JPH03196688A - Semiconductor laser and its manufacture - Google Patents

Semiconductor laser and its manufacture

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JPH03196688A
JPH03196688A JP1337120A JP33712089A JPH03196688A JP H03196688 A JPH03196688 A JP H03196688A JP 1337120 A JP1337120 A JP 1337120A JP 33712089 A JP33712089 A JP 33712089A JP H03196688 A JPH03196688 A JP H03196688A
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清司 大仲
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Abstract

PURPOSE:To reduce an oscillation threshold value by forming a confinement layer of n-type AlInP, AlGaInP or AlGaAs whose refractive index is lower than that of a p-type AlGaInP clad layer on a surface of the p-type AlGaInP clad layer at both sides of a stripe. CONSTITUTION:An n-type AlInP confinement layer 105 whose refractive index is lower than that of a p-type AlGaInP clad layer 104 is formed on a surface of the p-type AlGaInP clad layer 104 at both sides of a stripe 10. Since the refractive index of an n-type AlInP clad layer 102 is lower than that of the p-type AlGaInP clad layer 104, light oozes largely to the side of the p-type AlGaInP clad layer 104; therefore, it is possible to confine and wave-guide light effectively also in a direction parallel to an active layer 103 by the n-type AlInP confinement layer 105 whose refractive index is smaller than that of the AlGaInP clad layer 104 provided to both sides of the stripe. Thereby, an oscillation threshold value can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はAlGaInPなどの材料で構成され、横モー
ドが制御された半導体レーザおよびその製造方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser made of a material such as AlGaInP and having a controlled transverse mode, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 700nm以下の可視光の波長で発光する半導体レーザ
は光ディスク、レーザプリンタ、バーコードリーダなど
に用いる光源として注目されている。中でもGaAsを
基板とし、これに格子整合するG as、s I nt
a、sP (以下の説明ではGaInPと略記する)ま
たは(A l xG a I−X) Q、6 I ns
、6P(以下の説明ではAlGaInPと略記する)を
活性層、AlGaInPをクラッド層とするダブルヘテ
ロ接合型半導体レーザはGaAsに格子整合する■−■
族化合物半導体の中で最も短い波長の光を出すことがで
きるので可視光半導体レーザの材料として有望である。
2. Description of the Related Art Semiconductor lasers that emit light at visible wavelengths of 700 nm or less are attracting attention as light sources for use in optical discs, laser printers, bar code readers, and the like. Among them, GaAs is used as a substrate and lattice-matched to it.
a, sP (abbreviated as GaInP in the following explanation) or (A l x Ga I-X) Q, 6 Ins
, a double heterojunction semiconductor laser with 6P (abbreviated as AlGaInP in the following explanation) as an active layer and AlGaInP as a cladding layer is lattice matched to GaAs ■-■
Since it can emit light with the shortest wavelength among group compound semiconductors, it is a promising material for visible light semiconductor lasers.

第3図に従来の横モード制御型のAlGaInP系半導
体レーザのおのおのの製作工程における断面構造を示す
。まず最初に第3図(a)に示すように、(100)面
を主面とするn型GaAs基板301の表面に、n型A
lGa1nPクラッド層302、GaInP活性層30
3、p型AlGa I nPクラッド層304、p型G
aInPバッファ層305をMo−vpE法(有機金属
気相成長法)で順次結晶成長する。次に、<011>方
向にストライブ状に形成した5i02膜306をマスク
としてp型Ga1nPバッファ層305を例えばCC1
4ガスを用いたRIE(反応性イオンエツチング)によ
りエツチングし、さらにp型AlGaInPクラッド層
304を例えば40℃の熱濃硫酸でエツチングすると第
3図(b)に示すようになる。次にSiO2膜306を
マスクとじてMO−VPE法によりn型GaAs電流ブ
ロック層307を選択的に結晶成長すると第3図(C)
に示すようになる。選択成長のマスクとして用いたSi
O2膜306を除去したのち全面にp型GaAsコンタ
クト層308をMO−VPE法により結晶成長すると第
3図(d)に示すようにストライブが埋め込まれる。最
後に表面にAu/Zn/Auからなるp型オーミックコ
ンタクト層309を形成し、裏面を研石およびエツチン
グして基板を薄くしたのちAu−Ge/Ni/Auから
なるn型オーミックコンタクト層3.10を形成すると
第3図(e)に示すように従来の横モード制御型のAl
GaInP系半導体レーザが完成する。
FIG. 3 shows the cross-sectional structure of a conventional transverse mode control type AlGaInP semiconductor laser during each manufacturing process. First, as shown in FIG. 3(a), an n-type A
lGa1nP cladding layer 302, GaInP active layer 30
3. p-type AlGa I nP cladding layer 304, p-type G
The aInP buffer layer 305 is successively crystal-grown using the Mo-vpE method (organic metal vapor phase epitaxy). Next, using the 5i02 film 306 formed in stripes in the <011> direction as a mask, the p-type Ga1nP buffer layer 305 is
When the p-type AlGaInP cladding layer 304 is etched by RIE (reactive ion etching) using 4 gases, and the p-type AlGaInP cladding layer 304 is etched, for example, with hot concentrated sulfuric acid at 40.degree. C., it becomes as shown in FIG. 3(b). Next, using the SiO2 film 306 as a mask, an n-type GaAs current blocking layer 307 is selectively crystal-grown by MO-VPE, as shown in FIG. 3(C).
It becomes as shown in . Si used as a mask for selective growth
After removing the O2 film 306, a p-type GaAs contact layer 308 is crystal-grown over the entire surface by MO-VPE, and stripes are embedded as shown in FIG. 3(d). Finally, a p-type ohmic contact layer 309 made of Au/Zn/Au is formed on the front surface, and the back surface is polished and etched to make the substrate thinner, and then an n-type ohmic contact layer 309 made of Au-Ge/Ni/Au is formed. 10, the conventional transverse mode control type Al
A GaInP semiconductor laser is completed.

この従来のレーザにおいて、n型GaAs電流ブロック
層307は電気的には電流の狭窄層の役割を果たし、光
に対してはp型AlGa1nPクラッド層304よりも
屈折率が太きくGa1nP活性層303で発光した光を
吸収するので吸収型のアンチ導波層の役割を果たしてい
る。そのため、この従来の横モード制御型のAlGaI
nP系半導体レーザは低しきい値でレーザ発振する。
In this conventional laser, the n-type GaAs current blocking layer 307 electrically plays the role of a current confinement layer, and the Ga1nP active layer 303 has a larger refractive index than the p-type AlGa1nP cladding layer 304 for light. Since it absorbs the emitted light, it plays the role of an absorption type anti-waveguide layer. Therefore, this conventional transverse mode control type AlGaI
An nP semiconductor laser oscillates at a low threshold.

発明が解決しようとする課題 このような従来の横モード制御型のAlGaInP系半
導体レーザにおいては、横モードの制御が行なわれては
いるものの活性層と平行な方向の屈折率による光の閉じ
こめは行なわれてはおらず利得導波性が強く残るため活
性層と平行な方向の導波光の波面が曲がってしまい、そ
の結果として大きな非点隔差ができてしまうという問題
点があった。従って従来の横モード制御型のAlGaI
nP系半導体レーザを光学機器に応用しようとする場合
、通常の凸レンズ−枚ではレーザ光を平行光にしたり一
点に集光したりすることができないため応用範囲が限定
されてしまっていた。
Problems to be Solved by the Invention In such conventional transverse mode control type AlGaInP semiconductor lasers, although the transverse mode is controlled, light is not confined by the refractive index in the direction parallel to the active layer. The problem is that the wavefront of the guided light in the direction parallel to the active layer is bent, resulting in a large astigmatism difference. Therefore, the conventional transverse mode control type AlGaI
When applying nP semiconductor lasers to optical equipment, the scope of application is limited because a normal convex lens cannot convert laser light into parallel light or focus it on one point.

さらに、上述のように活性層に平行な方向の屈折率によ
る光の閉じこめは行なわれていないため発光スポットが
活性層に平行な方向に拡がり出射光の活性層に平行な方
向の放射角θ11が小さくなってしまっていた。従って
光放射角はθ11×θ=9X3B’ と偏平になってし
まうという問題点もあった。
Furthermore, as mentioned above, since the light is not confined by the refractive index in the direction parallel to the active layer, the light emitting spot spreads in the direction parallel to the active layer, and the radiation angle θ11 of the emitted light in the direction parallel to the active layer increases. It had gotten smaller. Therefore, there is a problem that the light radiation angle becomes flat as θ11×θ=9×3B′.

また、n型GaAs電流ブロック層は活性層で発光した
光を吸収するので活性層を導波する光に対しては損失と
なるためこの損失の分だけ発振しきい値が増加するとい
う問題点もあった。
In addition, since the n-type GaAs current blocking layer absorbs light emitted from the active layer, there is a loss for the light that is guided through the active layer, so there is a problem that the oscillation threshold increases by this loss. there were.

そのほかの問題点としては、横モードを制御するために
ストライプの両側のp型AlGa1nPクラッド層の厚
さを薄くするとその部分でのパンチスルーが起こりやす
くなりリーク電流が増加してしまうということもあった
Another problem is that if the thickness of the p-type AlGa1nP cladding layer on both sides of the stripe is made thinner in order to control the transverse mode, punch-through is likely to occur in that area, increasing leakage current. Ta.

課題を解決するための手段 本発明はこのような従来の横モード制御型のAlGaI
nP系半導体レーザにおける問題点を解決するためにな
されたもので、(1) G a A s基板上にn型A
lInPクラッド層、活性層およびp型AlGaInP
クラッド層を有し、ストライプの両側のp型AlGaI
nPクラッド層の表面にp型AlGaInPクラッド層
よりも屈折率の低いn型AlGaInPあるいはAlI
nP閉じ込め層が形成され、ストライプ上のp型AlG
aInPクラッド層の表面にp型AlGaInP埋め込
み層が形成されている手段、 (2)GaAs基板上に
n型AlInPクラッド層、活性層およびストライプ部
分で厚さが厚くなったp型AlGaInPクラッド層を
有し、ストライプの両側のp型AlGaInPクラッド
層の表面にp型AlGa I nPクラッド層よりも屈
折率の低いn型AlGaInPあるいはAlInP閉じ
込め層が形成されている手段を有するものである。
Means for Solving the Problems The present invention is directed to the conventional transverse mode control type AlGaI
This was done to solve the problems in nP-based semiconductor lasers. (1) N-type A on a GaAs substrate.
lInP cladding layer, active layer and p-type AlGaInP
p-type AlGaI on both sides of the stripe with cladding layer
n-type AlGaInP or AlI, which has a lower refractive index than the p-type AlGaInP cladding layer, is formed on the surface of the nP cladding layer.
An nP confinement layer is formed and the p-type AlG on the stripe
A method in which a p-type AlGaInP buried layer is formed on the surface of an aInP cladding layer; (2) a p-type AlGaInP cladding layer having an n-type AlInP cladding layer, an active layer, and a p-type AlGaInP cladding layer thicker in the active layer and stripe portions on the GaAs substrate; However, it has means for forming an n-type AlGaInP or AlInP confinement layer having a lower refractive index than the p-type AlGaInP cladding layer on the surface of the p-type AlGaInP cladding layer on both sides of the stripe.

また、製造方法においては(3)G’aAs基板上にn
型AlInPクラッド層、活性層、p型AlGaInP
クラッド層およびn型AlInP閉じ込め層を形成する
工程、n型AlInP閉じ込め層を選択的にエツチング
してストライプ状の溝を形成する工程する工程、ストラ
イプ状の溝およびp型AlGaInPクラッド層の表面
にp型AlGaInP埋め込み層を形成する工程を備え
た手段を提供するものである。
In addition, in the manufacturing method (3) n
type AlInP cladding layer, active layer, p type AlGaInP
A step of forming a cladding layer and an n-type AlInP confinement layer, a step of selectively etching the n-type AlInP confinement layer to form striped grooves, a step of etching the surface of the striped grooves and the p-type AlGaInP cladding layer The present invention provides a means comprising a step of forming an AlGaInP type buried layer.

作用 上述の本発明の手段により本発明は、以下のような作用
効果を有する。
Effects The present invention has the following effects by means of the present invention described above.

手段(1)および(2)においてはn型AlInPクラ
ッド層の屈折率の方がp型AlGa1nPクラッド層の
屈折率よりも低いので光はp型AlGaInPクラッド
層の方に大きくしみだし、ストライプの両側に設けられ
、たAlGaInPクラッド層よりも屈折率の小さいn
型AlGaInPあるいはAlInP閉じ込め層により
、活性層と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて導波
させることができる。また、上述のように光はp型Al
GaInPクラッド層の方に大きくしみだすので屈折率
による閉じ込めの効果を得るのにp型AlGaInPク
ラッド層の厚さを厚くすることができるので、パンチス
ルーが起こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、
光がp型AlGaInPクラッド層の方に大きくしみだ
すので活性層に垂直な方向に発光スポットが大きくなり
、またn型AlInP閉じ込め層によって光が閉じ込め
られるので活性層に平行な方向の発光スポットは小さく
なる。従って、端面からの光の放射角は円に近くなる。
In means (1) and (2), since the refractive index of the n-type AlInP cladding layer is lower than the refractive index of the p-type AlGaInP cladding layer, the light largely seeps into the p-type AlGaInP cladding layer, and the light is transmitted to both sides of the stripe. n, which has a lower refractive index than the AlGaInP cladding layer.
The AlGaInP or AlInP type confinement layer allows light to be efficiently confined and guided even in a direction parallel to the active layer. In addition, as mentioned above, the light is transmitted to p-type Al
Since the p-type AlGaInP cladding layer largely seeps into the GaInP cladding layer, the thickness of the p-type AlGaInP cladding layer can be increased to obtain the effect of confinement by the refractive index, so that punch-through is less likely to occur and leakage current is reduced. moreover,
Since the light largely seeps into the p-type AlGaInP cladding layer, the light emission spot becomes large in the direction perpendicular to the active layer, and the light is confined by the n-type AlInP confinement layer, so the light emission spot in the direction parallel to the active layer becomes small. Become. Therefore, the radiation angle of light from the end face becomes close to a circle.

また手段(3)の製造方法では結晶成長が2回でありし
かも選択成長を必要としない。また、従来例に比べてス
トライプの幅を狭くすることができるので端面からの光
の放射角をより円に近くすることができる。
Further, in the manufacturing method of means (3), crystal growth is performed twice and selective growth is not required. Furthermore, since the width of the stripes can be made narrower than in the conventional example, the radiation angle of light from the end face can be made closer to a circle.

実施例 以下、本発明を実施例にしたがって説明する。Example Hereinafter, the present invention will be explained based on examples.

第1図に本発明の一実施例のAlGaInP系半導体レ
ーザの各製造工程における模式的断面構造図を示す。ま
ず最初に第1図(a)に示すように、例えば(100)
面を主面とするn型GaAs基板101の表面に、n型
AlInPクラッド層102(例えばキャリア密度5X
10”cm−3厚さ1μm)、Ga I nP活性層1
03(例えば厚さ0.07μm)、p型AlGaInP
クラッド層104(例えばX=0.6、キャリア密度1
×10”crrr3 厚さ0.2μm)、n型AI I
nP閉じ込め層105(例えばキャリア密度3×10”
cm−”  厚さ0.5μm)、p型Ga I nP保
護層106(例えばキャリア密度5X10”cm−” 
 厚さ0.2μm)をMO−VPE法でn型GaAs基
板101に格子整合させて順次結晶成長する。
FIG. 1 shows schematic cross-sectional structural diagrams in each manufacturing process of an AlGaInP semiconductor laser according to an embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1(a), for example, (100)
An n-type AlInP cladding layer 102 (for example, a carrier density of 5×
10"cm-3 thickness 1μm), Ga I nP active layer 1
03 (for example, thickness 0.07 μm), p-type AlGaInP
Cladding layer 104 (for example, X=0.6, carrier density 1
×10”crrr3 thickness 0.2μm), n-type AI I
nP confinement layer 105 (e.g. carrier density 3×10”
cm-” thickness 0.5 μm), p-type Ga I nP protective layer 106 (e.g. carrier density 5×10” cm-”
0.2 μm thick) is lattice-matched to the n-type GaAs substrate 101 by MO-VPE, and crystals are grown sequentially.

次に、表面に堆積してパターン形成した5iO2H10
7をマスクとして、例えば<011>方向に例えば幅3
μmのストライプ杖にp型Ga1nP保護層106を例
えばCCIJガスを用いたRIEによりエツチングし、
さらにn型AlInP閉じ込め層105を例えばHCl
 : HaP Oa= 1 :10の混合液でエツチン
グすると、第1図(b)に示すように溝10が形成され
る。この実施例ではストライプ溝10を<011>方向
に形成しているのでストライプの両側面のn型AlIn
P閉じ込め層105は順メサ形状にエツチングされる。
Next, 5iO2H10 was deposited and patterned on the surface.
7 as a mask, for example, a width of 3 in the <011> direction.
A p-type Ga1nP protective layer 106 is etched on the μm stripe by, for example, RIE using CCIJ gas,
Furthermore, the n-type AlInP confinement layer 105 is coated with, for example, HCl.
When etching is performed with a mixed solution of HaP Oa=1:10, grooves 10 are formed as shown in FIG. 1(b). In this embodiment, since the stripe grooves 10 are formed in the <011> direction, the n-type AlIn on both sides of the stripe
The P confinement layer 105 is etched into a forward mesa shape.

次に5i02膜107を除去した後全面にp型AlGa
InP埋め込み層108(例えばx=0. 6、キャリ
ア密度lX101”cm−”  厚さ0.5μm)、p
型GaInPバッファ層109(例えばキャリア密度3
X10”cm−”  厚さ0.2μm)およびp型Ga
Asキャップ層110(例えばキャリア密度5X10”
cm−”  厚さ2μm)をMOVPE法により順次結
晶成長する。最後に表面にCr/Auからなるp側オー
ミックコンタクト電極111を形成し、裏面を研磨およ
びエツチングして基板を薄くしたのちA u −G e
 / N i / A uからなるn側オーミックコン
タクト電極112を形成すると第1図(C)に示すよう
に本発明の一実施例のAlGaInP系半導体レーザが
完成する。
Next, after removing the 5i02 film 107, the entire surface is covered with p-type AlGa.
InP buried layer 108 (for example, x = 0.6, carrier density l x 101" cm -" thickness 0.5 μm), p
type GaInP buffer layer 109 (for example, carrier density 3
x10"cm-" thickness 0.2μm) and p-type Ga
As cap layer 110 (e.g. carrier density 5×10”
cm-'' thickness 2 μm) is sequentially grown using the MOVPE method.Finally, a p-side ohmic contact electrode 111 made of Cr/Au is formed on the front surface, and the back surface is polished and etched to make the substrate thinner. G e
When the n-side ohmic contact electrode 112 made of /N i /A u is formed, an AlGaInP semiconductor laser according to an embodiment of the present invention is completed as shown in FIG. 1(C).

なお、上述の本発明の一実施例の中でn型AlInP閉
じ込め層105の代わりにp型AlGaInPクラッド
層104よりも屈折率の低いn型AlGaInPを用い
ても良い。
Note that in the embodiment of the present invention described above, n-type AlGaInP having a lower refractive index than the p-type AlGaInP cladding layer 104 may be used instead of the n-type AlInP confinement layer 105.

上述の本発明の一実施例の特徴とするところは構造的に
はn型AlInPクラッド層102の屈折率の方がp型
AlGa1nPクラッド層104の屈折率よりも低いの
で第2図(a)に示すように光はp型AlGaInPク
ラッド層104の方に大きくしみだす。第2図(b)は
ストライプに平行な方向の導波モードの光強度分布を従
来例と上述の本発明の一実施例とで比較したものである
The feature of the embodiment of the present invention described above is that structurally, the refractive index of the n-type AlInP cladding layer 102 is lower than the refractive index of the p-type AlGa1nP cladding layer 104, as shown in FIG. 2(a). As shown, the light largely seeps toward the p-type AlGaInP cladding layer 104. FIG. 2(b) compares the light intensity distribution of the guided mode in the direction parallel to the stripes between the conventional example and the above-described embodiment of the present invention.

第2図(b)に示すようにストライプの両側に設けられ
たAlGaInPクラッド層104よりも屈折率の小さ
いAlInP層105層上05GaInP活性層103
と平行な方向にも効率よく光を閉じこめて導波できるこ
とがわかる。また、上述のように光はp型AlGaIn
Pクラッド層104の方に大きくしみだすので屈折率に
よる閉じ込めの効果を得るのにp型AlGaInPクラ
ッド層104の厚さを厚くすることができるので、バン
チスルーが起こりにく〈従来例よりもリーク電流が少な
くなる。さらに、光がp型AlGaInPクラッド層1
04の方に大きくしみだすので活性層に垂直な方向に発
光スポットが大きくなり、またn型AlInP閉じ込め
層105によって光が閉じ込められるので活性層に平行
な方向の発光スポットは小さくなる。第2図(C)に従
来例と本発明の一実施例とで遠視野像を比較したもので
ある。本発明では活性層に垂直な方向では発光スポット
が大きくなるため放射角は小さくなり、また活性層に平
行な方向では発光スポットが小さくなるため放射角が大
きくなる。従って、遠視野像は第2図(C)に示すよう
に円に近くなる。
As shown in FIG. 2(b), the AlInP layer 105 has a lower refractive index than the AlGaInP cladding layer 104 provided on both sides of the stripe.
It can be seen that light can be efficiently confined and guided even in directions parallel to the . Moreover, as mentioned above, the light is transmitted to p-type AlGaIn.
Since the p-type AlGaInP cladding layer 104 can be made thicker to obtain the confinement effect due to the refractive index, bunch-through is less likely to occur. The current will decrease. Furthermore, the light is applied to the p-type AlGaInP cladding layer 1.
04, the light emitting spot becomes large in the direction perpendicular to the active layer, and the light is confined by the n-type AlInP confinement layer 105, so the light emitting spot in the direction parallel to the active layer becomes small. FIG. 2(C) compares the far-field images of a conventional example and an embodiment of the present invention. In the present invention, the emission angle becomes small in the direction perpendicular to the active layer because the emission spot becomes large, and the emission angle becomes large in the direction parallel to the active layer because the emission spot becomes small. Therefore, the far-field image becomes close to a circle as shown in FIG. 2(C).

さらに、G a I nP活性層103に平行な方向お
よび垂直な方向ともに安定に屈折率導波されるので非点
隔差も従来例で示したレーザよりもはるかに小さくなる
という特徴もある。
Furthermore, since the refractive index waveguide is stably guided both in the direction parallel to and perpendicular to the Ga I nP active layer 103, the astigmatism difference is also much smaller than that of the laser shown in the conventional example.

従って、n型AlInP閉じ込め層105は屈折率によ
る光閉じ込めのためのものであるからp型AlGa■n
Pクラッド層104よりもAl組成が大きく屈折率が低
いn型AlGaInP層あるいはn型AlGaAs層で
あっても良いことはもちろんである。
Therefore, since the n-type AlInP confinement layer 105 is for optical confinement using the refractive index, the p-type AlInP confinement layer 105
Of course, it may be an n-type AlGaInP layer or an n-type AlGaAs layer having a higher Al composition and lower refractive index than the P cladding layer 104.

また本発明の一実施例の製造方法では結晶成長が2回で
ありしかも選択成長を必要としない。また、従来例に比
べてストライプの幅を狭くすることができるので端面か
らの光の放射角をより円に近(することができる。
Further, in the manufacturing method of one embodiment of the present invention, crystal growth is performed twice and selective growth is not required. Furthermore, since the width of the stripes can be made narrower than in the conventional example, the radiation angle of light from the end face can be made closer to a circle.

また、上述の本発明の一実施例の説明においてp型Al
GaInP埋め込み層108の表面にp型Ga I n
Pバッファ層109を層成09構造について説明したが
、これはp型AlGaInP埋め込み層108とp型G
a I nPバッファ層1゜9との界面あるいはp型G
a I nPバッファ層109と層成09Asキャップ
層110との界面のへテロ接合界面に存在する価電子帯
のスパイクによる電流のバリア効果を低減するために挿
入されるものであり、これらの各層のキャリア密度を高
くすればp型GaInPバッファ層109は不要である
In addition, in the description of one embodiment of the present invention described above, p-type Al
A p-type GaInP layer is formed on the surface of the GaInP buried layer 108.
Although the P buffer layer 109 has been described with respect to the layered structure 09, this is composed of the p-type AlGaInP buried layer 108 and the p-type G
a I Interface with nP buffer layer 1゜9 or p-type G
It is inserted in order to reduce the current barrier effect due to the spike in the valence band that exists at the heterojunction interface between the a I nP buffer layer 109 and the layered 09As cap layer 110, and the If the carrier density is increased, the p-type GaInP buffer layer 109 is unnecessary.

、また、上述の本発明の一実施例において導電型は逆で
あっても良いことはいうまでもない。しかし、本発明の
一実施例で説明した導電型の場合n型AlInPクラッ
ド層102は間接遷移型でΔEcはx=0.6のAlG
aInPよりも小さくなるが、ΔEvは大きくなるので
p型AlGa1nPクラッド層104からGaInP活
性層103に注入された正孔に対してはバリアの高さが
高くなりリーク電流が小さくなるという特徴がある。
Furthermore, it goes without saying that the conductivity types may be reversed in the embodiment of the present invention described above. However, in the case of the conductivity type described in the embodiment of the present invention, the n-type AlInP cladding layer 102 is an indirect transition type, and ΔEc is AlG with x=0.6.
Although it is smaller than aInP, ΔEv is larger, so the height of the barrier becomes higher for holes injected from the p-type AlGa1nP cladding layer 104 to the GaInP active layer 103, and the leakage current becomes smaller.

なお、従来例においてn型AlGaInPクラッド層3
02のかわりにn型AlInPクラッド層を用い、n型
GaAs電流ブロック層307のかわりにn型AlIn
P閉じ込め層を用いた場合にも、上記本発明の一実施例
で説明したのと同様であることはいうまでもない。
In addition, in the conventional example, the n-type AlGaInP cladding layer 3
02, an n-type AlInP cladding layer is used, and an n-type AlInP cladding layer is used instead of the n-type GaAs current blocking layer 307.
It goes without saying that the case where a P confinement layer is used is also similar to that described in the embodiment of the present invention.

また、上述の本発明の一実施例においてp型AlGaI
nP埋め込み層108のAI組成Xをp型AlGa1n
Pクラッド層104よりも小さくした場合、p型AlG
aInP埋め込み層108の屈折率がp型AlGaIn
Pクラッド層104よりも大きくなるので光がよりp型
AlGaInPクラッド層104の方にしみ出しゃすく
なって光放射角θ が小さくなり、端面からの放射角は
より円に近くなる。
Furthermore, in one embodiment of the present invention described above, p-type AlGaI
The AI composition X of the nP buried layer 108 is set to p-type AlGa1n.
When it is made smaller than the P cladding layer 104, the p-type AlG
The refractive index of the aInP buried layer 108 is p-type AlGaIn.
Since it is larger than the p-type AlGaInP cladding layer 104, it becomes more difficult for light to seep into the p-type AlGaInP cladding layer 104, so that the light radiation angle θ becomes smaller, and the radiation angle from the end face becomes closer to a circle.

また、本発明の一実施例でp型AlGaInP埋め込み
層108のかわりにp型AlGaAs埋め込み層を用い
ても同様であり、p型AIGaAS埋め込み層の屈折率
をp型AlGaInPクラッド層104よりも大きくす
ると端面からの光放射角を円に近づけることができる。
Further, in an embodiment of the present invention, the same effect can be achieved even if a p-type AlGaAs buried layer is used instead of the p-type AlGaInP buried layer 108, and if the refractive index of the p-type AIGaAS buried layer is made larger than that of the p-type AlGaInP cladding layer 104. The light emission angle from the end face can be made close to a circle.

発明の詳細 な説明したように本発明は、以下のような効果を有する
As described in detail, the present invention has the following effects.

n型AlInPクラッド層102の屈折率の方がp型A
lGaInPクラッド層104の屈折率よりも低いので
光はp型AlGaInPクラッド層104の方に大きく
しみだし、ストライブの両側に設けられたAlGaIn
Pクラッド層104よりも屈折率の小さいn型AlIn
P閉じ込め層105により、活性層と平行な方向にも効
率よく光を閉じこめて導波させることができ、発振しき
い値を下げることができるという効果を有する。
The refractive index of the n-type AlInP cladding layer 102 is higher than that of the p-type A.
Since the refractive index is lower than that of the lGaInP cladding layer 104, the light largely seeps into the p-type AlGaInP cladding layer 104, and the AlGaInP cladding layer 104 provided on both sides of the stripe
n-type AlIn with a lower refractive index than the P cladding layer 104
The P confinement layer 105 can efficiently confine and guide light even in a direction parallel to the active layer, and has the effect of lowering the oscillation threshold.

また、上述のように光はp型AlGaInPクラッド層
104の方に大きくしみだすので屈折率による閉じ込め
の効果を得るのにp型AlGaInPクラッド層104
の厚さを厚くすることができるので、バンチスルーが起
こりにくくリーク電流が少なくなる。さらに、光がp型
AlGaInPクラッド層104の方に大きくしみだす
ので活性たn型AlInP閉じ込め層105によって光
が閉じ込められるので活性層に平行な方向の発光スポッ
トは小さくなる。従って、端面からの光の放射角は円に
近くなる。という効果も有する。
In addition, as mentioned above, since light largely seeps into the p-type AlGaInP cladding layer 104, it is necessary to obtain the confinement effect by the refractive index.
Since the thickness can be increased, bunch-through is less likely to occur and leakage current is reduced. Furthermore, since the light largely seeps into the p-type AlGaInP cladding layer 104, the light is confined by the active n-type AlInP confinement layer 105, so that the light emitting spot in the direction parallel to the active layer becomes smaller. Therefore, the radiation angle of light from the end face becomes close to a circle. It also has this effect.

さらにAlInPクラッド層102の導電型がn型の場
合Ga I nP活性層103に注入された正孔のリー
クを防止できるという効果を有する。
Furthermore, when the conductivity type of the AlInP cladding layer 102 is n type, there is an effect that leakage of holes injected into the GaInP active layer 103 can be prevented.

また製造方法では結晶成長が2回でありしかも選択成長
を必要としない。また、従来例に比べてストライブの幅
を狭くすることができるので端面からの光の放射角をよ
り円に近くすることかできるという効果を有する。
Further, the manufacturing method requires two crystal growths and does not require selective growth. Furthermore, since the width of the stripes can be made narrower than in the conventional example, there is an effect that the radiation angle of light from the end face can be made closer to a circle.

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

第1図(a)〜(C)は本発明の一実施例の半導体レー
ザの各製造工程における構造的断面模式図、第2図(a
)、  (b)は本発明の一実施例における導波モード
の光強度分布、従来との比較分布を示す図、第2図(C
)は遠視野像の比較図、第3図(a)〜(e)は従来の
横モード制御型AlGaInP系半導体レーザの各製造
工程における構造的断面模式図である。 101**en型GaAs基板、102−−−n型Al
InPクラッド層、103**eGaInP活性層、1
04−・・p型AlGaInPクラッド層、105・・
・n型AlInP閉じ込め層、107・・・p型AIG
、aInP埋め込み層、109−・φp型GaAsキャ
ップ層。
1(a) to 1(C) are structural cross-sectional schematic diagrams in each manufacturing process of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2(a)
), (b) is a diagram showing the light intensity distribution of the waveguide mode in one embodiment of the present invention and a comparative distribution with the conventional one,
) is a comparison diagram of far-field patterns, and FIGS. 3(a) to 3(e) are schematic cross-sectional views of the structure in each manufacturing process of a conventional transverse mode control type AlGaInP semiconductor laser. 101**en type GaAs substrate, 102---n type Al
InP cladding layer, 103**eGaInP active layer, 1
04-...p-type AlGaInP cladding layer, 105...
・N-type AlInP confinement layer, 107...p-type AIG
, aInP buried layer, 109-.phi.p type GaAs cap layer.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)GaAs基板上に一方導電型AlInPクラッド
層、活性層および他方導電型AlGaInPクラッド層
を有し、ストライプの両側の前記他方導電型AlGaI
nPクラッド層の表面に前記他方導電型AlGaInP
クラッド層よりも屈折率の低い一方導電型AlInP、
AlGaInPあるいはAlGaAs閉じ込め層が形成
されていることを特徴とする半導体レーザ。
(1) Having an AlInP cladding layer of one conductivity type, an active layer, and an AlGaInP cladding layer of the other conductivity type on a GaAs substrate, and the AlGaInP cladding layer of the other conductivity type on both sides of the stripe.
The other conductivity type AlGaInP is formed on the surface of the nP cladding layer.
One conductivity type AlInP with a lower refractive index than the cladding layer,
A semiconductor laser characterized in that an AlGaInP or AlGaAs confinement layer is formed.
(2)ストライプ上の他方導電型AlGaInPクラッ
ド層の表面に他方導電型AlGaInP埋め込み層が形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体レーザ。
(2) The semiconductor laser according to claim 1, wherein an AlGaInP buried layer of the other conductivity type is formed on the surface of the AlGaInP cladding layer of the other conductivity type on the stripe.
(3)他方導電型AlGaInP埋め込み層のAl組成
が他方導電型AlGaInPクラッド層のAl組成より
も小さいことを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の
半導体レーザ。
(3) The semiconductor laser according to claim 2, wherein the Al composition of the AlGaInP buried layer of the other conductivity type is smaller than the Al composition of the AlGaInP cladding layer of the other conductivity type.
(4)ストライプ上の他方導電型AlGaInPクラッ
ド層の表面に他方導電型AlGaAs層が形成されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
レーザ。
(4) The semiconductor laser according to claim 1, wherein an AlGaAs layer of the other conductivity type is formed on the surface of the AlGaInP cladding layer of the other conductivity type on the stripe.
(5)GaAs基板上に一方導電型AlInPクラッド
層、活性層およびストライプ部分で厚さが厚くなった他
方導電型AlGaInPクラッド層を有し、ストライプ
の両側の前記他方導電型AlGaInPクラッド層の表
面に前記他方導電型AlGaInPクラッド層よりも屈
折率の低い一方導電型AlInP、AlGaInPある
いはAlGaAs閉じ込め層が形成されていることを特
徴とする半導体レーザ。
(5) One conductivity type AlInP cladding layer is formed on the GaAs substrate, and the other conductivity type AlGaInP cladding layer is thickened at the active layer and the stripe portion, and the surface of the other conductivity type AlGaInP cladding layer is formed on both sides of the stripe. A semiconductor laser comprising an AlInP, AlGaInP, or AlGaAs confinement layer of one conductivity type having a lower refractive index than the AlGaInP cladding layer of the other conductivity type.
(6)一方導電型がn型、他方導電型がp型であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項ないし第5項のいず
れか1項に記載の半導体レーザ(7)GaAs基板上に
一方導電型AlInPクラッド層、活性層、他方導電型
AlGaInPクラッド層および一方導電型AlInP
閉じ込め層を形成する工程、前記一方導電型AlInP
閉じ込め層を選択的にエッチングしてストライプ状の溝
を形成する工程する工程、前記ストライプ状の溝および
前記他方導電型AlGaInPクラッド層の表面に他方
導電型AlGaInP埋め込み層を形成する工程を備え
たことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
(6) The semiconductor laser according to any one of claims 1 to 5, characterized in that one conductivity type is n type and the other conductivity type is p type (7) On a GaAs substrate One conductivity type AlInP cladding layer and active layer, the other conductivity type AlGaInP cladding layer and one conductivity type AlInP.
Step of forming a confinement layer, the one conductivity type AlInP
The method further comprises a step of selectively etching the confinement layer to form striped grooves, and a step of forming an AlGaInP buried layer of the other conductivity type on the stripe grooves and the surface of the other conductivity type AlGaInP cladding layer. A method for manufacturing a semiconductor laser characterized by:
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6180881A (en) * 1984-09-28 1986-04-24 Toshiba Corp Semiconductor laser device
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