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JP3144821B2 - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP3144821B2
JP3144821B2 JP09916091A JP9916091A JP3144821B2 JP 3144821 B2 JP3144821 B2 JP 3144821B2 JP 09916091 A JP09916091 A JP 09916091A JP 9916091 A JP9916091 A JP 9916091A JP 3144821 B2 JP3144821 B2 JP 3144821B2
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active layer
band gap
stripe
region
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康一 新田
正行 石川
正季 岡島
和彦 板谷
玄一 波多腰
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  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

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

[発明の目的] [Object of the invention]

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体材料を用
いた半導体レーザに係わり、特に活性層にInGaAl
Pを用いた半導体レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser using a compound semiconductor material.
The present invention relates to a semiconductor laser device using P.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、0.6μm帯に発振波長を持つI
nGaAlP系材料を用いた赤色半導体レーザが製品化
され、高密度ディスク装置,レーザビームプリンタ用光
源,バーコードリーダ及び光計測器等の光源として期待
されている。
2. Description of the Related Art In recent years, I have an oscillation wavelength in a 0.6 μm band.
A red semiconductor laser using an nGaAlP-based material has been commercialized and is expected as a light source for a high-density disk device, a light source for a laser beam printer, a bar code reader, an optical measuring instrument, and the like.

【0003】図8は、この種のレーザの一例を示す断面
図である(平成2年春季第37回応用物理学関係連合講
演会,29a-SA-4)。図8において、100はn−GaA
s基板、101はn−InGaAlPクラッド層、10
2はInGaP活性層、103はp−InGaAlPク
ラッド層、104はn−GaAs電流ブロック層、10
5はp−GaAsコンタクト層、106,107は電
極、108は不純物拡散領域を示しており、クラッド層
103でストライプ状のリッジ部が形成されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of this type of laser (37th Spring Meeting of the Applied Physics Association, Spring 29, 29a-SA-4). In FIG. 8, 100 is n-GaAs.
s substrate, 101 is an n-InGaAlP cladding layer, 10
2 is an InGaP active layer, 103 is a p-InGaAlP cladding layer, 104 is an n-GaAs current block layer, 10
5 is a p-GaAs contact layer, 106 and 107 are electrodes, 108 is an impurity diffusion region, and a stripe-shaped ridge portion is formed by the cladding layer 103.

【0004】このレーザにおいて、不純物を拡散した領
域108では、InGaP活性層に形成された自然超格
子が消滅し、無秩序化層となる。無秩序化層のバンドギ
ャップは、元の超格子のそれよりも大きいので、元の自
然超格子領域で励起されたレーザ光に対して無秩序化層
は透明となる。このように出射端面近傍を透明にするこ
とは、半導体レーザの高出力動作時の端面破壊の原因と
なる出射端面近傍の活性層での光吸収を無くすことに極
めて有効であり、最大光出力レベルの向上がはかれる。
In this laser, in the region 108 where impurities are diffused, the natural superlattice formed in the InGaP active layer disappears, and becomes a disordered layer. Since the bandgap of the disordered layer is larger than that of the original superlattice, the disordered layer becomes transparent to laser light excited in the original natural superlattice region. Making the vicinity of the emission end face transparent in this way is extremely effective in eliminating light absorption in the active layer near the emission end face, which causes end face destruction during high-power operation of the semiconductor laser. Is improved.

【0005】しかしながら、この種のレーザにあっては
次のような問題があった。即ち、不純物拡散領域108
を形成した後に、拡散領域108の上部に電流ブロック
層104を形成するため、プロセスが複雑になる。さら
に、不純物拡散は深さ方向と同時に横方向にも行われ、
この横方向拡散の拡散距離の制御は困難である。従っ
て、拡散領域108上部の電流ブロック層104を形成
するときには、横方向拡散も考慮して製作する必要があ
り、マスク合せ等のプロセスが複雑になる問題があっ
た。また、拡散領域(窓領域)108では光導波機構が
なく、レーザ光の波面が乱れ、窓領域が形成されていな
い従来の構造に比べ、非点隔差が大きい問題もあった。
However, this type of laser has the following problems. That is, the impurity diffusion region 108
Is formed, the current blocking layer 104 is formed above the diffusion region 108, so that the process becomes complicated. Furthermore, impurity diffusion is performed in the lateral direction as well as in the depth direction,
It is difficult to control the diffusion distance of this lateral diffusion. Therefore, when forming the current blocking layer 104 above the diffusion region 108, it is necessary to manufacture the current blocking layer 104 in consideration of lateral diffusion, and there has been a problem that processes such as mask alignment are complicated. In addition, the diffusion region (window region) 108 has no optical waveguide mechanism, the wavefront of the laser beam is disturbed, and there is a problem that the astigmatic difference is large as compared with the conventional structure in which the window region is not formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、In
GaP等からなる活性層を持つ半導体レーザにおいて、
レーザ光の出射端面近傍における光吸収に起因して、連
続動作における最大光出力が低下する問題があった。ま
た、最大光出力を上げるために窓構造を適用すると、製
造プロセスが極めて複雑になる問題があった。
As described above, the conventional In
In a semiconductor laser having an active layer made of GaP or the like,
There is a problem that the maximum light output in the continuous operation is reduced due to the light absorption near the emission end face of the laser light. Further, when a window structure is applied to increase the maximum light output, there is a problem that the manufacturing process becomes extremely complicated.

【0007】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、レーザ光の出射端面近
傍における光吸収をなくすことができ、連続動作におけ
る最大光出力の向上をはかり得るInGaAlP系半導
体レーザ装置を提供することにある。[発明の構成]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to eliminate light absorption near the emission end face of a laser beam and to improve the maximum light output in continuous operation. An object of the present invention is to provide an obtained InGaAlP-based semiconductor laser device. [Configuration of the Invention]

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、InG
aAlP系材料等からなる活性層を有する半導体レーザ
において、活性層の光出射近傍での光吸収を避けるため
に、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性層の
主たる発光部より大きくすることにあり、さらにクラッ
ド層上に形成された電流狭窄層の形状により、活性層の
バンドギャップ差を作ることにある。
The gist of the present invention is InG.
a In a semiconductor laser having an active layer made of an AlP-based material or the like, the band gap of the light emitting end face of the active layer should be larger than the main light emitting portion of the active layer in order to avoid light absorption near the light emitting of the active layer. Another object of the present invention is to create a band gap difference between active layers depending on the shape of a current confinement layer formed on a cladding layer.

【0009】即ち本発明(請求項1)は、InGaAl
P系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、In1-x-y Gay Al
x P(0≦x<1,0≦y<1)等からなる活性層をク
ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘ
テロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出射端面部上
を除いてストライプ状の開口が設けられたn型半導体層
(電流ブロック層)とからなり、活性層のn型半導体層
直下の部分を、活性層のストライプ状開口直下の部分よ
りもバンドギャップが大きい領域とするようにしたもの
である。
That is, the present invention (claim 1) provides InGaAl
In a semiconductor laser device made of a P-based semiconductor material or the like,
Is formed on a compound semiconductor substrate, In 1-xy Ga y Al
a double heterostructure section for sandwiching the active layer composed of x P (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) or the like in the cladding layer, is formed on the double heterostructure section on, and the laser beam emitting end face on Excluding the above, an n-type semiconductor layer (current blocking layer) provided with a stripe-shaped opening, and a portion of the active layer immediately below the n-type semiconductor layer has a band gap smaller than that of the active layer immediately below the stripe-shaped opening. This is a large area.

【0010】また本発明(請求項2)は、InGaAl
P系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、In1-x-y Gay Al
x P(0≦x<1,0≦y<1)等からなる活性層を第
1及び第2のクラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部
と、このダブルヘテロ構造部上に形成され、且つレーザ
光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口が設けら
れた第3クラッド層と、この第3のクラッド層上に形成
されたn型半導体層(電流ブロック層)とからなり、活
性層のn型半導体層直下の部分を、活性層のストライプ
状開口直下の部分よりもバンドギャップが大きい領域と
するようにしたものである。
[0010] The present invention (claim 2) provides InGaAl
In a semiconductor laser device made of a P-based semiconductor material or the like,
Is formed on a compound semiconductor substrate, In 1-xy Ga y Al
and x P (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) double heterostructure section for sandwiching the active layer in the first and second cladding layers formed of like, is formed on the double heterostructure section on, and laser It comprises a third cladding layer provided with a stripe-shaped opening except on the light emitting end face, and an n-type semiconductor layer (current blocking layer) formed on the third cladding layer. The portion immediately below the n-type semiconductor layer is a region having a larger band gap than the portion immediately below the stripe-shaped opening of the active layer.

【0011】また本発明(請求項3)は、InGaAl
P系半導体材料等からなる半導体レーザ装置において、
化合物半導体基板上に形成され、In1-x-y Gay Al
x P(0≦x<1,0≦y<1)等からなる活性層をク
ラッド層で挟んだダブルヘテロ構造部と、このダブルヘ
テロ構造部上に形成され、且つレーザ光の出射端面部上
を除いてストライプ状の開口が設けられた活性層よりバ
ンドギャップの大きなn型電流狭窄層と、このn型電流
狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成されたn型半
導体層とからなり、活性層のn型半導体層直下の部分
を、活性層のストライプ状開口直下の部分よりもバンド
ギャップが大きい領域とするようにしたものである。
The present invention (claim 3) provides InGaAl
In a semiconductor laser device made of a P-based semiconductor material or the like,
Is formed on a compound semiconductor substrate, In 1-xy Ga y Al
a double heterostructure section for sandwiching the active layer composed of x P (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1) or the like in the cladding layer, is formed on the double heterostructure section on, and the laser beam emitting end face on Excluding the above, an n-type current confinement layer having a band gap larger than that of the active layer provided with the stripe-shaped opening, and an n-type semiconductor layer formed on the laser light emitting end face on the n-type current confinement layer That is, the portion immediately below the n-type semiconductor layer of the active layer is a region having a larger band gap than the portion immediately below the stripe-shaped opening of the active layer.

【0012】また、本発明の望ましい実施態様として、
基板として主面が{100}面から[011]方向に1
5°以内に傾斜した面を有するn型GaAsを用い、ダ
ブルヘテロ構造部の下側のクラッド層をn型,上側のク
ラッド層をp型にし、各クラッド層としてIn1-z-w
w AlzP(0≦z<1,0≦z<1,z>x)、或
いはGa1-t Alt As(0≦t<1)を用い、またn
型半導体層としてn型GaAsを用いる。さらに、スト
ライプ状の開口において、ストライプ方向の端部でその
幅を狭く形成したことを特徴とする。
[0012] In a preferred embodiment of the present invention,
The main surface of the substrate is 1 from the {100} plane in the [011] direction.
Using n-type GaAs having a surface inclined within 5 °, the lower cladding layer of the double heterostructure portion is made n-type, the upper cladding layer is made p-type, and In 1 -zwG is used as each cladding layer.
a w Al z P (0 ≦ z <1,0 ≦ z <1, z> x), or Ga 1-t Al t As with (0 ≦ t <1), and n
N-type GaAs is used as the type semiconductor layer. Further, in the stripe-shaped opening, the width is formed narrow at the end in the stripe direction.

【0013】[0013]

【作用】本発明によれば、n型半導体層のストライプを
レーザ光の出射端面まで延長するのではなく、ストライ
プ開口をレーザ光の出射端面を除く領域に形成している
ので、活性層の光出射端面付近とn型半導体層開口部に
相当する、活性層の主たる発光部のバンドギャップに差
を設けることができる。そのメカニズムは明確に解明さ
れていないが、以下のことが想定される。
According to the present invention, the stripe of the n-type semiconductor layer is not extended to the emission end face of the laser beam, but the stripe opening is formed in a region excluding the emission end face of the laser beam. A difference can be provided in the band gap of the main light emitting portion of the active layer corresponding to the vicinity of the emission end face and the opening of the n-type semiconductor layer. The mechanism is not clearly understood, but the following is assumed.

【0014】半導体レーザ素子を製造する場合、半導体
基板は、例えば高周波加熱したサセプタ上に設置され、
半導体層が形成される。そして、サセプタ等からの熱伝
導と共に、放射光をこれら半導体基板,半導体層が吸収
することで加熱される。ここで、n型半導体層は自由キ
ャリアの吸収が多いため放射光を吸収し易く、成長過程
で、このn型半導体層が他の層より高温になると考えら
れる。その結果、n型半導体層が形成された領域に応じ
た下方のp型クラッド層領域から不純物が活性層中に拡
散し、活性層のバンドギャップに差が生じるものと考え
られる。
In the case of manufacturing a semiconductor laser device, a semiconductor substrate is placed on, for example, a susceptor heated at a high frequency.
A semiconductor layer is formed. Then, the semiconductor substrate and the semiconductor layer absorb the radiated light as well as the heat conduction from the susceptor or the like, and the semiconductor substrate and the semiconductor layer are heated. Here, the n-type semiconductor layer easily absorbs radiated light due to the large absorption of free carriers, and it is considered that the temperature of the n-type semiconductor layer becomes higher than that of the other layers during the growth process. As a result, it is considered that impurities diffuse into the active layer from the p-type cladding layer region below the region where the n-type semiconductor layer is formed, resulting in a difference in the band gap of the active layer.

【0015】なお、p型クラッド層の不純物がZnであ
る場合、拡散係数が大きく良好に拡散を行うことができ
る。このようにして、光出射端面付近を発光部よりバン
ドギャップが大きい領域とすることができ、出射端面付
近における発熱、光吸収を抑制することが可能となる。
When the impurity in the p-type cladding layer is Zn, the diffusion coefficient is large and the diffusion can be performed well. In this manner, the area near the light emitting end face can be made a region having a larger band gap than the light emitting portion, and heat generation and light absorption near the light emitting end face can be suppressed.

【0016】また、n型半導体層の開口部を光出射端面
付近で狭くすれば、活性層の横方向(ストライプ方向と
直交する方向)において、n型半導体層直下と開口部直
下のバンドギャップに差を設けることができる。このた
め、光は横方向に閉じ込められ、光導波路がない端面付
近でも良好に光が導波され、波面の乱れが少なく、非点
隔差を小さくすることが可能となる。
Further, if the opening of the n-type semiconductor layer is narrowed in the vicinity of the light emitting end face, the band gap in the lateral direction of the active layer (in the direction orthogonal to the stripe direction) is reduced to the band gap immediately below the n-type semiconductor layer and directly below the opening. A difference can be provided. Therefore, the light is confined in the lateral direction, the light is well guided even near the end face where there is no optical waveguide, the wavefront is less disturbed, and the astigmatic difference can be reduced.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0018】図1及び図2は、本発明の第1の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図1は全体構成を示す斜視図、図2(a)は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図2(b)は(a)の
矢視A−A断面に相当するレーザ素子の断面図、図2
(c)は(a)の矢視B−B断面に相当するレーザ素子
の断面図を示している。 図中10はn−GaAs基板であり、この基板10上
に、 n−GaAsバッファ層11, n−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第1クラッド層12, アンドープIn0.5 Ga0.5 P活性層13, p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第2クラッド層14, p−In0.5 Ga0.5 Pエッチングストップ層15, p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第3クラッド層16, p−In0.5 Ga0.5 Pキャップ層17, n−GaAs電流ブロック層18 が積層形成されている。
FIGS. 1 and 2 are for explaining a schematic configuration of a semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration, and FIG. FIG. 2B is a plan view showing a block layer pattern, and FIG. 2B is a cross-sectional view of a laser device corresponding to a cross section taken along line AA of FIG.
(C) is a cross-sectional view of the laser device corresponding to the cross section taken along line BB of (a). In the figure, reference numeral 10 denotes an n-GaAs substrate, on which an n-GaAs buffer layer 11, n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P first cladding layer 12, and undoped In 0.5 Ga 0.5 P active layer 13, p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P second cladding layer 14, p-In 0.5 Ga 0.5 P etching stop layer 15, p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P third cladding layer 16, A p-In 0.5 Ga 0.5 P cap layer 17 and an n-GaAs current block layer 18 are laminated.

【0019】第3クラッド層16,キャップ層17及び
電流ブロック層18には、エッチングストップ層15に
達するストライプ状の開口部18aが設けられている。
この開口部18aは、出射光端面には達していない。電
流ブロック層18及び第3クラッド層16の開口に露出
したエッチングストップ層15の上、さらに第3クラッ
ド層16及び電流ブロック層18上には、 p−In0.5 (Ga0.5 Al0.5 0.5 P光ガイド層19 が成長形成されている。この光ガイド層19上には、 p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第4クラッド層20, p−In0.5 Ga0.5 P中間バンドギャップ層21, p−GaAsコンタクト層22
The third cladding layer 16, the cap layer 17, and the current block layer 18 are provided with stripe-shaped openings 18 a reaching the etching stop layer 15.
The opening 18a does not reach the end face of the emitted light. The p-In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P light is formed on the etching stop layer 15 exposed in the openings of the current blocking layer 18 and the third cladding layer 16 and further on the third cladding layer 16 and the current blocking layer 18. A guide layer 19 is formed by growth. On this light guide layer 19, a p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P fourth cladding layer 20, a p-In 0.5 Ga 0.5 P intermediate band gap layer 21, and a p-GaAs contact layer 22

【0020】がそれぞれ成長形成されている。そして、
コンタクト層22上にp側電極23としてAuZnが形
成され、基板10の下面にn側電極24としてAuGe
が形成されている。
Are grown and formed, respectively. And
AuZn is formed on the contact layer 22 as the p-side electrode 23, and AuGe is formed on the lower surface of the substrate 10 as the n-side electrode 24.
Are formed.

【0021】ここで、活性層13において、電流ブロッ
ク層18のストライプ状開口部18aの直下の部分(主
たる発光部)は低エネルギーギャップ領域13aとなっ
ており、その他の電流ブロック層領域下の部分(斜線で
示す)高エネルギーギャップ領域13bとなっている。
低エネルギーギャップ領域13aと高エネルギーギャッ
プ領域13bとのエネルギーギャップの違いを生じる原
因については、組成は等しいが結晶中の原子配列が異な
ることによると考えられる。実際、ホトルミネッセンス
の評価による低エネルギーギャップ領域13aのバンド
ギャップエネルギーは、高エネルギーギャップ領域13
bより約20〜90meV小さい。
Here, in the active layer 13, a portion (main light emitting portion) immediately below the stripe-shaped opening 18a of the current block layer 18 is a low energy gap region 13a, and other portions below the current block layer region are provided. This is a high energy gap region 13b (shown by oblique lines).
It is considered that the difference in energy gap between the low energy gap region 13a and the high energy gap region 13b is caused by the fact that the compositions are the same but the atomic arrangement in the crystal is different. In fact, the band gap energy of the low energy gap region 13a based on the photoluminescence evaluation is higher than that of the high energy gap region 13a.
About 20 to 90 meV smaller than b.

【0022】この構造の素子の発振波長は、電流注入が
主に行われる活性層13の低エネルギーギャップ領域1
3aのバンドギャップによって決定される。この波長の
光に対する高エネルギーギャップ領域13bの吸収係数
は、低エネルギーギャップ領域13aに比べ小さく、均
一なエネルギーギャップの領域が出射光端面部まで形成
されている場合に比べ、出射光端面付近での自己吸収に
よる劣化モードを抑えることができ、これにより最高光
出力レベルの向上がはかれた。
The oscillation wavelength of the device having this structure depends on the low energy gap region 1 of the active layer 13 where current injection is mainly performed.
It is determined by the band gap of 3a. The absorption coefficient of the high energy gap region 13b for light of this wavelength is smaller than that of the low energy gap region 13a, and is smaller in the vicinity of the output light end face than in the case where a uniform energy gap area is formed up to the output light end face. The degradation mode due to self-absorption can be suppressed, thereby improving the maximum light output level.

【0023】なお、バッファ層11がInGaP、エッ
チングストップ層15がInGaAlP若しくはGaA
lAs、電流ブロック層18がn型若しくは半絶縁性の
InGaAlP又はn型若しくは半絶縁性のGaAlA
s、光ガイド層19がp−InGaAlP層若しくはp
−GsAlAs、中間バンドギャップ層21がp−Ga
AlAs、第3クラッド層16がn−InGaAlP層
の構造でも、上記と同じ効果が得られる。
The buffer layer 11 is made of InGaP, and the etching stop layer 15 is made of InGaAlP or GaAs.
lAs, the current blocking layer 18 is n-type or semi-insulating InGaAlP or n-type or semi-insulating GaAlA
s, the light guide layer 19 is a p-InGaAlP layer or
-GsAlAs, the intermediate band gap layer 21 is p-Ga
The same effect as described above can be obtained even when the AlAs and the third cladding layer 16 have a structure of an n-InGaAlP layer.

【0024】図3及び図4は、本発明の第2の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図3は全体構成を示す斜視図、図4(a)は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図4(b)はキャップ
層パターンを示す平面図、図4(c)は(a)の矢視A
−A断面に相当するレーザ素子の断面図、図4(d)は
(a)の矢視B−B断面に相当するレーザ素子の断面図
を示している。 図中30はn−GaAs基板であり、この基板30上
に、 n−GaAsバッファ層31, n−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第1クラッド層32, アンドープIn0.5 Ga0.5 P活性層33, p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第2クラッド層34, p−In0.5 Ga0.5 Pエッチングストップ層35, n−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P電流ブロック層36, n−GaAsキャップ層37 が積層形成されている。
FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining a schematic configuration of a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3 is a perspective view showing the overall configuration, and FIG. FIG. 4B is a plan view showing a cap layer pattern, and FIG. 4C is a plan view showing a block layer pattern, and FIG.
FIG. 4D is a cross-sectional view of the laser element corresponding to a section taken along the line BB in FIG. 4A. In the figure, reference numeral 30 denotes an n-GaAs substrate, on which an n-GaAs buffer layer 31, an n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P first cladding layer 32, and an undoped In 0.5 Ga 0.5 P active layer 33, p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P second cladding layer 34, p-In 0.5 Ga 0.5 P etching stop layer 35, n-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P current blocking layer 36, n -A GaAs cap layer 37 is formed by lamination.

【0025】電流ブロック層36には、エッチングスト
ップ層35に達するストライプ状の開口部36aが設け
られ、またキャップ層37には、電流ブロック層36に
達する開口部37aが設けられている。この開口部37
aは出射光端面には達していない。電流ブロック層36
の開口に露出したエッチングストップ層35上、さらに
電流ブロック層36及びキャップ層36及びキャップ層
35上には、 p−In0.5 (Ga0.5 Al0.5 0.5 P光ガイド層38 が成長形成されている。この光ガイド層38上には、 p−In0.5 (Ga0.3 Al0.7 0.5 P第3クラッド層39, p−In0.5 Ga0.5 P中間バンドギャップ層40, p−GaAsコンタクト層41
The current block layer 36 has a stripe-shaped opening 36 a reaching the etching stop layer 35, and the cap layer 37 has an opening 37 a reaching the current block layer 36. This opening 37
a does not reach the end face of the emitted light. Current block layer 36
A p-In 0.5 (Ga 0.5 Al 0.5 ) 0.5 P light guide layer 38 is formed on the etching stop layer 35 exposed at the opening of the substrate and on the current blocking layer 36, the cap layer 36, and the cap layer 35. . On this light guide layer 38, a p-In 0.5 (Ga 0.3 Al 0.7 ) 0.5 P third cladding layer 39, a p-In 0.5 Ga 0.5 P intermediate band gap layer 40, and a p-GaAs contact layer 41

【0026】が成長形成されている。そして、コンタク
ト層41上にp側電極42としてAuZnが形成され、
基板30の下面にn側電極43としてAuGeが形成さ
れている。
Have been grown. Then, AuZn is formed as a p-side electrode 42 on the contact layer 41,
AuGe is formed as an n-side electrode 43 on the lower surface of the substrate 30.

【0027】本実施例によっても先の実施例と同様の作
用により、出射光端面付近での自己吸収による劣化モー
ドを抑えることができ、最高光出力レベルの向上をはか
ることができる。
According to this embodiment, a mode similar to that of the previous embodiment can suppress the deterioration mode due to self-absorption near the end face of the emitted light, and can improve the maximum light output level.

【0028】図4及び図6は、本発明の第3の実施例に
係わる半導体レーザの概略構成を説明するためのもの
で、図5は全体構成を示す斜視図、図5(a)は電流ブ
ロック層パターンを示す平面図、図6(b)は(a)の
矢視A−A断面に相当するレーザ素子の断面図、図6
(c)は(a)の矢視B−B断面に相当するレーザ素子
の断面図を示している。なお、図1及び図2と同一部分
には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
FIGS. 4 and 6 are views for explaining a schematic configuration of a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5 is a perspective view showing the overall configuration, and FIG. FIG. 6B is a plan view showing a block layer pattern, and FIG. 6B is a cross-sectional view of a laser device corresponding to a cross section taken along line AA of FIG.
(C) is a cross-sectional view of the laser device corresponding to the cross section taken along line BB of (a). 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0029】図中10はn−GaAs基板であり、この
基板10上に第1の実施例と同様にn−GaAsバッフ
ァ層11,n−InGaAlP第1クラッド層12,ア
ンドープInGaP活性層13,p−InGaAlP第
2クラッド層14及びp−InGaPエッチングストッ
プ層15が積層形成され、さらにこの上にn−GaAs
電流ブロック層18が積層形成されている。
In the drawing, reference numeral 10 denotes an n-GaAs substrate, on which an n-GaAs buffer layer 11, an n-InGaAlP first cladding layer 12, an undoped InGaP active layer 13, and a p-type -InGaAlP second cladding layer 14 and p-InGaP etching stop layer 15 are formed in layers, and n-GaAs is further formed thereon.
The current block layer 18 is formed by lamination.

【0030】電流ブロック層18には、エッチングスト
ップ層15に達するストライプ状の開口部18aが設け
られている。この開口部18aは、出射光端面付近で狭
くなり、且つ出射光端面には達していない。電流ブロッ
ク層18の開口に露出したエッチングストップ層15の
上、さらに電流ブロック層18上には、p−GaAsコ
ンタクト層22が成長形成されている。そして、コンタ
クト層22上にp側電極23が形成され、基板10の下
面にn側電極24が形成されている。
The current blocking layer 18 is provided with a striped opening 18a reaching the etching stop layer 15. The opening 18a is narrowed near the outgoing light end face and does not reach the outgoing light end face. A p-GaAs contact layer 22 is formed on the etching stop layer 15 exposed at the opening of the current block layer 18 and further on the current block layer 18. Then, a p-side electrode 23 is formed on the contact layer 22, and an n-side electrode 24 is formed on the lower surface of the substrate 10.

【0031】ここで、活性層13においては第1の実施
例と同様に、電流ブロック層18のストライプ状開口部
18aの直下の部分(主たる発光部)は低エネルギーギ
ャップ領域13aとなっており、その他の電流ブロック
層18領域下の部分(斜線で示す)高エネルギーギャッ
プ領域13bとなっている。
Here, in the active layer 13, as in the first embodiment, the portion (main light emitting portion) immediately below the stripe-shaped opening 18a of the current blocking layer 18 is a low energy gap region 13a. A portion (shown by oblique lines) under the other current block layer 18 is a high energy gap region 13b.

【0032】このような構成であっても、第1の実施例
と同様に、活性層13の低エネルギーギャップ領域13
aのバンドギャップによって発振波長が決定され、また
出射光端面付近での自己吸収による劣化モードを抑える
ことができ、最高光出力レベルの向上をはかることがで
きる。
Even with such a structure, the low energy gap region 13 of the active layer 13 is formed as in the first embodiment.
The oscillation wavelength is determined by the band gap a, and the degradation mode due to self-absorption near the end face of the emitted light can be suppressed, and the maximum light output level can be improved.

【0033】また、図6(c)に示すように、エネルギ
ーギャップの低い領域13aの外側にエネルギーギャッ
プの高い領域13bが形成されるため、光は良好に導波
される。さらに、導波機構がない窓領域に入射する開口
領域を狭くしているので、窓領域で光は集光される。従
って、光は窓領域で広がることなく導波されて波面の揃
ったものとなり、これにより非点隔差も小さくなる。
Further, as shown in FIG. 6C, the region 13b having a high energy gap is formed outside the region 13a having a low energy gap, so that light is guided well. Furthermore, since the aperture region that enters the window region without the waveguide mechanism is narrowed, light is collected in the window region. Therefore, the light is guided without spreading in the window region and becomes uniform in wavefront, thereby reducing the astigmatic difference.

【0034】図7は、本発明の第4の実施例の要部構成
を説明するためのもので、電流ブロック層パターンを示
す平面図である。なお、図2と同一部分には同一符号を
付して、その詳しい説明は省略する。
FIG. 7 is a plan view showing a current block layer pattern for explaining a main part configuration of a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0035】この実施例は、第1の実施例における電流
ブロック層18に形成したストライプ状開口部18aの
形状を変更したもので、他の部分は第1の実施例と全く
同様である。開口部18aは、第3の実施例と同様に出
射光端面付近で狭くなっている。ここで、開口部18a
の各部において、中央部の幅M=5μm、端面の幅N=
2μm、テーパ部の長さL=10μmとした。光を集光
して窓領域で広がるのを防止するには、 L=5〜30 M=3〜10 N=1〜8 の範囲が望ましい。また、N=0として端部を尖った形
状としてもよい。
This embodiment is different from the first embodiment in that the shape of the stripe-shaped opening 18a formed in the current block layer 18 is changed, and the other parts are exactly the same as the first embodiment. The opening 18a is narrow near the end face of the emitted light, as in the third embodiment. Here, the opening 18a
In each part, the width M of the central part = 5 μm and the width N of the end face =
2 μm, and the length L of the tapered portion was 10 μm. In order to condense light and prevent it from spreading in the window area, it is desirable that L = 5-30 M = 3-10 N = 1-8. Alternatively, N = 0 may be used to form a sharpened end.

【0036】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、In1-y (Ga1-x
x y Pと表したときのAl組成を、活性層ではx=
0とし、クラッド層ではx=0.7としたが、このAl
組成はクラッド層のバンドギャップが活性層よりも十分
大きくなる範囲で適宜定めればよい。また、光ガイド層
のAl組成はx=0.5に限るものではなく、クラッド
層よりも小さく、活性層よりも大きい範囲で適宜変更可
能である。さらに、今回はy=0.5としたが、y=
0.5±0.12でも効果がある。その他、本発明の要
旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することがで
きる。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, In 1-y (Ga 1-x A
l x ) y The Al composition when expressed as P, and x =
0 and x = 0.7 in the cladding layer.
The composition may be appropriately determined within a range where the band gap of the cladding layer is sufficiently larger than that of the active layer. Further, the Al composition of the light guide layer is not limited to x = 0.5, but can be appropriately changed within a range smaller than the cladding layer and larger than the active layer. Further, this time y = 0.5, but y =
There is an effect even at 0.5 ± 0.12. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、I
nGaAlP等からなる活性層を有する半導体レーザに
おいて、活性層の光出射端面部のバンドギャップを活性
層の主たる発光部より大きくしているので、活性層の光
出射付近での光吸収を防止することができ、これにより
連続動作における最大光出力の向上をはかることができ
る。また、光導波機構がない窓領域に入射する開口領域
を狭くしているため、窓領域で光を集光して波面を揃す
ることができ、これにより非点隔差を小さくできる。さ
らに、バンドギャップエネルギー差を作るために結晶中
の原子配列の違いを利用することにより、上記半導体レ
ーザを容易なプロセスで作成することが可能であり、そ
の有用性は絶大である。
As described in detail above, according to the present invention, I
In a semiconductor laser having an active layer made of nGaAlP or the like, the band gap at the light emitting end face of the active layer is made larger than the main light emitting portion of the active layer. Therefore, the maximum light output in continuous operation can be improved. In addition, since the opening area that enters the window area where the optical waveguide mechanism is not provided is narrowed, light can be condensed in the window area and the wavefront can be aligned, thereby reducing the astigmatic difference. Further, by utilizing the difference in the atomic arrangement in the crystal to create a band gap energy difference, the semiconductor laser can be manufactured by an easy process, and its usefulness is enormous.

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

【図1】第1の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a first embodiment;

【図2】第1の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of each part of the first embodiment;

【図3】第2の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a second embodiment;

【図4】第2の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of each part of the second embodiment;

【図5】第3の実施例に係わる半導体レーザの概略構成
を示す斜視図、
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of a semiconductor laser according to a third embodiment;

【図6】第3の実施例の各部構成を示す平面図及び断面
図、
FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view showing the configuration of each part of the third embodiment;

【図7】第4の実施例の要部構成を示す平面図、FIG. 7 is a plan view showing a configuration of a main part of a fourth embodiment;

【図8】従来の半導体レーザの概略構成を示す斜視図。FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,30…n−GaAs基板、12,32…n−In
GaAlP第1クラッド層、13,33…InGaP活
性層、13a…低エネルギーギャップ領域、13b…高
エネルギーギャップ領域、14,34…p−InGaA
lP第2クラッド層、16,39…p−InGaAlP
第3クラッド層、17…p−InGaPキャップ層、1
8…n−GaAs電流ブロック層、18a,36a,3
7a…開口部、19,38…p−InGaAlP光ガイ
ド層、20…p−InGaAlP第4クラッド層、2
1,40…p−InGaP中間バンドギャップ層、2
2,41…p−GaAsコンタクト層、23,24,4
2,43…電極、36…n−InGaAlP電流ブロッ
ク層、37…n−GaAsキャップ層。
10, 30 ... n-GaAs substrate, 12, 32 ... n-In
GaAlP first cladding layer, 13, 33: InGaP active layer, 13a: low energy gap region, 13b: high energy gap region, 14, 34: p-InGaAs
1P second cladding layer, 16, 39 ... p-InGaAlP
Third clad layer, 17... P-InGaP cap layer, 1
8 ... n-GaAs current blocking layer, 18a, 36a, 3
7a: opening, 19, 38: p-InGaAlP light guide layer, 20: p-InGaAlP fourth cladding layer, 2
1,40 ... p-InGaP intermediate band gap layer, 2
2,41... P-GaAs contact layers, 23, 24, 4
2, 43 ... electrodes, 36 ... n-InGaAlP current blocking layer, 37 ... n-GaAs cap layer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 板谷 和彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 波多腰 玄一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 平2−159783(JP,A) 特開 昭63−62292(JP,A) 特開 昭63−124490(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kazuhiko Itaya 1 Toshiba-cho, Komukai-shi, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba Research Institute, Inc. 1 Toshiba Research Institute, Inc. (56) References JP-A-2-159783 (JP, A) JP-A-63-62292 (JP, A) JP-A-63-124490 (JP, A) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部と、このダブルヘテロ構造部の基板と反対側のp
型のクラッド層上に形成され、且つレーザ光の出射端面
部上を除いてストライプ状の開口が設けられたn型半導
体層とからなり、前記ストライプ状の開口は、ストライプ方向の端部でそ
の幅が狭く形成され、 前記n型半導体層領域下の活性層
領域のバンドギャップを他の活性層領域のバンドギャッ
プより大きくしてなることを特徴とする半導体レーザ装
置。
A double heterostructure portion having an active layer sandwiched between cladding layers; and a p-type layer on the opposite side of the double heterostructure portion from the substrate.
An n-type semiconductor layer formed on the cladding layer of the mold and provided with a stripe-shaped opening except for the emission end face of the laser beam. The stripe-shaped opening is formed at the end in the stripe direction.
Width is formed narrow, the semiconductor laser device, characterized in that the band gap of the active layer region under the n-type semiconductor layer region formed by larger than the band gap of the other active layer region.
【請求項2】活性層を第1及び第2のクラッド層で挟ん
だダブルヘテロ構造部と、このダブルヘテロ構造部の基
板と反対側のp型の第2のクラッド層上に形成され、且
つレーザ光の出射端面部上を除いてストライプ状の開口
が設けられた第3のクラッド層と、この第3のクラッド
層上に形成されたn型半導体層とからなり、 前記n型半導体層領域下の活性層領域のバンドギャップ
を他の活性層領域のバンドギャップより大きくしてなる
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
2. A double heterostructure portion having an active layer sandwiched between first and second cladding layers, and a p-type second cladding layer opposite to the substrate of the double heterostructure portion, and A third cladding layer provided with a stripe-shaped opening except for an emission end face of the laser beam, and an n-type semiconductor layer formed on the third cladding layer; A semiconductor laser device wherein a band gap of a lower active layer region is made larger than a band gap of another active layer region.
【請求項3】活性層をクラッド層で挟んだダブルヘテロ
構造部と、このダブルヘテロ構造部の基板と反対側のp
型クラッド層上に形成され、且つレーザ光の出射端面部
上を除いてストライプ状の開口が設けられた前記活性層
よりバンドギャップの大きなn型電流狭窄層と、このn
型電流狭窄層上のレーザ光の出射端面部上に形成された
n型半導体層とからなり、 前記n型半導体層領域下の活性層領域のバンドギャップ
を他の活性層領域のバンドギャップより大きくしてなる
ことを特徴とする半導体レーザ装置。
3. A double heterostructure portion having an active layer sandwiched between cladding layers, and a p-type layer opposite to the substrate of the double heterostructure portion.
An n-type current confinement layer having a band gap larger than that of the active layer formed on the mold cladding layer and provided with a stripe-shaped opening except on the emission end face of the laser beam;
An n-type semiconductor layer formed on an emission end face portion of the laser beam on the n-type current confinement layer, wherein a band gap of the active layer region below the n-type semiconductor layer region is larger than a band gap of another active layer region. A semiconductor laser device, comprising:
【請求項4】前記ストライプ状の開口は、ストライプ方
向の端部でその幅が狭く形成されていることを特徴とす
請求項2又は3記載の半導体レーザ装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 2, wherein said stripe-shaped opening is formed to have a narrow width at an end in a stripe direction.
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