JPS62281390A - Semiconductor laser device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor laser device and manufacture thereof

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JPS62281390A
JPS62281390A JP12457186A JP12457186A JPS62281390A JP S62281390 A JPS62281390 A JP S62281390A JP 12457186 A JP12457186 A JP 12457186A JP 12457186 A JP12457186 A JP 12457186A JP S62281390 A JPS62281390 A JP S62281390A
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cladding layer
optical waveguide
diffusion
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Abstract

PURPOSE:To enable the high output operation to be performed by a method wherein a window structure to be N type at high concentration near the end of a resonator of an active layer and P type at high concentration in the other regions is formed by solid-diffusion of P type impurity diffused from a P type photoconductive layer as a diffusion source. CONSTITUTION:Zn is diffused to a P type Al0.25Ga0.75As photoconductive layer 5 passing through a contact layer 7 and an N type Al0.50Ga0.50As clad layer 6 from a part of SiO2 film removed by diffusion using closed pipe systwn such as vacuum sealing diffusion etc. In such a diffusion process, Zn is solid-diffused from the P type Al0.25Ga0.75As photoconductive layer 5 in high concentration through a P type Al0.50 Ga0.50As clad layer 4 in low concentration finally reaching an N type Al0.15Ga0.85As active layer 3 to reverse the conductivity type of active layer to P type. Then, N electrode 11 and P electrode 12 are formed respectively on the substrate side of wafer and the surface side. Through these procedures, a photoconductive layer with high refractive index can be formed through the intermediary of thin clad layers so that a semiconductor laser device capable of high output operation may be manufactured by solid-diffusion of P type impurity diffused from the P type photoconductive layer as a diffusion source.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高出力動作が可能な半導体レーザの構造及び
その製造方法に関するものである。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a structure of a semiconductor laser capable of high output operation and a method of manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、半導体レーザを高出力化するための方法として、
レーザ光が出射する共振器端面近傍の実効的なバンドギ
ャップを、内部領域よりも大きくした、いわゆる窓構造
が知られている。
Conventionally, as a method to increase the output power of semiconductor lasers,
A so-called window structure is known in which the effective band gap near the end face of the resonator from which laser light is emitted is made larger than in the internal region.

例えば、第7図は、rEEEジャーナルオブク、1−7
タムエレクト0=クス(IEE[i JOURNAL 
OF Qll−ANTt1MεLECTI?0NICS
 )のVOL QE15 (1979)の775〜78
1ページに示されたZn拡散を利用した窓構造レーザの
例である。図中、1はn形GaAs基板、13はn形A
 !!o、3 G ao、7 A sクラッド層、14
はn形A l1po6G aa、ypA s活性層、1
5はn形A ’Q3 G a4?A sクラッド層、1
6は5j02絶縁膜、I9はZn拡散領域、11はn電
極、12はp@極をそれぞれ示す。
For example, FIG.
Tam Elect 0=X (IEE[i JOURNAL
OF Qll-ANTt1MεLECTI? 0NICS
) VOL QE15 (1979) 775-78
This is an example of a window structure laser using Zn diffusion shown on page 1. In the figure, 1 is an n-type GaAs substrate, 13 is an n-type A
! ! o, 3 Gao, 7 As cladding layer, 14
is n-type Al1po6G aa, ypA s active layer, 1
5 is n-type A 'Q3 G a4? A s cladding layer, 1
6 is a 5j02 insulating film, I9 is a Zn diffusion region, 11 is an n electrode, and 12 is a p@ pole.

この従来のレーザの製造方法及び動作について説明する
。まずn−GaAs基板1上に、n−Al1ty3 G
 ao、7 A sクラッド屓13、n  A 1yo
6G az2As活性層14、n  A Rc)3 G
 ao、7A 5クラッド層15の各層を結晶成長する
。成長後、5io2絶縁膜16を形成し、共振器端面近
傍を残してストライプ状に5i02膜16を除去する。
The manufacturing method and operation of this conventional laser will be explained. First, on the n-GaAs substrate 1, n-Al1ty3G
ao, 7 A s cladding 13, n A 1yo
6G az2As active layer 14, n A Rc) 3 G
ao, 7A 5 Each layer of the cladding layer 15 is crystal grown. After the growth, a 5io2 insulating film 16 is formed, and the 5i02 film 16 is removed in stripes leaving the vicinity of the cavity end face.

Si○2膜16のストライプ状に除去された部分から選
択的にZnを活性理工4中まで拡散する。この結果、活
性層14は共振器端面近傍ではn形であるが、内部では
p形で端面とは導電型が異なる。この構造によると活性
層14中のp形の領域のバンドギャップエネルギーはバ
ンドティリング効果によりアンドープの場合よりも小さ
くなる。一方、活性層14中のn形の領域はバースタイ
ン効果により実効的バンドギャップエネルギーはアンド
ープの場合よりも大きくなる。この結果、共振器端面近
傍のn形の活性層領域はp形の活性層の領域で生じたレ
ーザ光に対しては透明となり、レーザ破壊の原因となる
共振器端面での界面準位による吸収が減少し、高出力動
作が可能となる。
Zn is selectively diffused into the active layer 4 from the striped portions of the Si○2 film 16. As a result, the active layer 14 is n-type near the resonator end face, but is p-type inside and has a different conductivity type from the end face. According to this structure, the band gap energy of the p-type region in the active layer 14 becomes smaller than that in the undoped case due to the band tilling effect. On the other hand, the effective band gap energy of the n-type region in the active layer 14 becomes larger than that in the undoped case due to the Burstein effect. As a result, the n-type active layer region near the cavity facet becomes transparent to the laser light generated in the p-type active layer region, and absorption by the interface states at the cavity facet causes laser damage. is reduced, enabling high output operation.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

、  しかしながら、この構造によると、コンタクト層
表面から約2μm厚のn−AlβGaGaAsクラッド
層15を通して拡散したZnの拡散フロント9を活性層
の領域で正確に止める必要がある。もし、Z n K散
が活性層に達しないと窓効果は得られない。また、Zn
拡散が活性層より深い領域に達するとp−n接合がダフ
ルへテロ構造の界面からずれる、いわゆるリモートジャ
ンクションとなりしきい値電流の上昇や発振自体が困難
になる等の問題が生じる。このため前述したようにZn
拡散の制御を厳密にして行なう必要があり、良好なレー
ザ特性を再現性5歩留り良く得るのは困難であった。
However, according to this structure, it is necessary to accurately stop the Zn diffusion front 9 diffused from the surface of the contact layer through the n-AlβGaGaAs cladding layer 15 having a thickness of about 2 μm in the active layer region. If the ZnK powder does not reach the active layer, the window effect cannot be obtained. Also, Zn
When the diffusion reaches a region deeper than the active layer, the p-n junction shifts from the interface of the duffle heterostructure, resulting in a so-called remote junction, which causes problems such as an increase in threshold current and difficulty in oscillation itself. Therefore, as mentioned above, Zn
It is necessary to strictly control diffusion, and it is difficult to obtain good laser characteristics with good reproducibility and high yield.

更に、この構造では、活性層と平行な方向における光と
じ込めは、活性層のn形−p形の導電型の差による小さ
な屈折率差によってなされているため、横モード制御が
充分できない。またp形。
Furthermore, in this structure, light confinement in the direction parallel to the active layer is achieved by a small refractive index difference due to the difference in the n-type and p-type conductivity types of the active layer, so that sufficient transverse mode control cannot be achieved. Also p-type.

n形それぞれのキャリア濃度のわずかな変化によっても
屈折率差は大きく変化する。この結果、しきい値電流や
放射パターンの遠視野像等の素子特性の再現性、均一性
が悪くなるという問題がある。
Even a slight change in carrier concentration of each n-type causes a large change in the refractive index difference. As a result, there is a problem that the reproducibility and uniformity of device characteristics such as a threshold current and a far-field pattern of a radiation pattern deteriorate.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、p形不純物拡散による窓構造を有し高出力動
作が可能でかつ容易に歩留り良く量産出来る半導体レー
ザ装置を得ることを目的としている。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to provide a semiconductor laser device that has a window structure by p-type impurity diffusion, is capable of high output operation, and can be easily mass-produced with high yield. It is said that

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本説明に係る半導体レーザ装置は、共振器端面近傍を除
く活性層上に薄いクラッド層を介して、ストライプ状で
クラッド層よりp形不純物濃度が高く、かつクラッド層
より屈折率の大きい光導波層を形成するとともに、この
p形光導波層を拡散源とするp形不純物の固相拡散によ
り、活性層の共振器端面近傍では高濃度のn形で、その
他の領域は高濃度のp形とした窓構造を形成し、これに
より高出力動作が可能な半導体レーザを実現するもので
ある。
In the semiconductor laser device according to the present description, an optical waveguide layer having a stripe-like p-type impurity concentration higher than that of the cladding layer and a refractive index higher than that of the cladding layer is formed through a thin cladding layer over the active layer except near the cavity end face. At the same time, solid-phase diffusion of p-type impurities using this p-type optical waveguide layer as a diffusion source results in a high concentration of n-type in the vicinity of the cavity end face of the active layer and a high concentration of p-type in the other regions. By forming a window structure, a semiconductor laser capable of high-output operation is realized.

〔作用〕[Effect]

この発明にかかる半導体レーザ装置では、活性層から近
い光導波層からp形不純物の拡散を行なうので、拡散距
離が従来に比べて短かく、かつ光導波層に近接している
活性層領域は、光導波層から離れた活性層領域よりも実
効的に屈折率が大きくなるため、活性層と平行方向にも
大きな屈折率差が生じる結果、横モード制御も容易に可
能となる。
In the semiconductor laser device according to the present invention, since the p-type impurity is diffused from the optical waveguide layer near the active layer, the diffusion distance is shorter than in the past, and the active layer region close to the optical waveguide layer is Since the refractive index is effectively larger than that of the active layer region away from the optical waveguide layer, a large refractive index difference also occurs in the direction parallel to the active layer, and as a result, transverse mode control becomes easily possible.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例による半導体レーザ装置を示
し、図において、1はn形GaAs基板、2 ii″n
形A la、soG aysoA sクラッド層、3は
例えばキャリア濃度3X10”cfflづ程度のn形A
j2θ/lQ at2y6A s活性層、4は低濃度、
例えばキャリア濃度I X 1017 cIn−3以下
のp形のA 1asoG atuoASクラッド層、5
は高濃度、例えばl X I Q” csa−’以上の
p形のAlβGa4コsG a07yA s光導波層、
6はn形A (laI6G ao、30A sクラッド
層、7はp形又はn形のGaAsコンタクト層、8は光
導波層5からのZnの固相拡散による拡散領域、9は閉
管式あるいは開管式によるZnの拡散領域、10は5i
02又はSi3N4等の拡散マスク、11はn電極、1
2はp電極をそれぞれ示す。
FIG. 1 shows a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, in which 1 is an n-type GaAs substrate, 2 ii″n
The type A la, soG aysoA s cladding layer 3 is, for example, an n-type A with a carrier concentration of about 3×10”cffl.
j2θ/lQ at2y6A s active layer, 4 is low concentration,
For example, a p-type A 1 asoG atuoAS cladding layer with a carrier concentration of I x 1017 cIn-3 or less, 5
is a p-type AlβGa4cosGa07yAs optical waveguide layer with a high concentration, e.g.
6 is an n-type A (laI6Gao, 30A s cladding layer), 7 is a p-type or n-type GaAs contact layer, 8 is a diffusion region formed by solid phase diffusion of Zn from the optical waveguide layer 5, and 9 is a closed tube type or an open type. Zn diffusion area by tube type, 10 is 5i
02 or a diffusion mask such as Si3N4, 11 is an n electrode, 1
2 indicates a p-electrode, respectively.

以下第2図から第5図をもとに本発明による半導体レー
ザ装置の製造方法を、順を追って説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention will be explained step by step with reference to FIGS. 2 to 5.

まず第2図に示すように、n形GaAs基板1に、n形
A flasoG aasoA sクラッド層2、n形
Alc<BG aq/jA3活性層3、低濃度の、例え
ばキャリア濃度I X 10’り■゛33以下形A 4
4.B)G ao、、g□Asクラッド4、高濃度の、
例えば5 X 10 ’g〜I X 101qcm−3
以上のp形、A tla、2s G a6.)gA s
光導波層5を順次、液相成長法、又はM OCV D法
等により結晶成長する。そしてフォトリソグラフィ技術
によりストライプ状部分のみレジスト膜を残し、共振器
端面近傍の窓構造となす部分上のレジストは除去する。
First, as shown in FIG. 2, an n-type GaAs substrate 1 is coated with an n-type A flasoGaasoAs cladding layer 2, an n-type Alc<BG aq/jA3 active layer 3, and a low concentration, for example, a carrier concentration I x 10'. ■゛33 or less type A 4
4. B) Gao,, g□As cladding 4, high concentration,
For example, 5 X 10'g ~ I X 101qcm-3
The above p-type, A tla, 2s G a6. )gA s
The optical waveguide layer 5 is successively crystal-grown by a liquid phase growth method, MOCVD method, or the like. Then, using photolithography technology, the resist film is left only on the striped portion, and the resist on the portion forming the window structure near the end face of the cavity is removed.

次に光導波層5のみをp形A〜5.。Next, only the optical waveguide layer 5 is formed of p-type A~5. .

G a4B、A sクラッド層表面まで選択的にエツチ
ングし、レジスト膜に覆われた部分以外を除去する。
Selective etching is performed to the surface of the Ga4B, As cladding layer, and the portions other than those covered by the resist film are removed.

この状態の斜視図が第3図であり、第4図は光導波層の
長手方向に、基板と垂直な面で切断した断面図である。
FIG. 3 is a perspective view of this state, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the substrate in the longitudinal direction of the optical waveguide layer.

このような選択性を示すエツチング溶液としては、例え
ばNH4OH/H202系溶液があげられる。エツチン
グ後、レジスト膜を除去した後、2回目成長としてn形
AムタoGaρ5oASクラッド層6、p形GaAsコ
ンタクト層7を成長する。第5図はこの時の側面図を示
している。
An example of an etching solution exhibiting such selectivity is an NH4OH/H202 solution. After etching and removing the resist film, an n-type GaAs cladding layer 6 and a p-type GaAs contact layer 7 are grown as a second growth. FIG. 5 shows a side view at this time.

結晶成長後、Znの拡散マスクとして5i02、SiN
4等の絶縁膜を蒸着、スバフタ等で形成する。それから
所定のフォトリソグラフィ技術によって前述したりフジ
上の部分のみ絶縁膜を除去する。次に真空封じ込み拡散
等の閉管方式による拡散でSiC2膜の除去された部分
から、Znをコンタクト層7、及びn形A 1pnG 
aρ、HAsクラッドW16を貫通してp形A 1a2
(G a47zA s光導波層5に到達するまで拡散す
る。この拡散工程において、Znは高濃度のp形である
A I!a6G ap7sA s光導′6Ji55から
低濃度のp形A flpgoG aDsoA sクラッ
ド層4を通して固相拡散し、最終的にn形A幻/S G
 aaB A s活性層3に到達し、活性層の導電形を
反転させ、p形に変わる。ウェハの基板側にn電極11
、表面側にp電極12を形成することにより素子が完成
する。
After crystal growth, 5i02, SiN was used as a Zn diffusion mask.
An insulating film such as No. 4 is formed by vapor deposition, swabbing, or the like. Then, using a predetermined photolithography technique, the insulating film is removed only from the portions mentioned above or above the edges. Next, Zn is applied to the contact layer 7 and the n-type A 1pnG from the part where the SiC2 film is removed by diffusion using a closed tube method such as vacuum confinement diffusion.
aρ, p-type A 1a2 through HAs cladding W16
(G a47zA s diffuses until it reaches the optical waveguide layer 5. In this diffusion step, Zn is transferred from the high concentration p-type A I!a6G ap7sA s light guide '6Ji55 to the low concentration p-type A flpgoG aDsoA s cladding layer. solid phase diffusion through 4, and finally n-type A phantom/S G
The aaB As reaches the active layer 3, inverts the conductivity type of the active layer and changes to p-type. N electrode 11 on the substrate side of the wafer
, the device is completed by forming a p-electrode 12 on the front surface side.

この構造で゛よ電流の広がりを抑え、低しきい値電流化
を図るために低濃度p形A 1/6oG aσrOAs
クラッド層4の層厚は薄い方がよい。又、拡散の制御性
の見地からもこの層は薄い方が良く、例えば0.5 μ
m以下に設定するのが望ましい。
This structure further suppresses the current spread and lowers the threshold current by using low concentration p-type A 1/6oG aσrOAs.
The thinner the cladding layer 4 is, the better. Also, from the viewpoint of diffusion controllability, it is better to make this layer thinner, for example, 0.5 μm.
It is desirable to set it to less than m.

次に、高濃廃p形A %alG ap、75A s光導
波層5は共振器に平行な方向の横モード制御の機能を兼
ね備えているものであるが、その作用について説明する
。第6図に共振器端面に垂直な方向のりフジ部分での断
面図と水平方向の実効屈折率分布の模式図を示す。
Next, the highly concentrated waste p-type A %alG ap, 75A s optical waveguide layer 5 has the function of transverse mode control in the direction parallel to the resonator, and its function will be explained. FIG. 6 shows a cross-sectional view at the edge in the direction perpendicular to the resonator end face and a schematic diagram of the effective refractive index distribution in the horizontal direction.

活性層のうちの光ガイド層に近接している領域は、その
上に位置する光ガイド屓の屈折率がクラッド層のそれよ
り大きいため、これに影響され該活性層のその上に光導
波層がない部分との実効屈折率差が大きくなる。従って
活性層に平行な方向にステップ状の屈折率分布が生じ、
実効的に横方向の光の閉し込めがなされ、これによりし
きい値電流の低減化が可能である。
The region of the active layer that is close to the optical guide layer is affected by the refractive index of the optical guide layer located above it, which is larger than that of the cladding layer, and the optical waveguide layer is formed on the active layer. The effective refractive index difference between the area and the area without the area becomes large. Therefore, a step-like refractive index distribution occurs in the direction parallel to the active layer,
Light is effectively confined in the lateral direction, thereby making it possible to reduce the threshold current.

なお、上記実施例ではAj!GaAs半導体レーザにつ
いて述べたが、他の混晶系の、例えばInGaAsP、
Al.Ga1nP系の半導体レーザについても同様の効
果が得られることは言うまでもない。
In addition, in the above example, Aj! Although GaAs semiconductor lasers have been described, other mixed crystal systems such as InGaAsP,
Al. It goes without saying that similar effects can be obtained with a Ga1nP semiconductor laser.

(発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、共振器端面近傍を除
く活性層上に薄いクラッド層を介して、ストライプ状で
クラッド層より屈折率の大きい光導波層を形成するとと
もに、このn形光導波層を拡散源とするp形不純物の固
相拡散により、活性層の共振器端面近傍では高濃度のn
形で、その他の領域は高1度のn形とした窓構造を形成
したので、p形不純物拡散の制御性の向上と横モード制
御が可能となり、素子特性に優れ、量産性のある高出力
動作が可能な半導体レーザ装置が得られる効果がある。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, a striped optical waveguide layer having a refractive index higher than that of the cladding layer is formed on the active layer excluding the vicinity of the cavity end face via a thin cladding layer. , due to the solid-phase diffusion of p-type impurities using this n-type optical waveguide layer as a diffusion source, a high concentration of n
By forming a window structure in which the other regions are n-type with a high degree of 1 degree, it is possible to improve the controllability of p-type impurity diffusion and control the transverse mode, resulting in excellent device characteristics and high output that is suitable for mass production. This has the effect of providing an operable semiconductor laser device.

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

第1図はこの発明の一実施例による半導体レーザの共振
器方向の光導波層を含む断面図、第2図は上記実施例の
第1回結晶成長後の斜視図、第3図はその光ガイド層形
成後の斜視図、第4図はその共(辰器方向の光導波層を
含む断面図、第5図はその第2回結晶成長後の共振器方
向のりフジ部分を含む断面図、第6図は上記実施例の半
導体レーザのへき開端面の光導波層を含む断面図および
活性層中の実効屈折率分布を示す図、第7図は従来の半
導体レーザ装置の斜視図および共振器端面に垂直な方向
のZn拡散領域を示す部分断面図である。 1−= n形GaAs基板、2−・n形A (!q5v
G at2E。 Asクラッド層、3−n形A AθBG ayzHA 
s活性層と、4・−・低濃度p形A 14g。Q a/
rQA Sクラッド層、5・・・高濃度n形Aり朽G 
ag5A s光導波層、6 ・−n形A 7!p5oG
 ajgoA sクラッド層、?−P形GaAsコンタ
クト層、8・・・光導波層からの拡散領域、9・・・閉
管あるいは開管方式によるZnの拡散領域、10・・・
絶縁膜、11・・・n電極、12・・・p電極、13−
n形A (la3 G a47A sクラッド層、14
−n形Aらty6 G a、q(、A S活性、9.1
5− n形A 1lO3G aa7A sクラッド層、
16−sio2絶縁膜。 第1図 6nIづAlo、5oGao、5oAsり7.、JJ1
2:pt吾 第2図 第3図 第4図 第5図 第6図 手続補正書(自発) 昭和62年 8月−0日 1、事件の表示    特願昭61−124571号2
 発明の名称 半導体レーザ装置及びその製造方法 3、補正をする者 5、補正の対象 明細書の特許請求の範囲の欄、及び発明の詳細な説明の
欄 6、補正の内容 (1)明細書の特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 (2)明細書第5頁13行の「19」を「9」に訂正す
る。 (3)同第6頁第2行〜第3行の「選択的に」を削除す
る。 以   上 特許請求の範囲 (1)n形半導体基板、 該半導体基板上に形成されたn形の第1クラッド層、 該第1クラッド庖より禁制帯幅が小さく屈折率の大きい
n形の活性層、 該活性層より禁制帯幅が大きく屈折率の小さいp形の第
2クラッド層、 該第2のクラッド層上に共振器端面近傍を除きストライ
プ状に形成された、屈折率が上記第2クラッド層より大
きく、かつ活性層より小さいp形の光導波層、 上記第2クラッド層及び光導波層上に形成され、禁制帯
幅が上記活性層より大きく、屈折率の小さいn形の第3
クラッド層、 電掘取付用のn又はp形コンタクト層、及び該p形コン
タクト層から光導波層へ達するストライプ状電流狭窄構
造を形成するp形不純物の拡散領域を有し、さらに 上記光鹿波層主丘上記活性層の共振器端面近傍を除(領
域−2−のp形不純物の固相拡散により反転された高濃
度p形領域と、端面近傍の高濃度n形領域とからなる窓
構造を有することを特徴とする半導体レーザ装置。 (2)上記半導体基板としてGaAs基板、上記第1ク
ラ7ド層としてklz Ga1−X AS、上記活性層
としてAl.Ga、−yAs、上記第2クラッド層とし
てA e s G a +−11A ! 、上記光導波
間としてAl鏝Gaz−aLAs、上記第3クラッド層
としてA Rp G ai−pA sを用い、上記AJ
およびGaの組成比をx、y、z、  α、βの関係を
、0≦yくα<x、  z、  βとしたことを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ装置。 (3)上記p形不純物として、亜鉛(Zn)、マグネシ
ウム(Mg)のいずれかを用いたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体レーザ装置。 (4)n形半導体基板、n形の第1クラッド層、n形の
活性層、p形の第2クラッド層、該第2のクラッド層上
に共振器端面近傍を除くストライプ状に形成されたp形
の光導波層、上記第2クラッド層及び光導波層上に形成
されたn形の第3クラッド層、電極取付用のn又はp形
コンタクト層、及び 38 p形コンタクト層から光導波層へ達するストライ
プ状電流狭窄構造を形成するp形不純物の拡散S■域を
有し、さらに 上記光導波層のうちの上記活性層の共振器端面近傍を除
く領域からのp形不純物の固相拡散により反転された高
濃度p形領域と、端面近傍の高濃度n形領域とからなる
窓構造を有する半導体レーザ装置を製造する方法であっ
て、 上記p形不純物の拡散領域によるストライプ状電流狭窄
構造の形成に際し、 p形不純物の拡散マスクとしてシリコン酸化膜又はシリ
コン窒化膜を用い、光導波層近傍のみにストライプ状に
開口部を形成し、 閉管法又は開管法による熱拡散によりp形不純物を上記
コンタクト層及び第3クラッド層を経て光導波層まで到
達させると同時に、該光導波層からの固相拡散により光
導波層直下近傍の第2クラッド層及び活性層をp形に反
転することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (5)上記光導波層はA ji!cc G at−zA
sからなり(0〈α≦0.25) 、上記第3クラッド
層はAJ/JGa/−戸Asからなり (β≧0.35
) 、上記ストライプ状光導波層の形成に際し、被エツ
チング材のAgH成比が0.25以上でエツチング速度
が急減するアンモニア水(N Ha ○H)と過酸化水
素水(H2O2)の混合液からなる選択性エツチング液
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の
半導体レーザ装置の製造方法。
FIG. 1 is a cross-sectional view including the optical waveguide layer in the cavity direction of a semiconductor laser according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of the above embodiment after the first crystal growth, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view including the optical waveguide layer in the direction of the chisel, and FIG. 5 is a cross-sectional view including the edge portion in the direction of the resonator after the second crystal growth. FIG. 6 is a cross-sectional view including the optical waveguide layer of the cleaved end face of the semiconductor laser of the above embodiment, and a diagram showing the effective refractive index distribution in the active layer. FIG. 7 is a perspective view of the conventional semiconductor laser device and the cavity end face. 1 is a partial cross-sectional view showing a Zn diffusion region in a direction perpendicular to .1-=n-type GaAs substrate, 2-.n-type A (!q5v
G at2E. As cladding layer, 3-n type A AθBG ayzHA
s active layer and 4.--low concentration p-type A 14g. Qa/
rQA S cladding layer, 5...high concentration n-type A decay G
ag5A s optical waveguide layer, 6 ・-n type A 7! p5oG
ajgoA s cladding layer,? - P-type GaAs contact layer, 8... Diffusion region from optical waveguide layer, 9... Zn diffusion region by closed tube or open tube method, 10...
Insulating film, 11...n electrode, 12...p electrode, 13-
n-type A (la3 Ga47A s cladding layer, 14
-n-type A et ty6 Ga, q (, AS activity, 9.1
5- n-type A 11O3G aa7A s cladding layer,
16-sio2 insulation film. Figure 1 6nIzuAlo, 5oGao, 5oAsri7. , JJ1
2: ptGo Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Procedural amendment (spontaneous) August-0, 1988 1, Indication of case Patent application No. 124571-1988 2
Title of the invention: Semiconductor laser device and manufacturing method 3; Person making the amendment 5; Claims column of the specification to be amended; Detailed description of the invention column 6; Contents of the amendment (1) Description of the specification The scope of claims is amended as shown in the attached sheet. (2) "19" on page 5, line 13 of the specification is corrected to "9". (3) Delete "selectively" from the second to third lines of page 6. Claims (1) An n-type semiconductor substrate, an n-type first cladding layer formed on the semiconductor substrate, and an n-type active layer having a smaller forbidden band width and a higher refractive index than the first cladding layer. , a p-type second cladding layer having a larger forbidden band width and a lower refractive index than the active layer; a second cladding layer having a refractive index formed on the second cladding layer in a stripe shape except for the vicinity of the resonator end face; a p-type optical waveguide layer that is larger than the active layer and smaller than the active layer;
a cladding layer, an n- or p-type contact layer for electrocutting mounting, and a p-type impurity diffusion region forming a striped current confinement structure reaching from the p-type contact layer to the optical waveguide layer; Except for the area near the cavity end face of the above active layer of the main hill, a window structure consisting of a highly doped p-type region inverted by solid-phase diffusion of p-type impurities in region-2- and a highly doped n-type region near the end face is formed. (2) A GaAs substrate as the semiconductor substrate, klz Ga1-X AS as the first cladding layer, Al.Ga, -yAs as the active layer, and the second cladding layer. A e s Ga +-11A!, Al trowel Gaz-aLAs is used as the optical waveguide, A Rp Gai-pAs is used as the third cladding layer, and the AJ
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the composition ratios of Ga and Ga are such that x, y, z, α, β satisfy the following relationship: 0≦y and α<x, z, β. (3) The semiconductor laser device according to claim 1, wherein either zinc (Zn) or magnesium (Mg) is used as the p-type impurity. (4) An n-type semiconductor substrate, an n-type first cladding layer, an n-type active layer, a p-type second cladding layer, and a stripe formed on the second cladding layer except for the vicinity of the resonator end face. A p-type optical waveguide layer, an n-type third cladding layer formed on the second cladding layer and the optical waveguide layer, an n- or p-type contact layer for attaching an electrode, and 38 p-type contact layer to optical waveguide layer. A p-type impurity diffusion region S2 forms a striped current confinement structure reaching the area, and further solid-phase diffusion of p-type impurity from a region of the optical waveguide layer excluding the vicinity of the resonator end face of the active layer. A method for manufacturing a semiconductor laser device having a window structure consisting of a highly doped p-type region inverted by a p-type region and a highly doped n-type region near an end face, the method comprising: a striped current confinement structure formed by the p-type impurity diffusion region; When forming the p-type impurity, a silicon oxide film or a silicon nitride film is used as a diffusion mask for the p-type impurity, striped openings are formed only in the vicinity of the optical waveguide layer, and the p-type impurity is diffused by thermal diffusion using the closed-tube method or the open-tube method. While reaching the optical waveguide layer through the contact layer and the third cladding layer, the second cladding layer and the active layer immediately below the optical waveguide layer are inverted to p-type by solid phase diffusion from the optical waveguide layer. A method for manufacturing a featured semiconductor device. (5) The optical waveguide layer is A ji! cc G at-zA
(0<α≦0.25), and the third cladding layer consists of AJ/JGa/−As (β≧0.35).
) When forming the striped optical waveguide layer, a mixed solution of ammonia water (N Ha ○H) and hydrogen peroxide water (H2O2) is used, in which the etching rate sharply decreases when the AgH composition ratio of the material to be etched is 0.25 or more. 5. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, wherein a selective etching solution is used.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)n形半導体基板、 該半導体基板上に形成されたn形の第1クラッド層、 該第1クラッド層より禁制帯幅が小さく屈折率の大きい
n形の活性層、 該活性層より禁制帯幅が大きく屈折率の小さいp形の第
2クラッド層、 該第2のクラッド層上に共振器端面近傍を除きストライ
プ状に形成された、屈折率が上記第2クラッド層より大
きく、かつ活性層より小さいp形の光導波層、 上記第2クラッド層及び光導波層上に形成され、禁制帯
幅が上記活性層より大きく、屈折率の小さいn形の第3
クラッド層、 電極取付用のn又はp形コンタクト層、及び該p形コン
タクト層から光導波層へ達するストライプ状電流狭窄構
造を形成するp形不純物の拡散領域を有し、さらに 上記光導波層のうちの上記活性層の共振器端面近傍を除
く領域からのp形不純物の固相拡散により反転された高
濃度p形領域と、端面近傍の高濃度n形領域とからなる
窓構造を有することを特徴とする半導体レーザ装置。
(1) an n-type semiconductor substrate, an n-type first cladding layer formed on the semiconductor substrate, an n-type active layer having a smaller forbidden band width and a higher refractive index than the first cladding layer, and a n-type active layer having a higher refractive index than the first cladding layer; a p-type second cladding layer with a large band width and a small refractive index; a p-type second cladding layer having a larger refractive index than the second cladding layer and an active layer formed on the second cladding layer in a stripe shape except for the vicinity of the cavity end face; a p-type optical waveguide layer smaller than the active layer;
A cladding layer, an n- or p-type contact layer for attaching an electrode, and a p-type impurity diffusion region forming a striped current confinement structure reaching from the p-type contact layer to the optical waveguide layer, The active layer has a window structure consisting of a highly doped p-type region inverted by solid-phase diffusion of p-type impurities from the region excluding the vicinity of the cavity end face, and a highly doped n-type region near the end face. Features of the semiconductor laser device.
(2)上記半導体基板としてGaAs基板、上記第1ク
ラッド層としてAl_xGa_1_−_xAs、上記活
性層としてAl_yGa_1_−_yAs、上記第2ク
ラッド層としてAl_zGa_1_−_zAs、上記光
導波層としてAl_αGa_1_−_αAs、上記第3
クラッド層としてAl_βGa_1_−_βAsを用い
、上記AlおよびGaの組成比をx、y、z、α、βの
関係を、0≦y<α<x、z、βとしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体レーザ装置。
(2) The semiconductor substrate is a GaAs substrate, the first cladding layer is Al_xGa_1_-_xAs, the active layer is Al_yGa_1_-_yAs, the second cladding layer is Al_zGa_1_-_zAs, the optical waveguide layer is Al_αGa_1_-_αAs, the third
A patent claim characterized in that Al_βGa_1_−_βAs is used as the cladding layer, and the relationship of the composition ratios of Al and Ga to x, y, z, α, and β is 0≦y<α<x, z, β. The semiconductor laser device according to item 1.
(3)上記p形不純物として、亜鉛(Zn)、マグネシ
ウム(Mg)のいずれかを用いたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の半導体レーザ装置。
(3) The semiconductor laser device according to claim 1, wherein either zinc (Zn) or magnesium (Mg) is used as the p-type impurity.
(4)n形半導体基板、n形の第1クラッド層、n形の
活性層、p形の第2クラッド層、該第2のクラッド層上
に共振器端面近傍を除きストライプ状に形成されたp形
の光導波層、上記第2クラッド層及び光導波層上に形成
されたn形の第3クラッド層、電極取付用のn又はp形
コンタクト層、及び 該p形コンタクト層から光導波層へ達するストライプ状
電流狭窄構造を形成するp形不純物の拡散領域を有し、
さらに 上記光導波層のうちの上記活性層の共振器端面近傍を除
く領域からのp形不純物の固相拡散により反転された高
濃度p形領域と、端面近傍の高濃度n形領域とからなる
窓構造を有する半導体レーザ装置を製造する方法であっ
て、 上記p形不純物の拡散領域によるストライプ状電流狭窄
構造の形成に際し、 p形不純物の拡散マスクとしてシリコン酸化膜又はシリ
コン窒化膜を用い、光導波層近傍のみにストライプ状に
開口部を形成し、 閉管法又は開管法による熱拡散によりp形不純物を上記
コンタクト層及び第3クラッド層を経て光導波層まで到
達させると同時に、該光導波層からの固相拡散により光
導波層直下近傍の第2クラッド層及び活性層をp形に反
転することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(4) An n-type semiconductor substrate, an n-type first cladding layer, an n-type active layer, a p-type second cladding layer, and a stripe formed on the second cladding layer except for the vicinity of the resonator end face. A p-type optical waveguide layer, an n-type third cladding layer formed on the second cladding layer and the optical waveguide layer, an n- or p-type contact layer for electrode attachment, and an optical waveguide layer from the p-type contact layer. It has a p-type impurity diffusion region that forms a striped current confinement structure reaching the
The optical waveguide layer further includes a highly doped p-type region inverted by solid-phase diffusion of p-type impurities from a region of the active layer excluding the vicinity of the cavity end face, and a highly doped n-type region near the end face. A method of manufacturing a semiconductor laser device having a window structure, which comprises using a silicon oxide film or a silicon nitride film as a p-type impurity diffusion mask to form a stripe-like current confinement structure using the p-type impurity diffusion region, and forming a light guide. Striped openings are formed only in the vicinity of the wave layer, and the p-type impurity is caused to reach the optical waveguide layer via the contact layer and the third cladding layer by thermal diffusion using a closed tube method or an open tube method, and at the same time, the optical waveguide is A method for manufacturing a semiconductor device, comprising inverting a second cladding layer and an active layer immediately below an optical waveguide layer and an active layer to p-type by solid-phase diffusion from the layer.
(5)上記光導波層はAl_αGa_1_−_αAsか
らなり(0<α≦0.25)、上記第3クラッド層はA
l_βGa_1_−_βAsからなり(β≧0.35)
、上記ストライプ状光導波層の形成に際し、被エッチン
グ材のAl組成比が0.25以上でエッチング速度が急
減するアンモニア水(NH_4OH)と過酸化水素水(
H_2O_2)の混合液からなる選択性エッチング液を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半
導体レーザ装置の製造方法。
(5) The optical waveguide layer is made of Al_αGa_1_−_αAs (0<α≦0.25), and the third cladding layer is made of Al_αGa_1_−_αAs (0<α≦0.25).
Consists of l_βGa_1_−_βAs (β≧0.35)
When forming the striped optical waveguide layer, ammonia water (NH_4OH) and hydrogen peroxide water (NH_4OH) and hydrogen peroxide water (NH_4OH) and hydrogen peroxide water (NH_4OH), whose etching rate decreases rapidly when the Al composition ratio of the material to be etched is 0.25 or more, are used.
5. The method of manufacturing a semiconductor laser device according to claim 4, wherein a selective etching solution consisting of a mixed solution of H_2O_2) is used.
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