JP2001053389A - 半導体デバイス - Google Patents
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- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/10—Construction or shape of the optical resonator, e.g. extended or external cavity, coupled cavities, bent-guide, varying width, thickness or composition of the active region
- H01S5/18—Surface-emitting [SE] lasers, e.g. having both horizontal and vertical cavities
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板と活性層との間に配置される障壁層を有
する半導体デバイスを提供すること。障壁層により活性
層における欠陥の密度を減少させ、レーザーデバイスの
性能特性を改善する。 【解決手段】 基板、基板上に配置された多層構造を含
む半導体デバイスであって、多層構造は、第１の半導体
層および第１の半導体層上に配置された第２の半導体層
を含み、デバイスが、第１の半導体層から第２の半導体
層へ欠陥の伝播を阻止するための層をさらに含むことを
特徴とする半導体デバイス。
する半導体デバイスを提供すること。障壁層により活性
層における欠陥の密度を減少させ、レーザーデバイスの
性能特性を改善する。 【解決手段】 基板、基板上に配置された多層構造を含
む半導体デバイスであって、多層構造は、第１の半導体
層および第１の半導体層上に配置された第２の半導体層
を含み、デバイスが、第１の半導体層から第２の半導体
層へ欠陥の伝播を阻止するための層をさらに含むことを
特徴とする半導体デバイス。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスに
関し、詳細には半導体デバイスのみでなく、６３０ｎｍ
〜６８０ｎｍの波長領域の可視光を放つ半導体レーザー
デバイスに関する。レーザーデバイスはエッジ発光型ま
たは表面発光型であり得る。
関し、詳細には半導体デバイスのみでなく、６３０ｎｍ
〜６８０ｎｍの波長領域の可視光を放つ半導体レーザー
デバイスに関する。レーザーデバイスはエッジ発光型ま
たは表面発光型であり得る。
【０００２】
【従来の技術】６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの波長領域の可
視光を放つ（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ材料系で製造された
レーザーデバイスまたはレーザーダイオード（ＬＤ）
は、専門製品および消費者製品のますます重要な部品と
なりつつある。例えば、デジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）システムは、６０℃の温度まで３０ｍＷの出力で送
達可能な６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの波長のＬＤを使用す
ることが考えられる。次世代の半導体レーザーは、より
高い（例えば７０℃）動作温度までより大きな最高出力
を必要とするであろう。
視光を放つ（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ材料系で製造された
レーザーデバイスまたはレーザーダイオード（ＬＤ）
は、専門製品および消費者製品のますます重要な部品と
なりつつある。例えば、デジタルビデオディスク（ＤＶ
Ｄ）システムは、６０℃の温度まで３０ｍＷの出力で送
達可能な６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの波長のＬＤを使用す
ることが考えられる。次世代の半導体レーザーは、より
高い（例えば７０℃）動作温度までより大きな最高出力
を必要とするであろう。
【０００３】（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ系は、一般公式
（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰを有する化合物系を意味す
る。ここでｘおよびｙ共に０〜１の間である。この半導
体系の１つの特別な利点は、インジウムの混晶比ｙが
０．４８に等しい場合に、ＧａＡｓ基板と格子整合する
ということである。
（ＡｌxＧａ1-x）1-yＩｎyＰを有する化合物系を意味す
る。ここでｘおよびｙ共に０〜１の間である。この半導
体系の１つの特別な利点は、インジウムの混晶比ｙが
０．４８に等しい場合に、ＧａＡｓ基板と格子整合する
ということである。
【０００４】現在の（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザーダ
イオードの主要な限界は、最も高い特定の動作温度にお
いて（または、十分に低い閾値電流で）長期間の動作が
不可能であるということである。一般にこれは、デバイ
スの活性領域から周囲の光ガイド領域、続いてｐ型クラ
ッド領域へ電子のリークにより引き起こされると思われ
ている。
イオードの主要な限界は、最も高い特定の動作温度にお
いて（または、十分に低い閾値電流で）長期間の動作が
不可能であるということである。一般にこれは、デバイ
スの活性領域から周囲の光ガイド領域、続いてｐ型クラ
ッド領域へ電子のリークにより引き起こされると思われ
ている。
【０００５】６３０ｎｍ〜６８０ｎｍの光を生成するよ
う意図した分離閉じ込め（ｓｅｐａｒａｔｅ ｃｏｎｆ
ｉｎｅｍｅｎｔ）レーザー構造の一般的な構成を図１
（ａ）および図１（ｂ）を参照して以下に述べる。
う意図した分離閉じ込め（ｓｅｐａｒａｔｅ ｃｏｎｆ
ｉｎｅｍｅｎｔ）レーザー構造の一般的な構成を図１
（ａ）および図１（ｂ）を参照して以下に述べる。
【０００６】図１（ａ）は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ系
で作製された分離閉じ込めレーザーのバンド構造の概略
図である。それは、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ
0.48Ｐクラッド領域１、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ
0.48Ｐ光ガイド領域２および４、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）
0.52Ｉｎ0.48Ｐ光ガイド領域内に配置されたＧａＩｎＰ
量子井戸活性領域３、およびｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッド領域から構成される。ｐ型コン
タクト層（図１（ａ）に示さず）は、ｐ型クラッド領域
５上に提供されてもよく、ｎ型コンタクト層（また図１
（ａ）に示さず）は、ｎ型クラッド領域１上に提供され
てもよい。レーザーダイオードの量子井戸活性領域３に
おいてレーザー作用を引き起こす光学遷移は、ＧａＩｎ
Ｐ量子井戸活性領域におけるΓバンドの電子から生じ
る。
で作製された分離閉じ込めレーザーのバンド構造の概略
図である。それは、ｎ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ
0.48Ｐクラッド領域１、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ
0.48Ｐ光ガイド領域２および４、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）
0.52Ｉｎ0.48Ｐ光ガイド領域内に配置されたＧａＩｎＰ
量子井戸活性領域３、およびｐ型（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.52Ｉｎ0.48Ｐクラッド領域から構成される。ｐ型コン
タクト層（図１（ａ）に示さず）は、ｐ型クラッド領域
５上に提供されてもよく、ｎ型コンタクト層（また図１
（ａ）に示さず）は、ｎ型クラッド領域１上に提供され
てもよい。レーザーダイオードの量子井戸活性領域３に
おいてレーザー作用を引き起こす光学遷移は、ＧａＩｎ
Ｐ量子井戸活性領域におけるΓバンドの電子から生じ
る。
【０００７】本明細書中で使用する用語Γ−バンドおよ
びＸ−バンドは、ブリリュアンゾーンの対称点を参照
し、固体物理学では標準的な用語である。例えばＲ．
Ａ．Ｓｍｉｔｈ氏の「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｓ」、（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ １９７８）を参照されたい。用語Γ最小
（Γ−ｍｉｎｉｍｕｍ）およびＸ最小（Ｘ−ｍｉｎｉｍ
ｕｍ）は、それぞれΓ−バンドおよびＸ−バンドの最小
エネルギーレベルを参照している。
びＸ−バンドは、ブリリュアンゾーンの対称点を参照
し、固体物理学では標準的な用語である。例えばＲ．
Ａ．Ｓｍｉｔｈ氏の「Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
ｓ」、（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ １９７８）を参照されたい。用語Γ最小
（Γ−ｍｉｎｉｍｕｍ）およびＸ最小（Ｘ−ｍｉｎｉｍ
ｕｍ）は、それぞれΓ−バンドおよびＸ−バンドの最小
エネルギーレベルを参照している。
【０００８】（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐの伝導帯の最小エ
ネルギーは、アルミニウム含有量の関数である。アルミ
ニウム濃度が約０．５５において、最小Γ−バンドから
最小Ｘ−バンドへのクロスオーバーが存在する。
ネルギーは、アルミニウム含有量の関数である。アルミ
ニウム濃度が約０．５５において、最小Γ−バンドから
最小Ｘ−バンドへのクロスオーバーが存在する。
【０００９】図１（ｂ）は、図１（ａ）の類似のレーザ
ー構造を示す。しかしクラッド領域１および５は、光ガ
イド領域２および４のΓ電子を閉じ込めるポテンシャル
障壁を増加させるため（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48
ＰではなくてＡｌＩｎＰにより形成されている。
ー構造を示す。しかしクラッド領域１および５は、光ガ
イド領域２および４のΓ電子を閉じ込めるポテンシャル
障壁を増加させるため（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48
ＰではなくてＡｌＩｎＰにより形成されている。
【００１０】図１（ａ）および図１（ｂ）において、単
一の量子井戸層を含むように活性領域３を示す。しかし
周知のように、活性領域３は代わりに、複数の量子井戸
層から構成されてもよく、各々の量子井戸層はバリア層
により隣接する量子井戸層から分離されている。
一の量子井戸層を含むように活性領域３を示す。しかし
周知のように、活性領域３は代わりに、複数の量子井戸
層から構成されてもよく、各々の量子井戸層はバリア層
により隣接する量子井戸層から分離されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】市販のデバイスの開発
の際の半導体レーザーの劣化は主な問題である。約０．
８５μｍの発振波長を有するＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレ
ーザーが、１９７０年代に最初に開発された。しかし、
それら初期のレーザーの例は使用中、急速に劣化し、結
果として、短い寿命を有し、市販の用途には不適当であ
った。それらレーザーに関する有意な劣化の問題を克服
するには相当な時間を要した。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
レーザーの劣化の主な要因の１つは、結晶成長中および
製造工程中に導入された結晶欠陥であった。それら欠陥
は「ダークライン」欠陥として公知であり、高い光学吸
収を有する高い非発光再結合中心の局在領域を生じる。
それらダークライン欠陥の問題はＧａＡｓの構造の質を
改善することにより最終的に克服され、現在では長い寿
命を有するＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレーザーが市販され
ている。Ｍ．Ｆｕｋｕｄａは、「Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔ
ｙ ａｎｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ ＬＥＤｓ」
ＩＳＢＮ０−８９００６−４６５−２において、現在市
販されている１０，０００時間を越える寿命を有するＡ
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレーザーを報告している。
の際の半導体レーザーの劣化は主な問題である。約０．
８５μｍの発振波長を有するＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレ
ーザーが、１９７０年代に最初に開発された。しかし、
それら初期のレーザーの例は使用中、急速に劣化し、結
果として、短い寿命を有し、市販の用途には不適当であ
った。それらレーザーに関する有意な劣化の問題を克服
するには相当な時間を要した。ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
レーザーの劣化の主な要因の１つは、結晶成長中および
製造工程中に導入された結晶欠陥であった。それら欠陥
は「ダークライン」欠陥として公知であり、高い光学吸
収を有する高い非発光再結合中心の局在領域を生じる。
それらダークライン欠陥の問題はＧａＡｓの構造の質を
改善することにより最終的に克服され、現在では長い寿
命を有するＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレーザーが市販され
ている。Ｍ．Ｆｕｋｕｄａは、「Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔ
ｙ ａｎｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ ａｎｄ ＬＥＤｓ」
ＩＳＢＮ０−８９００６−４６５−２において、現在市
販されている１０，０００時間を越える寿命を有するＡ
ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓレーザーを報告している。
【００１２】（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザーが商業的
市販に成功するためには、これらのレーザーが、ＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓレーザーの寿命に匹敵する寿命を有さ
なければならない。
市販に成功するためには、これらのレーザーが、ＡｌＧ
ａＡｓ／ＧａＡｓレーザーの寿命に匹敵する寿命を有さ
なければならない。
【００１３】現在、約６５０ｎｍの波長の可視スペクト
ルで動作するワイドバンドギャップ燐化物レーザーは、
深刻な劣化問題を示している。低出力燐化物レーザーの
寿命は商業的目的に満足な約１０，０００時間である
が、高出力燐化物レーザーの典型的な寿命は、商業的に
許容可能な約５，０００時間程度である。さらに、それ
らの寿命を得るためにはレーザーをアニールする必要が
あり、アニールされないレーザーはより短い寿命しか有
さない。
ルで動作するワイドバンドギャップ燐化物レーザーは、
深刻な劣化問題を示している。低出力燐化物レーザーの
寿命は商業的目的に満足な約１０，０００時間である
が、高出力燐化物レーザーの典型的な寿命は、商業的に
許容可能な約５，０００時間程度である。さらに、それ
らの寿命を得るためにはレーザーをアニールする必要が
あり、アニールされないレーザーはより短い寿命しか有
さない。
【００１４】劣化問題は分子線エピタクシー（ＭＢＥ）
を使用して製造されたレーザーにおいて特に深刻であ
る。現在、ＭＢＥによって成長される燐化物レーザーの
構造は、それら燐化物レーザーの信頼性の改善およびレ
ーザー動作の閾値を減少するため、熱的にアニールされ
なければならない。アニーリング工程は、材料中のいく
つかの非発光再結合中心を除く（少なくとも移動させ
る）と推定される。しかし、アニーリングステップを実
行することは望ましくない。ｐ型クラッド領域のための
１つの通常のｐ型ドーパントはベリリウムであり、ベリ
リウムドープドレーザーデバイスがアニールされると、
ベリリウムはｐ型クラッド領域から活性領域へと拡散し
得る。このような拡散は、レーザーデバイスの性能を下
げ、また製造工程の歩止まりも低下させ得る。
を使用して製造されたレーザーにおいて特に深刻であ
る。現在、ＭＢＥによって成長される燐化物レーザーの
構造は、それら燐化物レーザーの信頼性の改善およびレ
ーザー動作の閾値を減少するため、熱的にアニールされ
なければならない。アニーリング工程は、材料中のいく
つかの非発光再結合中心を除く（少なくとも移動させ
る）と推定される。しかし、アニーリングステップを実
行することは望ましくない。ｐ型クラッド領域のための
１つの通常のｐ型ドーパントはベリリウムであり、ベリ
リウムドープドレーザーデバイスがアニールされると、
ベリリウムはｐ型クラッド領域から活性領域へと拡散し
得る。このような拡散は、レーザーデバイスの性能を下
げ、また製造工程の歩止まりも低下させ得る。
【００１５】Ｍ．Ｊａｌｏｎｅｎらは、６８０ｎｍの発
光波長のため、ＭＯＣＶＤ工程によって成長させたレー
ザーのレーザー発振閾値が０．２〜０．４ｋＡ／ｃｍ2
の範囲であるのに対して、ＭＢＥによって材料を成長さ
せたレーザー発振閾値が１ｋＡ／ｃｍ2より大きいこと
を、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ」Ｖｏｌ．７１ Ｎｏ．４ ｐ．４７９（１９９７）
において報告している。ＭＢＥにより成長させたレーザ
ーの悪い劣化特性およびより高いレーザー閾値が生じる
可能性がある。なぜならこれらの材料は、ＭＯＣＶＤに
より成長させた材料に比べ、より多くの有意な非発光再
結合中心（または欠陥）を有しているからである。燐化
物レーザーの信頼性を改善し、それら発振の閾値を低下
させるため非発光欠陥取り除くことが望まれている。
光波長のため、ＭＯＣＶＤ工程によって成長させたレー
ザーのレーザー発振閾値が０．２〜０．４ｋＡ／ｃｍ2
の範囲であるのに対して、ＭＢＥによって材料を成長さ
せたレーザー発振閾値が１ｋＡ／ｃｍ2より大きいこと
を、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒ
ｓ」Ｖｏｌ．７１ Ｎｏ．４ ｐ．４７９（１９９７）
において報告している。ＭＢＥにより成長させたレーザ
ーの悪い劣化特性およびより高いレーザー閾値が生じる
可能性がある。なぜならこれらの材料は、ＭＯＣＶＤに
より成長させた材料に比べ、より多くの有意な非発光再
結合中心（または欠陥）を有しているからである。燐化
物レーザーの信頼性を改善し、それら発振の閾値を低下
させるため非発光欠陥取り除くことが望まれている。
【００１６】ワイドバンドギャップ燐化物レーザーの深
刻な劣化および高いレーザー閾値の原因であり得る１つ
の特定の欠陥のタイプは、逆位相領域欠陥（ＡＰＤ）で
ある。これらの欠陥は、結晶構造中に生じる秩序化の結
果、燐化物材料中に生じる。ＡＰＤは、高い非発光再結
合領域および高い光学吸収領域の増加を生じる。従っ
て、ＡＰＤの密度が高くなればなるほど、光学吸収は高
くなり、レーザー発振閾値は高くなり得る。また高密度
のドメイン境界も結果として材料の屈折率の変動とな
り、それら変動はさらなる光子損失の原因となり得、従
ってレーザーの量子効率を減少させ得る。またＡＰＤの
出現は、製造工程の産出高を低下させ得る。
刻な劣化および高いレーザー閾値の原因であり得る１つ
の特定の欠陥のタイプは、逆位相領域欠陥（ＡＰＤ）で
ある。これらの欠陥は、結晶構造中に生じる秩序化の結
果、燐化物材料中に生じる。ＡＰＤは、高い非発光再結
合領域および高い光学吸収領域の増加を生じる。従っ
て、ＡＰＤの密度が高くなればなるほど、光学吸収は高
くなり、レーザー発振閾値は高くなり得る。また高密度
のドメイン境界も結果として材料の屈折率の変動とな
り、それら変動はさらなる光子損失の原因となり得、従
ってレーザーの量子効率を減少させ得る。またＡＰＤの
出現は、製造工程の産出高を低下させ得る。
【００１７】Ｃ．Ｇｅｎｇらは、ドメイン構造は、秩序
化した構造の悪化したレーザー性能についての原因であ
り得ると、「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ」Ｖｏｌ．１７０、ｐａｇｅ ４１８（１
９９７）において報告している。
化した構造の悪化したレーザー性能についての原因であ
り得ると、「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ
Ｇｒｏｗｔｈ」Ｖｏｌ．１７０、ｐａｇｅ ４１８（１
９９７）において報告している。
【００１８】Ａ．Ｖａｌｓｔｅｒらは、レーザー発振の
低い閾値を有するレーザーを作製するため秩序化は回避
されなければならないということを「Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆＣｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ」Ｖｏｌ．１０７、
ｐａｇｅ ４０３、（１９９１）において報告してい
る。
低い閾値を有するレーザーを作製するため秩序化は回避
されなければならないということを「Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆＣｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ」Ｖｏｌ．１０７、
ｐａｇｅ ４０３、（１９９１）において報告してい
る。
【００１９】Ｔ−Ｙ Ｓｅｏｎｇらは、ＡＰＤはキャリ
ア移動度を減少させ、深いエネルギーレベルを導入し、
ならびにキャリアの寿命を減少させるということを、
「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」
Ｖｏｌ．７０、Ｎｏ．２３、ｐａｇｅ ３１３７（１９
９７）において報告している。
ア移動度を減少させ、深いエネルギーレベルを導入し、
ならびにキャリアの寿命を減少させるということを、
「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」
Ｖｏｌ．７０、Ｎｏ．２３、ｐａｇｅ ３１３７（１９
９７）において報告している。
【００２０】ＡＰＤは、成長中の成長温度およびＶ／Ｉ
ＩＩ比のような成長パラメータに依存するにもかかわら
ず、約１μｍのエピタキシャル成長後に形成し始める。
図１（ａ）または図１（ｂ）に示される一般的な構造を
有する（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザーにおいて、ＡＰ
Ｄは通常ｎ型コンタクト層（ｎ型コンタクト層が提供さ
れている場合）またはｎ型クラッド層１に形成され、活
性領域からｐ型クラッド層５の上に配置したｐ型コンタ
クト層６へ向かって、半導体レーザーに亘ってまっすぐ
に広がる。図２は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ系において
製造された図１（ａ）または図１（ｂ）のレーザーのよ
うな、ＳＣＨレーザーの概略断面図である。ＡＰＤ７
は、ｎ型クラッド領域１からｐ型コンタクト層６までレ
ーザー構造を貫通している。
ＩＩ比のような成長パラメータに依存するにもかかわら
ず、約１μｍのエピタキシャル成長後に形成し始める。
図１（ａ）または図１（ｂ）に示される一般的な構造を
有する（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザーにおいて、ＡＰ
Ｄは通常ｎ型コンタクト層（ｎ型コンタクト層が提供さ
れている場合）またはｎ型クラッド層１に形成され、活
性領域からｐ型クラッド層５の上に配置したｐ型コンタ
クト層６へ向かって、半導体レーザーに亘ってまっすぐ
に広がる。図２は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ系において
製造された図１（ａ）または図１（ｂ）のレーザーのよ
うな、ＳＣＨレーザーの概略断面図である。ＡＰＤ７
は、ｎ型クラッド領域１からｐ型コンタクト層６までレ
ーザー構造を貫通している。
【００２１】Ｃ．Ｇｅｎｇら（上述）はレーザー構造を
貫通したＡＰＤのＴＥＭ写真を示す。
貫通したＡＰＤのＴＥＭ写真を示す。
【００２２】ＥＰ−Ａ−０ ６０３ ７８０、ＥＰ−Ａ
−０ ４２１ ２０５、ＵＳ−Ａ−５ ５０８ ５５４
およびＵＳ−Ａ−４ ８３５ １６６は、層構造に格子
整合しない基板上の半導体層構造の成長に関する。基板
と層構造との間の格子不整合は、欠陥および転位の生成
を引き起こし、これらの資料は、格子不整合の影響を減
少させるため基板と層構造との間の界面にバッファ層の
成長を提案している。しかしこれらの資料は、層構造そ
れ自身の内部の欠陥の生成および伝播の問題は扱ってい
ない。
−０ ４２１ ２０５、ＵＳ−Ａ−５ ５０８ ５５４
およびＵＳ−Ａ−４ ８３５ １６６は、層構造に格子
整合しない基板上の半導体層構造の成長に関する。基板
と層構造との間の格子不整合は、欠陥および転位の生成
を引き起こし、これらの資料は、格子不整合の影響を減
少させるため基板と層構造との間の界面にバッファ層の
成長を提案している。しかしこれらの資料は、層構造そ
れ自身の内部の欠陥の生成および伝播の問題は扱ってい
ない。
【００２３】Ａ．Ｖａｌｓｔｅｒら（上述）は、秩序化
によって引き起こされるドメインサイズは、成長温度お
よび層のアルミニウムの混晶比に依存しており、５０の
要因と同じだけ変化することを報告している。彼らは、
ＭＯＣＶＤによって成長した材料において数百ｎｍまで
のドメインサイズを報告している。Ｔ−Ｙ Ｓｅｏｎｇ
ら（上述）は、ガスソースＭＢＥによって成長した材料
のより小さいドメインサイズ、典型的には１．５ｎｍを
報告している。多くのドメイン境界は、さらなる光学的
損失を引き起こし、従ってレーザーデバイスの量子効率
を減少させる。
によって引き起こされるドメインサイズは、成長温度お
よび層のアルミニウムの混晶比に依存しており、５０の
要因と同じだけ変化することを報告している。彼らは、
ＭＯＣＶＤによって成長した材料において数百ｎｍまで
のドメインサイズを報告している。Ｔ−Ｙ Ｓｅｏｎｇ
ら（上述）は、ガスソースＭＢＥによって成長した材料
のより小さいドメインサイズ、典型的には１．５ｎｍを
報告している。多くのドメイン境界は、さらなる光学的
損失を引き起こし、従ってレーザーデバイスの量子効率
を減少させる。
【００２４】Ｍ．Ｊａｌｏｎｅｎら（上述）は、レーザ
ー構造をアニーリングすることによって、ＭＢＥで成長
させた構造のレーザー発振の閾値を有意に減少し、それ
により非発光再結合欠陥を除去し得ることを提案してい
る。しかしこれは、完全に満足できるものではない。な
ぜなら、上述したように、ドーパントとしてベリリウム
を含むデバイスをアニーリングすることによってベリリ
ウムの拡散を引き起こし得るからである。
ー構造をアニーリングすることによって、ＭＢＥで成長
させた構造のレーザー発振の閾値を有意に減少し、それ
により非発光再結合欠陥を除去し得ることを提案してい
る。しかしこれは、完全に満足できるものではない。な
ぜなら、上述したように、ドーパントとしてベリリウム
を含むデバイスをアニーリングすることによってベリリ
ウムの拡散を引き起こし得るからである。
【００２５】ｐ型ドーパントとしての高濃度の亜鉛は、
活性領域ではなく、ｐ型クラッド領域の秩序化を抑制し
得ることが、Ｃ．Ｇｅｎｇら（上述）によって見出され
た。
活性領域ではなく、ｐ型クラッド領域の秩序化を抑制し
得ることが、Ｃ．Ｇｅｎｇら（上述）によって見出され
た。
【００２６】ＧａＩｎＰ層のＴＥＭ（透過型電子顕微
鏡）の研究は、Ｖ／ＩＩＩ比の大きな変化が、ＧａＩｎ
Ｐ中のＡＰＤの伝播も抑制し得ることを示した。これ
は、他の要因の中でドメインサイズは、共通してＶ／Ｉ
ＩＩ比に依存しているからである。従って、成長工程中
のＶ／ＩＩＩ比を変化させることによって、ドメインサ
イズを変化させ、ＡＰＤの伝播を抑制し得る。また成長
工程中の温度を大きく変化させることによって、ドメイ
ンサイズの変化を引き起こし、従ってＡＰＤの伝播を抑
制する。ＡＰＤの伝播を抑制するために成長工程中のＶ
／ＩＩＩ比または温度を変化させることの欠点は、秩序
／無秩序の界面を引き起こすことである。これによりバ
ンドギャップの差を生じ、従って層の抵抗も増加させ
る。
鏡）の研究は、Ｖ／ＩＩＩ比の大きな変化が、ＧａＩｎ
Ｐ中のＡＰＤの伝播も抑制し得ることを示した。これ
は、他の要因の中でドメインサイズは、共通してＶ／Ｉ
ＩＩ比に依存しているからである。従って、成長工程中
のＶ／ＩＩＩ比を変化させることによって、ドメインサ
イズを変化させ、ＡＰＤの伝播を抑制し得る。また成長
工程中の温度を大きく変化させることによって、ドメイ
ンサイズの変化を引き起こし、従ってＡＰＤの伝播を抑
制する。ＡＰＤの伝播を抑制するために成長工程中のＶ
／ＩＩＩ比または温度を変化させることの欠点は、秩序
／無秩序の界面を引き起こすことである。これによりバ
ンドギャップの差を生じ、従って層の抵抗も増加させ
る。
【００２７】Ｐ．Ｌ．Ｇｏｕｒｌｅｙらは、ＧａＰ／Ｇ
ａＡｓＰまたはＧａＡｓ／ＧａＡｓＰ超格子のような歪
み超格子層を使用することによりＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ材料系のダークライン欠陥の除去の報告を、「Ａｐｐ
ｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．４
７ Ｎｏ．５、ｐａｇｅ ４８２（１９８５）において
報告している。さらに、米国特許第５３００７９４号
は、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ層構造中の転位欠陥の上方
への伝播を抑制するためにバッファ層上に歪み超格子を
成長することを開示している。これらの手段の欠点は、
このような超格子を使用することにより各界面に量子井
戸および／またはバリアを生成し得、これにより高抵抗
領域を生じることである。米国特許第５３００７９４号
で提案されているＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ超格子は、レ
ーザーデバイスの活性領域へのキャリアの注入を妨害
し、従ってデバイスの抵抗が増加する。
ａＡｓＰまたはＧａＡｓ／ＧａＡｓＰ超格子のような歪
み超格子層を使用することによりＡｌＧａＡｓ／ＧａＡ
ｓ材料系のダークライン欠陥の除去の報告を、「Ａｐｐ
ｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．４
７ Ｎｏ．５、ｐａｇｅ ４８２（１９８５）において
報告している。さらに、米国特許第５３００７９４号
は、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ層構造中の転位欠陥の上方
への伝播を抑制するためにバッファ層上に歪み超格子を
成長することを開示している。これらの手段の欠点は、
このような超格子を使用することにより各界面に量子井
戸および／またはバリアを生成し得、これにより高抵抗
領域を生じることである。米国特許第５３００７９４号
で提案されているＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ超格子は、レ
ーザーデバイスの活性領域へのキャリアの注入を妨害
し、従ってデバイスの抵抗が増加する。
【００２８】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板、および
基板上に配置した多層構造を含む半導体デバイスを提供
し、多層構造は、第１の半導体層および第１の半導体層
上に配置された第２の半導体層を含み、さらにデバイス
は、第１の半導体層から第２の半導体層への欠陥の伝播
を阻止するための層をさらに含むという点で特徴付けら
れる。
基板上に配置した多層構造を含む半導体デバイスを提供
し、多層構造は、第１の半導体層および第１の半導体層
上に配置された第２の半導体層を含み、さらにデバイス
は、第１の半導体層から第２の半導体層への欠陥の伝播
を阻止するための層をさらに含むという点で特徴付けら
れる。
【００２９】ＡＰＤのような欠陥が第１の半導体層中に
伝播する場合、それらの伝播は欠陥の伝播を阻止するた
めの層で阻止され得る。減少したいくらかのＡＰＤまた
は他の欠陥が第２の半導体層に達し、これにより第２の
半導体層の吸収欠陥（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｄｅｆｅ
ｃｔ）の密度を減少させ、従って層の特性を改善する。
伝播する場合、それらの伝播は欠陥の伝播を阻止するた
めの層で阻止され得る。減少したいくらかのＡＰＤまた
は他の欠陥が第２の半導体層に達し、これにより第２の
半導体層の吸収欠陥（ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｄｅｆｅ
ｃｔ）の密度を減少させ、従って層の特性を改善する。
【００３０】第２の半導体層は、デバイスの活性層であ
り得る。第１の半導体層はデバイスのクラッド層であり
得る。デバイスは、クラッド層上に配置された光ガイド
領域を有する分離閉じ込めへテロ構造レーザーデバイス
であり得、活性層は上記光ガイド領域に配置されてい
る。本発明は、レーザーデバイス（例えばＳＣＨレーザ
ーデバイス）に適用され、活性層中のＡＰＤのような欠
陥の伝播を阻止することにより、レーザーデバイスの活
性層の光学的特性を改善し得る。
り得る。第１の半導体層はデバイスのクラッド層であり
得る。デバイスは、クラッド層上に配置された光ガイド
領域を有する分離閉じ込めへテロ構造レーザーデバイス
であり得、活性層は上記光ガイド領域に配置されてい
る。本発明は、レーザーデバイス（例えばＳＣＨレーザ
ーデバイス）に適用され、活性層中のＡＰＤのような欠
陥の伝播を阻止することにより、レーザーデバイスの活
性層の光学的特性を改善し得る。
【００３１】デバイスは、クラッド層、光ガイド領域、
ならびに活性層をこの順に含み得る。欠陥の伝播を阻止
するための層は、クラッド層内に配置され得る。あるい
は、欠陥の伝播を阻止するための層は、クラッド層と光
ガイド領域との間の界面に配置されてもよく、または光
ガイド領域内に配置されてもよい。
ならびに活性層をこの順に含み得る。欠陥の伝播を阻止
するための層は、クラッド層内に配置され得る。あるい
は、欠陥の伝播を阻止するための層は、クラッド層と光
ガイド領域との間の界面に配置されてもよく、または光
ガイド領域内に配置されてもよい。
【００３２】デバイスは、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐデバ
イスであり得、欠陥の伝播を阻止するための層は、Ｇａ
1-yＩｎyＰ層であり得る。これにより（Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ）Ｐレーザーデバイスのような（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）
Ｐ系において製造されたデバイスの特性が改善されるの
を可能にする。デバイスをアニールする必要はなく、そ
れゆえ、アニーリング中のドーパントの拡散の問題は除
去される。欠陥の伝播を阻止するための層は、歪みＧａ
1-yＩｎyＰ層であり得る。
イスであり得、欠陥の伝播を阻止するための層は、Ｇａ
1-yＩｎyＰ層であり得る。これにより（Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ）Ｐレーザーデバイスのような（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）
Ｐ系において製造されたデバイスの特性が改善されるの
を可能にする。デバイスをアニールする必要はなく、そ
れゆえ、アニーリング中のドーパントの拡散の問題は除
去される。欠陥の伝播を阻止するための層は、歪みＧａ
1-yＩｎyＰ層であり得る。
【００３３】欠陥の伝播を阻止するための層は、活性層
の１μｍ以内に配置され得る。燐化物材料中のＡＰＤの
典型的なドメインサイズは約１μｍであり、活性層の１
μｍ以内の欠陥の伝播を阻止するための層を配置するこ
とは、活性層と欠陥の伝播を阻止するための層との間の
層においてＡＰＤが再生成し得ないことを意味する。
の１μｍ以内に配置され得る。燐化物材料中のＡＰＤの
典型的なドメインサイズは約１μｍであり、活性層の１
μｍ以内の欠陥の伝播を阻止するための層を配置するこ
とは、活性層と欠陥の伝播を阻止するための層との間の
層においてＡＰＤが再生成し得ないことを意味する。
【００３４】欠陥の伝播を阻止するための層のバンドギ
ャップは、欠陥の伝播を阻止するための層に隣接する半
導体層のバンドギャップに実質的に等しい。これは有意
なポテンシャル井戸またはポテンシャル障壁の生成を防
ぎ、従ってデバイスを通してのキャリアの輸送は、欠陥
の伝播を阻止するための層の提供によって影響されな
い。
ャップは、欠陥の伝播を阻止するための層に隣接する半
導体層のバンドギャップに実質的に等しい。これは有意
なポテンシャル井戸またはポテンシャル障壁の生成を防
ぎ、従ってデバイスを通してのキャリアの輸送は、欠陥
の伝播を阻止するための層の提供によって影響されな
い。
【００３５】欠陥の伝播を阻止するための層は、第１の
半導体層内に配置され得、欠陥の伝播を阻止するための
層のバンドギャップは、第１の半導体のバンドギャップ
に実質的に等しい。あるいは、欠陥の伝播を阻止するた
めの層は光ガイド領域内に配置されてもよく、欠陥の伝
播を阻止するための層のバンドギャップは、実質的に光
ガイド領域のバンドギャップに等しくあってもよい。あ
るいは、欠陥の伝播を阻止するための層は、クラッド層
と光ガイド領域との間の界面に配置されてもよく、欠陥
の伝播を阻止するための層のバンドギャップは、光ガイ
ド領域のバンドギャップまたはクラッド層のバンドギャ
ップのいずれか一方に実質的に等しくあってもよい。
半導体層内に配置され得、欠陥の伝播を阻止するための
層のバンドギャップは、第１の半導体のバンドギャップ
に実質的に等しい。あるいは、欠陥の伝播を阻止するた
めの層は光ガイド領域内に配置されてもよく、欠陥の伝
播を阻止するための層のバンドギャップは、実質的に光
ガイド領域のバンドギャップに等しくあってもよい。あ
るいは、欠陥の伝播を阻止するための層は、クラッド層
と光ガイド領域との間の界面に配置されてもよく、欠陥
の伝播を阻止するための層のバンドギャップは、光ガイ
ド領域のバンドギャップまたはクラッド層のバンドギャ
ップのいずれか一方に実質的に等しくあってもよい。
【００３６】第１の半導体層は、（ＡｌyＧａ1-y）0.52
Ｉｎ0.48Ｐ層（０．５＜ｙ＜１）であり得る。第１の半
導体層は（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層であり
得、および欠陥の伝播を阻止するための層はＧａ0.3Ｉ
ｎ0.7Ｐ層であり得る。あるいは、第１の半導体層はＡ
ｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐ層であってもよく、欠陥の伝播を阻止
するための層はＧａＰ層であってもよい。光ガイド領域
は（ＡｌyＧａ1-y）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層（０．３＜ｙ＜
０．５）を含み得る。光ガイド領域は、（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層を含んでもよく、欠陥の伝播を
阻止するための層はＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐ層であってもよ
い。これら材料の各々の組に関して２つの材料のバンド
ギャップは実質的に互いに等しく、従って欠陥の伝播を
阻止するための層の提供は、有意なポテンシャル障壁ま
たはポテンシャル井戸を引き起こさない。（Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ）Ｐレーザーデバイスのクラッド層および光ガ
イド領域は、しばしばそれぞれ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52
Ｉｎ0.48Ｐおよび（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐに
より形成され、従って本発明は、レーザーデバイスを通
してのキャリアの輸送に影響を与えることなく（Ａｌ、
Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザーデバイスに欠陥の伝播を阻止す
るための層を取り込むことを可能にする。
Ｉｎ0.48Ｐ層（０．５＜ｙ＜１）であり得る。第１の半
導体層は（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層であり
得、および欠陥の伝播を阻止するための層はＧａ0.3Ｉ
ｎ0.7Ｐ層であり得る。あるいは、第１の半導体層はＡ
ｌ0.52Ｉｎ0.48Ｐ層であってもよく、欠陥の伝播を阻止
するための層はＧａＰ層であってもよい。光ガイド領域
は（ＡｌyＧａ1-y）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層（０．３＜ｙ＜
０．５）を含み得る。光ガイド領域は、（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層を含んでもよく、欠陥の伝播を
阻止するための層はＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐ層であってもよ
い。これら材料の各々の組に関して２つの材料のバンド
ギャップは実質的に互いに等しく、従って欠陥の伝播を
阻止するための層の提供は、有意なポテンシャル障壁ま
たはポテンシャル井戸を引き起こさない。（Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ）Ｐレーザーデバイスのクラッド層および光ガ
イド領域は、しばしばそれぞれ（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52
Ｉｎ0.48Ｐおよび（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐに
より形成され、従って本発明は、レーザーデバイスを通
してのキャリアの輸送に影響を与えることなく（Ａｌ、
Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザーデバイスに欠陥の伝播を阻止す
るための層を取り込むことを可能にする。
【００３７】デバイスは、第２の半導体層への欠陥の伝
播を阻止するための第２の層をさらに含んでもよい。
播を阻止するための第２の層をさらに含んでもよい。
【００３８】欠陥の伝播を阻止するための各々の層は、
第２の半導体層への逆位相領域の欠陥の伝播を阻止する
ためであり得る。
第２の半導体層への逆位相領域の欠陥の伝播を阻止する
ためであり得る。
【００３９】欠陥の伝播を阻止するための各々の層の逆
位相領域の欠陥の特徴的なサイズは、第２の半導体層の
逆位相領域の欠陥のサイズとは異なり得る。これが、逆
位相領域の伝播を阻止する簡単な方法である。
位相領域の欠陥の特徴的なサイズは、第２の半導体層の
逆位相領域の欠陥のサイズとは異なり得る。これが、逆
位相領域の伝播を阻止する簡単な方法である。
【００４０】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施形態を、添付
の図を参照しながら例示により詳細に記述する。
の図を参照しながら例示により詳細に記述する。
【００４１】図４は、本発明の１つの実施形態に基づく
レーザーデバイスを示す。レーザーデバイスは基板１
０、および基板１０上に配置される多層構造１９を有す
る。多層構造１９は、ｎ型クラッド領域１１、およびｎ
型クラッド領域１１上に配置されたアンドープド光ガイ
ド領域１２，１４を含む。活性領域１３は、光ガイド領
域１２，１４内に配置される。最終的に、ｐ型クラッド
領域１５およびｐ型コンタクト領域１６は、光ガイド領
域１４上に配置される。
レーザーデバイスを示す。レーザーデバイスは基板１
０、および基板１０上に配置される多層構造１９を有す
る。多層構造１９は、ｎ型クラッド領域１１、およびｎ
型クラッド領域１１上に配置されたアンドープド光ガイ
ド領域１２，１４を含む。活性領域１３は、光ガイド領
域１２，１４内に配置される。最終的に、ｐ型クラッド
領域１５およびｐ型コンタクト領域１６は、光ガイド領
域１４上に配置される。
【００４２】図４において、単一の量子井戸層のみを含
む活性領域３が示されている。しかし本発明は、活性領
域が１つの量子井戸層のみを含むレーザーに限定され
ず、本発明は活性領域３が複数の量子井戸層およびバリ
ア層からなるレーザーに適用され得る。
む活性領域３が示されている。しかし本発明は、活性領
域が１つの量子井戸層のみを含むレーザーに限定され
ず、本発明は活性領域３が複数の量子井戸層およびバリ
ア層からなるレーザーに適用され得る。
【００４３】本発明によれば、障壁層１７は基板１０と
活性領域１３との間に提供される。障壁層は、レーザー
デバイスの活性領域１３へＡＰＤが伝播するのを阻止す
る役目をする。図４の実施形態において障壁層１７は、
ｎ型クラッド領域１１内に配置されるが、本発明は障壁
層のこの特定の位置に限定されない。
活性領域１３との間に提供される。障壁層は、レーザー
デバイスの活性領域１３へＡＰＤが伝播するのを阻止す
る役目をする。図４の実施形態において障壁層１７は、
ｎ型クラッド領域１１内に配置されるが、本発明は障壁
層のこの特定の位置に限定されない。
【００４４】ＡＰＤ１８はｎ型クラッド領域の下の部分
に存在するが、活性層１３へのＡＰＤの伝播は障壁層１
７によって阻止される。なぜなら障壁層１７のＡＰＤの
特徴的なサイズは、ｎ型クラッド領域１１内のＡＰＤの
特徴的なサイズと顕著に異なるからである。
に存在するが、活性層１３へのＡＰＤの伝播は障壁層１
７によって阻止される。なぜなら障壁層１７のＡＰＤの
特徴的なサイズは、ｎ型クラッド領域１１内のＡＰＤの
特徴的なサイズと顕著に異なるからである。
【００４５】ＡＰＤ１８の伝播は、障壁層１７によって
阻止されるので、活性領域１３に到達するＡＰＤは全く
ない（または少なくとも減少したいくらかのＡＰＤであ
る）。さらに図４の実施形態において、ＡＰＤが光ガイ
ド領域１２および１４に全く到達しないか、または減少
したいくらかのＡＰＤが光ガイド領域１２および１４に
到達する。従って、レーザーデバイスの特性が改善され
る。
阻止されるので、活性領域１３に到達するＡＰＤは全く
ない（または少なくとも減少したいくらかのＡＰＤであ
る）。さらに図４の実施形態において、ＡＰＤが光ガイ
ド領域１２および１４に全く到達しないか、または減少
したいくらかのＡＰＤが光ガイド領域１２および１４に
到達する。従って、レーザーデバイスの特性が改善され
る。
【００４６】障壁層１７は、ＡＰＤが活性領域１３に到
達する前にＡＰＤの伝播を阻止するために位置付けられ
る場合、ｎ型クラッド領域１１内に位置される必要はな
い。あるいは、例えば図６に示すように、ｎ型クラッド
領域１１と光ガイド領域１２との間の界面に位置され得
る。あるいは、図７に示すように、下部の光ガイド領域
１２、または図８に示すように、 下部の光ガイド領域
１２の活性領域１３との間の界面に位置され得る。障壁
層１７の位置はともかく、図６、図７、および図８に示
されるレーザー構造は、一般に図４に示されるレーザー
構造に類似している。図４、図６、図７および図８の全
ての実施形態において、障壁層は活性領域と基板との間
に位置され、それによりＡＰＤが活性領域１３に到達す
る前にＡＰＤの伝播を阻止し得る。
達する前にＡＰＤの伝播を阻止するために位置付けられ
る場合、ｎ型クラッド領域１１内に位置される必要はな
い。あるいは、例えば図６に示すように、ｎ型クラッド
領域１１と光ガイド領域１２との間の界面に位置され得
る。あるいは、図７に示すように、下部の光ガイド領域
１２、または図８に示すように、 下部の光ガイド領域
１２の活性領域１３との間の界面に位置され得る。障壁
層１７の位置はともかく、図６、図７、および図８に示
されるレーザー構造は、一般に図４に示されるレーザー
構造に類似している。図４、図６、図７および図８の全
ての実施形態において、障壁層は活性領域と基板との間
に位置され、それによりＡＰＤが活性領域１３に到達す
る前にＡＰＤの伝播を阻止し得る。
【００４７】障壁層１７は、原則的に活性領域１３の下
の任意の位置に配置され得る。しかしながら、光ガイド
領域へのＡＰＤの伝播が阻止されるように、障壁層は基
板と光ガイド領域１２との間に位置されるのが好まし
い。ＡＰＤが光ガイド領域１２へ、または光ガイド領域
１２の一部に伝播する場合、ＡＰＤが活性領域それ自身
への伝播を阻止されたとしても、レーザー特性が劣化し
得る。
の任意の位置に配置され得る。しかしながら、光ガイド
領域へのＡＰＤの伝播が阻止されるように、障壁層は基
板と光ガイド領域１２との間に位置されるのが好まし
い。ＡＰＤが光ガイド領域１２へ、または光ガイド領域
１２の一部に伝播する場合、ＡＰＤが活性領域それ自身
への伝播を阻止されたとしても、レーザー特性が劣化し
得る。
【００４８】上述のように、燐化物材料のＡＰＤの典型
的なドメインサイズは約１μｍである。従って本発明が
燐化物レーザーに適用される場合、障壁層１７は好まし
くは活性領域の１μｍ以内に配置される。これにより、
ＡＰＤが障壁層の上の層で再生成し得ないことを確実に
する。
的なドメインサイズは約１μｍである。従って本発明が
燐化物レーザーに適用される場合、障壁層１７は好まし
くは活性領域の１μｍ以内に配置される。これにより、
ＡＰＤが障壁層の上の層で再生成し得ないことを確実に
する。
【００４９】本発明は、単一の障壁層に限定されない。
しかし、２つ以上の障壁層を有するレーザー構造を提供
することも可能である。図９は２つの障壁層が提供され
るレーザー構造である本発明の実施形態を示す。この実
施形態において、第１の障壁層１７はｎ型クラッド領域
１１内に提供され、第２の障壁層１７’はｎ型クラッド
領域１１と光ガイド領域１２および１４との間の界面に
提供される。
しかし、２つ以上の障壁層を有するレーザー構造を提供
することも可能である。図９は２つの障壁層が提供され
るレーザー構造である本発明の実施形態を示す。この実
施形態において、第１の障壁層１７はｎ型クラッド領域
１１内に提供され、第２の障壁層１７’はｎ型クラッド
領域１１と光ガイド領域１２および１４との間の界面に
提供される。
【００５０】本発明が（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐレーザー
に適用される場合、障壁層に適した材料はＧａＰまたは
Ｇａ1-yＩｎyＰ（ＧａＩｎＰを後述する）を含む。
に適用される場合、障壁層に適した材料はＧａＰまたは
Ｇａ1-yＩｎyＰ（ＧａＩｎＰを後述する）を含む。
【００５１】ＧａＩｎＰのインジウムの混晶比が０から
１まで変化するにつれ、格子定数は増加しおよびΓ−Γ
バンドギャップは減少する。バンドギャップと格子定数
との関係を図３に示す。また図３はΓ−Ｘのバンドギャ
ップも示す。図３は、ＧａＰがΓ−ΓおよびΓ−Ｘのバ
ンドギャップがそれぞれ２．９ｅＶおよび２．３ｅＶ、
および格子定数が５．４５１Åを有する間接遷移型半導
体であることを示す。ＩｎＰは、Γ−ΓおよびΓ−Ｘの
バンドギャップがそれぞれ１．４ｅＶおよび２．３ｅＶ
の直接遷移型バンドギャップ材料である。ＧａＡｓの格
子定数は５．６５３Åであり、上述したように、ＧａＩ
ｎＰは、インジウムの混晶比、ｙが０．４８に等しい場
合、ＧａＡｓと格子整合する。
１まで変化するにつれ、格子定数は増加しおよびΓ−Γ
バンドギャップは減少する。バンドギャップと格子定数
との関係を図３に示す。また図３はΓ−Ｘのバンドギャ
ップも示す。図３は、ＧａＰがΓ−ΓおよびΓ−Ｘのバ
ンドギャップがそれぞれ２．９ｅＶおよび２．３ｅＶ、
および格子定数が５．４５１Åを有する間接遷移型半導
体であることを示す。ＩｎＰは、Γ−ΓおよびΓ−Ｘの
バンドギャップがそれぞれ１．４ｅＶおよび２．３ｅＶ
の直接遷移型バンドギャップ材料である。ＧａＡｓの格
子定数は５．６５３Åであり、上述したように、ＧａＩ
ｎＰは、インジウムの混晶比、ｙが０．４８に等しい場
合、ＧａＡｓと格子整合する。
【００５２】バルクのＧａＡｓの格子定数は、バルクの
ＧａＰの格子定数より約３．７％大きい。一般的に、転
位は、このような格子不整合を有する２つの半導体材料
間の界面で発生する。このことは、本発明の場合望まれ
ない。なぜならそれらの転位はレーザーデバイスの特性
を低下させるからである。
ＧａＰの格子定数より約３．７％大きい。一般的に、転
位は、このような格子不整合を有する２つの半導体材料
間の界面で発生する。このことは、本発明の場合望まれ
ない。なぜならそれらの転位はレーザーデバイスの特性
を低下させるからである。
【００５３】下の層と成長中の上の層との間の格子不整
合が十分小さい場合、堆積される第１の原子層は下の層
の格子定数に一致するように歪み、それにより整合的な
界面が形成されることは周知である。しかし、成長中の
上の層の厚さが増加するにつれ、不整合転位が導入され
るのにエネルギー的に有利になる臨界の厚さに達するま
で一様の歪みエネルギーも増加する。この臨界の厚さの
存在は、Ｊ．Ｈ．Ｖａｎ Ｄｅｒ Ｍｅｒｗｅによって
「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ」Ｖｏｌ．３４、ｐａｇｅ １２３（１９６２）に
最初に開示された。本発明において、レーザー構造がレ
ーザー構造の半導体層と格子整合しないバルクの格子定
数を有する材料から作られた障壁層を提供する場合、障
壁層の厚さは転位の発生を防ぐため、臨界の厚さより薄
いことが好ましい。この場合、障壁層は歪み状態にあ
り、この歪みにより、半導体層と格子整合し得る。
合が十分小さい場合、堆積される第１の原子層は下の層
の格子定数に一致するように歪み、それにより整合的な
界面が形成されることは周知である。しかし、成長中の
上の層の厚さが増加するにつれ、不整合転位が導入され
るのにエネルギー的に有利になる臨界の厚さに達するま
で一様の歪みエネルギーも増加する。この臨界の厚さの
存在は、Ｊ．Ｈ．Ｖａｎ Ｄｅｒ Ｍｅｒｗｅによって
「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉ
ｃｓ」Ｖｏｌ．３４、ｐａｇｅ １２３（１９６２）に
最初に開示された。本発明において、レーザー構造がレ
ーザー構造の半導体層と格子整合しないバルクの格子定
数を有する材料から作られた障壁層を提供する場合、障
壁層の厚さは転位の発生を防ぐため、臨界の厚さより薄
いことが好ましい。この場合、障壁層は歪み状態にあ
り、この歪みにより、半導体層と格子整合し得る。
【００５４】ＧａＰの障壁層がＧａＡｓと格子整合する
半導体層上に成長されると、障壁層は引張り歪み状態に
なり得る。なぜならＧａＰは、半導体層より小さい格子
定数を有するからである。
半導体層上に成長されると、障壁層は引張り歪み状態に
なり得る。なぜならＧａＰは、半導体層より小さい格子
定数を有するからである。
【００５５】３．７％の格子不整合の場合、不整合転位
が発生する臨界の厚さは１６Åと見積もられる（Ｒ．Ｐ
ｅｏｐｌｅらの「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．３ｐｐ．３２２〜
３２４ １９８５を参照されたい）。従って歪みＧａＰ
層が障壁層として使用される場合、その厚さは好ましく
は１６Åまたはそれ以下である。
が発生する臨界の厚さは１６Åと見積もられる（Ｒ．Ｐ
ｅｏｐｌｅらの「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．３ｐｐ．３２２〜
３２４ １９８５を参照されたい）。従って歪みＧａＰ
層が障壁層として使用される場合、その厚さは好ましく
は１６Åまたはそれ以下である。
【００５６】薄いＧａＰ層が引張り歪みのもとで配置さ
れる場合、そのバンドギャップは図３のバルクのＧａＰ
で与えられる値をとり得ない。引張り歪みは、Γ−Γバ
ンドギャップを２．７５６ｅＶまで０．１４４ｅＶ減少
させ、Γ−Ｘバンドギャップを２．３２０ｅＶまでわず
かに増加させる。それら引張り歪みのＧａＰ層のΓ−Γ
およびΓ−Ｘバンドギャップの値は、ＡｌＩｎＰのバン
ドギャップと非常に近い値である。これは、キャリアに
とって顕著なポテンシャル障壁またはポテンシャル井戸
を生成することなく、ＡｌＩｎＰクラッド層に引張り歪
みＧａＰからなる障壁層を使用することが可能であるこ
とを意味する。上述の所与のバンドギャップの使用は、
伝導帯と価電子帯との間のバンドオフセットが７０対３
０であると仮定すると、Γ電子に対し約３０ｍｅＶの小
さなポテンシャル障壁があり得ることが示される。この
ポテンシャル障壁は、室温のｋＴの値とほぼ同じ値であ
る。ここでｋは、ボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度
である。従ってこのバリアは、室温で動作中のレーザー
の特性に顕著な影響を与えることはない。
れる場合、そのバンドギャップは図３のバルクのＧａＰ
で与えられる値をとり得ない。引張り歪みは、Γ−Γバ
ンドギャップを２．７５６ｅＶまで０．１４４ｅＶ減少
させ、Γ−Ｘバンドギャップを２．３２０ｅＶまでわず
かに増加させる。それら引張り歪みのＧａＰ層のΓ−Γ
およびΓ−Ｘバンドギャップの値は、ＡｌＩｎＰのバン
ドギャップと非常に近い値である。これは、キャリアに
とって顕著なポテンシャル障壁またはポテンシャル井戸
を生成することなく、ＡｌＩｎＰクラッド層に引張り歪
みＧａＰからなる障壁層を使用することが可能であるこ
とを意味する。上述の所与のバンドギャップの使用は、
伝導帯と価電子帯との間のバンドオフセットが７０対３
０であると仮定すると、Γ電子に対し約３０ｍｅＶの小
さなポテンシャル障壁があり得ることが示される。この
ポテンシャル障壁は、室温のｋＴの値とほぼ同じ値であ
る。ここでｋは、ボルツマン定数であり、Ｔは絶対温度
である。従ってこのバリアは、室温で動作中のレーザー
の特性に顕著な影響を与えることはない。
【００５７】本発明の他の実施形態では、障壁層は非ゼ
ロなインジウムの混晶比を有する。ＧａＩｎＰのバンド
ギャップは、インジウムの混晶比が増加するとともに減
少し、引張り歪みＧａＩｎＰ層を障壁層として使用する
利点は、障壁層のインジウムの混晶比を適切に調節する
ことにより、レーザー構造に使用される様々な四元系合
金のバンドギャップに障壁層のバンドギャップを調整し
得ることである。例えば、Ｇａ0.3Ｉｎ0.7Ｐの引張り歪
み層は、それぞれ２．４５０ｅＶおよび２．３ｅＶのΓ
−ΓおよびΓ−Ｘのバンドギャップを有し、それらのバ
ンドギャップは、レーザーデバイスのクラッド層の材料
として一般に使用されている（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉ
ｎ0.48Ｐのバンドギャップと同じである。歪んだＧａ
0.3Ｉｎ0. 7Ｐ層を（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層
上に成長する場合、臨界の厚さは３３Åである。従って
障壁層の厚さは３３Å以下が好ましい。
ロなインジウムの混晶比を有する。ＧａＩｎＰのバンド
ギャップは、インジウムの混晶比が増加するとともに減
少し、引張り歪みＧａＩｎＰ層を障壁層として使用する
利点は、障壁層のインジウムの混晶比を適切に調節する
ことにより、レーザー構造に使用される様々な四元系合
金のバンドギャップに障壁層のバンドギャップを調整し
得ることである。例えば、Ｇａ0.3Ｉｎ0.7Ｐの引張り歪
み層は、それぞれ２．４５０ｅＶおよび２．３ｅＶのΓ
−ΓおよびΓ−Ｘのバンドギャップを有し、それらのバ
ンドギャップは、レーザーデバイスのクラッド層の材料
として一般に使用されている（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉ
ｎ0.48Ｐのバンドギャップと同じである。歪んだＧａ
0.3Ｉｎ0. 7Ｐ層を（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層
上に成長する場合、臨界の厚さは３３Åである。従って
障壁層の厚さは３３Å以下が好ましい。
【００５８】障壁層の他の有用な材料は、Ｇａ0.38Ｉｎ
0.62Ｐの引張り歪み層である。この材料のΓ−Γおよび
Γ−Ｘバンドギャップは、図１（ａ）および図１（ｂ）
に示されたレーザーデバイスの光ガイド層を形成するた
めに使用された（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐと同
じ２．３ｅＶである。（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0 .48
ＰおよびＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐのバンドギャップがほぼ等
しいので、顕著なポテンシャル井戸またはポテンシャル
障壁を導入することなく（Ａｌ0.5Ｇａ0.5） 0.52Ｉｎ
0.48Ｐ光ガイド層内へＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐの障壁層を提
供し得る。Ｇａ 0.38Ｉｎ0.62Ｐ層の臨界の厚さは約６０
Åである。
0.62Ｐの引張り歪み層である。この材料のΓ−Γおよび
Γ−Ｘバンドギャップは、図１（ａ）および図１（ｂ）
に示されたレーザーデバイスの光ガイド層を形成するた
めに使用された（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐと同
じ２．３ｅＶである。（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0 .48
ＰおよびＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐのバンドギャップがほぼ等
しいので、顕著なポテンシャル井戸またはポテンシャル
障壁を導入することなく（Ａｌ0.5Ｇａ0.5） 0.52Ｉｎ
0.48Ｐ光ガイド層内へＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐの障壁層を提
供し得る。Ｇａ 0.38Ｉｎ0.62Ｐ層の臨界の厚さは約６０
Åである。
【００５９】図５は、図４のレーザーデバイスの部分的
なバンドギャップの概略図である。図５は、ｎ型クラッ
ド領域１１、障壁層１７、および光ガイド領域１２の一
部のバンドギャップを示す。ｎ型クラッド領域１１は
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0. 48Ｐから形成され、光ガ
イド領域１２は（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐから
形成される。障壁層１７はｎ型クラッド領域１１内に配
置され、Ｇａ0.3Ｉｎ0.7Ｐの歪み層から形成される。図
５に示すように、障壁層１７のΓ−ΓおよびΓ−Ｘのバ
ンドギャップが、提供された障壁層のクラッド領域のΓ
−ΓおよびΓ−Ｘのバンドギャップと類似しているの
で、ポテンシャル障壁またはポテンシャル井戸を形成し
ない。
なバンドギャップの概略図である。図５は、ｎ型クラッ
ド領域１１、障壁層１７、および光ガイド領域１２の一
部のバンドギャップを示す。ｎ型クラッド領域１１は
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.52Ｉｎ0. 48Ｐから形成され、光ガ
イド領域１２は（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐから
形成される。障壁層１７はｎ型クラッド領域１１内に配
置され、Ｇａ0.3Ｉｎ0.7Ｐの歪み層から形成される。図
５に示すように、障壁層１７のΓ−ΓおよびΓ−Ｘのバ
ンドギャップが、提供された障壁層のクラッド領域のΓ
−ΓおよびΓ−Ｘのバンドギャップと類似しているの
で、ポテンシャル障壁またはポテンシャル井戸を形成し
ない。
【００６０】図５の実施形態において、障壁層１７の厚
さは、３３Åより薄くあるべきである。３３ÅはＧａＡ
ｓと不整合であるＧａ0.3Ｉｎ0.7Ｐ層の１つの層の臨界
の厚さである。
さは、３３Åより薄くあるべきである。３３ÅはＧａＡ
ｓと不整合であるＧａ0.3Ｉｎ0.7Ｐ層の１つの層の臨界
の厚さである。
【００６１】障壁層が、ｎ型クラッド領域１１ではなく
て光ガイド領域１２に提供された場合、障壁層がＧａ
0.38Ｉｎ0.62Ｐにより形成されることが好ましい。この
材料は、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光ガイド領
域に一致させたバンドギャップである。
て光ガイド領域１２に提供された場合、障壁層がＧａ
0.38Ｉｎ0.62Ｐにより形成されることが好ましい。この
材料は、（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ光ガイド領
域に一致させたバンドギャップである。
【００６２】障壁層が、２つの層間、例えばクラッド層
と光ガイド領域との間の界面に提供される場合、その障
壁層のバンドギャップはどちらの層にも一致し得る。
と光ガイド領域との間の界面に提供される場合、その障
壁層のバンドギャップはどちらの層にも一致し得る。
【００６３】上述した特定の実施形態は主に（Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｉｎ）Ｐ系に関するが、本発明はこの系に限定され
ない。本発明は、半導体構造を貫くＡＰＤのような欠陥
の伝播によってデバイス特性の顕著な劣化を引き起こす
ような秩序化の効果を示す任意の材料系に適用し得る。
ａ、Ｉｎ）Ｐ系に関するが、本発明はこの系に限定され
ない。本発明は、半導体構造を貫くＡＰＤのような欠陥
の伝播によってデバイス特性の顕著な劣化を引き起こす
ような秩序化の効果を示す任意の材料系に適用し得る。
【００６４】図５の障壁層は、障壁層が配置されている
層のバンドギャップと類似のバンドギャップを有してい
るが、これは本発明の本質的な特徴ではない。しかし、
それは好ましい特徴である。なぜならバンドギャップの
任意の不一致によってポテンシャル障壁またはポテンシ
ャル井戸のいずれかを引き起こすからである。これはデ
バイスの活性領域へのキャリアの輸送を中断させ得る。
層のバンドギャップと類似のバンドギャップを有してい
るが、これは本発明の本質的な特徴ではない。しかし、
それは好ましい特徴である。なぜならバンドギャップの
任意の不一致によってポテンシャル障壁またはポテンシ
ャル井戸のいずれかを引き起こすからである。これはデ
バイスの活性領域へのキャリアの輸送を中断させ得る。
【００６５】本発明は、半導体レーザーデバイスに適応
される場合、特に有利である。なぜなら半導体レーザー
デバイスは欠陥に極めて敏感であるからである。しか
し、本発明はレーザーデバイスに限定されるものではな
く、例えば、発光ダイオードのような他の半導体デバイ
スに適応されよい。
される場合、特に有利である。なぜなら半導体レーザー
デバイスは欠陥に極めて敏感であるからである。しか
し、本発明はレーザーデバイスに限定されるものではな
く、例えば、発光ダイオードのような他の半導体デバイ
スに適応されよい。
【００６６】
【発明の効果】半導体デバイスは、基板と活性層との間
に配置される障壁層を有する。障壁層は、活性層への逆
位相領域欠陥（ＡＰＤ）の伝播を阻止する。これは、活
性層における欠陥の密度を減少させ、レーザーデバイス
の性能特性を改善する。
に配置される障壁層を有する。障壁層は、活性層への逆
位相領域欠陥（ＡＰＤ）の伝播を阻止する。これは、活
性層における欠陥の密度を減少させ、レーザーデバイス
の性能特性を改善する。
【００６７】障壁層は、完全にレーザーデバイスの１つ
の層内に、またはレーザーデバイスの２つの層間の界面
のいずれかに配置される。障壁層のバンドギャップは、
配置される層のバンドギャップ、または隣接する層のバ
ンドギャップと好ましくは実質的に等しい。これは、レ
ーザー構造のポテンシャル障壁、またはポテンシャル井
戸の形成を防ぎ、従って障壁層の提供は、デバイスを通
してキャリアの輸送に影響しない。
の層内に、またはレーザーデバイスの２つの層間の界面
のいずれかに配置される。障壁層のバンドギャップは、
配置される層のバンドギャップ、または隣接する層のバ
ンドギャップと好ましくは実質的に等しい。これは、レ
ーザー構造のポテンシャル障壁、またはポテンシャル井
戸の形成を防ぎ、従って障壁層の提供は、デバイスを通
してキャリアの輸送に影響しない。
【図１ａ】図１（ａ）は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ系に
おいて作製された従来のレーザーデバイスのバンド構造
の概略図である。
おいて作製された従来のレーザーデバイスのバンド構造
の概略図である。
【図１ｂ】図１（ｂ）は、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ）Ｐ系に
おいて作製された別の従来のＳＣＨレーザーデバイスの
バンド構造の概略図である。
おいて作製された別の従来のＳＣＨレーザーデバイスの
バンド構造の概略図である。
【図２】図２は、従来のレーザー構造を通って伝播する
ＡＰＤの示す概略図である。
ＡＰＤの示す概略図である。
【図３】図３は、ＧａＩｎＰの格子定数に対する伝導帯
エネルギーを示す。
エネルギーを示す。
【図４】図４は、本発明の１つの実施形態に基づくレー
ザーデバイスの概略断面図である。
ザーデバイスの概略断面図である。
【図５】図５は、図４のレーザーデバイスの一部分のバ
ンド構造の概略断面図である。
ンド構造の概略断面図である。
【図６】図６は、本発明の別の実施形態に基づくレーザ
ーデバイスの概略断面図である。
ーデバイスの概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の別の実施形態に基づくレーザ
ーデバイスの概略断面図である。
ーデバイスの概略断面図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施形態に基づくレーザ
ーデバイスの概略断面図である。
ーデバイスの概略断面図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施形態に基づくレーザ
ーデバイスの概略断面図である。
ーデバイスの概略断面図である。
２、４ 光ガイド領域 ３ 活性領域 １９ 多層構造
Claims (25)
- 【請求項１】 基板、該基板上に配置された多層構造を
含む半導体デバイスであって、該多層構造は、第１の半
導体層および該第１の半導体層上に配置された第２の半
導体層を含み、 該デバイスが、該第１の半導体層から該第２の半導体層
へ欠陥の伝播を阻止するための層をさらに含むことを特
徴とする半導体デバイス。 - 【請求項２】 前記第２の半導体層は前記デバイスの活
性層である、請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項３】 前記第１の半導体層は前記デバイスのク
ラッド層である、請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項４】 前記デバイスは、クラッド層上に配置さ
れた光ガイド領域を有する分離閉じ込めへテロ構造レー
ザーデバイスであり、活性層は該光ガイド領域に配置さ
れる、請求項1に記載のデバイス。 - 【請求項５】 前記デバイスは、前記クラッド層、前記
光ガイド領域、ならびに前記活性層をこの順に含む、請
求項１に記載のデバイス。 - 【請求項６】 前記欠陥の伝播を阻止するための層は、
前記クラッド層内に配置される、請求項３に記載のデバ
イス。 - 【請求項７】 前記欠陥の伝播を阻止するための層は、
前記クラッド層内に配置される、請求項５に記載のデバ
イス。 - 【請求項８】 前記欠陥の伝播を阻止するための層は、
前記クラッド層と前記光ガイド領域との間の界面に配置
される、請求項５に記載のデバイス。 - 【請求項９】 前記欠陥の伝播を阻止するための層は、
前記光ガイド領域内に配置される、請求項５に記載のデ
バイス。 - 【請求項１０】 前記デバイスは、（Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ）Ｐデバイスであり、前記欠陥の伝播を阻止するため
の層はＧａ1-yＩｎyＰ層である、請求項１に記載のデバ
イス。 - 【請求項１１】 前記欠陥の伝播を阻止するための層は
歪みＧａ1-yＩｎyＰ層である、請求項１０に記載のデバ
イス。 - 【請求項１２】 前記欠陥の伝播を阻止するための層
は、前記活性層の１μｍ以内に配置される、請求項１０
に記載のデバイス。 - 【請求項１３】 前記欠陥の伝播を阻止するための層の
バンドギャップは、該欠陥の伝播を阻止するための層に
隣接する半導体層のバンドギャップに実質的に等しい、
請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項１４】 前記欠陥の伝播を阻止するための層
は、前記第１の半導体層内に配置され、該欠陥の伝播を
阻止するための層のバンドギャップは、該第１の半導体
層のバンドギャップに実質的に等しい、請求項１３に記
載のデバイス。 - 【請求項１５】 前記欠陥の伝播を阻止するための層の
バンドギャップは、該欠陥の伝播を阻止するための層に
隣接する半導体層のバンドギャップに実質的に等しい、
請求項４に記載のデバイス。 - 【請求項１６】 前記欠陥の伝播を阻止するための層
は、前記光ガイド領域内に配置され、該欠陥の伝播を阻
止するための層のバンドギャップは、該光ガイド領域の
バンドギャップに実質的に等しい、請求項１５に記載の
デバイス。 - 【請求項１７】 前記欠陥の伝播を阻止するための層
は、前記クラッド層と前記光ガイド領域との間の界面に
配置され、該欠陥の伝播を阻止するための層のバンドギ
ャップは、該光ガイド領域のバンドギャップまたは該ク
ラッド層のバンドギャップのいずれかに実質的に等し
い、請求項１５に記載のデバイス。 - 【請求項１８】 前記第１の半導体層が、（ＡｌyＧａ
1-y）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層（０．５＜ｙ＜１）である、請
求項１４に記載のデバイス。 - 【請求項１９】 前記第１の半導体層が、（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層であり、前記欠陥の伝播を阻
止するための層が、Ｇａ0.3Ｉｎ0.7Ｐ層である、請求項
１８に記載のデバイス。 - 【請求項２０】 前記第１の半導体層が、Ａｌ0.52Ｉｎ
0.48Ｐ層であり、前記欠陥の伝播を阻止するための層
が、ＧａＰ層である、請求項１８に記載のデバイス。 - 【請求項２１】 前記光ガイド領域は、（ＡｌyＧ
ａ1-y）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層（０．３＜ｙ＜０．５）を含
む、請求項１６に記載のデバイス。 - 【請求項２２】 前記光ガイド領域は、（Ａｌ0.5Ｇａ
0.5）0.52Ｉｎ0.48Ｐ層を含み、前記欠陥の伝播を阻止
するための層がＧａ0.38Ｉｎ0.62Ｐ層である、請求項２
１に記載のデバイス。 - 【請求項２３】 前記第２の半導体層への欠陥の伝播を
阻止するための第２の層をさらに含む、請求項１に記載
のデバイス。 - 【請求項２４】 前記欠陥の伝播を阻止するための層
は、前記第２の半導体層への逆位相領域欠陥の伝播を阻
止するための層である、請求項１に記載のデバイス。 - 【請求項２５】 前記欠陥の伝播を阻止するための層の
逆位相領域欠陥の特徴的なサイズ特性は、前記第２の半
導体層の逆位相領域欠陥の特徴的なサイズ特性とは異な
る、請求項２４に記載のデバイス。
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