JPH0252483A - Semiconductor laser device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser device and manufacture thereof

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JPH0252483A
JPH0252483A JP20438788A JP20438788A JPH0252483A JP H0252483 A JPH0252483 A JP H0252483A JP 20438788 A JP20438788 A JP 20438788A JP 20438788 A JP20438788 A JP 20438788A JP H0252483 A JPH0252483 A JP H0252483A
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JP
Japan
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layer
active layer
region
conductivity type
laser device
Prior art date
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Application number
JP20438788A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirobumi Namisaki
浪崎 博文
Etsuji Omura
悦司 大村
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPH0252483A publication Critical patent/JPH0252483A/en
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Abstract

PURPOSE:To achieve a uniform carrier distribution on an activation layer and an efficient current injection by forming each conductive-type impurities area penetrating the activation layer selectively from both the left and right sides and forming a p-n junction in reference to an activation area making higher a conductivity of one clad layer. CONSTITUTION:After a semiconductor laser device forms a high-resistance AlGaAs layer 4 on a semi-insulating(SI) GaAs substrate 10, it forms a P-AlGaAs clad layer 3, a multiple-quantum well, namely a MQW activation layer 2, and an n-Al GaAs clad layer 1 in sequence. Then, a p-type impurities ion impregnation area 20 and an n-type impurities ion implantation area 21 are formed on these by the ion implantation method, respectively. The edge of an n-type impurities implantation area 21 and that of a p-type impurities implantation area 20 within an n-AlGaAs layer 3 are in AlGaAs junction with a high potential barrier, nearly no current flows, current flows through a p-n junction around the activation layer 2 with lower potential barrier than it, and carriers (in this case, electron) are injected into this activation layer 2. Thus, distribution of the carriers injected into this activation layer 2 becomes nearly uniform, thus achieving an efficient injection.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体レーザ装置およびその製造方法に関
し、さらに詳しくは、光・電子集積回路(OEIG)と
して集積化し得る高性能な半導体レーザ装置およびその
製造方法に係るものである。
Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high-performance semiconductor laser device and a method for manufacturing the same, which can be integrated as an optoelectronic integrated circuit (OEIG). This relates to its manufacturing method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来例によるこの種の電子素子との集積化に適した半導
体レーザ装置の模式的に表わした各別の概要構成を第2
図および第3図に示す。
The schematic configuration of each conventional semiconductor laser device suitable for integration with this type of electronic device is shown in the second section.
As shown in FIG.

すなわち、まず、第2図に示した従来例構成において、
半導体レーザ装置は、半絶縁性(Sl)GaAs基板l
O上に、 p−へj2GaAsクラッド層3.活性領域
となる多重量子井戸(Multi Quantum W
ell、MQW)層2.n−八11 GaAsクラッド
層l、およびn−GaAsコンタクト層50を順次に形
成させ、その後、亜鉛(Zn)を選択的に拡散してn型
領域をストライブ状に残した上で、かつp−n接合が表
面に現われる部分でのn−GaAsコンタクト層50を
選択的に一部エッチング除去すると共に、残された口型
、およびp型それぞれの表面部に電極101,100を
形成させたものである。
That is, first, in the conventional configuration shown in FIG.
A semiconductor laser device uses a semi-insulating (Sl) GaAs substrate.
3. On top of the p-j2GaAs cladding layer. Multi-quantum well (Multi Quantum W) which becomes the active region
ell, MQW) layer 2. An n-811 GaAs cladding layer 1 and an n-GaAs contact layer 50 are sequentially formed, and then zinc (Zn) is selectively diffused to leave an n-type region in a stripe shape, and then a p-type region is formed. - A part of the n-GaAs contact layer 50 where the n-junction appears on the surface is selectively etched away, and electrodes 101 and 100 are formed on the remaining mouth-type and p-type surface areas, respectively. It is.

そして、このように構成された半導体レーザ装置では、
活性層としてのMQW層2でのZn拡故部分が無秩序化
されて、こSでは、丁度平均的な組成によるAl1Ga
As層になることが知られており、この構成によって、
いわゆる、埋め込み型のレーザ構造が得られる。
In the semiconductor laser device configured in this way,
The Zn spreading part in the MQW layer 2 as an active layer is disordered, and in this S, Al1Ga with an average composition is formed.
It is known that it becomes an As layer, and with this configuration,
A so-called buried laser structure is obtained.

従って、この第2図従来例構成にあっては、活性領域(
MQW層2での無秩序化されていない部分)での周辺部
に形成されるp−n接合、およびその上部n−Al1G
aAsと両側の拡散部分との間に形成される2つのp−
n接合をそれぞれにもつことになるもので、この場合、
前者のp−n接合は、後者のそれに比較して、その拡散
電位が低いために、p、n両電極間に電圧を印加すると
、電流は、電位の低い活性領域周辺でのp−n接合に流
れてキャリヤが活性領域に注入される。そして、前記し
たように、この活性領域の周辺部分が埋め込み型のレー
ザ装置と同様な構造にされて、いわゆる、屈折率導波路
構造を形成しているために、その幅が単一モードのみを
伝搬するのに充分なだけ狭くなっていれば、安定な発振
モードと低いしきい値とが得られ、しかも、その表面段
差が比較的小さく、かつp、n両電極を同一の平面上に
形成できることから、電子素子との集積化に適している
Therefore, in the conventional configuration shown in FIG.
The p-n junction formed at the periphery of the non-disordered portion of the MQW layer 2, and the n-Al1G above it.
Two p- formed between aAs and the diffusion parts on both sides
Each of them will have an n junction, in this case,
The former p-n junction has a lower diffusion potential than the latter, so when a voltage is applied between the p and n electrodes, the current flows through the p-n junction around the active region where the potential is low. carriers are injected into the active region. As mentioned above, the peripheral part of this active region has a structure similar to that of a buried laser device, forming a so-called refractive index waveguide structure, so that its width allows only a single mode. If the width is narrow enough for propagation, a stable oscillation mode and a low threshold value can be obtained, and the surface level difference is relatively small, and both the p and n electrodes are formed on the same plane. This makes it suitable for integration with electronic devices.

また、第3図従来例構成の半導体レーザ装置においては
、高抵抗のAffiGaAs層1,3に挟まれた活性領
域となるMQW層2にまで達する口型およびp型不純物
領域21.20が形成され、これが首記と同様に無秩序
化されており、この場合には、電流がp型拡散領域21
側からMQW活性層2を通してn型拡散領域20側に流
れる。つまり、この場合。
In addition, in the semiconductor laser device having the conventional structure shown in FIG. 3, mouth-type and p-type impurity regions 21 and 20 are formed that reach up to the MQW layer 2, which is the active region sandwiched between the high-resistance AffiGaAs layers 1 and 3. , this is disordered as in the above, and in this case, the current flows through the p-type diffusion region 21
It flows from the side through the MQW active layer 2 to the n-type diffusion region 20 side. That is, in this case.

電流の注入機構が若干異なることにはなるが、前例の場
合と同様に、こ工でも、電子素子との集積化に適し、良
好な特性の半導体レーザ装置が得られるのである。
Although the current injection mechanism is slightly different, as in the case of the previous example, a semiconductor laser device with good characteristics and suitable for integration with electronic devices can be obtained with this method.

〔発明が解決しようとする課届〕[Department notification that the invention attempts to solve]

しかしながら、前記した従来例での第2図による半導体
レーザ装置の構造では、電流を活性領域に有効に注入し
得るが、同活性領域とその周辺部分での1lGaAs層
との間の屈折率差が比較的大きいために、単一横モード
を得るのには、その幅を2μm程度以下にまで極めて狭
くしなければならず、しかも、この狭くされた部分の上
に低接触抵抗を有する口型電極を形成することが頗る困
難である。
However, in the structure of the conventional semiconductor laser device shown in FIG. 2, although current can be effectively injected into the active region, the difference in refractive index between the active region and the 11GaAs layer in the surrounding area is large. Because of its relatively large size, its width must be extremely narrowed to about 2 μm or less to obtain a single transverse mode, and a mouth-shaped electrode with low contact resistance is placed on top of this narrowed portion. It is extremely difficult to form a

また、一方、従来例での第3図による半導体レーザ装置
の構造では、電流が活性領域に対して横方向から注入さ
れるため、キャリヤに分布を生じて効率のよい注入とは
ならず、かつまた、抵抗値が高くなってその連続発振特
性に制限を受けることになる。
On the other hand, in the conventional structure of the semiconductor laser device shown in FIG. 3, current is injected from the side to the active region, which causes carrier distribution and does not result in efficient injection. Moreover, the resistance value becomes high, and its continuous oscillation characteristics are limited.

さらに、これらの各従来例による半導体レーザ装置の両
者とも、活性領域に光を有効に閉じ込めるためには、ク
ラッド層を2μ田程度以上に比較的厚くする必要があり
、通常での不純物のイオン注入法では、その注入深さが
お\よそ2μm程度までしか到達し得ないので、この不
純物の導入には、作業性、制御性などが比較的乏しい不
純物拡散法を適用しなければならないと云う不利があっ
た。
Furthermore, in both of these conventional semiconductor laser devices, in order to effectively confine light in the active region, it is necessary to make the cladding layer relatively thick to about 2 μm or more, and it is necessary to make the cladding layer relatively thick by approximately 2 μm or more, which requires ion implantation of impurities. With this method, the implantation depth can only reach approximately 2 μm, so the disadvantage is that the impurity diffusion method, which has relatively poor workability and controllability, must be used to introduce this impurity. was there.

従って、この発明の目的とするところは、従来のこのよ
うな問題点を改善した。この種の半導体レーザ装置およ
びその製造方法を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to improve these conventional problems. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device of this type and a method for manufacturing the same.

〔課屈を解決するための手段〕[Means for resolving burdens]

前記目的を達成するために、この発明に係る半導体レー
ザ装置は、活性層を両側から第1.および第2のクラッ
ド層で挟んだ3層構造を有するレーザ装置において、導
波モードの電磁界分布の広がりに比較して充分に厚い半
絶縁性の領域を形成し、かつこの半絶縁性領域上に、こ
の3層構造に対して、活性層を貫通する各別の導電型の
不純物領域を左右から選択的に形成させ、少なくとも一
方のクラッド層の導電率を高くして、活性領域との間に
p−n接合を形成させたものであり、また、この発明に
係る半導体レーザ装置の製造方法は、3層構造での活性
層までの厚さを小さくすると共に、基板側にレーザ発振
光に対して透明になる領域を形成させて、各別の導電型
の不純物領域をイオン注入により導入し得るようにした
ものである。
In order to achieve the above object, the semiconductor laser device according to the present invention has an active layer formed from both sides of the first . In a laser device having a three-layer structure sandwiched between second cladding layers, a semi-insulating region that is sufficiently thick compared to the spread of the electromagnetic field distribution in the waveguide mode is formed, and on this semi-insulating region, In this three-layer structure, impurity regions of different conductivity types penetrating the active layer are selectively formed from the left and right sides, and the conductivity of at least one cladding layer is increased to increase the conductivity between the active region and the active layer. In addition, the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention reduces the thickness up to the active layer in a three-layer structure, and also provides a substrate side for laser oscillation light. A transparent region is formed on the other hand, and impurity regions of different conductivity types can be introduced by ion implantation.

すなわち、この発明は、1000Å以下の厚さ、または
単層、あるいは多重の量子井戸からなる活性層を、第1
導電型のクラッド層、および第1.第2導電型、または
高抵抗のクラッド層により両側から挟んだ3層構造を設
け、また、この3層構造に対し、少なくとも前記活性層
を貫通する第1゜および第2導電型の不純物領域を左右
からそれぞれ選択的に形成して、同活性層の該当領域部
分を無秩序化したことを特徴とする半導体レーザ装置で
あり、また、この発明方法は、導波モードの電磁界分布
の広がりに比較して充分に厚い半絶縁性の領域を形成す
る工程と、この半絶縁性領域上に、1000Å以下の厚
さ、または四層、あるいは多重の量子井戸からなる活性
層を、第1導電型のクラッド層、および第1.第2導電
型、または高抵抗のクラッド層により両側から挟んだ厚
さ2μm以下の3層構造を設ける工程と、この3層構造
に対し、少なくとも前記活性層を貫通する第1.および
第2導電型の不純物領域を左右からそれぞれ選択的に形
成して、同活性層の該当領域部分を無秩序化する工程と
を、少なくとも含むことを特徴とする半導体レーザ装置
の製造方法である。
That is, the present invention provides an active layer having a thickness of 1000 Å or less, a single layer, or multiple quantum wells as the first layer.
a conductive type cladding layer; and a first cladding layer. A three-layer structure sandwiched from both sides by second conductivity type or high-resistance cladding layers is provided, and impurity regions of first and second conductivity types penetrating at least the active layer are provided in this three-layer structure. This is a semiconductor laser device characterized in that the active layer is selectively formed from the left and right sides to disorder the corresponding regions of the active layer, and the method of the present invention is characterized in that the electromagnetic field distribution of the waveguide mode is spread out. forming a sufficiently thick semi-insulating region, and forming an active layer of the first conductivity type on the semi-insulating region with a thickness of 1000 Å or less, or consisting of four layers or multiple quantum wells. a cladding layer, and a first cladding layer; a step of providing a three-layer structure with a thickness of 2 μm or less sandwiched from both sides by second conductivity type or high-resistance cladding layers; and selectively forming impurity regions of the second conductivity type from the left and right sides to disorder the corresponding regions of the active layer.

〔作   用〕[For production]

従って、この発明においては、活性層を両側から第1.
および第2のクラッド層で挟んだ3層構造に対して、活
性層を貫通する各別の導電型の不純物領域を左右から選
択的に形成させ、かつ少なくとも一方のクラッド層の導
電率を高くして、活性領域との間にp−n接合を形成さ
せるようにしたので、活性層に均一なキャリヤ分布をも
たらし得て、効率のよい電流注入を行なうことができ、
また、3層構造での活性層までの厚さを小さくさせて、
かつ基板側にレーザ発振光に対して透明になる領域を形
成させているために、不純物領域をイオン注入によって
容易に形成できる。
Therefore, in the present invention, the active layer is first .
Then, impurity regions of different conductivity types penetrating the active layer are selectively formed from the left and right sides of the three-layer structure sandwiched between the second cladding layers, and the conductivity of at least one of the cladding layers is increased. Since a p-n junction is formed between the active region and the active region, a uniform carrier distribution can be brought about in the active layer, and efficient current injection can be performed.
In addition, by reducing the thickness up to the active layer in the three-layer structure,
Furthermore, since a region transparent to laser oscillation light is formed on the substrate side, an impurity region can be easily formed by ion implantation.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下、この発明に係る半導体レーザ装置およびその製造
方法の一実施例につき、第1図を参照して詳細に説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

第1図はこの実施例を適用した半導体レーザ装置の概要
構成を模式的に示す断面図であり、この第1図実施例構
成において、前記第2図および第3図従来例構成と同一
符号は同一または相当部分を示している。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the general structure of a semiconductor laser device to which this embodiment is applied. In the structure of the embodiment shown in FIG. Indicates the same or equivalent part.

すなわち、この第1図に示す実施例構成において、半導
体レーザ装置は、半絶縁性(SI)GaAs基板lO上
に、高抵抗JIGaAs層4を形成させたのち、この高
抵抗Aj!GaAs層4上にあって、p−Al1.Ga
Asクラット層3.多重量子井戸となるMQW活性層2
゜ロー11GaAsクラツド層lを順次に形成させ、つ
いで、これらの上からイオン注入法を用いることにより
、 p型不純物イオン注入領域20.およびn型不純物
イオン注入領域21をそれぞれに形成させたものである
つ こ)で、イオン注入操作においては、しばしば結晶欠陥
低減などのために、その注入後、熱処理を施すが、この
実施例の場合での前記各不純物イオン注入領域20.2
1は、熱処理後にあって不純物が移動した領域部分をも
含むものとする。また、これらの各不純物イオン注入領
域20.21を形成する場合、そのp型の不純物イオン
としてはBe、Mgなどが、 n型の不純物イオンとし
てはSiなどがそれぞれに代表的なものであるが、特に
、これらにのみに限定されない。さらに、MQW活性層
2としては、 p型、またはn型、もしくはアンドープ
型(軽いn型、またはp型)の何れであってもよいが、
この場合、 p型のものとしている。
That is, in the embodiment configuration shown in FIG. 1, the semiconductor laser device forms a high-resistance JI GaAs layer 4 on a semi-insulating (SI) GaAs substrate lO, and then forms a high-resistance JI GaAs layer 4 on the semi-insulating (SI) GaAs substrate lO. On the GaAs layer 4, p-Al1. Ga
As crat layer 3. MQW active layer 2 which becomes multiple quantum well
By sequentially forming row 11 GaAs cladding layers l and then using an ion implantation method from above, p-type impurity ion implantation regions 20. and an n-type impurity ion implantation region 21).In the ion implantation operation, heat treatment is often performed after the implantation in order to reduce crystal defects, etc., but in the case of this embodiment. Each impurity ion implantation region 20.2 in
1 also includes the region after the heat treatment to which impurities have migrated. When forming each of these impurity ion implantation regions 20.21, typical p-type impurity ions include Be, Mg, etc., and typical n-type impurity ions include Si, etc. , in particular but not limited to these. Furthermore, the MQW active layer 2 may be p-type, n-type, or undoped (light n-type or p-type).
In this case, it is assumed to be p-type.

しかして、この実施例構成において、前記したMQW活
性層2は、イオン注入によって無秩序化され、平均的な
llGaAs組成となって、いわゆる埋め込み型のレー
ザと同様な屈折率導波路構造を形成しており、この状態
で、この活性層2の幅が2μm程度以下になると、この
導波路は、基本横モードのみを伝搬するようになって安
定した発振モードが得られる。そして、この場合9図示
省略したが、各電極は、これらのp型、n型の各不純物
イオン注入領域20.21の表面部にそれぞれ選択的に
形成されるために、たとえ活性層2の幅がどのように狭
くとも、充分な大きさの電極を形成できることになって
、館記した第2図の従来例構成でのような問題を生ずる
おそれがない。なお、この場合、低接触抵抗を得るため
に、同第2図の従来例構成の場合と同様に、各電極の下
にGaAsコンタクト層を設けても、他の特性、その他
に影響を及ぼすことがない。
In this embodiment, the MQW active layer 2 is disordered by ion implantation and has an average composition of 11GaAs, forming a refractive index waveguide structure similar to that of a so-called buried laser. In this state, when the width of the active layer 2 becomes approximately 2 μm or less, the waveguide propagates only the fundamental transverse mode, resulting in a stable oscillation mode. Although not shown in this case, since each electrode is selectively formed on the surface of each of these p-type and n-type impurity ion implantation regions 20 and 21, even if the width of the active layer 2 No matter how narrow the electrode is, it is possible to form an electrode of sufficient size, and there is no risk of causing the problem described in the conventional configuration shown in FIG. 2. In this case, even if a GaAs contact layer is provided under each electrode in order to obtain low contact resistance, as in the case of the conventional configuration shown in FIG. 2, other characteristics may be affected. There is no.

従って、このように構成されるこの実施例の場合にあっ
て、そのp−n接合は、連続した次の4つの部分によっ
て形成されることになる。
Therefore, in the case of this embodiment configured in this manner, the pn junction is formed by the following four consecutive parts.

すなわち、■p−Al1GaAs層1中でのn型不純物
注入領域21喘と、■活性層2とn型不純物注入領域2
1の間と、■活性層2とn−Affi GaAs層3の
間と、それに、■n−^42 GaAs層3中でのp型
不純物注入領@20端との各部分である。しかして、こ
れらの各部分のうち、■および■の各接合部分は、ポテ
ンシャル障壁の高い^l GaAs接合となるために、
電流が殆ど流れずに、これよりもポテンシャル障壁の低
い活性層2周辺のp−n接合を通して電流が流れて、こ
の活性層2にキャリヤ(この場合、電子)が注入される
ことになり、また、方、この活性層2の横幅が、おへよ
そ2μm程度で、その厚さは、お\よそO01μm程度
であるから、大部分の電流は、この横幅に沿った■のp
−n接合部分を流れることになり、活性層2内に注入さ
九るキャリヤの分布がはジー様になって効率のよい注入
が可能になる。そしてまた、この場合。
That is, (1) the n-type impurity implanted region 21 in the p-Al1GaAs layer 1; (2) the active layer 2 and the n-type impurity implanted region 2;
(1) between the active layer 2 and the n-Affi GaAs layer 3; and (2) the p-type impurity implanted region @20 end in the n-^42 GaAs layer 3. Of these parts, the junction parts ■ and ■ become GaAs junctions with high potential barriers, so
Almost no current flows, but current flows through the p-n junction around the active layer 2, which has a lower potential barrier than this, and carriers (electrons in this case) are injected into the active layer 2. On the other hand, the width of this active layer 2 is about 2 μm at the navel, and the thickness is about 01 μm, so most of the current flows along this width.
The distribution of carriers flowing through the -n junction and injected into the active layer 2 becomes G-like, allowing efficient injection. And also in this case.

活性層と一方のクラッド層との間にp−n接合が形成さ
れていれば、他方のクラッド層は高抵抗層であってもよ
く、さらに、相対するクラッド層の導電型についても同
一であってよく、後者の場合。
As long as a p-n junction is formed between the active layer and one cladding layer, the other cladding layer may be a high-resistance layer, and the conductivity types of the opposing cladding layers are also the same. Well, in the latter case.

キャリヤは、活性層に対して主に上下の2方向から注入
される。
Carriers are injected into the active layer mainly from two directions, upper and lower.

しかして、前記活性層構造を得るための手段としては、
不純物イオン注入法があるが、先にも述べたように、こ
の不純物イオン注入法における注入深さは、イオンの種
類とかその加速電圧にもよるが、通常の場合、一般に2
μm程度、せいぜい3μmまでの範囲内である。なお、
勿論、この不純物イオン注入性以外にも、不純物拡散法
があるが、この不純物拡散法では、作業性、制御性など
が悪いことから、こSでは、不純物イオン注入法を用い
る。
Therefore, as a means for obtaining the active layer structure,
There is an impurity ion implantation method, but as mentioned earlier, the implantation depth in this impurity ion implantation method depends on the type of ion and its acceleration voltage, but in normal cases, it is generally 2.
It is within the range of about .mu.m, up to 3 .mu.m at most. In addition,
Of course, there is an impurity diffusion method other than this impurity ion implantation method, but since this impurity diffusion method has poor workability and controllability, the impurity ion implantation method is used in this S.

そして、このように不純物イオン注入法を用いることに
よって活性層構造を形成するのには、少なくともMQW
活性層2を突き抜けて、それぞれの各不純物領域20.
21を形成させる必要がある。
In order to form the active layer structure by using the impurity ion implantation method in this way, at least MQW
Penetrating through the active layer 2, each impurity region 20.
It is necessary to form 21.

つまり、不純物のイオン注入が下層のクラッド層lを越
えない場合には、そのフロントに広いp−n接合を生じ
て寄生容量が増し、周波数特性の劣化を招くことになる
もので、このため不純物イオン注入法を用いて活性層構
造を形成するのには、これらの3層3.2.および1構
造を突き抜けて各不純物領域20.21を形成させなけ
ればならない。
In other words, if the impurity ion implantation does not go beyond the underlying cladding layer l, a wide p-n junction will occur at the front, increasing parasitic capacitance and deteriorating the frequency characteristics. To form the active layer structure using the ion implantation method, these three layers 3.2. Each impurity region 20, 21 must be formed by penetrating through one structure.

従って、前記した要求を満すために、この実施例におい
ては、結果的に、これらの3層3,2.およびl構造の
全体の厚さをして、イオン注入可能な深さに対応した範
囲内に形成するが、一方、3層構造全体の厚さをこのよ
うに設定すると、表面側のクラッド層3の厚さがIgm
程度になり、この表面側での空気やパッシベーション膜
などの光の屈折率が、半導体結晶のそれよりも低いため
に、光の電磁界分布を結晶内部に向って押し広げること
、つまり、電磁界がGaAs基板IO側に向って長い裾
を引くことになり、しかも、このGaAs基板IOがレ
ーザ光に対して透明でないことから、このレーザ光がG
aAs基板lOに吸収されて損失になる。仇って、この
実施例では、これを避けるために、GaAs基板IOと
3層3.2.およびl構造との間にあって、レーザ光に
対して透明でかつ電気的には不活性な高抵抗A11.G
aAs層4を設けるのである。そして、この場合、下側
のクラッド層lが高抵抗層であるときには、同層を厚く
形成させてもよいことは勿論である。
Therefore, in order to satisfy the above requirements, in this embodiment, these three layers 3, 2 . The total thickness of the 3-layer structure and 3-layer structure is set within a range corresponding to the depth that can be implanted. The thickness of is Igm
Since the refractive index of air and passivation film on this surface side is lower than that of the semiconductor crystal, the electromagnetic field distribution of light is expanded toward the inside of the crystal, that is, the electromagnetic field will draw a long tail toward the GaAs substrate IO side, and since this GaAs substrate IO is not transparent to the laser beam, this laser beam will be
It is absorbed by the aAs substrate IO and becomes a loss. Therefore, in this embodiment, in order to avoid this, a GaAs substrate IO and three layers 3.2. and the high-resistance A11.1 which is transparent to laser light and electrically inert. G
The aAs layer 4 is provided. In this case, when the lower cladding layer l is a high resistance layer, it goes without saying that the same layer may be formed thickly.

なお、前記実施例においては、説明を簡略化させるため
に、AfGaAs系の半導体材料を用いたレーザ構造の
場合について述べたが、この発明は、必ずしもこの場合
についてのみ限られるものではなく、例えば、 InP
系などの他の半導体材料を用いるレーザ構造の場合にあ
っても適用して同様な作用、効果が得られる。そして、
このInP系のレーザ構造の場合には、 InP基板自
体がレーザ光に対して透明であるために、半絶縁性基板
を用いるときは、あらためて別途透明領域部分を設ける
必要がない。
In addition, in the above embodiment, in order to simplify the explanation, the case of a laser structure using an AfGaAs-based semiconductor material has been described, but the present invention is not necessarily limited to this case; for example, InP
Similar functions and effects can be obtained even in the case of a laser structure using other semiconductor materials such as a semiconductor material. and,
In the case of this InP-based laser structure, since the InP substrate itself is transparent to laser light, there is no need to provide a separate transparent region when a semi-insulating substrate is used.

また、前記活性層としては、多重の量子井戸からなるM
QW層にのみ限られず、単層の量子井戸であってもよく
、かつ不純物導入によって無秩序化されるのに充分な薄
さであれば、必ずしも量子効果の見られない厚さであっ
ても、木質的に変りのない動作を行ない得るもので、そ
の厚さは、通常、 1000Å以下である。さらに、ク
ラッド層については、必ずしもその組成が一様である必
要はなく、例えば、よく知られているStlC(Sep
arateConfinement l−1etero
structure)構造であるとか、GRIN(Gr
aded Index)−SCI(構造などにも同様に
適用できることが明らかである。
Further, as the active layer, M is composed of multiple quantum wells.
It is not limited to a QW layer, but may be a single-layer quantum well, and as long as it is thin enough to be disordered by introducing impurities, even if the thickness is such that no quantum effect is necessarily observed. It can operate without any change in wood quality, and its thickness is usually less than 1000 Å. Furthermore, the composition of the cladding layer does not necessarily have to be uniform; for example, the well-known StlC (Sep.
arateConfinement l-1etero
structure) or GRIN (Gr
It is clear that the present invention can be similarly applied to structures such as ``aded Index''-SCI (structure, etc.).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、この発明によれば、活性層を両側
から第1.および第2のクラッド層で挟んだ3層構造を
有する半導体レーザ装置において、基板側に形成させた
レーザ発振光に対して透明になる領域上に、3層構造を
形成させると共に、この3層構造に対して、活性層を貫
通する各別の導電型の不純物領域を左右から選択的に形
成させ、かつ少なくとも一方のクラッド層の導電率を高
くして、活性領域との間にp−n接合を形成させている
ために、活性層に均一なキャリヤ分布をもたらして、効
率のよい電流注入をなすことができ、かつ電子素子との
集積化に適した構成が得られるのであり、また、3層構
造での活性層までの厚さを小さくさせたから、イオン注
入によって活性層に達する不純物領域を容易に形成でき
、その製造工程を簡略化できるなどの優れた特長を有す
るものである。
As described in detail above, according to the present invention, the active layer is formed from both sides in the first . In a semiconductor laser device having a three-layer structure sandwiched between second cladding layers, a three-layer structure is formed on a region that is transparent to laser oscillation light formed on the substrate side, and the three-layer structure is In contrast, by selectively forming impurity regions of different conductivity types penetrating the active layer from the left and right sides, and increasing the conductivity of at least one cladding layer, a p-n junction is formed between the active region and the active region. 3, it is possible to provide a uniform carrier distribution in the active layer for efficient current injection, and to obtain a structure suitable for integration with electronic devices. Since the thickness up to the active layer in the layered structure is reduced, it has excellent features such as being able to easily form an impurity region that reaches the active layer by ion implantation and simplifying the manufacturing process.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例を適用した半導体レーザ装
置の概要構成を模式的に示す断面図であり、また、第2
図および第3図は従来の各別個による同上半導体レーザ
装置の概要構成を模式的に示すそれぞれに断面図である
。 l・・・・p−+l GaAsクラッド層、2・・・・
MQW活性層、3・・・・n−A 11 GaAsクラ
ッド層、4・・・・高抵抗AuGaAs層、10−−−
−半絶縁性(Sl)GaAs基板、20・・・・p型不
純物イオン注入領域、21・・・・n型不純物イオン注
入領域。 第1図 第2図 代理人  大  岩  増  雄 V 第3図 2、発明の名称 半導体レーザ装置およびその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所    東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名
 称  (601)三菱電機株式会社代表者志岐守哉 4、代 埋入 補正の対象 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 (2)同書6頁17行〜19行の「導波モードの・・・
かつこの半絶縁性領域上に、」を削除する。 (3)同書7頁6行の「基板側に」の後に次の文を加入
する。 「高抵抗のかつ」 (4)同書7頁20行〜8頁2行の「充分に厚い・・・
この半絶縁性領域上に、」を「充分に厚い高抵抗のかつ
レーザ発振光に対して透明な領域を形成する工程と、こ
の高抵抗領域上に、」と補正する。 (5)同書13頁15〜16行の「クラッド層1」を「
クラッド層3」と補正する。 (6)同書14頁1行の「形成させ々ければならない。 」を「形成させることが望ましい。」と補正する。 (7)同書14頁19行の「クラッド層1」を「クラッ
ド層3」と補正する。 (8)同書16頁9行の「基板側に形成させた」の後に
次の文を加入する。 「高抵抗かつ」 特許請求の範囲 (1)  100OX以下の厚さ、または単層あるいは
多重の量子井戸からなる活性層を、第1導電型のクラッ
ド層、および第1.第2導電型、または高抵抗のクラッ
ド層によシ両側から挾んだ3層構造を設け、また、この
3層構造に対し、少なくとも前記活性層を貫通する第1
.および第2導電型の不純物領域を左右からそれぞれ選
択的に形成して、同活性層の該当領域部分を無秩序化し
たことを特徴とする半導体レーザ装置。 (2)導波モードの電磁界分布の広がシに比較して充分
に厚い高抵抗のかつレーザ発振光に対して透明な領域を
形成する工程と、との高抵抗領域上に、1000X以下
の厚さ、または単層あるいは多重の量子井戸からなる活
性層を、第1導電型のクラッド層、および第1.第2導
電型、または高抵抗のクラッド層により両側から挾んだ
厚さ2am以下の3層構造を設ける工程と、この3層構
造に対し、少な(とも前記活性層を貫通する第1.およ
び第2導電型の不純物領域を左右からそれぞれイオン注
入によシ選択的に形成して、同活性層の該当領域部分を
無秩序化する工程とを、少なくとも含むことを特徴とす
る半導体レーザ装置の製造方法。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing the general configuration of a semiconductor laser device to which an embodiment of the present invention is applied, and FIG.
FIG. 3 and FIG. 3 are sectional views each schematically showing the general structure of a conventional separate semiconductor laser device. l...p-+l GaAs cladding layer, 2...
MQW active layer, 3... n-A 11 GaAs cladding layer, 4... high resistance AuGaAs layer, 10---
- Semi-insulating (Sl) GaAs substrate, 20... p-type impurity ion implantation region, 21... n-type impurity ion implantation region. Figure 1 Figure 2 Attorney Masuo Oiwa Figure 3 Figure 2 Name of the invention Semiconductor laser device and its manufacturing method 3 Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 2-chome Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 2 No. 3 Name (601) Mitsubishi Electric Corporation Representative Moriya Shiki 4 Subject of substituting amendment 6 Contents of amendment (1) The scope of claims in the specification will be amended as shown in the attached sheet. (2) “The guided mode...
And on this semi-insulating area, delete ". (3) Add the following sentence after "on the board side" on page 7, line 6 of the same book. “High resistance cutlet” (4) “Thick enough...” from page 7, line 20 to page 8, line 2 of the same book.
"On this semi-insulating region" is corrected to "a step of forming a sufficiently thick region of high resistance and transparent to laser oscillation light, and on this high resistance region." (5) "Clad layer 1" on page 13, lines 15-16 of the same book as "
cladding layer 3". (6) In the first line of page 14 of the same book, "it must be formed as soon as possible" is amended to "it is desirable to be formed." (7) "Clad layer 1" on page 14, line 19 of the same book is corrected to "clad layer 3." (8) Add the following sentence after "formed on the substrate side" on page 16, line 9 of the same book. "High resistance and" Claim (1) An active layer having a thickness of 100 OX or less or consisting of a single layer or multiple quantum wells, a cladding layer of a first conductivity type, and a first conductivity type cladding layer. A three-layer structure is provided between the second conductivity type or high-resistance cladding layer from both sides, and a first
.. and a semiconductor laser device characterized in that impurity regions of a second conductivity type are selectively formed from the left and right sides to disorder the corresponding regions of the active layer. (2) forming a region of high resistance that is sufficiently thick compared to the spread of the electromagnetic field distribution of the waveguide mode and transparent to the laser oscillation light; , or a single layer or multiple quantum wells, a cladding layer of a first conductivity type, and a first conductivity type cladding layer. A step of providing a three-layer structure with a thickness of 2 am or less sandwiched from both sides by second conductivity type or high-resistance cladding layers, Manufacturing a semiconductor laser device comprising at least the step of selectively forming impurity regions of a second conductivity type from the left and right sides by ion implantation to disorder the corresponding regions of the active layer. Method.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)1000Å以下の厚さ、または単層あるいは多重
の量子井戸からなる活性層を、第1導電型のクラッド層
、および第1、第2導電型、または高抵抗のクラッド層
により両側から挟んだ3層構造を設け、また、この3層
構造に対し、少なくとも前記活性層を貫通する第1、お
よび第2導電型の不純物領域を左右からそれぞれ選択的
に形成して、同活性層の該当領域部分を無秩序化したこ
とを特徴とする半導体レーザ装置。
(1) An active layer with a thickness of 1000 Å or less, or consisting of a single layer or multiple quantum wells, is sandwiched from both sides by a cladding layer of a first conductivity type and a cladding layer of a first conductivity type, a second conductivity type, or a high resistance cladding layer. A three-layer structure is provided, and impurity regions of first and second conductivity types penetrating at least the active layer are selectively formed from the left and right sides of the three-layer structure, respectively, to form impurity regions of the corresponding active layer. A semiconductor laser device characterized by having a disordered region.
(2)導波モードの電磁界分布の広がりに比較して充分
に厚い半絶縁性の領域を形成する工程と、この半絶縁性
領域上に、1000Å以下の厚さ、または単層あるいは
多重の量子井戸からなる活性層を、第1導電型のクラッ
ド層、および第1、第2導電型、または高抵抗のクラッ
ド層により両側から挟んだ厚さ2μm以下の3層構造を
設ける工程と、この3層構造に対し、少なくとも前記活
性層を貫通する第1、および第2導電型の不純物領域を
左右からそれぞれイオン注入により選択的に形成して、
同活性層の該当領域部分を無秩序化する工程とを、少な
くとも含むことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方
法。
(2) A step of forming a semi-insulating region that is sufficiently thick compared to the spread of the electromagnetic field distribution of the waveguide mode, and a step of forming a semi-insulating region with a thickness of 1000 Å or less, or a single layer or multiple layers on this semi-insulating region. A step of providing a three-layer structure with a thickness of 2 μm or less in which an active layer consisting of a quantum well is sandwiched from both sides by a cladding layer of a first conductivity type and a cladding layer of a first conductivity type, a second conductivity type, or a high resistance; selectively forming first and second conductivity type impurity regions penetrating at least the active layer in the three-layer structure by ion implantation from the left and right sides, respectively;
1. A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising at least the step of disordering a corresponding region of the active layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015220323A (en) * 2014-05-16 2015-12-07 日本電信電話株式会社 Semiconductor optical device

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