JP2001077458A - 半導体光素子 - Google Patents
半導体光素子Info
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体光素子の非発光の原因となる欠陥の増
殖を抑制することにより、寿命が長くかつ信頼性の高い
半導体光素子の提供を目的とする。 【解決手段】 ｐ型半導体基板１０１上に、活性領域で
ある半導体として、ｐ型クラッド層１０２，光ガイド層
１０４ａ，活性層１０３，光ガイド層１０４ｂ，ｎ型ク
ラッド層１０５及びｎ型コンタクト層１０６を順に形成
し、さらに、結合エネルギーの大きいデバイス保護層１
０７を形成することによって、非発光の点欠陥が拡散お
よび増殖することを抑制し、高出力動作を長時間にわた
り行なうことができ、長寿命かつ信頼性の高い半導体光
素子１を提供することができる。
殖を抑制することにより、寿命が長くかつ信頼性の高い
半導体光素子の提供を目的とする。 【解決手段】 ｐ型半導体基板１０１上に、活性領域で
ある半導体として、ｐ型クラッド層１０２，光ガイド層
１０４ａ，活性層１０３，光ガイド層１０４ｂ，ｎ型ク
ラッド層１０５及びｎ型コンタクト層１０６を順に形成
し、さらに、結合エネルギーの大きいデバイス保護層１
０７を形成することによって、非発光の点欠陥が拡散お
よび増殖することを抑制し、高出力動作を長時間にわた
り行なうことができ、長寿命かつ信頼性の高い半導体光
素子１を提供することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体光素子に関
し、特に、信頼性の高い半導体レーザを構成する半導体
光素子に関する。
し、特に、信頼性の高い半導体レーザを構成する半導体
光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、II−VI族半導体からなる半導体光
素子を用いた半導体レーザとして、例えば、エレクトロ
ニクス レター、第３４巻、２８２〜２８４頁（ＥＬＥ
ＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．３４，ｐ
ｐ．２８２−２８４，１９９６）に掲載された半導体レ
ーザが報告されている。また、このような半導体レーザ
としての半導体光素子は、記録媒体の書き替えのために
高出力動作ができることが重要であり、かつ、長期間の
使用に耐える信頼性が必要である。
素子を用いた半導体レーザとして、例えば、エレクトロ
ニクス レター、第３４巻、２８２〜２８４頁（ＥＬＥ
ＣＴＲＯＮＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．３４，ｐ
ｐ．２８２−２８４，１９９６）に掲載された半導体レ
ーザが報告されている。また、このような半導体レーザ
としての半導体光素子は、記録媒体の書き替えのために
高出力動作ができることが重要であり、かつ、長期間の
使用に耐える信頼性が必要である。
【０００３】次に、従来例における半導体光素子につい
て、図面を参照して説明する。図７は、従来例における
半導体からなる光ディスク用半導体レーザの概略拡大斜
視図を示している。
て、図面を参照して説明する。図７は、従来例における
半導体からなる光ディスク用半導体レーザの概略拡大斜
視図を示している。
【０００４】同図において、７は光ディスク用半導体レ
ーザであり、ＧａＡｓからなるｎ型半導体基板７０１上
に、活性領域の半導体として、ｎ型ＧａＡｓからなるII
I−Ｖ族バッファー層７０２，ＺｎＳｅからなるｎ型II
−VI族バッファー層７０３，ＺｎＭｇＳＳｅからなるｎ
型クラッド層７０４，ＺｎＳＳｅからなる光ガイド層７
０６ａ、７０６ｂに挟まれ、単一量子井戸構造を有する
ＺｎＣｄＳｅからなる活性層７０５，ＺｎＭｇＳＳｅか
らなる第一ｐ型クラッド層７０７，ｐ型ＺｎＳｅからな
る第二ｐ型クラッド層７０８及びＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ多
重量子井戸（適宜、ＭＱＷと略称する。）とＺｎＴｅか
ら構成されるｐ型コンタクト構造７０９を順に形成し、
このｐ型コンタクト構造７０９の上面に、Ｐｄ／Ｐｔ／
Ａｕからなるｐ型電極７１０を形成するとともに、ｎ型
半導体基板７０１の下面に、Ｐｄ／Ａｕ−Ｇｅ／Ｔｉ／
Ａｕからなるｎ型電極７１１を形成してある。
ーザであり、ＧａＡｓからなるｎ型半導体基板７０１上
に、活性領域の半導体として、ｎ型ＧａＡｓからなるII
I−Ｖ族バッファー層７０２，ＺｎＳｅからなるｎ型II
−VI族バッファー層７０３，ＺｎＭｇＳＳｅからなるｎ
型クラッド層７０４，ＺｎＳＳｅからなる光ガイド層７
０６ａ、７０６ｂに挟まれ、単一量子井戸構造を有する
ＺｎＣｄＳｅからなる活性層７０５，ＺｎＭｇＳＳｅか
らなる第一ｐ型クラッド層７０７，ｐ型ＺｎＳｅからな
る第二ｐ型クラッド層７０８及びＺｎＳｅ／ＺｎＴｅ多
重量子井戸（適宜、ＭＱＷと略称する。）とＺｎＴｅか
ら構成されるｐ型コンタクト構造７０９を順に形成し、
このｐ型コンタクト構造７０９の上面に、Ｐｄ／Ｐｔ／
Ａｕからなるｐ型電極７１０を形成するとともに、ｎ型
半導体基板７０１の下面に、Ｐｄ／Ａｕ−Ｇｅ／Ｔｉ／
Ａｕからなるｎ型電極７１１を形成してある。
【０００５】また、第二ｐ型クラッド層７０８の上面に
は、ｐ型コンタクト構造７０９の両側面とストライプ状
に隣接する絶縁体からなる電流狭窄層７１２が形成して
あり、この電流狭窄層７１２の上面には、ｐ型電極７１
０を同様に形成してある。
は、ｐ型コンタクト構造７０９の両側面とストライプ状
に隣接する絶縁体からなる電流狭窄層７１２が形成して
あり、この電流狭窄層７１２の上面には、ｐ型電極７１
０を同様に形成してある。
【０００６】上述した構造を有する半導体光素子７は、
光ガイド層７０６ａ、７０６ｂやｐ型コンタクト構造７
０９などを形成することにより、半導体レーザとして、
記録媒体の書き替えのために高出力動作を行なうことが
できる。
光ガイド層７０６ａ、７０６ｂやｐ型コンタクト構造７
０９などを形成することにより、半導体レーザとして、
記録媒体の書き替えのために高出力動作を行なうことが
できる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
における半導体光素子７は、使用上問題とならない割合
で活性領域である半導体に存在する、非発光の原因とな
る点欠陥が、長時間使用することにより拡散し増殖する
ので、高出力動作を行なうことができなくなり、実用的
な使用に耐え得る十分な寿命が得られないという問題が
あった。
における半導体光素子７は、使用上問題とならない割合
で活性領域である半導体に存在する、非発光の原因とな
る点欠陥が、長時間使用することにより拡散し増殖する
ので、高出力動作を行なうことができなくなり、実用的
な使用に耐え得る十分な寿命が得られないという問題が
あった。
【０００８】本発明は、上記の問題を解決すべくなされ
たものであり、非発光の原因となる点欠陥の拡散および
増殖を抑制することにより、寿命が長くかつ信頼性の高
い半導体光素子の提供を目的とする。
たものであり、非発光の原因となる点欠陥の拡散および
増殖を抑制することにより、寿命が長くかつ信頼性の高
い半導体光素子の提供を目的とする。
【０００９】なお、本発明に関連する技術として、特開
平８−６４９０８号にて開示されたバンドギャップが
２．３ｅＶ以上の第一の半導体層と金属電極の間に、窒
素を構成元素に持つ第二の半導体層を有する半導体素子
が提案されている。しかし、この技術は半導体層の接合
部の電気抵抗を低減する技術であり、上記課題を解決す
ることはできない。
平８−６４９０８号にて開示されたバンドギャップが
２．３ｅＶ以上の第一の半導体層と金属電極の間に、窒
素を構成元素に持つ第二の半導体層を有する半導体素子
が提案されている。しかし、この技術は半導体層の接合
部の電気抵抗を低減する技術であり、上記課題を解決す
ることはできない。
【００１０】また、本発明に関連する技術として、特開
平９−１１６２３４号にて開示された金属拡散および結
晶欠陥入力伝播防止層を有する半導体光素子が提案され
ている。しかし、この技術は、通電中にｐ側電極コンタ
クト構造の劣化を防止して、長寿命かつ信頼性の高い半
導体発光素子を提供する技術であり、上記課題を解決す
ることはできない。
平９−１１６２３４号にて開示された金属拡散および結
晶欠陥入力伝播防止層を有する半導体光素子が提案され
ている。しかし、この技術は、通電中にｐ側電極コンタ
クト構造の劣化を防止して、長寿命かつ信頼性の高い半
導体発光素子を提供する技術であり、上記課題を解決す
ることはできない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における請求項１記載の半導体光素子は、活
性領域である半導体と、この半導体の表面の一部に光入
出力部を有する半導体光素子において、この光入出力部
を除く前記半導体の表面の少なくとも一部を覆うデバイ
ス保護層を備え、このデバイス保護層は、前記半導体に
点在する非発光の点欠陥の拡散を抑制する結合エネルギ
ーが、前記半導体の結合エネルギーより大きい構成とし
てある。
に、本発明における請求項１記載の半導体光素子は、活
性領域である半導体と、この半導体の表面の一部に光入
出力部を有する半導体光素子において、この光入出力部
を除く前記半導体の表面の少なくとも一部を覆うデバイ
ス保護層を備え、このデバイス保護層は、前記半導体に
点在する非発光の点欠陥の拡散を抑制する結合エネルギ
ーが、前記半導体の結合エネルギーより大きい構成とし
てある。
【００１２】このようにすると、半導体光素子は、非発
光の原因となる点欠陥の拡散が抑制されるので、この点
欠陥が増殖し発光特性が悪化することを防止し、結果的
に、高出力動作を長時間にわたり行なうことができ、信
頼性が向上する。
光の原因となる点欠陥の拡散が抑制されるので、この点
欠陥が増殖し発光特性が悪化することを防止し、結果的
に、高出力動作を長時間にわたり行なうことができ、信
頼性が向上する。
【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１に記載の
半導体光素子において、前記デバイス保護層表面に金属
電極を形成し、この金属電極に外部より電圧を印加し、
前記デバイス保護層を介して前記半導体に電流を流す構
成としてある。
半導体光素子において、前記デバイス保護層表面に金属
電極を形成し、この金属電極に外部より電圧を印加し、
前記デバイス保護層を介して前記半導体に電流を流す構
成としてある。
【００１４】このようにすることにより、活性領域であ
る半導体の表面付近の点欠陥は直接金属電極と接触しな
いので、デバイス保護層は、この点欠陥が拡散して増殖
することを効果的に抑制することができる。
る半導体の表面付近の点欠陥は直接金属電極と接触しな
いので、デバイス保護層は、この点欠陥が拡散して増殖
することを効果的に抑制することができる。
【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２に記載の半導体光素子において、前記半導体をII
−VI族半導体とし、かつ、前記デバイス保護層をIII−
Ｖ族半導体またはIV族半導体としたことを特徴とする半
導体光素子。
求項２に記載の半導体光素子において、前記半導体をII
−VI族半導体とし、かつ、前記デバイス保護層をIII−
Ｖ族半導体またはIV族半導体としたことを特徴とする半
導体光素子。
【００１６】このように、活性領域の半導体としてII−
VI族半導体を用い、さらに、デバイス保護層としてIII
−Ｖ族半導体またはIV族半導体を用いることにより、II
I−Ｖ族半導体またはIV族半導体の結合エネルギーは、I
I−VI族半導体の結合エネルギーより大きいので、点欠
陥の拡散を抑制することができる。
VI族半導体を用い、さらに、デバイス保護層としてIII
−Ｖ族半導体またはIV族半導体を用いることにより、II
I−Ｖ族半導体またはIV族半導体の結合エネルギーは、I
I−VI族半導体の結合エネルギーより大きいので、点欠
陥の拡散を抑制することができる。
【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１〜請求項
３のいずれかに記載の半導体光素子にいて、前記デバイ
ス保護層を、前記半導体の上方または下方の少なくとも
一方に形成し、かつ、前記デバイス保護層の材料を、Ｓ
ｎドープＩｎ２Ｏ３，ＳｂドープＳｎＯ２，ＦドープＳ
ｎＯ２，ＧａドープＺｎＯ，ＡｌドープＺｎＯ，Ｉｎド
ープＺｎＯ，ＢドープＺｎＯ，ＦドープＺｎＯ，ＢａＰ
ｂ１−ｘＢｉｘＯ３（ただし、０≦Ｘ≦１．０），Ｃｄ
Ｉｎ２Ｏ４，ＭｇＩｎ２Ｏ４，Ｃｄ２ＳｎＯ４若しくは
Ｃｄ２（１−ｘ）Ｙ２ｘＳｂ２Ｏ７（ただし、０≦Ｘ≦
１．０）からなる導電性の酸化物、又は、ＧａＮからな
る導電性の窒化物とした構成としてある。
３のいずれかに記載の半導体光素子にいて、前記デバイ
ス保護層を、前記半導体の上方または下方の少なくとも
一方に形成し、かつ、前記デバイス保護層の材料を、Ｓ
ｎドープＩｎ２Ｏ３，ＳｂドープＳｎＯ２，ＦドープＳ
ｎＯ２，ＧａドープＺｎＯ，ＡｌドープＺｎＯ，Ｉｎド
ープＺｎＯ，ＢドープＺｎＯ，ＦドープＺｎＯ，ＢａＰ
ｂ１−ｘＢｉｘＯ３（ただし、０≦Ｘ≦１．０），Ｃｄ
Ｉｎ２Ｏ４，ＭｇＩｎ２Ｏ４，Ｃｄ２ＳｎＯ４若しくは
Ｃｄ２（１−ｘ）Ｙ２ｘＳｂ２Ｏ７（ただし、０≦Ｘ≦
１．０）からなる導電性の酸化物、又は、ＧａＮからな
る導電性の窒化物とした構成としてある。
【００１８】このように、デバイス保護層として、具体
的に、上記の導電性の酸化物または窒化物を挙げること
ができ、これらの材料からなるデバイス保護層を用いる
ことにより、非発光の原因となる点欠陥の拡散を抑制す
ることができる。
的に、上記の導電性の酸化物または窒化物を挙げること
ができ、これらの材料からなるデバイス保護層を用いる
ことにより、非発光の原因となる点欠陥の拡散を抑制す
ることができる。
【００１９】請求項５記載の発明は、請求項１〜請求項
４のいずれかに記載の半導体光素子において、前記デバ
イス保護層と前記半導体を、凹凸状の接合面により接合
した構成としてある。
４のいずれかに記載の半導体光素子において、前記デバ
イス保護層と前記半導体を、凹凸状の接合面により接合
した構成としてある。
【００２０】このようにすると、デバイス保護層と隣接
する半導体の接触面積が増えることによって、接触面に
おける単位面積当たりの発熱が少なくなり、接触面の温
度上昇が抑制され接触面付近の原子の振動が増大するこ
とを抑制できるので、点欠陥の拡散を抑制することがで
きる。
する半導体の接触面積が増えることによって、接触面に
おける単位面積当たりの発熱が少なくなり、接触面の温
度上昇が抑制され接触面付近の原子の振動が増大するこ
とを抑制できるので、点欠陥の拡散を抑制することがで
きる。
【００２１】請求項６記載の発明は、請求項１〜請求項
５のいずれかに記載の半導体光素子において、前記デバ
イス保護層を前記半導体の側面に形成し、かつ、この側
面に形成したデバイス保護層の材料を、Ｃ，ＳｉＯ２，
ＢＮ，ＢＰ，ＴｉＯ２，Ａｌ ２Ｓ３又はＭｇＯからなる
絶縁材とした構成としてある。
５のいずれかに記載の半導体光素子において、前記デバ
イス保護層を前記半導体の側面に形成し、かつ、この側
面に形成したデバイス保護層の材料を、Ｃ，ＳｉＯ２，
ＢＮ，ＢＰ，ＴｉＯ２，Ａｌ ２Ｓ３又はＭｇＯからなる
絶縁材とした構成としてある。
【００２２】このようにすると、半導体光素子は、デバ
イス保護層と隣接する半導体の接触面積が増えるので、
点欠陥の拡散がより効果的に抑制され、高出力動作をよ
り長時間にわたり行なうことができ、信頼性がより向上
する。
イス保護層と隣接する半導体の接触面積が増えるので、
点欠陥の拡散がより効果的に抑制され、高出力動作をよ
り長時間にわたり行なうことができ、信頼性がより向上
する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態における
半導体光素子について、図面を参照して説明する。先
ず、本発明の第一実施形態における半導体光素子につい
て説明する。
半導体光素子について、図面を参照して説明する。先
ず、本発明の第一実施形態における半導体光素子につい
て説明する。
【００２４】＜第一実施形態＞図１は、本発明の第一実
施形態における半導体光素子の概略拡大斜視図を示して
いる。同図において、１は半導体光素子であり、ｐ型半
導体基板１０１上に、活性領域である半導体として、ｐ
型クラッド層１０２，光ガイド層１０４ａ，活性層１０
３，光ガイド層１０４ｂ，ｎ型クラッド層１０５及びｎ
型コンタクト層１０６を順に形成し、さらに、デバイス
保護層１０７と、金属からなるｎ型電極１０８を順に形
成するとともに、ｐ型半導体基板１０１の下面に、ｐ型
電極１０９を形成した構造としてある。
施形態における半導体光素子の概略拡大斜視図を示して
いる。同図において、１は半導体光素子であり、ｐ型半
導体基板１０１上に、活性領域である半導体として、ｐ
型クラッド層１０２，光ガイド層１０４ａ，活性層１０
３，光ガイド層１０４ｂ，ｎ型クラッド層１０５及びｎ
型コンタクト層１０６を順に形成し、さらに、デバイス
保護層１０７と、金属からなるｎ型電極１０８を順に形
成するとともに、ｐ型半導体基板１０１の下面に、ｐ型
電極１０９を形成した構造としてある。
【００２５】半導体光素子１は、ｐ型電極１０９に正の
電圧、および、ｎ型電極１０８に負の電圧を印加して電
流を活性層１０３に注入すると、半導体レーザとして正
面方向の端面から光を出力する。
電圧、および、ｎ型電極１０８に負の電圧を印加して電
流を活性層１０３に注入すると、半導体レーザとして正
面方向の端面から光を出力する。
【００２６】また、ｐ型半導体基板１０１や、活性領域
である半導体としての、ｐ型クラッド層１０２，活性層
１０３，光ガイド層１０４ａ、１０４ｂ，ｎ型クラッド
層１０５及びｎ型コンタクト層１０６は、III−Ｖ族半
導体およびII−VI族半導体からなる多層構造としてあ
り、半導体であるデバイス保護層１０７の結合エネルギ
ーは、活性領域である活性層１０３やｎ型コンタクト層
１０６などの半導体の結合エネルギーよりも大きくして
ある。
である半導体としての、ｐ型クラッド層１０２，活性層
１０３，光ガイド層１０４ａ、１０４ｂ，ｎ型クラッド
層１０５及びｎ型コンタクト層１０６は、III−Ｖ族半
導体およびII−VI族半導体からなる多層構造としてあ
り、半導体であるデバイス保護層１０７の結合エネルギ
ーは、活性領域である活性層１０３やｎ型コンタクト層
１０６などの半導体の結合エネルギーよりも大きくして
ある。
【００２７】ここで、半導体の結合エネルギーとは、半
導体の原子を結合するエネルギーのことである。具体的
には、この結合エネルギーが小さい半導体は、原子が移
動しやすいので、長時間の発光により、非発光の点欠陥
が拡散して増殖しやすく、反対に、この結合エネルギー
が大きい半導体は、活性層１０３に存在する非発光の点
欠陥の拡散が抑制され、非発光の点欠陥の増殖は抑制さ
れる。
導体の原子を結合するエネルギーのことである。具体的
には、この結合エネルギーが小さい半導体は、原子が移
動しやすいので、長時間の発光により、非発光の点欠陥
が拡散して増殖しやすく、反対に、この結合エネルギー
が大きい半導体は、活性層１０３に存在する非発光の点
欠陥の拡散が抑制され、非発光の点欠陥の増殖は抑制さ
れる。
【００２８】また、活性層１０３の非発光の点欠陥が拡
散するには、連続して積層形成された半導体層の原子が
連鎖的に移動する必要があり、例えば、上方について
は、ｎ型コンタクト層１０６の原子の移動が抑制される
と、活性層１０３における非発光の点欠陥の拡散が抑制
される。
散するには、連続して積層形成された半導体層の原子が
連鎖的に移動する必要があり、例えば、上方について
は、ｎ型コンタクト層１０６の原子の移動が抑制される
と、活性層１０３における非発光の点欠陥の拡散が抑制
される。
【００２９】したがって、デバイス保護層１０７の材料
として、活性領域である半導体層、具体的には、活性層
１０３やｎ型コンタクト層１０６などの半導体よりも結
合エネルギーの大きい材料を用い、デバイス保護層１０
７をｎ型コンタクト層１０６の上面に形成することによ
り、活性層１０３における非発光の点欠陥の増殖は抑制
され、半導体光素子１は長時間にわたり安定して高出力
の発光を行うことができる。
として、活性領域である半導体層、具体的には、活性層
１０３やｎ型コンタクト層１０６などの半導体よりも結
合エネルギーの大きい材料を用い、デバイス保護層１０
７をｎ型コンタクト層１０６の上面に形成することによ
り、活性層１０３における非発光の点欠陥の増殖は抑制
され、半導体光素子１は長時間にわたり安定して高出力
の発光を行うことができる。
【００３０】ここで、結合エネルギーの大きい半導体材
料の特徴は、融点が高い、蒸気圧が低い、硬度が高いな
どの特性を有しており、一般的に、材料を構成する原子
間の距離が短いほど結合エネルギーが大きく、原子番号
の小さい元素を組み合わせることにより、結合エネルギ
ーの大きな半導体を得ることができる。特に、酸化物や
窒化物からなる半導体は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｚ
ｎＳｅなどの半導体に比べて結合エネルギーが大きいの
で、デバイス保護層１０７の半導体として好適である。
また、デバイス保護層１０７として用いる半導体は、単
結晶，多結晶またはアモルファスのいずれの形態であっ
ても良い。
料の特徴は、融点が高い、蒸気圧が低い、硬度が高いな
どの特性を有しており、一般的に、材料を構成する原子
間の距離が短いほど結合エネルギーが大きく、原子番号
の小さい元素を組み合わせることにより、結合エネルギ
ーの大きな半導体を得ることができる。特に、酸化物や
窒化物からなる半導体は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、Ｚ
ｎＳｅなどの半導体に比べて結合エネルギーが大きいの
で、デバイス保護層１０７の半導体として好適である。
また、デバイス保護層１０７として用いる半導体は、単
結晶，多結晶またはアモルファスのいずれの形態であっ
ても良い。
【００３１】具体的には、デバイス保護層１０７の材料
を、ＳｎドープＩｎ２Ｏ３，ＳｂドープＳｎＯ２，Ｆド
ープＳｎＯ２，ＧａドープＺｎＯ，ＡｌドープＺｎＯ，
ＩｎドープＺｎＯ，ＢドープＺｎＯ，ＦドープＺｎＯ，
ＢａＰｂ１−ｘＢｉｘＯ３（ただし、０≦Ｘ≦１．
０），ＣｄＩｎ２Ｏ４，ＭｇＩｎ２Ｏ４，Ｃｄ２ＳｎＯ
４若しくはＣｄ２（１−ｘ）Ｙ２ｘＳｂ２Ｏ７（ただ
し、０≦Ｘ≦１．０）からなる導電性の酸化物、又は、
ＧａＮからなる導電性の窒化物とすることができる。
を、ＳｎドープＩｎ２Ｏ３，ＳｂドープＳｎＯ２，Ｆド
ープＳｎＯ２，ＧａドープＺｎＯ，ＡｌドープＺｎＯ，
ＩｎドープＺｎＯ，ＢドープＺｎＯ，ＦドープＺｎＯ，
ＢａＰｂ１−ｘＢｉｘＯ３（ただし、０≦Ｘ≦１．
０），ＣｄＩｎ２Ｏ４，ＭｇＩｎ２Ｏ４，Ｃｄ２ＳｎＯ
４若しくはＣｄ２（１−ｘ）Ｙ２ｘＳｂ２Ｏ７（ただ
し、０≦Ｘ≦１．０）からなる導電性の酸化物、又は、
ＧａＮからなる導電性の窒化物とすることができる。
【００３２】上述した構造を有する半導体光素子１は、
デバイス保護層１０７として結合エネルギーの大きい半
導体を用いることにより、コンタクト層１０６表面の原
子はデバイス保護層１０７により移動が抑制される。こ
れにより、活性層１０３における非発光の点欠陥の移動
が連鎖的に抑制され、この欠陥の拡散が抑制されるの
で、半導体光素子１は、高出力で長期間発光することが
できるとともに、発光出力の性能特性が悪化しないので
信頼性が改善される。
デバイス保護層１０７として結合エネルギーの大きい半
導体を用いることにより、コンタクト層１０６表面の原
子はデバイス保護層１０７により移動が抑制される。こ
れにより、活性層１０３における非発光の点欠陥の移動
が連鎖的に抑制され、この欠陥の拡散が抑制されるの
で、半導体光素子１は、高出力で長期間発光することが
できるとともに、発光出力の性能特性が悪化しないので
信頼性が改善される。
【００３３】また、第一実施形態の半導体光素子１は、
デバイス保護層１０７がｎ型コンタクト層と隣接して形
成されているが、ｎ型クラッド層１０５がｎ型コンタク
ト層１０６の役割を果たす場合には、ｎ型コンタクト層
１０６を形成しないでｎ型クラッド層１０５に直接デバ
イス保護層１０７を形成しても、同様の効果を得ること
がでる。
デバイス保護層１０７がｎ型コンタクト層と隣接して形
成されているが、ｎ型クラッド層１０５がｎ型コンタク
ト層１０６の役割を果たす場合には、ｎ型コンタクト層
１０６を形成しないでｎ型クラッド層１０５に直接デバ
イス保護層１０７を形成しても、同様の効果を得ること
がでる。
【００３４】また、半導体光素子１では、伝導性のデバ
イス保護層１０７を活性領域である半導体群の最上層
（ｎ型コンタクト層１０６）の上面にのみ形成したが、
図示してないが、これに限らず、活性領域である半導体
群の最下層（ｐ型クラッド層１０２）またはｐ型半導体
基板１０１の下面に形成しても、同様の効果を得ること
ができる。ここで、半導体群の最上層と最下層の双方に
デバイス保護層１０７を形成することにより、より優れ
た効果を得ることができる。
イス保護層１０７を活性領域である半導体群の最上層
（ｎ型コンタクト層１０６）の上面にのみ形成したが、
図示してないが、これに限らず、活性領域である半導体
群の最下層（ｐ型クラッド層１０２）またはｐ型半導体
基板１０１の下面に形成しても、同様の効果を得ること
ができる。ここで、半導体群の最上層と最下層の双方に
デバイス保護層１０７を形成することにより、より優れ
た効果を得ることができる。
【００３５】また、図示してないが、デバイス保護層１
０７の他に、活性領域である半導体群の側面に、絶縁性
のデバイス保護層を形成することにより、側面方向に対
する非発光の点欠陥の拡散を抑制することができるの
で、半導体光素子は、さらに発光寿命が延びるととも
に、信頼性がより向上する。具体的には、絶縁性のデバ
イス保護層として、Ｃ，ＳｉＯ２，ＢＮ，ＢＰ，ＴｉＯ
２，Ａｌ２Ｓ３又はＭｇＯからなる絶縁材を用いること
ができる。
０７の他に、活性領域である半導体群の側面に、絶縁性
のデバイス保護層を形成することにより、側面方向に対
する非発光の点欠陥の拡散を抑制することができるの
で、半導体光素子は、さらに発光寿命が延びるととも
に、信頼性がより向上する。具体的には、絶縁性のデバ
イス保護層として、Ｃ，ＳｉＯ２，ＢＮ，ＢＰ，ＴｉＯ
２，Ａｌ２Ｓ３又はＭｇＯからなる絶縁材を用いること
ができる。
【００３６】さらにまた、半導体光素子１は、デバイス
保護層１０７がｎ型電極１０８の下面に形成してあるの
で、活性領域であるｎ型コンタクト層１０６の表面付近
の点欠陥は結合エネルギーの小さい金属電極と接触しな
いので、点欠陥が拡散して増殖することを効果的に抑制
することができる。
保護層１０７がｎ型電極１０８の下面に形成してあるの
で、活性領域であるｎ型コンタクト層１０６の表面付近
の点欠陥は結合エネルギーの小さい金属電極と接触しな
いので、点欠陥が拡散して増殖することを効果的に抑制
することができる。
【００３７】次に、第一実施形態における第一実施例の
半導体光素子について、図面を参照して説明する。 ［第一実施例］図２は、本発明の第一実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図におい
て、２は半導体レーザとしての半導体光素子であり、ｐ
型半導体基板２０１上に、ｐ型クラッド層２０２，光ガ
イド層２０３ａ，活性層２０４，光ガイド層２０３ｂ，
光ガイド層２０３ｃ，ｎ型クラッド層２０５，デバイス
保護層２０６及びｎ型電極２０７を順に形成し、ｐ型半
導体基板２０１の下面にｐ型電極２０８を形成した構造
としてある。
半導体光素子について、図面を参照して説明する。 ［第一実施例］図２は、本発明の第一実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図におい
て、２は半導体レーザとしての半導体光素子であり、ｐ
型半導体基板２０１上に、ｐ型クラッド層２０２，光ガ
イド層２０３ａ，活性層２０４，光ガイド層２０３ｂ，
光ガイド層２０３ｃ，ｎ型クラッド層２０５，デバイス
保護層２０６及びｎ型電極２０７を順に形成し、ｐ型半
導体基板２０１の下面にｐ型電極２０８を形成した構造
としてある。
【００３８】ここで、ｐ型半導体基板２０１はＺｎドー
プＩｎＰ基板を用い、ｐ型半導体基板２０１上に、Ｚｎ
ドープＩｎＰ（ｐ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ１μ
ｍ）からなるｐ型クラッド層２０２，ＩｎＧａＡｓＰ
（ｐ＝１×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．１μｍ）からな
る光ガイド層２０３ａ，ＩｎＧａＡｓからなる井戸とＩ
ｎＧａＡｓＰからなるバリアとした多重量子井戸からな
る活性層２０４，ＩｎＧａＡｓＰ（ｎ＝１×１０１７ｃ
ｍ−３、厚さ０．１μｍ）からなる光ガイド層２０３ｂ
及びｎ型ＩｎＰ（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．
２μｍ）からなる光ガイド層２０３ｃを、有機金属気相
成長法により結晶成長した。また、フォトリソグラフィ
ーとドライエッチングにより光ガイド層２０３ａ，２０
３ｂ及び２０３ｃと活性層２０４をエッチングしストラ
イプ形状に形成した。
プＩｎＰ基板を用い、ｐ型半導体基板２０１上に、Ｚｎ
ドープＩｎＰ（ｐ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ１μ
ｍ）からなるｐ型クラッド層２０２，ＩｎＧａＡｓＰ
（ｐ＝１×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．１μｍ）からな
る光ガイド層２０３ａ，ＩｎＧａＡｓからなる井戸とＩ
ｎＧａＡｓＰからなるバリアとした多重量子井戸からな
る活性層２０４，ＩｎＧａＡｓＰ（ｎ＝１×１０１７ｃ
ｍ−３、厚さ０．１μｍ）からなる光ガイド層２０３ｂ
及びｎ型ＩｎＰ（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．
２μｍ）からなる光ガイド層２０３ｃを、有機金属気相
成長法により結晶成長した。また、フォトリソグラフィ
ーとドライエッチングにより光ガイド層２０３ａ，２０
３ｂ及び２０３ｃと活性層２０４をエッチングしストラ
イプ形状に形成した。
【００３９】次に、分子線エピタキシー法によりＩｎＰ
に格子整合したＣｌドープＣｄＳＳｅ（ｎ＝５×１０
１７ｃｍ−３、厚さ２μｍ）からなるｎ型クラッド層２
０５を成長し、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）からなるデ
バイス保護層２０６をＲＦスパッタ法により形成し、Ｇ
ｅ／Ａｕからなるｎ型電極２０７、ｐ型電極２０８を真
空蒸着法により形成した。
に格子整合したＣｌドープＣｄＳＳｅ（ｎ＝５×１０
１７ｃｍ−３、厚さ２μｍ）からなるｎ型クラッド層２
０５を成長し、ＡＺＯ（ＡｌドープＺｎＯ）からなるデ
バイス保護層２０６をＲＦスパッタ法により形成し、Ｇ
ｅ／Ａｕからなるｎ型電極２０７、ｐ型電極２０８を真
空蒸着法により形成した。
【００４０】上述した半導体光素子２に対して、デバイ
ス保護層２０６を形成しない半導体光素子とともに、１
００℃での一定光出力動作という同一条件による加速試
験を行ったところ、半導体光素子２は、発光寿命が大幅
に延び、室温に換算すると一万時間以上の発光寿命を達
成することができ、さらに、発光出力の性能特性につい
ても安定した発光を行うことができ長期信頼性が向上し
た。
ス保護層２０６を形成しない半導体光素子とともに、１
００℃での一定光出力動作という同一条件による加速試
験を行ったところ、半導体光素子２は、発光寿命が大幅
に延び、室温に換算すると一万時間以上の発光寿命を達
成することができ、さらに、発光出力の性能特性につい
ても安定した発光を行うことができ長期信頼性が向上し
た。
【００４１】次に、第一実施形態における第二実施例の
半導体光素子について、図面を参照して説明する。 ［第二実施例］図３は、本発明の第二実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。
半導体光素子について、図面を参照して説明する。 ［第二実施例］図３は、本発明の第二実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。
【００４２】同図において、３は半導体レーザとしての
半導体光素子であり、ｎ型半導体基板３０１上に、バッ
ファ層３０２，ｐ型クラッド層３０３，光ガイド層３０
５ａ，活性層３０４，光ガイド層３０６ｂ，第一ｐ型ク
ラッド層３０６，第二ｐ型クラッド層３０７，ｐ型コン
タクト構造３０８，デバイス保護層３０９，電流狭窄層
３１０及びｐ型電極３１１を順に形成し、ｎ型半導体基
板３０１の下面にｎ型電極３１２を形成した構造として
ある。
半導体光素子であり、ｎ型半導体基板３０１上に、バッ
ファ層３０２，ｐ型クラッド層３０３，光ガイド層３０
５ａ，活性層３０４，光ガイド層３０６ｂ，第一ｐ型ク
ラッド層３０６，第二ｐ型クラッド層３０７，ｐ型コン
タクト構造３０８，デバイス保護層３０９，電流狭窄層
３１０及びｐ型電極３１１を順に形成し、ｎ型半導体基
板３０１の下面にｎ型電極３１２を形成した構造として
ある。
【００４３】半導体光素子３は、ＧａＡｓからなるｎ型
半導体基板３０１上に、分子線エピタキシー法により、
塩素ドープのｎ型ＺｎＳｅからなるバッファー層３０２
（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．１μｍ）と、
３．０ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、格子整
合した塩素ドープＺｎＭｇＳＳｅ（ｎ＝５×１０１７ｃ
ｍ−３、厚さ２μｍ）からなるｎ型クラッド層３０３を
順に形成した。
半導体基板３０１上に、分子線エピタキシー法により、
塩素ドープのｎ型ＺｎＳｅからなるバッファー層３０２
（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．１μｍ）と、
３．０ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、格子整
合した塩素ドープＺｎＭｇＳＳｅ（ｎ＝５×１０１７ｃ
ｍ−３、厚さ２μｍ）からなるｎ型クラッド層３０３を
順に形成した。
【００４４】続いて、ｎ型クラッド層３０３上に、単一
量子井戸を有する、格子整合したＺｎＳ０．０８Ｓｅ
０．９２（厚さ０．４μｍ）からなる光ガイド層３０５
ａ，Ｚｎ０．７Ｃｄ０．３Ｓｅ（厚さ７ｎｍ）からなる
活性層３０４及び格子整合したＺｎＳ０．０８Ｓｅ
０．９２（厚さ０．４μｍ）からなる光ガイド層３０５
ｂを順に形成した。
量子井戸を有する、格子整合したＺｎＳ０．０８Ｓｅ
０．９２（厚さ０．４μｍ）からなる光ガイド層３０５
ａ，Ｚｎ０．７Ｃｄ０．３Ｓｅ（厚さ７ｎｍ）からなる
活性層３０４及び格子整合したＺｎＳ０．０８Ｓｅ
０．９２（厚さ０．４μｍ）からなる光ガイド層３０５
ｂを順に形成した。
【００４５】続いて、光ガイド層３０５ｂ上に、３．０
ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、格子整合した
窒素ドープＺｎＭｇＳＳｅ（ｐ＝５×１０１６ｃ
ｍ−３、厚さ２μｍ）からなる第一ｐ型クラッド層３０
６，ｐ型窒素ドープＺｎＳ０．０８Ｓｅ０．９２（ｐ＝
５×１０１７ｃｍ−３、厚さ１μｍ）からなる第二ｐ型
クラッド層３０７及び窒素ドープＺｎＳｅ／ＺｎＴｅＭ
ＱＷと窒素ドープＺｎＴｅ（ｐ＝５×１０２０ｃ
ｍ−３、厚さ０．０５μｍ）から構成されるｐ型コンタ
クト構造３０８を順に形成し、さらに、IV族の半導体で
あるＢドープＳｉ（ｐ＝５×１０２０ｃｍ−３、厚さ
０．０１μｍ）からなるデバイス保護層３０９を光気相
成長法により堆積した。
ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、格子整合した
窒素ドープＺｎＭｇＳＳｅ（ｐ＝５×１０１６ｃ
ｍ−３、厚さ２μｍ）からなる第一ｐ型クラッド層３０
６，ｐ型窒素ドープＺｎＳ０．０８Ｓｅ０．９２（ｐ＝
５×１０１７ｃｍ−３、厚さ１μｍ）からなる第二ｐ型
クラッド層３０７及び窒素ドープＺｎＳｅ／ＺｎＴｅＭ
ＱＷと窒素ドープＺｎＴｅ（ｐ＝５×１０２０ｃ
ｍ−３、厚さ０．０５μｍ）から構成されるｐ型コンタ
クト構造３０８を順に形成し、さらに、IV族の半導体で
あるＢドープＳｉ（ｐ＝５×１０２０ｃｍ−３、厚さ
０．０１μｍ）からなるデバイス保護層３０９を光気相
成長法により堆積した。
【００４６】続いて、ｐ型コンタクト構造３０８とデバ
イス保護層３０９の中央部をストライプ状に残すよう
に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより第
二ｐ型クラッド層３０７の上面までエッチングした。続
いて、第二ｐ型クラッド層３０７の上面に、厚さ０．０
６μｍのＳｉＯ2からなる電流狭窄層３１０を形成し、
デバイス保護層３０９の上面の余分な電流狭窄層３１０
をフォトリソグラフィーと化学エッチングにより取り除
き、スパッタ法によりＰｄ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型電
極３１１を形成し、さらに、ｎ型半導体基板３０１の下
面にＡｕからなるｎ型電極３１２を形成した。
イス保護層３０９の中央部をストライプ状に残すよう
に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより第
二ｐ型クラッド層３０７の上面までエッチングした。続
いて、第二ｐ型クラッド層３０７の上面に、厚さ０．０
６μｍのＳｉＯ2からなる電流狭窄層３１０を形成し、
デバイス保護層３０９の上面の余分な電流狭窄層３１０
をフォトリソグラフィーと化学エッチングにより取り除
き、スパッタ法によりＰｄ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型電
極３１１を形成し、さらに、ｎ型半導体基板３０１の下
面にＡｕからなるｎ型電極３１２を形成した。
【００４７】上述した第二実施例における半導体光素子
３に対して、デバイス保護層３０９を形成しない半導体
光素子とともに、５０℃での一定光出力動作という同一
条件による加速試験を行ったところ、半導体光素子３
は、発光寿命が大幅に延び、室温に換算すると一万時間
以上の発光寿命を達成することができ、さらに、発光出
力の性能特性についても安定した発光を行うことができ
長期信頼性が向上した。
３に対して、デバイス保護層３０９を形成しない半導体
光素子とともに、５０℃での一定光出力動作という同一
条件による加速試験を行ったところ、半導体光素子３
は、発光寿命が大幅に延び、室温に換算すると一万時間
以上の発光寿命を達成することができ、さらに、発光出
力の性能特性についても安定した発光を行うことができ
長期信頼性が向上した。
【００４８】次に、本発明の第三実施例における半導体
光素子について、第二実施例と同じく図３を参照して説
明する。 ［第三実施例］図３は、本発明の第三実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。
光素子について、第二実施例と同じく図３を参照して説
明する。 ［第三実施例］図３は、本発明の第三実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。
【００４９】同図において、３は半導体レーザとしての
半導体光素子であり、ｎ型半導体基板３０１上に、バッ
ファ層３０２，ｐ型クラッド層３０３，光ガイド層３０
５ａ，活性層３０４，光ガイド層３０５ｂ，第一ｐ型ク
ラッド層３０６，第二ｐ型クラッド層３０７，ｐ型コン
タクト構造３０８，デバイス保護層３０９，電流狭窄層
３１０及びｐ型電極３１１を順に形成し、ｎ型半導体基
板３０１の下面にｎ型電極３１２を形成した構造として
ある。
半導体光素子であり、ｎ型半導体基板３０１上に、バッ
ファ層３０２，ｐ型クラッド層３０３，光ガイド層３０
５ａ，活性層３０４，光ガイド層３０５ｂ，第一ｐ型ク
ラッド層３０６，第二ｐ型クラッド層３０７，ｐ型コン
タクト構造３０８，デバイス保護層３０９，電流狭窄層
３１０及びｐ型電極３１１を順に形成し、ｎ型半導体基
板３０１の下面にｎ型電極３１２を形成した構造として
ある。
【００５０】第三実施例における半導体光素子３は、Ｉ
ｎＰからなるｎ型半導体基板３０１上に分子線エピタキ
シー法により、Ｃｌドープのｎ型ＺｎＣｄＳｅからなる
バッファー層３０２（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ
０．１μｍ）と、３．０ｅＶのバンドギャップエネルギ
ーを有し、格子整合したＣｌドープＺｎＭｇＣｄＳｅ
（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ２μｍ）からなるｎ
型クラッド層３０３を順に形成した。
ｎＰからなるｎ型半導体基板３０１上に分子線エピタキ
シー法により、Ｃｌドープのｎ型ＺｎＣｄＳｅからなる
バッファー層３０２（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ
０．１μｍ）と、３．０ｅＶのバンドギャップエネルギ
ーを有し、格子整合したＣｌドープＺｎＭｇＣｄＳｅ
（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ２μｍ）からなるｎ
型クラッド層３０３を順に形成した。
【００５１】続いて、ｎ型クラッド層３０３上に、単一
量子井戸構造を有する、格子整合されたＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ（バンドギャップエネルギー ２．７ｅＶ）からなる
光ガイド層３０５ａ，格子整合されたＺｎＣｄＳｅから
なる活性層３０４及び格子整合されたＭｇＺｎＣｄＳｅ
（バンドギャップエネルギー ２．７ｅＶ）からなる光
ガイド層３０５ｂを順に形成した。
量子井戸構造を有する、格子整合されたＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ（バンドギャップエネルギー ２．７ｅＶ）からなる
光ガイド層３０５ａ，格子整合されたＺｎＣｄＳｅから
なる活性層３０４及び格子整合されたＭｇＺｎＣｄＳｅ
（バンドギャップエネルギー ２．７ｅＶ）からなる光
ガイド層３０５ｂを順に形成した。
【００５２】続いて、光ガイド層３０５ｂ上に、３．０
ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する格子整合され
た窒素ドープＭｇＺｎＣｄＳｅ（ｐ＝５×１０１６ｃｍ
−３、厚さ０．２μｍ）からなる第一ｐ型クラッド層３
０６，ｐ型窒素ドープＭｇＺｎＳｅＴｅ（ｐ＝５×１０
１７ｃｍ−３、厚さ１．５μｍ）からなる第二ｐ型クラ
ッド層３０７及び窒素ドープＺｎＳｅＴｅ（ｐ＝５×１
０２０ｃｍ−３、厚さ０．０５μｍ）からなるｐ型コン
タクト構造３０８を順に形成し、さらに、ＺｎドープＩ
ｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓ（ｐ＝５×１０２０ｃｍ−３、
厚さ０．０１μｍ）からなるデバイス保護層３０９を３
５０℃で低温堆積した。
ｅＶのバンドギャップエネルギーを有する格子整合され
た窒素ドープＭｇＺｎＣｄＳｅ（ｐ＝５×１０１６ｃｍ
−３、厚さ０．２μｍ）からなる第一ｐ型クラッド層３
０６，ｐ型窒素ドープＭｇＺｎＳｅＴｅ（ｐ＝５×１０
１７ｃｍ−３、厚さ１．５μｍ）からなる第二ｐ型クラ
ッド層３０７及び窒素ドープＺｎＳｅＴｅ（ｐ＝５×１
０２０ｃｍ−３、厚さ０．０５μｍ）からなるｐ型コン
タクト構造３０８を順に形成し、さらに、ＺｎドープＩ
ｎ０．５Ｇａ０．５Ａｓ（ｐ＝５×１０２０ｃｍ−３、
厚さ０．０１μｍ）からなるデバイス保護層３０９を３
５０℃で低温堆積した。
【００５３】続いて、ｐ型コンタクト構造３０８とデバ
イス保護層３０９の中央部をストライプ状に残すよう
に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより第
二ｐ型クラッド層３０７の上面までエッチングした。続
いて、第二ｐ型クラッド層３０７の上面に、厚さ０．０
６μｍのＳｉ２Ｎ３からなる電流狭窄層３１０を形成
し、デバイス保護層３０９の上面の余分な電流狭窄層３
１０をフォトリソグラフィーと化学エッチングにより取
り除き、スパッタ法によりＰｄ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ
型電極３１１を形成し、さらに、ｎ型半導体基板３０１
の下面にＡｕからなるｎ型電極３１２を形成した。
イス保護層３０９の中央部をストライプ状に残すよう
に、フォトリソグラフィーとドライエッチングにより第
二ｐ型クラッド層３０７の上面までエッチングした。続
いて、第二ｐ型クラッド層３０７の上面に、厚さ０．０
６μｍのＳｉ２Ｎ３からなる電流狭窄層３１０を形成
し、デバイス保護層３０９の上面の余分な電流狭窄層３
１０をフォトリソグラフィーと化学エッチングにより取
り除き、スパッタ法によりＰｄ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ
型電極３１１を形成し、さらに、ｎ型半導体基板３０１
の下面にＡｕからなるｎ型電極３１２を形成した。
【００５４】上述した第三実施例における半導体光素子
３に対して、デバイス保護層３０９を形成しない半導体
光素子とともに、５０℃での一定光出力動作という同一
条件による加速試験を行ったところ、半導体光素子３
は、発光寿命が大幅に延び、室温に換算すると一万時間
以上の発光寿命を達成することができ、さらに、発光出
力の性能特性についても安定した発光を行うことができ
長期信頼性が向上した。
３に対して、デバイス保護層３０９を形成しない半導体
光素子とともに、５０℃での一定光出力動作という同一
条件による加速試験を行ったところ、半導体光素子３
は、発光寿命が大幅に延び、室温に換算すると一万時間
以上の発光寿命を達成することができ、さらに、発光出
力の性能特性についても安定した発光を行うことができ
長期信頼性が向上した。
【００５５】次に、本発明の第二実施形態における半導
体光素子について、図面を参照して説明する。 ＜第二実施形態＞図４は、本発明の第二実施形態におけ
る半導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図に
おいて、４は半導体レーザとしての半導体光素子であ
り、ｎ型半導体基板４０１上に、II−VI族半導体からな
る、ｎ型クラッド層４０２，光ガイド層４０４ａ，活性
層４０３，光ガイド層４０４ｂ，ｐ型クラッド層４０５
及びｐ型コンタクト層４０６と、III−Ｖ族またはIV族
半導体からなるデバイス保護層４０７およびｐ型電極４
０８を順に形成し、ｎ型半導体基板４０１の下面にｎ型
電極４０９を形成した構造としてある。
体光素子について、図面を参照して説明する。 ＜第二実施形態＞図４は、本発明の第二実施形態におけ
る半導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図に
おいて、４は半導体レーザとしての半導体光素子であ
り、ｎ型半導体基板４０１上に、II−VI族半導体からな
る、ｎ型クラッド層４０２，光ガイド層４０４ａ，活性
層４０３，光ガイド層４０４ｂ，ｐ型クラッド層４０５
及びｐ型コンタクト層４０６と、III−Ｖ族またはIV族
半導体からなるデバイス保護層４０７およびｐ型電極４
０８を順に形成し、ｎ型半導体基板４０１の下面にｎ型
電極４０９を形成した構造としてある。
【００５６】ここで、デバイス保護層４０７を構成する
III−Ｖ族半導体またはIV族半導体は、コンタクト層４
０６よりも結合エネルギーの大きい材料としてある。そ
の他の構造および作用については、第一実施形態の半導
体光素子１と同様である。
III−Ｖ族半導体またはIV族半導体は、コンタクト層４
０６よりも結合エネルギーの大きい材料としてある。そ
の他の構造および作用については、第一実施形態の半導
体光素子１と同様である。
【００５７】上述した半導体光素子４は、第一実施形態
の半導体光素子１と同様に、コンタクト層４０６上面の
原子はデバイス保護層４０７により移動が抑制されるこ
とによって、活性層４０３における非発光の点欠陥の拡
散が抑制され、発光寿命が延びるとともに、信頼性が改
善される。なお、ｎ型半導体基板４０１は、活性層４０
３を構成する材料よりも結合エネルギーの大きい半導体
材料を用いることが望ましいことは勿論である。
の半導体光素子１と同様に、コンタクト層４０６上面の
原子はデバイス保護層４０７により移動が抑制されるこ
とによって、活性層４０３における非発光の点欠陥の拡
散が抑制され、発光寿命が延びるとともに、信頼性が改
善される。なお、ｎ型半導体基板４０１は、活性層４０
３を構成する材料よりも結合エネルギーの大きい半導体
材料を用いることが望ましいことは勿論である。
【００５８】次に、本発明の第三実施形態における半導
体光素子について、図面を参照して説明する。 ＜第三実施形態＞図５は、本発明の第三実施形態におけ
る半導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図に
おいて、５は半導体レーザとしての半導体光素子であ
り、ｐ型半導体基板５０１上に、ｐ型クラッド層５０
２，光ガイド層５０４ａ，活性層５０３，光ガイド層５
０４ｂ，ｎ型クラッド層５０５，ｎ型コンタクト層５０
６，デバイス保護層５０７及びｎ型電極５０８を順に形
成し、ｐ型半導体基板５０１の下面にｐ型電極５０９を
形成した構造としてある。
体光素子について、図面を参照して説明する。 ＜第三実施形態＞図５は、本発明の第三実施形態におけ
る半導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図に
おいて、５は半導体レーザとしての半導体光素子であ
り、ｐ型半導体基板５０１上に、ｐ型クラッド層５０
２，光ガイド層５０４ａ，活性層５０３，光ガイド層５
０４ｂ，ｎ型クラッド層５０５，ｎ型コンタクト層５０
６，デバイス保護層５０７及びｎ型電極５０８を順に形
成し、ｐ型半導体基板５０１の下面にｐ型電極５０９を
形成した構造としてある。
【００５９】ここで、ｎ型コンタクト層５０６の上面に
は、格子状に溝を形成することにより、凹凸形状５１０
を形成してあり、この凹凸形状５１０上にデバイス保護
層５０７を形成してあるので、デバイス保護層５０７と
ｎ型コンタクト層５０６との接触面積が大きくなってい
る。このため、デバイス保護層５０７とコンタクト層５
０６との接合面での単位面積当たりの電気抵抗は小さく
なり、接合面付近の温度上昇が抑えられる。また、この
温度が上昇すると、接合面付近の原子の振動を増大さ
せ、原子が移動しやすくなり、反対に、この温度上昇が
抑制されると、接合面付近の原子の振動が増大しないの
で、原子の移動が抑制される。
は、格子状に溝を形成することにより、凹凸形状５１０
を形成してあり、この凹凸形状５１０上にデバイス保護
層５０７を形成してあるので、デバイス保護層５０７と
ｎ型コンタクト層５０６との接触面積が大きくなってい
る。このため、デバイス保護層５０７とコンタクト層５
０６との接合面での単位面積当たりの電気抵抗は小さく
なり、接合面付近の温度上昇が抑えられる。また、この
温度が上昇すると、接合面付近の原子の振動を増大さ
せ、原子が移動しやすくなり、反対に、この温度上昇が
抑制されると、接合面付近の原子の振動が増大しないの
で、原子の移動が抑制される。
【００６０】このように、温度上昇の観点から接合面付
近の原子の移動を抑制することによって、活性層５０３
における非発光の点欠陥の拡散をより抑制することがで
きる。その他の構造および作用については、第一実施形
態の半導体光素子１と同様である。
近の原子の移動を抑制することによって、活性層５０３
における非発光の点欠陥の拡散をより抑制することがで
きる。その他の構造および作用については、第一実施形
態の半導体光素子１と同様である。
【００６１】上述した半導体光素子５は、第一実施形態
の半導体光素子１の効果に加え、温度上昇の観点から非
発光の点欠陥の拡散をより抑制することができるので、
発光寿命をより延ばすことができるとともに、信頼性を
より向上させることができる。
の半導体光素子１の効果に加え、温度上昇の観点から非
発光の点欠陥の拡散をより抑制することができるので、
発光寿命をより延ばすことができるとともに、信頼性を
より向上させることができる。
【００６２】また、半導体光素子５は、デバイス保護層
５０７がｎ型コンタクト層５０６と隣接しているが、ｎ
型クラッド層５０５がｎ型コンタクト層５０６の役割を
果たす場合には、ｎ型クラッド層５０５に凹凸形状５１
０を形成し、ｎ型クラッド層５０５上に直接デバイス保
護層５０７を形成しても良いことは勿論である。
５０７がｎ型コンタクト層５０６と隣接しているが、ｎ
型クラッド層５０５がｎ型コンタクト層５０６の役割を
果たす場合には、ｎ型クラッド層５０５に凹凸形状５１
０を形成し、ｎ型クラッド層５０５上に直接デバイス保
護層５０７を形成しても良いことは勿論である。
【００６３】次に、本発明の第四実施例における半導体
光素子について、図面を参照して説明する。 ［第四実施例］図６は、本発明の第四実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図におい
て、６は半導体レーザとしての半導体光素子であり、ｐ
型半導体基板６０１上に、バッファ層６０２，ｐ型第一
クラッド層６０３，ｐ型第二クラッド層６０４，光ガイ
ド層６０６ａ，活性層６０５，光ガイド層６０６ｂ，ｎ
型クラッド層６０７，ｎ型コンタクト層６０８，デバイ
ス保護層６１０及びｎ型電極６１１を順に形成し、ｐ型
半導体基板６０１の下面にｐ型電極６１２を形成した構
造としてある。
光素子について、図面を参照して説明する。 ［第四実施例］図６は、本発明の第四実施例における半
導体光素子の概略拡大斜視図を示している。同図におい
て、６は半導体レーザとしての半導体光素子であり、ｐ
型半導体基板６０１上に、バッファ層６０２，ｐ型第一
クラッド層６０３，ｐ型第二クラッド層６０４，光ガイ
ド層６０６ａ，活性層６０５，光ガイド層６０６ｂ，ｎ
型クラッド層６０７，ｎ型コンタクト層６０８，デバイ
ス保護層６１０及びｎ型電極６１１を順に形成し、ｐ型
半導体基板６０１の下面にｐ型電極６１２を形成した構
造としてある。
【００６４】半導体光素子６は、ＩｎＰからなｐ型半導
体基板６０１上に、有機金属気相成長法により基板に格
子整合した窒素ドープＺｎＣｄＳｅからなるバッファー
層６０２（厚さ１０ｎｍ），基板に格子整合した燐ドー
プＺｎＳｅＴｅ（ｐ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．
２μｍ）からなるｐ型第一クラッド層６０３及び３．０
ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、基板に格子整
合した燐ドープＺｎＭｇＳｅＴｅ（ｐ＝５×１０１７ｃ
ｍ−３、厚さ１．５μｍ）からなるｐ型第二クラッド層
６０４を順に形成した。
体基板６０１上に、有機金属気相成長法により基板に格
子整合した窒素ドープＺｎＣｄＳｅからなるバッファー
層６０２（厚さ１０ｎｍ），基板に格子整合した燐ドー
プＺｎＳｅＴｅ（ｐ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ０．
２μｍ）からなるｐ型第一クラッド層６０３及び３．０
ｅＶのバンドギャップエネルギーを有し、基板に格子整
合した燐ドープＺｎＭｇＳｅＴｅ（ｐ＝５×１０１７ｃ
ｍ−３、厚さ１．５μｍ）からなるｐ型第二クラッド層
６０４を順に形成した。
【００６５】続いて、ｐ型第二クラッド層６０４上に、
単一量子井戸構造を有する、格子整合されたＭｇＺｎＣ
ｄＳｅ（バンドギャップエネルギー ２．７ｅＶ、 厚さ
０．４μｍ）からなる光ガイド層６０６ａ，格子整合さ
れたＺｎＣｄＳｅ（厚さ７ｎｍ）からなる活性層６０５
及び格子整合したＭｇＺｎＣｄＳｅ（バンドギャップエ
ネルギー ２．７ｅＶ、 厚さ０．４μｍ）からなる光ガ
イド層６０６ｂと、３．０ｅＶのバンドギャップエネル
ギーを有し、格子整合されたＣｌドープＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ２μｍ）からなる
ｎ型クラッド層６０７を順に形成した。
単一量子井戸構造を有する、格子整合されたＭｇＺｎＣ
ｄＳｅ（バンドギャップエネルギー ２．７ｅＶ、 厚さ
０．４μｍ）からなる光ガイド層６０６ａ，格子整合さ
れたＺｎＣｄＳｅ（厚さ７ｎｍ）からなる活性層６０５
及び格子整合したＭｇＺｎＣｄＳｅ（バンドギャップエ
ネルギー ２．７ｅＶ、 厚さ０．４μｍ）からなる光ガ
イド層６０６ｂと、３．０ｅＶのバンドギャップエネル
ギーを有し、格子整合されたＣｌドープＭｇＺｎＣｄＳ
ｅ（ｎ＝５×１０１７ｃｍ−３、厚さ２μｍ）からなる
ｎ型クラッド層６０７を順に形成した。
【００６６】続いて、ｎ型クラッド層６０７上に、ｎ型
ＣｌドープＺｎＣｄＳｅ（ｐ＝５×１０１８ｃｍ−３、
厚さ０．２μｍ）からなるｎ型コンタクト層６０８を形
成するとともに、この上面に電子ブーム露光技術とドラ
イエッチングにより格子状に溝を形成することによって
凹凸形状６１３を形成し、さらに、その上に０．０６μ
ｍのＳｉ２Ｎ３からなる電流狭窄層６０９を形成した。
続いて、フォトリソグラフィーと化学エッチングにより
電流狭窄層６０９の中央部をストライプ状に取り除き、
ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）からなるデバイス保護
層６１０を電子ビーム蒸着法により形成し、スパッタ法
によりＰｄ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型電極６１１を形成
し、さらに、ｐ型半導体６０１の下面にＡｕからなるｎ
型電極６１２を形成した。
ＣｌドープＺｎＣｄＳｅ（ｐ＝５×１０１８ｃｍ−３、
厚さ０．２μｍ）からなるｎ型コンタクト層６０８を形
成するとともに、この上面に電子ブーム露光技術とドラ
イエッチングにより格子状に溝を形成することによって
凹凸形状６１３を形成し、さらに、その上に０．０６μ
ｍのＳｉ２Ｎ３からなる電流狭窄層６０９を形成した。
続いて、フォトリソグラフィーと化学エッチングにより
電流狭窄層６０９の中央部をストライプ状に取り除き、
ＩＴＯ（ＳｎドープＩｎ２Ｏ３）からなるデバイス保護
層６１０を電子ビーム蒸着法により形成し、スパッタ法
によりＰｄ／Ｐｔ／Ａｕからなるｐ型電極６１１を形成
し、さらに、ｐ型半導体６０１の下面にＡｕからなるｎ
型電極６１２を形成した。
【００６７】上述した半導体光素子６に対して、デバイ
ス保護層６１０を形成しない半導体光素子とともに、１
００℃での一定光出力動作という同一条件による加速試
験を行ったところ、半導体光素子６は、発光寿命が大幅
に延び、室温に換算すると一万時間以上の発光寿命を達
成することができ、さらに、発光出力の性能特性につい
ても安定した発光を行うことができ長期信頼性が向上し
た。
ス保護層６１０を形成しない半導体光素子とともに、１
００℃での一定光出力動作という同一条件による加速試
験を行ったところ、半導体光素子６は、発光寿命が大幅
に延び、室温に換算すると一万時間以上の発光寿命を達
成することができ、さらに、発光出力の性能特性につい
ても安定した発光を行うことができ長期信頼性が向上し
た。
【００６８】以上、上述した各実施形態および各実施例
における半導体光素子は、電流を注入して半導体レーザ
として機能させたが、これに限らず、電流の注入を反対
方向から注入することにより、光検出器として機能させ
ることができることは勿論である。
における半導体光素子は、電流を注入して半導体レーザ
として機能させたが、これに限らず、電流の注入を反対
方向から注入することにより、光検出器として機能させ
ることができることは勿論である。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
活性領域である半導体の表面に、非発光の点欠陥の拡散
を抑制する結合エネルギーの大きな材料からなるデバイ
ス保護層を形成することにより、非発光の点欠陥の拡散
を抑制することができるので、この点欠陥が増殖し特性
が悪化することを防止し、結果的に、半導体光素子は、
高出力動作を長時間にわたり行なうことができ、長寿命
かつ信頼性の高い半導体光素子を提供することができ
る。
活性領域である半導体の表面に、非発光の点欠陥の拡散
を抑制する結合エネルギーの大きな材料からなるデバイ
ス保護層を形成することにより、非発光の点欠陥の拡散
を抑制することができるので、この点欠陥が増殖し特性
が悪化することを防止し、結果的に、半導体光素子は、
高出力動作を長時間にわたり行なうことができ、長寿命
かつ信頼性の高い半導体光素子を提供することができ
る。
【図１】図１は、本発明の第一実施形態における半導体
光素子の概略拡大斜視図を示している。
光素子の概略拡大斜視図を示している。
【図２】図２は、本発明の第一実施例における半導体光
素子の概略拡大斜視図を示している。
素子の概略拡大斜視図を示している。
【図３】図３は、本発明の第二実施例および第三実施例
における半導体光素子の概略拡大斜視図を示している。
における半導体光素子の概略拡大斜視図を示している。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態における半導体
光素子の概略拡大斜視図を示している。
光素子の概略拡大斜視図を示している。
【図５】図５は、本発明の第三実施形態における半導体
光素子の概略拡大斜視図を示している。
光素子の概略拡大斜視図を示している。
【図６】図６は、本発明の第四実施例における半導体光
素子の概略拡大斜視図を示している。
素子の概略拡大斜視図を示している。
【図７】図７は、従来例における光ディスク用半導体レ
ーザの概略拡大斜視図を示している。
ーザの概略拡大斜視図を示している。
１ 半導体光素子 ２ 半導体光素子 ３ 半導体光素子 ４ 半導体光素子 ５ 半導体光素子 ６ 半導体光素子 ７ 半導体レーザ １０１ ｐ型半導体基板 １０２ ｐ型クラッド層 １０３ 活性層 １０４ａ 光ガイド層 １０４ｂ 光ガイド層 １０５ ｎ型クラッド層 １０６ ｎ型コンタクト層 １０７ デバイス保護層 １０８ ｎ型電極 １０９ ｐ型電極 ２０１ ｐ型半導体基板 ２０２ ｐ型クラッド層 ２０３ａ 光ガイド層 ２０３ｂ 光ガイド層 ２０３ｃ 光ガイド層 ２０４ 活性層 ２０５ ｎ型クラッド層 ２０６ デバイス保護層 ２０７ ｎ型電極 ２０８ ｐ型電極 ３０１ ｎ型半導体基板 ３０２ バッファー層 ３０３ ｎ型クラッド層 ３０４ 活性層 ３０５ａ 光ガイド層 ３０５ｂ 光ガイド層 ３０６ 第一ｐ型クラッド層 ３０７ 第二ｐ型クラッド層 ３０８ ｐ型コンタクト構造 ３０９ デバイス保護層 ３１０ 電流狭窄層 ３１１ ｐ型電極 ３１２ ｎ型電極 ４０１ ｎ型半導体基板 ４０２ ｎ型クラッド層 ４０３ 活性層 ４０４ａ 光ガイド層 ４０４ｂ 光ガイド層 ４０５ ｐ型クラッド層 ４０６ ｐ型コンタクト層 ４０７ デバイス保護層 ４０８ ｐ型電極 ４０９ ｎ型電極 ５０１ ｐ型半導体基板 ５０２ ｐ型クラッド層 ５０３ 活性層 ５０４ａ 光ガイド層 ５０４ｂ 光ガイド層 ５０５ ｎ型クラッド層 ５０６ ｎ型コンタクト層 ５０７ デバイス保護層 ５０８ ｎ型電極 ５０９ ｐ型電極 ５１０ 凹凸形状 ６０１ ｐ型半導体基板 ６０２ バッファー層 ６０３ ｐ型第一クラッド層 ６０４ ｐ型第二クラッド層 ６０５ 活性層 ６０６ａ 光ガイド層 ６０６ｂ 光ガイド層 ６０７ ｎ型クラッド層 ７０７ 第一ｐ型クラッド層 ７０８ 第二ｐ型クラッド層 ７０９ ｐ型コンタクト構造 ７１０ ｐ型電極 ７１１ ｎ型電極 ７１２ 電流狭窄層
Claims (6)
- 【請求項１】 活性領域である半導体と、この半導体の
表面の一部に光入出力部を有する半導体光素子におい
て、 この光入出力部を除く前記半導体の表面の少なくとも一
部を覆うデバイス保護層を備え、 このデバイス保護層は、前記半導体に点在する非発光の
点欠陥の拡散を抑制する結合エネルギーが、前記半導体
の結合エネルギーより大きいことを特徴とする半導体光
素子。 - 【請求項２】 上記請求項１に記載の半導体光素子にお
いて、 前記デバイス保護層表面に金属電極を形成し、この金属
電極に外部より電圧を印加し、前記デバイス保護層を介
して前記半導体に電流を流すことを特徴とする半導体光
素子。 - 【請求項３】 上記請求項１または請求項２に記載の半
導体光素子において、 前記半導体をII−VI族半導体とし、かつ、前記デバイス
保護層をIII−Ｖ族半導体またはIV族半導体としたこと
を特徴とする半導体光素子。 - 【請求項４】 上記請求項１〜請求項３のいずれかに記
載の半導体光素子において、 前記デバイス保護層を、前記半導体の上方または下方の
少なくとも一方に形成し、かつ、前記デバイス保護層の
材料を、ＳｎドープＩｎ２Ｏ３，ＳｂドープＳｎＯ２，
ＦドープＳｎＯ２，ＧａドープＺｎＯ，ＡｌドープＺｎ
Ｏ，ＩｎドープＺｎＯ，ＢドープＺｎＯ，ＦドープＺｎ
Ｏ，ＢａＰｂ１−ｘＢｉｘＯ３（ただし、０≦Ｘ≦１．
０），ＣｄＩｎ２Ｏ４，ＭｇＩｎ２Ｏ４，Ｃｄ２ＳｎＯ
４若しくはＣｄ２（１−ｘ）Ｙ２ｘＳｂ２Ｏ７（ただ
し、０≦Ｘ≦１．０）からなる導電性の酸化物、又は、
ＧａＮからなる導電性の窒化物としたことを特徴とする
半導体光素子。 - 【請求項５】 上記請求項１〜請求項４のいずれかに記
載の半導体光素子において、 前記デバイス保護層と前記半導体を、凹凸状の接合面に
より接合したことを特徴とする半導体光素子。 - 【請求項６】 上記請求項１〜請求項５のいずれかに記
載の半導体光素子において、 前記デバイス保護層を前記半導体の側面に形成し、か
つ、この側面に形成したデバイス保護層の材料を、Ｃ，
ＳｉＯ２，ＢＮ，ＢＰ，ＴｉＯ２，Ａｌ２Ｓ３又はＭｇ
Ｏからなる絶縁材としたことを特徴とする半導体光素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000031041A JP3356150B2 (ja) | 1999-07-07 | 2000-02-08 | 半導体光素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19373299 | 1999-07-07 | ||
| JP11-193732 | 1999-07-07 | ||
| JP2000031041A JP3356150B2 (ja) | 1999-07-07 | 2000-02-08 | 半導体光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077458A true JP2001077458A (ja) | 2001-03-23 |
| JP3356150B2 JP3356150B2 (ja) | 2002-12-09 |
Family
ID=26508056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000031041A Expired - Fee Related JP3356150B2 (ja) | 1999-07-07 | 2000-02-08 | 半導体光素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356150B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115693391A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-02-03 | 华芯半导体研究院(北京)有限公司 | 应用于芯片的n电极及制备方法和vcsel芯片 |
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2000
- 2000-02-08 JP JP2000031041A patent/JP3356150B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| CN115693391A (zh) * | 2022-12-29 | 2023-02-03 | 华芯半导体研究院(北京)有限公司 | 应用于芯片的n电极及制备方法和vcsel芯片 |
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| JP3356150B2 (ja) | 2002-12-09 |
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