JPH0786679A - Semiconductor light-emitting device and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor light-emitting device and manufacture thereofInfo
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- JPH0786679A JPH0786679A JP23201693A JP23201693A JPH0786679A JP H0786679 A JPH0786679 A JP H0786679A JP 23201693 A JP23201693 A JP 23201693A JP 23201693 A JP23201693 A JP 23201693A JP H0786679 A JPH0786679 A JP H0786679A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体発光装置及びそ
の製造方法に関し、より詳しくは、電流ブロック層を有
する端面発光型の半導体発光装置及びその製造方法に関
する。光通信技術の進展に伴って、光通信の幹線系でも
っぱら使用されてきた半導体発光装置が、各家庭などの
加入者系にも適用されようとしている。そこでは、従来
以上に低消費電力、即ち高効率で発光する半導体発光装
置の実現が望まれている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an edge emitting semiconductor light emitting device having a current blocking layer and a manufacturing method thereof. With the progress of optical communication technology, semiconductor light emitting devices, which have been mainly used in the main line system of optical communication, are about to be applied to subscriber systems such as homes. Therefore, it is desired to realize a semiconductor light emitting device that consumes less power than ever before, that is, emits light with high efficiency.
【０００２】よく知られているように、半導体発光装置
の発光効率を低下させる原因の１つに、発光装置に注入
した電流が発光領域以外に漏れてしまうことが上げられ
る。このため、従来よりもさらに電流狭窄の強い発光装
置を開発する必要がある。As is well known, one of the causes for lowering the light emission efficiency of a semiconductor light emitting device is that the current injected into the light emitting device leaks to areas other than the light emitting region. Therefore, it is necessary to develop a light emitting device having a stronger current constriction than ever before.
【０００３】[0003]
【従来の技術】電流狭窄のための電流ブロック層を有す
る半導体レーザとして、例えば図１０(a) に示すような
装置が知られて、次のような構造となっている。即ち、
n-GaAs結晶基板１の上に、n-AlGaAsクラッド層２、GaAs
活性層３、p-AlGaAsクラッド層４及びn-InGaP 電流ブロ
ック層５が順に形成され、その電流ブロック層５には断
面が順メサ状の開口部６が形成され、その開口部６から
表出したp-AlGaAsクラッド層４の上とその周囲の電流ブ
ロック層５の上にはp-AlGaAsクラッド層７が成長され、
その上にはp-GaAsコンタクト層８が成長されている。ま
た、コンタクト層８の上と基板１の下にはそれぞれ電極
９ｐ、９ｎが形成されている。2. Description of the Related Art As a semiconductor laser having a current blocking layer for current confinement, for example, a device shown in FIG. 10 (a) is known and has the following structure. That is,
On the n-GaAs crystal substrate 1, n-AlGaAs clad layer 2, GaAs
An active layer 3, a p-AlGaAs cladding layer 4 and an n-InGaP current blocking layer 5 are sequentially formed, and an opening 6 having a forward mesa cross section is formed in the current blocking layer 5, and the opening 6 is exposed. The p-AlGaAs clad layer 7 is grown on the p-AlGaAs clad layer 4 and on the current blocking layer 5 around it.
A p-GaAs contact layer 8 is grown on it. Further, electrodes 9p and 9n are formed on the contact layer 8 and the substrate 1, respectively.
【０００４】なお、電流ブロック層５は、その開口部６
を通して電流を活性層３に集中させるために挿入されて
いる。しかし、開口部６を通って流れる電流は、その下
のクラッド層４で図中横方向に広がってしまい、開口部
６の下の領域以外でも活性層３が発光してしまうという
問題があった。The current block layer 5 has an opening 6 formed therein.
Is inserted in order to concentrate a current through the active layer 3. However, there is a problem that the current flowing through the opening 6 spreads laterally in the figure in the cladding layer 4 therebelow, and the active layer 3 emits light even in a region other than the region below the opening 6. .
【０００５】そこで、改造された半導体レーザとして図
１０(b) に示すような構造が提案されている。この半導
体レーザは、n-AlGaAsクラッド層２の上にp-InGaP 電流
ブロック層１０を形成し、その電流ブロック層１０に順
メサ状の開口部６を形成したことを特徴としている。そ
して、電流ブロック層１０の上とその開口部６の中にn-
AlGaAsクラッド層１２を成長した後に、そのn-AlGaAsク
ラッド層１２の上にGaAs活性層３、p-AlGaAsクラッド層
７及びp-GaAsコンタクト層８を形成している。Therefore, a structure as shown in FIG. 10B has been proposed as a modified semiconductor laser. This semiconductor laser is characterized in that a p-InGaP current blocking layer 10 is formed on the n-AlGaAs cladding layer 2, and a forward mesa-shaped opening 6 is formed in the current blocking layer 10. Then, n− is formed on the current blocking layer 10 and in the opening 6.
After growing the AlGaAs cladding layer 12, the GaAs active layer 3, the p-AlGaAs cladding layer 7 and the p-GaAs contact layer 8 are formed on the n-AlGaAs cladding layer 12.
【０００６】この構造によれば、開口部１１の上のn-Al
GaAsクラッド層１１が開口部６内で凹状に形成され、電
流ブロック層５の肩の部分でそのn-AlGaAsクラッド層１
１が狭くなるので、電流チャネルは図１０(a) の構造に
比べて狭くなり、活性層３に電流が効率良く注入される
ことになる。According to this structure, n-Al on the opening 11 is
A GaAs clad layer 11 is formed in a concave shape in the opening 6, and the n-AlGaAs clad layer 1 is formed in the shoulder portion of the current block layer 5.
Since 1 becomes narrower, the current channel becomes narrower than that in the structure of FIG. 10A, and the current is efficiently injected into the active layer 3.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかし、その構造によ
っても、活性層３を流れる電流の領域は開口部１１とほ
ぼ同じにはならず、電流狭窄が不十分であって発光幅が
開口部１１よりもかなり広くなり、発光効率を十分に向
上することができなかった。本発明はこのような問題に
鑑みてなされたものであって、電流狭窄をさらに進め、
発光効率を高くすることができる半導体発光素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とする。However, even with the structure, the region of the current flowing through the active layer 3 is not substantially the same as the opening 11, and the current confinement is insufficient and the emission width is the opening 11. It was much wider than that, and the luminous efficiency could not be sufficiently improved. The present invention has been made in view of such problems, and further advances the current constriction,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device capable of increasing luminous efficiency and a method for manufacturing the same.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１、
２に例示するように、第一導電型半導体基板21と、前記
第一導電型半導体基板21の上に直接又は第一導電型半導
体層22を介して形成された第二導電型電流ブロック層23
と、前記第二導電型電流ブロック層23に形成されて共振
器方向に延在し、GaAs共振器方向に直交する断面が逆メ
サとなる開口部24と、前記第二導電型電流ブロック層23
の上と前記開口部24の内部で順メサ状に成長された第一
導電型光閉じ込め層25と、前記第一導電型光閉じ込め層
25の上に形成された発光層26と、前記発光層26の上に形
成さた第二導電型光閉じ込め層27とを有することを特徴
とする半導体発光装置によって達成する。。[Means for Solving the Problems]
2, the first conductivity type semiconductor substrate 21 and the second conductivity type current block layer 23 formed on the first conductivity type semiconductor substrate 21 directly or via the first conductivity type semiconductor layer 22.
An opening 24 formed in the second conductivity type current block layer 23 and extending in the resonator direction, and a cross section orthogonal to the GaAs resonator direction being an inverted mesa; and the second conductivity type current block layer 23.
A first conductivity type optical confinement layer 25 grown in a forward mesa shape on the above and inside the opening 24, and the first conductivity type optical confinement layer.
This is achieved by a semiconductor light emitting device comprising a light emitting layer 26 formed on the light emitting layer 25 and a second conductivity type light confinement layer 27 formed on the light emitting layer 26. .
【０００９】または、前記第一導電型半導体基板21は
（００１）面方位半導体結晶から構成され、前記開口部
24は〔１１０〕方向に延在していることを特徴とする前
記半導体発光装置によって達成する。。または、前記第
二導電型電流ブロック層23の上の前記第一導電型光閉じ
込め層25は、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと
同じかそれ以下の厚さを有していることを特徴とする前
記半導体発光装置によって達成する。Alternatively, the first conductivity type semiconductor substrate 21 is composed of a (001) plane oriented semiconductor crystal, and the opening
24 is achieved by the semiconductor light emitting device characterized in that it extends in the [1 10 ] direction. . Alternatively, the first-conductivity-type optical confinement layer 25 on the second-conductivity-type current blocking layer 23 has a thickness equal to or less than the thickness of the second-conductivity-type current blocking layer 23. The present invention is achieved by the semiconductor light emitting device.
【００１０】または、前記第二導電型電流ブロック層23
は、その内部で逆接合層構造となっていることを特徴と
する前記半導体発光装置によって達成する。または、前
記開口部24の平面形状は前記共振器方向に長い短冊状で
あり、かつ、前記開口部24の前記共振器方向の断面は順
メサ状に形成されていることを特徴とする前記半導体発
光装置によって達成する。Alternatively, the second conductivity type current blocking layer 23
Is achieved by the semiconductor light emitting device, which has a reverse junction layer structure inside. Alternatively, the planar shape of the opening 24 is a strip shape that is long in the resonator direction, and the cross section of the opening 24 in the resonator direction is formed in a regular mesa shape. This is achieved by a light emitting device.
【００１１】または、前記電流ブロック層23は、前記共
振器方向と直交する方向よりも共振器方向の端部近傍の
方が厚く形成されていることを特徴とする前記半導体発
光装置によって達成する。または、前記第一導電型半導
体基板21の表面には、前記共振器方向で凹凸に変化する
回折格子が形成されていることを特徴とする前記半導体
発光装置によって達成する。Alternatively, the current blocking layer 23 is formed thicker in the vicinity of the end in the resonator direction than in the direction orthogonal to the resonator direction. Alternatively, it is achieved by the semiconductor light emitting device characterized in that a diffraction grating which changes into unevenness in the resonator direction is formed on the surface of the first conductivity type semiconductor substrate 21.
【００１２】または、前記発光層26は、量子井戸構造を
有していることを特徴とする前記半導体発光装置によっ
て達成する。。または、（００１）面方位半導体結晶か
ら構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は
第一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック
層23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層
23をパターニングし、〔１１０〕方向に延在し、〔１１
０〕方向で断面が逆メサとなる開口部24を形成する工程
と、前記第二導電型電流ブロック層23の上と前記開口部
24の内部で、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと
同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順
メサ状に成長する工程と、前記第一導電型光閉じ込め層
25の上に発光層26を形成する工程と、前記発光層26の上
に第二導電型光閉じ込め層27を形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体発光装置の製造方法により達成
する。Alternatively, the light emitting layer 26 is achieved by the semiconductor light emitting device characterized by having a quantum well structure. . Alternatively, a step of forming a second conductivity type current block layer 23 directly or through the first conductivity type semiconductor layer 22 on a first conductivity type semiconductor substrate 21 composed of a (001) plane oriented semiconductor crystal, The second conductivity type current blocking layer
23 is patterned and extends in the [1 1 0] direction,
0] direction, the step of forming an opening 24 having a reverse mesa cross section, and the opening on the second conductivity type current blocking layer 23 and the opening.
Inside the 24, a step of growing the first-conductivity-type optical confinement layer 25 in a forward mesa shape with a thickness equal to or less than that of the second-conductivity-type current blocking layer 23, and the first-conductivity-type optical confinement layer. layer
This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, which comprises a step of forming a light emitting layer 26 on the light emitting layer 25 and a step of forming a second conductivity type optical confinement layer 27 on the light emitting layer 26.
【００１３】または、（００１）面方位半導体結晶から
構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は第
一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック層
23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層23
をパターニングし、〔１１０〕方向で断面が逆メサ、
〔１１０〕方向で断面が順メサとなり、平面形状が短冊
状となる開口部24ｂを形成する工程と、前記第二導電型
電流ブロック層23の上と前記開口部24ｂの内部で、前記
第二導電型電流ブロック層23の厚さと同じかそれ以下の
厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順メサ状に成長する
工程と、前記第一導電型光閉じ込め層25の上に発光層26
を形成する工程と、前記発光層26の上に第二導電型光閉
じ込め層27を形成する工程とを有することを特徴とする
半導体発光装置の製造方法によって達成する。Alternatively, a second conductivity type current block layer may be formed directly or through a first conductivity type semiconductor layer 22 on a first conductivity type semiconductor substrate 21 composed of a (001) plane oriented semiconductor crystal.
23, and the second conductivity type current blocking layer 23
Patterning, and the cross section is reverse mesa in the [110] direction,
A step of forming an opening 24b having a rectangular shape in cross section in a cross section in the [1 10 ] direction, and a step of forming the opening 24b having a strip shape in a plan view, on the second conductivity type current block layer 23 and inside the opening 24b. Growing the first-conductivity-type optical confinement layer 25 in a forward mesa shape with a thickness equal to or less than that of the second-conductivity-type current blocking layer 23, and emitting light on the first-conductivity-type optical confinement layer 25. Layer 26
And a step of forming the second-conductivity-type optical confinement layer 27 on the light-emitting layer 26. This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor light-emitting device.
【００１４】または、（００１）面方位半導体結晶から
構成された第一導電型半導体基板21の上に、直接又は第
一導電型半導体層22を介して第二導電型電流ブロック層
23を形成する工程と、前記第二導電型電流ブロック層23
のうち、共振器の端部近傍を除いた部分を薄層化する工
程と、前記第二導電型電流ブロック層23のうち薄層化さ
れた部分をパターニングし、共振器方向で断面が逆メ
サ、共振器と直交する方向で断面が順メサとなり、平面
形状が短冊状となる開口部24ｂを形成する工程と、前記
第二導電型電流ブロック層23の上と前記開口部24ｂの内
部に、前記第二導電型電流ブロック層23の厚さと同じか
それ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め層25を順メサ状
に成長する工程と、前記第一導電型光閉じ込め層25の上
に発光層26を形成する工程と、前記発光層26の上に第二
導電型光閉じ込め層27を形成する工程とを有することを
特徴とする半導体発光装置の製造方法によって達成す
る。Alternatively, a second conductivity type current block layer may be formed directly or through the first conductivity type semiconductor layer 22 on a first conductivity type semiconductor substrate 21 composed of a (001) plane oriented semiconductor crystal.
23, and the second conductivity type current blocking layer 23
Of the second conductivity type current blocking layer 23, and the thinned portion of the second conductivity type current block layer 23 is patterned so that the cross section in the resonator direction has an inverted mesa. , A step of forming an opening 24b having a rectangular shape in cross section in a direction orthogonal to the resonator and having a planar shape of a strip, and on the second conductivity type current block layer 23 and inside the opening 24b, On the first conductivity type light confinement layer 25, a step of growing the first conductivity type light confinement layer 25 in a forward mesa shape with a thickness equal to or less than the thickness of the second conductivity type current blocking layer 23. This is achieved by a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, which comprises a step of forming a light emitting layer 26 and a step of forming a second conductivity type light confinement layer 27 on the light emitting layer 26.
【００１５】または、前記電流ブロック層23の下にはエ
ッチングストップ層32が形成されていることを特徴とす
る前記半導体発光装置の製造方法によって達成する。Alternatively, an etching stop layer 32 is formed under the current block layer 23, which is achieved by the method for manufacturing a semiconductor light emitting device.
【００１６】[0016]
【作 用】本発明によれば、電流ブロック層に形成され
る開口部を共振器方向に直交する面で逆メサ状に形成
し、その電流ブロック層の上と開口部の内部で成長がメ
サ状に進む光閉じ込め層（クラッド層）を形成し、その
上に発光層（活性層）及び光閉じ込め層を形成してい
る。この場合、開口部の上部にある電流ブロック層の肩
の部分では結晶成長が生じにくくなり、その肩の近傍に
形成される光閉じ込め層の厚さが極めて薄くなる。[Operation] According to the present invention, the opening formed in the current block layer is formed in an inverted mesa shape in a plane orthogonal to the cavity direction, and growth is performed on the current block layer and inside the opening. A light confining layer (clad layer) that advances in a linear fashion is formed, and a light emitting layer (active layer) and a light confining layer are formed thereon. In this case, crystal growth is less likely to occur at the shoulder portion of the current blocking layer above the opening, and the thickness of the light confinement layer formed near the shoulder becomes extremely thin.
【００１７】したがって、その光閉じ込め層を通して開
口部の斜め上方から開口部内に至る経路の電流が流れに
くくなり、電流チャネルはほぼ開口部と等しい広さとな
るので、従来装置に比べて電流狭窄が強くなり、発光効
率が高くなる。また、その開口部の平面形状を短冊型に
することにより、発光層の延長線上には電流ブロック層
が存在し、これにより光ウィンド構造が形成される。Therefore, it becomes difficult for the current to flow through the light confining layer from a position diagonally above the opening to the inside of the opening, and the current channel has a width almost equal to that of the opening. Therefore, the current constriction is stronger than that of the conventional device. Therefore, the luminous efficiency is increased. Further, by making the planar shape of the opening portion into a strip shape, the current blocking layer exists on the extension line of the light emitting layer, and thereby the optical window structure is formed.
【００１８】したがって、光ウィンド構造によりレーザ
ビームを縦方向に広げて光結合が容易になるとともに、
光出力端の端面劣化が防止される。しかも、開口部の平
面形状を変えるだけで光ウィンド構造が形成されるので
スループットが向上する。さらに、開口部内に形成され
る光閉じ込め層の厚さを電流ブロック層よりも薄くして
発光層を開口部内に位置させると、電流ブロック層と発
光層との屈折率の相違により横方向の光閉じ込めが実現
する。また、マスクを用いない２回の結晶成長でＢＨ構
造の半導体レーザが形成される。Therefore, the optical window structure spreads the laser beam in the longitudinal direction to facilitate optical coupling, and
End face deterioration at the light output end is prevented. Moreover, since the optical window structure is formed only by changing the plane shape of the opening, the throughput is improved. Furthermore, when the thickness of the light confinement layer formed in the opening is thinner than that of the current blocking layer and the light emitting layer is located in the opening, the lateral light is blocked due to the difference in refractive index between the current blocking layer and the light emitting layer. Confinement is realized. Moreover, a semiconductor laser having a BH structure is formed by performing crystal growth twice without using a mask.
【００１９】[0019]
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （ａ）本発明の第１実施例の説明 図１及び図２は、本発明の第１実施例の工程を示す断面
図である。次に、図２に基づいて本実施例の半導体レー
ザの構造を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (A) Description of the First Embodiment of the Present Invention FIGS. 1 and 2 are sectional views showing the steps of the first embodiment of the present invention. Next, the structure of the semiconductor laser of this embodiment will be described with reference to FIG.
【００２０】図２において、p-GaAs結晶基板２１の（０
０１）面の上には、n-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め
層）２２とn-InGaP 電流ブロック層２３がそれぞれ１μ
ｍ、０．３μｍの厚さに形成されている。電流ブロック
層２３には、〔１１０〕方向の断面が逆メサであって
〔１１０〕方向に延在するストライブ状の開口部２４が
形成されている。その開口部２４の幅は１．５μｍであ
る。In FIG. 2, (0
The n-AlGaAs cladding layer (optical confinement layer) 22 and the n-InGaP current blocking layer 23 are each 1 μm thick on the (01) surface.
m and 0.3 μm in thickness. In the current blocking layer 23, a stripe-shaped opening 24 having a reverse cross section in the [110] direction and extending in the [1 10 ] direction is formed. The width of the opening 24 is 1.5 μm.
【００２１】さらに、電流ブロック層２３の上と開口部
２４の中にはn-AlGaAsクラッド層２５が成長され、その
膜厚は、開口部２４の深さ、即ち電流ブロック層２３の
厚さと実質的に同じか又はそれよりも薄く形成されてお
り、その上面は開口部２４でへこみのある順メサ形状と
なっている。そして、上側のn-AlGaAsクラッド層２６の
上には、GaAs活性層（発光層）２６、p-AlGaAsクラッド
層（光閉じ込め層）２７及びp-GaAsコンタクト層２８
が、それぞれ０．３μｍ、１．０μｍ、０．３μｍの厚
さに形成されている。Further, an n-AlGaAs cladding layer 25 is grown on the current block layer 23 and in the opening 24, and the film thickness thereof is substantially the same as the depth of the opening 24, that is, the thickness of the current block layer 23. Are formed to be the same or thinner than the other, and the upper surface thereof has a forward mesa shape with a dent at the opening 24. On the upper n-AlGaAs cladding layer 26, a GaAs active layer (light emitting layer) 26, a p-AlGaAs cladding layer (optical confinement layer) 27, and a p-GaAs contact layer 28.
Are formed to have a thickness of 0.3 μm, 1.0 μm, and 0.3 μm, respectively.
【００２２】なお、図中符号２９p は、コンタクト層２
８の上に形成された電極、２９n は、基板２１の下に形
成された電極を示している。以上のような半導体レーザ
における半導体の結晶成長は、有機金属気相成長法（Ｍ
ＯＣＶＤ法）や分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）を用
いるのが一般的である。ＭＯＣＶＤ法により結晶成長を
行う場合の典型的な成長条件は、成長温度が６００〜７
００℃、成長速度が１〜２μｍ／ｈ、成長圧力が０．１
気圧である。また、成長原料として、トリエチルガリウ
ム（TEGa）、トリメチルアルミニウム（TMAl）、トリメ
チルインジウム（TMIn）、アルシン（AsH3）、フォスフ
ィン（PH3)、シラン（SiH4）、ジメチルジンク（DMZn)
などを用いる。In the figure, reference numeral 29p is the contact layer 2
The electrode formed on the substrate 8 and 29n indicate the electrode formed under the substrate 21. Crystal growth of a semiconductor in the above semiconductor laser is performed by a metal organic chemical vapor deposition method (M
It is general to use an OCVD method) or a molecular beam epitaxy method (MBE method). A typical growth condition for crystal growth by MOCVD is a growth temperature of 600 to 7
00 ° C., growth rate 1-2 μm / h, growth pressure 0.1
Atmospheric pressure. In addition, as a growth material, triethylgallium (TEGa), trimethylaluminum (TMAl), trimethylindium (TMIn), arsine (AsH 3 ), phosphine (PH 3 ), silane (SiH 4 ), dimethylzinc (DMZn)
And so on.
【００２３】次に、ＭＯＣＶＤ法を使用した半導体レー
ザの製造工程を図１、図２に基づいて説明する。まず、
１回目の結晶成長工程において、n-GaAs基板２１の（０
０１）面上にn-AlGaAsクラッド層２２とp-InGaP 電流ブ
ロック層２３を連続的に成長する。この後に、図１(a)
に示すように、〔１１０〕方向（紙面に垂直方向）に延
びるストライプ状の窓３０を有するレジストパターン３
１を電流ブロック層２３の上に形成する。ついで、塩酸
系エッチング液により窓３０を通して電流ブロック層２
３を選択エッチングして開口部２４を形成し、この開口
部２４からクラッド層２２を表出させる。その開口部２
４は、断面が逆メサ状となり、その斜面は＜１１１＞Ａ
面である。Next, a manufacturing process of a semiconductor laser using the MOCVD method will be described with reference to FIGS. First,
In the first crystal growth step, (0
The n-AlGaAs cladding layer 22 and the p-InGaP current blocking layer 23 are continuously grown on the (01) plane. After this, Fig. 1 (a)
As shown in FIG. 3, a resist pattern 3 having a stripe-shaped window 30 extending in the [1 1 0] direction (direction perpendicular to the paper surface)
1 is formed on the current blocking layer 23. Then, the current blocking layer 2 is passed through the window 30 with a hydrochloric acid-based etching solution.
3 is selectively etched to form an opening 24, and the cladding layer 22 is exposed from the opening 24. The opening 2
No. 4 has an inverted mesa cross section, and its slope is <111> A.
The surface.
【００２４】そして、レジストパターン３１を除去した
後に、２回目の結晶成長工程に移り、開口部２４の内部
とその両側の電流ブロック層２３の上にn-AlGaAsクラッ
ド層２５を成長する。この場合、図１(b) に示すよう
に、開口部２４ではその内部を埋めるようにn-AlGaAs膜
２５ａの成長が進み、また電流ブロック層２３の上では
その縁部近傍で順メサとなるように成長が進行するが、
電流ブロック層２３の肩２３ａの部分では殆ど結晶成長
が生じない。そして、n-AlGaAs膜２５ａの膜厚が開口部
２４の深さを越えたあとには、開口部２４の上で順メサ
となるような形状で結晶成長が進む。その順メサは、結
晶成長が進行するにつれて次第に角度が小さくなる。After removing the resist pattern 31, the second crystal growth step is performed, and the n-AlGaAs cladding layer 25 is grown inside the opening 24 and on the current block layer 23 on both sides thereof. In this case, as shown in FIG. 1B, the growth of the n-AlGaAs film 25a progresses so as to fill the inside of the opening 24, and a forward mesa is formed on the current block layer 23 near the edge thereof. Growth progresses like
Crystal growth hardly occurs at the shoulder 23a of the current blocking layer 23. Then, after the film thickness of the n-AlGaAs film 25a exceeds the depth of the opening 24, crystal growth proceeds in a shape that forms a forward mesa on the opening 24. The angle of the forward mesa gradually becomes smaller as the crystal growth progresses.
【００２５】したがって、図１(c) に示すように、n-Al
GaAsクラッド層２５を逆メサ状の開口部２４の深さと実
質的に同じかそれよりも僅かに薄くすることにより、開
口部２４内のn-AlGaAsクラド層２５と電流ブロック層２
３上のn-AlGaAsクラッド層２５は完全に近い状態で分離
される。また、それのn-AlGaAsクラド層２５は、電流ブ
ロック層２３の肩２３ａの部分において僅かな厚さのAl
GaAsによって繋がり、その上面はメサ状になる。Therefore, as shown in FIG. 1 (c), n-Al
By making the GaAs cladding layer 25 substantially the same as or slightly thinner than the depth of the inverted mesa-shaped opening 24, the n-AlGaAs cladding layer 25 and the current blocking layer 2 in the opening 24 are formed.
The n-AlGaAs cladding layer 25 on 3 is separated in a nearly complete state. The n-AlGaAs clad layer 25 of the n-AlGaAs clad layer 25 has a slight thickness at the shoulder 23a of the current blocking layer 23.
It is connected by GaAs and its upper surface becomes a mesa shape.
【００２６】これに続いて、GaAs活性層２６、p-AlGaAs
クラッド層２７、p-GaAsコンタクト層２８を順に成長
し、電極２９ｎ、２９ｐを形成すると、図２に示す構造
の半導体レーザが形成される。以上のような構造の半導
体レーザによれば、二層目のn-AlGaAsクラッド層２５
は、開口部２４内とその外部領域との境界において完全
に近い状態で分離され、しかも、p-AlGaAsクラッド層２
７を流れる電流は、電流ブロック層２３とその上のn-Al
GaAsクラッド層２５とのｐｎ接合によって電流を狭窄す
る。Following this, the GaAs active layer 26 and p-AlGaAs are formed.
When the clad layer 27 and the p-GaAs contact layer 28 are grown in order and the electrodes 29n and 29p are formed, the semiconductor laser having the structure shown in FIG. 2 is formed. According to the semiconductor laser having the above structure, the second-layer n-AlGaAs cladding layer 25
Are almost completely separated at the boundary between the inside of the opening 24 and the outer region thereof, and the p-AlGaAs cladding layer 2 is
The current flowing through 7 is the current blocking layer 23 and the n-Al on it.
The current is narrowed by the pn junction with the GaAs cladding layer 25.
【００２７】したがって、ｐ側電極２９ｐから注入され
る電流の殆どは、p-AlGaAsクラッド層２７と活性層２６
と開口部２４の経路を通って流れ、電流ブロック層２３
の上のn-AlGaAsクラッド層２５から開口部２４には流れ
なくなる。これにより、電流チャネルは開口部２４とほ
ぼ同じになるので、従来の装置に比べて電流狭窄の効果
が強くなり、発光効率が高くなる。Therefore, most of the current injected from the p-side electrode 29p is the p-AlGaAs cladding layer 27 and the active layer 26.
And the current blocking layer 23.
No longer flows from the n-AlGaAs cladding layer 25 on the top of the substrate into the opening 24. As a result, the current channel becomes almost the same as the opening 24, so that the effect of current confinement becomes stronger and the light emission efficiency becomes higher than in the conventional device.
【００２８】なお、本願発明者の実験結果によれば、電
流ブロック層２３の肩２３ａの近傍での電流チャネル
は、活性層２６の下のクラッド層の材料としてアルミニ
ウム（Al）を含む化合物半導体結晶を選択すると、InGa
P を選択する場合に比べて狭くなる。ただし、基板とし
てInP を使用する場合には、格子整合の関係でInAlAsが
都合がよい。 （ｂ）本発明の第２実施例の説明 ＭＯＣＶＤ、ＭＢＥ等の結晶成長法による２回の結晶成
長で良好な結晶性を得るには、（１）酸化され易いアル
ミニウムを含む結晶が再成長表面に露出していないこと
と、（２）昇華し易い燐を含む結晶と砒素を含む結晶が
再成長する（００１）面に混在してないことが必要であ
る。According to the experimental results of the inventor of the present application, the current channel near the shoulder 23a of the current block layer 23 is a compound semiconductor crystal containing aluminum (Al) as the material of the cladding layer below the active layer 26. Is selected, InGa
It is narrower than when P is selected. However, when using InP as the substrate, InAlAs is convenient because of its lattice matching. (B) Description of the Second Embodiment of the Present Invention In order to obtain good crystallinity by two crystal growths by a crystal growth method such as MOCVD and MBE, (1) a crystal containing aluminum that is easily oxidized is regrown. It is necessary that (2) a crystal containing phosphorus that easily sublimes and a crystal containing arsenic do not coexist on the (001) plane to be regrown.
【００２９】これを達成するためには、第１実施例の半
導体レーザに改良を加えて図３(a)に示す構造にする。
すなわち、電流ブロック層２３を上下からGaAs薄膜で挟
んだ構造を採用している。まず、１回目の結晶成長で、
n-GaAs基板２１の上に、n-AlGaAsクラッド層２２、GaAs
エッチングストップ層３２、p-InGaP 電流ブロック層２
３及びGaAsエッチングマスク層３３までを結晶成長す
る。続く工程で、フッ酸（HF）及び過酸化水素水（H
2O2）の混合液と図示しないレジストパターンを使用し
て最表面のGaAsエッチングマスク層３３にストライプ状
の開口部を形成する。次に、GaAsエッチングマスク層３
３をマスクに使用して、第１実施例と同じ条件で電流ブ
ロック層２３に開口部２４を形成する。このとき、GaAs
エッチングストップ層３３の存在により電流ブロック層
２３は選択的にエッチングされ、その下のクラッド層２
２は保護される。In order to achieve this, the semiconductor laser of the first embodiment is modified to have the structure shown in FIG.
That is, a structure in which the current block layer 23 is sandwiched between GaAs thin films from above and below is adopted. First, in the first crystal growth,
On the n-GaAs substrate 21, n-AlGaAs clad layer 22, GaAs
Etching stop layer 32, p-InGaP current blocking layer 2
3 and up to GaAs etching mask layer 33 are crystal-grown. In the subsequent process, hydrofluoric acid (HF) and hydrogen peroxide solution (H
A stripe-shaped opening is formed in the outermost GaAs etching mask layer 33 using a mixed solution of 2 O 2 ) and a resist pattern (not shown). Next, the GaAs etching mask layer 3
Using 3 as a mask, the opening 24 is formed in the current blocking layer 23 under the same conditions as in the first embodiment. At this time, GaAs
The current blocking layer 23 is selectively etched due to the presence of the etching stop layer 33, and the cladding layer 2 thereunder is selectively etched.
2 is protected.
【００３０】これにより、p-InGaP 電流ブロック層２３
の（００１）面はGaAsで覆われ、保護さた状態になり、
結晶性が良好に保たれる。続く、２回目の結晶成長で、
最表面のGaAsエッチングマスク層３３結晶を残したま
ま、第１実施例と同様にn-AlGaAsクラッド層２５、GaAs
活性層２６等の結晶成長を行う。その詳細は省略する。As a result, the p-InGaP current blocking layer 23 is formed.
The (001) surface of is covered with GaAs and is protected,
Good crystallinity is maintained. Then, in the second crystal growth,
The n-AlGaAs clad layer 25 and GaAs are formed in the same manner as in the first embodiment while leaving the GaAs etching mask layer 33 crystal on the outermost surface.
Crystal growth of the active layer 26 and the like is performed. The details are omitted.
【００３１】なお、電流ブロック層２３を挟む２層のGa
As層の厚さは２０nm程度で、２回の選択エッチングが可
能である。 （ｃ）本発明の第３実施例の説明 上記した構造によれば、活性層２６を薄くした場合に、
互いにｐ型の導電型であるクラッド層２７と電流ブロッ
ク層２３の肩２３ａが接近し、さらに、ｐｎ接合の順方
向となる電流ブロック層２３とその下のクラッド層２２
の接する面積が大きいために、素子に印加する電圧の状
況によってはｐ型のクラッド層２７、活性層２６、電流
ブロック層２３、ｎ型のクラッド層２２の経路で電流が
流れてしまうことがある。Two layers of Ga sandwiching the current blocking layer 23 are provided.
The As layer has a thickness of about 20 nm and can be selectively etched twice. (C) Description of Third Embodiment of the Present Invention According to the above-mentioned structure, when the active layer 26 is thinned,
The clad layer 27 of p-type conductivity and the shoulder 23a of the current block layer 23 are close to each other, and further, the current block layer 23 and the clad layer 22 therebelow are in the forward direction of the pn junction.
Because of the large contact area of the element, a current may flow through the path of the p-type cladding layer 27, the active layer 26, the current blocking layer 23, and the n-type cladding layer 22 depending on the voltage applied to the device. .
【００３２】このような電流のリークを防ぐには、図３
(b) に示すように、電流ブロック層２３を、p-InGaP 層
２３Ａ、n-InGaP 層２３Ｂ、p-InGaP 層２３Ｃの逆接合
を内部に有する多層構造とすればよい。 （ｄ）本発明の第４実施例の説明 GaAsと大きく結晶の格子定数が異なるInGaAsからなる量
子井戸（歪量子井戸）を活性層とする半導体レーザを作
製する場合には、本発明のような屈曲型活性層構造を使
用することにより、逆メサ型開口部２４の上部に従来以
上に大きく歪んだ良好な量子井戸の作製が可能になる。In order to prevent such leakage of current, FIG.
As shown in (b), the current blocking layer 23 may have a multi-layer structure having a reverse junction of the p-InGaP layer 23A, the n-InGaP layer 23B, and the p-InGaP layer 23C therein. (D) Description of Fourth Embodiment of the Present Invention When a semiconductor laser having an active layer of a quantum well (strained quantum well) made of InGaAs, which has a crystal lattice constant largely different from that of GaAs, is manufactured as in the present invention. By using the bent type active layer structure, it is possible to fabricate a good quantum well in the upper portion of the inverted mesa type opening 24, which is more distorted than ever.
【００３３】これは、量子井戸層をストライプ状に作製
でき、その結果、発光領域での歪み緩和が発生しにくく
なるためである。この場合、活性層２６の構造は、例え
ば、GaAs、InGaAs、GaAsをそれぞれ９０nm、８nm、９０
nmずつ積層した、いわゆるＳＣＨ構造に置き換えればよ
い。これは、下の層の凹凸によって量子井戸層をストラ
イプ状に作成できるので、発光領域での歪み緩和がなさ
れ難くなるからである。This is because the quantum well layer can be formed in a stripe shape, and as a result, strain relaxation is less likely to occur in the light emitting region. In this case, the structure of the active layer 26 is, for example, GaAs, InGaAs, and GaAs of 90 nm, 8 nm, and 90 nm, respectively.
It may be replaced with a so-called SCH structure in which each nm is laminated. This is because the quantum well layer can be formed in a stripe shape by the unevenness of the lower layer, so that strain relaxation in the light emitting region becomes difficult.
【００３４】仮に、In1-x Gax As歪み量子井戸層のIn組
成ｘを０．２に設定した場合に、レーザ発振の発振波長
は約０．９８μｍとなる。従来は、SiO2よりなるウィン
ドマスクを使用して、その結晶成長をウィンドの上にの
み形成することによりストライプ状の高歪み量子井戸を
作製した。これによれば、結晶成長終了後に発光層の周
縁が空間に露出してしまい、良好な素子特性が期待され
なかった。 （ｅ）本発明の第５実施例の説明 上記したp-InGaP 電流ブロック層２３の上と開口部２４
の中に積層されるn-AlGaAsクラッド層２５の膜厚を開口
部２４の深さよりも薄くすると、図４に示すようにな
り、開口部２４内にストライプ状のGaAs活性層２６が形
成され、そのGaAs活性層２６はその外部から切り離され
た状態となる。If the In composition x of the In 1-x Ga x As strained quantum well layer is set to 0.2, the oscillation wavelength of laser oscillation is about 0.98 μm. Conventionally, a stripe-shaped high strain quantum well was manufactured by using a window mask made of SiO 2 and forming crystal growth only on the window. According to this, the peripheral edge of the light emitting layer was exposed to the space after the crystal growth was completed, and good device characteristics were not expected. (E) Description of the Fifth Embodiment of the Present Invention Above the p-InGaP current blocking layer 23 and the opening 24
When the film thickness of the n-AlGaAs clad layer 25 laminated inside is made thinner than the depth of the opening 24, it becomes as shown in FIG. 4, and the stripe-shaped GaAs active layer 26 is formed in the opening 24. The GaAs active layer 26 is in a state of being separated from the outside.
【００３５】これによれば、上述した電流狭窄の効果を
強めるという効果の他に、GaAs活性層２６の等価屈折率
はInGaP 電流ブロック層２３の屈折率よりも大きくなっ
ているために、活性層２６での発光に対する横方向の光
閉じ込めを良くすることができる。こにれより、マスク
を用いない２回の結晶成長でＢＨ構造の半導体レーザが
実現される。 （ｆ）本発明の第６実施例の説明 図５(a) は、本発明の第６実施例の半導体レーザを示す
断面図、図５(b) は、そのＸ−Ｘ線からみた部分断面
図、図６は、その斜視断面図である。図７は、その半導
体レーザの形成工程の一部を示す平面図及び断面図であ
る。According to this, in addition to the effect of enhancing the effect of current confinement described above, the equivalent refractive index of the GaAs active layer 26 is larger than the refractive index of the InGaP current blocking layer 23, so that the active layer is The lateral light confinement for the emission at 26 can be improved. From this, a semiconductor laser having a BH structure can be realized by performing crystal growth twice without using a mask. (F) Description of Sixth Embodiment of the Present Invention FIG. 5 (a) is a sectional view showing a semiconductor laser according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 5 (b) is a partial cross section taken along the line XX. 6 and 6 are perspective sectional views thereof. FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view showing a part of the process of forming the semiconductor laser.
【００３６】図５、図７において、n-GaAs結晶基板２１
の（００１）面の上には、n-AlGaAsグレーデッド層３
５、n-AlGaAsクラッド層２２、n-GaAsエッチングストッ
プ層３２、n-InGaP 電流ブロック層２３、p-GaAsエッチ
ングマスク層３３がそれぞれ０．２μｍ、１μｍ、３０
nm、０．３μｍ、３０nmの厚さに形成されている。この
ような結晶成長の後に、HF、H2O2を含む溶液と図示しな
いレジストパターンを使用するフォトリソグラフィー法
により、エッチングマスク層３３を図７(a) に示すよう
な平面形状にパターニングし、これにより〔１１０〕方
向の長さ１０μｍ、〔１１０〕方向の幅２μｍの大きさ
の短冊状の開口部２４ａを形成する。そして、そのエッ
チングマスク層３３をマスクにして電流ブロック層２３
をパターニングし、その電流ブロッック層２３に開口部
２４ｂを形成すると、その開口部２４ｂの〔１１０〕方
向の断面は、図７(b) に示すように逆メサ状になる一方
で、〔１１０〕方向の断面は図７(c) に示すような順メ
サ状になる。5 and 7, the n-GaAs crystal substrate 21
N-AlGaAs graded layer 3 is formed on the (001) plane of
5, n-AlGaAs cladding layer 22, n-GaAs etching stop layer 32, n-InGaP current blocking layer 23, p-GaAs etching mask layer 33 are 0.2 μm, 1 μm and 30 respectively.
It is formed to have a thickness of nm, 0.3 μm, and 30 nm. After such crystal growth, the etching mask layer 33 is patterned into a planar shape as shown in FIG. 7A by a photolithography method using a solution containing HF and H 2 O 2 and a resist pattern (not shown). As a result, a strip-shaped opening 24a having a length of 10 μm in the [ 1 10] direction and a width of 2 μm in the [110] direction is formed. Then, using the etching mask layer 33 as a mask, the current blocking layer 23
The patterned to form an opening 24b in its current Burokkku layer 23, [110] direction of the cross section of the opening 24b, while reversed mesa shape as shown in FIG. 7 (b), [1 1 The cross section in the [0] direction has a forward mesa shape as shown in FIG. 7 (c).
【００３７】そして、開口部２４ｂを形成した後の２回
目の結晶成長により、図５に示すように、n-AlGaAsクラ
ッド層２５を０．１μｍ、GaAs／InGaAs／GaAsの三層構
造からなる歪み量子井戸活性層３６を２０８nm、p-AlGa
Asクラッド層２７を１μｍ、、p-AlGaAsグレーデッド層
３７を０．２μｍ、p-GaAsコンタクト層２８を０．３μ
ｍの厚さに形成する。なお、歪み量子井戸活性層３６に
おけるGaAs３６ａ，３６ｃの膜厚は０．１μｍ、InGaAs
３６ｂの膜厚は８nmである。Then, by the second crystal growth after forming the opening 24b, as shown in FIG. 5, the n-AlGaAs clad layer 25 has a strain of 0.1 μm and a three-layer structure of GaAs / InGaAs / GaAs. Quantum well active layer 36 is 208 nm, p-AlGa
As clad layer 27 is 1 μm, p-AlGaAs graded layer 37 is 0.2 μm, and p-GaAs contact layer 28 is 0.3 μm.
It is formed to a thickness of m. The thickness of the GaAs layers 36a and 36c in the strained quantum well active layer 36 is 0.1 μm.
The film thickness of 36b is 8 nm.
【００３８】その結晶成長を終えた後に、コンタクト層
２８と基板２１に電極２９ｐ：２９ｎを形成すると図
５、図６に示すような半導体レーザが完成する。なお、
歪み量子井戸活性層３６におけるInGaAsのInとGaの組成
比はそれぞれ０．２と０．８であり、その他のAlGaAsと
InGaAsにおける III族元素におけるGaの組成比はそれぞ
れ０．５である。After the crystal growth is completed, the electrodes 29p: 29n are formed on the contact layer 28 and the substrate 21 to complete the semiconductor laser as shown in FIGS. In addition,
The In and Ga composition ratios of InGaAs in the strained quantum well active layer 36 are 0.2 and 0.8, respectively.
The composition ratio of Ga in the group III element in InGaAs is 0.5, respectively.
【００３９】この実施例においても、電流ブロック層２
３の上とその開口部２４ｂの中にはn-AlGaAsクラッド層
２５が成長され、その膜厚は、開口部２４ｂの深さ、即
ち電流ブロック層２３の厚さよりも薄く形成されてお
り、その上面は開口部２４ｂの上でへこみのある順メサ
形状となっている。ところで、既に述べた実施例と相違
する点は、n-GaAs基板２１とn-AlGaAsクラッド層２２、
p-AlGaAsクラッド層２７とp-GaAsコンタクト層２８のぞ
れぞれの間にAlGaAsグレーデッド層３５、３７が介在さ
れていることであり、これらは、素子抵抗を低減するた
めに設けられたものである。Also in this embodiment, the current blocking layer 2
3, an n-AlGaAs clad layer 25 is grown on the upper part of the opening 3b and in the opening 24b, and the film thickness is formed thinner than the depth of the opening 24b, that is, the thickness of the current block layer 23. The upper surface has a forward mesa shape with a dent on the opening 24b. By the way, the difference from the above-mentioned embodiment is that the n-GaAs substrate 21 and the n-AlGaAs cladding layer 22,
The AlGaAs graded layers 35 and 37 are interposed between the p-AlGaAs cladding layer 27 and the p-GaAs contact layer 28, respectively, and these are provided to reduce the element resistance. It is a thing.
【００４０】さらに、この共振器の端部近傍では、図５
(b) 、図６に示すように、〔１１０〕方向の端部で、電
流ブロック層２３が活性層３６と同じかそれよりも高く
なっている構造、いわゆる光ウィンド構造となっている
ことが別の相違点としてあげられる。この構造によれ
ば、レーザビームは端面付近で縦方向に広がって光ファ
イバとの結合が容易になる。また、電流ブロック層２３
は活性層３６からの光を吸収しにくい材料で作製されて
いることから、端面の温度上昇も抑えられ、高出力時の
端面破壊も抑制される。さらに、共振器方向の電流も狭
窄されるので、活性層３６の電流閉じ込めは第１実施例
とほぼ同様な結果が得られる。Further, in the vicinity of the end of this resonator, as shown in FIG.
(b) As shown in FIG. 6, the current block layer 23 has the same or higher structure than the active layer 36 at the end in the [1 1 0] direction, that is, a so-called optical window structure. That is another difference. According to this structure, the laser beam spreads in the vertical direction near the end face, and coupling with the optical fiber becomes easy. In addition, the current blocking layer 23
Since is made of a material that does not easily absorb the light from the active layer 36, the temperature rise of the end face is suppressed and the end face destruction at the time of high output is also suppressed. Further, since the current in the cavity direction is also narrowed, the current confinement of the active layer 36 is almost the same as that of the first embodiment.
【００４１】しかも、この光ウィンド構造は、電流ブロ
ック層２３に開口部２４ｂを形成する際のレジストマス
クの窓の形状を変えるだけで済み、２回の結晶成長はそ
のままであるので、光ウィンド構造を有する半導体レー
ザの形成工程は簡略化される。 なお、この半導体レー
ザにおいても、電流ブロック層２３を第３実施例のよう
にｐｎｐ構造としてもよい。 （ｇ）本発明の第７実施例の説明 第６実施例では、電流ブロック層２３の厚さを均一にし
ているが、共振器端面側で厚くしてもよい。共振器端面
側での電流ブロック層２３を選択的に高くする場合に
は、次の工程を追加する。Moreover, this optical window structure only needs to change the shape of the window of the resist mask when the opening 24b is formed in the current blocking layer 23, and the two crystal growths remain unchanged. The process of forming the semiconductor laser having the is simplified. Also in this semiconductor laser, the current blocking layer 23 may have the pnp structure as in the third embodiment. (G) Description of the Seventh Embodiment of the Present Invention In the sixth embodiment, the thickness of the current blocking layer 23 is made uniform, but it may be made thicker on the resonator end face side. When selectively increasing the current blocking layer 23 on the resonator end face side, the following step is added.
【００４２】即ち、図８(a) に示すように、電流ブロッ
ク層２３の中に第二のp-GaAsエッチングマスク層３４を
介在させる構造とする。そして、電流ブロック層２３に
開口部２４ｂを形成する場合には、図８(b) に示すよう
に、光ウィンド構造形成領域３８Ａ，３８Ｂをレジスト
マスク３９Ａで覆って最上のエッチングマスク層３３を
パターニングする。ついで、そのエッチングマスク層３
３をマスクにして電流ブロッック層２３を第二のp-GaAs
エッチングマスク層３４までエッチングする。That is, as shown in FIG. 8A, the second p-GaAs etching mask layer 34 is interposed in the current blocking layer 23. When forming the opening 24b in the current block layer 23, as shown in FIG. 8B, the light window structure forming regions 38A and 38B are covered with a resist mask 39A and the uppermost etching mask layer 33 is patterned. To do. Then, the etching mask layer 3
3 is used as a mask and the current block layer 23 is used as a second p-GaAs layer.
Etching is performed up to the etching mask layer 34.
【００４３】この後に、第６実施例と同じ短冊状の開口
部２４ａを有するレジストパターン３９Ｂを使用して上
から二層目のエッチングマスク層３４をパターニングし
て開口部２４ｂを形成し、この後に、そのエッチングマ
スク層３４をマスクにして残りの電流ブロック層２３を
パターニングすれば、電流ブロック層２３の共振器端面
側の厚さは共振器両側よりも厚くなる。After that, the second etching mask layer 34 is patterned from the top using the resist pattern 39B having the same rectangular strip-shaped opening 24a as in the sixth embodiment to form the opening 24b. By patterning the remaining current block layer 23 using the etching mask layer 34 as a mask, the thickness of the current block layer 23 on the cavity end face side becomes thicker than on both sides of the cavity.
【００４４】これによれば、共振器端面領域の電流ブロ
ック層２３を任意の厚さに選択することができ、理想的
な光ウィンド構造を得ることができる。したがって、流
ブロック層２３の上に形成されるn-AlGaAsクラッド層２
５の厚さを実質的に開口部２４ｂの深さと同じにしたと
きに、その共振器端面側での電流ブロック層２３の高さ
が活性層３６よりも高くなるため、光ウィンド構造の効
果が大きくなる。According to this, the current blocking layer 23 in the cavity facet region can be selected to have an arbitrary thickness, and an ideal optical window structure can be obtained. Therefore, the n-AlGaAs clad layer 2 formed on the flow block layer 23
When the thickness of 5 is made substantially the same as the depth of the opening 24b, the height of the current blocking layer 23 on the cavity facet side is higher than that of the active layer 36, so that the effect of the optical window structure is obtained. growing.
【００４５】なお、その他のエッチング条件は、第６実
施例と同様にする。 （ｈ）本発明の第８実施例の説明 第６実施例の構造を１μｍ帯レーザに使用する場合に
は、図９(a) に示すようなInP 基板を使用する構造を採
用する。図９(a) において、n-InP 結晶基板４１の（０
０１）面の上には、n-InGaAsエッチングストップ層４
２、n-InP 電流ブロック層４３、p-InGaAsエッチングマ
スク層４４が形成されている。そのエッチングマスク層
４４には上記した方法により開口部が形成され、これを
マスクにして電流ブロック層４３には〔１１０〕方向の
断面が逆メサ状となる開口部４５が形成されている。The other etching conditions are the same as in the sixth embodiment. (H) Description of the eighth embodiment of the present invention When the structure of the sixth embodiment is used for a 1 μm band laser, a structure using an InP substrate as shown in FIG. 9A is adopted. In FIG. 9 (a), (0
The n-InGaAs etching stop layer 4 is formed on the (01) surface.
2, an n-InP current blocking layer 43 and a p-InGaAs etching mask layer 44 are formed. An opening is formed in the etching mask layer 44 by the method described above, and an opening 45 having a reverse mesa cross section in the [110] direction is formed in the current block layer 43 by using the opening as a mask.
【００４６】また、電流ブロック層４３の上と開口部４
５の中にはn-InGaAsP クラッド層４６が成長され、その
膜厚は、開口部４５の深さと実質的に同じか又はそれよ
りも薄く形成されており、その上面は開口部４５でへこ
みのある順メサ形状となっている。そして、n-InGaAsP
クラッド層４６の上には、InGaAsP ／InGaAs／InGaAsP
の三層構造からなる歪み量子井戸活性層４７が形成さ
れ、さらに、その上にはp-InGaAsP クラッド層４８、p-
InGaAsP グレーデッド層４９及びp-InAlAsコンタクト層
５０が形成されている。Further, on the current blocking layer 43 and the opening 4
5, an n-InGaAsP clad layer 46 is grown, and its film thickness is formed to be substantially the same as or thinner than the depth of the opening 45, and the upper surface of the n-InGaAsP clad layer 46 is dented in the opening 45. It has a certain mesa shape. And n-InGaAsP
On the cladding layer 46, InGaAsP / InGaAs / InGaAsP
The strained quantum well active layer 47 having a three-layer structure is formed, and the p-InGaAsP clad layer 48, p-
An InGaAsP graded layer 49 and a p-InAlAs contact layer 50 are formed.
【００４７】なお、図中符号５１ｎは、コンタクト層５
０の上に形成された電極、５１ｎは、基板４１の下に形
成された電極を示している。この実施例によれば、第１
実施例と同じく電流狭窄効果が強く、発光効率の良い半
導体レーザが実現される。なお、この半導体レーザを分
布帰還型レーザ（ＤＦＢ−ＬＤ）とする場合には、図９
(b) に示すように、n-InP 基板４１の表面に共振器方向
に凹凸が存在する回折格子５２を干渉露光法により形成
すればよい。In the figure, reference numeral 51n is the contact layer 5.
Reference numeral 51n indicates an electrode formed on the substrate 0, and reference numeral 51n indicates an electrode formed on the substrate 41. According to this embodiment, the first
As in the case of the embodiment, a semiconductor laser having a strong current constriction effect and good emission efficiency can be realized. In addition, when this semiconductor laser is a distributed feedback laser (DFB-LD), FIG.
As shown in (b), a diffraction grating 52 having irregularities in the cavity direction on the surface of the n-InP substrate 41 may be formed by an interference exposure method.
【００４８】[0048]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、電流
ブロク層に形成される開口部を共振器方向に直交する面
で逆メサ状に形成し、その電流ブロック層の上と開口部
の内部で成長がメサ状に進む光閉じ込め層を形成し、そ
の上に発光層及び光閉じ込め層を形成し、しかも、開口
部の上部にある電流ブロック層の肩の部分では結晶成長
を生じにくくして光閉じ込め層の厚さを極めて薄くして
いる。したがって、開口部の斜め上方から開口部内に至
る経路における電流を流れにくくし、電流チャネルを開
口部とほぼ等しい広さにし、これにより電流狭窄を強く
して発光効率を高くすることができる。As described above, according to the present invention, the opening formed in the current block layer is formed in an inverted mesa shape in a plane orthogonal to the cavity direction, and the upper portion of the current block layer and the opening are formed. An optical confinement layer that grows like a mesa is formed inside the device, and a light emitting layer and an optical confinement layer are formed on the optical confinement layer. Moreover, crystal growth does not easily occur in the shoulder portion of the current block layer above the opening. Then, the thickness of the light confinement layer is made extremely thin. Therefore, it is possible to make it difficult for the current to flow in the path extending obliquely above the opening and into the opening, and to make the current channel approximately equal in width to the opening, thereby strengthening the current constriction and increasing the luminous efficiency.
【００４９】また、その開口部の平面形状を短冊形にす
ることにより、発光層の延長線上に電流ブロック層が存
在し、これにより光ウィンド構造を形成しているので、
光ウィンド構造によりレーザビームは縦方向に広がって
光ファイバとの結合が容易になり、しかも光出力端の端
面劣化を防止できる。この場合、開口部の平面形状を変
えるだけで光ウィンド構造を形成できるので、スループ
ットを向上することが可能になる。Further, since the opening has a rectangular shape in plan view, the current blocking layer exists on the extension line of the light emitting layer, thereby forming the light window structure.
The optical window structure allows the laser beam to spread in the vertical direction, facilitates coupling with the optical fiber, and prevents deterioration of the end face of the light output end. In this case, since the optical window structure can be formed only by changing the plane shape of the opening, the throughput can be improved.
【００５０】さらに、開口部内に形成される光閉じ込め
層の厚さを電流ブロック層よりも薄くし、発光層を開口
部内に位置させると、電流ブロック層と発光層との屈折
率の相違により横方向の光閉じ込めを実現できるととも
に、マスクを用いない２回の結晶成長でＢＨ構造の半導
体レーザを形成できる。Further, when the thickness of the light confinement layer formed in the opening is made thinner than that of the current blocking layer and the light emitting layer is positioned in the opening, the light blocking layer is laterally moved due to the difference in refractive index between the current blocking layer and the light emitting layer. Directional optical confinement can be realized, and a semiconductor laser having a BH structure can be formed by performing crystal growth twice without using a mask.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の第１実施例の形成工程の一部を示す断
面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a forming process according to a first embodiment of the present invention.
【図２】本発明の第１実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device of a first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２、第３実施例の半導体発光装置を
示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device of second and third embodiments of the present invention.
【図４】本発明の第５実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device of a fifth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第６実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第６実施例の半導体発光装置を示す斜
視断面図である。FIG. 6 is a perspective sectional view showing a semiconductor light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第６実施例の半導体発光装置の製造工
程の一部を示す平面図及び断面図である。FIG. 7 is a plan view and a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of a semiconductor light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第７実施例の半導体発光装置の製造工
程の一部を示す断面図及び平面図である。8A and 8B are a sectional view and a plan view showing a part of the manufacturing process of the semiconductor light emitting device of the seventh embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第８実施例の半導体発光装置を示す断
面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a semiconductor light emitting device of an eighth embodiment of the present invention.
【図１０】従来の半導体発光装置の第１及び第２の例を
示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing first and second examples of a conventional semiconductor light emitting device.
２１ n-GaAs基板 ２２、２５ n-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め層） ２３ p-InGaP 電流ブロック層 ２４ 開口部 ２６ GaAs活性層（発光層） ２７ p-AlGaAsクラッド層（光閉じ込め層） ２８ p-GaAsコンタクト層 ２９ｐ、２９ｎ 電極 21 n-GaAs substrate 22, 25 n-AlGaAs clad layer (optical confinement layer) 23 p-InGaP current blocking layer 24 opening 26 GaAs active layer (light emitting layer) 27 p-AlGaAs clad layer (optical confinement layer) 28 p- GaAs contact layer 29p, 29n electrode
Claims (12)
電型半導体層（22）を介して形成された第二導電型電流
ブロック層（23）と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）に形成されて共振
器方向に延在し、発光装置共振器方向に直交する断面が
逆メサとなる開口部（24）と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24）の内部で順メサ状に成長された第一導電型光閉じ
込め層（25）と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に形成された発
光層（26）と、 前記発光層（26）の上に形成さた第二導電型光閉じ込め
層（27）とを有することを特徴とする半導体発光装置。1. A first conductivity type semiconductor substrate (21), and a second conductivity type formed on the first conductivity type semiconductor substrate (21) directly or via a first conductivity type semiconductor layer (22). A current blocking layer (23) and an opening (24) formed in the second conductivity type current blocking layer (23) and extending in the cavity direction, the cross section orthogonal to the light emitting device cavity direction being an inverted mesa. A first-conductivity-type optical confinement layer (25) grown in a forward mesa shape on the second-conductivity-type current blocking layer (23) and inside the opening (24); A semiconductor light emitting device comprising a light emitting layer (26) formed on a confinement layer (25) and a second conductivity type light confinement layer (27) formed on the light emitting layer (26). apparatus.
１）面方位半導体結晶から構成され、前記開口部（24）
は〔１１０〕方向に延在していることを特徴とする請求
項１記載の半導体発光装置。2. The first conductivity type semiconductor substrate (21) is made of (00
1) The opening (24) is composed of a plane-oriented semiconductor crystal.
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein is extending in the [1 1 0] direction.
の前記第一導電型光閉じ込め層（25）は、前記第二導電
型電流ブロック層（23）の厚さと同じかそれ以下の厚さ
を有していることを特徴とする請求項１記載の半導体発
光装置。3. The first-conductivity-type optical confinement layer (25) on the second-conductivity-type current block layer (23) is equal to or less than the thickness of the second-conductivity-type current block layer (23). The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device has the following thickness.
その内部で逆接合層構造となっていることを特徴とする
請求項１記載の半導体発光装置。4. The current blocking layer (23) of the second conductivity type comprises:
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the inside thereof has a reverse junction layer structure.
方向に長い短冊状であり、かつ、前記開口部（24）の前
記共振器方向の断面は順メサ状に形成されていることを
特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。5. A planar shape of the opening (24) is a strip shape that is long in the resonator direction, and a cross section of the opening (24) in the resonator direction is formed in a regular mesa shape. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
方向と直交する方向よりも共振器方向の端部近傍の方が
厚く形成されていることを特徴とする請求項５記載の半
導体発光装置。6. The semiconductor according to claim 5, wherein the current blocking layer (23) is formed thicker in the vicinity of an end portion in the cavity direction than in a direction orthogonal to the cavity direction. Light emitting device.
は、前記共振器方向で凹凸に変化する回折格子が形成さ
れていることを特徴とする請求項１又は５記載の半導体
発光装置。7. The semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein a diffraction grating that changes into unevenness in the resonator direction is formed on the surface of the first conductivity type semiconductor substrate (21). apparatus.
ていることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装
置。8. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting layer (26) has a quantum well structure.
た第一導電型半導体基板（21）の上に、直接又は第一導
電型半導体層（22）を介して第二導電型電流ブロック層
（23）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）をパターニング
し、〔１１０〕方向に延在し、〔１１０〕方向で断面が
逆メサとなる開口部（24）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24）の内部で、前記第二導電型電流ブロック層（23）
の厚さと同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ込め
層（25）を順メサ状に成長する工程と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に発光層（26）
を形成する工程と、 前記発光層（26）の上に第二導電型光閉じ込め層（27）
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。9. A second-conductivity-type current block layer, directly or through a first-conductivity-type semiconductor layer (22) on a first-conductivity-type semiconductor substrate (21) composed of a (001) plane-oriented semiconductor crystal. (23) is formed, and the second conductivity type current blocking layer (23) is patterned to extend in the [1 10 ] direction, and an opening (24) having a cross section in the [110] direction which is an inverted mesa. ) Is formed on the second conductivity type current blocking layer (23) and inside the opening (24), the second conductivity type current blocking layer (23).
Growing the first-conductivity-type optical confinement layer (25) in a mesa-like shape with a thickness equal to or less than the thickness of the first-conductivity-type optical confinement layer (25);
And a second conductivity type optical confinement layer (27) on the light emitting layer (26).
And a step of forming a semiconductor light emitting device.
れた第一導電型半導体基板（21）の上に、直接又は第一
導電型半導体層（22）を介して第二導電型電流ブロック
層（23）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）をパターニング
し、〔１１０〕方向で断面が逆メサ、〔１１０〕方向で
断面が順メサとなり、平面形状が短冊状となる開口部
（24ｂ）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24ｂ）の内部で、前記第二導電型電流ブロック層（2
3）の厚さと同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ
込め層（25）を順メサ状に成長する工程と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に発光層（26）
を形成する工程と、 前記発光層（26）の上に第二導電型光閉じ込め層（27）
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。10. A second-conductivity-type current blocking layer directly or through a first-conductivity-type semiconductor layer (22) on a first-conductivity-type semiconductor substrate (21) composed of a (001) plane-oriented semiconductor crystal. (23) is formed, and the second conductivity type current blocking layer (23) is patterned so that the cross section becomes a reverse mesa in the [110] direction, the cross section becomes a forward mesa in the [1 10 ] direction, and the planar shape becomes Forming a strip-shaped opening (24b); and on the second conductivity type current blocking layer (23) and inside the opening (24b), the second conductivity type current blocking layer (2).
A step of growing the first-conductivity-type optical confinement layer (25) in a forward mesa shape with a thickness equal to or less than that of 3), and a light-emitting layer (25) on the first-conductivity-type optical confinement layer (25). 26)
And a second conductivity type optical confinement layer (27) on the light emitting layer (26).
And a step of forming a semiconductor light emitting device.
れた第一導電型半導体基板（21）の上に、直接又は第一
導電型半導体層（22）を介して第二導電型電流ブロック
層（23）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）のうち、共振器の
端部近傍を除いた部分を薄層化する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）のうち薄層化され
た部分をパターニングし、共振器方向で断面が逆メサ、
共振器と直交する方向で断面が順メサとなり、平面形状
が短冊状となる開口部（24ｂ）を形成する工程と、 前記第二導電型電流ブロック層（23）の上と前記開口部
（24ｂ）の内部に、前記第二導電型電流ブロック層（2
3）の厚さと同じかそれ以下の厚さで第一導電型光閉じ
込め層（25）を順メサ状に成長する工程と、 前記第一導電型光閉じ込め層（25）の上に発光層（26）
を形成する工程と、 前記発光層（26）の上に第二導電型光閉じ込め層（27）
を形成する工程とを有することを特徴とする半導体発光
装置の製造方法。11. A second-conductivity-type current blocking layer directly or through a first-conductivity-type semiconductor layer (22) on a first-conductivity-type semiconductor substrate (21) composed of a (001) plane-oriented semiconductor crystal. (23), a step of thinning a portion of the second conductivity type current blocking layer (23) excluding the vicinity of the end portion of the resonator, and a second conductivity type current blocking layer ( Patterning the thinned part of 23), the cross section is reverse mesa in the resonator direction,
A step of forming an opening (24b) having a rectangular shape in cross section in a direction orthogonal to the resonator, and a step of forming the opening (24b) on the second conductivity type current block layer (23) and the opening (24b). ) Inside the second conductivity type current blocking layer (2
A step of growing the first-conductivity-type optical confinement layer (25) in a forward mesa shape with a thickness equal to or less than that of 3), and a light-emitting layer (25) on the first-conductivity-type optical confinement layer (25). 26)
And a second conductivity type optical confinement layer (27) on the light emitting layer (26).
And a step of forming a semiconductor light emitting device.
チングストップ層（32）が形成されていることを特徴と
する請求項９、１０又は１１記載の半導体発光装置の製
造方法。12. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 9, 10 or 11, wherein an etching stop layer (32) is formed under the current blocking layer (23).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23201693A JPH0786679A (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Semiconductor light-emitting device and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23201693A JPH0786679A (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Semiconductor light-emitting device and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786679A true JPH0786679A (en) | 1995-03-31 |
Family
ID=16932642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23201693A Withdrawn JPH0786679A (en) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | Semiconductor light-emitting device and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786679A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299882A (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor opto-electrical element |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP23201693A patent/JPH0786679A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007299882A (en) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Semiconductor opto-electrical element |
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