CN111193187A - AlGaInPAs系的半导体激光元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明可实现抑制电子的载流子溢出、且即便在高温环境下也稳定地进行驱动的AlGaInPAs系的半导体激光元件。所述AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，至少具有：基板；n型包覆层；n型引导层；活性层；在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及由GaAs构成的p型盖层，在从p型引导层至p型包覆层之间，具有抑制从n型包覆层朝向活性层移动的电子流入至p型引导层或者p型包覆层的Mg的原子浓度的峰值。

Description

AlGaInPAs系的半导体激光元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及AlGaInPAs系的半导体激光元件及其制造方法。
背景技术
半导体激光器用于光盘等的光源。例如，专利文献1中公开了在半导体激光元件的p型盖层中添加有C、在p型包覆层中添加有Mg、Zn、Be的激光元件。另外，例如，专利文献2中公开了在半导体激光元件的p型包覆层中添加有Mg、在p型接触层中添加有C的激光元件。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-135567号公报(1998年5月22日公开)
专利文献2：日本特开2005-093726号公报(2005年4月7日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而，在上述那样的半导体激光元件中，在高温环境下的动作中电流的损失大，伴随着激光的振荡阈值的上升而可靠性降低。
本发明的一个方式可实现在保持维持较低的振荡阈值的状态下，具有高温环境下的优异的动作特性的AlGaInPAs系的半导体激光元件。
解决问题的方案
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，至少具有：基板；n型包覆层；n型引导层；活性层；在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及由GaAs构成的p型盖层，在从p型引导层至p型包覆层之间，具有抑制从n型包覆层朝向活性层移动的电子流入至p型引导层或者p型包覆层的Mg的原子浓度的峰值。
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，p型盖层在掺杂剂中包含C。
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，在p型引导层与p型包覆层的界面具有Mg的原子浓度的峰值。
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，p型引导层与p型包覆层的界面处的Mg的原子浓度为1.0×1018cm-3以上且6.0×1018cm-3以下。
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，活性层的Mg中的原子浓度为5.0×1017cm-3以下。
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的特征在于，p型引导层与活性层的界面处的Mg的原子浓度为3.0×1018cm-3以下。
本发明的一个方式所涉及的AlGaInPAs系的半导体激光元件的制造方法的特征在于，在基板至少层叠有n型包覆层、n型引导层和活性层，以第1温度层叠由AlGaInP构成的p型引导层，以比第1温度低的第2温度层叠由在掺杂剂中添加有Mg的AlInP构成的p型包覆层，层叠由在掺杂剂在添加有C的GaAs构成的p型盖层，对层叠的基板进行退火。
附图说明
图1是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的半导体激光元件的结构的剖视图。
图2是本发明的一个实施方式所涉及的半导体激光元件的层叠方向上的Mg的原子浓度的曲线图。
图3是表示实施方式与仅替换p型盖层10的掺杂剂的C而添加有Zn的实施方式的结构不同的晶圆，在不同时间退火时的从活性层的中心位置朝向层叠方向而Mg的浓度成为1.0×1017cm-3的位置为止的长度(所谓的Mg的扩散长)的坐标图。
图4是表示使p型包覆层以不同温度结晶生长的实施方式的退火前后的上述Mg的扩散长的变化量的坐标图。
图5是以与实施方式不同的生长温度层叠p型包覆层，在p型盖层的掺杂剂中取代C而添加有Zn的半导体激光元件(比较构造1)的层叠方向上的Zn和Mg的原子浓度的曲线图。
图6是以与实施方式不同的生长温度层叠p型包覆层的半导体激光元件(比较构造2)的层叠方向上的C和Mg的原子浓度的曲线图。
图7是在p型盖层的掺杂剂中取代C而添加有Zn的半导体激光元件(比较构造3)的层叠方向上的Zn和Mg的原子浓度的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明的一个实施方式详细地进行说明。图1是示意性地示出本发明的一个实施方式所涉及的半导体激光元件的结构的剖视图。
如图1所示那样，本实施方式所涉及的半导体激光元件1在基板2上依次具有第1n型缓冲层3、第2n型缓冲层4、n型包覆层5、n型引导层6、活性层7、p型引导层8、p型下部包覆层9a、p型上部包覆层9b、以及p型盖层10。另外，在基板2的下部表面配置有n侧电极12。另外，在p型盖层10的上部表面配置有p侧电极13。将p型上部包覆层9b和p型盖层10的一部分去除并俯视观察p型上部包覆层9b和p型盖层10时，形成有条纹形状的波导路。另外，以覆盖p型下部包覆层9a的上表面、p型上部包覆层9b与p型盖层10的侧面的方式形成有电介质膜11。
基板2由用于支承激光元件的材料构成。例如，基板2是添加有Si的n型的GaAs基板。
第1n型缓冲层3、第2n型缓冲层4由半导体的各层的平坦性良好、或对基板2与n型包覆层5的晶格常数之差进行缓和的材料构成。例如，第1n型缓冲层3是添加有Si的GaAs，第2n型缓冲层4是添加有Si的GaInP。第1n型缓冲层3、第2n型缓冲层4也能够省略任一方、或者双方。
n型包覆层5由将激光振荡的光封入后述的n型引导层6和活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，n型包覆层5是添加有Si的AlGaInP。
n型引导层6是由将激光振荡的光封入后述的活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，n型引导层6是AlGaInP。n型引导层6在层叠过程中可以添加n型掺杂剂，也可以不添加n型掺杂剂。
活性层7具有量子阱，并由电子和空穴进行发光再耦合的AlGaInPAs系的材料构成。另外，活性层7也可以是由多个阻挡层和阱层构成的多量子阱层。例如，阻挡层是AlGaInP，阱层是GaInP。阱层的混晶比能够通过振荡的激光的波长任意地进行调整。
p型引导层8由将激光振荡的光封入活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，p型引导层8是AlGaInP。p型引导层8在层叠过程中也可以添加p型掺杂剂，也可以不添加p型掺杂剂。
p型下部包覆层9a由将所产生的光封入活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，p型下部包覆层9a是添加有Mg的AlInP。
p型上部包覆层9b由将所产生的光封入后述的活性层7的AlGaInPAs系的材料构成。例如，p型上部包覆层9b是添加有Mg的AlInP。另外，p型上部包覆层9b在从激光元件上表面观察时沿长边方向呈条纹形状，并具有封入由载流子以及活性层7产生的光的波导路的作用。
此外，也可以是，在p型下部包覆层9a与p型上部包覆层9b之间形成蚀刻中止层(未图示)。蚀刻中止层由在基于后述的蚀刻的形成波导路的工序中防止下部包覆层的蚀刻的AlGaInPAs系的材料构成。例如，蚀刻中止层是AlGaInP。此外，也能够省略蚀刻中止层。p型下部包覆层9a和p型上部包覆层9b也可以是相同的材料，也可以是不同的材料。在下述中，将p型下部包覆层9a和p型上部包覆层9b一并统称为p型包覆层9。
p型盖层10由取得与后述的p侧电极13电接触的AlGaInPAs系的材料构成。例如p型盖层10是添加有C的GaAs。另外，p型盖层10与p型上部包覆层同样地在从激光元件上表面观察时沿长边方向呈条纹形状。
n侧电极12以覆盖基板2的下部表面的至少一部分的方式形成，也可以是单层，也可以是多层。n侧电极12由取得与基板2电接触的材料构成，例如包含Ti、W、Ta、Nb、Ni以及Pt。
p侧电极13以覆盖p型盖层10的上部表面的至少一部分的方式形成，也可以是单层也可以是多层。p侧电极13由取得与p型盖层10电接触的材料构成，例如包括Ti、W、Ta、Nb、Ni以及Pt。
电介质膜11以覆盖在波导路的两侧露出的p型下部包覆层9a(或者蚀刻中止层)的上表面、p型上部包覆层9b和p型盖层10的侧面的方式形成。另外，电介质膜11由具有电绝缘性的材料构成，例如包括氧化铝、氧化硅、氧化锆、氮化硅、氮化铝、氮化镓、氮氧化硅以及氧氮化铝。
另外，虽未图示，但也可以在半导体激光元件1的波导路的两个端面形成涂敷膜。涂敷膜对波导路的端面的保护以及激光的反射率进行控制。成为激光的射出面的一方的端面形成得反射率比成为激光的反射面的另一方的端面低。涂敷膜的材料例如是Al2O3、SiO2的层叠构造。此外，涂敷膜也能够省略射出面和反射面中的任一方或双方。
图2示出实施方式的半导体激光元件1的层叠方向上的Mg和C的原子浓度。原子浓度在晶圆的退火后，通过SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry)进行了测定。坐标图的横轴表示以活性层7的中心为基准的层叠方向的深度，向基板2的方向表示正、向p型盖层10的方向表示负。此处活性层7的中心是指从第一个阱层至阻挡层、第二个阱层为止的层叠方向上的中心。图中的区间I相当于p型上部包覆层9b，区间II相当于p型下部包覆层9a，区间III相当于p型引导层8、活性层7以及n型引导层6。而且，坐标图的纵轴表示原子浓度。
如图2的A所示，本实施方式例如构成为，在从p型引导层8至p型包覆层9之间，具有抑制从n型包覆层5朝向活性层7移动的电子流入至p型引导层8或者p型包覆层9的Mg的原子浓度的峰值。此外，该峰值也可以未必是绝对的Mg的浓度最高。另外，该峰值只要在从p型引导层8至p型包覆层9之间存在有Mg的浓度急剧上升的一部分、即堆积的峰值即可。由此，能够制成在高温环境下电流的损失较小的激光器。具体而言，下述将进行说明。
处于从p型引导层8至p型包覆层9之间的Mg的原子浓度的峰值相对于从活性层7朝向p型引导层8或者p型包覆层9移动的电子成为能障。通过该障壁，即便在高温环境下使激光振荡，也能够抑制来自n型层的电子流入至p型层的所谓的载流子溢出。通过抑制载流子溢出，可抑制在p型层内空穴和电子通过非发光而再耦合的情况，因此电流的损失变小。
在实施方式中，在从p型引导层8至p型包覆层9之间具有Mg的原子浓度的峰值。通过该峰值，不需要多余的层，例如不需要用于防止过度添加的Mg向活性层的扩散的所谓的扩散防止层，因此电阻小，且能够抑制载流子溢出，电流的损失变小。
在实施方式中，在从p型引导层8至p型包覆层9之间具有Mg的原子浓度的峰值。通过该峰值，不需要多余的层，例如不需要在活性层7的附近具有较高的Al的组成比的能障较高的层，因此电阻小，且能够抑制载流子溢出，电流的损失变小。
此处，更优选p型盖层10在掺杂剂中添加C。由此，与Zn等其他的掺杂剂材料比较，能够缩小激光的振荡阈值。具体而言，使用图3下述进行说明。
图3是表示形成实施方式与仅替换p型盖层10的掺杂剂的C而添加有Zn的实施方式的结构不同的晶圆，通过退火炉分别进行了0、60、120、180分钟退火时的p型包覆层9中的Mg的扩散的坐标图。坐标图的横轴表示退火的时间，纵轴表示从活性层7的中心至朝向层叠有p型层的方向而Mg的浓度成为1.0×1017cm-3的位置为止的距离(所谓的Mg的扩散长)。Mg的扩散长以朝向p型盖层10而距离为负的方式来显示。
如图3所示，即便在添加有C或者Zn中的任一个的情况下，也会伴随着退火时间的增加而Mg进一步扩散至活性层7附近。但是，与添加Zn相比，添加C使Mg的扩散较小。另外，退火时间越长则Zn与C的扩散之差越显著。
p型盖层10中添加的C与Zn比较，由退火引起的向包覆层9扩散较小。而且，扩散至p型包覆层9中的C与Zn比较，促使Mg从包覆层9向活性层7的扩散的作用较小。因此，在添加有C的情况下，与Zn比较，活性层中的Mg浓度变小。当活性层中的Mg浓度变小时，活性层中的电子与空穴的非发光再耦合减少，因此激光的振荡阈值变小。因此，对于在p型盖层10的掺杂剂中添加C而言，与添加Zn、其他材料的情况相比，激光的振荡阈值变小且是有利的。
此处，如图2所示那样，在p型引导层8与p型包覆层9的界面具有Mg的原子浓度的峰值，从而电流的损失进一步变小，因此是更优选的。具体而言，下述将进行说明。
在实施方式中，在p型引导层8与p型包覆层9的界面具有Mg的原子浓度的峰值。该峰值位于靠近活性层7的范围，并相对于从活性层7朝向p型引导层8移动的电子而成为能障，因此在抑制载流子溢出的同时，容易在活性层7中封入电子而进一步增加发光再耦合。因此，电流的损失进一步变小。
另外，在实施方式中，在p型引导层8与p型包覆层9的界面具有Mg的原子浓度的峰值。通过该峰值，例如不需要在p型引导层8中添加过度的Mg而形成相对于电子较高的能障，因此抑制Mg向活性层7过度的扩散并且能够抑制载流子溢出，因此电流的损失进一步变小。
如图2所示那样，实施方式的p型引导层8与p型包覆层9的界面处的Mg的原子浓度为1.4×1018cm-3，Mg的原子浓度在1.0×1018cm-3以上且6.0×1018cm-3以下时具有峰值。活性层7的中心的Mg的原子浓度为1.4×1016cm-3且5.0×1017cm-3以下。在实施方式中，活性层7的中心的Mg的原子浓度是p型引导层8与p型包覆层9的界面处的Mg的原子浓度的1/100左右。换句话说，在保持活性层中的Mg浓度充分小的状态下，具有较高的Mg的浓度的峰值，因此能够确认具有抑制载流子溢出且电流的损失进一步变小的效果。
此处，优选p型引导层8与p型包覆层9的界面处的Mg的原子浓度为1.0×1018cm-3以上且6.0×1018cm-3以下。在Mg的浓度为1.0×1018cm-3以上时，抑制载流子溢出的效果变大，电流的损失变小。另外，在Mg的浓度为6.0×1018cm-3以下时，扩散至活性层7的过度的Mg减少，因此电子和空穴的非发光再耦合减少，激光振荡的阈值变小。
另外，优选活性层7中的Mg的浓度为5.0×1017cm-3以下。在活性层7中的Mg的浓度为5.0×1017cm-3以下时，电子和空穴的非发光再耦合减少，激光振荡的阈值变小。
另外，优选p型引导层8与活性层7的界面处的Mg的原子浓度为3.0×1018cm-3以下。在Mg的原子浓度为3.0×1018cm-3以下时，可抑制过度的Mg向邻接的活性层7扩散，电子和空穴的非发光再耦合减少，激光振荡的阈值变小。
如图2所示那样，实施方式的活性层7与p型引导层8的界面处的Mg的原子浓度为2.6×1017cm-3且3.0×1018cm-3以下。活性层7的中心的Mg的原子浓度为1.4×1016cm-3。换句话说，在实施方式中，活性层7的中心的Mg的原子浓度成为活性层7与p型引导层8的界面处的Mg的原子浓度的1/18左右，活性层中的Mg浓度充分小，因此能够确认具有激光振荡的阈值较小的效果。
另外，为了实现实施方式的结构，当以比层叠有由AlGaInP构成的p型引导层8的温度低的温度层叠由在掺杂剂中添加有Mg的AlInP构成的p型包覆层9时，即便在高温环境下电流损失也较小，能够制成激光的振荡阈值较小的激光元件。具体而言，使用图4下述进行说明。
图4是表示与实施方式相同的结构且仅p型包覆层9以不同的生长温度层叠的五种晶圆的退火前后的Mg的扩散长的变化量的坐标图。退火全部为650℃且进行了60分钟。坐标图的横轴表示p型包覆层9的生长温度，纵轴表示在退火前后的Mg的扩散长的变化量。p型包覆层9的生长温度越低，则在退火的前后从p型包覆层9朝向活性层7附近而Mg的扩散越大。特别是，在生长温度为745℃以下时扩散显著。
通过利用上述的特性对p型引导层8的生长温度与p型包覆层9的生长温度赋予相对的差，从而能够控制向活性层扩散的Mg的量。具体而言，使包覆层9的生长温度比p型引导层8低。由此，在p型包覆层9中，Mg的扩散速度变大，另一方面，在p型引导层8中，Mg的扩散速度变小。因此在退火工序时，在p型引导层8与p型包覆层9的界面处会产生Mg的扩散速度的变化。由此，该界面具有对Mg向活性层7的扩散进行限速的障壁那样的效果。作为其结果，从p型包覆层9扩散的Mg在该界面处停滞，浓度急剧上升，容易形成还在图2的A中示出的堆积。
在实施方式中，通过在p型引导层8与p型包覆层9的界面处具有Mg的堆积，从而能够相对于在靠近活性层7的范围从活性层7朝向引导层8或者包覆层9移动的电子而形成能障。因此抑制载流子溢出，抑制p型层中的非发光再耦合，能够制成在高温环境下电流损失也小的激光器。
另外，通过在该界面处从p型包覆层9扩散的Mg停滞，从而Mg向活性层7的扩散减少，因此活性层7的Mg浓度变小。因此，可抑制活性层7中的电子与空穴的非发光再耦合，能够制成振荡阈值小的激光器。
接下来对本实施方式的半导体激光元件的制造方法的一个例子进行说明。在下述中，作为一个例子，对使用了MOCVD法(有机金属化学气相沉淀法)的AlGaInPAs系的半导体激光元件的制造方法进行说明。
首先，在基板2层叠n型包覆层5。具体而言，例如，向MOCVD装置投入由n型GaAs构成的基板2并加热至770℃。接下来，在层叠0.1μm由Si-GaAs构成的第1缓冲层3和0.2μm由Si-Ga0.5In0.5P构成的第2缓冲层4后，层叠1μm由Si-(Al0.9Ga0.1)0.5In0.5P构成的n型包覆层5。
接下来，层叠n型引导层6。具体而言，例如，在n型包覆层5上，层叠0.5μm由无掺杂(Al0.65Ga0.35)0.5In0.5P构成的n型引导层6。
接下来，层叠活性层7。具体而言，例如，在n型引导层6上层叠由无掺杂Ga0.5In0.5P构成的阱层和由无掺杂(Al0.65Ga0.35)0.5In0.5P构成的阻挡层，再次层叠由无掺杂Ga0.5In0.5P构成的阱层。将阱层的混晶比以及层厚适当地调整为使得激光的波长以640nm进行振荡。
接下来，以第1温度层叠由AlGaInP构成的p型引导层8。具体而言，例如，在保持将基板2维持为770℃的状态下，在活性层7上层叠0.5μm由无掺杂(Al0.65Ga0.35)0.5In0.5P构成的p型引导层8。
接下来，以比第1温度低的第2温度层叠由在掺杂剂中添加有Mg的AlInP构成的p型包覆层9。具体而言，例如，在将基板2的温度降低至720℃后，依次层叠0.05μm由Mg-Al0.5In0.5P构成的p型下部包覆层9a，0.01μm由(Al0.05Ga0.95)0.5In0.5P构成的蚀刻中止层，1.2μm由Mg-Al0.5In0.5P构成的p型上部包覆层9b。此处，在p型下部包覆层9a和p型上部包覆层9b的层叠中，供给成为材料气体的二茂镁(Cp2Mg)，以使得在后述的退火工序前的状态下Mg的原子浓度成为2.0×1018cm-3。
在实施方式中，使p型包覆层9的生长温度比p型引导层8低。由此，在后述的退火工序中，在p型引导层8与p型包覆层9的界面处，从p型包覆层9扩散的Mg停滞，形成Mg的堆积，另外，可抑制Mg向活性层的扩散，因此，能够制成即便在高温环境下电流损失也较小、且激光的振荡阈值较小的激光元件。
接下来，层叠由在掺杂剂中添加有C的GaAs构成的p型盖层10。具体而言，例如，在将基板2的温度降低至570℃后，层叠0.5μm由C-GaAs构成的盖层。此处，在p型盖层10的形成中，供给成为材料气体的CBr4，以使得在后述的退火工序前的状态下C的原子浓度成为3.0×1019cm-3。
接下来，得到使基板2的温度降低至室温并在基板2上层叠有半导体的多层膜的晶圆。
接下来，对层叠有多层膜的基板2进行退火。退火通过任意方法进行，具体而言，例如将在基板2上层叠有半导体的多层膜的晶圆投入氮气环境中的退火炉，以650℃进行60分钟退火。
接下来，在退火后的晶圆形成波导路。波导路通过任意的光刻法以及蚀刻法来进行，具体而言，例如，通过光致抗蚀剂对相当于晶圆上的波导路的部分进行掩模覆盖，通过干式蚀刻，将未被掩模覆盖的p型盖层10和p型上部包覆层9b去除直至到达蚀刻中止层的深度。最后得到去除掩模而形成波导路的晶圆。
接下来，在形成有波导路的晶圆的露出的p型下部包覆层9a、或者蚀刻中止层的表面、波导路的侧面部形成电介质膜11。电介质膜11通过任意方法形成，具体而言，例如，首先通过电子回旋谐振等离子体化学蒸镀(ECR等离子体CVD)法使SiO2形成于晶圆表面。接下来通过光刻法，将波导路上的SiO2去除，得到形成有电介质膜11的晶圆。
接下来，在形成有电介质膜11的晶圆形成n侧电极12和p侧电极13。n侧电极12和p侧电极13通过任意方法形成，具体而言，例如通过真空蒸镀在晶圆的两面层叠Ti/Au，接下来，得到形成有通过光刻法而进行了图案化的n侧电极12和p侧电极13的晶圆。
接下来，将形成有n侧电极12和p侧电极13的晶圆分割为棒状。棒状的分割通过任意方法形成，具体而言，例如，得到通过将晶圆从与波导路垂直的方向以成为半导体激光元件1的谐振器的长度的间隔劈开而分割为棒状的激光部。棒状的激光部的一方的劈开面成为激光射出面，另一方的劈开面成为激光反射面。
接下来，在被分割为棒状的激光部的劈开面形成涂敷膜。涂敷膜通过任意方法形成，具体而言，例如，通过溅射在棒状的激光部的一方的劈开面反复层叠Al2O3、SiO2而形成激光射出面。而且，在另一方的劈开面反复层叠Al2O3、SiO2而形成激光反射面。
最后，通过任意方法，将形成有涂敷膜的棒状的激光部分割为元件单位，从而形成AlGaInPAs系的半导体激光元件1。
为了验证实施方式的效果，制成条件不同的比较构造1～比较构造3的半导体激光元件。
[比较构造1]
比较构造1的半导体激光元件在向p型盖层的掺杂剂中添加Zn这一点与实施方式不同。另外，比较构造1在p型下部包覆层、蚀刻中止层以及p型上部包覆层的生长温度与p型引导层相同地被设为770℃这一点与实施方式不同。此外，在p型盖层的形成中，供给成为材料气体的二甲基锌(DMZn)，以使得在上述的退火工序前的状态下Zn的原子浓度成为3.0×1019cm-3。
图5表示比较构造1的退火后的从p型盖层至活性层的半导体构造的层叠方向的Mg、Zn的原子浓度曲线图。坐标图的表述方法以图2为基准。
比较构造1的p型引导层与p型包覆层的界面处的Mg的原子浓度为6.8×1017cm-3，活性层与p型引导层的界面处的Mg的原子浓度为4.8×1017cm-3，活性层的中心的Mg的原子浓度为3.2×1016cm-3。与实施方式比较，p型引导层与p型包覆层的界面处的Mg的浓度较低，而且也只是稍微堆积。而且，活性层的中心的Mg的浓度比实施方式高，且为p型引导层与p型包覆层的界面处的Mg的原子浓度的1/21左右。另外，实施方式的p型包覆层中的C的原子浓度平均为6.0×1016cm-3，相对于此，比较构造1的p型包覆层的Zn的原子浓度平均为1.0×1017cm-3。
与比较构造1相比，在实施方式中作为p型盖层10的掺杂剂而添加C，因此由退火引起的C向p型包覆层9扩散较小。而且，处于p型包覆层9中的C与Zn比较，促使从Mg的p型包覆层9向活性层7的扩散的作用较小。因此，在添加有C的情况下，与Zn比较，活性层中的Mg浓度变小。当活性层中的Mg浓度变小时，活性层中的电子与空穴的非发光再耦合减少，因此激光的振荡阈值变小。因此，在实施方式中激光的振荡阈值变小是有利的。
另外，与比较构造1相比，在实施方式中使p型包覆层9的生长温度比p型引导层8低。由此，在退火工序中，在p型引导层8与p型包覆层9的界面处，从包覆层9扩散的Mg停滞，形成Mg的堆积，另外，可抑制Mg向活性层的扩散，因此能够制成即便在高温环境下电流损失也较小且激光的振荡阈值较小的激光元件。
[比较构造2]
比较构造2的半导体激光元件在p型下部包覆层、蚀刻中止层、p型上部包覆层的生长温度与p型引导层相同地被设为770℃这一点与实施方式不同。
图6表示比较构造2的退火后的半导体构造的层叠方向的Mg、C的原子浓度曲线图。坐标图的表述方法以图2为基准。
比较构造2的p型引导层与p型下部包覆层的界面处的Mg的原子浓度为4.2×1017cm-3，活性层与p型引导层的界面处的Mg的原子浓度为6.0×1015cm-3，活性层的中心的Mg的原子浓度为6.4×1015cm-3。另外，p型包覆层中的C的原子浓度平均为6.0×1016cm-3。与实施方式比较，活性层的中心的Mg的原子浓度较小，但p型引导层与p型下部包覆层的界面处的Mg的浓度也较低，另外，在p型引导层与p型下部包覆层的界面处未形成Mg的堆积。
与比较构造2相比，在实施方式中，使包覆层9的生长温度比p型引导层8低。由此，在退火工序中，在p型引导层8与p型包覆层9的界面处，从包覆层9扩散的Mg停滞，形成有Mg的堆积，因此能够制成即便在高温环境下电流损失也较小的激光元件。
[比较构造3]
比较构造3的半导体激光元件在向p型盖层的掺杂剂中添加Zn这一点与实施方式不同。此外，在p型盖层的形成中，供给成为材料气体的二甲基锌(DMZn)，以使得在上述的退火工序前的状态下Zn的原子浓度成为3.0×1019cm-3。
图7表示比较构造3的退火后的层叠方向的Mg、C的原子浓度曲线图。坐标图的表述方法以图2为基准。
比较构造3的p型引导层与p型下部包覆层的界面处的Mg的原子浓度为9.1×1017cm-3，活性层与p型引导层的界面处的Mg的原子浓度为8.5×1017cm-3，活性层的中心的Mg的原子浓度为6.5×1016cm-3。另外，p型包覆层的Zn的原子浓度平均为8.0×1016cm-3。与实施方式比较，p型引导层与p型下部包覆层的界面处的Mg的浓度较低，而且也只是稍微堆积。而且活性层的中心的Mg的浓度比实施方式高，且为p型引导层与p型下部包覆层的界面处的Mg的原子浓度的1/14左右。
与比较构造3相比，在实施方式中，作为p型盖层10的掺杂剂而添加C，因此由退火引起的向包覆层9扩散较小。而且，处于p型包覆层9中的C与Zn比较，促使从Mg的包覆层9向活性层7的扩散的作用较小。因此，在添加了C的情况下，与Zn比较，活性层中的Mg浓度变小。当活性层中的Mg浓度变小时，活性层中的电子与空穴的非发光再耦合减少，因此激光的振荡阈值变小。因此，实施方式激光的振荡阈值小是有利的。
本发明不限定于上述的各实施方式，能够在权利要求所示的范围中进行各种变更，将不同实施方式所分别公开的技术方案适当组合而得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。并且，通过将各实施方式所分别公开的技术方案组合，能够形成新的技术特征。
附图标记说明
1 半导体激光元件
2 基板
3 第1n型缓冲层
4 第2n型缓冲层
5 n型包覆层
6 n型引导层
7 活性层
8 p型引导层
9a p型下部包覆层
9b p型上部包覆层
10 p型盖层
11 电介质膜
12 n侧电极
13 p侧电极

Claims (7)

1.一种AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，至少具有：
基板；
n型包覆层；
n型引导层；
活性层；
在掺杂剂中包含Mg并由AlGaInP构成的p型引导层；
在掺杂剂中包含Mg并由AlInP构成的p型包覆层；以及
由GaAs构成的p型盖层，
在从所述p型引导层至所述p型包覆层之间，具有抑制从所述n型包覆层朝向所述活性层移动的电子流入至所述p型引导层或者所述p型包覆层的所述Mg的原子浓度的峰值。
2.根据权利要求1所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
所述p型盖层在掺杂剂中包含C。
3.根据权利要求1所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
在所述p型引导层与所述p型包覆层的界面具有所述Mg的原子浓度的峰值。
4.根据权利要求3所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
所述p型引导层与所述p型包覆层的界面处的所述Mg的原子浓度为1.0×1018cm-3以上且6.0×1018cm-3以下。
5.根据权利要求1所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
所述活性层中的所述Mg的原子浓度为5.0×1017cm-3以下。
6.根据权利要求1所述的AlGaInPAs系的半导体激光元件，其特征在于，
所述p型引导层与所述活性层之间的界面处的所述Mg的原子浓度为3.0×1018cm-3以下。
7.一种AlGaInPAs系的半导体激光的制造方法，其特征在于，
在基板至少层叠有n型包覆层、n型引导层和活性层，
以第1温度层叠由AlGaInP构成的p型引导层，
以比所述第1温度低的第2温度层叠由在掺杂剂中添加有Mg的AlInP构成的p型包覆层，
层叠由在掺杂剂中添加有C的GaAs构成的p型盖层，
对层叠的所述基板进行退火。
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