JPH11284276A - Semiconductor laser device and its manufacture - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor laser device and a method for manufacturing the same to be formed in a less growth. SOLUTION: In a method for manufacturing a semiconductor laser device, an n-AlGaInP clad layer 42, a GaInP active layer 43, a p-GaInP cladding layer 44, a p-GaAs surface layer 45 having a film thickness of 3 Å, a p-AlGaInP block layer 46 and an n-GaAs block layer 47 are formed in sequence on an n-GaAs substrate 41 through a first continuous crystal growth such as MOVPE (metalorganic vapor phrase epitaxy) method. After grooves in the form of stripes are formed by selective etching, a p-AlGaAs contact layer 48 and a p-GaAs contact layer 49 are formed through a second crystal growth such as MOVPE method.

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、光通信用、民生用
及び産業機器用光源として用いられる半導体レーザ装置
及びその製造方法に係り、詳細には、活性層材料のバン
ドギャップよりも広い禁制帯エネルギを持つクラッド層
により完全に囲まれているダブルヘテロ構造を有する半
導体レーザ装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser device used as a light source for optical communication, consumer use, and industrial equipment and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a forbidden band wider than the band gap of an active layer material. The present invention relates to a semiconductor laser device having a double heterostructure completely surrounded by a cladding layer having energy and a method of manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】発振横モードを制御し単一モードの発振
を実現するため、液相成長法を用いた埋込みヘテロ構造
が多く採用されている。レーザの層構造は、例えば厚さ
１００ｎｍ程度のＧａＩｎＡｓＰ発光層とこれをバンド
ギャップの大きいＩｎＰ層で挟んだダブルヘテロ構造
（ＤＨ構造）からなっている。ここで埋込み構造とは、
活性層がそれよりもバンドギャップの大きな層で完全に
囲まれている構造をいう。2. Description of the Related Art In order to realize a single mode oscillation by controlling an oscillation transverse mode, a buried heterostructure using a liquid phase growth method is often employed. The layer structure of the laser has, for example, a double hetero structure (DH structure) in which a GaInAsP light emitting layer having a thickness of about 100 nm is sandwiched between InP layers having a large band gap. Here, the embedded structure is
A structure in which the active layer is completely surrounded by a layer having a larger band gap.

【０００３】埋込み構造は、屈折率差を利用してストラ
イプ状の活性層に光を閉じ込める働きと、活性層の外に
むだな電流が流れないようにする働きとを兼ねており、
通常ＩｎＰのｐｎｐｎ多層構造（電流ブロック層）を採
用している場合が多い。また、半導体レーザ装置のしき
い値電流は、温度依存性が大きく高温動作させるために
はしきい値電流の小さいことが必須条件になるが、上記
埋込み構造では、低いしきい値電流の半導体レーザ装置
を実現することができる。The buried structure has a function of confining light in a stripe-shaped active layer using a difference in refractive index and a function of preventing useless current from flowing outside the active layer.
Usually, a pnpn multilayer structure (current block layer) of InP is often used. In addition, the threshold current of the semiconductor laser device has a large temperature dependency, and it is essential that the threshold current be small in order to operate at high temperature. The device can be realized.

【０００４】この埋込み構造を持つ半導体レーザ装置を
簡易な製造工程で歩留まりよく作製するために、有機金
属の熱分解によるＭＯＶＰＥ（metalorganic vapor pha
se epitaxy：有機金属気相成長）法などを用いて例えば
３回の結晶成長で作製する方法がある。In order to manufacture a semiconductor laser device having this buried structure in a simple manufacturing process with a high yield, MOVPE (metal organic vapor phase) by thermal decomposition of an organic metal is used.
For example, there is a method in which a crystal is formed by, for example, three times of crystal growth using a se epitaxy (organic metal vapor phase epitaxy) method.

【０００５】図４は、ダブルヘテロ構造を有する半導体
レーザの構造を模式的に示す断面図であり、反射面方向
から見たレーザ結晶の断面構造の例である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a structure of a semiconductor laser having a double hetero structure, and is an example of a cross-sectional structure of a laser crystal viewed from a reflection surface direction.

【０００６】図４において、１１はｎ−ＧａＡｓ基板で
あり、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上には有機金属の熱分解に
よるＭＯＶＰＥ法などにより連続的に、ｎ−ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層１２、ＧａＩｎＰ活性層１３、ストライ
プ状のメサに加工されたｐ−ＧａＩｎＰクラッド層１
４、ｐ−ＧａＩｎＰコンタクト層（キャップ層）１６が
形成されている。また、図示は省略されているが、実際
にはｎ−ＧａＡｓ基板１１とｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層１２間にはｎ−ＧａＩｎＰバッファ層が、またｐ−
ＧａＩｎＰクラッド層１４上にはｐ−ＧａＩｎＰコンタ
クト層が順次形成されており、さらにｐ−ＧａＩｎＰコ
ンタクト層（キャップ層）１６にはｐ−電極（正電極）
が、またｎ−ＧａＡｓ基板１１にはｎ−電極（負電極）
が、順次形成された構造となっている。In FIG. 4, reference numeral 11 denotes an n-GaAs substrate, and an n-AlGaI substrate is continuously formed on the n-GaAs substrate 11 by MOVPE or the like by thermal decomposition of an organic metal.
nP cladding layer 12, GaInP active layer 13, p-GaInP cladding layer 1 processed into a stripe-shaped mesa
4. A p-GaInP contact layer (cap layer) 16 is formed. Although not shown, an n-GaInP buffer layer is provided between the n-GaAs substrate 11 and the n-AlGaInP clad layer 12, and a p-
A p-GaInP contact layer is sequentially formed on the GaInP cladding layer 14, and a p-electrode (positive electrode) is formed on the p-GaInP contact layer (cap layer) 16.
However, the n-GaAs substrate 11 has an n-electrode (negative electrode).
Are sequentially formed.

【０００７】ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１２、Ｇａ
ＩｎＰ活性層１３、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４
は、ｎ−ＧａＡｓ基板１１上に形成されたダブルヘテロ
構造部であり、発光波長に対応するエネルギーバンドギ
ャップのＧａＩｎＰ活性層１３を、この活性層１３より
もエネルギーバンドギャップの大きいｎ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層１２、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４
で挟んだダブルヘテロ構造となっている。このダブルヘ
テロ構造部上には、ｎ−ＧａＡｓブロック層１５が形成
されている。ｎ−ＧａＡｓブロック層１５により電流が
ストライプ部分に狭窄され、光の閉じ込めが行われる。The n-AlGaInP cladding layer 12, Ga
InP active layer 13, p-AlGaInP cladding layer 14
Is a double heterostructure portion formed on the n-GaAs substrate 11, and the GaInP active layer 13 having an energy band gap corresponding to the emission wavelength is changed to an n-AlGaIn having an energy band gap larger than the active layer 13.
P clad layer 12, p-AlGaInP clad layer 14
It has a double hetero structure sandwiched between. An n-GaAs block layer 15 is formed on the double hetero structure. The current is confined to the stripe portion by the n-GaAs block layer 15, and light is confined.

【０００８】ストライプ状のメサに加工されたｐ−Ｇａ
ＩｎＰクラッド層１４は、ＧａＩｎＰ活性層１３にキャ
リアを閉じ込める働きをするもので、この構造ではＧａ
ＩｎＰ活性層１３は平坦で水平方向でのキャリア閉じ込
めは生じないが、ＧａＩｎＰ活性層１３に接するｐ−Ｇ
ａＩｎＰクラッド層１４の厚さがＶ字形のリッジ構造に
変化しているために、ＧａＩｎＰ活性層１３付近を伝搬
するレーザ光に対して実効的な屈折率分布が水平方向に
形成され、光導波が行われる。[0008] p-Ga processed into a stripe-shaped mesa
The InP cladding layer 14 functions to confine carriers in the GaInP active layer 13, and in this structure,
Although the InP active layer 13 is flat and does not cause carrier confinement in the horizontal direction, the p-G
Since the thickness of the aInP cladding layer 14 has changed to a V-shaped ridge structure, an effective refractive index distribution is formed in the horizontal direction with respect to the laser light propagating near the GaInP active layer 13, and the optical waveguide is formed. Done.

【０００９】上記ダブルヘテロ構造を有する半導体レー
ザは、ＭＯＶＰＥ法などを用いて３回の結晶成長でレー
ザ構造が形成される。すなわち、図４の〜に示すよ
うに、ＤＨ構造（ＧａＩｎＰ系）の成長形成、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層１４のリッジエッチング後の
ｎ−ＧａＡｓブロック層１５の選択成長、ＳｉＯ2マ
スク除去後のｐ−ＧａＩｎＰコンタクト層１６成長であ
る。In the semiconductor laser having the above-mentioned double heterostructure, a laser structure is formed by crystal growth three times using the MOVPE method or the like. That is, as shown in FIG. 4 to, the growth and formation of the DH structure (GaInP system),
The selective growth of the n-GaAs block layer 15 after the ridge etching of the AlGaInP cladding layer 14 and the growth of the p-GaInP contact layer 16 after the removal of the SiO2 mask.

【００１０】このように３回の結晶成長でレーザ構造が
形成されることをさらに詳細に説明する。The formation of the laser structure by the three crystal growths will be described in more detail.

【００１１】図５及び図６は上記埋込みリッジ構造を有
する半導体レーザ装置の製造方法を説明するための工程
断面図であり（特開平８−５６０５２号公報参照）、反
射面方向から見たレーザ結晶の断面構造の例である。FIGS. 5 and 6 are process sectional views for explaining a method of manufacturing a semiconductor laser device having the above-mentioned buried ridge structure (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-56052). 2 is an example of the cross-sectional structure of FIG.

【００１２】まず、図５（ａ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板
２１の（１００）面上に、ＭＯＣＶＤ法により、図５
（ｂ）に示すように連続的に、ｎ−ＧａＩｎＰバッファ
層２２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２３、活性層２
４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２５、ＧａＩｎＰス
トッパ層２６、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層２７、ｐ
−ＧａＩｎＰクラッド層２８及びｐ−ＧａＩｎコンタク
ト層２９を順次成長してダブルヘテロ構造結晶を形成す
る。First, on the (100) plane of the n-GaAs substrate 21 shown in FIG.
As shown in (b), the n-GaInP buffer layer 22, the n-AlGaInP cladding layer 23, and the active layer 2 are continuously formed.
4, p-AlGaInP cladding layer 25, GaInP stopper layer 26, p-AlGaInP cladding layer 27, p
-A GaInP cladding layer 28 and a p-GaIn contact layer 29 are sequentially grown to form a double heterostructure crystal.

【００１３】ここまでが、上記ＤＨ構造（ＧａＩｎＰ
系）の成長形成である。Up to this point, the DH structure (GaInP)
System).

【００１４】次いで、図５（ｃ）に示すように、ｐ−Ｇ
ａＩｎコンタクト層２９上に、例えばシランガスの熱分
解と写真蝕刻によりストライプ状にＳｉＯ2マスク３０
を形成する。Next, as shown in FIG.
An SiO2 mask 30 is formed on the aIn contact layer 29 in a stripe shape by, for example, thermal decomposition of silane gas and photolithography.
To form

【００１５】次いで、図５（ｄ）に示すように、ＳｉＯ
2マスク３０を用いて例えば塩素系エッチャントにより
ｐ−ＧａＩｎコンタクト層２９、ｐ−ＧａＩｎＰクラッ
ド層２８及びｐ−ＧａＩｎＰクラッド層２７を選択エッ
チングして、ストライプ状メサのリッジを形成した。ウ
ェットエッチングによるリッジ作製のためＳｉＯ2マス
ク３０下部ではアンダーカットが進行する。この選択エ
ッチングはＧａＩｎＰストッパ層２６で止まる。Next, as shown in FIG.
The p-GaIn contact layer 29, the p-GaInP cladding layer 28, and the p-GaInP cladding layer 27 were selectively etched using, for example, a chlorine-based etchant using the two masks 30, thereby forming a stripe-shaped mesa ridge. Undercutting proceeds below the SiO2 mask 30 for the preparation of the ridge by wet etching. This selective etching stops at the GaInP stopper layer 26.

【００１６】次いで、図６（ｅ）に示すように、リッジ
が形成されたウエハ上に、ＭＯＶＰＥ法によりｎ−Ｇａ
Ａｓブロック層３１を成長した。このとき、例えばホス
フィンガス及びトリメチルガリウム有機金属ガス等のガ
ス流を選択導入することにより、ＳｉＯ2マスク３０上
にはＧａＡｓを成長させずｐ−ＧａＩｎコンタクト層２
９、ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層２８、ｐ−ＡｌＧａＩｎ
Ｐクラッド層２７の各側面及びＧａＩｎＰストッパ層２
６の上面にｎ−ＧａＡｓブロック層３１を成長させる。Next, as shown in FIG. 6E, n-Ga is formed on the wafer on which the ridge is formed by MOVPE.
An As block layer 31 was grown. At this time, by selectively introducing a gas flow such as a phosphine gas and a trimethylgallium organometallic gas, the p-GaIn contact layer 2 is formed without growing GaAs on the SiO2 mask 30.
9, p-GaInP cladding layer 28, p-AlGaIn
Each side surface of the P cladding layer 27 and the GaInP stopper layer 2
The n-GaAs block layer 31 is grown on the upper surface of the substrate 6.

【００１７】この成長が、上記リッジエッチング後の
ｎ−ＧａＡｓブロック層の選択成長である。This growth is the selective growth of the n-GaAs block layer after the ridge etching.

【００１８】次いで、図６（ｆ）に示すように、ＳｉＯ
2マスク３０をエッチングにより除去する。Next, as shown in FIG.
2 The mask 30 is removed by etching.

【００１９】次いで、図６（ｇ）に示すように、ＳｉＯ
2マスク３０を除去した後、ＭＯＣＶＤ法により全面に
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層３１を成長する。Next, as shown in FIG.
(2) After removing the mask 30, a p-GaAs contact layer 31 is grown on the entire surface by MOCVD.

【００２０】この成長が、上記ＳｉＯ2マスク除去後
のｐ−ＧａＩｎＰコンタクト層の成長である。This growth is the growth of the p-GaInP contact layer after removing the SiO 2 mask.

【００２１】その後、通常の電極付け工程によりｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層３１の上面にｐ−電極（図示せず）
を、ｎ−ＧａＡｓ基板２１の下面にｎ−電極（図示せ
ず）を被着することによって前記図４に示す構造のレー
ザ用ウエハを得る。このレーザ用ウエハをへき開してレ
ーザ素子を作製する。After that, p-G
A p-electrode (not shown) on the upper surface of the aAs contact layer 31
Is applied to the lower surface of the n-GaAs substrate 21 to obtain a laser wafer having the structure shown in FIG. The laser wafer is cleaved to produce a laser device.

【００２２】[0022]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のダブルヘテロ構造を有する半導体レーザ装置
にあっては、上述したように３回の結晶成長で作製され
ていたため、より少ない成長でレーザ構造が作製できる
ことが求められている。However, such a conventional semiconductor laser device having a double heterostructure is manufactured by three crystal growths as described above, so that the laser structure can be manufactured with less growth. Is required to be able to be produced.

【００２３】すなわち、ダブルヘテロ構造を有する半導
体レーザ装置を、より少ない成長で作製することができ
れば製造工程を簡略化することができ、高歩留まり及び
低価格化を実現することが可能になる。That is, if a semiconductor laser device having a double heterostructure can be manufactured with less growth, the manufacturing process can be simplified, and a high yield and a low price can be realized.

【００２４】本発明は、上述した従来の問題点を解消す
ることを目的とし、より少ない成長で作製することがで
きる半導体レーザ装置及びその製造方法を提供すること
を目的とする。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, and to provide a semiconductor laser device which can be manufactured with less growth and a method of manufacturing the same.

【００２５】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体レー
ザ装置は、半導体基板と、第１のクラッド層、活性層及
び第２のクラッド層からなり、半導体基板上に形成され
たダブルヘテロ構造部と、ダブルヘテロ構造部上に形成
されストライプ状溝を有する電流阻止層と、ダブルヘテ
ロ構造部及び電流阻止層上に形成されたコンタクト層と
を備えたセルフアライン構造の半導体レーザ装置におい
て、電流阻止層が、半導体基板上にダブルヘテロ構造部
を結晶成長する工程で作製されたことを基本構成とす
る。A semiconductor laser device according to the present invention comprises a semiconductor substrate, a first cladding layer, an active layer and a second cladding layer, and is formed on a double heterostructure portion formed on the semiconductor substrate. A self-aligned semiconductor laser device comprising a current blocking layer formed on the double heterostructure portion and having a stripe-shaped groove, and a contact layer formed on the double heterostructure portion and the current blocking layer. The basic configuration is that the layer is manufactured in a step of crystal-growing a double heterostructure on a semiconductor substrate.

【００２６】上記成長工程は、１回の結晶成長を行うこ
とにより作製されたことを特徴とする。The above-mentioned growth step is characterized by being produced by performing one crystal growth.

【００２７】上記電流阻止層は、ｎ型ＧａＡｓ又はｐ型
ＡｌＧａＩｎＰ／ｎ型ＧａＡｓであってもよい。The current blocking layer may be made of n-type GaAs or p-type AlGaInP / n-type GaAs.

【００２８】また、上記半導体レーザ装置は、ダブルヘ
テロ構造部上に、量子効果によりレーザ光を吸収しない
ような膜厚を有する表面層を備えたものであってもよ
く、この表面層は、ｐ型ＧａＡｓであってもよい。Further, the semiconductor laser device may have a surface layer having a film thickness that does not absorb laser light due to a quantum effect on the double hetero structure portion. Type GaAs may be used.

【００２９】上記コンタクト層は、電流阻止層形成後の
２回目の結晶成長工程で作製されたものであってもよ
く、また、上記コンタクト層は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ／ｐ
型ＧａＡｓ又はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ／ｐ型ＧａＡｓであ
ってもよい。The contact layer may be formed in the second crystal growth step after the formation of the current blocking layer, and the contact layer may be formed of p-type AlGaAs / p.
GaAs or p-type AlGaInP / p-type GaAs may be used.

【００３０】上記半導体基板及び各半導体層は、III−
Ｖ族半導体からなるものであってもよい。The above-mentioned semiconductor substrate and each semiconductor layer are made of III-
It may be made of a group V semiconductor.

【００３１】本発明に係る半導体レーザ装置の製造方法
は、半導体基板上に、第１のクラッド層、活性層及び第
２のクラッド層からなるダブルヘテロ構造部と、ダブル
ヘテロ構造部上に電流阻止層を有機金属を用いた化学気
相成長法により上記順に連続して成長形成する工程と、
電流阻止層上にエッチングマスクを形成する工程と、エ
ッチングマスクを用いて電流阻止層を選択エッチング
し、ストライプ状溝を形成する工程と、ダブルヘテロ構
造部及び電流阻止層上にコンタクト層を成長形成する工
程とを含むことを特徴とする。According to the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, a double heterostructure portion including a first cladding layer, an active layer and a second cladding layer is formed on a semiconductor substrate, and a current is blocked on the double heterostructure portion. A step of continuously growing and forming the layers in the above order by a chemical vapor deposition method using an organic metal,
A step of forming an etching mask on the current blocking layer, a step of selectively etching the current blocking layer using the etching mask to form a stripe-shaped groove, and a step of growing and forming a contact layer on the double heterostructure portion and the current blocking layer And a step of performing

【００３２】[0032]

【発明の実施の形態】本発明に係る半導体レーザ装置及
びその製造方法は、ダブルヘテロ構造を有する半導体レ
ーザの構造に適用することができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor laser device and a method of manufacturing the same according to the present invention can be applied to a semiconductor laser having a double heterostructure.

【００３３】図１は本発明の実施形態の半導体レーザ装
置の構造を示す断面図であり、本実施形態はセルフアラ
イン構造を有する半導体レーザ装置をＧａＩｎＰ系材料
で作製した赤色レーザの構造例である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention. This embodiment is an example of a red laser structure in which a semiconductor laser device having a self-aligned structure is manufactured from a GaInP-based material. .

【００３４】図１において、４１はｎ−ＧａＡｓ基板で
あり、ｎ−ＧａＡｓ基板４１上には有機金属の熱分解に
よるＭＯＶＰＥ法などにより連続的に１回目の結晶成長
で、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２、ＧａＩｎＰ活
性層４３、ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４、所定の膜厚
を有するｐ−ＧａＡｓ表面層４５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ
ブロック層４６及びｎ−ＧａＡｓブロック層４７（電流
阻止層）が形成されている。また、ストライプ状溝形成
後、ＭＯＶＰＥ法などにより２回目の結晶成長で、ｐ−
ＡｌＧａＡｓコンタクト層（キャップ層）４８及びｐ−
ＧａＡｓコンタクト層（キャップ層）４９が形成されて
いる。また、図示は省略されているが、実際にはｎ−Ｇ
ａＡｓ基板４１とｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２間
にはｎ−ＧａＩｎＰバッファ層が、またｐ−ＧａＩｎＰ
クラッド層４４上にはｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４及
びｐ−ＧａＩｎＰストッパ層が順次形成されており、さ
らにｐ−ＧａＡｓコンタクト層４９にはｐ−電極（正電
極）が、またｎ−ＧａＡｓ基板４１にはｎ−電極（負電
極）が、順次形成された構造となっている。In FIG. 1, reference numeral 41 denotes an n-GaAs substrate. An n-AlGaInP cladding layer 42 is formed on the n-GaAs substrate 41 by the first crystal growth by MOVPE or the like by thermal decomposition of an organic metal. , A GaInP active layer 43, a p-GaInP cladding layer 44, a p-GaAs surface layer 45 having a predetermined thickness, a p-AlGaInP
A block layer 46 and an n-GaAs block layer 47 (current blocking layer) are formed. After the formation of the stripe-shaped grooves, the p-type is formed by the second crystal growth by MOVPE or the like.
AlGaAs contact layer (cap layer) 48 and p-
A GaAs contact layer (cap layer) 49 is formed. Although illustration is omitted, actually nG
An n-GaInP buffer layer is provided between the aAs substrate 41 and the n-AlGaInP cladding layer 42, and a p-GaInP
A p-GaInP cladding layer 44 and a p-GaInP stopper layer are sequentially formed on the cladding layer 44, and a p-electrode (positive electrode) is formed on the p-GaAs contact layer 49, and a p-electrode (positive electrode) is formed on the n-GaAs substrate 41. Has a structure in which n-electrodes (negative electrodes) are sequentially formed.

【００３５】本レーザ構造の特徴的な部分としては、セ
ルフアライン構造において、１回目の結晶成長で、ｐ−
ＡｌＧａＩｎＰブロック層４６及びｎ−ＧａＡｓブロッ
ク層４７からなるブロック層を成長させ、選択エッチン
グによりストライプ状溝を形成したことにある。また、
ｐ−ＧａＡｓ表面層４５としては、量子効果によりレー
ザ光を吸収しないような厚みに設定する。具体的には、
厚み３０Åの薄膜とする。さらに、２回目の結晶成長
で、キャップ層となるｐ−ＡｌＧａＡｓコンタクト層４
８及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層４９を連続成長させ
る。A characteristic part of the present laser structure is that in the self-aligned structure, p-type
That is, a block layer including an AlGaInP block layer 46 and an n-GaAs block layer 47 is grown, and a stripe-shaped groove is formed by selective etching. Also,
The thickness of the p-GaAs surface layer 45 is set so that laser light is not absorbed by the quantum effect. In particular,
It is a thin film having a thickness of 30 °. Further, in the second crystal growth, a p-AlGaAs contact layer 4 serving as a cap layer is formed.
8 and the p-GaAs contact layer 49 are continuously grown.

【００３６】ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２、Ｇａ
ＩｎＰ活性層４３、ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４及び
ｐ−ＧａＡｓ表面層４５は、ｎ−ＧａＡｓ基板４１上に
形成されたダブルヘテロ構造部であり、発光波長に対応
するエネルギーバンドギャップのＧａＩｎＰ活性層４３
を、このＧａＩｎＰ活性層４３よりもエネルギーバンド
ギャップの大きいｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２、
ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４で挟んだダブルヘテロ構
造となっている。ＧａＩｎＰ活性層４３は、ＭＱＷ（mu
ltiple quantum well：多重量子井戸）構造とすること
ができる。上記ダブルヘテロ構造部及びブロック層の詳
細な成長方法については図２及び図３により後述する。The n-AlGaInP cladding layer 42, Ga
The InP active layer 43, the p-GaInP cladding layer 44, and the p-GaAs surface layer 45 are double heterostructures formed on the n-GaAs substrate 41, and have the energy band gap corresponding to the emission wavelength.
The n-AlGaInP cladding layer 42 having a larger energy band gap than the GaInP active layer 43,
It has a double hetero structure sandwiched between p-GaInP cladding layers 44. The GaInP active layer 43 has an MQW (mu
ltiple quantum well) structure. A detailed method of growing the double heterostructure and the block layer will be described later with reference to FIGS.

【００３７】このセルフアライン構造では、電流狭窄
は、ストライプ状溝が形成されたｐ−ＡｌＧａＩｎＰブ
ロック層４６及びｎ−ＧａＡｓブロック層４７で行わ
れ、光導波はストライプに加工されたｐ−ＧａＩｎＰク
ラッド層４４の、電流狭窄された部分により行われる。In this self-aligned structure, current confinement is performed in the p-AlGaInP block layer 46 and the n-GaAs block layer 47 in which the stripe-shaped groove is formed, and the optical waveguide is formed in the p-GaInP clad layer processed into the stripe. 44, which is performed by the current confined portion.

【００３８】次に、このセルフアライン構造を有する半
導体レーザ装置を作製する方法について説明する。Next, a method of manufacturing a semiconductor laser device having this self-aligned structure will be described.

【００３９】図２は上記半導体レーザ装置の製造方法を
説明するための工程断面図である。また、図３は本レー
ザ構造を成長する場合の具体例であり、成長順序、その
材料、組成、厚み、キャリア濃度等を示したものであ
る。FIG. 2 is a process sectional view for explaining a method of manufacturing the semiconductor laser device. FIG. 3 shows a specific example when the present laser structure is grown, and shows a growth order, a material, a composition, a thickness, a carrier concentration, and the like.

【００４０】まず、図２（ａ）に示すｎ−ＧａＡｓ基板
４１の（１００）面上に、ＭＯＣＶＤ法により、図２
（ｂ）に示すように連続的に１回目の結晶成長で、厚さ
０．５μｍのｎ−ＧａＡｓバッファ層５１、厚さ０．３
μｍのｎ−Ｇａ0.51Ｉｎ0.49Ｐ層（図示略）、厚さ０．
８μｍのｎ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＩｎＰクラッド層４２、Ｇ
ａＩｎＰ活性層４３、厚さ０．２μｍのアンドープｐ−
Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＩｎＰクラッド層（図示略）、厚さ０．
２μｍのｐ−Ａｌ0.7Ｇａ0.3ＩｎＰクラッド層４４、厚
さ０．０２μｍのｐ−ＧａＩｎＰストッパ層５２、厚さ
３０Åのｐ−ＧａＡｓ表面層４５、厚さ０．０１μｍの
ｐ−Ａｌ0.49Ｇａ0.51ＩｎＰブロック層４６及び厚さ１
μｍのｎ−ＧａＡｓブロック層４７を順次成長してダブ
ルヘテロ構造結晶及びブロック層を形成した。ＧａＩｎ
Ｐ活性層４３の詳細な構造は、図３に示される。なお、
上記ダブルヘテロ構造は一例であって上記以外の材料、
組成、結晶成長等を用いてもよい。First, on the (100) plane of the n-GaAs substrate 41 shown in FIG.
As shown in (b), the n-GaAs buffer layer 51 having a thickness of 0.5 μm and a thickness of 0.3
μm n-Ga0.51In0.49P layer (not shown), thickness of 0.1 μm
8 μm n-Al0.7Ga0.3InP cladding layer 42, G
aInP active layer 43, undoped p-
Al0.7Ga0.3InP cladding layer (not shown), thickness 0.
2 μm p-Al0.7Ga0.3InP clad layer 44, 0.02 μm thick p-GaInP stopper layer 52, 30 ° thick p-GaAs surface layer 45, 0.01 μm thick p-Al0.49Ga0.51InP Block layer 46 and thickness 1
A μm n-GaAs block layer 47 was sequentially grown to form a double heterostructure crystal and a block layer. GaIn
The detailed structure of the P active layer 43 is shown in FIG. In addition,
The above-mentioned double hetero structure is an example and a material other than the above,
Composition, crystal growth, or the like may be used.

【００４１】本レーザ構造では、１回目の結晶成長でダ
ブルヘテロ構造部の最上層に、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰブロ
ック層４６及びｎ−ＧａＡｓブロック層４７からなるブ
ロック層を成長させておくことを特徴とする。また、本
発明者等は、ＧａＩｎＰ系材料の場合には、本実施形態
のように薄膜化したｐ−ＧａＡｓ表面層４５を成長した
多層構造にする必要があることを見出した。このｐ−Ｇ
ａＡｓ表面層４５は、量子効果によりレーザ光を吸収し
ないような厚み、例えば３０Åの薄膜とする。The present laser structure is characterized in that a block layer composed of a p-AlGaInP block layer 46 and an n-GaAs block layer 47 is grown on the uppermost layer of the double heterostructure in the first crystal growth. . In addition, the present inventors have found that in the case of a GaInP-based material, it is necessary to form a multilayer structure in which a thinned p-GaAs surface layer 45 is grown as in the present embodiment. This pG
The aAs surface layer 45 is a thin film having a thickness of, for example, 30 ° that does not absorb laser light due to the quantum effect.

【００４２】次いで、図２（ｃ）に示すように、ｎ−Ｇ
ａＡｓブロック層４７上に、例えばシランガスの熱分解
と写真蝕刻によりストライプ以外の部分にレジストマス
ク５３を形成した。Next, as shown in FIG.
On the aAs block layer 47, a resist mask 53 was formed in a portion other than the stripes by, for example, thermal decomposition of silane gas and photolithography.

【００４３】次いで、図２（ｄ）に示すように、レジス
トマスク５３を用いて例えば燐酸＋メタノール系エッチ
ャントにより３０℃で３分選択エッチングしてｎ−Ｇａ
Ａｓブロック層４７をエッチングし、さらに、例えばＨ
Ｂｒ＋ＨＣｌ系エッチャントにより３０℃で３秒選択エ
ッチングしてｐ−Ａｌ0.49Ｇａ0.51ＩｎＰブロック層４
６をエッチングしてストライプ状溝５４を形成した。Then, as shown in FIG. 2D, n-Ga is selectively etched at 30 ° C. for 3 minutes using a resist mask 53 using, for example, a phosphoric acid + methanol-based etchant.
The As block layer 47 is etched, and further, for example, H
P-Al0.49Ga0.51InP block layer 4 by selective etching at 30 ° C. for 3 seconds with a Br + HCl based etchant
6 was etched to form a striped groove 54.

【００４４】次いで、図２（ｅ）に示すように、レジス
トマスク５３をエッチングにより除去する。Next, as shown in FIG. 2E, the resist mask 53 is removed by etching.

【００４５】次いで、図２（ｆ）に示すように、レジス
トマスク５３を除去した後、ＭＯＣＶＤ法などにより２
回目の結晶成長で、厚さ１μｍのｐ−ＡｌＧａＡｓコン
タクト層４８及び厚さ０．３μｍのｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層４９からなるキャップ層を連続成長してレーザ結
晶構造を得た。本実施形態では、キャップ層として２回
目の結晶成長で、ｐ−ＡｌＧａＡｓ／ｐ−ＧａＡｓを連
続成長させているが、これに代えてｐ−ＡｌＧａＩｎＰ
／ｐ−ＧａＡｓを成長させてもよい。Next, as shown in FIG. 2F, after removing the resist mask 53, the resist mask 53 is removed by MOCVD or the like.
In the third crystal growth, a cap layer composed of a p-AlGaAs contact layer 48 having a thickness of 1 μm and a p-GaAs contact layer 49 having a thickness of 0.3 μm was continuously grown to obtain a laser crystal structure. In the present embodiment, p-AlGaAs / p-GaAs is continuously grown in the second crystal growth as the cap layer, but instead of p-AlGaInP,
/ P-GaAs may be grown.

【００４６】その後、通常の電極付け工程によりｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層４９の上面にｐ−電極を、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板４１の下面にｎ−電極を被着することによって
レーザ用ウエハを完成し、このレーザ用ウエハをへき開
してレーザ素子を作製する。なお、共振器の反射面は、
結晶の割れ易い（１１０）へき開面をへき開して用い
る。Thereafter, the p-G
A p-electrode is provided on the upper surface of the aAs contact layer 49 and n-Ga
A laser wafer is completed by attaching an n-electrode to the lower surface of the As substrate 41, and the laser wafer is cleaved to produce a laser element. The reflection surface of the resonator is
Cleaved (110) cleavage plane where crystal is easily broken.

【００４７】以上説明したように、本実施形態に係る半
導体レーザ装置では、ｎ−ＧａＡｓ基板４１上に、ＭＯ
ＶＰＥ法などにより連続的に１回目の結晶成長で、ｎ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４２、ＧａＩｎＰ活性層４
３、ｐ−ＧａＩｎＰクラッド層４４、膜厚３０Åのｐ−
ＧａＡｓ表面層４５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰブロック層４
６及びｎ−ＧａＡｓブロック層４７を順次成長させ、ま
た、選択エッチングによるストライプ状溝形成後、ＭＯ
ＶＰＥ法などにより２回目の結晶成長で、ｐ−ＡｌＧａ
Ａｓコンタクト層４８及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層４
９を成長させるようにしたので、図１の、に示すよ
うに、２回の結晶成長で従来例と同じ機能を有する半導
体レーザ装置を作製することができ、製造工程を簡略化
して、高歩留まり及び低価格化を実現することができ
る。As described above, in the semiconductor laser device according to the present embodiment, the MO is formed on the n-GaAs substrate 41.
In the first crystal growth continuously by VPE method, n-
AlGaInP cladding layer 42, GaInP active layer 4
3, p-GaInP cladding layer 44, p-
GaAs surface layer 45, p-AlGaInP block layer 4
6 and an n-GaAs block layer 47 are sequentially grown.
In the second crystal growth by VPE or the like, p-AlGa
As contact layer 48 and p-GaAs contact layer 4
As shown in FIG. 1, a semiconductor laser device having the same function as that of the conventional example can be manufactured by two crystal growths, thereby simplifying the manufacturing process and increasing the yield. And cost reduction can be realized.

【００４８】また、ＩｎＧａＡｌＰ系の材料で半導体レ
ーザを実現できたことにより光情報処理用光源として極
めて有効である。Further, the fact that a semiconductor laser can be realized by using an InGaAlP-based material is extremely effective as a light source for optical information processing.

【００４９】なお、上記実施形態では、セルフアライン
構造の半導体レーザ装置をＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系材
料で作製しているが、III−Ｖ族半導体で構成された他
の化合物半導体、例えばＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ系材料
でも同様に適用できることは言うまでもない。また、ダ
ブルヘテロ構造部上にストライプ状溝を有する電流阻止
層が形成されたストライプ構造を含むものであればどの
ような構造でもよく、セルフアライン構造という名称に
は限定されない。In the above-described embodiment, the semiconductor laser device having a self-aligned structure is made of an InP / InGaAsP-based material. However, another compound semiconductor made of a III-V group semiconductor, for example, a GaAs / AlGaAs-based material is used. However, it goes without saying that the same can be applied. In addition, any structure including a stripe structure in which a current blocking layer having a stripe-shaped groove is formed on the double hetero structure portion may be used, and the name is not limited to the self-aligned structure.

【００５０】また、上記実施形態の半導体レーザ装置に
おいて、ｎ型をｐ型とし、ｐ型をｎ型とした構造であっ
てもよく、また、コンタクト層（キャップ層）、電極等
はどのような構造であってもなんら問題はない。また、
半導体層の材料、例えばＡｌＧａＩｎＰ層のＡｌ組成
は、ＡｌxＧａ1-xＩｎＰでｘが０．１〜１．０の範囲で
もよい。In the semiconductor laser device of the above embodiment, the structure may be such that the n-type is p-type and the p-type is n-type, and the contact layer (cap layer), the electrode, etc. There is no problem with the structure. Also,
The material of the semiconductor layer, for example, the Al composition of the AlGaInP layer may be AlxGa1-xInP and x may be in the range of 0.1 to 1.0.

【００５１】また、上記各実施形態では、電流阻止層を
選択エッチングにより形成する方法を示しているが、選
択エッチングに限らずどのような方法で作製したもので
もよい。例えば、ドライエッチング法により作製したも
のでもよい。Further, in each of the above embodiments, the method of forming the current blocking layer by selective etching is described. However, the method is not limited to the selective etching and may be formed by any method. For example, one manufactured by a dry etching method may be used.

【００５２】また、上記各実施形態はＭＯＶＰＥ法によ
り連続的に結晶成長させているが、これに限定されるも
のではなく、ＶＰＥ（vapor phase epitaxy：気相成
長）法を用いてもよいことは勿論である。In each of the above embodiments, the crystal is continuously grown by the MOVPE method. However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to use the vapor phase epitaxy (VPE) method. Of course.

【００５３】さらに、上記実施形態に係る半導体レーザ
装置及びその製造方法が、上述した構造をとるものであ
れば、どのような構成でもよく、その製造プロセス、基
板、半導体材料の種類、エッチャント等は上記実施形態
に限定されない。Further, the semiconductor laser device and the method for manufacturing the same according to the above embodiment may have any structure as long as it has the above-mentioned structure. The manufacturing process, substrate, type of semiconductor material, etchant, etc. It is not limited to the above embodiment.

【００５４】[0054]

【発明の効果】本発明に係る半導体レーザ装置及びその
製造方法は、セルフアライン構造の半導体レーザ装置に
おいて、電流阻止層が、半導体基板上にダブルヘテロ構
造部を結晶成長する工程で作製されているので、２回の
結晶成長で半導体レーザ装置を作製することができ、製
造工程を簡略化して、高歩留まり及び低価格化を実現す
ることができる。According to the semiconductor laser device and the method of manufacturing the same according to the present invention, in a semiconductor laser device having a self-aligned structure, a current blocking layer is formed in a step of crystal-growing a double heterostructure on a semiconductor substrate. Therefore, a semiconductor laser device can be manufactured by two crystal growths, the manufacturing process can be simplified, and a high yield and a low price can be realized.

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

【図１】本発明を適用した実施形態に係る半導体レーザ
装置の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser device according to an embodiment to which the present invention is applied.

【図２】上記半導体レーザ装置の製造方法を説明するた
めの工程断面図である。FIG. 2 is a process cross-sectional view for describing a method for manufacturing the semiconductor laser device.

【図３】上記半導体レーザ装置の製造方法を説明するた
めのレーザ構造を成長する場合の具体例を示す図であ
る。FIG. 3 is a view showing a specific example in the case of growing a laser structure for explaining a method of manufacturing the semiconductor laser device.

【図４】従来の半導体レーザ装置の構造を示す断面図で
ある。FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser device.

【図５】従来の半導体レーザ装置の製造方法を説明する
ための工程断面図である。FIG. 5 is a process cross-sectional view for describing a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.

【図６】従来の半導体レーザ装置の製造方法を説明する
ための工程断面図である。FIG. 6 is a process cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

４１ ｎ−ＧａＡｓ基板、４２ ｎ−ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層、４３ ＧａＩｎＰ活性層、４４ ｐ−ＧａＩ
ｎＰクラッド層、４５ ｐ−ＧａＡｓ表面層、４６ ｐ
−ＡｌＧａＩｎＰブロック層（電流阻止層）、４７ ｎ
−ＧａＡｓブロック層（電流阻止層）、４８ ｐ−Ａｌ
ＧａＡｓコンタクト層、４９ ｐ−ＧａＡｓコンタクト
層41 n-GaAs substrate, 42 n-AlGaInP cladding layer, 43 GaInP active layer, 44 p-GaI
nP cladding layer, 45 p-GaAs surface layer, 46 p
-AlGaInP blocking layer (current blocking layer), 47 n
-GaAs blocking layer (current blocking layer), 48 p-Al
GaAs contact layer, 49 p-GaAs contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 裕記 鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地 鳥取 三洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Hiroki Yamamoto 3-201 Minamiyoshikata, Tottori City, Tottori Prefecture Tottori Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 半導体基板と、第１のクラッド層、活性
層及び第２のクラッド層からなり、半導体基板上に形成
されたダブルヘテロ構造部と、ダブルヘテロ構造部上に
形成されストライプ状溝を有する電流阻止層と、ダブル
ヘテロ構造部及び電流阻止層上に形成されたコンタクト
層とを備えたセルフアライン構造の半導体レーザ装置に
おいて、 前記電流阻止層は、半導体基板上にダブルヘテロ構造部
を結晶成長する工程で作製されたことを特徴とする半導
体レーザ装置。1. A double heterostructure portion formed of a semiconductor substrate, a first cladding layer, an active layer and a second cladding layer, formed on a semiconductor substrate, and a stripe-shaped groove formed on the double heterostructure portion. A self-aligned semiconductor laser device comprising a current blocking layer having a double hetero structure and a contact layer formed on the current blocking layer, wherein the current blocking layer has a double hetero structure on a semiconductor substrate. A semiconductor laser device manufactured in a step of growing a crystal. 【請求項２】 前記成長工程は、１回の結晶成長を行う
ことにより作製されたことを特徴とする請求項１記載の
半導体レーザ装置。2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said growing step is performed by performing one crystal growth. 【請求項３】 前記電流阻止層は、ｎ型ＧａＡｓ又はｐ
型ＡｌＧａＩｎＰ／ｎ型ＧａＡｓであることを特徴とす
る請求項１記載の半導体レーザ装置。3. The current blocking layer is formed of n-type GaAs or p-type.
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the device is AlGaInP / n-type GaAs. 【請求項４】 請求項１記載の半導体レーザ装置におい
て、 前記ダブルヘテロ構造部上に、量子効果によりレーザ光
を吸収しないような膜厚を有する表面層を備えたことを
特徴とする半導体レーザ装置。4. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a surface layer having a film thickness not absorbing laser light due to a quantum effect, on the double heterostructure portion. . 【請求項５】 前記表面層は、ｐ型ＧａＡｓであること
を特徴とする請求項４記載の半導体レーザ装置。5. The semiconductor laser device according to claim 4, wherein said surface layer is made of p-type GaAs. 【請求項６】 前記コンタクト層は、前記電流阻止層形
成後の２回目の結晶成長工程で作製されたことを特徴と
する請求項１記載の半導体レーザ装置。6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said contact layer is formed in a second crystal growth step after forming said current blocking layer. 【請求項７】 前記コンタクト層は、ｐ型ＡｌＧａＡｓ
／ｐ型ＧａＡｓ又はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ／ｐ型ＧａＡｓ
であることを特徴とする請求項１又は６の何れかに記載
の半導体レーザ装置。7. The contact layer is made of p-type AlGaAs.
/ P-type GaAs or p-type AlGaInP / p-type GaAs
The semiconductor laser device according to claim 1, wherein: 【請求項８】 前記半導体基板及び各半導体層は、III
−Ｖ族半導体からなるものであることを特徴とする請求
項１記載の半導体レーザ装置。8. The semiconductor substrate and each semiconductor layer,
2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is made of a -V group semiconductor. 【請求項９】 半導体基板上に、第１のクラッド層、活
性層及び第２のクラッド層からなるダブルヘテロ構造部
と、ダブルヘテロ構造部上に電流阻止層を有機金属を用
いた化学気相成長法により上記順に連続して成長形成す
る工程と、 前記電流阻止層上にエッチングマスクを形成する工程
と、 前記エッチングマスクを用いて電流阻止層を選択エッチ
ングし、ストライプ状溝を形成する工程と、 前記ダブルヘテロ構造部及び電流阻止層上にコンタクト
層を成長形成する工程とを含むことを特徴とする半導体
レーザ装置の製造方法。9. A chemical vapor phase using a double hetero structure comprising a first cladding layer, an active layer and a second cladding layer on a semiconductor substrate, and a current blocking layer formed of an organic metal on the double hetero structure. A step of continuously growing and forming in the above order by a growth method; a step of forming an etching mask on the current blocking layer; and a step of selectively etching the current blocking layer using the etching mask to form a striped groove. Growing a contact layer on the double heterostructure portion and the current blocking layer.