JP2000332358A - Ridge waveguide type semiconductor laser device and its manufacture - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a ridge waveguide type semiconductor layer device with good reliability and its manufacturing method by improving laser characteristic. SOLUTION: The device comprises a clad layer 3 laminated on a GaAs substrate 2 one by one, an active layer 4, a clad layer 5, a GaAs cap layer 6, a ridge part 7 formed by etching from right and left of a central part of the GaAs cap layer 6 to the middle of the clad layer 5 leaving the central part thereof, GaAs current constriction layers 8, 8 having the ridge part 7 on the clad layer 5 between and a GaAs contact layer 9. A width L0 of the GaAs cap layer 6 is made narrower than an upper end width L1 of the clad layer 5 adjacent to the GaAs cap layer 6 for covering an upper edge face of the clad layer 5 with the GaAs current constriction layers 8, 8. Furthermore, in this method, the GaAs cap layer 6 is etched by using ammonia etchant.

Description

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

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、情報処理や通信、
計測機器に用いられる半導体レーザ素子及びその製造方
法に係わり、特に、リッジ導波路型半導体レ−ザ素子及
びその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to information processing, communication,
The present invention relates to a semiconductor laser device used for measuring equipment and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a ridge waveguide type semiconductor laser device and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】一般的に、情報処理や通信等に用いられ
る半導体レーザ素子は、高い信頼性が得られることから
リッジ導波路型が用いられる。以下に、従来のリッジ導
波路型半導体レーザ素子について図４及び図５を用いて
説明する。図４は、従来のリッジ導波路型半導体レーザ
素子を示す断面図である。図５は、従来のリッジ導波路
型半導体レーザ素子の製造方法を示す製造工程図であ
る。2. Description of the Related Art Generally, a ridge waveguide type semiconductor laser device used for information processing and communication is used because of its high reliability. Hereinafter, a conventional ridge waveguide type semiconductor laser device will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a sectional view showing a conventional ridge waveguide type semiconductor laser device. FIG. 5 is a manufacturing process diagram showing a method for manufacturing a conventional ridge waveguide type semiconductor laser device.

【０００３】まず始めに、リッジ導波路型半導体レーザ
素子１３の構成及び動作について説明する。図４に示す
ように、従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子１３
は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３、厚さ０．１３μｍのアンドープＡｌ
ＧａＡｓ活性層４、厚さ１μｍのｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層５（０．４５≦Ｘ≦０．５５）、０．３μｍ
のｐ型ＧａＡｓキャップ層６が順次積層されている。First, the configuration and operation of the ridge waveguide type semiconductor laser device 13 will be described. As shown in FIG. 4, the conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 13
Is an n-type AlGa having a thickness of 1 μm on an n-type GaAs substrate 2.
As clad layer 3, undoped Al 0.13 μm thick
GaAs active layer 4, 1 μm thick p-type Al _x Ga ₁ -x As
Cladding layer 5 (0.45 ≦ X ≦ 0.55), 0.3 μm
P-type GaAs cap layers 6 are sequentially stacked.

【０００４】更に、レーザ光の出射方向にｐ型ＧａＡｓ
キャップ層６の中央部を残してこの中央部の左右からｐ
型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の途中までエッチング
形成されたストライプ状のリッジ部７が形成され、ｐ型
Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５上にリッジ部７を挟持し
た厚さ０．８μｍの一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,
８が形成されている。更にまた、リッジ部７及び一対の
ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８上に厚さ２μｍのｐ型Ｇ
ａＡｓコンタクト層９、ｐ型オーミック電極１０が順次
形成されている。なお、これらの層の積層方向と反対側
のｎ型ＧａＡｓ基板２には、ｎ型オーミック電極１１が
形成されている。Further, the p-type GaAs
The central portion of the cap layer 6 is left and p
Type Al _X Ga _1-X As cladding layer striped ridge portion 7 which is etched up to the middle of 5 is formed, the thickness of which sandwiches p-type Al _X Ga _1-X As cladding layer 5 ridge portion 7 on A pair of 0.8 μm n-type GaAs current confinement layers 8,
8 are formed. Furthermore, a p-type G layer having a thickness of 2 μm is formed on the ridge portion 7 and the pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8.
An aAs contact layer 9 and a p-type ohmic electrode 10 are sequentially formed. Note that an n-type ohmic electrode 11 is formed on the n-type GaAs substrate 2 on the opposite side of the stacking direction of these layers.

【０００５】この従来のリッジ導波路型半導体レーザ素
子１３の動作は以下のようにして行う。ｐ型オーミック
電極１０側から発振しきい値以上の電流をｎ型オーミッ
ク電極１１側に向かって流すと、この電流は、ｐ型Ｇａ
Ａｓコンタクト層９→リッジ部７→アンドープＡｌＧａ
Ａｓ活性層４→ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３→ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板２の経路を流れ、リッジ部７下部に相当する
アンドープＡｌＧａＡｓ活性層４部分（発光部Ｐ）から
レーザ光を出射する。The operation of this conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 13 is performed as follows. When a current equal to or higher than the oscillation threshold is supplied from the p-type ohmic electrode 10 toward the n-type ohmic electrode 11, this current becomes
As contact layer 9 → ridge 7 → undoped AlGa
As active layer 4 → n-type AlGaAs cladding layer 3 → n-type G
Laser light is emitted from the undoped AlGaAs active layer 4 portion (light emitting portion P) corresponding to the lower portion of the ridge portion 7 by flowing through the path of the aAs substrate 2.

【０００６】次に、リッジ導波路型半導体レーザ素子１
３の製造方法について図５を用いて説明する。 （第１工程）図５（Ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法に
より、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層３と、アンドープＡｌＧａＡｓ活性層
４、厚さ１μｍのｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５
と、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＡｓキャップ層６とを順
次積層する。Next, a ridge waveguide type semiconductor laser device 1
3 will be described with reference to FIG. (First Step) As shown in FIG. 5A, an n-type AlG having a thickness of 1 μm is formed on an n-type GaAs substrate 2 by MOCVD.
aAs clad layer 3, undoped AlGaAs active layer 4, 1 μm thick p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5
And a p-type GaAs cap layer 6 having a thickness of 0.1 μm are sequentially laminated.

【０００７】（第２工程）次に、図５（Ｂ）に示すよう
に、スパッタ法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６上に
ＳｉＯ₂層を形成し、フォトリソグラフィ法及びエッチ
ング法により所定ピッチを有するＳｉＯ₂パターン１２
を形成する。更に、燐酸系エッチング液を用いて、Ｓｉ
Ｏ₂パターン１２で覆われた以外のｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層６からｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の途中ま
でエッチングを行い、ストライプ状のリッジ部７を形成
する。(Second Step) Next, as shown in FIG. 5B, an SiO ₂ layer is formed on the p-type GaAs cap layer 6 by sputtering, and a predetermined pitch is formed by photolithography and etching. Having SiO ₂ pattern 12
To form Further, using a phosphoric acid-based etching solution,
Etching is performed from the p-type GaAs cap layer 6 except for the portion covered with the O ₂ pattern 12 to the middle of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 to form a stripe-shaped ridge portion 7.

【０００８】（第３工程）続いて、図５（Ｃ）に示すよ
うに、ＭＯＣＶＤ法を用いて、リッジ部７の両側面及び
ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５上に厚さ０．８μｍ
の一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８を選択成長す
る。この際、一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８は、
ＳｉＯ₂パターン１２上には成長しないので選択成長が
可能となる。(Third Step) Subsequently, as shown in FIG. 5C, a thickness is formed on both side surfaces of the ridge portion 7 and on the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 by MOCVD. 0.8 μm
The pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8 are selectively grown. At this time, the pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8
Since it does not grow on the SiO ₂ pattern 12, selective growth becomes possible.

【０００９】ここで、選択成長がどのように行われるか
を考える。一般的に、ＭＯＣＶＤ法では有機金属化合物
と水素化合物を用いて高温で反応させることによって、
成長が行われる。ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの成長では、
有機金属化合物としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）、
ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＩ（トリメチ
ルインジウム）、水素化合物としてＡｓＨ₃、ＰＨ₃、ｎ
型ド―パント及びｐ型ドーパントとしてＳｉＨ₄（シラ
ン）及びＤＥＺｎ（ジエチルジンク）が用いられる。Ａ
ｌＧａＡｓやＧａＡｓの半導体結晶に有機化合物や水素
化合物が達すると、ＡｌＧａＡｓやＧａＡｓの半導体結
晶は、有機金属化合物を金属元素と有機アルキル基に、
水素化合物を水素とその化合物に分解させる触媒作用が
ある。Here, how selective growth is performed will be considered. Generally, in MOCVD, an organometallic compound and a hydrogen compound are used to react at a high temperature,
Growth takes place. In the growth of AlGaAs or GaAs,
TMG (trimethylgallium) as an organometallic compound,
TMA (trimethylaluminum), TMI (trimethylindium), AsH ₃ , PH ₃ , n as hydrogen compounds
SiH ₄ (silane) and DEZn (diethyl zinc) are used as the type dopant and the p-type dopant. A
When an organic compound or a hydrogen compound reaches the lGaAs or GaAs semiconductor crystal, the AlGaAs or GaAs semiconductor crystal converts the organometallic compound into a metal element and an organic alkyl group.
It has a catalytic action to decompose hydrogen compounds into hydrogen and its compounds.

【００１０】このため、ＴＭＧ、ＡｓＨ₃及びＳｉＨ₄が
ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５やｐ型ＧａＡｓキャ
ップ層６に達すると、ＴＭＧは、Ｇａとトリメチル基
に、ＡｓＨ₃は、Ａｓと水素に、ＳｉＨ₄はＳｉと水素に
分解する。この後、Ｇａ、Ａｓ及びＳｉは、ｐ型Ａｌ_X
Ｇａ_1-XＡｓクラッド層５及びｐ型ＧａＡｓキャップ層
６上で互いに化学結合して、一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭
窄層８,８がリッジ部７の両側面及びｐ型Ａｌ_XＧａ_1-X
Ａｓクラッド層５上に形成することになる。Therefore, when TMG, AsH ₃ and SiH ₄ reach the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 and the p-type GaAs cap layer 6, TMG becomes Ga and a trimethyl group, and AsH ₃ becomes SiH ₄ is decomposed into As and hydrogen, and SiH ₄ is decomposed into Si and hydrogen. Thereafter, Ga, As and Si are converted into p-type Al _x
The pair of n-type GaAs current confinement layers 8 and 8 are chemically bonded to each other on the Ga _1-x As clad layer 5 and the p-type GaAs cap layer 6 to form both sides of the ridge portion 7 and the p-type Al _x Ga _1-x
It will be formed on the As clad layer 5.

【００１１】一方、上記のＴＭＧ、ＡｓＨ₃及びＳｉＨ₄
がＳｉＯ₂等の絶縁物上に到達しても、ＳｉＯ₂等の絶縁
物には、触媒作用がないので、ＴＭＧ、ＡｓＨ₃及びＳ
ｉＨ ₄は分解せず化学反応もなく成長が行われない。こ
のため、ＳｉＯ₂パターン１２上には、成長せず、リッ
ジ部７の両側面及びｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５
上のみに成長するのである。On the other hand, the above-mentioned TMG, AsH_ThreeAnd SiH_Four
Is SiO_TwoEtc., even if it reaches the insulator such as_TwoEtc. insulation
The product has no catalytic action, so TMG, AsH_ThreeAnd S
iH _FourDoes not decompose or grow without chemical reaction. This
For SiO_TwoIt does not grow on the pattern 12
Both sides of the joint 7 and p-type Al_XGa_1-XAs clad layer 5
It grows only on top.

【００１２】（第４工程）次に、図５（Ｄ）に示すよう
に、ＳｉＯ₂パターン１２を除去し、ＭＯＣＶＤ法を用
いて、厚さ２μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層９を形成
する。(Fourth Step) Next, as shown in FIG. 5D, the SiO ₂ pattern 12 is removed, and a 2 μm-thick p-type GaAs contact layer 9 is formed by MOCVD.

【００１３】（第５工程）更に、真空蒸着法により、ｐ
型ＧａＡｓコンタクト層９上にｐ型オーミック電極１０
を形成し、積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２にｎ
型オーミック電極１１を形成して、図４に示すリッジ導
波路型半導体レーザ素子１３が得られる。(Fifth step) Further, by vacuum evaporation, p
P-type ohmic electrode 10 on p-type GaAs contact layer 9
Is formed on the n-type GaAs substrate 2 on the side opposite to the lamination direction.
By forming the shaped ohmic electrode 11, the ridge waveguide type semiconductor laser device 13 shown in FIG. 4 is obtained.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
リッジ導波路型半導体レーザ素子１３及びその製造方法
には以下の問題点を有していた。（第２工程）に示すよ
うに、リッジ部７を形成すると、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層５が露出するので、この表面が空気に晒さ
れ、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の露出面には、
酸化物が形成される。この後、（第３工程）に示すよう
に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、ｐ型Ａｌ_XＧａ_{1 -X}Ａｓクラ
ッド層５上及びリッジ部７の両側面に一対のｎ型ＧａＡ
ｓ電流狭窄層８,８を形成すると、この酸化物の影響に
より一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８とリッジ部７
との界面及び一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８とｐ
型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５との界面に結晶欠陥や
転位が発生しやすくなる。これらの結晶欠陥や転位は、
界面準位を生じる。However, the conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 13 and its manufacturing method have the following problems. As shown in (second step), when the ridge portion 7 is formed, the p-type Al _x Ga ₁ -x As
Since the clad layer 5 is exposed, this surface is exposed to air, and the exposed surface of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 has
An oxide is formed. Thereafter, as shown in (third step), a pair of n-type GaAs is formed on the p-type Al _x Ga _{1 -x} As clad layer 5 and on both side surfaces of the ridge portion 7 by MOCVD.
When the s current confinement layers 8, 8 are formed, a pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8 and the ridge 7
And a pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8 and p
Crystal defects and dislocations are likely to occur at the interface with the type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5. These crystal defects and dislocations
Generates interface states.

【００１５】一方、ｐ型オーミック電極１０から電流を
注入してレーザ光を出射する際、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層６の厚さは、０．１μｍと薄いので、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層６の上端幅Ｌ₂は、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６
の下端幅と略等しく、かつｐ型ＧａＡｓキャップ層６と
隣接するｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の上端幅Ｌ
₃とも略等しくなるため、この電流は、リッジ部７の中
央部だけでなく、リッジ部７と一対のｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層８,８の界面に沿って流れる。このため、リッジ
部７と一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８の界面に沿
って流れる電流は、リッジ部７と一対のｎ型ＧａＡｓ電
流狭窄層８,８の界面に生じた界面準位を介して流れ
る。この界面準位を介して流れる電流は、レーザ発振に
寄与しない無効電流となる。この結果、しきい値電流の
上昇を生じ、レーザ特性を劣化させ、信頼性を低下させ
ていた。On the other hand, when a laser beam is emitted by injecting a current from the p-type ohmic electrode 10, the thickness of the p-type GaAs cap layer 6 is as thin as 0.1 μm. L ₂ is a p-type GaAs cap layer 6
And the upper end width L of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 which is substantially equal to the lower end width of the p-type GaAs cap layer 6
_Since this value is also substantially equal to ₃ , the current flows not only at the center of the ridge portion 7 but also along the interface between the ridge portion 7 and the pair of n-type GaAs current confinement layers 8. For this reason, the current flowing along the interface between the ridge portion 7 and the pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8 is caused by the interface state generated at the interface between the ridge portion 7 and the pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8. Flows through. The current flowing through this interface state becomes a reactive current that does not contribute to laser oscillation. As a result, the threshold current is increased, the laser characteristics are degraded, and the reliability is reduced.

【００１６】そこで、本発明は、上記のような問題点を
解消するためになされたもので、レーザ特性を向上さ
せ、良好な信頼性を有するリッジ導波路型半導体レ−ザ
素子及びその製造方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a ridge waveguide type semiconductor laser device having improved laser characteristics and excellent reliability, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】本発明のリッジ導波路型
半導体レーザ素子における第１の発明は、第1導電型Ｇ
ａＡｓ基板と、前記第１導電型ＧａＡｓ基板上に順次積
層された第1導電型ＡｌＧａＡｓクラッド層と、活性層
と、第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層（０．４５
≦Ｘ≦０．５５）と、第２導電型ＧａＡｓキャップ層
と、この第２導電型ＧａＡｓキャップ層の中央部を残し
て該中央部の左右から前記第２導電型Ａｌ _XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層の途中までレーザ光の出射方向にエッチング
形成されたストライプ状のリッジ部と、前記第２導電型
Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層上に形成され、かつ前記リ
ッジ部を挟持したストライプ状の一対の第１導電型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層と、前記リッジ部及び前記一対の第１導
電型ＧａＡｓ電流狭窄層上に形成された第２導電型Ｇａ
Ａｓコンタクト層とからなるリッジ導波路型半導体レー
ザ素子において、前記リッジ部における前記第２導電型
Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上端面が前記一対の第１
導電型ＧａＡｓ電流狭窄層で覆われるように、前記第２
導電型ＧａＡｓキャップ層の幅を前記第２導電型ＧａＡ
ｓキャップ層と隣接する前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡ
ｓクラッド層の上端幅よりも狭くしたことを特徴とす
る。第２の発明におけるリッジ導波路型半導体レーザ素
子の製造方法は、第１導電型ＧａＡｓ基板上に第1導電
型ＡｌＧａＡｓクラッド層と、活性層と、第２導電型Ａ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層（０．４５≦Ｘ≦０．５５）
と、第２導電型ＧａＡｓキャップ層とを順次積層し、こ
の第２導電型ＧａＡｓキャップ層上の中央部に絶縁層パ
ターンを形成し、この絶縁層パターンに覆われた以外の
第２導電型ＧａＡｓキャップ層からレーザ光の出射方向
に前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の途中ま
でエッチングしてストライプ状のリッジ部を形成し、次
に、前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層上に前
記リッジ部を挟持したストライプ状の一対の第１導電型
ＧａＡｓ電流狭窄層を形成後、前記絶縁層パターンを除
去し、前記リッジ部及び前記一対の第１導電型ＧａＡｓ
電流狭窄層上に第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を積層
してなるリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法に
おいて、前記リッジ部を形成後、アンモニア系エッチン
グ液を用いて、前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層をエ
ッチングして、前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層の幅
を前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層と隣接する前記第
２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上端幅よりも狭
くして、前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_{1 -X}Ａｓクラッド層の
上端部が前記一対の第１導電型ＧａＡｓ電流狭窄層で覆
われるようにしたことを特徴とする。第３の発明は、請
求項２記載のリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方
法において、前記アンモニア系エッチング液は、アンモ
ニア水：過酸化水素水＝１：Ｖ（１０<Ｖ<１０００）の
体積比であることを特徴とする。The ridge waveguide type of the present invention is provided.
The first invention of the semiconductor laser device is the first conductivity type G
an aAs substrate and the first conductivity type GaAs substrate.
A first conductivity type AlGaAs cladding layer and an active layer
And the second conductivity type Al_XGa_1-XAs cladding layer (0.45
≦ X ≦ 0.55) and the second conductivity type GaAs cap layer
And leave a central portion of the GaAs cap layer of the second conductivity type.
The second conductivity type Al from the left and right of the central part. _XGa_1-XAs
Etching in the direction of laser light emission halfway through the cladding layer
The formed stripe-shaped ridge portion and the second conductivity type;
Al_XGa_1-XFormed on an As clad layer, and
A pair of first conductivity type Ga having a stripe
An As current confinement layer, the ridge portion, and the pair of first conductive layers;
Second conductivity type Ga formed on the current type GaAs current confinement layer
Ridge waveguide type semiconductor laser comprising As contact layer
The second conductivity type in the ridge portion.
Al_XGa_1-XThe upper end surface of the As cladding layer is
The second conductive type GaAs current confinement layer is covered with the second
The width of the conductive type GaAs cap layer is set to the second conductive type GaAs.
the second conductivity type Al adjacent to the s cap layer_XGa_1-XA
characterized in that it is narrower than the upper end width of the s-cladding layer.
You. Ridge waveguide type semiconductor laser device in the second invention
The method of manufacturing a semiconductor device includes the steps of:
AlGaAs cladding layer, active layer, and second conductivity type A
l_XGa_1-XAs cladding layer (0.45 ≦ X ≦ 0.55)
And a GaAs cap layer of the second conductivity type are sequentially laminated.
The insulating layer is located at the center on the GaAs cap layer of the second conductivity type.
Turns are formed and covered by this insulating layer pattern
Emission direction of laser light from second conductivity type GaAs cap layer
The second conductivity type Al_XGa_1-XIn the middle of the As cladding layer
To form a stripe-shaped ridge,
The second conductivity type Al_XGa_1-XOn the As cladding layer
A pair of stripe-shaped first conductivity types sandwiching the ridge portion
After forming the GaAs current confinement layer, the insulating layer pattern is removed.
The ridge and the pair of first conductivity type GaAs
A second conductivity type GaAs contact layer is laminated on the current confinement layer
Ridge waveguide semiconductor laser device manufacturing method
After the formation of the ridge, the ammonia-based etchant
The GaAs cap layer of the second conductivity type is etched using an etching solution.
And the width of the second conductivity type GaAs cap layer.
Is connected to the second conductivity type GaAs cap layer.
2-conductivity type Al_XGa_1-XNarrower than top width of As clad layer
Thus, the second conductivity type Al_XGa_{1 -X}As clad layer
The upper end is covered with the pair of first conductivity type GaAs current confinement layers.
It is characterized by being made to be performed. The third invention is a contract
A method for manufacturing a ridge waveguide type semiconductor laser device according to claim 2.
In the method, the ammonia-based etching solution is
Near water: Hydrogen peroxide solution = 1: V (10 <V <1000)
It is characterized by a volume ratio.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】本発明のリッジ導波路型半導体レ
ーザ素子及びその製造方法の一実施形態について図１乃
至図３を用いて説明する。図１は、本発明のリッジ導波
路型半導体レーザ素子を示す断面図である。図２は、本
発明のリッジ導波路型半導体レーザ素子のレーザ特性を
示す図である。図２中、横軸は、注入電流Ｉ（ｍＡ）、
縦軸は、レーザ光出力Ｐ（ｍＷ）である。図３は、本発
明のリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法を示す
製造工程図である。従来技術と同一構成には同一符号を
用いて、その詳細な説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a ridge waveguide type semiconductor laser device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a sectional view showing a ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing laser characteristics of the ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention. In FIG. 2, the horizontal axis represents the injection current I (mA),
The vertical axis is the laser light output P (mW). FIG. 3 is a manufacturing process diagram showing a method for manufacturing the ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention. The same components as those of the related art are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

【００１９】まず始めに、本発明のリッジ導波路型半導
体レーザ素子の構成及びその動作について説明する。本
発明のリッジ導波路型半導体レーザ素子１は、従来のリ
ッジ導波路型半導体レーザ素子１３の代わりにリッジ部
７におけるｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５（０.４
５≦Ｘ≦０.５５）の上端部が一対のｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層８,８で覆われるようにレーザ光出射方向におけ
るｐ型ＧａＡｓキャップ層６の幅Ｌ₀をｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層６と隣接するｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層
５の上端幅Ｌ₁よりも狭くしたものである。図１に示す
ように、本発明のリッジ導波路型半導体レーザ素子１
は、ｎ型ＧａＡｓ基板２上に厚さ１μｍのｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３と、厚さ０．１３μｍのアンドープＡ
ｌＧａＡｓ活性層４と、厚さ１μｍのｐ型Ａｌ_XＧａ_1-X
Ａｓクラッド層５と、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層６とが順次積層されている。First, the configuration and operation of the ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention will be described. The ridge waveguide type semiconductor laser device 1 according to the present invention is different from the conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 13 in that the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 (0.4) in the ridge portion 7 is used.
(5 ≦ X ≦ 0.55) so that the width L ₀ of the p-type GaAs cap layer 6 in the laser light emission direction is changed so that the upper end portion of the p-type GaAs cap layer 6 is covered with the pair of n-type GaAs current confinement layers 8. it is obtained by narrower than the upper end width L ₁ of p-type Al _X Ga _1-X as cladding layer 5 adjacent to the. As shown in FIG. 1, a ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention
Is an n-type AlGa having a thickness of 1 μm on an n-type GaAs substrate 2.
As clad layer 3 and undoped A having a thickness of 0.13 μm
1GaAs active layer 4 and 1 μm thick p-type Al _x Ga _1-x
An As clad layer 5 and a p-type GaAs cap layer 6 having a thickness of 0.1 μm are sequentially laminated.

【００２０】更に、レーザ光の出射方向にｐ型ＧａＡｓ
キャップ層６の中央部を残してこの中央部の左右からｐ
型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の途中までエッチング
形成されたストライプ状のリッジ部７を有し、このリッ
ジ部７におけるｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の上
端部が一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８で覆われる
ように、レーザ光出射方向におけるｐ型ＧａＡｓキャッ
プ層６の幅Ｌ₀をｐ型ＧａＡｓキャップ層６と隣接する
ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の上端幅Ｌ ₁よりも
狭くなっている。Further, p-type GaAs is emitted in the emission direction of the laser light.
The central portion of the cap layer 6 is left and p
Type Al_XGa_1-XEtching to the middle of As clad layer 5
It has a stripe-shaped ridge portion 7 formed,
P-type Al in the part 7_XGa_1-XOn the As clad layer 5
The ends are covered with a pair of n-type GaAs current confinement layers 8,8.
As described above, the p-type GaAs
Width L of the layer 6₀Is adjacent to the p-type GaAs cap layer 6
p-type Al_XGa_1-XTop width L of As clad layer 5 ₁than
It is getting smaller.

【００２１】更にまた、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド
層５上には、リッジ部７を挟持した厚さ０．８μｍの一
対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８が形成されている。
このリッジ部７及び一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,
８上には、厚さ２μｍのｐ型ＧａＡｓコンタクト層９、
ｐ型オーミック電極１０が順次形成されている。なお、
これらの層の積層方向と反対側のｎ型ＧａＡｓ基板２に
は、ｎ型オーミック電極１１が形成されている。Further, on the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5, a pair of 0.8 μm-thick n-type GaAs current confinement layers 8, 8 sandwiching the ridge portion 7 are formed. .
The ridge 7 and a pair of n-type GaAs current confinement layers 8,
8, a p-type GaAs contact layer 9 having a thickness of 2 μm;
P-type ohmic electrodes 10 are sequentially formed. In addition,
An n-type ohmic electrode 11 is formed on the n-type GaAs substrate 2 on the opposite side of the stacking direction of these layers.

【００２２】次に、本発明のリッジ導波路型半導体レー
ザ素子１の動作について説明する。ｐ型オーミック電極
１０側から発振しきい値以上の電流をｎ型オーミック電
極１１側に向かって流すと、この電流は、ｐ型ＧａＡｓ
コンタクト層９→リッジ部７→アンドープＧａＡｌＡｓ
活性層４→ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３→ｎ型ＧａＡ
ｓ基板２の経路を流れ、リッジ部７下部に相当するアン
ドープＧａＡｌＡｓ活性層４部分（発光部Ｐ）からレー
ザ光を出射する。Next, the operation of the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention will be described. When a current equal to or higher than the oscillation threshold value flows from the p-type ohmic electrode 10 toward the n-type ohmic electrode 11, this current becomes
Contact layer 9 → ridge 7 → undoped GaAlAs
Active layer 4 → n-type AlGaAs cladding layer 3 → n-type GaAs
Laser light is emitted from the undoped GaAlAs active layer 4 portion (light emitting portion P) corresponding to the lower portion of the ridge portion 7 by flowing through the path of the s substrate 2.

【００２３】次に、本発明のリッジ導波路型半導体レー
ザ素子１のレーザ特性について図２を用いて説明する。
図２中、Ａは、本発明のリッジ導波路型半導体レーザ素
子１、Ｂは、従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子１
３を示す。本発明のリッジ導波路型半導体レーザ素子１
のしきい値電流は、４０ｍＡ、レーザ光出力Ｐが３ｍＷ
の時の注入電流は、５０ｍＡである。一方、従来のリッ
ジ導波路型半導体レーザ素子１３のしきい値電流は、４
５ｍＡ、レーザ光出力Ｐが３ｍＷの時の注入電流は、６
０ｍＡである。この結果、本発明のリッジ導波路型半導
体レーザ素子１は、従来のリッジ導波路型半導体レーザ
素子１３に比べ、しきい値電流が低減され、低い動作電
流で高いレーザ光出力が得られることがわかる。更に、
周囲温度７０℃、レーザ光出力３ｍＷの条件で連続通電
試験を行った結果、注入電流が２０％以上上昇するのに
必要とする時間は１０００時間以上であり、十分な信頼
性を有していることがわかった。Next, laser characteristics of the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 2, A is a ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention, and B is a conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 1.
3 is shown. Ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention
Is 40 mA and the laser light output P is 3 mW.
In this case, the injection current is 50 mA. On the other hand, the threshold current of the conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 13 is 4
The injection current at the time of 5 mA and the laser light output P is 3 mW is 6
0 mA. As a result, in the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention, the threshold current is reduced and a high laser light output can be obtained with a low operating current, as compared with the conventional ridge waveguide type semiconductor laser device 13. Understand. Furthermore,
As a result of conducting a continuous energization test under the conditions of an ambient temperature of 70 ° C. and a laser beam output of 3 mW, the time required for the injection current to increase by 20% or more is 1000 hours or more, and the device has sufficient reliability. I understand.

【００２４】以上のように、リッジ部７におけるｐ型Ａ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の上端部が一対のｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層８,８で覆われるように、レーザ光出射
方向におけるｐ型ＧａＡｓキャップ層６の幅Ｌ₀をｐ型
ＧａＡｓキャップ層６と隣接するｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層５の上端幅Ｌ₁よりも狭くしているので、リ
ッジ部７を流れる電流がリッジ部７の両側部よりも中央
部に集中して流すことができる。このため、リッジ部７
と一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８の界面に生じる
界面準位を介してレーザ発振に寄与しない無効電流を低
減することができ、低いしきい値電流で動作するリッジ
導波路型半導体レーザ素子１を得ることができる。ま
た、低いしきい値電流で動作するので、発熱が少なく、
信頼性を向上させることができる。As described above, the p-type A
The upper end of the l _x Ga _1-x As cladding layer 5 has a pair of n-type Ga
The width L ₀ of the p-type GaAs cap layer 6 in the laser light emission direction is set to be p-type Al _x Ga ₁ -x As adjacent to the p-type GaAs cap layer 6 so as to be covered with the As current confinement layers 8.
Since the upper end width L ₁ of the cladding layer 5 is smaller than the upper end width L ₁ , the current flowing through the ridge portion 7 can be concentrated on the central portion rather than on both sides of the ridge portion 7. For this reason, the ridge portion 7
A ridge waveguide type semiconductor laser that operates at a low threshold current by reducing reactive current that does not contribute to laser oscillation via an interface state generated at the interface between the pair of n-type GaAs current confinement layers 8 and 8 Element 1 can be obtained. Also, since it operates with a low threshold current, it generates less heat,
Reliability can be improved.

【００２５】次に、本発明のリッジ導波路型半導体レー
ザ素子１の製造方法について図３を用いて説明する。本
発明のリッジ導波路型半導体レーザ素子１の製造方法
は、従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子１３の製造
方法における（第２工程）のみが異なるので、（第１工
程）、（第３工程）乃至（第５工程）に相当する工程に
ついての説明を省略する。Next, a method of manufacturing the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention will be described with reference to FIG. The method for manufacturing the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention differs from the conventional method for manufacturing the ridge waveguide type semiconductor laser device 13 only in the (second step). ) To (fifth step) are not described.

【００２６】（リッジ部形成工程）従来のリッジ導波路
型半導体レーザ素子１３の製造方法における（第１工
程）と同様の工程を行って、ｎ型ＧａＡｓ基板２上にｎ
型ＡｌＧａＡｓクラッド層３と、厚さ０．１３μｍのア
ンドープＡｌＧａＡｓ活性層４と、厚さ１μｍのｐ型Ａ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層６を順次形成した後、図３（Ａ）に示
すように、スパッタ法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層
６上にＳｉＯ₂層を形成し、フォトリソグラフィ法及び
エッチング法により所定ピッチを有するＳｉＯ₂パター
ン１２を形成する。次に、図３（Ｂ）に示すように、硫
酸系エッチング液（例えば、硫酸：過酸化水素水：水＝
１０：３：３の体積比）を用いて、ＳｉＯ₂パターン１
２で覆われた以外のｐ型ＧａＡｓキャップ層６をエッチ
ング除去後、酒石酸系エッチング液（酒石酸：水＝３：
１の体積比）を用いて、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド
層５の途中までエッチングを行ってレーザ光の出射方向
にストライプ台形状のリッジ部７を形成する。(Ridge Part Forming Step) By performing the same step as the (first step) in the conventional method of manufacturing the ridge waveguide type semiconductor laser device 13, n-type GaAs substrate 2 is formed on the n-type GaAs substrate 2.
AlGaAs cladding layer 3, undoped AlGaAs active layer 4 having a thickness of 0.13 μm, and p-type A having a thickness of 1 μm
l _x Ga _1-x As clad layer 5, p-type G of 0.1 μm thickness
After sequentially forming the aAs cap layer 6, as shown in FIG. 3A, an SiO ₂ layer is formed on the p-type GaAs cap layer 6 by sputtering, and has a predetermined pitch by photolithography and etching. An SiO ₂ pattern 12 is formed. Next, as shown in FIG. 3B, a sulfuric acid-based etching solution (for example, sulfuric acid: hydrogen peroxide solution: water =
10: 3: 3), and the SiO ₂ pattern 1
After removing the p-type GaAs cap layer 6 except for the one covered with 2 by etching, a tartaric acid-based etching solution (tartaric acid: water = 3:
Using a volume ratio of 1), the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 is etched halfway to form a stripe-shaped trapezoidal ridge portion 7 in the laser light emission direction.

【００２７】（リッジ部エッチング工程）引き続き、図
３（Ｃ）に示すように、アンモニア系エッチング液（ア
ンモニア水：過酸化水素水＝１：Ｖ（１０<Ｖ<１００
０）の体積比）を用いて、レーザ光の出射方向における
リッジ部７のｐ型ＧａＡｓキャップ層６をエッチングし
て、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の上端部が、後
述する一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８で覆われる
ように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６の幅Ｌ₀をｐ型Ａｌ _X
Ｇａ_1-XＡｓクラッド層５の上端幅Ｌ₁よりも狭くする。
この際、アンモニア系エッチング液は、ｐ型ＧａＡｓキ
ャップ層６をエッチングし、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラ
ッド層５をエッチングしない選択エッチング液である。(Ridge part etching step)
As shown in FIG. 3 (C), the ammonia-based etching solution (A
Ammonia water: hydrogen peroxide water = 1: V (10 <V <100
0) in the direction of emission of the laser beam.
Etching the p-type GaAs cap layer 6 of the ridge portion 7
And p-type Al_XGa_1-XThe upper end of the As clad layer 5 is
It is covered with a pair of n-type GaAs current confinement layers 8 described above.
As described above, the width L of the p-type GaAs cap layer 6 is₀To p-type Al _X
Ga_1-XTop width L of As clad layer 5₁Narrower than
At this time, the ammonia-based etchant is a p-type GaAs mask.
The cap layer 6 is etched to form p-type Al_XGa_1-XAs Kula
This is a selective etching solution that does not etch the pad layer 5.

【００２８】ここで、アンモニア系エッチング液の組成
範囲とｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５のＡｌ組成比
Ｘとの関係について説明する。アンモニア水の１体積に
対する過酸化水素水の体積ＶがＶ≦１０の場合には、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層６とｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッ
ド層５との選択比が小さいので、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層５もエッチングされるため、リッジ部７の形
状が小さくなる。また、アンモニア水の１体積に対する
過酸化水素水の体積ＶがＶ≧１０００の場合には、アン
モニア系エッチング液中のアンモニア水の体積が相対的
に少なくなるので、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６のエッチ
ングレートが小さく、生産性が悪くなる。Here, the relationship between the composition range of the ammonia-based etchant and the Al composition ratio X of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 will be described. When the volume V of the hydrogen peroxide solution with respect to one volume of the ammonia water is V ≦ 10, p
Since the selectivity between the p-type GaAs cap layer 6 and the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 is small, the p-type Al _x Ga ₁ -x As
Since the cladding layer 5 is also etched, the shape of the ridge portion 7 becomes smaller. When the volume V of the hydrogen peroxide solution with respect to one volume of the ammonia water is V ≧ 1000, the volume of the ammonia water in the ammonia-based etchant becomes relatively small, so that the etching of the p-type GaAs cap layer 6 is performed. The rate is small and productivity is poor.

【００２９】例えば、Ｖ=１０００の場合には、ｐ型Ｇ
ａＡｓキャップ層６のエッチングレートは、１００オン
グストローム／分と非常に遅く、ｐ型ＧａＡｓキャップ
層６の側部を５０００オングストロームためには５０分
もかかってしまう。この結果、アンモニア水の１体積に
対する過酸化水素水の体積Ｖが１０<Ｖ<１０００の範囲
のアンモニア系エッチング液を用いて、リッジ部７のエ
ッチングを行えば、良好な生産性が得られると共に、ｐ
型ＧａＡｓキャップ層６の幅Ｌ₀をｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡ
ｓクラッド層５の上端幅Ｌ₁よりも狭くできる。For example, when V = 1000, p-type G
The etching rate of the aAs cap layer 6 is very low at 100 angstroms / minute, and it takes as long as 50 minutes to make the side of the p-type GaAs cap layer 6 5000 angstroms. As a result, if the ridge portion 7 is etched using an ammonia-based etchant in which the volume V of the hydrogen peroxide solution with respect to 1 volume of the ammonia water is in the range of 10 <V <1000, good productivity can be obtained. , P
Mold width L ₀ of the GaAs cap layer 6 p-type Al _X Ga _1-X A
s can be made narrower than the upper end width L ₁ of the cladding layer 5.

【００３０】更に、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５
のＡｌ組成比Ｘの範囲について以下に説明する。ｐ型Ａ
ｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５のＡｌ組成ＸがＸ<０．４
５である場合には、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５
とアンドープＡｌＧａＡｓ活性層４とのバンドギャップ
差が小さく、アンドープＡｌＧａＡｓ活性層４に注入さ
れる電子の閉じ込めを十分行うことができない。また、
Ａｌ組成比ＸがＸ>０．５５以上の場合には、ｐ型Ａｌ_X
Ｇａ_1-XＡｓクラッド層５へのｐ型ドーパント（例え
ば、Ｚｎ）の濃度を高くすることができなかったり、酸
化されやすくなる。ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５
へのｐ型ドーパントの濃度が低いとｐ型キャリア濃度も
低いので、レーザの発振しきい値が高くなるといった問
題を生じる。Further, the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5
The range of the Al composition ratio X will be described below. p-type A
The Al composition X of the l _x Ga ₁ -x As clad layer 5 is X <0.4
5, the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5
The band gap difference between the undoped AlGaAs active layer 4 and the undoped AlGaAs active layer 4 is too small to sufficiently confine electrons injected into the undoped AlGaAs active layer 4. Also,
When the Al composition ratio X is X> 0.55 or more, p-type Al _X
The concentration of the p-type dopant (for example, Zn) in the Ga _1-x As clad layer 5 cannot be increased, or the Ga _1-x As clad layer 5 is easily oxidized. p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5
If the concentration of the p-type dopant is low, the p-type carrier concentration is also low, which causes a problem that the oscillation threshold value of the laser increases.

【００３１】更に、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５
が酸化されると、この上に良好な各層を積層することが
できなるなり、格子欠陥や転位を生じ信頼性を低下を生
じ、後述するリッジ導波路型半導体レーザ素子１を劣化
させる原因となる。このため、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓク
ラッド層５のＡｌ組成比Ｘの範囲は、０．４５≦Ｘ≦
０．５５にすることが必要とされる。Further, the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5
Is oxidized, it becomes impossible to stack good layers thereon, which causes lattice defects and dislocations, lowers reliability, and causes deterioration of a ridge waveguide type semiconductor laser device 1 described later. . Therefore, the range of the Al composition ratio X of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 is 0.45 ≦ X ≦
0.55 is required.

【００３２】次に、従来のリッジ導波路型半導体レーザ
素子１３の製造方法における（第３工程）乃至（第５工
程）と同様の工程を行って、一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭
窄層８,８、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層９、ｐ型オーミ
ック電極１０、ｎ型オーミック電極１１を形成する。こ
うして、図１に示す本発明のリッジ導波路型半導体レー
ザ素子１が得られる。Next, the same steps as (third step) to (fifth step) in the conventional method of manufacturing the ridge waveguide type semiconductor laser device 13 are performed to form a pair of n-type GaAs current confinement layers 8,8. Then, a p-type GaAs contact layer 9, a p-type ohmic electrode 10, and an n-type ohmic electrode 11 are formed. Thus, the ridge waveguide type semiconductor laser device 1 of the present invention shown in FIG. 1 is obtained.

【００３３】このように、リッジ部７を形成後、アンモ
ニア系エッチング液を用いて、リッジ部７におけるｐ型
ＧａＡｓキャップ層６の幅Ｌ₀をｐ型ＧａＡｓキャップ
層６と隣接するｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層５の上
端幅Ｌ₁よりも狭くして、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッ
ド層５の上端部が一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層８,８
で覆われるようにしたので、ｐ型ＧａＡｓキャップ層６
だけが精度良くエッチングされ、ｐ型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層５の上端部を一対のｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層
８,８で確実に覆うことができる。As described above, after the ridge portion 7 is formed, the width L ₀ of the p-type GaAs cap layer 6 in the ridge portion 7 is reduced by using an ammonia-based etching solution so that the p-type Al _x adjacent to the p-type GaAs cap layer 6 is removed. The upper end width of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 is narrower than the upper end width L _{1 of the} Ga ₁ -x As clad layer 5, and the upper end of the p-type Al _x Ga ₁ -x As clad layer 5 is a pair of n-type GaAs current confinement layers 8, 8.
So that the p-type GaAs cap layer 6
Is etched with high accuracy, and p-type Al _x Ga _1-x As
The upper end of the cladding layer 5 can be reliably covered with the pair of n-type GaAs current confinement layers 8,8.

【００３４】[0034]

【発明の効果】本発明のリッジ導波路型半導体レ−ザ素
子によれば、リッジ部における第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-X
Ａｓクラッド層の上端面が一対の第１導電型ＧａＡｓ電
流狭窄層で覆われるように、第２導電型ＧａＡｓキャッ
プ層の幅を前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層と隣接す
る前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上端幅
よりも狭くしたので、リッジ部を流れる電流が前記リッ
ジ部の両側部よりも中央部に集中して流すことができ
る。このため、前記リッジ部と前記一対の第１導電型Ｇ
ａＡｓ電流狭窄層界面に生じる界面準位を介してレーザ
発振に寄与しない無効電流を低減することができ、低い
しきい値電流で動作するリッジ導波路型半導体レーザ素
子を得ることができる。また、低いしきい値電流で動作
するので、発熱が少なく、信頼性を向上させることがで
きる。また、本発明のリッジ導波路型半導体レ−ザ素子
の製造方法によれば、リッジ部を形成後、アンモニア系
エッチング液を用いて、第２導電型ＧａＡｓキャップ層
をエッチングして、前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層
の幅を前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層と隣接する第
２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上端幅よりも狭
くして、前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の
上端部が一対の第１導電型ＧａＡｓ電流狭窄層で覆われ
るようにしたので、前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層
だけが精度良くエッチングされ、前記第２導電型Ａｌ_X
Ｇａ_1-XＡｓクラッド層の上端部を前記一対の第１導電
型ＧａＡｓ電流狭窄層で確実に覆うことができる。According to the ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention, the second conductivity type Al _X Ga _{1 -X} in the ridge portion is provided.
The width of the GaAs cap layer of the second conductivity type is adjusted so that the upper end surface of the As clad layer is covered with the pair of GaAs current confinement layers of the first conductivity type. _{Since the} width is narrower than the upper end width of the XGa ₁ -XAs clad layer, the current flowing through the ridge can be concentrated on the center rather than on both sides of the ridge. Therefore, the ridge portion and the pair of first conductivity types G
A reactive current that does not contribute to laser oscillation via an interface level generated at the interface of the aAs current confinement layer can be reduced, and a ridge waveguide type semiconductor laser device operating at a low threshold current can be obtained. Further, since the device operates with a low threshold current, heat generation is small and reliability can be improved. Further, according to the method of manufacturing a ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention, after forming the ridge portion, the second conductivity type GaAs cap layer is etched using an ammonia-based etchant to form the second ridge portion. The width of the conductive type GaAs cap layer is narrower than the upper end width of the second conductive type Al _x Ga ₁ -x As clad layer adjacent to the second conductive type GaAs cap layer, and the second conductive type Al _x Ga _{1 Since} the upper end of the _-X As clad layer is covered with a pair of first conductivity type GaAs current confinement layers, only the second conductivity type GaAs cap layer is accurately etched, and the second conductivity type Al _x
The upper end of the Ga _1-x As clad layer can be reliably covered with the pair of first conductivity type GaAs current confinement layers.

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

【図１】本発明の半導体レ−ザ素子の製造方法を示す製
造工程図である。FIG. 1 is a manufacturing process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention.

【図２】従来の半導体レ−ザ素子の製造方法を示す製造
工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.

【図３】本発明のリッジ導波路型半導体レーザ素子の製
造方法を示す製造工程である。FIG. 3 is a manufacturing process illustrating a method for manufacturing a ridge waveguide type semiconductor laser device of the present invention.

【図４】従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子を示す
断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a conventional ridge waveguide type semiconductor laser device.

【図５】従来のリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造
方法を示す製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram showing a method for manufacturing a conventional ridge waveguide type semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…リッジ導波路型半導体レ−ザ素子、２…ｎ型ＧａＡ
ｓ基板（第１導電型ＧａＡｓ基板）、３…ｎ型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層（第１導電型ＡｌＧａＡｓクラッド
層）、４…活性層（アンドープＡｌＧａＡｓ活性層）、
５…ｐ型Ａｌ_XＧａ_{1 -X}Ａｓクラッド層（第２導電型Ａｌ
_XＧａ_1-XＡｓクラッド層）、６…ｐ型ＧａＡｓキャップ
層（第２導電型ＧａＡｓキャップ層）、７…リッジ部、
８…ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層（第１導電型ＧａＡｓ電流
狭窄層）、９…ｐ型ＧａＡｓコンタクト層（第２導電型
ＧａＡｓコンタクト層）、１０…ｐ型オ−ミック電極、
１１…ｎ型オ−ミック電極、１２…ＳｉＯ₂パターン
（絶縁層パターン）1. ridge waveguide semiconductor laser device 2. n-type GaAs
s substrate (first conductivity type GaAs substrate), 3... n-type AlGa
As cladding layer (first conductivity type AlGaAs cladding layer), 4... Active layer (undoped AlGaAs active layer),
5 ... p-type Al _x Ga _{1 -x} As clad layer (second conductivity type Al
_X Ga _{1 -X} As clad layer), 6... P-type GaAs cap layer (second conductivity type GaAs cap layer), 7.
8 n-type GaAs current confinement layer (first conductivity type GaAs current confinement layer), 9 p-type GaAs contact layer (second conductivity type GaAs contact layer), 10 p-type ohmic electrode,
11 ... n-type O - ohmic electrode, 12 ... SiO ₂ pattern (insulating pattern)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】第1導電型ＧａＡｓ基板と、前記第１導電
型ＧａＡｓ基板上に順次積層された第1導電型ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層と、活性層と、第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-X
Ａｓクラッド層（０．４５≦Ｘ≦０．５５）と、第２導
電型ＧａＡｓキャップ層と、この第２導電型ＧａＡｓキ
ャップ層の中央部を残して該中央部の左右から前記第２
導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の途中までレーザ光
の出射方向にエッチング形成されたストライプ状のリッ
ジ部と、前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層上
に形成され、かつ前記リッジ部を挟持したストライプ状
の一対の第１導電型ＧａＡｓ電流狭窄層と、前記リッジ
部及び前記一対の第１導電型ＧａＡｓ電流狭窄層上に形
成された第２導電型ＧａＡｓコンタクト層とからなるリ
ッジ導波路型半導体レーザ素子において、 前記リッジ部における前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓ
クラッド層の上端面が前記一対の第１導電型ＧａＡｓ電
流狭窄層で覆われるように、前記第２導電型ＧａＡｓキ
ャップ層の幅を前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層と隣
接する前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上
端幅よりも狭くしたことを特徴とするリッジ導波路型半
導体レーザ素子。A first conductivity type GaAs substrate; and a first conductivity type AlGa sequentially laminated on the first conductivity type GaAs substrate.
As clad layer, active layer, second conductivity type Al _x Ga _{1 -x}
An As cladding layer (0.45 ≦ X ≦ 0.55), a GaAs cap layer of the second conductivity type, and the second portion from the left and right of the center portion except for the center portion of the GaAs cap layer of the second conductivity type.
A stripe-shaped ridge portion formed by etching in the emission direction of the laser light to a middle of the conductivity type Al _x Ga ₁ -x As clad layer, and a ridge portion formed on the second conductivity type Al _x Ga ₁ -x As clad layer; And a pair of stripe-shaped first conductivity type GaAs current blocking layers sandwiching the ridge portion, and a second conductivity type GaAs contact layer formed on the ridge portion and the pair of first conductivity type GaAs current blocking layers. A ridge waveguide type semiconductor laser device comprising: the second conductivity type Al _x Ga ₁ -x As in the ridge portion;
The width of the GaAs cap layer of the second conductivity type is adjusted so that the upper end surface of the cladding layer is covered with the pair of GaAs current confinement layers of the first conductivity type. A ridge waveguide type semiconductor laser device characterized in that the width is smaller than the upper end width of the Al _x Ga ₁ -x As clad layer. 【請求項２】第１導電型ＧａＡｓ基板上に第1導電型Ａ
ｌＧａＡｓクラッド層と、活性層と、第２導電型Ａｌ_X
Ｇａ_1-XＡｓクラッド層（０．４５≦Ｘ≦０．５５）
と、第２導電型ＧａＡｓキャップ層とを順次積層し、こ
の第２導電型ＧａＡｓキャップ層上の中央部に絶縁層パ
ターンを形成し、この絶縁層パターンに覆われた以外の
第２導電型ＧａＡｓキャップ層からレーザ光の出射方向
に前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の途中ま
でエッチングしてストライプ状のリッジ部を形成し、次
に、前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層上に前
記リッジ部を挟持したストライプ状の一対の第１導電型
ＧａＡｓ電流狭窄層を形成後、前記絶縁層パターンを除
去し、前記リッジ部及び前記一対の第１導電型ＧａＡｓ
電流狭窄層上に第２導電型ＧａＡｓコンタクト層を積層
してなるリッジ導波路型半導体レーザ素子の製造方法に
おいて、 前記リッジ部を形成後、アンモニア系エッチング液を用
いて、前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層をエッチング
して、前記第２導電型ＧａＡｓキャップ層の幅を前記第
２導電型ＧａＡｓキャップ層と隣接する前記第２導電型
Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上端幅よりも狭くして、
前記第２導電型Ａｌ_XＧａ_1-XＡｓクラッド層の上端部が
前記一対の第１導電型ＧａＡｓ電流狭窄層で覆われるよ
うにしたことを特徴とするリッジ導波路型半導体レーザ
素子の製造方法。2. A first conductivity type GaAs substrate on a first conductivity type GaAs substrate.
lGaAs cladding layer, active layer, second conductivity type Al _x
Ga _1-x As cladding layer (0.45 ≦ X ≦ 0.55)
And a GaAs cap layer of the second conductivity type are sequentially laminated, an insulating layer pattern is formed at the center of the GaAs cap layer of the second conductivity type, and the second conductivity type GaAs other than the one covered with the insulating layer pattern. The second conductive type Al _x Ga ₁ -x As clad layer is etched halfway in the direction of laser light emission from the cap layer to form a stripe-shaped ridge portion, and then the second conductive type Al _x Ga _{1 After} forming a pair of stripe-shaped first conductivity type GaAs current confinement layers sandwiching the ridge portion on the _-X As clad layer, the insulating layer pattern is removed, and the ridge portion and the pair of first conductivity type GaAs are removed.
In a method of manufacturing a ridge waveguide type semiconductor laser device in which a second conductivity type GaAs contact layer is laminated on a current confinement layer, after forming the ridge portion, the second conductivity type GaAs is formed using an ammonia-based etchant. The cap layer is etched so that the width of the second conductivity type GaAs cap layer is smaller than the upper end width of the second conductivity type Al _x Ga ₁ -x As clad layer adjacent to the second conductivity type GaAs cap layer. hand,
A method of manufacturing a ridge waveguide type semiconductor laser device, wherein an upper end of the second conductivity type Al _x Ga ₁ -x As clad layer is covered with the pair of first conductivity type GaAs current confinement layers. . 【請求項３】前記アンモニア系エッチング液は、アンモ
ニア水：過酸化水素水＝１：Ｖ（１０<Ｖ<１０００）の
体積比であることを特徴とする請求項２記載のリッジ導
波路型半導体レーザ素子の製造方法。3. The ridge waveguide type semiconductor according to claim 2, wherein the ammonia-based etching solution has a volume ratio of ammonia water: hydrogen peroxide solution = 1: V (10 <V <1000). Laser element manufacturing method.