Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP3634564B2 - AlGaAs semiconductor laser device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP3634564B2 - AlGaAs semiconductor laser device - Google Patents

AlGaAs semiconductor laser device Download PDF

Info

Publication number
JP3634564B2
JP3634564B2 JP14143997A JP14143997A JP3634564B2 JP 3634564 B2 JP3634564 B2 JP 3634564B2 JP 14143997 A JP14143997 A JP 14143997A JP 14143997 A JP14143997 A JP 14143997A JP 3634564 B2 JP3634564 B2 JP 3634564B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
layer
doped
cladding layer
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP14143997A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH10335735A (en
Inventor
真也 石田
昌規 渡辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP14143997A priority Critical patent/JP3634564B2/en
Priority to US09/073,106 priority patent/US6181723B1/en
Priority to DE69841770T priority patent/DE69841770D1/en
Priority to EP98303545A priority patent/EP0877455B1/en
Publication of JPH10335735A publication Critical patent/JPH10335735A/en
Priority to US09/705,108 priority patent/US6351480B1/en
Priority to US09/705,230 priority patent/US6377598B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3634564B2 publication Critical patent/JP3634564B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、MOCVD法によって製造され、光ディスク用などに用いられるAlGaAs系半導体レーザ素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体レーザ用のAlGaAsなどの化合物半導体結晶の製造方法としては、主としてLPE(液相成長法)、MBE(分子線成長法)、MOCVD(有機金属気相成長法)のいずれかが用いられている。LPE法は比較的簡単な装置で良質の半導体結晶ができる反面、大面積に亙って均一な結晶を製造するのが難しい。それに対し、MBE法およびMOCVD法は、より量産に適した方法であり、今日広く用いられている。
【0003】
MBE法は、高真空中で、化合物半導体を構成する各固体元素を加熱して基板に照射する方法のため、純粋な結晶が得やすい。一方MOCVD法は、常圧あるいは1/10気圧程度の減圧条件で、化合物半導体を構成する元素を、有機化合物や水素化物としてガス状にして輸送し、基板上で化学反応を起こして化合物半導体を形成する。そのため、化学反応後に発生する有機物や水素が不純物として化合物半導体内に取り込まれやすい。特に有機物中のC(炭素)はp型ドーパントとして化合物半導体内に取り込まれる。
【0004】
MOCVD法で化合物半導体を作製する場合、n型ドーパント元素としてはSe、Siなどが、またp型ドーパント元素としてはZn、Mg、Cなどが一般に用いられる。これらのドーパントは単独では比較的制御よく用いることができるが、隣接する層にドープされた場合、組み合わせによっては複雑な相互拡散を起こす。
【0005】
従来のMOCVD法によって作製されたAlGaAs系半導体レーザの断面図を図6に示す。n型GaAs基板101上に、MOCVD法によって、Seドープn型GaAsバッファ層102、Seドープn型AlGaAsクラッド層103、アンドープAlGaAs活性層104、Znドープp型クラッド層105、Seドープn型AlGaAsブロック層106が形成されている。n型ブロック層106はストライプ状に除去されて電流通路120が形成され、さらにZnドープp型クラッド層108、Znドープp型コンタクト層109が形成されている。また下面にはn電極110、上面にはp電極111が形成されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の半導体レーザは、以下に示す不良をきたし、歩留まり低下や信頼性低下の原因となっていた。第1の不良として、p型不純物であるZnとn型不純物であるSeの相互拡散により、p型となるべきZnドープp型クラッド層105が、必ずしもp型とならずに導電型が反転する場合があり、n型クラッド層103とn型ブロック層106が電気的にショートする場合がある。また、第2の不良として、ストライプ部120において、n型クラッド層103が活性層104近傍においてp型になってしまうため、加速劣化試験中に動作電流の上昇(信頼性の劣化)が起こるという場合がある。
【0007】
上記の相互拡散を抑えるため、n型不純物をSeからSiに置き換えることが一般に行われている。Siは不純物は拡散しにくいドーパントであると共に、pn界面でのp型不純物のn型層への拡散を抑制する効果もある。
【0008】
しかし、上記p型不純物のn型層への拡散抑制の効果が却って素子特性の低下を引き起こす場合がある。以下にその場合を示す。
【0009】
素子は図1のn型不純物をSeからSiに置き換えた場合を考える。この場合Siの拡散抑制効果のためn型不純物Siはnクラッド層、nブロック層にとどまり、またp型不純物は若干活性層に拡散する以外はpクラッド層にとどまる。このためpクラッド層のキャリア濃度は、電流ストライプ部及び電流ブロック下でほぼ同じになる。一方、Seドープ素子は拡散により電流ブロック下のキャリア濃度は、ストライプ部に比べ低くなる。このためSiドープレーザ素子は、Seドープレーザ素子に比べ、p型クラッド層の抵抗が低くなり、漏れ電流が多くなるため、動作電流が高くなる欠点があった。
【0010】
本発明は、上記の問題を解決することを目的とするものである。つまり、AlGaAs系半導体レーザ素子において、p型クラッド層がn反転することなく、動作電流を少なくすることのできる半導体レーザ素子の構造を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明(請求項1)に係るAlGaAs系半導体レーザ素子は、n型基板上に、少なくとも、Siドープn型クラッド層、活性層、第1のZnドープp型クラッド層、及び電流ブロック層をMOCVD法により成長させ、前記電流ブロック層にストライプ状の溝を形成した後、第2のp型クラッド層を再成長させた半導体レーザ素子であって、
前記電流ブロック層はSeドープn型第1電流ブロック層と、Siドープn型第2電流ブロック層とが順に形成されてなることにより上記の目的を達成する。
この発明(請求項2)に係るAlGaAs系半導体レーザ素子は、n型基板上に、少なくとも、Siドープn型クラッド層、活性層、第1のZnドープp型クラッド層、及び第2のZnドープ又はMgドープのp型クラッド層をMOCVD法により成長させ、前記第2のクラッド層にリッジを形成した後、電流ブロック層を再成長させた半導体レーザ素子であって、前記電流ブロック層は、Seドープn型第1電流ブロック層と、Siドープn型第2電流ブロック層とが順に形成されてなることにより上記の目的を達成する。
【0012】
この発明(請求項3)に係るAlGaAs系半導体レーザ素子は、前記第1のp型クラッド層のZn不純物量(設定不純物濃度×第1のp型クラッド層の膜厚)がn型第1電流ブロック層のSe不純物量(設定不純物濃度×n型第電流1ブロック層の膜厚)より大きいかもしくは等しくてなることによって上記の目的を達成する。
【0013】
この発明(請求項4)に係るAlGaAs系半導体レーザ素子は、前記再成長がMOCVD法又はLPE法のいずれかを用いてなされることによって上記の目的を達成する。
【0014】
すなわち、本発明では、MOCVD法で作製したAlGaAs系半導体レーザにおいて、クラッド層n型ドーパントをSiにし、またn型ブロック層をpn界面に近い側をSeドープに、その上にSiドープn型ブロック層の2重ブロックとするものである。
【0015】
以下、本発明の作用を説明する。
【0016】
従来の不良は、n型ドーパントであるSeとp型ドーパントとしてのZnあるいはMgが相互拡散を起こしやすいことに起因する。すなわち、p型第1クラッド層中にドープしたZnが熱履歴などの影響で、n型ブロック層および活性層105を越えてn型クラッド層に拡散する。そして、n型ブロック層およびn型クラッド層中のSeがp型第1クラッド層中に拡散する。
【0017】
本発明は、まずn型クラッドのドーパントであるSeをSiに置き換えることにより、p型クラッドのドーパントがn型クラッドに拡散することを防止する。またp型クラッド層上のn型第1ブロック層のドーパントにSeを、その上のn型第2ブロック層のドーパントにSiを用いることにより、ブロック層下ではまず、Znがn型ブロック側に拡散し、pn界面のn型ブロック層側に、p型、n型両方のドーパントが集中するパイルアップ現象が起こる。クラッド層のZnは更にnブロック層に拡散し、n型第1ブロック層のSe不純物量(Se不純物濃度×n型第1クラッド層厚)とZnの不純物量(設定Zn不純物濃度×p型クラッド層厚)が等しくなるまで拡散が起こる。またp型クラッド層中のZnの不純物量が、第1n型ブロック層中のSeの不純物量より多い場合、Seはpクラッド層には拡散しない。また電流ブロック機能は第2n型ブロック層で機能が保たれている。よってこの構造により、p型クラッドのキャリア濃度はストライプ部が高く、ブロック層下はキャリア濃度が低くなる。よって電流のストライプ部への閉じ込めが大きくなり、動作電流が低くなる。
【0018】
【本発明の実施の形態】
<実施例1>
図1は実施例1の半導体レーザ素子の断面図である。
これはセルフアライン型と呼ばれる構造で、MOCVD法でn型GaAs基板1(キャリア濃度2×1018/cm)上にn型GaAsバッファ層2(1.5×1018/cm、厚さ0.5μm設定)、Siドープn型Al0.5Ga0.5Asクラッド層3(キャリア濃度4×1017/cm、厚さ1μm設定)、アンドープAl0.14Ga0.86As活性層4(厚み0.04μm)、Znドープp型Al0.5Ga0.5Asクラッド層5(キャリア濃度4×1017/cm、厚さ0.3μm設定)、Seドープn型第1AlGaAsブロック層6(キャリア濃度2×1018/cm、厚さ0.03μm設定)、Siドープn型第2AlGaAsブロック層7(キャリア濃度3×1018/cm、厚さ0.8μm設定)を形成する。nブロック層6、7を4μm幅のストライプ状に除去して電流通路20を形成する。更にMOCVD法でZnドープp型Al0.5Ga0.5As第2クラッド層8(1.5×1018/cm、厚さ1μm設定)、Znドープp型GaAsコンタクト層9(4×1018/cm、厚さ1μm設定)を形成する。その後下面にはn電極10、上面にはp電極11を形成後、バー状に分割して、バーの両側の光出射に反射膜をコーティングし、さらにチップに分割して個別の素子にする。これにより、波長780nm、出力5mWの半導体レーザとなる。
【0019】
ここで、III族原料はTMG(トリメチルガリウム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、V族原料はAsH(アルシン)、n型ドーパント原料はSiH(シラン)及びHSe(セレン化水素)、p型ドーパントはDEZ(ジエチルジンク)を用いた。成長温度は750℃、成長圧力は76Torr、V/III=120である。
【0020】
ストライプ内でのドーピング濃度を調べるために、幅1000μmとした試料を作製した。またストライプ外でのドーピング濃度を調べるために、上記工程で、Siドープn型AlGaAsブロック層7までを成長した試料を作製した。ドーピング濃度はSIMS(2次イオン質量分析)分析により測定した。図2にストライプ内のSIMSのZnとSiのプロファイルを示す。Znは活性層に拡散しているが、nクラッド層3には拡散していない。図3にストライプ外のZnとSiとSeのプロファイルを、図4に図3におけるSeとZnのプロファイルの第1nブロック付近の拡大図を示す。n型第1ブロック層6の部分にZnが拡散を起こしているが、n型第2ブロック層7には拡散せず、Se、Siの拡散もない。ブロック層下のp型クラッド層のZnの不純部濃度は、4×1016/cmであり、ストライプ下pクラッドより不純物濃度が低くなっているのがわかる。
【0021】
本条件で作製したレーザの動作電流を測定したところ、32mAであり、n型ブロック層をSiドープのみで作製した素子(38mA)より特性が向上した。また出力5mW・70℃で200時間動作させた時の動作電流増加量は0.1mAであり、これもSiのみのブロック層の素子(0.8mA)に比べ特性が良かった。
【0022】
なお、図1の説明を簡単にするため幾つかの層を省略している。実際にはp型第1クラッド層とn型第1ブロック層の間に2層よりなるエッチングストップ層群があるほか、n型第2ブロック層は4層程度の混晶比の異なるSiドープ層群であるが、薄い層については図示・説明を省略している。
【0023】
各層のAl混晶比は実施例に示した値に限定されるものでなく、例えば活性層をAl混晶比がゼロのGaAsとしてもよい。
【0024】
ここでは5mWのレーザとしたが、若干活性層厚さを薄くすることにより40mWクラスの高出力レーザとすることができ、最適キャリア濃度はほとんど同一であった。
【0025】
<実施例2>
実施例2においては、実施例1における第2の成長をMOCVD法でなくLPE法によって行った。n型GaAs基板2上にMOCVD法によってSiドープn型AlGaAsブロック層7までの各層を形成・ストライプ形成するまでは同じである。さらにLPE法で、Mgドープp型第2クラッド層8’(1.5×1018/cm、1μm)、Mgドープp型コンタクト層9’(4×1018/cm、1μm)を形成する。
【0026】
実施例1と同様に、n型クラッド層およびp型第1クラッド層のキャリア濃度を変更した実験を行い、ほぼ同じ結果が得られ、第2の成長がMOCVD法かLPE法かによる最適値の変動は僅かであることが分かった。
【0027】
<実施例3>
実施例3のMOCVD法によって作製されたAlGaAs系半導体レーザの断面図を図5に示す。これはリッジ型と呼ばれる構造で、n型GaAs基板51(キャリア濃度2×1018/cm)上に、MOCVD法によってSiドープn型GaAsバッファ層52(1×1018/cm、厚さ0.5μm設定)、Siドープn型Al0.5Ga0.5Asクラッド層53(4×1017/cm、厚さ1μm設定)、アンドープAl0.14Ga0.86As活性層54(厚み0.04μm)、Znドープp型Al0.5Ga0.5As第1クラッド層55(3×1017/cm、厚さ0.3μm設定)、Znドープp型GaAsエッチングストップ層56(1×1018/cm、厚さ0.003μm設定)、Znドープp型Al0.5Ga0.5As第2クラッド層58(1.5×1018/cm、厚さ1μm設定)、Znドープp型GaAsキャップ層59(3×1018/cm、厚さ1μm設定)を形成する。キャップ層59、第2クラッド層58をストライプ状のリッジ部が残るように除去する。次にMOCVD法で、Seドープn型第1AlGaAsブロック層60(1×1018/cm設定、厚さ0.03μm設定)、Siドープn型第2AlGaAsブロック層65(3×1018/cm設定)を形成し、キャップ層59の上に形成されたものについては除去する。さらにMOCVD法で、Znドープp型コンタクト層61(3×1018/cm設定)を形成する。その後下面にはn電極63、上面にはp電極64を形成した後、バー状に分割して、バーの両端の光出射面に反射膜をコーティングし、更にチップに分割する。
【0028】
該レーザの動作電流を測定したところ34mAであり、構造がセルフアライン型、リッジ構造型で特性に大きな差は無かった。
【0029】
【発明の効果】
本発明は、発光部をMOCVD法によって作製したAlGaAs系半導体レーザにおいて、n型ブロック層をp型クラッド層に近い方から順にSeドープ、Siドープの2重クラッド層にすることにより、p型クラッド層のn型反転のなくかつ良好な特性の半導体レーザを歩留まりよく作製することを可能とした。これにより、半導体レーザのコストダウンおよび材料資源の有効活用を実現した。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1・2の半導体レーザの構造断面図である。
【図2】実施例1における半導体レーザのストライプ内構造でのSIMSプロファイルである。
【図3】実施例1における半導体レーザのストライプ外構造でのSIMSプロファイルである。
【図4】図3のSIMSプロファイルのn型第1電流ブロック層付近の拡大図である。
【図5】実施例3の半導体レーザの構造断面図である。
【図6】従来の半導体レーザの構造断面図である。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板
2 n型GaAsバッファ層
3 Siドープn型クラッド層
4 活性層
5 p型第1クラッド層
6 Seドープn型第1ブロック層
7 Siドープn型第2ブロック層
8 p型第2クラッド層
9 p型コンタクト層
10 n電極
11 p電極
20 電流通路
51 n型GaAs基板
52 n型GaAsバッファ層
53 Siドープn型クラッド層
54 活性層
55 p型第1クラッド層
56 p型GaAsエッチングストップ層
58 p型第2クラッド層
59 p型GaAsキャップ層
60 Seドープn型第1ブロック層
61 p型コンタクト層
63 n電極
64 p電極
65 Siドープn型第2ブロック層
101 n型GaAs基板
102 n型GaAsバッファ層
103 Siドープn型クラッド層
104 活性層
105 p型第1クラッド層
106 Seドープn型第ブロック層
108 p型第2クラッド層
109 p型コンタクト層
110 n電極
111 p電極
120 電流通路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an AlGaAs semiconductor laser element manufactured by MOCVD and used for an optical disk or the like.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing a compound semiconductor crystal such as AlGaAs for a semiconductor laser, one of LPE (liquid phase epitaxy), MBE (molecular beam epitaxy), and MOCVD (metal organic vapor phase epitaxy) is mainly used. . The LPE method can produce a good quality semiconductor crystal with a relatively simple apparatus, but it is difficult to produce a uniform crystal over a large area. On the other hand, the MBE method and the MOCVD method are more suitable for mass production and are widely used today.
[0003]
The MBE method is a method in which each solid element constituting a compound semiconductor is heated and irradiated on a substrate in a high vacuum, and thus a pure crystal is easily obtained. On the other hand, the MOCVD method transports elements constituting a compound semiconductor in the form of a gas as an organic compound or hydride under normal pressure or a reduced pressure of about 1/10 atm. Form. Therefore, organic substances and hydrogen generated after the chemical reaction are easily taken into the compound semiconductor as impurities. In particular, C (carbon) in the organic substance is taken into the compound semiconductor as a p-type dopant.
[0004]
When a compound semiconductor is manufactured by the MOCVD method, Se, Si, or the like is generally used as the n-type dopant element, and Zn, Mg, C, or the like is generally used as the p-type dopant element. Although these dopants can be used relatively well by themselves, depending on the combination, when the adjacent layers are doped, complicated interdiffusion occurs.
[0005]
FIG. 6 shows a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser manufactured by a conventional MOCVD method. On the n-type GaAs substrate 101, an Se-doped n-type GaAs buffer layer 102, a Se-doped n-type AlGaAs cladding layer 103, an undoped AlGaAs active layer 104, a Zn-doped p-type cladding layer 105, and a Se-doped n-type AlGaAs block are formed by MOCVD. Layer 106 is formed. The n-type block layer 106 is removed in a stripe shape to form a current path 120, and a Zn-doped p-type cladding layer 108 and a Zn-doped p-type contact layer 109 are further formed. An n electrode 110 is formed on the lower surface, and a p electrode 111 is formed on the upper surface.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Such a conventional semiconductor laser has the following defects, and has been a cause of yield reduction and reliability reduction. As a first defect, the Zn-doped p-type cladding layer 105 to be p-type does not necessarily become p-type, but the conductivity type is inverted due to the mutual diffusion of Zn as the p-type impurity and Se as the n-type impurity. In some cases, the n-type cladding layer 103 and the n-type block layer 106 may be electrically short-circuited. As a second defect, the n-type cladding layer 103 becomes p-type in the vicinity of the active layer 104 in the stripe portion 120, so that an increase in operating current (deterioration of reliability) occurs during the accelerated deterioration test. There is a case.
[0007]
In order to suppress the above-described interdiffusion, the n-type impurity is generally replaced from Se to Si. Si is a dopant that hardly diffuses impurities, and also has an effect of suppressing diffusion of p-type impurities into the n-type layer at the pn interface.
[0008]
However, the effect of suppressing the diffusion of the p-type impurity into the n-type layer may cause the device characteristics to deteriorate. The case is shown below.
[0009]
Consider a case where the n-type impurity in FIG. 1 is replaced from Se to Si. In this case, the n-type impurity Si stays in the n-clad layer and the n-block layer for the effect of suppressing the diffusion of Si, and the p-type impurity stays in the p-cladding layer except that it slightly diffuses into the active layer. For this reason, the carrier concentration of the p-clad layer is substantially the same under the current stripe portion and the current block. On the other hand, in the Se doped element, the carrier concentration under the current block is lower than that in the stripe portion due to diffusion. For this reason, the Si-doped laser element has a drawback that the operating current is increased because the resistance of the p-type cladding layer is reduced and the leakage current is increased as compared with the Se-doped laser element.
[0010]
The present invention aims to solve the above problems. That is, the present invention provides a semiconductor laser device structure that can reduce the operating current without causing the p-type cladding layer to be n-inverted in the AlGaAs semiconductor laser device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The AlGaAs semiconductor laser device according to the present invention (invention 1) includes at least a Si-doped n-type cladding layer, an active layer, a first Zn-doped p-type cladding layer, and a current blocking layer on an n-type substrate by MOCVD. A semiconductor laser device in which a second p-type cladding layer is regrown after growing by a method and forming a stripe-shaped groove in the current blocking layer,
The current blocking layer achieves the above object by sequentially forming a Se-doped n-type first current blocking layer and a Si-doped n-type second current blocking layer.
The AlGaAs semiconductor laser device according to the present invention (invention 2) includes at least a Si-doped n-type cladding layer, an active layer, a first Zn-doped p-type cladding layer, and a second Zn-doped layer on an n-type substrate. Alternatively, an Mg doped p-type cladding layer is grown by MOCVD, a ridge is formed on the second cladding layer, and then a current blocking layer is regrown, wherein the current blocking layer includes Se The doped n-type first current blocking layer and the Si-doped n-type second current blocking layer are sequentially formed to achieve the above object.
[0012]
In the AlGaAs semiconductor laser device according to the present invention (invention 3), the amount of Zn impurity (set impurity concentration × film thickness of the first p-type cladding layer) of the first p-type cladding layer is the n-type first current. The above object is achieved by making the amount of Se impurity in the block layer larger than or equal to the amount of Se impurity (set impurity concentration × film thickness of the n-type first current 1 block layer).
[0013]
The AlGaAs-based semiconductor laser device according to the present invention (invention 4) achieves the above object by performing the regrowth using either the MOCVD method or the LPE method.
[0014]
That is, in the present invention, in an AlGaAs semiconductor laser fabricated by MOCVD, the cladding layer n-type dopant is Si, the n-type block layer is close to the pn interface, and the Se-doped n-type block is formed thereon. It is intended to be a double block of layers.
[0015]
Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
[0016]
The conventional defect is caused by the fact that Se, which is an n-type dopant, and Zn or Mg, which is a p-type dopant, easily cause mutual diffusion. That is, Zn doped in the p-type first cladding layer diffuses into the n-type cladding layer beyond the n-type block layer and the active layer 105 due to the influence of thermal history and the like. Then, Se in the n-type block layer and the n-type cladding layer diffuses into the p-type first cladding layer.
[0017]
According to the present invention, first, Se, which is an n-type cladding dopant, is replaced with Si, thereby preventing the p-type cladding dopant from diffusing into the n-type cladding. In addition, by using Se as the dopant of the n-type first block layer on the p-type cladding layer and Si as the dopant of the n-type second block layer thereon, first, Zn is placed on the n-type block side under the block layer. A pile-up phenomenon occurs in which both the p-type dopant and the n-type dopant are concentrated on the n-type block layer side of the pn interface. Zn in the cladding layer is further diffused into the n block layer, and the Se impurity amount (Se impurity concentration × n-type first cladding layer thickness) of the n-type first block layer and the Zn impurity amount (set Zn impurity concentration × p-type cladding). Diffusion occurs until the layer thickness is equal. In addition, when the impurity amount of Zn in the p-type cladding layer is larger than the impurity amount of Se in the first n-type block layer, Se does not diffuse into the p-cladding layer. The current blocking function is maintained in the second n-type block layer. Therefore, with this structure, the carrier concentration of the p-type cladding is high in the stripe portion, and the carrier concentration is low under the block layer. Therefore, confinement of current in the stripe portion is increased, and the operating current is reduced.
[0018]
[Embodiments of the Invention]
<Example 1>
1 is a cross-sectional view of the semiconductor laser device of Example 1. FIG.
This is a structure called a self-aligned type, and an n-type GaAs buffer layer 2 (1.5 × 10 18 / cm 3) having a thickness on an n-type GaAs substrate 1 (carrier concentration 2 × 10 18 / cm 3 ) by MOCVD. 0.5 μm setting), Si-doped n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 3 (carrier concentration 4 × 10 17 / cm 3 , thickness 1 μm setting), undoped Al 0.14 Ga 0.86 As activity Layer 4 (thickness 0.04 μm), Zn-doped p-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 5 (carrier concentration 4 × 10 17 / cm 3 , thickness 0.3 μm setting), Se-doped n-type first AlGaAs Block layer 6 (carrier concentration 2 × 10 18 / cm 3 , thickness 0.03 μm setting), Si-doped n-type second AlGaAs block layer 7 (carrier concentration 3 × 10 18 / cm 3 , thickness 0.8 μm setting). The n blocking layers 6 and 7 are removed in the form of stripes having a width of 4 μm to form current paths 20. Further, a Zn-doped p-type Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 8 (1.5 × 10 18 / cm 3 , thickness 1 μm setting) and a Zn-doped p-type GaAs contact layer 9 (4 × 10 18 / cm 3 and a thickness of 1 μm setting). After that, an n-electrode 10 is formed on the lower surface and a p-electrode 11 is formed on the upper surface, and then divided into bars. A light-reflecting film on both sides of the bar is coated with a reflective film, and further divided into chips to form individual elements. As a result, a semiconductor laser with a wavelength of 780 nm and an output of 5 mW is obtained.
[0019]
Here, the group III material is TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum), the group V material is AsH 3 (arsine), the n-type dopant material is SiH 4 (silane) and H 2 Se (hydrogen selenide), p DEZ (diethyl zinc) was used as the type dopant. The growth temperature is 750 ° C., the growth pressure is 76 Torr, and V / III = 120.
[0020]
In order to examine the doping concentration in the stripe, a sample having a width of 1000 μm was prepared. Further, in order to examine the doping concentration outside the stripe, a sample in which up to the Si-doped n-type AlGaAs block layer 7 was grown in the above process was prepared. The doping concentration was measured by SIMS (secondary ion mass spectrometry) analysis. FIG. 2 shows the profiles of SIMS Zn and Si in the stripe. Zn diffuses into the active layer, but does not diffuse into the n-clad layer 3. FIG. 3 shows the profile of Zn, Si, and Se outside the stripe, and FIG. 4 shows an enlarged view of the Se and Zn profile in FIG. 3 near the first n block. Zn diffuses in the n-type first block layer 6, but does not diffuse in the n-type second block layer 7, and Se and Si do not diffuse. The impurity concentration of Zn in the p-type cladding layer under the block layer is 4 × 10 16 / cm 3 , indicating that the impurity concentration is lower than that in the p-cladding under the stripe.
[0021]
When the operating current of the laser manufactured under these conditions was measured, it was 32 mA, and the characteristics were improved over the element (38 mA) in which the n-type block layer was prepared only by Si doping. The amount of increase in operating current when operating at an output of 5 mW · 70 ° C. for 200 hours was 0.1 mA, which was also better in characteristics than the Si-only block layer element (0.8 mA).
[0022]
In order to simplify the description of FIG. 1, some layers are omitted. Actually, there is an etching stop layer group consisting of two layers between the p-type first cladding layer and the n-type first block layer, and the n-type second block layer is an Si-doped layer having a mixed crystal ratio of about four layers. Although it is a group, illustration and description of the thin layers are omitted.
[0023]
The Al mixed crystal ratio of each layer is not limited to the values shown in the embodiments. For example, the active layer may be GaAs having an Al mixed crystal ratio of zero.
[0024]
Although a laser of 5 mW is used here, a 40 mW class high output laser can be obtained by slightly reducing the thickness of the active layer, and the optimum carrier concentration is almost the same.
[0025]
<Example 2>
In Example 2, the second growth in Example 1 was performed by the LPE method instead of the MOCVD method. This is the same until the layers up to the Si-doped n-type AlGaAs block layer 7 are formed and stripe-formed on the n-type GaAs substrate 2 by MOCVD. Further, an Mg-doped p-type second cladding layer 8 ′ (1.5 × 10 18 / cm 3 , 1 μm) and an Mg-doped p-type contact layer 9 ′ (4 × 10 18 / cm 3 , 1 μm) are formed by the LPE method. To do.
[0026]
As in Example 1, an experiment was performed in which the carrier concentrations of the n-type cladding layer and the p-type first cladding layer were changed, and almost the same result was obtained. The optimum value was obtained depending on whether the second growth was the MOCVD method or the LPE method. The variation was found to be slight.
[0027]
<Example 3>
FIG. 5 shows a cross-sectional view of an AlGaAs semiconductor laser manufactured by the MOCVD method of Example 3. This is a structure called a ridge type, and an Si-doped n-type GaAs buffer layer 52 (1 × 10 18 / cm 3) having a thickness is formed on an n-type GaAs substrate 51 (carrier concentration 2 × 10 18 / cm 3 ) by MOCVD. 0.5 μm setting), Si-doped n-type Al 0.5 Ga 0.5 As cladding layer 53 (4 × 10 17 / cm 3 , thickness 1 μm setting), undoped Al 0.14 Ga 0.86 As active layer 54 (thickness 0. 04 μm), Zn-doped p-type Al 0.5 Ga 0.5 As first cladding layer 55 (3 × 10 17 / cm 3 , thickness 0.3 μm setting), Zn-doped p-type GaAs etching stop layer 56 (1 × 10 18 / cm 3, thickness 0.003μm setting), Zn-doped p-type Al 0.5 Ga 0.5 As second cladding layer 58 (1.5 × 10 18 / cm 3, a thickness of 1μ Setting), Zn-doped p-type GaAs cap layer 59 (3 × 10 18 / cm 3, a thickness of 1μm setting) to form a. The cap layer 59 and the second cladding layer 58 are removed so that the striped ridge portion remains. Next, by MOCVD, Se-doped n-type first AlGaAs block layer 60 (1 × 10 18 / cm 3 setting, thickness 0.03 μm setting), Si-doped n-type second AlGaAs block layer 65 (3 × 10 18 / cm 3). Setting) and those formed on the cap layer 59 are removed. Further, a Zn-doped p-type contact layer 61 (3 × 10 18 / cm 3 setting) is formed by MOCVD. Thereafter, an n-electrode 63 is formed on the lower surface, and a p-electrode 64 is formed on the upper surface, and then divided into bars, and the light emitting surfaces at both ends of the bar are coated with a reflective film and further divided into chips.
[0028]
The operating current of the laser was measured and found to be 34 mA. There was no significant difference in characteristics between the self-aligned type and the ridge structure type.
[0029]
【The invention's effect】
The present invention provides a p-type cladding in an AlGaAs semiconductor laser in which a light emitting portion is fabricated by MOCVD, by making an n-type block layer a Se-doped and Si-doped double cladding layer in order from the side closer to the p-type cladding layer. This makes it possible to fabricate a semiconductor laser having good characteristics without n-type inversion of the layers with a high yield. As a result, cost reduction of semiconductor lasers and effective utilization of material resources were realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural cross-sectional view of a semiconductor laser of Examples 1 and 2. FIG.
FIG. 2 is a SIMS profile in a stripe structure of a semiconductor laser in Example 1.
FIG. 3 is a SIMS profile in the structure outside the stripe of the semiconductor laser in Example 1;
4 is an enlarged view of the SIMS profile of FIG. 3 in the vicinity of an n-type first current blocking layer.
5 is a structural sectional view of a semiconductor laser of Example 3. FIG.
FIG. 6 is a structural cross-sectional view of a conventional semiconductor laser.
[Explanation of symbols]
1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaAs buffer layer 3 Si-doped n-type cladding layer 4 active layer 5 p-type first cladding layer 6 Se-doped n-type first block layer 7 Si-doped n-type second block layer 8 p-type second 2 Cladding layer 9 p-type contact layer 10 n-electrode 11 p-electrode 20 current path 51 n-type GaAs substrate 52 n-type GaAs buffer layer 53 Si-doped n-type cladding layer 54 active layer 55 p-type first cladding layer 56 p-type GaAs etching Stop layer 58 p-type second cladding layer 59 p-type GaAs cap layer 60 Se-doped n-type first block layer 61 p-type contact layer 63 n-electrode 64 p-electrode 65 Si-doped n-type second block layer 101 n-type GaAs substrate 102 n-type GaAs buffer layer 103 Si-doped n-type cladding layer 104 active layer 105 p-type first cladding layer 106 Se Doped n-type block layer 108 p-type second cladding layer 109 p-type contact layer 110 n-electrode 111 p-electrode 120 Current path

Claims (4)

n型基板上に、少なくとも、Siドープn型クラッド層、活性層、第1のZnドープp型クラッド層、及び電流ブロック層をMOCVD法により成長させ、前記電流ブロック層にストライプ状の溝を形成した後、第2のp型クラッド層を再成長させた半導体レーザ素子であって、
前記電流ブロック層はSeドープn型第1電流ブロック層と、Siドープn型第2電流ブロック層とが順に形成されてなることを特徴とするAlGaAs系半導体レーザ素子。
On the n-type substrate, at least a Si-doped n-type cladding layer, an active layer, a first Zn-doped p-type cladding layer, and a current blocking layer are grown by MOCVD, and a stripe-shaped groove is formed in the current blocking layer. Then, a semiconductor laser element in which the second p-type cladding layer is regrown,
The AlGaAs semiconductor laser device, wherein the current blocking layer is formed by sequentially forming a Se-doped n-type first current blocking layer and a Si-doped n-type second current blocking layer.
n型基板上に、少なくとも、Siドープn型クラッド層、活性層、第1のZnドープp型クラッド層、及び第2のZnドープ又はMgドープのp型クラッド層をMOCVD法により成長させ、前記第2のクラッド層にリッジを形成した後、電流ブロック層を再成長させた半導体レーザ素子であって、
前記電流ブロック層は、Seドープn型第1電流ブロック層と、Siドープn型第2電流ブロック層とが順に形成されてなることを特徴とするAlGaAs系半導体レーザ素子。
On the n-type substrate, at least a Si-doped n-type cladding layer, an active layer, a first Zn-doped p-type cladding layer, and a second Zn-doped or Mg-doped p-type cladding layer are grown by MOCVD, A semiconductor laser device in which a current blocking layer is regrown after forming a ridge in the second cladding layer,
The AlGaAs semiconductor laser element, wherein the current blocking layer is formed by sequentially forming a Se-doped n-type first current blocking layer and a Si-doped n-type second current blocking layer.
前記第1のp型クラッド層のZn不純物量(設定不純物濃度×第1のp型クラッド層の膜厚)がn型第1電流ブロック層のSe不純物量(設定不純物濃度×n型第電流1ブロック層の膜厚)より大きいかもしくは等しくてなることを特徴とする請求項1、又は請求項2のいずれかに記載のAlGaAs系半導体レーザ素子。The amount of Zn impurity in the first p-type cladding layer (set impurity concentration × film thickness of the first p-type cladding layer) is the amount of Se impurity in the n-type first current blocking layer (set impurity concentration × n-type first current 1). 3. The AlGaAs semiconductor laser element according to claim 1, wherein the AlGaAs semiconductor laser element is larger than or equal to a thickness of the block layer. 前記再成長はMOCVD法又はLPE法のいずれかを用いてなされることを特徴とする請求項1、又は請求項2のいずれかに記載のAlGaAs系半導体レーザ素子。3. The AlGaAs semiconductor laser element according to claim 1, wherein the regrowth is performed using either MOCVD or LPE.
JP14143997A 1997-05-03 1997-05-30 AlGaAs semiconductor laser device Expired - Fee Related JP3634564B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14143997A JP3634564B2 (en) 1997-05-30 1997-05-30 AlGaAs semiconductor laser device
US09/073,106 US6181723B1 (en) 1997-05-07 1998-05-05 Semiconductor light emitting device with both carbon and group II element atoms as p-type dopants and method for producing the same
DE69841770T DE69841770D1 (en) 1997-05-07 1998-05-06 A semiconductor light-emitting device and manufacturing method therefor
EP98303545A EP0877455B1 (en) 1997-05-07 1998-05-06 Semiconductor light emitting device and method for producing the same
US09/705,108 US6351480B1 (en) 1997-05-07 2000-11-01 Semiconductor light emitting device and method for producing the same
US09/705,230 US6377598B1 (en) 1997-05-03 2000-11-01 Semiconductor light-emitting device and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14143997A JP3634564B2 (en) 1997-05-30 1997-05-30 AlGaAs semiconductor laser device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10335735A JPH10335735A (en) 1998-12-18
JP3634564B2 true JP3634564B2 (en) 2005-03-30

Family

ID=15291985

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP14143997A Expired - Fee Related JP3634564B2 (en) 1997-05-03 1997-05-30 AlGaAs semiconductor laser device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3634564B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3676965B2 (en) 1999-08-31 2005-07-27 シャープ株式会社 Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
US6834068B2 (en) 2001-06-29 2004-12-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor laser device and method for fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
JPH10335735A (en) 1998-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6181723B1 (en) Semiconductor light emitting device with both carbon and group II element atoms as p-type dopants and method for producing the same
US20050106771A1 (en) Group III-V compound semiconductor and group III-V compound semiconductor device using the same
JP3692269B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
US6940884B2 (en) Semiconductor laser device and fabricating method thereof
JP3652072B2 (en) Semiconductor laser element
US7436870B2 (en) Semiconductor laser device and method for manufacturing the same
JPH05291686A (en) Semiconductor laser
JP3659361B2 (en) Semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP3634564B2 (en) AlGaAs semiconductor laser device
US5586135A (en) Semiconductor laser having an AlGaInP cladding layer
JP3665911B2 (en) Semiconductor optical device manufacturing method and semiconductor optical device
JPH0846283A (en) Semiconductor laser manufacturing method
JP2865160B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser
JP3382817B2 (en) Semiconductor laser device
JP2728672B2 (en) Semiconductor laser device, double hetero wafer, and method of manufacturing the same
US7046708B2 (en) Semiconductor laser device including cladding layer having stripe portion different in conductivity type from adjacent portions
JP2780625B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser
JP2000269607A (en) Semiconductor laser and its manufacture
JP3206160B2 (en) Manufacturing method of semiconductor laser
CN121688553A (en) Tunneling junction layer structure for semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH114044A (en) Compound semiconductor epitaxial wafer and method of manufacturing the same
JPH08125285A (en) Semiconductor light emitting device
JP3703927B2 (en) Semiconductor laser element
JP2841599B2 (en) Semiconductor laser device
JPH08213695A (en) Semiconductor laser and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20041209

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20041214

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20041224

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees