【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は半導体レーザ素子の製造方法に関し、特に、優
れた温度特性を示し、室温でも可視光を連続発振するこ
とができる半導体レーザ素子の製造方法に関する。Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor laser device, and in particular to a method for manufacturing a semiconductor laser device that exhibits excellent temperature characteristics and can continuously emit visible light even at room temperature. Regarding the method.
（従来の技術）近年、光情報処理システムの高機能化等を目的として、
短波長域で発振する半導体レーザ素子の実現が要求され
ている。(Prior art) In recent years, with the aim of improving the functionality of optical information processing systems,
There is a need to realize a semiconductor laser device that oscillates in a short wavelength range.
ＧａＡｓ基板に格子整合する（Ａ １ ｖＧ ａ １−
Ｙ）１１．５ Ｉ ｎ ［１，５Ｐ結晶（０≦Ｙ≦１）
は、６００ ｎｍ帯の波長を有する光を放射する可視光
半導体レーザのための材料として注目されている。以下
、本明細書に於ては、特に断わらない限り、 （ＡＩＹ
Ｇａ Ｉ−Ｙ） １１．５ Ｉ ｎ ［１，ｓＰ （０
≦Ｙ≦１）をＡＩＧａＩｎＰと称する。Lattice matched to GaAs substrate (A 1 vG a 1-
Y) 11.5 I n [1,5P crystal (0≦Y≦1)
is attracting attention as a material for visible light semiconductor lasers that emit light with a wavelength in the 600 nm band. Hereinafter, in this specification, unless otherwise specified, (AIY
Ga I-Y) 11.5 I n [1,sP (0
≦Y≦1) is referred to as AIGaInP.
ＡｌＧａ１ｎＰ結晶をＧａＡｓ基板上に成長させる方法
としては、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）の他に
、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）が期待されている
。In addition to metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), molecular beam epitaxy (MBE) is a promising method for growing AlGa1nP crystals on GaAs substrates.
ＭＢＥ法を用いて作成されたＡＩＧａＩｎＰ系可視光半
導体レーザ素子が、室温で可視光を連続的に発振したこ
との報告がある（Ｈａｙａｋａｗａ、ｅｔ； ａｌ、
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏ
ｗｔｈ ９５’（１９８９）ｐｐ、９４９）。There are reports that an AIGaInP-based visible light semiconductor laser device fabricated using the MBE method continuously oscillated visible light at room temperature (Hayakawa et al.
Journal of Crystal Gro
wth 95' (1989) pp, 949).
第２図に、ＭＢＥ法により作成された従来のＡｌＧａ１
ｎＰ系可視光半導体レーザ素子の断面図を示す。Figure 2 shows a conventional AlGa1 fabricated by the MBE method.
A cross-sectional view of an nP-based visible light semiconductor laser device is shown.
第１導電型ＧａＡｓ基板ｌ上に、第１導電型ＧａＡｓバ
ッファ層２、第１導電型ＧａＩｎＰバツフア層３、第１
導電型ＡＩＧａＩｎＰクラツド層４、ＧａＩｎＰ活性層
５、第２導電型ＡｌＧａ１ｎＰ第２クラツド層６、及び
第２導電型ＧａＩｎ一２層２０が、この順番で基板１側から積層されている。On a first conductivity type GaAs substrate l, a first conductivity type GaAs buffer layer 2, a first conductivity type GaInP buffer layer 3, a first conductivity type GaAs buffer layer 2, a first conductivity type GaInP buffer layer 3, a
A conductive type AIGaInP clad layer 4, a GaInP active layer 5, a second conductive type AlGa1nP second clad layer 6, and a second conductive type GaIn-2 layer 20 are laminated in this order from the substrate 1 side.
第２導電型’ＧａＩｎＰ層２０上には、絶縁性窒化シリ
コン膜２１が形成されており、窒化シリコン膜２１には
、第２導電型Ｇａ Ｉ ｎＰＰ２Ｏ３達する幅１０μｍ
のストライプ状溝が形成されている。An insulating silicon nitride film 21 is formed on the second conductivity type GaInP layer 20, and the silicon nitride film 21 has a width of 10 μm reaching the second conductivity type GaInP2O3.
Striped grooves are formed.
上記の積層構造の上面及び基板１の裏面には、電極１５
．１４が形成されている。An electrode 15 is provided on the top surface of the above laminated structure and the back surface of the substrate 1.
．． 14 is formed.
第２図の半導体レーザ素子は、ストライプ状の溝を有す
る絶縁性窒化シリコン膜２１が電流を狭搾する利得導波
形半導体レーザ素子である。The semiconductor laser device shown in FIG. 2 is a gain waveguide semiconductor laser device in which an insulating silicon nitride film 21 having striped grooves narrows the current.
この半導体レーザ素子は、発振閾値９３ｍＡを示し、ま
た、可視光を室温で連続的に発振することができる。This semiconductor laser device exhibits an oscillation threshold of 93 mA and can continuously oscillate visible light at room temperature.
ＭＢＥ法により成長されたＡｌＧａ１ｎＰ結晶を有する
半導体レーザ素子は、第２図に示すように、利得導波型
の半導体レーザ素子が多い。しかし、利得導波型半導体
レーザ素子では、レーザ光の水平横モードが充分に制御
されていない。従って、ＡｌＧａ１ｎＰ結晶を有する半
導体レーザ素子についても、レーザ光の水平横モードの
安定化に優れた屈折率導波型半導体レーザ素子の開発が
要求される。As shown in FIG. 2, many semiconductor laser devices having an AlGa1nP crystal grown by the MBE method are gain waveguide type semiconductor laser devices. However, in gain-guided semiconductor laser devices, the horizontal transverse mode of laser light is not sufficiently controlled. Therefore, with respect to semiconductor laser devices having AlGa1nP crystals, there is also a need to develop index-guided semiconductor laser devices that are excellent in stabilizing the horizontal transverse mode of laser light.
第３図に、屈折率導波型半導体レーザ素子の従来例の断
面図を示す。FIG. 3 shows a cross-sectional view of a conventional example of a refractive index guided semiconductor laser device.
第１導電型ＧａＡｓ基板１上に、第１導電型ＧａＡｓバ
ッファ層２、第１導電型ＡＩ Ｇａ Ｉ ｎＰクラッド
層４、Ｇａ１ｎＰ活性層５、第２導電型ＡＩＧａＩｎＰ
第２クラツド層６、第２導電型ＧａＡｓ層８、及び第２
導電型ＩｎＧａＡｓ層３０が、この順番で基板１側から
積層されている。On a first conductivity type GaAs substrate 1, a first conductivity type GaAs buffer layer 2, a first conductivity type AI Ga I nP cladding layer 4, a Ga1nP active layer 5, a second conductivity type AIGaInP
The second cladding layer 6, the second conductivity type GaAs layer 8, and the second
The conductive type InGaAs layers 30 are laminated in this order from the substrate 1 side.
ＧａＩｎＰ活性層５、第２導電型ＡｌＧａ１ｎＰ第２ク
ラツド層６、第２導電型ＧａＡｓ層８、及び第２導電型
Ｉ ｎＧａＡｓ層３０は、幅１０μｍのりッジ形状にエ
ツチングされており、リッジ部分が形成されている。リ
ッジ部分の表面は、その上面を除いて、酸化シリコン層
３１に覆われている。The GaInP active layer 5, the second conductivity type AlGa1nP second cladding layer 6, the second conductivity type GaAs layer 8, and the second conductivity type InGaAs layer 30 are etched into a ridge shape with a width of 10 μm, and the ridge portion is etched. It is formed. The surface of the ridge portion, except for its top surface, is covered with a silicon oxide layer 31.
この酸化シリコン層３１の上面及び基板１の裏面には、
電極１５．１４が形成されている。On the top surface of this silicon oxide layer 31 and the back surface of the substrate 1,
Electrodes 15.14 are formed.
リッジ部分の上面の酸化７リコン層３１が形成一されていない領域を介して、画電極１５．１４間を電流
が流れる。A current flows between the picture electrodes 15 and 14 through the region on the upper surface of the ridge portion where the silicon oxide layer 31 is not formed.
第３図の半導体レーザ素子は、幅１０μｍ程度の狭い活
性層５を有しているので、単一水平横モードで発振する
ことができる。Since the semiconductor laser device shown in FIG. 3 has a narrow active layer 5 with a width of about 10 μm, it can oscillate in a single horizontal transverse mode.
（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述の従来技術においては、以下に述べ
る問題点があった。(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned conventional technology has the following problems.
第３図の半導体レーザ素子では、エツチングにより形成
されたりッジ部分両側の空隙のため、活性層５内で発生
した熱が効率よく放熱されないので、室温での連続発振
は達成されていないという問題がある。In the semiconductor laser device shown in FIG. 3, the problem is that continuous oscillation at room temperature cannot be achieved because the heat generated in the active layer 5 cannot be efficiently dissipated due to the voids on both sides of the edge portion formed by etching. There is.
放熱性に優れた構造を有し、しかも、ＧａＡｓ基板に格
子整合したＡｌＧａ ＩｎＰ結晶からなるダブルへテロ
構造を備えた半導体レーザ素子を製造するためには、Ａ
ＩＧａＩｎＰ結晶層上に、比較的熱伝導率が大きく、放
熱性に優れた材料であるＡｌＧａＡｓ結晶層（熱伝導率
、０．１１〜１゜Ｉ Ｗ／ａｍ−ｄｅｇ）を、ＭＢＥ法
により形成することができればよい。In order to manufacture a semiconductor laser device having a structure with excellent heat dissipation and a double heterostructure made of AlGaInP crystal lattice matched to a GaAs substrate, A
An AlGaAs crystal layer (thermal conductivity, 0.11 to 1°I W/am-deg), which is a material with relatively high thermal conductivity and excellent heat dissipation, is formed on the IGaInP crystal layer by MBE method. It's fine if you can.
しかし、ＧａＡｓ基板に格子整合するＡＩ ＧａＩｎＰ
結晶層からなるダブルへテロ構造上に、ＡｌＧａＡｓ結
晶層を、ＭＢＥ法により形成する場合、Ａ、 Ｉ Ｇ
ａ Ｉ ｎ Ｐ結晶層の表面が不純物により汚染される
と、そのＡｌＧａ１ｎＰ結晶層上に、結晶性の優れたＡ
ｌＧａＡｓ結晶層を成長させることができないという問
題がある。However, AI GaInP that is lattice matched to GaAs substrate
When an AlGaAs crystal layer is formed by the MBE method on a double heterostructure consisting of a crystal layer, A, I G
When the surface of the AlGa1nP crystal layer is contaminated with impurities, A with excellent crystallinity is formed on the AlGa1nP crystal layer.
There is a problem that it is not possible to grow a lGaAs crystal layer.
このような汚染は、ＡｌＧａ１ｎＰからなるダブルへテ
ロ構造上に、ストライプ溝を有する層を有する型の屈折
率導波型半導体レーザ素子を形成するときに生じやすい
。ストライプ溝を形成するためには、ＭＢＥ装置外に基
板を取り出し、エツチング工程など工程を行う必要があ
るからである。Such contamination is likely to occur when an index-guided semiconductor laser device having a layer with striped grooves is formed on a double heterostructure made of AlGa1nP. This is because, in order to form striped grooves, it is necessary to take the substrate out of the MBE apparatus and perform a process such as an etching process.
また、この汚染は、ＡＩ Ｇａ Ｉ ｎＰ結晶層とＡｌ
ＧａＡｓ結晶層とを、ＭＢＥ装置内で連続的に成長させ
る場合に於て、ＡｌＧａ１ｎＰ結晶層の成長終了後に、
Ｉｎ及びＰの分子線照射からＡｓの分子線照射へ切り替
えるときにも生じる。This contamination also affects the AI Ga InP crystal layer and the Al
When growing a GaAs crystal layer continuously in an MBE apparatus, after the growth of the AlGa1nP crystal layer is completed,
This also occurs when switching from In and P molecular beam irradiation to As molecular beam irradiation.
これは、上述の一時的な結晶成長の停止後数秒一の内に、ＭＢＥ装置内雰囲気中の酸素、水蒸気等の不純
物が、成長の停止した結晶層表面を汚染するからである
。This is because impurities such as oxygen and water vapor in the atmosphere within the MBE apparatus contaminate the surface of the crystal layer where the growth has stopped, within a few seconds after the above-mentioned temporary stoppage of crystal growth.
また、ＭＢＥ法によりＡｌＧａＡｓ層をダブルへテロ構
造上に形成する場合、基板温度を６２００Ｃ呈度に上昇
させる必要がある。この温度では、しかし、ダブルへテ
ロ構造を構成するＡｌＧａ１ｎＰ層が露出している場合
、その表面からＩｎ又はＰの蒸発が盛んに生じるために
、その表面が劣化してしまうという問題がある。このよ
うな表面の劣化が生じたＡＩＧａＩｎＰ結晶層上に、Ａ
ｌＧａＡｓ結晶層を成長させると、結晶性に優れたＡｌ
ＧａＡｓ結晶層を得ることはできない。Furthermore, when forming an AlGaAs layer on a double heterostructure by the MBE method, it is necessary to raise the substrate temperature to 6200C. At this temperature, however, if the AlGa1nP layer constituting the double heterostructure is exposed, In or P evaporates actively from the surface, resulting in a problem that the surface deteriorates. On the AIGaInP crystal layer with such surface deterioration,
When an lGaAs crystal layer is grown, Al with excellent crystallinity
A GaAs crystal layer cannot be obtained.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、熱の放散に優れた構造を
有し、家屋で可視光を連続発振することができる半導体
レーザ素子の製造方法を提供することにある。The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a semiconductor laser device that has a structure with excellent heat dissipation and is capable of continuously oscillating visible light in a house. The purpose is to provide a manufacturing method.
（課題を解決するための手段）本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、ＧａＡｓ基板
上に、ＡｌＧａ１ｎＰ結晶からなるダブルへテロ構造を
形成する工程と、該ダブルへテロ構造上に、Ａ’１Ｇａ
Ａｓエツチングストップ層を形成する工程と、該ＡｌＧ
ａＡｓエツチングストップ層上に、ＧａＡｓ光吸収層を
形成する工程と、該ＧａＡｓ光吸収層の一部を選択的に
エツチングすることにより、該ＡｌＧａＡｓエツチング
ストップ層に達しない深さを有するストライプ溝を該Ｇ
ａＡｓ光吸収層に形成する工程と、ＭＢＥ装置内で、該
Ｇ’ａ Ａ ｓ光吸収層に対してＡｓ分子線を照射しな
から、該ＧａＡｓ基板の温度をＧａＡｓが蒸発する温度
以上に上昇させ、該ＧａＡｓ光吸収層の表面近傍のＧａ
Ａｓ層を蒸発させることにより、該ストライプ溝内に於
いて該Ａ Ｉ ＧａＡｓエツチングストップ層の表面を
露出させる工程と、該ＭＩ３Ｅ装置内で、該ストライプ
溝の中を埋め込むようにして、該ＧａＡｓ光吸収層上に
ＡｌＧａＡｓ層を形成する工程とを有しており、そのこ
とにより、上記目的が達成される。(Means for Solving the Problems) The method for manufacturing a semiconductor laser device of the present invention includes the steps of forming a double heterostructure made of AlGa1nP crystal on a GaAs substrate, and forming an A'1Ga1nP crystal on the double heterostructure.
The process of forming an As etching stop layer and the AlG
By forming a GaAs light absorption layer on the aAs etching stop layer and selectively etching a part of the GaAs light absorption layer, a stripe groove having a depth that does not reach the AlGaAs etching stop layer is formed. G
In the step of forming an aAs light absorption layer, and in the MBE apparatus, without irradiating the G'aAs light absorption layer with an As molecular beam, the temperature of the GaAs substrate is raised to a temperature above which GaAs evaporates. and Ga near the surface of the GaAs light absorption layer.
A step of exposing the surface of the A I GaAs etching stop layer in the stripe groove by evaporating the As layer, and a step of burying the GaAs light in the stripe groove in the MI3E device. and forming an AlGaAs layer on the absorption layer, thereby achieving the above object.
（実施例）以下に本発明を実施例について説明する。(Example)The present invention will be described below with reference to Examples.
第１図は、本実施例の半導体レーザ素子の製造方法を示
す断′面図である。本実施例の方法により作製される半
導体レーザ素子に於いては、第１図（ｄ）に示すように
、第１導電型ＧａＡｓ基板１上に、第１導電型ＧａＡｓ
バッファ層２、第１導電型ＧａＩｎＰバツフア層３、第
１導電型ＡＩＧａＩｎＰ第１クラツド層４、ＧａＩｎＰ
活性層５、第２導電型ＡＩ Ｇａ Ｉ ｎＰ第２クラッ
ド層６、Ａ１ ａ、ｅＧ ａ ９．４Ａ Ｓ −ｒ−ッ
チングストップ層７、及びＧａＡｓ光吸収層８が、この
順番で基板１側から積層されている。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the semiconductor laser device of this embodiment. In the semiconductor laser device manufactured by the method of this example, as shown in FIG.
Buffer layer 2, first conductivity type GaInP buffer layer 3, first conductivity type AIGaInP first cladding layer 4, GaInP
The active layer 5, the second conductivity type AI Ga I nP second cladding layer 6, the A1 a, eGa 9.4A S-r-etching stop layer 7, and the GaAs light absorption layer 8 are laminated in this order from the substrate 1 side. has been done.
ＧａＡｓ光吸収層８には、Ａ Ｉ ｅ、ａＧ ａ Ｉ！
、ＪＡ Ｓエツチングストップ層７に達するストライプ
溝（幅、５μｍ）が形成されている。The GaAs light absorption layer 8 contains A I e, aG a I!
, a stripe groove (width, 5 μm) reaching the JAS etching stop layer 7 is formed.
該ストライプ溝を埋め込むようにして、第２導電型Ａ
Ｉ ［１，８Ｇ ａ ｉｌ、４Ａ Ｓ再成長クラッド層
９が、ＧａＡｓ層８及びＡ ｌ ｌ！、ｓＧ ａ ｉｌ
、４Ａ ｓ ｊ： ッチングストソブ層７上に形成され
ている。ＡＩａ、ｅＧａＢ＝Ａｓエツチングストップ層
７及びＡｌＢ、ｅｃ ａ ［１］〇−４Ａｓ再成長クラッド層９のＡＩＵ晶比は、活性層５て
発生した光を活性層５内に閉じ込めるために必要な充分
低い屈折率を呈するように設計されている。The second conductivity type A is filled in the stripe groove.
I [1,8G ail, 4A S regrown cladding layer 9 is formed by GaAs layer 8 and A l l! ,sG ail
, 4A s j: Formed on the etching sob layer 7. The AIU crystal ratio of the AIa, eGaB=As etching stop layer 7 and AlB, ec a [1]〇-4As regrown cladding layer 9 is sufficient to confine the light generated in the active layer 5 within the active layer 5. Designed to exhibit a low refractive index.
第２導電型Ａ Ｉ ［１，８Ｇ ａ １１．ａＡ ｓ再
成長クラッド層９上には、第２導電型ＧａＡｓキャップ
層１０が形成されている。第２導電型ＧａＡｓキヤツフ
層１０の上面及び基板１の裏面の各々には、電極１５．
１４が形成されている。Second conductivity type A I [1,8G a 11. A second conductivity type GaAs cap layer 10 is formed on the aAs regrown cladding layer 9 . An electrode 15.
14 is formed.
次に、第１図（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、上記半導
体レーザ素子の製造方法を説明する。Next, a method for manufacturing the semiconductor laser device will be described with reference to FIGS. 1(a) to 1(d).
まず、第１図（ａ）に示すように、第１導電型ＧａＡｓ
基板１上に、第１導電型ＧａＡｓバッファ層２、第１導
電型Ｇａ Ｉ ｎＰバッファ層３、第１導電型ＡｌＧａ
ＩｎＰ第１クラッド層４、ＧａＩｎＰ活性層５、第２
導電型ＡｌＧａ１ｎＰ第２クラツド層６、Ａ １ ｌ］
、６Ｇ ａ ２，４Ａ ｓ ｘ 、、Ｉチンゲストップ
層７、及びＧａＡｓ光吸収光吸収−８の順番で基板ｌ側
から、ＭＢＥ法により成長させた。First, as shown in FIG. 1(a), a first conductivity type GaAs
On a substrate 1, a first conductivity type GaAs buffer layer 2, a first conductivity type GaInP buffer layer 3, a first conductivity type AlGa
InP first cladding layer 4, GaInP active layer 5, second
conductivity type AlGa1nP second cladding layer 6, A 1 l]
, 6G a 2,4A s x , I tinge stop layer 7, and GaAs light absorption light absorption -8 were grown in this order from the substrate l side by the MBE method.
この成長時の基板温度は、約５１０℃から約５７Ｏ′Ｃ
の範囲（ただし、Ｇ ａ Ａ ｓ層については、約７０
０°Ｃ）となるようにした。なお、成長層の清浄性を保
つために、上記各層を成長させる工程中に於いて、基板
１をＭＢＥ装置の外部に取り出すことはしなかった。The substrate temperature during this growth ranges from about 510°C to about 57O'C.
range (however, for the Ga As layer, approximately 70
0°C). In order to maintain the cleanliness of the grown layers, the substrate 1 was not taken out of the MBE apparatus during the process of growing each layer.
ここで、第２導電型ＡＩ Ｇａ Ｉ ｎＰ第２クラッド
層６と第２導電型Ａ １ ｇ、６Ｇ ａ ［１，ＪＡ
Ｓ −１１ッチングストップ層７との合計の層厚は、活
性層５で発生する光がＧａＡＳ光吸収層８にまで漏れ出
すように、２５０ＯＡ程度とした。Here, the second conductivity type AI Ga I nP second cladding layer 6 and the second conductivity type A 1 g, 6G a [1, JA
The total layer thickness including the S-11 etching stop layer 7 was set to about 250 OA so that light generated in the active layer 5 leaked to the GaAS light absorption layer 8.
この後、−度、基板１をＭＢＥ装置外に取り出した後、
ＧａＡｓ光吸収光吸収−８を、フォトマスク１３を用い
て選択的にエツチングすることにより、Ａ １ ［１，
６Ｇ ａ ［１，４Ａ ｓエツチングストップ層７に達
しないようにして、ストライプ溝を形成した（第１図（
ｂ））。ストライプ溝の底面とＡ１２．６Ｇａθ、ａＡ
ｓエツチングストップ層７の上面との間には、１０００
人程度０厚さを有するＧａＡｓ層を残した。After this, after taking out the substrate 1 from the MBE apparatus,
A 1 [1,
6G a [1,4A s Stripe grooves were formed without reaching the etching stop layer 7 (see Figure 1).
b)). The bottom of the stripe groove and A12.6Gaθ, aA
s and the upper surface of the etching stop layer 7.
A GaAs layer with a thickness on the order of magnitude 0 was left.
この後、再び、基板１をＭＢＥ装置内に導入し１２〜次に、ＭＢＥ装置内で、上面がＧａＡｓ層に覆われてい
る基板１に対して、充分な量のＡｓ分子線を照射しなが
ら、基板温度を７２０°Ｃに上昇させ、その状態を数分
間維持するという工程を行った。After this, the substrate 1 is introduced into the MBE apparatus again. Next, in the MBE apparatus, a sufficient amount of As molecular beam is irradiated onto the substrate 1 whose upper surface is covered with a GaAs layer. , a process was performed in which the substrate temperature was raised to 720°C and this state was maintained for several minutes.
この工程によって、ＧａＡｓ層は、その表面から蒸発し
始め、ストライプ溝底部に残っていたＧａＡｓ層は除去
されるに至った。こうして、ストライプ溝の底部に於い
ては、Ａ ｌ ｅ、６Ｇ ａ １１．ａＡ ｓエツチン
グストップ層７の表面が露出した。 （第１図（Ｃ））
。Through this process, the GaAs layer began to evaporate from the surface, and the GaAs layer remaining at the bottom of the stripe groove was removed. Thus, at the bottom of the stripe groove, A le, 6G a 11. The surface of the aAs etching stop layer 7 was exposed. (Figure 1 (C))
.
このＡ Ｉ ！！、ｅＧ ａ Ｂ、４Ａ ｓエツチング
ストップ層７は、７２０℃程度に於いても、組成元素の
蒸発が顕著に生じない熱的に安定な材料からなる層であ
る。このＡ Ｉ ［！、８Ｇ ａ ［１，ＪＡ Ｓエツ
チングストップ層７の存在のため、７２０°Ｃ程度で通
常盛んに生じるはずの第２導電型ＡＩＧａＩｎＰ第２ク
ラツド層６からのＩｎ又はＰの蒸発が防止された。This AI! ! , eG a B, 4A s The etching stop layer 7 is a layer made of a thermally stable material in which the constituent elements do not significantly evaporate even at about 720°C. This AI [! , 8G a [1, JAS Due to the presence of the etching stop layer 7, evaporation of In or P from the second conductivity type AIGaInP second cladding layer 6, which would normally occur actively at about 720°C, was prevented.
上述のように、ストライプ溝形成時に、ストライプ溝底
部にＧａＡｓ層を残すことによって、Ａ１ ａ、ａＧ
ａ ［１，４Ａ Ｓエツチングストップ層７の表面を大
気中に於いて露出させるこ七なく、Ａｌｇ、６Ｇａａ、
ａＡｓエツチングストップ層７の表面の大気による汚染
を防ぐことができた。As mentioned above, by leaving the GaAs layer at the bottom of the stripe groove when forming the stripe groove, A1 a, aG
a [1,4A S without exposing the surface of the etching stop layer 7 in the atmosphere;
It was possible to prevent the surface of the aAs etching stop layer 7 from being contaminated by the atmosphere.
また、大気に接することによって汚染したＧａＡｓＪｉ
の表面は、上記のＭＢＥ装置内で行った工程により、Ｇ
ａＡｓ層の表面近傍層を蒸発させることによって、清浄
化することができた。In addition, GaAsJ contaminated by contact with the atmosphere
The surface of the G
Cleaning could be achieved by evaporating the near-surface layer of the aAs layer.
さらに、Ａ １ ［＋、６Ｇ ａ ９．ＪＡ Ｓエツチ
ングストップ層７がなければ、５８０°Ｃ程度以上に於
いて顕著となる第２導電型ＡｌＧａ ＩｎＰ第２クラッ
ド層６のＩｎ又はＰの蒸発による劣化を防止することが
できた。Furthermore, A 1 [+, 6G a 9. Without the JAS etching stop layer 7, it was possible to prevent the second conductivity type AlGa InP second cladding layer 6 from deteriorating due to evaporation of In or P, which becomes noticeable at temperatures above about 580°C.
上記工程に引き続いて、基板温度を６２０°Ｃ程度とし
て、第２導電型Ａ １ ｉｌ、ｅＧ ａ ［１，４Ａ
Ｓ再成長クラッド層９、及び第２導電型ＧａＡｓキャッ
プ層１０をこの順番で基板１側から、ＧａＡｓ光吸収光
吸収−８Ｉ １１，８Ｇ ａ ［１，ＪＡ Ｓエツチン
グストップ層７上にＭＢＥ法により成長させる工程を行
っこのＡ １ ［１，６Ｇ ａ ［１，ＪＡ Ｓ再成長
クラッド層９については、そのＡｌ混晶比を調節するこ
とにより、活性層５で発生した光のエルネギ値よりも大
きなバンドギャップエネルギ値を有するように設計した
。こうすることにより、活性層５内で発生する光をダブ
ルへテロ構造内に充分に閉じ込めることか可能となる。Following the above steps, the substrate temperature was set to about 620°C, and the second conductivity type A 1 il, eG a [1,4A
The S regrown cladding layer 9 and the second conductivity type GaAs cap layer 10 are deposited in this order from the substrate 1 side on the GaAs light absorption light absorption -8I 11,8G a [1, JA S etching stop layer 7 by the MBE method. The A 1 [1,6G a [1, JA S regrown cladding layer 9 is grown by adjusting its Al mixed crystal ratio to have an energy value larger than the energy value of the light generated in the active layer 5. It was designed to have a bandgap energy value. By doing so, it becomes possible to sufficiently confine the light generated within the active layer 5 within the double heterostructure.
ストライプ溝の両側に位置するＧａＡｓ層８はバンドギ
ャップエネルギが活性層５で発生する光のエネルギより
も小さ（、活性層５で発生した光を吸収しやすい。しか
し、Ａ １ ｉ＋、ｅＧ ａ １１．ＪＡ Ｓ再成長ク
ラッド層９は、上述のように、活性層５で発生した光を
ダブルへテロ構造内に閉じ込めるために必要な充分大き
なバンドギャップを有するように設計されている。この
ため、ダブルへテロ構造上方に設けられたストライプ溝
の内外に於て、実効的な屈折率差が生じ、レーザ光の水
平横モードが単一化されることになる。The GaAs layers 8 located on both sides of the stripe groove have band gap energy smaller than the energy of light generated in the active layer 5 (and easily absorb light generated in the active layer 5. However, A 1 i+, eG a 11 As mentioned above, the JAS regrown cladding layer 9 is designed to have a sufficiently large band gap necessary to confine the light generated in the active layer 5 within the double heterostructure. An effective refractive index difference occurs between the inside and outside of the striped groove provided above the double heterostructure, and the horizontal transverse mode of the laser beam is unified.
このようにして形成した積層構造の上面及び基板１の裏
面に、電極１５．１４を形成することにより、第１図（
ｄ）に示す利得導波型の半導体レーザ素子を作成した。By forming electrodes 15 and 14 on the top surface of the laminated structure thus formed and the back surface of the substrate 1, as shown in FIG.
A gain waveguide type semiconductor laser device shown in d) was produced.
本実施例の方法により作製された半導体レーザ素子は、
ＡＩＧａＩｎＰからなるダブルへテロ構造を有しており
、６７０ｎｍの波長光を室温で連続して発振することが
できた。これは、表面が汚染されていないエツチングス
トップ層の上に、結晶性の優れたＡｌＧａＡｓ層が形成
されているため、光吸収損失が少なく、発振閾値が低減
されたことによる。また、この半導体レーザ素子は、比
較的に熱伝導性に優れたＡ Ｉ ＋１．Ｌ３Ｇ ａ １
１．ＪＡ Ｓエツチングストップ層７及び第２導電型Ａ
１．．６Ｇａ。The semiconductor laser device manufactured by the method of this example is as follows:
It has a double heterostructure made of AIGaInP, and was able to continuously oscillate light with a wavelength of 670 nm at room temperature. This is because the AlGaAs layer with excellent crystallinity is formed on the etching stop layer whose surface is not contaminated, so that light absorption loss is small and the oscillation threshold is reduced. Moreover, this semiconductor laser element has A I +1. L3G a 1
1. JAS etching stop layer 7 and second conductivity type A
1. ．． 6Ga.
４Ａｓ再成長クラッド層９を有しているため、活性層５
で発生した熱が効率的に半導体レーザ素子外へ放散され
た。このため、第３図の半導体レーザ素子の温度特性よ
りも、優れた温度特性を得ることができた。Since it has the 4As regrown cladding layer 9, the active layer 5
The heat generated was efficiently dissipated outside the semiconductor laser element. Therefore, it was possible to obtain temperature characteristics superior to those of the semiconductor laser device shown in FIG. 3.
この半導体レーザ素子は、素子内部にストライプ溝を有
する屈折率導波型であるので、発振するレーザ光の水平
横モードは、単一化されたものであった。Since this semiconductor laser device is of a refractive index waveguide type having striped grooves inside the device, the horizontal transverse mode of the oscillated laser light is unified.
本実施例の製造方法によれば、ストライプ溝形成時に、
Ａ Ｉ Ｇ ａ Ａ ｓエツチングストッパ層７上にＧ
ａＡｓ層を残したため、ＡＩ ＧａＡｓエツチングスト
ッパ層７の表面が大気により汚染されることを防くこと
ができた。According to the manufacturing method of this example, when forming stripe grooves,
A I G a A s G on the etching stopper layer 7
Since the aAs layer was left, the surface of the AI GaAs etching stopper layer 7 could be prevented from being contaminated by the atmosphere.
また、ＭＢＥ装置内で、ＡｌＧａＡｓ層９を成長させる
際に、ＧａＡｓ層の表面層を蒸発させることにより、成
長層を形成する下地結晶層の表面を清浄化することがで
きた。しかも、ＧａＡｓを蒸発させる温度に於いても、
ＡＩＧａＩｎＰ第２クラッド層６上に、熱的に安定なＡ
Ｉ ＧａＡｓエツチングストップ層７を設けていたため
、ＡｌＧａ１ｎＰ第２クラッド層６の蒸発による劣化が
防がれた。こうして、ストライプ溝を埋め込むＡｌＧａ
Ａｓ層９を、結晶性の優れた状態で、ＡｌＧａｌｎＰ層
からなるダブルへテロ構造上方に形成することかできた
。Further, when growing the AlGaAs layer 9 in the MBE apparatus, by evaporating the surface layer of the GaAs layer, the surface of the underlying crystal layer forming the growth layer could be cleaned. Moreover, even at the temperature that evaporates GaAs,
A thermally stable A layer is formed on the AIGaInP second cladding layer 6.
Since the IGaAs etching stop layer 7 was provided, deterioration of the AlGa1nP second cladding layer 6 due to evaporation was prevented. In this way, the AlGa filling the stripe grooves
The As layer 9 could be formed above the double heterostructure made of the AlGalnP layer with excellent crystallinity.
なお、上記半導体レーザ素子について、ダブルペテロ構
造は、第１導電型ＡＩＧａＩｎＰ第１クラツド層４、Ｇ
ａ１ｎＰ活性層５、及び第２導電型ＡＩＧａＩｎＰ第２
クラツド層６からなるものとしたが、他の組成のＡＩ
Ｇａ Ｉ ｎＰ系半導体層からなる構造であってもよい
。例えば、第１及び第２クラッド層４．６として、ＡＩ
ＩｎＰ三元混晶からなる層を用いてもよい。また、活性
層５として、ＡＩＧａＩｎＰ四元混晶からなる層を用い
てもよい。また、活性層５として、量子井戸構造や超格
子構造を有する層を用いてもよい。また、クラッド層と
活性層５の間に利得や吸収損失の少ないガイドを設ける
ことによって、ＳＣＨ構造を形成してもよい。In addition, in the above semiconductor laser device, the double Peter structure has the first conductivity type AIGaInP first cladding layer 4, G
a1nP active layer 5 and a second conductivity type AIGaInP second
Although the cladding layer 6 was used, AI of other compositions could be used.
The structure may be made of a Ga I nP semiconductor layer. For example, as the first and second cladding layers 4.6, AI
A layer made of InP ternary mixed crystal may also be used. Further, as the active layer 5, a layer made of AIGaInP quaternary mixed crystal may be used. Further, as the active layer 5, a layer having a quantum well structure or a superlattice structure may be used. Furthermore, an SCH structure may be formed by providing a guide with low gain and absorption loss between the cladding layer and the active layer 5.
（発明の効果）このように、本発明の方法により製造された半導体レー
ザ素子は、熱伝導性に比較的優れたＡｌＧａＡｓエツチ
ングストップ層と、ストライプ溝を埋め込むＡｌＧａＡ
ｓ層とを有しているため、ダブルへテロ構造内で発生し
た熱を効率的に半導体レーザ素子外に放散することがで
きる。このため、本発明の半導体レーザ素子は、優れた
温度特性を示し、室温でも、可視光を連続発振すること
ができる。(Effects of the Invention) As described above, the semiconductor laser device manufactured by the method of the present invention has an AlGaAs etching stop layer with relatively excellent thermal conductivity and an AlGaAs etching stop layer that fills the stripe grooves.
Since the double heterostructure has the s-layer, heat generated within the double heterostructure can be efficiently dissipated to the outside of the semiconductor laser element. Therefore, the semiconductor laser device of the present invention exhibits excellent temperature characteristics and can continuously emit visible light even at room temperature.
また、本発明の方法によれば、ストライプ溝形成時に、
ＡｌＧａＡｓエツチングストッパ層上にＧａＡｓ層を残
すため、ＡｌＧａＡｓエツチングストップ層の表面が大
気により汚染されることがない。また、ＭＢＥ装置内で
、ＡｌＧａＡｓ層を成長させる際に、該ＧａＡｓ層を蒸
発させることにより、基板上面を清浄化することができ
る。しかも、該ＧａＡｓを蒸発させる温度に於いても、
ＡＩ Ｇａ Ｉ ｎＰ第２クラッド層上に、熱的に安定
なＡｌＧａＡｓエツチングストップ層が存在するため、
製造工程中にＡｌＧａｌｎＰ層からＩｎ及びＰか蒸発し
てしまうことを防止し、ＡＩＧａＩｎＰ第２クラッド層
の劣化が防がれる。こうして、結晶性に優れたＡｌＧａ
Ａｓ層を形成することができる。Furthermore, according to the method of the present invention, when forming stripe grooves,
Since the GaAs layer is left on the AlGaAs etching stopper layer, the surface of the AlGaAs etching stopper layer is not contaminated by the atmosphere. Further, when growing the AlGaAs layer in the MBE apparatus, the upper surface of the substrate can be cleaned by evaporating the GaAs layer. Moreover, even at the temperature at which the GaAs is evaporated,
Since there is a thermally stable AlGaAs etching stop layer on the AI Ga I nP second cladding layer,
Evaporation of In and P from the AlGaInP layer during the manufacturing process is prevented, and deterioration of the AIGaInP second cladding layer is prevented. In this way, AlGa with excellent crystallinity
An As layer can be formed.
従って、本発明の方法によれば、屈折率導波型で、優れ
た温度特性を有する発振閾値の低い半導体レーザ素子を
提供することができる。Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to provide a refractive index guided semiconductor laser device with excellent temperature characteristics and a low oscillation threshold.
４、 ゛ の な含 ０第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施例を示す断面図、
第２図は従来例を示す断面図、第３図は他の従来例を示
す断面図である。4. Figures 1 (a) to (d) are cross-sectional views showing embodiments of the present invention;
FIG. 2 is a sectional view showing a conventional example, and FIG. 3 is a sectional view showing another conventional example.
１・・・第１導電型ＧａＡｓ基板、２・・・第１導電型
ＧａＡｓバッファ層、３・・・第１導電型Ｇａ Ｉ ｎ
Ｐバッファ層、４・・・第１導電型ＡｌＧａ１ｎＰ第１
クラツド層、５・・・ＧａＩｎＰ活性層、６・・・第２
導電型ＡｌＧａ１ｎＰ第２クラツド層、７・”ＡＩ＋＋
。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... First conductivity type GaAs substrate, 2... First conductivity type GaAs buffer layer, 3... First conductivity type Ga In
P buffer layer, 4...first conductivity type AlGa1nP first
clad layer, 5...GaInP active layer, 6... second
Conductive type AlGa1nP second cladding layer, 7.”AI++
.
６Ｇ ａ ｇ、４Ａ ｓエツチングストップ層、８・・
・ＧａＡＳ光吸収層、９・・・第２導電型Ａ Ｉ ［１
，６Ｇ ａ ｓ、４Ａ Ｓ再成長クラッド層、１０・・
・第２導電型ＧａＡｓキャップ層、１３・・・フォトマ
スク、１４．１５・・・電極、２０・・・第２導電型Ｇ
ａＩｎＰ層、２１・・・絶縁性窒化シリコン層、３０・
・・第２導電型ＩｎＧａＡＳ層、３１・・・酸化シリコ
ン層。6G ag, 4A s etching stop layer, 8...
・GaAS light absorption layer, 9... second conductivity type A I [1
, 6G a s, 4A S regrown cladding layer, 10...
・Second conductivity type GaAs cap layer, 13... Photomask, 14.15... Electrode, 20... Second conductivity type G
aInP layer, 21... Insulating silicon nitride layer, 30.
. . . second conductivity type InGaAS layer, 31 . . . silicon oxide layer.
以上that's all
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129915AJP2664794B2 (en) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Method for manufacturing semiconductor laser device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129915AJP2664794B2 (en) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Method for manufacturing semiconductor laser device |
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH0425191Atrue JPH0425191A (en) | 1992-01-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129915AExpired - Fee RelatedJP2664794B2 (en) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | Method for manufacturing semiconductor laser device |
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| JP (1) | JP2664794B2 (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JPS6437871A (en)* | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Seiko Epson Corp | Solid-state image sensor |
| JPS6437873A (en)* | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
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| JPS6437873A (en)* | 1987-08-04 | 1989-02-08 | Hitachi Ltd | Semiconductor device and manufacture thereof |
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| US6996150B1 (en) | 1994-09-14 | 2006-02-07 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US7616672B2 (en) | 1994-09-14 | 2009-11-10 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
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| JP2664794B2 (en) | 1997-10-22 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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