JP2010067869A - Semiconductor laser element - Google Patents
Semiconductor laser element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010067869A JP2010067869A JP2008234229A JP2008234229A JP2010067869A JP 2010067869 A JP2010067869 A JP 2010067869A JP 2008234229 A JP2008234229 A JP 2008234229A JP 2008234229 A JP2008234229 A JP 2008234229A JP 2010067869 A JP2010067869 A JP 2010067869A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating film
- semiconductor laser
- layer
- groove
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光通信、光情報処理などの技術分野において光源として用いられる半導体レーザ素子に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser element used as a light source in technical fields such as optical communication and optical information processing.
近年、AlGaInP材料系の赤色半導体レーザ素子が、レーザプリンタ光源、高密度光ディスクピックアップ、POF通信の光源として非常に注目されている。更に、半導体レーザアレイ(半導体モノリシックレーザアレイ)は、高速レーザプリンタ、光ディスクピックアップ、光ファイバ通信の光源として優れた特長を持っている。1回の結晶成長で製造されるエアリッジ型の半導体レーザは、結晶成長工程が3回必要なリッジ埋め込み型半導体レーザに比べて製造工程が簡便なため、低コストで半導体レーザ素子を製造することができるというメリットがある。図5と図6は、それぞれ従来の1回の結晶成長工程で製造される半導体レーザ素子の断面図である。 In recent years, red semiconductor laser elements based on AlGaInP materials have attracted much attention as laser printer light sources, high-density optical disc pickups, and POF communication light sources. Furthermore, the semiconductor laser array (semiconductor monolithic laser array) has excellent features as a light source for high-speed laser printers, optical disk pickups, and optical fiber communications. An air ridge type semiconductor laser manufactured by one crystal growth has a simpler manufacturing process than a ridge embedded type semiconductor laser that requires three crystal growth processes, and therefore a semiconductor laser device can be manufactured at low cost. There is a merit that you can. 5 and 6 are cross-sectional views of a semiconductor laser device manufactured in a conventional single crystal growth process.
図5の半導体レーザ素子は、n−GaAs基板502上に、n−GaAsバッファ層504、n−GaInP中間層506、n−AlGaInPクラット層508、ノンドープMQW(多重量子井戸)活性層510、p−AlGaInPクラッド層512、p−GaInPエッチングストップ層514、p−AlGaInPクラッド層516、p−GaAsキャップ層518を備え、前記p−GaAsキャップ層518と、p−AlGaInPクラッド層516とに形成されたリッジ部528を有する。
5 includes an n-
このリッジ部528の両側に、幅が約20μmの溝529とダミーリッジ部530がある。前記リッジ部528の側面と、前記溝529の内側面と、前記p−GaAsキャップ層518の側面とに、SiO2からなる誘電体膜520を形成する。前記誘電体膜520の表面と、リッジ部528のp−GaAsキャップ層518の表面に、p側電極522が形成され、このp側電極522上に、約3μmの厚みのp側Auメッキ電極524が形成されている。このp側Auメッキ電極524によって、レーザ発振で発生した熱を放出させ、また、半田でサブマウントに実装されるときの応力歪を緩和するようにしている。前記n型GaAs基板502の下側面には、n型電極526が形成されている。
On both sides of the
図6の半導体レーザ素子は、n型GaAs基板602上に、n型GaAsバッファ層604、n型GaInP中間層606、n−AlGaInPクラッド層608、ノンドープMQW活性層610と、第1上部クラット層としてp−AlGaInP層612と、第2上部クラット層としてのp−AlGaInPクラット層614と、p−GaAsキャップ層618が形成されている。前記GaAs基板602の上部から前記p−GaInPエッチングストップ層までの各層は、前記GaAs基板602の下部の幅よりも小さい幅の狭幅部617に形成されている。これにより、前記GaAs基板2の上部と下部の間に段部602aが形成されている。また、前記p−AlGaInPクラッド層614とp−GaAsキャップ層616は、前記幅部617の幅より小さい幅のリッジ部615に形成されている。前記GaAs基板602の段部の表面と、前記狭幅部617の表面と、前記リッジ部615の側面に、誘電体膜としてのSiO2膜618が形成されている。このSiO2膜の表面と前記GaAsキャップ層616の表面に、p側電極層623が形成されている。
6 includes an n-type
しかしながら、前記の従来の半導体レーザ素子は、寸法の低減が困難である。詳しくは、前記図5のような従来の半導体レーザ素子の幅を減少すると、溝529幅の低減に従って両側のダミーリッジ部での光の吸収が大きくなるので、レーザ素子の発光効率が低下するという不都合を招く。図6のような従来の半導体レーザ素子において、寸法の低減より、高次モードの影響が著しくて、レーザ出力の変動が大きくなってしまう。
However, it is difficult to reduce the size of the conventional semiconductor laser element. Specifically, when the width of the conventional semiconductor laser device as shown in FIG. 5 is reduced, light absorption at the dummy ridges on both sides increases as the width of the
本発明の課題は、安定性が高い、良好な放熱性を有しつつ小型化を図ることができる半導体レーザ素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device that is highly stable and has good heat dissipation and can be miniaturized.
前記課題を解決するため、本発明の第1の手段は、第1導電型半導体基板上に形成された第1導電型半導体層と、前記第1導電型半導体層の上に形成された量子井戸構造を含む活性層と、前記活性層の上に形成されたリッジ部とリッジ部の両側のストライプ溝を有する第2導電型半導体層とを備え、前記リッジ部の側面とストライプ溝の表面を覆う絶縁膜を設け、前記ストライプ溝の表面を覆う絶縁膜の厚みに段差を有し、
少なくとも前記ストライプ溝上の一部の絶縁膜が溝の端部の絶縁膜より厚く、前記絶縁膜を覆うと共に、前記リッジ部表面に電気的に接続される電極層を、前記溝部を覆う絶縁膜の厚い部分上に形成することを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a first means of the present invention includes a first conductivity type semiconductor layer formed on a first conductivity type semiconductor substrate, and a quantum well formed on the first conductivity type semiconductor layer. An active layer including a structure; a ridge portion formed on the active layer; and a second conductive semiconductor layer having stripe grooves on both sides of the ridge portion; and covering a side surface of the ridge portion and the surface of the stripe groove. Providing an insulating film, and having a step in the thickness of the insulating film covering the surface of the stripe groove;
At least a part of the insulating film on the stripe groove is thicker than the insulating film at the end of the groove and covers the insulating film, and an electrode layer electrically connected to the surface of the ridge part is formed on the insulating film covering the groove part. It is characterized by being formed on a thick part.
本発明の第2の手段は前記第1の手段において、前記溝部を覆う、厚み段差のある絶縁膜の一番厚い部分の厚みをH1とし、一番薄い部分の厚みをH2として、H1とH2が、
0.1μm≦H2≦0.7μm
0.1μm≦H1−H2≦3μm
の条件を満足することを特徴とするものである。
According to a second means of the present invention, in the first means, the thickness of the thickest part of the insulating film having a thickness difference covering the groove is H 1, and the thickness of the thinnest part is H 2 . 1 and H 2
0.1 μm ≦ H 2 ≦ 0.7 μm
0.1 μm ≦ H 1 −H 2 ≦ 3 μm
It satisfies the following conditions.
本発明の第3の手段は前記第1又は第2の手段において、前記溝部を覆う厚み段差のある絶縁膜が1種類以上材料で構成されることを特徴とするものである。 According to a third means of the present invention, in the first or second means, the insulating film having a thickness step covering the groove is made of one or more materials.
以上のように、本発明の半導体レーザ素子は、溝部の上に厚み段差がある絶縁膜によって、ボンディングによって生じる応力が活性層に与える影響を低減できると共に、活性層でレーザ光の生成に伴って発生した熱をこの絶縁膜層、或はこの絶縁膜と電極層を介して外部に放出させることにより、素子の放熱性を改善させることができる。従って、従来の素子より安定性が高い、製造コストが低い、良好な放熱性を有する小型化された半導体レーザ素子を実現することができる。 As described above, the semiconductor laser device according to the present invention can reduce the influence of the stress generated by bonding on the active layer by the insulating film having a thickness step on the groove portion, and with generation of laser light in the active layer. By releasing the generated heat to the outside through this insulating film layer or this insulating film and electrode layer, the heat dissipation of the element can be improved. Accordingly, it is possible to realize a miniaturized semiconductor laser device having higher stability, lower manufacturing cost, and good heat dissipation than conventional devices.
本発明を実施するための最良の形態を以下実施例により説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to examples.
半導体基板1は、例えば、n型のGaAs基板である。図2(a)に示すように、まず、n−GaAs半導体基板1上に、n−AlGaInPクラッド層2(n=3×1017cm−3、厚さ:2μm)、活性層3(例えば、5nm厚、+0.7%圧縮歪みのGaInPウェルと4nm厚のAlGaInPバリアを交互に積層してウェルを3層含んだ構成としたもの)、p−AlGaInP第1クラッド層4(p=1〜10×1017cm−3、厚さ:0.15〜0.45μm)、p−GaInPエッチングストップ層5(厚さ:10nm)、p−AlGaInP第2クラッド層6(p=5×1017cm−3、厚さ:1.0〜1.5μm)とp−GaAsコンタクト層7(p=0.2〜1×1019cm−3、厚さ:0.2〜0.7μm)が順次にMOVPE(Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy)法により結晶成長させる。
The
そして、p−GaAsコンタクト層7上に、周期が30μmのストライプ状レジストパターンを形成して、エッチングストップ層5までの各層をエッチング加工する。このようにして、図2(b)に示す半導体レーザアレイ素子のリッジストライプ構造が形成される。このとき、半導体レーザアレイ素子のリッジ部9の幅Wは約1.5〜3μmである。
Then, a striped resist pattern with a period of 30 μm is formed on the p-
次に、図2(c)に示すように、エッチングしたストライプの溝部10の中間部に厚みT0.1〜3μmのSiO2膜11aを形成させる。このSiO2膜11aのリッジ部9幅方向での距離(幅W1)は0.1〜12μmである。
Next, as shown in FIG. 2C, an SiO 2
次に、図2(d)に示すように、CVD蒸着で、厚みが0.1〜0.7μmのSiO2膜11bをリッジ部の側面と溝と、SiO2膜11aの一部の表面を覆うように形成させる。 Next, as shown in FIG. 2 (d), the SiO 2 film 11b having a thickness of 0.1 to 0.7 μm is formed by CVD deposition on the side surfaces and grooves of the ridge portion and a part of the surface of the SiO 2 film 11a. Form to cover.
続いて、図2(e)に示すように、SiO2膜11bの表面と、コンタクト層7の表面に、p側電極12が形成されている。このp側電極12の厚みは3μmで、電極12の端部は絶縁膜SiO2膜11aとSiO2膜11bが重なった厚い部分上に形成する。こうすると、ジャンクションダウンで組み立てる構造する場合、ボンディングによって電極端部で生じる応力が結晶に影響を抑える。
Subsequently, as shown in FIG. 2E, the p-
最後に基板1の裏面部分を、研磨やエッチングによって薄くする。続いて、基板1の裏面に、n側電極13を形成する。
Finally, the back surface portion of the
本実例形態では、絶縁膜11aと11bはSiO2で形成するが、例えばSiNなどの他の放熱性がよい材料を用いてもよい。
In this example embodiment, the
以上の実施例ではAlGaInP系半導体レーザアレイ素子について示したが、AlGaAs系やInGaAsP系などIII-V族、III-N系化合物材料よりなる半導体レーザアレイ素子についても適用でき、同様の効果を得ることができる。 Although the AlGaInP semiconductor laser array element has been described in the above embodiments, it can be applied to semiconductor laser array elements made of III-V and III-N compound materials such as AlGaAs and InGaAsP, and the same effect can be obtained. Can do.
半導体レーザアレイ素子の製造プロセスは図2に示すのと同様である。但し、図3に示すように電極12は絶縁膜11aと接触する構造である。また、溝部の絶縁膜11aは放熱性がよいSixNyなどの材料からなる。この構造によって活性層3でレーザ光の生成に伴って発生した熱が絶縁膜11aと電極層12を介して外部に放出できる。
The manufacturing process of the semiconductor laser array element is the same as that shown in FIG. However, as shown in FIG. 3, the
以上の実施例ではAlGaInP系半導体レーザアレイ素子について示したが、AlGaAs系やInGaAsP系などIII-V族、III-N系化合物材料よりなる半導体レーザアレイ素子についても適用でき、同様の効果を得ることができる。 Although the AlGaInP semiconductor laser array element has been described in the above embodiments, it can be applied to semiconductor laser array elements made of III-V and III-N compound materials such as AlGaAs and InGaAsP, and the same effect can be obtained. Can do.
半導体レーザアレイ素子の製造プロセスは図2に示すのと同様である。但し、図4に示すように絶縁膜11bは11aを完全に閉じ込められている。
The manufacturing process of the semiconductor laser array element is the same as that shown in FIG. However, as shown in FIG. 4, the insulating
以上の実施例ではAlGaInP系半導体レーザアレイ素子について示したが、AlGaAs系やInGaAsP系などIII-V族、III-N系化合物材料よりなる半導体レーザアレイ素子についても適用でき、同様の効果を得ることができる。 Although the AlGaInP semiconductor laser array element has been described in the above embodiments, it can be applied to semiconductor laser array elements made of III-V and III-N compound materials such as AlGaAs and InGaAsP, and the same effect can be obtained. Can do.
前記実施例1から3において、溝部を覆う絶縁膜の一番厚い部分の厚みをH1とし、一番薄い部分の厚みをH2として、H1とH2が、
0.1μm≦H2≦0.7μm
0.1μm≦H1−H2≦3μm
の条件を満足することで、絶縁膜は良好な均一性が得られると共に、電極と半導体部分の接触を防止しつつ活性層でレーザ光の生成に伴って発生した熱がこの絶縁膜と電極層12を介して外部に放出できる。前記リッジ部の側面と溝部の両端を覆う絶縁膜の厚みは0.1μm〜0.7μmであるとよい。
In Examples 1 to 3, the thickness of the thickest part of the insulating film covering the groove is H 1 , the thickness of the thinnest part is H 2 , and H 1 and H 2 are
0.1 μm ≦ H 2 ≦ 0.7 μm
0.1 μm ≦ H 1 −H 2 ≦ 3 μm
By satisfying the above conditions, the insulating film has good uniformity, and heat generated by generation of laser light in the active layer while preventing the contact between the electrode and the semiconductor portion is generated by the insulating film and the electrode layer. 12 can be discharged to the outside. The insulating film covering the side surface of the ridge portion and both ends of the groove portion may be 0.1 μm to 0.7 μm.
前記溝部を覆う絶縁膜の段差が0.1μm〜3μmであるから、熱膨張係数の異なることによって電極が活性層3に影響を与えることは避けることができて、且つジャンクションダウンで組み立てされる半導体レーザアレイ素子の機械的な安定性がよい。
Since the step of the insulating film covering the groove is 0.1 μm to 3 μm, it is possible to avoid the electrode from affecting the
1…n−GaAs基板、2…n−AlGaInPクラッド層、3…活性層、4…p−AlGaInP第1クラッド層、5…p−GaInPエッチングストップ層、6…p−AlGaInP第2クラッド層、7…p−GaAsコンタクト層、9…リッジ部、10…ストライブ溝部、11a…絶縁膜、11b…絶縁膜、12…p型電極、13…n型電極。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
0.1μm≦H2≦0.7μm
0.1μm≦H1−H2≦3μm
の条件を満足することを特徴とする半導体レーザ素子。 In the semiconductor laser device according to claim 1, wherein the cover groove, the thickness of the thickest portion of a thick stepped insulating film and H 1, the thickness of the thinnest portion as H 2, H 1 and H 2 But,
0.1 μm ≦ H 2 ≦ 0.7 μm
0.1 μm ≦ H 1 −H 2 ≦ 3 μm
A semiconductor laser device satisfying the following conditions:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008234229A JP2010067869A (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Semiconductor laser element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008234229A JP2010067869A (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Semiconductor laser element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010067869A true JP2010067869A (en) | 2010-03-25 |
Family
ID=42193182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008234229A Pending JP2010067869A (en) | 2008-09-12 | 2008-09-12 | Semiconductor laser element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010067869A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109565153A (en) * | 2016-08-25 | 2019-04-02 | 索尼公司 | Semiconductor laser, electronic equipment and the method for driving semiconductor laser |
-
2008
- 2008-09-12 JP JP2008234229A patent/JP2010067869A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109565153A (en) * | 2016-08-25 | 2019-04-02 | 索尼公司 | Semiconductor laser, electronic equipment and the method for driving semiconductor laser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5368957B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser chip | |
KR20060115940A (en) | Semiconductor laser diode and method for manufacturing the same | |
JP2007266575A (en) | Semiconductor laser element and semiconductor laser device | |
JPH08195522A (en) | Semiconductor laser | |
JP5323802B2 (en) | Semiconductor laser element | |
JP4295776B2 (en) | Semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
JP2004152841A (en) | Nitride semiconductor laser device | |
JP2010098002A (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JPH11112081A (en) | Semiconductor laser and manufacture thereof | |
JP2008277471A (en) | Semiconductor laser apparatus, and method for mounting the same | |
JP2006229008A (en) | Semiconductor laser element | |
JP2006165513A (en) | Semiconductor laser | |
JP2010067869A (en) | Semiconductor laser element | |
JP2001244560A (en) | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method | |
JPH10335742A (en) | Semiconductor laser system | |
JP2018098264A (en) | Quantum cascade semiconductor laser | |
JPH11340570A (en) | Photoelectric conversion element and its manufacture | |
JP2006253235A (en) | Laser diode chip, laser diode and process for fabricating laser diode chip | |
JP6120903B2 (en) | Semiconductor laser element | |
JP2001284704A (en) | Semiconductor laser device | |
JP2002111136A (en) | Semiconductor laser device | |
CN111900625B (en) | Laser and manufacturing method thereof | |
JP2010098001A (en) | Semiconductor laser device and method of manufacturing the same | |
JP2001332816A (en) | Semiconductor laser element | |
JP2003179306A (en) | Semiconductor laser element and its manufacturing method |