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JPH03225985A - Semiconductor laser device of refractive-index waveguide type - Google Patents

Semiconductor laser device of refractive-index waveguide type

Info

Publication number
JPH03225985A
JPH03225985A JP2097790A JP2097790A JPH03225985A JP H03225985 A JPH03225985 A JP H03225985A JP 2097790 A JP2097790 A JP 2097790A JP 2097790 A JP2097790 A JP 2097790A JP H03225985 A JPH03225985 A JP H03225985A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor laser
laser device
superlattice
cladding layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2097790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Iwamoto
隆 岩本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP2097790A priority Critical patent/JPH03225985A/en
Publication of JPH03225985A publication Critical patent/JPH03225985A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To prevent that a dislocation caused in a blocking layer is propagated to an inner-clad layer and an active layer as a light-emitting region by a method wherein a layer composed of a superlattice is formed between the inner clad layer and an outer clad layer formed as a ridge structure. CONSTITUTION:An n-clad layer 2 is grown on a substrate 1; an active layer 3 and a p-inner-clad layer 4 are laminated and grown on it in this order by an MOCVD method. A p-etching-stopper layer 11 of a superlattice is grown on the p-inner-clad layer 4. The p-inner-clad layer 4 of the superlattice is formed by laminating p-In0.5Ga0.5P in 20Angstrom and p-In0.5(Ga0.5Al0.5)0.5P in 100Angstrom five times each thus producing a laminated structure composed of total ten layers. A p-outer-clad layer 6 of p-In0.5(Ga0.5Al0.5)P is laminated on the p-etching-stopper layer 11 composed of the superlattice. Then, an SiO2 film 9 is formed on the p-outer-clad layer 6 by a sputtering operation or the like; it is etched; a stripe of the SiO2 film 9 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、リッジ構造を有する屈折率導波型半導体レー
ザ装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to an index-guided semiconductor laser device having a ridge structure.

(従来の技術) 従来の屈折率導波型半導体レーザ装置の構造とその製造
方法を以下に説明する。
(Prior Art) The structure of a conventional refractive index guided semiconductor laser device and its manufacturing method will be described below.

第2図(A)〜(F)は、従来の屈折率導波型半導体レ
ーザ装置の製造方法を示す図である。
FIGS. 2A to 2F are diagrams showing a conventional method for manufacturing a refractive index waveguide type semiconductor laser device.

まず、第2図(A)に示すように、MOCVD(iet
alorganic chen+1cal vapor
 deposition;有機金属気相成長)法を用い
て、基板1上にn型クラッド層2を成長させ、その上に
活性層3、p型インナークラッド層4、エツチングスト
ッパー層5、p−アウタークラッド層6を順次積層させ
て成長させる。
First, as shown in FIG. 2(A), MOCVD (iet
alorganic chen+1cal vapor
An n-type cladding layer 2 is grown on a substrate 1 using a deposition method (organic metal vapor phase epitaxy), and an active layer 3, a p-type inner cladding layer 4, an etching stopper layer 5, and a p-outer cladding layer are formed thereon. 6 are sequentially stacked and grown.

次に、第2図(B)に示すように、このp−アウターク
ラッド層6上に5102膜9をスパッタ等により設け、
フッ酸系溶液によりエツチングをして、S i Oz膜
9のストライプを形成する。
Next, as shown in FIG. 2(B), a 5102 film 9 is provided on this p-outer cladding layer 6 by sputtering or the like.
Etching is performed using a hydrofluoric acid solution to form stripes of the SiOz film 9.

そして、この5i02膜9のストライプをマスクにして
、硫酸または硝酸系の溶液により、エツチングストッパ
ー層5までp−アウタークラッド層6をエツチングし、
p−アウタークラッド層6のリッジ(ridge )を
形成する(第2図(C))。
Then, using the stripes of the 5i02 film 9 as a mask, the p-outer cladding layer 6 is etched with a sulfuric acid or nitric acid solution up to the etching stopper layer 5.
A ridge of the p-outer cladding layer 6 is formed (FIG. 2(C)).

さらに、この工程によって露出したエッチングストッパ
ー層5上に再度MOCVD法を用いてフロック層7を形
成させるが、このときはS i O2膜9上にはブロッ
ク層7は成長しない(第2図(D))。
Furthermore, the flock layer 7 is formed again on the etching stopper layer 5 exposed by this step using the MOCVD method, but at this time the block layer 7 does not grow on the SiO2 film 9 (see FIG. 2(D). )).

そして、S i O2膜9をフッ酸系溶液により除去し
た後(第2図(E))、その上にコンタクト層8を成長
させる(第2図(F))。
After removing the SiO2 film 9 using a hydrofluoric acid solution (FIG. 2(E)), the contact layer 8 is grown thereon (FIG. 2(F)).

以上の様にして半導体レーザ装置は得られるが、上記エ
ツチングストッパー層5は、アウタークラッド層6をエ
ツチングする際、インナークラッド層4の上で、エツチ
ングを精度良く停止させるために設けられたものであり
、このエツチングストッパー層5の材料としては単層で
p−アウタークラッド層6とは組成が異なり、しかも、
活性層3から発振されるレーザの発振波長を吸収しない
ために活性層3よりバンドギャップエネルギーの大きい
半導体材料を用いていた。
A semiconductor laser device is obtained as described above, but the etching stopper layer 5 is provided on the inner cladding layer 4 to accurately stop the etching when the outer cladding layer 6 is etched. The material of this etching stopper layer 5 is a single layer with a composition different from that of the p-outer cladding layer 6, and
In order not to absorb the oscillation wavelength of the laser emitted from the active layer 3, a semiconductor material having a larger band gap energy than the active layer 3 was used.

(発明が解決しようとする課題) ところで、半導体装置では、その製造における結晶成長
時あるいはその後で外部から力か加わると、「転位」と
呼ばれる格子欠陥が生じることが多い。
(Problems to be Solved by the Invention) Incidentally, in semiconductor devices, lattice defects called "dislocations" often occur when external force is applied during or after crystal growth in semiconductor devices.

これは、結晶に外力が加わると格子面のすべりが誘起さ
れ、2つのすべり面の交線で転位が次々と増殖していく
ものであり、特に同じ素材の結晶が積層されている場合
では、この転位は次の層へも伝搬していく。
This is because when an external force is applied to a crystal, lattice plane slip is induced, and dislocations multiply one after another at the intersection of the two slip planes. Especially when crystals of the same material are stacked, These dislocations also propagate to the next layer.

また、異なる素材の結晶が積層されている場合には、異
なる素材側にも転位か伝搬される場合と、積層面で折れ
まがり、異なる素材側には転位が伝搬しない場合とか存
在するが、どちらかに制御する方法は今のところ見いだ
されていない。
Furthermore, when crystals of different materials are stacked, there are cases in which dislocations propagate to the side of the different materials, and cases in which they bend at the stacked surface and do not propagate to the side of the different materials. No method has been found so far to control this.

そして、従来の屈折率導波型半導体レーザ装置では、特
に、ブロック層7の成長時に第2図(C)に示す転位発
生面10より発生した転位がエツチングストッパ層5を
通り、p−インナークラッド層4へ伝搬して、さらには
発光領域である活性層3にまで及び、このなめ、半導体
レーザ装置として作動しなかったり、寿命が短くなった
りするという課題かあった。
In the conventional index-guided semiconductor laser device, dislocations generated from the dislocation generation surface 10 shown in FIG. The problem is that the light propagates to the layer 4 and further reaches the active layer 3, which is the light emitting region, resulting in the semiconductor laser device not operating or having a shortened lifespan.

そこで、本発明は上記した従来の技術の課題を解決して
、ブロック層の成長時に転位が発生しても、インナーク
ラッド層へはこの転位が伝搬されない構成とすることに
より、信頼性が高く寿命の長い屈折率導波型半導体レー
ザ装置を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention solves the problems of the conventional technology described above, and provides a structure in which even if dislocations occur during growth of the block layer, these dislocations are not propagated to the inner cladding layer, thereby achieving high reliability and long life. An object of the present invention is to provide a long refractive index guided semiconductor laser device.

〈課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための手段として、少なくとも基板
、第1のクラッド層、活性層、第2のクラット層がこの
順番に設けられ、この第2のクラッド層をインナークラ
ッド層とアウタークラッド層とに分離して、このアウタ
ークラッド層をエツチングしてリッジ構造とした屈折率
導波型半導体レーザ装置において、前記したインナーク
ラッド層とこのリッジ構造とした前記アウタークラッド
層との間に超格子よりなる層を設けたことを特徴とする
屈折率導波型半導体レーザ装置を提供しようとするもの
である。
<Means for Solving the Problems> As a means for achieving the above object, at least a substrate, a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer are provided in this order, and the second cladding layer is In a refractive index waveguide semiconductor laser device which is separated into an inner clad layer and an outer clad layer and has a ridge structure by etching the outer clad layer, the inner clad layer and the outer clad layer have a ridge structure. An object of the present invention is to provide a refractive index waveguide type semiconductor laser device characterized in that a layer made of a superlattice is provided between the semiconductor laser device and the semiconductor laser device.

(実施例) 本発明の屈折率導波型半導体レーザ装置の一実雄側とし
て、本発明を使用した短波長半導体レーザ装置の構造の
一実施例を第1図に示す。
(Example) An example of the structure of a short wavelength semiconductor laser device using the present invention is shown in FIG. 1 as the main side of the refractive index guided semiconductor laser device of the present invention.

この短波長半導体レーザ装置では、基板1にn−GaA
sを用へその上にn−1n□、5  (GaO’、5A
t、5)。sPのn−クラッド層2を成長させ、その上
にIno、5”’0.5 Pの活性層3、p−1no、
 s  (Ga、 s^0.5)。、5Pのp−インナ
ークラッド層4をこの順番で従来例と同様にMOCVD
法により各々積層させて成長させる。
In this short wavelength semiconductor laser device, the substrate 1 has n-GaA
n-1n□, 5 (GaO', 5A
t, 5). An n-cladding layer 2 of sP is grown, on which an active layer 3 of Ino, 5'''0.5 P, p-1no,
s (Ga, s^0.5). , 5P p-inner cladding layer 4 is MOCVDed in this order in the same manner as the conventional example.
They are grown in layers by a method.

次にp−インナークラッド層4上に超格子の叶エツチン
グストッパー層11を成長させる。
Next, a superlattice etching stopper layer 11 is grown on the p-inner cladding layer 4.

この超格子のp−インナークラッド層4は、p−In0
.5 GaO,5Pを20人、p−1no、5(Gao
、5AI、5)0.5 Pを100人づつ5回繰り返し
て積層し、合計10層からなる積層構造を有したもので
ある。
The p-inner cladding layer 4 of this superlattice is p-In0
.. 5 GaO, 5P for 20 people, p-1no, 5 (Gao
, 5AI, 5) 0.5P were stacked 5 times by 100 people each, resulting in a stacked structure consisting of a total of 10 layers.

そして、この超格子よりなるp−エツチングストッパー
層11上には、p−In、 s  (Gao、s^’0
.5 >Pのp−アウタークラッド層6を積層させる。
Then, on the p-etching stopper layer 11 made of this superlattice, p-In, s (Gao, s^'0
.. 5. A p-outer cladding layer 6 with >P is laminated.

次に、従来例と同様に、このp−アウタークラッド層6
上に約3000人の厚さのS i O2膜9をスバツタ
等により設け、フッ酸系溶液によりエツチングをして、
S i O2膜9のストライプを形成する。
Next, similarly to the conventional example, this p-outer cladding layer 6
A SiO2 film 9 with a thickness of about 3,000 mm is provided on the top by sputtering, etc., and etched with a hydrofluoric acid solution.
Stripes of SiO2 film 9 are formed.

そして、このS i O2膜9のストライプをマスクに
して、硫酸または硝酸系の溶液により、超格子のp−エ
ツチングストッパー層11までp−アウタークララ・ド
層6をエツチングし、p−アウタークラッド層6のリッ
ジを形成する。
Then, using the stripes of the SiO2 film 9 as a mask, the p-outer cladding layer 6 is etched with a sulfuric acid or nitric acid-based solution up to the superlattice p-etching stopper layer 11, and the p-outer cladding layer 6 is removed. 6 ridges are formed.

さらに、S i O2膜9上以外の部分であるこの工程
によって露出しなp−エツチングストッパー層11上に
再度MOCVD法を用いてn−GaAsのブロック層7
を形成する。
Furthermore, an n-GaAs block layer 7 is formed again using the MOCVD method on the p-etching stopper layer 11 that is not exposed in this step, which is the part other than on the SiO2 film 9.
form.

そして、S i 02膜9をフッ酸系溶液により除去し
た後、その上にp−GaAsのコンタクト層8を成長さ
せて半導体レーザ装置を得た。
After removing the SiO2 film 9 with a hydrofluoric acid solution, a p-GaAs contact layer 8 was grown thereon to obtain a semiconductor laser device.

この半導体レーザ装置では、p−エツチングストッパー
層11として、多層構造の超格子を用いたので、ブロッ
ク層7の成長時に発生した転位のうち幾つかは、この超
格子内のp−1n□、5 Gao、s Pの層とp−I
n   (Ga   At   )   Pの層との間
0.5  0.5 0.5 0.5 の積層面を通り何層かは伝搬されるか、最終的には、途
中の積層面で折れまがり、p−インナークラッド層4や
活性層3にまで伝搬することは殆どなくなるので、半導
体レーザ装置として作動不良や待命の短縮という問題点
は解消されることになる。
In this semiconductor laser device, a superlattice with a multilayer structure is used as the p-etching stopper layer 11. Therefore, some of the dislocations generated during the growth of the block layer 7 are transferred to the p-1n□, 5 Gao, s P layer and p-I
n(GaAt)P layer, some layers are propagated through the laminated plane of 0.5 0.5 0.5 0.5, or are finally bent at the laminated plane in the middle, Since the propagation to the p- inner cladding layer 4 and the active layer 3 is almost eliminated, the problems of malfunction and shortened waiting life of the semiconductor laser device are solved.

なお、本実施例では、p−エツチングストッパー層とし
て超格子を用いたが、pとHの極性か逆の半導体レーザ
装置においてn−エツチングストッパー層として超格子
を用いても同様の効果が得られるのは勿論である。
In this example, a superlattice was used as the p-etching stopper layer, but the same effect can be obtained by using a superlattice as the n-etching stopper layer in a semiconductor laser device with opposite polarities of p and H. Of course.

また、本実施例では、超格子として、p−In□、5G
ao、5Pを20人、p−In、 5(G’ao、5^
’0.5 )0.5 Pを100人づつ5回繰り返して
積層し、10層からなる積層構造を有したものを用いた
が、超格子の材料はこれに限定されるものではなく、超
格子構造をとる半導体材料でエツチングストッパー層と
しての作用も持合わせていれば良い。
In addition, in this example, p-In□, 5G
ao, 20 people with 5P, p-In, 5 (G'ao, 5^
'0.5 ) 0.5 P was stacked 5 times by 100 people each to have a stacked structure consisting of 10 layers, but the material of the superlattice is not limited to this. It is sufficient that the semiconductor material has a lattice structure and also functions as an etching stopper layer.

さらに、より多層構造の超格子を用いれば、それだけ転
位の伝搬する確率が下がり、また、半導体レーザ装置と
しては、エツチングストッパー層はより薄い方か良いの
で、この超格子は、できるだけ薄く、かつより多層構造
を有しているものか適している。
Furthermore, if a superlattice with a more multilayered structure is used, the probability of dislocation propagation decreases accordingly, and since it is better to have a thinner etching stopper layer for a semiconductor laser device, this superlattice should be made as thin as possible and as thin as possible. A material with a multilayer structure is suitable.

(発明の効果) 本発明の屈折率導波型半導体レーザ装置は、エツチング
ストッパー層として超格子を用いたので、ブロック層に
発生した転位は、この超格子内の途中の積層面で折れま
がり、インナークラッド層や発光領域である活性層3に
伝搬・することがない。
(Effects of the Invention) Since the refractive index guided semiconductor laser device of the present invention uses a superlattice as an etching stopper layer, dislocations generated in the block layer are bent at the lamination plane in the middle of the superlattice. It does not propagate to the inner cladding layer or the active layer 3 which is the light emitting region.

したがって、作動不良がなく、寿命の長い屈折率導波型
半導体レーザ装置を提供することかできるという効果か
ある。
Therefore, it is possible to provide an index-guided semiconductor laser device that is free from malfunctions and has a long life.

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

第1図は本発明の屈折率導波型半導体レーザ装置の一実
緒例を示す構成図、第2図(A)〜(F)は従来の屈折
率導波型半導体レーザ装置の製造過程を説明するための
図である。 1・・・n−基板、2・・・n−クラッド層、3・・・
活性層、4・・・p−インナークラッド層、 5・・・(単層の)エツチングストッパー層、6・・・
p−アウタークラッド層、7・・・n−ブロック層、8
・・・p−コンタクト層、 9・・・5i02膜、 O・・・転位発生面、 1・・・ (超格子の) エツチングストッパー層。 特 許
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the refractive index guided semiconductor laser device of the present invention, and FIGS. 2 (A) to (F) illustrate the manufacturing process of a conventional index guided semiconductor laser device. This is a diagram for 1... n-substrate, 2... n-cladding layer, 3...
active layer, 4... p-inner cladding layer, 5... (single layer) etching stopper layer, 6...
p-outer cladding layer, 7...n-block layer, 8
...p-contact layer, 9...5i02 film, O...dislocation generation surface, 1... (superlattice) etching stopper layer. patent

Claims (1)

【特許請求の範囲】 少なくとも基板、第1のクラッド層、活性層、第2のク
ラッド層がこの順番に設けられ、この第2のクラッド層
をインナークラッド層とアウタークラッド層とに分離し
て、このアウタークラッド層をエッチングしてリッジ構
造とした屈折率導波型半導体レーザ装置において、 前記したインナークラッド層とこのリッジ構造とした前
記アウタークラッド層との間に超格子よりなる層を設け
たことを特徴とする屈折率導波型半導体レーザ装置。
[Claims] At least a substrate, a first cladding layer, an active layer, and a second cladding layer are provided in this order, and the second cladding layer is separated into an inner cladding layer and an outer cladding layer, In a refractive index guided semiconductor laser device in which the outer cladding layer is etched to have a ridge structure, a layer made of a superlattice is provided between the inner cladding layer and the outer cladding layer having the ridge structure. A refractive index guided semiconductor laser device characterized by:
JP2097790A 1990-01-31 1990-01-31 Semiconductor laser device of refractive-index waveguide type Pending JPH03225985A (en)

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Cited By (7)

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