JPH0846281A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JPH0846281A
JPH0846281A JP17577894A JP17577894A JPH0846281A JP H0846281 A JPH0846281 A JP H0846281A JP 17577894 A JP17577894 A JP 17577894A JP 17577894 A JP17577894 A JP 17577894A JP H0846281 A JPH0846281 A JP H0846281A
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JP
Japan
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layer
doped
type
plane
stripe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP17577894A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Okumura
敏之 奥村
Yoshikazu Yoshimoto
芳和 好本
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 横モードが安定で無効電流が少なく、動作電
圧が低い、内部ストライプ構造を有する半導体レーザ素
子を提供する。 【構成】 p型GaAs基板1の(100)面に少なく
とも(111)面を有するストライプ状溝2が形成さ
れ、この状態の基板上にNドープZnyMg1-yzSe
1-z(0≦y≦1、0≦z≦1)層が積層されている。
更に、その上にII-VI族化合物半導体からなるp型クラ
ッド層5、活性層7およびn型クラッド層9が形成され
ている。
(57) [Summary] [Object] To provide a semiconductor laser device having an internal stripe structure, which has a stable transverse mode, a small reactive current, and a low operating voltage. [Structure] A stripe-shaped groove 2 having at least a (111) plane is formed on a (100) plane of a p-type GaAs substrate 1, and N-doped Zn y Mg 1-y S z Se is formed on the substrate in this state.
1-z (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) layers are stacked.
Furthermore, a p-type clad layer 5, an active layer 7 and an n-type clad layer 9 made of a II-VI group compound semiconductor are formed thereon.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、GaAs基板上にII-V
I族化合物半導体により構成される青色〜青緑色の半導
体レーザ素子に関し、特に内部ストライプ構造を有する
半導体レーザ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to II-V on a GaAs substrate.
The present invention relates to a blue to blue-green semiconductor laser device composed of a group I compound semiconductor, and particularly to a semiconductor laser device having an internal stripe structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、II-VI族化合物半導体により構成
される青色〜青緑色半導体レーザ素子においては、電流
注入によるレーザ発振を行うものが多数報告されている
(例えばELECTRONICS LETTERS
(9),766(’93))。これらの報告の中で
用いられている半導体レーザ素子のいずれの構造も、所
謂電極ストライプ構造である。
2. Description of the Related Art In recent years, many blue to blue-green semiconductor laser devices composed of II-VI group compound semiconductors have been reported to perform laser oscillation by current injection (for example, ELECTRONICS LETTERS 2).
9 (9), 766 ('93)). All of the structures of the semiconductor laser devices used in these reports are so-called electrode stripe structures.

【0003】図6に従来の電極ストライプ構造をした半
導体レーザ素子の断面図を示す。この半導体レーザ素子
は、(100)面を有するn型GaAs基板101の上
に形成され、基板101の上にはn型ZnyMg1-yz
Se1-z(y=0.9、z=0.1)クラッド層10
2、n型ZnSzSe1-z(z=0.06)ガイド層10
3、ZnxCd1-xSe(x=0.8)活性層104、p
型ZnSzSe1-z(z=0.06)ガイド層105、p
型ZnyMg1-yzSe1-z(y=0.9、z=0.1)
クラッド層106、p型ZnSeコンタクト層107お
よびストライプ部109を有する、例えばSiN膜等か
らなる誘電体絶縁膜108が、基板101側からこの順
に積層されている。更に、この積層体を挟んで誘電体絶
縁膜108側に、例えばAu等からなるp型電極110
が、基板101側に同様の材料からなるn型電極111
が形成されている。ここで、導電型は正孔を多数キャリ
アとするものをp型、電子を多数キャリアとするものを
n型と称する。
FIG. 6 shows a sectional view of a conventional semiconductor laser device having an electrode stripe structure. This semiconductor laser device is formed on an n-type GaAs substrate 101 having a (100) plane, and n-type Zn y Mg 1-y S z is formed on the substrate 101.
Se 1-z (y = 0.9, z = 0.1) cladding layer 10
2, n-type ZnS z Se 1-z (z = 0.06) guide layer 10
3, Zn x Cd 1-x Se (x = 0.8) active layer 104, p
Type ZnS z Se 1-z (z = 0.06) guide layer 105, p
Type Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 0.9, z = 0.1)
A dielectric insulating film 108 made of, for example, a SiN film having a clad layer 106, a p-type ZnSe contact layer 107, and a stripe portion 109 is laminated in this order from the substrate 101 side. Further, a p-type electrode 110 made of, for example, Au is provided on the dielectric insulating film 108 side with the laminated body sandwiched therebetween.
However, an n-type electrode 111 made of a similar material is formed on the substrate 101 side.
Are formed. Here, regarding the conductivity type, one having holes as majority carriers is called p-type, and one having electrons as majority carriers is called n-type.

【0004】この半導体レーザ素子は、電極110およ
び111間に電圧を印加することにより、ストライプ部
109のみに電流を流してn型クラッド層102および
n型ガイド層103から活性層104に電子を注入し、
p型ガイド層105およびp型クラッド層106から正
孔を注入する。活性層104に注入された電子と正孔と
は再結合して光を輻射するが、注入される電流レベルが
大きくなると誘導放出が始まってレーザ発振に至る。レ
ーザ光は、活性層104のうちストライプ部109の直
下でのみ光利得が大きいという利得導波モードにより導
波される。
In this semiconductor laser device, by applying a voltage between electrodes 110 and 111, a current is caused to flow only through stripe portion 109 to inject electrons from n-type cladding layer 102 and n-type guide layer 103 into active layer 104. Then
Holes are injected from the p-type guide layer 105 and the p-type cladding layer 106. The electrons and holes injected into the active layer 104 recombine to radiate light, but when the injected current level increases, stimulated emission starts and laser oscillation occurs. The laser light is guided by a gain waveguide mode in which the optical gain is large only under the stripe portion 109 in the active layer 104.

【0005】ところで、NをドープしたZnyMg1-y
zSe1-z(0≦y≦1、かつ、0≦z≦1)において
は、エピタキシャル成長に用いられるGaAs基板の面
方位によってドーピング効率が変化する。例えば、(3
11)、(511)、(711)等の高次の面上へ成長
させた場合は、(100)面上へ成長させた場合に比べ
てドーピング効率が向上する。このドーピング効率の向
上により、p型のキャリア濃度が高くなる。また、(1
11)面上に成長させた場合には、逆にドーピング効率
が低下する。このドーピング効率の低下により、高抵抗
を示すようになることが知られている。これらの特性
は、A面およびB面のいずれにおいても観測される。こ
れらの特性のうち高次の面上への成長によるキャリア濃
度の増大を利用し、レーザ特性を向上させた例として、
(311)A面を有するGaAs基板上にII-VI族化合
物半導体によって構成された、上述のような電極ストラ
イプ構造を有する青色〜青緑色の半導体レーザ素子が知
られている(1993 International
Conference on Solid State
Devices and Materials,LC−
11,pp.976−977)。
By the way, N-doped Zn y Mg 1-y S
In z Se 1-z (0 ≦ y ≦ 1 and 0 ≦ z ≦ 1), the doping efficiency changes depending on the plane orientation of the GaAs substrate used for epitaxial growth. For example, (3
In the case of growing on a higher-order surface such as 11), (511), or (711), the doping efficiency is improved as compared with the case of growing on the (100) surface. This improvement in doping efficiency increases the p-type carrier concentration. In addition, (1
11) When grown on the surface, the doping efficiency decreases. It is known that due to this decrease in doping efficiency, high resistance is exhibited. These characteristics are observed on both A-plane and B-plane. Among these characteristics, as an example of improving the laser characteristics by utilizing the increase of the carrier concentration due to the growth on the higher order surface,
A blue to blue-green semiconductor laser device having an electrode stripe structure as described above, which is composed of a II-VI group compound semiconductor on a GaAs substrate having a (311) A plane, is known (1993 International).
Conference on Solid State
Devices and Materials, LC-
11, pp. 976-977).

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】さて、前述した図6に
示した半導体レーザ素子には、以下のような問題があ
る。まず、駆動電流を大きくすると、活性層104に注
入されたキャリアが次第にストライプ部109の直下か
ら両側に広がっていくので、高利得領域が広がって横モ
ードが広がる。また、ストライプ部109の直下領域に
キャリアが注入されるので、この領域での屈折率はキャ
リアが注入されない領域での屈折率に比べて小さくな
る。このため、光を実屈折率差で閉じ込めて導波させる
ことができなくなり、横モードの広がりや高次の横モー
ド発振が招来されて横モードが不安定となる。このよう
に横モードが不安定であると、電流−光出力特性にキン
クが生じる。また、この半導体レーザ素子を光磁気ディ
スクに用いる場合には、レーザ光をうまく集光すること
ができないので、ディスクへのデータ書き込みやディス
クからのデータ読み出しが行えなくなるという問題があ
る。
The semiconductor laser device shown in FIG. 6 described above has the following problems. First, when the drive current is increased, the carriers injected into the active layer 104 gradually spread from directly under the stripe portion 109 to both sides, so that the high gain region spreads and the lateral mode spreads. Further, since carriers are injected into the region directly below the stripe portion 109, the refractive index in this region is smaller than the refractive index in the region where carriers are not injected. For this reason, it becomes impossible to confine light with the actual refractive index difference and guide the light, and the lateral modes are spread and high-order lateral mode oscillation is caused, and the lateral modes become unstable. When the transverse mode is unstable in this way, a kink occurs in the current-optical output characteristic. In addition, when this semiconductor laser device is used for a magneto-optical disk, laser light cannot be focused well, so that there is a problem that data writing to the disk and data reading from the disk cannot be performed.

【0007】また、ストライプ部109から注入された
電流の一部がガイド層105、クラッド層106および
コンタクト層107で横方向に広がる。このため、スト
ライプ部109の直下部分から注入されて横へ広がった
電流がレーザ光の利得に寄与できず、無効電流となって
動作電流の増加を招くという問題がある。
A part of the current injected from the stripe portion 109 spreads laterally in the guide layer 105, the cladding layer 106 and the contact layer 107. For this reason, there is a problem that the current injected from directly below the stripe portion 109 and laterally spread cannot contribute to the gain of the laser light, and becomes a reactive current, resulting in an increase in operating current.

【0008】更に、II-VI族化合物半導体においては、
一般的に、その導電型がp型であるときには多数キャリ
アである正孔のキャリア濃度を高くすることができな
い。例えば、基板の(100)面上に成長させた場合、
キャリア濃度は高々1×1018cm-3程度にしか上がら
ない。このため、半導体レーザ素子の電気抵抗が高くな
って動作電圧の増加を招き、大量のジュール熱が発生す
るので素子特性の劣化を引き起こすという問題がある。
Further, in the II-VI group compound semiconductor,
Generally, when the conductivity type is p-type, the carrier concentration of holes, which are majority carriers, cannot be increased. For example, when grown on the (100) plane of a substrate,
The carrier concentration rises to about 1 × 10 18 cm -3 at most. For this reason, the electric resistance of the semiconductor laser device increases, which causes an increase in operating voltage, and a large amount of Joule heat is generated, which causes a problem that the device characteristics are deteriorated.

【0009】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、横モードが安定で無効電
流が少なく、動作電圧を低くすることができる半導体レ
ーザ素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device having a stable transverse mode, a small reactive current, and a low operating voltage. To aim.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、(100)面を表面に有するp型GaAs基板の
該表面側に少なくとも(111)面を有するストライプ
状溝が形成され、この状態の基板上にNドープZny
1-yzSe1-z(0≦y≦1、0≦z≦1)層が積層
され、更に該NドープZnyMg1-yzSe1-z層の上に
II-VI族化合物半導体からなるp型クラッド層、活性層
およびn型クラッド層が形成されており、そのことによ
り上記目的が達成される。
In a semiconductor laser device according to the present invention, a stripe-shaped groove having at least a (111) plane is formed on the surface side of a p-type GaAs substrate having a (100) plane on the surface. N-doped Zn y M on the substrate
g 1-y S z Se 1-z (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) layers are laminated, and further on the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z layer.
A p-type clad layer, an active layer and an n-type clad layer made of a II-VI group compound semiconductor are formed, whereby the above object is achieved.

【0011】また、本発明の他の半導体レーザ素子は、
(111)面を表面に有する第1導電型GaAs基板の
該表面側に、少なくとも1つの面として(m11)面
(但し、mは3以上の整数)または(100)面を有す
るストライプ状溝が形成され、この状態の基板上にII-V
I族化合物半導体からなる第1導電型クラッド層、活性
層および第2導電型クラッド層が形成され、更に該第1
導電型クラッド層および第2導電型クラッド層のうちp
型クラッド層がNドープZnyMg1-yzSe1-z(0≦
y≦1、0≦z≦1)からなり、かつ、該p型クラッド
層の少なくとも一部が該溝の(m11)面(但し、mは
3以上の整数)上または(100)面上に形成されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。
Another semiconductor laser device of the present invention is
A striped groove having a (m11) plane (m is an integer of 3 or more) or a (100) plane as at least one plane is provided on the surface side of the first conductivity type GaAs substrate having a (111) plane on the surface. II-V formed on the substrate in this state
A first conductivity type clad layer, an active layer and a second conductivity type clad layer made of a Group I compound semiconductor are formed, and the first conductivity type clad layer is further formed.
P of the conductivity type clad layer and the second conductivity type clad layer
The type clad layer is N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (0 ≦
y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and at least part of the p-type cladding layer is on the (m11) plane (where m is an integer of 3 or more) or (100) plane of the groove. Formed, which achieves the above objectives.

【0012】[0012]

【作用】前述したように、NドープZnyMg1-yz
1-z(0≦y≦1、0≦z≦1)は、エピタキシャル
成長に用いられるGaAs基板の面方位によってドーピ
ング効率が変化する。(311)、(511)、(71
1)等の高次の面上の成長では、(100)面上の成長
に比べてドーピング効率が向上して、p型のキャリア濃
度が高くなる。また、(111)面上に成長した場合に
は、逆にドーピング効率が低下して高抵抗を示す。これ
らの特性は、A面およびB面のいずれにおいても観測さ
れる。
As described above, N-doped Zn y Mg 1-y S z S
For e 1-z (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), the doping efficiency changes depending on the plane orientation of the GaAs substrate used for epitaxial growth. (311), (511), (71
In the growth on a higher order surface such as 1), the doping efficiency is improved and the p-type carrier concentration is increased as compared with the growth on the (100) surface. On the other hand, when grown on the (111) plane, the doping efficiency is decreased and the resistance is high. These characteristics are observed on both A-plane and B-plane.

【0013】本発明の半導体レーザ素子においては、p
型GaAs基板の(100)面側に少なくとも(11
1)面を有するストライプ状溝が形成され、この状態の
基板上にNドープZnyMg1-yzSe1-z層が積層され
ている。NドープZnyMg1-yzSe1-z層は(11
1)面上に成長した部分は高抵抗となり、(100)面
上に成長した部分はp型となるので、電流狭窄を行うこ
とができ、無効電流の低減を図ることができる。
In the semiconductor laser device of the present invention, p
Of at least (11
1) A stripe-shaped groove having a surface is formed, and an N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z layer is laminated on the substrate in this state. The N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z layer is (11
The portion grown on the (1) plane has a high resistance, and the portion grown on the (100) plane becomes a p-type, so that current confinement can be performed and the reactive current can be reduced.

【0014】本発明の他の半導体レーザ素子において
は、第1導電型の基板の(111)面側に少なくとも
(m11)面(但し、mは3以上の整数)または(10
0)面を有するストライプ状溝が形成され、この状態の
基板上に形成された第1導電型クラッド層および第2導
電型クラッド層のうちNドープZnyMg1-yzSe1-z
(0≦y≦1、0≦z≦1)からなるp型クラッド層の
少なくとも一部は、溝の(m11)面(但し、mは3以
上の整数)上または(100)面上に形成されている。
NドープZnyMg1-yzSe1-z層は、(111)面上
に成長した部分は高抵抗となり、(100)面上に成長
した部分はp型となるので、電流狭窄を行うことがで
き、無効電流の低減を図ることができる。さらに、高次
の面である(m11)面(但し、mは3以上の整数)上
に成長したNドープZnyMg1-yzSe1-zはp型のキ
ャリア濃度が高くなる。また、(100)面上に成長し
た場合には、成長が進むにつれて(m11)面(但し、
mは2以上の整数)が現れ、特にmが3以上の場合には
p型のキャリア濃度が高くなる。このp型キャリア濃度
が高い部分を電流経路とすることにより素子の電気抵抗
を低減することができ、動作電圧を下げることができ
る。一方、(111)面上に成長したNドープZny
1 -yzSe1-z層は高抵抗となるので、電流狭窄を行
うことができ、無効電流の低減を図ることができる。
In another semiconductor laser device of the present invention, at least the (m11) plane (where m is an integer of 3 or more) or (10) on the (111) plane side of the first conductivity type substrate.
N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z of the first- conductivity-type cladding layer and the second-conductivity-type cladding layer formed on the substrate in this state in which stripe-shaped grooves having a (0) plane are formed.
At least a part of the p-type cladding layer composed of (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) is formed on the (m11) plane (m is an integer of 3 or more) or (100) plane of the groove. Has been done.
In the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z layer, the portion grown on the (111) plane has a high resistance and the portion grown on the (100) plane becomes p-type, so that the current confinement occurs. Therefore, it is possible to reduce the reactive current. Furthermore, the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z grown on the (m11) plane (where m is an integer of 3 or more), which is a high-order plane, has a high p-type carrier concentration. In the case of growing on the (100) plane, as the growth proceeds, the (m11) plane (however,
m is an integer of 2 or more), and particularly when m is 3 or more, the p-type carrier concentration becomes high. The electric resistance of the element can be reduced and the operating voltage can be lowered by using the portion where the p-type carrier concentration is high as the current path. On the other hand, N-doped Zn y M grown on the (111) plane
Since the g 1 -y S z Se 1-z layer has high resistance, current confinement can be performed, and reactive current can be reduced.

【0015】本発明の半導体レーザ素子および他の半導
体レーザ素子においては、基板上に形成された溝のため
に活性層が屈曲しており、その溝の直上のみに電流が流
れて活性領域となる。GaAs基板のエネルギーギャッ
プは活性層のエネルギーギャップよりも小さいので、活
性領域で発生して横方向に広がった光はストライプ状溝
の両外側のGaAs基板で吸収されることになる。よっ
て、光の横方向の広がりが抑えられて安定した横モード
でレーザ発振が得られる。
In the semiconductor laser device and other semiconductor laser devices of the present invention, the active layer is bent due to the groove formed on the substrate, and the current flows only just above the groove to become the active region. . Since the energy gap of the GaAs substrate is smaller than the energy gap of the active layer, the light generated in the active region and laterally spread is absorbed by the GaAs substrates on both outer sides of the stripe-shaped groove. Therefore, the lateral spread of light is suppressed, and stable laser oscillation can be achieved in the transverse mode.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0017】(実施例1)図1に実施例1の半導体レー
ザ素子の断面図を示す。この半導体レーザ素子はp型G
aAs基板1を有し、この基板1の上層部には、(11
1)A面である側面2cと(100)面である底面2b
とを有するストライプ状溝2が形成されている。基板1
のストライプ状溝2を除く上表面2aは(100)面と
なっている。この基板1の上には、全面にわたってNド
ープZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=0)バッフ
ァ層4が積層されている。このNドープZnyMg1-y
zSe1-zバッファ層4は、(111)A面である側面2
cの上に成長した部分3(斜線部)は高抵抗であり、
(100)面である上表面2aと底面2bとの上に成長
した部分はp型の導電性を示す。
Example 1 FIG. 1 shows a sectional view of a semiconductor laser device of Example 1. This semiconductor laser device is a p-type G
It has an aAs substrate 1, and (11
1) Side surface 2c which is the A surface and bottom surface 2b which is the (100) surface
A stripe-shaped groove 2 having a is formed. Board 1
The upper surface 2a excluding the stripe-shaped groove 2 of is a (100) plane. An N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z = 0) buffer layer 4 is laminated over the entire surface of the substrate 1. This N-doped Zn y Mg 1-y S
The z Se 1-z buffer layer 4 has side surfaces 2 that are (111) A planes.
The portion 3 (hatched portion) grown on c has high resistance,
The portions grown on the upper surface 2a and the bottom surface 2b, which are (100) planes, exhibit p-type conductivity.

【0018】バッファ層4の上には、II-VI族化合物半
導体からなるNドープZnyMg1-yzSe1-z(y=
0.9、z=0.2)クラッド層5、NドープZny
1-y zSe1-z(y=1、z=0.06)ガイド層
6、ZnxCd1-xSe(x=0.8)活性層7、Clド
ープn型ZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=0.0
6)ガイド層8、Clドープn型ZnyMg1-yzSe
1-z(y=0.9、z=0.2)クラッド層9およびC
lドープn型ZnSeコンタクト層10が基板側からこ
の順に積層形成されている。上記クラッド層5およびガ
イド層6は共に、(111)A面である側面2cの上に
成長した部分は高抵抗であり、(100)面である上表
面2aと底面2bとの上に成長した部分はp型の導電性
を示す。
On the buffer layer 4, a II-VI group compound
N-doped Zn consisting of conductoryMg1-ySzSe1-z(Y =
0.9, z = 0.2) Clad layer 5, N-doped ZnyM
g1-yS zSe1-z(Y = 1, z = 0.06) guide layer
6, ZnxCd1-xSe (x = 0.8) active layer 7, Cl
N-type ZnyMg1-ySzSe1-z(Y = 1, z = 0.0
6) Guide layer 8, Cl-doped n-type ZnyMg1-ySzSe
1-z(Y = 0.9, z = 0.2) cladding layer 9 and C
The l-doped n-type ZnSe contact layer 10 is applied from the substrate side.
Are laminated in this order. The clad layer 5 and the gas
Both the id layers 6 are formed on the side surface 2c which is the (111) A plane.
The grown part has a high resistance and is a (100) plane.
The portion grown on the surface 2a and the bottom surface 2b has p-type conductivity.
Is shown.

【0019】さらに、その上にSiO2からなる誘電体
膜11が形成され、誘電体膜11側にはn型電極12
が、基板1側にはp型電極13が各々形成されている。
Further, a dielectric film 11 made of SiO 2 is formed thereon, and an n-type electrode 12 is formed on the dielectric film 11 side.
However, the p-type electrode 13 is formed on the substrate 1 side.

【0020】このように構成された半導体レーザ素子
は、以下のようにして作製される。
The semiconductor laser device having the above structure is manufactured as follows.

【0021】まず、図1(a)に示すように、p型Ga
As基板1の上表面の(100)面に対し通常のフォト
リソグラフィーとエッチングとを行ってストライプ状溝
2を形成する。この際、100℃以上の高温でプリベー
クしたレジストまたは通常のCVD(Chemical
Vapour Deposition)法により堆積
した誘電体膜(例えばSiO2膜)をエッチングマスク
として、ストライプ方向をGaAs基板1の
First, as shown in FIG. 1A, p-type Ga is used.
The (100) plane of the upper surface of the As substrate 1 is subjected to ordinary photolithography and etching to form the stripe-shaped grooves 2. At this time, a resist prebaked at a high temperature of 100 ° C. or higher or a normal CVD (Chemical)
A dielectric film (for example, a SiO 2 film) deposited by the Vapor Deposition method is used as an etching mask, and the stripe direction of the GaAs substrate 1 is formed.

【0022】[0022]

【数1】 [Equation 1]

【0023】方向と一致させ、硫酸と過酸化水素水と水
との混合液をエッチャントとして用いたウェットエッチ
ングを行うと、GaAs基板1の上表層に(111)A
面である側面を有するストライプ状の溝を形成すること
ができる。また、このとき、広いストライプ幅で浅くエ
ッチングすることにより、(111)A面である側面2
cと(100)面である底面2bとを有するストライプ
状溝2を作製することができる。本実施例では、ストラ
イプ幅を4.4μm、溝2の深さを1.0μmとして、
溝2の底面に幅3μmのストライプ状の(100)面を
形成した。なお、エッチャントとしては、上記のものに
代えて、アンモニアと過酸化水素水と水との混合液を用
いても同様な形状の溝を形成することができる。
When wet etching using a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water as an etchant was performed in the same direction, (111) A was formed on the upper surface of the GaAs substrate 1.
A stripe-shaped groove having a side surface that is a surface can be formed. In addition, at this time, the side surface 2 that is the (111) A plane is etched by shallow etching with a wide stripe width.
The stripe-shaped groove 2 having c and the bottom surface 2b which is the (100) plane can be produced. In this embodiment, the stripe width is 4.4 μm and the depth of the groove 2 is 1.0 μm.
A stripe-shaped (100) plane having a width of 3 μm was formed on the bottom surface of the groove 2. It should be noted that, as the etchant, a groove having a similar shape can be formed by using a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide solution and water instead of the above.

【0024】次に、図2(b)に示すようにエッチング
マスクを除去し、GaAs基板1の全面にわたって、M
BE成長法によりNドープZnyMg1-yzSe1-z(y
=1、z=0)バッファ層4をエピタキシャル成長させ
る。この時、ストライプ状溝2の側面2cの(111)
A面上に成長したバッファ層4の部分3は高抵抗とな
り、GaAs基板1表面の(100)面である上表面2
aと底面2bとの上に成長したバッファ層部分はp型と
なる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), the etching mask is removed, and M is spread over the entire surface of the GaAs substrate 1.
N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y
= 1 and z = 0) The buffer layer 4 is epitaxially grown. At this time, (111) on the side surface 2c of the stripe-shaped groove 2
The portion 3 of the buffer layer 4 grown on the A surface has a high resistance, and the upper surface 2 which is the (100) surface of the GaAs substrate 1 surface.
The buffer layer portion grown on a and the bottom surface 2b becomes p-type.

【0025】続いて、図2(c)に示すように、MBE
成長法によりII-VI族化合物半導体からなるNドープZ
yMg1-yzSe1-z(y=0.9、z=0.2)クラ
ッド層5、NドープZnyMg1-yzSe1-z(y=1、
z=0.06)ガイド層6、ZnxCd1-xSe(x=
0.8)活性層7、Clドープn型ZnyMg1-yz
1 -z(y=1、z=0.06)ガイド層8、Clドー
プn型ZnyMg1-yzSe1 -z(y=0.9、z=0.
2)クラッド層9およびClドープn型ZnSeコンタ
クト層10を順次エピタキシャル成長する。この時、上
記NドープZnyMg1 -yzSe1-zクラッド層5および
NドープZnyMg1-yzSe1-zガイド層6は共に、
(111)A面である側面2c上に成長した部分は高抵
抗となり、(100)面である上表面2aと底面2bと
の上に成長した部分はp型となる。
Then, as shown in FIG. 2 (c), MBE
N-doped Z made of II-VI group compound semiconductor by growth method
n y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 0.9, z = 0.2) cladding layer 5, N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1,
z = 0.06) guide layer 6, Zn x Cd 1-x Se (x =
0.8) Active layer 7, Cl-doped n-type Zn y Mg 1-y S z S
e 1 -z (y = 1, z = 0.06) guide layer 8, Cl-doped n-type Zn y Mg 1-y S z Se 1 -z (y = 0.9, z = 0.
2) The cladding layer 9 and the Cl-doped n-type ZnSe contact layer 10 are sequentially epitaxially grown. At this time, the N-doped Zn y Mg 1- y S z Se 1-z cladding layer 5 and the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z guide layer 6 are both
The portion grown on the side surface 2c, which is the (111) A plane, has a high resistance, and the portion grown on the upper surface 2a and the bottom surface 2b, which is the (100) plane, is p-type.

【0026】次に、CVD法によりSiO2からなる誘
電体膜11を形成し、溝2の上のみをストライプ状に開
口させる。
Next, a dielectric film 11 made of SiO 2 is formed by the CVD method, and only the groove 2 is opened in stripes.

【0027】最後に、誘電体膜11側にはn型電極12
を、基板1側にはp型電極13を形成して半導体レーザ
素子とする。
Finally, the n-type electrode 12 is provided on the dielectric film 11 side.
The p-type electrode 13 is formed on the substrate 1 side to form a semiconductor laser device.

【0028】本実施例では、溝2の深さと幅、および各
半導体層の厚みは以下のように形成した。
In this example, the depth and width of the groove 2 and the thickness of each semiconductor layer were formed as follows.

【0029】 溝2 :深さ1.0μm、幅3.0μ
m Nドープバッファ層4 :厚み0.08μm Nドープクラッド層5 :厚み1.2μm Nドープガイド層6 :厚み0.1μm 活性層7 :厚み0.008μm n型ガイド層8 :厚み0.1μm n型クラッド層9 :厚み1.2μm n型コンタクト層10 :厚み0.2μm この半導体レーザ素子においては、ストライプ状溝2の
側面2cの(111)A面上に成長したNドープバッフ
ァ層部分3、Nドープクラッド層5およびNドープガイ
ド層6の各部分は高抵抗である。つまり、従来技術とは
異なり、II-VI族化合物半導体からなる上記3層の高抵
抗部分でより高い効率にて電流狭窄を行えるようにな
る。また、溝2の底面2bおよび溝2以外のGaAs基
板の上表面2aの(100)面上に成長したNドープバ
ッファ層4、Nドープクラッド層5およびNドープガイ
ド層6の各部分はp型である。さらに、SiO2からな
る誘電体膜11がストライプ状の開口を有して形成され
ていることも併せて、電流は溝2の底面2bの(10
0)面上に成長した部分のみに流れる。よって、電流の
内部狭窄構造が形成され、無効電流の低減を図ることが
できる。また、バッファ層4からコンタクト層10まで
のすべての層を連続して1回のエピタキシャル成長によ
り内部電流狭窄構造を作製することができるので、作製
コストの低減や歩留りの向上を図ることができる。さら
に、GaAs基板1のエネルギーギャップを活性層7の
エネルギーギャップよりも小さくできるので、活性層7
の溝2の直上部に位置する活性領域で発生した光がスト
ライプ状溝2の両外側のGaAs基板1で吸収される。
よって、光の横方向の広がりを抑えて安定した横モード
でのレーザ発振が得られる。
Groove 2: depth 1.0 μm, width 3.0 μ
m N-doped buffer layer 4: thickness 0.08 μm N-doped cladding layer 5: thickness 1.2 μm N-doped guide layer 6: thickness 0.1 μm active layer 7: thickness 0.008 μm n-type guide layer 8: thickness 0.1 μm n Type cladding layer 9: thickness 1.2 μm n-type contact layer 10: thickness 0.2 μm In this semiconductor laser device, the N-doped buffer layer portion 3 grown on the (111) A plane of the side surface 2 c of the stripe groove 2, Each portion of the N-doped clad layer 5 and the N-doped guide layer 6 has high resistance. That is, unlike the prior art, current confinement can be performed with higher efficiency in the high resistance portion of the three layers made of II-VI group compound semiconductor. Further, each portion of the N-doped buffer layer 4, the N-doped clad layer 5 and the N-doped guide layer 6 grown on the (100) plane of the bottom surface 2b of the groove 2 and the upper surface 2a of the GaAs substrate other than the groove 2 is p-type. Is. In addition, the fact that the dielectric film 11 made of SiO 2 is formed with a stripe-shaped opening also means that the current is (10
0) Flows only in the portion grown on the surface. Therefore, the internal constriction structure of the current is formed, and the reactive current can be reduced. Further, since the internal current constriction structure can be produced by successively epitaxially growing all the layers from the buffer layer 4 to the contact layer 10 once, the production cost can be reduced and the yield can be improved. Further, since the energy gap of the GaAs substrate 1 can be made smaller than that of the active layer 7, the active layer 7
Light generated in the active region located immediately above the groove 2 is absorbed by the GaAs substrate 1 on both outer sides of the stripe groove 2.
Therefore, it is possible to obtain stable laser oscillation in the transverse mode by suppressing the lateral spread of light.

【0030】以上のようにして作製された半導体レーザ
素子は、発振閾値電流40mA、発振波長=500n
m、微分効率0.7W/A、動作電圧5.0Vであり、
横モードは安定した基本モードが得られた。また、高い
光出力時にも同様な特性であった。
The semiconductor laser device manufactured as described above has an oscillation threshold current of 40 mA and an oscillation wavelength of 500 n.
m, differential efficiency 0.7 W / A, operating voltage 5.0 V,
A stable basic mode was obtained for the transverse mode. Also, the same characteristics were obtained at high light output.

【0031】(実施例2)図3に実施例2の半導体レー
ザ素子の断面図を示す。この半導体レーザ素子は、p型
GaAs基板21を有し、この基板21の上層部には、
(100)面である底面22bおよび(111)A面で
ある側面22cを有するストライプ状溝22と、(11
1)A面である側面23aのみを有するストライプ状溝
23が形成されている。この基板21の上表面には、
(100)面としてはストライプ状溝23の底面22b
のみが存在する。この基板21上の全面にわたってNド
ープZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=0)バッフ
ァ層24が積層されている。このNドープZnyMg1-y
zSe1-zバッファ層24は、(111)A面である側
面22cおよび23aの上に成長した部分(斜線部)は
高抵抗であり、(100)面である底面22bの上に成
長した部分25はp型の導電性を示す。バッファ層24
の上には、II-VI族化合物半導体からなるNドープZny
Mg1-yzSe1- z(y=0.8、z=0.4)クラッ
ド層26、NドープZnyMg1-yzSe1- z(y=0.
9、z=0.2)ガイド層27、ZnSzSe1-z(z=
0.06)活性層28、Clドープn型ZnyMg1-y
zSe1-z(y=0.9、z=0.2)ガイド層29、C
lドープn型ZnyMg1-yzSe1-z(y=0.8、z
=0.4)クラッド層30およびClドープn型ZnS
eコンタクト層31が基板側からこの順に積層形成され
ている。
(Embodiment 2) FIG. 3 shows a sectional view of a semiconductor laser device of Embodiment 2. This semiconductor laser device has a p-type GaAs substrate 21, and an upper layer portion of this substrate 21 is
A stripe-shaped groove 22 having a bottom surface 22b which is a (100) plane and a side surface 22c which is a (111) A plane;
1) The stripe-shaped groove 23 having only the side surface 23a which is the A surface is formed. On the upper surface of this substrate 21,
As the (100) plane, the bottom surface 22b of the stripe groove 23 is used.
Only exists. An N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z = 0) buffer layer 24 is stacked over the entire surface of the substrate 21. This N-doped Zn y Mg 1-y
In the S z Se 1-z buffer layer 24, the portions (hatched portions) grown on the side surfaces 22c and 23a which are (111) A planes have high resistance, and are grown on the bottom surface 22b which is (100) planes. The exposed portion 25 exhibits p-type conductivity. Buffer layer 24
N-doped Zn y made of II-VI group compound semiconductor
Mg 1-y S z Se 1- z (y = 0.8, z = 0.4) cladding layer 26, N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1- z (y = 0.
9, z = 0.2) guide layer 27, ZnS z Se 1-z (z =
0.06) Active layer 28, Cl-doped n-type Zn y Mg 1-y S
z Se 1-z (y = 0.9, z = 0.2) guide layer 29, C
1-doped n-type Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 0.8, z
= 0.4) Cladding layer 30 and Cl-doped n-type ZnS
The e-contact layer 31 is laminated in this order from the substrate side.

【0032】上記NドープZnyMg1-yzSe1-zクラ
ッド層26およびNドープZnyMg1-yzSe1-zガイ
ド層27は共に、(111)A面である側面22cおよ
び23aの上に成長した部分は高抵抗であり、(10
0)面である底面2bの上に成長した部分はp型の導電
性を示す。さらにコンタクト層31側にはn型電極32
が、基板21側にはp型電極33が各々形成されてい
る。
Both the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z cladding layer 26 and the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z guide layer 27 are side surfaces which are (111) A planes. The portions grown on 22c and 23a have high resistance, and (10
The portion grown on the bottom surface 2b, which is the 0) plane, exhibits p-type conductivity. Further, an n-type electrode 32 is provided on the contact layer 31 side.
However, the p-type electrode 33 is formed on the substrate 21 side.

【0033】この半導体レーザ素子は、以下のようにし
て作製される。
This semiconductor laser device is manufactured as follows.

【0034】まず、図4に示すように、p型GaAs基
板21の上表面の(100)面に対し通常のフォトリソ
グラフィーとエッチングとを行ってストライプ状溝2
2、23を形成する。この際、100℃以上の高温でプ
リベークしたレジストまたは通常のCVD法により堆積
した誘電体膜(例えばSiO2膜)をエッチングマスク
として、ストライプ方向をGaAs基板21の
First, as shown in FIG. 4, the stripe-shaped groove 2 is formed by subjecting the (100) plane of the upper surface of the p-type GaAs substrate 21 to ordinary photolithography and etching.
2, 23 are formed. At this time, the stripe direction of the GaAs substrate 21 is defined by using a resist pre-baked at a high temperature of 100 ° C. or higher or a dielectric film (eg, SiO 2 film) deposited by a normal CVD method as an etching mask.

【0035】[0035]

【数2】 [Equation 2]

【0036】方向と一致させ、硫酸と過酸化水素水と水
との混合液をエッチャントとして用いたウェットエッチ
ングを行うと、GaAs基板1の上層部に(111)A
面である側面を有するストライプ状の溝を形成すること
ができる。このとき、エッチングマスクの間隔を変える
ことにより、底面22bに(100)面が形成された溝
22と底面の形成されていない溝23とを同時に作製す
ることができる。本実施例では、エッチングマスクの幅
を0.4μm、溝22を形成するためのエッチングマス
クの間隔を4.0μm、溝23を形成するためのエッチ
ングマスクの間隔を1.0μm、溝22、23の深さを
1.0μmとした。これにより、溝22の底面22bに
幅3μmのストライプ状の(100)面が形成され、溝
23には(100)面である底面が形成されなかった。
なお、エッチャントとしては、上述のものに代えて、ア
ンモニアと過酸化水素水と水との混合液を用いても同様
な形状の溝を形成することができる。
When wet etching using a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide and water as an etchant was performed in the same direction, (111) A was formed on the upper layer of the GaAs substrate 1.
A stripe-shaped groove having a side surface that is a surface can be formed. At this time, the groove 22 having the (100) plane formed on the bottom surface 22b and the groove 23 having no bottom surface can be simultaneously formed by changing the distance between the etching masks. In this embodiment, the width of the etching mask is 0.4 μm, the distance between the etching masks for forming the grooves 22 is 4.0 μm, the distance between the etching masks for forming the grooves 23 is 1.0 μm, and the grooves 22, 23 are formed. The depth was 1.0 μm. As a result, a stripe-shaped (100) surface having a width of 3 μm was formed on the bottom surface 22b of the groove 22, and the bottom surface which was the (100) surface was not formed on the groove 23.
In addition, as the etchant, a groove having a similar shape can be formed by using a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide solution, and water instead of the above-mentioned one.

【0037】次に、エッチングマスクを除去し、GaA
s基板21の全面にわたって、MBE成長法によりNド
ープZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=0)バッフ
ァ層24をエピタキシャル成長させる。この時、ストラ
イプ状溝22および23の側面22c、23aの(11
1)A面上に成長したバッファ層24部分は高抵抗とな
り、溝22の底面22bの(100)面上に成長した部
分25はp型となる。
Then, the etching mask is removed and GaA is removed.
An N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z = 0) buffer layer 24 is epitaxially grown on the entire surface of the s substrate 21 by the MBE growth method. At this time, (11 of the side surfaces 22c and 23a of the stripe-shaped grooves 22 and 23 are
1) The buffer layer 24 portion grown on the A surface has a high resistance, and the portion 25 grown on the (100) surface of the bottom surface 22b of the groove 22 becomes p-type.

【0038】続いて、MBE成長法によりII-VI族化合
物半導体からなるNドープZnyMg1-yzSe1-z(y
=0.8、z=0.4)クラッド層26、NドープZn
yMg1-yzSe1-z(y=0.9、z=0.2)ガイド
層27、ZnSzSe1-z(z=0.06)活性層28、
Clドープn型ZnyMg1-yzSe1-z(y=0.9、
z=0.2)ガイド層29、Clドープn型ZnyMg
1-yzSe1-z(y=0.8、z=0.4)クラッド層
30およびClドープn型ZnSeコンタクト層31を
順次エピタキシャル成長する。この時、NドープZny
Mg1-yzSe1-zクラッド層26およびNドープZny
Mg1-yzSe1-zガイド層27は共に、(111)A
面である側面22c、23aの上に成長した部分は高抵
抗となり、(100)面である底面22bの上に成長し
た部分はp型となる。
Then, N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y consisting of a II-VI group compound semiconductor is formed by the MBE growth method.
= 0.8, z = 0.4) Cladding layer 26, N-doped Zn
y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 0.9, z = 0.2) guide layer 27, ZnS z Se 1-z (z = 0.06) active layer 28,
Cl-doped n-type Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 0.9,
z = 0.2) guide layer 29, Cl-doped n-type Zn y Mg
A 1-y S z Se 1-z (y = 0.8, z = 0.4) cladding layer 30 and a Cl-doped n-type ZnSe contact layer 31 are sequentially epitaxially grown. At this time, N-doped Zn y
Mg 1-y S z Se 1-z cladding layer 26 and N-doped Zn y
Both the Mg 1-y S z Se 1-z guide layers 27 are (111) A.
The portions grown on the side surfaces 22c and 23a, which are planes, have a high resistance, and the portions grown on the bottom surface 22b, which is a (100) plane, are p-type.

【0039】最後に、コンタクト層31側にはn型電極
32を、基板21側にはp型電極33を形成して半導体
レーザ素子とする。
Finally, an n-type electrode 32 is formed on the contact layer 31 side and a p-type electrode 33 is formed on the substrate 21 side to form a semiconductor laser device.

【0040】本実施例では、各半導体層の厚みは以下の
ように形成した。
In this example, the thickness of each semiconductor layer was formed as follows.

【0041】 Nドープバッファ層24 :厚み0.08μm Nドープクラッド層26 :厚み1.2μm Nドープガイド層27 :厚み0.1μm 活性層28 :厚み0.008μm n型ガイド層29 :厚み0.1μm n型クラッド層30 :厚み1.2μm n型コンタクト層31 :厚み0.2μm この半導体レーザ素子においては、ストライプ状溝22
および23の側面22c、23aの(111)A面上に
成長したNドープバッファ層24、Nドープクラッド層
26およびNドープガイド層27の各部分は高抵抗であ
る。つまり、従来技術とは異なり、II-VI族化合物半導
体からなる上記3層の高抵抗部分でより高い効率にて電
流狭窄を行えるようになる。また、溝22の底面22b
の(100)面上に成長したNドープバッファ層25、
Nドープクラッド層26およびNドープガイド層27の
各部分はp型である。このため、電流は溝22の底面2
2bの(100)面上に成長した部分のみに流れるとい
う、電流の内部狭窄構造が形成され、無効電流の低減を
図ることができる。この半導体レーザ素子においても、
実施例1と同様に作製コストの低減や歩留りの向上を図
ることができ、低動作電流で横モードは安定した基本モ
ードが得られた。また、本実施例の半導体レーザ素子
は、電流狭窄のために実施例1に用いられている誘電体
膜11に相当する膜を必要としないので、電極32とコ
ンタクト層31との接触面積を大きく取ることができ
る。このため、コンタクト抵抗を低減してさらに低い動
作電圧とすることができた。
N-doped buffer layer 24: thickness 0.08 μm N-doped cladding layer 26: thickness 1.2 μm N-doped guide layer 27: thickness 0.1 μm active layer 28: thickness 0.008 μm n-type guide layer 29: thickness 0. 1 μm n-type cladding layer 30: thickness 1.2 μm n-type contact layer 31: thickness 0.2 μm In this semiconductor laser device, the stripe-shaped groove 22 is used.
The portions of the N-doped buffer layer 24, the N-doped clad layer 26, and the N-doped guide layer 27 grown on the (111) A planes of the side surfaces 22c and 23a of 23 and 23 have high resistance. That is, unlike the prior art, current confinement can be performed with higher efficiency in the high resistance portion of the three layers made of II-VI group compound semiconductor. In addition, the bottom surface 22b of the groove 22
N-doped buffer layer 25 grown on the (100) plane of
Each portion of the N-doped clad layer 26 and the N-doped guide layer 27 is p-type. For this reason, the electric current is applied to the bottom surface 2 of the groove 22.
An internal current confinement structure is formed in which the current flows only in the portion grown on the (100) plane of 2b, so that the reactive current can be reduced. Also in this semiconductor laser device,
Similar to the first embodiment, the manufacturing cost can be reduced and the yield can be improved, and a stable fundamental mode can be obtained in the transverse mode with a low operating current. Further, since the semiconductor laser device of the present embodiment does not require a film corresponding to the dielectric film 11 used in the first embodiment due to the current constriction, the contact area between the electrode 32 and the contact layer 31 is large. Can be taken. Therefore, the contact resistance can be reduced and the operating voltage can be further lowered.

【0042】(実施例3)図5に実施例3の半導体レー
ザ素子の断面図を示す。この半導体レーザ素子は、p型
GaAs基板51を有し、この基板51の上層部には、
(100)面および(011)面である側面を有するス
トライプ状溝52が形成されている。この基板51の上
表面は、ストライプ状溝52を除く部分が(111)A
面となっている。この基板51上の全面にわたってNド
ープZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=0)バッフ
ァ層54が積層されている。このNドープZnyMg1-y
zSe1 -zバッファ層54は、(111)A面上に成長
した部分(斜線部)は高抵抗であり、(100)面上に
成長した部分53はp型の導電性を示す。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows a sectional view of a semiconductor laser device of Embodiment 3. This semiconductor laser device has a p-type GaAs substrate 51, and an upper layer portion of this substrate 51 is
Striped grooves 52 having side faces of (100) plane and (011) plane are formed. The upper surface of the substrate 51 is (111) A except for the stripe-shaped grooves 52.
Is a face. An N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z = 0) buffer layer 54 is laminated over the entire surface of the substrate 51. This N-doped Zn y Mg 1-y
In the S z Se 1 -z buffer layer 54, the portion (shaded portion) grown on the (111) A plane has high resistance, and the portion 53 grown on the (100) plane exhibits p-type conductivity.

【0043】バッファ層54の上には、II-VI族化合物
半導体からなるNドープZnyMg1- yzSe1-z(y=
0.9、z=0.2)クラッド層55、NドープZny
Mg1- yzSe1-z(y=1、z=0.06)ガイド層
56、ZnxCd1-xSe(x=0.8)活性層57、C
lドープn型ZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=
0.06)ガイド層58、Clドープn型ZnyMg1-y
zSe1-z(y=0.9、z=0.2)クラッド層59
およびClドープn型ZnSeコンタクト層60が基板
側からこの順に積層形成されている。
On the buffer layer 54, N-doped Zn y Mg 1- y S z Se 1-z (y =
0.9, z = 0.2) Clad layer 55, N-doped Zn y
Mg 1- y S z Se 1-z (y = 1, z = 0.06) guide layer 56, Zn x Cd 1-x Se (x = 0.8) active layer 57, C
l-doped n-type Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z =
0.06) Guide layer 58, Cl-doped n-type Zn y Mg 1-y
S z Se 1-z (y = 0.9, z = 0.2) cladding layer 59
A Cl-doped n-type ZnSe contact layer 60 is formed in this order from the substrate side.

【0044】上記NドープZnyMg1-yzSe1-zクラ
ッド層55およびNドープZnyMg1-yzSe1-zガイ
ド層56は共に、基板51の(111)A面上に成長し
た部分(斜線部)は高抵抗であり、基板51の(10
0)面上に成長した部分はp型の導電性を示す。さら
に、コンタクト層60側にはn型電極61が、基板側5
1にはp型電極62が各々形成されている。
Both the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z cladding layer 55 and the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z guide layer 56 are formed on the (111) A plane of the substrate 51. The portion grown above (hatched portion) has a high resistance, and (10
The portion grown on the (0) plane exhibits p-type conductivity. Further, the n-type electrode 61 is provided on the contact layer 60 side and the substrate side 5
A p-type electrode 62 is formed on each of the electrodes 1.

【0045】この半導体レーザ素子は、以下のようにし
て作製される。
This semiconductor laser device is manufactured as follows.

【0046】まず、p型GaAs基板51の上表面の
(111)A面に対し通常のフォトリソグラフィーとエ
ッチングとを行ってストライプ状溝52を形成する。こ
の際、100℃以上の高温でプリベークしたレジストま
たは通常のCVD法により堆積した誘電体膜(例えばS
iO2膜)をエッチングマスクとして、ストライプ方向
をGaAs基板51の
First, ordinary photolithography and etching are performed on the (111) A surface of the upper surface of the p-type GaAs substrate 51 to form the stripe-shaped grooves 52. At this time, a resist prebaked at a high temperature of 100 ° C. or higher or a dielectric film (for example, S
The SiO 2 film) is used as an etching mask in the stripe direction of the GaAs substrate 51.

【0047】[0047]

【数3】 (Equation 3)

【0048】方向と一致させ、硫酸と過酸化水素水と水
との混合液をエッチャントとして用いたウェットエッチ
ングを行うと、GaAs基板1の上層部に(100)面
と(011)面とを側面に有するストライプ状溝52を
形成することができる。本実施例では、ストライプ幅を
4.0μm、溝52の深さを2.0μmとした。なお、
エッチャントとしては、上記のものに代えて、アンモニ
アと過酸化水素水と水との混合液を用いても同様な形状
の溝を形成することができる。
When wet etching is performed using a mixed solution of sulfuric acid, hydrogen peroxide solution and water as an etchant, the (100) plane and the (011) plane are side surfaces on the upper layer portion of the GaAs substrate 1. It is possible to form the stripe-shaped groove 52 included in the above. In this embodiment, the stripe width is 4.0 μm and the depth of the groove 52 is 2.0 μm. In addition,
Instead of the above-mentioned etchant, a groove having a similar shape can be formed by using a mixed solution of ammonia, hydrogen peroxide solution and water.

【0049】次に、エッチングマスクを除去し、GaA
s基板51の全面にわたって、MBE成長法によりNド
ープZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=0)バッフ
ァ層54をエピタキシャル成長させる。この時、ストラ
イプ状溝52の側面の(100)面上に成長した部分5
3はp型となり、溝52以外のGaAs基板表面の(1
11)A面上に成長した部分は高抵抗となる。
Then, the etching mask is removed and GaA is removed.
An N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z = 0) buffer layer 54 is epitaxially grown on the entire surface of the s substrate 51 by the MBE growth method. At this time, the portion 5 grown on the (100) plane of the side surface of the stripe-shaped groove 52.
3 is a p-type, and (1
11) The portion grown on the A surface has high resistance.

【0050】続いて、MBE成長法によりII-VI族化合
物半導体からなるNドープZnyMg1-yzSe1-z(y
=0.9、z=0.2)クラッド層55、NドープZn
yMg1-yzSe1-z(y=1、z=0.06)ガイド層
56、ZnxCd1-xSe(x=0.8)活性層57、C
lドープn型ZnyMg1-yzSe1-z(y=1、z=
0.06)ガイド層58、Clドープn型ZnyMg1-y
zSe1-z(y=0.9、z=0.2)クラッド層59
およびClドープn型ZnSeコンタクト層60を順次
エピタキシャル成長する。
Then, N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y consisting of a II-VI group compound semiconductor is formed by the MBE growth method.
= 0.9, z = 0.2) Cladding layer 55, N-doped Zn
y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z = 0.06) guide layer 56, Zn x Cd 1-x Se (x = 0.8) active layer 57, C
l-doped n-type Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (y = 1, z =
0.06) Guide layer 58, Cl-doped n-type Zn y Mg 1-y
S z Se 1-z (y = 0.9, z = 0.2) cladding layer 59
Then, a Cl-doped n-type ZnSe contact layer 60 is sequentially epitaxially grown.

【0051】上記NドープZnyMg1-yzSe1-zクラ
ッド層5およびNドープZnyMg1 -yzSe1-zガイド
層6は共に、基板51の(111)A面上に成長した部
分は高抵抗となり、基板51の(100)面上に成長し
た部分はp型となる。また、成長が進むにつれて、溝5
2の側面の(100)面上には(m11)A面(但し、
mは2以上の整数)が現れ、3≦mになるとキャリア濃
度の高いp型となる。また、NドープZnyMg1-yz
Se1-zガイド層56と活性層57との界面で面方位が
(m11)A面(但し、mは3以上の整数)となるよう
にすると、この界面でガイド層56が高抵抗となるのを
防ぐことができる。
Both the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z cladding layer 5 and the N-doped Zn y Mg 1- y S z Se 1-z guide layer 6 are formed on the (111) A plane of the substrate 51. The portion grown above has a high resistance, and the portion grown on the (100) plane of the substrate 51 becomes p-type. Also, as the growth progresses, the groove 5
The (m11) A plane (however, on the (100) plane of the side surface of 2
When m is an integer of 2 or more) and 3 ≦ m, the carrier becomes a p-type having a high carrier concentration. In addition, N-doped Zn y Mg 1-y S z
When the interface between the Se 1 -z guide layer 56 and the active layer 57 has a plane orientation of (m11) A plane (where m is an integer of 3 or more), the guide layer 56 has a high resistance at this interface. Can be prevented.

【0052】最後に、コンタクト層60側にはn型電極
61を、基板51側にはp型電極62を形成して半導体
レーザ素子とする。
Finally, an n-type electrode 61 is formed on the contact layer 60 side and a p-type electrode 62 is formed on the substrate 51 side to form a semiconductor laser device.

【0053】本実施例では、溝52の深さと幅、および
各半導体層の厚みは以下のように形成した。
In this embodiment, the depth and width of the groove 52 and the thickness of each semiconductor layer are formed as follows.

【0054】 溝52 :深さ2.0μm、幅4.0
μm Nドープバッファ層54 :厚み0.08μm Nドープクラッド層55 :厚み1.2μm Nドープガイド層56 :厚み0.1μm 活性層57 :厚み0.008μm n型ガイド層58 :厚み0.1μm n型クラッド層59 :厚み1.2μm n型コンタクト層60 :厚み0.2μm この半導体レーザ素子においては、基板51の(11
1)A面上に成長したNドープバッファ層54、Nドー
プクラッド層55およびNドープガイド層56の各部分
(斜線部)は高抵抗である。つまり、従来技術とは異な
り、II-VI族化合物半導体からなる上記3層の高抵抗部
分でより高い効率にて電流狭窄を行えるようになる。ま
た、溝52の側面の(100)面上に成長したNドープ
バッファ層53、Nドープクラッド層55およびNドー
プガイド層56の各部分はp型である。このため、電流
は溝52の側面の(100)面上に成長した部分のみに
流れるという、電流の内部狭窄構造が形成され、無効電
流の低減を図ることができる。また、本実施例の半導体
レーザ素子においては、活性層近傍のNドープクラッド
層55およびNドープガイド層56を(m11)A面
(但し、mは3以上の整数)上に成長させることができ
る。よって、正孔のキャリア濃度を高くして電流経路の
抵抗値を低減し、動作電圧を低くすることができる。こ
の半導体レーザ素子においても、実施例1や実施例2と
同様に低動作電流で横モードは安定した基本モードが得
られ、さらに動作電圧を低くすることができた。また、
本実施例の半導体レーザ素子においては、電流狭窄のた
めに実施例1に用いられているような誘電体11や、実
施例2に用いられている多数のストライプ状溝23に相
当するものを必要とせず、一本のストライプ状溝を形成
するだけで簡単に内部電流狭窄構造を作製することがで
きる。
Groove 52: Depth 2.0 μm, width 4.0
μm N-doped buffer layer 54: thickness 0.08 μm N-doped cladding layer 55: thickness 1.2 μm N-doped guide layer 56: thickness 0.1 μm active layer 57: thickness 0.008 μm n-type guide layer 58: thickness 0.1 μm n Type clad layer 59: 1.2 μm thickness n-type contact layer 60: 0.2 μm thickness In this semiconductor laser device, (11
1) Each portion (hatched portion) of the N-doped buffer layer 54, the N-doped clad layer 55, and the N-doped guide layer 56 grown on the A surface has high resistance. That is, unlike the prior art, current confinement can be performed with higher efficiency in the high resistance portion of the three layers made of II-VI group compound semiconductor. Further, each portion of the N-doped buffer layer 53, the N-doped clad layer 55 and the N-doped guide layer 56 grown on the (100) surface of the side surface of the groove 52 is p-type. Therefore, an internal current confinement structure is formed in which the current flows only in the portion grown on the (100) plane of the side surface of the groove 52, and the reactive current can be reduced. In addition, in the semiconductor laser device of the present embodiment, the N-doped cladding layer 55 and the N-doped guide layer 56 near the active layer can be grown on the (m11) A plane (where m is an integer of 3 or more). . Therefore, the carrier concentration of holes can be increased to reduce the resistance value of the current path, and the operating voltage can be lowered. Also in this semiconductor laser device, a stable fundamental mode was obtained in the transverse mode with a low operating current as in the first and second embodiments, and the operating voltage could be further lowered. Also,
In the semiconductor laser device of the present embodiment, the dielectric 11 as used in the first embodiment for current constriction and the number of stripe-shaped grooves 23 used in the second embodiment are required. Instead, it is possible to easily fabricate the internal current confinement structure simply by forming one stripe-shaped groove.

【0055】上記実施例1〜3において、ZnMgSS
eの混晶比は適宜変更してもよい。また、GaAs基板
上に構成されるII-VI族化合物半導体としては、ZnM
gSSe系、ZnCdSSe系、その他、ZnMnSS
e、ZnSSeTe等、青色〜青緑色の半導体レーザ素
子を構成する種々の材料系を用いることができ、化合物
の組成比も適宜変更することができる。また、(11
1)A面および(m11)A面(但し、mは3以上の整
数)を用いたが、B面を用いても同様の特性が得られ
る。
In Examples 1 to 3 above, ZnMgSS
The mixed crystal ratio of e may be appropriately changed. Further, as the II-VI group compound semiconductor formed on the GaAs substrate, ZnM is used.
gSSe system, ZnCdSSe system, others, ZnMnSS
Various material systems that form a blue to blue-green semiconductor laser device such as e and ZnSSeTe can be used, and the composition ratio of the compound can be appropriately changed. In addition, (11
Although 1) A-plane and (m11) A-plane (where m is an integer of 3 or more) are used, similar characteristics can be obtained by using B-plane.

【0056】上記実施例1〜3においてはガイド層は膜
厚方向において均一な組成を有しているが、これに限ら
ず、膜厚方向にガイド層の組成が変化しているGRIN
−SCH(Graded Index − Separ
ate ConfimentHeterostruct
ure)構造としてもよい。
In Examples 1 to 3 described above, the guide layer has a uniform composition in the film thickness direction, but the present invention is not limited to this, and the composition of the guide layer changes in the film thickness direction.
-SCH (Graded Index-Separ)
ate Configuration Heterostruct
ure) structure.

【0057】また、上記実施例3においては基板の導電
型をp型としたが、n型GaAs基板を用い、活性層の
上にNドープZnyMg1-yzSe1-zガイド層、Nドー
プZnyMg1-yzSe1-zクラッド層およびNドープZ
yMg1-yzSe1-zコンタクト層をエピタキシャル成
長させても同様に本発明の半導体レーザ素子とすること
ができる。また、ストライプ状溝として(100)面を
有する溝を形成したが、(m11)面(但し、mは3以
上の整数)を有する溝を形成してもよい。
In the third embodiment, the conductivity type of the substrate is p-type. However, an n-type GaAs substrate is used and an N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z guide layer is formed on the active layer. , N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z cladding layer and N-doped Z
Even when the n y Mg 1-y S z Se 1-z contact layer is epitaxially grown, the semiconductor laser device of the present invention can be obtained. Further, although the groove having the (100) plane is formed as the stripe groove, the groove having the (m11) plane (where m is an integer of 3 or more) may be formed.

【0058】[0058]

【発明の効果】上記の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板の面方位によるNのドーピング効率の違
いを利用して、基板の(111)面上に成長させたII-V
I族化合物半導体からなる各層部分を高抵抗にしている
ので、より高い効率にて電流狭窄することができ、無効
電流の低減により動作電流を低減することができる。ま
た、(m11)面(但し、mは3以上の整数)上の成長
部分ではp型のキャリア濃度が増大されるので、この部
分を電流経路とすることにより動作電圧を低減すること
ができる。また、活性層の活性領域で発生した光は、エ
ネルギーギャップが小さいGaAs基板で吸収されるの
で、安定した横モードでレーザ発振が得られる。さら
に、MBE法を用いて1回のエピタキシャル成長により
内部電流狭窄構造を形成することができるので、半導体
レーザ素子を、歩留りよく、低コストで製造することが
できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the II-V grown on the (111) plane of the substrate is utilized by utilizing the difference in N doping efficiency depending on the plane orientation of the substrate.
Since each layer of the group I compound semiconductor has a high resistance, the current can be confined with higher efficiency, and the operating current can be reduced by reducing the reactive current. Further, since the p-type carrier concentration is increased in the growing portion on the (m11) plane (where m is an integer of 3 or more), the operating voltage can be reduced by using this portion as a current path. Further, since the light generated in the active region of the active layer is absorbed by the GaAs substrate having a small energy gap, laser oscillation can be obtained in a stable transverse mode. Furthermore, since the internal current confinement structure can be formed by one-time epitaxial growth using the MBE method, the semiconductor laser device can be manufactured with high yield and at low cost.

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

【図1】実施例1の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor laser device of Example 1.

【図2】(a)〜(c)は、実施例1の半導体レーザ素
子の製造工程を示す断面図である。
2A to 2C are cross-sectional views showing a manufacturing process of the semiconductor laser device according to the first embodiment.

【図3】実施例2の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor laser device of Example 2.

【図4】実施例2の半導体レーザ素子の製造工程を示す
断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the semiconductor laser device according to the second embodiment.

【図5】実施例3の半導体レーザ素子を示す断面図であ
る。
5 is a sectional view showing a semiconductor laser device of Example 3. FIG.

【図6】従来の電極ストライプ構造の半導体レーザ素子
を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor laser device having an electrode stripe structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 p型GaAs基板 2、22、23、52 ストライプ状溝 3、25、53 部分 4、24、54 NドープZnyMg1-yzSe1-zバッ
ファ層 5、26、55 NドープZnyMg1-yzSe1-zクラ
ッド層 6、27、56 NドープZnyMg1-yzSe1-zガイ
ド層 7、28、57 活性層 8、29、58 n型ガイド層 9、30、59 n型クラッド層 10、31、60 n型コンタクト層 11 誘電体膜 12、32、61 n型電極 13、33、62 p型電極
1, 21 p-type GaAs substrate 2, 22, 23, 52 stripe-shaped groove 3, 25, 53 portion 4, 24, 54 N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z buffer layer 5, 26, 55 N Doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z cladding layer 6, 27, 56 N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z guide layer 7, 28, 57 Active layer 8, 29, 58 n-type Guide layer 9, 30, 59 n-type cladding layer 10, 31, 60 n-type contact layer 11 dielectric film 12, 32, 61 n-type electrode 13, 33, 62 p-type electrode

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (100)面を表面に有するp型GaA
s基板の該表面側に少なくとも(111)面を有するス
トライプ状溝が形成され、この状態の基板上にNドープ
ZnyMg1-yzSe1-z(0≦y≦1、0≦z≦1)層
が積層され、更に該NドープZnyMg1-yzSe1-z
の上にII-VI族化合物半導体からなるp型クラッド層、
活性層およびn型クラッド層が形成されている半導体レ
ーザ素子。
1. A p-type GaA having a (100) plane on its surface.
A stripe-shaped groove having at least a (111) plane is formed on the surface of the s substrate, and N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ is formed on the substrate in this state. z ≦ 1) layers are stacked, and a p-type cladding layer made of a II-VI group compound semiconductor is further formed on the N-doped Zn y Mg 1-y S z Se 1-z layer,
A semiconductor laser device having an active layer and an n-type cladding layer.
【請求項2】 (111)面を表面に有する第1導電型
GaAs基板の該表面側に、少なくとも1つの面として
(m11)面(但し、mは3以上の整数)または(10
0)面を有するストライプ状溝が形成され、この状態の
基板上にII-VI族化合物半導体からなる第1導電型クラ
ッド層、活性層および第2導電型クラッド層が形成さ
れ、更に該第1導電型クラッド層および第2導電型クラ
ッド層のうちp型クラッド層がNドープZnyMg1-y
zSe1-z(0≦y≦1、0≦z≦1)からなり、かつ、
該p型クラッド層の少なくとも一部が該溝の(m11)
面(但し、mは3以上の整数)上または(100)面上
に形成されている半導体レーザ素子。
2. A (m11) plane (where m is an integer of 3 or more) or (10) as at least one plane on the surface side of the first conductivity type GaAs substrate having a (111) plane on its surface.
0) plane stripe-shaped grooves are formed, and a first conductivity type clad layer, an active layer and a second conductivity type clad layer made of a II-VI group compound semiconductor are formed on the substrate in this state. The p-type cladding layer of the conductivity-type cladding layer and the second conductivity-type cladding layer is N-doped Zn y Mg 1-y S
z Se 1-z (0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1), and
At least a part of the p-type clad layer has (m11)
A semiconductor laser device formed on a surface (where m is an integer of 3 or more) or on a (100) surface.
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