JPH10144996A - Semiconductor laser element - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To mount a semiconductor laser element with low threshold current property and junction down by bringing the boundary of one impurity concentration of a clad layer closer to an active layer, and farther forming it at the interface between the wider region of a current passage and the narrower region of the current passage, or in the vicinity of the interface with the narrower region of the current passage. SOLUTION: A stack structure consisting of a buffer layer 2, a first conductivity type of clad layer 3, a light-guide layer 4, an active layer 5, a light-guide layer 6, and a second conductivity type clad layer 7 is made. Then, the boundary of the impurity concentration of the second conductivity type of clad layer 7 is arranged so as to come closer to the active layer 5, and further it is made at the interface of the regions a-b about 4000-5000Å in the direction of the cap layer which is the narrower region of the current passage from the section in contact with light-guide layer 6 being the wider region of the current passage. Moreover, the boundary of the impurity concentration of the second conductivity clad layer 7 is made at the boundary between the regions b and c on the side of the cap layer 8.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子に
関する。[0001] The present invention relates to a semiconductor laser device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】リッジ導波路構造の半導体レーザ素子
は、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法、有機金属気相成長
（ＭＯＶＰＥ）法等によって平坦な基板上に設けられた
レーザ動作層を用いて屈折率導波機構が形成されたもの
であり、極めて簡単な構造を有している。この半導体レ
ーザ素子は、活性層領域に量子井戸構造を採用できるの
で、１０ｍＡ程度の低閾値電流特性を容易に得ることが
可能である。2. Description of the Related Art A semiconductor laser device having a ridge waveguide structure has a refractive index using a laser operating layer provided on a flat substrate by a molecular beam epitaxy (MBE) method, a metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method, or the like. A waveguide mechanism is formed, and has a very simple structure. In this semiconductor laser device, since a quantum well structure can be adopted in the active layer region, a low threshold current characteristic of about 10 mA can be easily obtained.

【０００３】リッジ導波路構造の半導体レーザ素子の典
型的な例を図３に示す。この素子は、ｎ−ＧａＡｓ基板
３１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層３２、ｎ−ＡｌＧａ
Ａｓクラッド層３３、ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイ
ド層３４、ＧａＡｓ量子井戸活性層３５、ＡｌＧａＡｓ
屈折率傾斜型光ガイド層３６、ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッ
ド層３７、及びｐ−ＧａＡｓキャップ層３８をＭＢＥ法
によって成長させたものである。ＭＢＥ法による成長
後、ｐ−ＧａＡｓキャップ層３８の表面にストライプ状
のレジストマスクを形成し、このマスクの両側をｐ−ク
ラッド層３７の途中までエッチングにより除去して、リ
ッジ部３９を形成する。FIG. 3 shows a typical example of a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure. This element comprises an n-GaAs buffer layer 32, an n-AlGa
As clad layer 33, AlGaAs refractive index gradient type light guide layer 34, GaAs quantum well active layer 35, AlGaAs
The gradient index light guide layer 36, the p-AlGaAs cladding layer 37, and the p-GaAs cap layer 38 are grown by MBE. After the growth by the MBE method, a stripe-shaped resist mask is formed on the surface of the p-GaAs cap layer 38, and both sides of the mask are removed by etching to a part of the p-cladding layer 37 to form a ridge portion 39.

【０００４】その後、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ絶
縁膜４０を形成し、リッジ部３９上の平坦領域中のＳｉ
Ｎ絶縁膜４０の部分のみを選択的に除去する。次に、基
板３１を研磨して、１００μｍ程度の厚さにし、ｐ側電
極４１及びｎ側電極４２を形成した後、劈開法により各
素子を得る。After that, an SiN insulating film 40 is formed by a plasma CVD method, and Si in a flat region on the ridge portion 39 is formed.
Only the portion of the N insulating film 40 is selectively removed. Next, the substrate 31 is polished to a thickness of about 100 μm to form a p-side electrode 41 and an n-side electrode 42, and then each element is obtained by a cleavage method.

【０００５】このように作製された図３の半導体レーザ
素子では、活性領域は屈折率傾斜型の光ガイド層を有す
る量子井戸構造とされているので、その閾値電流は１０
ｍＡ程度の低い値である。また、このような素子はジャ
ンクションアップで実装され、容易にＣＷ発振が得られ
る。しかし、ジャンクションアップで実装した場合には
放熱特性が悪いので、高出力特性が悪い、或は信頼性が
低下する等の欠点がある。In the semiconductor laser device of FIG. 3 manufactured as described above, the active region has a quantum well structure having a gradient-index optical guide layer.
This is a low value of about mA. Further, such an element is mounted in a junction-up manner, so that CW oscillation can be easily obtained. However, when mounted in a junction-up manner, the heat dissipation characteristics are poor, so that there are drawbacks such as poor high-output characteristics or reduced reliability.

【０００６】図４に示す半導体レーザ素子はそれらの問
題を解消するためのものである。図４の素子では、ｐ−
クラッド層３７及びｐ−キャップ層３８を選択的にエッ
チングして、リッジ部３９を規定する２本の溝４３が形
成されている。このような素子のレーザ特性は、リッジ
部３９の形状（主に、リッジ部３９の幅とその両側のｐ
−クラッド層３７の残厚）により決定される。そのた
め、所望の特性を得るためには、リッジ部３９の形状を
精密に制御しなければならない。換言すれば、溝４３を
形成するエッチングを精密に行わなければならない。The semiconductor laser device shown in FIG. 4 is for solving those problems. In the device of FIG.
The cladding layer 37 and the p-cap layer 38 are selectively etched to form two grooves 43 defining a ridge portion 39. The laser characteristics of such an element depend on the shape of the ridge portion 39 (mainly, the width of the ridge portion 39 and the p on both sides thereof).
-Remaining thickness of the cladding layer 37). Therefore, in order to obtain desired characteristics, the shape of the ridge portion 39 must be precisely controlled. In other words, the etching for forming the groove 43 must be performed precisely.

【０００７】一方、このようなレーザ素子では、ｐ−ク
ラッド層３７の厚さは１μｍ以上とされ、活性領域から
ｐ−クラッド層３７へ滲み出た光がキャップ層３８によ
り吸収されることによる損失を小さくするようにしてい
る。また、キャップ層３８の厚さも０．５μｍ以上にさ
れるのが通常である。従って、リッジ部３９を形成する
ためには、厚さ１μｍ以上の半導体層を除去するエッチ
ングを行わなければならない。このようなエッチングの
精密制御は困難である（例えば、Ｏ．Ｗａｄａ他、Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．２１，ｐ．１０２
５（１９８５））。On the other hand, in such a laser device, the thickness of the p-cladding layer 37 is set to 1 μm or more, and the loss due to the absorption of light oozing from the active region to the p-cladding layer 37 by the cap layer 38. I try to make it smaller. Also, the thickness of the cap layer 38 is usually set to 0.5 μm or more. Therefore, in order to form the ridge portion 39, etching must be performed to remove the semiconductor layer having a thickness of 1 μm or more. Precise control of such etching is difficult (eg, O. Wada et al., El.
electron. Lett. , Vol. 21, p. 102
5 (1985)).

【０００８】ところで、ビデオディスク等のアナログ信
号を扱う分野等で使用される半導体レーザ素子には、極
めて良好な低雑音特性が要求される。このような分野で
は、レーザ構造を適切に制御して、自励発振現象が生ず
るようにし、発振スペクトルをマルチモード化し、各ス
ペクトルが広幅化されたレーザ素子が用いられている。[0008] By the way, semiconductor laser devices used in the field of handling analog signals such as video disks are required to have extremely good low noise characteristics. In such a field, a laser element is used in which the laser structure is appropriately controlled so that a self-excited oscillation phenomenon occurs, the oscillation spectrum is multimode, and each spectrum is widened.

【０００９】このような自励発振レーザ素子の一例を図
５に示す。図５のレーザ素子は、ＶＳＩＳ（Ｖ−ｃｈａ
ｎｎｅｌｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｎｅｒ Ｓｔ
ｒｉｐｅ）レーザと呼ばれるものであり、ｐ−ＧａＡｓ
基板５１上に、ｎ−ＧａＡｓ電流狭窄層５２、ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層５３、ｐ−ＡｌＧａＡｓ活性層５
４、ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層５５、ｎ−ＧａＡｓキ
ャップ層５６が液相成長法によって形成されている。ま
た、５７はｎ側電極、５８はｐ側電極である。FIG. 5 shows an example of such a self-pulsation laser element. The laser device shown in FIG. 5 has a VSIS (V-cha)
nnelled Substrate Inner St
Ripe) a laser called p-GaAs
On a substrate 51, an n-GaAs current confinement layer 52, p-Al
GaAs cladding layer 53, p-AlGaAs active layer 5
4. An n-AlGaAs cladding layer 55 and an n-GaAs cap layer 56 are formed by a liquid phase growth method. 57 is an n-side electrode, and 58 is a p-side electrode.

【００１０】電流狭窄層５２の表面から基板５１に達す
るＶ字形溝５９によってストライプ状の電流路が形成さ
れており、活性層５４の溝５９上の領域が発振領域とな
るようにされている。A V-shaped groove 59 extending from the surface of the current confinement layer 52 to the substrate 51 forms a stripe-shaped current path, and a region on the groove 59 of the active layer 54 serves as an oscillation region.

【００１１】図５のレーザ素子では、Ｖ字形溝５９の両
側のｐ−クラッド層５３の厚さを適度に大きくして（例
えば、０．３μｍ）、屈折率導波機構を弱めることによ
り自励発振が得られる（林他、信学技報 ＭＷ８４−２
４，ｐ．６５（１９８４））。そのためには、Ｖ字形溝
５９上方領域に於ける結晶成長を精密に制御する必要が
ある。ところが、このようなＶＳＩＳレーザの成長に用
いられる液相成長法では、そのような精密な制御は困難
であるため、再現性が劣り、製造歩留りが悪いという問
題がある。更に、ＶＳＩＳレーザは、低閾値電流化が困
難であり、閾値電流は５０ｍＡ程度である。In the laser device shown in FIG. 5, the thickness of the p-cladding layer 53 on both sides of the V-shaped groove 59 is appropriately increased (for example, 0.3 μm), and the self-excitation is performed by weakening the refractive index guiding mechanism. Oscillation is obtained (Hayashi et al., IEICE Technical Report MW84-2)
4, p. 65 (1984)). For that purpose, it is necessary to precisely control the crystal growth in the region above the V-shaped groove 59. However, in the liquid phase growth method used for growing such a VSIS laser, such precise control is difficult, so that there is a problem that reproducibility is inferior and production yield is poor. Further, it is difficult to reduce the threshold current of the VSIS laser, and the threshold current is about 50 mA.

【００１２】上述の自励発振は、図３及び図４に示した
リッジ導波路構造の半導体レーザ素子に於いて、リッジ
部３９の両側のｐ−クラッド層３７の残厚を適当に大き
くして屈折率導波機構を弱めることによって得ることが
できる。しかし、そのためにはリッジ部３９の幅やｐ−
クラッド層３７の残厚を精密に制御しなければならず、
前述と同様に１μｍ程度の厚い半導体層を精密にエッチ
ングするのは困難である。The above-mentioned self-sustained pulsation is achieved by appropriately increasing the remaining thickness of the p-cladding layer 37 on both sides of the ridge portion 39 in the semiconductor laser device having the ridge waveguide structure shown in FIGS. It can be obtained by weakening the refractive index guiding mechanism. However, for that purpose, the width of the ridge portion 39 and the p-
The remaining thickness of the cladding layer 37 must be precisely controlled,
As described above, it is difficult to accurately etch a semiconductor layer as thick as about 1 μm.

【００１３】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
半導体レーザ素子では、所望の特性（特に自励発振現
象）を得るためには、エッチングを精密に行わなければ
ならず、製造が困難である。また、再現性に劣り、歩留
りが悪いという問題もある。更には、ジャンクションア
ップでしか実装できない構造のものもあり、高出力特性
が悪く、信頼性が低下するという欠点がある。As described above, in order to obtain desired characteristics (especially, self-pulsation phenomenon), etching must be performed precisely in the conventional semiconductor laser device, which is difficult to manufacture. It is. There is also a problem that the reproducibility is poor and the yield is poor. Furthermore, there is a structure which can be mounted only by junction up, and has a drawback that high output characteristics are poor and reliability is reduced.

【００１４】本発明はこのような現状に鑑みてなされた
ものであり、製造が容易であり、再現性に優れ、歩留り
が高く、低閾値電流特性であり、しかもジャンクション
ダウンで実装することができる半導体レーザ素子を提供
することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and is easy to manufacture, excellent in reproducibility, high in yield, has low threshold current characteristics, and can be mounted with junction down. An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device.

【００１５】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、半導体基板上に、少なくとも第１導電型クラッド
層、活性層、第２導電型クラッド層からなる積層構造が
この順で形成され、前記クラッド層の少なくとも一方
は、その電流通路が、活性層から離れた領域で部分的に
狭くされてなると共に、前記電流通路のより狭い領域の
不純物濃度が、活性層により近く且つ電流通路のより広
い領域の不純物濃度よりも高く形成されてなり、前記不
純物濃度の境界が、活性層により近く且つ電流通路のよ
り広い領域と電流通路のより狭い領域との界面か、電流
通路のより狭い領域の前記界面近傍に形成されてなるこ
とを特徴としており、そのことにより上記目的が達成さ
れる。According to the semiconductor laser device of the present invention, a laminated structure comprising at least a first conductive type clad layer, an active layer and a second conductive type clad layer is formed on a semiconductor substrate in this order. At least one of the cladding layers has a current path partially narrowed in a region away from the active layer, and an impurity concentration in a narrower region of the current path is closer to the active layer and smaller than that of the current path. The impurity concentration is formed higher than the impurity concentration in the wide area, and the boundary of the impurity concentration is closer to the active layer and at the interface between the wider area of the current path and the narrower area of the current path, or in the area of the narrower current path. It is characterized by being formed in the vicinity of the interface, thereby achieving the above object.

【００１６】クラッド層において、その電流通路のより
狭い領域の不純物濃度をより高くすることにより抵抗が
下がり、また、電流通路のより広い領域の不純物濃度を
より低くすることにより動作電流を下げることが可能に
なる。In the cladding layer, the resistance is lowered by increasing the impurity concentration in a narrower area of the current path, and the operating current is reduced by lowering the impurity concentration in a wider area of the current path. Will be possible.

【００１７】[0017]

【発明の実施の形態】本発明を実施例について以下に説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments.

【００１８】図１（ａ）に本発明の一実施例の断面図を
示す。本実施例の製造工程を説明する。先ず、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板１上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層２、ｎ−Ａｌ
ＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガ
イド層４、ＧａＡｓ単一量子井戸活性層５、ＡｌＧａＡ
ｓ屈折率傾斜型光ガイド層６、Ｂｅドープのｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層７、及びＢｅドープのｐ−ＧａＡｓキ
ャップ層８をＭＢＥ法によって成長させた。ｐ−ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層７の厚さは約６０００Å，ｐ−ＧａＡ
ｓキャップ層８の厚さは約２０００Åとした。FIG. 1A is a sectional view of one embodiment of the present invention. The manufacturing process of this embodiment will be described. First, n-Ga
An n-GaAs buffer layer 2 and an n-Al
GaAs clad layer 3, AlGaAs graded-index optical guide layer 4, GaAs single quantum well active layer 5, AlGaAs
s-refractive index graded light guide layer 6, Be-doped p-AlG
An aAs cladding layer 7 and a Be-doped p-GaAs cap layer 8 were grown by MBE. p-AlG
The thickness of the aAs cladding layer 7 is about 6000Å, p-GaAs.
The thickness of the s cap layer 8 was about 2000 °.

【００１９】ｐ−クラッド層７のドーピング濃度は、図
１（ｂ）に示すように、光ガイド層６に接した部分から
キャップ層８の方向に約４０００〜５０００Åの領域
（ａ〜ｂの領域）では約１×１０¹⁸ｃｍ^-3とし、キャッ
プ層８側の領域（ｂ〜ｃの領域）では約８×１０¹⁸ｃｍ
^-3とし、ｂ〜ｃの領域のドーピング濃度は約５×１０¹⁸
〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3とするのが好適である。光ガイド層
側の領域（ａ〜ｂ）とキャップ層側の領域（ｂ〜ｃ）と
の間にはドーピング濃度の遷移領域を設けた。このドー
ピング濃度の変化はＢｅセルの温度を調整することによ
って行った。また、キャップ層８のドーピング濃度は該
キャップ層側の領域（ｂ〜ｃ）のそれと同じとした。As shown in FIG. 1B, the doping concentration of the p-cladding layer 7 is approximately 4000 to 5000 ° in the direction from the portion in contact with the light guide layer 6 to the cap layer 8 (the region a to b). ) Is about 1 × 10 ¹⁸ cm ^−3, and the area on the cap layer 8 side (areas b to c) is about 8 × 10 ¹⁸ cm ^−3.
−3, and the doping concentration in the regions b to c is about 5 × 10 ¹⁸
It is preferable to set it to １1 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ . A transition region of the doping concentration was provided between the region (ab) on the light guide layer side and the region (bc) on the cap layer side. This change in doping concentration was performed by adjusting the temperature of the Be cell. The doping concentration of the cap layer 8 was the same as that of the cap layer side regions (b to c).

【００２０】次に、フォトリソグラフィ法を用いてキャ
ップ層８上にストライプ状のレジストマスクを形成した
後、ｐ−クラッド層７の途中までエッチングを行ってリ
ッジ部１２（幅約２．５μｍ）を形成した。エッチング
は、キャップ層８（２０００Å）とｐ−クラッド層７の
約２０００Åの厚さの部分との合計約４０００Åの厚さ
の半導体層を除去するように行われ、リッジ部１２両側
のｐ−クラッド層７の残厚が４０００Å程度となるよう
にした。即ち、エッチングの界面とｐ−クラッド層７の
ドーピング濃度が変化する部分（ｂの部分）とがほぼ一
致するか、エッチングの界面が該部分よりも若干基板１
側にあるようにした。Next, after forming a stripe-shaped resist mask on the cap layer 8 using a photolithography method, etching is performed halfway through the p-cladding layer 7 to form the ridge portion 12 (about 2.5 μm in width). Formed. The etching is performed so as to remove the semiconductor layer having a total thickness of about 4000 .ANG. Including the cap layer 8 (2000 .ANG.) And the portion of the p-cladding layer 7 having the thickness of about 2000 .ANG. The remaining thickness of the layer 7 was about 4000 °. That is, the interface of the etching substantially coincides with the portion where the doping concentration of the p-cladding layer 7 changes (portion b), or the interface of the etching is slightly smaller than that of the substrate 1.
On the side.

【００２１】プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ絶縁層９を
約４０００Åの厚さに形成し、フォトリソグラフィ法を
用いてリッジ部１２上のＳｉＮ絶縁層９を選択的に除去
した。これにより、リッジ部１２の上面（即ち、キャッ
プ層８の表面）とＳｉＮ絶縁層９の表面とがほぼ一致す
る。前述の従来例と同様の基板１の研磨、電極１０及び
１１の形成、並びに劈開を行って半導体レーザ素子を得
た。The SiN insulating layer 9 was formed to a thickness of about 4000 ° by the plasma CVD method, and the SiN insulating layer 9 on the ridge portion 12 was selectively removed by photolithography. As a result, the upper surface of the ridge portion 12 (that is, the surface of the cap layer 8) and the surface of the SiN insulating layer 9 substantially match. Polishing of the substrate 1, formation of the electrodes 10 and 11, and cleavage were performed in the same manner as in the above-described conventional example to obtain a semiconductor laser device.

【００２２】本実施例では、リッジ部１２両側のｐ−ク
ラッド層７の厚さが約４０００Åとされているので、リ
ッジ部１２により形成されている屈折率導波機構は相当
弱くなっている。更に、エッチングの界面とｐ−クラッ
ド層７のドーピング濃度が変化する部分とがほぼ一致す
るか、エッチングの界面が該部分よりも若干基板１側に
あるようにされているので、ｐ−クラッド層７内での電
流の広がりは抑えられて小さなものになっている。In this embodiment, since the thickness of the p-cladding layer 7 on both sides of the ridge 12 is about 4000 °, the refractive index waveguide formed by the ridge 12 is considerably weak. Further, since the interface of the etching and the portion where the doping concentration of the p-cladding layer 7 changes substantially coincide, or the interface of the etching is slightly closer to the substrate 1 than the portion, the p-cladding layer The spread of the current in the inside 7 is suppressed and small.

【００２３】これらの理由により、本実施例の素子は自
励発振が容易に得られ、出力０．５〜８ｍＷの範囲で自
励発振が観測された。戻り光量３％以下では、相対雑音
強度は−１３５ｄＢ／Ｈｚ以下に抑制されており、良好
な雑音特性が得られた。また、発振閾値電流は１５〜２
０ｍＡであった。For these reasons, the device of the present embodiment easily obtained self-sustained pulsation, and self-sustained pulsation was observed in the output range of 0.5 to 8 mW. At a return light amount of 3% or less, the relative noise intensity was suppressed to -135 dB / Hz or less, and good noise characteristics were obtained. The oscillation threshold current is 15 to 2
It was 0 mA.

【００２４】リッジ部１２の上面とＳｉＮ絶縁層９の表
面とがほぼ一致しているので、本実施例の素子は活性層
領域側をマウントするジャンクションダウン方式で実装
することができる。従って、放熱特性が改善され、高出
力特性及び信頼性が改善される。本実施例素子の最大光
出力は７０ｍＷであった。また、高温雰囲気中（５０
℃）で光出力５ｍｗに於いて信頼性試験を行ったとこ
ろ、約４０００時聞以上安定して発振した。Since the upper surface of the ridge portion 12 and the surface of the SiN insulating layer 9 substantially coincide with each other, the device of this embodiment can be mounted by a junction-down method in which the active layer region side is mounted. Therefore, heat radiation characteristics are improved, and high output characteristics and reliability are improved. The maximum light output of the device of this example was 70 mW. In a high temperature atmosphere (50
When the reliability test was performed at a light output of 5 mw at a temperature of (.degree. C.), stable oscillation was observed for about 4000 hours or more.

【００２５】尚、リッジ部１２の側方を埋め込んでリッ
ジ部１２の上面とＳｉＮ絶縁層９の表面とがほぼ一致さ
せる構成を、図３に示す従来のリッジ導波路構造に適用
することは不可能ではない。しかし、そのためには、Ｓ
ｉＮ絶縁膜４０の厚さを１μｍ以上にしなければなら
ず、放熱効果が減少し、厚い絶縁層に起因するストレス
によって信頼性が低下する可能性がある。It should be noted that the configuration in which the sides of the ridge portion 12 are buried so that the upper surface of the ridge portion 12 and the surface of the SiN insulating layer 9 substantially match each other cannot be applied to the conventional ridge waveguide structure shown in FIG. Not possible. But for that, S
The thickness of the iN insulating film 40 must be 1 μm or more, and the heat radiation effect is reduced, and the reliability due to the stress caused by the thick insulating layer may be reduced.

【００２６】図２（ａ）に本発明の他の実施例を示す。
この実施例の積層構造は図１（ａ）の実施例のそれと略
同様であるが、キャップ層８を設けず、ｐ−クラッド層
７上部の深さ３０００Åの部分にＺｎ拡散領域１５を形
成した。リッジ部１２の高さ（即ち、ｐ−クラッド層７
をエッチングする深さ）は４０００Åとした。FIG. 2A shows another embodiment of the present invention.
The laminated structure of this embodiment is substantially the same as that of the embodiment of FIG. 1A, except that the cap layer 8 is not provided, and the Zn diffusion region 15 is formed at a depth of 3000 ° above the p-cladding layer 7. . The height of the ridge portion 12 (that is, the p-cladding layer 7
Is set to 4000 °.

【００２７】ｐ−クラッド層７のドーピング濃度は１×
１０¹⁸ｃｍ^-3とした。Ｚｎ拡散領域１５については、Ｚ
ｎ拡散によってその不純物濃度は３×１０¹⁹ｃｍ^-3程度
まで増加するので、この領域のｐ型不純物濃度は図２
（ｂ）に示すような変化をする。本実施例の各特性は上
述の実施例のそれらと同様であった。The doping concentration of the p-cladding layer 7 is 1 ×
It was 10 ¹⁸ cm ^-3 . For the Zn diffusion region 15, Z
Since the impurity concentration increases to about 3 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ due to the n-diffusion, the p-type impurity concentration in this region is as shown in FIG.
It changes as shown in FIG. The characteristics of the present embodiment were similar to those of the above-described embodiments.

【００２８】本実施例では、Ｚｎ拡散領域１５が形成さ
れているので、低抵抗の良好なコンタクトを形成するこ
とが可能である。また、キャップ層が形成されていない
ので、その厚さ分だけエッチング深さを小さくすること
ができ、エッチング制御がより容易になる。或いは、キ
ャップ層の厚さ分だけｐ−クラッド層７の厚さをより大
きくすることができるので、特性をより改善することが
できる。In this embodiment, since the Zn diffusion region 15 is formed, it is possible to form a good contact with low resistance. Further, since the cap layer is not formed, the etching depth can be reduced by the thickness of the cap layer, and the etching control becomes easier. Alternatively, the thickness of the p-cladding layer 7 can be increased by the thickness of the cap layer, so that the characteristics can be further improved.

【００２９】尚、上述の各実施例では活性層５は単一量
子井戸構造としたが、多重量子井戸構造とすることもで
きる。光ガイド層は屈折率傾斜型にする必要はなく、通
常のＳＣＨ型の構成であってもよい。Although the active layer 5 has a single quantum well structure in each of the above embodiments, it may have a multiple quantum well structure. The light guide layer does not need to be of a gradient refractive index type, and may have a normal SCH type configuration.

【００３０】また、上述の各実施例では、電流通路が、
クラッド層の上部に形成されたリッジ部により狭窄され
たリッジ導波路構造となっているが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば、ＳＡＳ（Self-Aligned
Structure）構造のように、クラッド層の中間の一部の
幅を狭くすることで電流通路が狭窄された構造であって
もよい。In each of the above embodiments, the current path is
Although the ridge waveguide structure is narrowed by a ridge portion formed above the cladding layer, the present invention is not limited to this. For example, a SAS (Self-Aligned)
Like the structure, the current path may be narrowed by reducing the width of the middle part of the cladding layer.

【００３１】また、実施例では電流通路がキャップ層側
のクラッド層にて狭窄された構造となっているが、例え
ばＶＳＩＳ構造のように基板側のクラッド層にて電流通
路が狭窄された構造であってもよい。In the embodiment, the current path is narrowed by the cladding layer on the cap layer side. However, for example, the current path is narrowed by the cladding layer on the substrate side like a VSIS structure. There may be.

【００３２】本発明の実施例においては、光ガイド層は
屈折率傾斜型の構成とするのが好ましい。また、第２の
クラッド層の厚さは４０００Å〜１００００Åの範囲と
するのが好適である。第２のクラッド層の厚さが４００
０Å〜６０００Åである場合には、第２のクラッド層の
ドーピング濃度は、第２の光ガイド層と接する厚さが少
なくとも１０００Åの部分において３×１０¹⁸ｃｍ^-3以
下とし、第２の光ガイド層とは反対側の部分では３×１
０¹⁸ｃｍ^-3よりも大きくするのが好ましい。In the embodiment of the present invention, it is preferable that the light guide layer has a gradient refractive index type structure. The thickness of the second cladding layer is preferably in the range of 4000 to 10000. The thickness of the second cladding layer is 400
When the angle is 0 ° to 6000 °, the doping concentration of the second cladding layer is set to 3 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less at a portion where the thickness in contact with the second light guide layer is at least 1000 °, 3 × 1 on the part opposite to the layer
It is preferably larger than 0 ¹⁸ cm ^-3 .

【００３３】尚、埋込層は高抵抗材料で構成されていて
もよいし、絶縁材料によって構成されていてもよい。The buried layer may be made of a high-resistance material or may be made of an insulating material.

【００３４】[0034]

【発明の効果】本発明によれば、リッジ部を高ドーピン
グにすることにより、リッジという最も電流通路の狭い
領域での抵抗を下げ、動作電圧の上昇を防止することが
可能になり、また、平坦部を低ドーピングにすることに
より、活性層近傍での不純物低減による自由電子吸収に
起因する光学損失低減と、平坦部での電流横広がりに起
因する無効電流低減とが可能となって、レーザ動作電流
の低減、延いては動作電圧の低減が可能となる。このよ
うに、動作電圧と動作電流を低減することにより、消費
電流を低減することが可能となる。According to the present invention, by making the ridge portion highly doped, it is possible to reduce the resistance in the ridge, which is the narrowest area of the current path, and to prevent an increase in operating voltage. By making the flat part low-doping, it is possible to reduce optical loss due to free electron absorption due to impurity reduction near the active layer and to reduce reactive current due to lateral current spreading in the flat part. The operating current can be reduced, and the operating voltage can be reduced. As described above, it is possible to reduce current consumption by reducing the operating voltage and the operating current.

【００３５】また、活性層近傍での横方向の不純物分布
が均一化されるため、光学モードへの不純物の影響を無
くし安定な発振モードを実現することが可能となる。Further, since the impurity distribution in the lateral direction near the active layer is made uniform, the influence of impurities on the optical mode can be eliminated and a stable oscillation mode can be realized.

【００３６】さらに、活性層近傍の不純物量が低減され
るため、信頼性を改善することが可能となる。Further, since the amount of impurities near the active layer is reduced, reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】（ａ）は本発明の一実施例の断面図、（ｂ）は
同図（ａ）に示す実施例中の第２のクラッド層より上方
のドーピング濃度の分布を模式的に示すグラフである。FIG. 1A is a cross-sectional view of one embodiment of the present invention, and FIG. 1B schematically shows a doping concentration distribution above a second cladding layer in the embodiment shown in FIG. It is a graph.

【図２】（ａ）は本発明の他の実施例の断面図、（ｂ）
は同図（ａ）に示す実施例中の第２のクラッド層より上
方のドーピング濃度の分布を模式的に示すグラフであ
る。FIG. 2A is a sectional view of another embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a graph schematically showing a doping concentration distribution above a second cladding layer in the embodiment shown in FIG.

【図３】従来例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional example.

【図４】従来例の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a conventional example.

【図５】従来例の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ ｎ−ＧａＡｓ基板、 ２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層、 ３ ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（第１のクラッド
層）、 ４ ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイド層（第１の光ガ
イド層）、 ５ ＧａＡｓ単一量子井戸活性層、 ６ ＡｌＧａＡｓ屈折率傾斜型光ガイド層（第２の光ガ
イド層）、 ７ ｐ−ＡｌＧａＡｓクラッド層（第２のクラッド
層）、 ８ ｐ−ＧａＡｓキャップ層、 ９ ＳｉＮ絶縁層、 １２ リッジ部、 １５ Ｚｎ拡散領域1 n-GaAs substrate, 2 n-GaAs buffer layer, 3 n-AlGaAs cladding layer (first cladding layer), 4 AlGaAs refractive index gradient type optical guiding layer (first optical guiding layer), 5 GaAs single quantum Well active layer, 6 AlGaAs gradient-index optical guide layer (second optical guide layer), 7 p-AlGaAs cladding layer (second cladding layer), 8 p-GaAs cap layer, 9 SiN insulating layer, 12 ridge Part, 15 Zn diffusion region

フロントページの続き (72)発明者 高橋 向星 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 細田 昌宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 早川 利郎 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Mukosei Takahashi 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside (72) Inventor Masahiro Hosoda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (72) Inventor Toshiro Hayakawa 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 半導体基板上に、少なくとも第１導電型
クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層からなる積
層構造がこの順で形成され、 前記クラッド層の少なくとも一方は、その電流通路が、
活性層から離れた領域で部分的に狭くされてなると共
に、前記電流通路のより狭い領域の不純物濃度が、活性
層により近く且つ電流通路のより広い領域の不純物濃度
よりも高く形成されてなり、 前記不純物濃度の境界が、活性層により近く且つ電流通
路のより広い領域と電流通路のより狭い領域との界面
か、電流通路のより狭い領域の前記界面近傍に形成され
てなることを特徴とする半導体レーザ素子。1. A laminated structure comprising at least a first conductive type clad layer, an active layer, and a second conductive type clad layer is formed on a semiconductor substrate in this order, and at least one of the clad layers has a current path. ,
The current path is narrowed partially in a region away from the active layer, and the impurity concentration in a narrower region of the current path is formed higher than the impurity concentration in a region closer to the active layer and a wider region of the current path; The boundary of the impurity concentration is formed near the interface between a wider area of the current path and a narrower area of the current path or near the interface in a narrower area of the current path. Semiconductor laser device.