JPH07170013A - Semiconductor laser element and its manufacture - Google Patents

Semiconductor laser element and its manufacture

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JPH07170013A
JPH07170013A JP31368693A JP31368693A JPH07170013A JP H07170013 A JPH07170013 A JP H07170013A JP 31368693 A JP31368693 A JP 31368693A JP 31368693 A JP31368693 A JP 31368693A JP H07170013 A JPH07170013 A JP H07170013A
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semiconductor
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multilayer film
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進治 兼岩
Keisuke Miyazaki
啓介 宮▲嵜▼
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Abstract

PURPOSE:To restrain mass transport in vapor phase and melt back in liquid phase, surely preserve the edge shape of an aperture part formed in a current constriction layer, prevent the irregularity and the deformation of a stripe shape, and manufacture a laser element having uniform characteristics with high yield. CONSTITUTION:A semiconductor laser element is provided with the following; a semiconductor multilayered film which is formed on a semiconductor substrate 10 and contains an active region 13 for laser oscillation, a current constriction layer 17 and a growth restriction layer 18 which are laminated on the semiconductor multilayered film and have a stripe type aperture part reaching the semiconductor multilayered film, and a clad layer 20 which is in contact with the semiconductor multilayered film in the aperture part, and cut out on the growth restriction layer 18.

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、光情報処理および光通
信の主要部品である半導体レーザ素子およびその製造方
法に係り、特に、優れた均一性の特性が得られる横断面
形状を有する半導体レーザ素子およ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 semiconductor laser device, which is a main component of optical information processing and optical communication, and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor laser having a cross-sectional shape capable of obtaining excellent uniformity characteristics. The present invention relates to an element and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】通信工業用の半導体レーザは、特性のば
らつきが少なく均一性に優れたものが要求されている。
また、良質な半導体レーザを安価に供給するためには、
歩留まりを向上させる必要がある。従来より、実用的な
半導体レーザ素子においては、レーザ動作が開始される
閾値電流を低下させ、発振モードを制御するため、スト
ライプ状の開口部を持つ電流狭窄層により、活性領域以
外の電流を制限した構造が知られている。
2. Description of the Related Art Semiconductor lasers for the telecommunications industry are required to have excellent uniformity with little variation in characteristics.
Also, in order to supply a good quality semiconductor laser at low cost,
Yield needs to be improved. Conventionally, in a practical semiconductor laser device, a current confinement layer having a stripe-shaped opening restricts a current other than an active region in order to reduce a threshold current at which laser operation is started and control an oscillation mode. The structure is known.

【0003】上記のストライプ型構造を有し、特性の均
一性に優れたレーザ素子として、図6に工程順横断面を
示すレーザ素子が提案されている(日本特許:1534
266号)。以下に、その製造工程を詳細に説明する。
As a laser device having the above-mentioned stripe type structure and excellent in uniformity of characteristics, a laser device having a cross section in the order of steps shown in FIG. 6 has been proposed (Japanese Patent: 1534).
No. 266). The manufacturing process will be described in detail below.

【0004】まず、n型GaAs基板10上に、n型G
aAsバッファ層11、n型Al0.45Ga0.55Asクラ
ッド層12、ノンドープAl0.15Ga0.85As活性層1
3、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層14、p型G
aAs成長促進層15、n型Al0.6Ga0.4Asエッチ
ングストップ層16、n型GaAs電流狭窄層17を、
有機金属気相エピタキシャル(以下、MOVPEと略
す:Metal Organic Vapor Pha
se Epitaxy)成長法、または分子ビームエピ
タキシャル(以下、MBEと略す:Molecular
Beam Epitaxy)成長法により順次積層す
る(図6(a))。
First, an n-type G is formed on an n-type GaAs substrate 10.
aAs buffer layer 11, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 12, non-doped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 1
3, p-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 14, p-type G
an aAs growth promoting layer 15, an n-type Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 16, and an n-type GaAs current confinement layer 17,
Metal Organic Vapor Phase Pha (hereinafter abbreviated as MOVPE: Metal Organic Vapor Pha)
se epitaxy growth method or molecular beam epitaxial (hereinafter abbreviated as MBE: Molecular)
The layers are sequentially stacked by the beam epitaxy (FIG. 6A).

【0005】次いで、上記各層が積層された基板の上
に、フォトレジスト(図示せず)を塗布し、通常のフォ
トリソグラフィによって、フォトレジストにストライプ
状の開口部を形成する。次いで、このフォトレジストを
マスクとして、化学エッチングによりストライプ部のn
型GaAs電流狭窄層17およびn型AlGaAsエッ
チングストップ層16を除去した後、フォトレジストの
除去を行う(図6(b))。
Next, a photoresist (not shown) is applied on the substrate on which the above layers are laminated, and stripe-shaped openings are formed in the photoresist by ordinary photolithography. Next, by using this photoresist as a mask, n of the stripe portion is chemically etched.
After removing the type GaAs current confinement layer 17 and the n type AlGaAs etching stop layer 16, the photoresist is removed (FIG. 6B).

【0006】更に、液相エピタキシャル(以下、LPE
と略す:Liquid PhaseEpitaxy)成
長法により、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層2
0、p型GaAsコンタクト層21を全体を被うように
積層する(図6(c))。最後に、n型GaAs基板1
0側にn型オーム性電極30、p型GaAsコンタクト
層21側にp型オーム性電極31を形成して半導体レー
ザ素子が完成する(図6(d))。
Furthermore, liquid phase epitaxial (hereinafter, LPE
Abbreviated as: p-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 2 by a liquid phase epitaxy) growth method.
0 and a p-type GaAs contact layer 21 are laminated so as to cover the whole (FIG. 6C). Finally, n-type GaAs substrate 1
An n-type ohmic electrode 30 is formed on the 0 side and a p-type ohmic electrode 31 is formed on the p-type GaAs contact layer 21 side to complete a semiconductor laser device (FIG. 6D).

【0007】上記工程により形成された半導体レーザ素
子は、n型GaAs電流狭窄層17によって電流が有効
に中央のストライプ部に注入されるため、発振閾値電流
が30mAと低く、また、n型GaAs電流狭窄層17
の光吸収によってストライプ部とストライプ以外の部分
には実効的な屈折率差が生じるため、光出力10mWま
で安定な基本横モードで発振する。
In the semiconductor laser device formed by the above process, since the current is effectively injected into the central stripe portion by the n-type GaAs current confinement layer 17, the oscillation threshold current is as low as 30 mA, and the n-type GaAs current is reduced. Constriction layer 17
Due to the absorption of light, the effective refractive index difference is generated between the stripe portion and the portion other than the stripe, so that oscillation is performed in a stable fundamental transverse mode up to an optical output of 10 mW.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造の従来の半導体レーザ素子は、次の2つの要因により
電流狭窄層の変形が生じ易いという問題点があった。そ
の第1の要因は、LPE成長の高温待機時に、気相中の
マストランスポートによって、n型GaAs電流狭窄層
17の開口部の上部エッジ17−1を構成する物質が、
図7(a)に示すように開口部下部エッジ17−2へ移
動することである。また、第2の要因は、p型AlGa
Asクラッド層20の成長時にも液相中のメルトバック
によって、図7(b)に示すようにn型GaAs電流狭
窄層17の開口部の上部エッジ17−1を構成する物質
が液相中に融け出すことである。
However, the conventional semiconductor laser device having the above structure has a problem that the current constriction layer is easily deformed due to the following two factors. The first factor is that when the LPE growth is in a high temperature standby state, the substance constituting the upper edge 17-1 of the opening of the n-type GaAs current confinement layer 17 is caused by the mass transport in the gas phase.
To move to the lower edge 17-2 of the opening as shown in FIG. The second factor is p-type AlGa.
Due to the meltback in the liquid phase even during the growth of the As clad layer 20, the substance forming the upper edge 17-1 of the opening of the n-type GaAs current confinement layer 17 becomes in the liquid phase as shown in FIG. 7B. It is to melt.

【0009】これらの変形の度合は、ウェハ内の場所に
より異なり、また再現性にも乏しいため、LPE成長後
のストライプ幅のばらつきが大きくなる。これは素子特
性上に、水平方向の放射角のばらつき、雑音特性のばら
つき(実効屈折率差の微小なばらつきが影響する)とな
って現れる。この結果として、所望の放射角特性が得ら
れる歩留は90%、所望の雑音特性が得られる歩留は8
0%に過ぎず、総合的な歩留は70%程度まで低下する
という問題点があった。以上の問題点に鑑み本発明の課
題は、気相中のマストランスポート及び液相中のメルト
バックを共に抑制して、電流狭窄層に設けた開口部のエ
ッジ形状を良好に保存し、ストライプ形状のばらつきや
変形を防止し、均一な特性のレーザ素子を歩留よく製造
できる構造を有するレーザ素子及びその製造方法を提供
することである。
The degree of these deformations differs depending on the location within the wafer, and the reproducibility is poor, so that the variation in stripe width after LPE growth becomes large. This appears as a variation in the radiation angle in the horizontal direction and a variation in the noise characteristic (which is affected by a minute variation in the effective refractive index difference) on the element characteristics. As a result, the yield yielding the desired radiation angle characteristic is 90%, and the yield yielding the desired noise characteristic is 8%.
There is a problem in that the total yield is only 0% and the total yield is reduced to about 70%. In view of the above problems, an object of the present invention is to suppress both mass transport in the gas phase and meltback in the liquid phase, to favorably preserve the edge shape of the opening provided in the current constriction layer, and stripe. It is an object of the present invention to provide a laser device having a structure capable of manufacturing a laser device having uniform characteristics with a good yield while preventing variations in shape and deformation.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を有する。すなわち、本発明は、
半導体基板と、該半導体基板上に積層されレーザ発振用
の活性領域を含む半導体多層膜と、該半導体多層膜上に
積層され該半導体多層膜まで達するストライプ状の開口
部を持つ電流狭窄層および成長抑止層と、前記開口部に
おいて前記半導体多層膜に接し、前記成長抑止層上で途
切れたクラッド層と、を有する半導体レーザ素子であ
る。
In order to solve the above problems, the present invention has the following constitution. That is, the present invention is
A semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film laminated on the semiconductor substrate and including an active region for laser oscillation, a current confinement layer having a stripe-shaped opening laminated on the semiconductor multilayer film and reaching the semiconductor multilayer film, and growth. A semiconductor laser device comprising: a suppression layer; and a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth suppression layer.

【0011】また本発明は、半導体基板と、該半導体基
板上に積層されレーザ発振用の活性領域を含む半導体多
層膜と、該半導体多層膜上に形成され該半導体多層膜ま
で達するストライプ状の開口部を持ち電流狭窄機能を有
する成長抑止層と、前記開口部において前記半導体多層
膜に接し、前記成長抑止層上で途切れたクラッド層と、
を有する半導体レーザ素子である。
Further, according to the present invention, a semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film which is laminated on the semiconductor substrate and includes an active region for laser oscillation, and a stripe-shaped opening which is formed on the semiconductor multilayer film and reaches the semiconductor multilayer film. A growth suppressing layer having a current confinement function, a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth suppressing layer,
It is a semiconductor laser device having.

【0012】また本発明においては、上記半導体レーザ
素子において、成長抑止層の材質を、AlxGa1-xAs
(x≧0.1)または(AlyGa1-y1-zInzP(y
≧0.1、z〜0.5)とすることができる。また本発
明においては、上記半導体レーザ素子において、成長抑
止層の材質を、Al23、SiO2、SiNw(w〜4/
3)、フォトレジストの何れかとすることができる。
Further, in the present invention, in the above semiconductor laser device, the material of the growth inhibiting layer is Al x Ga 1 -x As.
(X ≧ 0.1) or (Al y Ga 1-y) 1-z In z P (y
≧ 0.1, z to 0.5). Further, in the present invention, in the above-mentioned semiconductor laser device, the growth inhibiting layer is made of Al 2 O 3 , SiO 2 , SiN w ( w to 4 /
3), either photoresist.

【0013】また本発明は、半導体基板上に、レーザ発
振用の活性領域を含む半導体多層膜および電流狭窄層お
よび成長抑止層を形成する工程と、前記電流狭窄層およ
び成長抑止層に、前記半導体多層膜まで達するストライ
プ状の開口部を形成する工程と、前記開口部において前
記半導体多層膜に接し、前記成長抑止層上で途切れるク
ラッド層を、液相エピタキシャル成長法により成長させ
る工程と、を有する半導体レーザ素子の製造方法であ
る。
According to the present invention, a step of forming a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation, a current confinement layer and a growth inhibiting layer on a semiconductor substrate, and the current confinement layer and the growth inhibiting layer having the semiconductor Semiconductor having a step of forming a stripe-shaped opening reaching the multilayer film and a step of growing a clad layer in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and interrupted on the growth suppressing layer by a liquid phase epitaxial growth method It is a method of manufacturing a laser element.

【0014】また本発明は、半導体基板上に、レーザ発
振用の活性領域を含む半導体多層膜および電流狭窄機能
を有する成長抑止層を形成する工程と、前記成長抑止層
に、前記半導体多層膜まで達するストライプ状の開口部
を形成する工程と、前記開口部において前記半導体多層
膜に接し、前記成長抑止層上で途切れるクラッド層を、
液相エピタキシャル成長法により成長させる工程と、を
有する半導体レーザ素子の製造方法である。
According to the present invention, a step of forming, on a semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation and a growth inhibiting layer having a current constriction function, and the growth inhibiting layer including the semiconductor multilayer film. A step of forming a stripe-shaped opening that reaches, and a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth suppressing layer,
And a step of growing by a liquid phase epitaxial growth method.

【0015】[0015]

【作用】上記構成により、本発明においては、電流狭窄
層は、気相中の高温待機時にも成長抑止層によって保護
されるため、マストランスポートが抑制されて良好な形
状保存が行われる。また、LPE成長は成長抑止層のな
いストライプ状の開口部に集中して起こるため、メルト
バックも抑制されて形状が良好に保存される。
With the above structure, in the present invention, the current confinement layer is protected by the growth inhibiting layer even during high temperature standby in the vapor phase, so that mass transport is suppressed and good shape preservation is performed. Further, since LPE growth occurs concentratedly in the stripe-shaped opening having no growth suppressing layer, meltback is suppressed and the shape is well preserved.

【0016】また、電流狭窄機能を成長抑止層に持たせ
ることも可能である。成長抑止層の材料として、マスト
ランスポートの起こりにくく、かつ、LPE成長を抑制
する効果のある物質を選定することは、さほど困難なこ
とではない。例えば、成長抑止層を半導体層により形成
する際の材質としては、AlxGa1-xAs(x≧0.
1)または(AlyGa1-y1-zInzP(x≧0.1、
z〜0.5)が適当である。更に、成長抑止層を誘電体
膜により形成する際の材質としては、Al23、SiO
2、SiNw(w〜4/3)、フォトレジストが適当であ
る。
It is also possible to provide the growth restraining layer with a current constriction function. It is not so difficult to select, as the material of the growth suppressing layer, a substance that is less likely to cause mass transport and has an effect of suppressing LPE growth. For example, as a material for forming the growth suppressing layer by a semiconductor layer, Al x Ga 1-x As (x ≧ 0.
1) or (Al y Ga 1-y ) 1-z In z P (x ≧ 0.1,
z ~ 0.5) is suitable. Further, as a material for forming the growth suppressing layer by a dielectric film, Al 2 O 3 and SiO are used.
2 , SiN w ( w ~ 4/3) and photoresist are suitable.

【0017】気相中のマストランスポートは、エッチン
グ後のn型GaAs電流狭窄層17の形状に依存する。
一般的に、鋭角部は鈍角部に比べて大きな表面エネルギ
ーをもっているため、図7(a)に示すように、エネル
ギーが減少する方向、つまり鋭角から鈍角への変形がお
こるのである。かといって、最初から鈍角に加工したの
では、実効的なストライプ幅が広がることとなり所望の
レーザ特性が得られない。そこで、鋭角の先端部分をマ
ストランスポートの起こりにくい物質により構成するこ
とが有効となる。
The mass transport in the gas phase depends on the shape of the n-type GaAs current confinement layer 17 after etching.
In general, since the acute angle portion has a larger surface energy than the obtuse angle portion, as shown in FIG. 7A, the energy decreases, that is, the deformation from the acute angle to the obtuse angle occurs. However, if an obtuse angle is processed from the beginning, the effective stripe width will be widened and desired laser characteristics cannot be obtained. Therefore, it is effective to form the acute-angled tip portion from a material that does not easily cause mass transport.

【0018】また、液相中のメルトバックも、鋭角部に
おいては、液相からの結晶の析出速度よりも液相への融
解速度の方が大きいことにより発生するもので、融液の
過飽和度(析出速度)を増すことにより防止することが
可能である。しかし、ウェハ全面に成長させる場合の過
飽和度には限界がある。これは、過飽和度を増加しよう
とする余り融液温度を過度に降下させても、融液中に微
結晶が析出し過飽和度がかえって低下してしまうためで
ある。このためには、成長面上に成長抑止層の窓を設
け、成長領域を成長抑止層のないウェハの一部分に限定
して、融液の過飽和度をその一部分に集中させることが
最も有効な手段となる。
Meltback in the liquid phase is also caused by the fact that the melting rate into the liquid phase is higher than the precipitation rate of crystals from the liquid phase at the acute angle portion. It can be prevented by increasing (precipitation rate). However, there is a limit to the degree of supersaturation when growing on the entire surface of the wafer. This is because even if the melt temperature is excessively lowered to increase the supersaturation degree, fine crystals are precipitated in the melt and the supersaturation degree is rather lowered. For this purpose, the most effective means is to provide a window for the growth inhibiting layer on the growth surface, limit the growth region to a part of the wafer without the growth inhibiting layer, and concentrate the supersaturation degree of the melt on that part. Becomes

【0019】[0019]

【実施例】次に図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明に係る半導体レーザ素子の
第1実施例の構造を示す横断面図である。第1実施例の
半導体レーザ素子は、n型GaAs基板10、n型Ga
Asバッファ層11、n型Al0.45Ga0.55Asクラッ
ド層12、ノンドープAl0.15Ga0.85As活性層1
3、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層14、p型G
aAs成長促進層15、n型Al0.6Ga0.4Asエッチ
ングストップ層16、n型GaAs電流狭窄層17、n
型AlxGa1-xAs(x=0.5)成長抑止層18、p
型Al0.45Ga0.55Asクラッド層20、p型GaAs
コンタクト層21、n型オーム性電極30、p型オーム
性電極31からなる。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention. The semiconductor laser device of the first embodiment comprises an n-type GaAs substrate 10 and an n-type Ga.
As buffer layer 11, n-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 12, non-doped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 1
3, p-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 14, p-type G
aAs growth promoting layer 15, n-type Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 16, n-type GaAs current confinement layer 17, n
Type Al x Ga 1-x As (x = 0.5) growth inhibiting layer 18, p
Type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 20, p-type GaAs
The contact layer 21, the n-type ohmic electrode 30, and the p-type ohmic electrode 31 are included.

【0020】図2は、第1実施例の製造工程を示す工程
順断面図である。まず、図2(a)に示すように、n型
GaAs基板10上に、n型GaAsバッファ層11、
n型Al0.45Ga0.55Asクラッド層12、ノンドープ
Al0.15Ga0.85As活性層13、p型Al0.45Ga
0.55Asクラッド層14、p型GaAs成長促進層1
5、n型Al0.6Ga0.4Asエッチングストップ層1
6、n型GaAs電流狭窄層17、n型AlxGa1-x
s(x=0.5)成長抑止層18を、MOVPE成長法
またはMBE成長法により積層する。
2A to 2D are cross-sectional views in order of the processes, showing the manufacturing process of the first embodiment. First, as shown in FIG. 2A, an n-type GaAs buffer layer 11 is formed on an n-type GaAs substrate 10.
n-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 12, undoped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 13, p-type Al 0.45 Ga
0.55 As clad layer 14, p-type GaAs growth promoting layer 1
5, n-type Al 0.6 Ga 0.4 As etching stop layer 1
6, n-type GaAs current confinement layer 17, n-type Al x Ga 1-x A
The s (x = 0.5) growth inhibiting layer 18 is laminated by MOVPE growth method or MBE growth method.

【0021】次いで、フォトレジスト(図示せず)を塗
布し、通常のフォトリソグラフィによってフォトレジス
トにストライプ状の開口部を形成し、このフォトレジス
トをマスクとして、化学エッチングによりストライプ部
のn型AlGaAs成長抑止層18、n型GaAs電流
狭窄層17、n型AlGaAsエッチングストップ層1
6を除去し、フォトレジストの除去も続けて行う。
Next, a photoresist (not shown) is applied, a stripe-shaped opening is formed in the photoresist by ordinary photolithography, and n-type AlGaAs is grown in the stripe by chemical etching using this photoresist as a mask. Suppression layer 18, n-type GaAs current confinement layer 17, n-type AlGaAs etching stop layer 1
6 is removed, and the photoresist is also removed continuously.

【0022】その後、図2(b)に示すように、LPE
成長法により、p型Al0.45Ga0.55Asクラッド層2
0、p型GaAsコンタクト層21を積層する。更に、
n型GaAs基板10側にn型オーム性電極30、p型
GaAsコンタクト層21側にp型オーム性電極31を
形成して、図1に示す半導体レーザ素子が完成する。
After that, as shown in FIG.
The p-type Al 0.45 Ga 0.55 As clad layer 2 was grown by the growth method.
0, p-type GaAs contact layer 21 is laminated. Furthermore,
The n-type ohmic electrode 30 is formed on the n-type GaAs substrate 10 side, and the p-type ohmic electrode 31 is formed on the p-type GaAs contact layer 21 side to complete the semiconductor laser device shown in FIG.

【0023】LPE成長の高温待機の際、結晶中のAl
は気相中に遊離し難い元素であるため、n型AlGaA
s成長抑止層18のマストランスポートは殆ど発生せ
ず、n型GaAs電流狭窄層17についてもn型AlG
aAs成長抑止層18に保護されることによってマスト
ランスポートによる変形は抑制される。
During high temperature standby for LPE growth, Al in the crystal
Is an element that is difficult to release in the gas phase, so n-type AlGaA
The mass transport of the s growth restraining layer 18 hardly occurs, and the n-type GaAs current confinement layer 17 also has n-type AlG.
By being protected by the aAs growth inhibiting layer 18, the deformation due to mass transport is suppressed.

【0024】一方、エッチング加工時にn型AlGaA
s成長抑止層18中のAlが空気中で酸化され、n型A
lGaAs成長抑止層18表面には薄層の酸化膜が形成
されているため、n型AlGaAs成長抑止層18上の
LPE成長が抑制される。このためp型AlGaAsク
ラッド層20の成長はストライプ部に集中するため、実
効的な過飽和度は非常に大きく、n型GaAs電流狭窄
層17の液相中のメルトバックは殆ど見られない。更
に、n型AlGaAs成長抑止層18自身はメルトバッ
クの起こりにくい物質であるため、メルトバックに関し
てもn型GaAs電流狭窄層17の保護膜として機能す
る。
On the other hand, during etching, n-type AlGaA
Al in the growth-inhibiting layer 18 is oxidized in the air, and n-type A
Since a thin oxide film is formed on the surface of the 1GaAs growth inhibiting layer 18, the LPE growth on the n-type AlGaAs growth inhibiting layer 18 is suppressed. For this reason, since the growth of the p-type AlGaAs cladding layer 20 is concentrated in the stripe portion, the effective degree of supersaturation is very large, and the meltback of the n-type GaAs current confinement layer 17 in the liquid phase is hardly seen. Furthermore, since the n-type AlGaAs growth suppressing layer 18 itself is a substance that is unlikely to cause meltback, it also functions as a protective film for the n-type GaAs current constriction layer 17 with respect to meltback.

【0025】p型AlGaAsクラッド層20の成長
は、ストライプ及びその周辺部に限定されるが、p型G
aAsコンタクト層21については、成長時間を長くと
ることによりウェハ全面に成長させることができる。n
型AlxGa1-xAs成長抑止層18の組成については、
Al構成比xが大きいほど変形抑制の効果は大きいが、
x≧0.1においてその効果が確認されている。
Although the growth of the p-type AlGaAs cladding layer 20 is limited to the stripe and its peripheral portion, the p-type G
The aAs contact layer 21 can be grown on the entire surface of the wafer by increasing the growth time. n
Regarding the composition of the type Al x Ga 1-x As growth inhibiting layer 18,
The larger the Al composition ratio x, the greater the effect of suppressing deformation,
The effect is confirmed when x ≧ 0.1.

【0026】本発明はAlGaAs系材料に限定される
ものではなく、第2の実施例として、GaInP系材料
による例を示す。本第2実施例は、図1の第1実施例と
構造の点では同じである。第2実施例の各層の構成材料
は、n型GaAs基板10、n型GaAsバッファ層1
1、n型(Al0.6Ga0.40.5In0.5Pクラッド層1
2、ノンドープGa0.5In0.5P活性層13、p型(A
0.6Ga0.40.5In0.5Pクラッド層14、p型Ga
0.5In0.5P成長促進層15、n型(Al0.8Ga0.2
0.5In0.5Pエッチングストップ層16、n型Ga0.5
In0.5P電流狭窄層17、n型(AlyGa1-yzIn
1-zP(y=0.5、z=0.5)成長抑止層18、p
型Al0.8Ga0.2Asクラッド層20、p型GaAsコ
ンタクト層21である。
The present invention is not limited to AlGaAs-based materials, but a GaInP-based material is shown as a second embodiment. The second embodiment is the same in structure as the first embodiment of FIG. The constituent material of each layer of the second embodiment is the n-type GaAs substrate 10 and the n-type GaAs buffer layer 1.
1, n-type (Al 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 1
2, non-doped Ga 0.5 In 0.5 P active layer 13, p-type (A
l 0.6 Ga 0.4 ) 0.5 In 0.5 P clad layer 14, p-type Ga
0.5 In 0.5 P growth promoting layer 15, n-type (Al 0.8 Ga 0.2 ).
0.5 In 0.5 P etching stop layer 16, n-type Ga 0.5
In 0.5 P current confinement layer 17, n-type (Al y Ga 1-y) z In
1-z P (y = 0.5, z = 0.5) Growth inhibiting layer 18, p
A type Al 0.8 Ga 0.2 As clad layer 20 and a p-type GaAs contact layer 21.

【0027】本第2実施例においても、n型(Aly
1-yzIn1-zP成長抑止層18中のAlの効果によ
り、n型Ga0.5In0.5P電流狭窄層17のマストラン
スポートおよびメルトバックによる変形が抑制されるこ
とは第1の実施例と同様である。組成についてはy≧
0.1、z〜0.5の時に効果を確認することができ
た。
Also in the second embodiment, the n-type (Al y G
a 1-y ) z In 1-z P The effect of Al in the growth-inhibiting layer 18 suppresses the deformation of the n-type Ga 0.5 In 0.5 P current confinement layer 17 due to mass transport and meltback. It is similar to the embodiment of. For composition y ≧
The effect could be confirmed at 0.1 and z to 0.5.

【0028】次に、図3は、本発明に係る半導体レーザ
素子の第3実施例の断面図を示す。本実施例では、各層
の組成は第1の実施例と同一であるが、p型GaAsコ
ンタクト層21の成長時間が第1の実施例より短いた
め、p型GaAsコンタクト層21の成長はウェハ全面
には達せず部分的となる。p型GaAsコンタクト層2
1の成長が全面であるか部分的であるかは素子特性には
特に影響を及ぼさない。
Next, FIG. 3 shows a sectional view of a third embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In this embodiment, the composition of each layer is the same as that of the first embodiment, but the growth time of the p-type GaAs contact layer 21 is shorter than that of the first embodiment. Will not be reached and will be partial. p-type GaAs contact layer 2
Whether the growth of No. 1 is whole surface or partial growth does not particularly affect the device characteristics.

【0029】次に、図4は、本発明に係る半導体レーザ
素子の第4実施例の断面図を示す。本実施例では、成長
抑止層18を除く層の組成は第1の実施例と同一であ
る。成長抑止層18は、Al23またはSiO2または
SiNw(w〜4/3)またはフォトレジストの誘電体
膜によって形成されている。フォトレジストの場合には
特に成長抑止層を形成する工程を設ける必要はなく、従
来の半導体レーザの製造工程において、n型GaAs電
流狭窄層17およびn型AlGaAsエッチングストッ
プ層16のストライプ状エッチング加工後のフォトレジ
スト除去を行わず、エッチングマスクのフォトレジスト
をそのまま成長抑止層18として使用すればよい。誘電
体膜の成長抑止効果はより大きく、p型GaAsコンタ
クト層21においても、成長時間の多寡にかかわらずウ
ェハ全面に成長することはない。
Next, FIG. 4 shows a sectional view of a fourth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In this embodiment, the composition of layers other than the growth inhibiting layer 18 is the same as that of the first embodiment. The growth restraining layer 18 is formed of a dielectric film of Al 2 O 3, SiO 2, SiN w (w˜4 / 3) or photoresist. In the case of a photoresist, it is not necessary to provide a step of forming a growth inhibiting layer, and in the conventional semiconductor laser manufacturing process, after the stripe-shaped etching processing of the n-type GaAs current confinement layer 17 and the n-type AlGaAs etching stop layer 16. The photoresist of the etching mask may be used as it is as the growth inhibiting layer 18 without removing the photoresist. The growth inhibiting effect of the dielectric film is larger, and the p-type GaAs contact layer 21 does not grow on the entire surface of the wafer regardless of the growth time.

【0030】次に、図5は、本発明に係る半導体レーザ
素子の第5実施例の断面図を示す。本実施例では、電流
狭窄機能を成長抑止層18が兼ね備えているため電流狭
窄層はなく、エッチングストップ層も必要としない。そ
の他の層の組成は第1の実施例と同一である。成長抑止
層18は、Al23またはSiO2またはSiNw(w〜
4/3)またはフォトレジストの誘電体膜によって形成
されている。そのため、p型GaAsコンタクト層21
の成長が部分的であることは第4実施例と同様である。
Next, FIG. 5 shows a sectional view of a fifth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention. In this embodiment, since the growth inhibiting layer 18 also has the current confinement function, there is no current constriction layer and no etching stop layer is required. The composition of the other layers is the same as in the first embodiment. The growth suppressing layer 18 is made of Al 2 O 3 or SiO 2 or SiN w (w-
4/3) or a dielectric film of photoresist. Therefore, the p-type GaAs contact layer 21
The fact that the growth is partial is similar to the fourth embodiment.

【0031】また、n型AlxGa1-xAs(x≧0.
1)またはn型(AlyGa1-y1-zInzP(y≧0.
1、z〜0.5)を、電流狭窄機能をもつ成長抑止層と
して採用することも可能であり、この時のp型AlGa
Asクラッド層20、p型GaAsコンタクト層21の
形状は、図1または図2と同様のものとなる。
Further, n-type Al x Ga 1-x As (x ≧ 0.
1) or n-type (Al y Ga 1-y) 1-z In z P (y ≧ 0.
1, z to 0.5) can be adopted as a growth inhibiting layer having a current constriction function, and p-type AlGa at this time is used.
The shapes of the As clad layer 20 and the p-type GaAs contact layer 21 are similar to those in FIG. 1 or 2.

【0032】上記第1から第5の実施例の半導体レーザ
素子を作成し、その特性を測定した結果、所定の放射角
特性及び雑音特性を満足する良品の歩留は、共に99%
と非常に高いものであった。また、上記全ての実施例の
活性層として、単一組成層ではなく、量子井戸構造(Q
W:Quantum Well)、歪み量子井戸構造
(StrainedQW)、分離閉じ込めヘテロ構造
(SCH:Separate Confinement
Heterostructure)を採用した場合も
有効であることはいうまでもない。また上記実施例で
は、ストライプが1本の半導体レーザ素子について説明
したが、半導体レーザ素子の用途によっては、複数のス
トライプを備えるものにも、本発明が適用可能なこと
は、上記製造工程が、ストライプの本数に限定されない
工程であることからも明らかである。
The semiconductor laser devices of the above-mentioned first to fifth embodiments were prepared, and the characteristics were measured. As a result, the yields of non-defective products satisfying the predetermined radiation angle characteristics and noise characteristics were both 99%.
And was very expensive. Further, as the active layer in all of the above-mentioned embodiments, the quantum well structure (Q
W: Quantum Well), strained quantum well structure (Strained QW), separate confinement heterostructure (SCH: Separate Confinement)
It goes without saying that it is also effective when the Heterostructure) is adopted. Further, although the semiconductor laser device having one stripe has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to a semiconductor laser device having a plurality of stripes depending on the application of the semiconductor laser device. It is also clear that the process is not limited to the number of stripes.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
気相中のマストランスポート、液相中のメルトバックが
ともに抑制されて、ストライプ形状が良好に保存される
ため、ストライプ形状のばらつきによるレーザ特性のば
らつき、殊に水平放射角のばらつき、雑音特性のばらつ
きが低減されて、特性の均一性に優れた半導体レーザ素
子を得ることができ、特性の均一性に優れた半導体レー
ザ素子を歩留良く製造することができるという効果があ
る。
As described above, according to the present invention,
Since both mass transport in the gas phase and meltback in the liquid phase are suppressed and the stripe shape is well preserved, variations in laser characteristics due to variations in stripe shape, especially variations in horizontal radiation angle, noise characteristics Variation is reduced, a semiconductor laser element having excellent uniformity of characteristics can be obtained, and a semiconductor laser element having excellent uniformity of characteristics can be manufactured with high yield.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザ素子の第1実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a first embodiment of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】第1実施例の半導体レーザ素子の製造工程を示
す工程順断面図である。
2A to 2C are cross-sectional views in order of the processes, showing the manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment.

【図3】本発明に係る半導体レーザ素子の第3実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a third embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体レーザ素子の第4実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明に係る半導体レーザ素子の第5実施例の
構造を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a fifth embodiment of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図6】従来の半導体レーザ素子の製造工程を示す工程
順断面図である。
6A to 6C are sectional views in order of the processes, showing the manufacturing process of a conventional semiconductor laser device.

【図7】従来の半導体レーザの電流狭窄層の変形の様子
を説明する断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating how a current confinement layer of a conventional semiconductor laser is deformed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 半導体基板 11 バッファ層 12 クラッド層 13 活性層 14 クラッド層 15 成長促進層 16 エッチングストップ層 17 電流狭窄層 18 成長抑止層 20 クラッド層 21 コンタクト層 30 n型オーム性電極 31 p型オーム性電極 10 semiconductor substrate 11 buffer layer 12 clad layer 13 active layer 14 clad layer 15 growth promoting layer 16 etching stop layer 17 current constriction layer 18 growth inhibiting layer 20 clad layer 21 contact layer 30 n-type ohmic electrode 31 p-type ohmic electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、 該半導体基板上に積層されレーザ発振用の活性領域を含
む半導体多層膜と、 該半導体多層膜上に積層され該半導体多層膜まで達する
ストライプ状の開口部を持つ電流狭窄層および成長抑止
層と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れたクラッド層と、を有することを特徴
とする半導体レーザ素子。
1. A semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film which is laminated on the semiconductor substrate and includes an active region for laser oscillation, and a stripe-shaped opening which is laminated on the semiconductor multilayer film and reaches the semiconductor multilayer film. A semiconductor laser device comprising: a current confinement layer and a growth inhibiting layer; and a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth inhibiting layer.
【請求項2】 半導体基板と、 該半導体基板上に積層されレーザ発振用の活性領域を含
む半導体多層膜と、 該半導体多層膜上に形成され該半導体多層膜まで達する
ストライプ状の開口部を持ち電流狭窄機能を有する成長
抑止層と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れたクラッド層と、を有することを特徴
とする半導体レーザ素子。
2. A semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film which is laminated on the semiconductor substrate and includes an active region for laser oscillation, and a stripe-shaped opening which is formed on the semiconductor multilayer film and reaches the semiconductor multilayer film. A semiconductor laser device comprising: a growth suppressing layer having a current constriction function; and a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth suppressing layer.
【請求項3】 成長抑止層がAlxGa1-xAs(x≧
0.1)または(AlyGa1-y1-zInzP(y≧0.
1、z〜0.5)からなることを特徴とする請求項1ま
たは請求項2に記載の半導体レーザ素子。
3. The growth inhibiting layer comprises Al x Ga 1-x As (x ≧ 3
0.1) or (Al y Ga 1-y ) 1-z In z P (y ≧ 0.
1, z to 0.5), and the semiconductor laser device according to claim 1 or 2.
【請求項4】 成長抑止層が、Al23、SiO2、S
iNw(w〜4/3)、フォトレジストの何れかからな
ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半
導体レーザ素子。
4. The growth inhibiting layer comprises Al 2 O 3 , SiO 2 and S.
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is made of either iNw ( w- 4 / 3) or photoresist.
【請求項5】 半導体基板上に、レーザ発振用の活性領
域を含む半導体多層膜および電流狭窄層および成長抑止
層を形成する工程と、 前記電流狭窄層および成長抑止層に、前記半導体多層膜
まで達するストライプ状の開口部を形成する工程と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れるクラッド層を、液相エピタキシャル
成長法により成長させる工程と、を有することを特徴と
する半導体レーザ素子の製造方法。
5. A step of forming, on a semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation, a current confinement layer and a growth inhibiting layer, and the current confinement layer and the growth inhibiting layer including the semiconductor multilayer film. A step of forming a stripe-shaped opening reaching the opening, and a step of growing a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth suppressing layer by a liquid phase epitaxial growth method. Method for manufacturing semiconductor laser device.
【請求項6】 半導体基板上に、レーザ発振用の活性領
域を含む半導体多層膜および電流狭窄機能を有する成長
抑止層を形成する工程と、 前記成長抑止層に、前記半導体多層膜まで達するストラ
イプ状の開口部を形成する工程と、 前記開口部において前記半導体多層膜に接し、前記成長
抑止層上で途切れるクラッド層を、液相エピタキシャル
成長法により成長させる工程と、を有することを特徴と
する半導体レーザ素子の製造方法。
6. A step of forming, on a semiconductor substrate, a semiconductor multilayer film including an active region for laser oscillation and a growth inhibiting layer having a current confinement function, and a stripe shape reaching the growth inhibiting layer to the semiconductor multilayer film. And a step of growing a clad layer that is in contact with the semiconductor multilayer film in the opening and is interrupted on the growth inhibiting layer by a liquid phase epitaxial growth method. Device manufacturing method.
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