非注入部と注入部が交互に配列されている結果劈開のばらつきが大きい場合でも大きい長さ領域には注入部も存在することから、劈開のばらつき寸法がそのまま非注入部寸法の増大とならず、緩和されるため、過飽和吸収によるI−Lキンクの発生が抑止できる。また、非注入部が短すぎることによる光損失(COD)の発生を抑止することができる。   Next, although not shown, the lower surface of the wafer 20 is removed to a predetermined thickness to make the wafer 20 about 100 μm thick, and then an electrode (n electrode) 11 is formed over the entire lower surface of the wafer 20. Thereafter, the wafer 20 is divided vertically and horizontally to manufacture a plurality of semiconductor laser elements 1. In this division, for example, the middle of the mesa 6 and the mesa 6 is cut by a dicing blade or the like to form a strip, and then the strip is cut by cleavage to manufacture the semiconductor laser device 1. At the time of this cleavage, cleavage is performed in a direction of ± with respect to the designed cleavage line. There is no problem as long as the cleavage position deviation (variation) is small. However, if the cleavage position is greatly displaced, the conventional semiconductor laser device having the window structure has disadvantages such as generation of kinks and generation of optical loss. However, in the first embodiment, the non-implanted portion and the implanted portion are alternately arranged in the cleaving region. As a result, even when the variation in cleavage is large, the implanted portion is also present in the large length region. Since the dimensions are not increased as they are, the dimensions of the non-injection portion are not increased, but the occurrence of IL kinks due to supersaturated absorption can be suppressed. Further, it is possible to suppress the occurrence of optical loss (COD) due to the non-injection portion being too short.

このような半導体レーザ素子1は、封止容器に組み込まれて半導体レーザ装置として使用される。図15は半導体レーザ素子1を組み込んだ半導体レーザ装置30である。半導体レーザ装置30は、アセンブリの主体部品となるパッケージ本体31と、このパッケージ本体31の表面側に取り付けられる蓋体32とを有している。パッケージは、パッケージ本体31と蓋体32によって形成されている。   Such a semiconductor laser device 1 is incorporated in a sealed container and used as a semiconductor laser device. FIG. 15 shows a semiconductor laser device 30 incorporating the semiconductor laser element 1. The semiconductor laser device 30 includes a package main body 31 that is a main component of the assembly, and a lid 32 that is attached to the surface side of the package main body 31. The package is formed by a package body 31 and a lid body 32.

前記パッケージ本体31は数mmの厚さの円形の金属板からなり、その表面の中央から外れた部分には銅製のヒートシンク33が導電性の鑞材等で固定されている。前記ヒートシンク33の前記パッケージ本体31の中央に面する側面(前面)の先端側にはSiC(シリコンカーバイト)からなるサブマウント34が固定されている。前記サブマウント34は、半導体レーザ素子1よりも大きい矩形板からなっている。   The package body 31 is made of a circular metal plate having a thickness of several millimeters, and a copper heat sink 33 is fixed to the portion off the center of the surface with a conductive brazing material or the like. A submount 34 made of SiC (silicon carbide) is fixed to the front end side of the side surface (front surface) facing the center of the package body 31 of the heat sink 33. The submount 34 is made of a rectangular plate larger than the semiconductor laser element 1.

また、図示はしないが、サブマウント34の表面には、チップ固定部と、このチップ固定部から延在し先端部分が幅広のワイヤ接続パッドとを構成する導体層が設けられている。半導体レーザ素子1はチップ固定部に導電性の接合材を介して固定されている。従って、図1に示す半導体レーザ素子1の電極(n電極)11はワイヤ接続パッドに電気的に接続されることになる。ワイヤ接続パッドとヒートシンク33は導電性のワイヤ35で電気的に接続されている。これにより、図1に示す半導体レーザ素子1の電極(n電極)11はパッケージ本体31に電気的に接続されることになる。   Although not shown, a conductor layer is provided on the surface of the submount 34 to form a chip fixing portion and a wire connection pad extending from the chip fixing portion and having a wide tip portion. The semiconductor laser element 1 is fixed to the chip fixing part via a conductive bonding material. Therefore, the electrode (n electrode) 11 of the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 1 is electrically connected to the wire connection pad. The wire connection pad and the heat sink 33 are electrically connected by a conductive wire 35. Thereby, the electrode (n electrode) 11 of the semiconductor laser device 1 shown in FIG. 1 is electrically connected to the package body 31.

また、前記パッケージ本体31の中央には、前記半導体レーザ素子1の後方出射面から出射されるレーザ光を受光する受光素子(PD)40が固定されている。受光素子40の裏面電極は導電性の接合材を介してパッケージ本体31に接続されている。従って、受光素子40の裏面電極はパッケージ本体31と電気的に等電位となる。   A light receiving element (PD) 40 that receives laser light emitted from the rear emission surface of the semiconductor laser element 1 is fixed at the center of the package body 31. The back electrode of the light receiving element 40 is connected to the package body 31 via a conductive bonding material. Accordingly, the back electrode of the light receiving element 40 is electrically equipotential with the package body 31.

一方、前記パッケージ本体31には3本のリード41(41a,41b,41c)が固定されている。2本のリード41(41a,41b)は絶縁体42を介してパッケージ本体41に貫通状態で固定されている。残りの1本のリード41(41c)はパッケージ本体31の裏面に突き合わせ状態で固定され、パッケージ本体31と電気的に等電位状態になっている。   On the other hand, three leads 41 (41a, 41b, 41c) are fixed to the package body 31. The two leads 41 (41a, 41b) are fixed to the package body 41 through the insulator 42 in a penetrating manner. The remaining one lead 41 (41 c) is fixed in contact with the back surface of the package body 31 and is in an electrically equipotential state with the package body 31.

パッケージ本体31の表面側に突出した一方のリード41aの先端と、半導体レーザ素子1の電極10(ボンディングパッド10c:図では符号は省略する)は導電性のワイヤ45で接続されている。また、受光素子40の上部電極と、パッケージ本体31の表面側に突出した他方のリード41bの先端は導電性のワイヤ46で接続されている。   The tip of one lead 41a protruding to the surface side of the package body 31 and the electrode 10 (bonding pad 10c: not shown in the figure) of the semiconductor laser element 1 are connected by a conductive wire 45. Further, the upper electrode of the light receiving element 40 and the tip of the other lead 41 b protruding to the surface side of the package body 31 are connected by a conductive wire 46.

他方、前記蓋体32はキャップ構造からなるとともに、その中央にレーザ光15を透過させる光透過窓50を有している。この光透過窓50は、蓋体32に設けた穴の部分に透明ガラス板51を重ねて固定することによって形成される。   On the other hand, the lid 32 has a cap structure and has a light transmission window 50 through which the laser light 15 is transmitted. The light transmission window 50 is formed by overlapping and fixing a transparent glass plate 51 on a hole provided in the lid 32.

このような半導体レーザ装置30においては、一対のリード41a,41b間に所定の電圧を印加することによって半導体レーザ素子1を動作させてレーザ光15を出射させることができる。前方出射面から出射されたレーザ光15は光透過窓50から外部に放射される。また、後方出射面から出射したレーザ光15は受光素子40でモニターされ、光出力がモニターされる。   In such a semiconductor laser device 30, the semiconductor laser element 1 can be operated to emit the laser beam 15 by applying a predetermined voltage between the pair of leads 41a and 41b. The laser beam 15 emitted from the front emission surface is emitted to the outside from the light transmission window 50. Further, the laser beam 15 emitted from the rear emission surface is monitored by the light receiving element 40 and the light output is monitored.

本実施形態1によれば以下の効果を有する。   The first embodiment has the following effects.

(1)共振器を形成するpn接合に対して電流を供給する領域(注入部)と、電流を供給しない領域(非注入部)が、共振器端面を形成する領域をも含めて一定領域に周期的に設けられている。従って、半導体基板(ウエハ)20を劈開した際、劈開位置が大きくばらついても劈開面近傍では注入部と非注入部が交互に設けられていることから、劈開位置のばらつき寸法がそのまま非注入部の長さのばらつきとはならない。   (1) A region that supplies current to the pn junction that forms the resonator (injection portion) and a region that does not supply current (non-injection portion) to a constant region including the region that forms the resonator end face It is provided periodically. Therefore, when the semiconductor substrate (wafer) 20 is cleaved, even if the cleaving position varies greatly, the injection portion and the non-injection portion are alternately provided in the vicinity of the cleaved surface. There is no variation in length.

即ち、従来のZnを拡散させて窓構造の半導体レーザ素子を形成する場合には、劈開位置のばらつき寸法がそのまま非注入部の長さの増減となるが、本発明の場合は非注入部と非注入部との間に注入部が存在することから、劈開位置のばらつき寸法がそのまま非注入部の長さのばらつきとはならなくなる。特に、劈開位置のばらついた寸法領域に複数の注入部が存在する場合には、劈開位置のばらつきに対する非注入部の増減の比率は小さくなる。   That is, when a conventional semiconductor laser element having a window structure is formed by diffusing Zn, the variation size of the cleavage position directly increases or decreases the length of the non-injection part. Since the injection part exists between the non-injection part, the variation size of the cleavage position does not become the non-injection part length variation as it is. In particular, when there are a plurality of injection portions in the size region where the cleavage position varies, the ratio of increase / decrease of the non-injection portion to the variation in the cleavage position becomes small.

本実施例による非注入部の長さは5μm程度となる。この結果、非注入部が7μm以上と長すぎることによって発生する過飽和吸収によるI−Lキンクの発生を抑止できる。また、光損傷(COD)の発生を抑止することができる。   The length of the non-injection part according to this embodiment is about 5 μm. As a result, it is possible to suppress the generation of IL kinks due to supersaturated absorption that occurs when the non-injection portion is too long as 7 μm or more. Moreover, the occurrence of optical damage (COD) can be suppressed.

(2)本実施例の半導体レーザ素子の製造方法では、メサ6の上面を除いて半導体基板20の上面を覆う絶縁膜7を形成する工程において、絶縁膜7の一部をメサ6上に部分的に設け、この部分的に設けた絶縁膜部分(電流非注入用絶縁膜7a)で非注入部を形成する。従って、製造においては絶縁膜7をパターニングするホトマスクを変更するだけで非注入部を形成する絶縁膜(電流非注入用絶縁膜7a)の製造は可能であり、工程数は増大しない。この結果、半導体レーザ素子1の製造コストの高騰を抑えることができる。   (2) In the method of manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment, a part of the insulating film 7 is partially formed on the mesa 6 in the step of forming the insulating film 7 that covers the upper surface of the semiconductor substrate 20 except for the upper surface of the mesa 6. The non-injection portion is formed by the insulating film portion (current non-injection insulating film 7a) provided partially. Therefore, in manufacturing, it is possible to manufacture an insulating film (non-current-injecting insulating film 7a) for forming a non-injection portion only by changing a photomask for patterning the insulating film 7, and the number of processes does not increase. As a result, an increase in manufacturing cost of the semiconductor laser element 1 can be suppressed.

図16乃至図18は本発明の実施例2である半導体レーザ素子に係わる図である。図16は半導体レーザ素子の模式的斜視図、図17は図16のA−A線に沿う断面図、図18は半導体レーザ素子の共振器端面部分の平面状態を示す模式図である。   16 to 18 are diagrams relating to a semiconductor laser device which is Embodiment 2 of the present invention. 16 is a schematic perspective view of the semiconductor laser device, FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 16, and FIG. 18 is a schematic diagram showing a planar state of the cavity end face portion of the semiconductor laser device.

実施例1ではメサ6の上面に周期的に電流非注入用絶縁膜7aを設けて非注入部を形成したが、本実施例2ではメサ6の上面に設ける電極(p電極)10を、図16及び図17に示すように、細長いメサ6の両端部分において、周期的に注入用電極帯10gを配列した構造になっている。注入用電極帯10gが存在するメサ6部分には電流が注入されるが、注入用電極帯10gが存在しない注入用電極帯10gと注入用電極帯10gとの間の部分及び注入用電極帯10gと電極(p電極)10との間の部分は、電流が注入されない非注入部になる。   In the first embodiment, the non-injection portion is formed by periodically providing the current non-injection insulating film 7a on the upper surface of the mesa 6, but in the second embodiment, the electrode (p electrode) 10 provided on the upper surface of the mesa 6 is shown in FIG. As shown in FIGS. 16 and 17, the electrode strips 10 g for injection are periodically arranged at both end portions of the elongated mesa 6. Current is injected into the mesa 6 portion where the injection electrode band 10g exists, but the portion between the injection electrode band 10g and the injection electrode band 10g where the injection electrode band 10g does not exist and the injection electrode band 10g. And the electrode (p electrode) 10 is a non-injection part into which no current is injected.

実施例2の半導体レーザ素子1は、実施例1の半導体レーザ素子1の製造において、絶縁膜で非注入部を形成することなく、半導体層4上に形成されかつ共振器上に重なる電極(p電極)10を、その一部が共振器上に重ならない構造とし、共振器上に電極10が重ならない部分で非注入部を形成する構成になっている。   In the manufacture of the semiconductor laser device 1 of the first embodiment, the semiconductor laser device 1 of the second embodiment is an electrode (p) formed on the semiconductor layer 4 and overlapping the resonator without forming a non-injection portion with an insulating film. The electrode) 10 has a structure in which a portion thereof does not overlap the resonator, and a non-injection portion is formed in a portion where the electrode 10 does not overlap the resonator.

図17に示すように、図では、メサ6の両端側、即ち共振器の両端側に注入用電極帯10gをそれぞれ3本配列してあるが、実際はさらに多い。注入用電極帯10gのメサ6(共振器)の延在方向に沿う長さは実施例1の注入部の長さと同じである。また、非注入部と注入部の長さは同じになっている。図18には電極(p電極)10によって形成される3本の注入用電極帯10gを示す半導体レーザ素子1の端面部分の拡大図である。図18において、薄く黒くした領域が電極10の部分である。電極10は半導体層4の上面に図16に示すようなパターンで形成されている。図16では、注入用電極帯10gはそれぞれが分断されているように模式的に多数記載してある。注入用電極帯10gと注入用電極帯10gとの間及び注入用電極帯10gとメサ6上の電極10との間には、電極10が設けられていないことから、この電極が設けられない部分には電流が供給されなくなり、共振器端面の電流密度を低下させることができる。   As shown in FIG. 17, in the figure, three injection electrode bands 10g are arranged on both ends of the mesa 6, that is, on both ends of the resonator, but in reality there are more. The length of the injection electrode band 10g along the extending direction of the mesa 6 (resonator) is the same as the length of the injection portion of the first embodiment. The lengths of the non-injection part and the injection part are the same. FIG. 18 is an enlarged view of an end face portion of the semiconductor laser device 1 showing three injection electrode bands 10g formed by the electrodes (p electrodes) 10. FIG. In FIG. 18, a thin black area is a portion of the electrode 10. The electrode 10 is formed on the upper surface of the semiconductor layer 4 in a pattern as shown in FIG. In FIG. 16, a large number of injection electrode strips 10g are schematically shown so as to be divided. Since the electrode 10 is not provided between the injection electrode band 10g and the injection electrode band 10g and between the injection electrode band 10g and the electrode 10 on the mesa 6, a portion where this electrode is not provided Is no longer supplied with current, and the current density at the resonator end face can be reduced.

本実施例2においても実施例1と同様に共振器の端面部分に非注入部と注入部が交互にかつ周期的に配列されていることから、半導体レーザ素子1の製造における劈開による劈開位置のばらつきが生じても、非注入部が長くなりすぎたり、あるいは短くなりすぎることもなくなり、I−Lキンクの発生及び光損傷(COD)の発生を抑止できる。   In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the non-injection portions and the injection portions are alternately and periodically arranged on the end face portion of the resonator. Even if the variation occurs, the non-injection portion does not become too long or too short, and the generation of IL kinks and the occurrence of optical damage (COD) can be suppressed.

図19乃至図21は本発明の実施例3である半導体レーザ素子に係わる図である。図19は半導体レーザ素子の模式的斜視図、図20は図19のA−A線に沿う断面図、図21は半導体レーザ素子の製造方法において、半導体層の中層に中層半導体を形成する状態を示す模式図である。   19 to 21 are diagrams related to a semiconductor laser device which is Embodiment 3 of the present invention. 19 is a schematic perspective view of the semiconductor laser device, FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 19, and FIG. 21 shows a state in which a middle layer semiconductor is formed in the middle layer of the semiconductor layer in the method of manufacturing the semiconductor laser device. It is a schematic diagram shown.

本実施例3の半導体レーザ素子1は、実施例1の半導体レーザ素子1の製造において、絶縁膜で非注入部を形成することなく、半導体層4内に、半導体層4とは反対の導電型となる第1の導電型(n型)からなる中層半導体を形成し、この中層半導体部分によって非注入部を形成する構成になっている。   The semiconductor laser device 1 of the third embodiment has a conductivity type opposite to that of the semiconductor layer 4 in the semiconductor layer 4 without forming a non-injection portion with an insulating film in the manufacture of the semiconductor laser device 1 of the first embodiment. An intermediate layer semiconductor of the first conductivity type (n-type) is formed, and a non-injection portion is formed by the intermediate layer semiconductor portion.

図20に示すように、半導体層4の中層にn型のGaAs層からなる中層半導体55を共振器の端面側に共振器の延在方向に沿って周期的に設けた構造になっている。中層半導体55のメサ6(共振器)の延在方向に沿う長さは実施例1の注入部の長さと同じである。また、非注入部と注入部の長さは同じになっている。図20では中層半導体55を端面側でそれぞれ3個しか示してないが、実際には特性制御のため必要数の中層半導体55を配置する。中層半導体55は電流を通さない非注入部となるため、中層半導体55の真下の活性層3には電流が供給されなくなり、共振器端面の電流密度を低下させることができる。   As shown in FIG. 20, an intermediate layer semiconductor 55 made of an n-type GaAs layer is provided in the middle layer of the semiconductor layer 4 periodically on the end face side of the resonator along the extending direction of the resonator. The length of the intermediate layer semiconductor 55 along the extending direction of the mesa 6 (resonator) is the same as the length of the injection portion of the first embodiment. The lengths of the non-injection part and the injection part are the same. In FIG. 20, only three intermediate layer semiconductors 55 are shown on the end face side, but in reality, the necessary number of intermediate layer semiconductors 55 are arranged for characteristic control. Since the middle layer semiconductor 55 is a non-injection portion that does not pass current, no current is supplied to the active layer 3 directly below the middle layer semiconductor 55, and the current density of the resonator end face can be reduced.

図21(a),(b)は実施例3の半導体レーザ素子1の製造の一部を示す模式的断面図である。半導体基板(ウエハ)20の主面に活性層3を形成した後、この活性層3の上に半導体層4を構成する第2の導電型(p型)からなる第1の層57を形成する。第1の層57はAlGaInPからなる層である。   21A and 21B are schematic cross-sectional views showing a part of the manufacture of the semiconductor laser device 1 of the third embodiment. After forming the active layer 3 on the main surface of the semiconductor substrate (wafer) 20, a first layer 57 of the second conductivity type (p-type) constituting the semiconductor layer 4 is formed on the active layer 3. . The first layer 57 is a layer made of AlGaInP.

つぎに、ウエハ20の主面上、即ち第1の層57上に第1の導電型(n型)からなる半導体層(GaAs層)を形成する。そして、この半導体層(GaAs層)を選択的にエッチングして、共振器を横切る劈開線の両側に前記半導体層(GaAs層)からなる中層半導体58を形成する。中層半導体58は共振器を横切るように細長く形成され、共振器の延在方向に所定間隔で配置される。中層半導体58の長さ及びピッチは実施例1の場合と同様である。   Next, a semiconductor layer (GaAs layer) of the first conductivity type (n-type) is formed on the main surface of the wafer 20, that is, on the first layer 57. Then, the semiconductor layer (GaAs layer) is selectively etched to form the middle layer semiconductor 58 made of the semiconductor layer (GaAs layer) on both sides of the cleavage line across the resonator. The middle-layer semiconductor 58 is formed to be elongated so as to cross the resonator, and is disposed at a predetermined interval in the extending direction of the resonator. The length and pitch of the middle layer semiconductor 58 are the same as those in the first embodiment.

つぎに、中層半導体58及び第1の層57を覆うように半導体層4を構成する第2の導電型(p型)からなる第2の層59を形成する。第2の層59はAlGaInPからなる。第1の層57と第2の層59とによって半導体層4が形成される。中層半導体58は非注入部を構成する。中層半導体58が存在するメサ6部分には電流が注入されなくなり、共振器端面の電流密度を低下させることができる。   Next, a second layer 59 of the second conductivity type (p-type) constituting the semiconductor layer 4 is formed so as to cover the intermediate layer semiconductor 58 and the first layer 57. The second layer 59 is made of AlGaInP. The semiconductor layer 4 is formed by the first layer 57 and the second layer 59. The middle layer semiconductor 58 constitutes a non-injection part. No current is injected into the mesa 6 portion where the intermediate layer semiconductor 58 exists, and the current density of the resonator end face can be reduced.

本実施例3においても実施例1と同様に共振器の端面部分に非注入部と注入部が交互にかつ周期的に配列されていることから、半導体レーザ素子1の製造における劈開による劈開位置のばらつきが生じても、非注入部が長くなりすぎたり、あるいは短くなりすぎることもなくなり、I−Lキンクの発生及び光損傷(COD)の発生を抑止できる。   In the third embodiment, similarly to the first embodiment, the non-injection portions and the injection portions are alternately and periodically arranged at the end face portion of the resonator. Even if the variation occurs, the non-injection portion does not become too long or too short, and the generation of IL kinks and the occurrence of optical damage (COD) can be suppressed.

図22は本発明の実施例4である半導体レーザ素子の模式的斜視図、図23は図22のA−A線に沿う断面図である。   22 is a schematic perspective view of a semiconductor laser device that is Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 23 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

本実施例4の半導体レーザ素子1は、実施例1の半導体レーザ素子1の製造において、絶縁膜で非注入部を形成することなく、半導体層4の表面に選択的にプロトン(H )を打ち込んで拡散領域60を形成する。拡散領域60は共振器の延在方向に沿って周期的に形成される。拡散領域60は共振器を横切るように細長く形成される。これら拡散領域60が非注入部を形成する。拡散領域60の長さ及びピッチは実施例1の場合と同様である。 In the manufacture of the semiconductor laser device 1 of the first embodiment, the semiconductor laser device 1 of the fourth embodiment selectively emits protons (H + ) to the surface of the semiconductor layer 4 without forming a non-injection portion with an insulating film. The diffusion region 60 is formed by driving. The diffusion region 60 is periodically formed along the extending direction of the resonator. The diffusion region 60 is elongated so as to cross the resonator. These diffusion regions 60 form a non-injection part. The length and pitch of the diffusion region 60 are the same as those in the first embodiment.

本実施例4においても実施例1と同様に共振器の端面部分に非注入部と注入部が交互にかつ周期的に配列されていることから、半導体レーザ素子1の製造における劈開による劈開位置のばらつきが生じても、非注入部が長くなりすぎたり、あるいは短くなりすぎることもなくなり、I−Lキンクの発生及び光損傷(COD)の発生を抑止できる。   In the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the non-injection portions and the injection portions are alternately and periodically arranged on the end face portion of the resonator. Even if the variation occurs, the non-injection portion does not become too long or too short, and the generation of IL kinks and the occurrence of optical damage (COD) can be suppressed.

図24乃至図26は本発明の実施例4である半導体レーザ素子に係わる図である。図24は半導体レーザ素子の模式的斜視図、図25は図24のA−A線に沿う断面図、図26は半導体レーザ素子の製造方法におけるウエハの劈開部分を示す断面図である。   24 to 26 are diagrams relating to a semiconductor laser element which is Embodiment 4 of the present invention. 24 is a schematic perspective view of the semiconductor laser device, FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 24, and FIG. 26 is a cross-sectional view showing a cleaved portion of the wafer in the method of manufacturing the semiconductor laser device.

本実施例5の半導体レーザ素子1は実施例1の半導体レーザ素子1において、電流非注入用絶縁膜7aで形成される非注入部の長さが一部で異なる構成になっている。即ち、共振器の端面に近接する1乃至複数の非注入部(電流非注入用絶縁膜7a)の長さは、これら非注入部を除く共振器の奥側の非注入部(電流非注入用絶縁膜7a)の長さよりも短くなっている。   The semiconductor laser device 1 of the fifth embodiment is different from the semiconductor laser device 1 of the first embodiment in that the length of the non-injection portion formed of the current non-injection insulating film 7a is partially different. That is, the length of one or more non-injection parts (current non-injection insulating film 7a) close to the end face of the resonator is the non-injection part (current non-injection part) on the back side of the resonator excluding these non-injection parts. It is shorter than the length of the insulating film 7a).

図25に示すように、共振器の左端面側には6個の電流非注入用絶縁膜7aが配置され、共振器の右端面側には4個の電流非注入用絶縁膜7aが配置されている。電流非注入用絶縁膜7aの数の違いは劈開位置のずれによるものである。本実施例5の半導体レーザ素子1の製造においては、例えば、図26に示すように、ウエハ(半導体基板)20には、劈開線61の両端にそれぞれ長さがaなる短い電流非注入用絶縁膜7aが配列され、その外側には長さがbなる長い電流非注入用絶縁膜7aが4個配列された構造になっている。劈開線61で劈開を行った際、劈開線61からのばらつきが極めて小さい状態で劈開が行われたものが、図25の左端部分であり、図26において劈開位置が左にずれ、かつ左側のbなる寸法の隣のaなる寸法の電流非注入用絶縁膜7aの途中部分で劈開が行われたものが、図25の右端部分である。隣接する電流非注入用絶縁膜7aの間の寸法は実施例1と同様である。また、例えば、2a=bとなっている。2a=bとなることから、キンクの発生を抑止したままで、非常に大きな温度上昇抑制効果が得られる。   As shown in FIG. 25, six current non-injection insulating films 7a are arranged on the left end face side of the resonator, and four current non-injection insulating films 7a are arranged on the right end face side of the resonator. ing. The difference in the number of the current non-injection insulating films 7a is due to the shift of the cleavage position. In the manufacture of the semiconductor laser device 1 of the fifth embodiment, for example, as shown in FIG. 26, the wafer (semiconductor substrate) 20 has a short current non-injection insulation having a length a at both ends of the cleavage line 61. The film 7a is arranged, and four long non-injection insulating films 7a having a length b are arranged outside the film 7a. When the cleavage is performed at the cleavage line 61, the cleavage is performed in a state where the variation from the cleavage line 61 is extremely small is the left end portion of FIG. 25. In FIG. The right end portion of FIG. 25 is obtained by cleaving in the middle of the current non-injection insulating film 7a having the dimension a next to the dimension b. The dimensions between adjacent non-current-injecting insulating films 7a are the same as in the first embodiment. For example, 2a = b. Since 2a = b, a very large temperature rise suppressing effect can be obtained while suppressing the generation of kinks.

本実施例5においても実施例1と同様に共振器の端面部分に非注入部と注入部が交互に配列されていることから、半導体レーザ素子1の製造における劈開による劈開位置のばらつきが生じても、非注入部が長くなりすぎたり、あるいは短くなりすぎることもなくなり、I−Lキンクの発生及び光損傷(COD)の発生を抑止できる。   In the fifth embodiment, similarly to the first embodiment, the non-injection portions and the injection portions are alternately arranged on the end face portion of the resonator. Therefore, the cleavage position varies due to cleavage in the manufacture of the semiconductor laser device 1. However, the non-injection portion does not become too long or too short, and the generation of IL kinks and the occurrence of optical damage (COD) can be suppressed.

図27乃至図29は本発明の実施例6である半導体レーザ素子に係わる図である。図27は半導体レーザ素子の模式的斜視図、図28は図27のA−A線に沿う断面図、図29は半導体レーザ素子の共振器端面部分を示す断面図である。図29は図28の左端部分を示す図である。   27 to 29 are diagrams relating to a semiconductor laser element which is Embodiment 6 of the present invention. 27 is a schematic perspective view of the semiconductor laser device, FIG. 28 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 27, and FIG. 29 is a cross-sectional view showing a cavity end face portion of the semiconductor laser device. FIG. 29 is a diagram showing a left end portion of FIG.

本実施例6の半導体レーザ素子1は実施例1の半導体レーザ素子1において、図28に示すように、非注入部(電流非注入用絶縁膜7a)の長さは一定であるが、隣接する非注入部間の間隔が共振器の端面から奥に向かうにつれて順次広くなる構造となっている。
このような構造にすることによって、共振器軸方向の温度分布を均一化できる。
As shown in FIG. 28, the semiconductor laser device 1 of the sixth embodiment is adjacent to the semiconductor laser device 1 of the first embodiment although the length of the non-injection portion (current non-injection insulating film 7a) is constant. The structure is such that the interval between the non-injection portions is gradually increased from the end face of the resonator toward the back.
By adopting such a structure, the temperature distribution in the resonator axial direction can be made uniform.

本実施例6においても実施例1と同様に共振器の端面部分に非注入部と注入部が交互に配列されていることから、半導体レーザ素子1の製造における劈開による劈開位置のばらつきが生じても、非注入部が長くなりすぎたり、あるいは短くなりすぎることもなくなり、I−Lキンクの発生及び光損傷(COD)の発生を抑止できる。   In the sixth embodiment, similarly to the first embodiment, the non-injection portions and the injection portions are alternately arranged on the end face portion of the resonator, so that the cleavage position varies due to cleavage in the manufacture of the semiconductor laser device 1. However, the non-injection portion does not become too long or too short, and the generation of IL kinks and the occurrence of optical damage (COD) can be suppressed.

また、本発明において、非注入部の長さを共振器の端面から奥に向かうにつれて順次長くしておいても実施例6と同様の効果を得ることができる。さらに、本発明において、非注入部の長さを共振器の端面から奥に向かうにつれて順次長くするとともに、隣接する非注入部間の間隔を共振器の端面から奥に向かうにつれて順次広くする構造としても実施例6と同様の効果を得ることができる。   Further, in the present invention, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained even when the length of the non-injection portion is gradually increased from the end face of the resonator toward the back. Furthermore, in the present invention, the length of the non-injection part is gradually increased from the end face of the resonator toward the back, and the interval between the adjacent non-injection parts is gradually increased from the end face of the resonator to the back. Also, the same effect as in the sixth embodiment can be obtained.

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。   Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Nor.

本発明の実施例1である半導体レーザ素子の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the semiconductor laser element which is Example 1 of this invention. 図1のA−A線、B−B線及びC−C線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 1, BB line, and CC line. 本実施例1の半導体レーザ素子の共振器端面部分の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a resonator end surface portion of the semiconductor laser device according to the first embodiment. 本実施例1の半導体レーザ素子の共振器端面部分の平面状態及び断面状態を示す模式図である。3 is a schematic diagram illustrating a planar state and a cross-sectional state of a resonator end surface portion of the semiconductor laser element of Example 1. FIG. 本実施例1の半導体レーザ素子の製造方法において平行にメサを形成したウエハの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a wafer on which mesas are formed in parallel in the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the first embodiment. 図5のA−A線に沿うメサ部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the mesa part which follows the AA line of FIG. 前記メサ上に絶縁膜を形成したメサ部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the mesa part which formed the insulating film on the mesa. 前記メサ上の絶縁膜にホトレジスト膜を重ねて形成した一部の拡大断面図である。FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view formed by overlapping a photoresist film on an insulating film on the mesa. 前記ウエハ上に配置したマスクを示す平面図である。It is a top view which shows the mask arrange | positioned on the said wafer. 前記マスクの一部を示す模式的拡大平面図である。It is a typical enlarged plan view showing a part of the mask. 前記ホトレジスト膜上に前記マスクを配置した状態の図9のA−A線及びB−B線に沿う一部の断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view taken along lines AA and BB in FIG. 9 in a state where the mask is disposed on the photoresist film. 前記ホトレジスト膜を現像した状態の図9のA−A線及びB−B線に沿う一部の断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view taken along lines AA and BB in FIG. 9 in a state where the photoresist film is developed. 前記ホトレジスト膜をマスクとして絶縁膜を選択的にエッチングした状態の図9のA−A線及びB−B線に沿う一部の断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view taken along lines AA and BB in FIG. 9 in a state where the insulating film is selectively etched using the photoresist film as a mask. 一部がメサに接続される電極を形成した状態の図9のA−A線及びB−B線に沿う一部の断面図である。FIG. 10 is a partial cross-sectional view taken along lines AA and BB in FIG. 9 in a state in which an electrode partially connected to the mesa is formed. 本実施例1の半導体レーザ素子を組み込んだ半導体レーザ装置の一部を切り欠いた斜視図である。It is the perspective view which notched a part of semiconductor laser device incorporating the semiconductor laser element of the present Example 1. FIG. 本発明の実施例2である半導体レーザ素子の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the semiconductor laser element which is Example 2 of this invention. 図16のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本実施例2の半導体レーザ素子の共振器端面部分の平面状態を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a planar state of a resonator end surface portion of the semiconductor laser device according to the second embodiment. 本発明の実施例3である半導体レーザ素子の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the semiconductor laser element which is Example 3 of this invention. 図19のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本発明の実施例3である半導体レーザ素子の製造方法において、半導体層の中層に中層半導体を形成する状態を示す模式図である。In the manufacturing method of the semiconductor laser element which is Example 3 of this invention, it is a schematic diagram which shows the state which forms a middle layer semiconductor in the middle layer of a semiconductor layer. 本発明の実施例4である半導体レーザ素子の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the semiconductor laser element which is Example 4 of this invention. 図22のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本発明の実施例5である半導体レーザ素子の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the semiconductor laser element which is Example 5 of this invention. 図24のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本実施例5の半導体レーザ素子の製造方法におけるウエハの劈開部分を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cleavage part of the wafer in the manufacturing method of the semiconductor laser element of the present Example 5. 本発明の実施例6である半導体レーザ素子の模式的斜視図である。It is a typical perspective view of the semiconductor laser element which is Example 6 of this invention. 図27のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本実施例6の半導体レーザ素子の共振器端面部分を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a resonator end face portion of a semiconductor laser device according to Example 6;

符号の説明Explanation of symbols

1…半導体レーザ素子、2…半導体基板、3…活性層、4…半導体層、5a,5b…溝、6…メサ(突条)、7…絶縁膜、7a…電流非注入用絶縁膜、9…導体層、9a…導体層、9b…マーク、10…電極(p電極)、10c…ボンディングパッド、11…電極(n電極)、15…レーザ光、20…ウエハ(半導体基板)、21…ホトレジスト膜、22…ホトマスク、23…素子形成領域、24,25…開口、30…半導体レーザ装置、31…パッケージ本体、32…蓋体、33…ヒートシンク、34…サブマウント、35…ワイヤ、40…受光素子(PD)、41,41a,41b,41c…リード、42…絶縁体、45,46…ワイヤ、50…光透過窓、51…透明ガラス板、55…中層半導体、57…第1の層、58…中層半導体、59…第2の層、60…拡散領域、61…劈開線。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor laser element, 2 ... Semiconductor substrate, 3 ... Active layer, 4 ... Semiconductor layer, 5a, 5b ... Groove, 6 ... Mesa (projection), 7 ... Insulating film, 7a ... Insulating film for non-injection of current, 9 ... Conductor layer, 9a ... Conductor layer, 9b ... Mark, 10 ... Electrode (p electrode), 10c ... Bonding pad, 11 ... Electrode (n electrode), 15 ... Laser light, 20 ... Wafer (semiconductor substrate), 21 ... Photoresist Membrane, 22 ... Photomask, 23 ... Element formation region, 24, 25 ... Opening, 30 ... Semiconductor laser device, 31 ... Package body, 32 ... Cover body, 33 ... Heat sink, 34 ... Submount, 35 ... Wire, 40 ... Light reception Element (PD) 41, 41a, 41b, 41c ... Lead, 42 ... Insulator, 45, 46 ... Wire, 50 ... Light transmission window, 51 ... Transparent glass plate, 55 ... Middle semiconductor, 57 ... First layer, 58 ... middle layer semiconductor, 9 ... second layer 60 ... diffusion region, 61 ... cleavage line.

Claims (6)

第1の導電型からなる半導体基板と、
前記半導体基板の上面に設けられる活性層と、
前記活性層上に形成される第2の導電型からなる半導体層と、
前記半導体層上に形成され、前記半導体基板及び前記活性層並びに前記半導体層によって形成される細長の共振器の端から端に亘って対応して設けられ、前記共振器の前記活性層部分に電流を注入する電極とを有し、
前記共振器の少なくとも一方の端側において、前記活性層への電流の注入を阻止する絶縁体からなる非注入部と、前記活性層への電流の注入をする注入部が前記共振器の延在方向に沿って周期的に設けられており、
前記共振器の端面に近接する1乃至複数の前記非注入部の長さは、これら非注入部を除く前記共振器の奥側の前記非注入部の長さよりも短くなっていることを特徴とする半導体レーザ素子。
A semiconductor substrate of the first conductivity type;
An active layer provided on an upper surface of the semiconductor substrate;
A semiconductor layer of the second conductivity type formed on the active layer;
An elongated resonator formed on the semiconductor layer and formed by the semiconductor substrate, the active layer, and the semiconductor layer is provided correspondingly from end to end, and a current is supplied to the active layer portion of the resonator. An electrode for injecting,
At least one end side of the resonator includes a non-injection portion made of an insulator that prevents injection of current into the active layer and an injection portion that injects current into the active layer. Provided periodically along the direction ,
The length of the one or more non-injection portions adjacent to the end face of the resonator is shorter than the length of the non-injection portion on the back side of the resonator excluding these non-injection portions. A semiconductor laser device.
前記非注入部の長さは一定であり、かつ隣接する前記非注入部間の間隔が前記共振器の端面から奥に向かうにつれて順次広くなっていることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。   2. The semiconductor according to claim 1, wherein the length of the non-injection part is constant, and an interval between the adjacent non-injection parts gradually increases from the end face of the resonator toward the back. Laser element. 第1の導電型からなる半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板の上面に活性層を形成する工程と、
前記活性層上に第2の導電型からなる半導体層を形成する工程と、
前記半導体層を除去するように2本の溝を所定間隔に形成して前記活性層上に前記2本の溝に挟まれる突出した1本のメサを複数形成し、前記メサの下に共振器を構成する工程と、
前記メサの上面を除いて前記半導体基板の上面を覆う絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に選択的に形成し、一部は前記メサ上に重なる電極を形成する工程と、
前記半導体基板の下面に電極を形成する工程と、
前記半導体基板及びその上の各層を前記メサとメサとの間で分断するとともに、前記メサに直交する方向に一定間隔で劈開して四角形の半導体レーザ素子を複数形成する工程とを有し、
前記分断及び前記劈開の前に、前記劈開が行われる劈開予定領域に、前記活性層への電流の注入を阻止する絶縁体からなる非注入部を前記共振器の延在方向に沿って周期的に設けておき、
前記共振器の端面に近接する1乃至複数の前記非注入部の長さを、これら非注入部を除く前記共振器の奥側の前記非注入部の長さよりも短く形成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
Preparing a semiconductor substrate of the first conductivity type;
Forming an active layer on the upper surface of the semiconductor substrate;
Forming a semiconductor layer of the second conductivity type on the active layer;
Two grooves are formed at predetermined intervals so as to remove the semiconductor layer, and a plurality of protruding mesa sandwiched between the two grooves are formed on the active layer, and a resonator is formed under the mesa. Comprising the steps of:
Forming an insulating film covering the top surface of the semiconductor substrate except for the top surface of the mesa;
Forming an electrode selectively on the insulating film, a part of which overlaps the mesa; and
Forming an electrode on the lower surface of the semiconductor substrate;
Dividing the semiconductor substrate and each layer thereon between the mesa and the mesa, and cleaving at regular intervals in a direction orthogonal to the mesa to form a plurality of rectangular semiconductor laser elements,
Before the division and the cleavage, a non-injection portion made of an insulator that prevents injection of current into the active layer is periodically formed in the planned cleavage region where the cleavage is performed along the extending direction of the resonator. It can be provided,
The length of the one or more non-injection portions adjacent to the end face of the resonator is formed shorter than the length of the non-injection portion on the back side of the resonator excluding these non-injection portions. Manufacturing method of semiconductor laser device.
前記非注入部の長さを一定にし、かつ隣接する前記非注入部間の間隔を前記共振器の端面から奥に向かうにつれて少なくとも所定の長さ域で順次広く形成することを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。 The length of the non-injection part is made constant, and an interval between the adjacent non-injection parts is formed so as to be gradually widened at least in a predetermined length region from the end face of the resonator toward the back. 4. A method for producing a semiconductor laser device according to 3 . 前記非注入部の長さを前記共振器の端面から奥に向かうにつれて少なくとも所定の長さ域で順次長く形成することを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。 4. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3 , wherein the length of the non-injection portion is sequentially increased in at least a predetermined length region from the end face of the resonator toward the back. 前記非注入部の長さを前記共振器の端面から奥に向かうにつれて少なくとも所定の長さ域で順次長く形成し、かつ隣接する前記非注入部間の間隔を前記共振器の端面から奥に向かうにつれて少なくとも所定の長さ域で順次広く形成することを特徴とする請求項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。 The lengths of the non-injection portions are sequentially increased in a predetermined length range from the end face of the resonator toward the back, and the interval between the adjacent non-injection portions is extended from the end face of the resonator to the back. 4. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3 , wherein the semiconductor laser device is formed so as to gradually widen at least in a predetermined length region.
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