JP2000077777A - Semiconductor laser device, method of manufacturing the same, and semiconductor laser device - Google Patents
Semiconductor laser device, method of manufacturing the same, and semiconductor laser deviceInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 しきい値および動作電流の低減。
【解決手段】 第1導電型の半導体基板と、前記半導体
基板の一面に形成される第1導電型の下クラッド層と、
前記クラッド層上に形成される活性層と、前記活性層上
に形成され一部にストライプ状のリッジを有する上クラ
ッド層と、前記上クラッド層上に形成されかつ前記リッ
ジを挟むように配置形成される一対の第2導電型のブロ
ック層と、前記リッジおよび前記ブロック層を被う第2
導電型のキャップ層と、前記キャップ層上に形成される
第1の電極と、前記半導体基板の裏面に形成される第2
の電極とからなる半導体レーザを有するリッジ型半導体
レーザ素子であって、前記リッジから外れる活性層部分
は不純物の拡散による無秩序化層になっている。活性層
は多重量子井戸構造である。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To reduce threshold voltage and operating current. A first conductivity type semiconductor substrate, a first conductivity type lower cladding layer formed on one surface of the semiconductor substrate,
An active layer formed on the clad layer, an upper clad layer formed on the active layer and partially having a stripe-shaped ridge, and formed and arranged on the upper clad layer so as to sandwich the ridge And a second layer covering the ridge and the block layer.
A conductive cap layer, a first electrode formed on the cap layer, and a second electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate.
A ridge-type semiconductor laser device having a semiconductor laser composed of the electrodes described above, wherein an active layer portion deviating from the ridge is a disordered layer due to diffusion of impurities. The active layer has a multiple quantum well structure.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子お
よびその製造方法ならびに半導体レーザ装置に関する。The present invention relates to a semiconductor laser device, a method for manufacturing the same, and a semiconductor laser device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体レーザは光通信用光源や情報機器
用光源として多用されている。2. Description of the Related Art Semiconductor lasers are widely used as light sources for optical communications and information equipment.
【0003】半導体レーザの一つとして、リッジ構造の
半導体レーザ(半導体レーザ素子)が知られている。こ
のリッジ型半導体レーザ素子については、たとえば工業
調査会発行「電子材料」1996年6月号、P28〜P32に記
載されている。同文献には、DVD用赤色半導体レーザ
ダイオードについて記載されている。As one of the semiconductor lasers, a ridge structure semiconductor laser (semiconductor laser device) is known. This ridge type semiconductor laser device is described in, for example, "Electronic Materials", June 1996, P28-P32, issued by the Industrial Research Council. This document describes a red semiconductor laser diode for DVD.
【0004】また、単一の半導体レーザ素子から複数本
のレーザ光を出射する半導体レーザ(マルチビームレー
ザ)がある。マルチビームレーザについては、たとえ
ば、工業調査会発行「電子材料」1987年6月号、P107〜
P111に記載されている。同文献には、モノリシック形3
ビーム半導体レーザ素子(半導体レーザアレイ素子)が
開示されている。この文献には、CD,VD機器,レー
ザプリンタ,POS,バーコードリーダをはじめ、文書
ファイルシステムなどに使用される信号読み取り用光源
としての可視光半導体レーザについて記載されている。There is also a semiconductor laser (multi-beam laser) that emits a plurality of laser beams from a single semiconductor laser device. Regarding the multi-beam laser, see, for example, "Electronic Materials", June 1987, p.
It is described in P111. The document states that monolithic type 3
A beam semiconductor laser device (semiconductor laser array device) is disclosed. This document describes a visible light semiconductor laser as a signal reading light source used for a document file system, such as a CD, a VD device, a laser printer, a POS, a barcode reader, and the like.
【0005】一方、特公昭63-51557号公報には、レーザ
共振器の導波路を不純物拡散による無秩序化領域によっ
て形成する技術が開示されている。この文献には発光素
子と電界効果トランジスタの例が記載されている。発光
素子の例では無秩序化領域は光が通る導波路として使用
されている。また、電界効果トランジスタの例では無秩
序化領域を電気的な分離体として使用している。On the other hand, Japanese Patent Publication No. 63-51557 discloses a technique in which a waveguide of a laser resonator is formed by a disordered region by impurity diffusion. This document describes examples of a light emitting element and a field effect transistor. In the example of a light-emitting device, the disordered region is used as a waveguide through which light passes. In the example of the field-effect transistor, the disordered region is used as an electrical separator.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】リッジ型半導体レーザ
素子は、一対のブロック層でクラッド層に形成されたリ
ッジを挟持して電流狭窄を行う構造になっている。図2
3はリッジ型半導体レーザ素子(半導体レーザチップ)
1の一例である。図23に示すように、第1導電型の化
合物半導体からなる半導体基板2の一面(上面)側に第
1導電型のクラッド層(下クラッド層)3,活性層4、
第2導電型のクラッド層(上クラッド層)5を順次積層
した構造になっている。The ridge-type semiconductor laser device has a structure in which a pair of block layers sandwiches a ridge formed in a cladding layer to perform current confinement. FIG.
3 is a ridge type semiconductor laser device (semiconductor laser chip)
1 is an example. As shown in FIG. 23, the first conductive type clad layer (lower clad layer) 3, the active layer 4, and the first conductive type compound semiconductor are formed on one surface (upper surface) side of the semiconductor substrate 2 made of the first conductive type compound semiconductor.
The structure is such that a second conductive type clad layer (upper clad layer) 5 is sequentially laminated.
【0007】また、前記第2導電型のクラッド層5には
ストライプ状のリッジ6が設けられている。このリッジ
6は前記第2導電型のクラッド層5の表面を一定の厚さ
に亘って部分的にエッチングすることによって形成され
る。[0007] A stripe-shaped ridge 6 is provided on the second conductive type cladding layer 5. The ridge 6 is formed by partially etching the surface of the cladding layer 5 of the second conductivity type over a predetermined thickness.
【0008】また、前記リッジ6の両側は第1導電型の
ブロック層7で埋め込まれている。また、前記リッジ6
およびブロック層7は第1導電型のキャップ層8で被わ
れている。そして、前記キャップ層8上および半導体基
板2の他面(裏面)側にはアノード電極またはカソード
電極からなる電極9,10が形成された構造になってい
る。[0008] Both sides of the ridge 6 are buried with a block layer 7 of the first conductivity type. The ridge 6
The block layer 7 is covered with a cap layer 8 of the first conductivity type. Then, on the cap layer 8 and on the other surface (back surface) side of the semiconductor substrate 2, electrodes 9 and 10 formed of an anode electrode or a cathode electrode are formed.
【0009】このような半導体レーザでは、前記電極9
および電極10に所定の電圧を印加することによって、
前記リッジ6に対応する活性層4部分の端からレーザ光
を出射する。In such a semiconductor laser, the electrode 9
And applying a predetermined voltage to the electrode 10,
A laser beam is emitted from the end of the active layer 4 corresponding to the ridge 6.
【0010】リッジ型半導体レーザ素子では、発光部分
への電流の狭窄および活性層水平方向の横モードを安定
させるために、前述のように活性層4上のクラッド層5
をストライプ状に厚くしてリッジ6を形成し、リッジ6
から外れる両側のクラッド層5の厚さを0.2μm程度
に薄くし、かつリッジ6をその両側に設けたブロック層
7で挟む構造になっている。In the ridge type semiconductor laser device, as described above, the cladding layer 5 on the active layer 4 is used to stabilize the current to the light emitting portion and stabilize the horizontal mode in the active layer horizontal direction.
Is formed in a stripe shape to form a ridge 6.
The thickness of the cladding layers 5 on both sides deviating from the thickness is reduced to about 0.2 μm, and the ridge 6 is sandwiched between the block layers 7 provided on both sides thereof.
【0011】図24は半導体基板としてN型のGaAs
基板を用いた半導体レーザチップを示す断面図であり、
図25はP型のGaAs基板を用いた半導体レーザチッ
プを示す断面図である。これらの図において、各部を示
す符号は図23と同一であるが、N型のGaAs基板を
用いた半導体レーザチップの場合は符号の後にNを付
し、P型のGaAs基板を用いた半導体レーザチップの
場合は符号の後にPを付してある。FIG. 24 shows N-type GaAs as a semiconductor substrate.
It is a cross-sectional view showing a semiconductor laser chip using a substrate,
FIG. 25 is a sectional view showing a semiconductor laser chip using a P-type GaAs substrate. In these figures, the reference numerals indicating the respective parts are the same as those in FIG. 23. However, in the case of a semiconductor laser chip using an N-type GaAs substrate, N is added to the end of the reference numeral, and a semiconductor laser using a P-type GaAs substrate. In the case of a chip, P is added after the code.
【0012】また、リッジ6部分の丸印は、図24では
○印の中にプラス(+)を表記して正孔(ホール)11
を示し、図25では○印の中にマイナス(−)を表記し
て電子12を示す。なお、図の明瞭化のために、電極部
分を除いてハッチングは省略してある。In FIG. 24, a circle mark on the ridge 6 is indicated by a plus sign (+) in a circle mark.
25, the minus sign (-) is shown in a circle to indicate the electron 12. For clarity, hatching is omitted except for the electrode portions.
【0013】このような構造の半導体レーザチップ1
N,1Pでは、図24に示すようにN型のブロック層7
Nによって正孔11の流れ域を狭窄するか、または図2
5に示すようにP型のブロック層7Pによって電子12
の流れ域を狭窄する。A semiconductor laser chip 1 having such a structure
In N and 1P, as shown in FIG.
N restricts the flow area of the holes 11 or
As shown in FIG. 5, electrons 12 are formed by the P-type block layer 7P.
Constricts the flow area.
【0014】電子は正孔に比較して移動度が大きく、拡
がり易く電流が広がる。この結果、無効電流が増加し、
しきい値Ithが上昇して効率が低下する。このように、
電子は正孔に比較して移動度が大きいことから、半導体
基板としてはN型基板を用いた半導体レーザチップが多
用されている。Electrons have a higher mobility than holes and are easily spread, so that the current is spread. As a result, the reactive current increases,
Efficiency is reduced threshold I th is increased. in this way,
Since electrons have a higher mobility than holes, a semiconductor laser chip using an N-type substrate is often used as a semiconductor substrate.
【0015】このような半導体レーザ素子の製造におい
て、MOCVD(Metalorganic Chemical Vapor Deposi
tion)法を用いて結晶成長すると、活性層を成長する面
が平坦でないと活性層厚さが不均一となり、レーザの遠
視野像が乱れる。多重量子井戸構造(MQW)の活性層
を採用した場合はさらに、活性層を構成する各層の厚さ
がばらつき、動作電流が増加するなどの問題が発生す
る。In manufacturing such a semiconductor laser device, MOCVD (Metalorganic Chemical Vapor Deposi
When a crystal is grown using the method, the active layer thickness becomes non-uniform if the surface on which the active layer is grown is not flat, and the far-field image of the laser is disturbed. In the case where an active layer having a multiple quantum well structure (MQW) is employed, further problems such as variations in the thickness of each layer constituting the active layer and an increase in operating current occur.
【0016】一方、光磁気ディスク,レーザビームプリ
ンタ等の高速対応には、マルチビーム化すればよいこと
が知られている。また、従来の半導体レーザ素子は、基
板の一面側にカソード電極またはアノード電極を設け、
他面側にアノード電極またはカソード電極を設ける構造
になっている。そこで、本発明者は、モノリシックマル
チビームレーザダイオードにおいて、駆動回路の構成の
自由度を上げるためマイナス側(N側)を個別駆動する
ことを検討し、本発明をなした。On the other hand, it is known that a multi-beam system can be used for high-speed applications such as a magneto-optical disk and a laser beam printer. Further, in the conventional semiconductor laser device, a cathode electrode or an anode electrode is provided on one surface side of the substrate,
An anode electrode or a cathode electrode is provided on the other surface side. In view of this, the present inventor has studied the individual driving of the negative side (N side) of the monolithic multi-beam laser diode in order to increase the degree of freedom of the configuration of the driving circuit, and made the present invention.
【0017】本発明の目的は、低しきい値化,低動作電
流化および高効率化が達成できる半導体レーザを提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a semiconductor laser capable of achieving lower threshold, lower operating current and higher efficiency.
【0018】本発明の他の目的は、低しきい値化,低動
作電流化および高効率化が達成できる高速化対応のマル
チビームレーザを提供することにある。Another object of the present invention is to provide a high-speed multi-beam laser capable of achieving lower threshold, lower operating current and higher efficiency.
【0019】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0020】[0020]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application.
【0021】(1)第1導電型の半導体基板と、前記半
導体基板の一面に形成される第1導電型の下クラッド層
と、前記クラッド層上に形成される活性層と、前記活性
層上に形成され一部にストライプ状のリッジを有する上
クラッド層と、前記上クラッド層上に形成されかつ前記
リッジを挟むように配置形成される一対の第2導電型の
ブロック層と、前記リッジおよび前記ブロック層を被う
第2導電型のキャップ層と、前記キャップ層上に形成さ
れる第1の電極と、前記半導体基板の裏面に形成される
第2の電極とからなる半導体レーザを有するリッジ型半
導体レーザ素子であって、前記リッジから外れる活性層
部分は不純物の拡散による無秩序化層になっている。前
記無秩序化層の上方のブロック層およびキャップ層に
は、前記無秩序化のための不純物が含まれていない。活
性層は多重量子井戸構造である。(1) A semiconductor substrate of the first conductivity type, a lower cladding layer of the first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate, an active layer formed on the cladding layer, and An upper cladding layer partially formed with a stripe-shaped ridge, a pair of second conductivity type block layers formed on the upper cladding layer and arranged so as to sandwich the ridge, A ridge having a semiconductor laser including a second conductivity type cap layer covering the block layer, a first electrode formed on the cap layer, and a second electrode formed on the back surface of the semiconductor substrate In the semiconductor laser device, an active layer portion deviating from the ridge is a disordered layer due to diffusion of impurities. The block layer and the cap layer above the disordering layer do not contain the disordering impurities. The active layer has a multiple quantum well structure.
【0022】このような半導体レーザ素子は以下の方法
によって製造することができる。Such a semiconductor laser device can be manufactured by the following method.
【0023】第1導電型の半導体基板の一面上に第1導
電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラッド
層を順次エピタキシャル成長させる工程と、前記上クラ
ッド層上の一部にストライプ状のマスクを形成するとと
もに前記マスクをエッチングマスクとして上クラッド層
を途中深さまでエッチングしてストライプ状のリッジを
形成する工程と、前記マスクを残留させた状態でエピタ
キシャル成長を行って前記エッチングによって薄くなっ
た上クラッド層上に第2導電型層のブロック層を形成す
る工程と、前記マスクを除去した後前記リッジ上および
前記ブロック層上に第2導電型のキャップ層を形成する
工程と、前記キャップ層上に第1の電極を形成するとと
もに前記半導体基板の他面に第2の電極を形成する工程
とによって半導体レーザを形成する半導体レーザ素子の
製造方法であって、前記リッジ形成後前記リッジ形成時
の前記マスクを残留させた状態で拡散させる不純物を含
む拡散源層を前記上クラッド層上に堆積させ、その後熱
拡散を行って前記拡散源層内の不純物を前記リッジから
外れる活性層部分に拡散させて無秩序化層を形成し、つ
いで前記ブロック層を形成する。活性層として多重量子
井戸を形成する。また、前記リッジの側面に位置する前
記ブロック層および前記リッジは第2導電型のキャップ
層で被われ、前記キャップ層上に前記第2の電極が設け
られている構造でもある。A step of sequentially epitaxially growing a lower conductive layer of the first conductive type, an active layer, and an upper clad layer of the second conductive type on one surface of the semiconductor substrate of the first conductive type; Forming a stripe-shaped mask and etching the upper cladding layer to an intermediate depth using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge; and performing epitaxial growth with the mask remaining, and thinning by the etching. Forming a block layer of a second conductivity type layer on the resulting upper cladding layer; and forming a second conductivity type cap layer on the ridge and on the block layer after removing the mask. Forming a first electrode on the cap layer and forming a second electrode on the other surface of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor laser device for forming a laser, comprising: depositing a diffusion source layer containing an impurity to be diffused in a state where the mask remains during the ridge formation after the ridge formation on the upper cladding layer; Thereafter, thermal diffusion is performed to diffuse the impurities in the diffusion source layer to the active layer portion deviating from the ridge to form a disordered layer, and then the block layer is formed. A multiple quantum well is formed as an active layer. Further, the block layer and the ridge located on the side surface of the ridge may be covered with a cap layer of a second conductivity type, and the second electrode may be provided on the cap layer.
【0024】半導体レーザ素子は以下の方法によっても
製造することができる。The semiconductor laser device can also be manufactured by the following method.
【0025】前記製造方法において、前記リッジ形成後
前記リッジ形成時の前記マスクを残留させた状態で不純
物を前記上クラッド層に注入し、その後アニールして前
記不純物をリッジから外れる活性層部分に拡散させて無
秩序化層を形成し、ついで前記ブロック層を形成する。In the manufacturing method, after the ridge is formed, an impurity is implanted into the upper cladding layer while the mask at the time of forming the ridge is left, and then the impurity is annealed to diffuse the impurity into an active layer portion deviating from the ridge. Then, a disordered layer is formed, and then the block layer is formed.
【0026】(2)第1導電型の半導体基板と、前記半
導体基板の一面に形成される第1導電型の下クラッド層
と、前記下クラッド層上に形成される活性層と、前記活
性層上に形成され一部にストライプ状のリッジを有する
第2導電型の上クラッド層と、前記上クラッド層の前記
リッジ上に形成される第2導電型のキャップ層と、少な
くとも前記キャップ層上に形成される第1の電極と、前
記半導体基板の裏面に形成される第2の電極とからなる
半導体レーザを有する半導体レーザ素子であって、前記
リッジから外れる活性層部分は不純物の拡散による無秩
序化層になっていることを特徴とする半導体レーザ素
子。(2) a semiconductor substrate of the first conductivity type, a lower cladding layer of the first conductivity type formed on one surface of the semiconductor substrate, an active layer formed on the lower cladding layer, and the active layer A second conductivity type upper cladding layer having a stripe-shaped ridge formed on a part thereof, a second conductivity type cap layer formed on the ridge of the upper cladding layer, and at least on the cap layer A semiconductor laser device having a semiconductor laser comprising a first electrode to be formed and a second electrode to be formed on a back surface of the semiconductor substrate, wherein an active layer portion deviating from the ridge is disordered due to diffusion of impurities. A semiconductor laser device comprising a layer.
【0027】半導体レーザ素子は以下の方法によって製
造される。The semiconductor laser device is manufactured by the following method.
【0028】第1導電型の半導体基板の一面上に第1導
電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラッド
層,第2導電型のキャップ層を順次エピタキシャル成長
させる工程と、前記キャップ層上の一部にストライプ状
のマスクを形成するとともに前記マスクをエッチングマ
スクとして前記上クラッド層の途中深さまでエッチング
してストライプ状のリッジを形成する工程と、前記マス
クを利用して不純物を前記リッジから外れる活性層部分
に拡散させて無秩序化層を形成する工程と、前記マスク
の除去後に前記キャップ層および前記上クラッド層上に
第1の電極を形成する工程と、前記半導体基板の裏面に
第2の電極を形成して半導体レーザを形成する工程とを
有する。A step of sequentially epitaxially growing a lower conductive layer of the first conductive type, an active layer, an upper clad layer of the second conductive type, and a cap layer of the second conductive type on one surface of the semiconductor substrate of the first conductive type; Forming a stripe-shaped mask on a part of the cap layer, etching the mask to an intermediate depth of the upper clad layer using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge, and removing impurities using the mask. Forming a disordered layer by diffusing into an active layer portion deviating from the ridge; forming a first electrode on the cap layer and the upper cladding layer after removing the mask; Forming a second electrode to form a semiconductor laser.
【0029】(3)前記手段(2)の構成において、前
記キャップ層は前記リッジ上を含む上クラッド層全域上
に形成される構成になっている。(3) In the structure of the means (2), the cap layer is formed on the entire upper clad layer including the ridge.
【0030】半導体レーザ素子は以下の方法によって製
造される。The semiconductor laser device is manufactured by the following method.
【0031】第1導電型の半導体基板の一面上に第1導
電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラッド
層,必要に応じて第2導電型のキャップ層を順次エピタ
キシャル成長させる工程と、前記キャップ層または前記
上クラッド層上の一部にストライプ状のマスクを形成す
るとともに前記マスクをエッチングマスクとして前記上
クラッド層の途中深さまでエッチングしてストライプ状
のリッジを形成する工程と、前記マスクを利用して不純
物を前記リッジから外れる活性層部分に拡散させて無秩
序化層を形成する工程と、前記マスクの除去後に前記半
導体基板の一面側全域に第2導電型のキャップ層を形成
する工程と、前記キャップ層上に第1の電極を形成する
工程と、前記半導体基板の裏面に第2の電極を形成して
半導体レーザを形成する工程とを有する。On one surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type, a lower cladding layer of the first conductivity type, an active layer, an upper cladding layer of the second conductivity type and, if necessary, a cap layer of the second conductivity type are successively epitaxially grown. Forming a stripe-shaped mask on a part of the cap layer or the upper cladding layer and etching the mask to an intermediate depth in the upper cladding layer using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge. Forming a disordered layer by diffusing impurities into the active layer portion deviating from the ridge using the mask, and forming a second conductive type cap layer on the entire surface of the semiconductor substrate after removing the mask. Forming, forming a first electrode on the cap layer, and forming a second electrode on the back surface of the semiconductor substrate to form a semiconductor laser. And a step of.
【0032】(4)前記手段(2)の構成において、前
記リッジ上にキャップ層が設けられているとともに前記
リッジおよび前記キャップ層の側面に前記ブロック層が
設けられ、前記ブロック層と前記キャップ層のうち少な
くとも前記キャップ層上に前記第1の電極が設けられて
いる構成になっている。(4) In the configuration of the means (2), a cap layer is provided on the ridge and the block layer is provided on side surfaces of the ridge and the cap layer, and the block layer and the cap layer are provided. Among them, the first electrode is provided on at least the cap layer.
【0033】半導体レーザ素子は以下の方法によって製
造される。The semiconductor laser device is manufactured by the following method.
【0034】第1導電型の半導体基板の一面上に第1導
電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラッド
層,第2導電型のキャップ層を順次エピタキシャル成長
させる工程と、前記キャップ層上の一部にストライプ状
のマスクを形成するとともに前記マスクをエッチングマ
スクとして前記上クラッド層の途中深さまでエッチング
してストライプ状のリッジを形成する工程と、前記マス
クを利用して不純物を前記リッジから外れる活性層部分
に拡散させて無秩序化層を形成する工程と、前記マスク
の除去後に前記キャップ層の両側の前記上クラッド層上
に第1導電型のブロック層を形成する工程と、前記キャ
ップ層および前記ブロック層上に第1の電極を形成する
工程と、前記半導体基板の裏面に第2の電極を形成して
半導体レーザを形成する工程とを有する。A step of sequentially epitaxially growing a lower conductive layer of the first conductive type, an active layer, an upper clad layer of the second conductive type, and a cap layer of the second conductive type on one surface of the semiconductor substrate of the first conductive type; Forming a stripe-shaped mask on a part of the cap layer, etching the mask to an intermediate depth of the upper clad layer using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge, and removing impurities using the mask. Forming a disordered layer by diffusing the active layer portion off the ridge, and forming a first conductivity type block layer on the upper cladding layer on both sides of the cap layer after removing the mask; Forming a first electrode on the cap layer and the block layer; and forming a second electrode on a back surface of the semiconductor substrate to form a semiconductor laser. And a step of.
【0035】(5)前記手段(1)乃至前記(4)の構
成において、前記半導体基板の一面側には半導体基板の
表層部分にまで到達する電気的絶縁手段が1乃至複数設
けられ、前記電気的絶縁手段によって区画された各半導
体基板領域には前記半導体レーザが形成されている。前
記半導体基板はP型半導体である。(5) In the configuration of the means (1) to (4), one or a plurality of electrical insulating means is provided on one surface side of the semiconductor substrate to reach a surface layer portion of the semiconductor substrate. The semiconductor laser is formed in each semiconductor substrate region partitioned by the optical insulating means. The semiconductor substrate is a P-type semiconductor.
【0036】このような半導体レーザ素子は、前記手段
(1)の製造方法において、前記半導体レーザをそれぞ
れ独立して駆動できるように前記半導体基板にモノリシ
ックに複数形成することによって製造することができ
る。Such a semiconductor laser device can be manufactured by forming a plurality of monolithically on the semiconductor substrate so that the semiconductor lasers can be driven independently in the manufacturing method of the means (1).
【0037】(6)パッケージ本体およびレーザ光を透
過させる光透過窓を有する蓋体とからなるパッケージ
と、前記パッケージ本体に固定されかつ複数のレーザ光
を出射するマルチビーム型半導体レーザ素子と、前記パ
ッケージ本体に取り付けられかつ前記パッケージの内外
に亘って延在する複数の外部電極端子と、前記マルチビ
ーム型半導体レーザ素子の各電極と前記外部電極端子を
接続する接続手段とを有する半導体レーザ装置であっ
て、前記マルチビーム型半導体レーザ素子は前記手段
(5)の構成の半導体レーザ素子になっている。(6) A package comprising a package body and a lid having a light transmission window for transmitting laser light, a multi-beam type semiconductor laser device fixed to the package body and emitting a plurality of laser lights, A semiconductor laser device having a plurality of external electrode terminals attached to a package body and extending inside and outside of the package, and connecting means for connecting each electrode of the multi-beam type semiconductor laser element to the external electrode terminal. The multi-beam type semiconductor laser device is a semiconductor laser device having the structure of the means (5).
【0038】前記(1)の手段によれば、(a)半導体
レーザにおいて、第2導電型のリッジの下の活性層は第
1導電型のブロック層で電流狭窄されるばかりでなく、
リッジから外れる活性層部分は無秩序化層になっている
ことから、発光部(リッジ対応の活性層部分)と、発光
部から外れる活性層部分(リッジから外れる上クラッド
層部分に対応する活性層部分)との界面においてバンド
ギャップ差(横方向のバンドギャップ差)が大きくな
り、キャリア(電子またはホール)の狭窄が確実にな
り、レーザダイオードの低しきい値化,高効率化が図れ
動作電流の低減が達成できる。According to the means (1), in the semiconductor laser (a), the active layer below the ridge of the second conductivity type is not only current-constricted by the block layer of the first conductivity type, but also
Since the active layer portion deviating from the ridge is a disordered layer, the light emitting portion (active layer portion corresponding to the ridge) and the active layer portion deviating from the light emitting portion (the active layer portion corresponding to the upper cladding layer portion deviating from the ridge). ), The band gap difference (band gap difference in the lateral direction) becomes large, the narrowing of carriers (electrons or holes) is assured, the threshold value and efficiency of the laser diode can be reduced, and the operating current can be reduced. Reduction can be achieved.
【0039】(b)無秩序化によって、発光部と無秩序
化層との間で屈折率差が生じ、実導波構造になるため、
更なる低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低減が
達成できる。(B) The disordering causes a refractive index difference between the light emitting portion and the disordered layer, resulting in an actual waveguide structure.
Further lowering of threshold voltage and higher efficiency can be achieved, and reduction of operating current can be achieved.
【0040】前記(2)の手段では、特にブロック層を
設けないが、リッジから外れる活性層部分が無秩序化層
となっていることから、この一対の無秩序化層によって
発光部の電流狭窄が正確かつ確実に行えるため、レーザ
ダイオードの低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の
低減が達成できる。また、無秩序化によって、発光部と
無秩序化層との間で屈折率差が生じ、実導波構造になる
ため、更なる低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の
低減が達成できる。In the means (2), no block layer is provided. However, since the active layer portion deviating from the ridge is a disordered layer, the current confinement of the light emitting portion is accurately performed by the pair of disordered layers. Since the laser diode can be reliably performed, the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced. In addition, the disordering causes a difference in refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, thereby realizing a waveguide structure. As a result, the threshold value can be further reduced, the efficiency can be further improved, and the operating current can be reduced.
【0041】前記(3)の手段では、リッジの上面を含
み上クラッド層全体をキャップ層で被う構造とし、かつ
ブロック層を設けないが、リッジから外れる活性層部分
が無秩序化層となっていることから、この一対の無秩序
化層によって発光部の電流狭窄が正確かつ確実に行える
ため、レーザダイオードの低しきい値化,高効率化が図
れ動作電流の低減が達成できる。また、無秩序化によっ
て、発光部と無秩序化層との間で屈折率差が生じ、実導
波構造になるため、更なる低しきい値化,高効率化が図
れ動作電流の低減が達成できる。In the means (3), the entire upper clad layer including the upper surface of the ridge is covered with the cap layer, and the block layer is not provided. However, the active layer portion outside the ridge becomes a disordered layer. Therefore, the current constriction of the light emitting portion can be accurately and reliably performed by the pair of disordered layers, so that the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced. In addition, the disordering causes a difference in refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, thereby realizing a waveguide structure. As a result, the threshold value can be further reduced, the efficiency can be further improved, and the operating current can be reduced.
【0042】前記(4)の手段では、前記手段(1)の
構成においてリッジの上のキャップ層上とリッジの側面
のブロック層上に亘って第1の電極を形成する構造とな
っているが、この構造でも前記手段(1)の構成と同様
に、リッジから外れる活性層部分が無秩序化層となって
いることから、この一対の無秩序化層によって発光部の
電流狭窄が正確かつ確実に行えるため、レーザダイオー
ドの低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低減が達
成できる。また、無秩序化によって、発光部と無秩序化
層との間で屈折率差が生じ、実導波構造になるため、更
なる低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低減が達
成できる。The means (4) has a structure in which the first electrode is formed over the cap layer on the ridge and the block layer on the side surface of the ridge in the structure of the means (1). In this structure, similarly to the configuration of the means (1), since the active layer portion deviating from the ridge is a disordered layer, the current constriction of the light emitting portion can be accurately and reliably performed by the pair of disordered layers. Therefore, the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced. In addition, the disordering causes a difference in refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, thereby realizing a waveguide structure. As a result, the threshold value can be further reduced, the efficiency can be further improved, and the operating current can be reduced.
【0043】前記(5)の手段によれば、前記手段
(1)の構成によって得られる効果に加えて、半導体レ
ーザ素子はマルチビーム型になっていることから、光出
力の増大が達成できる。また、半導体基板がP型半導体
になっていることから、電流狭窄されるキャリアは電子
となるため、各半導体レーザ(レーザダイオード)をカ
ソード電極に印加する電流制御によって個々に高速制御
できる実益がある。According to the means (5), in addition to the effect obtained by the structure of the means (1), an increase in light output can be achieved because the semiconductor laser element is of a multi-beam type. Further, since the semiconductor substrate is a P-type semiconductor, the carriers that are confined to electrons are electrons, so that there is a benefit that individual semiconductor lasers (laser diodes) can be individually controlled at high speed by current control applied to the cathode electrode. .
【0044】前記(6)の手段によれば、前記手段
(5)の構成による半導体レーザ素子を組み込んだ半導
体レーザ装置は、低しきい値,低動作電流および高効率
化が達成できる高速対応のマルチビーム型半導体レーザ
装置となる。According to the means (6), the semiconductor laser device incorporating the semiconductor laser device according to the structure of the means (5) has a low threshold value, a low operating current, and a high speed capable of achieving high efficiency. A multi-beam type semiconductor laser device is obtained.
【0045】[0045]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments of the present invention, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.
【0046】(実施形態1)図1は本発明の一実施形態
(実施形態1)であるリッジ型の半導体レーザ素子の模
式的断面図である。同図において電極以外の部分はハッ
チングを省略してある。本実施形態1では、P型半導体
基板を用いて、従来のブロック層と本発明に係わる無秩
序化層によって電子の流れ域を狭窄する例について説明
する。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic sectional view of a ridge type semiconductor laser device according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention. In the figure, hatching is omitted for parts other than the electrodes. In the first embodiment, an example will be described in which a flow region of electrons is narrowed by a conventional block layer and a disordered layer according to the present invention using a P-type semiconductor substrate.
【0047】半導体レーザ素子1は、図1に示すよう
に、P型(第1導電型)の化合物半導体、たとえばGa
Asからなる半導体基板2の一面(上面)側に、P型G
aAlAsからなるクラッド層(下クラッド層)3,活
性層4、N型(第2導電型)の化合物半導体(GaAl
As)からなるクラッド層(上クラッド層)5を順次積
層した構造になっている。活性層4はアンドープの多重
量子井戸構造(MQW)である。As shown in FIG. 1, the semiconductor laser device 1 is a P-type (first conductivity type) compound semiconductor such as Ga.
On one surface (upper surface) side of the semiconductor substrate 2 made of As, a P-type G
a AlAs cladding layer (lower cladding layer) 3, active layer 4, N-type (second conductivity type) compound semiconductor (GaAl
The cladding layer (upper cladding layer) 5 made of As) is sequentially laminated. The active layer 4 has an undoped multiple quantum well structure (MQW).
【0048】また、前記上クラッド層5にはストライプ
状のリッジ6が設けられている。前記ストライプは紙面
に垂直な方向に延在している。このリッジ6は前記上ク
ラッド層5の表面を一定の厚さに亘って部分的にエッチ
ングすることによって形成される。上クラッド層5で
は、リッジ6の部分では厚く、その両側の部分では薄く
なっている。The upper cladding layer 5 is provided with a stripe-shaped ridge 6. The stripe extends in a direction perpendicular to the plane of the paper. The ridge 6 is formed by partially etching the surface of the upper cladding layer 5 over a predetermined thickness. The upper cladding layer 5 is thick at the ridge 6 and thin at both sides thereof.
【0049】また、これが本発明の特徴の一つである
が、前記リッジ6から外れる活性層部分には、点々を付
して示すように不純物(Zn)が拡散されて無秩序化層
15となっている。前記Znの拡散は、後述するように
その拡散方法によって活性層4の上下の上クラッド層5
およびクラッド層3の表層部分に亘って拡散されてい
る。また、Znが拡散された上クラッド層5上には単結
晶であるブロック層7がエピタキシャル成長されている
ことも特徴である。Znが拡散された上クラッド層5上
に単結晶であるブロック層7が存在することによって、
GaAsのブロック層により水平方向の光閉じ込めが安
定し、単峰性の水平方向の光分布が得られ易くかつ電流
−光出力の直線性が良くなる。This is one of the features of the present invention. In the active layer portion deviating from the ridge 6, impurities (Zn) are diffused as indicated by dots to form the disordered layer 15. ing. As described later, the diffusion of Zn is performed by the upper cladding layer 5 above and below the active layer 4 by the diffusion method.
And is diffused over the surface portion of the cladding layer 3. It is also characterized in that a single crystal block layer 7 is epitaxially grown on the upper clad layer 5 in which Zn is diffused. The presence of the single crystal block layer 7 on the upper clad layer 5 in which Zn is diffused,
The GaAs block layer stabilizes light confinement in the horizontal direction, facilitates obtaining a unimodal light distribution in the horizontal direction, and improves current-light output linearity.
【0050】また、前記リッジ6の両側はP型GaAl
AsまたはP型GaAsのブロック層7で埋め込まれて
いる。また、前記リッジ6およびブロック層7はN型G
aAsのキャップ層8で被われている。そして、前記キ
ャップ層8上および半導体基板2の他面(裏面)側には
アノード電極(電極10)またはカソード電極(電極
9)が形成された構造になっている。Further, both sides of the ridge 6 are P-type GaAl
It is embedded with a block layer 7 of As or P-type GaAs. Further, the ridge 6 and the block layer 7 are of N-type G type.
It is covered with a cap layer 8 of aAs. An anode electrode (electrode 10) or a cathode electrode (electrode 9) is formed on the cap layer 8 and the other surface (back surface) of the semiconductor substrate 2.
【0051】このような半導体レーザ素子1では、前記
電極9および電極10に所定の電圧を印加することによ
って、前記リッジ6に対応する活性層4部分の端からレ
ーザ光を出射する。この際、電流狭窄は前記一対のブロ
ック層7と、一対の無秩序化層15によって行われる。In such a semiconductor laser device 1, by applying a predetermined voltage to the electrodes 9 and 10, laser light is emitted from the end of the active layer 4 corresponding to the ridge 6. At this time, current confinement is performed by the pair of block layers 7 and the pair of disordered layers 15.
【0052】図2は無秩序化層15を有する構造(右側
の図)と、無秩序化層を有しない従来の構造(左側の
図)におけるバンドギャップ図と電子の閉じ込め状態を
示す図である。すなわち、前記一対の無秩序化層15に
よって、リッジに対応する活性層部分は発光部と、リッ
ジ6から外れる上クラッド層部分に対応する活性層部分
との界面においてバンドギャップ差(活性層に沿う方向
である横方向のバンドギャップ差)が大きくなり、キャ
リア(電子12)の広がりが防止でき狭窄が確実にな
る。この結果、レーザダイオードの低しきい値化,高効
率化が図れ動作電流の低減が達成できる。FIG. 2 is a diagram showing a band gap diagram and a state of confining electrons in a structure having a disordered layer 15 (right side diagram) and a conventional structure having no disordered layer (left side diagram). That is, the pair of disordered layers 15 causes the active layer portion corresponding to the ridge to have a band gap difference (in the direction along the active layer) at the interface between the light emitting portion and the active layer portion corresponding to the upper cladding layer portion deviating from the ridge 6. (The difference in band gap in the horizontal direction) is increased, so that the spread of the carriers (electrons 12) can be prevented, and the narrowing can be ensured. As a result, the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced.
【0053】また、無秩序化によって、発光部と無秩序
化層との間で屈折率差が生じ、実導波構造になるため、
更なる低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低減が
達成できることになる。Also, the disordering causes a difference in the refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, resulting in an actual waveguide structure.
As a result, the threshold value and the efficiency can be further reduced and the operating current can be reduced.
【0054】つぎにより具体的な例(実施例)について
する。Next, a specific example (embodiment) will be described.
【0055】(実施例1)図3乃至図12は本発明の一
実施例(実施例1)であるリッジ型の半導体レーザ素子
およびその製造各工程での模式的断面図である。なお、
これらの図においても各部のハッチングを省略して図の
明瞭化を図っている。(Embodiment 1) FIGS. 3 to 12 are schematic sectional views showing a ridge type semiconductor laser device according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention and respective manufacturing steps. In addition,
Also in these figures, hatching of each part is omitted for clarification of the figures.
【0056】本実施例1の半導体レーザ素子1は、P型
GaAsからなる半導体基板2の一面(上面)側にP型
GaAsからなるバッファ層13を有し、このバッファ
層13上に前記P型GaAlAsからなる下クラッド層
3,活性層4,N型GaAlAsからなる上クラッド層
5,N型GaAs層14を有している。そして、リッジ
6は下クラッド層3の表層部分から活性層4,上クラッ
ド層5,N型GaAs層14に亘って形成され、このリ
ッジ6の両側にP型GaAlAsからなるブロック層7
が設けられている。The semiconductor laser device 1 according to the first embodiment has a buffer layer 13 made of P-type GaAs on one surface (upper surface) of the semiconductor substrate 2 made of P-type GaAs. It has a lower cladding layer 3 of GaAlAs, an active layer 4, an upper cladding layer 5 of N-type GaAlAs, and an N-type GaAs layer 14. The ridge 6 is formed from the surface layer of the lower clad layer 3 to the active layer 4, the upper clad layer 5, and the N-type GaAs layer 14. On both sides of the ridge 6, a block layer 7 made of P-type GaAlAs is formed.
Is provided.
【0057】また、リッジ6から外れる活性層部分は、
点々で示すように不純物の拡散による無秩序化層15に
なっている。The active layer portion deviating from the ridge 6 is
As indicated by dots, the disordered layer 15 is formed by diffusion of impurities.
【0058】また、N型GaAs層14およびブロック
層7上にはN型GaAsからなるキャップ層8が設けら
れている。また、半導体基板2の表層部分深さに亘って
メサエッチングが施されているとともに、このメサ部の
表面は一部で絶縁膜23で被われている。キャップ層8
上に電極9(カソード電極)が設けられ、半導体基板2
の他面(裏面)には電極10(アノード電極)が設けら
れている。On the N-type GaAs layer 14 and the block layer 7, a cap layer 8 made of N-type GaAs is provided. In addition, the mesa etching is performed over the surface layer portion of the semiconductor substrate 2, and the surface of the mesa portion is partially covered with the insulating film 23. Cap layer 8
An electrode 9 (cathode electrode) is provided on the
The electrode 10 (anode electrode) is provided on the other surface (back surface).
【0059】つぎに、このような半導体レーザ素子1の
製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing such a semiconductor laser device 1 will be described.
【0060】半導体レーザ素子の製造においては、最初
に半導体基板が用意される。実際の製造においては寸法
の大きいウエハと呼称される半導体基板が用意され、素
子形成の最終段階でウエハを縦横に分断して小片からな
る半導体レーザ素子を製造するものであるが、説明の便
宜上、単一の半導体レーザ素子を製造する状態で以下説
明する。In manufacturing a semiconductor laser device, first, a semiconductor substrate is prepared. In actual production, a semiconductor substrate called a large-sized wafer is prepared, and a semiconductor laser device composed of small pieces is manufactured by dividing the wafer vertically and horizontally at the final stage of device formation, but for convenience of explanation, A description will be given below of a state in which a single semiconductor laser element is manufactured.
【0061】半導体基板2は、厚さ数百μmのP導電型
(第1導電型)のGaAs基板で構成されている。この
P型GaAsからなる半導体基板2はZnを不純物と
し、不純物濃度が1.0×1019cm~3程度となってい
る。The semiconductor substrate 2 is composed of a P conductivity type (first conductivity type) GaAs substrate having a thickness of several hundred μm. The semiconductor substrate 2 consisting of the P-type GaAs is a Zn as impurity, the impurity concentration is in the 1.0 × 10 19 cm ~ about 3.
【0062】つぎに、図4に示すように、半導体基板2
の一面(上面)側に半導体層を順次MOCVD(Metalo
rganic Chemical Vapor Deposition)法やMBE(Mole
cular Beam Epitaxy)法で形成し、多層の半導体層を形
成する。本実施例1ではMOCVD法で形成する。半導
体層形成においては、図4に示すように、P型GaAs
からなるバッファ層13,P型GaAlAsからなるク
ラッド層(下クラッド層)3,ノンドープのGaAlA
sからなる活性層4、N型GaAlAsからなるクラッ
ド層(上クラッド層)5,N型GaAs層14を順次積
層した構造になっている。Next, as shown in FIG.
Semiconductor layers are sequentially formed on one side (upper side) of the
rganic Chemical Vapor Deposition method or MBE (Mole
(Molecular Beam Epitaxy) to form multiple semiconductor layers. In the first embodiment, it is formed by the MOCVD method. In forming a semiconductor layer, as shown in FIG.
Buffer layer 13 of P type, cladding layer (lower cladding layer) of P-type GaAlAs 3, non-doped GaAlA
An active layer 4 made of s, a clad layer (upper clad layer) made of N-type GaAlAs, and an N-type GaAs layer 14 are sequentially laminated.
【0063】ここで各部の厚さや不純物濃度等の一例を
挙げると、P型GaAsバッファ層2aは0.5μmの
厚さで不純物濃度は1.0×1018cm~3(不純物Z
n)、P型GaAlAsクラッド層3はP型Ga0.5 A
l0.5 Asであり、1.5μmの厚さで不純物濃度は
1.0×1018cm~3(不純物Zn)である。Here, as an example of the thickness and impurity concentration of each part, the P-type GaAs buffer layer 2a has a thickness of 0.5 μm and an impurity concentration of 1.0 × 10 18 cm 3 (impurity Z).
n), the P-type GaAlAs cladding layer 3 is P-type Ga 0.5 A
l 0.5 As, a thickness of 1.5 μm, and an impurity concentration of 1.0 × 10 18 cm 3 (impurity Zn).
【0064】活性層4は7層からなるアンドープの多重
量子井戸構造(MQW)であり、一対のGa0.65Al
0.35Asのガイド層(10nm)の間にGa0.90Al
0.10Asのウェル層(8nm)とGa0.70Al0.3 As
のバリア層(5nm)を交互に配し、ウェル層を3層と
し、バリア層を2層とした層である。The active layer 4 has an undoped multiple quantum well structure (MQW) composed of seven layers, and a pair of Ga 0.65 Al
Ga 0.90 Al between a 0.35 As guide layer (10 nm)
0.10 As well layer (8 nm) and Ga 0.70 Al 0.3 As
The barrier layers (5 nm) are alternately arranged, three well layers and two barrier layers.
【0065】上クラッド層5は、N型Ga0.5 Al0.5
As層であり、1.4μmの厚さで不純物濃度は1.0
×1018cm~3(不純物Se)である。また、N型Ga
As層14は0.2μmの厚さで不純物濃度は1.0×
1018cm~3(不純物Se)である。The upper cladding layer 5 is made of N-type Ga 0.5 Al 0.5
An As layer having a thickness of 1.4 μm and an impurity concentration of 1.0
× 10 18 cm ~ 3 (impurity Se). Also, N-type Ga
The As layer 14 has a thickness of 0.2 μm and an impurity concentration of 1.0 ×
10 18 cm 3 (impurity Se).
【0066】つぎに、図5に示すように、N型GaAs
層14の表面にCVD法によって、たとえば厚さ175
μmのPSG膜を形成するとともに、常用のホトエッチ
ング技術によってストライプ状のマスク20を形成し、
その後、前記マスク20をマスクとして前記活性層4の
下の下クラッド層3の厚さが0.2〜0.3μm程度残
るようにエッチングする。前記マスク20は幅が7μm
程度となり、このエッチングによって裾野部分の幅が5
μm程度となるリッジ6が形成される。Next, as shown in FIG.
The surface of the layer 14 is deposited on the surface of the
While forming a PSG film of μm, a stripe-shaped mask 20 is formed by a usual photo etching technique,
Thereafter, etching is performed using the mask 20 as a mask so that the thickness of the lower cladding layer 3 under the active layer 4 remains about 0.2 to 0.3 μm. The mask 20 has a width of 7 μm
And the width of the foot part is 5 by this etching.
A ridge 6 having a thickness of about μm is formed.
【0067】つぎに、図6に示すように、スパッタ法に
よって半導体基板2の一面側全域に、たとえば175μ
mの厚さのZnO膜21を形成する。このZnO膜21
は、リッジ6から外れる上クラッド層5では直接上クラ
ッド層5上に載りこの部分のZnO膜21は拡散源層2
2になる。Next, as shown in FIG. 6, for example, 175 μm
An ZnO film 21 having a thickness of m is formed. This ZnO film 21
In the upper clad layer 5 which is separated from the ridge 6, the ZnO film 21 is directly placed on the upper clad layer 5 and the diffusion source layer 2
It becomes 2.
【0068】つぎに、熱拡散を行い、前記ZnO膜21
に含まれるZnを活性層4に拡散させる。熱拡散は、た
とえば650〜850℃の温度の開管内で約1時間行わ
れる。この結果、図7に示すように、前記拡散源層22
の下方の上クラッド層5,活性層4,下クラッド層3,
バッファ層13および半導体基板2の表層部分にZnが
拡散される。活性層4はMQW層となることから、この
Znの拡散によって無秩序化され、活性層4には無秩序
化層15が形成される。黒い領域が無秩序化層15であ
る。Next, the ZnO film 21 is diffused by heat.
Is diffused into the active layer 4. The thermal diffusion is performed in an open tube at a temperature of, for example, 650 to 850 ° C. for about 1 hour. As a result, as shown in FIG.
Lower cladding layer 5, active layer 4, lower cladding layer 3,
Zn is diffused into the buffer layer 13 and the surface portion of the semiconductor substrate 2. Since the active layer 4 becomes an MQW layer, it is disordered by the diffusion of Zn, and a disordered layer 15 is formed on the active layer 4. The black area is the disordered layer 15.
【0069】つぎに、図8に示すように、前記ZnO膜
21をエッチングして除去する。エッチングは、たとえ
ばHClとH2 Oによるエッチャントで行う。Next, as shown in FIG. 8, the ZnO film 21 is removed by etching. The etching is performed by, for example, an etchant using HCl and H 2 O.
【0070】つぎに、図9に示すように、埋め込みエピ
タキシャル成長を行い、窪んだ前記上クラッド層5上に
P型GaAlAsまたはP型GaAsからなるブロック
層7を形成し、窪みを埋める。ブロック層7の不純物濃
度は、たとえば1.0×1018cm~3(不純物Zn)で
ある。Next, as shown in FIG. 9, a buried epitaxial growth is performed to form a block layer 7 made of P-type GaAlAs or P-type GaAs on the recessed upper cladding layer 5 to fill the recess. The impurity concentration of the block layer 7 is, for example, 1.0 × 10 18 cm 3 (impurity Zn).
【0071】つぎに、前記マスク20を除去した後、図
10に示すように、半導体基板2の一面側全域にエピタ
キシャル成長によってキャップ層8を形成する。キャッ
プ層8はN型GaAsからなり、0.5μmの厚さで不
純物濃度は2.0×1018cm~3(不純物Se)であ
る。Next, after the mask 20 is removed, as shown in FIG. 10, a cap layer 8 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 2 by epitaxial growth. The cap layer 8 is made of N-type GaAs, has a thickness of 0.5 μm, and has an impurity concentration of 2.0 × 10 18 cm 3 (impurity Se).
【0072】つぎに、図11に示すように、半導体基板
2の一面側をバッファ層13の表層深さにまで到達する
メサエッチングを行うとともに、表面の一部を絶縁膜
(SiO2 膜)23で覆い、かつキャップ層8上に電極
9を形成する。この電極9はカソード電極となる。Next, as shown in FIG. 11, one side of the semiconductor substrate 2 is subjected to mesa etching to reach the surface layer depth of the buffer layer 13 and a part of the surface is formed of an insulating film (SiO 2 film) 23. And an electrode 9 is formed on the cap layer 8. This electrode 9 becomes a cathode electrode.
【0073】つぎに、図12に示すように、半導体基板
2の他面(裏面)に電極10を形成する。この電極10
はアノード電極になる。Next, as shown in FIG. 12, an electrode 10 is formed on the other surface (back surface) of the semiconductor substrate 2. This electrode 10
Becomes the anode electrode.
【0074】つぎに、半導体基板2を縦横に分断するこ
とによって、図3に示すような半導体レーザ素子1を製
造することができる。Next, the semiconductor laser device 1 as shown in FIG. 3 can be manufactured by dividing the semiconductor substrate 2 vertically and horizontally.
【0075】本実施例1によれば以下の効果を有する。According to the first embodiment, the following effects can be obtained.
【0076】(1)半導体レーザ素子1において、N型
GaAlAsからなるリッジ6下の活性層4はP型Ga
AlAsまたはP型GaAsからなるブロック層7で電
流狭窄されるばかりでなく、リッジ6から外れる活性層
部分は無秩序化層15になっていることから、発光部
(リッジ対応の活性層部分)と、発光部から外れる活性
層部分(リッジから外れる上クラッド層部分に対応する
活性層部分)との界面において、バンドギャップ差(横
方向のバンドギャップ差)が大きくなり、キャリア(電
子)の狭窄が確実になり、レーザダイオードの低しきい
値化,高効率化が図れ動作電流の低減が達成できる。(1) In the semiconductor laser device 1, the active layer 4 below the ridge 6 made of N-type GaAlAs is formed of P-type GaAlAs.
Not only is the current confined by the block layer 7 made of AlAs or P-type GaAs, but also the active layer portion deviating from the ridge 6 is the disordered layer 15, so that the light-emitting portion (active layer portion corresponding to the ridge) and At the interface with the active layer portion deviating from the light emitting portion (the active layer portion corresponding to the upper cladding layer portion deviating from the ridge), the band gap difference (band gap difference in the lateral direction) increases, and the narrowing of carriers (electrons) is ensured As a result, the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced.
【0077】(2)無秩序化によって、発光部と無秩序
化層との間で屈折率差が生じ、実導波構造になるため、
更なる低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低減が
達成できる。(2) The disordering causes a difference in the refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, resulting in an actual waveguide structure.
Further lowering of threshold voltage and higher efficiency can be achieved, and reduction of operating current can be achieved.
【0078】(3)無秩序化層15の形成は、拡散源層
22となるZnO膜21の形成と、その後の熱拡散処理
によることから確実に形成できる。(3) The disordered layer 15 can be reliably formed by forming the ZnO film 21 serving as the diffusion source layer 22 and performing the subsequent thermal diffusion process.
【0079】(4)無秩序化層15の形成の後にブロッ
ク層7をエピタキシャル成長によって形成することか
ら、ブロック層7は結晶性が良好となり、確実に電流狭
窄を行う層となる。すなわち、ブロック層7からの漏れ
電流の発生は起きず、特性の安定した半導体レーザとな
る。(4) Since the block layer 7 is formed by epitaxial growth after the formation of the disordered layer 15, the block layer 7 has good crystallinity and is a layer that reliably performs current confinement. That is, no leakage current occurs from the block layer 7, and the semiconductor laser has stable characteristics.
【0080】(実施例2)図13は本発明の他の実施例
(実施例2)である半導体レーザ素子の製造において、
リッジ形成後リッジから外れる上クラッド層部分に不純
物を注入した状態を示す半導体基板の断面図、図14は
注入した不純物をアニールによって拡散させて活性層を
無秩序化層とした状態を示す半導体基板の断面図であ
る。(Embodiment 2) FIG. 13 shows a method of manufacturing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention.
FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a state in which an impurity is implanted into an upper cladding layer portion which is separated from the ridge after the ridge is formed. FIG. It is sectional drawing.
【0081】本実施例2は他の無秩序化層15の形成方
法の例を示す。本実施例2では、前記実施例1において
リッジ6を形成した(図5参照)後、図13に示すよう
に、マスク20をマスクとして活性層4にSiをイオン
注入(加速電圧50keV,ドーズ量1.0×1014c
m~2)して不純物注入層25(薄い黒い部分)を形成
し、その後図14に示すように、アニール処理(850
℃で1時間)を行い、活性層4の下層の下クラッド層3
の表層部分にまでSiを拡散させ、前記実施例1と同様
に活性層4の無秩序化させて無秩序化層15を形成す
る。以後の工程は前記実施例1と同様である。Embodiment 2 shows an example of a method for forming another disordered layer 15. In the second embodiment, after the ridge 6 is formed in the first embodiment (see FIG. 5), as shown in FIG. 13, Si is ion-implanted into the active layer 4 using the mask 20 as a mask (acceleration voltage 50 keV, dose amount). 1.0 × 10 14 c
m ~ 2 ) to form an impurity-implanted layer 25 (a thin black portion), and then, as shown in FIG.
C. for 1 hour) to form a lower cladding layer 3 under the active layer 4.
Is diffused up to the surface layer portion of the active layer 4 and the active layer 4 is disordered similarly to the first embodiment to form the disordered layer 15. The subsequent steps are the same as in the first embodiment.
【0082】本実施例2においても、前記実施例1の場
合と同様に電流狭窄効果の高い半導体レーザ素子1を製
造することができる。Also in the second embodiment, a semiconductor laser device 1 having a high current confinement effect can be manufactured as in the first embodiment.
【0083】本実施例2による不純物のイオン注入とア
ニールという比較的簡便な方法によって正確かつ確実に
無秩序化層15を形成できる。The disordered layer 15 can be accurately and reliably formed by a relatively simple method of impurity ion implantation and annealing according to the second embodiment.
【0084】(実施形態2)図15は本発明の他の実施
形態(実施形態2)である半導体レーザ素子を示す斜視
図である。本実施例2の半導体レーザ素子1aは、前記
実施形態1の半導体レーザ素子1に示す構造の半導体レ
ーザ(半導体レーザ部:LD)30を並列に2個有する
マルチビーム型半導体レーザ素子となっている。半導体
レーザ部30と半導体レーザ部30との間は、半導体基
板2の一面側を半導体基板2の表層部分深さにまで到達
するメサエッチング溝31によって電気的にアイソレー
トされている。この電気的アイソレート、すなわち電気
的絶縁手段は一般に採用されている他の手段でも良い。(Embodiment 2) FIG. 15 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention. The semiconductor laser device 1a of the second embodiment is a multi-beam semiconductor laser device having two semiconductor lasers (semiconductor laser units: LDs) 30 having the structure shown in the semiconductor laser device 1 of the first embodiment in parallel. . The semiconductor laser section 30 is electrically isolated by a mesa etching groove 31 that reaches one surface side of the semiconductor substrate 2 to the surface layer portion depth of the semiconductor substrate 2. The electrical isolation, that is, the electrically insulating means, may be other means generally employed.
【0085】この半導体レーザ素子1aでは、それぞれ
の半導体レーザ部30における一対の無秩序化層15に
よって電流狭窄される活性層4の端からそれぞれレーザ
光を出射する。この半導体レーザ素子1aでは、半導体
基板2はP型GaAs板からなり、各半導体レーザ部3
0は、半導体基板2の裏面の電極10(アノード電極)
と、N型GaAsからなるキャップ層8上の電極9(カ
ソード電極)との間の電圧の印加制御によってレーザ光
を出射する。電極10は共通電極であることから、マイ
ナス側(N側)を個別駆動することによって高速対応化
できる。これは、光ディスク装置,光磁気ディスク装
置,レーザビームプリンタ等の光源として使用すると便
利である。In this semiconductor laser device 1 a, laser light is emitted from each end of the active layer 4 whose current is confined by the pair of disordered layers 15 in each of the semiconductor laser sections 30. In this semiconductor laser device 1a, the semiconductor substrate 2 is made of a P-type GaAs plate,
0 is an electrode 10 (anode electrode) on the back surface of the semiconductor substrate 2
A laser beam is emitted by controlling the application of a voltage between the electrode and the electrode 9 (cathode electrode) on the cap layer 8 made of N-type GaAs. Since the electrode 10 is a common electrode, high-speed operation can be achieved by individually driving the negative side (N side). This is convenient when used as a light source for optical disk devices, magneto-optical disk devices, laser beam printers, and the like.
【0086】このようなマルチビーム型の半導体レーザ
素子1aは封止容器に組み込まれて半導体レーザ装置と
して使用される。Such a multi-beam type semiconductor laser device 1a is incorporated in a sealed container and used as a semiconductor laser device.
【0087】(実施形態3)図16は前記マルチビーム
型半導体レーザ素子1aを組み込んだ半導体レーザ装置
60である。半導体レーザ装置60は、アセンブリの主
体部品となるパッケージ本体61と、このパッケージ本
体61の表面側に取り付けられる蓋体62とを有してい
る。パッケージは、パッケージ本体61と蓋体62によ
って形成されている。(Embodiment 3) FIG. 16 shows a semiconductor laser device 60 incorporating the multi-beam type semiconductor laser device 1a. The semiconductor laser device 60 has a package main body 61 which is a main component of the assembly, and a lid 62 attached to the surface side of the package main body 61. The package is formed by a package body 61 and a lid 62.
【0088】前記パッケージ本体61は数mmの厚さの
円形の金属板からなり、その表面の中央から外れた部分
には銅製のヒートシンク63が鑞材等で固定されてい
る。前記ヒートシンク63の前記パッケージ本体61の
中央に面する側面(前面)の先端側にはシリコンカーバ
イト(SiC)からなるサブマウント64が固定されて
いる。前記サブマウント64は、半導体レーザ素子1a
よりも大きい矩形板からなり、図17に示すように、一
面の実装面には2本の配線65が設けられている。これ
らの配線65の一端は前記半導体レーザ素子1aの各半
導体レーザ部30の電極9に重なる接続部となってい
る。この接続部分には、PbSnからなる半田層66が
形成されている。The package main body 61 is formed of a circular metal plate having a thickness of several mm, and a heat sink 63 made of copper is fixed to a portion deviated from the center of the surface with a brazing material or the like. A submount 64 made of silicon carbide (SiC) is fixed to a tip end of a side surface (front surface) of the heat sink 63 facing the center of the package body 61. The submount 64 includes a semiconductor laser device 1a.
As shown in FIG. 17, two wirings 65 are provided on one mounting surface. One end of each of the wirings 65 is a connecting portion overlapping with the electrode 9 of each semiconductor laser unit 30 of the semiconductor laser device 1a. A solder layer 66 made of PbSn is formed at this connection portion.
【0089】半導体レーザ素子1aは、図18に示すよ
うに、電極9が下面になるようにしてサブマウント64
上に位置決めされ、かつ前記半田層66のリフローによ
って固定される。電極を固定側の状態にして、前記サブ
マウント64に固定される。半導体レーザ素子1aが固
定されたサブマウント64が前記ヒートシンク63に固
定される。As shown in FIG. 18, the semiconductor laser device 1a is mounted on the submount 64 so that the electrode 9 is on the lower surface.
It is positioned above and fixed by reflow of the solder layer 66. The electrodes are fixed to the submount 64 with the electrodes on the fixed side. A submount 64 to which the semiconductor laser element 1a is fixed is fixed to the heat sink 63.
【0090】図17はサブマウント64の斜視図であ
り、図18は半導体レーザ素子1aが固定されたサブマ
ウント64を示す図である。これらの図から分かるよう
に前記配線65の他端は、半導体レーザ素子1aから外
れて延在する引出し部分となるとともに、ワイヤを接続
するためのワイヤボンディング部67になっている。FIG. 17 is a perspective view of the submount 64, and FIG. 18 is a view showing the submount 64 to which the semiconductor laser device 1a is fixed. As can be seen from these figures, the other end of the wiring 65 serves as a lead-out portion extending away from the semiconductor laser element 1a, and serves as a wire bonding portion 67 for connecting a wire.
【0091】また、サブマウント64の他面、すなわち
前記ヒートシンク63に固定される固定面にはメタライ
ズ層68が形成されている。前記配線65およびメタラ
イズ層68は、たとえば、Ti/Pt/Auの3層構造
となっている。A metallized layer 68 is formed on the other surface of the submount 64, that is, on the fixed surface fixed to the heat sink 63. The wiring 65 and the metallization layer 68 have, for example, a three-layer structure of Ti / Pt / Au.
【0092】一方、前記パッケージ本体61の中央に
は、前記半導体レーザ素子1aの後端から出射されるレ
ーザ光を受光する受光素子(PD)70が固定されてい
る。On the other hand, at the center of the package body 61, a light receiving element (PD) 70 for receiving a laser beam emitted from the rear end of the semiconductor laser element 1a is fixed.
【0093】また、前記パッケージ本体61には4本の
外部電極端子(リード)71が固定されている。3本の
リード71は絶縁体72を介してパッケージ本体61に
貫通状態で固定されている。残りの1本のリード71は
パッケージ本体61の裏面に突き合わせ状態で固定され
ている。Further, four external electrode terminals (leads) 71 are fixed to the package body 61. The three leads 71 are fixed to the package main body 61 through the insulator 72 in a penetrating state. The remaining one lead 71 is fixed to the back surface of the package main body 61 in an abutting state.
【0094】パッケージ本体61の表面側に突出したリ
ード71の先端と、前記サブマウント64の配線65の
ワイヤボンディング部67や受光素子70の一方の電極
は、導電性のワイヤ73で電気的に接続されている。受
光素子70の裏面の電極はパッケージ本体61を介して
1本のリード71に電気的に接続される。The tip of the lead 71 projecting to the surface side of the package body 61 and one electrode of the wire bonding portion 67 of the wiring 65 of the submount 64 and one electrode of the light receiving element 70 are electrically connected by a conductive wire 73. Have been. The electrode on the back surface of the light receiving element 70 is electrically connected to one lead 71 via the package body 61.
【0095】図16の左下の図は半導体レーザアレイ装
置60の等価回路図である。The lower left diagram of FIG. 16 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor laser array device 60.
【0096】他方、前記蓋体62はキャップ構造からな
るとともに、その中央にレーザ光(レーザビーム)75
を透過させる光透過窓76を有している。この光透過窓
76は、蓋体62に設けた穴の部分に透明ガラス板77
を重ねて固定することによって形成される。On the other hand, the lid 62 has a cap structure, and has a laser beam (laser beam) 75 at its center.
Has a light transmission window 76 for transmitting light. The light transmitting window 76 has a transparent glass plate 77
Are formed by overlapping and fixing.
【0097】このような半導体レーザアレイ装置60に
おいては、所定のリード71にそれぞれ所定の電圧を印
加することによって、一方または両方のレーザダイオー
ド22を動作させてレーザ光75を光透過窓76から放
射することができる。また、これらの光出力は前記受光
素子70でモニターできることになる。In such a semiconductor laser array device 60, by applying a predetermined voltage to each of the predetermined leads 71, one or both of the laser diodes 22 are operated to emit a laser beam 75 from the light transmission window 76. can do. Further, these light outputs can be monitored by the light receiving element 70.
【0098】図19は前記半導体レーザアレイ装置60
をレーザビームプリンタに組み込んだ状態を示す模式図
である。FIG. 19 shows the semiconductor laser array device 60.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which is incorporated in a laser beam printer.
【0099】半導体レーザアレイ装置60から出射した
2本のレーザ光(レーザビーム)75を回転制御される
ポリゴンミラー80で反射させ、fθレンズ81を通し
てレーザビームプリンタの感光ドラム82の表面に集光
させる。レーザビーム75は感光ドラム82の軸方向に
沿って走査される。また、感光ドラム82は回転する。The two laser beams (laser beams) 75 emitted from the semiconductor laser array device 60 are reflected by a polygon mirror 80 whose rotation is controlled, and condensed on the surface of a photosensitive drum 82 of a laser beam printer through an fθ lens 81. . The laser beam 75 is scanned along the axial direction of the photosensitive drum 82. Further, the photosensitive drum 82 rotates.
【0100】感光ドラム82は書き込む前に一様に帯電
されていることから、レーザビーム75が照射された部
分は電位が抜け、そこにカーボン粉末(トナー)が付着
して現像されることになる。図示しない転写部分で静電
力によって前記トナーを紙に写し取ることによってレー
ザビームプリンタが行われる。Since the photosensitive drum 82 is uniformly charged before writing, the portion irradiated with the laser beam 75 loses its potential, and carbon powder (toner) adheres there and is developed. . A laser beam printer is performed by copying the toner onto paper by electrostatic force at a transfer portion (not shown).
【0101】半導体レーザアレイ装置60は2本のレー
ザビーム75を出射することから、一回の走査で2本の
レーザビーム75による幅の広い顕像化が可能になり、
1本のレーザビーム75の場合よりも所定行の印刷時間
が半分になる。Since the semiconductor laser array device 60 emits two laser beams 75, it is possible to perform wide visualization with the two laser beams 75 in one scan.
The printing time of a predetermined line is halved as compared with the case of one laser beam 75.
【0102】本実施形態の半導体レーザ素子1aは、各
半導体レーザ部30において一対の無秩序化層15で活
性層4を狭窄することから、効果的な電流狭窄が可能に
なり、電流狭窄部分での電流の拡がりを抑えることがで
き、無効電流を低減することができる。この結果、しき
い値が小さくなり、動作電流の低減が達成できる。この
結果、半導体レーザ素子1aを組み込んだ半導体レーザ
装置60もしきい値が小さくかつ動作電流が小さい優れ
た半導体レーザ装置となる。In the semiconductor laser device 1a of this embodiment, since the active layer 4 is confined by the pair of disordered layers 15 in each of the semiconductor laser portions 30, effective current confinement can be performed, and the current confinement portion can be formed. Spread of current can be suppressed, and reactive current can be reduced. As a result, the threshold value decreases, and a reduction in operating current can be achieved. As a result, the semiconductor laser device 60 incorporating the semiconductor laser element 1a is also an excellent semiconductor laser device having a small threshold value and a small operating current.
【0103】また、本実施形態の半導体レーザ装置60
はP型GaAs基板となり、各半導体レーザ部30のカ
ソード電極は独立して制御できる特徴がある。The semiconductor laser device 60 of the present embodiment
Is a P-type GaAs substrate, and the cathode electrode of each semiconductor laser section 30 can be controlled independently.
【0104】(実施形態4)図20は本発明の他の実施
形態(実施形態4)である半導体レーザ素子を示す模式
的断面図である。(Embodiment 4) FIG. 20 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.
【0105】本実施形態4の半導体レーザ素子1は、前
記実施形態1の構造の半導体レーザ素子1において、ブ
ロック層を設けることなく、リッジ6の上面にN型Ga
Asからなるキャップ層14を設け、このN型GaAs
層14上と、リッジ6の側面の薄いN型GaAlAsか
らなる上クラッド層5上に電極9を設けた構造になって
いる。そして、前記前記リッジ6から外れる活性層部分
は不純物の拡散による無秩序化層15になっている。The semiconductor laser device 1 of the fourth embodiment differs from the semiconductor laser device 1 of the first embodiment in that an N-type Ga
A cap layer 14 made of As is provided.
The electrode 9 is provided on the layer 14 and the upper cladding layer 5 made of thin N-type GaAlAs on the side surface of the ridge 6. The portion of the active layer that deviates from the ridge 6 is a disordered layer 15 due to diffusion of impurities.
【0106】このような半導体レーザ素子1は以下の方
法によって製造される。Such a semiconductor laser device 1 is manufactured by the following method.
【0107】P型GaAs(第1導電型)の半導体基板
2の一面上にP型GaAlAsからなる下クラッド層
3,MQWからなる活性層4,N型GaAlAs(第2
導電型)からなる上クラッド層5,N型GaAsからな
るN型GaAs層14(キャップ層)を順次エピタキシ
ャル成長させる工程と、前記N型GaAs層14上の一
部にストライプ状のマスクを形成するとともに前記マス
クをエッチングマスクとして前記上クラッド層5の途中
深さまでエッチングしてストライプ状のリッジ6を形成
する工程と、前記マスクを利用して不純物を前記リッジ
6から外れる活性層部分に拡散させて無秩序化層15を
形成する工程と、前記マスクの除去後に前記N型GaA
s層14(キャップ層)および前記上クラッド層5上に
電極9(第1の電極)を形成する工程と、前記半導体基
板2の裏面に電極10(第2の電極)を形成して半導体
レーザを形成する工程とによって半導体レーザ素子1を
形成する。On one surface of a semiconductor substrate 2 of P-type GaAs (first conductivity type), a lower cladding layer 3 of P-type GaAlAs, an active layer 4 of MQW 4, and an N-type GaAlAs (second
A step of sequentially epitaxially growing an upper cladding layer 5 (conductivity type) and an N-type GaAs layer 14 (cap layer) of N-type GaAs; Using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge 6 by etching to an intermediate depth in the upper cladding layer 5, and diffusing impurities into an active layer portion deviating from the ridge 6 using the mask to disorderly Forming the passivation layer 15 and, after removing the mask, the N-type GaAs
forming an electrode 9 (first electrode) on the s layer 14 (cap layer) and the upper cladding layer 5; and forming an electrode 10 (second electrode) on the back surface of the semiconductor substrate 2 to form a semiconductor laser. The semiconductor laser device 1 is formed by the steps of forming
【0108】本実施形態4の半導体レーザ素子1におい
ては、特にブロック層を設けないが、リッジ6から外れ
る活性層部分が無秩序化層15となっていることから、
この一対の無秩序化層15によって発光部の電流狭窄が
正確かつ確実に行えるため、レーザダイオードの低しき
い値化,高効率化が図れ動作電流の低減が達成できる。
また、無秩序化によって、発光部と無秩序化層との間で
屈折率差が生じ、実導波構造になるため、更なる低しき
い値化,高効率化が図れ動作電流の低減が達成できる。In the semiconductor laser device 1 according to the fourth embodiment, although no block layer is provided, the active layer portion deviating from the ridge 6 is the disordered layer 15.
Since the current constriction of the light emitting portion can be accurately and reliably performed by the pair of disordered layers 15, the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced.
In addition, the disordering causes a difference in refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, thereby realizing a waveguide structure. As a result, the threshold value can be further reduced, the efficiency can be further improved, and the operating current can be reduced.
【0109】本実施形態4の半導体レーザ素子1の製造
方法においては、工程数が少なくなり、半導体レーザ素
子1の製造コストの低減が達成できる。In the method of manufacturing the semiconductor laser device 1 according to the fourth embodiment, the number of steps is reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor laser device 1 can be reduced.
【0110】(実施形態5)図21は本発明の他の実施
形態(実施形態5)である半導体レーザ素子を示す模式
的断面図である。(Embodiment 5) FIG. 21 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 5) of the present invention.
【0111】本実施形態5の半導体レーザ素子1は、前
記実施形態4の半導体レーザ素子1において、キャップ
層8は前記リッジ6上を含む上クラッド層5の全域上に
形成される構成になっている。The semiconductor laser device 1 of the fifth embodiment has a configuration in which the cap layer 8 is formed over the entire area of the upper cladding layer 5 including the ridge 6 in the semiconductor laser device 1 of the fourth embodiment. I have.
【0112】本実施形態5の半導体レーザ素子1は以下
の方法によって製造される。The semiconductor laser device 1 of the fifth embodiment is manufactured by the following method.
【0113】P型GaAs(第1導電型)の半導体基板
2の一面上にP型GaAlAsからなる下クラッド層
3,MQWからなる活性層4,N型GaAlAs(第2
導電型)からなる上クラッド層5を順次エピタキシャル
成長させる工程と、前記上クラッド層5上の一部にスト
ライプ状のマスクを形成するとともに前記マスクをエッ
チングマスクとして前記上クラッド層5の途中深さまで
エッチングしてストライプ状のリッジ6を形成する工程
と、前記マスクを利用して不純物を前記リッジ6から外
れる活性層部分に拡散させて無秩序化層15を形成する
工程と、前記マスクの除去後に前記半導体基板2の一面
側全域にN型GaAs(第2導電型)からなるキャップ
層8を形成する工程と、前記キャップ層8上に電極9
(第1の電極)を形成する工程と、前記半導体基板2の
裏面に電極10(第2の電極)を形成して半導体レーザ
を形成する工程とによって半導体レーザ素子1を形成す
る。On one surface of a semiconductor substrate 2 of P-type GaAs (first conductivity type), a lower cladding layer 3 of P-type GaAlAs, an active layer 4 of MQW 4, and an N-type GaAlAs (second
A step of epitaxially growing an upper cladding layer 5 of conductive type), forming a stripe-shaped mask on a part of the upper cladding layer 5 and etching the intermediate cladding layer 5 to an intermediate depth using the mask as an etching mask. Forming a stripe-shaped ridge 6, using the mask to diffuse impurities into an active layer portion deviating from the ridge 6 to form a disordered layer 15, and removing the semiconductor after removing the mask. Forming a cap layer 8 of N-type GaAs (second conductivity type) on the entire surface of the substrate 2;
The semiconductor laser device 1 is formed by a process of forming a (first electrode) and a process of forming an electrode 10 (second electrode) on the back surface of the semiconductor substrate 2 to form a semiconductor laser.
【0114】なお、前記リッジ6を形成する前の多層の
半導体層の形成時、上クラッド層5上にN型GaAs層
(すなわちキャップ層)を形成しておいてもよい。これ
はGaAlAs上にエピタキシャル層を成長させる際、
成長界面の酸化等を防ぐ目的で設けられる。Note that an N-type GaAs layer (that is, a cap layer) may be formed on the upper cladding layer 5 when forming a multi-layered semiconductor layer before the ridge 6 is formed. This is because when growing an epitaxial layer on GaAlAs,
It is provided for the purpose of preventing the growth interface from being oxidized.
【0115】本実施形態5の半導体レーザ素子1におい
ては、リッジ6の上面を含み上クラッド層5全体をキャ
ップ層8で被う構造とし、かつブロック層を設けない
が、リッジから外れる活性層部分が無秩序化層となって
いることから、この一対の無秩序化層によって発光部の
電流狭窄が正確かつ確実に行えるため、特にブロック層
を設けないが、リッジ6から外れる活性層部分が無秩序
化層15となっていることから、この一対の無秩序化層
15によって発光部の電流狭窄が正確かつ確実に行える
ため、レーザダイオードの低しきい値化,高効率化が図
れ動作電流の低減が達成できる。また、無秩序化によっ
て、発光部と無秩序化層との間で屈折率差が生じ、実導
波構造になるため、更なる低しきい値化,高効率化が図
れ動作電流の低減が達成できる。The semiconductor laser device 1 of the fifth embodiment has a structure in which the entire upper clad layer 5 including the upper surface of the ridge 6 is covered with the cap layer 8 and no block layer is provided. Is a disordered layer, the current confinement of the light-emitting portion can be performed accurately and reliably by the pair of disordered layers. Therefore, although no block layer is provided, the active layer portion deviating from the ridge 6 has a disordered layer. Since it is 15, the current constriction of the light emitting portion can be accurately and reliably performed by the pair of disordered layers 15, so that the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced. . In addition, the disordering causes a difference in refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, thereby realizing a waveguide structure. As a result, the threshold value can be further reduced, the efficiency can be further improved, and the operating current can be reduced.
【0116】本実施形態5の半導体レーザ素子1の製造
方法においては、工程数が少なくなり、半導体レーザ素
子1の製造コストの低減が達成できる。In the method of manufacturing the semiconductor laser device 1 of the fifth embodiment, the number of steps is reduced, and the manufacturing cost of the semiconductor laser device 1 can be reduced.
【0117】(実施形態6)図22は本発明の他の実施
形態(実施形態6)である半導体レーザ素子を示す模式
的断面図である。(Embodiment 6) FIG. 22 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 6) of the present invention.
【0118】本実施形態6の半導体レーザ素子1は、前
記実施形態4の半導体レーザ素子1の構成において、前
記リッジ6およびN型GaAs層14の側面側の上クラ
ッド層5と電極9との間にP型GaAlAsまたはP型
GaAsからなるブロック層7を設けた構成になってい
る。そして、前記ブロック層7と前記N型GaAs層1
4(キャップ層)に亘って電極9(第1の電極)が設け
られた構造になっている。なお、電極9は前記ブロック
層7上に延在する構造でも良い。ただし、この場合で
も、電極9にワイヤを接続するためのボンディングパッ
ドを前記活性層4の上方から外して設けるための配線形
状が必要となる。The semiconductor laser device 1 of the sixth embodiment has the same structure as that of the semiconductor laser device 1 of the fourth embodiment except that the electrode 9 is formed between the ridge 6 and the upper cladding layer 5 on the side surface of the N-type GaAs layer 14. Is provided with a block layer 7 made of P-type GaAlAs or P-type GaAs. Then, the block layer 7 and the N-type GaAs layer 1
The structure is such that an electrode 9 (first electrode) is provided over 4 (cap layer). The electrode 9 may have a structure extending on the block layer 7. However, even in this case, a wiring shape is required to provide a bonding pad for connecting a wire to the electrode 9 from above the active layer 4.
【0119】本実施形態6の半導体レーザ素子1は以下
の方法によって製造される。The semiconductor laser device 1 of the sixth embodiment is manufactured by the following method.
【0120】P型GaAs(第1導電型)の半導体基板
2の一面上にP型GaAlAsからなる下クラッド層
3,MQWからなる活性層4,N型GaAlAs(第2
導電型)からなる上クラッド層5,N型GaAsからな
るN型GaAs層14(キャップ層)を順次エピタキシ
ャル成長させる工程と、前記N型GaAs層14上の一
部にストライプ状のマスクを形成するとともに前記マス
クをエッチングマスクとして前記上クラッド層5の途中
深さまでエッチングしてストライプ状のリッジ6を形成
する工程と、前記マスクを利用して不純物を前記リッジ
6から外れる活性層部分に拡散させて無秩序化層15を
形成する工程と、前記マスクの除去後に前記N型GaA
s層14の両側の前記上クラッド層5上にP型GaAl
AsまたはP型GaAsからなるブロック層7を形成す
る工程と、前記N型GaAs層14および前記ブロック
層7上に電極9(第1の電極)を形成する工程と、前記
半導体基板2の裏面に電極10(第2の電極)を形成し
て半導体レーザを形成する工程とによって半導体レーザ
素子1を形成する。On one surface of a semiconductor substrate 2 of P-type GaAs (first conductivity type), a lower cladding layer 3 of P-type GaAlAs, an active layer 4 of MQW 4, and an N-type GaAlAs (second
A step of sequentially epitaxially growing an upper cladding layer 5 of N-type GaAs and an upper cladding layer 5 of N-type GaAs, and forming a stripe-shaped mask on a part of the N-type GaAs layer 14. Using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge 6 by etching to an intermediate depth in the upper cladding layer 5, and diffusing impurities into an active layer portion deviating from the ridge 6 using the mask to disorderly Forming the passivation layer 15 and, after removing the mask, the N-type GaAs
P-type GaAl on the upper cladding layer 5 on both sides of the s layer 14
Forming a block layer 7 made of As or P-type GaAs; forming an electrode 9 (first electrode) on the N-type GaAs layer 14 and the block layer 7; The step of forming the electrode 10 (second electrode) to form a semiconductor laser forms the semiconductor laser device 1.
【0121】本実施形態6の半導体レーザ素子1は、リ
ッジ6の上のN型GaAs層14上とリッジ6の側面の
ブロック層7上に亘って第1の電極を形成する構造とな
っているが、この構造でも前記実施形態1と同様に、リ
ッジ6から外れる活性層部分が無秩序化層15となって
いることから、この一対の無秩序化層15によって発光
部の電流狭窄が正確かつ確実に行えるため、レーザダイ
オードの低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低減
が達成できる。また、無秩序化によって、発光部と無秩
序化層との間で屈折率差が生じ、実導波構造になるた
め、更なる低しきい値化,高効率化が図れ動作電流の低
減が達成できる。The semiconductor laser device 1 of the sixth embodiment has a structure in which the first electrode is formed on the N-type GaAs layer 14 on the ridge 6 and on the block layer 7 on the side surface of the ridge 6. However, also in this structure, as in the first embodiment, since the active layer portion deviating from the ridge 6 is the disordered layer 15, the current constriction of the light emitting portion is accurately and reliably performed by the pair of disordered layers 15. Therefore, the threshold value and the efficiency of the laser diode can be reduced and the operating current can be reduced. In addition, the disordering causes a difference in refractive index between the light emitting portion and the disordered layer, thereby realizing a waveguide structure. As a result, the threshold value can be further reduced, the efficiency can be further improved, and the operating current can be reduced.
【0122】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない、たとえ
ば前記実施形態4〜実施形態6の半導体レーザ素子構造
によって前記実施形態2のマルチビーム型半導体レーザ
素子を製造することもでき、またこのようなマルチビー
ム型半導体レーザ素子は図16に示すような半導体レー
ザ装置に組み込むこともできる。Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment, the invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say, for example, the multi-beam semiconductor laser device of the second embodiment can be manufactured by the semiconductor laser device structures of the fourth to sixth embodiments. It can also be incorporated in a semiconductor laser device as shown in FIG.
【0123】また、単一半導体基板にレーザダイオード
はさらに多く配置し、レーザビーム数をさらに増大させ
て半導体レーザアレイとすることも可能である。It is also possible to arrange more laser diodes on a single semiconductor substrate and further increase the number of laser beams to form a semiconductor laser array.
【0124】前記実施形態および実施例では、活性層は
多重量子井戸構造としたが、GaInP/AlGaIn
P系の半導体レーザ素子の場合、活性層はGaPとIn
Pが交互並ぶ自然超格子が形成される。したがってこの
ような構造の半導体レーザ素子の場合にも、前記不純物
の拡散による無秩序化層の形成が可能になり、電流狭窄
化が可能になる。In the above embodiments and examples, the active layer has a multiple quantum well structure, but GaInP / AlGaIn.
In the case of a P-based semiconductor laser device, the active layer is GaP and In.
A natural superlattice in which P is alternately arranged is formed. Therefore, even in the case of a semiconductor laser device having such a structure, a disordered layer can be formed by diffusion of the impurity, and current confinement can be achieved.
【0125】前記実施形態および実施例では、半導体基
板としてはP型化合物半導体基板を用い、電子の流れを
狭窄する例について説明したが、半導体基板としてはN
型化合物半導体基板を用い、ホールの流れを狭窄する構
造でも前記実施形態および実施例同様に適用でき、前記
実施形態および実施例同様の効果を得ることができる。In the above embodiments and examples, an example was described in which a P-type compound semiconductor substrate was used as the semiconductor substrate and the flow of electrons was narrowed.
A structure in which the flow of holes is narrowed using a type compound semiconductor substrate can be applied in the same manner as in the above embodiments and examples, and the same effects as those in the above embodiments and examples can be obtained.
【0126】[0126]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0127】(1)半導体レーザにおいて、リッジ下の
活性層の側面を無秩序化することによって、発光部と発
光部側面とで横方向のバンドギャップ差を付け、電子の
広がりを防止する構造になっていることから、低しきい
値化,高効率化が図れ動作電流が低減できる。(1) In a semiconductor laser, the side surface of the active layer below the ridge is disordered to provide a lateral band gap difference between the light emitting portion and the side surface of the light emitting portion, thereby preventing the spread of electrons. Therefore, the threshold value and the efficiency can be reduced, and the operating current can be reduced.
【0128】(2)無秩序化によって横方向の屈折率差
が設けられ、実導波構造になるため、更なる低しきい値
化,高効率化が図れ動作電流の低減が達成できる。(2) Since the refractive index difference in the horizontal direction is provided by disordering, and the actual waveguide structure is used, the threshold value and the efficiency can be further reduced and the operating current can be reduced.
【0129】(3)マルチビーム型半導体レーザ素子の
構造の場合、各半導体レーザ部をアイソレートすること
によって各半導体レーザ部をそれぞれ独立して動作させ
ることができ、使用勝手が向上する。(3) In the case of the structure of the multi-beam type semiconductor laser device, each semiconductor laser portion can be operated independently by isolating each semiconductor laser portion, and the usability is improved.
【0130】(4)マルチビーム型半導体レーザ素子の
構造の場合、半導体基板をP型とすることによって電流
の流れを狭窄する構造にすることができるため、高速対
応化が達成できる。(4) In the case of the structure of a multi-beam type semiconductor laser device, a structure in which a current flow is narrowed by using a P-type semiconductor substrate can be achieved, so that high-speed operation can be achieved.
【図1】本発明の一実施形態(実施形態1)である半導
体レーザ素子の模式的断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor laser device according to an embodiment (Embodiment 1) of the present invention.
【図2】本実施形態1の半導体レーザ素子の効果を示す
説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an effect of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図3】本発明の一実施例(実施例1)である半導体レ
ーザ素子の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a semiconductor laser device according to an embodiment (Example 1) of the present invention.
【図4】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、半導体基板の一面に半導体層を多層に形成した状態
の半導体基板の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate in a state where a plurality of semiconductor layers are formed on one surface of the semiconductor substrate in manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図5】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、マスクを使用してリッジを形成した状態の半導体基
板の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate in a state where a ridge is formed using a mask in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図6】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、リッジから外れる上クラッド層上に拡散源層が形成
された状態の半導体基板の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate in a state where a diffusion source layer is formed on the upper clad layer that is off the ridge in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図7】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、不純物拡散によって無秩序化層を形成した状態の半
導体基板を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the semiconductor substrate in a state where a disordered layer is formed by impurity diffusion in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図8】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、拡散源層を除去した状態の半導体基板の断面図であ
る。FIG. 8 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate from which the diffusion source layer has been removed in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図9】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、ブロック層を形成した状態の半導体基板の断面図で
ある。FIG. 9 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate in a state where a block layer is formed in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図10】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、キャップ層を形成した状態の半導体基板の断面図で
ある。FIG. 10 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate with the cap layer formed in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図11】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、メサエッチング後にカソード電極を形成した状態の
半導体基板の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate in a state where a cathode electrode is formed after mesa etching in the manufacture of the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図12】本実施例1の半導体レーザ素子の製造におい
て、アノード電極を形成した状態の半導体基板の断面図
である。FIG. 12 is a cross-sectional view of the semiconductor substrate in a state where an anode electrode is formed in manufacturing the semiconductor laser device of the first embodiment.
【図13】本発明の他の実施例(実施例2)である半導
体レーザ素子の製造において、リッジ形成後リッジから
外れる上クラッド層部分に不純物を注入した状態を示す
半導体基板の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a state in which an impurity is implanted into an upper cladding layer portion which is separated from a ridge after a ridge is formed in the manufacture of a semiconductor laser device according to another embodiment (Example 2) of the present invention. .
【図14】本実施例2の半導体レーザ素子の製造におい
て、注入した不純物をアニールによって拡散させて活性
層を無秩序化層とした状態を示す半導体基板の断面図で
ある。FIG. 14 is a cross-sectional view of a semiconductor substrate showing a state in which an implanted impurity is diffused by annealing to make an active layer a disordered layer in the manufacture of the semiconductor laser device of Example 2;
【図15】本発明の他の実施形態(実施形態2)である
半導体レーザ素子を示す斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 2) of the present invention.
【図16】本発明の他の実施形態(実施形態3)である
半導体レーザ装置を示す一部を切り欠いた斜視図であ
る。FIG. 16 is a partially cutaway perspective view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 3) of the present invention.
【図17】本実施形態3の半導体レーザ装置に組み込ま
れるサブマウントの斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of a submount incorporated in the semiconductor laser device of the third embodiment.
【図18】本実施形態3の半導体レーザ装置に組み込ま
れるサブマウントに固定された半導体レーザ素子を示す
斜視図である。FIG. 18 is a perspective view showing a semiconductor laser element fixed to a submount incorporated in the semiconductor laser device of Embodiment 3;
【図19】本実施形態3の半導体レーザ装置の使用状態
を示す説明図である。FIG. 19 is an explanatory diagram illustrating a use state of the semiconductor laser device according to the third embodiment.
【図20】本発明の他の実施形態(実施形態4)である
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。FIG. 20 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 4) of the present invention.
【図21】本発明の他の実施形態(実施形態5)である
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。FIG. 21 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 5) of the present invention.
【図22】本発明の他の実施形態(実施形態6)である
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。FIG. 22 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser device according to another embodiment (Embodiment 6) of the present invention.
【図23】従来の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。FIG. 23 is a sectional view showing a conventional semiconductor laser device.
【図24】従来の半導体レーザ素子において電流狭窄さ
れるホールの動きを示す模式図である。FIG. 24 is a schematic view showing the movement of a hole that is current confined in a conventional semiconductor laser device.
【図25】従来の半導体レーザ素子において電流狭窄さ
れる電子の動きを示す模式図である。FIG. 25 is a schematic view showing the movement of electrons that are confined in a conventional semiconductor laser device.
1,1N,1P…半導体レーザ素子(半導体レーザチッ
プ)、2…半導体基板、3…クラッド層(下クラッド
層)、4…活性層、5…クラッド層(上クラッド層)、
7…ブロック層、8…キャップ層、9,10…電極、1
1…正孔(ホール)、12…電子、15…無秩序化層、
20…マスク、21…ZnO膜、22…拡散源層、23
…絶縁膜(SiO2 膜)、25…不純物注入層、30…
半導体レーザ(半導体レーザ部)、31…メサエッチン
グ溝、60…半導体レーザ装置、61…パッケージ本
体、62…蓋体、63…ヒートシンク、64…サブマウ
ント、65…配線、66…半田層、67…ワイヤボンデ
ィング部、68…メタライズ層、70…受光素子、71
…外部電極端子(リード)、72…絶縁体、73…ワイ
ヤ、75…レーザビーム(レーザ光)、76…光透過
窓、77…透明ガラス板、80…ポリゴンミラー、81
…fθレンズ、82…感光ドラム。1, 1N, 1P: semiconductor laser element (semiconductor laser chip), 2: semiconductor substrate, 3: clad layer (lower clad layer), 4: active layer, 5: clad layer (upper clad layer),
7 ... block layer, 8 ... cap layer, 9,10 ... electrode, 1
1 ... holes (holes), 12 ... electrons, 15 ... disordered layer,
Reference numeral 20: mask, 21: ZnO film, 22: diffusion source layer, 23
... an insulating film (SiO 2 film), 25 ... an impurity implantation layer, 30 ...
Semiconductor laser (semiconductor laser part), 31: mesa etching groove, 60: semiconductor laser device, 61: package body, 62: lid, 63: heat sink, 64: submount, 65: wiring, 66: solder layer, 67: Wire bonding portion, 68 metallized layer, 70 light receiving element, 71
... external electrode terminals (leads), 72 ... insulator, 73 ... wires, 75 ... laser beam (laser light), 76 ... light transmission window, 77 ... transparent glass plate, 80 ... polygon mirror, 81
... fθ lens, 82 ... photosensitive drum.
Claims (15)
基板の一面に形成される第1導電型の下クラッド層と、
前記下クラッド層上に形成される活性層と、前記活性層
上に形成され一部にストライプ状のリッジを有する第2
導電型の上クラッド層と、前記上クラッド層の前記リッ
ジ上または上クラッド層全域上に形成される第2導電型
のキャップ層と、少なくとも前記キャップ層上に形成さ
れる第1の電極と、前記半導体基板の裏面に形成される
第2の電極とからなる半導体レーザを有する半導体レー
ザ素子であって、前記リッジから外れる活性層部分は不
純物の拡散による無秩序化層になっていることを特徴と
する半導体レーザ素子。A first conductivity type semiconductor substrate; a first conductivity type lower cladding layer formed on one surface of the semiconductor substrate;
An active layer formed on the lower cladding layer, and a second layer formed on the active layer and partially having a stripe-shaped ridge.
A conductive type upper cladding layer, a second conductive type cap layer formed on the ridge of the upper cladding layer or over the entire upper cladding layer, and a first electrode formed on at least the cap layer; A semiconductor laser device having a semiconductor laser comprising a second electrode formed on a back surface of the semiconductor substrate, wherein an active layer portion deviating from the ridge is a disordered layer due to diffusion of impurities. Semiconductor laser device.
記リッジ上のキャップ層の側面に位置しかつ前記上クラ
ッド層上に形成された第1導電型のブロック層とを有す
ることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素
子。2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a side surface of said ridge or said ridge and a first conductivity type block layer formed on said upper cladding layer and on a side surface of a cap layer on said ridge. Item 2. The semiconductor laser device according to item 1.
ク層および前記リッジは第2導電型のキャップ層で被わ
れ、前記キャップ層上に前記第2の電極が設けられてい
ることを特徴とする請求項2に記載の半導体レーザ素
子。3. The block layer and the ridge located on the side surface of the ridge are covered with a cap layer of a second conductivity type, and the second electrode is provided on the cap layer. The semiconductor laser device according to claim 2.
いるとともに前記リッジおよび前記キャップ層の側面に
前記ブロック層が設けられ、前記ブロック層と前記キャ
ップ層のうち少なくとも前記キャップ層上に前記第1の
電極が設けられていることを特徴とする請求項2に記載
の半導体レーザ素子。4. A cap layer is provided on the ridge, and the block layer is provided on side surfaces of the ridge and the cap layer. The cap layer is provided on at least the cap layer of the block layer and the cap layer. 3. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein one electrode is provided.
の表層部分にまで到達する電気的絶縁手段が1乃至複数
設けられ、前記電気的絶縁手段によって区画された各半
導体基板領域には前記半導体レーザが形成されているこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に
記載の半導体レーザ素子。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein one surface of the semiconductor substrate is provided with one or a plurality of electrical insulating means reaching the surface layer of the semiconductor substrate, and each semiconductor substrate region partitioned by the electrical insulating means is provided with the semiconductor. The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 4, wherein a laser is formed.
を特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記
載の半導体レーザ素子。6. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a P-type semiconductor.
および前記キャップ層には前記無秩序化のための不純物
が含まれていないことを特徴とする請求項1乃至請求項
6のいずれか1項に記載の半導体レーザ素子。7. The disordering layer according to claim 1, wherein the block layer and the cap layer above the disordering layer do not contain impurities for disordering. 3. The semiconductor laser device according to item 1.
とを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に
記載の半導体レーザ素子。8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said active layer has a multiple quantum well structure.
導電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラッ
ド層を順次エピタキシャル成長させる工程と、前記上ク
ラッド層上の一部にストライプ状のマスクを形成すると
ともに前記マスクをエッチングマスクとして上クラッド
層を途中深さまでエッチングしてストライプ状のリッジ
を形成する工程と、前記マスクを残留させた状態でエピ
タキシャル成長を行って前記エッチングによって薄くな
った上クラッド層上に第2導電型層のブロック層を形成
する工程と、前記マスクを除去した後前記リッジ上およ
び前記ブロック層上に第2導電型のキャップ層を形成す
る工程と、前記キャップ層上に第1の電極を形成すると
ともに前記半導体基板の他面に第2の電極を形成する工
程とによって半導体レーザを形成する半導体レーザ素子
の製造方法であって、前記リッジ形成後前記リッジ形成
時の前記マスクを残留させた状態で、拡散させる不純物
を含む拡散源層を前記上クラッド層上に堆積させその後
熱拡散を行って前記拡散源層内の不純物を前記リッジか
ら外れる活性層部分に拡散させて無秩序化層を形成し、
または不純物を前記上クラッド層に注入しその後アニー
ルして前記不純物をリッジから外れる活性層部分に拡散
させて無秩序化層を形成し、ついで前記ブロック層を形
成することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。9. A first conductive type semiconductor substrate having a first conductive type
A step of sequentially epitaxially growing a lower cladding layer of a conductive type, an active layer, and an upper cladding layer of a second conductive type; forming a stripe-shaped mask on a part of the upper cladding layer and using the mask as an etching mask; A step of forming a stripe-shaped ridge by etching the layer to an intermediate depth; and forming a block layer of the second conductivity type layer on the upper clad layer thinned by the etching by performing epitaxial growth with the mask remaining. Forming a second conductive type cap layer on the ridge and the block layer after removing the mask; and forming a first electrode on the cap layer and forming a second electrode on the semiconductor substrate. Forming a second electrode on the other surface, thereby forming a semiconductor laser. After the ridge is formed, a diffusion source layer containing an impurity to be diffused is deposited on the upper cladding layer while the mask at the time of the ridge formation is left, and then thermal diffusion is performed to remove impurities in the diffusion source layer. Forming a disordered layer by diffusing into the active layer portion deviating from the ridge,
Alternatively, an impurity is injected into the upper cladding layer and then annealed to diffuse the impurity into an active layer portion deviating from the ridge to form a disordered layer, and then form the block layer. Production method.
1導電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラ
ッド層,第2導電型のキャップ層を順次エピタキシャル
成長させる工程と、前記キャップ層上の一部にストライ
プ状のマスクを形成するとともに前記マスクをエッチン
グマスクとして前記上クラッド層の途中深さまでエッチ
ングしてストライプ状のリッジを形成する工程と、前記
マスクを利用して不純物を前記リッジから外れる活性層
部分に拡散させて無秩序化層を形成する工程と、前記マ
スクの除去後に前記キャップ層および前記上クラッド層
上に第1の電極を形成する工程と、前記半導体基板の裏
面に第2の電極を形成して半導体レーザを形成する工程
とを有することを特徴とする半導体レーザ素子の製造方
法。10. A step of sequentially epitaxially growing a lower conductive layer of a first conductive type, an active layer, an upper clad layer of a second conductive type, and a cap layer of a second conductive type on one surface of a semiconductor substrate of the first conductive type. Forming a stripe-shaped mask on a part of the cap layer and etching the mask to an intermediate depth of the upper clad layer using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge; and Forming a disordered layer by diffusing impurities into an active layer portion deviating from the ridge; forming a first electrode on the cap layer and the upper clad layer after removing the mask; Forming a second electrode on the back surface of the semiconductor laser to form a semiconductor laser.
1導電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラ
ッド層,必要に応じて第2導電型のキャップ層を順次エ
ピタキシャル成長させる工程と、前記キャップ層または
前記上クラッド層上の一部にストライプ状のマスクを形
成するとともに前記マスクをエッチングマスクとして前
記上クラッド層の途中深さまでエッチングしてストライ
プ状のリッジを形成する工程と、前記マスクを利用して
不純物を前記リッジから外れる活性層部分に拡散させて
無秩序化層を形成する工程と、前記マスクの除去後に前
記半導体基板の一面側全域に第2導電型のキャップ層を
形成する工程と、前記キャップ層上に第1の電極を形成
する工程と、前記半導体基板の裏面に第2の電極を形成
して半導体レーザを形成する工程とを有することを特徴
とする半導体レーザ素子の製造方法。11. A first conductivity type lower cladding layer, an active layer, a second conductivity type upper cladding layer, and, if necessary, a second conductivity type cap layer are sequentially formed on one surface of a first conductivity type semiconductor substrate. Forming a stripe-shaped mask on the cap layer or a part of the upper cladding layer, and etching the mask to an intermediate depth of the upper cladding layer to form a stripe-shaped ridge; Forming a disordered layer by diffusing impurities into the active layer portion deviating from the ridge using the mask, and forming a cap of the second conductivity type on the entire surface of the semiconductor substrate after removing the mask. Forming a layer, forming a first electrode on the cap layer, and forming a second electrode on the back surface of the semiconductor substrate to form a semiconductor laser. Forming a semiconductor laser device.
1導電型の下クラッド層,活性層,第2導電型の上クラ
ッド層,第2導電型のキャップ層を順次エピタキシャル
成長させる工程と、前記キャップ層上の一部にストライ
プ状のマスクを形成するとともに前記マスクをエッチン
グマスクとして前記上クラッド層の途中深さまでエッチ
ングしてストライプ状のリッジを形成する工程と、前記
マスクを利用して不純物を前記リッジから外れる活性層
部分に拡散させて無秩序化層を形成する工程と、前記マ
スクの除去後に前記キャップ層の両側の前記上クラッド
層上に第1導電型のブロック層を形成する工程と、前記
キャップ層および前記ブロック層上に第1の電極を形成
する工程と、前記半導体基板の裏面に第2の電極を形成
して半導体レーザを形成する工程とを有することを特徴
とする半導体レーザ素子の製造方法。12. A step of sequentially epitaxially growing a lower conductive layer of a first conductive type, an active layer, an upper clad layer of a second conductive type, and a cap layer of a second conductive type on one surface of a semiconductor substrate of the first conductive type. Forming a stripe-shaped mask on a part of the cap layer and etching the mask to an intermediate depth of the upper clad layer using the mask as an etching mask to form a stripe-shaped ridge; and Forming a disordered layer by diffusing impurities into an active layer portion deviating from the ridge; and forming a first conductivity type blocking layer on the upper cladding layer on both sides of the cap layer after removing the mask. Forming a first electrode on the cap layer and the block layer; forming a second electrode on the back surface of the semiconductor substrate to form a semiconductor laser; Forming a semiconductor laser device.
駆動できるように前記半導体基板にモノリシックに複数
形成することを特徴とする請求項9乃至請求項12のい
ずれか1項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。13. The semiconductor laser device according to claim 9, wherein a plurality of the semiconductor lasers are monolithically formed on the semiconductor substrate so as to be independently driven. Production method.
することを特徴とする請求項9乃至請求項13のいずれ
か1項に記載の半導体レーザ素子の製造方法。14. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 9, wherein a multiple quantum well is formed as the active layer.
させる光透過窓を有する蓋体とからなるパッケージと、
前記パッケージ本体に固定されかつ複数のレーザ光を出
射するマルチビーム型半導体レーザ素子と、前記パッケ
ージ本体に取り付けられかつ前記パッケージの内外に亘
って延在する複数の外部電極端子と、前記マルチビーム
型半導体レーザ素子の各電極と前記外部電極端子を接続
する接続手段とを有する半導体レーザ装置であって、前
記マルチビーム型半導体レーザ素子は前記請求項5乃至
請求項8のいずれか1項に記載の構成になっていること
を特徴とする半導体レーザ装置。15. A package comprising: a package body; and a lid having a light transmission window for transmitting laser light;
A multi-beam semiconductor laser device fixed to the package body and emitting a plurality of laser beams; a plurality of external electrode terminals attached to the package body and extending inside and outside the package; 9. A semiconductor laser device having a connection means for connecting each electrode of the semiconductor laser element and the external electrode terminal, wherein the multi-beam type semiconductor laser element according to claim 5. A semiconductor laser device having a configuration.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10242882A JP2000077777A (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Semiconductor laser device, method of manufacturing the same, and semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10242882A JP2000077777A (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Semiconductor laser device, method of manufacturing the same, and semiconductor laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000077777A true JP2000077777A (en) | 2000-03-14 |
Family
ID=17095644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10242882A Pending JP2000077777A (en) | 1998-08-28 | 1998-08-28 | Semiconductor laser device, method of manufacturing the same, and semiconductor laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000077777A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005079580A (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Laser apparatus having multiple light emitting regions |
-
1998
- 1998-08-28 JP JP10242882A patent/JP2000077777A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2005079580A (en) * | 2003-08-29 | 2005-03-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Laser apparatus having multiple light emitting regions |
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