CN101796699B - 半导体激光元件以及半导体激光元件制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种半导体激光元件(1)，其具备包含由III族空穴的扩散形成的混晶化部分的窗口区域(23)、和具有量子阱构造的有源层(15)的非窗口区域(24)，在窗口区域(23)上设置对规定的原子进行吸收而促进III族空穴的扩散的促进膜而形成混晶化部分，在有源层(15)的近旁侧的层掺杂对V族位置优先进行置换的杂质，窗口区域中的能带间隙和非窗口区域中的能带间隙的差是50meV以上。

Description

半导体激光元件以及半导体激光元件制造方法
技术领域
本发明涉及具备包含由III族空穴的扩散形成的混晶化部分的窗口区域和具有量子阱构造的有源层的非窗口区域、并在窗口区域上设置对规定的原子进行吸收而促进III族空穴的扩散的促进膜而形成混晶化部分的半导体激光元件以及半导体激光元件的制造方法。 
背景技术
以往以来，在对因有源层内的载流子的再结合所产生的光进行放大而使激光振荡的半导体激光元件中，有时光出射端面因较强的光密度而劣化，引起被称作COD(Catastrophic Optical Damage)的损伤。作为该对策，提案了通过增大光出射端面中的能带间隙(バンドギャップ)，而设置与有源层内部相比激光吸收较少的窗口区域的方法。 
近年来，对GaAs系半导体激光元件的窗口区域的形成，在堆积与窗口区域对应而形成并促进Ga的扩散的促进膜和与非窗口区域相对应而形成并抑制Ga的扩散的抑制膜后，进行规定的热处理而将与窗口区域相对应的区域混晶化的IFVD(Impurity Free Vacancy Disordering)法的技术(专利文献1参照)。 
【专利文献1】特开平7-122816号公报 
然而，即使是使用IFVD法而被混晶化后的窗口区域，也存在吸收与高次的能量振荡相对应的波长的激光的情况。为此，在过于严苛的条件下驱动半导体激光元件的情况下，因COD的产生而使得半导体激光元件劣化，存在不能够得到可靠性的高的半导体激光元件的问题。 
本发明鉴于上述以往技术的问题点而提出，其目的在于提供一种即使在过于严苛的条件下被驱动的情况下也抑制了COD产生并具有高的可靠性的半导体激光元件。 
发明内容
为了解决上述课题而达到目的，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，备有：包含由III族空穴的扩散形成的混晶化部分的窗口区域；以及具有量子阱构造的有源层的非窗口区域，通过在所述窗口区域上设置对规定的原子进行吸收并对所述III族空穴的扩散进行促进的促进膜而形成所述混晶化部分，所述窗口区域中的能带间隙和所述非窗口区域中的能带间隙的差是50meV以上。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，由III-V族化合物半导体形成，具备：包含由III族空穴的扩散而形成的混晶化部分的窗口区域；以及具有量子阱构造的有源层的非窗口区域， 
通过在所述窗口区域上设置对规定的原子进行吸收并对所述III族空穴的扩散进行促进的促进膜而形成所述混晶化部分， 
在由所述促进膜和所述有源层所夹着的层的至少所述有源层侧掺杂有杂质，所述杂质优先对V族位置进行置换且在所述混晶化部分形成时的热处理温度下扩散系数为3×10-14cm2/s以下。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，优先置换所述V族位置的杂质，被掺杂在形成于所述有源层的上侧的引导层的至少所述有源层侧。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，优先置换所述V族位置的杂质，被掺杂在形成于所述有源层的上侧的包覆层的至少所述有源层侧。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，在为了将载流子注入所述有源层而在所述有源层的上侧形成的接触层的至少所述有源层侧掺杂对所述V族位置进行优先置换的杂质。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，优先置换所述V族位置的杂质，是C(碳素)。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，该半导体激光元件具有隆脊构造。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件的特征在于，还具备：设置于 所述包覆层的中间或所述接触层的中间，使从外部注入的电流狭窄而供给到所述有源层的电流非注入层，所述包覆层或所述接触层，具有：在其上形成有所述电流非注入层的第1层；在所述电流非注入层形成后进行650℃以上的表面清浄化处理后而再生长的第2层、或进行650℃以上的温度域中的再生长而形成的第2层。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件制造方法是备有包含由III族空穴的扩散形成的混晶化部分的窗口区域、和具有量子阱构造的有源层的非窗口区域的半导体激光元件制造方法，其特征在于，至少包含：促进膜形成工序，其中在所述窗口区域上形成对规定的原子进行吸收并对所述III族空穴的扩散进行促进的促进膜；以及杂质含有层形成工序，其中在所述有源层的近旁侧形成掺杂有优先对V族位置进行置换的杂质的层。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件制造方法的特征在于，所述杂质含有层形成工序中，形成掺杂了C(碳素)的层。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件制造方法的特征在于，所述杂质含有层形成工序，形成如下层的至少其中之一：将在所述有源层的上侧形成的引导层的至少所述有源层侧的一部分占据的层、将在所述有源层的上侧形成的包覆层的至少所述有源层侧的一部分占据的层、对为了将载流子注入所述有源层而在所述有源层的上侧形成的接触层的至少所述有源层侧的一部分进行占据的层。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件制造方法的特征在于，还包含：电流非注入层形成工序，其中形成电流非注入层，该电流非注入层设置在所述包覆层的中间或所述接触层的中间，并使从外部注入的电流狭窄化而供给到所述有源层，所述杂质含有层形成工序包括：第1层形成工序，其中形成在其上设置有电流非注入层的所述包覆层的第1层、或在其上设置有电流非注入层的所述接触层的第1层；第2层形成工序，其中在电流非注入层形成工序后，进行650℃以上的表面清浄化处理后的再生长处理或650℃以上的温度域中的再生长处理，并形成所述包覆层的第2层或所述接触层的第2层。 
另外，本发明所涉及的半导体激光元件制造方法的特征在于，还包含：在900℃以上的热处理温度下对所述III族空穴进行扩散而进行所述窗口区 域的混晶化的热处理工序。 
根据本发明，通过在有源层的近旁侧的层掺杂优先对V族位置进行置换的杂质，而防止窗口区域中的混晶化促进的劣化和非窗口区域中的混晶化抑制的劣化，并能够增大窗口区域中的能带间隙和非窗口区域中的能带间隙的差，并能够实现一种即使在过于严苛的条件下被驱动的情况下也抑制了COD产生并具有高的可靠性的半导体激光元件。 
附图说明
图1是实施方式1所涉及的半导体激光元件的立体图。 
图2是图1所示的半导体激光元件的横剖面图。 
图3是图1所示的半导体激光元件的纵剖面图。 
图4是对实施方式1所涉及的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图5是对实施方式1所涉及的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图6是对实施方式1所涉及的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图7是对实施方式1所涉及的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图8是对实施方式1所涉及的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图9是对以往技术所涉及的半导体激光元件中的空穴以及晶格间Zn的扩散进行说明的图。 
图10是表示以往技术所涉及的半导体激光元件的窗口区域以及非窗口区域中的光吸收量的波长变化的图。 
图11是表示以往技术所涉及的半导体激光元件中激光的强度变化量的时间依存的图。 
图12是对实施方式1所涉及的半导体激光元件中的空穴以及C的扩散进行说明的图。 
图13是表示实施方式1所涉及的半导体激光元件的窗口区域以及非 窗口区域中的光吸收量的波长变化的图。 
图14是表示实施方式1所涉及的半导体激光元件的窗口区域和非窗口区域中的RTA的热处理温度和能量偏移量的关系的图。 
图15是表示实施方式1所涉及的半导体激光的脉冲驱动中的光输出特性的图。 
图16是表示本实施方式1所涉及的半导体激光的老化试验结果的图。 
图17是表示实施方式1所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图18是表示图17所示的半导体激光元件的窗口区域和非窗口区域中的RTA的热处理温度和能量偏移量的关系的图。 
图19是对图17所示的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图20是对图17所示的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图21是对图17所示的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图22是对图17所示的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图23是对图17所示的半导体激光元件的制造方法进行说明的图。 
图24是表示对实施方式1所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图25是实施方式2所涉及的半导体激光元件的横剖面图。 
图26是对图17所示半导体激光元件中的再生长界面的状态进行说明的图。 
图27是表示图25所示的半导体激光元件的窗口区域和非窗口区域中的RTA的热处理温度和能量偏移量的关系的图。 
图28是实施方式1中的C、实施方式2中的Zn、以往技术中的Zn的离开有源层的距离和杂质的掺杂浓度的关系的图。 
图29是表示实施方式2所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图30是表示实施方式2所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图31是表示实施方式2所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图32是表示实施方式2所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图33是表示实施方式1、2所涉及的半导体激光元件的横剖面图的其他例的图。 
图中： 
1、201  半导体激光元件 
2  高反射膜 
3  低反射膜 
4  激光 
11 基板 
12  n-缓冲层 
13  n-包覆层 
14  n-引导层 
15  有源层 
15a  下部阻挡层 
15b  量子阱层 
15c  上部阻挡层 
16  p-引导层 
17  p-包覆层 
18  p-接触层 
19  绝缘层 
20  上部电极 
21  下部电极 
23  窗口区域 
24  非窗口区域 
25  促进膜 
26  抑制膜 
116  p-引导层 
117  p-包覆层 
118  p-接触层 
138a p-第1接触层 
138b p-第2接触层 
139  电流非注入层 
140  SiO2膜 
147a p-第1包覆层 
147b p-第2包覆层 
238a p-第1接触层 
238b p-第2接触层 
247b p-第2包覆层 
248  p-接触层 
257  p-包覆层 
具体实施方式
以下，参照附图，对作为本发明的实施方式的使用IFVD法而形成的半导体激光元件进行说明。另外，并非利用该实施方式限定本发明。另外，附图的记载中，对于同一部分附加同一的符号。另外，附图是示意性的，需要留意各层的厚度和宽的关系、各层的比率等，与现实不同。在附图的相互间，也包含互相尺寸的关系、比率不同的部分。 
(实施方式1) 
首先，对实施方式1所涉及的半导体激光元件进行说明。实施方式1所涉及的半导体激光元件，在为了相对于有源层注入正孔而形成的层中，作为杂质掺杂了C(碳素)。图1是本实施方式1所涉及的半导体激光元件的立体图，图2是图1所示的半导体激光元件1的横剖面图，图3是图1所示的半导体激光元件的纵剖面图。 
如图1所示，本实施方式1所涉及的半导体激光元件1，具有使电流狭窄为条带状的隆脊构造，在激光4的反射侧形成高反射膜2，在激光的出射侧形成低反射膜3。半导体激光元件1内部所产生的激光以及由高反射膜2所反射的激光，透过低反射膜3，而出射到外部。 
接下来，参照图2以及图3，对图1所示的半导体激光元件1的构造进行说明。如图2以及图3所示的那样，半导体激光元件1是在作为n型 GaAs基板的基板11上，顺次层积n-缓冲层12、n-包覆层13、n-引导层14、有源层15、p-引导层16、p-包覆层17、p-接触层18、绝缘层19。另外，半导体激光元件1中，在p-接触层18的上部形成上部电极20，并在基板11的下部形成下部电极21。另外，在对有源层15层积p型的包覆层一侧也即有源层15的上侧形成的p-引导层16、在对有源层15层积p型的包覆层一侧形成的p-包覆层17以及在为了对有源层15注入正孔而形成的p-接触层18，作为杂质掺杂着C。如图2以及图3所示的那样，半导体激光元件1，将注入到有源层15的电流狭窄为条带状，并且，具有作为沿着条带的光波导而发挥功能的隆脊构造，包含p-包覆层17的上层以及p-接触层18的层区域的激光出射方向和垂直方向的宽被加工为变窄的梯形(メサ)形状。在半导体激光元件1，在光出射端面，设置与非窗口区域24相比激光的吸收较少的窗口区域23。窗口区域23，包含利用III族空穴的扩散而形成的混晶化部分，非窗口区域24，具有量子阱构造的有源层15而不包含混晶化部分。在窗口区域23中，利用混晶化，以非窗口区域24的能带间隙的差为50meV以上的方式增大窗口区域23的能带间隙而抑制激光的吸收，并防止COD的产生。 
基板11的材料中包含n-GaAs。n-缓冲层12是为了在基板11上生长高品质的外延层的层积构造而有必要的缓冲层，并在层材料中包含n-GaAs。n-包覆层13和n-引导层14，以实现相对于层积方向的任意的光闭入的状态的方式，而决定折射率和厚度，并在层材料中包含n-AlGaAs。n-引导层14的Al组成希望是20％以上而不足40％。n-包覆层13的Al组成，与n-引导层14的Al组成相比变得较大，而将折射率设得较小，是普通的。形成了本发明中的窗口区域后的大输出水平多模式振荡元件中，n-引导层14的膜厚，优选为是200nm以上，例如400nm左右。n-包覆层13的厚度也可以是1μm以上3μm左右。n-引导层14，虽然有时也使用不故意掺杂的高纯度层的情况，但是将n-引导层14的厚度设定为100nm以上的情况下，残留杂质的影响较大，实施掺杂也可以。 
有源层15具备下部阻挡层15a、量子阱层15b、上部阻挡层15c。下部阻挡层15a以及上部阻挡层15c，具有在量子阱层15b中闭入载流 子的障壁(障壁)的功能，将没有故意掺杂的高纯度的AlGaAs作为材料而包含。量子阱层15b，将没有故意进行掺杂的高纯度的InGaAs作为材料而包含。量子阱层15b的In组成以及膜厚，利用由下部阻挡层15a及上部阻挡层15c的组成所决定的势阱的构造，而决定被闭入的载流子的发光再结合能量。上述，对单一的量子阱层(SQW)的构成进行说明，但是也存在将量子阱层15b和下部阻挡层15a以及上部阻挡层15c的积层以所望的次数重复的多段量子阱层(MQW)的构成的情况。另外，上述中，对没有进行故意掺杂的纯度层中的构成进行了说明，但是也存在在量子阱层15b、下部阻挡层15a以及上部阻挡层15c故意添加宿主、受主的情况。此外，存在下部阻挡层15a和n-引导层14是同一的组成的情况，另外，存在上部阻挡层15c和p-引导层16是同一的组成的情况，但是也并不一定构成下部阻挡层15a、上部阻挡层15c。 
关于p-引导层16和p-包覆层17，以与上述的n-包覆层13和n-引导层14成对、并实现对于层积方向的任意的光闭入的状态的方式，决定折射率和厚度。p-引导层16和p-包覆层17，在层材料中包含p-AlGaAs。p-引导层16的Al组成，优选为通常是20％以上，优选为是30％以上。该理由是处于如下缘故：即在窗口区域23中，因用混晶化的工序而变化的能带间隙的变化量即能量偏移较大，能够得到以较高的选择性适当地进行窗口区域23中的混晶化的结果。p-包覆层17的Al组成，通常是40～50％左右，将层中的光场(フィ一ルド)沿n-包覆层13的方向错位而减小波导损失，因此p-包覆层17的Al组成，以与n-包覆层13相比较大地被设定。p-引导层16的Al组成，以与p-包覆层17的Al组成相比较小地被设定。本发明中的形成了窗口区域的大输出水平多模式振荡元件中，优选为p-引导层16的膜厚是200nm以上，例如400nm左右。p-包覆层17的厚度也可以是1～2μm左右。另外，虽然有时p-引导层16使用没有进行故意掺杂的高纯度层，但是在将引导层的厚度设定为100nm以上的情况下，因残留杂质而引起的导电性变动的影响较大，因此为了提高制造再现性，实施故意的掺杂也可以。 
这里，在p-包覆层17以及p-引导层16作为受主杂质而掺杂有碳素(C)。但是p-引导层16的C浓度被设定为0.1～1.0×1017cm-3， 0.5～1.0×1017cm-3左右较为合适。p-包覆层17被设定为1.0×1017cm-3以上。 
p-接触层18，用于使p-包覆层17和上部电极20实现欧姆(ォ一ミック)接触。p-接触层18的层材料中包含p-GaAs。并在p-接触层18中掺杂高浓度的C，藉此能够实现欧姆接触。 
接下来，参照图4～图8，对半导体激光元件1的制造方法进行说明。首先，如图4所示的那样，利用外延生长，在基板11上，形成n-缓冲层12、n-包覆层13、n-引导层14、有源层15、p-引导层16、p-包覆层17、p-接触层18。另外，在p-引导层16、p-包覆层17、p-接触层18上，作为杂质掺杂C(碳素)。 
并且，使用触媒CVD(Chemical Vapor Deposition)法而在p-接触层18上堆积例如100nm的SiNx。该SiNx，按照化学计量(ストィキォメトリ)组成N的比率较高，并以将作为原料的硅烷和气态氨的流量富氨(ァンモニァリッチ)的状态进行成膜。其后，进行光平版印刷(フォトリソグラフィ)工序以及蚀刻工序，而除去与窗口区域23相对应的区域以外的SiNx，并如图5所示的那样，形成促进膜25。促进膜25，是以富N条件成膜的SiNx，因此成为较为稀薄(疎な)的膜。另外，促进膜25，需要包含出射激光的端面而形成，并以从激光出射侧观察覆盖有源层15的方式，在半导体激光元件1的平面种形成为晶格状、条带状。并且，堆积例如30n m的使用触媒CVD法而在p-接触层18以及促进膜25上以富Si条件成膜的SiNx，形成抑制膜26。该SiNx，按照化学计量组成Si的比率较高。抑制膜26，由触媒CVD法所形成，而成为致密的膜。另外，也可以，以比促进膜25在先的方式对形成抑制膜26的SiNx进行成膜，并将与窗口区域23相对应的SiNx除去而形成抑制膜26，此后形成促进膜25。 
接下来，进行例如915℃、30秒的短时间热处理(RTA：Rapid ThermalAnneal)。由于促进膜25是稀薄的膜，因此能够对扩散后的Ga进行吸收。为此，利用该RTA而使得位于促进膜25下方的各层的Ga被促进膜25所吸收，在促进膜25的下方接触的p-接触层18的表面上产生空穴，该空穴在有源层15中扩散。并且，位于促进膜25的下方的量子阱层15b被混 晶化，并如图6所示的那样，形成窗口区域23。如此，促进膜25，具有对Ga进行吸收并促进空穴的扩散、并促进窗口区域23中的混晶化的功能。相对于此，在没有形成促进膜25的区域中，按照与p-接触层18相接的方式形成抑制膜26。抑制膜26是致密的膜，因此不吸收Ga，而抑制了Ga的扩散。该结果，在没有形成促进膜25的区域中，没有产生空穴，因此不进行混晶化，而成为不包含混晶化部分的非窗口区域24。如此，抑制膜26具有对非窗口区域24中的混晶化进行抑制的功能。 
接下来，除去促进膜25、抑制膜26，如图7所示的那样，进行光平版印刷(フォトリソグラフィ)工序以及蚀刻工序，并将与上部电极20接触的区域以外的p-接触层18和p-包覆层17的上层除去，而形成隆脊构造。形成绝缘层19后，进行光平版印刷工序以及蚀刻工序，并如图8所示的那样，将与上部电极20相接触的区域以外的绝缘层19除去。并且，形成上部电极20以及下部电极21后，将半导体晶片劈开，在劈开面形成高反射膜2以及低反射膜3后，对每个半导体激光元件1进行切割，而成为最终的半导体激光元件1。 
如上述那样，本实施方式1所涉及的半导体激光元件1中，在作为有源层15的近旁侧的层的p-引导层16、作为p-引导层16的上层的p-包覆层17以及p-接触层18作为杂质而掺杂C。 
这里，图9所示的以往技术所涉及的半导体激光元件中，在p-引导层116、p-包覆层117、p-接触层118中，作为杂质掺杂将III族位置优先置换的Zn。Zn除了具有较大的扩散系数、并易于进行杂质扩散外的特性外，还具有容易产生晶格间原子，且所产生的晶格间原子的扩散速度较大的特性。这里，促进膜25的促进功能是适当地发挥功能的情况下，如图9的箭号Y0所示的那样，利用占据了III族的Ga的扩散而产生的III族空穴31a到达有源层15而形成窗口区域。并且，图9的箭号Y2所示的那样，存在所产生的晶格间Zn30b与III族空穴31b再结合的情况。晶格间Zn30b与III族空穴31b，都是III族系，具有易于再结合的倾向。特别是Zn，容易产生晶格间原子，所产生的晶格间原子的扩散速度较大，因此，考虑晶格间Zn和III族空穴多量地再结合的情况。该情况中，空穴浓度降低，没有足够的空穴到达有源层15。该结果是，促进膜25的促进功能劣 化，得到窗口区域23中较大的能带间隙。 
另外，Zn容易扩散，因此如图9的箭号Y1所示的那样，存在所产生的晶格间Zn30a因IFVD法中的RTA而到达有源层15的情况。该情况，妨碍有源层15中的量子阱层15b的激光振荡性能。此外，因为晶格间Zn30a的产生，基于抑制膜26的混晶化的抑制功能的劣化也产生，非窗口区域24的能带间隙变大。如此，以往技术中，不能够足够地得到窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差。 
该结果是，如在以往技术中，表示窗口区域中的光吸收量的波长变化的图10的曲线lsp所示的那样，在窗口区域中，存在光吸收量的波长变化比设定向更长波长侧偏移的情况，也存在对被振荡的激光的波长近旁的光进行吸收的情况。另外，如表示非窗口区域中的光吸收量的波长变化的图10的曲线ldp所示的那样，在非窗口区域中，存在光吸收量的波长变化向比设定的激光波长更短波长侧偏移的情况。 
为此，如图10所示的那样，以往技术中，存在窗口区域和非窗口区域中的吸收光的波长差Δλp成为较小的值，产生窗口区域中的激光的吸收，并引起由COD产生的半导体激光元件的劣化的情况。特别是，在以过于严苛的条件驱动半导体激光元件的情况下，有时振荡比作为所设定的激光的波长的与第1的量子准位相对应的波长λ1更短波长的与第2的量子准位相对应的波长λ2的激光。以往技术中，如曲线lsp所示的那样，窗口区域中，对该波长λ2的激光进行吸收，而产生COD。另外，在窗口区域中，不仅波长λ2，也振荡比与第1的量子准位相对应的波长λ1更短波长即与由光空穴(ラィトホ一ル)等引起的高次能量振荡相对应的波长的激光的情况，该波长的光被吸收。该结果，在以往技术中，存在如下问题：即如图11中的激光的强度(Pf)变化量的时间依存性所示的那样，在短时间中激光的强度降低，不能够得到维持了可靠性的高度的长寿命的半导体激光元件。 
相对于此，本实施方式1所涉及的半导体激光元件1中，在p-引导层16、p-包覆层17、p-接触层18中，将作为杂质掺杂了对置换V族位置优先地进行的C。该C的扩散系数非常小。例如950℃的热处理下中的C的扩散系数是3×10-14cm2/s以下。这里，将杂质的扩散系数作 为D，将扩散时间作为t的情况下，杂质的扩散程(拡散長)为(Dt) 1/2。具体来说，在将在某RTA温度具有3×10-14cm2/s的扩散系数的杂质进行30秒间热处理的情况下，该杂质的扩散程使用(Dt)1/2而进行计算的结果，为大约9.5nm。通常，将有源层15作为基准的约9.5nm的范围的材料层不掺杂杂质，因此具有3×10-14cm2/s的扩散系数的杂质到达不了有源层15。因此，具有3×10-14cm2/s的扩散系数的C，即使是进行RTA的情况，也不进行如图12的箭号Y5所例示的那样的向有源层15的移动。为此，如半导体激光元件1那样，即使在作为有源层15的上层的p-引导层16掺杂C的情况下，也不因为该掺杂的C而妨碍量子阱层15b的激光振荡功能以及抑制膜26的抑制功能。因此，在非窗口区域中，能带间隙的増加适当地被抑制。 
另外，C是IV族的原子，但是在GaAs等V族元素是As的III-V族化合物半导体中，进入V族位置而成为受主。C在GaAs中，优先地对与占据了被促进膜25所吸收的III族的Ga不同族的V族位置进行置换。为此，将V族位置占据的C，难于与因Ga向促进膜25的扩散而产生的III族空穴31c、31d再结合。因此，与窗口区域相对应的区域中，空穴浓度不因再结合而降低，并如箭号Y6、Y7所示的那样，所产生的III族空穴31c、31d顺利地到达有源层15而适当地形成窗口区域。该结果，由于不因作为杂质而被使用的C阻碍促进膜25的促进功能，因此能够得到窗口区域23中较大的能带间隙。 
图13是表示半导体激光元件1的窗口区域以及非窗口区域中的光吸收量的波长变化的图。图13中，曲线ldn表示非窗口区域中的光吸收量的波长变化，曲线lsn表示窗口区域中的光吸收量的波长变化。本实施方式1中，作为杂质使用C的结果是，促进膜25的促进功能适当地发挥功能，窗口区域中的混晶化充分地进行，抑制膜26的抑制功能也适当地发挥功能。该结果，窗口区域和非窗口区域中的吸收光的波长差Δλn，与以往技术相比，能够得到较大的值。换言之，半导体激光元件1中，能够足够地得到窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差。此外，如曲线lsn所示的那样，在窗口区域中，不产生与第2量子准位相对应的波长λ2等高次的能量振荡相对应的波长的激光的吸收。因此，即使在过于 严苛的条件下被驱动而产生高次能量振荡的情况下，在窗口区域中，与该高次能量振荡相对应的波长的激光也不被吸收，不产生COD。另外，抑制膜26的抑制功能也适当地发挥功能，因此在非窗口区域中，如曲线ldn所示的那样，如显示出按照设定的吸收特性，并能够高精度地对所设定的波长的激光进行振荡。 
实际地，对半导体激光元件1的窗口区域以及非窗口区域中的能带间隙进行说明。图14是表示半导体激光元件1的窗口区域和非窗口区域中的为了进行混晶化而进行的RTA的热处理温度和能量偏移量的关系的图。能量偏移量是因混晶化的工序而变化的能带间隙的变化量。图14表示针对p-引导层16中的有源层15侧的C的掺杂量是5×1016cm-3、p-包覆层17中的有源层15侧的C的掺杂量是5×1017cm-3、p-接触层18中的有源层15侧的C的掺杂量是3×1019cm-3的半导体激光元件1的结果。 
在适当进行混晶化的促进的情况下，窗口区域中，与混晶化前相比，混晶化后能带间隙变得较大，因此显示出较大的能量偏移量。如前述那样，本实施方式1中，通过将C作为杂质而掺杂，能够适当进行窗口区域中的混晶化的促进。并如图14所示的那样，窗口区域中，在900℃以上的热处理温度下进行RTA的情况下，能量偏移量为60meV以上，并能够增大能带间隙。 
另一方面，在适当进行混晶化的抑制的情况下，在非窗口区域中，被混晶化前后的能带间隙难于产生较大的变化，因此显示出较少的能量偏移量。如前述的那样，本实施方式1中，通过将C作为杂质而掺杂，能够适当进行非窗口区域中的混晶化的抑制。为此，如图14所示的那样，非窗口区域中，在RTA的热处理温度为900℃的情况下，几乎不能够确认到能量偏移，即使是RTA的热处理温度950℃的高温下也不过显示出20meV左右的能量偏移量。 
另外，如果窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差，是50meV以上，则能够抑制窗口区域中的激光的吸收，并能够防止COD的产生。可是，即使采用窗口构造而抑制端面的光吸收的情况下，端面区域是容易产生局部的温度上升的区域，较多情况下不可避免地产生与发光强度 的上升相伴的局部的温度上升。若温度上升，则半导体的能带间隙小到(-0.5)meV/℃左右，因此所形成(作りこまれた)窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙和的差相抵消。为此，若能够使窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差为70meV，则若设非窗口区域和窗口区域的温度差为ΔTw，则即使ΔTw为20℃左右也被容许。此外，若能够使窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差为100meV，则即使ΔTw大到50℃左右也是容许的。因此，使窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差越大，越能够实现高输出的元件。如此，窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差，有必要是50meV以上，但是更优选为是70meV，此外更优选为是100meV。如图14所示的那样，半导体激光元件1中，通过在900℃以上的热处理温度下进行RTA，窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差，能够成为50meV以上。另外，可知：与能带间隙的能量差为70meV，100meV相当的热处理温度，在图14的例中，分别是在利用905℃、925℃左右的热处理而实现的。 
因此，本实施方式1中，通过在900℃以上进行RTA，能够得到50meV以上的窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差，并能够防止COD的产生。 
实际地对本实施方式1中的半导体激光元件1的激光的输出特性进行说明。图15是表示本实施方式1所涉及的半导体激光元件1即窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差为65meV的窗口构造激光，与作为参照没有窗口区域的激光的脉冲驱动中的光输出特性的图。图15是针对表示图14的结果的半导体激光元件1中900℃30秒下进行RTA处理后的半导体激光元件的结果。如图15所示的那样，在如成为过于严苛的条件的方式慢慢地增加驱动电流的情况下，没有窗口区域的激光中在驱动电流为17A附近，产生COD，而引起破坏。相对于此，作为本实施方式1所涉及的半导体激光元件1的窗口构造激光器中，即使将驱动电流增加到作为测定极限的30A的情况下，也不产生COD，能够正常地输出激光。 
另外，图16是表示本实施方式1所涉及的半导体激光元件1即窗口区域的能带间隙和非窗口区域的能带间隙的差为60meV的窗口构造激光，与作为参照的没有窗口区域的激光的老化试验结果的图。图16是针对显 示出了图14的结果的半导体激光元件1中900℃30秒下进行RTA处理后的半导体激光元件1的结果。图16表示将驱动电流以6A、7A、8A、9A这样的阶梯状上升的情况下的光输出的变化率的时间依存性。如图16那样，在以成为更严苛的条件的方式提高驱动电流的情况下，没有窗口区域的激光中，在短时间内激光的强度降低，不能够得到维持了高的可靠性的长寿命的半导体激光元件。相对于此，作为本实施方式1所涉及的半导体激光元件1的窗口构造激光器，即使在以成为更过于严苛的条件方式提高驱动电流的情况下，在直至测试终了的长时间之间，也能够较高地维持激光的强度。也即，作为本实施方式1所涉及的半导体激光元件1的窗口构造激光器，能够在维持高的可靠性的同时维持较长的寿命。 
如此，本实施方式1中，在对有源层层积p型的包覆层侧形成的层中不是将Zn而是将将C作为杂质而掺杂，由此能够适当地进行窗口区域中的混晶化的促进以及非窗口区域中的混晶化的抑制。该结果是，本实施方式1中，即使在过于严苛的条件下被驱动的情况下，也能够实现防止了COD的产生后的可靠性高的半导体激光元件。 
另外，作为本实施方式1，不限于对所谓的隆脊构造的半导体激光元件1进行说明，也可以是具有电流狭窄化功能的层的半导体激光元件。该情况，如图17所示的那样，作为杂质掺杂C的p-第1接触层138a和作为杂质掺杂C的p-第2接触层138b之间设置电流非注入层139。并且，在p-第1接触层138a以及电流非注入层139上，形成以比p-第1接触层138a更高的浓度掺杂C的p-第2接触层138b以及上部电极20。也即，为了将载流子注入到有源层15而在有源层15的上侧形成的p-第1接触层138a和p-第2接触层138b的有源层15侧，掺杂将V族位置优先置换的C。p-第1接触层138a以及p-第2接触层138b的层材料中包含p-GaAs。电流非注入层139，是将隔着上部电极20而从外部注入的电流狭窄化而供给到有源层15的层，并与水平方向相关提高量子阱层15b中的载流子密度。并防止从上部电极20注入的电流通过内部，因此电流非注入层139，在层材料中包含导电型为n型的n-GaAs。 
如图17所示的那样，与具备具有电流狭窄功能的层的半导体激光元件的情况同样，同在对有源层15层积p型的包覆层的一侧形成的层，不 是将Zn而是将C作为杂质而掺杂，能够适当进行窗口区域中的混晶化的促进以及非窗口区域中的混晶化的抑制。该结果，如图18所示的那样，窗口区域23中，能够得到较大的能量偏移量，非窗口区域24中，能够降低能量偏移量。该情况，如图18所示的那样，通过以915℃以上进行RTA，能够得到50meV以上的窗口区域23的能带间隙和非窗口区域24的能带间隙的差，并与半导体激光元件1同样，能够实现防止了COD的产生的可靠性高的半导体激光元件。另外，能带间隙的能量差，需要是50meV以上，但是更优选为是70meV，此外更优选为是100meV。在图18的例中，在930℃附近实现能量差70meV，在950℃附近实现能量差100meV。其中，在图18的例中，在950℃附近实现了能量差100meV，但是有时非窗口区域的偏移量达到20meV，元件性能也稍有劣化。 
这里，参照图19～图23，对图17所示的半导体激光元件的制造方法进行说明。首先，如图19所示的那样，在基板11上，利用外延生长，而形成：形成了n-缓冲层12、n-包覆层13、n-引导层14、有源层15、p-引导层16、p-包覆层17、p-第1接触层138a、电流非注入层139的n-GaAs层。并且，形成SiO2膜140后，进行光平版印刷(フォトリソグラフィ)工序以及蚀刻工序，而除去与电流非注入层139相对应的区域以外的SiO2膜140，并如图20所示的那样，将SiO2膜140作为蚀刻掩膜，而进行蚀刻工序，而形成电流非注入层139。另外，蚀刻掩膜，并不一定是SiO2膜，也可以将接下来的工序中形成的促进膜25作为刻掩膜。另外，也可以不形成SiO2膜，而仅仅形成抗蚀剂。其后，如图21所示的那样，与图5以及图6所示的方法同样形成促进膜25以及抑制膜26后利用RTA处理而进行混晶化，并形成窗口区域23以及非窗口区域24。并且，如图22所示的那样，将促进膜25以及抑制膜26除去，并对p-第1接触层138a以及电流非注入层139的表面进行表面清浄化处理后，如图23所示的那样，对p-GaAs进行再生长而形成p-第2接触层138b，并形成上部电极20以及下部电极21。另外，在再生长界面，也可以为了进行电流非注入层139中的蚀刻后的表面氧化防止而设置GaAs薄膜层。另外，图21所示的促进膜25形成、抑制膜26形成、RTA处理以及促进膜25以及抑制膜26除去工序，不限于在形成电流非注入层之后，例如， 也可以在形成电流非注入层139的n-GaAs层形成后进行，也可以在p-第2接触层138b形成后进行。上述的工序，如果是形成上部电极20之前，在能够将有源层15混晶化时刻足矣。 
另外，图17中作为备有具有电流狭窄功能的层的半导体激光元件，对水平光模式是多模式(以下，称作‘多模’)的半导体激光元件进行了说明，但是当然也可以如图24所示的那样，是水平光模式是单一模式(以下，称为‘单模’。)的半导体激光元件。该情况，图24所示的那样，在掺杂了C后的p-第1包覆层147a和掺杂了C后的p-第2包覆层147b之间设置电流非注入层139。也即，在形成于有源层15的上侧的p-第1包覆层147a和p-第2包覆层147b的有源层15侧，掺杂将V族位置优先置换的C。与图2所示的单一模式型的半导体激光元件的情况同样，在对有源层15层积p型的包覆层的一侧形成的层中，掺杂C，而能够充分地得到窗口区域23的能带间隙和非窗口区域24的能带间隙的差，并能够实现防止了COD的产生的可靠性高的半导体激光元件。 
(实施方式2) 
接下来，对实施方式2进行说明。实施方式2所涉及的半导体激光元件在有源层的近旁侧的层掺杂C，并在比掺杂了C的层更靠上部电极侧形成的层中掺杂Zn。 
图25是本实施方式2所涉及的半导体激光的横剖面图。如图25所示的那样，本实施方式2所涉及的半导体激光元件201，是备有具有电流狭窄功能的层的半导体激光元件，并在p-第1接触层138a以及电流非注入层139上，形成作为杂质掺杂了Zn后的p-第2接触层238b。半导体激光元件201中，使用与图19以及图20所示的方法同样的方法，形成电流非注入层139。其后，对p-第1接触层138a以及电流非注入层139进行表面清浄化处理后，使p-GaAs再生长，而形成掺杂了Zn后的p-第2接触层238b。并且，使用与图21以及图22所示的方法同样的方法，形成窗口区域23以及非窗口区域24。其后，形成上部电极20以及下部电极21。 
如此，图25所示的半导体激光元件201，作为实施方式1所涉及的图 17所示的半导体激光元件中的p-第2接触层138b，具有形成了将Zn作为杂质而掺杂的p-第2接触层238b的构造。 
可是，在图17所示的半导体激光元件中，C作为杂质而被掺杂的p-第2接触层138b通过在p-第1接触层138a以及电流非注入层139上再生长而被形成。该情况下，通过添加CCl4、CBr4等的卤化碳，使用T MGa、T MAs等半导体构成材料的有机金属起源的碳，而进行向GaAs的C的掺杂。这里，为了实现与上部电极的欧姆接触，而需要在p-第2接触层138b上掺杂高浓度的C。例如，相对于p-第1接触层138a的载流子浓度为1×1018cm-3，p-第2接触层138b的载流子浓度是1×1019cm-3。为了将这样高浓度的C顺利地掺杂在GaAs中，需要在600℃以下左右的较低的低温区域进行再生长而形成p-第2接触层138b。 
然而，对于备有具有电流狭窄功能的层的半导体激光元件的情况，由于经过电流非注入层139的形成工序，因此如图26所示的那样，容易在再生长界面B残留杂质230而容易使结晶品质恶化。此外，在600℃以下的低温域中的再生长中，容易包含由反位置(ァンチサィト)、团簇(クラスタ)等引起的点缺陷231。有时由该点缺陷231引起p-第1接触层138a和C作为杂质而被掺杂的p-第2接触层138b的界面即再生长界面B的结晶品质不稳定。为此，有时基于促进膜25的Ga的吸收、向空穴的有源层15的扩散受到阻碍，不能够顺利地进行窗口区域23的形成。此外，除了点缺陷231，有时也在再生长界面B产生空穴，由于所产生的空穴的向有源层15的扩散，有时抑制膜26中的混晶化的抑制功能不能适当地发挥功能。 
相对于此，实施方式2所涉及的半导体激光元件201中，在GaAs中掺杂高浓度的Zn而形成p-第2接触层238b。这里，掺杂Zn的情况，在比掺杂C的情况更高的温度域，例如650℃以上的高温域中进行再生长。如此在半导体激光元件201中，由于在高温域中进行再生长，因此认为能够抑制点缺陷的产生，在半导体激光元件201中，认为由点缺陷所引起的促进膜25的促进功能的劣化以及抑制膜26的抑制功能的劣化较少产生。另外，Zn与C相比具有易于扩散的特性。可是，半导体激光元件201在掺杂了Zn的p-第2接触层238b和有源层15之间，具有p-引导层16、 p-包覆层17、p-第1接触层138a。特别是，p-包覆层17以1μm～2μm厚的膜厚形成。为此，半导体激光元件201中，在p-第2接触层238b和有源层15之间，通过RTA使Zn扩散的情况下，设定Zn到达不了有源层15的程度的距离。因此，可以认为即使在进行RTA的情况下，Zn也到达不了有源层15，非窗口区域24中的量子阱层15b的激光振荡性能，不受妨碍。 
对该半导体激光元件201的窗口区域以及非窗口区域中的能带间隙差进行说明。图27是表示半导体激光元件201的窗口区域和非窗口区域中的RTA的热处理温度和能量偏移量的关系的图。如图27所示的那样，由于在900℃下进行RTA，因此能够得到50meV以上的窗口区域23的能带间隙和非窗口区域24的能带间隙的差。此外，即使在将RTA的热处理温度设为900℃以上，例如940℃而进行的情况下，能够将非窗口区域24中的能量偏移量抑制为较低，并且窗口区域23中也能够得到较大的能量偏移量。半导体激光元件201中，在有源层15和p-第2接触层238b之间形成p-引导层16、p-包覆层17以及p-第1接触层138a，因此可以认为即使在因为RTA而从p-第2接触层238b扩散Zn的情况下，扩散后的Zn到达不了有源层15。换言之，半导体激光元件201中，将有源层15和掺杂了Zn后的p-第2接触层238b之间的距离，设定为从p-第2接触层238b扩散的Zn不能够到达有源层15的距离。特别是，由于p-包覆层17是1μm～2μm的厚度，因此可以认为是从p-第2接触层238b扩散的Zn不能够到达有源层15的距离。另外，能带间隙的能量差需要是50meV以上，但是更优选为是70meV，并且更优选为是100meV。可知：与能量差50meV、70meV、100meV相当的热处理温度在图27的例中分别利用905℃、912℃、930℃左右的热处理而实现。 
实际地，在图28中，表示实施方式1中的C、实施方式2中的Zn、以往技术中的Zn的离开有源层的距离和杂质的掺杂浓度的关系。与以往技术所涉及的半导体激光中掺杂的Zn的离开有源层的距离短到1000nm左右相对，实施方式2中，掺杂的Zn的离开有源层的距离是1400nm左右的较长的距离。此外，实施方式2中，将掺杂的Zn的离开有源层的距离扩展到2300nm左右，从而能够将Zn的掺杂浓度提高到与实施方式1 中的半导体激光元件1中掺杂的C的掺杂浓度相同程度的1.0×1019cm-3量级(台)。因此，实施方式2中的半导体激光元件201中，提高将掺杂的Zn的离开有源层的距离扩展到与RTA的热处理温度相对应的Zn的扩散距离以上，能够将Zn的掺杂浓度与半导体激光元件201的用途等一致地柔性地设定。如此，实施方式2中，如图28所示的那样，通过将作为杂质的Zn从有源层远离，能够阻止Zn到达有源层，因此作为用于实现可靠性高的半导体激光的杂质，除了C还能够选择Zn。 
如此，在本实施方式2中，将有源层15和掺杂了Zn后的层之间的距离设为与RTA的热处理温度相对应Zn的扩散距离以上，即使在将Zn作为杂质而选择的情况下，也能够实现防止了COD的产生的可靠性高的半导体激光元件。另外，在本实施方式2中，将有源层15和掺杂了Zn后的层之间的距离，与RTA时的Zn的扩散距离对应而设定，能够作为杂质选择Zn，因此能够拓宽在各层中掺杂的杂质的选择性。 
另外，如前述的那样，为了掺杂C而在600℃以下左右的低温域进行再生长而形成p-第2接触层138b的半导体激光元件1中，容易产生p-第1接触层138a和p-第2接触层138b之间的再生长界面中的结晶品质的不稳定化。然而，通过在高温域进行p-第2接触层138b的再生长前的表面清浄化处理，可以认为哪能够防止再生长界面中的结晶品质的不稳定化。例如，通过在650℃以上的高温域中进行三氢化砷(ァルシン)中的表面清浄化处理，能够防止杂质的残留，并能够将再生长界面的结晶品质稳定化。该结果是，适当进行基于促进膜25的Ga的吸收、空穴的向有源层15的扩散，以及基于抑制膜26的混晶化的抑制功能，可以认为能够实现可靠性高的半导体激光元件。 
另外，在实施方式2中，针对多模型的半导体激光元件201进行了说明，但是当然，也可以如图29所示的那样，是单模型的半导体激光元件。图29所示的半导体激光元件，作为图24所示的实施方式1所涉及的单模型的半导体激光元件中的p-接触层18的替代，具有Zn作为杂质而被掺杂的p-接触层248。该情况对p-引导层16、p-第1包覆层147a以及p-第2包覆层147b的膜厚进行了调整，可以将有源层15和掺杂了Zn后的p-接触层248间的距离，设为与RTA的热处理温度相对应的Zn 的扩散距离以上。特别是，通过将p-第1包覆层147a以及p-第2包覆层147b的总膜厚设定为1μm～2μm，可以认为从p-接触层248扩散后的Zn不能够到达有源层15。 
另外，在将有源层15和掺杂了Zn后的层之间的距离设定为与RTA的热处理温度相对应的Zn的扩散距离以上的情况下，如图30所示的那样，作为图25所示的半导体激光元件201中的p-第1接触层138a的替代，也可以形成将Zn作为杂质而掺杂的p-第1接触层238a。该情况中，p-包覆层17的膜厚，可以是1μm～2μm的厚度，因此可以认为从p-第1接触层238a以及p-第2接触层238b扩散的Zn不能够到达有源层15。 
另外，不限于多模型的半导体激光元件，也可以如图31所示的那样，作为图29所示的半导体激光元件中的p-第2包覆层147b的替代，形成将Zn作为杂质而掺杂的p-第2包覆层247b的单模型的半导体激光元件。该情况，对p-引导层16以及p-第1包覆层147a的膜厚进行调整，并将有源层15和掺杂了Zn的p-第2包覆层247b的距离设定为与RTA的热处理温度相对应的Zn的扩散距离以上。例如，通过将p-第1包覆层147a的膜厚设定为1μm～2μm，可以认为扩散的Zn不能够到达有源层15。 
另外，不限于备有具有电流狭窄功能的层的半导体激光元件，也可以适用于隆脊构造的半导体激光元件。例如，也可以代替作为实施方式1的例在图2示出的半导体激光元件1中的p-接触层18，而如图32所示的那样形成将Zn作为杂质而掺杂的p-接触层248。该情况下，对p-引导层16以及p-包覆层17的膜厚进行调整，将有源层15和掺杂了Zn后的p-接触层248以及p-包覆层257的距离设定为与RTA的热处理温度相对应的Zn的扩散距离以上。例如，通过将p-包覆层17的膜厚设定为1μm～2μm，可以认为扩散后的Zn不能够到达有源层15。此外，也可以作为图2所示的半导体激光元件1中的p-包覆层17的替代，如图32所示的那样形成将Zn作为杂质而掺杂的p-包覆层257。该情况下，除了p-引导层16的膜厚的调整，通过RTA的热处理温度的低温化、RTA的热处理时间的缩短化以及进行Zn的浓度分布调整，而将有源层15和掺杂了 Zn后的p-接触层248以及p-包覆层257的距离设定为与RTA的热处理温度相对应的Zn的扩散距离以上。如此，可以认为本实施方式2所涉及的半导体激光元件，通过将有源层15和掺杂了Zn后的层之间的距离设为与RTA的热处理温度相对应的Zn的扩散距离以上、且在有源层15的近旁侧的层中掺杂了C的构造，即使将Zn作为杂质而选择的情况下，也能够防止COD的产生。 
另外，对在有源层上形成将C作为杂质而掺杂的p型半导体膜层的情况进行了说明，但是对于在有源层上形成n型半导体膜层的情况，优选为，例如图33所示的那样将Se作为杂质而掺杂。Se是VI族的原子，在III-V族化合物半导体中，进入V族位置而成为宿主。Se在GaAs中，优选地对与被促进膜25所吸收的占据III族的Ga不同族的V族位置进行置换。此外，Se与C同样扩散系数非常小，因此即使在进行RTA的情况下，可以认为也能够降低促进膜的促进功能的劣化以及抑制膜的抑制功能的劣化的产生。另外，图33所示的半导体激光元件中的基板311、p-缓冲层312、p-包覆层313、p-引导层314、下部阻挡层315a、上部阻挡层315c、n-引导层316、n-包覆层317、n-接触层318，由与图2所示的基板11、n-缓冲层12、n-包覆层13、n-引导层14、下部阻挡层15a、上部阻挡层15c、p-引导层16、p-包覆层17、p-接触层18的各自层积方向中的层积部位相同的层在n型或p型方面相逆的层材料，形成。另外，在n-引导层316，n-包覆层317，n-接触层318中掺杂了Se。 
产业的利用可能性 
如以上那样，本发明对于具备包含由III族空穴的扩散而形成的混晶化部分的窗口区域和具有量子阱构造的非窗口区域的半导体激光器有用，特别是对于想要抑制COD产生的情况适合。 

Claims (13)

1.一种半导体激光元件，其特征在于，
由III-V族化合物半导体形成，且具备包含由III族空穴的扩散而形成的混晶化部分的窗口区域、和具有量子阱构造的有源层的非窗口区域，
通过在所述窗口区域上设置对规定的原子进行吸收并对所述III族空穴的扩散进行促进的促进膜而形成所述混晶化部分，
在由所述促进膜和所述有源层所夹着的层的至少所述有源层侧掺杂有杂质，所述杂质优先对V族位置进行置换且在所述混晶化部分形成时的热处理温度下扩散系数为3×10-14cm2/s以下。
2.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
优先置换所述V族位置的杂质，被掺杂在形成于所述有源层的上侧的引导层的至少所述有源层侧。
3.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
优先置换所述V族位置的杂质，被掺杂在形成于所述有源层的上侧的包覆层的至少所述有源层侧。
4.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
在为了将载流子注入所述有源层而在所述有源层的上侧形成的接触层的至少所述有源层侧，掺杂优先置换所述V族位置的杂质。
5.根据权利要求1所述的半导体激光元件，其特征在于，
优先置换所述V族位置的杂质，是碳素。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体激光元件，其特征在于，
该半导体激光元件具有隆脊构造。
7.根据权利要求3所述的半导体激光元件，其特征在于，
还具备：设置于所述包覆层的中间，使从外部注入的电流狭窄化而供给到所述有源层的电流非注入层，
所述包覆层，具有：在其上形成有所述电流非注入层的第1层；在所述电流非注入层形成后进行650℃以上的表面清浄化处理后而再生长的第2层、或进行650℃以上的温度域中的再生长而形成的第2层。
8.根据权利要求4所述的半导体激光元件，其特征在于，
还具备：设置于所述接触层的中间，使从外部注入的电流狭窄化而供给到所述有源层的电流非注入层，
所述接触层，具有：在其上形成有所述电流非注入层的第1层；在所述电流非注入层形成后进行650℃以上的表面清浄化处理后而再生长的第2层、或进行650℃以上的温度域中的再生长而形成的第2层。
9.一种半导体激光元件制造方法，所述半导体激光元件由III-V族化合物半导体形成，且具备：包含由III族空穴的扩散形成的混晶化部分的窗口区域、和具有量子阱构造的有源层的非窗口区域，所述半导体激光元件制造方法的特征在于，
至少包含：
促进膜形成工序，其中在所述窗口区域上形成对规定的原子进行吸收并对所述III族空穴的扩散进行促进的促进膜；以及
杂质含有层形成工序，其中在由所述促进膜和所述有源层所夹着的层的至少所述有源层侧，形成掺杂有杂质的层，所述杂质优先对V族位置进行置换且在所述混晶化部分形成时的热处理温度下扩散系数为3×10-14cm2/s以下。
10.根据权利要求9所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
所述杂质含有层形成工序中，形成掺杂了碳素的层。
11.根据权利要求9或10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
所述杂质含有层形成工序，形成如下层的至少其中之一：
将在所述有源层的上侧形成的引导层的至少所述有源层侧的一部分占据的层、将在所述有源层的上侧形成的包覆层的至少所述有源层侧的一部分占据的层、对为了将载流子注入所述有源层而在所述有源层的上侧形成的接触层的至少所述有源层侧的一部分进行占据的层。
12.根据权利要求11所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
还包含：电流非注入层形成工序，其中形成电流非注入层，该电流非注入层设置在所述包覆层的中间或所述接触层的中间，并使从外部注入的电流狭窄化而供给到所述有源层，
所述杂质含有层形成工序包括：
第1层形成工序，其中形成在其上设置有电流非注入层的所述包覆层的第1层、或在其上设置有电流非注入层的所述接触层的第1层；
第2层形成工序，其中在电流非注入层形成工序后，进行650℃以上的表面清浄化处理后的再生长处理或650℃以上的温度域中的再生长处理，并形成所述包覆层的第2层或所述接触层的第2层。
13.根据权利要求9或10所述的半导体激光元件的制造方法，其特征在于，
还包含：在900℃以上的热处理温度下对所述III族空穴进行扩散而进行所述窗口区域的混晶化的热处理工序。
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