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JP3399018B2 - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents
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JP3399018B2 - Semiconductor laser and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor laser and manufacturing method thereof

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JP3399018B2
JP3399018B2 JP11600193A JP11600193A JP3399018B2 JP 3399018 B2 JP3399018 B2 JP 3399018B2 JP 11600193 A JP11600193 A JP 11600193A JP 11600193 A JP11600193 A JP 11600193A JP 3399018 B2 JP3399018 B2 JP 3399018B2
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laser
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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、低消費電力及び高出力
で且つ高信頼性の半導体レーザ、特に例えばコンパクト
・ディスク・プレーヤーにおける再生光源に適用して好
適な半導体レーザに係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laser having low power consumption, high output and high reliability, and more particularly to a semiconductor laser suitable for application as a reproducing light source in, for example, a compact disc player.

【0002】[0002]

【従来の技術】低閾値電流で高出力化がはかられた半導
体レーザとして、本出願人の出願に係る特開平2−17
4287号、特開平3−225881号公開公報におい
てSDH(Separated Double Hetero Junction)型の半
導体レーザが提案されている。
2. Description of the Related Art Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-17 filed by the present applicant as a semiconductor laser having a low threshold current and a high output.
An SDH (Separated Double Hetero Junction) type semiconductor laser has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4287/1993 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-225881.

【0003】このSDH型半導体レーザは、図7にその
一例の略線的拡大断面図を示すように、先ず第1導電型
例えばn型で一主面が{100}結晶面を有する例えば
GaAs化合物半導体基体1のその一主面に図7の紙面
と直交する〈011〉結晶軸方向に延びるストライプ状
の段差部例えばリッジ2rが形成され、このリッジ2r
を有する基体1の一主面上に順次通常のMOCVD(有
機金属による化学的気相成長)法すなわちメチル系MO
CVD法によって連続的に第1導電型例えばn型のクラ
ッド層3と低不純物濃度ないしはアンドープの活性層4
と第2導電型例えばp型の第1のクラッド層5と、第1
導電型例えばn型の電流ブロック層6と、第2導電型例
えばp型の第2のクラッド層7と、第2導電型のキャッ
プ層8との各半導体層が1回のエピタキシャル成長によ
って形成される。
This SDH type semiconductor laser is, for example, a GaAs compound having a first conductivity type, for example, n type, and one main surface having a {100} crystal plane, as shown in FIG. A stripe-shaped step portion, for example, a ridge 2r extending in the <011> crystal axis direction orthogonal to the paper surface of FIG. 7 is formed on one main surface of the semiconductor substrate 1. This ridge 2r
On the main surface of the substrate 1 having a sapphire, a normal MOCVD (chemical vapor deposition by metal organic) method, that is, a methyl-based MO
A first conductivity type clad layer 3 and a low impurity concentration or undoped active layer 4 are continuously formed by a CVD method.
A first clad layer 5 of a second conductivity type, for example p-type, and a first
Each semiconductor layer of a conductivity type, for example, n-type current blocking layer 6, a second conductivity type, for example, p-type second cladding layer 7, and a second conductivity type of cap layer 8 is formed by one-time epitaxial growth. .

【0004】ここに第1導電型のクラッド層3と第2導
電型の第1及び第2のクラッド層5及び7と、第1導電
型の電流ブロック層6とは、活性層4に比しバンドギャ
ップが大すなわち屈折率が小なる材料より成る。
The first conductivity type cladding layer 3, the second conductivity type first and second cladding layers 5 and 7, and the first conductivity type current blocking layer 6 are compared with the active layer 4. It is made of a material having a large band gap, that is, a small refractive index.

【0005】そして、この場合基体1及びリッジ2rと
の結晶方位、リッジ2rの幅及び高さ、即ちその両側の
溝の深さ、さらに第1導電型のクラッド層3、活性層
4、第2導電型の第1のクラッド層5等の厚さを選定す
ることによってリッジ2r上に第1導電型のクラッド層
3、活性層4、第2導電型の第1のクラッド層5を、メ
サ溝上におけるそれらと分断するように斜面9A及び9
Bによる断層を形成し、これら斜面9A及び9Bによっ
て分断されたストライプ状の断面三角形領域10がリッ
ジ2rの上に形成されるようにする。
In this case, the crystal orientations of the substrate 1 and the ridge 2r, the width and height of the ridge 2r, that is, the depths of the grooves on both sides thereof, the first conductivity type cladding layer 3, the active layer 4, and the second layer. By selecting the thickness of the conductivity type first cladding layer 5 and the like, the first conductivity type cladding layer 3, the active layer 4, and the second conductivity type first cladding layer 5 are formed on the mesa groove on the ridge 2r. Slopes 9A and 9 to be separated from those in
A fault is formed by B so that the stripe-shaped triangular region 10 having a cross section divided by the slopes 9A and 9B is formed on the ridge 2r.

【0006】これは、メチル系の有機金属を原料ガスと
して行ったMOCVD法による場合、{111}B結晶
面が一旦生じてくると、この面に関してはエピタキシャ
ル成長が生じにくいことを利用したものである。そして
この場合電流ブロック層6はストライプ状の断面三角形
領域10によってこれを挟んでその両側に分断され、こ
の分断によって生じた両端面が丁度ストライプ状の断面
三角形領域10における他と分断されたストライプ状の
活性層4の両側端面即ち斜面9A及び9Bに臨む端面に
衝合するようになされる。
This is because, in the MOCVD method in which a methyl-based organic metal is used as a source gas, once the {111} B crystal plane is generated, epitaxial growth hardly occurs on this plane. . In this case, the current block layer 6 is divided into both sides by sandwiching the triangular area 10 having a stripe-shaped cross section, and both end faces generated by this division are separated from the other in the triangular area 10 having a stripe cross-section. The end surfaces of the active layer 4 are abutted with each other, that is, the end surfaces facing the slopes 9A and 9B.

【0007】このようにしてリッジ2r上のストライプ
状断面三角形領域10における活性層4が、これより屈
折率の小さい電流ブロック層6によって挟みこまれるよ
うに形成されて横方向の閉じ込めがなされて発光動作領
域とされ、しかもこの電流ブロック層6の存在によって
ストライプ状の断面三角形領域10の両外側において
は、第2導電型の第2のクラッド層7と、ブロック層6
と、第2導電型の第1のクラッド層5と、第1導電型の
クラッド層3とによってp−n−p−nのサイリスタが
形成されてここにおける電流が阻止され、これによって
このリッジ2r上の活性層4に電流が集中するようにな
されて低閾値電流化をはかるようになされている。
In this way, the active layer 4 in the stripe-shaped triangular area 10 on the ridge 2r is formed so as to be sandwiched by the current block layers 6 having a smaller refractive index than this, and lateral confinement is performed to emit light. The second clad layer 7 of the second conductivity type and the block layer 6 are formed in the active region and on the both sides of the stripe-shaped triangular region 10 of the cross section due to the existence of the current blocking layer 6.
And the first conductivity type first cladding layer 5 and the first conductivity type cladding layer 3 form a p-n-p-n thyristor to block a current there, and thereby the ridge 2r. The current is concentrated in the upper active layer 4 so as to reduce the threshold current.

【0008】また前述の特開平3−225881号公開
公報においては、{110}結晶面を主面とする基体の
上に、電流ブロック層を全面的にエピタキシャル成長し
た後、〈001〉結晶軸方向に延長する逆メサ状の凹部
を形成し、この凹部内に、主面と直交する{110}結
晶面により他部と分断された活性層を自然発生的にエピ
タキシャル成長し、上述のリッジ型構成のSDH型半導
体レーザと同様に、低閾値電流化をはかるSDH型半導
体レーザが提案されている。
Further, in the above-mentioned Japanese Laid-Open Patent Publication No. 3-225881, a current blocking layer is entirely epitaxially grown on a substrate having a {110} crystal plane as a main surface, and then in the <001> crystal axis direction. An inverted mesa-shaped recess extending is formed, and in this recess, an active layer separated from the other part by a {110} crystal plane orthogonal to the main surface is spontaneously epitaxially grown, and the SDH having the above-mentioned ridge structure is formed. Similar to the type semiconductor laser, an SDH type semiconductor laser capable of reducing the threshold current has been proposed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したS
DH型レーザ等のようにストレートストライプ状の活性
層を有し、特にその活性層幅が小とされて低閾値化が実
現された半導体レーザにおいては、レーザ光のファー・
フィールド・パターン(Far-Field Pattern :FFP;
遠視野像)が大となり、即ちレーザ光の広がり角が大き
くなる傾向がある。
By the way, the above-mentioned S
In a semiconductor laser having a straight stripe-shaped active layer, such as a DH type laser, in which the width of the active layer is made small to realize a low threshold value, the laser light far
Far-Field Pattern (FFP);
The far-field image) tends to be large, that is, the divergence angle of the laser light tends to be large.

【0010】このためこのようなSDH型半導体レーザ
の出力光を例えばCD(コンパクト・ディスク)プレー
ヤー等の光源として利用する場合、図8にその光学系の
一例の構成を示すように、レンズ等で光を絞り込む際
に、開口数NAの大きなレンズが必要となってしまい、
カップリング効率が低下してしまうという問題が生じ
る。図8において31はこのSDH型の半導体レーザ
で、ここからの出射光は、回折格子32、PBS(偏光
ビームスプリッタ)33、コリメータレンズ34、QW
P(λ/4板)35、更に対物レンズ36を介して被照
射体、この場合コンパクト・ディスク等の記録媒体37
に照射される。そしてここからの反射光が、対物レンズ
36、QWP35、コリメータレンズ34を介して、偏
光ビームスプリッタ33によって反射されてディテクタ
38により検出され、記録信号等の読出が行われる。
Therefore, when the output light of such an SDH type semiconductor laser is used as a light source of a CD (Compact Disc) player or the like, a lens or the like is used as shown in FIG. When narrowing down the light, a lens with a large numerical aperture NA is needed,
There arises a problem that the coupling efficiency is reduced. In FIG. 8, 31 is this SDH type semiconductor laser, and the emitted light from this is a diffraction grating 32, PBS (polarizing beam splitter) 33, collimator lens 34, QW.
A P (λ / 4 plate) 35 and an object to be irradiated through an objective lens 36, in this case, a recording medium 37 such as a compact disc.
Is irradiated. Then, the reflected light from here is reflected by the polarization beam splitter 33 through the objective lens 36, the QWP 35, and the collimator lens 34 and detected by the detector 38, and the recording signal or the like is read.

【0011】上述したように半導体レーザ31のFFP
の広がりが大きく集光効率が低下すると、CDプレーヤ
ー等において通常のLD(レーザダイオード)で3mW
程度の出力としていたものが、SDH型半導体レーザを
用いたときは4mWの出力が必要となってしまう。ま
た、レンズの近傍にSDH型半導体レーザを配置する
と、曲率の大きいレンズが必要となって光学系が高価と
なってしまうという不都合を生じる。
As described above, the FFP of the semiconductor laser 31
If the spread of light is large and the light collection efficiency is low, it is 3 mW with a normal LD (laser diode) in a CD player, etc.
The output of about 4 mW is required when using the SDH type semiconductor laser. Further, when the SDH type semiconductor laser is arranged in the vicinity of the lens, a lens having a large curvature is required, which causes an inconvenience that the optical system becomes expensive.

【0012】本発明は、上述した問題に鑑みて、特にS
DH型構成の半導体レーザにおいてそのFFPの広がり
を抑えて光学系への組み込みを容易とすると共に、特に
その製造にあたって制御性が良く、歩留り及び生産性の
良好な半導体レーザを提供する。
In view of the above-mentioned problems, the present invention is particularly concerned with S
(EN) Provided is a semiconductor laser having a DH type configuration, which suppresses the spread of the FFP and facilitates incorporation into an optical system, and has particularly good controllability in manufacturing and high yield and productivity.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、{100}結
晶面を主面とする化合物半導体基体に、<011>結晶
軸方向に延長するストライプ状のリッジを形成して、こ
のリッジ上を覆って全面的に少なくとも第1のクラッド
層と活性層と第2のクラッド層と電流ブロック層とより
成る化合物半導体層をエピタキシャル成長してレーザ共
振器を構成し、リッジの側縁部から、{111}B結晶
面より成る斜面が形成されて、少なくともこのリッジ上
の活性層を他部と分断して、且つこの活性層が、{11
1}B結晶面より成る斜面において、共振器長方向全面
にわたって電流ブロック層と衝合するようになされ、
流ブロック層が、第1導電型の半導体層、第2導電型の
半導体層、及び第1導電型の半導体層が積層された3層
構造を有し、リッジの幅を、レーザ共振器を構成する両
端面部においてこの共振器の中央部より広くなるよう
に、リッジの側縁部がレーザ共振器の共振器長方向に関
して湾曲するパターンとし、このリッジの形状に従って
レーザ共振器の活性層を構成する。更に本発明は、上述
の半導体レーザにおいて、リッジの上に形成される活性
層を、リッジの幅が変化することによってその厚さが変
化するように構成する。
According to the present invention, a stripe-shaped ridge extending in the <011> crystal axis direction is formed on a compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface, and the ridge is formed on the ridge. A compound semiconductor layer including at least a first clad layer, an active layer, a second clad layer and a current blocking layer is epitaxially grown over the entire surface to form a laser resonator, and a laser cavity is formed from a side edge portion of the ridge. A slanted surface composed of B crystal planes is formed, and at least the active layer on this ridge is separated from other portions, and this active layer is
In slopes consisting 1} B crystal plane, adapted to abut and the current blocking layer over the resonator length direction entirely, electrostatic
The current blocking layer is a semiconductor layer of the first conductivity type and a second conductivity type of the semiconductor layer.
Three layers in which a semiconductor layer and a semiconductor layer of the first conductivity type are stacked
The ridge has a structure in which the side edges of the ridge are curved in the cavity length direction of the laser cavity so that the width of the ridge is wider than the center of the cavity at both end faces that make up the laser cavity. The active layer of the laser cavity is formed according to the shape of this ridge. Further, according to the present invention, in the above-mentioned semiconductor laser, the active layer formed on the ridge is configured so that its thickness changes as the width of the ridge changes.

【0014】また本発明は、{100}結晶面を主面と
する化合物半導体基体に、〈011〉結晶軸方向に延長
するストライプ状の溝を形成して、この溝内を含んで全
面的に少なくとも第1のクラッド層と活性層と第2のク
ラッド層とより成る化合物半導体層をエピタキシャル成
長して少なくともこの溝内にレーザ共振器を構成して、
この溝の側縁部から、化合物半導体基体の主面上におい
ては{111}B結晶面より成る斜面が形成されて、溝
内の化合物半導体層と、溝の外部の化合物半導体層とを
分断して形成し、溝の幅を、レーザ共振器を構成する両
端面部においてこの共振器の中央部より広くなるよう
に、溝の側縁部がレーザ共振器の共振器長方向に関して
湾曲するパターンとして、この溝の形状に従ってレーザ
共振器の活性層を構成する。
Further, according to the present invention, a stripe-shaped groove extending in the <011> crystal axis direction is formed in a compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface, and the entire surface including the inside of the groove is formed. A compound semiconductor layer comprising at least a first clad layer, an active layer and a second clad layer is epitaxially grown to form a laser resonator in at least this groove,
On the main surface of the compound semiconductor substrate, a slanted surface composed of {111} B crystal planes is formed from the side edge portion of the groove to separate the compound semiconductor layer inside the groove and the compound semiconductor layer outside the groove. As a pattern in which the side edges of the groove are curved with respect to the cavity length direction of the laser resonator so that the width of the groove is wider than the central portion of the resonator at both end faces that form the laser cavity, The active layer of the laser resonator is formed according to the shape of the groove.

【0015】更にまた本発明は、上述の半導体レーザに
おいて、溝内に形成される活性層を、この溝の幅が変化
することによってその厚さが変化するように構成する。
Furthermore, the present invention is configured such that, in the above-mentioned semiconductor laser, the active layer formed in the groove is changed in thickness as the width of the groove is changed.

【0016】また本発明は、{100}結晶面を主面と
する化合物半導体基体に、<011>結晶軸方向に延長
するストライプ状のリッジを、その幅が両側から中央部
にむかって徐々に幅狭となる湾曲したパターンとして形
成し、このリッジ上を覆って全面的に少なくとも第1の
クラッド層と活性層と第2のクラッド層と、第1導電型
の半導体層、第2導電型の半導体層、及び第1導電型の
半導体層が積層された3層構造を有する電流ブロック層
とより成る化合物半導体層をエピタキシャル成長してレ
ーザ共振器を構成し、このリッジ上に、リッジの側縁部
から延長する{111}B結晶面より成る斜面を成長さ
せて、リッジ上の化合物半導体層と、リッジの両側溝部
上の化合物半導体層とを分断して形成し、レーザ共振器
を構成する両端面部から中央部に向かってリッジの幅を
共振器長方向に関して幅狭となるように形成することに
より、レーザ共振器の活性層の厚さを共振器長方向に変
化させる。
Further, according to the present invention, a stripe-shaped ridge extending in the <011> crystal axis direction is gradually formed on a compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface from the both sides toward the central portion. It is formed as a curved pattern having a narrow width and covers at least the first ridge layer, the active layer, the second cladding layer, and the first conductivity type over the ridge.
Semiconductor layer, second conductivity type semiconductor layer, and first conductivity type semiconductor layer
A compound semiconductor layer composed of a current blocking layer having a three-layer structure in which semiconductor layers are stacked is epitaxially grown to form a laser resonator, and a {111} B crystal plane extending from a side edge portion of the ridge is formed on the ridge. A compound semiconductor layer on the ridge and a compound semiconductor layer on both side trenches of the ridge are separated from each other to form a slope, and the width of the ridge extends from both end faces of the laser cavity toward the center. Is formed to be narrow in the cavity length direction, the thickness of the active layer of the laser cavity is changed in the cavity length direction.

【0017】更にまた本発明は、{110}結晶面を主
面とする化合物半導体基体に、〈011〉結晶軸方向に
延長するストライプ状の溝を、その幅が両側から中央部
にむかって徐々に幅狭となる湾曲したパターンとして形
成し、溝内を含んで全面的に少なくとも第1のクラッド
層と活性層と第2のクラッド層とをエピタキシャル成長
して少なくともこの溝内にレーザ共振器を構成し、溝の
側縁部から、化合物半導体基体の主面上においては{1
11}B結晶面より成る斜面を成長させて、溝内の化合
物半導体層と、溝の外部の化合物半導体層とを分断して
形成し、レーザ共振器を構成する両端面部から中央部に
向かって溝の幅を共振器長方向に関して幅狭となるよう
に形成することにより、レーザ共振器の活性層の厚さを
共振器長方向に変化させる。
Still further, according to the present invention, a stripe-shaped groove extending in the <011> crystal axis direction is gradually formed in a compound semiconductor substrate having a {110} crystal plane as a main surface from both sides toward the central portion. And forming a laser pattern in at least this groove by epitaxially growing at least the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer over the entire surface including the inside of the groove. However, from the side edge portion of the groove, {1
11} B crystal planes are grown to divide the compound semiconductor layer inside the groove and the compound semiconductor layer outside the groove so as to divide the compound semiconductor layer from the both end faces of the laser cavity toward the center. By forming the width of the groove to be narrow in the cavity length direction, the thickness of the active layer of the laser cavity is changed in the cavity length direction.

【0018】[0018]

【作用】上述したように本発明においては、化合物半導
体基体1の{100}結晶面より成る主面1S上に、
〈011〉結晶軸方向に延長するストライプ状の段差部
2即ち凸状段差部のいわゆるリッジか、又は凹状の段差
部即ち溝を設けてこの上にレーザ共振器20を形成し、
その段差部2の幅を共振器方向に関して変化させるもの
であるが、このような構造の幅及び深さ等の制御は、フ
ォトリソグラフィ等の適用によって容易に行うことがで
きる。
As described above, in the present invention, on the main surface 1S composed of the {100} crystal faces of the compound semiconductor substrate 1,
<011> A so-called ridge of a stripe-shaped step portion 2, that is, a convex step portion that extends in the crystal axis direction, or a concave step portion or groove is provided, and a laser resonator 20 is formed thereon.
Although the width of the step portion 2 is changed in the resonator direction, the width and depth of such a structure can be easily controlled by applying photolithography or the like.

【0019】そして共振器方向に段差部2の幅を変化さ
せることによってこの上の活性層4の形状を段差部の形
状に従って変調させることができ、活性層4を幅狭とし
たままで即ち低閾値電流を保持したままでビーム形状の
制御を行うことができ、これをCDプレーヤー等の光学
系に組み込んだ場合においてもファー・フィールド・パ
ターンを比較的小さくすることができて、カップリング
効率の低下を抑制することができる。
By changing the width of the step portion 2 in the cavity direction, the shape of the active layer 4 on the step portion 2 can be modulated according to the shape of the step portion, and the active layer 4 is kept narrow, that is, low. The beam shape can be controlled while maintaining the threshold current, and the far field pattern can be made relatively small even when this is incorporated into an optical system such as a CD player, and the coupling efficiency can be improved. The decrease can be suppressed.

【0020】またリッジ2r上又は溝2d内にSDH型
半導体レーザを構成することにより、低閾値電流化及び
高出力化をはかることができる。
Further, by forming an SDH type semiconductor laser on the ridge 2r or in the groove 2d, it is possible to achieve a low threshold current and a high output.

【0021】更にまた、活性層4の幅を変調させて共振
器中央部で幅狭とし、端面部で幅広とすることにより、
共振器中央部で比較的厚く、端面部で比較的薄く成長さ
せることができる。従って共振器端面部で窓効果を得る
ことができて、この部分における発熱等による端面劣化
を抑制することができて、レーザの高出力化及び信頼性
の向上をはかることができる。
Furthermore, by modulating the width of the active layer 4 to make it narrow at the center of the resonator and wide at the end face,
It can be grown relatively thick at the center of the resonator and relatively thin at the end face. Therefore, a window effect can be obtained at the end face of the resonator, and end face deterioration due to heat generation or the like in this part can be suppressed, so that the laser output can be increased and the reliability can be improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下本発明による各例を図面を参照しながら
詳細に説明する。各例共にAlGaAs系の化合物半導
体レーザに本発明を適用した場合を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Each embodiment according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In each example, the case where the present invention is applied to an AlGaAs compound semiconductor laser is shown.

【0023】実施例1 この例においては、図1に示すように、第1導電型の例
えばp型GaAs等より成る化合物半導体基体1を用意
し、その{100}結晶面の例えば(100)結晶面よ
り成る主面1S上に、〈001〉結晶軸方向の例えば
〔001〕結晶軸方向に延長するストライプ状の凸状段
差部、即ちリッジ2rを形成する場合を示す。
Example 1 In this example, as shown in FIG. 1, a compound semiconductor substrate 1 made of, for example, p-type GaAs of the first conductivity type was prepared, and its {100} crystal plane, for example, (100) crystal was prepared. A case is shown in which a stripe-shaped convex step portion, that is, a ridge 2r extending in the <001> crystal axis direction, for example, the [001] crystal axis direction, is formed on the main surface 1S composed of the planes.

【0024】このリッジ2rの形状は、上述したように
〔001〕結晶軸方向に延長するもその幅が光出射端面
部において共振器中央部より広くなるように、いわばそ
の側縁部が湾曲するパターンとしてフォトリソグラフ
ィ、ウェットエッチング等の適用によって形成する。図
1において矢印xは〈011〉結晶軸方向を示し、矢印
zは主面1Sに垂直な〈100〉結晶軸方向を示す。
The shape of the ridge 2r extends in the [001] crystal axis direction as described above, but its side edge is curved so that its width is wider at the light emitting end face than at the center of the resonator. The pattern is formed by applying photolithography, wet etching, or the like. In FIG. 1, an arrow x indicates a <011> crystal axis direction, and an arrow z indicates a <100> crystal axis direction perpendicular to the main surface 1S.

【0025】そしてこのリッジ2r上を覆って全面的に
順次例えばp型AlGaAs等より成る第1導電型のク
ラッド層3、アンドープのGaAs等より成る活性層
4、n型のAlGaAs等より成る第2導電型の第1の
クラッド層5をエピタキシャル成長する。
Then, the ridge 2r is covered, and the entire surface is sequentially covered with, for example, a first conductive type cladding layer 3 made of, for example, p-type AlGaAs, an active layer 4 made of undoped GaAs, and a second layer made of n-type AlGaAs. The conductivity type first cladding layer 5 is epitaxially grown.

【0026】このとき、MOCVD法等によってメチル
系材料、即ち例えばトリメチルアルミニウム、トリメチ
ルガリウム等を用いてエピタキシャル成長を行う場合、
〔001〕結晶軸方向に延長するリッジ2rの側縁部か
ら一旦{111}B結晶面が生じるとこの{111}B
結晶面上においてはエピタキシャル成長が生じにくいこ
とから、リッジ2r上の各層3、4、5が基体1の主面
に対しほぼ54.7°を成す{111}B結晶面より成
る斜面9A及び9Bが成長する。
At this time, when the epitaxial growth is performed by the MOCVD method or the like using a methyl-based material, that is, for example, trimethylaluminum, trimethylgallium, etc.,
Once the {111} B crystal plane is generated from the side edge portion of the ridge 2r extending in the [001] crystal axis direction, this {111} B crystal plane is generated.
Since epitaxial growth is unlikely to occur on the crystal plane, the slopes 9A and 9B formed by the {111} B crystal planes in which the layers 3, 4, 5 on the ridge 2r form an angle of 54.7 ° with respect to the main surface of the substrate 1 are formed. grow up.

【0027】またリッジ2rの側縁部が湾曲しているた
め、図3にその一製造工程における略線的拡大斜視図を
示すように、{111}B結晶面より成る斜面9A及び
9Bは湾曲縁部に沿って断続的に不連続面13を構成し
ながら成長する。即ちリッジ2r上の各層は、この不連
続面13を構成する斜面9A及び9Bにより挟まれて成
長し、ストライプ状の断面三角形領域10が形成され、
リッジ2r上の活性層4は他部と分断して、即ち両側溝
内に成長するエピタキシャル層とは互いに分断するよう
に形成されてレーザ共振器20が構成される。図3にお
いて、図1に対応する部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。
Since the side edges of the ridge 2r are curved, the slopes 9A and 9B made of {111} B crystal planes are curved, as shown in FIG. It grows while forming the discontinuous surface 13 intermittently along the edge. That is, each layer on the ridge 2r grows by being sandwiched between the slopes 9A and 9B forming the discontinuous surface 13 to form a stripe-shaped triangular region 10 in cross section,
The laser resonator 20 is formed by dividing the active layer 4 on the ridge 2r from the other portions, that is, dividing the active layer 4 from the other portions, that is, the epitaxial layers growing in the trenches on both sides. In FIG. 3, parts corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.

【0028】またこのとき、中央部と端部では断面三角
形領域10の底辺の幅(長さ)が異なることからその斜
面9A及び9Bの交叉する頂部の位置がリッジ2rの端
部と中央部で異なり、共振器20の端面部20A、20
Bで比較的断面が大きく、中央部では比較的断面が小さ
く形成されることとなる。
At this time, since the width (length) of the bottom side of the triangular area 10 is different between the central portion and the end portion, the position of the apex where the slopes 9A and 9B intersect is the end portion and the central portion of the ridge 2r. In contrast, the end face portions 20A, 20 of the resonator 20
In B, the cross section is relatively large, and in the central part, the cross section is relatively small.

【0029】また更にリッジ2r上の活性層4の膜厚
は、その略線的拡大側面図を図4に示すように、リッジ
2rが幅狭に形成された中央部で比較的厚く、端面部2
0A、20Bにおいて比較的薄く形成される。これは、
MOCVDのマイグレーションによる横方向からの拡散
がリッジ2rの幅広の部分では比較的少なく、幅狭の部
分では比較的多く生じるためである。
Furthermore, the film thickness of the active layer 4 on the ridge 2r is relatively thick at the central portion where the ridge 2r is formed narrow and its end face portion is large, as shown in the enlarged schematic side view of FIG. Two
It is formed relatively thin at 0A and 20B. this is,
This is because the lateral diffusion due to MOCVD migration is relatively small in the wide portion of the ridge 2r and relatively large in the narrow portion.

【0030】そして更に、第2導電型の第1のクラッド
層5の上面が、リッジ2r上の活性層4の斜面9A及び
9Bに臨む端面の直下まで成長したときに、材料を切り
換えて電流ブロック層6、即ちp型のAlGaAs等よ
り成る第1導電型半導体層6a、n型のAlGaAs等
より成る第2導電型の半導体層6b及びp型のAlGa
As等より成る第1導電型の半導体層6cが積層された
3層構造の電流ブロック層6をエピタキシャル成長し、
続いてn型AlGaAs等より成る第2導電型の第2の
クラッド層7、n型GaAs等より成る第2導電型のキ
ャップ層8の各層を順次エピタキシャル成長する。そし
てこのキャップ層8の上面と基体1の裏面とに電極1
2、13をそれぞれスパッタリング等によりオーミック
に被着形成して、リッジ2rの上に断面三角形状のレー
ザ共振器20が構成された半導体レーザを得ることがで
きる。
Further, when the upper surface of the second conductivity type first cladding layer 5 grows up to just below the end surfaces of the active layer 4 on the ridge 2r facing the slopes 9A and 9B, the material is switched to block the current. The layer 6, that is, the first conductive type semiconductor layer 6a made of p-type AlGaAs, the second conductive type semiconductor layer 6b made of n-type AlGaAs, and the p-type AlGa.
Epitaxially growing a current blocking layer 6 having a three-layer structure in which a first conductive type semiconductor layer 6c made of As or the like is laminated,
Subsequently, each layer of the second conductivity type second cladding layer 7 made of n-type AlGaAs or the like and the second conductivity type cap layer 8 made of n-type GaAs or the like is sequentially epitaxially grown. The electrode 1 is formed on the top surface of the cap layer 8 and the back surface of the base body 1.
The semiconductor lasers in which the laser resonators 20 having a triangular cross section are formed on the ridges 2r can be obtained by forming the ohmic layers 2 and 13 by sputtering or the like.

【0031】このとき電流ブロック層6(6a、6b及
び6c)はそれぞれリッジ2r上の活性層4の両側に分
断されてエピタキシャル成長され、電流は断面三角形領
域10の活性層4のみに有効に流れ、更に電流ブロック
層6のバンドギャップを活性層4に比し大と選定するこ
とによって、光は活性層4の横方向に対しても閉じ込め
られ、しかもこの電流ブロック層6の存在によってスト
ライプ状の断面三角形領域10の両外側においては、第
2導電型の第2のクラッド層7と、ブロック層6と、第
2導電型の第1のクラッド層5と、第1導電型のクラッ
ド層3とによってp−n−p−nのサイリスタが形成さ
れてここにおける電流が阻止され、これによってこのリ
ッジ2r上の活性層4に電流が集中するようになされ
て、低閾値電流化をはかることができる。
At this time, the current blocking layers 6 (6a, 6b and 6c) are epitaxially grown by being divided on both sides of the active layer 4 on the ridge 2r, and the current effectively flows only in the active layer 4 in the triangular region 10 in cross section. Further, by selecting the bandgap of the current blocking layer 6 to be larger than that of the active layer 4, light is confined in the lateral direction of the active layer 4, and the presence of the current blocking layer 6 causes a stripe-shaped cross section. On both outer sides of the triangular region 10, the second conductivity type second cladding layer 7, the block layer 6, the second conductivity type first cladding layer 5, and the first conductivity type cladding layer 3 are formed. A p-n-p-n thyristor is formed to block the current in the thyristor, so that the current is concentrated in the active layer 4 on the ridge 2r to reduce the threshold current. You can mow it.

【0032】上述の構成において、例えばリッジ2rの
長さを200μmとし、共振器20の端面部20A、2
0Bにおける幅wr1を6μm、中央部の幅wr2を4μm
程度として成長を行ったところ、この上の断面三角形領
域10の活性層4の形状はリッジ2rの形状に従って形
成され、端面部で幅3μm、中央部で幅1μm程度とな
った。そしてその出射光のファー・フィールド・パター
ンは、基体1の主面に沿ういわゆる横方向の角度広がり
θH が15°程度、これと直交するいわゆる縦方向の角
度広がりθV は30°程度と従前のSDH型半導体レー
ザにおける角度広がり(θH ≒30°、θV ≒40°)
に比し充分小とすることができた。
In the above structure, for example, the length of the ridge 2r is set to 200 μm, and the end face portions 20A, 2 of the resonator 20 are arranged.
The width w r1 at 0B is 6 μm, and the width w r2 at the center is 4 μm.
As a result of the growth, the shape of the active layer 4 in the triangular area 10 in cross section was formed according to the shape of the ridge 2r, and the width was about 3 μm at the end face portion and about 1 μm at the center portion. In the far field pattern of the emitted light, the so-called lateral angular spread θ H along the main surface of the substrate 1 is about 15 °, and the so-called vertical angular spread θ V orthogonal thereto is about 30 °. Spread of SDH type semiconductor lasers (θ H ≈30 °, θ V ≈40 °)
It was able to be made sufficiently small compared to.

【0033】従って発光部の活性層4を幅狭としたま
ま、即ち低閾値電流を保持したままでビーム形状の制御
を行うことができ、このレーザを前述の図8において説
明したように、CDプレーヤー等の光学装置に組み込む
場合においても、カップリング効率の低下を抑制するこ
とができる。このため、従前のSDH型半導体レーザを
CDプレーヤーの光源として用いる場合に4mW程度の
出力が必要とされていたが、本発明構成の半導体レーザ
を用いる場合は、通常の3mW程度の半導体レーザと同
程度の出力であればよく、またその光学系も従来と同様
のものを用いることができる。
Therefore, the beam shape can be controlled while the active layer 4 of the light emitting portion is kept narrow, that is, while the low threshold current is held, and the laser beam is controlled by the CD as described with reference to FIG. Even when it is incorporated in an optical device such as a player, it is possible to suppress a decrease in coupling efficiency. Therefore, when the conventional SDH type semiconductor laser is used as a light source of a CD player, an output of about 4 mW is required, but when the semiconductor laser of the present invention is used, it is the same as an ordinary semiconductor laser of about 3 mW. Any output may be used, and the same optical system as the conventional one can be used.

【0034】更にまた、上述したようにマイグレーショ
ンを利用して活性層4の幅を変調させてその膜厚を変化
させ、共振器端面部20A及び20Bで比較的膜厚に活
性層4を構成することによりこの部分において窓効果を
得ることができ、発熱等による端面劣化を抑制してレー
ザの高出力化及び信頼性の向上をはかることができる。
Furthermore, as described above, the width of the active layer 4 is modulated by using the migration to change the film thickness, and the resonator end face portions 20A and 20B form the active layer 4 with a relatively thick film thickness. As a result, a window effect can be obtained in this portion, and deterioration of the end face due to heat generation or the like can be suppressed to achieve high output of the laser and improvement of reliability.

【0035】実施例2 上述の実施例においては、基体1の上に凸状のリッジ2
rより成る段差部2を設けた場合であるが、以下の例に
おいては凹状の段差部、即ち溝を設ける場合を、その理
解を容易にするために図5A〜Cの製造工程図を参照し
てその製造方法と共に詳細に説明する。
Embodiment 2 In the embodiment described above, the convex ridge 2 is formed on the substrate 1.
5A to 5C for facilitating the understanding of the case where a concave step portion, that is, a groove is provided in the following example. The manufacturing method will be described in detail.

【0036】この場合においても第1導電型の例えばp
型のAlGaAs等より成る化合物半導体基体1を用意
し、図5Aに示すように、その{100}結晶面の例え
ば(100)結晶面より成る主面1Sの上に、先ず全面
的に第2導電型の例えばn型の電流ブロック層6を例え
ば通常のメチル系有機金属原料ガス、又はエチル系有機
金属原料ガスを用いたMOCVD法等によりエピタキシ
ャル成長し、この電流ブロック層6を厚さ方向に横切っ
て基体1に達する深さの〈011〉結晶軸方向の例えば
〈011〉結晶軸方向に延長するストライプ状の溝2d
を形成する。
Also in this case, for example, p of the first conductivity type is used.
5A, a compound semiconductor substrate 1 made of AlGaAs or the like is prepared, and as shown in FIG. 5A, first, the second conductivity is entirely formed on the major surface 1S of the {100} crystal plane, for example, the (100) crystal plane. Type n-type current blocking layer 6 is epitaxially grown by, for example, a MOCVD method using a normal methyl-based organometallic source gas or an ethyl-based organometallic source gas, and the current blocking layer 6 is traversed in the thickness direction. Stripe-shaped grooves 2d extending in the <011> crystal axis direction, for example, in the <011> crystal axis direction with a depth reaching the substrate 1.
To form.

【0037】この場合この溝2dの形状は、中央部で比
較的幅狭とされ、端部近傍で比較的幅広となるようにフ
ォトリソグラフィ等の適用により例えば硫酸系のエッチ
ング液を用いた結晶学的エッチングによって形成する。
このようにすると、底部に向かって幅広となるいわゆる
逆メサ状の溝2dが形成される。図5において矢印xは
〈001〉結晶軸方向、矢印zは主面1Sに直交する
〈100〉結晶軸方向を示す。
In this case, the shape of the groove 2d is made relatively narrow in the central portion and relatively wide in the vicinity of the end portions by applying photolithography or the like, for example, crystallography using a sulfuric acid-based etching solution. Formed by dynamic etching.
In this way, a so-called inverted mesa-shaped groove 2d that widens toward the bottom is formed. In FIG. 5, the arrow x indicates the <001> crystal axis direction, and the arrow z indicates the <100> crystal axis direction orthogonal to the main surface 1S.

【0038】そしてこの上に、溝2d内を含んで全面的
にp型のAlGaAs等より成る第1導電型のクラッド
層3をメチル系のMOCVD法等によりエピタキシャル
成長する。このとき、溝2dの内側面に沿って徐々にエ
ピタキシャル成長が進行して基体1の主面1Sと直交す
る{110}結晶面より成る垂直面19A及び19Bが
一旦生じると、この垂直面19A及び19Bに対する成
長速度は、主面1Sに沿う{100}結晶面に対しての
成長速度に比し極めて遅いことから、溝2d内において
は主として底面に沿う平坦部3hの成長が進行する。
Then, a first conductivity type cladding layer 3 made of p-type AlGaAs or the like is epitaxially grown over the entire surface including the inside of the groove 2d by a methyl-based MOCVD method or the like. At this time, once the epitaxial growth gradually progresses along the inner surface of the groove 2d and vertical planes 19A and 19B composed of {110} crystal planes orthogonal to the main surface 1S of the substrate 1 are formed, the vertical planes 19A and 19B are formed. Since the growth rate for (1) is much slower than the growth rate for the {100} crystal plane along the main surface 1S, the flat portion 3h mainly grows along the bottom surface in the groove 2d.

【0039】一方溝2dの両側の段差上面2uにおいて
は、その〈011〉結晶軸方向に延長する側縁部から
{111}B結晶面より成る斜面9A及び9Bが生成さ
れるとこの面においてはエピタキシャル成長速度が遅い
ことから、溝2dの内側の成長層とは分断されて順メサ
状の凹部を構成しながら成長する。
On the other hand, in the step upper surface 2u on both sides of the groove 2d, if the slopes 9A and 9B made of {111} B crystal planes are generated from the side edges extending in the <011> crystal axis direction, this plane Since the epitaxial growth rate is slow, it grows while being separated from the growth layer inside the groove 2d to form a regular mesa-shaped recess.

【0040】またこのとき溝2dの垂直面19A及び1
9Bは、溝2dの側面が端部から中央部に向かって徐々
に幅狭となるようにいわば湾曲したパターンとされるた
め、その形状に沿って断続的に垂直面が形成され、不連
続面13を構成しながら成長する。
At this time, the vertical surfaces 19A and 1 of the groove 2d are also formed.
9B has a pattern in which the side surface of the groove 2d is so-called curved so that it gradually narrows from the end portion toward the central portion, so that a vertical surface is intermittently formed along the shape, and a discontinuous surface is formed. Grow while configuring 13.

【0041】そしてこの上に更にアンドープのGaAs
等より成る活性層4、n型のAlGaAs等より成る第
2導電型のクラッド層15、続いてn型のGaAs等よ
り成る第2導電型のキャップ層8を同様にメチル系のM
OCVD法等によりエピタキシャル成長する。このと
き、活性層4、クラッド層15、キャップ層8は垂直面
19A及び19Bにおいて殆ど成長が進行しないことか
ら、溝2d内の平坦部上と、段差上面2uの上とにおい
て互いに分断して形成され、溝2d内において他部と活
性層4とが分断されて、端面部20A及び20Bにおい
て比較的幅広とされ、中央部において幅狭とされたレー
ザ共振器20が構成される。
And on top of this, further undoped GaAs
An active layer 4 made of n-type AlGaAs, a second conductive type clad layer 15 made of n-type AlGaAs, and a second conductive type cap layer 8 made of n-type GaAs.
Epitaxial growth is performed by the OCVD method or the like. At this time, since the active layer 4, the clad layer 15, and the cap layer 8 hardly grow on the vertical surfaces 19A and 19B, they are separated from each other on the flat portion in the groove 2d and on the step upper surface 2u. Then, the other part is separated from the active layer 4 in the groove 2d, and the laser resonator 20 is configured such that the end faces 20A and 20B are relatively wide and the central part is narrow.

【0042】そして更に、凹部内のキャップ層8を覆う
ようにフォトレジスト等より成るマスク17を塗布など
して充填し、図示しないがこのマスク17に覆われてい
ない領域をRIE(反応性イオンエッチング)等の異方
性エッチングにより段差上面2uの上のキャップ層8、
第2導電型のクラッド層15、活性層4をエッチング除
去して全体をほぼ平坦化する。
Further, a mask 17 made of photoresist or the like is applied and filled so as to cover the cap layer 8 in the recess, and a region not covered by the mask 17 (not shown) is subjected to RIE (reactive ion etching). ) Or the like anisotropically etching the cap layer 8 on the step upper surface 2u,
The second conductivity type clad layer 15 and the active layer 4 are removed by etching to flatten the entire surface.

【0043】続いて図2に示すように、例えばZn等の
p型の不純物を全面的に拡散して第2導電型の表面層1
6を形成する。このような構成とすることにより、溝2
d内に活性層4が形成され、これがその上下及び横方向
に関して第1導電型のクラッド層3及び第2導電型のク
ラッド層15により閉じ込められて埋め込まれたBH
(Baried Hetero)型とされ、溝2dの外部においては第
2導電型の表面層16、第1導電型のクラッド層3と電
流ブロック層6、化合物半導体基体1とによりp−n−
p−nサイリスタが構成されてこの部分において電流が
阻止されて、溝2d内の活性層4に電流集中がなされた
低閾値電流の半導体レーザを得ることができる。
Subsequently, as shown in FIG. 2, a p-type impurity such as Zn is diffused over the entire surface to form a second conductivity type surface layer 1.
6 is formed. With such a configuration, the groove 2
An active layer 4 is formed in d, and the active layer 4 is buried and confined in the vertical and lateral directions by the first-conductivity-type cladding layer 3 and the second-conductivity-type cladding layer 15.
It is of a (Baried Hetero) type, and outside the groove 2d, the second conductivity type surface layer 16, the first conductivity type cladding layer 3, the current blocking layer 6, and the compound semiconductor substrate 1 are pn-
A pn thyristor is formed and a current is blocked in this portion, so that a semiconductor laser having a low threshold current in which current is concentrated in the active layer 4 in the groove 2d can be obtained.

【0044】またこの場合においても、例えば溝2dの
長さを200μmとし、共振器20の端面部20A、2
0Bにおける幅wd1を6μm、中央部の幅wd2を4μm
程度としてその成長を行ったところ、溝2d内の活性層
4の形状は溝2dの形状に従って形成され、端面部20
A及び20Bで幅3μm、中央部で幅1μm程度となっ
た。更にこのときのその出射光のファー・フィールド・
パターンは、基体1の主面に沿う横方向の角度広がりが
θH が15°程度、これと直交する縦方向の角度広がり
θV は30°程度と比較的小さくすることができた。
Also in this case, for example, the length of the groove 2d is set to 200 μm and the end face portions 20A, 2
The width w d1 at 0B is 6 μm, and the width w d2 at the center is 4 μm.
When the growth is performed to some extent, the shape of the active layer 4 in the groove 2d is formed according to the shape of the groove 2d, and the end face portion 20 is formed.
The width of A and 20B was 3 μm, and the width was about 1 μm in the central portion. Furthermore, the far field of the emitted light at this time
Pattern, lateral angular spread theta H is 15 ° about along the main surface of the substrate 1, the vertical angular spread theta V perpendicular thereto could be relatively small as about 30 °.

【0045】従ってこの溝2d内にSDH型構成の半導
体レーザを形成する場合においても、発光部の活性層4
を幅狭としたまま、即ち低閾値電流を保持したままでビ
ーム形状の制御を行うことができ、このレーザを前述の
図8において説明したCDプレーヤー等の光学装置に組
み込む場合に、カップリング効率の低下を抑制すること
ができる。従ってこの場合においても例えばCDプレー
ヤーの光源として用いる場合に通常の半導体レーザと同
程度の3mWの出力とすることができ、従来と同様の光
学系に組み込むことができる。
Therefore, even when an SDH type semiconductor laser is formed in the groove 2d, the active layer 4 of the light emitting portion is formed.
The beam shape can be controlled while maintaining a narrow width, that is, while maintaining a low threshold current. When this laser is incorporated in the optical device such as the CD player described in FIG. Can be suppressed. Therefore, also in this case, when it is used as a light source of a CD player, for example, the output of 3 mW, which is similar to that of a normal semiconductor laser, can be obtained, and the optical system can be incorporated into the same optical system as the conventional one.

【0046】また更にこの例においてもマイグレーショ
ンの効果によって端面部20A及び20Bの近傍におい
て比較的活性層4の膜厚を薄く、中央部近傍において比
較的活性層4の膜厚を厚く形成することができ、前述し
たように、共振器端面部20A及び20Bで幅広い活性
層4を構成することによりここにおける窓効果を得るこ
とができて、発熱等による端面劣化を抑制し、レーザの
高出力化及び信頼性の向上をはかることができる。
Further, in this example as well, due to the effect of migration, the thickness of the active layer 4 can be made relatively thin near the end face portions 20A and 20B, and the thickness of the active layer 4 can be made relatively thick near the central portion. As described above, by forming the wide active layer 4 with the resonator end face portions 20A and 20B, the window effect can be obtained here, the end face deterioration due to heat generation or the like can be suppressed, and the high output of the laser and The reliability can be improved.

【0047】比較例 次に、通常の半導体レーザにおいて、その出射ビーム形
状を制御した場合を図6の略線的拡大斜視図を参照して
説明する。この場合、図6に示すようにn型のGaAs
等より成る基板21の上に、n型AlGaAs等のクラ
ッド層22、GaAs等の活性層23、p型AlGaA
s等のクラッド層24が順次全面的にエピタキシャル成
長されて成り、この上に、端面部で幅広とされて中央部
において幅狭とされたパターンのn型のGaAs等より
成る電流ブロック層25が形成され、更にこの上を覆う
ようにp型AlGaAsクラッド層26、p型GaAs
等のキャップ層27が全面的にエピタキシャル成長さ
れ、その上と基板21の裏面とにそれぞれオーミックに
電極28及び29が被着されて構成される。
Comparative Example Next, a case where the emission beam shape of a normal semiconductor laser is controlled will be described with reference to the schematic enlarged perspective view of FIG. In this case, as shown in FIG. 6, n-type GaAs
On a substrate 21 made of, for example, n-type AlGaAs, a clad layer 22, an active layer 23, such as GaAs, and a p-type AlGaA.
A clad layer 24 of s or the like is sequentially epitaxially grown over the entire surface, and a current block layer 25 made of n-type GaAs or the like having a pattern widened at the end face portion and narrowed at the central portion is formed thereon. P-type AlGaAs cladding layer 26 and p-type GaAs
The cap layer 27 is formed on the entire surface by epitaxial growth, and ohmic electrodes 28 and 29 are formed on the cap layer 27 and the back surface of the substrate 21, respectively.

【0048】このような構成では、電流ブロック層25
の形状を制御することによって高出力化や、上述したよ
うなビーム形状の制御が可能となる。即ち中央部で幅狭
とすることによって低閾値従って高出力をはかり、且つ
端面部で幅広とすることによって例えばファー・フィー
ルド・パターンを小さくすることが可能となる。
In such a structure, the current blocking layer 25
It is possible to increase the output and control the beam shape as described above by controlling the shape. That is, by making the width narrow at the central portion, a low threshold value and thus high output can be achieved, and by making the width wide at the end face portion, for example, the far field pattern can be made small.

【0049】しかしながらこの場合、そのエッチング深
さを精度良く形成することが必要となるにもかかわら
ず、電流ブロック層25とその下のクラッド層24との
エッチング選択比を充分とりにくく、生産性の低下を招
く恐れがある。
However, in this case, although it is necessary to form the etching depth with high precision, it is difficult to obtain a sufficient etching selection ratio between the current block layer 25 and the cladding layer 24 thereunder, which results in a high productivity. There is a risk of lowering.

【0050】これに対し上述の本発明実施例2における
溝2dをエッチング形成する場合には、その深さは電流
ブロック層を横切って基体1に達する深さであれば良
く、またこの後1回の結晶成長でレーザ共振器を形成し
得ることから、生産性及び信頼性において極めて有利と
なる。
On the other hand, when the groove 2d in the second embodiment of the present invention is formed by etching, the depth may be such that it reaches the substrate 1 across the current block layer, and then once. Since the laser resonator can be formed by crystal growth of, it is extremely advantageous in productivity and reliability.

【0051】尚、本発明は上述の各実施例に限定される
ことなく、例えば活性層を量子井戸構造を適用して構成
してもよく、この場合はその厚さが薄くなることから量
子準位が上がってバンドギャップが大きくなり、上述の
端面部における窓効果をより強く得ることができる。ま
た、この他各層の導電型を逆導電型とするなど、その材
料構成において種々の変形変更が可能であることはいう
までもない。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but the active layer may be constituted by applying a quantum well structure. And the band gap becomes larger, and the window effect at the above-mentioned end face portion can be more strongly obtained. In addition, it goes without saying that various modifications can be made to the material configuration, such as the conductivity type of each layer being the opposite conductivity type.

【0052】[0052]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、活性層
4を幅狭としたままで即ち低閾値電流、高出力を保持し
たままで、ビーム形状の制御を行うことができ、これを
CDプレーヤー等の光学系に組み込んだ場合において
も、ファー・フィールド・パターンを比較的小さくする
ことができて、カップリング効率の低下を抑制し、比較
的低い出力値で且つ従来と同様の光学系をもって構成す
ることができる。
As described above, according to the present invention, the beam shape can be controlled with the active layer 4 kept narrow, that is, with the low threshold current and high output maintained. Even when incorporated in an optical system such as a CD player, the far field pattern can be made relatively small, the decrease in coupling efficiency can be suppressed, the output value is relatively low, and the optical system is the same as the conventional one. Can be configured with.

【0053】更にまた、活性層4の幅を変調させて共振
器中央部で幅狭とし、端面部で幅広とすることにより、
共振器中央部で比較的厚く、端面部で比較的薄く成長さ
せることができる。従って共振器端面部で窓効果を得る
ことができて、この部分における発熱等による端面劣化
を抑制することができて、レーザの高出力化及び信頼性
の向上をはかることができる。
Furthermore, by modulating the width of the active layer 4 to make it narrow at the center of the resonator and wide at the end face,
It can be grown relatively thick at the center of the resonator and relatively thin at the end face. Therefore, a window effect can be obtained at the end face of the resonator, and end face deterioration due to heat generation or the like in this part can be suppressed, so that the laser output can be increased and the reliability can be improved.

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

【図1】本発明の第1の実施例の略線的拡大斜視図であ
る。
FIG. 1 is an enlarged schematic perspective view of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例の略線的拡大斜視図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged schematic perspective view of a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の一製造工程を示す略線
的拡大斜視図である。
FIG. 3 is a schematic linear enlarged perspective view showing one manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の一製造工程における略
線的拡大側面図である。
FIG. 4 is a schematic linear enlarged side view in one manufacturing process of the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施例の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of the second embodiment of the present invention.

【図6】比較例の略線的拡大斜視図である。FIG. 6 is a schematic enlarged perspective view of a comparative example.

【図7】従来の半導体レーザの一例の略線的拡大断面図
である。
FIG. 7 is a schematic linear enlarged sectional view of an example of a conventional semiconductor laser.

【図8】光学装置の一例の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of an example of an optical device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 化合物半導体基体 2 段差部 2r リッジ 2d 溝 2u 段差上面 3 第1導電型のクラッド層 4 活性層 5 第2導電型の第1のクラッド層 6 電流ブロック層 7 第2導電型の第2のクラッド層 8 第2導電型のキャップ層 9A 斜面 9B 斜面 10 断面三角形領域 11 電極 12 電極 13 不連続面 15 第2導電型のクラッド層 16 第2導電型の表面層 19A 垂直面 19B 垂直面 20 共振器 20A 端面部 20B 端面部 1 Compound semiconductor substrate 2 steps 2r ridge 2d groove 2u step top 3 First conductivity type cladding layer 4 Active layer 5 First conductivity type first cladding layer 6 Current blocking layer 7 Second clad layer of the second conductivity type 8 Second conductivity type cap layer 9A slope 9B slope 10 Triangular area 11 electrodes 12 electrodes 13 discontinuous plane 15 Second conductivity type cladding layer 16 Second conductivity type surface layer 19A vertical surface 19B vertical surface 20 resonator 20A end face 20B end face

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−140787(JP,A) 特開 平4−24977(JP,A) 特開 平5−55692(JP,A) 特開 昭63−5587(JP,A) 特開 昭64−61084(JP,A) 特開 昭63−257287(JP,A) 特開 平3−188692(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-1-140787 (JP, A) JP-A-4-24977 (JP, A) JP-A-5-55692 (JP, A) JP-A-63- 5587 (JP, A) JP-A 64-61084 (JP, A) JP-A 63-257287 (JP, A) JP-A 3-188692 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 {100}結晶面を主面とする化合物半
導体基体に、<011>結晶軸方向に延長するストライ
プ状のリッジが形成され、上記リッジ上を覆って全面的
に少なくとも第1のクラッド層と活性層と第2のクラッ
ド層と電流ブロック層とより成る化合物半導体層がエピ
タキシャル成長されてレーザ共振器が構成され、 上記リッジの側縁部から、{111}B結晶面より成る
斜面が形成されて、少なくとも上記リッジ上の上記活性
層が他部と分断され、且つ上記活性層が、上記{11
1}B結晶面より成る斜面において、共振器長方向全面
にわたって上記電流ブロック層と衝合するようになさ
れ、上記電流ブロック層が、第1導電型の半導体層、第2導
電型の半導体層、及び第1導電型の半導体層が積層され
た3層構造を有し、 上記リッジの幅が、上記レーザ共振器を構成する両端面
部において上記共振器の中央部より広くなるように、上
記リッジの上記側縁部が上記レーザ共振器の共振器長方
向に関して湾曲するパターンとされ、 上記リッジの形状に従って上記レーザ共振器の活性層が
構成されて成ることを特徴とする半導体レーザ。
1. A stripe-shaped ridge extending in the <011> crystal axis direction is formed on a compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface, and at least the first ridge covers the ridge and is entirely covered with the first ridge. A compound semiconductor layer composed of a clad layer, an active layer, a second clad layer and a current block layer is epitaxially grown to form a laser resonator, and a sloped surface composed of {111} B crystal planes is formed from the side edge of the ridge. When formed, at least the active layer on the ridge is separated from other portions, and the active layer is
1} B crystal plane, the current blocking layer is abutted over the entire surface in the cavity length direction, and the current blocking layer is a semiconductor layer of the first conductivity type and a second conductive type.
And a semiconductor layer of the first conductivity type and a semiconductor layer of the first conductivity type are stacked.
The ridge has a three-layer structure, and the side edges of the ridge are resonant with the laser resonator such that the width of the ridge is wider than the central portion of the resonator on both end faces of the laser resonator. A semiconductor laser having a pattern curved in the device length direction, wherein the active layer of the laser resonator is formed in accordance with the shape of the ridge.
【請求項2】 上記リッジの上に形成される上記活性層
が、上記リッジの幅が変化することによってその厚さが
変化するようになされたことを特徴とする上記請求項1
に記載の半導体レーザ。
2. The active layer formed on the ridge has a thickness that changes as the width of the ridge changes.
The semiconductor laser described in 1.
【請求項3】 {100}結晶面を主面とする化合物半
導体基体に、<011>結晶軸方向に延長するストライ
プ状の溝が形成され、上記溝内を含んで全面的に少なく
とも第1のクラッド層と活性層と第2のクラッド層とよ
り成る化合物半導体層がエピタキシャル成長されて少な
くとも上記溝内にレーザ共振器が構成され、 上記溝の側縁部から、上記化合物半導体基体の上記主面
上においては{111}B結晶面より成る斜面が形成さ
れて、上記溝内の化合物半導体層と、上記溝の外部の化
合物半導体層とが分断されて成り、 上記溝の幅が、上記レーザ共振器を構成する両端面部に
おいて上記共振器の中央部より広くなるように、上記溝
の上記側縁部が上記レーザ共振器の共振器長方向に関し
て湾曲するパターンとされ、 上記溝の形状に従って上記レーザ共振器の活性層が構成
されて成ることを特徴とする半導体レーザ。
3. A compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface is formed with stripe-shaped grooves extending in the <011> crystal axis direction, and at least the first groove is entirely formed including the inside of the groove. A compound semiconductor layer composed of a clad layer, an active layer and a second clad layer is epitaxially grown to form a laser resonator in at least the groove, and from the side edge portion of the groove, on the main surface of the compound semiconductor substrate. In which the compound semiconductor layer inside the groove and the compound semiconductor layer outside the groove are separated from each other by forming a slant surface composed of {111} B crystal planes, and the width of the groove is the laser resonator. The side edges of the groove are curved in the cavity length direction of the laser resonator so as to be wider than the central portion of the resonator at both end surfaces constituting the groove. A semiconductor laser comprising an active layer of the laser resonator.
【請求項4】 上記溝内に形成される上記活性層が、上
記溝の幅が変化することによってその厚さが変化するよ
うになされたことを特徴とする上記請求項3に記載の半
導体レーザ。
4. The semiconductor laser according to claim 3, wherein the thickness of the active layer formed in the groove is changed by changing the width of the groove. .
【請求項5】 {100}結晶面を主面とする化合物半
導体基体に、<011>結晶軸方向に延長するストライ
プ状のリッジを、その幅が両側から中央部にむかって徐
々に幅狭となる湾曲したパターンとして形成し、 上記リッジ上を覆って全面的に少なくとも第1のクラッ
ド層と活性層と第2のクラッド層と、第1導電型の半導
体層、第2導電型の半導体層、及び第1導電型の半導体
層が積層された3層構造を有する電流ブロック層とより
成る化合物半導体層をエピタキシャル成長してレーザ共
振器を構成し、 上記リッジ上に、上記リッジの側縁部から延長する{1
11}B結晶面より成る斜面を成長させて、上記リッジ
上の上記化合物半導体層と、上記リッジの両側溝部上の
上記化合物半導体層とを分断して形成し、 上記レーザ共振器を構成する両端面部から中央部に向か
って上記リッジの幅を共振器長方向に関して幅狭となる
ように形成することにより、上記レーザ共振器の上記活
性層の厚さを共振器長方向に変化させることを特徴とす
る半導体レーザの製造方法。
5. A stripe-shaped ridge extending in the <011> crystal axis direction is gradually narrowed from both sides toward a central portion of a compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface. Formed as a curved pattern, covering at least the first ridge, the active layer, the second clad layer and the first conductivity type semiconductor over the entire surface of the ridge.
Body layer, second conductivity type semiconductor layer, and first conductivity type semiconductor
A compound semiconductor layer consisting of a current blocking layer having a three-layer structure in which layers are stacked is epitaxially grown to form a laser resonator, and extended from the side edge of the ridge on the ridge {1
11} B crystal planes are grown to divide and form the compound semiconductor layer on the ridge and the compound semiconductor layers on both side trenches of the ridge, and both ends constituting the laser resonator are formed. The thickness of the active layer of the laser resonator is changed in the cavity length direction by forming the width of the ridge so as to be narrow in the cavity length direction from the surface portion to the center portion. And a method for manufacturing a semiconductor laser.
【請求項6】 {100}結晶面を主面とする化合物半
導体基体に、<011>結晶軸方向に延長するストライ
プ状の溝を、その幅が両側から中央部にむかって徐々に
幅狭となる湾曲したパターンとして形成し、 上記溝内を含んで全面的に少なくとも第1のクラッド層
と活性層と第2のクラッド層とより成る化合物半導体層
をエピタキシャル成長して少なくとも上記溝内にレーザ
共振器を構成し、 上記溝の側縁部から、上記化合物半導体基体の上記主面
上においては{111}B結晶面より成る斜面を成長さ
せて、上記溝内の上記化合物半導体層と、上記溝の外部
の上記化合物半導体層とを分断して形成し、 上記レーザ共振器を構成する両端面部から中央部に向か
って上記溝の幅を共振器長方向に関して幅狭となるよう
に形成することにより、上記レーザ共振器の上記活性層
の厚さを共振器長方向に変化させることを特徴とする半
導体レーザの製造方法。
6. A compound semiconductor substrate having a {100} crystal plane as a main surface, and stripe-shaped grooves extending in the <011> crystal axis direction are gradually narrowed from both sides toward a central portion. And a laser cavity in at least the groove by epitaxially growing a compound semiconductor layer including at least the first cladding layer, the active layer and the second cladding layer over the entire surface including the inside of the groove. From the side edge portion of the groove, a slope formed of a {111} B crystal plane is grown on the main surface of the compound semiconductor substrate to form the compound semiconductor layer in the groove and the groove. By forming the external compound semiconductor layer by dividing the compound semiconductor layer, and by forming the width of the groove from the both end faces forming the laser resonator toward the central portion to be narrow in the cavity length direction. A method of manufacturing a semiconductor laser, wherein the thickness of the active layer of the laser resonator is changed in the cavity length direction.
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