JP2001077478A - 半導体レーザ素子 - Google Patents
半導体レーザ素子Info
- Publication number
- JP2001077478A JP2001077478A JP24684599A JP24684599A JP2001077478A JP 2001077478 A JP2001077478 A JP 2001077478A JP 24684599 A JP24684599 A JP 24684599A JP 24684599 A JP24684599 A JP 24684599A JP 2001077478 A JP2001077478 A JP 2001077478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor laser
- algainp
- gaas
- laser device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 低電流・電圧動作、高温・高信頼動作が可能
なＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子の構造を提供
する。 【解決手段】 ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層１０２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０３、活性層１０４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッ
ド層１０５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングストッパ層
１０６、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層１０７、ｐ
−ＧａＩｎＰ中間層１０８、ｐ−ＧａＡｓ下部コンタク
ト層１０９をその順序で成長させる。誘電体マスクを用
いてメサストライプ状のリッジ構造をエッチングによっ
て形成し、メサストライプ外のクラッド層状にｎ−Ｇａ
Ａｓ電流阻止層１１０を形成する。その誘電体マスクを
除去し、全面にｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層１０９、
水素拡散防止層１１１、ｐ−ＧａＡｓ上部コンタクト層
１１２を形成する。
なＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子の構造を提供
する。 【解決手段】 ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層１０２、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０３、活性層１０４、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッ
ド層１０５、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングストッパ層
１０６、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層１０７、ｐ
−ＧａＩｎＰ中間層１０８、ｐ−ＧａＡｓ下部コンタク
ト層１０９をその順序で成長させる。誘電体マスクを用
いてメサストライプ状のリッジ構造をエッチングによっ
て形成し、メサストライプ外のクラッド層状にｎ−Ｇａ
Ａｓ電流阻止層１１０を形成する。その誘電体マスクを
除去し、全面にｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層１０９、
水素拡散防止層１１１、ｐ−ＧａＡｓ上部コンタクト層
１１２を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ素子に
関し、特にＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子に関
する。
関し、特にＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レー
ザ素子においては、例えば図４に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ電流阻止層４１０とｐ−ＧａＩｎＰ中間層４０８と
を覆うように、一様なｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０９
を有する構造が一般的である。
ザ素子においては、例えば図４に示すように、ｎ−Ｇａ
Ａｓ電流阻止層４１０とｐ−ＧａＩｎＰ中間層４０８と
を覆うように、一様なｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０９
を有する構造が一般的である。
【０００３】ｐ−ＧａＩｎＰ中間層４０９の役割はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３とｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層４０９との界面にて価電子帯に生ずる大きなエネ
ルギ障壁を緩和し、キャリアを流れやすくして素子抵抗
を低減することにある。したがって、そのエネルギ障壁
が十分低くなるよう、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層４０８のキ
ャリア濃度を十分高くすることが重要となる。
ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３とｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層４０９との界面にて価電子帯に生ずる大きなエネ
ルギ障壁を緩和し、キャリアを流れやすくして素子抵抗
を低減することにある。したがって、そのエネルギ障壁
が十分低くなるよう、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層４０８のキ
ャリア濃度を十分高くすることが重要となる。
【０００４】また、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０
３は光閉じ込めの役割だけでなく、活性層からクラッド
層へのキャリアオーバフローを抑制する役割も有する。
したがって、活性層４０４とｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４０３との伝導帯におけるエネルギ障壁が十分高く
なるよう、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３のキャ
リア濃度を十分高くすることも重要となる。
３は光閉じ込めの役割だけでなく、活性層からクラッド
層へのキャリアオーバフローを抑制する役割も有する。
したがって、活性層４０４とｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層４０３との伝導帯におけるエネルギ障壁が十分高く
なるよう、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層４０３のキャ
リア濃度を十分高くすることも重要となる。
【０００５】尚、図４において、４０１はｎ−ＧａＡｓ
基板、４０２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、４０５はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層、４０６はｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰエッチングストッパ層、４０７はｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ上部クラッド層、４１３はｐ側電極、４１４はｎ側
電極をそれぞれ示している。
基板、４０２はｎ−ＧａＡｓバッファ層、４０５はｐ−
ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層、４０６はｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰエッチングストッパ層、４０７はｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ上部クラッド層、４１３はｐ側電極、４１４はｎ側
電極をそれぞれ示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一般に、半導体レーザ
素子、特にＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子をＭ
ＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃｓ Ｖａｐｏｒ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）成長によって形成させ
る場合、原料の分解によって発生する水素が結晶成長後
の降温過程で結晶中に取込まれることが知られている。
素子、特にＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザ素子をＭ
ＯＶＰＥ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃｓ Ｖａｐｏｒ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ）成長によって形成させ
る場合、原料の分解によって発生する水素が結晶成長後
の降温過程で結晶中に取込まれることが知られている。
【０００７】また、この水素はｐドーパントとＶ族原子
との結合を切ってＶ族原子と結合しやすいため、結晶中
に取込まれる水素が多くなると、ｐドーパントの活性化
率が低下してキャリア濃度が低下することも知られてい
る。
との結合を切ってＶ族原子と結合しやすいため、結晶中
に取込まれる水素が多くなると、ｐドーパントの活性化
率が低下してキャリア濃度が低下することも知られてい
る。
【０００８】従来の半導体レーザ素子の構造では、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層表面から結晶中に取込まれた水素
がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層にまで拡散し、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層のキャリア濃度が低下してしまうとい
う欠点がある。そのため、素子特性の悪化が避けられ
ず、動作電流や動作電圧の増大、高温特性や信頼性の悪
化を招くという問題がある。
ＧａＡｓコンタクト層表面から結晶中に取込まれた水素
がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層にまで拡散し、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層のキャリア濃度が低下してしまうとい
う欠点がある。そのため、素子特性の悪化が避けられ
ず、動作電流や動作電圧の増大、高温特性や信頼性の悪
化を招くという問題がある。
【０００９】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、結晶中に取込まれた水素の影響を受けにくくする
ことができ、素子特性が悪化しない半導体レーザ素子を
提供することにある。
消し、結晶中に取込まれた水素の影響を受けにくくする
ことができ、素子特性が悪化しない半導体レーザ素子を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体レー
ザ素子は、第１導電型半導体基板上に、少なくとも第１
導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を含
んでなるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘテロ構
造上に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コンタ
クト層とを含む半導体レーザ素子であって、歪を持つ歪
層を前記第２導電型コンタクト層中に備えている。
ザ素子は、第１導電型半導体基板上に、少なくとも第１
導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を含
んでなるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘテロ構
造上に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コンタ
クト層とを含む半導体レーザ素子であって、歪を持つ歪
層を前記第２導電型コンタクト層中に備えている。
【００１１】本発明による他の半導体レーザ素子は、第
１導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電型クラッ
ド層、活性層、第２導電型クラッド層を含んでなるダブ
ルヘテロ構造を備え、このダブルヘテロ構造上に少なく
とも第２導電型中間層と第２導電型コンタクト層とを含
む半導体レーザ素子であって、歪を有する歪層を前記第
２導電型中間層と第２導電型コンタクト層との間に備え
ている。
１導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電型クラッ
ド層、活性層、第２導電型クラッド層を含んでなるダブ
ルヘテロ構造を備え、このダブルヘテロ構造上に少なく
とも第２導電型中間層と第２導電型コンタクト層とを含
む半導体レーザ素子であって、歪を有する歪層を前記第
２導電型中間層と第２導電型コンタクト層との間に備え
ている。
【００１２】すなわち、本発明の第１の半導体レーザ素
子は、第１導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電
型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を含んで
なるダブルヘテロ構造を有し、このダブルヘテロ構造上
に、少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コンタク
ト層とを有する半導体レーザ素子において、第２導電型
コンタクト層中に歪を有する層を備えることを特徴とし
ている。
子は、第１導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電
型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を含んで
なるダブルヘテロ構造を有し、このダブルヘテロ構造上
に、少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コンタク
ト層とを有する半導体レーザ素子において、第２導電型
コンタクト層中に歪を有する層を備えることを特徴とし
ている。
【００１３】本発明の第２の半導体レーザ素子は、上記
第１の半導体レーザ素子の構造において、第１導電型が
ｎ型であり、第２導電型がｐ型であることを特徴として
いる。
第１の半導体レーザ素子の構造において、第１導電型が
ｎ型であり、第２導電型がｐ型であることを特徴として
いる。
【００１４】本発明の第３の半導体レーザ素子は、上記
第１の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板が
ＧａＡｓであり、ダブルへテロ構造がＧａＩｎＰ及びＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、中間層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、コンタクト層がＧａＡｓもしく
はＡｌＧａＡｓからなり、歪層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓからなることを特徴
としている。
第１の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板が
ＧａＡｓであり、ダブルへテロ構造がＧａＩｎＰ及びＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、中間層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、コンタクト層がＧａＡｓもしく
はＡｌＧａＡｓからなり、歪層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓからなることを特徴
としている。
【００１５】本発明の第４の半導体レーザ素子は、上記
第１の半導体レーザ素子の構造において、歪層がＧａＩ
ｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓから
なる多層構造であることを特徴としている。
第１の半導体レーザ素子の構造において、歪層がＧａＩ
ｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓから
なる多層構造であることを特徴としている。
【００１６】本発明の第５の半導体レーザ素子は、上記
第１の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板の
表面が（００１）面に対して２度以上傾斜していること
を特徴としている。
第１の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板の
表面が（００１）面に対して２度以上傾斜していること
を特徴としている。
【００１７】本発明の第６の半導体レーザ素子は、第１
導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電型クラッド
層、活性層、第２導電型クラッド層を含んでなるダブル
ヘテロ構造を有し、このダブルヘテロ構造上に、少なく
とも第２導電型中間層と第２導電型コンタクト層とを有
する半導体レーザ素子において、第２導電型中間層と第
２導電型コンタクト層との間に歪を有する層を備えるこ
とを特徴としている。
導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電型クラッド
層、活性層、第２導電型クラッド層を含んでなるダブル
ヘテロ構造を有し、このダブルヘテロ構造上に、少なく
とも第２導電型中間層と第２導電型コンタクト層とを有
する半導体レーザ素子において、第２導電型中間層と第
２導電型コンタクト層との間に歪を有する層を備えるこ
とを特徴としている。
【００１８】本発明の第７の半導体レーザ素子は、上記
第６の半導体レーザ素子の構造において、第１導電型が
ｎ型であり、第２導電型がｐ型であることを特徴として
いる。
第６の半導体レーザ素子の構造において、第１導電型が
ｎ型であり、第２導電型がｐ型であることを特徴として
いる。
【００１９】本発明の第８の半導体レーザ素子は、上記
第６の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板が
ＧａＡｓであり、ダブルへテロ構造がＧａＩｎＰ及びＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、中間層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、コンタクト層がＧａＡｓもしく
はＡｌＧａＡｓからなり、歪層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓからなることを特徴
としている。
第６の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板が
ＧａＡｓであり、ダブルへテロ構造がＧａＩｎＰ及びＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、中間層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰからなり、コンタクト層がＧａＡｓもしく
はＡｌＧａＡｓからなり、歪層がＧａＩｎＰもしくはＡ
ｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓからなることを特徴
としている。
【００２０】本発明の第９の半導体レーザ素子は、上記
第６の半導体レーザ素子の構造において、歪層がＧａＩ
ｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓから
なる多層構造であることを特徴としている。
第６の半導体レーザ素子の構造において、歪層がＧａＩ
ｎＰもしくはＡｌＧａＩｎＰもしくはＩｎＧａＡｓから
なる多層構造であることを特徴としている。
【００２１】本発明の第１０の半導体レーザ素子は、上
記第６の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板
の表面が（００１）面に対して２度以上傾斜しているこ
とを特徴としている。
記第６の半導体レーザ素子の構造において、半導体基板
の表面が（００１）面に対して２度以上傾斜しているこ
とを特徴としている。
【００２２】より具体的に、本発明のＡｌＧａＩｎＰ系
赤色半導体レーザは３回の有機金属気層成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）によって作製される。１回目の結晶成長工程で
はｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ下部クラッド層、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングス
トッパ層、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層、ｐ−Ｇ
ａＩｎＰ中間層、ｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層の一部
を順次成長させている。
赤色半導体レーザは３回の有機金属気層成長法（ＭＯＶ
ＰＥ法）によって作製される。１回目の結晶成長工程で
はｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−ＧａＡｓバッファ層、ｎ
−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、活性層、ｐ−ＡｌＧａＩ
ｎＰ下部クラッド層、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングス
トッパ層、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層、ｐ−Ｇ
ａＩｎＰ中間層、ｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層の一部
を順次成長させている。
【００２３】続いて、誘電体マスクを用いてメサストラ
イプ状のリッジ構造がエッチングによって形成される。
その後、誘電体マスクを用いた選択成長法（２回目の結
晶成長工程）によって、メサストライプ外のクラッド層
上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層が形成される。
イプ状のリッジ構造がエッチングによって形成される。
その後、誘電体マスクを用いた選択成長法（２回目の結
晶成長工程）によって、メサストライプ外のクラッド層
上にｎ−ＧａＡｓ電流阻止層が形成される。
【００２４】この誘電体マスクを除去した後に、３回目
の結晶成長工程では全面にｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト
層の残り、水素拡散防止層、ｐ−ＧａＡｓ上部コンタク
ト層を順次成長させる。その後、裏面研磨、電極工程を
経てレーザ素子が作製それることとなる。
の結晶成長工程では全面にｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト
層の残り、水素拡散防止層、ｐ−ＧａＡｓ上部コンタク
ト層を順次成長させる。その後、裏面研磨、電極工程を
経てレーザ素子が作製それることとなる。
【００２５】本発明の半導体レーザ素子の特徴は、ｐ−
ＧａＡｓコンタクト層中に水素拡散防止層を設けた点に
ある。水素拡散防止層は歪を有する層であり、３回目の
結晶成長後の降温過程でｐ−ＧａＡｓコンタクト層表面
から取込まれる水素がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層へ拡散するのを防止する機能を有
する。
ＧａＡｓコンタクト層中に水素拡散防止層を設けた点に
ある。水素拡散防止層は歪を有する層であり、３回目の
結晶成長後の降温過程でｐ−ＧａＡｓコンタクト層表面
から取込まれる水素がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層へ拡散するのを防止する機能を有
する。
【００２６】これは結晶中に取込まれた水素の拡散の容
易さが結晶の歪の大きさに依存するので、歪層が水素に
対して拡散を抑制する障壁の役割、あるいは水素を十分
に取込む井戸の役割を果たすためである。
易さが結晶の歪の大きさに依存するので、歪層が水素に
対して拡散を抑制する障壁の役割、あるいは水素を十分
に取込む井戸の役割を果たすためである。
【００２７】したがって、本発明のＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザ素子では、従来の問題となっている特性
悪化が発生せず、低電流・低電圧動作及び高温・高信頼
動作が可能となり、それらが要求される用途、例えばポ
ータブルＤＶＤプレイヤーやノートＰＣ用ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ等の用途に適した性能を実現することが可能となる。
色半導体レーザ素子では、従来の問題となっている特性
悪化が発生せず、低電流・低電圧動作及び高温・高信頼
動作が可能となり、それらが要求される用途、例えばポ
ータブルＤＶＤプレイヤーやノートＰＣ用ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ等の用途に適した性能を実現することが可能となる。
【００２８】尚、１回目、２回目の結晶成長後の降温過
程で結晶中に取込まれる水素は、３回目の結晶成長前の
昇温過程、成長中の高温時に結晶表面から抜け出るた
め、特性悪化の要因となるのは３回目の結晶成長後の降
温過程で取込まれる水素である。
程で結晶中に取込まれる水素は、３回目の結晶成長前の
昇温過程、成長中の高温時に結晶表面から抜け出るた
め、特性悪化の要因となるのは３回目の結晶成長後の降
温過程で取込まれる水素である。
【００２９】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による
ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造を示す断面図
である。図１において、本発明の一実施例によるＡｌＧ
ａＩｎＰ系赤色半導体レーザは３回のＭＯＶＰＥ法によ
る結晶成長で作製される。
面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による
ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造を示す断面図
である。図１において、本発明の一実施例によるＡｌＧ
ａＩｎＰ系赤色半導体レーザは３回のＭＯＶＰＥ法によ
る結晶成長で作製される。
【００３０】１回目の結晶成長工程では、（１１５）Ａ
方位、つまり（００１）から［１１０］方向へ１５．８
度傾斜したｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、０．３μｍ厚
のｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、１μｍ厚のｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０３、活性層１０４、０．３μ
ｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層１０５、１０
ｎｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングストッパ層１０
６、０．７μｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
１０７、１０ｎｍ厚のｐ−ＧａＩｎＰ中間層１０８、
０．３μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層１０９を
その順序で成長させる。
方位、つまり（００１）から［１１０］方向へ１５．８
度傾斜したｎ−ＧａＡｓ基板１０１上に、０．３μｍ厚
のｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、１μｍ厚のｎ−Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層１０３、活性層１０４、０．３μ
ｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層１０５、１０
ｎｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングストッパ層１０
６、０．７μｍ厚のｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層
１０７、１０ｎｍ厚のｐ−ＧａＩｎＰ中間層１０８、
０．３μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層１０９を
その順序で成長させる。
【００３１】ここで、活性層１０４は、例えば５ｎｍ
厚、＋０．５％圧縮歪のＧａＩｎＰウエル層と５ｎｍ厚
のＡｌＧａＩｎＰバリア層とで構成される多重量子井戸
（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌ
ｌ）構造とし、ＭＱＷの上下に５０ｎｍ厚のＡｌＧａＩ
ｎＰ光ガイド層を含む構造とする。
厚、＋０．５％圧縮歪のＧａＩｎＰウエル層と５ｎｍ厚
のＡｌＧａＩｎＰバリア層とで構成される多重量子井戸
（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌ
ｌ）構造とし、ＭＱＷの上下に５０ｎｍ厚のＡｌＧａＩ
ｎＰ光ガイド層を含む構造とする。
【００３２】続いて、誘電体マスクを用いて５μｍ幅の
メサストライプ状のリッジ構造をエッチングによって形
成する。その後、誘電体マスクを用いた選択成長法（２
回目の結晶成長工程）によってメサストライプ外のクラ
ッド層状に１μｍのｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１１０を形
成する。
メサストライプ状のリッジ構造をエッチングによって形
成する。その後、誘電体マスクを用いた選択成長法（２
回目の結晶成長工程）によってメサストライプ外のクラ
ッド層状に１μｍのｎ−ＧａＡｓ電流阻止層１１０を形
成する。
【００３３】さらに、誘電体マスクを除去し、３回目の
結晶成長工程で全面に１．２μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ下部
コンタクト層１０９、水素拡散防止層１１１、１．５μ
ｍ厚のｐ−ＧａＡｓ上部コンタクト層１１２を形成す
る。ここで、水素拡散防止層１１１は、例えば１０ｎｍ
厚、＋０．５％圧縮歪のｐ−ＧａＩｎＰで構成する。そ
の後、裏面研磨、電極工程を経てレーザ素子が作製され
ることとなる。尚、図１において、１１３はｐ側電極、
１１４はｎ側電極をそれぞれ示している。
結晶成長工程で全面に１．２μｍ厚のｐ−ＧａＡｓ下部
コンタクト層１０９、水素拡散防止層１１１、１．５μ
ｍ厚のｐ−ＧａＡｓ上部コンタクト層１１２を形成す
る。ここで、水素拡散防止層１１１は、例えば１０ｎｍ
厚、＋０．５％圧縮歪のｐ−ＧａＩｎＰで構成する。そ
の後、裏面研磨、電極工程を経てレーザ素子が作製され
ることとなる。尚、図１において、１１３はｐ側電極、
１１４はｎ側電極をそれぞれ示している。
【００３４】以上の工程で作成したＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザ素子は、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層中、
もしくはｐ−ＧａＡｓコンタクト層とｐ−ＧａＩｎＰ中
間層との間に、水素拡散防止層を備える。水素拡散防止
層は歪を有する層であり、３回目の結晶成長後の降温過
程でｐ−ＧａＡｓコンタクト層表面から取込まれる水素
がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層へ拡散するのを防止する。したがって、従来、問題と
なっている特性悪化が発生せず、良好な素子特性を実現
することができる。
色半導体レーザ素子は、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層中、
もしくはｐ−ＧａＡｓコンタクト層とｐ−ＧａＩｎＰ中
間層との間に、水素拡散防止層を備える。水素拡散防止
層は歪を有する層であり、３回目の結晶成長後の降温過
程でｐ−ＧａＡｓコンタクト層表面から取込まれる水素
がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層へ拡散するのを防止する。したがって、従来、問題と
なっている特性悪化が発生せず、良好な素子特性を実現
することができる。
【００３５】図２は本発明の他の実施例によるＡｌＧａ
ＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造を示す断面図である。
図２において、本発明の他の実施例によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系赤色半導体レーザは、図１に示す本発明の一実施例
によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザの３回目の結
晶成長工程で、ｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層の形成を
省略したものであり、同一構成要素には同一符号を付し
てある。
ＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造を示す断面図である。
図２において、本発明の他の実施例によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系赤色半導体レーザは、図１に示す本発明の一実施例
によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザの３回目の結
晶成長工程で、ｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層の形成を
省略したものであり、同一構成要素には同一符号を付し
てある。
【００３６】すなわち、図２に示すように、本発明の他
の実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザで
は、水素拡散防止層の下面が、１回目の結晶成長工程で
形成されるｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層と２回目の結
晶成長工程で形成されるｎ−ＧａＡｓ電流阻止層とに接
する構造であり、この構造でも上記の本発明の一実施例
によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザと同様の効果
を発揮する。
の実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザで
は、水素拡散防止層の下面が、１回目の結晶成長工程で
形成されるｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層と２回目の結
晶成長工程で形成されるｎ−ＧａＡｓ電流阻止層とに接
する構造であり、この構造でも上記の本発明の一実施例
によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザと同様の効果
を発揮する。
【００３７】図３は本発明の別の実施例によるＡｌＧａ
ＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造を示す断面図である。
図２において、本発明の別の実施例によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系赤色半導体レーザは、図１に示す本発明の一実施例
によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザにおいて３回
目の結晶成長工程でのｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層の
形成の省略に加えて、１回目の結晶成長工程で、ｐ−Ｇ
ａＡｓ下部コンタクト層の形成を省略したものであり、
同一構成要素には同一符号を付してある。
ＩｎＰ系赤色半導体レーザの構造を示す断面図である。
図２において、本発明の別の実施例によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系赤色半導体レーザは、図１に示す本発明の一実施例
によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザにおいて３回
目の結晶成長工程でのｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層の
形成の省略に加えて、１回目の結晶成長工程で、ｐ−Ｇ
ａＡｓ下部コンタクト層の形成を省略したものであり、
同一構成要素には同一符号を付してある。
【００３８】すなわち、図３に示すように、本発明の別
の実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザで
は、水素拡散防止層の下面が、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層と
ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層とに接する構造となっており、
この構造でも上記の本発明の一実施例によるＡｌＧａＩ
ｎＰ系赤色半導体レーザと同様の効果を発揮する。
の実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザで
は、水素拡散防止層の下面が、ｐ−ＧａＩｎＰ中間層と
ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層とに接する構造となっており、
この構造でも上記の本発明の一実施例によるＡｌＧａＩ
ｎＰ系赤色半導体レーザと同様の効果を発揮する。
【００３９】尚、図１〜図３においては、単層の圧縮歪
を有する水素拡散防止層を備えた構造を示しているが、
水素拡散防止層が引っ張り歪の場合でも、結晶表面から
取込まれた水素がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層へ拡散するのを防止する機能を有する
ため、上記と同様の効果が得られる。
を有する水素拡散防止層を備えた構造を示しているが、
水素拡散防止層が引っ張り歪の場合でも、結晶表面から
取込まれた水素がｐ−ＧａＩｎＰ中間層やｐ−ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層へ拡散するのを防止する機能を有する
ため、上記と同様の効果が得られる。
【００４０】また、水素拡散防止層は多層で構成されて
もよく、その場合、全て圧縮歪、全て引っ張り歪、圧縮
歪及び引っ張り歪の両方のいずれの構成でもよい。さら
に、水素拡散防止層はｐ−ＧａＡｓコンタクト層中のど
の位置に設けてもよい。さらにまた、水素拡散防止層は
歪を有すれば如何様の材料で構成されてもよい。
もよく、その場合、全て圧縮歪、全て引っ張り歪、圧縮
歪及び引っ張り歪の両方のいずれの構成でもよい。さら
に、水素拡散防止層はｐ−ＧａＡｓコンタクト層中のど
の位置に設けてもよい。さらにまた、水素拡散防止層は
歪を有すれば如何様の材料で構成されてもよい。
【００４１】このように、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層中
に歪を有する水素拡散防止層を設けることによって、結
晶中に取込まれた水素の影響が受けにくくなり、従来の
問題となっていた特性悪化が発生しないため、従来に比
べて動作電流・動作電圧を低減することができ、これに
よって高温動作が可能となり、信頼性が向上する。ま
た、特性のばらつきが小さくなり、歩留まりが向上す
る。
に歪を有する水素拡散防止層を設けることによって、結
晶中に取込まれた水素の影響が受けにくくなり、従来の
問題となっていた特性悪化が発生しないため、従来に比
べて動作電流・動作電圧を低減することができ、これに
よって高温動作が可能となり、信頼性が向上する。ま
た、特性のばらつきが小さくなり、歩留まりが向上す
る。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体レー
ザ素子によれば、第１導電型半導体基板上に、少なくと
も第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド
層を含んでなるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘ
テロ構造上に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型
コンタクト層とを含む半導体レーザ素子において、歪を
持つ歪層を第２導電型コンタクト層中に有することによ
って、結晶中に取込まれた水素の影響を受けにくくする
ことができ、素子特性が悪化しないという効果がある。
ザ素子によれば、第１導電型半導体基板上に、少なくと
も第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド
層を含んでなるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘ
テロ構造上に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型
コンタクト層とを含む半導体レーザ素子において、歪を
持つ歪層を第２導電型コンタクト層中に有することによ
って、結晶中に取込まれた水素の影響を受けにくくする
ことができ、素子特性が悪化しないという効果がある。
【００４３】また、本発明の他の半導体レーザ素子によ
れば、第１導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電
型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を含んで
なるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘテロ構造上
に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コンタクト
層とを含む半導体レーザ素子において、歪を有する歪層
を第２導電型中間層と第２導電型コンタクト層との間に
有することによって、結晶中に取込まれた水素の影響を
受けにくくすることができ、素子特性が悪化しないとい
う効果がある。
れば、第１導電型半導体基板上に、少なくとも第１導電
型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層を含んで
なるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘテロ構造上
に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コンタクト
層とを含む半導体レーザ素子において、歪を有する歪層
を第２導電型中間層と第２導電型コンタクト層との間に
有することによって、結晶中に取込まれた水素の影響を
受けにくくすることができ、素子特性が悪化しないとい
う効果がある。
【図１】本発明の一実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色
半導体レーザの構造を示す断面図である。
半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザの構造を示す断面図である。
色半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図３】本発明の別の実施例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤
色半導体レーザの構造を示す断面図である。
色半導体レーザの構造を示す断面図である。
【図４】従来例によるＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レー
ザの構造を示す断面図である。
ザの構造を示す断面図である。
１０１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １０２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １０３ ｎ−ＡｌＧａＰｎＰクラッド層 １０４ 活性層 １０５ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ下部クラッド層 １０６ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰエッチングストッパ層 １０７ ｐ−ＡｌＧａＩｎＰ上部クラッド層 １０８ ｐ−ＧａＩｎＰ中間層 １０９ ｐ−ＧａＡｓ下部コンタクト層 １１０ ｎ−ＧａＡｓ電流阻止層 １１１ 水素拡散防止層 １１２ ｐ−ＧａＡｓ上部コンタクト層 １１３ ｐ側電極 １１４ ｎ側電極
Claims (10)
- 【請求項１】 第１導電型半導体基板上に、少なくとも
第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層
を含んでなるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘテ
ロ構造上に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コ
ンタクト層とを含む半導体レーザ素子であって、歪を持
つ歪層を前記第２導電型コンタクト層中に有することを
特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 前記第１導電型はｎ型であり、前記第２
導電型はｐ型であることを特徴とする請求項１記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記半導体基板はＧａＡｓであり、前記
ダブルへテロ構造はＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰから
なり、前記中間層はＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰとのい
ずれかからなり、前記コンタクト層はＧａＡｓとＡｌＧ
ａＡｓとのいずれかからなり、前記歪層はＧａＩｎＰと
ＡｌＧａＩｎＰとＩｎＧａＡｓとのいずれかからなるこ
とを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項４】 前記歪層はＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰ
とＩｎＧａＡｓとのいずれかからなる多層構造であるこ
とを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項５】 前記半導体基板の表面が（００１）面に
対して２度以上傾斜していることを特徴とする請求項１
から請求項４のいずれか記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項６】 第１導電型半導体基板上に、少なくとも
第１導電型クラッド層、活性層、第２導電型クラッド層
を含んでなるダブルヘテロ構造を備え、このダブルヘテ
ロ構造上に少なくとも第２導電型中間層と第２導電型コ
ンタクト層とを含む半導体レーザ素子であって、歪を有
する歪層を前記第２導電型中間層と第２導電型コンタク
ト層との間に有することを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項７】 前記第１導電型はｎ型であり、前記第２
導電型はｐ型であることを特徴とする請求項６記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項８】 前記半導体基板はＧａＡｓであり、前記
ダブルへテロ構造はＧａＩｎＰ及びＡｌＧａＩｎＰから
なり、前記中間層はＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰとのい
ずれかからなり、前記コンタクト層はＧａＡｓとＡｌＧ
ａＡｓとのいずれかからなり、前記歪層はＧａＩｎＰと
ＡｌＧａＩｎＰとＩｎＧａＡｓとのいずれかからなるこ
とを特徴とする請求項６または請求項７記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項９】 前記歪層はＧａＩｎＰとＡｌＧａＩｎＰ
とＩｎＧａＡｓとのいずれかからなる多層構造であるこ
とを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項１０】 前記半導体基板の表面が（００１）面
に対して２度以上傾斜していることを特徴とする請求項
６から請求項９のいずれか記載の半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24684599A JP3467435B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24684599A JP3467435B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001077478A true JP2001077478A (ja) | 2001-03-23 |
| JP3467435B2 JP3467435B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=17154574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24684599A Expired - Fee Related JP3467435B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3467435B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119450A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Nec Corp | 端面発光型半導体発光素子および画像表示装置 |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24684599A patent/JP3467435B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011119450A (ja) * | 2009-12-03 | 2011-06-16 | Nec Corp | 端面発光型半導体発光素子および画像表示装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3467435B2 (ja) | 2003-11-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2008235790A (ja) | 半導体光素子の製造方法 | |
| JP3553147B2 (ja) | 半導体層の製造方法 | |
| JP2003031902A (ja) | 半導体レーザ | |
| JPH1075012A (ja) | 半導体レーザ装置，及びその製造方法 | |
| JPH11274644A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2003046197A (ja) | 半導体レーザおよびその製造方法 | |
| JP2000164986A (ja) | 半導体発光装置及びその製造方法 | |
| JPH11220222A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US4783425A (en) | Fabrication process of semiconductor lasers | |
| JP2001077478A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JPH05267797A (ja) | 発光半導体ダイオード | |
| JP3552642B2 (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JPH1187764A (ja) | 半導体発光装置とその製造方法 | |
| JPH09129969A (ja) | 半導体レーザ | |
| JP2002033553A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP3472739B2 (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JP2001274503A (ja) | 自励発振型半導体レーザ | |
| JPH077219A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP4517437B2 (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JP2005260109A (ja) | 光半導体素子 | |
| JP2001345518A (ja) | 半導体レーザ素子 | |
| JP2002353553A (ja) | 半導体発光装置及びその製造方法 | |
| JP2000101192A (ja) | 半導体レーザの製造方法 | |
| JPH11284276A (ja) | 半導体レーザ装置及びその製造方法 | |
| JPH09307183A (ja) | 半導体レーザ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |