JPH05251822A - Manufacture of semiconductor laser element - Google Patents
Manufacture of semiconductor laser elementInfo
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- JPH05251822A JPH05251822A JP28337791A JP28337791A JPH05251822A JP H05251822 A JPH05251822 A JP H05251822A JP 28337791 A JP28337791 A JP 28337791A JP 28337791 A JP28337791 A JP 28337791A JP H05251822 A JPH05251822 A JP H05251822A
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- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、長距離光通信、光計測
器、光増幅器等など用いる埋め込み型半導体レーザ素子
の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an embedded semiconductor laser device used for long-distance optical communication, optical measuring instruments, optical amplifiers and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、このような分野の技術としては、
例えば、「High Power Long Wave
length Laser Diode」 Y.KAW
AI,A.MATOBA,OKI Technical
Review,124,Vol.52,P.62〜6
8に記載されるものがあった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique in such a field,
For example, "High Power Long Wave
length Laser Diode "Y. KAW
AI, A. MATOBA, OKI Technical
Review, 124, Vol. 52, P.I. 62-6
8 were described.
【0003】図3は、かかる従来の半導体レーザ素子の
製造工程断面図である。以下、その従来の半導体レーザ
素子の製造方法について説明する。まず、図3(a)に
示すように、p−InP基板1上にp−InPバッファ
層2、n−InPブロック層3、p−InPブロック層
4を順次液相成長させる。次に、図3(b)に示すよう
に、塩酸系エッチャントによるエッチングでV溝5を形
成する。FIG. 3 is a sectional view of a manufacturing process of such a conventional semiconductor laser device. The conventional method of manufacturing the semiconductor laser device will be described below. First, as shown in FIG. 3A, a p-InP buffer layer 2, an n-InP block layer 3, and a p-InP block layer 4 are sequentially grown on a p-InP substrate 1 in a liquid phase. Next, as shown in FIG. 3B, the V groove 5 is formed by etching with a hydrochloric acid-based etchant.
【0004】次いで、図3(c)に示すように、p−I
nPクラッド層6、InGaAsP活性層7、n−In
Pクラッド層8、n−InGaAsPコンタクト層9、
n−InP保護層10を順次液相成長させる。このよう
に、InGaAsP活性層7を、それよりもギャップの
大きなInPクラッド層6,8で挟み込んだDH(Do
uble−Hetero)構造を有するレーザ・ダイオ
ードでは、PNPN電流阻止部分を持ち、活性層に効率
良く電流が注入されるような構造になっている。Next, as shown in FIG. 3C, p-I
nP clad layer 6, InGaAsP active layer 7, n-In
P clad layer 8, n-InGaAsP contact layer 9,
The n-InP protective layer 10 is sequentially grown in liquid phase. As described above, the DH (Do) in which the InGaAsP active layer 7 is sandwiched between the InP cladding layers 6 and 8 having a larger gap than that.
A laser diode having a double-hetero structure has a PNPN current blocking portion and has a structure in which a current is efficiently injected into an active layer.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体レーザ素子、すなわち、VIPS−LD
(V−grooved Inner−stripe o
n P−InP Substrate Laser D
iodes)では、活性層が単なるDH構造であるた
め、充分な低閾値電流を達成できなかった。However, the above-mentioned conventional semiconductor laser device, that is, the VIPS-LD is used.
(V-grooved Inner-stripe o
n P-InP Substrate Laser D
In iodes), since the active layer has a simple DH structure, a sufficiently low threshold current cannot be achieved.
【0006】また、エネルギーギャップの大きさがキャ
リアの閉じ込め層より大きな組成を持つような光ガイド
層を有するダブルヘテロ構造、所謂、SCH(Sepa
rate Confinement Hetero)構
造を有するレーザ・ダイオードも提案されているが、こ
のSCH構造を有するレーザ・ダイオードは、リーク電
流が大きいといった問題があった。A double heterostructure having an optical guide layer having a composition having an energy gap larger than that of a carrier confinement layer, a so-called SCH (Sepa).
A laser diode having a rate confinement hetero structure has also been proposed, but the laser diode having this SCH structure has a problem of a large leak current.
【0007】本発明は、上記問題点を除去し、面方位性
の違いによる選択成長性をうまく利用して活性層の埋め
込みを行い、活性層の両端に、光閉じ込め導波路を形成
した、低閾値電流を達成でき、電流の注入効率が良く、
リーク電流が少ない高効率、高出力の半導体レーザ素子
の製造方法を提供することを目的とする。According to the present invention, the above problems are eliminated, the active layer is embedded by making good use of the selective growth property due to the difference in plane orientation, and the optical confinement waveguide is formed at both ends of the active layer. Threshold current can be achieved, current injection efficiency is good,
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor laser device having high efficiency and high output with a small leak current.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、液相成長法による選択成長性を用いて活
性層を埋め込む半導体レーザ素子の製造方法において、
導体基板上にPNPブロック層を形成し、エッチングに
よりV溝を形成し、該V溝の下部にP型の厚い第1のク
ラッド層を形成し、該第1のクラッド層上に薄いP型の
第2のクラッド層を形成し、該第2のクラッド層上に薄
いN型の活性層を形成し、該活性層の上に薄いN型の第
3のクラッド層を形成し、該第3のクラッド層上に厚い
N型の第4のクラッド層を形成して、前記V溝を埋める
ようにしたものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor laser device in which an active layer is embedded by using a selective growth property by a liquid phase growth method,
A PNP block layer is formed on a conductor substrate, a V groove is formed by etching, a P-type thick first clad layer is formed under the V groove, and a thin P-type clad layer is formed on the first clad layer. Forming a second clad layer, forming a thin N-type active layer on the second clad layer, forming a thin N-type third clad layer on the active layer; A thick N-type fourth cladding layer is formed on the cladding layer so as to fill the V groove.
【0009】[0009]
【作用】本発明によれば、図1に示すように、p−In
P基板21上に、n−InPブロック層22、p−In
Pブロック層23を順次液相成長させ、塩酸系エッチャ
ントによるエッチングでV溝を形成し、そのV溝の下部
に厚いP型InPクラッド層24、薄いP型InGaA
sP層25、薄いP型InGaAsP活性層26、薄い
N型InGaAsP層27、厚いN型InPクラッド層
28を順次液相成長させて、前記V溝を埋めるようにし
たので、面方位性の違いによる選択成長性をうまく利用
して活性層の埋め込みを行い、活性層の両端に、光閉じ
込め導波路を形成した、低閾値電流を達成でき、電流の
注入効率が良く、リーク電流が少ない半導体レーザ素子
を得ることができる。According to the present invention, as shown in FIG. 1, p-In
On the P substrate 21, n-InP block layer 22, p-In
The P block layer 23 is sequentially grown in a liquid phase, and a V groove is formed by etching with a hydrochloric acid-based etchant. A thick P type InP clad layer 24 and a thin P type InGaA are formed under the V groove.
Since the sP layer 25, the thin P-type InGaAsP active layer 26, the thin N-type InGaAsP layer 27, and the thick N-type InP clad layer 28 are sequentially liquid-phase-grown to fill the V-groove, the plane orientation may vary. A semiconductor laser device in which an active layer is buried by making good use of selective growth properties, and optical confinement waveguides are formed at both ends of the active layer to achieve a low threshold current, good current injection efficiency, and low leakage current. Can be obtained.
【0010】また、半導体基板上に形成された電流ブロ
ック層の耐圧が高いため、高電流領域まで効率良く活性
層への電流注入が行なわれ、高出力のレーザ発振が可能
となり、高効率、高出力の半導体レーザ素子を得ること
ができる。Further, since the withstand voltage of the current block layer formed on the semiconductor substrate is high, current can be efficiently injected into the active layer even in a high current region, and high-power laser oscillation becomes possible, resulting in high efficiency and high efficiency. An output semiconductor laser device can be obtained.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1は本発明の実施例を示す半導
体レーザ素子の要部断面図である。以下、半導体レーザ
素子の製造方法について説明する。まず、半導体基板上
に、p−InP基板21、n−InPブロック層22、
p−InPブロック層23を順次液相成長させる。次
に、塩酸系エッチャントによるエッチングでV溝を形成
し、そのV溝の下部に厚いp−InPクラッド層24、
薄いp−InGaAsPクラッド層25、薄いp−In
GaAsP活性層26、薄いp−InGaAsPクラッ
ド層27、厚いn−InPクラッド層28を順次液相成
長させて、前記V溝を埋めるようようにする。ここで、
バンドギャップは、InGaAsP活性層26より適当
に大きく選べば良い。InGaAsP活性層26につい
ては、薄い(厚さd≦0.05μm)エピタキシャル成
長層を形成することが必要なため、図2のようなメルト
ボックスを用い、溶液メルトの下を高速で通過させる方
法で形成する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a semiconductor laser device showing an embodiment of the present invention. The method of manufacturing the semiconductor laser device will be described below. First, on the semiconductor substrate, the p-InP substrate 21, the n-InP block layer 22,
The p-InP block layer 23 is sequentially grown in liquid phase. Next, a V groove is formed by etching with a hydrochloric acid-based etchant, and a thick p-InP clad layer 24 is formed under the V groove.
Thin p-InGaAsP cladding layer 25, thin p-In
A GaAsP active layer 26, a thin p-InGaAsP cladding layer 27, and a thick n-InP cladding layer 28 are sequentially grown in a liquid phase so as to fill the V groove. here,
The band gap may be selected to be appropriately larger than that of the InGaAsP active layer 26. Since it is necessary to form a thin (thickness d ≦ 0.05 μm) epitaxial growth layer for the InGaAsP active layer 26, the InGaAsP active layer 26 is formed by a method of using a melt box as shown in FIG. To do.
【0012】以下、この点について、図2を参照しなが
ら詳細に説明する。図2において、30はInP基板、
31はスライドボード、32はプッシュロッド、33は
メルトボックス、34はボード本体、41はp−InP
溶液、42はp−InGaAsP溶液、43はp−In
GaAsP溶液、44はn−InGaAsP溶液、45
はn−InP溶液である。Hereinafter, this point will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 2, 30 is an InP substrate,
31 is a slide board, 32 is a push rod, 33 is a melt box, 34 is a board body, 41 is p-InP
Solution, 42 is p-InGaAsP solution, 43 is p-In
GaAsP solution, 44 is n-InGaAsP solution, 45
Is an n-InP solution.
【0013】この図に示すように、スライドボード31
上にセットされたV溝が形成されたInP基板30をp
−InP溶液41を接触させて、厚いP型InPクラッ
ド層24(図1参照)を形成する。ここでは、p−In
P溶液41はメルトボックス33の幅d1 がかなり広い
溶液溜めに収納されているので、厚いP型InPクラッ
ド層24を形成することかできる。As shown in this figure, the slide board 31
The InP substrate 30 having the V groove formed thereon is
-InP solution 41 is brought into contact to form a thick P-type InP clad layer 24 (see FIG. 1). Here, p-In
Since the P solution 41 is contained in the solution reservoir in which the width d 1 of the melt box 33 is considerably wide, the thick P-type InP clad layer 24 can be formed.
【0014】次に、p−InGaAsP(λg=1.2
μm)溶液42を接触させて、薄いp−InGaAsP
クラッド層25(図1参照)を形成する。ここでは、p
−InGaAsP溶液42はメルトボックス33の幅d
2 がかなり狭い溶液溜めに収納されているので、薄いp
−InGaAsPクラッド層25を形成することができ
る。Next, p-InGaAsP (λg = 1.2)
μm) contacting the solution 42, thin p-InGaAsP
The clad layer 25 (see FIG. 1) is formed. Here, p
-InGaAsP solution 42 has a width d of the melt box 33
Since 2 is stored in a fairly narrow solution reservoir, a thin p
-InGaAsP clad layer 25 can be formed.
【0015】次に、p−InGaAsP(λg=1.1
μm)溶液43を接触させて、薄いp−InGaAsP
活性層26(図1参照)を形成する。ここでは、p−I
nGaAsP溶液43はメルトボックス33の幅d3 が
一番狭い溶液溜めに収納されているので、薄いp−In
GaAsP活性層26を形成することができる。次に、
n−InGaAsP(λg=1.2μm)溶液44を接
触させて、薄いn−InGaAsPクラッド層27(図
1参照)を形成する。ここでは、n−InGaAsP溶
液44はメルトボックス33の幅d4 がかなり狭い溶液
溜めに収納されているので、薄いn−InGaAsPク
ラッド層27を形成することができる。Next, p-InGaAsP (λg = 1.1)
μm) Solution 43 is brought into contact with thin p-InGaAsP
The active layer 26 (see FIG. 1) is formed. Here, p-I
Since the nGaAsP solution 43 is contained in the solution reservoir having the narrowest width d 3 of the melt box 33, a thin p-In solution is used.
The GaAsP active layer 26 can be formed. next,
The thin n-InGaAsP cladding layer 27 (see FIG. 1) is formed by bringing the n-InGaAsP (λg = 1.2 μm) solution 44 into contact therewith. Here, since the n-InGaAsP solution 44 is contained in the solution reservoir in which the width d 4 of the melt box 33 is considerably narrow, the thin n-InGaAsP cladding layer 27 can be formed.
【0016】次に、n−InP溶液45を接触させて、
厚いN型InPクラッド層28(図1参照)を形成す
る。ここでは、n−InP溶液45はメルトボックス3
3の幅d5 がかなり広い溶液溜めに収納されているの
で、厚いP型InPクラッド層28を形成することかで
きる。このようにして、InGaAsP活性層26につ
いては、薄い(厚さd≦0.05μm)エピタキシャル
成長層を形成することができる。Next, the n-InP solution 45 is contacted,
A thick N-type InP clad layer 28 (see FIG. 1) is formed. Here, the n-InP solution 45 is melted in the melt box 3
Since the width d 5 of 3 is accommodated in a solution reservoir having a considerably large width, a thick P-type InP clad layer 28 can be formed. In this way, a thin (thickness d ≦ 0.05 μm) epitaxial growth layer can be formed for the InGaAsP active layer 26.
【0017】このような半導体レーザ素子の構造の採用
により、通常のVIPS−LDより閾値が低く、SCH
−LDより電流リークの少ない半導体レーザ素子(レー
ザ・ダイオード)を作成することができる。なお、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣
旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の
範囲から排除するものではない。By adopting such a structure of the semiconductor laser device, the threshold value is lower than that of the ordinary VIPS-LD, and the SCH
A semiconductor laser device (laser diode) with less current leakage than an LD can be manufactured. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
【0018】[0018]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、上記したように、導体基板上にPNPブロック
層を形成し、エッチングによりV溝を形成し、該V溝の
下部にP型の厚い第1のクラッド層を形成し、該第1の
クラッド層上に薄いP型の第2のクラッド層を形成し、
該第2のクラッド層上に薄いN型の活性層を形成し、活
性層の上に薄いN型の第3のクラッド層を形成し、該第
3のクラッド層上に厚いN型の第4のクラッド層を形成
して、前記V溝を埋めるようにしたので、通常のVIP
S−LDより閾値が低く、BH−SCH−LDより電流
リークの少ない半導体レーザ素子(レーザ・ダイオー
ド)の作成することができる。As described above in detail, according to the present invention, as described above, the PNP block layer is formed on the conductor substrate, the V groove is formed by etching, and the V groove is formed below the V groove. Forming a P-type thick first clad layer, and forming a thin P-type second clad layer on the first clad layer;
A thin N-type active layer is formed on the second clad layer, a thin N-type third clad layer is formed on the active layer, and a thick N-type fourth layer is formed on the third clad layer. Since a clad layer was formed to fill the V groove,
A semiconductor laser device (laser diode) having a lower threshold than S-LD and less current leakage than BH-SCH-LD can be manufactured.
【0019】また、半導体基板上に形成された電流ブロ
ック層の耐圧が高いため、高電流領域まで効率良く活性
層への電流注入が行なわれ、高出力のレーザ発振が可能
となり、高効率、高出力の半導体レーザ素子を得ること
ができる。Further, since the current blocking layer formed on the semiconductor substrate has a high withstand voltage, current can be efficiently injected into the active layer even in a high current region, and high-power laser oscillation becomes possible, resulting in high efficiency and high efficiency. An output semiconductor laser device can be obtained.
【図1】本発明の実施例を示す半導体レーザ素子の要部
断面図である。FIG. 1 is a sectional view of an essential part of a semiconductor laser device showing an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施例を示す半導体レーザ素子の製造
に用いる液相成長用メルトボックスの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a melt box for liquid phase growth used for manufacturing a semiconductor laser device showing an example of the present invention.
【図3】従来の半導体レーザ素子の製造工程断面図であ
る。FIG. 3 is a cross-sectional view of manufacturing steps of a conventional semiconductor laser device.
21 p−InP基板 22 n−InPブロック層 23 p−InPブロック層 24 p−InPクラッド層 25 p−InGaAsPクラッド層 26 p−InGaAsP活性層 27 n−InGaAsPクラッド層 28 n−InPクラッド層 30 InP基板 31 スライドボード 32 プッシュロッド 33 メルトボックス 34 ボード本体 41 p−InP溶液 42 p−InGaAsP溶液 43 p−InGaAsP溶液 44 n−InGaAsP溶液 45 n−InP溶液 21 p-InP substrate 22 n-InP block layer 23 p-InP block layer 24 p-InP clad layer 25 p-InGaAsP clad layer 26 p-InGaAsP active layer 27 n-InGaAsP clad layer 28 n-InP clad layer 30 InP substrate 31 Slide Board 32 Push Rod 33 Melt Box 34 Board Body 41 p-InP Solution 42 p-InGaAsP Solution 43 p-InGaAsP Solution 44 n-InGaAsP Solution 45 n-InP Solution
Claims (2)
性層を埋め込む半導体レーザ素子の製造方法において、 (a)半導体基板上にPNPブロック層を形成し、 (b)エッチングによりV溝を形成し、 (c)該V溝の下部にP型の厚い第1のクラッド層を形
成し、 (d)該第1のクラッド層上に薄いP型の第2のクラッ
ド層を形成し、 (e)該第2のクラッド層上に薄いN型の活性層を形成
し、 (f)該活性層の上に薄いN型の第3のクラッド層を形
成し、 (g)該第3のクラッド層上に厚いN型の第4のクラッ
ド層を形成して、前記V溝を埋めることを特徴とする半
導体レーザ素子の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor laser device in which an active layer is embedded by using a selective growth property by a liquid phase growth method, comprising: (a) forming a PNP block layer on a semiconductor substrate; and (b) forming a V groove by etching. (C) forming a P-type thick first clad layer under the V-groove, and (d) forming a thin P-type second clad layer on the first clad layer, e) forming a thin N-type active layer on the second cladding layer, (f) forming a thin N-type third cladding layer on the active layer, (g) the third cladding A method of manufacturing a semiconductor laser device, characterized in that a thick N-type fourth cladding layer is formed on the layer to fill the V groove.
であり、第2及び第3のクラッド層はInGaAsPで
あり、前記活性層はInGaAsPである請求項1記載
の半導体レーザ素子の製造方法。2. The first and fourth cladding layers are InP
2. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein the second and third cladding layers are InGaAsP, and the active layer is InGaAsP.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28337791A JPH05251822A (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Manufacture of semiconductor laser element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28337791A JPH05251822A (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Manufacture of semiconductor laser element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05251822A true JPH05251822A (en) | 1993-09-28 |
Family
ID=17664721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28337791A Pending JPH05251822A (en) | 1991-10-30 | 1991-10-30 | Manufacture of semiconductor laser element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05251822A (en) |
-
1991
- 1991-10-30 JP JP28337791A patent/JPH05251822A/en active Pending
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Legal Events
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A02 | Decision of refusal |
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