JP3755107B2 - Semiconductor laser device manufacturing method and semiconductor laser device - Google Patents
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体レーザ装置の製造方法、および半導体レーザ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
リッジ導波路とその両脇に電流ブロック層からなる埋め込み層を備え、さらにそれらの上にコンタクト層を有する構造の従来の半導体レーザ装置とその製造方法について説明する。
【0003】
図11は上記の従来の半導体レーザ装置の製造方法を示す図である。まず、p型InP基板上にp型InP第1クラッド層1、InGaAsP活性層2、n型InP第2クラッド層3をエピタキシャル成長させた後、図11(a) のように、第2クラッド層3上にSiOからなる絶縁膜4を形成し、この絶縁膜をマスクにクラッド層及び活性層をエッチングしてリッジ導波路を形成する。次に、図11(b) のようにリッジ導波路の両脇に高キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層12を選択エピタキシャル成長させ、さらに図11(c) に示すように、n型InP第2電流ブロック層6を選択エピタキシャル成長させる。この際、n型InP第2電流ブロック層6はp型InP第1電流ブロック層12の特定の結晶面上にしか成長しないようにする。これにより、n型InP第2電流ブロック層6はリッジ導波路の側面に接触しないように形成できる。次に、図11(d) に示すように、高キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層13を選択エピタキシャル成長させる。この後、図11(e) のように、絶縁膜4を除去する。最後に、全面にn型InPコンタクト層をエピタキシャル成長させ、基板裏面の研削、p側電極20a、n側電極20bの形成を行うことによって、図12に示すような、半導体レーザ装置が完成する。
【0004】
この半導体レーザ装置においては、p側電極20aと、n側電極20b間に、順方向のバイアス電圧を印加すると、n型InP第2クラッド層3,活性層2,p型InP第1クラッド層1よりなるリッジ導波路に電流が流れて、p型InP第1クラッド層1側から正孔が、n型InP第2クラッド層3側から電子が活性層2に注入され、この活性層2において正孔と電子の発光再結合が起こり、レーザ発振する。
【0005】
上記の製造方法において、リッジ導波路の各層の成長及び埋め込み層の各電流ブロック層の成長は、それぞれ連続したエピタキシャル成長によって行われ、各層の成長の間にその表面が大気に晒されることは無い。しかし、p型InP第1電流ブロック層12は、エッチング工程において大気に晒されたリッジ導波路側面上に再成長されており、また、n型InPコンタクト層も、絶縁膜4のエッチング工程において大気に晒された埋め込み層及びリッジ導波路の上部面上に再成長されている。この再成長が行われた界面を再成長界面と呼ぶ。
【0006】
上記の再成長界面が、p型InP第1電流ブロック層とn型InP第2クラッド層の間のpn接合面またはp型InP第3電流ブロック層とn型InPコンタクト層の間のpn接合面と一致していると、通電によってこれらのpn接合の順方向電圧が低下し、順方向電流が増加するため、これが活性層以外を流れるリーク電流の増大を招き、レーザのしきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化をもたらすことが知られている。このような問題を避けるため、上記の製造方法においては、p型InP第1及び第3電流ブロック層に添加するp型不純物として、拡散が容易なZn等を用い、さらにこれらのp型電流ブロック層のキャリア濃度をn型クラッド層及びn型コンタクト層のキャリア濃度より充分に高くすることにより、エピタキシャル成長工程における基板の加熱またはエピタキシャル成長工程完了後の熱処理によって、このp型不純物をp型電流ブロック層からn型クラッド層及びn型コンタクト層に拡散させ、上記再成長界面に接するn型クラッド層及びn型コンタクト層の薄層部分の導電型をp型に反転させるようにしている。これによって、p型InP第3電流ブロック層とn型InPコンタクト層の間のpn接合面は、図12における埋め込み層上部の再成長界面9aではなく、コンタクト層8内の14aの位置に形成され、またp型InP第1電流ブロック層12とn型InP第2クラッド層3の間のpn接合面は、第2クラッド層側面の再成長界面9bではなく、n型クラッド層内の14bの位置に形成される。即ち、上記のpn接合面と再成長界面が一致していない。従って、通電による上記のpn接合の順方向電圧の低下が起こることはなく、これに伴う上記のレーザ特性の劣化も生じない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、p型不純物をp型電流ブロック層からn型クラッド層及びn型コンタクト層に拡散させることにより、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる。しかし、このp型不純物は、n型クラッド層及びn型コンタクト層に拡散するだけではなく、n型InP第2電流ブロック層6にも拡散する。これによって、n型電流ブロック層のn型不純物が補償され、この層のキャリア濃度が低下し、pnpトランジスタの効果による電流のブロック効果が低下する。これは、リーク電流の増大を招き、レーザ特性を劣化させる原因となる。
【0008】
この発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、電流ブロック層の電流ブロック効果を低下させることなく、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる半導体レーザ装置の製造方法,及びこれにより製造される半導体レーザ装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項1)は、第1導電型の半導体基板の主表面上に、該第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、活性層と、前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層を順にエピタキシャル成長させる工程と、前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の下層、そのキャリア濃度が該第1電流ブロック層の下層より低い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の上層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の下層及びそのキャリア濃度が該第3電流ブロック層の下層の半導体のキャリア濃度及びコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の上層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものである。
【0010】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項2)は、第1導電型の半導体基板の主表面上に、該第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、活性層と、前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層を順にエピタキシャル成長させる工程と、前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層及びそのキャリア濃度がコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含むように選択エピタキシャル成長させるものであり、前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものである。
【0011】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項3)は、上記の半導体レーザ装置の製造方法(請求項2)において、前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる下層と、前記第2導電型の不純物のみを含む半導体からなる中間層と、前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる上層を順に選択エピタキシャル成長させるものである。
【0012】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項4)は、リッジ導波路と、該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、前記リッジ導波路は、第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、該第1クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、前記埋め込み層は、前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低く、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の第1導電型の半導体のキャリア濃度は、該コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第3電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低いものである。
【0013】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項5)は、リッジ導波路と、該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、前記リッジ導波路は、第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、該第1クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、前記埋め込み層は、前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第3電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第2電流ブロック層は、結晶格子間に位置し電気的に中性である不純物を含んでいるものである。
【0014】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項6)は、上記の半導体レーザ装置(請求項5)において、前記の電気的に中性である不純物は、前記第2電流ブロック層の前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層と接する薄層部分にのみ含まれているものである。
【0015】
【作用】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項1)は、第1導電型の半導体基板の主表面上に、該第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、活性層と、前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層を順にエピタキシャル成長させる工程と、前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の下層、そのキャリア濃度が該第1電流ブロック層の下層より低い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の上層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の下層及びそのキャリア濃度が該第3電流ブロック層の下層の半導体のキャリア濃度及びコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の上層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものであるから、再成長界面であるコンタクト層と第3電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面はコンタクト層側に移動しており、また同じく再成長界面である第2クラッド層と第1電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面は第2クラッド層側に移動している。従って、この方法によって製造された半導体レーザ装置においては、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第1及び第3電流ブロック層の第2電流ブロック層に接する側の層の第1導電型のキャリア濃度は低いため、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層に拡散する第1導電型の不純物は少なく、従って、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0016】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項2)は、第1導電型の半導体基板の主表面上に、該第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、活性層と、前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層を順にエピタキシャル成長させる工程と、前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層及びそのキャリア濃度がコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含むように選択エピタキシャル成長させるものであり、前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものであるから、再成長界面であるコンタクト層と第3電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面をコンタクト層側に移動させることができ、また同じく再成長界面である第2クラッド層と第1電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面を第2クラッド層側に移動させることができる。従って、この方法によって製造された半導体レーザ装置においては、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第2電流ブロック層は電気的に中性で結晶格子間に位置する不純物を含んでいるため、拡散によって結晶格子間に入り込む第1導電型の不純物は、その動きを前記の中性不純物によって阻止される。これにより、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散が抑制され、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0017】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項3)は、上記の半導体レーザ装置の製造方法(請求項2)において、前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる下層と、前記第2導電型の不純物のみを含む半導体からなる中間層と、前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる上層を順に選択エピタキシャル成長させるものであるから、この方法によって製造された半導体レーザ装置においては、第1及び第3電流ブロック層からコンタクト層及び第2クラッド層への第1導電型の不純物の拡散により、前述のように通電によるレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第2電流ブロック層において第1及び第3電流ブロック層と接しているのは、前記の中性不純物を含む上層及び下層であるから、前述のように、この上層と下層によって第1及び第3電流ブロック層から第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散を抑制することができ、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。前記の中性不純物は、第2電流ブロック層における第2導電型の不純物の活性化を若干阻害する傾向があるが、上記のように第2電流ブロック層の中間層は第2導電型の不純物のみを含み、前記の中性不純物を含まないため、前述の第2電流ブロック層の全体に中性不純物を導入する場合より、キャリア濃度を高くすることができ、電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化をさらに抑制できる。
【0018】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項4)は、リッジ導波路と、該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、前記リッジ導波路は、第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、該第1クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、前記埋め込み層は、前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低く、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、該コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第3電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低いものであるから、再成長界面であるコンタクト層と第3電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面はコンタクト層側にあり、また同じく再成長界面である第2クラッド層と第1電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面は第2クラッド層側にある。従って、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第1及び第3電流ブロック層の第2電流ブロック層に接する側の層の第1導電型のキャリア濃度は低いため、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層に拡散する第1導電型の不純物は少なく、従って、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0019】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項5)は、リッジ導波路と、該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、前記リッジ導波路は、第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、該第1クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、前記埋め込み層は、前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第3電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第2電流ブロック層は、結晶格子間に位置し電気的に中性である不純物を含んでいるものであるから、再成長界面であるコンタクト層と第3電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面はコンタクト層側にあり、また同じく再成長界面である第2クラッド層と第1電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面は第2クラッド層側にある。従って、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第2電流ブロック層は電気的に中性で結晶格子間に位置する不純物を含んでいるため、拡散によって結晶格子間に入り込む第1導電型の不純物は、その動きを前記の中性不純物によって阻止される。これにより、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散が抑制され、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0020】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項6)は、上記の半導体レーザ装置(請求項5)において、前記の電気的に中性である不純物は、前記第2電流ブロック層の前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層と接する薄層部分にのみ含まれているものであるから、コンタクト層及び第2クラッド層の第1及び第3電流ブロック層と接する薄層部分は、第1導電型となっているため、前述のように通電によるレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第2電流ブロック層において第1及び第3電流ブロック層と接しているのは、前記の中性不純物を含む薄層部分であるから、前述のように、この薄層部分によって第1及び第3電流ブロック層から第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散を抑制することができ、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。前記の中性不純物は、第2電流ブロック層における第2導電型の不純物の活性化を若干阻害する傾向をもつが、第2電流ブロック層の上記の薄層部分以外は第2導電型の不純物のみを含み、前記の中性不純物を含まないため、前述の第2電流ブロック層の全体に中性不純物を導入する場合より、キャリア濃度を高くすることができ、電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化をさらに抑制できる。
【0021】
【実施例】
実施例1.
この発明の第1の実施例について説明する。
図1に本実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示す。まず、p型InP基板上にp型InP第1クラッド層1(約1μm)、アンドープInGaAsP活性層2(約0.1μm)、n型InP第2クラッド層3(約1μm)を順に有機金属気相成長法(以後MOCVD法と略記する)等により連続してエピタキシャル成長させた後、図1(a) に示すようにn型InP第2クラッド層3上の所定の位置にSiO膜からなる選択成長マスク4(約0.1μm)を形成し、これをマスクとしてクラッド層と活性層をエッチングし、リッジ導波路を形成する。次に、図1(b) に示すp型InP第1電流ブロック層5(約1μm)、図1(c) に示すn型InP第2電流ブロック層6(約1μm)、図1(d) に示すp型InP第3電流ブロック層7(約1μm)及び図1(e) に示すn型InP最終埋込層10(約0.2μm)をMOCVD法等により連続して選択エピタキシャル成長させることによって、埋め込み層を形成する。さらに、図1(f) に示すように、選択成長マスク4を除去した後、全面にn型InPコンタクト層8(約2μm)をエピタキシャル成長させる。この際、n型InP最終埋込層10とn型InPコンタクト層8は同じキャリア濃度、組成となるようにする。最後に、基板裏面を研削し、Cr/Auからなるn側電極20b(約0.2μm)及びAuZn/Auからなるp側電極(約0.2μm)20aを形成することにより、図2に示すような半導体レーザ装置が完成する。ただし、()内は各層の厚さである。キャリア濃度は、クラッド層及び電流ブロック層では1018cm-3程度、n型InPコンタクト層では1018cm-3以上である。また、p型不純物としてはZn等、n型不純物としてはSi,S等を用いる。
【0022】
本実施例の製造方法を用いて作製された半導体レーザ装置においては、図2に示すように、電流ブロック層上部のpn接合面11が、p型InP第3電流ブロック層7とn型InP最終埋込層10の界面に形成されることになる。この界面は前述の再成長界面ではない。一方、再成長界面であるn型InP最終埋込層10とn型InPコンタクト層8の界面9a(埋め込み層上部の再成長界面)は、n型層間の接合面となっている。このため、上記の第3電流ブロック層と最終埋め込み層の間のpn接合においては、前述の通電により順方向電圧が低下するという問題は発生しない。従って、これによってレーザ特性が劣化することもない。
【0023】
さらに、本実施例の製造方法においては、埋め込み層上部の再成長界面9aをpn接合面としないために、n型InP最終埋め込み層を用いており、従来の製造方法で用いているp型不純物の拡散という方法を用いていない。従って、このp型不純物がn型InP第2電流ブロック層に拡散することにより、この層のキャリア濃度が低下し、電流ブロック層の電流ブロック効果が低下するという問題は起きない。本実施例においては、エピタキシャル成長における基板加熱温度を上記のp型不純物の拡散が発生しない程度にするか、もしくは、p型の第1及び第3電流ブロック層のキャリア濃度を、これらの層からp型不純物の拡散が生じても周囲のn型層の導電型をp型に反転させない程度の濃度にする。
【0024】
ただし、n型InP第2クラッド層3とp型InP第1電流ブロック層5の界面9b(第2クラッド層側面の再成長界面)は、リッジ導波路の側面の一部であり、再成長界面であると同時にpn接合面ともなっており、ここでは通電による順方向電圧の低下が起こる可能性がある。
【0025】
また、本実施例においては、InP系の半導体レーザ装置について述べたが、他の材料系、例えばGaAs系の半導体レーザ装置などでも同様の製造方法及び構造を用いることができる。また、電流ブロック層の層数も3層以外でもよい。
【0026】
実施例2.
この発明の第2の実施例について説明する。
図3に本実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示す。まず、図3(a) に示すように、p型InP第1クラッド層1、アンドープInGaAsP活性層2、n型InP第2クラッド層3からなるリッジ導波路を実施例1とまったく同様の方法で形成する。次に、図3(b) に示すように、高キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層の下層5a、厚さの薄い低キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層の上層5bを順に選択エピタキシャル成長させる。さらに、図3(c) に示すように、n型InP第2電流ブロック層6を選択エピタキシャル成長させた後、図3(d) に示すように、厚さの薄い低キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層の下層7b、高キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層の上層7aを順に選択エピタキシャル成長させる。これらの電流ブロック層の成長は、MOCVD法等を用いて連続して行う。次に、図3(e) に示すように、選択成長マスク4を除去する。最後に、実施例1と同様にn型InPコンタクト層8の形成、基板裏面の研削、p側電極20a、n側電極20bの形成を行い、図4に示す半導体レーザ装置が完成する。この際、p型InP第1電流ブロック層の下層5aのキャリア濃度は、n型InP第2クラッド層3のキャリア濃度より高くなるようにし、p型InP第3電流ブロック層の上層7aのキャリア濃度は、n型InPコンタクト層8のキャリア濃度より高くなるようにする。これにより、エピタキシャル成長における適切な温度での基板加熱により、第1電流ブロック層の下層5a及び第3電流ブロック層の上層7aから第2クラッド層3及びコンタクト層8へp型不純物を拡散させ、n型InPからなる第2クラッド層3及びコンタクト層8の電流ブロック層に接する薄層部分の導電型をp型に反転させることができる。なお、この拡散はエピタキシャル成長完了後の熱処理によって行ってもよい。
【0027】
本実施例においては、上記のp型不純物の拡散によって、図4に示すように、第3電流ブロック層の上層7aとコンタクト層8の間のpn接合面(埋め込み層上部のpn接合面)は、再成長界面であるこれら二層間の界面9a(埋め込み層上部の再成長界面)よりコンタクト層側の14aの位置まで移動し、また、第1電流ブロック層の下層5aと第2クラッド層3の間のpn接合面(第2クラッド層側面のpn接合面)も、再成長界面であるこれら二層間の界面9b(第2クラッド層側面の再成長界面)より第2クラッド層側の14bの位置まで移動する。
【0028】
このため、前述のように、これらのpn接合においては、通電により順方向電圧が低下することがなく、従って、これによってレーザ特性が劣化することもない。
【0029】
一方、n型InP第2電流ブロック層6と接するp型InPからなる第1電流ブロック層の上層5b及び第3電流ブロック層の下層7bにおいては、そのキャリア濃度が第1電流ブロック層の下層5a及び第3電流ブロック層の上層7aのキャリア濃度より低いため、第2電流ブロック層に拡散してくるp型不純物の量は少ない。従って、このp型不純物によって第2電流ブロック層のn型不純物が補償されることによる、この層のキャリア濃度の低下は、これによって電流ブロック層の電流ブロック効果が劣化しない程度に抑制される。
【0030】
上記のように、本実施例においては、電流ブロック層の電流ブロック効果を低下させることなく、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる。
【0031】
また、本実施例においては、InP系の半導体レーザ装置について述べたが、他の材料系、例えばGaAs系の半導体レーザ装置などでも同様の製造方法及び構造を用いることができる。また、電流ブロック層の層数も3層以外でもよい。
【0032】
実施例3.
この発明の第3の実施例について説明する。
図5に本実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示す。まず、図5(a) に示すように、p型InP第1クラッド層1、アンドープInGaAsP活性層2、n型InP第2クラッド層3からなるリッジ導波路を実施例1と同様の方法で形成する。次に、図5(b) に示すように、高キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層12を選択エピタキシャル成長させた後、図5(c) に示すように、n型不純物とともにCo,Ti等の電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物を含むn型InP第2電流ブロック層15を選択エピタキシャル成長させる。さらに、図5(d) に示すように、高キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層13を選択エピタキシャル成長させる。これらの電流ブロック層の成長は、MOCVD法等を用いて連続して行う。次に、図3(e) に示すように、選択成長マスク4を除去する。最後に、実施例1と同様にn型InPコンタクト層8の形成、基板裏面の研削、p側電極20a、n側電極20bの形成を行い、図6に示す半導体レーザ装置が完成する。この際、p型InP第1電流ブロック層12のキャリア濃度は、n型InP第2クラッド層3のキャリア濃度より高くなるようにし、p型InP第3電流ブロック層13のキャリア濃度は、n型InPコンタクト層8のキャリア濃度より高くなるようにする。これにより、エピタキシャル成長における適切な温度での基板加熱により、第1電流ブロック層12及び第3電流ブロック層13から第2クラッド層3及びコンタクト層8へp型不純物を拡散させ、n型InPからなる第2クラッド層3及びコンタクト層8の電流ブロック層に接する薄層部分の導電型をp型に反転させることができる。なお、この拡散はエピタキシャル成長完了後の熱処理によって行ってもよい。
【0033】
本実施例においても、上記のp型不純物の拡散によって、図6に示すように、第3電流ブロック層13とコンタクト層8の間のpn接合面(埋め込み層上部のpn接合面)は、再成長界面であるこれら二層間の界面9a(埋め込み層上部の再成長界面)よりコンタクト層側の14aの位置まで移動し、また、第1電流ブロック層12と第2クラッド層3の間のpn接合面(第2クラッド層側面のpn接合面)も、再成長界面であるこれら二層間の界面9b(第2クラッド層側面の再成長界面)より第2クラッド層側の14bの位置まで移動する。このため、前述のように、これらのpn接合においては、通電により順方向電圧が低下することがなく、従って、これによってレーザ特性が劣化することもない。
【0034】
一方、p型InP第1及び第3電流ブロック層からn型InP第2電流ブロック層に拡散してくるp型不純物は結晶格子間に入るが、第2電流ブロック層は、予め電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物を含んでいるため、このp型不純物の拡散は抑制される。従って、このp型不純物によって第2電流ブロック層のn型不純物が補償されることによる、この層のキャリア濃度の低下は充分に小さくでき、電流ブロック層の電流ブロック効果の低下は防止できる。
【0035】
上記のように、本実施例においては、電流ブロック層の電流ブロック効果を低下させることなく、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる。
【0036】
また、本実施例においては、InP系の半導体レーザ装置について述べたが、他の材料系、例えばGaAs系の半導体レーザ装置などでも同様の製造方法及び構造を用いることができる。また、電流ブロック層の層数も3層以外でもよい。
【0037】
実施例4.
この発明の第4の実施例について説明する。
図7に本実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示す。まず、実施例3と同様に、p型InP第1クラッド層1、アンドープInGaAsP活性層2、n型InP第2クラッド層3からなるリッジ導波路を形成した後、高キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層12を選択エピタキシャル成長させる。次に、図7(a) に示すように、n型不純物とともにCo,Ti等の電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物を含む厚さの薄いn型InP第2電流ブロック層の下層15bを選択エピタキシャル成長させ、さらに図7(b) に示すように、n型不純物のみを含むn型InP第2電流ブロック層の中間層15aを選択エピタキシャル成長させる。次に、図7(c) に示すように、再度n型不純物とともにCo,Ti等の電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物を含む厚さの薄いn型InP第2電流ブロック層の上層15cを選択エピタキシャル成長させる。この後の工程は、実施例3と同じであり、高キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層13を選択エピタキシャル成長させ、選択成長マスク4を除去した後、n型InPコンタクト層8の形成、基板裏面の研削、p側電極20a、n側電極20bの形成を行う。ただし、電流ブロック層各層の成長は、MOCVD法等を用いて連続して行う。これにより、図8に示す半導体レーザ装置が完成する。この際、p型InP第1電流ブロック層12のキャリア濃度は、n型InP第2クラッド層3のキャリア濃度より高くなるようにし、p型InP第3電流ブロック層13のキャリア濃度は、n型InPコンタクト層8のキャリア濃度より高くなるようにする。これにより、エピタキシャル成長における適切な温度での基板加熱により、第1電流ブロック層12及び第3電流ブロック層13から第2クラッド層3及びコンタクト層8へp型不純物を拡散させ、n型InPからなる第2クラッド層3及びコンタクト層8の電流ブロック層に接する薄層部分の導電型をp型に反転させることができる。なお、この拡散はエピタキシャル成長完了後の熱処理によって行ってもよい。
【0038】
本実施例においても、上記のp型不純物の拡散によって、図8に示すように、第3電流ブロック層13とコンタクト層8の間のpn接合面(埋め込み層上部のpn接合面)は、再成長界面であるこれら二層間の界面9a(埋め込み層上部の再成長界面)よりコンタクト層側の14aの位置まで移動し、また、第1電流ブロック層12と第2クラッド層3の間のpn接合面(第2クラッド層側面のpn接合面)も、再成長界面であるこれら二層間の界面9b(第2クラッド層側面の再成長界面)より第2クラッド層側の14bの位置まで移動する。このため、前述のように、これらのpn接合においては、通電により順方向電圧が低下することがなく、従って、これによってレーザ特性が劣化することもない。
【0039】
一方、前述のようにp型InP第1及び第3電流ブロック層からn型InP第2電流ブロック層に拡散してくるp型不純物は結晶格子間に入るが、第1及び第3電流ブロック層と接する第2電流ブロック層の上層と下層は、予め電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物を含んでいるため、このp型不純物の拡散は抑制される。従って、このp型不純物によって第2電流ブロック層のn型不純物が補償されることによる、この層のキャリア濃度の低下は充分に小さくできる。また、上記の中性不純物は、第2電流ブロック層におけるn型の不純物の活性化を若干阻害する傾向をもつが、第2電流ブロック層の中間層15aはn型不純物のみを含み、上記の中性不純物を含まないため、実施例3の第2電流ブロック層の全体に中性不純物を導入する場合より、キャリア濃度を高くすることができ、電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化をさらに抑制できる。
【0040】
上記のように、本実施例においても、電流ブロック層の電流ブロック効果を低下させることなく、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる。
【0041】
また、本実施例においては、InP系の半導体レーザ装置について述べたが、他の材料系、例えばGaAs系の半導体レーザ装置などでも同様の製造方法及び構造を用いることができる。また、電流ブロック層の層数も3層以外でもよい。
【0042】
実施例5.
この発明の第5の実施例について説明する。
図9に本実施例による半導体レーザ装置の断面図を示す。図中の16は、n型不純物とともにホールトラップとなる不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層である。この半導体レーザ装置は、実施例3においてn型InP第2電流ブロック層に導入された、電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物の代わりにホールトラップとなる不純物を用いたものである。本実施例の製造方法は、第2電流ブロック層のエピタキシャル成長において、n型不純物とともにCo等のホールトラップとなる不純物を含むようにInPを成長させる点を除けば、実施例3とまったく同じである。この際、p型InP第1電流ブロック層12のキャリア濃度は、n型InP第2クラッド層3のキャリア濃度より高くなるようにし、p型InP第3電流ブロック層13のキャリア濃度は、n型InPコンタクト層8のキャリア濃度より高くなるようにする。これにより、エピタキシャル成長における適切な温度での基板加熱により、第1電流ブロック層12及び第3電流ブロック層13から第2クラッド層3及びコンタクト層8へp型不純物を拡散させ、n型InPからなる第2クラッド層3及びコンタクト層8の電流ブロック層に接する薄層部分の導電型をp型に反転させることができる。なお、この拡散はエピタキシャル成長完了後の熱処理によって行ってもよい。
【0043】
本実施例においても、上記のp型不純物の拡散によって、図9に示すように、第3電流ブロック層13とコンタクト層8の間のpn接合面(埋め込み層上部のpn接合面)は、再成長界面であるこれら二層間の界面9a(埋め込み層上部の再成長界面)よりコンタクト層側の14aの位置まで移動し、また、第1電流ブロック層12と第2クラッド層3の間のpn接合面(第2クラッド層側面のpn接合面)も、再成長界面であるこれら二層間の界面9b(第2クラッド層側面の再成長界面)より第2クラッド層側の14bの位置まで移動する。このため、前述のように、これらのpn接合においては、通電により順方向電圧が低下することがなく、従って、これによってレーザ特性が劣化することもない。
【0044】
一方、第2電流ブロック層は、予めホールトラップとなる不純物を含んでいるため、p型InP第1及び第3電流ブロック層からn型InP第2電流ブロック層へのホールの拡散が抑制され、電流ブロック層の電流ブロック効果の低下を防止できる。
【0045】
上記のように、本実施例においては、電流ブロック層の電流ブロック効果を低下させることなく、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる。
【0046】
また、本実施例においては、InP系の半導体レーザ装置について述べたが、他の材料系、例えばGaAs系の半導体レーザ装置などでも同様の製造方法及び構造を用いることができる。また、電流ブロック層の層数も3層以外でもよい。
【0047】
実施例6.
この発明の第6の実施例について説明する。
図10に本実施例による半導体レーザ装置の断面図を示す。図中の16bと16cは、n型不純物とともにホールトラップとなる不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層の下層と上層であり、16aはn型不純物のみが導入されたn型InP第2電流ブロック層の中間層である。この半導体レーザ装置は、実施例4においてn型InP第2電流ブロック層の上層及び下層に導入された、電気的に中性であり結晶格子間に入る不純物の代わりにホールトラップとなる不純物を用いたものである。本実施例の製造方法は、第2電流ブロック層の上層と下層のエピタキシャル成長において、n型不純物とともにCo等のホールトラップとなる不純物を含むようにInPを成長させる点を除けば、実施例4とまったく同じである。この際、p型InP第1電流ブロック層12のキャリア濃度は、n型InP第2クラッド層3のキャリア濃度より高くなるようにし、p型InP第3電流ブロック層13のキャリア濃度は、n型InPコンタクト層8のキャリア濃度より高くなるようにする。これにより、エピタキシャル成長における適切な温度での基板加熱により、第1電流ブロック層12及び第3電流ブロック層13から第2クラッド層3及びコンタクト層8へp型不純物を拡散させ、n型InPからなる第2クラッド層3及びコンタクト層8の電流ブロック層に接する薄層部分の導電型をp型に反転させることができる。なお、この拡散はエピタキシャル成長完了後の熱処理によって行ってもよい。
【0048】
本実施例においても、上記のp型不純物の拡散によって、図10に示すように、第3電流ブロック層13とコンタクト層8の間のpn接合面(埋め込み層上部のpn接合面)は、再成長界面であるこれら二層間の界面9a(埋め込み層上部の再成長界面)よりコンタクト層側の14aの位置まで移動し、また、第1電流ブロック層12と第2クラッド層3の間のpn接合面(第2クラッド層側面のpn接合面)も、再成長界面であるこれら二層間の界面9b(第2クラッド層側面の再成長界面)より第2クラッド層側の14bの位置まで移動する。このため、前述のように、これらのpn接合においては、通電により順方向電圧が低下することがなく、従って、これによってレーザ特性が劣化することもない。
【0049】
一方、第1及び第3電流ブロック層と接する第2電流ブロック層の上層と下層は、予めホールトラップとなる不純物を含んでいるため、p型InP第1及び第3電流ブロック層からn型InP第2電流ブロック層へのホールの拡散は抑制される。また、ホールトラップとなる不純物は、第2電流ブロック層におけるn型の不純物の活性化を若干阻害する傾向をもつが、第2電流ブロック層の中間層16aはn型不純物のみを含み、ホールトラップとなる不純物を含まないため、実施例5の第2電流ブロック層の全体にホールトラップとなる不純物を導入する場合より、キャリア濃度を高くすることができ、電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化をさらに抑制できる。
【0050】
上記のように、本実施例においても、電流ブロック層の電流ブロック効果を低下させることなく、通電によるレーザ特性の劣化を防止することができる。
【0051】
また、本実施例においては、InP系の半導体レーザ装置について述べたが、他の材料系、例えばGaAs系の半導体レーザ装置などでも同様の製造方法及び構造を用いることができる。また、電流ブロック層の層数も3層以外でもよい。
【0052】
【発明の効果】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項1)は、第1導電型の半導体基板の主表面上に、該第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、活性層と、前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層を順にエピタキシャル成長させる工程と、前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の下層、そのキャリア濃度が該第1電流ブロック層の下層より低い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の上層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の下層及びそのキャリア濃度が該第3電流ブロッ4層の下層の半導体のキャリア濃度及びコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の上層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものであるから、再成長界面であるコンタクト層と第3電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面はコンタクト層側に移動しており、また同じく再成長界面である第2クラッド層と第1電流ブロック層の界面より、これらの層の間のpn接合面は第2クラッド層側に移動している。従って、この方法によって製造された半導体レーザ装置においては、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層に拡散する第1導電型の不純物は少なく、従って、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0053】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項2)は、第1導電型の半導体基板の主表面上に、該第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、活性層と、前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層を順にエピタキシャル成長させる工程と、前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層及びそのキャリア濃度がコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、前記絶縁膜を除去する工程と、前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含むように選択エピタキシャル成長させるものであり、前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものであるから、再成長界面であるコンタクト層,第2クラッド層と電流ブロック層の間の界面より、pn接合面を移動させることができる。従って、この方法によって製造された半導体レーザ装置においては、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散が前記の中性不純物によって抑制され、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0054】
この発明に係わる半導体レーザ装置の製造方法(請求項3)は、上記の半導体レーザ装置の製造方法(請求項2)において、前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる下層と、前記第2導電型の不純物のみを含む半導体からなる中間層と、前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる上層を順に選択エピタキシャル成長させるものであるから、この方法によって製造された半導体レーザ装置においては、第1及び第3電流ブロック層からコンタクト層及び第2クラッド層への第1導電型の不純物の拡散により、前述のように通電によるレーザ特性の劣化を防止できる。一方、前記の中性不純物を含む第2電流ブロック層の上層及び下層によって第1及び第3電流ブロック層から第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散を抑制することができ、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。また、上記のように第2電流ブロック層の中間層は第2導電型の不純物のみを含み、前記の中性不純物を含まないため、前述の第2電流ブロック層の全体に中性不純物を導入する場合より、キャリア濃度を高くすることができ、電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化をさらに抑制できる。
【0055】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項4)は、リッジ導波路と、該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、前記リッジ導波路は、第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、該第1クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、前記埋め込み層は、前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低く、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、該コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第3電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低いものであるから、再成長界面であるコンタクト層,第2クラッド層と電流ブロック層の界面とpn接合面は異なる位置にある。従って、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層に拡散する第1導電型の不純物は少なく、従って、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0056】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項5)は、リッジ導波路と、該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、前記リッジ導波路は、第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、該第1クラッド層上に形成された活性層と、該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、前記埋め込み層は、前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、前記第1電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第3電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、前記第2電流ブロック層は、結晶格子間に位置し電気的に中性である不純物を含んでいるものであるから、再成長界面であるコンタクト層,第2クラッド層と電流ブロック層の界面とpn接合面は異なる位置にある。従って、通電によるpn接合の順方向電圧の低下を回避でき、しきい値電流の上昇、光出力の低下等のレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第2電流ブロック層中の電気的に中性で結晶格子間に位置する不純物により、第1及び第3電流ブロック層から第2導電型の第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散が抑制され、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。
【0057】
この発明に係わる半導体レーザ装置(請求項6)は、上記の半導体レーザ装置(請求項5)において、前記の電気的に中性である不純物は、前記第2電流ブロック層の前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層と接する薄層部分にのみ含まれているものであるから、コンタクト層及び第2クラッド層の第1及び第3電流ブロック層と接する薄層部分は、第1導電型となっているため、前述のように通電によるレーザ特性の劣化を防止できる。一方、第2電流ブロック層において第1及び第3電流ブロック層と接している前記の中性不純物を含む薄層部分によって第1及び第3電流ブロック層から第2電流ブロック層への第1導電型の不純物の拡散を抑制することができ、第2電流ブロック層のキャリア濃度の低下による電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化を低減できる。また、第2電流ブロック層の上記の薄層部分以外は第2導電型の不純物のみを含み、前記の中性不純物を含まないため、前述の第2電流ブロック層の全体に中性不純物を導入する場合より、キャリア濃度を高くすることができ、電流ブロック層の電流ブロック効果の劣化をさらに抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の第1の実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示した断面図である。
【図2】 この発明の第1の実施例による半導体レーザ装置の断面図である。
【図3】 この発明の第2の実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示した断面図である。
【図4】 この発明の第2の実施例による半導体レーザ装置の断面図である。
【図5】 この発明の第3の実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示した断面図である。
【図6】 この発明の第3の実施例による半導体レーザ装置の断面図である。
【図7】 この発明の第4の実施例による半導体レーザ装置の製造方法を示した断面図である。
【図8】 この発明の第4の実施例による半導体レーザ装置の断面図である。
【図9】 この発明の第5の実施例による半導体レーザ装置の断面図である。
【図10】 この発明の第6の実施例による半導体レーザ装置の断面図である。
【図11】 従来の半導体レーザ装置の製造方法を示した断面図である。
【図12】 従来の半導体レーザ装置の断面図である。
【符号の説明】
1 p型InP第1クラッド層
2 活性層
3 n型InP第2クラッド層
4 選択成長マスク
5 p型InP第1電流ブロック層
5a 高キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層の下層
5b 低キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層の上層
6 n型InP第2電流ブロック層
7 p型InP第3電流ブロック層
7a 高キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層の上層
7b 低キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層の下層
8 n型InPコンタクト層
9a 埋め込み層上部の再成長界面
9b 第2クラッド層側面の再成長界面
10 n型InP最終埋め込み層
11 電流ブロック層上部のpn接合面
12 高キャリア濃度のp型InP第1電流ブロック層
13 高キャリア濃度のp型InP第3電流ブロック層
14a 埋め込み層上部のpn接合面
14b 第2クラッド層側面のpn接合面
15 中性不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層
15a n型不純物のみが導入されたn型InP第2電流ブロック層の中間層
15b 中性不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層の下層
15c 中性不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層の上層
16 ホールトラップとなる不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層
16a n型不純物のみが導入されたn型InP第2電流ブロック層の中間層
16b ホールトラップとなる不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層の下層
16c ホールトラップとなる不純物が導入されたn型InP第2電流ブロック層の上層
20a p側電極
20b n側電極。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a semiconductor laser device manufacturing method and a semiconductor laser device.
[0002]
[Prior art]
A conventional semiconductor laser device having a structure having a ridge waveguide and a buried layer made of a current blocking layer on both sides of the ridge waveguide and further having a contact layer thereon will be described.
[0003]
FIG. 11 is a view showing a method of manufacturing the above-described conventional semiconductor laser device. First, after the p-type InP
[0004]
In this semiconductor laser device, when a forward bias voltage is applied between the p-
[0005]
In the above manufacturing method, the growth of each layer of the ridge waveguide and the growth of each current blocking layer of the buried layer are performed by continuous epitaxial growth, and the surface thereof is not exposed to the atmosphere during the growth of each layer. However, the p-type InP first
[0006]
The regrowth interface is a pn junction surface between the p-type InP first current blocking layer and the n-type InP second cladding layer or a pn junction surface between the p-type InP third current blocking layer and the n-type InP contact layer. , The forward voltage of these pn junctions decreases due to energization, and the forward current increases. This causes an increase in leakage current that flows outside the active layer, resulting in an increase in laser threshold current. It is known to cause deterioration of laser characteristics such as a decrease in light output. In order to avoid such a problem, in the above manufacturing method, Zn or the like that is easily diffused is used as the p-type impurity added to the p-type InP first and third current blocking layers, and these p-type current blocks are further used. By making the carrier concentration of the layer sufficiently higher than the carrier concentration of the n-type cladding layer and the n-type contact layer, the p-type impurity is removed by heating the substrate in the epitaxial growth step or heat treatment after completion of the epitaxial growth step. Are diffused into the n-type cladding layer and the n-type contact layer, and the conductivity type of the thin layer portions of the n-type cladding layer and the n-type contact layer in contact with the regrowth interface is reversed to the p-type. As a result, the pn junction surface between the p-type InP third current blocking layer and the n-type InP contact layer is formed not at the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, by diffusing p-type impurities from the p-type current blocking layer to the n-type cladding layer and the n-type contact layer, it is possible to prevent the laser characteristics from being deteriorated due to energization. However, the p-type impurity not only diffuses into the n-type cladding layer and the n-type contact layer, but also diffuses into the n-type InP second
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and a method of manufacturing a semiconductor laser device capable of preventing deterioration of laser characteristics due to energization without reducing the current blocking effect of the current blocking layer, and the same It aims at providing the semiconductor laser device manufactured by this.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 1) includes a first clad layer made of a semiconductor of the first conductivity type, an active layer on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of epitaxially growing a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a step of forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer, and a mask of the insulating film; Etching the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer to form a ridge waveguide; and on both sides of the ridge waveguide, the carrier concentration of the second cladding layer is A lower layer of the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor higher than a carrier concentration of the second conductivity type semiconductor, and the first conductivity type semiconductor having a carrier concentration lower than that of the lower layer of the first current block layer. A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type formed so as to be isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current blocking layer. The lower layer of the third current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the carrier concentration thereof are determined by the carrier concentration of the semiconductor under the third current block layer and the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the contact layer. Forming a buried layer by sequentially epitaxially growing an upper layer of a third current blocking layer made of a high semiconductor of the first conductivity type; removing the insulating film; over the second cladding layer; And a step of epitaxially growing a contact layer made of the second conductivity type semiconductor on the three current blocking layers, From the first current blocking layer and the third current blocking layer by heating in the step of forming a selective layer by selective epitaxial growth and in the step of epitaxially growing the contact layer, or by heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer. A thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the third current blocking layer of the contact layer by diffusing the first conductivity type impurity in the two cladding layers and the contact layer The thin layer portion in contact with the semiconductor is the first conductivity type semiconductor.
[0010]
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 2) includes a first clad layer made of a semiconductor of the first conductivity type, an active layer on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of epitaxially growing a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a step of forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer, and a mask of the insulating film; Etching the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer to form a ridge waveguide; and on both sides of the ridge waveguide, the carrier concentration of the second cladding layer is A first current block layer made of the first conductivity type semiconductor having a carrier concentration higher than that of the second conductivity type semiconductor is isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current block layer. A second current block layer made of the second conductivity type semiconductor formed and a third current block made of the first conductivity type semiconductor whose carrier concentration is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the contact layer. Forming a buried layer by sequentially epitaxially growing the layers, removing the insulating film, and a contact made of the second conductivity type semiconductor on the second cladding layer and the third current blocking layer. Selective epitaxial growth of the second current block layer in the step of forming the buried layer includes an impurity which is located between crystal lattices and becomes electrically neutral. A step of forming the buried layer by selective epitaxial growth; The first current blocking layer and the third current blocking layer are transferred from the first current blocking layer and the third current blocking layer to the second cladding layer and the contact layer by heating in the step of epitaxially growing the tact layer or heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer. By diffusing impurities of one conductivity type, the thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the thin layer portion of the contact layer in contact with the third current blocking layer are converted into the first conductivity type. It is intended to be a semiconductor.
[0011]
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 3) is the above-described method for manufacturing a semiconductor laser device (Claim 2), wherein the selective epitaxial growth of the second current blocking layer in the step of forming the buried layer is A lower layer made of the second conductivity type semiconductor, which is located between the crystal lattices and contains electrically neutral impurities, an intermediate layer made of a semiconductor containing only the second conductivity type impurities, and the crystal The upper layer made of the semiconductor of the second conductivity type including impurities which are located between the lattices and become electrically neutral is selectively epitaxially grown in order.
[0012]
A semiconductor laser device according to the present invention (Claim 4) is formed on a ridge waveguide, a buried layer formed on both sides of the ridge waveguide, on the buried layer and on the entire surface of the ridge waveguide. The ridge waveguide is formed on the active layer, the active layer formed on the first cladding layer, and the active layer formed on the active layer. The main part is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of the second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the buried layer is formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide. In addition, the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the ridge waveguide formed on a portion of the first current block layer other than the vicinity of the ridge waveguide are the first current block layer. Near the ridge waveguide of the current blocking layer A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type, isolated on the first current blocking layer, on the vicinity of the ridge of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer. A third current blocking layer made of a semiconductor of one conductivity type, and the contact layer has a main part made of a semiconductor of the second conductivity type, and the contact layer of the first current blocking layer The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion in contact with the ridge waveguide is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the second cladding layer, and the second cladding layer and the first current blocking layer A thin layer on the second cladding layer side of the interface in the vicinity of the interface is made of the same semiconductor of the first conductivity type as that of the semiconductor of the first current blocking layer. The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the block layer in contact with the second current block layer is the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the first current block layer in contact with the ridge waveguide. The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current blocking layer in contact with the contact layer is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the contact layer, The thin layer on the contact layer side of the interface in the vicinity of the interface between the contact layer and the third current blocking layer is made of the same first conductivity type semiconductor as that of the third current blocking layer. And the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current block layer in contact with the second current block layer is the contour of the contour of the third current block layer. The carrier concentration of the portion of the first conductivity type semiconductor that is in contact with the first layer is lower.
[0013]
A semiconductor laser device according to the present invention (Claim 5) is formed on a ridge waveguide, a buried layer formed on both sides of the ridge waveguide, and on the buried layer and the entire surface of the ridge waveguide. The ridge waveguide is formed on the active layer, the active layer formed on the first cladding layer, and the active layer formed on the active layer. The main part is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of the second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the buried layer is formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide. In addition, the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the ridge waveguide formed on a portion of the first current block layer other than the vicinity of the ridge waveguide are the first current block layer. Near the ridge waveguide of the current blocking layer A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type, isolated on the first current blocking layer, on the vicinity of the ridge of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer. A third current blocking layer made of a semiconductor of one conductivity type, and the contact layer has a main part made of a semiconductor of the second conductivity type, and the contact layer of the first current blocking layer The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the second cladding layer, and is in the vicinity of the interface between the second cladding layer and the first current blocking layer. The thin layer on the second cladding layer side of the interface is made of the same semiconductor as that of the first current blocking layer, and the thin layer of the third current blocking layer is the same as that of the first current blocking layer. The carrier concentration of the one conductivity type semiconductor is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main part of the contact layer, and the interface of the interface in the vicinity of the interface between the contact layer and the third current blocking layer is The thin layer on the contact layer side is made of the first conductivity type semiconductor that is the same as the semiconductor conductivity type of the third current block layer, and the second current block layer is located between the crystal lattices and is electrically connected. It contains impurities that are neutral in nature.
[0014]
The semiconductor laser device according to the present invention (Claim 6) is the above-described semiconductor laser device (Claim 5), wherein the electrically neutral impurity is the first current block of the second current block layer. And only the thin layer portion in contact with the third current blocking layer.
[0015]
[Action]
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 1) includes a first clad layer made of a semiconductor of the first conductivity type, an active layer on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of epitaxially growing a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a step of forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer, and a mask of the insulating film; Etching the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer to form a ridge waveguide; and on both sides of the ridge waveguide, the carrier concentration of the second cladding layer is A lower layer of the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor higher than a carrier concentration of the second conductivity type semiconductor, and the first conductivity type semiconductor having a carrier concentration lower than that of the lower layer of the first current block layer. A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type formed so as to be isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current blocking layer. The lower layer of the third current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the carrier concentration thereof are determined by the carrier concentration of the semiconductor under the third current block layer and the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the contact layer. Forming a buried layer by sequentially epitaxially growing an upper layer of a third current blocking layer made of a high semiconductor of the first conductivity type; removing the insulating film; over the second cladding layer; And a step of epitaxially growing a contact layer made of the second conductivity type semiconductor on the three current blocking layers, From the first current blocking layer and the third current blocking layer by heating in the step of forming a selective layer by selective epitaxial growth and in the step of epitaxially growing the contact layer, or by heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer. A thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the third current blocking layer of the contact layer by diffusing the first conductivity type impurity in the two cladding layers and the contact layer Since the thin-layer portion in contact with the first conductive type semiconductor is the semiconductor layer of the first conductivity type, the pn junction surface between these layers is closer to the contact layer side than the interface between the regrowth interface and the third current blocking layer. The second cladding layer and the first current block, which are also regrowth interfaces From the interface of the layers, the pn junction surface between these layers moves to the second cladding layer side. Therefore, in the semiconductor laser device manufactured by this method, a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization can be avoided, and deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in light output can be prevented. On the other hand, since the first conductivity type carrier concentration of the first and third current block layers on the side in contact with the second current block layer is low, the second current of the second conductivity type from the first and third current block layers is low. There are few impurities of the first conductivity type diffusing into the block layer, and therefore the deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer can be reduced.
[0016]
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 2) includes a first clad layer made of a semiconductor of the first conductivity type, an active layer on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of epitaxially growing a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a step of forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer, and a mask of the insulating film; Etching the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer to form a ridge waveguide; and on both sides of the ridge waveguide, the carrier concentration of the second cladding layer is A first current block layer made of the first conductivity type semiconductor having a carrier concentration higher than that of the second conductivity type semiconductor is isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current block layer. A second current block layer made of the second conductivity type semiconductor formed and a third current block made of the first conductivity type semiconductor whose carrier concentration is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the contact layer. Forming a buried layer by sequentially epitaxially growing the layers, removing the insulating film, and a contact made of the second conductivity type semiconductor on the second cladding layer and the third current blocking layer. Selective epitaxial growth of the second current block layer in the step of forming the buried layer includes an impurity which is located between crystal lattices and becomes electrically neutral. A step of forming the buried layer by selective epitaxial growth; From the first current blocking layer and the third current blocking layer to the second cladding layer and the contact layer by the heating in the step of epitaxially growing the tact layer or the heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer, By diffusing impurities of one conductivity type, the thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the thin layer portion of the contact layer in contact with the third current blocking layer are converted into the first conductivity type. Therefore, the pn junction surface between these layers can be moved to the contact layer side from the interface between the contact layer and the third current blocking layer, which is the regrowth interface, and also regrowth. From the interface between the second cladding layer and the first current blocking layer, which is the interface, the pn junction surface between these layers is connected to the second It can be moved to the bed layer side. Therefore, in the semiconductor laser device manufactured by this method, a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization can be avoided, and deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in light output can be prevented. On the other hand, since the second current blocking layer is electrically neutral and contains impurities located between the crystal lattices, the first conductivity type impurities that enter between the crystal lattices by diffusion diffuse the movement of the neutral impurities. Is prevented by. Thereby, diffusion of the first conductivity type impurity from the first and third current block layers to the second current block layer of the second conductivity type is suppressed, and the current block layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current block layer The deterioration of the current blocking effect can be reduced.
[0017]
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 3) is the above-described method for manufacturing a semiconductor laser device (Claim 2), wherein the selective epitaxial growth of the second current blocking layer in the step of forming the buried layer is A lower layer made of the second conductivity type semiconductor, which is located between the crystal lattices and contains electrically neutral impurities, an intermediate layer made of a semiconductor containing only the second conductivity type impurities, and the crystal Since the upper layer made of the semiconductor of the second conductivity type, which is located between the lattices and contains the electrically neutral impurity, is sequentially epitaxially grown, in the semiconductor laser device manufactured by this method, The diffusion of the first conductivity type impurity from the third current blocking layer to the contact layer and the second cladding layer prevents the deterioration of the laser characteristics due to energization as described above. It can be. On the other hand, since the upper and lower layers containing the neutral impurities are in contact with the first and third current blocking layers in the second current blocking layer, as described above, the first and third current blocking layers depend on the first and third layers. The diffusion of the first conductivity type impurity from the third current blocking layer to the second current blocking layer can be suppressed, and the deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer is reduced. it can. The neutral impurities tend to slightly inhibit the activation of the second conductivity type impurities in the second current block layer. As described above, the intermediate layer of the second current block layer has the second conductivity type impurities. The carrier concentration can be made higher than the case where neutral impurities are introduced into the entire second current blocking layer, and the current blocking effect of the current blocking layer is reduced. Deterioration can be further suppressed.
[0018]
A semiconductor laser device according to the present invention (Claim 4) is formed on a ridge waveguide, a buried layer formed on both sides of the ridge waveguide, on the buried layer and on the entire surface of the ridge waveguide. The ridge waveguide is formed on the active layer, the active layer formed on the first cladding layer, and the active layer formed on the active layer. The main part is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of the second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the buried layer is formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide. In addition, the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the ridge waveguide formed on a portion of the first current block layer other than the vicinity of the ridge waveguide are the first current block layer. Near the ridge waveguide of the current blocking layer A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type, isolated on the first current blocking layer, on the vicinity of the ridge of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer. A third current blocking layer made of a semiconductor of one conductivity type, and the contact layer has a main part made of a semiconductor of the second conductivity type, and the contact layer of the first current blocking layer The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion in contact with the ridge waveguide is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the second cladding layer, and the second cladding layer and the first current blocking layer A thin layer on the second cladding layer side of the interface in the vicinity of the interface is made of the same semiconductor of the first conductivity type as that of the semiconductor of the first current blocking layer. The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the block layer in contact with the second current block layer is greater than the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the first current block layer in contact with the ridge waveguide. The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current blocking layer in contact with the contact layer is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the contact layer, The thin layer on the contact layer side of the interface in the vicinity of the interface between the contact layer and the third current blocking layer is made of the same first conductivity type semiconductor as that of the third current blocking layer. And the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current block layer in contact with the second current block layer is the contour of the contour of the third current block layer. The pn junction surface between these layers is lower than the interface between the contact layer and the third current blocking layer, which is the regrowth interface. The pn junction surface between these layers is on the second cladding layer side from the interface between the second cladding layer and the first current blocking layer which is on the contact layer side and is also a regrowth interface. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization, and it is possible to prevent deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in optical output. On the other hand, since the first conductivity type carrier concentration of the first and third current block layers on the side in contact with the second current block layer is low, the second current of the second conductivity type from the first and third current block layers is low. There are few impurities of the first conductivity type diffusing into the block layer, and therefore the deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer can be reduced.
[0019]
A semiconductor laser device according to the present invention (Claim 5) is formed on a ridge waveguide, a buried layer formed on both sides of the ridge waveguide, and on the buried layer and the entire surface of the ridge waveguide. The ridge waveguide is formed on the active layer, the active layer formed on the first cladding layer, and the active layer formed on the active layer. The main part is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of the second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the buried layer is formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide. In addition, the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the ridge waveguide formed on a portion of the first current block layer other than the vicinity of the ridge waveguide are the first current block layer. Near the ridge waveguide of the current blocking layer A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type, isolated on the first current blocking layer, on the vicinity of the ridge of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer. A third current blocking layer made of a semiconductor of one conductivity type, and the contact layer has a main part made of a semiconductor of the second conductivity type, and the contact layer of the first current blocking layer The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the second cladding layer, and is in the vicinity of the interface between the second cladding layer and the first current blocking layer. The thin layer on the second cladding layer side of the interface is made of the same semiconductor as that of the first current blocking layer, and the thin layer of the third current blocking layer is the same as that of the first current blocking layer. The carrier concentration of the one conductivity type semiconductor is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main part of the contact layer, and the interface of the interface in the vicinity of the interface between the contact layer and the third current blocking layer is The thin layer on the contact layer side is made of the first conductivity type semiconductor that is the same as the semiconductor conductivity type of the third current block layer, and the second current block layer is located between the crystal lattices and is electrically connected. The pn junction surface between these layers is closer to the contact layer side than the interface between the contact layer and the third current blocking layer, which is a regrowth interface. Similarly, from the interface between the second cladding layer and the first current blocking layer, which is the regrowth interface, the pn junction surface between these layers is on the second cladding layer side. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization, and it is possible to prevent deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in optical output. On the other hand, since the second current blocking layer is electrically neutral and contains impurities located between the crystal lattices, the first conductivity type impurities that enter between the crystal lattices by diffusion diffuse the movement of the neutral impurities. Is prevented by. Thereby, diffusion of the first conductivity type impurity from the first and third current block layers to the second current block layer of the second conductivity type is suppressed, and the current block layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current block layer The deterioration of the current blocking effect can be reduced.
[0020]
The semiconductor laser device according to the present invention (Claim 6) is the above-described semiconductor laser device (Claim 5), wherein the electrically neutral impurity is the first current block of the second current block layer. The thin layer portions of the contact layer and the second cladding layer that are in contact with the first and third current blocking layers are included in the first conductive layer. Since it is a mold, it is possible to prevent deterioration of laser characteristics due to energization as described above. On the other hand, in the second current blocking layer, the first and third current blocking layers are in contact with the thin layer portion containing the neutral impurity. The diffusion of the first conductivity type impurity from the third current blocking layer to the second current blocking layer can be suppressed, and the deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer is reduced. it can. The neutral impurity has a tendency to slightly inhibit the activation of the second conductivity type impurity in the second current block layer, but the second conductivity type impurity except for the thin layer portion of the second current block layer. The carrier concentration can be made higher than the case where neutral impurities are introduced into the entire second current blocking layer, and the current blocking effect of the current blocking layer is reduced. Deterioration can be further suppressed.
[0021]
【Example】
Example 1.
A first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 shows a method of manufacturing a semiconductor laser device according to this embodiment. First, a p-type InP first cladding layer 1 (about 1 μm), an undoped InGaAsP active layer 2 (about 0.1 μm), and an n-type InP second cladding layer 3 (about 1 μm) are sequentially formed on a p-type InP substrate. After continuous epitaxial growth by a phase growth method (hereinafter abbreviated as MOCVD method) or the like, selective growth consisting of a SiO film at a predetermined position on the n-type InP
[0022]
In the semiconductor laser device manufactured by using the manufacturing method of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
[0023]
Further, in the manufacturing method of this embodiment, the n-type InP final buried layer is used so that the
[0024]
However, the
[0025]
In this embodiment, the InP semiconductor laser device has been described. However, the same manufacturing method and structure can be used for other material systems such as a GaAs semiconductor laser device. Further, the number of current blocking layers may be other than three.
[0026]
Example 2
A second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 3 shows a method of manufacturing the semiconductor laser device according to this embodiment. First, as shown in FIG. 3A, a ridge waveguide composed of a p-type InP
[0027]
In the present embodiment, due to the diffusion of the p-type impurity, as shown in FIG. 4, the pn junction surface between the
[0028]
For this reason, as described above, in these pn junctions, the forward voltage does not decrease due to energization, and thus the laser characteristics are not deteriorated.
[0029]
On the other hand, in the
[0030]
As described above, in this embodiment, it is possible to prevent deterioration of laser characteristics due to energization without reducing the current blocking effect of the current blocking layer.
[0031]
In this embodiment, the InP semiconductor laser device has been described. However, the same manufacturing method and structure can be used for other material systems such as a GaAs semiconductor laser device. Further, the number of current blocking layers may be other than three.
[0032]
Example 3
A third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 5 shows a method of manufacturing the semiconductor laser device according to this embodiment. First, as shown in FIG. 5 (a), a ridge waveguide comprising a p-type InP
[0033]
Also in this embodiment, the diffusion of the p-type impurity causes the pn junction surface between the third
[0034]
On the other hand, the p-type impurity diffused from the p-type InP first and third current blocking layers into the n-type InP second current blocking layer enters between the crystal lattices, but the second current blocking layer is electrically electrically connected in advance. The diffusion of the p-type impurity is suppressed because it contains impurities that enter between the crystal lattices. Therefore, the decrease of the carrier concentration of this layer due to the compensation of the n-type impurity of the second current blocking layer by this p-type impurity can be sufficiently reduced, and the decrease of the current blocking effect of the current blocking layer can be prevented.
[0035]
As described above, in this embodiment, it is possible to prevent deterioration of laser characteristics due to energization without reducing the current blocking effect of the current blocking layer.
[0036]
In this embodiment, the InP semiconductor laser device has been described. However, the same manufacturing method and structure can be used for other material systems such as a GaAs semiconductor laser device. Further, the number of current blocking layers may be other than three.
[0037]
Example 4
A fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 shows a method of manufacturing the semiconductor laser device according to this embodiment. First, as in Example 3, after forming a ridge waveguide composed of the p-type InP
[0038]
Also in this embodiment, as a result of the diffusion of the p-type impurity, as shown in FIG. 8, the pn junction surface between the third
[0039]
On the other hand, the p-type impurity diffused from the p-type InP first and third current blocking layers to the n-type InP second current blocking layer enters the crystal lattice as described above, but the first and third current blocking layers. Since the upper layer and the lower layer of the second current blocking layer in contact with the electrode are electrically neutral in advance and contain impurities that enter between crystal lattices, diffusion of this p-type impurity is suppressed. Therefore, the decrease in the carrier concentration of this layer due to the compensation of the n-type impurity of the second current blocking layer by this p-type impurity can be made sufficiently small. The neutral impurity has a tendency to slightly inhibit the activation of the n-type impurity in the second current blocking layer, but the
[0040]
As described above, also in this embodiment, it is possible to prevent the laser characteristics from being deteriorated due to energization without reducing the current blocking effect of the current blocking layer.
[0041]
In this embodiment, the InP semiconductor laser device has been described. However, the same manufacturing method and structure can be used for other material systems such as a GaAs semiconductor laser device. Further, the number of current blocking layers may be other than three.
[0042]
A fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device according to this example.
[0043]
Also in this embodiment, the diffusion of the p-type impurity causes the pn junction surface between the third
[0044]
On the other hand, since the second current blocking layer contains impurities that become hole traps in advance, diffusion of holes from the p-type InP first and third current blocking layers to the n-type InP second current blocking layer is suppressed, A decrease in the current blocking effect of the current blocking layer can be prevented.
[0045]
As described above, in this embodiment, it is possible to prevent deterioration of laser characteristics due to energization without reducing the current blocking effect of the current blocking layer.
[0046]
In this embodiment, the InP semiconductor laser device has been described. However, the same manufacturing method and structure can be used for other material systems such as a GaAs semiconductor laser device. Further, the number of current blocking layers may be other than three.
[0047]
Example 6
A sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10 is a sectional view of the semiconductor laser device according to this example. 16b and 16c in the figure are the lower layer and the upper layer of the n-type InP second current blocking layer into which an impurity that becomes a hole trap is introduced together with the n-type impurity, and 16a is an n-type InP second layer into which only the n-type impurity is introduced. It is an intermediate layer of two current blocking layers. This semiconductor laser device uses the impurity which is introduced into the upper and lower layers of the n-type InP second current blocking layer in Example 4 and becomes a hole trap instead of the electrically neutral impurity entering the crystal lattice. It was. The manufacturing method of this example is similar to that of Example 4 except that, in the epitaxial growth of the upper and lower layers of the second current blocking layer, InP is grown so as to include an impurity that becomes a hole trap such as Co together with an n-type impurity. Exactly the same. At this time, the carrier concentration of the p-type InP first
[0048]
Also in this embodiment, as a result of the diffusion of the p-type impurity, as shown in FIG. 10, the pn junction surface between the third
[0049]
On the other hand, since the upper layer and the lower layer of the second current block layer in contact with the first and third current block layers contain impurities that become hole traps in advance, the p-type InP first and third current block layers are separated from the n-type InP. Hole diffusion to the second current blocking layer is suppressed. Further, the impurity serving as the hole trap has a tendency to slightly inhibit the activation of the n-type impurity in the second current blocking layer, but the
[0050]
As described above, also in this embodiment, it is possible to prevent the laser characteristics from being deteriorated due to energization without reducing the current blocking effect of the current blocking layer.
[0051]
In this embodiment, the InP semiconductor laser device has been described. However, the same manufacturing method and structure can be used for other material systems such as a GaAs semiconductor laser device. Further, the number of current blocking layers may be other than three.
[0052]
【The invention's effect】
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 1) includes a first clad layer made of a semiconductor of the first conductivity type, an active layer on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of epitaxially growing a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a step of forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer, and a mask of the insulating film; Etching the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer to form a ridge waveguide; and on both sides of the ridge waveguide, the carrier concentration of the second cladding layer is A lower layer of the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor higher than a carrier concentration of the second conductivity type semiconductor, and the first conductivity type semiconductor having a carrier concentration lower than that of the lower layer of the first current block layer. A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type formed so as to be isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current blocking layer. The lower layer of the third current blocking layer made of the first conductivity type semiconductor and its carrier concentration are the carrier concentration of the semiconductor under the third
[0053]
A method of manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 2) includes a first clad layer made of a semiconductor of the first conductivity type, an active layer on the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, A step of epitaxially growing a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a step of forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer, and a mask of the insulating film; Etching the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer to form a ridge waveguide; and on both sides of the ridge waveguide, the carrier concentration of the second cladding layer is A first current block layer made of the first conductivity type semiconductor having a carrier concentration higher than that of the second conductivity type semiconductor is isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current block layer. A second current block layer made of the second conductivity type semiconductor formed and a third current block made of the first conductivity type semiconductor whose carrier concentration is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the contact layer. Forming a buried layer by sequentially epitaxially growing the layers, removing the insulating film, and a contact made of the second conductivity type semiconductor on the second cladding layer and the third current blocking layer. Selective epitaxial growth of the second current block layer in the step of forming the buried layer includes an impurity which is located between crystal lattices and becomes electrically neutral. A step of forming the buried layer by selective epitaxial growth; The first current blocking layer and the third current blocking layer are transferred from the first current blocking layer and the third current blocking layer to the second cladding layer and the contact layer by heating in the step of epitaxially growing the tact layer or heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer. By diffusing impurities of one conductivity type, the thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the thin layer portion of the contact layer in contact with the third current blocking layer are converted into the first conductivity type. Therefore, the pn junction surface can be moved from the interface between the contact layer, the second cladding layer, and the current blocking layer, which are regrowth interfaces. Therefore, in the semiconductor laser device manufactured by this method, a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization can be avoided, and deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in light output can be prevented. On the other hand, the diffusion of the first conductivity type impurity from the first and third current block layers to the second conductivity type second current block layer is suppressed by the neutral impurity, and the carrier concentration of the second current block layer is reduced. Degradation of the current blocking effect of the current blocking layer due to the decrease can be reduced.
[0054]
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention (Claim 3) is the above-described method for manufacturing a semiconductor laser device (Claim 2), wherein the selective epitaxial growth of the second current blocking layer in the step of forming the buried layer is A lower layer made of the second conductivity type semiconductor, which is located between the crystal lattices and contains electrically neutral impurities, an intermediate layer made of a semiconductor containing only the second conductivity type impurities, and the crystal Since the upper layer made of the semiconductor of the second conductivity type, which is located between the lattices and contains the electrically neutral impurity, is sequentially epitaxially grown, in the semiconductor laser device manufactured by this method, The diffusion of the first conductivity type impurity from the third current blocking layer to the contact layer and the second cladding layer prevents the deterioration of the laser characteristics due to energization as described above. It can be. Meanwhile, diffusion of the first conductivity type impurity from the first and third current blocking layers to the second current blocking layer can be suppressed by the upper and lower layers of the second current blocking layer containing the neutral impurities, Degradation of the current blocking effect of the current blocking layer due to a decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer can be reduced. In addition, as described above, the intermediate layer of the second current block layer contains only the second conductivity type impurity and does not contain the neutral impurity. Therefore, the neutral impurity is introduced into the entire second current block layer. In this case, the carrier concentration can be increased, and deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer can be further suppressed.
[0055]
A semiconductor laser device according to the present invention (Claim 4) is formed on a ridge waveguide, a buried layer formed on both sides of the ridge waveguide, on the buried layer and on the entire surface of the ridge waveguide. The ridge waveguide is formed on the active layer, the active layer formed on the first cladding layer, and the active layer formed on the active layer. The main part is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of the second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the buried layer is formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide. In addition, the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the ridge waveguide formed on a portion of the first current block layer other than the vicinity of the ridge waveguide are the first current block layer. Near the ridge waveguide of the current blocking layer A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type, isolated on the first current blocking layer, on the vicinity of the ridge of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer. A third current blocking layer made of a semiconductor of one conductivity type, and the contact layer has a main part made of a semiconductor of the second conductivity type, and the contact layer of the first current blocking layer The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion in contact with the ridge waveguide is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the second cladding layer, and the second cladding layer and the first current blocking layer A thin layer on the second cladding layer side of the interface in the vicinity of the interface is made of the same semiconductor of the first conductivity type as that of the semiconductor of the first current blocking layer. The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the block layer in contact with the second current block layer is the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the first current block layer in contact with the ridge waveguide. The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current blocking layer in contact with the contact layer is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the contact layer, A thin layer on the contact layer side of the interface in the vicinity of the interface between the contact layer and the third current blocking layer is made of the same first conductivity type semiconductor as that of the third current blocking layer. And the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current blocking layer in contact with the second current blocking layer is the co-concentration of the third current blocking layer. Since the contact concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion in contact with the contact layer is lower than that of the contact layer, the interface between the regrowth interface, the interface between the second cladding layer and the current blocking layer, and the pn junction surface are in different positions. . Therefore, it is possible to avoid a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization, and it is possible to prevent deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in optical output. On the other hand, there are few first conductivity type impurities diffused from the first and third current block layers to the second conductivity type second current block layer, and accordingly, the current block layer has a low carrier concentration due to a decrease in the carrier concentration of the second current block layer. Degradation of the current blocking effect can be reduced.
[0056]
A semiconductor laser device according to the present invention (Claim 5) is formed on a ridge waveguide, a buried layer formed on both sides of the ridge waveguide, and on the buried layer and the entire surface of the ridge waveguide. The ridge waveguide is formed on the active layer, the active layer formed on the first cladding layer, and the active layer formed on the active layer. The main part is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of the second conductivity type opposite to the first conductivity type, and the buried layer is formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide. In addition, the first current block layer made of the first conductivity type semiconductor and the ridge waveguide formed on a portion of the first current block layer other than the vicinity of the ridge waveguide are the first current block layer. Near the ridge waveguide of the current blocking layer A second current blocking layer made of a semiconductor of the second conductivity type, isolated on the first current blocking layer, on the vicinity of the ridge of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer. A third current blocking layer made of a semiconductor of one conductivity type, and the contact layer has a main part made of a semiconductor of the second conductivity type, and the contact layer of the first current blocking layer The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the second cladding layer, and is in the vicinity of the interface between the second cladding layer and the first current blocking layer. The thin layer on the second cladding layer side of the interface is made of the same semiconductor as that of the first current blocking layer, and the thin layer of the third current blocking layer is the same as that of the first current blocking layer. The carrier concentration of the one conductivity type semiconductor is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main part of the contact layer, and the interface of the interface in the vicinity of the interface between the contact layer and the third current blocking layer is The thin layer on the contact layer side is made of the first conductivity type semiconductor that is the same as the semiconductor conductivity type of the third current block layer, and the second current block layer is located between the crystal lattices and is electrically connected. In particular, since it contains neutral impurities, the contact layer, the interface between the second cladding layer and the current blocking layer, and the pn junction surface, which are regrowth interfaces, are at different positions. Therefore, it is possible to avoid a decrease in the forward voltage of the pn junction due to energization, and it is possible to prevent deterioration in laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in optical output. On the other hand, due to the electrically neutral impurities located between the crystal lattices in the second current blocking layer, the first conductivity type from the first and third current blocking layers to the second current blocking layer of the second conductivity type. Impurity diffusion is suppressed, and deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer due to a decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer can be reduced.
[0057]
The semiconductor laser device according to the present invention (Claim 6) is the above-described semiconductor laser device (Claim 5), wherein the electrically neutral impurity is the first current block of the second current block layer. The thin layer portions of the contact layer and the second cladding layer that are in contact with the first and third current blocking layers are included in the first conductive layer. Since it is a mold, it is possible to prevent deterioration of laser characteristics due to energization as described above. On the other hand, the first current conduction from the first and third current blocking layers to the second current blocking layer by the thin layer portion including the neutral impurity in contact with the first and third current blocking layers in the second current blocking layer. The diffusion of the type impurity can be suppressed, and the deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer due to the decrease in the carrier concentration of the second current blocking layer can be reduced. In addition, since the second current blocking layer other than the thin layer portion described above contains only the second conductivity type impurity and does not contain the neutral impurity, the neutral impurity is introduced into the entire second current blocking layer. In this case, the carrier concentration can be increased, and deterioration of the current blocking effect of the current blocking layer can be further suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor laser device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor laser device.
[Explanation of symbols]
1 p-type InP first cladding layer
2 Active layer
3 n-type InP second cladding layer
4 selective growth mask
5 p-type InP first current blocking layer
5a Lower layer of p-type InP first current blocking layer with high carrier concentration
5b Upper layer of low carrier concentration p-type InP first current blocking layer
6 n-type InP second current blocking layer
7 p-type InP third current blocking layer
7a Upper layer of p-type InP third current blocking layer with high carrier concentration
7b Lower layer of p-type InP third current blocking layer with low carrier concentration
8 n-type InP contact layer
9a Re-growth interface above buried layer
9b Re-growth interface on the side of the second cladding layer
10 n-type InP final buried layer
11 pn junction surface above current blocking layer
12 High carrier concentration p-type InP first current blocking layer
13 p-type InP third current blocking layer with high carrier concentration
14a Pn junction surface above buried layer
14b pn junction surface on the side surface of the second cladding layer
15 n-type InP second current blocking layer introduced with neutral impurities
15a Intermediate layer of n-type InP second current blocking layer into which only n-type impurities are introduced
15b Lower layer of n-type InP second current blocking layer into which neutral impurities are introduced
15c Upper layer of n-type InP second current blocking layer introduced with neutral impurities
16 n-type InP second current blocking layer doped with impurities to be hole traps
16a Intermediate layer of n-type InP second current blocking layer into which only n-type impurities are introduced
16b Lower layer of the n-type InP second current blocking layer into which an impurity serving as a hole trap is introduced
16c The upper layer of the n-type InP second current blocking layer into which an impurity that becomes a hole trap is introduced
20a p-side electrode
20b n-side electrode.
Claims (6)
前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、
該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の下層、そのキャリア濃度が該第1電流ブロック層の下層より低い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層の上層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の下層及びそのキャリア濃度が該第3電流ブロック層の下層の半導体のキャリア濃度及びコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層の上層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、
前記絶縁膜を除去する工程と、
前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、
前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものであることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。A first clad layer made of the first conductivity type semiconductor, an active layer, and a second conductivity type semiconductor opposite to the first conductivity type are formed on the main surface of the first conductivity type semiconductor substrate. A step of epitaxially growing the cladding layer in sequence;
Forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer;
Etching the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer using the insulating film as a mask to form a ridge waveguide; and
On both sides of the ridge waveguide, under the first current blocking layer made of the first conductivity type semiconductor, the carrier concentration of which is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the second cladding layer, the carrier The upper layer of the first current block layer made of a semiconductor of the first conductivity type whose concentration is lower than the lower layer of the first current block layer is isolated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current block layer. The second current block layer made of the second conductivity type semiconductor, the lower layer of the third current block layer made of the first conductivity type semiconductor, and the carrier concentration of the lower layer of the third current block layer The upper layer of the third current blocking layer made of the first conductivity type semiconductor, which is higher than the carrier concentration of the semiconductor and the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the contact layer, is selected in order Forming a buried layer by Kisharu growth,
Removing the insulating film;
And epitaxially growing a contact layer made of the second conductivity type semiconductor on the second cladding layer and the third current blocking layer,
From the first current blocking layer and the third current blocking layer by heating in the step of forming the buried layer by selective epitaxial growth and in the step of epitaxially growing the contact layer, or by heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer, A thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the third current block of the contact layer by diffusing the first conductivity type impurity into the second cladding layer and the contact layer. A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein a thin layer portion in contact with the layer is the first conductivity type semiconductor.
前記第2クラッド層上の所定の領域に絶縁膜を形成する工程と、
該絶縁膜をマスクとして、前記第1クラッド層、前記活性層及び前記第2クラッド層をエッチングし、リッジ導波路を形成する工程と、
該リッジ導波路の両脇に、そのキャリア濃度が前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層、該第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部により前記リッジ導波路から隔離されるように形成される前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層及びそのキャリア濃度がコンタクト層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高い前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層を順に選択エピタキシャル成長させることにより埋め込み層を形成する工程と、
前記絶縁膜を除去する工程と、
前記第2クラッド層上及び前記第3電流ブロック層上に前記第2導電型の半導体からなるコンタクト層をエピタキシャル成長させる工程とを含むものであり、
前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含むように選択エピタキシャル成長させるものであり、
前記埋め込み層を選択エピタキシャル成長により形成する工程及び前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程における加熱、もしくは前記コンタクト層をエピタキシャル成長させる工程後の熱処理により、前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層から、前記第2クラッド層及び前記コンタクト層に、前記第1導電型の不純物を拡散させることによって、前記第2クラッド層の前記第1電流ブロック層に接する薄層部分及び前記コンタクト層の前記第3電流ブロック層に接する薄層部分を前記第1導電型の半導体とするものであることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。A first clad layer made of the first conductivity type semiconductor, an active layer, and a second conductivity type semiconductor opposite to the first conductivity type are formed on the main surface of the first conductivity type semiconductor substrate. A step of epitaxially growing the cladding layer in sequence;
Forming an insulating film in a predetermined region on the second cladding layer;
Etching the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer using the insulating film as a mask to form a ridge waveguide; and
A first current blocking layer made of the first conductivity type semiconductor, the carrier concentration of which is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the second cladding layer, on both sides of the ridge waveguide, the first current A second current blocking layer made of the second conductivity type semiconductor formed so as to be isolated from the ridge waveguide by a vicinity of the ridge waveguide of the block layer and the carrier concentration of the second conductivity type of the contact layer; Forming a buried layer by sequentially epitaxially growing a third current blocking layer made of a semiconductor of the first conductivity type higher than the carrier concentration of the semiconductor;
Removing the insulating film;
And epitaxially growing a contact layer made of the second conductivity type semiconductor on the second cladding layer and the third current blocking layer,
The selective epitaxial growth of the second current blocking layer in the step of forming the buried layer is to perform selective epitaxial growth so as to include an electrically neutral impurity located between crystal lattices,
From the first current blocking layer and the third current blocking layer by heating in the step of forming the buried layer by selective epitaxial growth and in the step of epitaxially growing the contact layer, or by heat treatment after the step of epitaxially growing the contact layer, A thin layer portion of the second cladding layer in contact with the first current blocking layer and the third current block of the contact layer by diffusing the first conductivity type impurity into the second cladding layer and the contact layer. A method of manufacturing a semiconductor laser device, wherein a thin layer portion in contact with the layer is the first conductivity type semiconductor.
前記埋め込み層を形成する工程の第2電流ブロック層の選択エピタキシャル成長は、
前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる下層と、
前記第2導電型の不純物のみを含む半導体からなる中間層と、
前記の結晶格子間に位置し電気的に中性となる不純物を含む前記第2導電型の半導体からなる上層を順に選択エピタキシャル成長させるものであることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。In the manufacturing method of the semiconductor laser device according to claim 2,
The selective epitaxial growth of the second current blocking layer in the step of forming the buried layer is as follows:
A lower layer made of a semiconductor of the second conductivity type including an impurity which is located between the crystal lattices and is electrically neutral;
An intermediate layer made of a semiconductor containing only impurities of the second conductivity type;
A method of manufacturing a semiconductor laser device, comprising: sequentially and epitaxially growing an upper layer made of the second conductivity type semiconductor including impurities which are located between the crystal lattices and are electrically neutral.
該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、
該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、
前記リッジ導波路は、
第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、
該第1クラッド層上に形成された活性層と、
該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、
前記埋め込み層は、
前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、
該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、
前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、
前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、
前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、
前記第1電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第1電流ブロック層の前記リッジ導波路に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低く、
前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、該コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、
前記第3電流ブロック層の前記第2電流ブロック層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第3電流ブロック層の前記コンタクト層に接する部分の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度より低いことを特徴とする半導体レーザ装置。A ridge waveguide;
Buried layers formed on both sides of the ridge waveguide;
A contact layer formed on the buried layer and on the entire surface of the ridge waveguide,
The ridge waveguide is
A first cladding layer made of a first conductivity type semiconductor;
An active layer formed on the first cladding layer;
The main portion formed on the active layer is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type,
The buried layer is
A first current blocking layer made of a semiconductor of the first conductivity type formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide;
The second conductive layer formed on a portion of the first current blocking layer other than the vicinity of the ridge waveguide and separated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current blocking layer. A second current blocking layer made of a type semiconductor;
A third current blocking layer made of a semiconductor of the first conductivity type formed on the ridge vicinity of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer;
The main part of the contact layer is made of the second conductivity type semiconductor,
A carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in a portion of the first current blocking layer in contact with the ridge waveguide is higher than a carrier concentration of the second conductivity type semiconductor of the second cladding layer, and the second cladding. A thin layer on the second cladding layer side of the interface in the vicinity of the interface between the first current blocking layer and the first current blocking layer is made of the same semiconductor as that of the first current blocking layer. Is,
The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the first current block layer in contact with the second current block layer is equal to the carrier concentration of the first conductivity type in the portion of the first current block layer in contact with the ridge waveguide. Lower than the carrier concentration of the semiconductor,
The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion in contact with the contact layer of the third current blocking layer is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the contact layer, and the contact layer The thin layer on the contact layer side of the interface in the vicinity of the interface between the first current blocking layer and the third current blocking layer is made of the same first conductivity type semiconductor as that of the semiconductor of the third current blocking layer. ,
The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current block layer in contact with the second current block layer is equal to the carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the portion of the third current block layer in contact with the contact layer. A semiconductor laser device characterized by being lower than the carrier concentration.
該リッジ導波路の両脇に形成された埋め込み層と、
該埋め込み層上及び前記リッジ導波路上の全面に形成されたコンタクト層とを備えており、
前記リッジ導波路は、
第1導電型の半導体からなる第1クラッド層と、
該第1クラッド層上に形成された活性層と、
該活性層上に形成された、その主要な部分が前記第1導電型と反対の第2導電型の半導体からなる第2クラッド層とからなるものであり、
前記埋め込み層は、
前記リッジ導波路の両側面に接して形成された、前記第1導電型の半導体からなる第1電流ブロック層と、
該第1電流ブロック層の前記リッジ導波路の近傍部以外の部分上に形成された、前記リッジ導波路とは前記第1電流ブロック層のリッジ導波路近傍部によって隔離された、前記第2導電型の半導体からなる第2電流ブロック層と、
前記第1電流ブロック層の前記リッジ近傍部上及び前記第2電流ブロック層上の全面に形成された、前記第1導電型の半導体からなる第3電流ブロック層とからなるものであり、
前記コンタクト層は、その主要な部分が前記第2導電型の半導体からなるものであり、
前記第1電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記第2クラッド層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記第2クラッド層と前記第1電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記第2クラッド層側の薄い層は、前記第1電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、
前記第3電流ブロック層の前記第1導電型の半導体のキャリア濃度は、前記コンタクト層の主要な部分の前記第2導電型の半導体のキャリア濃度より高く、前記コンタクト層と前記第3電流ブロック層との界面近傍の該界面の前記コンタクト層側の薄い層は、前記第3電流ブロック層の半導体の導電型と同一の前記第1導電型の半導体からなるものであり、
前記第2電流ブロック層は、結晶格子間に位置し電気的に中性である不純物を含んでいることを特徴とする半導体レーザ装置。A ridge waveguide;
Buried layers formed on both sides of the ridge waveguide;
A contact layer formed on the buried layer and on the entire surface of the ridge waveguide,
The ridge waveguide is
A first cladding layer made of a first conductivity type semiconductor;
An active layer formed on the first cladding layer;
The main portion formed on the active layer is composed of a second cladding layer made of a semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type,
The buried layer is
A first current blocking layer made of a semiconductor of the first conductivity type formed in contact with both side surfaces of the ridge waveguide;
The second conductive layer formed on a portion of the first current blocking layer other than the vicinity of the ridge waveguide and separated from the ridge waveguide by the vicinity of the ridge waveguide of the first current blocking layer. A second current blocking layer made of a type semiconductor;
A third current blocking layer made of a semiconductor of the first conductivity type formed on the ridge vicinity of the first current blocking layer and on the entire surface of the second current blocking layer;
The main part of the contact layer is made of the second conductivity type semiconductor,
The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the first current blocking layer is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main portion of the second cladding layer, and the second cladding layer and the first A thin layer on the second cladding layer side of the interface in the vicinity of the interface with the one current blocking layer is made of the same first conductivity type semiconductor as that of the semiconductor of the first current blocking layer;
The carrier concentration of the first conductivity type semiconductor in the third current block layer is higher than the carrier concentration of the second conductivity type semiconductor in the main part of the contact layer, and the contact layer and the third current block layer A thin layer on the contact layer side of the interface in the vicinity of the interface is made of the first conductivity type semiconductor that is the same as the semiconductor conductivity type of the third current blocking layer,
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the second current blocking layer includes an impurity which is located between crystal lattices and is electrically neutral.
前記の電気的に中性である不純物は、前記第2電流ブロック層の前記第1電流ブロック層及び前記第3電流ブロック層と接する薄層部分にのみ含まれていることを特徴とする半導体レーザ装置。The semiconductor laser device according to claim 5,
The electrically neutral impurity is contained only in a thin layer portion of the second current blocking layer that is in contact with the first current blocking layer and the third current blocking layer. apparatus.
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