JPH0846279A - Array type semiconductor laser device - Google Patents
Array type semiconductor laser deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はアレイ型半導体レーザ装
置に関し、特にレーザ素子が電気的に直列に接続された
アレイ型半導体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an array type semiconductor laser device, and more particularly to an array type semiconductor laser device in which laser elements are electrically connected in series.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車などの比較的小型の移動体に搭載
するレーザレーダは、小型でかつ安価であることが要求
されるため、その光源には半導体レーザが望ましい。し
かし遠距離の障害物を確実に捕捉するためには、パルス
駆動とはいえ、２０〜４０Ｗという、これまでの常識を
超える高出力が必要である。これ程の高出力を単一の半
導体レーザで得ることは困難で、通常は複数のチップを
積み上げるスタック型半導体レーザ装置もしくは、横に
並べるアレイ型半導体レーザ装置を採用せざるを得な
い。しかし、スタック型は低電流駆動ができるという利
点はあるが、チップ上にチップを積み重ね、半田付する
という非常に難易度が高いアセンブリ技術を必要とす
る。一方アレイ型は、アセンブリ自体は易しいが、各チ
ップが並列接続されているため、駆動に大電流を要し、
チップの発熱を招く。2. Description of the Related Art Since a laser radar mounted on a relatively small moving body such as an automobile is required to be small and inexpensive, a semiconductor laser is desirable as its light source. However, in order to reliably capture a long-distance obstacle, a high output of 20 to 40 W, which is beyond the conventional wisdom up to now, is required although it is pulse-driven. It is difficult to obtain such a high output with a single semiconductor laser, and normally, a stack type semiconductor laser device in which a plurality of chips are stacked or an array type semiconductor laser device arranged side by side must be adopted. However, the stack type has an advantage that it can be driven at a low current, but requires a very difficult assembly technique of stacking chips on a chip and soldering. On the other hand, in the array type, the assembly itself is easy, but since each chip is connected in parallel, a large current is required for driving,
This causes the chip to generate heat.
【０００３】図１２に従来のアレイ型半導体レーザ装置
の断面図を示す。図１２においてＮ型ＩｎＰ基板５の上
に、Ｎ型ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型Ｉ
ｎＰ層１が順に積層されてメサ型にエッチングされ、複
数のメサ型半導体レーザ素子が形成されている。FIG. 12 shows a sectional view of a conventional array type semiconductor laser device. In FIG. 12, an N-type InP layer 3, an InGaAsP active layer 2, and a P-type I are formed on an N-type InP substrate 5.
The nP layers 1 are sequentially stacked and etched into a mesa type to form a plurality of mesa type semiconductor laser devices.
【０００４】メサ型半導体レーザ素子の表面には、頂上
部を除いてＳｉＯ2絶縁膜９が形成され、頂上部にはＰ
型オーミック電極１７が形成されている。そして、Ｐ型
オーミック電極１７およびＳｉＯ2絶縁膜９の上部を覆
うように金メッキ層６が形成されている。隣合うメサ型
半導体レーザ素子の金メッキ層６は互いに接触せず、電
気的に絶縁されている。また、Ｎ型ＩｎＰ基板５のメサ
型半導体レーザ素子が形成された面とは反対の面上には
Ｎ型オーミック電極１８が形成され、各々のメサ型半導
体レーザ素子が共通に接続されている。An SiO 2 insulating film 9 is formed on the surface of the mesa type semiconductor laser device except for the top, and P is formed on the top.
A type ohmic electrode 17 is formed. Then, the gold plating layer 6 is formed so as to cover the P-type ohmic electrode 17 and the upper portion of the SiO 2 insulating film 9. The gold plating layers 6 of the adjacent mesa type semiconductor laser elements are not in contact with each other and are electrically insulated. An N-type ohmic electrode 18 is formed on the surface of the N-type InP substrate 5 opposite to the surface on which the mesa-type semiconductor laser element is formed, and the respective mesa-type semiconductor laser elements are commonly connected.
【０００５】ＩｎＧａＡｓＰ活性層２は、高出力を得る
ために活性層幅を５０μｍ程度としていわゆるブロード
エリア構造で形成されている。一般的にブロードエリア
構造の活性層幅は、電流注入が不均一にならにように５
０μｍ〜１００μｍの範囲で形成される。The InGaAsP active layer 2 has a so-called broad area structure with an active layer width of about 50 μm in order to obtain a high output. Generally, the width of the active layer of the broad area structure is 5 so that the current injection becomes uneven.
It is formed in the range of 0 μm to 100 μm.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このようなＩｎＧａＡ
ｓＰ活性層２を有するメサ型半導体レーザ素子は電気的
にアイソレーションされているため、等価回路としては
並列接続の関係にある。高出力を得るためには、各々の
ＩｎＧａＡｓＰ活性層２に大電流を注入する必用があ
り、複数のメサ型半導体レーザ素子を有するアレイ型半
導体レーザ装置において高出力を得るためには、全体と
して非常に大きな電流が必用となる。一方、電流の供給
量を増すと、アレイ型半導体レーザ装置の発熱量が増大
し、高出力化の大きな障害となるという問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] Such InGaA
Since the mesa semiconductor laser device having the sP active layer 2 is electrically isolated, the equivalent circuit has a parallel connection relationship. In order to obtain a high output, it is necessary to inject a large current into each InGaAsP active layer 2, and in order to obtain a high output in an array type semiconductor laser device having a plurality of mesa type semiconductor laser devices, it is extremely It requires a large current. On the other hand, when the amount of current supplied is increased, the amount of heat generated by the array-type semiconductor laser device is increased, which is a serious obstacle to higher output.
【０００７】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、レーザ素子を電気的に直列に接続
することで、大電流を供給せずとも高出力を達成するア
レイ型半導体レーザ装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and by connecting laser elements electrically in series, an array type semiconductor that achieves high output without supplying a large current. The purpose is to obtain a laser device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
係るアレイ型半導体レーザ装置は、共通の基板上に活性
層を含む半導体層を積層して形成された複数の半導体レ
ーザ素子を列状に配列して構成されるアレイ型半導体レ
ーザ装置において、前記基板を、前記半導体レーザ素子
の電流を前記半導体レーザ素子との接触面で遮る基板と
し、前記列状の複数の半導体レーザ素子をそれぞれの隣
接部分において電気的に絶縁する絶縁手段と、前記複数
の半導体レーザ素子を電気的に直列に接続する接続手段
とを備えている。According to another aspect of the present invention, there is provided an array type semiconductor laser device having a plurality of semiconductor laser elements formed by laminating semiconductor layers including an active layer on a common substrate. In the array-type semiconductor laser device configured to be arranged in a line, the substrate is a substrate that interrupts a current of the semiconductor laser element at a contact surface with the semiconductor laser element, and each of the plurality of columnar semiconductor laser elements is arranged. An insulating means for electrically insulating adjacent portions of the semiconductor laser and a connecting means for electrically connecting the plurality of semiconductor laser elements in series.
【０００９】請求項２記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項２記載のアレイ型半導体レーザ
装置において、前記半導体レーザ素子が前記活性層を含
む積層された半導体層を断面形状をメサ型に形成して得
られ、メサの頂上部、およびメサの基部の一方側に、第
１および第２の電極を有し、前記接続手段は、前記第１
および第２の電極上を除く全表面上に形成された絶縁層
と、前記絶縁層上に形成され、前記第１の電極と、隣合
う半導体レーザ素子の第２の電極とを接続する配線層と
を有している。An array type semiconductor laser device according to a second aspect of the present invention is the array type semiconductor laser device according to the second aspect, wherein the semiconductor laser element has a cross-sectional shape of a stacked semiconductor layer including the active layer. It is obtained by forming a mesa shape, and has first and second electrodes on the top of the mesa and on one side of the base of the mesa, and the connecting means is the first
And an insulating layer formed on the entire surface except on the second electrode, and a wiring layer formed on the insulating layer and connecting the first electrode and the second electrode of the adjacent semiconductor laser device. And have.
【００１０】請求項３記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項１あるいは請求項２記載のアレ
イ型半導体レーザ装置において、前記基板が前記半導体
レーザ素子との接触面に形成され、前記半導体レーザ素
子の電流を遮る電流遮断層を有している。An array type semiconductor laser device according to a third aspect of the present invention is the array type semiconductor laser device according to the first or second aspect, wherein the substrate is formed on a contact surface with the semiconductor laser element, It has a current blocking layer for blocking the current of the semiconductor laser device.
【００１１】請求項４記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項３記載のアレイ型半導体レーザ
装置において前記電流遮断層を、半絶縁性半導体層で形
成している。An array type semiconductor laser device according to a fourth aspect of the present invention is the array type semiconductor laser device according to the third aspect, wherein the current blocking layer is formed of a semi-insulating semiconductor layer.
【００１２】請求項５記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項３記載のアレイ型半導体レーザ
装置において前記電流遮断層を、前記半導体レーザ素子
の前記電流遮断層に直に接する半導体層とは異なった導
電型の半導体層で形成している。According to a fifth aspect of the present invention, in the array type semiconductor laser device according to the present invention, in the array type semiconductor laser device according to the third aspect, the current blocking layer is in direct contact with the current blocking layer of the semiconductor laser element. It is formed of a semiconductor layer having a conductivity type different from that of the layer.
【００１３】請求項６記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項１あるいは請求項２記載のアレ
イ型半導体レーザ装置において、前記基板が半絶縁性半
導体基板である 請求項７記載の本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置
は、請求項１〜請求項６の何れかに記載のアレイ型半導
体レーザ装置において、前記絶縁手段が、前記半導体レ
ーザ素子間に設けられた少なくとも前記半導体レーザ素
子と前記基板との接触面に達する深さの溝を有してい
る。An array type semiconductor laser device according to a sixth aspect of the present invention is the array type semiconductor laser device according to the first or second aspect, wherein the substrate is a semi-insulating semiconductor substrate. An array type semiconductor laser device according to the present invention is the array type semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 6, wherein the insulating means is provided at least between the semiconductor laser devices. And a groove having a depth reaching the contact surface with the substrate.
【００１４】請求項８記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の
アレイ型半導体レーザ装置において、前記絶縁手段が、
前記半導体レーザ素子間に設けられた少なくとも前記半
導体レーザ素子と前記基板との接触面に達する深さの半
絶縁性埋め込み層を有している。An array type semiconductor laser device according to an eighth aspect of the present invention is the array type semiconductor laser device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the insulating means is
The semiconductor laser device has a semi-insulating buried layer provided between the semiconductor laser devices and having a depth reaching at least a contact surface between the semiconductor laser devices and the substrate.
【００１５】請求項９記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置は、請求項１〜請求項６の何れかに記載の
アレイ型半導体レーザ装置において、前記絶縁手段が、
前記半導体レーザ素子間に設けられた少なくとも前記半
導体レーザ素子と前記基板との接触面に達する深さのイ
オン注入領域を有している。An array type semiconductor laser device according to a ninth aspect of the present invention is the array type semiconductor laser device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the insulating means is
It has an ion implantation region provided between the semiconductor laser elements at a depth reaching at least a contact surface between the semiconductor laser element and the substrate.
【００１６】[0016]
【作用】請求項１記載の本発明に係るアレイ型半導体レ
ーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を前記半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と、列状の複数の半
導体レーザ素子をそれぞれの隣接部分において電気的に
絶縁する絶縁手段と、複数の半導体レーザ素子を電気的
に直列に接続する接続手段とを備えているので、複数の
半導体レーザ素子はそれぞれ電気的に独立した素子とな
り、複数の半導体レーザ素子を電気的に直列に接続する
ことができる。According to the array type semiconductor laser device of the present invention, the substrate for interrupting the current of the semiconductor laser device at the contact surface with the semiconductor laser device and the plurality of semiconductor laser devices arranged in a row are respectively provided. Insulating means for electrically insulating adjacent portions of, and a connecting means for electrically connecting a plurality of semiconductor laser elements in series, the plurality of semiconductor laser elements are electrically independent elements, A plurality of semiconductor laser devices can be electrically connected in series.
【００１７】請求項２記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の断面形状を
メサ型とすることで、第１の電極と、隣合う半導体レー
ザ素子の第２の電極とが絶縁層上に形成した配線層によ
って接続することができ、隣合う半導体レーザ素子の第
２の電極から流入した電流が、配線層を通じて第１の電
極に与えられ、第１の電極を介して活性層を含む積層さ
れた半導体層中を流れ、自らの第２の電極に達すること
になる。この接続を繰り返すことで複数の半導体レーザ
素子を電気的に直列に接続することが達成される。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 2, the semiconductor laser element has a mesa cross-sectional shape so that the first electrode and the second semiconductor laser element adjacent to each other are formed. The electrodes can be connected to each other by a wiring layer formed on the insulating layer, and the current flowing from the second electrode of the adjacent semiconductor laser element is given to the first electrode through the wiring layer, so that the first electrode is connected to the first electrode. It flows through the stacked semiconductor layers including the active layer to reach its own second electrode. By repeating this connection, it is possible to electrically connect a plurality of semiconductor laser devices in series.
【００１８】請求項３記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子との接触面に
形成された電流遮断層を有する基板により、半導体レー
ザ素子の電流を当該電流遮断層によって遮ることができ
る。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 3, the substrate having the current blocking layer formed on the contact surface with the semiconductor laser element causes the current of the semiconductor laser element to flow through the current blocking layer. Can be blocked by.
【００１９】請求項４記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、電流遮断層を、半絶縁性半導体
層で形成することにより、半導体レーザ素子からの電流
を確実に遮断することができる。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 4, by forming the current blocking layer by the semi-insulating semiconductor layer, the current from the semiconductor laser element can be reliably blocked. it can.
【００２０】請求項５記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、電流遮断層を、半導体レーザ素
子の電流遮断層に直に接する半導体層とは異なった導電
型の半導体層で形成することにより、通電時には逆バイ
アスとなり半導体レーザ素子からの電流を遮断すること
ができる。According to another aspect of the array type semiconductor laser device of the present invention, the current blocking layer is formed of a semiconductor layer of a conductivity type different from the semiconductor layer directly contacting the current blocking layer of the semiconductor laser element. By doing so, it becomes a reverse bias when energized, and the current from the semiconductor laser device can be cut off.
【００２１】請求項６記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半絶縁性半導体基板の上に複数
の半導体レーザ素子が形成されることになり、半導体レ
ーザ素子の電流を遮断するための構成が容易に達成でき
る。According to the sixth aspect of the array type semiconductor laser device of the present invention, a plurality of semiconductor laser elements are formed on the semi-insulating semiconductor substrate, and the current of the semiconductor laser elements is cut off. The configuration for can be easily achieved.
【００２２】請求項７記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と併せて、絶縁手段
として、半導体レーザ素子間に、少なくとも半導体レー
ザ素子と基板との接触面に達する深さの溝を設けること
で、確実に半導体レーザ素子間の絶縁を保つことができ
る。According to the seventh aspect of the present invention, there is provided an array type semiconductor laser device in which the current of the semiconductor laser element is blocked by the contact surface between the semiconductor laser element and the semiconductor laser element. By providing at least a groove having a depth reaching the contact surface between the semiconductor laser element and the substrate, it is possible to reliably maintain insulation between the semiconductor laser elements.
【００２３】請求項８記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と併せて、絶縁手段
として、半導体レーザ素子間に、少なくとも半導体レー
ザ素子と基板との接触面に達する深さの半絶縁性埋め込
み層を設けることで、半導体レーザ素子間の電気的絶縁
を保つことができる。According to the eighth aspect of the present invention, there is provided an array type semiconductor laser device in which an insulating means is provided between the semiconductor laser elements together with the substrate for blocking the current of the semiconductor laser element at the contact surface with the semiconductor laser element. By providing the semi-insulating buried layer having a depth reaching at least the contact surface between the semiconductor laser element and the substrate, electrical insulation between the semiconductor laser elements can be maintained.
【００２４】請求項９記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と併せて、絶縁手段
として、半導体レーザ素子間に、少なくとも半導体レー
ザ素子と基板との接触面に達する深さのイオン注入領域
を設けることで、半導体レーザ素子間の電気的絶縁を保
つことができる。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 9, in addition to the substrate for interrupting the current of the semiconductor laser element at the contact surface with the semiconductor laser element, it serves as an insulating means between the semiconductor laser elements. By providing the ion-implanted region having a depth reaching at least the contact surface between the semiconductor laser device and the substrate, electrical insulation between the semiconductor laser devices can be maintained.
【００２５】[0025]
＜第１の実施例＞以下、本発明に係るアレイ型半導体レ
ーザ装置の第１の実施例を図１を用いて説明する。図１
はアレイ型半導体レーザ装置の断面図であって、Ｎ型Ｉ
ｎＰ基板５の上にＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４が形成
され、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の上にＮ型ＩｎＰ
層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型ＩｎＰ層１が順に
積層されてメサ型にエッチングされ、複数のメサ型半導
体レーザ素子が列状に形成されている。<First Embodiment> A first embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG.
1 is a sectional view of an array type semiconductor laser device, showing an N type I
The Fe-doped semi-insulating InP layer 4 is formed on the nP substrate 5, and the N-type InP is formed on the Fe-doped semi-insulating InP layer 4.
A layer 3, an InGaAsP active layer 2, and a P-type InP layer 1 are sequentially stacked and etched into a mesa type, so that a plurality of mesa type semiconductor laser devices are formed in a row.
【００２６】メサ型半導体レーザ素子間には、底部がＦ
ｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の表面に達する溝Ｌが設け
られ、溝Ｌによって各々のメサ型半導体レーザ素子が分
離され電気的に絶縁される構成となっている。Between the mesa type semiconductor laser elements, the bottom is F
A groove L reaching the surface of the e-doped semi-insulating InP layer 4 is provided, and each mesa semiconductor laser device is separated by the groove L and electrically insulated.
【００２７】ここで、便宜上図１中の向かって右側のメ
サ型半導体レーザ素子を右側素子、向かって左側のメサ
型半導体レーザ素子を左側素子と呼称する。以下、図２
〜図１１などの他の図においても同様に呼称する。Here, for the sake of convenience, the mesa type semiconductor laser element on the right side in FIG. 1 is called the right side element, and the mesa type semiconductor laser element on the left side in FIG. 1 is called the left side element. Hereinafter, FIG.
11 to 11 will be referred to similarly in other drawings such as FIG.
【００２８】右側素子および左側素子の表面には、頂上
部を除いてＳｉＯ2絶縁膜９が形成され、頂上部にはＰ
型オーミック電極７が形成されている。ＳｉＯ2絶縁膜
９は右側素子の左側面においては、頂上部端縁から溝Ｌ
の底面にかけて形成され、左側素子の右側面において
は、頂上部端縁から溝Ｌの手前にかけて形成され、メサ
構造の裾野にあたるＮ型ＩｎＰ層３上は開口部ＯＢとな
っている。A SiO 2 insulating film 9 is formed on the surfaces of the right-side element and the left-side element except for the top, and P is formed on the top.
A type ohmic electrode 7 is formed. On the left side surface of the right element, the SiO 2 insulating film 9 is formed from the top edge to the groove L.
On the bottom surface of the left element, and on the right side surface of the left element from the top edge to the front of the groove L, an opening OB is formed on the N-type InP layer 3 which is the skirt of the mesa structure.
【００２９】開口部ＯＢ上および溝Ｌの左側素子側の側
面には、Ｎ型オーミック電極８が形成され、開口部ＯＢ
上のＮ型オーミック電極８の上部から右側素子頂上部の
Ｐ型オーミック電極７上にかけて配線層として金メッキ
層６が形成されている。金メッキ層６は右側素子頂上部
のＰ型オーミック電極７上を覆って、頂上部端縁のＳｉ
Ｏ2絶縁膜９上まで達しているが、右側素子の右側面に
は金メッキ層６は形成されていない。この構成は左側素
子のさらに左側にある素子（図示せず）および、右側素
子のさらに右側にある素子（図示せず）との間でも同様
であり、このようなメサ型半導体レーザ素子が複数個１
列に配列されることによって所定の出力が得られること
になる。An N-type ohmic electrode 8 is formed on the opening OB and on the side surface of the groove L on the left element side, and the opening OB is formed.
The gold plating layer 6 is formed as a wiring layer from the upper portion of the upper N-type ohmic electrode 8 to the upper portion of the P-type ohmic electrode 7 on the top of the right element. The gold plating layer 6 covers the P-type ohmic electrode 7 on the top of the right element, and the Si of the top edge is formed.
Although reaching the O 2 insulating film 9, the gold plating layer 6 is not formed on the right side surface of the right element. This structure is the same between the element on the left side of the left element (not shown) and the element on the right side of the right element (not shown), and a plurality of such mesa type semiconductor laser elements are provided. 1
By arranging in columns, a predetermined output will be obtained.
【００３０】ここで、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の
上にＮ型ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型Ｉ
ｎＰ層１の３重積層構造で得られる半導体レーザ素子
は、単純な活性層構造であるダブルヘテロ構造の半導体
レーザ素子であり、最も一般的な素子である。本発明に
係るアレイ型半導体レーザ装置は半導体レーザ素子の活
性層構造に関するものではないため、このような単純な
構造を代表例として提示したが、単一量子井戸構造ある
いは多重量子井戸構造の活性層を有する半導体レーザ素
子であっても良い。単一量子井戸構造の半導体レーザ素
子であれば、より高出力のレーザ発振が可能である。Here, the N-type InP layer 3, the InGaAsP active layer 2, and the P-type I are formed on the Fe-doped semi-insulating InP layer 4.
The semiconductor laser device obtained by the triple stacked structure of the nP layer 1 is a semiconductor laser device having a double hetero structure having a simple active layer structure, and is the most general device. Since the array type semiconductor laser device according to the present invention is not related to the active layer structure of the semiconductor laser element, such a simple structure is presented as a typical example. However, the active layer having a single quantum well structure or a multiple quantum well structure is shown. It may be a semiconductor laser device having a. With a semiconductor laser device having a single quantum well structure, higher power laser oscillation is possible.
【００３１】また、本実施例ではＩｎＧａＡｓＰ活性層
２の両端にはＳｉＯ2絶縁膜９が直に接する構成となっ
ているが、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２を電流狭窄構造にす
ることによって、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２がＳｉＯ2絶
縁膜９に接することが防止され、半導体レーザ素子の動
作の信頼性を向上することができる。しかし、単一量子
井戸構造、多重量子井戸構造、電流狭窄構造などについ
て詳述することは本発明の本質ではないので説明は省略
する。Further, in the present embodiment, the SiO 2 insulating film 9 is in direct contact with both ends of the InGaAsP active layer 2, but the InGaAsP active layer 2 has a current confinement structure. Is prevented from coming into contact with the SiO 2 insulating film 9, and the reliability of the operation of the semiconductor laser device can be improved. However, the detailed description of the single quantum well structure, the multiple quantum well structure, the current confinement structure, and the like is not the essence of the present invention, and the description thereof will be omitted.
【００３２】次に動作について説明する。左側素子のＰ
型オーミック電極７から流入した電流は、ＩｎＧａＡｓ
Ｐ活性層２を通過した後、Ｎ型ＩｎＰ層３内を流れる。
Ｎ型ＩｎＰ層３はＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４上に形
成されているので、電流はＮ型ＩｎＰ基板５の方向には
流れず、Ｎ型オーミック電極８が形成された開口部ＯＢ
に集中する。すなわち、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４
は半導体レーザ素子からＮ型ＩｎＰ基板５の方向に流れ
ようとする電流を遮断する電流遮断層の役目をはたす。Next, the operation will be described. Left element P
The current flowing from the ohmic electrode 7 is InGaAs
After passing through the P active layer 2, it flows in the N-type InP layer 3.
Since the N-type InP layer 3 is formed on the Fe-doped semi-insulating InP layer 4, the current does not flow toward the N-type InP substrate 5, and the opening OB in which the N-type ohmic electrode 8 is formed is formed.
Concentrate on. That is, the Fe-doped semi-insulating InP layer 4
Serves as a current blocking layer for blocking the current flowing from the semiconductor laser element toward the N-type InP substrate 5.
【００３３】そして、左側素子と右側素子との間にはＦ
ｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４に達する溝Ｌが設けられて
いるので、左側素子のＮ型ＩｎＰ層３から右側素子のＮ
型ＩｎＰ層３に電流が直接流入することはなく、電流は
Ｎ型オーミック電極８を介して金メッキ層６に流れ、さ
らに右側素子のＰ型オーミック電極７を介して右側素子
のＩｎＧａＡｓＰ活性層２に注入される。Then, F is placed between the left element and the right element.
Since the groove L reaching the e-doped semi-insulating InP layer 4 is provided, the N-type InP layer 3 of the left element to the N-type of the right element
The current does not flow directly into the InP layer 3 of the type, the current flows into the gold plating layer 6 through the N-type ohmic electrode 8, and further into the InGaAsP active layer 2 of the right-side element through the P-type ohmic electrode 7 of the right-side element. Injected.
【００３４】このような構成により、メサエッチングに
より形成されたメサ型半導体レーザ素子の活性層をスタ
ック型半導体レーザ装置のように電気的に直列に接続す
ることが可能となる。従って、アレイ型半導体レーザ装
置のアセンブリの容易性を維持しつつ、低電流化を図る
ことができる。また、隣り合うメサ型半導体レーザ素子
間の電気的絶縁をエッチング溝を設けることにより達成
するので、絶縁が確実に得られ、安定度の高いレーザ出
力特性が得られる。With such a structure, the active layers of the mesa type semiconductor laser device formed by mesa etching can be electrically connected in series like a stack type semiconductor laser device. Therefore, it is possible to reduce the current while maintaining the ease of assembly of the array type semiconductor laser device. Further, since the electric insulation between the adjacent mesa type semiconductor laser elements is achieved by providing the etching groove, the insulation can be surely obtained and the laser output characteristic with high stability can be obtained.
【００３５】また、Ｎ型ＩｎＰ基板５の主面上に電流遮
断層としてＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４を形成するこ
とにより、コストが比較的安価な電流遮断機能を有する
基板が得られることになり、コスト的に安価なアレイ型
半導体レーザ装置を得ることができる。Further, by forming the Fe-doped semi-insulating InP layer 4 as a current blocking layer on the main surface of the N-type InP substrate 5, it is possible to obtain a substrate having a current blocking function at a relatively low cost. As a result, an inexpensive array type semiconductor laser device can be obtained.
【００３６】次に図２〜図６を用いて製造方法について
説明する。図２〜図６は本発明に係るアレイ型半導体レ
ーザ装置の製造方法を工程順に示した図である。Next, the manufacturing method will be described with reference to FIGS. 2 to 6 are views showing a method of manufacturing an array type semiconductor laser device according to the present invention in the order of steps.
【００３７】図２に示す工程において、まずＭＯＣＶＤ
法により、Ｎ型ＩｎＰ基板５上にＦｅドープ半絶縁性Ｉ
ｎＰ層４、Ｎ型ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、
Ｐ型ＩｎＰ層１を順次結晶成長させて積層構造を形成す
る。各層の厚さは、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４は約
１μｍ、Ｎ型ＩｎＰ層３は約３μｍ、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層２は約０．１μｍ、Ｐ型ＩｎＰ層１は約１μｍであ
る。なお、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４は１０ＭΩ／
ｃｍ以上の高抵抗を有するように形成される。In the step shown in FIG. 2, first, MOCVD is performed.
Fe-doped semi-insulating property I on the N-type InP substrate 5 by
nP layer 4, N-type InP layer 3, InGaAsP active layer 2,
The P-type InP layer 1 is sequentially crystal-grown to form a laminated structure. The thickness of each layer is about 1 μm for the Fe-doped semi-insulating InP layer 4, about 3 μm for the N-type InP layer 3, about 0.1 μm for the InGaAsP active layer 2, and about 1 μm for the P-type InP layer 1. The Fe-doped semi-insulating InP layer 4 has a resistance of 10 MΩ /
It is formed to have a high resistance of cm or more.
【００３８】次に図３に示す工程において、Ｐ型ＩｎＰ
層１、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｎ型ＩｎＰ層３をメサ
型にエッチングして複数のメサ構造を形成する。まず、
ストライプ幅約５０μｍ、ストライプ長３００μｍのパ
ターニングを行ない、化学エッチングによりメサ型スト
ライプを形成する。ここでストライプ間の距離は約３０
０μｍとする。Next, in the step shown in FIG. 3, P-type InP is used.
The layer 1, the InGaAsP active layer 2, and the N-type InP layer 3 are mesa-etched to form a plurality of mesa structures. First,
Patterning with a stripe width of about 50 μm and a stripe length of 300 μm is performed, and a mesa stripe is formed by chemical etching. The distance between stripes is about 30
0 μm.
【００３９】メサ型ストライプの頂上部からメサ型スト
ライプの裾野までの高さが３〜４μｍとなるようにエッ
チングする。この最初のエッチングでは、Ｆｅドープ半
絶縁性ＩｎＰ層４に達するようなエッチングは行わず、
各々のメサ型ストライプが所定の厚さを有するＮ型Ｉｎ
Ｐ層３でつながっている構造である。Etching is performed so that the height from the top of the mesa stripe to the skirt of the mesa stripe is 3 to 4 μm. In this first etching, etching that reaches the Fe-doped semi-insulating InP layer 4 is not performed,
N-type In in which each mesa-type stripe has a predetermined thickness
The structure is such that they are connected by the P layer 3.
【００４０】次に図３に示すように、隣り合うメサ型ス
トライプ間のＮ型ＩｎＰ層３上に、メサ型ストライプの
長手方向に沿って、幅約１０μｍのパターニングを行な
い、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４に達するように化学
エッチングを行なって溝Ｌを形成する。なお、溝Ｌの溝
幅は例えば５μｍ程度から５０μｍ程度の範囲であれ
ば、メサ型半導体レーザ素子間の電気的絶縁を保つこと
は可能である。Next, as shown in FIG. 3, patterning with a width of about 10 μm is performed on the N-type InP layer 3 between the adjacent mesa-type stripes along the longitudinal direction of the mesa-type stripes, and the Fe-doped semi-insulating property is obtained. The groove L is formed by performing chemical etching so as to reach the InP layer 4. If the groove width of the groove L is in the range of, for example, about 5 μm to about 50 μm, it is possible to maintain electrical insulation between the mesa semiconductor laser elements.
【００４１】ここで、溝幅を５μｍよりも小さくする場
合には、化学エッチングが困難であり、溝幅を５０μｍ
よりも大きくすると、アレイ型半導体レーザ装置の大き
さに制限があるので、必要数のメサ型半導体レーザ素子
が形成できないという理由で溝Ｌの溝幅の許容範囲を５
μｍ〜５０μｍとしたが、上記の理由を解消できるので
あれば、溝Ｌの溝幅の許容範囲を５μｍ以下あるいは５
０μｍ以上にまで広げることができる。Here, when the groove width is made smaller than 5 μm, it is difficult to carry out chemical etching, and the groove width is 50 μm.
If it is larger than this, the size of the array type semiconductor laser device is limited, and therefore, the allowable range of the groove width of the groove L is 5 because the required number of mesa type semiconductor laser elements cannot be formed.
The allowable range of the groove width of the groove L is 5 μm or less or 5 if the above reason can be solved.
It can be extended to 0 μm or more.
【００４２】なお、化学エッチングによる溝Ｌの深さ制
御をより厳密に行うのであれば、予めＮ型ＩｎＰ層３と
Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４との間に、例えばＮ型Ｉ
ｎＧａＡｓ層を形成し、エッチングストップ層として用
いても良い。また、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の代
わりに、Ｆｅドープ半絶縁性層ＩｎＧａＡｓ層を用いて
も良い。If the depth of the groove L is controlled more strictly by chemical etching, for example, an N type I layer is previously provided between the N type InP layer 3 and the Fe-doped semi-insulating InP layer 4.
An nGaAs layer may be formed and used as an etching stop layer. Further, instead of the Fe-doped semi-insulating InP layer 4, an Fe-doped semi-insulating layer InGaAs layer may be used.
【００４３】次に図４に示す工程において、メサ型スト
ライプの上にパターニングにより膜厚は２０００オング
ストローム程度のＳｉＯ2絶縁膜９を形成する。図４に
おける右側素子および左側素子の頂上部、および左側素
子のメサ構造の裾野にあたるＮ型ＩｎＰ層３上には、そ
れぞれ開口部ＯＴおよびＯＢが設けられ、溝Ｌの左側素
子側の側面とあわせてＳｉＯ2絶縁膜９が形成されない
領域となっている。なお、開口部ＯＢのＮ型ＩｎＰ層３
上における開口幅は約５０μｍである。Next, in a step shown in FIG. 4, a SiO 2 insulating film 9 having a film thickness of about 2000 angstrom is formed on the mesa stripe by patterning. Openings OT and OB are provided respectively on the tops of the right element and the left element in FIG. 4 and on the N-type InP layer 3 which is the skirt of the mesa structure of the left element, and are aligned with the side surface of the groove L on the left element side. In this region, the SiO 2 insulating film 9 is not formed. The N-type InP layer 3 in the opening OB
The upper opening width is about 50 μm.
【００４４】次に図５に示す工程において、開口部ＯＴ
にＰ型オーミック電極７を例えばＡｕ−Ｚｉ合金で形成
し、開口部ＯＢから溝Ｌの左側素子側の側面にかけてＮ
型オーミック電極８を例えばＣｒ−Ａｕ合金で形成す
る。Next, in the step shown in FIG. 5, the opening OT is formed.
The P-type ohmic electrode 7 is formed of, for example, an Au-Zi alloy, and N is formed from the opening OB to the side surface of the groove L on the left element side.
The ohmic electrode 8 is formed of, for example, a Cr—Au alloy.
【００４５】次に図６に示す工程において、Ｎ型オーミ
ック電極８からＰ型オーミック電極７にかけて各々のメ
サ型ストライプの左側面を覆うように金メッキ層６を形
成することで、電気的に直列に接続され、１列状に配置
された複数のメサ型半導体レーザ素子で構成されるアレ
イ型半導体レーザ装置が得られる。Next, in the step shown in FIG. 6, the gold plating layer 6 is formed from the N-type ohmic electrode 8 to the P-type ohmic electrode 7 so as to cover the left side surface of each mesa stripe, so that they are electrically connected in series. An array type semiconductor laser device including a plurality of mesa type semiconductor laser elements connected and arranged in a row is obtained.
【００４６】なお、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２の幅が１０
０μｍのメサ型半導体レーザ素子を４つ、１列状に配置
したアレイ型半導体レーザ装置によって、２０Ｗ以上の
出力を達成できることが確認されている。The width of the InGaAsP active layer 2 is 10
It has been confirmed that an output of 20 W or more can be achieved by an array type semiconductor laser device in which four 0 μm mesa type semiconductor laser elements are arranged in one row.
【００４７】図７に、４つのメサ型半導体レーザ素子を
１列状に配置したアレイ型半導体レーザ装置の構成の模
式図を示す。図７において各々のメサ型半導体レーザ素
子の断面構成は図１と同様であるので重複する説明は省
略する。図に示す矢印はレーザ光の出射方向を示す。FIG. 7 shows a schematic diagram of the configuration of an array type semiconductor laser device in which four mesa type semiconductor laser elements are arranged in one row. In FIG. 7, the cross-sectional structure of each mesa semiconductor laser device is the same as that in FIG. 1, so duplicated description will be omitted. The arrow shown in the figure indicates the emission direction of the laser light.
【００４８】＜第２の実施例＞以下、本発明に係るアレ
イ型半導体レーザ装置の第２の実施例を図８を用いて説
明する。図８はアレイ型半導体レーザ装置の断面図であ
って、Ｎ型ＩｎＰ基板５の上にＦｅドープ半絶縁性Ｉｎ
Ｐ層４が形成され、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の上
にＮ型ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型Ｉｎ
Ｐ層１が順に積層されてメサ型にエッチングされ、複数
のメサ型半導体レーザ素子が列状に形成されている。<Second Embodiment> A second embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view of the array type semiconductor laser device, in which Fe-doped semi-insulating In is formed on the N-type InP substrate 5.
The P layer 4 is formed, and the N-type InP layer 3, the InGaAsP active layer 2, and the P-type In are formed on the Fe-doped semi-insulating InP layer 4.
The P layers 1 are sequentially stacked and etched in a mesa type to form a plurality of mesa type semiconductor laser devices in a row.
【００４９】メサ型半導体レーザ素子間には、Ｆｅドー
プ半絶縁性ＩｎＰ層４の表面に達する深さの、Ｆｅドー
プ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層１０が設けられている。Ｆ
ｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層１０は図１を用いて
説明した第１の実施例おける溝Ｌを埋め込むように設け
られた層であって、その最上部は平坦部１２となってい
る。An Fe-doped semi-insulating InP buried layer 10 having a depth reaching the surface of the Fe-doped semi-insulating InP layer 4 is provided between the mesa type semiconductor laser devices. F
The e-doped semi-insulating InP buried layer 10 is a layer provided so as to fill the groove L in the first embodiment described with reference to FIG. 1, and its uppermost portion is the flat portion 12.
【００５０】その他の構成は図１を用いて説明した第１
の実施例とほぼ同様であり、右側素子および左側素子の
表面には、頂上部を除いてＳｉＯ2絶縁膜９が形成さ
れ、頂上部にはＰ型オーミック電極７が形成されてい
る。開口部ＯＢ上からＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込
み層１０上にかけてはＮ型オーミック電極８が形成さ
れ、開口部ＯＢ上のＮ型オーミック電極８の上部から右
側素子頂上部のＰ型オーミック電極７上にかけて金メッ
キ層６が形成されている。The other configuration is the first described with reference to FIG.
The SiO 2 insulating film 9 is formed on the surfaces of the right side element and the left side element except the top portion, and the P-type ohmic electrode 7 is formed on the top portion. An N-type ohmic electrode 8 is formed from above the opening OB to above the Fe-doped semi-insulating InP buried layer 10, and from above the N-type ohmic electrode 8 above the opening OB to above the P-type ohmic electrode 7 at the top of the right element. The gold-plated layer 6 is formed over.
【００５１】このＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層
１０を抵抗率が１０ＭΩ／ｃｍ以上となるように形成す
ることで、メサ型半導体レーザ素子間の電気的絶縁を確
保できる。このような構成では、Ｆｅドープ半絶縁性Ｉ
ｎＰ埋め込み層１０の形成後には、ＳｉＯ2絶縁層９お
よびＮ型オーミック電極８がＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ
埋め込み層１０の平坦部１２上に形成できるので、Ｓｉ
Ｏ2絶縁層９およびＮ型オーミック電極８の形成プロセ
スが容易になり、ＳｉＯ2絶縁層９およびＮ型オーミッ
ク電極８の形成不良に基づくアレイ型半導体レーザ装置
の製造歩留まりの低下を抑制できる。By forming the Fe-doped semi-insulating InP buried layer 10 so that the resistivity is 10 MΩ / cm or more, electrical insulation between the mesa type semiconductor laser devices can be secured. In such a configuration, Fe-doped semi-insulating property I
After the nP buried layer 10 is formed, the SiO 2 insulating layer 9 and the N-type ohmic electrode 8 are made of Fe-doped semi-insulating InP.
Since it can be formed on the flat portion 12 of the buried layer 10, Si
The formation process of the O 2 insulating layer 9 and the N-type ohmic electrode 8 can be facilitated, and the reduction in the manufacturing yield of the array-type semiconductor laser device due to the defective formation of the SiO 2 insulating layer 9 and the N-type ohmic electrode 8 can be suppressed.
【００５２】＜第３の実施例＞以下、本発明に係るアレ
イ型半導体レーザ装置の第３の実施例を図９を用いて説
明する。図９はアレイ型半導体レーザ装置の断面図であ
って、Ｎ型ＩｎＰ基板５の上にＦｅドープ半絶縁性Ｉｎ
Ｐ層４が形成され、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の上
にＮ型ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型Ｉｎ
Ｐ層１が順に積層されてメサ型にエッチングされ、複数
のメサ型半導体レーザ素子が列状に形成されている。<Third Embodiment> A third embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the array type semiconductor laser device, in which Fe-doped semi-insulating In is formed on the N-type InP substrate 5.
The P layer 4 is formed, and the N-type InP layer 3, the InGaAsP active layer 2, and the P-type In are formed on the Fe-doped semi-insulating InP layer 4.
The P layers 1 are sequentially stacked and etched in a mesa type to form a plurality of mesa type semiconductor laser devices in a row.
【００５３】メサ型半導体レーザ素子間には、注入幅約
１０μｍのＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４内に達するよ
うに１〜２μｍの深さのイオン注入領域１１が設けられ
ている。イオン注入領域１１は図１を用いて説明した第
１の実施例おける溝Ｌの代わりに設けられた層であっ
て、図３を用いて説明した第１の実施例の製造工程にお
いて、メサ型ストライプを形成後、溝Ｌの代わりに該当
領域にイオンビームを注入することで得られる領域であ
る。An ion implantation region 11 having a depth of 1 to 2 μm is provided between the mesa type semiconductor laser devices so as to reach the Fe-doped semi-insulating InP layer 4 having an implantation width of about 10 μm. The ion implantation region 11 is a layer provided in place of the groove L in the first embodiment described with reference to FIG. 1, and is a mesa type in the manufacturing process of the first embodiment described with reference to FIG. It is a region obtained by implanting an ion beam into the corresponding region instead of the groove L after forming the stripe.
【００５４】ここで用いられるイオン種はプロトン（水
素）であり、プロトンを半導体層に注入することで半導
体層が高抵抗層になるという特性を利用したものであ
る。なお、注入エネルギーは約２ＫｅＶである。The ionic species used here is a proton (hydrogen), and the characteristic that the semiconductor layer becomes a high resistance layer by injecting proton into the semiconductor layer is utilized. The implantation energy is about 2 KeV.
【００５５】また、プロトン以外にＯ（酸素）イオンや
Ｂ（ボロン）イオンを注入することによっても高抵抗層
を得ることができるが、その場合の注入エネルギーに
は、より高いエネルギーが必要となる。A high resistance layer can also be obtained by implanting O (oxygen) ions or B (boron) ions in addition to protons, but the implantation energy in that case requires higher energy. .
【００５６】このように、メサ型半導体レーザ素子間の
電気的絶縁を、イオン注入領域１１を設けることで確保
できるので、ＳｉＯ2絶縁層９およびＮ型オーミック電
極８が形成されるＮ型ＩｎＰ層３には大きな段差が生じ
ることなく、ＳｉＯ2絶縁膜９、ｎ型オーミック電極８
の形成プロセスが容易になり、ＳｉＯ2絶縁層９および
Ｎ型オーミック電極８の形成不良に基づくアレイ型半導
体レーザ装置の製造歩留まりの低下を抑制できる。As described above, the electrical insulation between the mesa type semiconductor laser devices can be secured by providing the ion-implanted region 11. Therefore, the SiO 2 insulating layer 9 and the N type InP layer on which the N type ohmic electrode 8 is formed. 3 does not have a large step, and the SiO 2 insulating film 9 and the n-type ohmic electrode 8 are formed.
Of the array type semiconductor laser device due to defective formation of the SiO 2 insulating layer 9 and the N-type ohmic electrode 8 can be suppressed.
【００５７】＜第４の実施例＞以下、本発明に係るアレ
イ型半導体レーザ装置の第４の実施例を図１０を用いて
説明する。図１０はアレイ型半導体レーザ装置の断面図
であって、Ｎ型ＩｎＰ基板５の上にＰ型ＩｎＰ層１４が
形成され、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４の上にＮ型Ｉ
ｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型ＩｎＰ層１が
順に積層されてメサ型にエッチングされ、複数のメサ型
半導体レーザ素子が列状に形成されている。<Fourth Embodiment> A fourth embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view of an array type semiconductor laser device, in which a P-type InP layer 14 is formed on an N-type InP substrate 5, and an N-type I is formed on a Fe-doped semi-insulating InP layer 4.
An nP layer 3, an InGaAsP active layer 2, and a P-type InP layer 1 are sequentially stacked and etched into a mesa type, and a plurality of mesa type semiconductor laser devices are formed in a row.
【００５８】Ｎ型ＩｎＰ基板５とＰ型ＩｎＰ層１４は、
通電時には逆バイアスとなるため、電流がＮ型ＩｎＰ基
板５に流れたり、電気的絶縁が破れることはない。その
他の構成は図１を用いて説明した第１の実施例と同様で
あるので重複する説明は省略する。The N-type InP substrate 5 and the P-type InP layer 14 are
When energized, a reverse bias is applied, so that current does not flow through the N-type InP substrate 5 and electrical insulation is not broken. The other structure is similar to that of the first embodiment described with reference to FIG. 1, and thus the duplicated description will be omitted.
【００５９】アレイ型半導体レーザ装置をこのように構
成することにより、高度な結晶成長技術が要求されるＦ
ｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４を形成せずとも、メサ型半
導体レーザ素子間の絶縁を保つことができるので、製造
プロセスを簡略化することができ、Ｆｅドープ半絶縁性
ＩｎＰ層４の形成不良に基づくアレイ型半導体レーザ装
置の製造歩留まりの低下を抑制できる。By constructing the array type semiconductor laser device in this manner, a high crystal growth technique is required.
Even if the e-doped semi-insulating InP layer 4 is not formed, the insulation between the mesa semiconductor laser devices can be maintained, so that the manufacturing process can be simplified, and the formation failure of the Fe-doped semi-insulating InP layer 4 can be achieved. It is possible to suppress a decrease in manufacturing yield of the array type semiconductor laser device based on.
【００６０】なお、図１０に示す構成は図１を用いて説
明した第１の実施例と同様に、メサ型半導体レーザ素子
間にエッチング溝を設けた構成であるが、図８を用いて
説明した第３の実施例と同様に、メサ型半導体レーザ素
子間にイオン注入領域１１を設けた構成であっても良
い。The structure shown in FIG. 10 is similar to the first embodiment described with reference to FIG. 1 except that etching grooves are provided between the mesa type semiconductor laser devices. Like the third embodiment, the ion implantation region 11 may be provided between the mesa type semiconductor laser devices.
【００６１】＜第５の実施例＞以下、本発明に係るアレ
イ型半導体レーザ装置の第４の実施例を図１１を用いて
説明する。図１１はアレイ型半導体レーザ装置の断面図
であって、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１５の上にＮ
型ＩｎＰ層３、ＩｎＧａＡｓＰ活性層２、Ｐ型ＩｎＰ層
１が順に積層されてメサ型にエッチングされ、複数のメ
サ型半導体レーザ素子が列状に形成されている。<Fifth Embodiment> A fourth embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of the array type semiconductor laser device, in which N is formed on the Fe-doped semi-insulating InP substrate 15.
The type InP layer 3, the InGaAsP active layer 2, and the P type InP layer 1 are sequentially stacked and etched into a mesa type, and a plurality of mesa type semiconductor laser devices are formed in a row.
【００６２】この構成においてはメサ型半導体レーザ素
子がＦｅドープ半絶縁性ＩｎＰ基板１５の上に形成され
ることになるので、高度な結晶成長技術が要求されるＦ
ｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層４を形成せずとも、メサ型半
導体レーザ素子間の絶縁を保つことができ、製造プロセ
スを簡略化することができ、Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ
層４の形成不良に基づくアレイ型半導体レーザ装置の製
造歩留まりの低下を抑制できる。In this structure, since the mesa type semiconductor laser device is formed on the Fe-doped semi-insulating InP substrate 15, an advanced crystal growth technique is required F
Even if the e-doped semi-insulating InP layer 4 is not formed, the insulation between the mesa type semiconductor laser devices can be maintained, the manufacturing process can be simplified, and the Fe-doped semi-insulating InP layer can be formed.
It is possible to suppress a decrease in manufacturing yield of the array-type semiconductor laser device due to a defective formation of the layer 4.
【００６３】なお、図１１に示す構成は図１を用いて説
明した第１の実施例と同様に、メサ型半導体レーザ素子
間にエッチング溝を設けた構成であるが、図８を用いて
説明した第３の実施例と同様に、メサ型半導体レーザ素
子間にイオン注入領域１１を設けた構成であっても良
い。The structure shown in FIG. 11 is similar to the first embodiment described with reference to FIG. 1 except that an etching groove is provided between the mesa type semiconductor laser devices, but it will be described with reference to FIG. Like the third embodiment, the ion implantation region 11 may be provided between the mesa type semiconductor laser devices.
【００６４】[0064]
【発明の効果】請求項１記載の本発明に係るアレイ型半
導体レーザ装置によれば、複数の半導体レーザ素子はそ
れぞれ電気的に独立した素子となり、複数の半導体レー
ザ素子を電気的に直列に接続することができるので、大
電流を供給せずとも高出力を達成するアレイ型半導体レ
ーザ装置を得ることができる。According to the array type semiconductor laser device of the first aspect of the present invention, the plurality of semiconductor laser elements are electrically independent elements, and the plurality of semiconductor laser elements are electrically connected in series. Therefore, it is possible to obtain an array type semiconductor laser device that achieves a high output without supplying a large current.
【００６５】請求項２記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、断面形状をメサ型にすることに
よって、絶縁層上に形成した配線層によって第１の電極
と、隣合う半導体レーザ素子の第２の電極とを接続する
ことを繰り返すことで、複数の半導体レーザ素子を電気
的に直列に接続することができるので、大電流を供給せ
ずとも高出力を達成するアレイ型半導体レーザ装置を得
ることができる。According to another aspect of the array type semiconductor laser device of the present invention, the semiconductor laser adjacent to the first electrode by the wiring layer formed on the insulating layer is formed by forming the cross section into a mesa shape. Since a plurality of semiconductor laser devices can be electrically connected in series by repeating connection with the second electrode of the device, an array type semiconductor laser achieving high output without supplying a large current. The device can be obtained.
【００６６】請求項３記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子との接触面に
形成された電流遮断層を有する基板により、半導体レー
ザ素子の電流を当該電流遮断層によって遮ることがで
き、全体が電流遮断機能を有する基板を用いる場合に比
べて、コスト的に安価なアレイ型半導体レーザ装置を得
ることができる。According to the array type semiconductor laser device of the third aspect of the present invention, the current of the semiconductor laser device is controlled by the substrate having the current blocking layer formed on the contact surface with the semiconductor laser device. It is possible to obtain an array-type semiconductor laser device which can be shielded by means of a substrate and which is inexpensive in cost as compared with the case where a substrate having a current interruption function is used as a whole.
【００６７】請求項４記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、電流遮断層を、半絶縁性半導体
層で形成することにより、半導体レーザ素子からの電流
を確実に遮断する、アレイ型半導体レーザ装置を得るこ
とができる。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 4, the current cut-off layer is formed of a semi-insulating semiconductor layer so that the current from the semiconductor laser element is cut off surely. Type semiconductor laser device can be obtained.
【００６８】請求項５記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、電流遮断層を、半導体レーザ素
子の電流遮断層に直に接する半導体層とは異なった導電
型の半導体層で形成することにより、通電時には逆バイ
アスとなるので半導体レーザ素子からの電流を遮断する
ことができ、高度な結晶成長技術が要求される半絶縁性
半導体層を形成せずとも、半導体レーザ素子の電流の遮
断を行うことができるので、製造プロセスを簡略化し
て、半絶縁性半導体層の形成に基づくアレイ型半導体レ
ーザ装置の製造歩留まりの低下を抑制する効果がある。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 5, the current blocking layer is formed of a semiconductor layer of a conductivity type different from the semiconductor layer directly contacting the current blocking layer of the semiconductor laser element. By doing so, the current is reversely biased when energized, so that the current from the semiconductor laser device can be blocked, and the current of the semiconductor laser device can be reduced without forming a semi-insulating semiconductor layer that requires a high crystal growth technique. Since the blocking can be performed, there is an effect that the manufacturing process is simplified and a decrease in manufacturing yield of the array-type semiconductor laser device based on the formation of the semi-insulating semiconductor layer is suppressed.
【００６９】請求項６記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半絶縁性半導体基板の上に複数
の半導体レーザ素子が形成されることになり、半導体レ
ーザ素子の電流を遮断するための構成が容易に達成で
き、製造プロセスを簡略化して、半絶縁性半導体層の形
成に基づくアレイ型半導体レーザ装置の製造歩留まりの
低下を抑制する効果がある。According to the array type semiconductor laser device of the sixth aspect of the present invention, a plurality of semiconductor laser elements are formed on the semi-insulating semiconductor substrate, and the current of the semiconductor laser element is cut off. Therefore, the manufacturing process can be easily achieved, and the manufacturing process can be simplified, and the manufacturing yield of the array-type semiconductor laser device based on the formation of the semi-insulating semiconductor layer can be suppressed.
【００７０】請求項７記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と併せて、絶縁手段
として、半導体レーザ素子間に、少なくとも半導体レー
ザ素子と基板との接触面に達する深さの溝を設けること
で、確実に半導体レーザ素子間の絶縁を保ったアレイ型
半導体レーザ装置を得ることができる。According to the seventh aspect of the present invention, there is provided an array type semiconductor laser device in which the current of the semiconductor laser element is blocked by the contact surface with the semiconductor laser element, and the semiconductor laser element is interposed between the semiconductor laser elements. By providing at least a groove having a depth reaching the contact surface between the semiconductor laser element and the substrate, it is possible to obtain an array type semiconductor laser device in which insulation between the semiconductor laser elements is surely maintained.
【００７１】請求項８記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と併せて、絶縁手段
として、半導体レーザ素子間に、少なくとも半導体レー
ザ素子と基板との接触面に達する深さの半絶縁性埋め込
み層を設けることで、半導体レーザ素子間の電気的絶縁
を保ち、かつ、埋め込み層上部の平坦部を介して半導体
レーザ素子を電気的に直列に接続することができ、配線
プロセスが容易になり、配線不良に基づくアレイ型半導
体レーザ装置の製造歩留まりの低下を抑制する効果があ
る。According to the eighth aspect of the present invention, there is provided an array type semiconductor laser device in which the current of the semiconductor laser element is blocked by the contact surface with the semiconductor laser element, and the semiconductor laser element is provided between the semiconductor laser elements as an insulating means. By providing a semi-insulating buried layer having a depth reaching at least the contact surface between the semiconductor laser device and the substrate, the electrical insulation between the semiconductor laser devices is maintained, and the semiconductor laser is provided via the flat portion above the buried layer. The elements can be electrically connected in series, the wiring process can be facilitated, and a reduction in the manufacturing yield of the array-type semiconductor laser device due to wiring failure can be suppressed.
【００７２】請求項９記載の本発明に係るアレイ型半導
体レーザ装置によれば、半導体レーザ素子の電流を半導
体レーザ素子との接触面で遮る基板と併せて、絶縁手段
として、半導体レーザ素子間に、少なくとも半導体レー
ザ素子と基板との接触面に達する深さのイオン注入領域
を設けることで、半導体レーザ素子間の電気的絶縁を保
ち、かつ、イオン注入領域上部の平坦部を介して半導体
レーザ素子を電気的に直列に接続することができ、配線
プロセスが容易になり、配線不良に基づくアレイ型半導
体レーザ装置の製造歩留まりの低下を抑制する効果があ
る。According to the array type semiconductor laser device of the present invention as defined in claim 9, in addition to the substrate for interrupting the current of the semiconductor laser element at the contact surface with the semiconductor laser element, it serves as an insulating means between the semiconductor laser elements. By providing an ion implantation region having a depth that reaches at least the contact surface between the semiconductor laser device and the substrate, electrical insulation between the semiconductor laser devices is maintained, and the semiconductor laser device is provided via the flat portion above the ion implantation region. Can be electrically connected in series, the wiring process can be facilitated, and a decrease in manufacturing yield of the array-type semiconductor laser device due to wiring failure can be suppressed.
【図１】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of an array type semiconductor laser device according to the present invention.
【図２】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment of the array-type semiconductor laser device according to the present invention.
【図３】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the array-type semiconductor laser device according to the present invention.
【図４】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the array-type semiconductor laser device according to the present invention.
【図５】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the array-type semiconductor laser device according to the present invention.
【図６】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例の製造工程を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the first example of the array-type semiconductor laser device according to the present invention.
【図７】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
１の実施例の構成を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic view showing a configuration of a first embodiment of an array type semiconductor laser device according to the present invention.
【図８】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
２の実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a second embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention.
【図９】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の第
３の実施例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a third embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention.
【図１０】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の
第４の実施例を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a fourth embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention.
【図１１】 本発明に係るアレイ型半導体レーザ装置の
第５の実施例を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing a fifth embodiment of the array type semiconductor laser device according to the present invention.
【図１２】 従来のアレイ型半導体レーザ装置を示す断
面図である。FIG. 12 is a sectional view showing a conventional array type semiconductor laser device.
１ Ｐ型ＩｎＰ層、２ ＩｎＧａＡｓＰ活性層、３ Ｎ
型ＩｎＰ層、４ Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ層（電流遮
断層）、５ Ｎ型ＩｎＰ基板、６ 金メッキ層（配線
層）、７ Ｐ型オーミック電極（第１の電極）、８ Ｎ
型オーミック電極（第２の電極）、９ ＳｉＯ2絶縁膜
（絶縁層）、Ｌ 溝（絶縁手段）、ＯＢ，ＯＴ 開口
部、１０ Ｆｅドープ半絶縁性ＩｎＰ埋め込み層（絶縁
手段）、１１イオン注入領域（絶縁手段）、１２ 平坦
部、１４ Ｐ型ＩｎＰ層、１５ Ｆｅドープ半絶縁性Ｉ
ｎＰ基板（半絶縁性半導体基板）。1 P-type InP layer, 2 InGaAsP active layer, 3 N
Type InP layer, 4 Fe-doped semi-insulating InP layer (current blocking layer), 5 N type InP substrate, 6 gold plating layer (wiring layer), 7 P type ohmic electrode (first electrode), 8 N
-Type ohmic electrode (second electrode), 9 SiO 2 insulating film (insulating layer), L 2 groove (insulating means), OB, OT opening, 10 Fe-doped semi-insulating InP buried layer (insulating means), 11 ion implantation Region (insulating means), 12 flat portion, 14 P-type InP layer, 15 Fe-doped semi-insulating property I
nP substrate (semi-insulating semiconductor substrate).
Claims (9)
積層して形成された複数の半導体レーザ素子を列状に配
列して構成されるアレイ型半導体レーザ装置において、 前記基板を、前記半導体レーザ素子の電流を前記半導体
レーザ素子との接触面で遮る基板とし、 前記列状の複数の半導体レーザ素子をそれぞれの隣接部
分において電気的に絶縁する絶縁手段と、 前記複数の半導体レーザ素子を電気的に直列に接続する
接続手段とを備えたことを特徴とするアレイ型半導体レ
ーザ装置。1. An array-type semiconductor laser device configured by arranging a plurality of semiconductor laser elements formed by stacking semiconductor layers including an active layer on a common substrate, wherein the substrate is A substrate that blocks the current of the semiconductor laser device at the contact surface with the semiconductor laser device, and an insulating unit that electrically insulates the plurality of columnar semiconductor laser devices at respective adjacent portions, and the plurality of semiconductor laser devices. An array-type semiconductor laser device comprising: a connecting unit that is electrically connected in series.
含む積層された半導体層を断面形状をメサ型に形成して
得られ、 メサの頂上部、およびメサの基部の一方側に、第１およ
び第２の電極を有し、 前記接続手段は、前記第１および第２の電極上を除く全
表面上に形成された絶縁層と、 前記絶縁層上に形成され、前記第１の電極と、隣合う半
導体レーザ素子の第２の電極とを接続する配線層とを有
することを特徴とする請求項１記載のアレイ型半導体レ
ーザ装置。2. The semiconductor laser device is obtained by forming stacked semiconductor layers including the active layer into a mesa-shaped cross-section. The semiconductor laser device has a first top on one side of the top of the mesa and one side of the base of the mesa. And a second electrode, wherein the connecting means is an insulating layer formed on the entire surface except on the first and second electrodes, and the first electrode formed on the insulating layer. 2. The array type semiconductor laser device according to claim 1, further comprising: a wiring layer that connects the second electrodes of adjacent semiconductor laser elements.
接触面に形成され、前記半導体レーザ素子の電流を遮る
電流遮断層を有する基板であることを特徴とする請求項
１あるいは請求項２記載のアレイ型半導体レーザ装置。3. The substrate according to claim 1, wherein the substrate has a current blocking layer which is formed on a contact surface with the semiconductor laser device and blocks a current of the semiconductor laser device. Array type semiconductor laser device.
形成することを特徴とする請求項３記載のアレイ型半導
体レーザ装置。4. The array-type semiconductor laser device according to claim 3, wherein the current blocking layer is formed of a semi-insulating semiconductor layer.
子の前記電流遮断層に直に接する半導体層とは異なった
導電型の半導体層で形成することを特徴とする請求項３
記載のアレイ型半導体レーザ装置。5. The current blocking layer is formed of a semiconductor layer having a conductivity type different from that of the semiconductor layer directly in contact with the current blocking layer of the semiconductor laser element.
The array type semiconductor laser device described.
とを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のアレイ
型半導体レーザ装置。6. The array type semiconductor laser device according to claim 1, wherein the substrate is a semi-insulating semiconductor substrate.
間に設けられた少なくとも前記半導体レーザ素子と前記
基板との接触面に達する深さの溝を有することを特徴と
する請求項１〜請求項６の何れかに記載のアレイ型半導
体レーザ装置。7. The insulating means includes a groove provided between the semiconductor laser elements and having a depth reaching at least a contact surface between the semiconductor laser element and the substrate. 7. The array type semiconductor laser device according to any one of 6.
間に設けられた少なくとも前記半導体レーザ素子と前記
基板との接触面に達する深さの半絶縁性埋め込み層を有
することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記
載のアレイ型半導体レーザ装置。8. The insulating means has a semi-insulating buried layer provided between the semiconductor laser elements and having a depth reaching at least a contact surface between the semiconductor laser element and the substrate. The array-type semiconductor laser device according to claim 1.
間に設けられた少なくとも前記半導体レーザ素子と前記
基板との接触面に達する深さのイオン注入領域を有する
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の
アレイ型半導体レーザ装置。9. The insulating means has an ion implantation region which is provided between the semiconductor laser elements and has a depth reaching at least a contact surface between the semiconductor laser element and the substrate. The array type semiconductor laser device according to claim 6.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6174369A JPH0846279A (en) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | Array type semiconductor laser device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP6174369A JPH0846279A (en) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | Array type semiconductor laser device |
Publications (1)
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|---|---|
| JPH0846279A true JPH0846279A (en) | 1996-02-16 |
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| JP (1) | JPH0846279A (en) |
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