JPH0364087A - Semiconductor laser and manufacture thereof - Google Patents
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体レーザ装置とその製造方法に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same.
第３図は従来の半導体レーザ装置を示す図であり、この
図において、１はｎ型（以下、ｎ−と略す）ＧａＡｓ基
板、２はこのｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板１上に設けられ
たｎ−Ａ ｌ Ｏ，５ＩＩＧ ａ ６．、。Ａ ｓ第１
クラッド層、３はこのｎ−Ａｊｏ、５ｏＧａｏ、８．Ａ
ｓ第１クラッド層２上に設けられたｐ型（以下、ｐ−と
略す） Ａ ｌ Ｏ，ＩＳＧ ａ ｏ、 ｓａＡ ｓ活
性層、４はこのｐ−Ａ ｌ ６１．Ｇ ａ 、）、、Ａ
ｓ活性層３上に設ケラレタ順メサ状のストライプ状凸
部９を有するｐ−Ａ４’６．５６ Ｇ ａ ６．５６
Ａ Ｓ第２クラッド層、１１は前記ストライプ状凸部９
９を埋め込むようにｐ−Ａｊｅ、ｓ。FIG. 3 is a diagram showing a conventional semiconductor laser device. In this figure, 1 is an n-type (hereinafter abbreviated as n-) GaAs substrate, and 2 is a semiconductor laser provided on this n-GaAs substrate 1. n-A l O,5IIG a 6. ,. A s 1st
Cladding layer 3 is this n-Ajo, 5oGao, 8. A
s A p-type (hereinafter abbreviated as p-) A l O, ISG a o, saA s active layer provided on the first cladding layer 2 , 4 is this p-A l 61. G a,),,A
p-A4'6.56 Ga 6.56 having mesa-like striped convex portions 9 with vignetting arranged on the s active layer 3
A S second cladding layer, 11 is the striped convex portion 9;
p-Aje,s to embed 9.
Ｇａ（１，、。Ａｓ第２クラッド層４上に設けられたｎ
−Ｇ ａ Ａ ｓ ｉ４流阻止層、６は前記ｐ−Ａ＃
０．。Ga(1,,.n provided on the As second cladding layer 4
-G a As i4 flow blocking layer, 6 is the above p-A#
0. .
Ｇａ６．＠ｘＡｓ第２クラッド層４のストライプ状凸部
９上およびｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流阻止層１１上に設
けられたｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキヤツプ層、７はｎ側電
極、８はｐ側電極である。Ga6. A p-GaAs cap layer provided on the striped convex portion 9 of the second @xAs cladding layer 4 and on the n-GaAs current blocking layer 11, 7 is an n-side electrode, and 8 is a p-side electrode. It is.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
ｎ側電極７とｐ側電極８の間にｐ側電極８が正となるよ
うなバイアスを印加する。順メサ状のス！・ライブ状凸
部９が画電極７，８間に介在する領域においては、ｐ
−Ｇ ａ Ａ ｓキヤツプ層６．ｎ−ＧａＡｓ電流阻止
層ｔｔ、ｐ Ａｊｅ、５ｏＧａｏ、ｓ。A bias is applied between the n-side electrode 7 and the p-side electrode 8 so that the p-side electrode 8 becomes positive. Mesa-shaped su! - In the region where the live convex portion 9 is interposed between the picture electrodes 7 and 8, p
-G a As cap layer 6. n-GaAs current blocking layer tt, p Aje, 5oGao, s.
Ａｓ第２クラッド層４ ｖ ｐ Ａ ｌ ６，１ｓ
Ｇ ａ ６．１６Ａｓ活性Ｎｌ３ｐ ｎ Ａｊｏ、５
ｏＧａｏ、５ｏＡＳ第１クラッド層２によりｐｎｐｎサ
イリスタ構造が形成されているため電流は流れない。電
流は順メサ状のＡＩ・ライブ状凸部９を通ってのみ流れ
る。ｉｌ流が流れることにより、Ｐ Ａ ｌ ｏ、、
ｓＧ ａ ａ１５Ａ ｓ活性層３内に注入された電子お
よび正孔は再結合して光を輻射する。注入電流を大きく
していくと、誘導輻射が始まりレーザ発振に至る。発振
したレーザ光は、装置の上下方向ではｐ−Ａ ｊ ６．
．６Ｇ ａｌｌ、５ＳＡＳ活性層３とｐ Ａ Ｉ ６
． ＠６Ｇ ａ ６． ＠６Ａ Ｓ第２クラッド層４お
よびｎ −Ａ Ｉ！ ６． 、、Ｇ ａ ６． 、。Ａ
ｓ第１クラッド層２の間の実屈折率差により、また、
装置の横方向では、注入電流密度の大小により生じる利
得分布およびレーザ光がｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流阻止
１１１１に吸収されることにより生じる複素屈折率差に
より形成される導波機構により装置内を導波される。As second cladding layer 4 v p A l 6,1s
G a 6.16 As activity Nl3p n Ajo, 5
Since a pnpn thyristor structure is formed by the oGao, 5oAS first cladding layer 2, no current flows. The current flows only through the forward mesa-shaped AI/live-like convex portion 9. By flowing the il flow, P A lo,,
Electrons and holes injected into the sG a a15A s active layer 3 recombine to radiate light. As the injected current increases, induced radiation begins, leading to laser oscillation. The oscillated laser beam is p-A j 6. in the vertical direction of the device.
．． 6G all, 5SAS active layer 3 and p AI 6
．． @6G a 6. @6A S second cladding layer 4 and n-A I! 6. ,,G a 6. ,. A
s Due to the real refractive index difference between the first cladding layer 2,
In the lateral direction of the device, the inside of the device is controlled by a waveguide mechanism formed by the gain distribution caused by the magnitude of the injection current density and the complex refractive index difference caused by the laser light being absorbed by the n-GaAs current blocker 1111. guided.
次にこの従来の半導体レーザ装置の製造方法について説
明する。Next, a method of manufacturing this conventional semiconductor laser device will be explained.
第４図（ａ）〜（８）は従来の半導体レーザ装置の製造
方法を示す工程断面図であり、この図において、１０は
レジストパターン、１２はＳｉ３Ｎ４膜であり、その他
は第３図と同じものである。FIGS. 4(a) to (8) are process cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device. In these figures, 10 is a resist pattern, 12 is a Si3N4 film, and the other parts are the same as in FIG. 3. It is something.
まず、第１回目の結晶成長工程により、ｎ −ＧａＡｓ
基板１上にｎ Ａ １１）、 ＠ｏＧ ａ ａ、 ｓ
ｏＡ ８第１クラッド層２． ｐ Ａ ｌ ６．１５
Ｇ ａ ６１ｇＡ Ｓ活性層３． ｐ−ＡＩ６．ｓｏＧ
ａ６，５ｏＡｓ第２クラッド層４、およびｐ −Ｇ
ａ Ａ ｓキヤツプ層の一部６ａを順次エピタキシャル
成長して第４図（ａ）に示すウェハを得る。ここで用い
るエピタキシャル成長方法は、有機金属熱分解法（以下
、ＭＯＣＶＤ法と略す）２分子線法、液相成長法等、何
を用いても良い。次に第４図（ａ）に示すウニへ上に熱
ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法等により、Ｓｉ３Ｎ４膜１
２を形成する〔第４図（ｂ）〕。写写真製版術を用いて
Ｓ ｉ ｓＮ ４Ｎ １２上にＡＩ・ライブ状のレジス
トパターン１０を形成した後、ＣＦ、１０．ガスプラズ
マエツチング等により、ストライプ状のレジストパター
ン１０をマスクとしてＳｉ、Ｎ４膜１２をエツチングし
てス）−ライブ状に形成する〔第４図（Ｃ）〕。次にス
トライプ状の５ｉｓＮｔ膜１２をエツチングマスクとし
てウェハをｐ−ＡＩ、、、。Ｇａｏ、Ｂ６Ａ５第２クラ
ッド層４なかばまでエツチングすることにより、ストラ
イプ状凸部９を形成する〔第４図（ｄ））、次ｔｃ Ｍ
ＯＣＶ Ｄ法によりストライプ状凸部９９が形成され
たウェハ上にｎ −Ｇ ａＡｓ電流阻止層１１をエピタ
キシャル成長する。First, in the first crystal growth process, n -GaAs
n A 11), @oG a a, s on substrate 1
oA 8 first cladding layer 2. p A l 6.15
G a 61gA S active layer 3. p-AI6. soG
a6,5oAs second cladding layer 4, and p-G
A portion 6a of the aAs cap layer is sequentially epitaxially grown to obtain the wafer shown in FIG. 4(a). The epitaxial growth method used here may be any metal organic thermal decomposition method (hereinafter abbreviated as MOCVD method), bimolecular beam method, liquid phase growth method, or the like. Next, a Si3N4 film 1 is applied onto the sea urchin shown in FIG. 4(a) by thermal CVD or plasma CVD.
2 [Fig. 4(b)]. After forming an AI/live resist pattern 10 on the S i sN 4N 12 using photolithography, CF, 10. The Si, N4 film 12 is etched by gas plasma etching or the like using the striped resist pattern 10 as a mask to form a strip-shaped film (FIG. 4(C)). Next, using the striped 5isNt film 12 as an etching mask, the wafer was subjected to p-AI etching. By etching up to the middle of the Gao, B6A5 second cladding layer 4, striped convex portions 9 are formed [FIG. 4(d)], then tcM
An n-GaAs current blocking layer 11 is epitaxially grown on a wafer on which striped convex portions 99 are formed by the OCVD method.
この際にＭＯＣＶＤ法の特長により、Ｓｉ３Ｎ、膜１２
上にはｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ ＩＩｌはエピタキシャル
成長しないために、第４図（ｅ）に示すように、ｎ −
ＧａＡｓ電流阻止層１１はストライプ状凸部９を埋め込
むように成長する。次に５１３Ｎ４膜１２をエツチング
除去した後、表面にＺｎを拡散することにより、ｐ−Ｇ
ａＡｓキャップ層６を形成し、その後、ｐ側電極８およ
びｎ側ｉ４極７を形成して第３図に示す半導体レーザ装
置を得る。At this time, due to the characteristics of MOCVD method, Si3N, film 12
Since n-G a As IIl is not epitaxially grown on top, n-G a
The GaAs current blocking layer 11 is grown so as to fill the striped convex portions 9 . Next, after removing the 513N4 film 12 by etching, the p-G
An aAs cap layer 6 is formed, and then a p-side electrode 8 and an n-side i4 pole 7 are formed to obtain the semiconductor laser device shown in FIG.
従来の半導体レーザ装置は、上記のように装置横方向の
光閉じ込めが注入電流密度の大小により生じる利得分布
およびレーザ光がｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ電流阻止層１１
に吸収されることにより生じる複素屈折率差により行わ
れる。この光閉じ込め機構のうち、後者の割合が強くな
ると光導波路内の損失、すなわち、レーザ共振器内の内
部損失が増加して発振しきい値電流の増大や外部微分量
子効率の低下が生じる。このような状態は、特に高出力
動作を行う場合には動作電流の増大を招き、発熱等が増
大するために装置の信頼性に重大な影響を与える。この
ような問題を解決するためには、ｎ−ＧａＡｓ電流阻止
７１１１に換えてｒＩＡｌｏ、ｘ。In the conventional semiconductor laser device, as described above, optical confinement in the lateral direction of the device is caused by a gain distribution caused by the magnitude of the injection current density and a laser beam is caused by the n-GaAs current blocking layer 11.
This is done by the complex refractive index difference caused by absorption by Among these optical confinement mechanisms, when the latter ratio increases, the loss within the optical waveguide, that is, the internal loss within the laser resonator increases, resulting in an increase in the oscillation threshold current and a decrease in external differential quantum efficiency. Such a state causes an increase in operating current, especially when performing high-output operation, which increases heat generation and the like, which seriously affects the reliability of the device. To solve this problem, rIAlo,x should be used instead of n-GaAs current blocking 7111.
Ｇａ６．、、ｏＡｓでストライプ状凸部９を埋め込むよ
うにした構造にすることが考えられるが、従来の製造方
法にこの構造を適用しようとすると、ｎ＝Ａ Ｉ ６．
１６Ｇ ａ （１１０Ａ ３層は５ｉｓＮ４膜１２上に
も析出成長するために、第４図（ｅ）に示すような選択
埋め込み成長は不可能であり、製造することができなか
った。Ga6. It is conceivable to create a structure in which the striped convex portions 9 are embedded with oAs, but if this structure is applied to the conventional manufacturing method, n=A I 6.
Since the 16G a (110A 3 layer) also precipitates and grows on the 5isN4 film 12, selective buried growth as shown in FIG. 4(e) is impossible, and it could not be manufactured.
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、内部損失が小さく、シたがって発振しきい
値ｆ４流が小さく外部微分量子効率の大きい半導体レー
ザ装置およびその製造方法を得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and provides a semiconductor laser device with a small internal loss, therefore a small oscillation threshold f4 current, and a large external differential quantum efficiency, and a method for manufacturing the same. The purpose is to obtain.
この発明に係る半導体レーザ装置は、第２クラッド層上
に設けられた逆メサ状のストライプ状凸部をＡ ｌ ｗ
Ｇ ａ １−ｗＡ ｓ （ｗ ＞ ０ ）電流阻止層で
埋め込んで構成したものである。In the semiconductor laser device according to the present invention, the inverted mesa-shaped striped convex portion provided on the second cladding layer is
It is constructed by filling it with a current blocking layer (G a 1-wA s (w > 0)).
また、この発明に係る半導体レーザ装置の製造方法は、
有機金属熱分解法により逆メサ状のストライプ状凸部が
形成された第２の導電型のＡｌｔＧ ａ 、、Ａ ｓ第
２クラッド層のエツチング部分に第１の導電型のＡ ｌ
ｗＧ ａ １−ｗＡ ｓ電流阻止層と第２の導電型の
ＧａＡｓキャップ層を順次エピタキシャル成長した後、
ＡｔｌｗＧａｉ−ｗＡｓをエツチングし、Ｇ ａ Ａ
ｓをエツチングしないエッチャントにより逆メサ状のス
トライプ状凸部上にエピタキシャル成長した第２の導電
型のＡ ｌ ｗＧ ａ １−、Ａ ｓ層をエツチング除
去するものである。Further, the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention includes:
A second conductivity type AltG a , , A s in which an inverted mesa-like striped convex portion is formed by an organometallic pyrolysis method. A first conductivity type Al
After sequentially epitaxially growing the wG a 1-wA s current blocking layer and the second conductivity type GaAs cap layer,
Etch AtlwGai-wAs, Ga A
The second conductivity type Al wGa 1-, As layer epitaxially grown on the inverted mesa-shaped striped convex portion is etched away using an etchant that does not etch s.
この発明の半導体レーザ装置におけるＡｌｗＧ ａ １
−ｗ Ａ ｓ （ｗ ＞ ０ ）電流阻止層は、従来の
ＧａＡｓ基１上ｉｌ［阻止層に比べてレーザ光の吸収係
数が小さいために内部損失を小さくすることができる。AlwG a 1 in the semiconductor laser device of this invention
-w As (w > 0) The current blocking layer has a smaller absorption coefficient of laser light than a conventional GaAs-based il [blocking layer], so it can reduce internal loss.
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法における
逆メサ形状のストライプ状凸部は、ＭＯＣＶＤ法により
その上にエピタキシャル成長を行う場合には、結晶成長
した側面上には結晶成長が生じないので逆メサ状のスト
ライプ状凸部上にエピタキシャル成長したＡ ｌ ｗＧ
ａ １−ｙＡ ｓ層のみを選択エツチング除去するこ
とができる。In addition, when epitaxial growth is performed on the inverted mesa-shaped striped convex portion in the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, crystal growth does not occur on the side surface where the crystal has grown, so the inverted mesa-shaped striped convex portion is A l wG epitaxially grown on striped convex portions of
Only the a 1-yA s layer can be selectively etched away.
以下、この発明の一実施例を図面について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図はこの発明の半導体レーザ装置の一実施例を示す
断面図であり、この図において、１はｎ−Ｇ ａ Ａ
ｓ基板、２はこのｎ−ＧａＡｓ基板１上に設けられたｎ
Ａ ｌ ０１＠Ｇ ａ ６． Ｂ６Ａ ｓ第１クラ
ッド層、３はこのｎ Ａ ｌ ＠、 ＠６ Ｇ ａ
６． ａｌｌ Ａ Ｓ第１クラッド層２上に設けられた
ｐ Ａ ｌ ６．１＠Ｇ ａ ＠、＠Ａｓ活性層、４
はこのｐ Ａ ｌ ６．＠Ｇ ａ ６．ｓＡ Ｓ活性
層３上に設けられた逆メサ状のストライプ状凸部９を有
するＰ Ａ ｌ ｏ、ｓａＧ ａ Ｃ１，ＳＯＡ Ｓ
第２クラッド層、５は逆メサ状のストライプ状凸部９を
埋め込むようにｐ Ａ ｊ ６． ＠６Ｇ ａ ６．
＠６Ａ Ｓ第２クラッド層４上に設けられたｎ−Ａｒ
１．、。Ｇａ（，１゜Ａｓ電流阻止層、６は前記ｐ
Ａ ｊ ６． ＠ ６ ＧＢ ｏ４゜Ａｓ第２クラッド
層４の逆メサ状のストライプ状凸部９上およびｎ−Ａ
Ｉ ６，１０Ｇ ａ ５．（１，）Ａ ｓ ＩＦ４流阻
流層止層５上けられたｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層
、７はｎ＠電極、８はｐ側電極である。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the semiconductor laser device of the present invention, and in this figure, 1 is n-Ga A
s substrate, 2 is an n-type substrate provided on this n-GaAs substrate 1.
A l 01 @ G a 6. B6A s first cladding layer, 3 is this n A l @, @6 Ga
6. p A l 6.1@G a @, @As active layer provided on all A S first cladding layer 2, 4
is this p A l 6. @Ga 6. P A lo, saG a C1, SOA S having an inverted mesa-shaped striped convex portion 9 provided on the sA S active layer 3
The second cladding layer 5 is made of p A j so as to bury the inverted mesa-shaped striped convex portions 9 6. @6G a 6.
@6A S n-Ar provided on the second cladding layer 4
1. ,. Ga(,1°As current blocking layer, 6 is the p
A j 6. @6 GB o4° As on the inverted mesa-shaped striped convex portion 9 of the second cladding layer 4 and n-A
I 6,10G a 5. (1,) A p-Ga As cap layer placed on the As IF4 flow blocking layer 5, 7 is an n@ electrode, and 8 is a p-side electrode.
次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.
ｎ側電極７およびｐ側電極８の間にｐ側電極８が正とな
るようなバイアスを印加する。画電極７゜８間にストラ
イプ状凸部９が介在する領域においては、ｐ −Ｇ ａ
Ａ ｓキャ”７プ層５．ｎ−Ａ＃６，１゜Ｇａｇ、ｇ
ｏＡｓ電流阻止層５．Ｐ ’ｊａ、５ｏＧａｏ、５ｏ
Ａｓ第２クラッド層４Ｐｐ−Ａ ｌ ｏ、ｚｓＧ ａ
ｏ、５ｓＡｓ活性層３ Ｐ ｎ Ａ ｌ ｏ、 ｓｏ
Ｇ ａ ６．５（ＩＡ ｓ第１クラッド層２によりｐｎ
ｐｎサイリスタ構造が形成されているため電流は流れな
い。電流はストライプ状凸部９が存在する領域のみに流
れる。電流が流れることにより、ｐ−Ａ Ｉ ６，１．
Ｇ ａ ６１ｓＡ ｓ活性層３に注入された電子および
正孔は再結合して光を輻射する。注入電流を増していく
と誘導放出が始まり、レーザ発振に至る１発振したレー
ザ光は、装置の上下方向ではｐ −Ａ Ｉ ６．ＳＧ
ａ ６． ＨＡ ｓ活性ＨＩ３と、ｐ−Ａ Ｉ 、ｌ、
ＳＯＧ ａ ６，５６Ａ ｓ第２クラッド層４およびｎ
−Ａ ｊ ６． ｓｏＧ ａ ｏ、５６Ａ ｓ第１ク
ラッドＨ２の間の実屈折率差により、また、装置の横方
向では注入１１流密度の大小により生じる利得分布およ
びレーザ光がｎ Ａ ｌ （１，１，）Ｇ ａ １１
１ｆＩＡ Ｓｌｌｌｌ流層止層５収されることにより生
じる複素屈折率差により形成される導波機構により装置
内を導波される。上記実施例においては、ｎ −Ａ Ｉ
ｏ、 ＩＯＧ ａ Ｏ，１１０Ａ Ｓ電流阻止層５はＡ
ｒ１．、。Ｇａ０１・ＩＡ３で形成されているため、従
来例のＧａＡｓに比べてレーザ光に対する吸収係数が小
さい。A bias is applied between the n-side electrode 7 and the p-side electrode 8 so that the p-side electrode 8 becomes positive. In the region where the striped protrusions 9 are interposed between the picture electrodes 7°8, p - Ga
A scap”7 layer 5.n-A#6,1°Gag,g
oAs current blocking layer5. P'ja, 5oGao, 5o
As second cladding layer 4Pp-A lo, zsGa
o, 5sAs active layer 3 P n A lo, so
Ga 6.5 (IA s pn due to first cladding layer 2
Since a pn thyristor structure is formed, no current flows. The current flows only in the region where the striped convex portions 9 are present. Due to the flow of current, p-A I 6,1.
Electrons and holes injected into the Ga 61sAs active layer 3 recombine and radiate light. As the injected current increases, stimulated emission begins, and the single oscillation of laser light that leads to laser oscillation is p - A I 6. in the vertical direction of the device. S.G.
a6. HA s activity HI3 and p-A I,l,
SOG a 6,56A s second cladding layer 4 and n
-A j 6. soG a o, 56A s Due to the real refractive index difference between the first cladding H2, and in the lateral direction of the device, the gain distribution and laser light caused by the magnitude of the injection 11 flow density are n A l (1,1,)G a 11
Waves are guided within the device by a waveguide mechanism formed by a complex refractive index difference caused by the 1fIA Sllll flow stop layer 5. In the above embodiment, n −A I
o, IOG a O, 110A S current blocking layer 5 is A
r1. ,. Since it is formed of Ga01.IA3, its absorption coefficient for laser light is smaller than that of GaAs in the conventional example.
したがって、内部損失が小さくなり、結果として発振し
きい値電流の低減、外部微分量子効率の上昇を図ること
ができる。Therefore, the internal loss is reduced, and as a result, it is possible to reduce the oscillation threshold current and increase the external differential quantum efficiency.
また、上記実施例ではｐ Ａ ｌ ６，１５Ｇ ａ
６．１Ａｓ活性、１１３のＡ１組成に対してｎ−Ａ Ｉ
（１，１６Ｇａ６．＠。Ａｓ電流阻止Ｈ５のＡ１組成
を小さくして、レーザ光がｎ −Ａ Ｉ ０． ＩＯＧ
ａ ｏ、 ｇ６Ａ ｓ電流阻止層５である程度吸収さ
れる構造のものを示したが、ｎ Ａ Ｉ ６．１６
Ｇ ａ ｏ、 ｇ６ Ａ Ｓ電流阻止層５のｋｌ＠或を
Ｐ Ａ ｊ ｏ、 ｉｓＧ ａ ｏｌｇＡ Ｂ活性層
３のＡ１組成より大きくして、レーザ光がｎ −Ａ ｌ
！。、。Ｇ ａ ６．。。Ａｓ１ｉ流阻止層５で吸収さ
れないように構成しても良いことは言うまでもない。こ
の場合は、さらに内部損失の低減が実現できるため、−
層の発振しきい値ｆ４流の低減や外部微分量子効率の増
大を図ることができる。In addition, in the above example, p A l 6,15G a
6.1 As activity, n-A I for A1 composition of 113
(1,[email protected] reducing the A1 composition of As current blocking H5, the laser beam becomes n - A I 0. IOG
ao, g6A s A structure in which the current blocking layer 5 absorbs to some extent is shown, but n A I 6.16
G ao, g6 A
! . ,. G a 6. . . It goes without saying that the As1i flow blocking layer 5 may be configured so that it is not absorbed. In this case, it is possible to further reduce internal loss, so -
It is possible to reduce the oscillation threshold f4 flow of the layer and increase the external differential quantum efficiency.
次にこの発明に係る半導体レーザ装置の製造方ｓの一部
ｍ例について述べる。Next, some examples of the method s for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention will be described.
第２図（ａ）〜（ｄ）はこの発明に係る半導体レーザ装
置の製造方法を示す工程断面図であり、この図において
、１０はストライプ状のレジストパターンであり、その
他は第１図と同じものである。FIGS. 2(a) to 2(d) are process cross-sectional views showing the method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention. In these figures, numeral 10 is a striped resist pattern, and the other parts are the same as in FIG. 1. It is something.
まず、第１回目の結晶成長工程において、ｎ −ＧａＡ
ｓ基板１上にｎ Ａ ｌ Ｏ，！ｔｅａ ａ ６．５
６Ａ Ｓ第１クラッド層２ 、 ｐ−Ａ ｌ ６．、Ｇ
ａ ６．、Ａ ｓ活性層３．ｐ−Ａｊ’６．６Ｇａ□
、ＨＡｓ第２クラッド層４、ｐ−ＧａＡｓキャップＭ６
を順次エピタキシャル成長して第２図（ａ）に示すウェ
ハ（以下、エビウェハという）を得る。ｎ −Ｇ ａ
Ａ ｓ基板１は（００１）面としｔ−ｏこの際に用いる
結晶成長方法はＭＯＣＶＤ法の他、分子線法、液相成長
法等、何であっても良い。次に写真製版技術を用いて第
２図（ａ）に示すエビウニへ上にストライプ状のレジス
トパターン１０を＜１１０＞方向に形成する（第２１１
（ｂ））。次にストライプ状のレジスＩ・パターン１０
をマスクとして硫酸と過酸化水素水の混合液もしくはリ
ン酸と過酸化水素水の混合液等を用いてｐ Ａ ｌ
ｏ、 ｉｅＧ ａ Ｏ，ｌｌ０Ａ ｓ第２クラッド層４
なかばまでエビウェハをエツチングすることにより、第
２図（ｅ）に示すエピウェハを得る。この際、ストライ
プ状のレジストパターン１０をく１１０＞方向に形成し
ているので、第２図（Ｃ）に示す逆メサ状のストライプ
状凸部９が得られる。First, in the first crystal growth step, n -GaA
s on substrate 1 n A l O,! tea a 6.5
6A S first cladding layer 2, p-A l 6. ,G
a6. , As active layer 3. p-Aj'6.6Ga□
, HAs second cladding layer 4, p-GaAs cap M6
are sequentially epitaxially grown to obtain the wafer shown in FIG. 2(a) (hereinafter referred to as a shrimp wafer). n-Ga
As the substrate 1 has a (001) plane, the crystal growth method used at this time may be any method such as the MOCVD method, a molecular beam method, or a liquid phase growth method. Next, a striped resist pattern 10 is formed in the <110> direction on the shrimp sea urchin shown in FIG.
(b)). Next, striped resist I pattern 10
Using a mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide or a mixture of phosphoric acid and hydrogen peroxide as a mask, p A l
o, ieG a O,ll0A s second cladding layer 4
By etching the shrimp wafer halfway, the epi wafer shown in FIG. 2(e) is obtained. At this time, since the striped resist pattern 10 is formed in the 110> direction, the inverted mesa-shaped striped protrusions 9 shown in FIG. 2(C) are obtained.
次にレジストパターン１０を除去後、第２回目の結晶成
長工程において、ストライプ状凸部９が形成されたエピ
ウニへ上にｎ Ａ１１’０，１゜Ｇａｐｌ。Next, after removing the resist pattern 10, in a second crystal growth step, the epitaxial layer in which the striped convex portions 9 were formed is grown upward by n A11'0,1° Gapl.
Ａｓ電流阻止層５およびｐ −Ｇ ａ Ａ ｓキャブ１
層６の一部を順次エピタキシャル成長する。この際の結
晶成長方法としては、ＭＯＣＶＤ法を用いる。As current blocking layer 5 and p-G a As cap 1
Parts of layer 6 are epitaxially grown in sequence. As the crystal growth method at this time, MOCVD method is used.
ＭＯＣＶＤ法の特長として、逆メサ状のストライプ状凸
部９上には側面に（１１１）Ｂ面があられれる形で結晶
成長がおこり、かつ（１１１）８面上にはエピタキシャ
ル成長はほとんど行われない。したがって、第２図（ｄ
）に示すようなエピウェハヲ得ることができる。次にエ
ビウェハをフッ酸等のＧａＡｓとＡＪＧａＡｓの間に著
しいエツチングレートの差があるエッチャントに浸すこ
とにより、第２図（ｄ）に示すエピウェハの内のストラ
イプ状凸部９Ｍ上に形成されたｎ−Ａｌ ０．１０ Ｇ
ａａ、ｅ。A feature of the MOCVD method is that crystal growth occurs on the inverted mesa-shaped striped convex portions 9 with (111) B planes on the side surfaces, and epitaxial growth is hardly performed on the (111) 8 planes. . Therefore, Fig. 2 (d
) It is possible to obtain an epitaxial wafer as shown in FIG. Next, the epitaxial wafer is immersed in an etchant such as hydrofluoric acid, which has a significant difference in etching rate between GaAs and AJGaAs, so that the n-type wafer formed on the striped convex portion 9M of the epitaxial wafer shown in FIG. 2(d) is -Al 0.10G
aa, e.
Ａｓ電流阻止層５を（１１１）Ｂ面よりエツチングして
除去する。最後にｎ側電極７とｐ側電極８を形成して第
１図に示す半導体レーザ装置を得る。The As current blocking layer 5 is removed by etching from the (111)B plane. Finally, an n-side electrode 7 and a p-side electrode 8 are formed to obtain the semiconductor laser device shown in FIG.
なお、上記実施例ではｐ型の活性層について説明したが
、これはｎ型または真性の導電型のものでもよい。In the above embodiments, a p-type active layer has been described, but this may be of an n-type or intrinsic conductivity type.
以上説明したように、この発明の半導体レーザ装置は、
第２クラッド層上に設けられた逆メサ状のストライプ状
凸部をＡ ｌ ｗＧ ａ １−ｖＡ ｓ （ｗ ＞
Ｏ）電流阻止層で埋め込むように構成したので、半導体
レーザ装置内の内部損失が小さくなり、発振しきい値電
流が小さく、また、外部微分量子効率の大きな半導体レ
ーザ装置を得ることができる効果がある。As explained above, the semiconductor laser device of the present invention has
The inverted mesa-shaped striped convex portion provided on the second cladding layer is A l wG a 1-vA s (w >
O) Since it is configured to be embedded with a current blocking layer, the internal loss within the semiconductor laser device is reduced, the oscillation threshold current is small, and a semiconductor laser device with a high external differential quantum efficiency can be obtained. be.
また、この発明の半導体レーザ装置の製造方法は、ＭＯ
ＣＶＤ法により逆メサ状のストライプ状凸部が形成され
た第２の導電型のＡｌ工Ｇａ１−よＡｓ第２クラッド層
に、第１の導電型のＡ ｌ ｙ Ｇ ａｍ−ｘＡｓ電流
阻止層と、第２の導電型のＧａＡｓキャップ層を順次エ
ピタキシャル成長した後、Ａ ｌ ｗ Ｇ ａ ｌ−１
＃ Ａ ｓを：ｔ、 ツチングし、ＧａＡｓをエツチン
グしないエラチャン）・により逆メサ状のストライプ状
凸部上にエピタキシャル成長したＡ ｅ ｗＧ ａ １
−ｗＡ ｓ電流阻止層をエツチング除去するようにした
ので、従来不可能であったＡｌＧａＡｓ層による埋め込
みが可能となる効果がある。Further, the method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention includes MO
A first conductivity type Al y Ga am-xAs current blocking layer is formed on the second conductivity type Al-Ga1-As second cladding layer in which the reverse mesa-shaped striped convex portions are formed by the CVD method. , after sequentially epitaxially growing GaAs cap layers of the second conductivity type, A l w G a l-1
# A e wG a 1 epitaxially grown on an inverted mesa-shaped striped convex part by etching A s and not etching GaAs.
-wAs Since the current blocking layer is removed by etching, there is an effect that burying with an AlGaAs layer, which was previously impossible, becomes possible.
第１図はこの発明の一実施例による半導体レーザ装置を
示す断面図、第２図はこの発明の一実施例による半導体
レーザ装置の製造方法を示す工程断面図、第３図は従来
の半導体レーザ装置を示す断面図、第４図は従来の半導
体レーザ装置の製造方法を示す工程断面図である。
図において、１はｎ −Ｇ ａ Ａ ｓ基板、２はｎ−
Ａ ｌ ６１６Ｇ ａ ６．１６Ａ ｓ第１クラッド層
、３はｐ−Ａｌ、、、＠Ｇａ、、ｓｘＡｓ活性層、４は
ｐ ｋｌｏ、ｓ。
Ｇ ａ ６． Ｓ ６ Ａ ｓ第２クラッド層、５はｎ
−Ａｌ６．、。
Ｇａ、、、ｏＡｓ電流阻止層、６はｐ −Ｇ ａ Ａ
ｓキャップ層、７はｎ側電極、８はｐ側電極、９はスト
ライプ状凸部、１０はストライプ状のレジストパターン
である。
なお、各図中の同一符号は同一または相当部分を示す。
第１図FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process sectional view showing a method for manufacturing a semiconductor laser device according to an embodiment of the invention, and FIG. 3 is a conventional semiconductor laser device. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the device, and FIG. 4 is a process cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device. In the figure, 1 is an n-GaAs substrate, 2 is an n-GaAs substrate, and 2 is an n-GaAs substrate.
Al 616G a 6.16A s first cladding layer, 3 p-Al, , @Ga, sxAs active layer, 4 p klo, s. G a 6. S 6 A s second cladding layer, 5 is n
-Al6. ,. Ga, , oAs current blocking layer, 6 is p-Ga A
s cap layer, 7 is an n-side electrode, 8 is a p-side electrode, 9 is a striped convex portion, and 10 is a striped resist pattern. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts. Figure 1
Claims (2)
の導電型のＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ第１クラッド
層と、このＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ第１クラッド
層上に設けられた第１もしくは第２もしくは真性の導電
型で、ｙ＜ｘであるＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ活性
層と、このＡｌ＿ｙＧａ＿１＿−＿ｙＡｓ活性層上に設
けられた第２の導電型で、逆メサ状のストライプ状凸部
を有し、ｙ＜ｚであるＡｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ第
２クラッド層と、このＡｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ第
２クラッド層上に逆メサ状のストライプ状凸部を埋め込
むように形成された第１の導電型のＡｌ＿ｗＧａ＿１＿
−＿ｗＡｓ（ｗ＞０）電流阻止層と、前記Ａｌ＿ｚＧａ
＿１＿−＿ｚＡｓ第２クラッド層のストライプ状凸部上
および前記Ａｌ＿ｗＧａ＿１＿−＿ｗＡｓ電流阻止層上
に設けられた第２の導電型のＧａＡｓキャップ層により
構成したことを特徴とする半導体レーザ装置。(1) A first conductivity type provided on a GaAs substrate of the first conductivity type.
an Al_xGa_1_-_xAs first cladding layer of a conductivity type of , and an Al_yGa_1_-_yAs active layer of a first, second or intrinsic conductivity type provided on the Al_xGa_1_-_xAs first cladding layer, where y<x; A second conductivity type Al_zGa_1_-_zAs second cladding layer provided on this Al_yGa_1_-_yAs active layer and having striped convex portions in an inverted mesa shape and having y<z; First conductivity type Al_wGa_1_ formed so as to embed inverted mesa-shaped striped convex portions on the cladding layer.
−_wAs(w>0) current blocking layer and the Al_zGa
A semiconductor laser device comprising a GaAs cap layer of a second conductivity type provided on the striped convex portion of the second _1_-_zAs cladding layer and on the Al_wGa_1_-_wAs current blocking layer.
のＡｌ＿ｘＧａ＿１＿−＿ｘＡｓ第１クラッド層と、第
１もしくは第２もしくは真性の導電型のＡｌ＿ｙＧａ＿
１＿−＿ｙＡｓ活性層と、第２の導電型のＡｌ＿ｚＧａ
＿１−＿ｚＡｓ第２クラッド層と、第２の導電型のＧａ
Ａｓキャップ層を順次エピタキシャル成長する工程、ス
トライプ状の部分を除いて前記ＧａＡｓキャップ層およ
び前記Ａｌ＿ｚＧａ＿１＿−＿ｚＡｓ第２クラッド層な
かばまでエッチング除去して逆メサ状のストライプ状凸
部を形成する工程、有機金属熱分解法により逆メサ状の
ストライプ状凸部が形成された前記Ａｌ＿ｚＧａ＿１＿
−＿ｚＡｓ第２クラッド層のエッチング部分に第１の導
電型のＡｌ＿ｗＧａ＿１＿−＿ｗＡｓ電流阻止層と、第
２の導電型のＧａＡｓキャップ層を順次エピタキシャル
成長する工程、次に、Ａｌ＿ｗＧａ＿１＿−＿ｗＡｓを
エッチングし、ＧａＡｓをエッチングしないエッチャン
トにより前記逆メサ状のストライプ状凸部上にエピタキ
シャル成長したＡｌ＿ｗＧａ＿１＿−＿ｗＡｓのみをエ
ッチング除去する工程を含むことを特徴とする半導体レ
ーザ装置の製造方法。(2) A first cladding layer of Al_xGa_1_-_xAs of the first conductivity type and an Al_yGa_ of the first, second or intrinsic conductivity type on the GaAs substrate of the first conductivity type.
1_-_yAs active layer and second conductivity type Al_zGa
_1-_zAs second cladding layer and second conductivity type Ga
A step of sequentially epitaxially growing an As cap layer, a step of etching away the GaAs cap layer and the Al_zGa_1_-_zAs second cladding layer halfway up to the middle except for the striped portions to form an inverted mesa-shaped striped convex portion, an organic metal The above Al_zGa_1_ in which inverted mesa-shaped striped convex portions were formed by a pyrolysis method.
- Step of sequentially epitaxially growing an Al_wGa_1_-_wAs current blocking layer of the first conductivity type and a GaAs cap layer of the second conductivity type on the etched portion of the second cladding layer of __zAs. Next, etching the Al_wGa_1_-_wAs and forming the GaAs A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising the step of etching away only Al_wGa_1_-_wAs epitaxially grown on the inverted mesa-shaped striped convex portion using an etchant that does not etch the inverted mesa-shaped striped convex portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20066089A JPH0364087A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Semiconductor laser and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP20066089A JPH0364087A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Semiconductor laser and manufacture thereof |
Publications (1)
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| JPH0364087A true JPH0364087A (en) | 1991-03-19 |
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|---|---|---|---|
| JP20066089A Pending JPH0364087A (en) | 1989-08-02 | 1989-08-02 | Semiconductor laser and manufacture thereof |
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| JP (1) | JPH0364087A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003101629A1 (en) * | 2002-05-29 | 2003-12-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Sub-micron electrolyte thin film on nano-porous substrate by oxidation of metal film |
-
1989
- 1989-08-02 JP JP20066089A patent/JPH0364087A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003101629A1 (en) * | 2002-05-29 | 2003-12-11 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Sub-micron electrolyte thin film on nano-porous substrate by oxidation of metal film |
| US7179500B2 (en) | 2002-05-29 | 2007-02-20 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Sub-micron electrolyte thin film on nano-porous substrate by oxidation of metal film |
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