JPH1168226A - Semiconductor laser element and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser element and manufacture thereof

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JPH1168226A
JPH1168226A JP22326997A JP22326997A JPH1168226A JP H1168226 A JPH1168226 A JP H1168226A JP 22326997 A JP22326997 A JP 22326997A JP 22326997 A JP22326997 A JP 22326997A JP H1168226 A JPH1168226 A JP H1168226A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
resistance region
laser device
gaas
Prior art date
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Pending
Application number
JP22326997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaki Tatsumi
正毅 辰巳
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH1168226A publication Critical patent/JPH1168226A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve noise characteristics yield by selectively forming a high resistance region in a current path to an active layer, and by making the high resistance region from aluminum oxide in a semiconductor layer containing Al(aluminum). SOLUTION: A buffer layer 102, the first clad layer 103, a quantum well active layer 104, and the second clad layer 105 and an etch stop layer 106 are formed in sequence on a substrate 101 using the first MOCVD method. Next, the 3rd clad layer 110 and a contact layer 111 are layered using the second MOCVD method. A Si3 N4 film is formed vertically in a striped direction on the contact layer 111. The contact layer 111 is etched and a gap 112 is formed using the Si3 N4 film as a mask. Oxidizing the gap 112 forms a high resistance region 113, in which aluminum oxide in a semiconductor layer containing Al(aluminum) is formed. This maintains the reliability of a low noise laser.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク等の光源
に用いられる高信頼性かつ低雑音の半導体レーザに関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly reliable and low noise semiconductor laser used for a light source of an optical disk or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザの従来例(特開平6−85
383号公報)について説明する。まず、図16、17
に従来例の半導体レーザ素子の端面からみた断面図と共
振器長方向のストライプ内断面図を示し、これらの図を
用いて説明する。
2. Description of the Related Art A conventional example of a semiconductor laser (JP-A-6-85)
383) will be described. First, FIGS.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device viewed from an end face and a cross-sectional view of a stripe in a cavity length direction, and the description will be made with reference to these drawings.

【0003】n−GaAs基板1601上に第1回目の
MOCVD成長法によりn−GaAsバッファ層160
2、n−Al0.55Ga0.45As第1クラッド層160
3、ノンドープAl0.15Ga0.85As活性層1604、
p−Al0.55Ga0.45As第2クラッド層1605、p
−GaAs保護層1606、n−Al0.7Ga0.3As電
流光閉じ込め層1607、n−GaAs電流阻止層16
08が形成されている。n−Al0.7Ga0.3As電流光
閉じ込め層1607、n−GaAs電流阻止層1608
の中央部は底面の幅が2μmとなるようにストライプ状
に除去され、このストライプ溝1609およびn−Ga
As電流阻止層1608上にはp−Al0.55Ga0.45
s第3クラッド層1610およびp−GaAsコンタク
ト層1611が積層されている。
An n-GaAs buffer layer 160 is formed on an n-GaAs substrate 1601 by a first MOCVD growth method.
2. n-Al 0.55 Ga 0.45 As first cladding layer 160
3, non-doped Al 0.15 Ga 0.85 As active layer 1604,
p-Al 0.55 Ga 0.45 As second cladding layer 1605, p-Al 0.55 Ga 0.45 As
-GaAs protective layer 1606, n-Al 0.7 Ga 0.3 As current light confinement layer 1607, n-GaAs current blocking layer 16
08 is formed. n-Al 0.7 Ga 0.3 As current light confinement layer 1607, n-GaAs current blocking layer 1608
Is striped so that the width of the bottom surface is 2 μm, and the stripe groove 1609 and n-Ga
On the As current blocking layer 1608, p-Al 0.55 Ga 0.45 A
The s third cladding layer 1610 and the p-GaAs contact layer 1611 are stacked.

【0004】ストライプ溝1609上のp−Al0.55
0.45As第3クラッド層1610およびp−GaAs
コンタクト層1611においてその一部分にホウ素イオ
ンまたは酸素イオンを注入後、高温熱処理(400〜8
00℃)することで高抵抗領域1612が形成されてい
る。高抵抗領域1612は20μm×20μmの大きさ
で設定されている。そして、p−GaAsキャップ層1
611表面および基板1601にはそれぞれ、p型電極
1613、n型電極1614が形成されている。へき開
により共振器長を400μmとなるようにする。光出射
端面をAl23単層膜コーティングにより12%、反対
側の端面をAl23とSiの多層膜コーティングにより
75%の反射率にする。
[0004] p-Al 0.55 G on stripe groove 1609
a 0.45 As third cladding layer 1610 and p-GaAs
After boron ions or oxygen ions are implanted into a part of the contact layer 1611, a high-temperature heat treatment (400 to 8
00 ° C.), a high resistance region 1612 is formed. The high resistance region 1612 has a size of 20 μm × 20 μm. Then, the p-GaAs cap layer 1
A p-type electrode 1613 and an n-type electrode 1614 are formed on the surface of the substrate 611 and the substrate 1601, respectively. The cavity length is set to 400 μm by cleavage. The light emitting end face is made to have a reflectance of 12% by coating with a single layer of Al 2 O 3 , and the opposite end face is made to have a reflectivity of 75% by coating with a multilayer film of Al 2 O 3 and Si.

【0005】高抵抗領域1612は104〜108Ω・c
m程度の抵抗率を有し、直下の活性層部分には電流が注
入されない。この電流が注入されない活性層部分は可飽
和吸収領域となり、自励発振が起こる。その結果、レー
ザ光の縦モードスペクトルの幅が拡がってレーザ光の可
干渉性が低下し、戻り光に対する雑音を受けにくくな
る。
The high resistance region 1612 has a resistance of 10 4 to 10 8 Ω · c.
It has a resistivity of about m, and no current is injected into the active layer immediately below. The portion of the active layer where no current is injected becomes a saturable absorption region, and self-sustained pulsation occurs. As a result, the width of the longitudinal mode spectrum of the laser light is expanded, the coherence of the laser light is reduced, and the laser light is less susceptible to noise.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示す例では熱処理の温度により以下にあげるような問題
点がある。まず、熱処理温度が400〜650℃では低
温であるため高抵抗領域1612の形成に用いるイオン
注入の工程で発生した結晶欠陥を完全に回復させるのは
困難である。そのため、残留した欠陥により信頼性が低
下するという問題も生じる。
However, the above example has the following problems depending on the heat treatment temperature. First, since the heat treatment temperature is low at 400 to 650 ° C., it is difficult to completely recover crystal defects generated in the ion implantation process used for forming the high-resistance region 1612. Therefore, there is also a problem that the reliability is reduced due to the remaining defects.

【0007】一方、熱処理温度が600℃〜800℃で
はドーパントであるZnの拡散が生じ、高抵抗領域の長
さにばらつきが発生し、所望の可飽和吸収量が変化する
ので特性にばらつきが生じる。
On the other hand, when the heat treatment temperature is 600 ° C. to 800 ° C., diffusion of Zn as a dopant occurs, and the length of the high resistance region varies, and the desired saturable absorption amount changes, so that the characteristics vary. .

【0008】本発明は上記の問題を解決することを目的
としたものである。つまり、活性層への電流通路上の一
部に高抵抗領域を形成し、活性層に対して電流非注入領
域が設けられ、該電流非注入領域を可飽和吸収層として
作用させた自励発振型の低雑音半導体レーザ素子におい
て、雑音特性の歩留まりを向上させ、信頼性の高い半導
体レーザ素子の構造及びその製造方法を提供することを
目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems. In other words, a self-excited oscillation in which a high resistance region is formed in a part of the current path to the active layer, a current non-injection region is provided for the active layer, and the current non-injection region acts as a saturable absorption layer It is an object of the present invention to provide a structure of a highly reliable semiconductor laser device and a method of manufacturing the same with improved yield of noise characteristics in a low-noise semiconductor laser device.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】この発明(請求項1)に
係る半導体レーザ素子は、活性層への電流通路に選択的
に高抵抗領域を形成して、電流非注入領域を形成してな
る半導体レーザ素子において、前記高抵抗領域がAlを
含む半導体層に形成されたAlの酸化物であることによ
って上記の目的を達成する。
A semiconductor laser device according to the present invention (claim 1) is formed by selectively forming a high resistance region in a current path to an active layer and forming a current non-injection region. In the semiconductor laser device, the above object is achieved by the high resistance region being an oxide of Al formed in a semiconductor layer containing Al.

【0010】高抵抗領域をAlの酸化物(γ−Al
23)にすることによって、400〜600℃程度の加
熱処理で高抵抗領域を形成することが可能となる。
In the high resistance region, an oxide of Al (γ-Al
By using 2 O 3 ), a high resistance region can be formed by heat treatment at about 400 to 600 ° C.

【0011】この発明(請求項2)に係る半導体レーザ
素子は、前記高抵抗領域が、半導体レーザ素子の共振器
方向のほぼ中央部に形成されてなることによって上記の
目的を達成する。
In the semiconductor laser device according to the present invention (claim 2), the above object is achieved by forming the high-resistance region substantially at the center of the semiconductor laser device in the resonator direction.

【0012】高抵抗領域を共振器方向のほぼ中心に形成
することによって、高抵抗領域下方の電流注入されない
活性層の部分(可飽和吸収領域)が戻り光にさらされな
いので、戻り光との干渉の影響がなく、より、安定な自
励発振特性が得られる。
By forming the high-resistance region substantially at the center in the direction of the resonator, the portion of the active layer below the high-resistance region where current is not injected (saturable absorption region) is not exposed to return light. , And more stable self-excited oscillation characteristics can be obtained.

【0013】この発明(請求項3)に係る半導体レーザ
素子は、前記高抵抗領域が、半導体レーザ素子の共振器
端面の少なくとも一方に形成されてなることによって上
記の目的を達成する。
The above object is achieved by the semiconductor laser device according to the present invention (claim 3), wherein the high resistance region is formed on at least one of the resonator end faces of the semiconductor laser device.

【0014】高抵抗領域を共振器端面に設けることによ
って、端面に形成されたAlの酸化物(γ−Al23
が熱伝導率の大きな結晶であることから、端面からの放
熱がよく、信頼性が向上する。
By providing a high resistance region on the end face of the resonator, an oxide of Al (γ-Al 2 O 3 ) formed on the end face is provided.
Is a crystal having a high thermal conductivity, so that heat is radiated well from the end face and reliability is improved.

【0015】この発明(請求項4)に係る半導体レーザ
素子の製造方法は、活性層への電流通路上に形成したA
lを含む半導体層の所望領域を露出させ、酸化性雰囲気
下で加熱することにより、前記Alを含む半導体層を選
択的に酸化して高抵抗領域を形成してなることによって
上記目的を達成する。
In the method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (claim 4), the method for manufacturing a semiconductor laser device is described in which an A is formed on a current path to an active layer.
The above object is achieved by exposing a desired region of the semiconductor layer containing l and heating it in an oxidizing atmosphere to selectively oxidize the semiconductor layer containing Al to form a high resistance region. .

【0016】前記露出されるAlを含んだ半導体層の所
望領域は、共振器端面であってもよいし、端面ではなく
単に活性層の上方であってもよい。
The desired region of the exposed Al-containing semiconductor layer may be the end face of the resonator, or may be just above the active layer instead of the end face.

【0017】また、より好ましくは、Alを含む半導体
層が他の層に比べて充分大きな選択酸化比を取るため
に、そのAl比が他の層に比べて高Al比であることが
望ましく、具体的には0.9以上であることが望まし
い。
More preferably, in order for the semiconductor layer containing Al to have a sufficiently high selective oxidation ratio as compared with the other layers, it is desirable that the Al ratio be higher than the other layers. Specifically, it is desirable to be 0.9 or more.

【0018】以下に本発明の作用を記載する。The operation of the present invention will be described below.

【0019】本発明の半導体レーザ素子において活性層
への電流通路上に形成されたAlを含む半導体層の一部
分を400〜600℃で熱酸化することで形成された高
抵抗領域はその酸化前の結晶に含まれるドーパントや熱
処理温度によらず、ほぼγ−Al23の多結晶で熱的に
安定かつ絶縁性に優れた結晶である。従って、酸化領域
の共振器方向の長さを調節することで、可飽和吸収量を
再現性よくかつ後工程に左右されず、調整することがで
きるので、ばらつきの少ない雑音特性を有する半導体レ
ーザ素子が得られる。
In the semiconductor laser device of the present invention, the high resistance region formed by thermally oxidizing a part of the Al-containing semiconductor layer formed on the current path to the active layer at 400 to 600 ° C. Irrespective of the dopant contained in the crystal and the heat treatment temperature, it is a polycrystalline γ-Al 2 O 3 crystal which is thermally stable and has excellent insulating properties. Therefore, by adjusting the length of the oxidized region in the resonator direction, the amount of saturable absorption can be adjusted with good reproducibility and without being influenced by the subsequent steps. Is obtained.

【0020】また、結晶欠陥の発生はみられらないので
信頼性の劣化のない半導体レーザ素子が得られる。
Further, since no crystal defects are observed, a semiconductor laser device with no deterioration in reliability can be obtained.

【0021】また、該高抵抗領域の共振器内での形成位
置により、さらに効果が明確になる。まず、該高抵抗領
域を共振器方向の中央部に設けた場合で可飽和吸収領域
(該高抵抗領域下の電流注入されない活性層部分)が戻
り光にさらされないので戻り光との干渉の影響がなく、
より安定な自励発振特性が得られる。
Further, the effect is further clarified by the position where the high resistance region is formed in the resonator. First, when the high-resistance region is provided at the center in the direction of the resonator, the saturable absorption region (the active layer portion under the high-resistance region where current is not injected) is not exposed to return light. Without
More stable self-excited oscillation characteristics can be obtained.

【0022】該高抵抗領域を共振器端面に設けた場合、
端面に形成されたAlの酸化物(γ−Al23)は熱伝
導率の大きな結晶なので端面からの放熱が良く、信頼性
が向上する。
When the high resistance region is provided on the end face of the resonator,
Since the oxide of Al (γ-Al 2 O 3 ) formed on the end face is a crystal having high thermal conductivity, heat is radiated well from the end face and reliability is improved.

【0023】また、該高抵抗領域を活性層への電流通路
上に高Al比層の一部を酸化し、かつ共振器端面に形成
した場合には高Al比層の選択酸化比が他の層よりも大
きくなるので酸化温度が低減でき、高温における酸化物
の変質が抑えられるので信頼性が向上する。なお高Al
比層のAl比は他の層に比べ十分大きな選択酸化比をと
るには0.9以上が望ましい。
Further, when the high resistance region is formed on the current path to the active layer by partially oxidizing the high Al ratio layer on the current path to the active layer and forming the high resistance region on the end face of the resonator, the selective oxidation ratio of the high Al ratio layer is changed to another. Since the size of the oxide layer is larger than that of the layer, the oxidation temperature can be reduced, and the deterioration of the oxide at a high temperature is suppressed, so that the reliability is improved. High Al
The Al ratio of the specific layer is preferably 0.9 or more in order to obtain a sufficiently high selective oxidation ratio as compared with the other layers.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below.

【0025】(実施の形態1)図1および図2を用いて
第1の実施例を説明する。本実施例では、本発明を自己
整合型レーザに適用した例を示す。
(Embodiment 1) A first embodiment will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a self-aligned laser will be described.

【0026】n−GaAs基板101上に第1回目のM
OCVD成長法によりn−GaAsバッファ層102
(層厚0.5μm、ドーパントSi、キャリア濃度1×
1018cm-3)、n−Al0.5Ga0.5As第1クラッド
層103(層厚1.5μm、ドーパントSi、キャリア
濃度5×1017cm-3)、量子井戸活性層104、p−
Al0.5Ga0.5As第2クラッド層105(層厚0.3
μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×1018
-3)、p−GaAsエッチストップ層106(層厚
0.003μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×1
18cm-3)、n−Al0.7Ga0.3As電流光閉じ込め
層107(層厚0.6μm、ドーパントSi、キャリア
濃度3×1018cm-3)、n−GaAs電流阻止層10
8(層厚0.3μm、ドーパントSi、キャリア濃度3
×1018cm-3)を積層形成する。該n−GaAs電流
阻止層108に3μm幅のストライプ溝状のレジストパ
ターンを形成し、これをマスクとして、n−GaAs電
流阻止層108、n−Al0.7Ga0.3As電流光閉じ込
め層107をエッチング除去し、ストライプ溝109を
形成する。エッチングについて、n−GaAs電流阻止
層108はアンモニア系のエッチャントにより、n−A
0.7Ga0.3As電流光閉じ込め層107はHF系のエ
ッチャントにより行う。エッチングは、最終的にp−G
aAsエッチストップ層106で停止する。
The first M is formed on an n-GaAs substrate 101.
N-GaAs buffer layer 102 by OCVD growth
(Layer thickness 0.5 μm, dopant Si, carrier concentration 1 ×
10 18 cm −3 ), n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 103 (layer thickness 1.5 μm, dopant Si, carrier concentration 5 × 10 17 cm −3 ), quantum well active layer 104, p-type
Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 105 (layer thickness 0.3
μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 10 18 c
m −3 ), p-GaAs etch stop layer 106 (layer thickness 0.003 μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 1)
0 18 cm −3 ), n-Al 0.7 Ga 0.3 As current light confinement layer 107 (layer thickness 0.6 μm, dopant Si, carrier concentration 3 × 10 18 cm −3 ), n-GaAs current blocking layer 10
8 (layer thickness 0.3 μm, dopant Si, carrier concentration 3
× 10 18 cm -3 ). A resist pattern in the form of a stripe groove having a width of 3 μm is formed on the n-GaAs current blocking layer 108, and the n-GaAs current blocking layer 108 and the n-Al 0.7 Ga 0.3 As current light confinement layer 107 are removed by etching using this as a mask. Then, a stripe groove 109 is formed. With respect to the etching, the n-GaAs current blocking layer 108 is n-A
The l 0.7 Ga 0.3 As current light confinement layer 107 is formed by an HF-based etchant. The etching is finally p-G
Stop at the aAs etch stop layer 106.

【0027】次にレジストを除去し、第2回目のMOC
VD法により、ストライプ溝109を埋めるようにp−
Al0.5Ga0.5As第3クラッド層110(層厚1.2
μm、ドーパントZn、キャリア濃度3×1018
-3)、p−GaAsコンタクト層111(層厚1.0
μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×1020
-3)を積層形成する。
Next, the resist is removed, and the second MOC
According to the VD method, p-
Al 0.5 Ga 0.5 As third cladding layer 110 (layer thickness 1.2
μm, dopant Zn, carrier concentration 3 × 10 18 c
m -3 ), p-GaAs contact layer 111 (layer thickness 1.0
μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 10 20 c
m −3 ) is formed by lamination.

【0028】次に前記p−GaAsコンタクト層111
上に50μm間隔で250μm幅のSi34膜を前記ス
トライプ方向に垂直に形成する。これをマスクにして該
p−GaAsコンタクト層111をエッチングし、溝1
12を形成する。このようにして作製したウエハを、純
水を80℃程度に加熱し、窒素ガスをバブリングするこ
とで発生した水蒸気中で400〜600℃の加熱するこ
とで熱酸化を行う。ここでは、470℃、60分で行っ
た。図2の共振器方向のストライプ部中央断面図に示す
ようにp−第3クラッド層110の一部が溝112から
酸化され、高抵抗(酸化)領域113が形成される。酸
化速度はAl比に比例し、Alを含まないGaAsはほ
とんど酸化されない。従って、酸化はAlを含まないn
−GaAs電流阻止層108及びp−GaAsエッチス
トップ層106で停止する。
Next, the p-GaAs contact layer 111
An Si 3 N 4 film having a width of 250 μm is formed on the upper surface at an interval of 50 μm perpendicular to the stripe direction. Using this as a mask, the p-GaAs contact layer 111 is etched to form the groove 1
12 is formed. The wafer thus manufactured is heated at 400 to 600 ° C. in steam generated by bubbling nitrogen gas by heating pure water to about 80 ° C. to perform thermal oxidation. Here, the test was performed at 470 ° C. for 60 minutes. As shown in FIG. 2, a portion of the p-third cladding layer 110 is oxidized from the groove 112 to form a high-resistance (oxidized) region 113. The oxidation rate is proportional to the Al ratio, and GaAs not containing Al is hardly oxidized. Therefore, the oxidation does not include Al.
Stop at the GaAs current blocking layer 108 and the p-GaAs etch stop layer 106.

【0029】なお、熱酸化温度を400℃未満とした時
には酸化速度が低下し、所望の酸化領域を得るのに数時
間かかり、600℃よりも大きくした時には素子寿命が
劣化した。
When the thermal oxidation temperature is lower than 400 ° C., the oxidation rate is reduced, and it takes several hours to obtain a desired oxidized region. When the thermal oxidation temperature is higher than 600 ° C., the element life is deteriorated.

【0030】そして、Si34膜を除去し、成長層およ
び高抵抗領域113の外方面上及び基板101の外方面
上にそれぞれp型電極114、n型電極115を形成
し、10-5Torr程度の真空中で450℃、2分のア
ニールを行う。高抵抗領域113両端から共振器方向へ
各々、100μm離れたところに劈開端面がくるように
劈開する。(素子の共振器長は250μmとする)光出
射端面をAl23単層膜コーティングにより30%、反
対側の端面をAl23とSiの多層膜コーティングによ
り75%の反射率にする。
[0030] Then, to remove the Si 3 N 4 film, forming a growth layer and the outer surface and on the p-type electrode 114, n-type electrode 115 respectively on the outer surface of the substrate 101 of the high resistance region 113, 10-5 Anneal at 450 ° C. for 2 minutes in a vacuum of about Torr. Cleavage is performed such that the cleavage end face is located at a distance of 100 μm from both ends of the high resistance region 113 in the resonator direction. (The resonator length of the element is 250 μm.) The light output end face is made to have a reflectivity of 30% by coating with a single layer of Al 2 O 3 , and the opposite end face is made to have a reflectivity of 75% by being coated with a multilayer film of Al 2 O 3 and Si. .

【0031】本実施例の素子の光出力5mW時の波長ス
ペクトルについて図3に、戻り光量に対する相対雑音強
度特性を図4に示す。相対雑音強度特性は最大値と最小
値について示してある。図3、図4より本実施例では可
飽和吸収の効果により、明らかに縦モードが多モード化
して自励振動が生じ、相対雑音強度の最小値と最大値と
の間が小さく、戻り光量に対しあまり変動が見られず、
可干渉性雑音が抑制されていることがわかる。戻り光量
が0.1〜10%の間で最大相対雑音強度は−140d
B/Hzを得ている。
FIG. 3 shows the wavelength spectrum of the device of this embodiment at an optical output of 5 mW, and FIG. 4 shows the relative noise intensity characteristics with respect to the amount of return light. The relative noise intensity characteristics are shown for the maximum value and the minimum value. 3 and 4, in the present embodiment, the longitudinal mode clearly becomes multi-mode due to the effect of the saturable absorption and self-excited vibration occurs, the difference between the minimum value and the maximum value of the relative noise intensity is small, and the return light amount is reduced. On the other hand, there was not much change,
It can be seen that coherent noise is suppressed. The maximum relative noise intensity is -140d when the amount of return light is between 0.1 and 10%.
B / Hz is obtained.

【0032】また、本実施例および高抵抗領域115を
酸素イオン注入後熱処理(600℃)により形成した比
較例に関して信頼性の評価を行った。走行条件としては
70℃、5mWでそれぞれ20個ずつで行った。本実施
例および比較例につきそれぞれ1000hrまでのエー
ジング特性を図5(a)、(b)に示す。本実施例にお
いては20個すべて安定に走行しているのに対し、従来
例では200hrまでに頓死あるいは光出力の大幅な低
下が見られた。
The reliability of this example and a comparative example in which the high-resistance region 115 was formed by heat treatment (600 ° C.) after oxygen ion implantation was evaluated. The running conditions were 70 ° C., 5 mW, and 20 runs each. 5 (a) and 5 (b) show the aging characteristics of the present example and the comparative example, respectively, up to 1000 hours. In the present embodiment, all of the 20 vehicles are traveling stably, whereas in the conventional example, sudden death or a significant decrease in light output was observed by 200 hours.

【0033】以下表1に素子寿命の結果について示す。Table 1 shows the results of the device life.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】また、本実施例および比較例について最大
相対雑音強度のばらつきを50個の素子で評価したとこ
ろ図6(a)、(b)に示す結果となった。本実施例で
は、−140〜−145dB/Hzの間に分布している
のに対して、比較例については、ばらつきが大きく−1
10〜−145dB/Hzの間で分布していた。また、
しきい値電流についてのばらつきを調べたところ、実施
例では、ほとんどばらつきは見られなかったが、最大相
対雑音強度のばらつきの大きい比較例ではしきい値電流
についても大きなばらつきを生じていた。
When the variation of the maximum relative noise intensity was evaluated with respect to the present example and the comparative example using 50 elements, the results shown in FIGS. 6A and 6B were obtained. In the present embodiment, the distribution is in the range of -140 to -145 dB / Hz.
The distribution was between 10 and -145 dB / Hz. Also,
When the variation in the threshold current was examined, almost no variation was observed in the example, but in the comparative example having a large variation in the maximum relative noise intensity, a large variation also occurred in the threshold current.

【0036】本実施例における量子井戸活性層104は
ノンドープであり、Al0.11Ga0.89Asウェル層(層
厚80Å)およびAl0.35Ga0.65Asバリア層(層厚
80Å)を3対積層した量子井戸構造と量子井戸構造の
両側をはさむAl0.35Ga0.65As光ガイド層(層厚2
50Å)から構成されている。
The quantum well active layer 104 in the present embodiment is non-doped, and has a quantum well structure in which three pairs of Al 0.11 Ga 0.89 As well layers (layer thickness: 80 °) and Al 0.35 Ga 0.65 As barrier layers (layer thickness: 80 °) are stacked. And an Al 0.35 Ga 0.65 As optical guide layer sandwiching both sides of the quantum well structure (layer thickness 2
50 °).

【0037】上記実施例では活性層に量子井戸層を用い
たが、低混晶のAlGaAsバルク結晶を用いても本発
明の効果は得られる。
In the above embodiment, the quantum well layer is used as the active layer. However, the effects of the present invention can be obtained by using a low mixed crystal AlGaAs bulk crystal.

【0038】(実施の形態2)図7、図8を用いて第2
の実施例を説明する。本実施例では、本発明をリッジ型
レーザに適用した例を示す。
(Embodiment 2) Referring to FIG. 7 and FIG.
An example will be described. In this embodiment, an example in which the present invention is applied to a ridge type laser will be described.

【0039】n−GaAs基板701上に第1回目のM
OCVD成長法によりn−GaAsバッファ層702
(層厚0.5μm、ドーパントSi、キャリア濃度1×
1018cm-3)、n−Al0.5Ga0.5As第1クラッド
層703(層厚1.5μm、ドーパントSi、キャリア
濃度5×1017cm-3)、量子井戸活性層704、p−
Al0.5Ga0.5As第2クラッド層705(層厚0.3
μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×1018
-3)、p−GaAsエッチストップ層706(層厚
0.003μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×1
18cm-3)、p−Al0.5Ga0.5As第3クラッド層
707(層厚0.9μm、ドーパントZn、キャリア濃
度3×1018cm-3)を成長し、p−GaAsキャップ
層708(層厚0.7μm、ドーパントZn、キャリア
濃度3×1018cm-3)を積層形成する。ストライプ状
のレジストパターンをマスクとしてp−キャップ層70
8を凸状のストライプ(上面幅2.0μm)に加工す
る。ストライプに加工したp−キャップ層708をマス
クにしてp−第3クラッド層707をリッジストライプ
(底面幅2.0μm)に加工する。
A first M is formed on an n-GaAs substrate 701.
N-GaAs buffer layer 702 by OCVD growth
(Layer thickness 0.5 μm, dopant Si, carrier concentration 1 ×
10 18 cm −3 ), n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 703 (layer thickness 1.5 μm, dopant Si, carrier concentration 5 × 10 17 cm −3 ), quantum well active layer 704, p-
Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 705 (layer thickness 0.3
μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 10 18 c
m -3 ), p-GaAs etch stop layer 706 (layer thickness 0.003 μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 1)
0 18 cm −3 ), a p-Al 0.5 Ga 0.5 As third cladding layer 707 (layer thickness 0.9 μm, dopant Zn, carrier concentration 3 × 10 18 cm −3 ) is grown, and the p-GaAs cap layer 708 ( A layer thickness of 0.7 μm, a dopant Zn, and a carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 ) are formed. P-cap layer 70 using the striped resist pattern as a mask
8 is processed into a convex stripe (upper surface width 2.0 μm). The p-third cladding layer 707 is processed into a ridge stripe (bottom width 2.0 μm) using the p-cap layer 708 processed into a stripe as a mask.

【0040】その際、リッジストライプ周辺はエッチス
トップ層706でエッチングが停止するようになってい
る。そして、レジストを除去する。
At this time, etching around the ridge stripe is stopped by the etch stop layer 706. Then, the resist is removed.

【0041】次に、第2回目のMOCVD成長法により
リッジ周辺を埋めるようにしてn−Al0.7Ga0.3As
電流光閉じ込め層709(層厚0.6μm、ドーパント
Si、キャリア濃度3×1018cm-3)、n−GaAs
電流阻止層710(層厚0.6μm、ドーパントSi、
キャリア濃度3×1018cm-3)、p−GaAsキャッ
プ層708直上に成長した不要層をエッチングにより除
去し、p−GaAsキャップ層708を0.3μm厚さ
に調整する。p−GaAsコンタクト層711(層厚1
μm、ドーパントZn、1×1019cm-3)を第3回目
のMOCVD成長法により積層形成する。
Next, n-Al 0.7 Ga 0.3 As is formed by filling the periphery of the ridge by the second MOCVD growth method.
Current-light confinement layer 709 (layer thickness 0.6 μm, dopant Si, carrier concentration 3 × 10 18 cm −3 ), n-GaAs
Current blocking layer 710 (layer thickness 0.6 μm, dopant Si,
An unnecessary layer grown directly on the p-GaAs cap layer 708 with a carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 ) is removed by etching, and the thickness of the p-GaAs cap layer 708 is adjusted to 0.3 μm. p-GaAs contact layer 711 (layer thickness 1
μm, dopant Zn, 1 × 10 19 cm −3 ) are formed by lamination by the third MOCVD growth method.

【0042】次に前記p−GaAsコンタクト層711
上に50μm間隔で250μm幅のSi34膜を前記ス
トライプ方向に垂直に形成する。これをマスクにして該
p−GaAsコンタクト層711をエッチングし、溝7
12を形成する。このようにして作製したウエハを、純
水を80℃程度に加熱し、窒素ガスをバブリングするこ
とで発生した水蒸気中で400〜600℃の加熱するこ
とで熱酸化を行う。ここでは、470℃、60分で行っ
た。図8の共振器方向のストライプ部中央断面図に示す
ようにp−第3クラッド層707の一部が溝712から
酸化され、高抵抗(酸化)領域713が形成される。酸
化速度はAl比に比例し、Alを含まないGaAsはほ
とんど酸化されない。従って、酸化はAlを含まないn
−GaAs電流阻止層710及びp−GaAsエッチス
トップ層706で停止する。
Next, the p-GaAs contact layer 711
An Si 3 N 4 film having a width of 250 μm is formed on the upper surface at an interval of 50 μm perpendicular to the stripe direction. Using this as a mask, the p-GaAs contact layer 711 is etched to form a groove 7.
12 is formed. The wafer thus manufactured is heated at 400 to 600 ° C. in steam generated by bubbling nitrogen gas by heating pure water to about 80 ° C. to perform thermal oxidation. Here, the test was performed at 470 ° C. for 60 minutes. As shown in FIG. 8, a part of the p-third cladding layer 707 is oxidized from the groove 712 to form a high-resistance (oxidized) region 713. The oxidation rate is proportional to the Al ratio, and GaAs not containing Al is hardly oxidized. Therefore, the oxidation does not include Al.
Stop at the GaAs current blocking layer 710 and the p-GaAs etch stop layer 706.

【0043】なお、熱酸化温度を400℃未満とした時
には酸化速度が低下し、所望の高抵抗領域を得るのに数
時間かかり、600℃よりも大きくした時には素子寿命
が劣化した。
When the thermal oxidation temperature was lower than 400.degree. C., the oxidation rate was lowered, and it took several hours to obtain a desired high resistance region. When the thermal oxidation temperature was higher than 600.degree. C., the life of the element was deteriorated.

【0044】そして、Si34膜を除去し、成長層およ
び高抵抗領域713の外方面上及び基板701の外方面
上にそれぞれp型電極714、n型電極715を形成
し、10-5Torr程度の真空中で450℃、2分のア
ニールを行う。溝712から共振器方向へ各々、100
μm離れたところに劈開端面がくるように劈開する。
(素子の共振器長は250μmとする)光出射端面は劈
開端面側とし、その端面にはAl23単層膜コーティン
グにより30%の、反対側のドライエッチング端面には
Al23とSiの多層膜コーティングにより75%の反
射膜を形成する。
[0044] Then, to remove the Si 3 N 4 film, forming a growth layer and the outer surface and on the p-type electrode 714, n-type electrode 715 respectively on the outer surface of the substrate 701 of the high resistance region 713, 10-5 Anneal at 450 ° C. for 2 minutes in a vacuum of about Torr. 100 from the groove 712 toward the resonator.
Cleavage is performed so that the cleavage end face is located at a distance of μm.
(The resonator length of the element is 250 μm.) The light emitting end face is the cleavage end face side, the end face of which is 30% by Al 2 O 3 single layer coating, and the opposite dry etching end face is Al 2 O 3 . A 75% reflective film is formed by multi-layer Si coating.

【0045】本実施例の素子の光出力5mW時の波長ス
ペクトルについて図9に、戻り光量に対する相対雑音強
度特性を図10に示す。相対雑音強度特性は最大値と最
小値について示してある。
FIG. 9 shows the wavelength spectrum of the device of this embodiment at an optical output of 5 mW, and FIG. 10 shows the relative noise intensity characteristics with respect to the amount of return light. The relative noise intensity characteristics are shown for the maximum value and the minimum value.

【0046】図9、図10より本実施例では可飽和吸収
の効果により、明らかに縦モードが多モード化して自励
振動が生じ、相対雑音強度の最小値と最大値との間が小
さく、戻り光量に対しあまり変動が見られず、可干渉性
雑音が抑制されていることがわかる。戻り光量が0.1
〜10%の間で最大相対雑音強度は−140dB/Hz
を得ている。
From FIGS. 9 and 10, in this embodiment, the longitudinal mode clearly becomes multi-mode due to the effect of saturable absorption, and self-excited vibration occurs, and the difference between the minimum value and the maximum value of the relative noise intensity is small. It can be seen that there is little change in the amount of return light, and coherent noise is suppressed. Return light amount is 0.1
Maximum relative noise intensity between-10% and -140dB / Hz
Have gained.

【0047】また、本実施例および高抵抗領域715を
酸素イオン注入後熱処理により形成した比較例に関して
信頼性の評価を行った。走行条件としては70℃、5m
Wでそれぞれ20個ずつで行った。本実施例および比較
例につきそれぞれ1000hrまでのエージング特性を
図11(a)、(b)に示す。本実施例においては20
個すべて安定に走行しているのに対し、従来例では20
0hrまでに頓死あるいは光出力の大幅な低下が見られ
た。
The reliability of this example and a comparative example in which the high-resistance region 715 was formed by heat treatment after oxygen ion implantation was evaluated. Running conditions: 70 ° C, 5m
W was performed with 20 pieces each. 11 (a) and 11 (b) show the aging characteristics of the present example and the comparative example, respectively, up to 1000 hours. In this embodiment, 20
While all the vehicles are running stably, in the conventional example, 20
By 0 hr, sudden death or a significant decrease in light output was observed.

【0048】以下表2に素子寿命の結果について示す。Table 2 below shows the results of the device life.

【0049】[0049]

【表2】 [Table 2]

【0050】また、本実施例および比較例について最大
相対雑音強度のばらつきは小さく、−135〜−145
dB/Hzの間に分布していた。
In the present embodiment and the comparative example, the variation of the maximum relative noise intensity was small, and was -135 to -145.
It was distributed between dB / Hz.

【0051】(実施の形態3)図12、図13を用いて
説明する。本実施形態では、実施形態2における高抵抗
領域を共振器端面に形成した例を示す。
(Embodiment 3) A description will be given with reference to FIGS. In the present embodiment, an example is shown in which the high resistance region in the second embodiment is formed on the end face of the resonator.

【0052】n−GaAs基板1201上に第1回目の
MOCVD成長法によりn−GaAsバッファ層120
2(層厚0.5μm、ドーパントSi、キャリア濃度1
×1018cm-3)、n−Al0.5Ga0.5As第1クラッ
ド層1203(層厚1.5μm、ドーパントSi、キャ
リア濃度5×1017cm-3)、量子井戸活性層120
4、p−Al0.5Ga0.5As第2クラッド層1205
(層厚0.3μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×
1018cm-3)、p−GaAsエッチストップ層120
6(層厚0.003μm、ドーパントZn、キャリア濃
度1×1018cm-3)、p−Al0.5Ga0.5As第3ク
ラッド層1207(層厚0.9μm、ドーパントZn、
キャリア濃度3×1018cm-3)を成長し、p−GaA
sキャップ層1208(層厚0.7μm、ドーパントZ
n、キャリア濃度3×1018cm-3)を積層形成する。
An n-GaAs buffer layer 120 is formed on an n-GaAs substrate 1201 by the first MOCVD growth method.
2 (layer thickness 0.5 μm, dopant Si, carrier concentration 1
× 10 18 cm −3 ), n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 1203 (layer thickness 1.5 μm, dopant Si, carrier concentration 5 × 10 17 cm −3 ), quantum well active layer 120
4. p-Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 1205
(Layer thickness 0.3 μm, dopant Zn, carrier concentration 1 ×
10 18 cm -3 ), p-GaAs etch stop layer 120
6 (layer thickness 0.003 μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 10 18 cm −3 ), p-Al 0.5 Ga 0.5 As third cladding layer 1207 (layer thickness 0.9 μm, dopant Zn,
A carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 ) is grown, and p-GaAs is grown.
s cap layer 1208 (layer thickness 0.7 μm, dopant Z
n, a carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 ) is formed.

【0053】ストライプ状のレジストパターンをマスク
としてp−キャップ層1208を凸状のストライプ(上
面幅2.0μm)に加工する。ストライプに加工したp
−キャップ層1208をマスクにしてp−第3クラッド
層1207をリッジストライプ(底面幅2.0μm)に
加工する。
The p-cap layer 1208 is processed into a convex stripe (upper surface width: 2.0 μm) using the stripe resist pattern as a mask. P processed into a stripe
Processing the p-third cladding layer 1207 into a ridge stripe (bottom width 2.0 μm) using the cap layer 1208 as a mask.

【0054】その際、リッジストライプ周辺はエッチス
トップ層1206でエッチングが停止するようになって
いる。そして、レジストを除去する。
At this time, etching around the ridge stripe is stopped by the etch stop layer 1206. Then, the resist is removed.

【0055】次に、第2回目のMOCVD成長法により
リッジ周辺を埋めるようにしてn−Al0.7Ga0.3As
電流光閉じ込め層1209(層厚0.6μm、ドーパン
トSi、キャリア濃度3×1018cm-3)、n−GaA
s電流阻止層1210(層厚0.6μm、ドーパントS
i、キャリア濃度3×1018cm-3)、p−GaAsキ
ャップ層1208直上に成長した不要層をエッチングに
より除去し、p−GaAsキャップ層1208を0.3
μm厚さに調整する。p−GaAsコンタクト層121
1(層厚1μm、ドーパントZn、1×1019cm-3
を第3回目のMOCVD成長法により積層形成する。
Next, n-Al 0.7 Ga 0.3 As is formed so as to fill the ridge periphery by the second MOCVD growth method.
Current-light confinement layer 1209 (layer thickness 0.6 μm, dopant Si, carrier concentration 3 × 10 18 cm −3 ), n-GaAs
s current blocking layer 1210 (layer thickness 0.6 μm, dopant S
i, a carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 ), an unnecessary layer grown immediately above the p-GaAs cap layer 1208 is removed by etching, and the p-GaAs cap layer 1208 is removed by 0.3.
Adjust to a thickness of μm. p-GaAs contact layer 121
1 (layer thickness 1 μm, dopant Zn, 1 × 10 19 cm −3 )
Is formed by a third MOCVD growth method.

【0056】該p−GaAsコンタクト層1211上に
10μm間隔で250μm幅のSi34膜を前記ストラ
イプ方向に垂直に形成する。これをマスクにして塩素ガ
スを用いた反応性イオンビームエッチングによりn−G
aAs基板1201に到達するまで成長層をエッチング
する。
On the p-GaAs contact layer 1211, 250 μm-wide Si 3 N 4 films are formed at 10 μm intervals perpendicular to the stripe direction. Using this as a mask, n-G by reactive ion beam etching using chlorine gas
The growth layer is etched until it reaches the aAs substrate 1201.

【0057】この時、形成された溝1212の側面は鏡
面となるようにし、共振器端面とする。
At this time, the side surface of the formed groove 1212 is made to be a mirror surface and is used as a resonator end surface.

【0058】このようにして作製したウエハを、純水を
80℃程度に加熱し、窒素ガスをバブリングすることで
発生した水蒸気中で400〜600℃の加熱をすること
で熱酸化を行う。
The wafer thus manufactured is heated at 400 ° C. to 600 ° C. in steam generated by heating pure water to about 80 ° C. and bubbling nitrogen gas to perform thermal oxidation.

【0059】ここでは、500℃、15分で行った。そ
の際、図13の共振器方向のリッジ部中央断面図に示す
ように溝1212の側面から酸化され、端面近傍に高抵
抗(酸化)領域1213が形成される。各層の酸化領域
の長さはAl比に応じて異なるので電流通路となる層の
うち、最も高Al比となる層の酸化領域の長さにより規
定する。
Here, the reaction was performed at 500 ° C. for 15 minutes. At this time, as shown in the cross-sectional view of the center of the ridge in the resonator direction in FIG. 13, the side surface of the groove 1212 is oxidized, and a high-resistance (oxidized) region 1213 is formed near the end surface. Since the length of the oxidized region of each layer varies depending on the Al ratio, it is defined by the length of the oxidized region of the layer having the highest Al ratio among the layers serving as current paths.

【0060】本実施例において電流通路となる層のうち
高Al比となる層は第1〜第3クラッド層(Al比は
0.5で共通)であり、同層での酸化領域長さを高抵抗
領域1213の長さとする。ここでは25μmとした。
In this embodiment, the layers having a high Al ratio among the layers forming the current path are the first to third cladding layers (the Al ratio is commonly 0.5), and the length of the oxidized region in the same layer is reduced. The length is set to the length of the high resistance region 1213. Here, the thickness was 25 μm.

【0061】次に、Si34膜を除去し、成長層の外方
面上及び基板1201の外方面上にそれぞれp型電極1
214、n型電極1215を形成し、10-5Torr程
度の真空中で450℃、2分のアニールを行う。溝12
12においてバー状に分割し、光出射端面をAl23
層膜コーティングにより30%、反対側の端面をAl2
3とSiの多層膜コーティングにより75%の反射率
にする。同バーをチップ化する。
Next, the Si 3 N 4 film is removed, and the p-type electrode 1 is formed on the outer surface of the growth layer and the outer surface of the substrate 1201, respectively.
214, an n-type electrode 1215 is formed, and annealing is performed at 450 ° C. for 2 minutes in a vacuum of about 10 −5 Torr. Groove 12
12, the light-emitting end face is 30% coated with a single layer of Al 2 O 3 and the opposite end face is Al 2
A multilayer coating of O 3 and Si results in a reflectance of 75%. The bar is made into chips.

【0062】本実施例の素子の戻り光量が0.1〜10
%の間で光出力3mW時の最大相対雑音強度は−142
dB/Hzなっており、良好な雑音特性が得られてい
る。また、20個の素子を別し、走行条件70℃、5m
Wとして信頼性の評価を行った。20個すべて安定に走
行し、10000hr以上の素子寿命が得られている。
The return light quantity of the element of this embodiment is 0.1 to 10
%, The maximum relative noise intensity at a light output of 3 mW is -142.
dB / Hz, and good noise characteristics are obtained. In addition, 20 elements were separated and running conditions were 70 ° C and 5m
The reliability was evaluated as W. All 20 pieces run stably, and a device life of 10,000 hours or more is obtained.

【0063】(実施の形態4)図14、図15を用いて
説明する。本実施形態では、実施形態2において高抵抗
領域を共振器端面に選択酸化層となる高Al比層を酸化
して形成した例を示す。
(Embodiment 4) A description will be given with reference to FIGS. In the present embodiment, an example is shown in which a high resistance region is formed by oxidizing a high Al ratio layer serving as a selective oxidation layer on the end face of the resonator in the second embodiment.

【0064】n−GaAs基板1401上に第1回目の
MOCVD成長法によりn−GaAsバッファ層140
2(層厚0.5μm、ドーパントSi、キャリア濃度1
×1018cm-3)、n−Al0.5Ga0.5As第1クラッ
ド層1403(層厚1.5μm、ドーパントSi、キャ
リア濃度5×1017cm-3)、量子井戸活性層140
4、p−Al0.5Ga0.5As第2クラッド層1405
(層厚0.3μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×
1018cm-3)、p−Al0.9Ga0.1As選択酸化層1
406、p−GaAsエッチストップ層1407(層厚
0.003μm、ドーパントZn、キャリア濃度1×1
18cm-3)、p−Al0.5Ga0.5As第3クラッド層
1408(層厚0.9μm、ドーパントZn、キャリア
濃度3×1018cm-3)を成長し、p−GaAsキャッ
プ層1409(層厚0.7μm、ドーパントZn、キャ
リア濃度3×1018cm-3)を積層形成する。
An n-GaAs buffer layer 140 is formed on an n-GaAs substrate 1401 by the first MOCVD growth method.
2 (layer thickness 0.5 μm, dopant Si, carrier concentration 1
× 10 18 cm −3 ), n-Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 1403 (layer thickness 1.5 μm, dopant Si, carrier concentration 5 × 10 17 cm −3 ), quantum well active layer 140
4. p-Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 1405
(Layer thickness 0.3 μm, dopant Zn, carrier concentration 1 ×
10 18 cm −3 ), p-Al 0.9 Ga 0.1 As selective oxidation layer 1
406, p-GaAs etch stop layer 1407 (layer thickness 0.003 μm, dopant Zn, carrier concentration 1 × 1
0 18 cm -3 ), a third cladding layer 1408 of p-Al 0.5 Ga 0.5 As (layer thickness 0.9 μm, dopant Zn, carrier concentration 3 × 10 18 cm -3 ), and a p-GaAs cap layer 1409 ( A layer thickness of 0.7 μm, a dopant Zn, and a carrier concentration of 3 × 10 18 cm −3 ) are formed.

【0065】ストライプ状のレジストパターンをマスク
としてp−キャップ層1409を凸状のストライプ(上
面幅2.0μm)に加工する。ストライプに加工したp
−キャップ層1409をマスクにしてp−第3クラッド
層1408をリッジストライプ(底面幅2.0μm)に
加工する。
The p-cap layer 1409 is processed into a convex stripe (upper surface width: 2.0 μm) using the stripe resist pattern as a mask. P processed into a stripe
Process the p-third cladding layer 1408 into a ridge stripe (bottom width 2.0 μm) using the cap layer 1409 as a mask.

【0066】その際、リッジストライプ周辺はエッチス
トップ層1407でエッチングが停止するようになって
いる。そして、レジストを除去する。
At this time, the etching is stopped by the etch stop layer 1407 around the ridge stripe. Then, the resist is removed.

【0067】次に、第2回目のMOCVD成長法により
リッジ周辺を埋めるようにしてn−Al0.7Ga0.3As
電流光閉じ込め層1410(層厚0.6μm、ドーパン
トSi、キャリア濃度3×1018cm-3)、n−GaA
s電流阻止層1411(層厚0.6μm、ドーパントS
i、キャリア濃度3×1018cm-3)、p−キャップ層
1409直上に成長した不要層をエッチングにより除去
し、p−キャップ層1409を0.3μm厚さに調整す
る。
Next, n-Al 0.7 Ga 0.3 As is formed by filling the periphery of the ridge by the second MOCVD growth method.
Current-light confinement layer 1410 (layer thickness 0.6 μm, dopant Si, carrier concentration 3 × 10 18 cm −3 ), n-GaAs
s current blocking layer 1411 (layer thickness 0.6 μm, dopant S
i, the carrier concentration is 3 × 10 18 cm −3 ), the unnecessary layer grown on the p-cap layer 1409 is removed by etching, and the thickness of the p-cap layer 1409 is adjusted to 0.3 μm.

【0068】p−GaAsコンタクト層1412(層厚
1μm、ドーパントZn、1×1019cm-3)を第3回
目のMOCVD成長法により積層形成する。
A p-GaAs contact layer 1412 (layer thickness 1 μm, dopant Zn, 1 × 10 19 cm −3 ) is formed by a third MOCVD growth method.

【0069】該p−GaAsコンタクト層1412上に
10μm間隔で250μm幅のSi34膜を前記ストラ
イプ方向に垂直に形成する。これをマスクにして塩素ガ
スを用いた反応性イオンビームエッチングによりn−G
aAs基板1401に到達するまで成長層をエッチング
する。
On the p-GaAs contact layer 1412, Si 3 N 4 films having a width of 250 μm are formed perpendicularly to the stripe direction at intervals of 10 μm. Using this as a mask, n-G by reactive ion beam etching using chlorine gas
The growth layer is etched until it reaches the aAs substrate 1401.

【0070】この時、形成された溝1413の側面は鏡
面となるようにし、共振器端面とする。このようにして
作製したウエハを、純水を80℃程度に加熱し、窒素ガ
スをバブリングすることで発生した水蒸気中で400〜
600℃の加熱をすることで熱酸化を行う。
At this time, the side surface of the formed groove 1413 is made to be a mirror surface, and is used as a resonator end surface. The wafer thus prepared is heated in pure water to about 80 ° C., and bubbling with nitrogen gas.
Thermal oxidation is performed by heating at 600 ° C.

【0071】ここでは、400℃、5分で行った。その
際、図15の共振器方向のリッジ部中央断面図に示すよ
うに選択酸化層1409が溝1413から酸化され、端
面近傍に高抵抗(酸化)領域1414が形成される。溝
1413において露出している選択酸化層1406以外
の各層は同層に比べてAl比が小さくかつ酸化温度が低
く、酸化時間も短かいのでほとんど酸化されない。なお
高抵抗領域1413の長さは25μmとした。
Here, the test was performed at 400 ° C. for 5 minutes. At this time, the selective oxidation layer 1409 is oxidized from the groove 1413 as shown in the cross-sectional view of the center of the ridge in the resonator direction in FIG. 15, and a high resistance (oxidized) region 1414 is formed near the end face. Each layer other than the selective oxidation layer 1406 exposed in the groove 1413 is hardly oxidized because the Al ratio is smaller, the oxidation temperature is lower, and the oxidation time is shorter than that of the same layer. Note that the length of the high resistance region 1413 was 25 μm.

【0072】次に、Si34膜を除去し、成長層の外方
面上及び基板1401の外方面上にそれぞれp型電極1
415、n型電極1416を形成し、10-5Torr程
度の真空中で450℃、2分のアニールを行う。溝14
13においてバー状に分割し、光出射端面をAl23
層膜コーティングにより30%、反対側の端面をAl2
3とSiの多層膜コーティングにより75%の反射率
にする。同バーをチップ化する。
Next, the Si 3 N 4 film is removed, and the p-type electrode 1 is formed on the outer surface of the growth layer and the outer surface of the substrate 1401, respectively.
415, an n-type electrode 1416 are formed, and annealing is performed at 450 ° C. for 2 minutes in a vacuum of about 10 −5 Torr. Groove 14
13, the light-emitting end face is 30% by Al 2 O 3 single-layer film coating, and the opposite end face is Al 2
A multilayer coating of O 3 and Si results in a reflectance of 75%. The bar is made into chips.

【0073】本実施例の素子の戻り光量が0.1〜10
%の間で光出力3mW時の最大相対雑音強度は−142
dB/Hzなっており、良好な雑音特性が得られてい
る。また、20個の素子を選別し、走行条件70℃、5
mWとして信頼性の評価を行った。20個すべて安定に
走行し、20000hr以上の素子寿命が得られてい
る。
The return light quantity of the element of this embodiment is 0.1 to 10
%, The maximum relative noise intensity at a light output of 3 mW is -142.
dB / Hz, and good noise characteristics are obtained. In addition, 20 elements were selected, and running conditions were 70 ° C., 5
The reliability was evaluated as mW. All 20 pieces stably run, and the element life of 20,000 hr or more was obtained.

【0074】なお、本発明は以上に述べた実施の形態に
限定されるものではなく、前記以外の層厚、Al混晶
比、キャリア濃度においても、発明の効果を有するかぎ
り適用可能である。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be applied to other layer thicknesses, Al mixed crystal ratios, and carrier concentrations as long as the effects of the present invention are obtained.

【0075】また、成長法については、MOCVD法以
外にMBE(分子線エピタキシー)法、LPE(液相エ
ピタキシー)法、MOMBE法、ALE法(原子線エピ
タキシー)法においても、本発明の効果を有する限り適
用可能である。
In addition to the MOCVD method, the effects of the present invention can be obtained by MBE (molecular beam epitaxy), LPE (liquid phase epitaxy), MOMBE, and ALE (atomic beam epitaxy). As long as it is applicable.

【0076】また、本発明はAlGaAs/GaAs系
材料に対する適用例について述べたが、それ以外にAl
GaInP/GaAs系材料についても同様である。
Although the present invention has been described with respect to the application to AlGaAs / GaAs-based materials, the present invention is also applicable to other materials.
The same applies to GaInP / GaAs-based materials.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は、電流狭搾
層にはさまれた電流注入路であるストライプ部上のAl
を含む半導体層の一部分を熱酸化することで高抵抗領域
が形成され、活性層に電流非注入領域が形成されてい
る。その結果、光ディスク等の応用において有効な自励
発振型の低雑音レーザを信頼性を維持しつつ、再現性よ
く得ることができる。
According to the semiconductor laser device of the present invention, Al on a stripe portion which is a current injection path sandwiched between current constriction layers is formed.
A high resistance region is formed by thermally oxidizing a part of the semiconductor layer including the semiconductor layer, and a current non-injection region is formed in the active layer. As a result, a self-sustained pulsation type low-noise laser that is effective in applications such as optical disks can be obtained with good reproducibility while maintaining reliability.

【0078】さらに、該高抵抗領域を共振器中央部ある
いは端面部に形成することで可飽和吸収量を安定かつ制
御性よく提供でき、特性歩留りを改善できる。
Further, by forming the high resistance region at the center or end face of the resonator, the saturable absorption amount can be provided stably and with good controllability, and the characteristic yield can be improved.

【0079】また、該高抵抗領域を端面部に形成する場
合において高Al比層の一部分を熱酸化することによ
り、酸化温度が低減でき信頼性もより向上する。
In the case where the high resistance region is formed at the end face portion, by thermally oxidizing a part of the high Al ratio layer, the oxidation temperature can be reduced and the reliability can be further improved.

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

【図1】本発明の実施の形態1による半導体レーザ素子
を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1による半導体レーザ素子
の共振器方向のストライプ部中央断面図である。
FIG. 2 is a center sectional view of a stripe portion in a resonator direction of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention;

【図3】本発明の実施の形態1による半導体レーザ素子
の波長スペクトルである。
FIG. 3 is a wavelength spectrum of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1による半導体レーザ素子
の戻り光量に対する相対雑音強度特性である。
FIG. 4 shows a relative noise intensity characteristic with respect to a return light amount of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】(a)は本発明の実施の形態1による半導体レ
ーザ素子のエージング特性であり、(b)は従来例の半
導体レーザ素子のエージング特性である。
FIG. 5A shows an aging characteristic of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 5B shows an aging characteristic of the conventional semiconductor laser device.

【図6】(a)は本発明の実施の形態1による半導体レ
ーザ素子の相対雑音強度の分布を示す図であり、(b)
は従来例の半導体レーザ素子の相対雑音強度の分布を示
す図である。
FIG. 6A is a diagram showing a distribution of relative noise intensity of the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a distribution of relative noise intensity of a conventional semiconductor laser device.

【図7】本発明の実施の形態2による半導体レーザ素子
を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態2による半導体レーザ素子
の共振器方向のリッジ部中央断面図である。
FIG. 8 is a center cross-sectional view of a ridge portion in a resonator direction of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態2による半導体レーザ素子
の波長スペクトルである。
FIG. 9 is a wavelength spectrum of the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態2による半導体レーザ素
子の戻り光量に対する相対雑音強度特性を示す図であ
る。
FIG. 10 is a diagram showing a relative noise intensity characteristic with respect to a return light amount of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態2による半導体レーザ素
子のエージング特性を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing aging characteristics of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態3による半導体レーザ素
子を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態3による半導体レーザ素
子を示す共振器方向のストライプ部中央断面図である。
FIG. 13 is a center sectional view of a stripe portion in a resonator direction showing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention;

【図14】本発明の実施の形態4による半導体レーザ素
子を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態4による半導体レーザ素
子を示す共振器方向のリッジ部中央断面図である。
FIG. 15 is a center sectional view of a ridge portion in a resonator direction showing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】従来例の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor laser device.

【図17】従来例の半導体レーザ素子を示す共振器方向
のストライプ部中央断面図である。
FIG. 17 is a center sectional view of a stripe portion in a resonator direction showing a semiconductor laser device of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101、701、1201、1401、1601
n−基板 2、102、702、1202、1402、1602
バッファ層 3、103、703、1203、1403、1603
n−第1クラッド層 4、104、704、1204、1404、1604
量子井戸活性層 5、105、705、1205、1405、1605
p−第2クラッド層 6、1406 p−AlGaAs選択酸化層 7、106、706、1206、1407、1606
エッチストップ層 8、107、709、1209、1410、1607
電流光閉じ込め層 9、108、710、1210、1411、1608
n−GaAs電流阻止層 10、708、1208、1409 p−GaAsキャ
ップ層 11、109、1609 ストライプ溝 12、110、707、1207、1408、1610
p−第3クラッド層 13、111、711、1211、1412、1611
p−GaAsコンタクト層 14、112、712、1212、1413 溝 15、113、713、1213、1414、1612
高抵抗領域 16、114、714、1214、1415、1613
p側電極 17、115、715、1214、1416、1614
n側電極
1, 101, 701, 1201, 1401, 1601
n-substrate 2, 102, 702, 1202, 1402, 1602
Buffer layer 3, 103, 703, 1203, 1403, 1603
n-first cladding layer 4, 104, 704, 1204, 1404, 1604
Quantum well active layer 5, 105, 705, 1205, 1405, 1605
p-second cladding layer 6, 1406 p-AlGaAs selective oxidation layer 7, 106, 706, 1206, 1407, 1606
Etch stop layer 8, 107, 709, 1209, 1410, 1607
Current-light confinement layer 9, 108, 710, 1210, 1411, 1608
n-GaAs current blocking layer 10, 708, 1208, 1409 p-GaAs cap layer 11, 109, 1609 stripe groove 12, 110, 707, 1207, 1408, 1610
p-third cladding layer 13, 111, 711, 1211, 1412, 1611
p-GaAs contact layer 14, 112, 712, 1212, 1413 Groove 15, 113, 713, 1213, 1414, 1612
High resistance region 16, 114, 714, 1214, 1415, 1613
p-side electrode 17, 115, 715, 1214, 1416, 1614
n-side electrode

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層への電流通路に選択的に高抵抗領
域を形成して、電流非注入領域を形成してなる半導体レ
ーザ素子において、 前記高抵抗領域がAlを含む半導体層に形成されたAl
の酸化物であることを特徴とする半導体レーザ素子。
1. A semiconductor laser device in which a high resistance region is selectively formed in a current path to an active layer to form a current non-injection region, wherein the high resistance region is formed in a semiconductor layer containing Al. Al
A semiconductor laser device characterized by being an oxide of:
【請求項2】 前記高抵抗領域は、半導体レーザ素子の
共振器方向のほぼ中央部に形成されてなることを特徴と
する請求項1に記載の半導体レーザ素子。
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said high-resistance region is formed substantially at a center of said semiconductor laser device in a cavity direction.
【請求項3】 前記高抵抗領域は、半導体レーザ素子の
共振器端面の少なくとも一方に形成されてなることを特
徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子。
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the high resistance region is formed on at least one of the cavity end faces of the semiconductor laser device.
【請求項4】 活性層への電流通路上に形成したAlを
含む半導体層の所望領域を露出させ、酸化性雰囲気下で
加熱することにより、前記Alを含む半導体層を選択的
に酸化して高抵抗領域を形成してなることを特徴とする
請求項1、2、又は3のいずれかに記載の半導体レーザ
素子の製造方法。
4. An Al-containing semiconductor layer formed on a current path to an active layer is exposed in a desired region and heated in an oxidizing atmosphere to selectively oxidize the Al-containing semiconductor layer. 4. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 1, wherein a high resistance region is formed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001156383A (en) * 1999-09-16 2001-06-08 Furukawa Electric Co Ltd:The Semiconductor laser element
JP2005142463A (en) * 2003-11-10 2005-06-02 Sony Corp Semiconductor light-emitting element and its manufacturing method
JP2013191895A (en) * 2013-07-03 2013-09-26 Sony Corp Semiconductor laser element, method for driving the same, and semiconductor laser device
US8989228B2 (en) 2009-07-09 2015-03-24 Sony Corporation Laser diode device, method of driving the same, and laser diode apparatus

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