JPH05121835A - Semiconductor laser device and manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser device and manufacturing method

Info

Publication number
JPH05121835A
JPH05121835A JP11712991A JP11712991A JPH05121835A JP H05121835 A JPH05121835 A JP H05121835A JP 11712991 A JP11712991 A JP 11712991A JP 11712991 A JP11712991 A JP 11712991A JP H05121835 A JPH05121835 A JP H05121835A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
layer
range
laser device
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11712991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Tanaka
俊明 田中
Hironori Yanagisawa
浩徳 柳沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP11712991A priority Critical patent/JPH05121835A/en
Publication of JPH05121835A publication Critical patent/JPH05121835A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor laser device, along with its manufacturing method, in which a shorter oscillating wavelength is realized at low threshold operation without deteriorating laser characteristics. CONSTITUTION:A semiconductor laser device comprises a buffer layer 2, a photo waveguide layer 3, an activated luminescent layer 4, a photo waveguide layer 5, a buffer layer 6, a current constriction and photo absorbent layer 7, and a contact layer 8, each formed on an n-type GaAs substrate 1. In the semiconductor laser device, an impurity is contained in at least one layer out of a quantum well layer and a quantum barrier layer that constitute the activated luminescent layer 4. Moreover, at least the activated luminescent layer is grown in an organic metal vapor phase growth method or a molecular beam epitaxial growth method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光情報端末や光応用計
測用の光源等に適した短波長可視半導体レーザ素子及び
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a short wavelength visible semiconductor laser device suitable for an optical information terminal, a light source for optical application measurement, etc., and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体レーザ素子は、例えば特開
昭63−124592に述べられているように、不純物
がドーピングされたバルクAlGaInPを発光活性層
として用いたダブルヘテロ構造を持ち、この不純物のド
ーピングによって、レーザ発振波長は約20nm短波長
化していた。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor laser device has a double hetero structure in which bulk AlGaInP doped with impurities is used as a light emitting active layer as described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 63-124592. The laser oscillation wavelength was shortened by about 20 nm due to the doping.

【0003】一方、アプライド フィジックス レタ
ー,第50巻1033頁(1987)(Appl.Ph
ys.Lett.,Vol20.,pp1033(19
87))には発光活性層を量子井戸構造とする半導体レ
ーザ素子が記載されている。
On the other hand, Applied Physics Letter, Vol. 50, p. 1033 (1987) (Appl. Ph.
ys. Lett. , Vol20. , Pp1033 (19
87)) describes a semiconductor laser device having a light emitting active layer having a quantum well structure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、活性
領域に高濃度の不純物をドーピングするために欠陥の増
大や発光効率の低下をもたらし、また自由キャリアによ
る光損失を増大させるため、素子の閾値電流を上昇させ
たり信頼性を低下させるという問題があった。また、レ
ーザ特性を損わない不純物濃度レベルについて明らかで
なかった。さらに、発光活性層を量子井戸構造としたと
きの不純物ドーピングについては述べられておらず、短
波長レーザ発振を得るための量子井戸構造に関する設計
については明らかにされていなかった。
In the above-mentioned conventional technique, the active region is doped with a high concentration of impurities, resulting in an increase in defects and a decrease in light emission efficiency, and in addition, an increase in optical loss due to free carriers. There is a problem that the threshold current is increased and the reliability is lowered. Moreover, it was not clear about the impurity concentration level that does not impair the laser characteristics. Furthermore, the doping of impurities when the light emitting active layer has a quantum well structure has not been described, and the design of the quantum well structure for obtaining short-wavelength laser oscillation has not been clarified.

【0005】本発明の目的は、短波長でレーザ発振し、
低閾値電流で動作し、かつ発光活性層に量子井戸構造を
導入した半導体レーザ素子を提供することにある。
The object of the present invention is to oscillate at a short wavelength,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device which operates at a low threshold current and has a quantum well structure introduced in a light emitting active layer.

【0006】本発明の他の目的は、そのような半導体レ
ーザ素子の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing such a semiconductor laser device.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、(1)(A
yGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<
y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の値である)よりな
る禁制帯幅の大きな光導波層により、それより禁制帯幅
の小さい発光活性層を挾んだダブルヘテロ接合を半導体
基板上に有する半導体レーザ素子において、上記発光活
性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1
0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値で
ある)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、
aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層とが繰
り返し設けられた多重量子井戸構造を少なくとも有し、
かつ該量子障壁層に不純物を有することを特徴とする半
導体レーザ素子、(2)(AlyGa1-yaIn1-a
(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦
0.8の範囲の値である)よりなる禁制帯幅の大きな光
導波層により、それより禁制帯幅の小さい発光活性層を
挾んだダブルヘテロ接合を半導体基板上に有する半導体
レーザ素子において、上記発光活性層は、(Alx1Ga
1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値
であり、aは上記の範囲の値である)よりなる量子井戸
層と、(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1
<x2<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値であ
る)よりなる量子障壁層とが繰り返し設けられた多重量
子井戸構造を少なくとも有し、かつ該量子井戸層に不純
物を有することを特徴とする半導体レーザ素子、(3)
(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれぞれ
0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の値である)よ
りなる禁制帯幅の大きな光導波層により、それより禁制
帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブルヘテロ接合を半
導体基板上に有する半導体レーザ素子において、上記発
光活性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値
である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
In1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
が繰り返し設けられた多重量子井戸構造を少なくとも有
し、かつ該量子井戸層と該量子障壁層とに不純物を有す
ることを特徴とする半導体レーザ素子、(4)上記1、
2又は3記載の半導体レーザ素子において、上記発光活
性層は、上記多重量子井戸構造の両側にさらに(Alx2
Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範
囲の値であり、ここにx1は上記の範囲の値であり、a
は上記の範囲の値である)よりなる光閉じ込め層を有す
ることを特徴とする半導体レーザ素子、(5)上記1か
ら4のいずれか一に記載の半導体レーザ素子において、
上記量子障壁層の組成(Alx2Ga1-x2aIn1-aPに
おけるX2は、0.4≦X2≦0.7の範囲の値とするこ
とを特徴とする半導体レーザ素子、(6)上記1から5
のいずれか一に記載の半導体レーザ素子において、上記
量子障壁層のバンド端エネルギーは、上記量子井戸層の
それよりも0.2eV以上大きいことを特徴とする半導
体レーザ素子、(7)上記1から6のいずれか一に記載
の半導体レーザ素子において、上記量子障壁層の膜厚
は、4〜8nmの範囲であることを特徴とする半導体レ
ーザ素子、(8)(AlyGa1-yaIn1-aP(ただし
y、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範
囲の値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層によ
り、それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブ
ルヘテロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子
において、上記発光活性層の上側の光導波層の上部は、
レーザ光の出射方向にストライプ状の凸部を有し、該凸
部の両側は電流狭窄兼光吸収層を有し、上記発光活性層
は、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦
1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値であ
る)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2aIn
1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、a
は上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層とが繰り
返し設けられた多重量子井戸構造を少なくとも有し、か
つ該量子障壁層に不純物を有することを特徴とする半導
体レーザ素子、(9)(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8
の範囲の値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層
により、それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだ
ダブルヘテロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ
素子において、上記発光活性層の上側の光導波層の上部
は、レーザ光の出射方向にストライプ状の凸部を有し、
該凸部の両側は電流狭窄兼光吸収層を有し、上記発光活
性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1
0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値で
ある)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、
aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層とが繰
り返し設けられた多重量子井戸構造を少なくとも有し、
かつ該量子井戸層に不純物を有することを特徴とする半
導体レーザ素子、(10)(AlyGa1-yaIn1-a
(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦
0.8の範囲の値である)よりなる禁制帯幅の大きな光
導波層により、それより禁制帯幅の小さい発光活性層を
挾んだダブルヘテロ接合を半導体基板上に有する半導体
レーザ素子において、上記発光活性層の上側の光導波層
の上部は、レーザ光の出射方向にストライプ状の凸部を
有し、該凸部の両側は電流狭窄兼光吸収層を有し、上記
発光活性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2
aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
が繰り返し設けられた多重量子井戸構造を少なくとも有
し、かつ該量子井戸層と該量子障壁層とに不純物を有す
ることを特徴とする半導体レーザ素子、(11)上記
8、9又は10記載の半導体レーザ素子において、上記
発光活性層は、上記多重量子井戸構造の両側にさらに
(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1<x2
<yの範囲の値であり、ここにx1は上記の範囲の値で
あり、aは上記の範囲の値である)よりなる光閉じ込め
層を有することを特徴とする半導体レーザ素子、(1
2)上記8から11のいずれか一に記載の半導体レーザ
素子において、上記量子障壁層の組成(Alx2
1-x2aIn1-aPにおけるX2は、0.4≦X2≦0.
7の範囲の値とすることを特徴とする半導体レーザ素
子、(13)上記8から12のいずれか一に記載の半導
体レーザ素子において、上記量子障壁層のバンド端エネ
ルギーは、上記量子井戸層のそれよりも0.2eV以上
大きいことを特徴とする半導体レーザ素子、(14)上
記8から13のいずれか一に記載の半導体レーザ素子に
おいて、上記量子障壁層の膜厚は、4〜8nmの範囲で
あることを特徴とする半導体レーザ素子によって達成さ
れる。
The above-mentioned objects are (1) (A
l y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are 0 <
y ≦ 1, 0.3 ≦ a ≦ 0.8), and a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a smaller forbidden band than the optical waveguide layer having a large forbidden band. In the semiconductor laser device on the semiconductor substrate, the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is A quantum well layer of (Al x2 Ga 1 -x2 ) a I
n 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y,
a is a value in the above range) and a quantum barrier layer consisting of at least a multiple quantum well structure,
And a semiconductor laser device characterized by having an impurity in quantum barrier layer, (2) (Al y Ga 1-y) a In 1-a P
(However, y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦, respectively.
A semiconductor laser device having a double heterojunction on a semiconductor substrate with a light-emission active layer having a smaller forbidden band width by an optical waveguide layer having a larger forbidden band width, which is a value in the range of 0.8). The light emitting active layer is formed of (Al x1 Ga
1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1-a P (where x 2 is x 1
<X 2 <y, and a is a value in the above range). A quantum barrier layer is repeatedly provided, and an impurity is added to the quantum well layer. A semiconductor laser device having (3)
(Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are values in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8, respectively) and have a large forbidden band width. In a semiconductor laser device having a double heterojunction on a semiconductor substrate in which a light emitting active layer having a smaller forbidden band width is sandwiched by an optical waveguide layer, the light emitting active layer comprises (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a P (but x
1 is a value within the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is a value within the above range), and a quantum well layer (Al x2 Ga 1 -x2 ) a
And a quantum barrier layer made of In 1 -a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, and a is a value in the above range). (4) The above-mentioned 1, wherein the semiconductor laser device has at least an impurity in the quantum well layer and the quantum barrier layer.
In the semiconductor laser device according to 2 or 3, the light emitting active layer further comprises (Al x2) on both sides of the multiple quantum well structure.
Ga 1-x2 ) a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, where x 1 is a value in the above range, and a
Is a value within the above range), a semiconductor laser device having a light confinement layer of (5). In the semiconductor laser device according to any one of 1 to 4 above,
X 2 in the composition (Al x2 Ga 1-x2 ) a In 1-a P of the quantum barrier layer is set to a value in the range of 0.4 ≦ X 2 ≦ 0.7, a semiconductor laser device, (6) 1 to 5 above
In the semiconductor laser device according to any one of items 1 to 5, the band edge energy of the quantum barrier layer is 0.2 eV or more higher than that of the quantum well layer, (7) From 1 above in the semiconductor laser device according to any one of 6, the thickness of the quantum barrier layer, a semiconductor laser device which is a range of 4~8nm, (8) (Al y Ga 1-y) a An optical waveguide layer having a large forbidden band width of In 1-a P (where y and a are values in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8, respectively) provides a forbidden band. In a semiconductor laser device having a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a small width on a semiconductor substrate, the upper part of the optical waveguide layer above the light emitting active layer is:
The light emitting active layer has a stripe-shaped convex portion in the emitting direction of laser light, and a current confinement and light absorption layer on both sides of the convex portion, and the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a P (However, x 1 is 0 ≦
x 1 <y, where a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In
1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, and a
A semiconductor laser device having at least a multiple quantum well structure in which a quantum barrier layer having a value within the above range) is repeatedly provided, and having an impurity in the quantum barrier layer, (9) (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8, respectively)
A semiconductor laser device having a double heterojunction on a semiconductor substrate with a light-emitting active layer having a smaller forbidden band width than that of an optical waveguide layer having a large forbidden band width. The upper portion of the optical waveguide layer on the upper side of the layer has a stripe-shaped convex portion in the emitting direction of laser light,
Both sides of the convex portion have a current confinement and light absorption layer, and the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y And a is a value within the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a I
n 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y,
a is a value within the above range) and a quantum barrier layer consisting of at least a multiple quantum well structure,
And a semiconductor laser device characterized by having an impurity in the quantum well layer, (10) (Al y Ga 1-y) a In 1-a P
(However, y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦, respectively.
A semiconductor laser device having a double heterojunction on a semiconductor substrate with a light-emission active layer having a smaller forbidden band width by an optical waveguide layer having a larger forbidden band width, which is a value in the range of 0.8). The upper part of the optical waveguide layer on the upper side of the light emitting active layer has a stripe-shaped convex portion in the emitting direction of laser light, and both sides of the convex portion have a current constriction and light absorbing layer, and the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is a value in the above range); Al x2 Ga 1-x2 )
Multiple quantum well structure in which a quantum barrier layer made of a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided. And a quantum well layer and an impurity in the quantum barrier layer. (11) In the semiconductor laser element according to the above 8, 9 or 10, the light emitting active layer comprises: , (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1 -a P (where x 2 is x 1 <x 2 ) on both sides of the above multiple quantum well structure.
<A value in the range of y, where x 1 is a value in the above range, and a is a value in the above range).
2) In the semiconductor laser device described in any one of 8 to 11, the composition of the quantum barrier layer (Al x2 G
a 1-x2 ) a In 1-a P has X 2 of 0.4 ≦ X 2 ≦ 0.
(13) In the semiconductor laser device according to any one of (8) to (12) above, the band edge energy of the quantum barrier layer is equal to that of the quantum well layer. A semiconductor laser device characterized by being 0.2 eV or more larger than that, (14) In the semiconductor laser device according to any one of 8 to 13 above, the thickness of the quantum barrier layer is in the range of 4 to 8 nm. It is achieved by a semiconductor laser device characterized in that

【0008】上記他の目的は、(15)半導体基板上
に、(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれ
ぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の値であ
る)よりなる光導波層を形成する工程と、(Alx1Ga
1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値
であり、aは上記の範囲の値である)よりなる量子井戸
層と、(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1
<x2<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値であ
る)よりなる量子障壁層とを繰り返し設け、発光活性層
を構成する多重量子井戸構造を形成する工程と、(Al
yGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれぞれ上記の
範囲の値である)よりなる光導波層を形成する工程とを
少なくとも有する半導体レーザ素子の製造方法におい
て、上記量子井戸層及び上記量子障壁層は、有機金属気
相成長法により形成し、かつ上記量子障壁層に不純物を
ドープすることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法、(16)半導体基板上に、(AlyGa1-yaIn
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦
a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形成
する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値
である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
In1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、有機金属気相成長法により形成し、かつ
上記量子井戸層に不純物をドープすることを特徴とする
半導体レーザ素子の製造方法、(17)半導体基板上
に、(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれ
ぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の値であ
る)よりなる光導波層を形成する工程と、(Alx1Ga
1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値
であり、aは上記の範囲の値である)よりなる量子井戸
層と、(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1
<x2<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値であ
る)よりなる量子障壁層とを繰り返し設け、発光活性層
を構成する多重量子井戸構造を形成する工程と、(Al
yGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれぞれ上記の
範囲の値である)よりなる光導波層を形成する工程とを
少なくとも有する半導体レーザ素子の製造方法におい
て、上記量子井戸層及び上記量子障壁層は、有機金属気
相成長法により形成し、かつ上記量子井戸層及び上記量
子障壁層に不純物をドープすることを特徴とする半導体
レーザ素子の製造方法、(18)上記15、16又は1
7記載の半導体レーザ素子の製造方法において、上記有
機金属気相成長法は、成長温度650〜750℃の範囲
で行うことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法、
(19)半導体基板上に、(AlyGa1-yaIn1-a
(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦
0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形成する
工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1
0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値で
ある)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、
aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層とを繰
り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構造を
形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(ただし
y、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる光導
波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レーザ
素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記量子
障壁層は、分子線エピタキシー法により形成し、かつ上
記量子障壁層に不純物をドープすることを特徴とする半
導体レーザ素子の製造方法、(20)半導体基板上に、
(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれぞれ
0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の値である)よ
りなる光導波層を形成する工程と、(Alx1Ga1-x1
aIn1-aP(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子井戸層
と、(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1
2<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値であ
る)よりなる量子障壁層とを繰り返し設け、発光活性層
を構成する多重量子井戸構造を形成する工程と、(Al
yGa1-yaIn1-aP(ただしy、aはそれぞれ上記の
範囲の値である)よりなる光導波層を形成する工程とを
少なくとも有する半導体レーザ素子の製造方法におい
て、上記量子井戸層及び上記量子障壁層は、分子線エピ
タキシー法により形成し、かつ上記量子井戸層に不純物
をドープすることを特徴とする半導体レーザ素子の製造
方法、(21)半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2
aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、分子線エピタキシー法により形成し、か
つ上記量子井戸層及び上記量子障壁層に不純物をドープ
することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法、
(22)上記19、20又は21記載の半導体レーザ素
子の製造方法において、上記分子線エピタキシー法は、
成長温度500〜600℃の範囲で行うことを特徴とす
る半導体レーザ素子の製造方法によって達成される。
[0008] The above other objects, (15) on a semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P ( except y, a are each 0 <y ≦ 1,0.3 ≦ a ≦ Forming a light-guiding layer having a value in the range of 0.8) (Al x1 Ga
1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1-a P (where x 2 is x 1
A value in the range <x 2 <y, where a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a multiple quantum well structure that constitutes a light emitting active layer;
y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are values in the above ranges, respectively), and a step of forming an optical waveguide layer. The well layer and the quantum barrier layer are formed by a metal organic chemical vapor deposition method, and the quantum barrier layer is doped with an impurity. (16) A method for manufacturing a semiconductor laser device, Al y Ga 1-y ) a In
1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦, respectively)
a step of forming an optical waveguide layer consisting of a ≦ 0.8, and (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x
1 is a value within the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is a value within the above range), and a quantum well layer (Al x2 Ga 1 -x2 ) a
A quantum barrier layer made of In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, and forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for producing a semiconductor laser device having at least the quantum well layer and the quantum barrier layer, the quantum well layer is formed by a metal organic chemical vapor deposition method, and the quantum well layer is doped with impurities. production method, (17) on a semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a in 1-a P ( except y, a are each 0 <ranging y ≦ 1,0.3 ≦ a ≦ 0.8 Value of the optical waveguide layer is formed, and (Al x1 Ga
1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y, and a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1-a P (where x 2 is x 1
A value in the range <x 2 <y, where a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a multiple quantum well structure that constitutes a light emitting active layer;
y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are values in the above ranges, respectively), and a step of forming an optical waveguide layer. The well layer and the quantum barrier layer are formed by a metal organic chemical vapor deposition method, and the quantum well layer and the quantum barrier layer are doped with impurities. (18) The method for producing a semiconductor laser device, 15, 16 or 1
7. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 7, wherein the metalorganic vapor phase epitaxy is performed at a growth temperature in the range of 650 to 750 ° C.,
(19) on a semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P
(However, y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦, respectively.
(Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y And a is a value within the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a I
n 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y,
a is provided repeatedly and quantum barrier layers composed of a is) the value of the above range, forming a multiple quantum well structure forming the light-emitting active layer, (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (Where y and a are values in the above ranges, respectively). In the method for manufacturing a semiconductor laser device, the quantum well layer and the quantum barrier layer are molecular beam epitaxy. Forming the quantum barrier layer and doping the quantum barrier layer with an impurity. (20) On a semiconductor substrate,
(Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are values in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8, respectively) are formed. And the process (Al x1 Ga 1-x1 )
a In 1-a P (where x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y and a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1-a P (where x 2 is x 1 <
x 2 <y in the range, a is a value in the above range) and a quantum barrier layer are repeatedly provided to form a multiple quantum well structure constituting the light emitting active layer;
y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are values in the above ranges, respectively), and a step of forming an optical waveguide layer. well layer and the quantum barrier layer is formed by molecular beam epitaxy, and a method of manufacturing a semiconductor laser device characterized by doping impurities into the quantum well layer, the (21) on a semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a I
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y A value in the range, a is a value in the above range), and a (Al x2 Ga 1 -x2 )
a quantum barrier layer composed of a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, a step of forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for manufacturing a semiconductor laser device having at least, the quantum well layer and the quantum barrier layer are formed by a molecular beam epitaxy method, and the quantum well layer and the quantum barrier layer are doped with impurities. A method for manufacturing a semiconductor laser device,
(22) In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the above 19, 20 or 21, the molecular beam epitaxy method is
This can be achieved by a method for manufacturing a semiconductor laser device, which is performed at a growth temperature of 500 to 600 ° C.

【0009】本発明の半導体レーザ素子の各層の材料の
組成(AlyGa1-yaIn1-aPにおけるaの値は、
0.3から0.8の範囲の値で用いることができるが、
各層の格子定数が基板の格子定数と整合する構造となる
ようにaの値を定めることが好ましい。例えば基板とし
てGaAs基板を用いるときは、aを0.51とするこ
とが好ましく、また基板としてGaAsP基板を用いる
ときは、aを0.7とすることが好ましい。
[0009] The value of a in the composition (Al y Ga 1-y) a In 1-a P material of each layer of the semiconductor laser device of the present invention,
Although it can be used in the range of 0.3 to 0.8,
The value of a is preferably determined so that the lattice constant of each layer matches the lattice constant of the substrate. For example, when a GaAs substrate is used as the substrate, a is preferably 0.51, and when a GaAsP substrate is used as the substrate, a is preferably 0.7.

【0010】発光活性層にドープする不純物種として
は、p型の不純物種はZn、Mg又はBeが好ましく、
n型の不純物種はSi又はSeが好ましい。これらの不
純物の濃度は、Znの場合は5×1017〜2×1018
m~3の範囲、Mgの場合は最大5×1018cm~3の範
囲、Beの場合は最大1×1019cm~3の範囲、Siの
場合は5×1017〜2×1018cm~3の範囲、Seの場
合は最大5×1018cm~3の範囲とすることが好まし
い。
As the impurity species to be doped in the light emitting active layer, the p-type impurity species is preferably Zn, Mg or Be,
The n-type impurity species are preferably Si or Se. The concentration of these impurities is 5 × 10 17 to 2 × 10 18 c in the case of Zn.
m to 3 range, maximum range of 5 × 10 18 cm to 3 for Mg, maximum range of 1 × 10 19 cm to 3 for Be, and 5 × 10 17 to 2 × 10 18 cm for Si. range of 1-3, preferably in a range of up to 5 × 10 18 cm - 3 in the case of Se.

【0011】本発明の半導体レーザ素子の各層、特に発
光活性層は、有機金属気相成長法か分子線エピタキシー
法によりエピタキシャル成長させて形成することが好ま
しい。有機金属気相成長法は、Alの原料として有機ア
ルミニウム化合物、例えばトリメチルアルミニウム等の
アルキルアルミニウム化合物、Gaの原料として有機ガ
リウム化合物、例えばトリメチルガリウム等のアルキル
ガリウム化合物、Inの原料として有機インジウム化合
物、例えばトリメチルインジウム等のアルキルインジウ
ム化合物、Pの原料としてホスフィンを用い、成長温度
650℃〜750℃、定圧又は50Torr〜100T
orrの減圧で行うことが好ましい。圧力が減圧のとき
は70Torr〜80Torrで行うことがより好まし
い。
Each layer of the semiconductor laser device of the present invention, especially the light emitting active layer, is preferably formed by epitaxial growth by a metal organic chemical vapor deposition method or a molecular beam epitaxy method. The organometallic vapor phase epitaxy method uses an organic aluminum compound as an Al raw material, for example, an alkylaluminum compound such as trimethylaluminum, an organic gallium compound as a Ga raw material, for example, an alkylgallium compound such as trimethylgallium, an indium compound as an In raw material, For example, an alkylindium compound such as trimethylindium, phosphine is used as a raw material for P, and a growth temperature is 650 ° C. to 750 ° C., a constant pressure or 50 Torr to 100 T.
It is preferable to carry out at a reduced pressure of orr. When the pressure is reduced, it is more preferable to carry out at 70 Torr to 80 Torr.

【0012】また、発光活性層にドープするp型不純物
としてZnを用いるときは有機亜鉛化合物、例えばジメ
チル亜鉛等のアルキル亜鉛化合物を、Mgを用いるとき
は有機マグネシウム化合物、例えばジメチルマグネシウ
ム等のアルキルマグネシウム化合物を、Beを用いると
きは有機ベリリウム化合物、例えばジメチルベリリウム
等のアルキルベリリウム化合物を原料に加える。また、
n型不純物としてSi、Seを用いるときはそれぞれホ
スフィン、セレン化水素を原料に加える。
When Zn is used as the p-type impurity for doping the light emitting active layer, an organozinc compound, for example, an alkylzinc compound such as dimethylzinc, is used, and when Mg is used, an organomagnesium compound, for example, an alkylmagnesium such as dimethylmagnesium. When Be is used as the compound, an organic beryllium compound, for example, an alkyl beryllium compound such as dimethyl beryllium is added to the raw material. Also,
When Si and Se are used as n-type impurities, phosphine and hydrogen selenide are added to the raw materials, respectively.

【0013】分子線エピタキシー法は、原料としてA
l、Ga、Inと、Pの原料としてのホスフィン又はP
を用い、成長温度500℃〜600℃で行うことが好ま
しい。圧力は、Pの原料としてPを用いるときは10~
10Torr〜10~11Torrで行うことが好ましく、
Pの原料としてホスフィンを用いるときは10~5Tor
rで行うことが好ましい。
The molecular beam epitaxy method uses A as a raw material.
l, Ga, In, and phosphine or P as a raw material of P
Is preferably used at a growth temperature of 500 ° C to 600 ° C. The pressure is 10 to 10 when P is used as a raw material for P.
It is preferable to carry out at 10 Torr to 10 to 11 Torr,
When using phosphine as a raw material of P, it is 10 to 5 Tor.
It is preferable to carry out at r.

【0014】[0014]

【作用】本発明の作用を、GaAs基板上にエピタキシ
ャル成長させた4元混晶(AlyGa1-yaIn1-aPを
例として説明する。この混晶を基板と格子整合させるた
めのaの値は0.51である。さて、(AlGa)0.51
In0.49P混晶はIII族元素の秩序配列構造が生じてお
り、バンドギャップエネルギーが小さい。本発明では、
(AlGa)0.51In0.49P混晶中におけるIII族元素
の秩序配列構造を不純物ドーピングにより抑制すること
により、活性層のバンドギャップエネルギーを大きくす
る。
[Action] The operation of the present invention will be described as an example epitaxially grown quaternary mixed crystal was (Al y Ga 1-y) a In 1-a P on a GaAs substrate. The value of a for making this mixed crystal lattice-matched with the substrate is 0.51. Now, (AlGa) 0.51
The In 0.49 P mixed crystal has an ordered arrangement structure of group III elements and has a small band gap energy. In the present invention,
The band gap energy of the active layer is increased by suppressing the ordered arrangement structure of the group III elements in the (AlGa) 0.51 In 0.49 P mixed crystal by impurity doping.

【0015】しかしながら、例えばジャパニーズ・ジャ
ーナル・オブ・アプライド・フィジクス,第28巻(1
989)L2092頁−L2094頁(Jpn J.A
ppl.Phys.,28(1989)L2092−L
2094)に示されているように、不純物ドーピングに
より発光強度が減少する場合があることが知られてい
る。これは、不純物ドーピングによりAlGaInP混
晶において欠陥を増大させ発光効率が低下することによ
ると考えられる。このため、発光活性層に不純物をドー
ピングすることによりレーザ発振波長を短波長化するこ
とができるが、閾値電流を増大させてしまう場合があ
る。
However, for example, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 28 (1
989) L2092-L2094 (Jpn J.A.
ppl. Phys. , 28 (1989) L2092-L
2094), it is known that the emission intensity may decrease due to impurity doping. It is considered that this is because the impurity doping causes defects in the AlGaInP mixed crystal to increase and the emission efficiency to decrease. Therefore, the laser oscillation wavelength can be shortened by doping the light emitting active layer with impurities, but the threshold current may be increased in some cases.

【0016】本発明の特に好ましい構造は、多重量子井
戸構造おいて利得の得られる量子井戸層には不純物をド
ーピングしないで量子障壁層にのみ変調して不純物をド
ーピングした構造である。これにより、活性領域である
量子井戸層の発光効率を低下させることなく、量子障壁
層のバリアエネルギーを増大させることができ、より短
波長でレーザ発振させることが期待できる。
A particularly preferred structure of the present invention is a structure in which a quantum well layer which can obtain a gain in a multiple quantum well structure is not doped with an impurity and only a quantum barrier layer is modulated to dope the impurity. As a result, the barrier energy of the quantum barrier layer can be increased without lowering the emission efficiency of the quantum well layer that is the active region, and it can be expected that laser oscillation will occur at a shorter wavelength.

【0017】例えば、フォトルミネセンスピーク波長と
GaInP量子井戸層膜厚の関係を図2に示して説明す
る。有機金属気相成長法により成長させた従来のアンド
ープのGaInPバルク活性層ではピーク波長が665
nm(図の□印)であるのに対し、アンドープ多重量子
井戸構造(膜厚3nmのアンドープGaInP量子井戸
層及び膜厚4nmのアンドープ(Al0.5Ga0.50.51
In0.49P量子障壁層)では626nm(図の○印)で
あり、同じ膜厚の多重量子井戸活性層で量子障壁層にp
型不純物をドーピングしたときには620nm(図の●
印)であった。これらの値は、(Al0.5Ga0.50.51
In0.49P量子障壁層が秩序配列構造である場合と無秩
序配列構造である場合のピーク波長を、それぞれバンド
ギャップエネルギー570nm、551nmを用いて算
出した計算値(図にそれぞれ点線と実線で示す)の膜厚
3nmの場合とよく一致した。
For example, the relationship between the photoluminescence peak wavelength and the GaInP quantum well layer thickness will be described with reference to FIG. A conventional undoped GaInP bulk active layer grown by metalorganic vapor phase epitaxy has a peak wavelength of 665.
nm (square mark in the figure), while an undoped multiple quantum well structure (an undoped GaInP quantum well layer with a film thickness of 3 nm and an undoped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.51 film with a film thickness of 4 nm) 0.51
In 0.49 P quantum barrier layer) is 626 nm (indicated by a circle in the figure), and the quantum barrier layer is p
620nm when doped with type impurities (● in the figure)
Mark). These values are (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.51
The peak wavelengths when the In 0.49 P quantum barrier layer has an ordered arrangement structure and a disordered arrangement structure are calculated using band gap energies of 570 nm and 551 nm, respectively (shown by a dotted line and a solid line in the figure). It was in good agreement with the case where the film thickness was 3 nm.

【0018】ここで(Al0.5Ga0.50.51In0.49
量子障壁層に不純物をドーピングしたときのバリアエネ
ルギーは、アンドープの場合におけるAl組成0.65
の(Al0.65Ga0.350.51In0.49P層のバンドギャ
ップエネルギーと等価であった。このことは、量子障壁
層に対する不純物変調ドープにより短波長レーザ発振が
可能であることを示す。本発明では、量子障壁層に不純
物を変調ドープしたときに630〜635nmのレーザ
発振波長が得られ、アンドープのときよりも5〜6nm
短い発振波長を実現できた。また、量子井戸層には不純
物をドーピングしていないときは欠陥の増大や発光効率
の低下をもたらすことなく、さらに不純物ドープした量
子障壁層のキャリアにより利得が得られることになるの
で、微分利得の増大や低閾値動作が達成できた。
Here, (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.51 In 0.49 P
The barrier energy when the quantum barrier layer is doped with impurities has an Al composition of 0.65 in the undoped case.
Was equivalent to the band gap energy of the (Al 0.65 Ga 0.35 ) 0.51 In 0.49 P layer. This indicates that short wavelength laser oscillation can be achieved by the impurity modulation doping of the quantum barrier layer. In the present invention, a laser oscillation wavelength of 630 to 635 nm is obtained when the quantum barrier layer is modulated and doped with impurities, and is 5 to 6 nm more than when it is undoped.
A short oscillation wavelength was realized. When the quantum well layer is not doped with impurities, the gain is obtained by the carriers of the quantum barrier layer doped with impurities without increasing defects and decreasing the luminous efficiency. Increase and low threshold operation could be achieved.

【0019】[0019]

【実施例】実施例1 本発明の一実施例の半導体レーザ素子の断面図を図1に
示し、その製造方法を説明する。後に詳述する有機金属
気相成長法により、n型GaAs基板1の上にn型Ga
Asバッファ層2(厚み0.5μm、電子濃度nD=1
×1018cm~3)、n型(Al0.7Ga0.30.51In
0.49P光導波層3(厚み1.5μm、電子濃度nD=1
×1018cm~3)、発光活性層4をエピタキシャル成長
させる。発光活性層4は、次に示す構造である。すなわ
ち、この層は、膜厚3nmのアンドープGa0.51In
0.49P量子井戸層10層とp型不純物Znをドープ(正
孔濃度nA=6〜9×1017cm~3)した膜厚4nmの
(Al0.5Ga0.50.51In0.49P量子障壁層9層が交
互に設けられ、その両側に膜厚15nmの(Al0.5
0.50.51In0.49P光閉じ込め層が設けられた多重
量子井戸構造である。
EXAMPLE 1 A sectional view of a semiconductor laser device according to an example of the present invention is shown in FIG. 1 and its manufacturing method will be described. The n-type Ga is formed on the n-type GaAs substrate 1 by the metal organic chemical vapor deposition method described later in detail.
As buffer layer 2 (thickness 0.5 μm, electron concentration n D = 1
× 10 18 cm ~ 3 ), n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.51 In
0.49 P optical waveguide layer 3 (thickness 1.5 μm, electron concentration n D = 1
The light-emitting active layer 4 is epitaxially grown at × 10 18 cm 3 ). The light emitting active layer 4 has the following structure. That is, this layer is made of undoped Ga 0.51 In with a thickness of 3 nm.
0.49 P quantum well layer 10 and p-type impurity Zn doped (hole concentration n A = 6 to 9 × 10 17 cm to 3 ) with a film thickness of 4 nm
Nine layers of (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.51 In 0.49 P quantum barrier layers are alternately provided, and (Al 0.5 G 0.5 nm) having a film thickness of 15 nm is provided on both sides thereof.
a 0.5 ) 0.51 In 0.49 P Multiple quantum well structure provided with an optical confinement layer.

【0020】次に、p型(Al0.7Ga0.30.51In
0.49P光導波層5(厚み1.2μm、正孔濃度nA=5
〜7×1017cm~3)、p型Ga0.51In0.49Pバッフ
ァ層6(厚み0.05μm、正孔濃度nA=2×1018
cm~3)を同様にエピタキシャル成長させる。
Next, p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) 0.51 In
0.49 P optical waveguide layer 5 (thickness 1.2 μm, hole concentration n A = 5
~7 × 10 17 cm ~ 3) , p -type Ga 0.51 In 0.49 P buffer layer 6 (thickness 0.05 .mu.m, the hole concentration n A = 2 × 10 18
cm ~ 3 ) is similarly epitaxially grown.

【0021】次に、ホトリソグラフィーによりSiO2
マスク(膜厚0.2μm、ストライプ幅5μm)を形成
し、ケミカルエッチングにより光導波層5を0.2μm
残すところまでバッファ層6と光導波層5をエッチング
除去してリッジストライプを形成する。
Next, SiO 2 is formed by photolithography.
A mask (film thickness 0.2 μm, stripe width 5 μm) is formed, and the optical waveguide layer 5 is 0.2 μm by chemical etching.
The buffer layer 6 and the optical waveguide layer 5 are removed by etching to the point where they are left to form a ridge stripe.

【0022】次に、SiO2マスクを残したまま、n型
GaAs電流狭窄兼光吸収層7(厚さ1.0μm、電子
濃度nD=2×1018cm~3)を選択成長させる。さら
に、p型GaAsコンタクト層8(厚み1μm、電子濃
度nA=5×1018〜1×1019cm~3、上部の電子濃
度が高い)を埋め込み成長させた後、p電極9及びn電
極10を蒸着する。さらに、劈開スクライブして素子の
形に切り出し、レーザ素子を得る。
Next, the n-type GaAs current constriction and light absorption layer 7 (thickness 1.0 μm, electron concentration n D = 2 × 10 18 cm 3 ) is selectively grown while leaving the SiO 2 mask. Further, after p-type GaAs contact layer 8 (thickness 1 μm, electron concentration n A = 5 × 10 18 to 1 × 10 19 cm 3 and high electron concentration in the upper portion) is embedded and grown, p-electrode 9 and n-electrode are formed. 10 is vapor-deposited. Furthermore, cleavage scribing is performed to cut out the element to obtain a laser element.

【0023】有機金属気相成長法は、Alの原料として
トリメチルアルミニウム、Gaの原料としてトリメチル
ガリウム、Inの原料としてトリメチルインジウム、P
の原料としてホスフィンを用い、成長温度700℃、圧
力70Torrで行った。量子障壁層にp型不純物であ
るZnを変調ドープする原料としてはジメチル亜鉛を用
いた。
In the metal organic chemical vapor deposition method, trimethylaluminum is used as a raw material of Al, trimethylgallium is used as a raw material of Ga, trimethylindium is used as a raw material of In, and P is used.
Using phosphine as a raw material, the growth temperature was 700 ° C. and the pressure was 70 Torr. Dimethyl zinc was used as a raw material for modulation-doping Zn, which is a p-type impurity, in the quantum barrier layer.

【0024】上記多重量子井戸構造における量子障壁層
のバンド端エネルギーは量子井戸層のそれより0.42
eV高い。本実施例のレーザ素子は、室温において閾値
電流が40〜50mAで動作し、レーザ発振波長が63
0〜635nmであった。量子障壁層に不純物をドーピ
ングしない素子では、室温における閾値電流は60〜7
0mAであり、レーザ発振波長は636〜640nmで
あったので、本発明により低閾値電流動作と発振波長の
短波長化が実現できた。
The band edge energy of the quantum barrier layer in the above multiple quantum well structure is 0.42 than that of the quantum well layer.
eV is high. The laser device of this example operates at room temperature with a threshold current of 40 to 50 mA and a laser oscillation wavelength of 63.
It was 0 to 635 nm. In a device in which the quantum barrier layer is not doped with impurities, the threshold current at room temperature is 60 to 7
Since it was 0 mA and the laser oscillation wavelength was 636 to 640 nm, low threshold current operation and a shorter oscillation wavelength were realized by the present invention.

【0025】実施例2 発光活性層4を構成する多重量子井戸構造の部分を次の
ように代えたほかは、実施例1と同様にしてレーザ素子
を製造した。すなわち、多重量子井戸構造をp型不純物
Znをドープ(正孔濃度nA=6〜9×1017cm~3
した膜厚3nmのGa0.51In0.49P量子井戸層10層
と膜厚4nmのアンドープ(Al0.5Ga0.50.51In
0.49P量子障壁層9層とが交互に設けられ、その両側に
膜厚15nmの(Al0.5Ga0.50.51In0.49P光閉
じ込め層が設けられた構造とした。
Example 2 A laser device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the portion of the multiple quantum well structure constituting the light emitting active layer 4 was changed as follows. That is, the multiple quantum well structure was doped with p-type impurity Zn (hole concentration n A = 6 to 9 × 10 17 cm to 3 )
Ga 0.51 In 0.49 P quantum well layer 10 with a thickness of 3 nm and undoped (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.51 In with a thickness of 4 nm
9 layers of 0.49 P quantum barrier layers were alternately provided, and (Al 0.5 Ga 0.5 ) 0.51 In 0.49 P optical confinement layers having a film thickness of 15 nm were provided on both sides thereof.

【0026】この多重量子井戸構造における量子障壁層
のバンド端エネルギーは量子井戸層のそれより0.33
eV高い。本実施例のレーザ素子は、室温において閾値
電流が60〜70mAで動作し、レーザ発振波長が63
0〜635nmであった。不純物をドーピングしない素
子より、レーザ発振波長は約5〜10nm短波長化でき
た。
The band edge energy of the quantum barrier layer in this multiple quantum well structure is 0.33 than that of the quantum well layer.
eV is high. The laser device of this example operates at room temperature with a threshold current of 60 to 70 mA and a laser oscillation wavelength of 63.
It was 0 to 635 nm. The laser oscillation wavelength can be shortened by about 5 to 10 nm as compared with the device in which impurities are not doped.

【0027】実施例3 発光活性層4を構成する多重量子井戸構造の部分を次の
ように代えたほかは、実施例1と同様にしてレーザ素子
を製造した。すなわち、多重量子井戸構造を膜厚3nm
のGa0.51In0.49P量子井戸層10層と膜厚4nmの
(Al0.5Ga0.50.51In0.49P量子障壁層9層とが
交互に設けられ、その両側に膜厚15nmの(Al0.5
Ga0.50.51In0.49P光閉じ込め層が設けられた構
造のすべての層にp型不純物Znをドープ(正孔濃度n
A=6〜9×1017cm~3)した。
Example 3 A laser device was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the portion of the multiple quantum well structure constituting the light emitting active layer 4 was changed as follows. That is, a multiple quantum well structure having a film thickness of 3 nm
Ga 0.51 In 0.49 P (Al 0.5 Ga 0.5) of the quantum well layers 10 layers and the thickness of 4nm 0.51 In 0.49 P quantum barrier layer 9 layers are provided alternately, (Al 0.5 having a thickness of 15nm on both sides
Ga 0.5 ) 0.51 In 0.49 P All layers of the structure provided with the optical confinement layer are doped with the p-type impurity Zn (hole concentration n
A = 6 to 9 × 10 17 cm 3 ).

【0028】この多重量子井戸構造における量子障壁層
のバンド端エネルギーは量子井戸層のそれより0.36
eV高い。本実施例のレーザ素子は、室温において閾値
電流が60〜80mAで動作し、レーザ発振波長が62
5〜630nmであった。不純物をドーピングしない素
子より、レーザ発振波長は約10〜15nm短波長化で
きた。
The band edge energy of the quantum barrier layer in this multiple quantum well structure is 0.36 than that of the quantum well layer.
eV is high. The laser device of this example operates at room temperature with a threshold current of 60 to 80 mA and a laser oscillation wavelength of 62.
It was 5 to 630 nm. The laser oscillation wavelength could be shortened by about 10 to 15 nm as compared with the element not doped with impurities.

【0029】以上の実施例において、有機金属気相成長
法により成長させた各層をそれぞれ分子線エピタキシー
法により成長させて同様にレーザ素子を製造した。この
場合、原料としてAl、Ga、Inと、Pの原料として
のホスフィンを用い、成長温度550℃、10~5Tor
rで行った。製造された各レーザ素子は、いずれも有機
金属気相成長法により製造された各レーザ素子と同様な
効果を示した。
In each of the above examples, each layer grown by the metal organic chemical vapor deposition method was grown by the molecular beam epitaxy method, and a laser device was similarly manufactured. In this case, using Al, Ga, and In as a starting material, the phosphine as a raw material for P, the growth temperature of 550 ℃, 10 ~ 5 Tor
It went with r. Each manufactured laser element showed the same effect as each laser element manufactured by the metal organic chemical vapor deposition method.

【0030】また、以上の実施例は、発光活性層にドー
プする不純物としてZnを用いたがこれに代えてMg、
Beを用いても、またn型不純物のSi、Seを用いて
もほぼ同様な結果が得られた。
Although Zn was used as an impurity for doping the light emitting active layer in the above examples, Mg,
Similar results were obtained using Be or using n-type impurities Si and Se.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明によれば、不純物を量子障壁層か
量子井戸層に変調ドープするかまたは多重量子井戸構造
の全部にドープすることよって、より短波長で発振する
レーザ素子を実現できた。
According to the present invention, a laser device that oscillates at a shorter wavelength can be realized by modulation-doping the quantum barrier layer or the quantum well layer or by doping the entire quantum well structure with impurities. ..

【0032】特に不純物を量子障壁層に変調ドープする
ことにより、量子障壁層のバリアエネルギーを大きくで
きるので、量子準位エネルギーが増大し、より短波長で
発振するレーザ素子が実現できた。さらに、量子井戸層
には不純物をドーピングしないときは欠陥の増大や発光
効率の低下を招くことなく、不純物ドープした量子障壁
層におけるキャリアにより利得が得られるので、低閾値
電流で動作するレーザ素子が得られた。
Since the barrier energy of the quantum barrier layer can be increased by modulation-doping the impurities into the quantum barrier layer, the quantum level energy is increased, and a laser device that oscillates at a shorter wavelength can be realized. Furthermore, when the quantum well layer is not doped with impurities, gain is obtained by carriers in the impurity-doped quantum barrier layer without causing increase in defects and reduction in luminous efficiency, so that a laser device operating at a low threshold current can be obtained. Was obtained.

【0033】本発明のレーザ素子は、温度50℃、3m
W定光出力動作の寿命試験において、約2000時間経
過しても顕著な劣化が見られなかった。
The laser device of the present invention has a temperature of 50 ° C. and a length of 3 m.
In the life test of the W constant light output operation, no remarkable deterioration was observed even after about 2000 hours.

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

【図1】本発明の一実施例の半導体レーザ素子の断面構
造図である。
FIG. 1 is a sectional structural view of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】フォトルミネセンスピーク波長と量子井戸層膜
厚の関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a photoluminescence peak wavelength and a quantum well layer film thickness.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 n型GaAs基板 2、6 バッファ層 3 光導波層 4 発光活性層 5 光導波層 7 電流狭窄兼光吸収層 8 コンタクト層 9 p電極 10 n電極 1 n-type GaAs substrate 2, 6 buffer layer 3 optical waveguide layer 4 light emitting active layer 5 optical waveguide layer 7 current constriction and light absorption layer 8 contact layer 9 p electrode 10 n electrode

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、
aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の
値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層により、
それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブルヘ
テロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子にお
いて、上記発光活性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-a
P(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上
記の範囲の値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2
Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範
囲の値であり、aは上記の範囲の値である)よりなる量
子障壁層とが繰り返し設けられた多重量子井戸構造を少
なくとも有し、かつ該量子障壁層に不純物を有すること
を特徴とする半導体レーザ素子。
1. An (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y,
a is a value in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8), and the optical waveguide layer has a large forbidden band.
In a semiconductor laser device having a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a smaller forbidden band on a semiconductor substrate, the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a
P (provided that x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y and a is a value in the above range), and (Al x2
Ga 1-x2 ) a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, and a is a value in the above range) and is repeatedly provided. A semiconductor laser device having at least a multiple quantum well structure and having an impurity in the quantum barrier layer.
【請求項2】(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、
aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の
値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層により、
それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブルヘ
テロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子にお
いて、上記発光活性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-a
P(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上
記の範囲の値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2
Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範
囲の値であり、aは上記の範囲の値である)よりなる量
子障壁層とが繰り返し設けられた多重量子井戸構造を少
なくとも有し、かつ該量子井戸層に不純物を有すること
を特徴とする半導体レーザ素子。
2. (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y,
a is a value in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8), and the optical waveguide layer has a large forbidden band.
In a semiconductor laser device having a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a smaller forbidden band on a semiconductor substrate, the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a
P (provided that x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y and a is a value in the above range), and (Al x2
Ga 1-x2 ) a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, and a is a value in the above range) and is repeatedly provided. A semiconductor laser device having at least a multiple quantum well structure and having impurities in the quantum well layer.
【請求項3】(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、
aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の
値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層により、
それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブルヘ
テロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子にお
いて、上記発光活性層は、(Alx1Ga1-x1aIn1-a
P(ただしx1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上
記の範囲の値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2
Ga1-x2aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範
囲の値であり、aは上記の範囲の値である)よりなる量
子障壁層とが繰り返し設けられた多重量子井戸構造を少
なくとも有し、かつ該量子井戸層と該量子障壁層とに不
純物を有することを特徴とする半導体レーザ素子。
3. (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (provided that y,
a is a value in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8), and the optical waveguide layer has a large forbidden band.
In a semiconductor laser device having a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a smaller forbidden band on a semiconductor substrate, the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a
P (provided that x 1 is a value in the range of 0 ≦ x 1 <y and a is a value in the above range), and (Al x2
Ga 1-x2 ) a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, and a is a value in the above range) and is repeatedly provided. A semiconductor laser device having at least a multiple quantum well structure and having impurities in the quantum well layer and the quantum barrier layer.
【請求項4】請求項1、2又は3記載の半導体レーザ素
子において、上記発光活性層は、上記多重量子井戸構造
の両側にさらに(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(ただし
2はx1<x2<yの範囲の値であり、ここにx1は上記
の範囲の値であり、aは上記の範囲の値である)よりな
る光閉じ込め層を有することを特徴とする半導体レーザ
素子。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the light emitting active layer further comprises (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1 -a P (provided that both sides of the multiple quantum well structure are provided. x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, where x 1 is a value in the above range and a is a value in the above range). And a semiconductor laser device.
【請求項5】請求項1から4のいずれか一に記載の半導
体レーザ素子において、上記量子障壁層の組成(Alx2
Ga1-x2aIn1-aPにおけるX2は、0.4≦X2
0.7の範囲の値とすることを特徴とする半導体レーザ
素子。
5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the quantum barrier layer has a composition (Al x2
Ga 1-x2) a In 1 -a X 2 in the P is, 0.4 ≦ X 2
A semiconductor laser device having a value in the range of 0.7.
【請求項6】請求項1から5のいずれか一に記載の半導
体レーザ素子において、上記量子障壁層のバンド端エネ
ルギーは、上記量子井戸層のそれよりも0.2eV以上
大きいことを特徴とする半導体レーザ素子。
6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the band edge energy of the quantum barrier layer is 0.2 eV or more higher than that of the quantum well layer. Semiconductor laser device.
【請求項7】請求項1から6のいずれか一に記載の半導
体レーザ素子において、上記量子障壁層の膜厚は、4〜
8nmの範囲であることを特徴とする半導体レーザ素
子。
7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the quantum barrier layer has a thickness of 4 to
A semiconductor laser device having a range of 8 nm.
【請求項8】(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、
aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の
値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層により、
それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブルヘ
テロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子にお
いて、上記発光活性層の上側の光導波層の上部は、レー
ザ光の出射方向にストライプ状の凸部を有し、該凸部の
両側は電流狭窄兼光吸収層を有し、上記発光活性層は、
(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦x1
yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値である)より
なる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(た
だしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、aは上記の
範囲の値である)よりなる量子障壁層とが繰り返し設け
られた多重量子井戸構造を少なくとも有し、かつ該量子
障壁層に不純物を有することを特徴とする半導体レーザ
素子。
8. (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (provided that y,
a is a value in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8), and the optical waveguide layer has a large forbidden band.
In a semiconductor laser device having a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a smaller forbidden band on a semiconductor substrate, the upper part of the optical waveguide layer above the light emitting active layer is stripe-shaped in the laser light emitting direction. And a current confinement and light absorption layer on both sides of the convex portion, and the light emitting active layer is
(Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <
a value in the range of y, where a is the value in the above range) and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1-a P (where x 2 is x 1 <x 2 < a value in the range of y, a is a value in the above range), and a quantum barrier layer having at least a multiple quantum well structure repeatedly provided, and the quantum barrier layer having an impurity. And a semiconductor laser device.
【請求項9】(AlyGa1-yaIn1-aP(ただしy、
aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範囲の
値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層により、
それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブルヘ
テロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子にお
いて、上記発光活性層の上側の光導波層の上部は、レー
ザ光の出射方向にストライプ状の凸部を有し、該凸部の
両側は電流狭窄兼光吸収層を有し、上記発光活性層は、
(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦x1
yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値である)より
なる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(た
だしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、aは上記の
範囲の値である)よりなる量子障壁層とが繰り返し設け
られた多重量子井戸構造を少なくとも有し、かつ該量子
井戸層に不純物を有することを特徴とする半導体レーザ
素子。
9. (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (provided that y,
a is a value in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8), and the optical waveguide layer has a large forbidden band.
In a semiconductor laser device having a double heterojunction sandwiching a light emitting active layer having a smaller forbidden band on a semiconductor substrate, the upper part of the optical waveguide layer above the light emitting active layer is stripe-shaped in the laser light emitting direction. And a current confinement and light absorption layer on both sides of the convex portion, and the light emitting active layer is
(Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <
a value in the range of y, where a is the value in the above range) and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1-a P (where x 2 is x 1 <x 2 < a value in the range of y, a is a value in the above range), and a quantum barrier layer having a multiple quantum well structure repeatedly provided, and the quantum well layer having an impurity. And a semiconductor laser device.
【請求項10】(AlyGa1-yaIn1-aP(ただし
y、aはそれぞれ0<y≦1、0.3≦a≦0.8の範
囲の値である)よりなる禁制帯幅の大きな光導波層によ
り、それより禁制帯幅の小さい発光活性層を挾んだダブ
ルヘテロ接合を半導体基板上に有する半導体レーザ素子
において、上記発光活性層の上側の光導波層の上部は、
レーザ光の出射方向にストライプ状の凸部を有し、該凸
部の両側は電流狭窄兼光吸収層を有し、上記発光活性層
は、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただしx1は0≦
1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の値であ
る)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2aIn
1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、a
は上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層とが繰り
返し設けられた多重量子井戸構造を少なくとも有し、か
つ該量子井戸層と該量子障壁層とに不純物を有すること
を特徴とする半導体レーザ素子。
10. An (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (where y and a are values in the range of 0 <y ≦ 1 and 0.3 ≦ a ≦ 0.8, respectively) In a semiconductor laser device having a double heterojunction on a semiconductor substrate in which an emission active layer having a smaller forbidden band width is sandwiched by an optical waveguide layer having a larger forbidden band width, an upper portion of the optical waveguide layer above the emission active layer is provided. Is
The light emitting active layer has a stripe-shaped convex portion in the emitting direction of laser light, and a current confinement and light absorption layer on both sides of the convex portion, and the light emitting active layer is (Al x1 Ga 1 -x1 ) a In 1 -a P (However, x 1 is 0 ≦
x 1 <y, where a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In
1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, and a
Is a value within the above range) and at least a multiple quantum well structure repeatedly provided with a quantum barrier layer, and the quantum well layer and the quantum barrier layer have impurities. Laser element.
【請求項11】請求項8、9又は10記載の半導体レー
ザ素子において、上記発光活性層は、上記多重量子井戸
構造の両側にさらに(Alx2Ga1-x2aIn1-aP(た
だしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、ここにx1
上記の範囲の値であり、aは上記の範囲の値である)よ
りなる光閉じ込め層を有することを特徴とする半導体レ
ーザ素子。
11. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein the light emitting active layer further comprises (Al x2 Ga 1 -x2 ) a In 1 -a P (provided that both sides of the multiple quantum well structure are provided. x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y, where x 1 is a value in the above range and a is a value in the above range). And a semiconductor laser device.
【請求項12】請求項8から11のいずれか一に記載の
半導体レーザ素子において、上記量子障壁層の組成(A
x2Ga1-x2aIn1-aPにおけるX2は、0.4≦X2
≦0.7の範囲の値とすることを特徴とする半導体レー
ザ素子。
12. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein the quantum barrier layer has a composition (A
X 2 in l x2 Ga 1-x2 ) a In 1-a P is 0.4 ≦ X 2
A semiconductor laser device having a value in the range of ≤0.7.
【請求項13】請求項8から12のいずれか一に記載の
半導体レーザ素子において、上記量子障壁層のバンド端
エネルギーは、上記量子井戸層のそれよりも0.2eV
以上大きいことを特徴とする半導体レーザ素子。
13. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein the band edge energy of the quantum barrier layer is 0.2 eV higher than that of the quantum well layer.
A semiconductor laser device characterized by being larger than the above.
【請求項14】請求項8から13のいずれか一に記載の
半導体レーザ素子において、上記量子障壁層の膜厚は、
4〜8nmの範囲であることを特徴とする半導体レーザ
素子。
14. The semiconductor laser device according to claim 8, wherein the quantum barrier layer has a thickness of
A semiconductor laser device having a range of 4 to 8 nm.
【請求項15】半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2
aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、有機金属気相成長法により形成し、かつ
上記量子障壁層に不純物をドープすることを特徴とする
半導体レーザ素子の製造方法。
15. A semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a I
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y A value in the range, a is a value in the above range), and a (Al x2 Ga 1 -x2 )
a quantum barrier layer composed of a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, a step of forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for manufacturing a semiconductor laser device having at least the above, the quantum well layer and the quantum barrier layer are formed by a metal organic chemical vapor deposition method, and the quantum barrier layer is doped with an impurity. Manufacturing method.
【請求項16】半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
In1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、有機金属気相成長法により形成し、かつ
上記量子井戸層に不純物をドープすることを特徴とする
半導体レーザ素子の製造方法。
16. A semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a I
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y A value in the range, a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a
A quantum barrier layer made of In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, and forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for producing a semiconductor laser device having at least the quantum well layer and the quantum barrier layer, the quantum well layer is formed by a metal organic chemical vapor deposition method, and the quantum well layer is doped with impurities. Production method.
【請求項17】半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
In1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、有機金属気相成長法により形成し、かつ
上記量子井戸層及び上記量子障壁層に不純物をドープす
ることを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
17. A (Al y Ga 1-y ) a I film on a semiconductor substrate.
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y A value in the range, a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a
A quantum barrier layer made of In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, and forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for manufacturing a semiconductor laser device having at least the quantum well layer and the quantum barrier layer, the quantum well layer and the quantum barrier layer are formed by metal organic chemical vapor deposition, and the quantum well layer and the quantum barrier layer are doped with impurities. Method for manufacturing semiconductor laser device.
【請求項18】請求項15、16又は17記載の半導体
レーザ素子の製造方法において、上記有機金属気相成長
法は、成長温度650〜750℃の範囲で行うことを特
徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
18. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 15, 16 or 17, wherein the metal organic chemical vapor deposition method is performed at a growth temperature in the range of 650 to 750 ° C. Production method.
【請求項19】半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2
aIn1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、分子線エピタキシー法により形成し、か
つ上記量子障壁層に不純物をドープすることを特徴とす
る半導体レーザ素子の製造方法。
19. A (Al y Ga 1-y ) a I film on a semiconductor substrate.
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y A value in the range, a is a value in the above range), and a (Al x2 Ga 1 -x2 )
a quantum barrier layer composed of a In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, a step of forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for manufacturing a semiconductor laser device having at least the above, the quantum well layer and the quantum barrier layer are formed by a molecular beam epitaxy method, and the quantum barrier layer is doped with an impurity. Method.
【請求項20】半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
In1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であ
り、aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層と
を繰り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構
造を形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(た
だしy、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる
光導波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レ
ーザ素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記
量子障壁層は、分子線エピタキシー法により形成し、か
つ上記量子井戸層に不純物をドープすることを特徴とす
る半導体レーザ素子の製造方法。
To 20. A semiconductor substrate, (Al y Ga 1-y ) a I
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y A value in the range, a is a value in the above range), and (Al x2 Ga 1 -x2 ) a
A quantum barrier layer made of In 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y and a is a value in the above range) is repeatedly provided to form a light emitting active layer. forming a multiple quantum well structure, and forming a light waveguide layer made of (Al y Ga 1-y) a in 1-a P ( except y, a are each a value within the above range) In the method for manufacturing a semiconductor laser device having at least the quantum well layer and the quantum barrier layer, the quantum well layer is formed by a molecular beam epitaxy method, and the quantum well layer is doped with an impurity. ..
【請求項21】半導体基板上に、(AlyGa1-ya
1-aP(ただしy、aはそれぞれ0<y≦1、0.3
≦a≦0.8の範囲の値である)よりなる光導波層を形
成する工程と、(Alx1Ga1-x1aIn1-aP(ただし
1は0≦x1<yの範囲の値であり、aは上記の範囲の
値である)よりなる量子井戸層と、(Alx2Ga1-x2a
1-aP(ただしx2はx1<x2<yの範囲の値であり、
aは上記の範囲の値である)よりなる量子障壁層とを繰
り返し設け、発光活性層を構成する多重量子井戸構造を
形成する工程と、(AlyGa1-yaIn1-aP(ただし
y、aはそれぞれ上記の範囲の値である)よりなる光導
波層を形成する工程とを少なくとも有する半導体レーザ
素子の製造方法において、上記量子井戸層及び上記量子
障壁層は、分子線エピタキシー法により形成し、かつ上
記量子井戸層及び上記量子障壁層に不純物をドープする
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
21. (Al y Ga 1-y ) a I on a semiconductor substrate
n 1-a P (where y and a are 0 <y ≦ 1 and 0.3, respectively)
≦ a ≦ 0.8) and a (Al x1 Ga 1-x1 ) a In 1-a P (where x 1 is 0 ≦ x 1 <y And a is a value in the above range), and a quantum well layer of (Al x2 Ga 1 -x2 ) a I
n 1-a P (where x 2 is a value in the range of x 1 <x 2 <y,
a is provided repeatedly and quantum barrier layers composed of a is) the value of the above range, forming a multiple quantum well structure forming the light-emitting active layer, (Al y Ga 1-y ) a In 1-a P (Where y and a are values in the above ranges, respectively). In the method for manufacturing a semiconductor laser device, the quantum well layer and the quantum barrier layer are molecular beam epitaxy. A method of manufacturing a semiconductor laser device, which is characterized in that the quantum well layer and the quantum barrier layer are doped with impurities.
【請求項22】請求項19、20又は21記載の半導体
レーザ素子の製造方法において、上記分子線エピタキシ
ー法は、成長温度500〜600℃の範囲で行うことを
特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
22. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 19, 20 or 21, wherein the molecular beam epitaxy method is performed at a growth temperature of 500 to 600 ° C. ..
JP11712991A 1991-05-22 1991-05-22 Semiconductor laser device and manufacturing method Pending JPH05121835A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11712991A JPH05121835A (en) 1991-05-22 1991-05-22 Semiconductor laser device and manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11712991A JPH05121835A (en) 1991-05-22 1991-05-22 Semiconductor laser device and manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05121835A true JPH05121835A (en) 1993-05-18

Family

ID=14704161

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11712991A Pending JPH05121835A (en) 1991-05-22 1991-05-22 Semiconductor laser device and manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05121835A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288218A (en) * 2007-07-06 2007-11-01 Hitachi Ltd Semiconductor laser

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007288218A (en) * 2007-07-06 2007-11-01 Hitachi Ltd Semiconductor laser

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100902109B1 (en) Gallium nitride compound semiconductor element
JP3719613B2 (en) Semiconductor light emitting device
US5625202A (en) Modified wurtzite structure oxide compounds as substrates for III-V nitride compound semiconductor epitaxial thin film growth
JP2003115642A (en) Nitride semiconductor element
WO2001043206A1 (en) Light-emitting device
EP0476689A2 (en) Semiconductor laser and manufacturing method of the same
JP2900990B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JPH10229217A (en) Semiconductor light emitting element
JPH10294532A (en) Nitride-based semiconductor light emitting element and its manufacture
JPH09139543A (en) Semiconductor laser element
JP2891348B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3399216B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH06237039A (en) Semiconductor laser
JP3371830B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP3192560B2 (en) Semiconductor light emitting device
JPH09199783A (en) Semiconductor light emitting element
JP2000183466A (en) Compound semiconductor laser and its manufacturing method
JP2001148540A (en) Semiconductor light-emitting device
JPH0794822A (en) Semiconductor light emitting element
JPH05121835A (en) Semiconductor laser device and manufacturing method
JP2000261037A (en) Semiconductor light emitting device
JP3888036B2 (en) Method for growing n-type nitride semiconductor
JPH08181386A (en) Semiconductor optical element
JP4826019B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser device
JP3326833B2 (en) Semiconductor laser and light emitting diode