RU2272344C2

RU2272344C2 - Semiconductor laser unit generating high-power radiation (alternatives) and its manufacturing process

Info

Publication number: RU2272344C2
Application number: RU2001122635/28A
Authority: RU
Inventors: Тосиаки ФУКУНАГА (JP); Тосиаки ФУКУНАГА
Original assignee: Фудзи Фото Фильм Ко., Лтд.
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-08-09
Publication date: 2006-03-20

Abstract

FIELD: quantum electronics; semiconductor laser manufacture.

SUBSTANCE: applied to n-GaAs substrate in layer-by-layer manner are bottom n-Al_z1Ga_{1 - z1}As layer of shell, bottom light-guide n- or i-In_0.49Ga_0.51P layer, active In_x3Ga_{1 - y3}P_y3 layer with quantum well, top first light-guide i-In_0.49Ga_0.51P layer, sealing GaAs layer, and SiO₂ layer. Then SiO₂film portion of about 20 μm in width is removed. When SiO₂film is used as mask, sealing layer disposed close to butt-end surface and first top light-guide layer are removed. After that SiO₂film, active layer with quantum well disposed close to butt-end surface, and remaining sealing layer are removed. Top p-Al_z1Ga_{1 - z1}As layer of shell and p-GaAs contact layer are deposited on second top p- or i-In_0.49Ga_0.51P layer. Laser radiation is generated in wavelength range of 0.7 - 1.2 μm.

EFFECT: enhanced operating reliability of laser unit at heavy output power.

19 cl, 10 dwg

Description

Уровень, предшествующий изобретениюPrior art

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится к полупроводниковому лазерному устройству, которое позволяет генерировать лазерное излучение в диапазоне длин волн 0,7-1,2 мкм.The present invention relates to a semiconductor laser device, which allows you to generate laser radiation in the wavelength range of 0.7-1.2 μm.

Описание уровня техники, к которому относится изобретениеDescription of the Related Art

Во многих известных полупроводниковых лазерных устройствах, которые генерируют лазерное излучение в диапазоне длин волн 0,7-1,2 мкм, структура, которая служит для ограничения тока, и структура типа световода, сформированного путем распределения показателя преломления, выполнены в слоях кристалла с возможностью образования в каждом из них полупроводникового лазерного устройства, при этом каждое полупроводниковое лазерное устройство позволяет генерировать излучение на основной поперечной моде.In many known semiconductor laser devices that generate laser radiation in the wavelength range of 0.7-1.2 μm, the structure that serves to limit the current, and the structure of the type of optical fiber formed by the distribution of the refractive index, made in the layers of the crystal with the possibility of formation each of them has a semiconductor laser device, and each semiconductor laser device allows you to generate radiation on the main transverse mode.

Например, в работе Дж.К.Уэйда и других "Непрерывная генерация излучения мощностью 6,1 Вт (λ=805 нм), полученная в диодных лазерах с передней гранью активной области, свободной от Al", Письма прикладной физики, т.72, №1, 1998, с.4-6 (J.K.Wade et al. "6.1 W continuous wave front-facet power from Al-free active-region (λ=805 nm) diode lasers, "Applied Physics Letters, vol.72, No.1, 1998, pp.4-6) раскрыто полупроводниковое лазерное устройство, которое излучает свет в диапазоне 805 нм. Полупроводниковое лазерное устройство содержит активный слой InGaAsP, свободный от Al, световодный слой InGaP и слои InAlGaP оболочки. Помимо этого, для улучшения характеристик в диапазоне высоких значений выходной мощности полупроводниковое лазерное устройство включает в себя так называемую структуру большого оптического резонатора (БОР), в которой толщина световодного слоя увеличена для уменьшения плотности света и увеличения максимальной оптической выходной мощности. Однако при максимальной оптической мощности токи, образующиеся за счет оптического поглощения около торцевой поверхности ("грани"), выделяют тепло, то есть увеличивают температуру на торцевых поверхностях. Кроме того, при увеличении температуры уменьшается ширина запрещенной зоны на торцевых поверхностях и, следовательно, дополнительно повышается оптическое поглощение, что приводит к разрушению торцевых поверхностей. То есть образуется порочный круг. Это разрушение представляет собой так называемое катастрофическое разрушение оптических зеркал (КРОЗ). Когда оптическая мощность достигает уровня КРОЗ, оптический выход со временем повреждается. Кроме того, полупроводниковое лазерное устройство может внезапно выйти из строя из-за КРОЗ. Поэтому вышеупомянутое полупроводниковое лазерное устройство не является надежным при работе полупроводникового лазерного устройства с высокой выходной мощностью.For example, in the work of J.K. Wade and others "Continuous generation of 6.1 W radiation (λ = 805 nm) obtained in diode lasers with the front face of the active region free of Al", Letters of Applied Physics, vol. 72, No. 1, 1998, pp. 4-6 (JKWade et al. "6.1 W continuous wave front-facet power from Al-free active-region (λ = 805 nm) diode lasers," Applied Physics Letters, vol. 72, No.1, 1998, pp. 4-6) a semiconductor laser device is disclosed that emits light in the range of 805 nm. The semiconductor laser device contains an Al-free active InGaAsP layer, an InGaP light guide layer and InAlGaP cladding layers. In addition, to improve performance in the high output power range, the semiconductor laser device includes a so-called large optical resonator (BOR) structure in which the thickness of the light guide layer is increased to reduce the light density and increase the maximum optical output power. However, at maximum optical power, the currents generated due to optical absorption near the end surface (“face”) generate heat, that is, increase the temperature on the end surfaces. In addition, with increasing temperature, the band gap on the end surfaces decreases and, therefore, the optical absorption increases further, which leads to the destruction of the end surfaces. That is, a vicious circle is forming. This destruction is the so-called catastrophic destruction of optical mirrors (KROZ). When the optical power reaches the KROZ level, the optical output is damaged over time. In addition, a semiconductor laser device may suddenly fail due to Croz. Therefore, the aforementioned semiconductor laser device is not reliable when operating a semiconductor laser device with a high output power.

Кроме того, в работе Т.Фукунаги и других "Высоконадежная работа мощных гетеролазеров на основе InGaAsP/InGaP/AlGaAs с отдельным ограничением на длине волны 0,8 мкм". Японский журнал прикладной физики, т.34 (1995) L1175-L1177 (Т.Fukunaga et al. "Highly Reliable Operation of High-Power InGaAsP/InGaP/AlGaAs 0.8 μm Separate Confinement Heterostructure Lasers", Japanese Journal of Applied Physics, vol.34 (1995) L1175-L1177) раскрыто полупроводниковое лазерное устройство, которое содержит активный слой, свободный от Al, и излучает свет в диапазоне 0,8 мкм. В полупроводниковом лазерном устройстве на подложке GaAs n-типа формируют слой AlGaAs оболочки n-типа, световодный слой InGaP, обладающий собственной проводимостью (i-типа), активный слой InGaAsP с квантовой ямой, световодный слой InGaP i-типа, слой AlGaAs оболочки р-типа и герметизирующий слой GaAs р-типа. Однако максимальная выходная оптическая мощность полупроводникового лазерного устройства обычно составляет 1,8 Вт, то есть является низкой.In addition, the work of T. Fukunagi and others "Highly reliable operation of powerful hetero-lasers based on InGaAsP / InGaP / AlGaAs with a separate limitation at a wavelength of 0.8 microns." Japanese Journal of Applied Physics, vol. 34 (1995) L1175-L1177 (T. Fukunaga et al. "Highly Reliable Operation of High-Power InGaAsP / InGaP / AlGaAs 0.8 μm Separate Confinement Heterostructure Lasers", Japanese Journal of Applied Physics, vol. 34 (1995) L1175-L1177) a semiconductor laser device is disclosed that contains an Al-free active layer and emits light in the range of 0.8 μm. In a semiconductor laser device on an n-type GaAs substrate, an n-type shell AlGaAs layer, an intrinsic (i-type) conductive InGaP layer, a quantum well InGaAsP layer with a quantum well, an i-type InGaP light guide layer, a p-type AlGaAs layer are formed type and p-type GaAs sealing layer. However, the maximum output optical power of a semiconductor laser device is usually 1.8 W, i.e., is low.

Из приведенных выше объяснений следует, что известные полупроводниковые лазерные устройства, генерирующие лазерное излучение в диапазоне длин волн 0,8 мкм, не обладают достаточной надежностью, так как при их работе на высокой выходной мощности происходит катастрофическое разрушение оптических зеркал или подобный эффект.From the above explanations it follows that the known semiconductor laser devices that generate laser radiation in the wavelength range of 0.8 μm do not have sufficient reliability, since when they operate at high output power, catastrophic destruction of optical mirrors or a similar effect occurs.

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить полупроводниковое лазерное устройство, которое позволяет генерировать лазерное излучение в диапазоне длин волн 0,7-1,2 мкм и является надежным даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает на высокой выходной мощности.An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that allows the generation of laser radiation in the wavelength range of 0.7-1.2 μm and is reliable even when the semiconductor laser device operates at high output power.

Согласно настоящему изобретению обеспечивается полупроводниковое лазерное устройство, включающее в себя подложку GaAs первого типа проводимости, нижний слой оболочки первого типа проводимости, сформированный на подложке GaAs, нижний световодный слой, изготовленный из InGaP нелегированного типа или первого типа проводимости и сформированный на нижнем слое оболочки, активный слой, изготовленный из InGaAsP или InGaAs и сформированный на нижнем световодном слое за исключением областей, расположенных рядом с краем нижнего световодного слоя, который примыкает к противоположным торцевым поверхностям полупроводникового лазерного устройства, где противоположные торцевые поверхности перпендикулярны направлению распространения лазерного излучения, которое генерирует полупроводниковое лазерное устройство, первый верхний световодный слой, изготовленный из InGaP нелегированного типа или второго типа проводимости и сформированный на активном слое, второй верхний световодный слой, изготовленный из InGaP нелегированного типа или второго типа проводимости и сформированный над первым верхним световодным слоем и областями, расположенными рядом с краем нижнего световодного слоя, верхний слой оболочки второго типа проводимости, сформированный на втором верхнем световодном слое, и контактный слой второго типа проводимости, сформированный на верхнем слое оболочки.According to the present invention, there is provided a semiconductor laser device including a first conductivity type GaAs substrate, a first conductivity type lower shell layer formed on a GaAs substrate, a lower light guide layer made of an undoped InGaP type or first conductivity type and formed on the lower shell layer, active a layer made of InGaAsP or InGaAs and formed on the lower light guide layer except for regions adjacent to the edge of the lower light guide layer, which adjacent to the opposite end surfaces of the semiconductor laser device, where the opposite end surfaces are perpendicular to the direction of propagation of the laser radiation that the semiconductor laser device generates, a first upper light guide layer made of InGaP of an undoped type or a second type of conductivity and formed on the active layer, a second upper light guide layer, made of InGaP unalloyed type or second type of conductivity and formed over the first upper m the light guiding layer and the areas adjacent to the edge of the lower optical waveguide layer, an upper cladding layer of the second conductivity type formed on the second upper light guide layer and a contact layer of a second conductivity type formed on the upper cladding layer.

Полупроводниковое лазерное устройство согласно настоящему изобретению, предпочтительно, может также иметь одну или любую возможную комбинацию следующих дополнительных особенностей (i)-(vi).The semiconductor laser device according to the present invention, preferably, may also have one or any possible combination of the following additional features (i) to (vi).

(i) В полупроводниковом лазерном устройстве гребенчатую структуру можно сформировать путем удаления более чем одной части верхнего слоя оболочки и контактного слоя и дно гребенчатой структуры может иметь ширину 1,5 мкм.(i) In a semiconductor laser device, a comb structure can be formed by removing more than one part of the upper shell layer and the contact layer, and the bottom of the comb structure can have a width of 1.5 μm.

(ii) Кроме того, полупроводниковое лазерное устройство может включать в себя дополнительный слой, изготовленный из InGaAlP первого типа проводимости и сформированный на втором верхнем световодном слое, отличающийся от полосковой зоны второго верхнего световодного слоя, для формирования полосковой канавки и реализации окна для подачи тока, при этом верхний слой оболочки можно сформировать над дополнительным слоем для заполнения полосковой канавки и дно полосковой канавки может иметь ширину 1,5 мкм или более.(ii) In addition, the semiconductor laser device may include an additional layer made of InGaAlP of the first conductivity type and formed on the second upper light guide layer, different from the stripe zone of the second upper light guide layer, to form a strip groove and realize a window for supplying current, however, the upper layer of the shell can be formed over an additional layer to fill the strip grooves and the bottom of the strip groove may have a width of 1.5 μm or more.

(iii) Активный слой можно изготовить из In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1, где 0≤х1≤0,3, 0≤y1≤0,5, и значение произведения относительной деформации на толщину активного слоя должно находиться в диапазоне (-0,15)-(+0,15) нм.(iii) The active layer can be made from In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 , where 0≤x1≤0.3, 0≤y1≤0.5, and the value of the product of the relative deformation by the thickness of the active layer should be in range (-0.15) - (+ 0.15) nm.

Относительная деформация D слоя, сформированного на подложке GaAs, определяется как D=(c-c_s)/c_s, где c_s и с являются соответственно постоянными кристаллической решетки подложки GaAs и слоя, сформированного на подложке GaAs.The relative deformation D of the layer formed on the GaAs substrate is defined as D = (cc _s ) / c _s , where c _s and c are respectively the crystal lattice constants of the GaAs substrate and the layer formed on the GaAs substrate.

(iv) Активный слой может представлять собой деформированный активный слой с одной или несколькими квантовыми ямами, по меньшей мере один барьерный слой, изготовленный из InGaP, можно сформировать рядом с активным слоем с деформированной квантовой ямой, по меньшей мере один барьерный слой может иметь противоположную деформацию по отношению к деформированному активному слою с квантовой ямой, и значение суммы первого произведения и второго произведения может находиться в диапазоне (-0,15)-(+0,15) нм, где первое произведение равно произведению относительной деформации на толщину активного слоя и второе произведение равно произведению относительной деформации на полную толщину по меньшей мере одного барьерного слоя.(iv) The active layer can be a deformed active layer with one or more quantum wells, at least one barrier layer made of InGaP can be formed next to the active layer with a deformed quantum well, at least one barrier layer can have opposite deformation with respect to the deformed active layer with a quantum well, and the value of the sum of the first product and the second product can be in the range (-0.15) - (+ 0.15) nm, where the first product is equal to the product relative the total deformation by the thickness of the active layer and the second product is equal to the product of the relative deformation by the total thickness of at least one barrier layer.

(v) Нижний слой оболочки и верхний слой оболочки можно изготовить из Al_z1Ca_1-z1As или In_х3(Al_z3Ga_1-z3)_1-х3As_1-y3Р_y3, где 0,55≤z1≤0,8, х3=0,49y3±0,01, 0<y3≤1 и 0<z3≤1.(v) The lower layer of the shell and the upper layer of the shell can be made of Al _z1 Ca _1-z1 As or In _x3 (Al _z3 Ga _1-z3 ) _1-x3 As _1-y3 P _y3 , where 0.55≤z1≤0, 8, x3 = 0.49y3 ± 0.01, 0 <y3≤1 and 0 <z3≤1.

(vi) Нижний световодный слой и первые верхние световодные слои можно изготовить из In_x2Ga_1-x2P, где х2=0,49±0,01.(vi) The lower light guide layer and the first upper light guide layers can be made of In _x2 Ga _1-x2 P, where x2 = 0.49 ± 0.01.

Согласно настоящему изобретению обеспечивается второе полупроводниковое лазерное устройство, содержащее подложку GaAs первого типа проводимости и полупроводниковый слой, сформированный на подложке GaAs, причем полупроводниковый слой включает в себя слой оболочки первого типа проводимости, сформированный на подложке GaAs, нижний световодный слой, изготовленный из InGaP первого типа проводимости или нелегированного типа, причем нижний световодный слой сформирован на нижнем слое оболочки, активный слой с деформацией сжатия, изготовленный из InGaAsP или InGaAs, причем активный слой с деформацией сжатия сформирован на нижнем световодном слое, верхний световодный слой, изготовленный из InGaP второго типа проводимости или нелегированного типа, причем верхний световодный слой сформирован на активном слое с деформацией сжатия, и слой оболочки второго типа проводимости.According to the present invention, a second semiconductor laser device is provided comprising a first conductivity type GaAs substrate and a semiconductor layer formed on a GaAs substrate, the semiconductor layer including a first conductivity type shell layer formed on a GaAs substrate, a lower light guide layer made of InGaP of the first type conductivity or unalloyed type, with the lower light guide layer formed on the lower layer of the cladding, an active layer with compression strain, made of In GaAsP or InGaAs, wherein an compressive strain active layer is formed on the lower light guide layer, an upper light guide layer made of InGaP of the second type of conductivity or undoped type, the upper light guide layer being formed on the compression strain active layer, and a second conductivity type cladding layer.

В этом случае второе полупроводниковое лазерное устройство настоящего изобретения характеризуется тем, что нижний барьерный слой InGaAsP обеспечивается между нижним световодным слоем и активным слоем с деформацией сжатия, причем нижний барьерный слой InGaAsP имеет ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, верхний барьерный слой InGaAsP обеспечивается между активным слоем с деформацией сжатия и верхним световодным слоем, причем нижний барьерный слой InGaAsP имеет ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, удаляют части нижнего барьерного слоя, активного слоя с деформацией сжатия и верхнего барьерного слоя, которые примыкают к двум противоположным торцевым поверхностям, образующим резонаторную торцевую поверхность среди торцевых поверхностей, полученных путем скалывания полупроводникового слоя, нижний и верхний световодные слои имеют значения ширины запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, и верхний световодный слой скрывают в удаленных частях нижнего барьерного слоя, активного слоя с деформацией сжатия и верхнего барьерного слоя.In this case, the second semiconductor laser device of the present invention is characterized in that the lower InGaAsP barrier layer is provided between the lower light guide layer and the active layer with compression deformation, the lower InGaAsP barrier layer having a band gap greater than that of the active layer with compression deformation, the upper barrier the InGaAsP layer is provided between the active layer with compression strain and the upper light guide layer, with the lower InGaAsP barrier layer having a band gap greater than that of the active layer by deformation of compression, remove parts of the lower barrier layer, the active layer with compression deformation and the upper barrier layer, which are adjacent to two opposite end surfaces forming a resonant end surface among the end surfaces obtained by cleaving the semiconductor layer, the lower and upper light guide layers have forbidden widths there are more zones than the active layer with compression strain, and the upper light guide layer is hidden in the remote parts of the lower barrier layer, the active layer with formation of compression and the upper barrier layer.

Полупроводниковое лазерное устройство согласно настоящему изобретению предпочтительно может также иметь одну или любую возможную комбинацию следующих дополнительных особенностей (i)-(vii).The semiconductor laser device according to the present invention can preferably also have one or any possible combination of the following additional features (i) to (vii).

(i) активный слой с деформацией сжатия должен быть изготовлен из In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3, где 0,49y3<х3≤0,4 и 0≤y3≤0,1. Следует отметить, что когда y3=0, используют InGaAs, не содержащий фосфора.(i) the active layer with compression strain must be made of In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 , where 0.49y3 <x3≤0.4 and 0≤y3≤0.1. It should be noted that when y3 = 0, phosphorus-free InGaAs are used.

(ii) Нижний и верхний барьерные слои InGaAsP могут иметь деформацию сжатия и деформацию натяжения и нижний и верхний барьерные слои InGaAsP можно согласовать по постоянным кристаллических решеток друг с другом. Следует отметить, что абсолютное значение суммы произведений размеров деформации и толщины пленки нижнего и верхнего барьерных слоев InGaAsP должно быть установлено на 0,3 нм или менее.(ii) The lower and upper InGaAsP barrier layers can have compression and tension deformations, and the lower and upper InGaAsP barrier layers can be matched to each other by the lattice constants. It should be noted that the absolute value of the sum of the products of the strain sizes and the film thickness of the lower and upper InGaAsP barrier layers should be set to 0.3 nm or less.

(iii) Контактный слой второго типа проводимости должен быть сформирован в области, расположенной на части второго слоя оболочки, причем область исключает область, соответствующую частям, где удалены нижний барьерный слой, активный слой с деформацией сжатия и верхний барьерный слой, и изолирующая пленка должна быть сформирована в области, расположенной на второй части слоя оболочки, причем область соответствует частям, где удалены нижний барьерный слой, активный слой с деформацией сжатия и верхний барьерный слой.(iii) The contact layer of the second type of conductivity should be formed in the region located on the part of the second shell layer, the region excluding the region corresponding to the parts where the lower barrier layer, the active layer with compression strain and the upper barrier layer are removed, and the insulating film should be formed in a region located on the second part of the shell layer, the region corresponding to the parts where the lower barrier layer, the active layer with compression strain and the upper barrier layer are removed.

(iv) Можно обеспечить гребенчатую часть, которую формируют путем удаления обеих сторон части, имеющей форму полоски, части слоя оболочки второго типа проводимости, причем часть, имеющая форму полоски, простирается от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и от верхней поверхности части слоя оболочки второго типа проводимости до предварительно определенного положения.(iv) It is possible to provide a comb portion that is formed by removing both sides of the strip-shaped portion of the shell layer portion of the second conductivity type, the strip-shaped portion extending from one resonant end surface to another resonant end surface and from the upper surface of the part the shell layer of the second type of conductivity to a predetermined position.

(v) Часть слоя оболочки второго типа проводимости может состоять из одного слоя или часть слоя оболочки может состоять из множества слоев. Например, часть слоя оболочки второго типа проводимости может содержать первый слой оболочки второго типа проводимости, сформированный на верхнем световодном слое, первый слой для прекращения процесса травления, изготовленный из InGaP второго типа проводимости и сформированный на первом слое оболочки, второй слой для прекращения процесса травления, изготовленный из GaAs и имеющий отверстие для инжекции тока в виде полоски, простирающееся от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и сформированное на первом слое для прекращения процесса травления, слой для ограничения тока, изготовленный из InGaAlP первого типа проводимости и имеющий отверстие в виде полоски для инжекции тока, простирающееся от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и сформированное на втором слое для прекращения процесса травления, герметизирующий слой, изготовленный из InGaP первого типа проводимости и имеющий проход в виде полоски для инжекции тока, простирающееся от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и сформированное на слое для ограничения тока, и второй слой оболочки второго типа проводимости, сформированный на герметизирующем слое. Альтернативно часть слоя оболочки второго типа проводимости может содержать слой для прекращения процесса травления, изготовленный из GaAs и имеющий проход в виде полоски для инжекции тока, простирающийся от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и сформированный на верхнем световодном слое, слой для ограничения тока первого типа проводимости, изготовленный из InGaAlP и имеющий отверстие в виде полоски для инжекции тока, простирающееся от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и сформированный на слое для прекращения процесса травления, герметизирующий слой первого типа проводимости, изготовленный из InGaP и имеющий проход в виде полоски для инжекции тока, простирающийся от одной резонаторной торцевой поверхности до другой резонаторной торцевой поверхности и сформированный на слое для ограничения тока, и слой оболочки второго типа проводимости, сформированный на герметизирующем слое.(v) Part of the shell layer of the second type of conductivity may consist of one layer or part of the shell layer may consist of multiple layers. For example, a part of the cladding layer of the second conductivity type may comprise a first cladding layer of the second conductivity type formed on the upper light guide layer, a first etching process layer made of InGaP of the second conductivity type and formed on the first cladding layer, a second layer to stop the etching process, made of GaAs and having a strip-shaped current injection hole extending from one resonator end surface to another resonant end surface and formed on the first layer to stop the etching process, a current limiting layer made of InGaAlP of the first type of conductivity and having an opening in the form of a strip for injecting current, extending from one resonator end surface to another resonant end surface and formed on the second layer to stop the etching process , a sealing layer made of InGaP of the first type of conductivity and having a passage in the form of a strip for current injection, extending from one resonator end surface to each other th resonator end surface and formed on the current limiting layer and a second cladding layer of the second conductivity type formed on the sealing layer. Alternatively, a portion of the second conductivity type cladding layer may comprise an etching process made of GaAs and having a passage in the form of a current injection strip extending from one resonant end surface to another resonant end surface and formed on the upper light guide layer, a current limiting layer the first type of conductivity, made of InGaAlP and having a hole in the form of a strip for current injection, extending from one resonator end surface to another resonance the end face of the surface and formed on the layer to stop the etching process, the first conductivity type sealing layer made of InGaP and having a passage in the form of a current injection strip extending from one cavity end surface to the other cavity end surface and formed on the layer to limit current, and a shell layer of a second type of conductivity formed on the sealing layer.

(vi) Во втором полупроводниковом лазерном устройстве настоящего изобретения каждый из слоев оболочки должен быть изготовлен из одного из AlGaAs, InGaAlP и InGaAlAsP, которые согласованы по постоянной кристаллической решетки с подложкой GaAs.(vi) In the second semiconductor laser device of the present invention, each of the shell layers must be made of one of AlGaAs, InGaAlP and InGaAlAsP, which are matched in constant lattice with the GaAs substrate.

(vii) Нижний и верхний барьерные слои могут соответственно состоять из одного слоя In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1, где 0≤x1≤0,3 и 0≤y1≤0,6, или состоять из двух слоев In_x2Ga_1-x2As_1-y2P_y2, где 0≤х2≤0,3 и х2=0,49y2, и барьерного слоя с относительной деформацией растяжения, изготовленного из In_x4Ga_1-x4As_1-y4P_y4, где 0,49y≥х4≥0 и 0<y4≤0,5, и барьерный слой с относительной деформацией растяжения примыкает к активному слою с деформацией сжатия.(vii) The lower and upper barrier layers can respectively consist of one layer In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 , where 0≤x1≤0,3 and 0≤y1≤0,6, or consist of two layers In _x2 Ga _1-x2 As _1-y2 P _y2 , where 0≤x2≤0.3 and x2 = 0.49y2, and a barrier layer with relative tensile strain made of In _x4 Ga _1-x4 As _1-y4 P _y4 , where 0.49y х x4 0 0 and 0 <y4 0 0.5, and the barrier layer with relative tensile deformation adjoins the active layer with compression deformation.

Способ изготовления полупроводникового лазерного устройства согласно настоящему изобретению, по которому множество полупроводниковых слоев, включающих в себя активный слой с деформацией сжатия, наслаивают на подложку и образуют резонаторную торцевую поверхность с помощью двух противоположных торцевых поверхностей, содержит следующие этапы, в соответствии с которыми: формируют слой оболочки первого типа проводимости на подложке GaAs первого типа проводимости, формируют нижний световодный слой InGaP первого типа проводимости или нелегированного типа на слое оболочки, причем нижний световодный слой имеет ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, формируют нижний барьерный слой InGaAsP на нижнем световодном слое, причем нижний барьерный слой имеет ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, формируют активный слой с деформацией сжатия, изготовленный из одного из InGaAsP и InGaAs на нижнем барьерном слое, формируют верхний барьерный слой InGaAsP на активном слое с деформацией сжатия, причем верхний барьерный слой имеет ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, формируют герметизирующий слой InGaP на верхнем барьерном слое, формируют герметизирующий слой GaAs на герметизирующем слое, удаляют часть герметизирующего слоя GaAs вблизи торцевой поверхности, примыкающей к резонаторной торцевой поверхности, удаляют часть герметизирующего слоя InGaP вблизи торцевой поверхности с использованием герметизирующего слоя GaAs в качестве защиты, удаляют герметизирующий слой GaAs, который используется в качестве защиты, и одновременно удаляют части вблизи торцевых поверхностей верхнего барьерного слоя, причем активный слой с деформацией сжатия и нижний барьерный слой используют как герметизирующий слой InGaP в качестве защиты, формируют верхний световодный слой InGaP второго типа проводимости или нелегированного типа, имеющего ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия на удаленных частях вблизи торцевой поверхности и герметизирующего слоя InGaP, и формируют слой оболочки второго типа проводимости на верхнем световодном слое.A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, in which a plurality of semiconductor layers including an active layer with compression strain are layered on a substrate and form a resonator end surface using two opposite end surfaces, comprises the following steps, according to which: form a layer shells of the first type of conductivity on a GaAs substrate of the first type of conductivity form the lower InGaP light guide layer of the first type of conductivity or not light of the aforesaid type on the cladding layer, the lower light guide layer having a band gap greater than that of the active layer with compression strain, form the lower InGaAsP barrier layer on the lower light guide layer, the lower barrier layer having a band gap greater than that of the active layer with deformation compression, form an active layer with compression strain, made of one of InGaAsP and InGaAs on the lower barrier layer, form the upper InGaAsP barrier layer on the active layer with compression strain, the upper barrier layer having a width the gap is larger than that of the active layer with compression strain, an InGaP sealing layer is formed on the upper barrier layer, a GaAs sealing layer is formed on the sealing layer, part of the GaAs sealing layer is removed near the end surface adjacent to the resonant end surface, part of the InGaP sealing layer is removed close to the end surface using a GaAs sealing layer as protection, the GaAs sealing layer, which is used as protection, is removed, and at the same time, frequently and near the end surfaces of the upper barrier layer, the active layer with compression strain and the lower barrier layer being used as the InGaP sealing layer as protection, the upper InGaP light guide layer of the second type of conductivity or unalloyed type having a band gap greater than that of the active layer with compression deformation at remote parts near the end surface and the InGaP sealing layer, and a second-type sheath layer is formed on the upper light guide layer.

В этом случае слой оболочки второго типа проводимости формируют в соответствии со следующими этапами: наносят послойно первый слой оболочки второго типа проводимости на верхнем световодном слое, наносят послойно первый слой для прекращения процесса травления, изготовленный из InGaP, второго типа проводимости на первом слое оболочки, наносят послойно второй слой для прекращения процесса травления, изготовленный из GaAs, на первом слое для прекращения процесса травления, наносят послойно слой для ограничения тока InGaAlP первого типа проводимости на втором слое для прекращения процесса травления, наносят послойно герметизирующий слой InGaP первого типа проводимости на слое для ограничения тока, наносят послойно второй герметизирующий слой GaAs на герметизирующем слое InGaP, удаляют часть второго герметизирующего слоя GaAs, соответствующий отверстию в виде полоски для инжекции тока, удаляют части герметизирующего слоя InGaP первого типа проводимости и слой для ограничения тока, причем части используются как проход для инжекции тока с использованием второго герметизирующего слоя GaAs в качестве защиты, удаляют второй герметизирующий слой GaAs, который используется в качестве защиты, и одновременно перемещают часть второго слоя для прекращения процесса травления, причем часть используется как проход для инжекции тока с использованием герметизирующего слоя InGaP первого типа проводимости в качестве защиты, и формируют второй слой оболочки второго типа проводимости для того, чтобы закрыть проход для инжекции тока.In this case, the shell layer of the second type of conductivity is formed in accordance with the following steps: first layer of the shell of the second type of conductivity is applied in layers on the upper light guide layer, the first layer is applied layer by layer to stop the etching process made of InGaP, the second type of conductivity in the first layer of the shell is applied layer-by-layer second layer for stopping the etching process made of GaAs; on the first layer for stopping the etching process, a layer-by-layer layer is applied to limit the first type of InGaAlP current on the second layer to stop the etching process, a layer-type InGaP sealing layer of the first type of conductivity is applied on the current limiting layer, a second layer of GaAs sealing layer is applied on the InGaP sealing layer, part of the second GaAs sealing layer corresponding to the hole in the form of a strip for current injection is removed, parts of the InGaP sealing layer of the first type of conductivity and a current limiting layer are removed, the parts being used as a passage for injecting current using a second GaAs sealing layer in As protection, remove the second GaAs sealing layer, which is used as protection, and at the same time move part of the second layer to stop the etching process, the part being used as a current injection passage using the InGaP sealing layer of the first conductivity type as protection, and form a second layer shells of the second type of conductivity in order to close the passage for current injection.

Альтернативно, часть слоя оболочки второго типа проводимости можно сформировать в соответствии со следующими этапами: наслаивают слой для прекращения процесса травления GaAs на верхнем световодном слое, наслаивают послойно слой для ограничения тока InGaAlP первого типа проводимости на втором слое для прекращения процесса травления GaAs, наслаивают герметизирующий слой InGaP первого типа проводимости на слое для ограничения тока, наслаивают второй герметизирующий слой GaAs на герметизирующем слое InGaP, удаляют часть второго герметизирующего слоя GaAs, соответствующую проходу в виде полоски для инжекции тока, удаляют части герметизирующего слоя InGaP первого типа проводимости и слой для ограничения тока, причем части используются как проход для инжекции тока с использованием второго герметизирующего слоя GaAs в качестве защиты, удаляют второй герметизирующий слой GaAs, который используется в качестве защиты, и одновременно удаляют часть слоя для прекращения процесса травления GaAs, причем часть используется как проход для инжекции тока с использованием герметизирующего слоя InGaP в качестве защиты, и формируют слой оболочки второго типа проводимости для того, чтобы закрыть проход для инжекции тока.Alternatively, a part of the cladding layer of the second type of conductivity can be formed in accordance with the following steps: layering a layer to terminate the GaAs etching process on the upper light guide layer, layering a layer-by-layer layer to limit the current InGaAlP of the first conductivity type on the second layer to terminate the GaAs etching process, layering the sealing layer InGaP of the first type of conductivity on the current limiting layer, a second GaAs sealing layer is layered on the InGaP sealing layer, part of the second sealing layer is removed GaAs corresponding to the passage in the form of a strip for current injection remove parts of the InGaP sealing layer of the first conductivity type and a current limiting layer, the parts being used as a current injection passage using the second GaAs sealing layer as a protection, and remove the second GaAs sealing layer, which is used as protection, and at the same time part of the layer is removed to terminate the GaAs etching process, and part is used as a passage for current injection using the InGaP sealing layer as e protection, and form a layer of the shell of the second type of conductivity in order to close the passage for current injection.

Первые полупроводниковые лазерные устройства согласно настоящему изобретению имеют следующие преимущества.The first semiconductor laser devices according to the present invention have the following advantages.

В полупроводниковом лазерном устройстве согласно настоящему изобретению удаляют части активного слоя, расположенные рядом с краем, и первый верхний световодный слой, где части, расположенные рядом с краем, примыкают к противоположным торцевым поверхностям полупроводникового лазерного устройства, и противоположные торцевые поверхности перпендикулярны направлению распространения лазерного излучения, которое генерируется в полупроводниковом лазерном устройстве. Кроме того, второй верхний световодный слой формируется в областях, расположенных рядом с краем, из которых удалены вышеупомянутые части, расположенные рядом с краем активного слоя, и первый верхний световодный слой, и второй верхний световодный слой имеет ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя. То есть области, которые не поглощают лазерное излучение (то есть прозрачные для лазерного излучения), генерируемое в полупроводниковом лазерном устройстве, формируются в непосредственной близости от противоположных торцевых поверхностей, и таким образом можно предотвратить вышеупомянутое образование тока, вызванное поглощением света в непосредственной близости от торцевых поверхностей. Таким образом можно уменьшить выделение тепла вблизи торцевых поверхностей во время работы при высокой выходной мощности и, следовательно, можно предотвратить катастрофическое разрушение оптических зеркал (КРОЗ), хотя, как показано ранее, катастрофическое разрушение оптических зеркал (КРОЗ) происходит в случае, когда поглощение света увеличивается вследствие уменьшения ширины запрещенной зоны из-за выделения тепла на торцевых поверхностях. Следовательно, можно значительно увеличить оптическую выходную мощность полупроводникового лазерного устройства согласно настоящему изобретению без катастрофического разрушения оптических зеркал (КРОЗ). То есть полупроводниковое лазерное устройство согласно настоящему изобретению является надежным даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает на высокой выходной мощности.In the semiconductor laser device according to the present invention, parts of the active layer adjacent to the edge and the first upper light guide layer are removed, where the parts adjacent to the edge are adjacent to opposite end surfaces of the semiconductor laser device and opposite end surfaces are perpendicular to the direction of propagation of the laser radiation, which is generated in a semiconductor laser device. In addition, the second upper light guide layer is formed in areas adjacent to the edge, from which the above portions located near the edge of the active layer, and the first upper light guide layer and the second upper light guide layer are removed, the band gap is greater than that of the active layer . That is, areas that do not absorb laser radiation (i.e., transparent to laser radiation) generated in the semiconductor laser device are formed in the immediate vicinity of opposite end surfaces, and thus, the aforementioned current generation caused by light absorption in the immediate vicinity of the end ones can be prevented. surfaces. Thus, it is possible to reduce the heat generation near the end surfaces during operation at high output power and, therefore, catastrophic destruction of optical mirrors (KROZ) can be prevented, although, as shown earlier, catastrophic destruction of optical mirrors (KROZ) occurs when light absorption increases due to a decrease in the band gap due to heat generation on the end surfaces. Therefore, it is possible to significantly increase the optical output power of a semiconductor laser device according to the present invention without catastrophic destruction of optical mirrors (KROZ). That is, the semiconductor laser device according to the present invention is reliable even when the semiconductor laser device operates at high output power.

Кроме того, когда области, расположенные вблизи противоположных торцевых поверхностей полупроводникового лазерного устройства, имеющего световодную структуру внутриполоскового типа, сформированную путем распределения показателя преломления, и область генерации шириной 1,5 мкм или более, и генерация на основной поперечной моде делаются не поглощающими (прозрачными) для лазерного излучения, которое генерируется в полупроводниковом лазерном устройстве, полупроводниковые лазерные устройства являются надежными даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает при высокой выходной мощности.In addition, when regions located near opposite end surfaces of a semiconductor laser device having an intraband type light guide structure formed by distributing a refractive index, and a generation region of a width of 1.5 μm or more and the generation in the main transverse mode are non-absorbing (transparent) for laser radiation that is generated in a semiconductor laser device, semiconductor laser devices are reliable even in the case when The conductor laser device operates at high power output.

Второе полупроводниковое лазерное устройство согласно настоящему изобретению принимает структуру (так называемую оконную структуру), в которой InGaAsP нижние барьерные слои, имеющие ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя с деформацией сжатия, выполнены между нижним световодным слоем и активным слоем с деформацией сжатия, а также между активным слоем с деформацией сжатия и верхним световодным слоем, при этом удаляют части, примыкающие к двум противоположным торцевым поверхностям, которые образуют резонаторные торцевые поверхности среди торцевых поверхностей, полученных путем скалывания полупроводникового слоя, и верхний световодный слой, имеющий ширину запрещенной зоны больше, чем у активного слоя, скрывают в удаленных частях. Так как прозрачная область для генерируемого светового излучения может быть сформирована вблизи торцевой поверхности, то можно уменьшить ток, вырабатываемый за счет поглощения светового излучения на торцевой поверхности. Таким образом можно уменьшить выделение теплоты в устройстве на торцевой поверхности и можно значительно снизить порог разрушения торцевой поверхности из-за тепловой дорожки, образующейся на торцевой поверхности. Соответственно, настоящее изобретение позволяет обеспечить полупроводниковое лазерное устройство с высокой степенью надежности даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает с высокой выходной мощностью.The second semiconductor laser device according to the present invention adopts a structure (a so-called window structure) in which InGaAsP lower barrier layers having a band gap greater than that of the active layer with compression strain are formed between the lower light guide layer and the active layer with compression strain, and also between the active layer with compression strain and the upper light guide layer, while the parts adjacent to the two opposite end surfaces that form the resonant end faces are removed rates among the end surfaces obtained by cleaving the semiconductor layer and the upper optical waveguide layer having a bandgap larger than the active layer, hide in remote parts. Since a transparent region for the generated light radiation can be formed near the end surface, it is possible to reduce the current generated by absorption of light radiation on the end surface. Thus, it is possible to reduce the heat generation in the device on the end surface, and it is possible to significantly reduce the threshold for destruction of the end surface due to the heat path formed on the end surface. Accordingly, the present invention makes it possible to provide a semiconductor laser device with a high degree of reliability even when the semiconductor laser device operates with a high output power.

Кроме того, когда барьерный слой InGaAsP не обеспечен между световодным слоем InGaP и активным слоем с деформацией сжатия InGaAsP, обычно требуется продолжительное время для переключения газа с Р на As и замена Р на As происходит на границе перехода, возникающей в результате ухудшения качества на границе перехода, то есть ухудшения качества активного слоя. Однако, так как в настоящем изобретении обеспечен барьерный слой InGaAsP, то переключение газа можно выполнить плавно и, следовательно, можно повысить качество активного слоя. Следует отметить, если барьерный слой InGaAsP имеет относительную деформацию сжатия, то преимущество состоит в том, что можно улучшить температурные характеристики элемента.In addition, when an InGaAsP barrier layer is not provided between the InGaP light guide layer and the InGaAsP active layer with compression deformation, it usually takes a long time for the gas to switch from P to As and the replacement of P with As occurs at the transition boundary resulting from a deterioration in quality at the transition boundary , that is, deterioration in the quality of the active layer. However, since the InGaAsP barrier layer is provided in the present invention, gas switching can be performed smoothly and, therefore, the quality of the active layer can be improved. It should be noted that if the InGaAsP barrier layer has a relative compression strain, the advantage is that the temperature characteristics of the element can be improved.

Контактный слой второго типа проводимости сформирован в области на слое оболочки второго типа проводимости, причем область исключает область, соответствующую частям, где удалены нижний барьерный слой, активный слой с деформацией сжатия и верхний барьерный слой, и изолирующая пленка сформирована в области на втором слое оболочки, при этом область соответствует частям, где удалены нижний барьерный слой, активный слой с деформацией сжатия и верхний барьерный слой. В результате, более эффективно можно подавить инжекцию тока в область окна и можно достигнуть увеличения оптической выходной мощности.The contact layer of the second type of conductivity is formed in the region on the shell layer of the second type of conduction, the region excluding the region corresponding to the parts where the lower barrier layer, the active layer with compression strain and the upper barrier layer are removed, and an insulating film is formed in the region on the second layer of the shell, wherein the region corresponds to the parts where the lower barrier layer, the active layer with compression strain and the upper barrier layer are removed. As a result, current injection into the window region can be suppressed more efficiently and an increase in optical output power can be achieved.

За счет формирования гребенчатой части, полученной путем удаления части слоя оболочки второго типа проводимости, и за счет создания структуры для ограничения тока в слое оболочки второго типа проводимости, который состоит из множества слоев, можно получить структуру, выполненную с помощью световодного механизма показателя преломления. Таким образом можно осуществить управление режимом (генерации) лазерного луча с высокой точностью.Due to the formation of the comb part obtained by removing part of the shell layer of the second type of conductivity, and by creating a structure for limiting the current in the shell layer of the second type of conductivity, which consists of many layers, it is possible to obtain a structure made using the light guide mechanism of the refractive index. Thus, it is possible to control the mode (generation) of the laser beam with high accuracy.

Согласно способу изготовления полупроводникового лазерного устройства согласно настоящему изобретению при послойном нанесении множества полупроводниковых слоев и формировании структуры окна и прохода для инжекции тока герметизирующий слой GaAs наслаивают на герметизирующий слой InGaP, который служит впоследствии в качестве поверхности рекристаллизации, и удаляют предварительно определенный участок слоя, сформированный под герметизирующим слоем GaAs с использованием герметизирующего слоя GaAs в качестве защиты. После этого удаляют герметизирующий слой GaAs. При использовании вышеописанных этапов можно предотвратить образование спонтанной окисной пленки над герметизирующим слоем InGaP и видоизменение слоя, вызванного образованием непосредственно на нем резистивного слоя. Кроме того, за счет предотвращения адгезии органического вещества, склонного оставаться на поверхности рекристаллизации, можно управлять появлением кристаллических дефектов и улучшить характеристики элемента и надежность устройства.According to a method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention, by layer-by-layer deposition of a plurality of semiconductor layers and forming a window structure and a current injection passage, a GaAs sealing layer is laminated to an InGaP sealing layer, which subsequently serves as a recrystallization surface, and a predetermined portion of the layer formed under GaAs sealing layer using a GaAs sealing layer as protection. After that, the sealing layer of GaAs is removed. Using the above steps, it is possible to prevent the formation of a spontaneous oxide film above the InGaP sealing layer and the modification of the layer caused by the formation of a resistive layer directly on it. In addition, by preventing the adhesion of organic matter, which tends to remain on the surface of recrystallization, it is possible to control the appearance of crystalline defects and improve the characteristics of the element and the reliability of the device.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Сущность изобретения иллюстрируется ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:The invention is illustrated by reference to the accompanying drawings, in which:

фиг.1А изображает вид в поперечном сечении, иллюстрирующий промежуточную стадию в процессе изготовления полупроводникового лазерного устройства, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,1A is a cross-sectional view illustrating an intermediate step in a manufacturing process of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention,

фиг.1В изображает вид в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,1B is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention,

фиг.2А-2С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,2A-2C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention,

фиг.3А-3С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения,3A-3C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention,

фиг.4А изображает вид в поперечном сечении, иллюстрирующий промежуточную стадию в процессе получения полупроводникового лазерного устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения,Fig. 4A is a cross-sectional view illustrating an intermediate step in a process for producing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention,

фиг.4В изображает вид в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения,4B is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention,

фиг.5А-5С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения,5A-5C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention,

фиг.6А-6С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения,6A-6C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention,

фиг.7А-7С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения,7A-7C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a seventh embodiment of the present invention,

фиг.8А-8С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно восьмому варианту осуществления настоящего изобретения,8A-8C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to an eighth embodiment of the present invention,

фиг.9А-9С изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно девятому варианту осуществления настоящего изобретения,9A-9C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a ninth embodiment of the present invention,

фиг.10А-10C изображают виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения.10A-10C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a tenth embodiment of the present invention.

Описание предпочтительных вариантов осуществленияDescription of Preferred Embodiments

Ниже подробно объясняются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Во-первых, варианты реализации первого полупроводникового лазерного устройства согласно настоящему изобретению будут описаны со ссылками на фиг.1-4.Embodiments of the present invention are explained in detail below with reference to the drawings. First, embodiments of a first semiconductor laser device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

Описание первого варианта реализации изобретенияDescription of the first embodiment of the invention

На фиг.1А изображен вид в поперечном сечении, иллюстрирующий промежуточную стадию в процессе изготовления первого полупроводникового лазерного устройства, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения и на фиг.1В изображен вид в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Поперечные сечения, показанные на фиг.1А и 1В, расположены параллельно направлению распространения лазерного излучения, которое излучается из полупроводникового лазерного устройства.FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating an intermediate step in a manufacturing process of a first semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. The cross sections shown in FIGS. 1A and 1B are parallel to the direction of propagation of the laser radiation that is emitted from the semiconductor laser device.

Как изображено на фиг.1А, сначала на подложке 11 GaAs n-типа способом металлоорганической эпитаксии из паровой фазы формируют нижний слой 12 Al_z1Ga_1-z1As оболочки n-типа (0,55≤z1≤0,8), нижний световодный слой 13 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа, активный слой 14 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы (0≤х3≤0,4, 0≤y3≤0,5), первый верхний световодный слой 15 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа и герметизирующий слой 16 GaAs, имеющий толщину приблизительно 10 нм. Затем сверху герметизирующего слоя 16 GaAs n-типа формируют пленку 17 SiO₂.As shown in FIG. 1A, first, an n-type lower layer 12 Al _z1 Ga _1-z1 As of the n-type cladding (0.55≤z1≤0.8), the lower light guide is formed on the n-type GaAs substrate 11 from the vapor phase layer 13 In _0.49 Ga _0.51 P n-type or i-type, active layer 14 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well (0≤х3≤0,4, 0≤y3≤0 , 5) a first upper light guide layer 15 In _0.49 Ga _0.51 P of p-type or i-type and a sealing layer of 16 GaAs having a thickness of about 10 nm. Then, on top of the n-type GaAs sealing layer 16, a SiO ₂ film 17 is formed.

После этого в каждом полупроводниковом лазерном устройстве части, расположенные рядом с краем пленки 17 SiO₂, которые примыкают к торцевым поверхностям полупроводникового лазерного устройства, удаляют для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем герметизирующего слоя 16 GaAs n-типа, где каждая часть, расположенная рядом с краем, примыкает к торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства и имеет ширину приблизительно 20 мкм в направлении, перпендикулярном торцевой поверхности. Затем в реальном процессе изготовления множество полупроводниковых лазерных устройств формируют в виде пластины, при этом удаляют полосковые зоны пленки 17 SiO₂, расположенные на пластине, каждая из которых включает в себя границы (соответствующие торцевым поверхностям) полупроводниковых лазерных устройств, расположенные непосредственно в центре, и имеет ширину приблизительно 40 мкм.After that, in each semiconductor laser device, the parts located near the edge of the SiO ₂ film 17, which are adjacent to the end surfaces of the semiconductor laser device, are removed in order to irradiate the parts located near the edge of the n-type GaAs sealing layer 16, where each part located near the edge, adjacent to the end surface of the semiconductor laser device and has a width of approximately 20 μm in the direction perpendicular to the end surface. Then, in a real manufacturing process, a plurality of semiconductor laser devices are formed in the form of a wafer, while stripe zones of the SiO ₂ film 17 located on the wafer are removed, each of which includes the boundaries (corresponding to end surfaces) of the semiconductor laser devices located directly in the center, and has a width of approximately 40 microns.

Затем части, расположенные рядом с краем герметизирующего слоя 16 GaAs n-типа травят с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием оставшихся зон пленки 17 SiO₂в виде маски для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем первого верхнего световодного слоя 15 на основе In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа. Затем части, расположенные рядом с краем первого верхнего световодного слоя 15 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа травят с помощью травителя на основе соляной кислоты до тех пор, пока части, расположенные рядом с краем активного слоя 14 In_x3Ga_1-x3As_1-y3P_y3 квантовой ямы подвергнутся воздействию излучения. Затем удаляют оставшиеся зоны пленки 17 из SiO₂ и затем оставшиеся части герметизирующего слоя 16 GaAs n-типа и части, расположенные рядом с краем активного слоя 14 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы удаляют с использованием травителя на основе серной кислоты для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем нижнего световодного слоя 13 In_0,49Ga_0,51P р-типа.Then, the parts located near the edge of the n-type GaAs sealing layer 16 are etched with a sulfuric acid etchant using the remaining areas of the mask-shaped SiO ₂ film 17 in order to irradiate the parts located near the edge of the first upper light guide layer 15 on basis of In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type. Then, the parts located near the edge of the first upper light guide layer 15 In _0.49 Ga _0.51 P of the p-type or i-type are etched with an etchant based on hydrochloric acid until the parts located near the edge of the active layer 14 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum wells will be exposed to radiation. Then, the remaining zones of the film 17 are removed from SiO _2, and then the remaining parts of the n-type GaAs sealing layer 16 and the parts located near the edge of the In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well active layer are removed using an etchant based on sulfuric acid in order to irradiate parts located near the edge of the lower light guide layer 13 In _0.49 Ga _0.51 P p-type.

И, наконец, второй верхний световодный слой 18 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа, верхний слой 19 Al_z1Ga_1-z1As оболочки р-типа (0,55≤z1≤0,8) и контактный слой 20 GaAs p-типа формируют поверх оставшейся зоны первого верхнего световодного слоя 15 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа и облучают части, расположенные рядом с краем нижнего световодного слоя 13 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа. Затем на контактном слое 20 GaAs р-типа формируют электрод 22 р-типа. Кроме того, облученную поверхность подложки 11 полируют и электрод 23 n-типа формируют на полированной поверхности подложки 11. Затем обе поверхности слоистой структуры скалывают и наносят покрытие 24 с высоким коэффициентом отражения и покрытие 25 с низким коэффициентом отражения на соответствующие торцевые поверхности для того, чтобы сформировать резонатор. Затем вышеупомянутую конструкцию выполняют в виде кристалла.And finally, the second upper light guide layer 18 In _0.49 Ga _0.51 P of p-type or i-type, the upper layer of 19 Al _z1 Ga _1-z1 As of the p-type sheath (0.55≤z1≤0.8 ) and a p-type GaAs contact layer 20 are formed over the remaining zone of the first upper light guide layer 15 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type and the parts located near the edge of the lower light guide layer 13 In _0.49 are irradiated Ga _0.51 P n-type or i-type. Then, p-type electrode 22 is formed on the p-type GaAs contact layer 20. In addition, the irradiated surface of the substrate 11 is polished and an n-type electrode 23 is formed on the polished surface of the substrate 11. Then, both surfaces of the layered structure are cleaved and coated with a high reflection coefficient 24 and a coating 25 with a low reflection coefficient on the corresponding end surfaces so that form a resonator. Then, the above construction is made in the form of a crystal.

В полупроводниковом лазерном устройстве согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения лазерное излучение генерируется между вышеуказанными торцевыми поверхностями, на которые соответственно нанесены покрытие 24 с высоким коэффициентом отражения и покрытие 25 с низким коэффициентом отражения, и выводится через торцевую поверхность, на которой нанесено покрытие 25 с низким коэффициентом отражения. Так как части, расположенные рядом с краем активного слоя 14 квантовой ямы, удаляют, то можно подавить выделение тепла из-за поглощения света в непосредственной близости от торцевых поверхностей и поэтому можно предотвратить катастрофическое разрушение оптических зеркал (КРОЗ).In the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention, laser radiation is generated between the above end surfaces, respectively coated with a high reflection coefficient 24 and a low reflection coefficient 25, and output through the end surface on which the low coefficient coating 25 is applied reflection. Since the parts located near the edge of the active layer 14 of the quantum well are removed, it is possible to suppress heat generation due to light absorption in the immediate vicinity of the end surfaces and therefore catastrophic destruction of optical mirrors (KROZ) can be prevented.

Активный слой может иметь состав, с помощью которого реализуется активный слой типа деформации сжатия, который согласован по постоянным кристаллической решетки с подложкой, или типа деформации растяжения.The active layer may have a composition with which an active layer of the type of compression deformation, which is matched by the lattice constant with the substrate, or the type of tensile deformation, is realized.

Когда активный слой представляет собой тип деформированной ямы, то, по меньшей мере, один барьерный слой InGaP, который деформирован в противоположную сторону по отношению к активному слою, можно разместить рядом с активным слоем для того, чтобы скомпенсировать деформацию активного слоя. В этом случае, предпочтительно, чтобы сумма произведений относительной деформации на толщину активного слоя и произведение относительной деформации на полную толщину по меньшей мере одного барьерного слоя находилась в диапазоне от -0,15 до +0,15 нм.When the active layer is a type of deformed well, at least one InGaP barrier layer that is deformed in the opposite direction with respect to the active layer can be placed next to the active layer in order to compensate for the deformation of the active layer. In this case, it is preferable that the sum of the products of the relative strain on the thickness of the active layer and the product of the relative strain on the full thickness of the at least one barrier layer is in the range from -0.15 to +0.15 nm.

Хотя электроды формируют по существу на всей поверхности конструкции первого варианта осуществления, настоящее изобретение можно применить к полупроводниковым лазерным устройствам полоскового типа со световодом, сформированным путем распределения усиления, в которых сформирован полосковый изолирующий слой, или к полупроводниковым лазерным устройствам со световодом, сформированным путем распределения показателя преломления, которые формируются путем использования известного способа литографии или сухого травления, или к полупроводниковым лазерным устройствам, имеющим дифракционную решетку, или к интегральным схемам.Although electrodes are formed on substantially the entire surface of the structure of the first embodiment, the present invention can be applied to semiconductor laser devices of a strip type with a light guide formed by gain distribution in which a strip insulating layer is formed, or to semiconductor laser devices with a light guide formed by distribution of an indicator refractions that are formed by using the known method of lithography or dry etching, or to semi odnikovym laser devices having a diffraction grating, or integrated circuits.

Активный слой может иметь структуру с многочисленными квантовыми ямами, которая состоит из слоев InGaP и InGaAsP. В этом случае, предпочтительно, чтобы сумма произведений относительных деформаций растяжения и толщин соответствующих слоев с относительной деформацией растяжения находилась в диапазоне от -0,15 до +0,15 нм. Кроме того, предпочтительно, чтобы части, расположенные рядом с краем активного слоя с многочисленными квантовыми потенциальными ямами, которые примыкают к торцевым поверхностям, травились с помощью поочередного использования травителя на основе серной кислоты и травителя на основе соляной кислоты до тех пор, пока не будет облучен нижний световод. После этого участки, расположенные рядом с краем, из которых удалены части, расположенные рядом с краем активного слоя с многочисленными квантовыми потенциальными ямами, заполняют вторым верхним световодным слоем 18 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа.The active layer may have a structure with numerous quantum wells, which consists of InGaP and InGaAsP layers. In this case, it is preferable that the sum of the products of the relative tensile strains and the thicknesses of the respective layers with the relative tensile strain is in the range from -0.15 to +0.15 nm. In addition, it is preferable that the parts located near the edge of the active layer with numerous quantum potential wells that are adjacent to the end surfaces are etched by alternately using an etchant based on sulfuric acid and an etchant based on hydrochloric acid until it is irradiated lower light guide. After that, the areas located near the edge, from which the parts located near the edge of the active layer with numerous quantum potential wells are removed, are filled with the second upper light guide layer 18 In _0.49 Ga _0.51 P of p-type or i-type.

Описание второго варианта реализации изобретения.Description of the second embodiment of the invention.

На фиг.2А-2С изображены виды в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. Поперечное сечение, показанное на фиг.2А, расположено параллельно направлению распространения лазерного излучения, которое излучается из полупроводникового лазерного устройства. На фиг.2В показано поперечное сечение В-В' в непосредственной близости от торцевой поверхности, и на фиг.2С показано поперечное сечение А-А' в центральной части полупроводникового лазерного устройства.2A-2C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. The cross section shown in FIG. 2A is parallel to the direction of propagation of the laser radiation that is emitted from the semiconductor laser device. On figv shows a cross section bb 'in the immediate vicinity of the end surface, and on figs shows a cross section aa' in the Central part of the semiconductor laser device.

Как изображено на фиг.2А, сначала на подложке 31 GaAs n-типа способом металлоорганической эпитаксии из паровой фазы формируют нижний слой 32 Al_z1Ga_1-z1As оболочки n-типа (0,55≤z1≤0,8), нижний световодный слой 33 In_0,49Ga_0,51P n-типа и i-типа, активный слой 34 с квантовой ямой In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 (0≤х3≤0,3, 0≤y3≤0,5), первый верхний световодный слой 35 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа и герметизирующий слой 36 GaAs (не показано), имеющий толщину приблизительно 10 нм. Затем на герметизирующем слое 36 GaAs n-типа формируют пленку 37 SiO₂(не показано).As shown in FIG. 2A, first, an n-type lower layer 32 Al _z1 Ga _1-z1 As of the n-type cladding (0.55≤z1≤0.8), the lower light guide is formed on the n-type GaAs substrate 31 from the vapor phase layer 33 In _0.49 Ga _0.51 P n-type and i-type, active layer 34 with a quantum well In _х3 Ga _1-х3 As _1-y3 Р _y3 (0≤х3≤0,3, 0≤y3≤ 0.5), a first p-type or i-type 35 In _0.49 Ga _0.51 P first upper light guide layer and a 36 GaAs sealing layer (not shown) having a thickness of about 10 nm. Then, on the sealing layer 36 GaAs n-type 37 formed SiO ₂ film (not shown).

После этого в каждом полупроводниковом лазерном устройстве части, расположенные рядом с краем пленки 37 SiO₂, которые примыкают к торцевым поверхностям полупроводникового лазерного устройства, удаляют для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем герметизирующего слоя 36 GaAs n-типа, где каждая часть, расположенная рядом с краем, примыкает к торцевой поверхности полупроводникового устройства и имеет ширину приблизительно 20 мкм в направлении, перпендикулярном к торцевой поверхности. Так как в действительном процессе изготовления множество полупроводниковых лазерных устройств формируют в виде пластины, то полосковые зоны пленки 37 SiO₂, расположенные на пластине, удаляют, причем каждое из них включает в себя границы (соответствующие торцевым поверхностям) полупроводниковых лазерных устройств, расположенные непосредственно в центре, и имеет ширину приблизительно 40 мкм.After that, in each semiconductor laser device, the parts located near the edge of the SiO ₂ film 37, which are adjacent to the end surfaces of the semiconductor laser device, are removed in order to irradiate the parts located near the edge of the n-type GaAs sealing layer 36, where each part located near the edge, adjacent to the end surface of the semiconductor device and has a width of approximately 20 μm in a direction perpendicular to the end surface. Since in the actual manufacturing process a plurality of semiconductor laser devices are formed in the form of a plate, the strip zones of the 37 SiO ₂ film located on the plate are removed, each of which includes the boundaries (corresponding to the end surfaces) of the semiconductor laser devices located directly in the center , and has a width of approximately 40 microns.

Затем части, расположенные рядом с краем герметизирующего слоя 36 GaAs n-типа, травят при помощи травителя на основе серной кислоты с использованием оставшихся областей пленки 37 SiO₂ в виде маски для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем первого верхнего световодного слоя 35 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа. После этого части, расположенные рядом с краем первого верхнего световодного слоя 35 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа, травят при помощи травителя на основе соляной кислоты до тех пор, пока не будут облучены части, расположенные рядом с краем активного слоя 34 In_x3Ga_1-x3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы. Затем удаляют оставшиеся области пленки 37 SiO₂ и затем оставшиеся части герметизирующего слоя 36 GaAs n-типа и части, расположенные рядом с краем активного слоя 34 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы, удаляют с использованием травителя на основе серной кислоты для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем нижнего световодного слоя 33 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа.Then, the parts located near the edge of the n-type GaAs sealing layer 36 are etched with a sulfuric acid etchant using the remaining areas of the mask-shaped SiO ₂ film 37 in order to irradiate the parts located near the edge of the first upper light guide layer 35 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type. After that, the parts located near the edge of the first upper light guide layer of 35 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type are etched with an etchant based on hydrochloric acid until the adjacent parts are irradiated with the edge of the active layer 34 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 Р _y3 quantum well. Then the remaining areas of the 37 SiO ₂ film are removed, and then the remaining parts of the n-type GaAs sealing layer 36 and the parts adjacent to the edge of the In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well active layer 34 are removed using an etchant based on sulfuric acid in order to irradiate parts located near the edge of the lower light guide layer 33 In _0.49 Ga _0.51 P n-type or i-type.

После этого второй верхний световодный слой 38 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа и верхний слой 39 Al_z1Ga_1-z1As оболочки р-типа и контактный слой 40 GaAs р-типа формируют поверх оставшейся области первого верхнего световодного слоя 35 и In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа и облученных частей, расположенных рядом с краем нижнего световодного слоя 33 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа.After this, the second upper light guide layer 38 In _0.49 Ga _0.51 P of the p-type or i-type and the upper layer 39 Al _z1 Ga _1-z1 As of the p-type cladding and the contact layer of 40 GaAs p-type are formed over the remaining region the first upper light guide layer 35 and In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type and the irradiated parts located near the edge of the lower light guide layer 33 In _0.49 Ga _0.51 P n-type or i-type .

Затем изолирующую пленку 41 (не показано) формируют на контактном слое 40 GaAs р-типа, и параллельные полосковые зоны изолирующей пленки 41, каждая из которых имеет ширину приблизительно 6 мкм, удаляют с помощью известного способа литографии для того, чтобы оставить область полос изолирующей пленки 41, которая имеет ширину приблизительно 3 мкм. Затем слоистая структура, сформированная так, как описано выше, травится до глубины верхней поверхности второго верхнего световодного слоя 38 In_0,49Ga_0,51P р-типа с помощью мокрого травления с использованием оставшихся областей изолирующей пленки 41 в виде маски для того, чтобы сформировать гребенчатую полосковую структуру, которая изображена на фиг.2В. Когда в качестве травителя используется раствор серной кислоты и перекиси водорода, травление автоматически останавливается на верхней границе второго верхнего световодного слоя 38 In_0,49Ga_0,51P р-типа.Then, an insulating film 41 (not shown) is formed on the p-type GaAs contact layer 40, and parallel stripe zones of the insulating film 41, each of which has a width of about 6 μm, are removed using a known lithography method in order to leave a strip region of the insulating film 41, which has a width of about 3 microns. Then, the layered structure formed as described above is etched to the depth of the upper surface of the second upper light guide layer 38 In _0.49 Ga _0.51 P p-type by wet etching using the remaining regions of the insulating film 41 in the form of a mask, to form a comb-like strip structure, which is shown in FIG. When a solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide is used as an etchant, the etching automatically stops at the upper boundary of the second upper light guide layer 38 In _0.49 Ga _0.51 P p-type.

Полная толщина первого и второго верхних световодных слоев имеет такое значение, что колебание на основной поперечной моде достигается даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает на высокой выходной мощности.The full thickness of the first and second upper light guide layers is of such importance that the oscillation in the main transverse mode is achieved even when the semiconductor laser device operates at high output power.

После этого формируют изолирующий слой 42 поверх слоистой структуры, сформированной так, как описано выше, и область полос изолирующего слоя 42 наверху гребенчатой полосковой структуры удаляют с использованием традиционного способа литографии. Затем электрод 44 р-типа формируют наверху гребенчатой полосковой структуры. Кроме того, облученную поверхность подложки 31 полируют, и электрод 45 n-типа подложки 31 полируют, и электрод 45 n-типа формируют на полированной поверхности подложки 31. Затем обе торцевые поверхности слоистой структуры скалывают, и покрытие 41 с высоким коэффициентом отражения и покрытие 47 с низким коэффициентом отражения наносят на соответствующие торцевые поверхности для того, чтобы сформировать резонатор. Затем вышеописанную конструкцию формируют в виде кристалла.Thereafter, an insulating layer 42 is formed over a layered structure formed as described above, and the strip region of the insulating layer 42 at the top of the comb strip structure is removed using a conventional lithography method. Then, the p-type electrode 44 is formed at the top of the comb strip structure. In addition, the irradiated surface of the substrate 31 is polished, and the n-type electrode 45 of the substrate 31 is polished, and the n-type electrode 45 is formed on the polished surface of the substrate 31. Then, both end surfaces of the layered structure are cleaved, and a high reflection coefficient coating 41 and a coating 47 with a low reflection coefficient is applied to the respective end surfaces in order to form a resonator. Then, the above-described structure is formed into a crystal.

Как изображено на фиг.2А, активный слой 34 In_х3Са_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы и первый верхний световодный слой 35 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа формируют поверх всей области за исключением областей, расположенных рядом с краем, которые примыкают к торцевым поверхностям. То есть активный слой 34 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы и первый верхний световодный слой 35 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа удаляют в непосредственной близости от торцевых поверхностей полупроводникового лазерного устройства. Поэтому в области, расположенной рядом с краем полупроводникового лазерного устройства, через которую лазерное излучение проходит без поглощения (прозрачное для) лазерного излучения, которое генерируется в полупроводниковом лазерном устройстве, можно подавить выделение теплоты в непосредственной близости от торцевых поверхностей. Таким образом, можно увеличить слой КРОЗ. То есть полупроводниковое лазерное устройство согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения является также надежным даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает на высокой выходной мощности.As shown in FIG. 2A, the active layer 34 In _x3 Ca _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well and the first upper light guide layer 35 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type are formed over the entire region with the exception of areas adjacent to the edge that are adjacent to the end surfaces. That is, the active layer 34 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well and the first upper light guide layer 35 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type are removed in the immediate vicinity of the end surfaces of the semiconductor laser devices. Therefore, in the region adjacent to the edge of the semiconductor laser device through which the laser radiation passes without absorbing (transparent to) the laser radiation that is generated in the semiconductor laser device, it is possible to suppress heat generation in the immediate vicinity of the end surfaces. Thus, it is possible to increase the layer of Croz. That is, the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention is also reliable even when the semiconductor laser device operates at high output power.

Вышеописанное полупроводниковое лазерное устройство согласно второму варианту осуществления генерирует излучение на основной поперечной моде. Однако, когда настоящее изобретение применимо к полупроводниковому лазерному устройству, которое включает в себя область генерации, имеющую ширину 1,5 мкм или более, полупроводниковое лазерное устройство может также работать с высокой выходной мощностью и низким уровнем шума даже на многочисленных модах.The above-described semiconductor laser device according to the second embodiment generates radiation in the main transverse mode. However, when the present invention is applicable to a semiconductor laser device that includes a generation region having a width of 1.5 μm or more, the semiconductor laser device can also operate with high output power and low noise even in multiple modes.

Описание третьего варианта реализации изобретенияDescription of the third embodiment of the invention

На фиг.3А-3С изображены виды поперечного сечения полупроводникового лазерного устройства согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Поперечное сечение, показанное на фиг.3А, параллельно направлению распространения лазерного излучения, которое излучается из полупроводникового лазерного устройства. На фиг.3В показано поперечное сечение В-В' в непосредственной близости от торцевой поверхности, и на фиг.3С показано поперечное сечение А-А' центральной части полупроводникового лазерного устройства.3A-3C are cross-sectional views of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. The cross section shown in FIG. 3A is parallel to the direction of propagation of the laser radiation that is emitted from the semiconductor laser device. FIG. 3B shows a cross-section B-B ′ in the immediate vicinity of the end surface, and FIG. 3C shows a cross-section A-A ′ of the central part of the semiconductor laser device.

Как изображено на фиг.3А, сначала на подложке GaAs n-типа способом металлоорганической эпитаксии из паровой фазы формируют нижний слой 52 In_0,49 (Ga_1-z2Al_z2)_0,51P оболочки n-типа (0,1≤z2≤z3), нижний световодный слой 53 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа, активный слой 54 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы (0≤х3≤0,3, 0≤y3≤0,5), первый верхний световодный слой 55 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа и герметизирующий слой 56 GaAs (не показан), имеющий толщину приблизительно 10 нм. Затем поверх герметизирующего слоя 56 GaAs n-типа формируют пленку 57 SiO₂ (не показано).As shown in FIG. 3A, first on the n-type GaAs substrate, the lower layer 52 In _0.49 (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.51 P of the n-type shell (0.1≤z2 ≤z3), the lower optical waveguide layer 53 In _0.49 Ga _0.51 P n-type or i-type, the active layer 54 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well (0≤х3≤0.3 , 0≤y3≤0.5), the first upper light guide layer 55 In _0.49 Ga _0.51 P of p-type or i-type and a GaAs sealing layer 56 (not shown) having a thickness of about 10 nm. Then, on top of the n-type GaAs sealing layer 56, an SiO ₂ film 57 (not shown) is formed.

Затем в каждом полупроводниковом лазерном устройстве части, расположенные рядом с краем пленки 57 SiO₂, которые примыкают к торцевым поверхностям полупроводникового лазерного устройства, удаляют для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем герметизирующего слоя 56 GaAs n-типа, где каждая из частей, расположенных рядом с краем, примыкает к торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства и имеет ширину приблизительно 20 мкм в направлении, перпендикулярном к торцевой поверхности. Так как в реальном процессе изготовления множество полупроводниковых лазерных устройств формируют в виде пластины, то полосковые зоны пленки 57 SiO₂, расположенные на пластине, удаляют, при этом каждая из них включает в себя границы (соответствующие торцевым поверхностям) полупроводниковых лазерных устройств, расположенные непосредственно в центре, и имеют ширину приблизительно 40 мкм.Then, each semiconductor laser device parts disposed near the film edge 57 SiO ₂ which are adjacent to the end faces of the semiconductor laser device are removed in order to irradiate the portion located near the edge of the sealing layer 56 GaAs n-type, wherein each of the parts located near the edge, adjacent to the end surface of the semiconductor laser device and has a width of approximately 20 μm in a direction perpendicular to the end surface. Since in the real manufacturing process, many semiconductor laser devices are formed in the form of a plate, the strip zones of the 57 SiO ₂ film located on the plate are removed, and each of them includes the boundaries (corresponding to the end surfaces) of the semiconductor laser devices located directly in center, and have a width of approximately 40 microns.

После этого части, расположенные рядом с краем герметизирующего слоя 56 GaAs n-типа травят с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием оставшихся зон пленки 57 SiO₂ в виде маски для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем первого верхнего световодного слоя 55 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа. Затем части, расположенные рядом с краем первого верхнего световодного слоя 55 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа травят с помощью травителя на основе соляной кислоты до тех пор, пока не будут облучены части, расположенные рядом с краем активного слоя 54 In_x3Ga_1-x3As_1-y3P_y3 квантовой ямы. Далее удаляют оставшиеся области пленки 57 SiO₂ и затем оставшиеся части герметизирующего слоя 56 GaAs n-типа и части, расположенные рядом с краем активного слоя 54 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы удаляют с использованием травителя на основе серной кислоты для того, чтобы облучить части, расположенные рядом с краем нижнего световодного слоя 53 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа.Thereafter portion located near the edge of the sealing layer 56 GaAs n-type etched using an etchant based on sulfuric acid using the remaining film areas 57 SiO ₂ as a mask in order to irradiate the portion located near the edge of the first upper optical waveguide layer 55 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type. Then, the parts located near the edge of the first upper light guide layer 55 In _0.49 Ga _0.51 P of the p-type or i-type are etched with a hydrochloric acid etchant until the parts located near the edge are irradiated active layer 54 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well. Next, the remaining areas of the 57 SiO ₂ film are removed, and then the remaining parts of the n-type GaAs sealing layer 56 and the parts adjacent to the edge of the 54 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well active layer are removed using sulfuric etchant acid in order to irradiate portions adjacent to the edge of the lower light guide layer 53 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type.

Затем второй верхний световодный слой 58 In_0,49Ga_0,51P p-типа, слой 59 In_x4Ga_1-x4As_1-y4P_y4 остановки травления р-типа (0≤х4≤0,3, 0≤y4≤0,6), слой 60 In_0,49(Ga_1-z3Al_z3)_0,51P ограничения тока n-типа (z2≤z3≤1) и верхний слой 61 GaAs n-типа (не показано) формируют на слоистой структуре, сформированной так, как описано выше. Затем на верхний слой 61 GaAs n-типа наносят резист и полосковую зону резиста, имеющую ширину приблизительно 3 мкм и простирающуюся в направлении, перпендикулярном к торцевым поверхностям, удаляют с использованием традиционного способа литографии для того, чтобы сформировать окно для подачи тока. Затем полосковую зону верхнего слоя 61 GaAs n-типа, которую облучают после вышеописанного удаления полосковой зоны резиста, травят с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием оставшегося резиста в качестве резистивной маски. И затем полосковую зону слоя 60 In_0,49(Ga_1-z2Al_z2)_0,51P ограничения тока n-типа, расположенную под удаленной полосковой зоной герметизирующего слоя 61 GaAs n-типа, травят с помощью травителя на основе соляной кислоты с использованием оставшегося резиста в качестве резистивной маски. Затем удаляют оставшийся резист, и оставшуюся зону герметизирующего слоя 61 GaAs n-типа и полосковую зону слоя 59 для прекращения травления In_x4Ga_1-x4As_1-y4P_y4 р-типа травят с использованием травителя на основе серной кислоты.Then the second upper light guide layer is 58 In _0.49 Ga _0.51 P p-type, layer 59 In _x4 Ga _1-x4 As _1-y4 P _y4 stop p-type etching (0≤x4,0,3, 0≤y4 ≤0.6), a 60 In _0.49 layer (Ga _1-z3 Al _z3 ) _0.51 P of an n-type current limitation (z2≤z3≤1) and an n-type GaAs top layer 61 (not shown) are formed on a layered structure formed as described above. Then, a resist and a stripe zone of the resist having a width of about 3 μm and extending in the direction perpendicular to the end surfaces are applied to the n-type GaAs top layer 61 and removed using a conventional lithography method in order to form a current supply window. Then, the strip region of the n-type GaAs top layer 61, which is irradiated after the aforementioned removal of the strip region of the resist, is etched with a sulfuric acid etchant using the remaining resist as a resistive mask. And then the strip zone of the 60 In _0.49 (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.51 P layer of the n-type current limit located under the remote strip zone of the n-type GaAs sealing layer 61 is etched with a hydrochloric acid etchant with using the remaining resist as a resistive mask. Then, the remaining resist is removed, and the remaining zone of the n-type GaAs sealing layer 61 and the strip zone of the layer 59 to stop etching of In _x4 Ga _1-x4 As _1-y4 P _{y4 are etched} using a sulfuric acid etchant.

Затем верхний слой In_0,49(Ga_1-z1Al_z1)_0,51P оболочки р-типа и контактный слой 64 GaAs р-типа формируют над слоистой структурой, сформированной так, как описано выше. Общая толщина первого и второго верхних световодных слоев 55 и 58 имеет такое значение, что колебание на основной поперечной моде достигается даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает с высокой выходной мощностью. И, наконец, электрод 65 р-типа формируют на контактном слое 64 GaAs р-типа. Кроме того, облученную поверхность подложки 51 полируют и электрод 66 n-типа формируют на полированной поверхности подложки 51. Затем обе торцевые поверхности слоистой структуры скалывают, и покрытие 67 с высоким коэффициентом отражения и покрытие 68 с низким коэффициентом отражения наносят на соответствующие торцевые поверхности для того, чтобы сформировать резонатор. Затем вышеописанную конструкцию формируют в виде кристалла.Then, the p-type upper layer In _0.49 (Ga _1-z1 Al _z1 ) _0.51 P and the p-type GaAs contact layer 64 are formed over a layered structure formed as described above. The total thickness of the first and second upper light guide layers 55 and 58 is of such importance that oscillation in the main transverse mode is achieved even when the semiconductor laser device operates with high output power. Finally, a p-type electrode 65 is formed on the p-type GaAs contact layer 64. In addition, the irradiated surface of the substrate 51 is polished and an n-type electrode 66 is formed on the polished surface of the substrate 51. Then, both end surfaces of the layered structure are chipped, and a high reflectance coating 67 and a low reflectance coating 68 are applied to the respective end surfaces to to form a resonator. Then, the above-described structure is formed into a crystal.

Как изображено на фиг.3В, полупроводниковое лазерное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя световодную структуру внутриполоскового типа, сформированную путем распределения показателя преломления и реализованную путем выполнения слоя, ограничивающего ток, и активный слой 54 In_x3Ga_1-x3As_1-y3P_y3 квантовой ямы, и первый верхний световодный слой 55 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа простирается по всей зоне за исключением зон, расположенных рядом с краем, которые примыкают к торцевым поверхностям полупроводникового лазерного устройства. То есть активный слой 54 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 квантовой ямы и первый верхний световодный слой 55 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа удаляют в непосредственной близости от торцевых поверхностей полупроводникового лазерного устройства. Поэтому области, расположенные рядом с краем (то есть области, расположенные в непосредственной близости от торцевых поверхностей) полупроводникового лазерного устройства не являются поглощающими (прозрачными) для лазерного излучения, которое генерируется в полупроводниковом лазерном устройстве, и в этом случае можно подавить выделение тепла в непосредственной близости от торцевых поверхностей. Таким образом можно увеличить слой КРОЗ. То есть полупроводниковое лазерное устройство согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения является также надежным даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает при высокой выходной мощности.As shown in FIG. 3B, the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention includes an in-strip type light guide structure formed by distributing a refractive index and implemented by making a current limiting layer and an active layer 54 In _x3 Ga _1-x3 As _{1 -y3} P _{y3 of the} quantum well, and the first upper light guide layer 55 In _0.49 Ga _0.51 P of the p-type or i-type extends throughout the zone except for the zones located near the edge that are adjacent to the end surfaces of the floor conductor laser device. That is, the active layer 54 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well and the first upper light guide layer 55 In _0.49 Ga _0.51 P p-type or i-type are removed in the immediate vicinity of the end surfaces of the semiconductor laser devices. Therefore, the areas located near the edge (that is, the areas located in the immediate vicinity of the end surfaces) of the semiconductor laser device are not absorbing (transparent) to the laser radiation that is generated in the semiconductor laser device, and in this case, heat generation in the direct proximity to end surfaces. Thus, you can increase the layer of Croz. That is, the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention is also reliable even when the semiconductor laser device operates at high output power.

Благодаря описанной выше конструкции упомянутое полупроводниковое лазерное устройство согласно третьему варианту осуществления генерирует излучение на основной поперечной моде даже в случае, когда полупроводниковое лазерное устройство работает при высокой оптической выходной мощности. Однако, когда настоящее изобретение применяется в полупроводниковом лазерном устройстве, которое включает в себя область генерации, имеющую ширину 1,5 мкм или более, полупроводниковое лазерное устройство может также работать с высокой выходной мощностью и низкими шумами даже в случае многочисленных мод.Due to the construction described above, said semiconductor laser device according to the third embodiment generates radiation in the main transverse mode even when the semiconductor laser device operates at high optical output power. However, when the present invention is applied to a semiconductor laser device that includes a generation region having a width of 1.5 μm or more, the semiconductor laser device can also operate with high output power and low noise even in the case of multiple modes.

Описание четвертого варианта реализации изобретенияDescription of the fourth embodiment of the invention

На фиг.4А изображен вид в поперечном сечении, иллюстрирующий промежуточную стадию процесса получения полупроводникового лазерного устройства, согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения, и на фиг.4В изображен вид в поперечном сечении полупроводникового лазерного устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. Поперечные сечения, показанные на фиг.4А и 4В, параллельны направлению распространения лазерного излучения, которое излучается из полупроводникового лазерного устройства.FIG. 4A is a cross-sectional view illustrating an intermediate step of a process for producing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention. The cross sections shown in FIGS. 4A and 4B are parallel to the direction of propagation of the laser radiation that is emitted from the semiconductor laser device.

Слои от подложки 11 GaAs n-типа до верхнего слоя 19 Al_z1Ga_1-z1As оболочки р-типа полупроводникового лазерного устройства согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения идентичны соответствующим слоям структуры первого варианта осуществления. Однако в четвертом варианте осуществления затем формируют контактный слой 20 GaAs р-типа на верхнем слое 19 Al_z1Ga_1-z1As оболочки р-типа, а части, расположенные рядом с краем (то есть части, расположенные в непосредственной близости от торцевых поверхностей) контактного слоя 20 GaAs р-типа удаляют с использованием традиционного способа литографии. Затем изолирующий слой 26 формируют поверх упомянутой слоистой структуры, и зону изолирующего слоя 26, которая соответствует окну подачи тока, удаляют для того, чтобы облучить соответствующую зону контактного слоя 20 GaAs р-типа так, как изображено на фиг.4В. Затем формируют электрод 22 р-типа над контактным слоем 20 GaAs р-типа и оставшимися частями изолирующего слоя 26. Кроме того, облученную поверхность подложки 11 полируют и электрод 23 n-типа формируют на полированной поверхности подложки 11. В итоге, вышеописанную конструкцию формируют в виде кристалла тем же самым способом, как и в первом варианте осуществления.The layers from the n-type GaAs substrate 11 to the upper layer 19 Al _z1 Ga _1-z1 As of the p-type shell of the semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention are identical to the corresponding layers of the structure of the first embodiment. However, in the fourth embodiment, a p-type GaAs contact layer 20 is then formed on the p-type upper layer 19 Al _z1 Ga _1-z1 As, and parts located near the edge (i.e., parts located in close proximity to the end surfaces) The p-type GaAs contact layer 20 is removed using a conventional lithography method. Then, an insulating layer 26 is formed over said layered structure, and a region of the insulating layer 26, which corresponds to the current supply window, is removed in order to irradiate the corresponding region of the p-type GaAs contact layer 20 as shown in Fig. 4B. Then, a p-type electrode 22 is formed over the p-type GaAs contact layer 20 and the remaining parts of the insulating layer 26. In addition, the irradiated surface of the substrate 11 is polished and the n-type electrode 23 is formed on the polished surface of the substrate 11. As a result, the above-described structure is formed into crystal form in the same manner as in the first embodiment.

Дополнительные пояснения к первому - четвертому вариантам реализации изобретенияAdditional clarifications to the first to fourth embodiments of the invention

(i) Хотя подложки GaAs n-типа используются в конструкциях первого - четвертого вариантов осуществления, вместо них можно использовать подложки GaAs р-типа. Когда подложки GaAs являются подложками р-типа, типы проводимости всех других слоев в конструкциях первого - четвертого вариантов осуществления необходимо инвертировать.(i) Although n-type GaAs substrates are used in the constructions of the first to fourth embodiments, p-type GaAs substrates can be used instead. When GaAs substrates are p-type substrates, the conductivity types of all other layers in the structures of the first to fourth embodiments need to be inverted.

(ii) Когда активные слои в полупроводниковых лазерных устройствах согласно первому - четвертому вариантам осуществления представляют собой активные слои In_x3Ga_1-x3As_1-y3P_y3 квантовой ямы с деформацией сжатия (0≤х3≤0,4, 0≤y3≤0,1), длинами волн излучения генерации полупроводниковых лазерных устройств согласно первому - четвертому вариантам осуществления можно управлять в диапазонах 700-1200 нм.(ii) When the active layers in the semiconductor laser devices according to the first to fourth embodiments are active layers of a In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 quantum well with compression strain (0≤x3-3.0, 0≤y3≤ 0.1), the radiation wavelengths of the generation of semiconductor laser devices according to the first to fourth embodiments can be controlled in the ranges of 700-1200 nm.

(iii) Каждый слой в полупроводниковых устройствах согласно первому - четвертому вариантам осуществления можно сформировать с помощью молекулярно-лучевой эпитаксии с использованием твердого или газообразного сырья.(iii) Each layer in semiconductor devices according to the first to fourth embodiments can be formed by molecular beam epitaxy using solid or gaseous feedstocks.

(iv) Кроме того, все содержание японской заявки на патент №11(1999) - 348527 включено в настоящее описание в качестве ссылки.(iv) In addition, the entire contents of Japanese Patent Application No. 11 (1999) - 348527 are incorporated herein by reference.

Ниже, со ссылкой на фиг.5-10, подробно описываются варианты осуществления второго полупроводникового лазерного устройства согласно настоящему изобретению.5-10, embodiments of a second semiconductor laser device according to the present invention are described in detail below.

Описание пятого варианта реализации изобретенияDescription of the fifth embodiment of the invention

Полупроводниковое лазерное устройство согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения будет подробно описано со ссылкой на фиг.5А-5С. На чертежах: фиг.5А - вид в поперечном сечении сбоку показывает активную область. Фиг.5В изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии А-А', который показывает центральную часть полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном к направлению его резонанса. Фиг.5С изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии В-В', который является видом в поперечном сечении вблизи торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса.A semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5A-5C. In the drawings: FIG. 5A is a side cross-sectional view showing an active region. Fig. 5B is a cross-sectional view taken along line A-A 'that shows the central part of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the direction of its resonance. Fig. 5C is a cross-sectional view taken along line B-B ', which is a cross-sectional view near the end surface of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction.

Пятый вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.5А-5С, и структура полупроводникового лазерного устройства этого варианта осуществления будет описана совместно с процессами для изготовления полупроводникового лазерного устройства. Сначала на подложку 101 GaAs n-типа способом выращивания из органометалической паровой фазы послойно наносят слой оболочки 102 Ga_1-z1Al_z1As n-типа (0,57≤z1≤0,8), нижний световодный слой 103 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа, нижний барьерный слой 104 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1 i-типа (0≤x1≤0,3, 0≤y1≤0,6), активный слой 105 In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 с потенциальной ямой и деформацией сжатия (0,49y3<х3≤0,4, 0<y3<0,1), верхний барьерный слой 106 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1 i-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 5 нм, и герметизирующий слой 107 In_0,49Ga_0,51P, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм. Резист наносят на герметизирующий слой 107. При использовании обычного метода литографии процесс удаления выполняют на резисте для того, чтобы сформировать части, имеющие форму полоски с шириной приблизительно 40 мкм на заданном периоде длины резонатора, который простирается в направлении, выраженном следующей формулой.A fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 5A-5C, and the structure of the semiconductor laser device of this embodiment will be described in conjunction with processes for manufacturing a semiconductor laser device. First, an n-type sheath layer 102 Ga _1-z1 Al _z1 As (0.57≤z1≤0.8), the lower light guide layer 103 In _0.49 Ga is applied layer-by-layer on a n-type GaAs substrate 101 by growing from an organometallic vapor phase _0.51 P n-type or i-type, lower barrier layer 104 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 i-type (0≤x1≤0.3, 0≤y1≤0.6), active 105 In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 layer with potential well and compression strain (0.49y3 <х3≤0.4, 0 <y3 <0.1), upper barrier layer 106 In _x1 Ga _1-x1 An i-type As _1-y1 P _y1 having a film thickness of approximately 5 nm, and an In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer 107 having a film thickness of approximately 10 nm. The resist is applied to the sealing layer 107. Using the conventional lithography method, the removal process is performed on the resist in order to form parts having the form of strips with a width of approximately 40 μm at a predetermined length of the resonator length, which extends in the direction expressed by the following formula.

[Формула 1] <011>[Formula 1] <011>

Герметизирующий слой 107 In_0,49Ga_0,51P травят с помощью травителя на основе соляной кислоты с использованием этого резиста в качестве маски для дальнейшего облучения верхнего барьерного слоя 106 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1. В это же время, так как используется травитель на основе соляной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности верхнего барьерного слоя 106 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1. Затем удаляют резист и травление выполняют с использованием травителя на основе серной кислоты до тех пор, пока не будет облучен нижний световодный слой 103 In_0,49Ga_0,51P. В это время, так как используется травитель на основе серной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности нижнего световодного слоя 103 In_0,49Ga_0,51P. Таким же способом, описанным выше, удаляют части, имеющие форму полоски (части вблизи торцевой поверхности) активного слоя 105, нижнего и верхнего барьерных слоев 104 и 106 и герметизирующего слоя 107, которые имеют ширину 40 мкм и включают в себя положение установки конца резонатора.The sealing layer 107 In _0.49 Ga _0.51 P is etched with a hydrochloric acid etchant using this resist as a mask to further irradiate the upper barrier layer 106 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 . At the same time, since an etchant based on hydrochloric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the development of the etching process towards the upper surface of the upper barrier layer 106 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 . The resist is then removed and etching is performed using an etchant based on sulfuric acid until the lower light guide layer 103 In _0.49 Ga _0.51 P is irradiated. At this time, since an etchant based on sulfuric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the development of the etching process towards the upper surface of the lower light guide layer 103 In _0.49 Ga _0.51 P. In the same manner as described above, the parts having the form of a strip (parts near the end surface) of the active layer 105, the lower and top its barrier layers 104 and 106 and sealing layer 107, which have a width of 40 microns and include the installation position the end of the resonator.

Затем растят верхний световодный слой 108 In_0,49Ga_0,51P p-типа или i-типа для того, чтобы скрыть удаленные части вблизи торцевой поверхности. Затем формируют первый слой оболочки 109 Ga_1-z1Al_z1As р-типа, первый слой 110 In_0,49Ga_0,51P для прекращения процесса травления р-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, второй слой 111 GaAs для прекращения процесса травления, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, слой 112 In_0,5(Ga_1-z2Al_z2)_0,5P Для ограничения тока (0,2≤z2≤1), герметизирующий слой 113 In_0,49Ga_0,51P n-типа и слой GaAs (не показан). После этого наносят резист. Затем области резиста, имеющие форму полоски, удаляют в направлении <011>, перпендикулярном уже удаленным частям, имеющим форму полоски. Области, имеющие форму полоски, этого резиста соответствуют отверстию для инжекции тока, которое имеет ширину приблизительно 1-3 мкм. Части, имеющие форму полоски, герметизирующего слоя GaAs, очищенные от резиста, которые соответствуют отверстию для инжекции тока, удаляют с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием резиста в качестве маски. В это же время процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности герметизирующего слоя 113 In_0,49Ga_0,51P. После этого сначала удаляют резист, затем части, имеющие форму полоски, герметизирующего слоя 113 In_0,49Ga_0,51P, облученные на частях, имеющих форму полоски герметизирующего слоя GaAs, удаляют с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием герметизирующего слоя GaAs в качестве защиты и, следовательно, формируют проход для инжекции тока. Затем удаляют части, имеющие форму полоски, слоя 112 In_0,5(Ga_1-z2Al_z2)_0,5P для ограничения тока n-типа, таким образом формируя проход для инжекции тока. После этого герметизирующий слой GaAs, которые используется в качестве защиты, удаляют с помощью травителя на основе серной кислоты и одновременно удаляют части, имеющие форму полоски, второго слоя GaAs для прекращения процесса травления, таким образом формируя проход для инжекции тока.Then, a p-type or i-type upper light guide layer 108 In _0.49 Ga _0.51 P is grown in order to hide the removed parts near the end surface. Then the first p-type shell 109 Ga _1-z1 Al _z1 As is formed, the first 110 In _0.49 Ga _0.51 P layer 110 to stop the p-type etching process having a film thickness of about 10 nm, the second GaAs layer 111 to stop an etching process having a film thickness of approximately 10 nm, a 112 In _0.5 layer (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.5 P To limit the current (0.2≤z2≤1), a sealing layer 113 In _0.49 Ga _{0 , 51} n-type P and a GaAs layer (not shown). After that, a resist is applied. Then, the strip-shaped resist regions are removed in the direction <011> perpendicular to the strip-shaped portions already removed. The strip-shaped regions of this resist correspond to a current injection hole, which has a width of about 1-3 microns. The stripe-shaped parts of the GaAs sealing layer stripped of the resist, which correspond to the current injection hole, are removed using a sulfuric acid etchant using a resist as a mask. At the same time, the etching process automatically stops immediately before the development of the etching process towards the upper surface of the sealing layer 113 In _0.49 Ga _0.51 P. After that, first the resist is removed, then the parts having the form of a strip, the sealing layer 113 In _0.49 Ga _0.51 P irradiated on portions having the form of strips of a GaAs sealing layer is removed using a sulfuric acid etchant using a GaAs sealing layer as protection and, therefore, a current injection passage is formed. The stripe-shaped parts of the 112 In _0.5 (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.5 P layer are then removed to limit the n-type current, thereby forming a current injection passage. Thereafter, the GaAs sealing layer, which is used as protection, is removed using a sulfuric acid etchant and at the same time the strip-shaped parts of the second GaAs layer are removed to stop the etching process, thereby forming a current injection passage.

Затем выращивают второй слой 115 оболочки Ga_1-z1Al_z1As p-типа и контактный слой 116 GaAs р-типа, и электрод 117 р-типа формируется на контактном слое 116. После этого подложку 101 полируют и на полированной поверхности формируют электрод n-типа. Слои от первого слоя 109 оболочки р-типа до второго слоя 115 оболочки р-типа образуют вместе слой 120 оболочки р-типа (слой оболочки второго типа проводимости).Then, a second p-type Ga _1-z1 Al _z1 As shell layer 115 _{and a} p-type GaAs contact layer 116 are grown and a p-type electrode 117 is formed on the contact layer 116. After that, the substrate 101 is polished and an n- electrode is formed on the polished surface. type. The layers from the first p-type shell layer 109 to the second p-type shell layer 115 form together the p-shell layer 120 (a shell layer of the second conductivity type).

После этого выполняют покрытие с высоким коэффициентом отражения на одной из поверхностей резонатора, сформированных путем скалывания образца в положении, где устанавливается торцевая поверхность резонатора, и покрытие с низким коэффициентом отражения выполняют на другой поверхности этого резонатора. Затем вышеупомянутую конструкцию формируют в виде кристалла микросхемы, таким образом завершая выполнение полупроводникового лазерного устройства.After that, a coating with a high reflection coefficient is performed on one of the resonator surfaces formed by cleaving a sample in a position where the end surface of the resonator is installed, and a coating with a low reflection coefficient is performed on the other surface of this resonator. Then, the aforementioned structure is formed into a chip of a microcircuit, thereby completing the execution of the semiconductor laser device.

Слой 109 оболочки р-типа должен иметь такую толщину пленки, при которой полупроводниковое лазерное устройство может генерировать высокую выходную мощность на основной поперечной моде, и первый и второй слои 109 и 115 оболочки р-типа должны иметь составы, с которыми полупроводниковое лазерное устройство может генерировать высокую выходную мощность на основной поперечной моде. В частности, толщину пленки и состав устанавливают так, чтобы разность эквивалентных показателей преломления со ступенчатым профилем находилась в диапазоне от 1,5×10^-3 до 7×10^-3. Состав каждого слоя оболочки должен быть достаточным для того, чтобы иметь ширину запрещенной зоны больше, чем у световодного слоя. Так как материал каждого слоя оболочки, материал ряда InGaAlP или материал ряда InGaAlAsP, согласованный по постоянной кристаллической решетки с подложкой 101 GaAs, можно использовать в дополнение к предыдущему материалу GaAlAs. Кроме того, активный слой может иметь многочисленные потенциальные ямы.The p-type cladding layer 109 must have a film thickness such that the semiconductor laser device can generate high output power in the main transverse mode, and the first and second p-cladding layers 109 and 115 must have compositions with which the semiconductor laser device can generate high power output on the main transverse mode. In particular, the film thickness and composition are set so that the difference between the equivalent refractive indices with a stepped profile is in the range from 1.5 × 10 ^-3 to 7 × 10 ^-3 . The composition of each layer of the sheath must be sufficient to have a band gap greater than that of the light guide layer. Since the material of each shell layer, the material of the InGaAlP series or the material of the InGaAlAsP series matched by the lattice constant with the GaAs substrate 101, can be used in addition to the previous GaAlAs material. In addition, the active layer may have numerous potential wells.

Кроме того, на этапе изготовления для удаления части вблизи торцевой поверхности можно использовать следующие этапы. Сначала формируют герметизирующий слой GaAs, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, на герметизирующем слое 107 In_0,49Ga_0,51P и резист наносят на герметизирующий слой GaAs. При использовании обычного способа литографии выполняют процесс удаления резиста для того, чтобы сформировать части, имеющие форму полоски с шириной приблизительно 40 мкм на предварительно определенном периоде длины резонатора, который простирается в направлении, выраженном следующей формулой.In addition, at the manufacturing stage, the following steps can be used to remove parts near the end surface. First, a GaAs sealing layer having a film thickness of about 10 nm is formed on the In 0.4 sealing layer of _0.49 Ga _0.51 P and a resist is applied to the GaAs sealing layer. Using the conventional lithography method, the resist removal process is performed in order to form parts having the form of strips with a width of approximately 40 μm over a predetermined period of the length of the resonator, which extends in the direction expressed by the following formula.

[Формула 2] <011>[Formula 2] <011>

Герметизирующий слой GaAs удаляют так, чтобы он имел форму полоски, с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием этого резиста в качестве маски. После удаления резиста герметизирующий слой 107 In_0,49Ga_0,51P удаляют с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием герметизирующего слоя GaAs в качестве маски. Затем выполняют этап травления с использованием травителя на основе серной кислоты до тех пор, пока не будет удален весь герметизирующий слой GaAs, и одновременно облучают нижний световодный слой 103 In_0,49Ga_0,51P. Используя этапы, в которых выполняют герметизирующий слой GaAs на герметизирующем слое 107 In_0,49Ga_0,51P вышеупомянутым способом и затем удаляют этот герметизирующий слой GaAs, можно предотвратить адгезию органических веществ, оставшихся на заново выращенной поверхности.The GaAs sealing layer is removed so that it has the shape of a strip using an etchant based on sulfuric acid using this resist as a mask. After the resist has been removed, the sealing layer 107 In _0.49 Ga _0.51 P is removed using an etchant based on sulfuric acid using the GaAs sealing layer as a mask. An etching step is then carried out using an etchant based on sulfuric acid until the entire GaAs sealing layer is removed, and the lower light guide layer 103 In _0.49 Ga _0.51 P is irradiated at the same time. Using the steps in which the GaAs sealing layer is performed on the 107 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer by the aforementioned method and then removing this GaAs sealing layer, adhesion of organic substances remaining on the newly grown surface can be prevented.

Описание шестого варианта реализации изобретенияDescription of the sixth embodiment of the invention

Шестой вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.6А-6С. На чертежах фиг.6А изображает вид сбоку в поперечном сечении, включая активную область. Фиг.6В изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии А-А', который показывает центральную часть полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Фиг.6С изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии В-В', который является видом в поперечном сечении вблизи торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Ниже будут описаны только отличия полупроводникового лазерного устройства от полупроводникового лазерного устройства согласно пятому варианту осуществления. Те же самые слои, как в пятом варианте осуществления, обозначены теми же самыми позициями и их подробное описание будет опущено.A sixth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 6A-6C. In the drawings, FIG. 6A is a cross-sectional side view, including an active region. 6B is a cross-sectional view taken along line A-A ', which shows the central part of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the direction of its resonance. Fig. 6C is a cross-sectional view taken along line B-B ', which is a cross-sectional view near the end surface of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction. Below, only differences of the semiconductor laser device from the semiconductor laser device according to the fifth embodiment will be described. The same layers as in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals and their detailed description will be omitted.

Этапы, которые выполняются до тех пор, пока не сформируется контактный слой 116 GaAs р-типа, идентичны этапам изготовления согласно пятому варианту осуществления. После того как сформирован контактный слой 116 GaAs р-типа, удаляют контактный слой 116 GaAs р-типа в области, имеющей форму полоски и соответствующей области (часть вблизи торцевой поверхности), где удален активный слой 105. Части, где удален контактный слой 116 GaAs р-типа, закрывают с помощью изолирующей пленки 119. В частности, изолирующую пленку 119 формируют в части вблизи торцевой поверхности вместо контактного слоя 116. Таким образом, можно значительно подавить инжекцию тока в область окна (часть вблизи торцевой поверхности) и можно повысить оптическую выходную мощность.The steps that are performed until a p-type GaAs contact layer 116 is formed are identical to the manufacturing steps of the fifth embodiment. After the p-type GaAs contact layer 116 is formed, the p-type GaAs contact layer 116 is removed in the strip-shaped region and the corresponding region (part near the end surface) where the active layer 105 is removed. Parts where the GaAs contact layer 116 is removed p-type, close with an insulating film 119. In particular, the insulating film 119 is formed in the part near the end surface instead of the contact layer 116. Thus, it is possible to significantly suppress the current injection into the window region (part near the end surface) and it is possible to increase the optical output power.

Описание седьмого варианта реализации изобретенияDescription of the seventh embodiment of the invention

Седьмой вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.7А-7С. На чертежах фиг.7А изображает вид сбоку в поперечном сечении, включая активную область. Фиг.7В изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии А-А', который показывает центральную часть полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Фиг.7С изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии В-В', который является видом в поперечном сечении вблизи торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Описание структуры полупроводникового лазерного устройства согласно седьмому варианту осуществления будет приведено вместе с его этапами изготовления. Сначала на подложку 121 GaAs n-типа способом выращивания из органометаллической паровой фазы послойно наносят слой 122, формируют Ga_1-z1Al_z1As n-типа (0,57≤z1≤0,8), нижний световодный слой 123 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа, нижний барьерный слой 124 In_x2Ga_1-x2As_1-y2P_y2 i-типа (0≤х2≤0,3, х2=0,49y2), имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, нижний барьерный слой 125 с относительной деформацией растяжения In_x4Ga_1-x4As_1-y4P_y4 i-типа (0,49y4>х4≥0, 0<y4≤0,5), активный слой 126 с относительной деформацией сжатия и потенциальной ямой In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 (0,49y3<х3≤0,4; 0<y3≤0,1), верхний барьерный слой 127 с относительной деформацией растяжения In_x4Ga_1-x4As_1-y4P_y4 i-типа, верхний барьерный слой 128 In_x2Ga_1-x2As_1-y2P_y2 i-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, и герметизирующий слой 129 In_0,49Ga_0,51P, имеющий толщину пленки приблизительно 5 нм. На герметизирующий слой 129 In_0,49Ga_0,51P наносят резист. Используя обычный метод литографии, на резисте выполняют процесс удаления для того, чтобы сформировать части, имеющие форму полоски, шириной приблизительно 40 мкм на заданном периоде длины резонатора, который простирается в направлении, выраженном следующей формулой:A seventh embodiment of the present invention is shown in FIGS. 7A-7C. In the drawings, figa depicts a side view in cross section, including the active region. Fig. 7B is a cross-sectional view taken along line A-A 'that shows the central part of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the direction of its resonance. Fig. 7C is a cross-sectional view taken along line B-B ', which is a cross-sectional view near the end surface of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction. A description of the structure of the semiconductor laser device according to the seventh embodiment will be given together with its manufacturing steps. First, a layer 122 is applied layer-by-layer on a substrate 121 of an n-type GaAs substrate 121 by a method of growing from an organometallic vapor phase, an n-type Ga _1-z1 Al _z1 As is formed (0.57≤z1≤0.8), the lower light guide layer 123 In _0.49 Ga _0.51 P n-type or i-type, the lower barrier layer 124 In _x2 Ga _1-x2 As _1-y2 P _y2 i-type (0≤x2≤0.3, x2 = 0.49y2), having a thickness films about 10 nm, lower barrier layer 125 with a relative tensile strain In _x4 Ga _1-x4 As _1-y4 P _y4 i-type (0.49y4> x4≥0, 0 <y4≤0.5), active layer 126 s relative compressive strain and potential well In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 (0.49y3 <x3≤0.4; 0 <y3≤0.1), upper barrier layer 127 s the relative tensile strain In _x4 Ga _1-x4 As _1-y4 P _y4 i-type, the upper barrier layer 128 In _x2 Ga _1-x2 As _1-y2 P _y2 i-type having a film thickness of approximately 10 nm, and a sealing layer 129 In _0.49 Ga _0.51 P, having a film thickness of approximately 5 nm. A resist is applied to the 129 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer. Using the conventional lithography method, a removal process is performed on the resist in order to form strip-shaped parts with a width of about 40 μm over a given period of the length of the resonator, which extends in the direction expressed by the following formula:

[Формула] 3 <011>[Formula] 3 <011>

Герметизирующий слой 129 In_0,49Ga_0,51P травят с помощью травителя на основе соляной кислоты с использованием этого резиста в качестве маски. Таким образом подвергают воздействию верхний барьерный слой 128 In_x2Ga_1-x2As_1-y2P_y2. В это же время, так как используется травитель на основе соляной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности верхнего барьерного слоя 128 In_x2Ga_1-x2As_1-y2P_y2. Затем удаляют резист и процесс травления выполняют с использованием травителя на основе серной кислоты до тех пор, пока не подвергнется воздействию нижний световодный слой 123 In_0,49Ga_0,51P. В это же время, так как используется травитель на основе серной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности нижнего световодного слоя 123 In_0,49Ga_0,51P. Таким же способом, который описан выше, удаляют части, имеющие форму полоски (части вблизи торцевой поверхности), активного слоя 126, нижнего и верхнего растянутых барьерных слоев 125 и 127, нижнего и верхнего барьерных слоев 124 и 128 и герметизирующего слоя 109 In_0,49Ga_0,51P, которые имеют ширину 40 мкм и включают в себя положение установки конца резонатора.The 129 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer is etched with a hydrochloric acid etchant using this resist as a mask. Thus, the upper barrier layer 128 In _x2 Ga _1-x2 As _1-y2 P _y2 is exposed. At the same time, since an etchant based on hydrochloric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the etching process develops towards the upper surface of the upper barrier layer 128 In _x2 Ga _1-x2 As _1-y2 P _y2 . The resist is then removed and the etching process is carried out using an etchant based on sulfuric acid until the lower light guide layer 123 In _0.49 Ga _0.51 P is exposed. At the same time, since an etchant based on sulfuric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the etching process develops toward the upper surface of the lower light guide layer 123 In _0.49 Ga _0.51 P. In the same manner as described above, stripe-shaped parts (parts near the end surface) are removed an outer layer 126, a lower and an upper stretched barrier layer 125 and 127, a lower and an upper barrier layer 124 and 128, and an In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer 109 that are 40 μm wide and include a mounting position for the end of the resonator.

Затем выращивают верхний световодный слой 130 In_0.49Ga_0.51P р-типа или i-типа для того, чтобы скрыть удаленные части вблизи торцевой поверхности. Кроме того, формируют первый слой 131 Ga_1-z1Al_z1As р-типа, первый слой 132 для прекращения процесса травления In_0,49Ga_0,51P р-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, второй слой 133 GaAs для прекращения процесса травления, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, слой 134 In_0.5(Ga_1-z2Al_z2)_0,5P для ограничения тока n-типа (0,2≤z2≤1) и герметизирующий слой 135 In_0.49Ga_0,51P n-типа. После этого наносят резист. Затем области резиста, имеющие форму полоски, удаляют в направлении <011>, перпендикулярном уже удаленным частям, имеющим форму полоски. Области, имеющие форму полоски этого резиста соответствуют отверстию для инжекции тока, которое имеет ширину приблизительно 1-3 мкм. Части, имеющие форму полоски, герметизирующего слоя 135 In_0.49Ga_0,51P n-типа и слой 134 для ограничения тока удаляют с использованием этого резиста в качестве маски. В это же время процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности второго слоя 133 GaAs для прекращения процесса травления. После этого сначала удаляют резист, затем части, имеющие форму полоски, второго слоя 133 GaAs для прекращения процесса травления с помощью травителя на основе серной кислоты. Таким образом формируют отверстие для инжекции тока. Затем выращивают второй слой 137, формируют Ga_1-z1Al_z1As р-типа и контактный слой 138 GaAs р-типа. Электрод 139 р формируют на контактном слое 138. После этого подложку 121 полируют и на полированной поверхности формируют электрод 140 n.Then, a p-type or i-type upper 130 In _0.49 Ga _0.51 P upper light guide layer is grown in order to hide the removed parts near the end surface. In addition, a first p-type 131 Ga _1-z1 Al _z1 As 131 layer is formed, a first p-type 132 layer to terminate the In _0.49 Ga _0.51 P-type etching process having a film thickness of about 10 nm, a second GaAs layer 133 for stopping the etching process having a film thickness of about 10 nm, a 134 In _0.5 layer (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.5 P to limit the n-type current (0.2≤z2≤1) and a 135 In _0.49 Ga ₀ sealing layer _{, 51} P n-type. After that, a resist is applied. Then, the strip-shaped resist regions are removed in the direction <011> perpendicular to the strip-shaped portions already removed. The regions having the form of strips of this resist correspond to a current injection hole, which has a width of about 1-3 microns. Parts in the form of a strip, the 135 In _0.49 Ga _0.51 P n-type sealing layer and the current limiting layer 134 are removed using this resist as a mask. At the same time, the etching process automatically stops immediately before the development of the etching process towards the upper surface of the second GaAs layer 133 to stop the etching process. After that, the resist is first removed, then the strip-shaped parts of the second GaAs layer 133 to terminate the etching process using a sulfuric acid etchant. Thus, a hole for current injection is formed. Then a second layer 137 is grown, p-type Ga _1-z1 Al _z1 As and a p-type GaAs contact layer 138 are formed. An electrode 139 p is formed on the contact layer 138. After that, the substrate 121 is polished and an electrode 140 n is formed on the polished surface.

После этого осуществляют покрытие с высоким коэффициентом отражения на одной из поверхностей резонатора, сформированных путем скалывания образца в положении, где установлена торцевая поверхность резонатора, и выполняют покрытие с низким коэффициентом отражения на другой поверхности этого резонатора. Затем вышеупомянутую конструкцию формируют в виде кристалла микросхемы, таким образом завершая изготовление полупроводникового лазерного устройства.After that, a coating with a high reflection coefficient is provided on one of the surfaces of the resonator formed by cleaving a sample in a position where the end surface of the resonator is mounted, and a coating with a low reflection coefficient is formed on the other surface of this resonator. Then, the aforementioned structure is formed into a chip chip, thereby completing the manufacture of a semiconductor laser device.

Первый слой 131 оболочки р-типа должен иметь толщину пленки, и второй слой 137 оболочки р-типа должен иметь состав, посредством чего полупроводниковое лазерное устройство может генерировать высокую выходную мощность на основной поперечной моде. В частности, толщину пленки и состав устанавливают так, чтобы разность эквивалентных показателей преломления со ступенчатым профилем находилась в диапазоне от 1,5×10^-3 до 7×10^-3. Состав каждого слоя оболочки должен быть достаточным для того, чтобы иметь ширину запрещенной зоны больше, чем у световодного слоя. Так как материал каждого слоя оболочки из ряда InGaAlP или материал ряда InGaAlAsP, согласованный по постоянной кристаллической решетки с подложкой 101 GaAs, можно использовать в дополнение к предыдущему материалу GaAlAs. Кроме того, хотя активный слой может иметь многочисленные потенциальные ямы, абсолютное значение суммы произведений величины деформации на толщину пленки барьерного слоя с деформацией растяжения и активного слоя с деформацией сжатия должен быть установлен на 0,3 нм или менее.The first p-type shell layer 131 should have a film thickness, and the second p-type shell layer 137 should have a composition, whereby the semiconductor laser device can generate high output power in the main transverse mode. In particular, the film thickness and composition are set so that the difference between the equivalent refractive indices with a stepped profile is in the range from 1.5 × 10 ^-3 to 7 × 10 ^-3 . The composition of each layer of the sheath must be sufficient to have a band gap greater than that of the light guide layer. Since the material of each shell layer of the InGaAlP series or the material of the InGaAlAsP series matched by the lattice constant with the GaAs substrate 101 can be used in addition to the previous GaAlAs material. In addition, although the active layer can have numerous potential wells, the absolute value of the sum of the products of the strain value and the film thickness of the barrier layer with tensile strain and the active layer with compression strain must be set to 0.3 nm or less.

Описание восьмого варианта реализации изобретенияDescription of the eighth embodiment of the invention

Восьмой вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.8А-8С и структура полупроводникового лазерного устройства согласно варианту реализации будет описана совместно с этапами его изготовления. На чертежах, фиг.8А, изображен вид сбоку в поперечном сечении, включая активную область. Фиг.8В изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии А-А', который показывает центральную часть полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Фиг.8С изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии В-В', который является видом в поперечном сечении вблизи торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Сначала на подложку 141 GaAs n-типа способом выращивания из органометаллической паровой фазы послойно наносят слой 142 оболочки Ga_1-z1Al_z1As n-типа (0,57≤z1≤0, 8), нижний световодный слой 143 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа, нижний барьерный слой 144 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1 i-типа (0≤х1≤0,3, 0,1≤y1≤0,6), активный слой 145 с относительной деформацией сжатия и потенциальной ямой In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 (0,49y3<х3≤0,4, 0<y3≤0,1), верхний барьерный слой 146 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1 i-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 5 нм, и герметизирующий слой 147 In_0,49Ga_0,51P, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм. На герметизирующий слой 147 наносят резист. Используя обычный метод литографии, на резисте выполняют процесс удаления для того, чтобы сформировать части, имеющие форму полоски с шириной приблизительно 40 мкм на заданном периоде длины резонатора, который простирается в направлении, выраженном следующей формулой:An eighth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 8A-8C, and the structure of a semiconductor laser device according to an embodiment will be described in conjunction with the steps for manufacturing it. In the drawings, figa, shows a side view in cross section, including the active region. Fig. 8B is a cross-sectional view taken along line A-A 'that shows the central part of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction. Fig. 8C is a cross-sectional view taken along line B-B ', which is a cross-sectional view near the end surface of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction. First, the substrate 141 GaAs n-type growth method of the organometallic vapor deposited layers cladding layer 142 Ga _{_1-z1} Al _z1 As _n-type (0,57≤z1≤0, 8), the lower optical waveguide layer of In _0.49 Ga 143 _0.51 P n-type or i-type, lower barrier layer 144 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 i-type (0≤x1≤0,3, 0,1≤y1≤0,6) , active layer 145 with relative compression strain and potential well In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 (0.49y3 <x3≤0.4, 0 <y3≤0.1), upper barrier layer 146 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _{y1 is an} i-type having a film thickness of approximately 5 nm, and a 147 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer having a film thickness of approximately 10 nm. A resist is applied to the sealing layer 147. Using the conventional lithography method, a removal process is performed on the resist in order to form parts having the form of strips with a width of approximately 40 μm at a predetermined period of the length of the resonator, which extends in the direction expressed by the following formula:

[Формула 4] <011>[Formula 4] <011>

Герметизирующий слой 147 In_0,49Ga_0,51P травят с помощью травителя на основе соляной кислоты с использованием этого резиста в качестве маски для того, чтобы подвергнуть воздействию верхний барьерный слой 146 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1. В это же время, так как используется травитель на основе соляной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности верхнего барьерного слоя 146 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1. Затем удаляют резист и процесс травления выполняют с использованием травителя на основе серной кислоты до тех пор, пока не подвергнется воздействию нижний световодный слой 143 In_0,49Ga_0,51P. В это же время, так как используется травитель на основе серной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности нижнего световодного слоя 143 In_0,49Ga_0,51P. Таким же способом, который описан выше, удаляют части, имеющие форму полоски (части вблизи торцевой поверхности), активного слоя 145, нижнего и верхнего барьерных слоев 144 и 146 и герметизирующего слоя 147 In_0,49Ga_0,51P, которые имеют ширину 40 мкм и включают в себя положение установки конца резонатора.The 147 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer is etched with a hydrochloric acid etchant using this resist as a mask in order to expose the upper barrier layer 146 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 . At the same time, since an etchant based on hydrochloric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the development of the etching process towards the upper surface of the upper barrier layer 146 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 . The resist is then removed and the etching process is carried out using an etchant based on sulfuric acid until the lower light guide layer 143 In _0.49 Ga _0.51 P is exposed. At the same time, since an etchant based on sulfuric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the etching process develops towards the upper surface of the lower light guide layer 143 In _0.49 Ga _0.51 P. In the same manner as described above, stripe-shaped parts (parts near the end surface) are removed a clear layer 145, a lower and an upper barrier layer 144 and 146, and a sealing layer 147 In _0.49 Ga _0.51 P, which have a width of 40 μm and include a mounting position of the end of the cavity.

Затем формируют верхний световодный слой 148 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа, слой 149 GaAs для прекращения процесса травления, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, слой 150 In_0,5(Ga_1-z2Al_z2)_0.5P для ограничения тока n-типа (0,2≤z2≤1), герметизирующий слой 151 In_0,49Ga_0,51P n-типа и герметизирующий слой GaAs для того, чтобы скрыть удаленные части вблизи торцевой поверхности. После этого наносят резист и области резиста, имеющие ширину от 1 до 3 мкм, удаляют в направлении <011>, перпендикулярном уже удаленным частям, имеющим форму полоски, и части, имеющие форму полоски, герметизирующего слоя 152 GaAs удаляют с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием этого резиста в качестве защиты, таким образом формируя проход для инжекции тока. В это же время процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности герметизирующего слоя 151 In_0,49Ga_0,51P. После этого удаляют резист, а части герметизирующего слоя 151 In_0,49Ga_0,51P и слой 150 In_0,5(Ga_1-z2Al_z2)_0,5P для ограничения тока n-типа с помощью травителя на основе соляной кислоты. Таким образом формируют проход для инжекции тока. Затем удаляют герметизирующий слой GaAs, используемый в качестве защиты (маски), и части, имеющие форму полоски, слоя 149 GaAs для прекращения процесса травления удалены, таким образом формируя проход для инжекции тока.Then, an upper p-type or i-type 148 In _0.49 Ga _0.51 P P-type light guide layer, a GaAs layer 149 to stop the etching process having a film thickness of about 10 nm, a 150 In _0.5 layer (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.5 P to limit the n-type current (0.2≤z2≤1), 151 In _0.49 Ga _0.51 P n-type sealing layer and GaAs sealing layer in order to hide the remote parts near the end surface. After that, a resist is applied and the resist regions having a width of 1 to 3 μm are removed in the direction <011> perpendicular to the already removed strip-shaped parts, and the parts having the strip shape of the GaAs 152 sealing layer are removed using a sulfuric etchant acid using this resist as a shield, thus forming a current injection passage. At the same time, the etching process automatically stops immediately before the etching process develops towards the upper surface of the 151 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer. After that, the resist is removed, and parts of the 151 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer and 150 In _0.5 (Ga _1-z2 Al _z2 ) _0.5 P layer to limit the n-type current using a hydrochloric acid etchant. In this way, a passage for current injection is formed. Then, the GaAs sealing layer used as a shield (mask) is removed, and the strip-shaped parts of the GaAs layer 149 to stop the etching process are removed, thereby forming a current injection passage.

Затем выращивают второй слой 153 оболочки Ga_1-z1Al_z1As p-типа и контактный слой 154 GaAs р-типа. Электрод 155 р-типа формируют на контактном слое 154. После этого подложку 141 полируют, и на полированной поверхности формируют электрод 156 n-типа.Then, a second p-type Ga _1-z1 Al _z1 As shell layer 153 _{and a} p-type GaAs contact layer 154 are grown. An p-type electrode 155 is formed on the contact layer 154. Thereafter, the substrate 141 is polished, and an n-type electrode 156 is formed on the polished surface.

После этого осуществляют покрытие с высоким коэффициентом отражения на одной из поверхностей резонатора, сформированных путем скалывания образца в положении, где установлена торцевая поверхность резонатора, и осуществляют покрытие с низким коэффициентом отражения на другой поверхности этого резонатора. Затем вышеупомянутую конструкцию формируют в виде кристалла микросхемы, таким образом завершая изготовление полупроводникового лазерного устройства.After that, a coating with a high reflectance is provided on one of the surfaces of the resonator formed by cleaving the sample in a position where the end surface of the resonator is mounted, and a coating with a low reflectance is applied on the other surface of this resonator. Then, the aforementioned structure is formed into a chip chip, thereby completing the manufacture of a semiconductor laser device.

Следует отметить, что верхний световодный слой 148 должен иметь толщину и второй слой 153 оболочки р-типа должен иметь состав, посредством чего полупроводниковое лазерное устройство может генерировать высокую выходную мощность на основной поперечной моде. В частности, толщину пленки и состав устанавливают так, чтобы разность эквивалентных показателей преломления со ступенчатым профилем находилась в диапазоне от 1,5×10^-3 до 7×10^-3.It should be noted that the upper light guide layer 148 must have a thickness and the second p-type cladding layer 153 must have a composition, whereby the semiconductor laser device can generate high output power in the main transverse mode. In particular, the film thickness and composition are set so that the difference between the equivalent refractive indices with a stepped profile is in the range from 1.5 × 10 ^-3 to 7 × 10 ^-3 .

Описание девятого варианта реализации изобретенияDescription of the ninth embodiment of the invention

Девятый вариант реализации настоящего изобретения показан на фиг.9А-9С, и структура полупроводникового лазерного устройства этого варианта осуществления будет описана совместно с этапами его изготовления. На чертежах, фиг.9А, изображен вид сбоку в поперечном сечении, включая активную область. Фиг.9В изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии А-А', который показывает центральную часть полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Фиг.9С изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии В-В', который является видом в поперечном сечении вблизи торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Сначала на подложку 161 GaAs n-типа способом выращивания из органометаллической паровой фазы послойно наносят слой 162 оболочки Ga_1-z1Al_z1As n-типа (0,57≤z1≤0, 8), нижний световодный слой 163 In_0,49Ga_0,51P n-типа или i-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 5 нм, нижний барьерный слой 164 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1 i-типа (0≤x1≤0,3, 0≤y1≤0,6), имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, активный слой 165 с относительной деформацией сжатия и потенциальной ямой In_х3Ga_1-х3As_1-y3Р_y3 (0,49y3<х3≤0,4, 0<y3≤0,1), верхний барьерный слой 166 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1 i-типа, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, и герметизирующий слой 167 In_0,49Ga_0,51AsP, имеющий толщину пленки приблизительно 5 нм. На герметизирующий слой 167 наносят резист. Используя обычный метод литографии, на резисте выполняют процесс удаления для того, чтобы сформировать части, имеющие форму полоски с шириной приблизительно 40 мкм на заданном периоде длины резонатора, который простирается в направлении, выраженном следующей формулой:A ninth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 9A-9C, and the structure of the semiconductor laser device of this embodiment will be described in conjunction with its manufacturing steps. In the drawings, figa, shows a side view in cross section, including the active region. Figv depicts a view in cross section taken along the line aa ', which shows the Central part of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the direction of its resonance. Fig. 9C is a cross-sectional view taken along line B-B ', which is a cross-sectional view near the end surface of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction. First, on the n-type GaAs substrate 161, by the method of growing from an organometallic vapor phase, an n-type Ga _1-z1 Al _z1 As shell layer 162 (0.57 z z1, 0, 8), the lower light guide layer 163 In _0.49 Ga, is layer _-by- layer applied _0.51 P n-type or i-type having a film thickness of about 5 nm, the lower barrier layer 164 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 i-type (0≤x1≤0,3, 0≤y1 ≤0.6), having a film thickness of approximately 10 nm, an active layer 165 with a relative compression strain and a potential well In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 (0.49y3 <x3≤0.4, 0 <y3≤ 0.1), the upper barrier layer 166 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 i-type, having a film thickness of approximately 10 nm, and a 167 In _0.49 Ga _0.51 AsP sealing layer having a film thickness of about 5 nm. A resist is applied to the sealing layer 167. Using the conventional lithography method, a removal process is performed on the resist in order to form parts having the form of strips with a width of approximately 40 μm at a predetermined period of the length of the resonator, which extends in the direction expressed by the following formula:

[Формула 5] <011>[Formula 5] <011>

Герметизирующий слой 167 In_0,49Ga_0,51P травят с помощью травителя на основе соляной кислоты с использованием этого резиста в качестве маски для того, чтобы подвергнуть воздействию верхний барьерный слой 166 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1. В это же время, так как используется травитель на основе соляной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности верхнего барьерного слоя 166 In_x1Ga_1-x1As_1-y1P_y1. Затем удаляют резист и процесс травления выполняют с использованием травителя на основе серной кислоты до тех пор, пока не подвергнется воздействию нижний световодный слой 163 In_0,49Ga_0,51P. В это же время, так как используется травитель на основе серной кислоты, процесс травления автоматически прекращается непосредственно перед развитием процесса травления в сторону верхней поверхности нижнего световодного слоя 163 In_0,49Ga_0,51P. Таким же способом, который описан выше, удаляют части, имеющие форму полоски (части вблизи торцевой поверхности), активного слоя 165, нижнего и верхнего барьерных слоев 164 и 166 и герметизирующего слоя 167 In_0,49Ga_0,51P, которые имеют ширину 40 мкм и включают в себя положение установки конца резонатора.The 167 In _0.49 Ga _0.51 P sealing layer is etched with a hydrochloric acid etchant using this resist as a mask to expose the upper 166 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 barrier layer. At the same time, since an etchant based on hydrochloric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the etching process develops towards the upper surface of the upper barrier layer 166 In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 . The resist is then removed and the etching process is carried out using an etchant based on sulfuric acid until the lower light guide layer 163 In _0.49 Ga _0.51 P is exposed. At the same time, since an etchant based on sulfuric acid is used, the etching process automatically stops immediately before the etching process develops towards the upper surface of the lower light guide layer 163 In _0.49 Ga _0.51 P. In the same manner as described above, stripe-shaped parts (parts near the end surface) are removed a clear layer 165, a lower and an upper barrier layer 164 and 166, and a sealing layer 167 In _0.49 Ga _0.51 P, which have a width of 40 μm and include a mounting position of the end of the resonator.

Затем выращивают верхний световодный слой 168 In_0,49Ga_0,51P р-типа или i-типа, первый слой 169 Ga_1-z1Al_z1As оболочки р-типа, слой 170 In_0,49Ga_0,51P для прекращения процесса травления, имеющий толщину пленки приблизительно 10 нм, второй слой 171 Ga_1-z1Al_z1As оболочки р-типа и контактный слой 172 GaAs р-типа для того, чтобы скрыть удаленные части вблизи торцевой поверхности. Кроме того, формируют изолирующую пленку (не показано), и изолирующую пленку удаляют для того, чтобы части, имеющие форму полоски с шириной приблизительно от 1 до 3 мкм, оставались в направлении <011>. Обе стороны частей, имеющих форму полоски, контактного слоя 172 GaAs р-типа и второго слоя 171 оболочки Ga_1-z1Al_z1As р-типа удаляют с помощью травителя на основе серной кислоты с использованием этой изолирующей пленки в качестве защиты, таким образом формируя гребенчатую структуру. Затем формируют изолирующую пленку 173, и проход для инжекции тока формируют только в верхней части гребенчатой структуры с помощью обычного метода литографии. Электрод 174 р-типа формируют для того, чтобы закрыть проход для инжекции тока. После этого подложку 161 полируют и на полированной поверхности формируют электрод 175 n-типа.Then the upper light guide layer of 168 In _0.49 Ga _0.51 P of p-type or i-type is grown, the first layer of 169 Ga _1-z1 Al _z1 As of the p-type sheath, layer 170 In _0.49 Ga _0.51 P for stopping the etching process having a film thickness of approximately 10 nm, a second p-type Ga 17 _-z1 Al _z1 As layer 171 _{and a} p-type GaAs contact layer 172 in order to hide the removed portions near the end surface. In addition, an insulating film (not shown) is formed, and the insulating film is removed so that parts having a strip shape with a width of about 1 to 3 μm remain in the <011> direction. Both sides of the strip-shaped parts of the p-type GaAs contact layer 172 and the p-type Ga _1-z1 Al _z1 As second layer 171 are removed using a sulfuric acid etchant using this insulating film as a shield, thereby forming comb structure. An insulating film 173 is then formed, and a current injection passage is formed only at the top of the comb structure using a conventional lithography method. A p-type electrode 174 is formed in order to close the current injection passage. After that, the substrate 161 is polished and an n-type electrode 175 is formed on the polished surface.

Следует отметить, что второй слой оболочки р-типа должен иметь толщину пленки, при которой полупроводниковое лазерное устройство может генерировать высокую выходную мощность на основной поперечной моде. В частности, толщину пленки устанавливают так, чтобы разность эквивалентных показателей преломления со ступенчатым профилем находилась в диапазоне от 1,5×10^-3 до 7×10^-3.It should be noted that the second p-type shell layer must have a film thickness at which the semiconductor laser device can generate high output power in the main transverse mode. In particular, the film thickness is set so that the difference between the equivalent refractive indices with a stepped profile is in the range from 1.5 × 10 ^-3 to 7 × 10 ^-3 .

Описание десятого варианта реализации изобретенияDescription of the tenth embodiment of the invention

Десятый вариант осуществления настоящего изобретения показан на фиг.10А-10С. На чертежах, фиг.10А, изображен вид сбоку в поперечном сечении, включая активную область. Фиг.10В изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии А-А', который показывает центральную часть полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Фиг.10С изображает вид в поперечном сечении, взятом вдоль линии В-В', который является видом в поперечном сечении вблизи торцевой поверхности полупроводникового лазерного устройства в направлении, перпендикулярном направлению его резонанса. Ниже будут описаны только различия полупроводникового лазерного устройства от полупроводникового лазерного устройства согласно девятому варианту осуществления. Одинаковые слои, как и в девятом варианте осуществления, обозначены одинаковыми позициями и подробное их описание опущено.A tenth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 10A-10C. In the drawings, figa, shows a side view in cross section, including the active region. Fig. 10B is a cross-sectional view taken along line A-A ', which shows the central part of the semiconductor laser device in a direction perpendicular to the direction of its resonance. Fig. 10C is a cross-sectional view taken along line B-B ', which is a cross-sectional view near the end surface of a semiconductor laser device in a direction perpendicular to its resonance direction. Below, only differences of the semiconductor laser device from the semiconductor laser device according to the ninth embodiment will be described. The same layers, as in the ninth embodiment, are denoted by the same reference numbers and a detailed description thereof is omitted.

Полупроводниковое лазерное устройство согласно десятому варианту осуществления настоящего изобретения не содержит первый слой 169 Ga_1-z1Al_z1As оболочки р-типа, слой 170 In_0,49Ga_0,51P для прекращения процесса травления р-типа, сформированный на верхнем световодном слое 168 в девятом варианте осуществления. Как описано выше, часть слоя оболочки р-типа может содержать только один слой оболочки р-типа.The semiconductor laser device according to the tenth embodiment of the present invention does not contain a first layer of p-type 169 Ga _1-z1 Al _z1 As, 170 In _0.49 Ga _0.51 P layer to terminate the p-type etching process formed on the upper light guide layer 168 in a ninth embodiment. As described above, a part of the p-type shell layer may contain only one p-type shell layer.

Следует отметить, что верхний световодный слой 168 должен иметь толщину пленки, при которой полупроводниковое лазерное устройство может генерировать высокую выходную мощность на основной поперечной моде. В частности, толщину пленки устанавливают так, чтобы разность эквивалентных показателей преломления со ступенчатым профилем находилась в диапазоне от 1,5×10^-3 до 7×10^-3.It should be noted that the upper light guide layer 168 must have a film thickness at which the semiconductor laser device can generate high output power in the main transverse mode. In particular, the film thickness is set so that the difference between the equivalent refractive indices with a stepped profile is in the range from 1.5 × 10 ^-3 to 7 × 10 ^-3 .

В полупроводниковых лазерных устройствах согласно пятому - десятому вариантам осуществления активный слой In_x3Ga_1-х3As_1-y3Р_1-y3 с деформацией сжатия контролируют в диапазоне 0,49y3≤х4≤0,4, 0≤y4≤0,1, посредством чего можно управлять длиной волны колебаний в диапазоне 900<λ<1200 (нм).In semiconductor laser devices according to the fifth to tenth embodiments, the active layer In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _1-y3 with compression strain is controlled in the range of 0.49y3≤x4≤0,4, 0≤y4≤0,1, whereby it is possible to control the wavelength of oscillations in the range 900 <λ <1200 (nm).

В качестве способа выращивания каждого полупроводникового слоя можно использовать молекулярно-лучевой способ эпитаксиального выращивания с использованием твердых или газообразных исходных материалов.As a method for growing each semiconductor layer, a molecular beam epitaxial growth method using solid or gaseous starting materials can be used.

В частности, индексы х, y и z, у которых конкретно не определены диапазоны значений, имеют значения в диапазоне от 0 до 1 и их правильно выбирают в зависимости от условий согласования параметров кристаллической решетки, условий несогласования параметров кристаллической решетки, величины диапазона ширины запрещенной зоны и величины показателя преломления относительно длины волны колебаний.In particular, the indices x, y and z, for which the ranges of values are not specifically defined, have values in the range from 0 to 1 and are chosen correctly depending on the conditions for matching the parameters of the crystal lattice, the conditions for the inconsistency of the parameters of the crystal lattice, the magnitude of the band gap and the magnitude of the refractive index relative to the wavelength of the oscillations.

В вышеописанных вариантах осуществления, хотя использовалась подложка GaAs n-типа, можно также и использовать подложку GaAs р-типа. В этом случае послойно наносят слои, имеющие противоположный тип проводимости по отношению к тем слоям, которые используются в полупроводниковых лазерных устройствах в вышеописанных вариантах осуществления.In the above embodiments, although an n-type GaAs substrate was used, a p-type GaAs substrate can also be used. In this case, layers having the opposite type of conductivity with respect to those layers used in semiconductor laser devices in the above embodiments are applied layer by layer.

Полупроводниковый лазерный элемент согласно каждому из вышеописанных вариантов осуществления позволяет генерировать лазерный луч с высоким уровнем выходной оптической мощности при поддержании основной поперечной моды. Настоящее изобретение эффективно не только в лазерных элементах, которые позволяют генерировать основную поперечную моду, но и в полупроводниковых лазерных элементах, которые генерируют в многомодовом режиме, в котором имеют область генерации шириной 3 мкм или шире, и таким образом можно получить высоконадежный элемент для многомодовой генерации с низким уровнем шумов и высоким к.п.д.The semiconductor laser element according to each of the above embodiments allows to generate a laser beam with a high level of output optical power while maintaining the main transverse mode. The present invention is effective not only in laser elements that allow generation of the main transverse mode, but also in semiconductor laser elements that generate in a multimode mode, in which they have a generation region 3 μm wide or wider, and thus a highly reliable element for multimode generation can be obtained low noise and high efficiency

Claims

1. A semiconductor laser device containing a GaAs substrate of the first conductivity type, a lower layer of a first conductivity type shell formed on a GaAs substrate, a lower light guide layer made of an undoped InGaP or first type of conductivity and formed on the lower shell layer, an active layer made of InGaAsP or InGaAs and formed on the lower light guide layer except for regions located adjacent to the edge of the lower light guide layer that are adjacent to opposite end surfaces of the floor a laser conductor device, where opposite end surfaces are perpendicular to the direction of propagation of the laser radiation that is generated in the semiconductor laser device, a first upper light guide layer made of an InGaP undoped type or a second type of conductivity and formed on an active layer, a second upper light guide layer made of an InGaP unalloyed type or second type of conductivity and formed over the first upper light guide layer and regions located p poison with the edge of the lower light guide layer, the upper cladding layer of the second conductivity type formed on the second upper light guide layer, the contact layer of the second conductivity type formed on the upper cladding layer.

2. The semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that it contains a comb structure, which is formed by removing more than one part of the upper layer of the shell and the contact layer, and the bottom of the comb structure has a width of 1.5 μm or more.

3. The semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that it further comprises an additional layer, a strip zone and a strip groove, wherein the additional layer is made of InGaAlP of the first conductivity type and is formed on the second upper light guide layer, which differs from the strip zone of the second upper the light guide layer, in order to form a strip groove that implements a window for supplying current, and the upper layer of the sheath is formed above an additional layer in order to fill the strip channel Ku, and the bottom of the groove strip has a width of 1.5 m or more.

4. The semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that the active layer is made of In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 , where 0≤x1≤0.3, and 0≤y1≤0.5, and the values of the product of relative deformation by the thickness of the active layer are in the range from -0.15 to +0.15 nm.

5. The semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that it contains an upper and lower barrier layers, the active layer being a deformed active layer with one or multiple quantum wells, while the upper and lower barrier layers made of InGaP are formed directly above and under a deformed active layer with a quantum well, and at least one of said upper and lower barrier layers is deformed in the opposite direction with respect to the deformed active layer with a quantum well, and the values of the sum of the first product and the second product are in the range from -0.15 to +0.15 nm, where the first product is the product of relative deformation by the thickness of the active layer, and the second product is the product of relative deformation by the full thickness at least one of said upper and lower barrier layers.

6. The semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that each lower shell layer and the upper shell layer are made of Al _z1 Ga _1-z1 As or In _x3 (Al _z3 Ga _1-z3 ) _1-x3 As _1-y3 P _y3 , where 0.55≤z1≤0.8, x3 = 0.49y3 ± 0.01, 0 <y3≤1 and 0 <z3≤1.

7. The semiconductor laser device according to claim 1, characterized in that each of the lower light guide layer and the first upper light guide layers is made of In _x2 Ga _1-x2 P, where x2 = 0.49 ± 0.01.

8. A semiconductor laser device comprising a first conductivity type GaAs substrate and a semiconductor layer formed on a GaAs substrate, the semiconductor layer including a first conductivity type shell layer formed on a GaAs substrate, a lower light guide layer made of InGaP undoped type or first type conductivity, and the lower light guide layer is formed on the lower layer of the cladding, an active layer with compression strain, made of any one of InGaAsP or InGaAs, and the active layer with def a compression layer is formed on the lower light guide layer, an upper light guide layer made of InGaP of an undoped type or a second conductivity type, the upper light guide layer being formed on an active layer with compression strain, and a part of the second conductivity type cladding layer, characterized in that the lower barrier layer made of InGaAsP and having a band gap greater than that of the active layer with compression deformation, is made between the lower light guide layer and the active layer with compression deformation, the upper barrier layer, and made from InGaAsP and having a band gap greater than that of the active layer with compression strain, made between the active layer with compression strain and the upper light guide layer, while parts of the lower barrier layer, the active layer with compression strain and the upper barrier layer adjacent to two opposite end surfaces among the end surfaces obtained by cleaving a semiconductor layer, the opposite end surfaces forming a resonant end surface, the lower and the upper light guide layers have a band gap greater than that of the active layer with compression deformation, and the upper light guide layer is buried in the remote parts of the lower barrier layer, the active layer with compression strain and the upper barrier layer.

9. The semiconductor laser device according to claim 8, characterized in that the active layer with compression strain is made of In _x3 Ga _1-x3 As _1-y3 P _y3 where 0,49≤x3≤0,4, 0≤y3≤0, one.

10. The semiconductor laser device according to claim 8, characterized in that the contact layer of the second conductivity type is formed in the region located on the part of the shell layer of the second conductivity type, the region excluding the region corresponding to the parts where the lower barrier layer, the active layer with deformation, are removed of compression, both the upper barrier layer and the insulating film are formed in a region located on a part of the shell layer of the second type of conductivity, the region corresponding to the parts where the lower barrier layer active with compressive deformation layer and upper barrier layer.

11. The semiconductor laser device according to claim 8, characterized in that the comb part is formed, which is formed by removing both sides of the strip-shaped part of the shell layer of the second type of conductivity, which extends from one resonant end surface to another resonant end surface and from the upper surface of a part of the shell layer of the second type of conductivity to a predetermined position.

12. The semiconductor laser device of claim 8, wherein the part of the second conductivity type cladding layer comprises a first second conductivity type cladding layer formed on the upper light guide layer, a first layer for stopping the etching process of the second conductivity type, made of InGaP and formed on the first layer of the shell, the second layer to stop the etching process, made of GaAs and having a hole for the injection of current in the form of a strip, extending from one resonator end surface to another a resonant end surface, wherein a second layer for terminating the etching process is formed on the first layer to terminate the etching process, a layer for restricting the current of the first type of conductivity made of InGaAlP and having a hole in the form of a strip for injecting current, extending from one resonant end surface to another resonator end surface, the current limiting layer being formed on the second layer to stop the etching process, the sealing layer of the first type of conductivity, made of the inventive InGaP and having an opening in a strip for current injection, extending from one end surface of the resonator to the other resonator end face, wherein the sealing layer formed on the current limiting layer and a second cladding layer of the second conductivity type formed on the sealing layer.

13. The semiconductor laser device according to claim 8, characterized in that the part of the shell layer of the second type of conductivity contains a layer for stopping the etching process made of GaAs and having a hole for injecting current in the form of a strip extending from one resonant end surface to another resonant end surface surface, and a layer to stop the etching process is formed on the upper light guide layer, a layer for limiting the current of the first type of conductivity, made of InGaAlP and having a hole in the form of strips for injecting current, extending from one resonator end surface to another resonant end surface, wherein the current limiting layer is formed on the etching termination layer, a first conductivity type sealing layer made of InGaP and having an opening in the form of a current injection strip extending from one resonator end surface to another resonant end surface, the sealing layer being formed on the current limiting layer, and the second type shell layer n conductivity formed on the sealing layer.

14. The semiconductor laser device of claim 8, characterized in that each of the layers of the shell is made of any of AlGaAs, InGaAlP and InGaAlAsP, which are matched according to the constant crystal lattice with the GaAs substrate.

15. The semiconductor laser device according to claim 8, characterized in that the lower and upper barrier layers consist respectively of In _x1 Ga _1-x1 As _1-y1 P _y1 , where 0≤x1≤0.3 and 0≤y1≤0, 6.

16. The semiconductor laser device of claim 8, characterized in that the lower and upper barrier layers consist of two layers, respectively, comprising a barrier layer made of In _x2 Ga _1-x2 As _1-y2 P _y2 , where 0≤x2≤0 , 3 and x2 = 0.49y2, and a barrier layer with relative tensile strain made of In _x4 Ga _1-x4 As _1-y4 P _y4 , where 0.49y4>x4> 0 and 0 <y4 <0.5, wherein the barrier layer with tensile strain of the two mentioned layers is located adjacent to the active layer with compression strain.

17. A method of manufacturing a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor layers, including an active layer with compression strain, are layered on a substrate, and the resonant end surface is formed using two opposite end surfaces, the method comprising the following steps:

layering the first conductivity type sheath layer on the GaAs substrate of the first type of conductivity, form a lower InGaP conductive layer of the first type of conductivity or undoped type on the first conductivity type sheath layer, the lower light guide layer having a band gap greater than the active layer with compression strain, layering the lower the InGaAsP barrier layer on the lower light guide layer, the lower barrier layer having a band gap greater than the active layer with compression strain, layered the active layer with a def by compression compression, made of any of InGaAsP and InGaAs, on the lower barrier layer, the upper InGaAsP barrier layer is layered on the active layer with compression deformation, the upper barrier layer having a band gap greater than that of the active layer with compression deformation, the InGaP sealing layer is layered on the upper barrier layer, lay the GaAs sealing layer on the InGaP sealing layer, remove part of the GaAs sealing layer near the end surface adjacent to the resonant end surface, remove the part of the sealing the InGaP layer near the end surface using the GaAs sealing layer as protection, remove the GaAs sealing layer, which is used as protection, and at the same time remove the parts near the end surfaces of the upper barrier layer, the active layer with compression strain and the lower barrier layer using the sealing layer InGaP as protection, form the upper InGaP light guide layer of the second type of conductivity or unalloyed type, having a band gap greater than that of the active layer with a defor atsiey compression on remote parts of the near end surface of the InGaP layer and the sealant, and form part of the cladding layer of the second conductivity type on the upper light-guiding layer.

18. A method of manufacturing a semiconductor laser device according to 17, characterized in that a part of the second layer of the shell of the second type of conductivity is formed in accordance with the steps: lay the first layer of the shell of the second type of conductivity on the upper light guide layer, lay the first InGaP layer to stop the etching process of the second type conductivity on the first layer of the shell, layering a second GaAs layer to stop the etching process on the first layer to stop the etching process, layering an InGaAlP layer to limit the current of the first type and conductivity on the second layer to stop the etching process, lay the InGaP sealing layer of the first type of conductivity on the current limiting layer, lay the second GaAs sealing layer on the InGaP sealing layer, remove the part of the second GaAs sealing layer corresponding to the passage in the form of a strip for current injection, remove parts of the InGaP sealing layer of the first type of conductivity and the current limiting layer, which must be used as a passage for current injection using a second sealing layer about the GaAs layer as protection, remove the second GaAs sealing layer used as protection, and at the same time remove part of the second layer to stop the etching process, which must be used as a current injection passage, using the InGaP sealing layer of the first conductivity type as protection , and form a second layer of the shell of the second type of conductivity in order to close the passage for current injection.

19. A method of manufacturing a semiconductor laser device according to 17, characterized in that a part of the second-conductivity type sheath layer is formed in accordance with the steps: a GaAs layer is layered to stop the etching process on the upper light guide layer, an InGaAlP layer is layered to limit the current of the first type of conductivity to the second layer to stop the etching process, lay the InGaP sealing layer of the first type of conductivity on the current limiting layer, lay the second GaAs sealing layer on the InGaP sealing layer, remove the parts of the second GaAs sealing layer corresponding to the passage in the form of a strip for current injection, remove the parts of the InGaP sealing layer of the first conductivity type and the current limiting layer, which must be used as the current injection passage, using the second GaAs sealing layer as protection, remove the second GaAs sealing layer used as protection, and at the same time remove part of the GaAs layer to stop the etching process, which must be used as a passage for and current injection using an InGaP sealing layer of the first type of conductivity as a protection, and a shell layer of the second type of conductivity is formed in order to close the current injection passage.

Priorities for claims:

04/25/2001 according to claims 1-7;

05/28/2001 according to claims 8-19.