JP2001077475A

JP2001077475A - 半導体レーザ

Info

Publication number: JP2001077475A
Application number: JP24955199A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiro Tanabe; 哲弘田辺; Hideaki Maruta; 秀昭丸田
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1999-09-03
Filing date: 1999-09-03
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】基板として、ｐ形化合物半導体基板を用いな
がら、電流注入領域を正確に画定し、しかも発光する光
を吸収しないで、入力電流に対する光出力を大きくする
ことができる半導体レーザを提供する。【解決手段】ｐ形化合物半導体基板１上に活性層７が
活性層７よりバンドギャップの大きい材料からなるｐ形
およびｎ形のクラッド層４、６、８によりサンドイッチ
されるダブルへテロ構造を有する発光層形成部１２を有
しており、活性層７よりバンドギャップが大きく、か
つ、ｐ形クラッド層４、６よりバンドギャップが小さい
材料からなるｐ形半導体層２が半導体基板１の上方に設
けられている。そして、ｐ形半導体層２上に、ｐ形半導
体層２のバンドギャップとｐ形第１クラッド層４のバン
ドギャップとの間のバンドギャップを有する材料からな
るストライプ状のコンタクト層３が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパーソナルコンピュ
ータの外部読取装置（ＣＤＲＯＭやＤＶＤＲＯＭ）、レ
ーザビームプリンタ（ＬＢＰ）などに用いられる赤外か
ら可視光赤色の波長域で発振する半導体レーザに関す
る。さらに詳しくは、ｐ形基板を用いてｐ形層内で電流
狭窄をすると共に、できるだけ活性層に近いところで電
流狭窄を行い電流の広がりを防ぎながら、活性層で発光
する光を吸収しない構造にして電流と光出力の関係特性
を向上させた半導体レーザに関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえばレーザビームプリンタで用いら
れるツインビームの半導体レーザの場合、プリンタの設
計構造上、コモン電極となる基板がｐ形であることが好
ましいなど、用途に応じてｐ形基板を用いた半導体レー
ザが要求される。このようなｐ形基板を用いた半導体レ
ーザの構造としては、図５に示されるような構造が考え
られる。すなわち、図５において、ｐ形化合物半導体基
板２１上にｐ形クラッド層２２、活性層２３、ｎ形第１
クラッド層２４ａ、ストライプ溝２５ａが形成されたｐ
形電流狭窄層２５、ｎ形第２クラッド層２４ｂが順次積
層されて半導体基板２１の裏面および積層された半導体
層の表面にそれぞれｐ側電極２６、ｎ側電極２７が設け
られることにより、レーザチップが形成されている。

【０００３】この構造のように、ｎ形層内に電流狭窄層
２５が設けられると、ｎ形層はｐ形層よりキャリアの拡
散長が大きい、すなわち抵抗率が小さいため、電流の広
がりが大きく、図５に点線で示されるように、電流注入
領域が広がって、活性層の所望の範囲に電流を注入させ
ることができないという問題がある。そのため、ｐ形層
内に電流狭窄層を形成するため、たとえば特開昭６０−
１７６２８７号公報に開示され、図６に示されるように
な構造が実用化されている。

【０００４】図６に示される構造は、ｐ形半導体基板３
１上にｎ形電流狭窄層３２が設けられ、その電流狭窄層
３２にｐ形半導体基板３１に達するストライプ溝３２ａ
が０.３〜０.５μｍ程度の深さに形成され、その表面に
ｐ形クラッド層３３、活性層３４、ｎ形クラッド層３
５、ｎ形コンタクト層３６が順次液相エピタキシャル成
長法により成長され、半導体基板３１の裏面および積層
された半導体層の表面にそれぞれｐ側電極３７およびｎ
側電極３８が設けられることにより形成されている。こ
の構造にすることにより、ｐ形層内に電流狭窄層が設け
られているため、活性層に至るまでは電流狭窄層により
制限された幅からそれほど広がらないで電流注入領域が
画定され、活性層を通過した後には、ｎ形層内で電流は
拡散するが、発光に寄与する活性層内では所望の範囲に
画定される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ｐ形半
導体基板を用いた半導体レーザでは、活性層より下層に
電流狭窄をする層を形成する必要があるが、活性層より
下層に電流狭窄層が形成されると、その凹凸により活性
層に悪影響を及ぼす。この凹凸を平坦化するためには、
前述のように、液相成長法により半導体層を成長しなけ
ればならない。しかし、液相成長法では、たとえば活性
層の多重量子井戸（ＭＱＷ）構造のように組成が微妙に
変化する薄い層の積層構造を形成するのには適しない。
その一方で、近年の半導体レーザへの高特性化の要求な
どから、ＭＱＷ構造など精細な多層の積層構造が不可欠
な状況になっている。膜厚や組成などの制御を行いやす
いＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分
子線エピタキシー）法では、０.３〜０.５μｍ程度ある
段差を平坦化することはできず、ｐ形化合物半導体基板
を用いながら高特性の半導体レーザを得るのが困難であ
るという問題がある。

【０００６】このような問題を解決するため、本発明者
らは、図３に概略構造が示されるように、たとえばＩｎ
_0.49（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）_0.51Ｐなどからなるｐ形クラッ
ド層４とＧａＡｓなどからなるｐ形半導体層２のよう
に、両者の材料がヘテロバリアを形成するように選定
し、電流を注入する部分のみに前記両者の中間のバンド
ギャップを有する材料、たとえばＩｎＧａＰからなるス
トライプ状のコンタクト層３を非常に薄く設けてヘテロ
バリア狭窄（ＨＢＢ）構造を有する半導体レーザを発明
し、別途出願をしている。この構造にすることにより、
段差を小さくすることができ、ＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法
によりその上に精度のよい半導体層を成長することがで
きる。なお、図３において、１はたとえばＺｎドープの
ＧａＡｓからなるｐ形半導体基板、８はｎ形クラッド
層、１２は発光層形成部で、電極などは省略してある。

【０００７】しかし、このようにｐ形層内に電流狭窄構
造を形成しても、ｎ形層内よりはキャリアの拡散は非常
に小さいものの、少なからずキャリアが拡散し、図３に
示されるように、電流注入領域Ｃが広がる。そのため、
ｐ形クラッド層４が厚いと、電流の広がりを無視するこ
とができなくなり、ストライプ状のコンタクト層３と活
性層７との距離ｄは小さい方が好ましい。一方、図３に
示されるように、活性層で発光した光は、図３に発光領
域Ｏで示されるように、ｎ形およびｐ形クラッド層８、
４まで広がって分布する。そのため、クラッド層４の厚
さを薄くすると、発光領域Ａはクラッド層４からはみ出
し、前述のように、ｐ形半導体層２がＧａＡｓなどから
なる場合には、せっかく発光した光を吸収してしまい、
図４に入力電流Ｉと光出力Ｌとの関係が示されるよう
に、電流Ｉに対する光出力Ｌの特性がＡからＢに低下す
るという問題がある。

【０００８】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、基板として、ｐ形化合物半導体基板
を用いながら、電流注入領域を正確に画定し、しかも発
光する光を吸収しないで、入力電流に対する光出力を大
きくすることができる半導体レーザを提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、ｐ形化合物半導体基板と、該半導体基板上に設けら
れ、活性層が該活性層よりバンドギャップの大きい材料
からなるｐ形およびｎ形のクラッド層によりサンドイッ
チされるダブルへテロ構造の発光層形成部とを有し、前
記活性層よりバンドギャップが大きく、かつ、前記ｐ形
クラッド層よりバンドギャップが小さい材料からなるｐ
形半導体層が前記半導体基板の上方に設けられ、該ｐ形
半導体層上に該ｐ形半導体層のバンドギャップと前記ｐ
形クラッド層のバンドギャップの間のバンドギャップを
有する材料からなるストライプ状のコンタクト層が設け
られ、該ストライプ状のコンタクト層上に前記発光層形
成部のｐ形クラッド層が設けられている。

【００１０】この構造にすることにより、ｐ形クラッド
層と接する半導体基板側に活性層よりバンドギャップが
大きい半導体層が設けられているため、ｐ形クラッド層
が薄くて、発光領域がｐ形クラッド層より外側に広がっ
ても、半導体層で光を吸収することがなく、発光効率を
低下させることがない。一方、ｐ形クラッド層と接する
ｐ形半導体層は、ｐ形クラッド層よりバンドギャップが
小さいため、その接合部にはヘテロバリが形成される。
このへテロバリアは活性層とクラッド層とのヘテロバリ
アよりは小さいが、その一部にストライプ状のコンタク
ト層が設けられ、コンタクト層がｐ形クラッド層とｐ形
半導体層との中間のバンドギャップを有しているため、
コンタクト層が設けられている部分のヘテロバリアが充
分に小さくなり、電流はこの部分を流れる。すなわち、
ストライプ状のコンタクト層が設けられた部分に電流が
狭窄される。

【００１１】なお、ストライプ状のコンタクト層を順次
バンドギャップが異なる積層構造、もしくは連続的にバ
ンドギャップが異なる層にすれば、ｐ形クラッド層とｐ
形半導体層との間のヘテロバリアが小さくても、コンタ
クト層でのヘテロバリアが小さくなり、一層ＨＢＢ構造
を確実にすることができる。また、ｐ形クラッド層とｐ
形半導体層との間で充分なヘテロバリアを形成すること
ができない場合は、クラッド層の一部としてバンドギャ
ップの大きい材料を介在させることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体レーザについて説明をする。

【００１３】本発明の半導体レーザは、一実施形態のＬ
Ｄチップの断面構造が図１に示されるように、ｐ形化合
物半導体基板１上に活性層７が活性層７よりバンドギャ
ップの大きい材料からなるｐ形およびｎ形のクラッド層
４、６、８によりサンドイッチされるダブルへテロ構造
の発光層形成部１２とを有しており、活性層７よりバン
ドギャップが大きく、かつ、ｐ形第１クラッド層４より
バンドギャップが小さい材料からなるｐ形半導体層２が
半導体基板１の上方に設けられている。そして、ｐ形半
導体層２上に、ｐ形半導体層２のバンドギャップとｐ形
第１クラッド層４のバンドギャップとの間のバンドギャ
ップを有する材料からなるストライプ状のコンタクト層
３が設けられ、そのストライプ状のコンタクト層３上に
ｐ形第１クラッド層４が設けられている。

【００１４】ｐ形半導体層２は、活性層７のバンドギャ
ップより大きいバンドギャップを有すると共に、ｐ形第
１クラッド層４よりバンドギャップの小さい材料になる
ように選定されている。すなわち、電流狭窄効果を充分
に得るためには、バンドギャップの差を充分に大きくす
る必要があり、活性層７にて発光する光を吸収させなく
するためには、活性層７よりバンドギャップを大きくす
る必要がある。また、基板からのＺｎの拡散を抑制する
には、Ａｌ組成が小さい方が好ましい。たとえば活性層
７がＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓウェル層とＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓ
バリア層との多重量子井戸（ＭＱＷ）構造で形成され、
ｐ形第１クラッド層４がＩｎ_0.49（Ｇａ _0.3Ａｌ_0.7）
_0.51Ｐ、第２クラッド層４がＡｌ_0.6Ｇａ_0.4 Ａｓから
なる場合に、ｐ形半導体層２はＡｌ_yＧａ_1-yＡｓで、ｙ
が０.１５（バンドギャップ：１.６２ｅＶ）〜０.５５
（バンドギャップ：２.０ｅＶ）、好ましくは０.２〜
０.４、たとえば０.２５（バンドギャップ：１.７４ｅ
Ｖ）程度に設定される。

【００１５】なお、この例では、ｐ形半導体層２との間
で充分にヘテロバリア狭窄（ＨＢＢ）構造が得られるよ
うに、活性層７にキャリアを閉じ込める本来のクラッド
層（第２クラッド層６）の他に、バンドギャップの大き
い第１クラッド層４がｐ形半導体層２と接するように設
けられている。しかし、本来のキャリアを閉じ込めるｐ
形クラッド層で、ｐ形半導体層との間に充分なＨＢＢ構
造が得られれば、本来のクラッド層だけで充分である。

【００１６】図１に示される例では、ＧａＡｓからなる
ｐ形半導体基板１上に半導体基板１の不純物が活性層７
側に拡散するのを防止する緩衝層と兼ねてｐ形半導体層
２が設けられている。そのため、６５０℃程度で、たと
えばＢｅが２×１０¹⁸ｃｍ^-3程度の不純物濃度になるよ
うにドーピングされて２μｍ程度の厚さ設けられてい
る。しかし、低温で不純物の拡散を抑制するようにＧａ
Ａｓなどにより緩衝層を形成し、その上に前述のバンド
ギャップの関係を有するｐ形半導体層２を成長してもよ
い。ＧａＡｓであれば、１μｍ程度低温で設ければＺｎ
の拡散を充分に防止することができる。この緩衝層を設
ける理由は、ｐ形半導体基板１のＺｎ不純物の拡散長が
大きく、ＡｌＧａＡｓ系化合物半導体層に達すると一層
拡散しやすくなって、活性層７まで拡散しやすい。活性
層７に不純物が拡散すると、非発光再結合中心が形成さ
れて発光効率が低下するため、その拡散を防止するため
である。

【００１７】ストライプ状のコンタクト層３は、たとえ
ばＢｅがドープされて２×１０¹⁸ｃｍ^-3程度の不純物濃
度になるように、Ｉｎ_0.49Ｇａ_0.51Ｐ（バンドギャップ
は１.９ｅＶ、以下単にＩｎＧａＰともいう）により０.
０３μｍ程度の厚さに形成されている。この程度の厚さ
があれば、エネルギーギャップの中間層を構成すること
ができ、いくら厚く形成しても０.１μｍ以下でよく、
従来の０.５μｍ程度の段差と比べて遥かに小さくする
ことができる。このコンタクト層３は、全面にエピタキ
シャル成長した後、ホトレジスト膜をパターニングして
マスクを形成し、ＩｎＧａＰ層をエッチングすることに
よりストライプ状に形成されている。

【００１８】このコンタクト層３が設けられることによ
り、緩衝層２とストライプ状のコンタクト層３の間はバ
ンドギャップの差（ヘテロバリア）が小さくなり、ま
た、コンタクト層３とｐ形第１クラッド層４との間もヘ
テロバリアが小さくなり、このストライプ状のコンタク
ト層３の部分のみが、他の部分より相対的に電圧降下が
小さくなり、電流が集中して狭窄される。なお、コンタ
クト層３をｐ形半導体層２のバンドギャップから順次ｐ
形第１クラッド層４のバンドギャップに近づくような複
数層により形成することにより、より一層電流狭窄効果
が大きくなる。

【００１９】発光層形成部１２は、活性層７が、活性層
よりバンドギャップの大きい材料からなるｐ形第１およ
び第２クラッド層４、６とｎ形クラッド層８とによりサ
ンドイッチされる構造からなっている。図１に示される
例は、波長が７８０ｎｍの赤色レーザの例で、活性層７
は、たとえば図１（ｂ）に活性層部の拡大図が示される
ように、２５ｎｍ程度の厚さでＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓから
なる光ガイド層７ｃ、７ｄが両端側に設けられ、その間
に、６ｎｍ程度のＡｌ_0.1Ｇａ_0.9Ａｓウェル層７ａと、
５ｎｍ程度のＡｌ_0.3Ｇａ_0.7Ａｓバリア層７ｂが交互
に、ウェル層が３層程度形成されるように積層されてい
る。この活性層７は、非発光再結合中心を避けるため、
ノンドープであることが好ましい。なお、光ガイド層７
ｃ、７ｄは、それぞれが接するクラッド層６、８と同じ
導電形になっていてもよい。

【００２０】ｐ形クラッド層は、前述のように、活性層
７にキャリアを閉じ込める第２クラッド層６と、ｐ形半
導体層２との間に充分にＨＢＢ構造を得るための第１ク
ラッド層４とからなっている。これらのクラッド層は、
活性層７の近くで電流狭窄を行うため、できるだけ薄く
形成されている。第１クラッド層４は、ｐ形半導体層２
の材料よりバンドギャップの大きい材料、たとえばＩｎ
_0.49（Ｇａ_1-zＡｌ_z） _0.51Ｐ（０.２≦ｚ≦１、たとえ
ばｚ＝０.７）にｐ形ドーパントとしてＢｅが、５×１
０¹⁷ｃｍ^-3程度の不純物濃度になるようにドーピングさ
れ、０.２μｍ程度の厚さに形成される。第２クラッド
層６は、発光波長で定まる活性層にキャリアを有効に閉
じ込められるバンドギャップを有する材料、たとえばＡ
ｌ_xＧａ_1-xＡｓ（０.４≦ｘ≦０.７、たとえばｘ＝０.
６）にｐ形ドーパントとしてＢｅが、５×１０¹⁷ｃｍ^-3
程度の不純物濃度になるようにドーピングされ、０.３
μｍ程度の厚さに形成される。

【００２１】第１クラッド層４と第２クラッド層６との
間には、第２のコンタクト層５が介在されている。これ
は、第１クラッド層４のＩｎ_0.49（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）
_0.51Ｐと第２クラッド層６のＡｌ_0.6Ｇａ_0.4 Ａｓとの
間でバンドギャップの差が大きく電圧降下が生じやすい
ため、その中間のバンドギャップを有する第２のコンタ
クト層５を介在させてヘテロバリアの影響を小さくして
いる。第２のコンタクト層５は、第１および第２のクラ
ッド層４、６の中間のバンドギャップを有する材料、た
とえば前述のストライプ状のコンタクト層３と同様に、
Ｂｅが２×１０¹⁸ｃｍ^-3程度の不純物濃度になるように
ドーピングされたＩｎＧａＰが、０.０３μｍ程度の厚
さ成長されることにより形成されている。なお、この第
２のコンタクト層５は、ストライプ状にパターニングを
する必要はなく、全面に設けられていてもよい。

【００２２】ｎ形クラッド層８もｐ形クラッド層４と同
じ組成で、Ｓｉがドープされて４×１０¹⁷ｃｍ^-3程度の
不純物濃度で、１.５μｍ程度の厚さに形成されてい
る。ｎ形クラッド層８上には、Ｓｉがドーピングされ、
不純物濃度が２×１０¹⁸ｃｍ^-3程度のＧａＡｓからなる
コンタクト層９が１μｍ程度の厚さに形成されている。
そして、その表面にＡｕ-Ｇｅ／Ｎｉからなるｎ側電極
１１が、ｐ形半導体基板１の裏面にＴｉ-Ａｕからなる
ｐ側電極１０がそれぞれ設けられている。

【００２３】この半導体レーザを製造するには、たとえ
ばＺｎがドープされたｐ形ＧａＡｓ基板１上に、基板温
度を６５０℃程度にして、ＭＯＣＶＤ法により、Ｂｅド
ープのｐ形Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ａｓからなるｐ形半導体層
２を２μｍ程度成長し、ストライプ状のコンタクト層３
を形成するためのｐ形ＩｎＧａＰ層を０.０３μｍ程度
成長する。その後、図示しないＧａＡｓからなるキャッ
プ層をノンドープで０.０５μｍ程度成長し、ＭＯＣＶ
Ｄ装置から半導体ウェハを取り出す。そして、キャップ
層を硫酸系エッチャントにより除去し、ホトレジストプ
ロセスにより２μｍ程度の幅でストライプ状のレジスト
パターンを形成する。ＧａＡｓからなるキャップ層は、
結晶成長終了後に成長膜の最表面がＰを含む層になって
いると、温度を下げる過程でホスフィン（ＰＨ₃）を供
給し続けてもＰの脱離により半導体層が劣化するため、
それを防ぐため設けられている。そして、このレジスト
パターンをマスクとして、塩酸系エッチャントによりｐ
形ＩｎＧａＰ層の一部をエッチングし、ストライプ状に
ＩｎＧａＰ層を残存させて、ストライプ状のコンタクト
層３とする。

【００２４】その後、レジスト膜を除去し、再度ＭＯＣ
ＶＤ装置などの結晶成長装置に入れ、ＢｅドープのＩｎ
（Ｇａ_0.3Ａｌ_0.7）Ｐからなるｐ形第１クラッド層４、
ＢｅドープのＩｎＧａＰからなる第２のコンタクト層
５、Ｂｅドープのｐ形Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4 Ａｓからなるｐ
形第２クラッド層６を０.３μｍ程度成長する。さら
に、ＢｅドープのＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓからなるｐ形光
ガイド層７ｃを２５ｎｍ程度、ノンドープで６ｎｍ程度
のＡｌ_0.1 Ｇａ_0.9 Ａｓウエル層７ａと５ｎｍ程度のＡ
ｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓバリア層７ｂとをそれぞれ交互に積
層し、さらにＳｉドープのＡｌ_0.3 Ｇａ_0.7 Ａｓからな
るｎ形光ガイド層７ｄよりなる多重量子井戸構造（ＭＱ
Ｗ）の活性層７、Ｓｉドープのｎ形クラッド層８を１.
５μｍ程度、ＳｉドープのＧａＡｓからなるｎ形コンタ
クト層９を１μｍ程度、それぞれ順次エピタキシャル成
長する。

【００２５】なお、成長に使用するガスとしては、たと
えばＧａとして、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、Ａｓ
としてアルシン（ＡｓＨ₃）、Ｉｎとしてトリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、Ａｌとしてトリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡ）、Ｂｅとしてビスメチルシクロジエニル
ベリリウム（（ＭｅＣｐ）₂Ｂｅ）、Ｓｉとしてシラン
（ＳｉＨ₄）などを使用することができ、成長する組成
に応じてこれらのガスを導入すればよい。そして、Ｇａ
Ａｓ基板１の裏面を研削およびポリッシュして７０μｍ
程度の厚さにし、積層した半導体層の表面側にＡｕ-Ｇ
ｅ／Ｎｉを真空蒸着により成膜し、３００〜４００℃程
度でシンターした後、Ｔｉ／Ａｕの積層膜を設けてｎ側
電極１１を、さらにＧａＡｓ基板１の裏面にＴｉ／Ａｕ
の積層膜からなるｐ側電極１０をそれぞれ形成し、たと
えば共振器長が２５０μｍ程度になるように劈開により
チップ化することにより図１（ａ）に示される構造のＬ
Ｄチップが得られる。

【００２６】前述の例は、ＭＯＣＶＤ法による例であっ
たが、この例に限らず、ＭＢＥ法によっても、同様に電
流狭窄部の段差の影響を受けることなく、各半導体層を
成長することができる。この場合、必要な元素のソース
源を有するＭＢＥ装置で必要な元素のソース源のみのシ
ャッターを開けることにより、同様に所望の元素の化合
物を成長することができる。

【００２７】本発明によれば、活性層７のバンドギャッ
プをＥｇ^Act、ｐ形半導体層２のバンドギャップをＥｇ
^Semi、コンタクト層３のバンドギャップをＥｇ^Con、第
１クラッド層４のバンドギャップをＥｇ^Cldとすると、
Ｅｇ^Act、＜Ｅｇ^Semi＜Ｅｇ^Co ⁿ＜Ｅｇ^Cldの関係が成り
立つように、ただし｜Ｅｇ^Cld−Ｅｇ^Semi｜は電流狭窄
効果が充分に大きく得られるようにそれぞれ設定されて
いる。そのため、ｐ形半導体基板を用いながら、ｐ形層
内でＨＢＢ構造により電流狭窄を行うことができる。一
方、ｐ形クラッド層をできるだけ薄くして、電流狭窄構
造を活性層に近づけているため、電流狭窄後の活性層に
到達するまでの電流注入領域Ｃの広がりを非常に小さく
押えることができる。

【００２８】ここで、ｐ形クラッド層が薄くなることに
より、発振した光の発光領域Ｏがｐ形クラッド層内に留
まらず、図２に示されるように、クラッド層とＨＢＢ構
造を構成するｐ形半導体層まで達する。しかし、ｐ形半
導体層が活性層よりバンドギャップの大きい材料により
構成されているため、このｐ形半導体層での光の吸収は
なく、入力電流に対する光出力を低下させることはな
い。すなわち、外部微分量子効率の優れた半導体レーザ
が得られる。その段差を非常に小さくすることができ、
ｐ形層内で電流狭窄を行うことができる。

【００２９】なお、ｐ形半導体層がバンドギャップの比
較的大きい材料からなっているため、ｐ形半導体層とｐ
形クラッド層とのへテロバリアは、ｐ形半導体層がＧａ
Ａｓからなる場合より小さく、そのヘテロバリアだけで
必ず動作電圧より高いヘテロバリアにならない場合もあ
るが、両電極間に印加される電圧が活性層における電圧
降下より若干高めの動作電圧では、ｐ形半導体層とｐ形
クラッド層間にかかる電圧は動作電圧から活性層におけ
る電圧降下を引いたものになり、ｐ形半導体層とｐ形ク
ラッド層とのヘテロバリアにより充分電流はブロックさ
れる。一方、ストライプ状のコンタクト層が設けられる
部分は、そのコンタクト層の中間のバンドギャップによ
りヘテロバリアが弱くなり、ストライプ状のコンタクト
層が設けられない部分と比較して、電流は非常に流れや
すくなる。したがって、電流の大部分はストライプ状の
コンタクト層がある部分のみに注入され、ヘテロバリア
狭窄（ＨＢＢ）構造が形成されている。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ｐ形半導体基板を用い
なければならない半導体レーザでも、電流拡散の小さい
ｐ型層内で電流狭窄を行いながら、その電流狭窄部を活
性層に非常に近くに形成することができる。その結果、
電流の注入を所望の領域のみに正確に狭窄することがで
き、出力特性が非常に向上した高性能な半導体レーザを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体レーザの一実施形態であるＬＤ
チップの断面説明図である。

【図２】図１の構造のＬＤチップにおける発光領域の説
明図である。

【図３】ＨＢＢ構造により電流狭窄を行う構造で、コン
タクト層と活性層との距離が大きいときの電流注入領域
の広がりと発光領域を示す図である。

【図４】図３の構造の入力電流に対する光出力の関係で
ｐ形クラッド層を薄くするときの光出力が低下する状況
の説明図である。

【図５】従来のｐ形半導体基板を用いたＬＤチップの構
造例の説明図である。

【図６】従来のｐ形半導体基板を用いたＬＤチップの構
造例の説明図である。

【符号の説明】

１ｐ形半導体基板２ｐ形半導体層３ストライプ状のコンタクト層４ｐ形第１クラッド層６ｐ形第２クラッド層７活性層８ｎ形クラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ形化合物半導体基板と、該半導体基板
上に設けられ、活性層が該活性層よりバンドギャップの
大きい材料からなるｐ形およびｎ形のクラッド層により
サンドイッチされるダブルへテロ構造の発光層形成部と
を有する半導体レーザであって、前記活性層よりバンド
ギャップが大きく、かつ、前記ｐ形クラッド層よりバン
ドギャップが小さい材料からなるｐ形半導体層が前記半
導体基板の上方に設けられ、該ｐ形半導体層上に該ｐ形
半導体層のバンドギャップと前記ｐ形クラッド層のバン
ドギャップの間のバンドギャップを有する材料からなる
ストライプ状のコンタクト層が設けられ、該ストライプ
状のコンタクト層上に前記発光層形成部のｐ形クラッド
層が設けられてなる半導体レーザ。