JP2001284737A

JP2001284737A - レーザ半導体装置

Info

Publication number: JP2001284737A
Application number: JP2000099863A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Miki; 剛三樹
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】キャリアのバリアとなる材料を基板に対する
格子整合条件によらず選択できるレーザ半導体装置を提
供する。【解決手段】半導体基板１０１上にクラッド層１１
０，１０８，１０４および活性層１０６を設けて構成さ
れるレーザ半導体装置に、圧縮歪みと引っ張り歪みを有
する複数の半導体層を積層して構成される超格子構造
膜、即ち、第１の半導体層１０９１（ｐ型ＺｎＴｅ）と
第２の半導体層１０９２（ｐ型ＡｌＡｓＰ）を積層して
構成される超格子構造膜を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を発振す
るレーザ装置にかかり、特に半導体を用いて構成される
レーザ半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ半導体に用いられる半導体素子で
あるレーザ半導体装置には、基板上にクラッド層と呼ば
れる比較的禁制帯幅が広い部材の層を設け、このクラッ
ド層の間に活性層とよばれるクラッド層よりも禁制帯幅
が狭い活性層を設けたものがある。クラッド層には、正
孔よりも電子が多く存在するｎ型のクラッド層と、電子
よりも正孔が多く存在するｐ型のクラッド層があり、ｎ
型のクラッド層からは活性層に電子が注入される。ま
た、ｐ型のクラッド層からは活性層に正孔が注入され
る。電子と正孔とは、活性層において再結合し、再結合
の過程に応じたエネルギーの光を発生する。

【０００３】上記した構成のレーザ半導体装置では、ク
ラッド層の禁制帯幅と活性層の禁制帯幅との差が比較的
小さい場合、活性層に注入された電子および正孔（両者
を併せてキャリアという）がクラッド層に向かって流れ
る現象（オーバーフロー）が発生する。オーバフロー
は、レーザ半導体装置がレーザ発振する閾値電流を増加
させると共に、特性温度を低下させる。閾値電流の増加
は、レーザ半導体装置の発振効率の低下を意味し、ま
た、特性温度の低下は、環境温度変化による閾値電流の
変動が大きくなり、レーザ半導体装置の特性を不安定に
する原因になる。

【０００４】キャリアのオーバーフローを起こしやすい
材料としては、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩ
ｎＰ、ＧａＩｎＰといった系統の材料が挙げられる。Ｇ
ａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ系統の材料（ＧａＩｎＡｓ／Ｇ
ａＩｎＰ系材料）は、光ファイバを用いた光通信システ
ムにおいて主に幹線系に用いられ、ペルチェ素子によっ
て環境温度を調整することにより閾値電流の変動を抑え
ている。

【０００５】光ファイバを用いた光通信システムは、将
来的に各家庭で利用することが望まれている。各家庭光
通信システムを利用するには、光通信システムの装置構
成を小型化および低コスト化する必要がある。しかしな
がら、ペルチェ素子を備える装置構成は、当然のことな
がらペルチェ素子の分だけ大型化する上にコストがかか
り、小型化、低コスト化に不利である。

【０００６】一方、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰ系統の
材料（ＡｌＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系材料）は、ＤＶＤ
（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）用
のピックアップの赤色レーザ光源（波長６３５〜６５０
ｎｍ）に使用されている。しかし、前記したように活性
層とクラッド層との禁制体幅の差が比較的小さいことか
ら、再生時の定格出力である数ｍＷのレーザは出力でき
るものの、書込みに使用される数十ｍＷのレーザを出力
することはできない。

【０００７】ところで、半導体基板に対し、原子数個の
層でなる薄い半導体の膜（半導体薄膜）を成膜すること
によって超格子構造を設け、電子の運動を制御する技術
（ＩｇａｅｔａｌＥｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔ
ｔ．，ｖｏｌ．２２，ｐｐ−１００８−１０１０，１９
８６）が報告されている。この超格子構造は、超格子に
よるバリア構造（ＭｕｌｔｉｐｌｅＱｕａｎｔｕｍ
Ｂａｒｒｉｅｒ，以下、ＭＱＢと記す）と呼ばれ、通信
に用いられる波長領域が１．５μｍ帯のレーザなどに用
いることが報告されている（Ｎ．Ｏｈｎｏｋｉｅｔ
ａｌ．）。この報告によれば、５ｎｍの厚さを持つＡｌ
Ａｓを３層、１ｎｍの厚さを持つＡｌＩｎＡｓを２層Ｉ
ｎＰ基板に格子整合したＡｌＩｎＡｓで構成されたＡｌ
Ａｓ／ＡｌＩｎＡｓＭＱＢが設けられたレーザ半導体装
置の特性温度は、１２２Ｋである。

【０００８】また、Ｍｕｎａｋａｔａｅｔａｌは、
ＩｎＰ基板に格子整合したＡｌＩｎＡｓの単層膜をＥＳ
Ｌ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＳｔｏｐｐｅｒＬａｙｅｒ）
として成膜することにより、波長領域が１．３μｍ帯の
レーザ半導体装置の特性が改善されることを報告してい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＱＢ
は、単層ではバリア層として動作しないような薄いバリ
ア層と井戸層との周期的なポテンシャルの繰り返しによ
り、電子の干渉をさせることにより、電子に対するバリ
アを形成している。ＡｌＡｓ／ＡｌＩｎＡｓＭＱＢにお
いては、ＡｌＡｓ層がバリア層を構成し、ＡｌＩｎＡｓ
が井戸層を構成している。このため、ＡｌＡｓ、ＡｌＩ
ｎＡｓの厚さが設計値と異なった場合、電子に対するバ
リアとしての特性が低下し、レーザ特性のバラツキの一
因となる。ところが、ＭＱＢに設けられる半導体薄膜
は、量子効果が得られるほどに薄いために膜厚の制御が
困難である。このため、ＭＱＢを用いたレーザ半導体装
置は、量産化に不向きであるという欠点がある。

【００１０】また、ＥＳＬは、ＭＱＢにおけるバリア層
と井戸層の厚さのバラツキに起因する特性の劣化を防ぐ
ことができる。ただし、基板と格子定数が異なる材料を
基板上に成膜する場合には、基板に格子定数の相違に応
じた歪が成膜中に与えられ、膜質が悪化し易く、甚だし
くはクラック等のマクロな欠陥を生ずる場合がある。Ｅ
ＳＬ中の歪量はＥＳＬの厚さに比例し、クラック等のマ
クロな欠陥を生じない臨界の膜厚（臨界膜厚）は、格子
定数の相違および成膜の条件によって変化する。

【００１１】たとえば、ＭＯＣＶＤ（ＭｅｔａｌＯｒ
ｇａｎｉｃＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ）によって２０ｎｍの単層膜を基板上に成
膜する場合、基板との格子不整合性は１％以内に制限さ
れる。このため、ＥＳＬに用いられる材料は選択の自由
度が低くなり、禁止帯幅が大きい材料として適切なもの
を見出すことが困難である。現在、ＥＳＬにＡｌＩｎＡ
ｓ膜を材料としたレーザ半導体装置では、８８Ｋ以上の
特性温度を得ることが難しいとされている。

【００１２】一方、禁止帯幅がより大きい材料をクラッ
ド層に用いる試みとしては、ＧａＡｓ基板上に設けられ
たＡｌＧａＩｎＰ系のレーザ半導体にｐ型ＺｎＴｅ／Ｚ
ｎＳｅ超格子クラッド層を設けた技術がある（特開平９
−１３５０５５号公報）。しかし、特開平９−１３５０
５５号公報に記載された発明では、ＡｌＧａＩｎＰ系材
料におけるＺｎの拡散速度が速いことから、Ｚｎがクラ
ッド層、さらには活性層にも拡散してレーザ発振の閾値
電流が変動する可能性がある。

【００１３】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であって、キャリアのバリアとなる材料を基板に対する
格子整合条件によらず選択できるレーザ半導体装置を提
供することを目的とする。また、本発明は、ＡｌＧａＩ
ｎＰ系材料中へのＺｎの拡散を抑えることが可能なレー
ザ半導体装置を提供することを特徴とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、以下の手
段によって解決できる。すなわち、請求項１に記載の発
明は、半導体基板上にクラッド層および活性層を設けて
構成されるレーザ半導体装置であって、前記半導体基板
上に、圧縮歪みと引っ張り歪みを有する複数の半導体層
を積層して構成される超格子構造膜を備えたことを特徴
とするものである。

【００１５】このように構成することにより、複数の半
導体層の間で歪みが相殺されることにより基板と格子整
合する超格子構造膜を構成することができる。

【００１６】請求項２に記載の発明は、前記超格子構造
膜が、前記クラッド層の内部に設けられることを特徴と
するものである。

【００１７】このように構成することにより、キャリア
が活性層からクラッド層へオーバーフローすることをク
ラッド層の内部で防ぐことができる。このため、半導体
装置の層構造によらず超格子構造膜を設けることができ
る。

【００１８】請求項３に記載の発明は、さらに、前記活
性層と前記クラッド層との間にガイド層を備え、前記超
格子構造膜は、前記ガイド層、または前記ガイド層と前
記クラッド層との境界面に設けられることを特徴とする
ものである。

【００１９】このように構成することにより、半導体装
置における超格子構造膜の設計の自由度をより高めるこ
とができる。

【００２０】また、請求項４に記載の発明は、前記クラ
ッド層がｐ型クラッド層であり、かつ、前記超格子構造
膜は、Ｚｎを含むIIＢ族からVIＢ族に属する化合物を含
む第１の半導体層を、Ａｓを含むIIIＢ族からＶＢ族に
属する化合物を含む第２の半導体層で挟む構成を有して
いることを特徴とするものである。

【００２１】このように構成することにより、クラッド
層中の不純物がドーピングされた領域、および活性層で
のＺｎの拡散を制御することができる。

【００２２】また、請求項５に記載の発明は、前記第１
の半導体層がＺｎＴｅであって、前記第２の半導体層が
ＡｌＡｓであることを特徴とするものである。

【００２３】このように構成することにより、ＩｎＰ基
板に対して比較的格子不整合の少ない（４％）材料によ
り超格子構造膜を形成することができる。

【００２４】また、請求項６に記載の発明は、前記第１
の半導体層がＺｎＴｅであって、前記第２の半導体層が
Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓであることを特徴とするものである。

【００２５】このように構成することにより、クラッド
層中の不純物がドーピングされた領域、および活性層で
のＺｎの拡散を制御することができる。

【００２６】また、請求項７に記載の発明は、前記第２
の半導体層が、不純物の注入がなされていないアンドー
ピング層であることを特徴とするものである。

【００２７】このように構成することにより、第２の半
導体層（Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ）のＺｎ濃度を低下すること
ができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、実
施の形態１、実施の形態２の順に説明する。（実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１のレー
ザ半導体装置を説明するための図である。図１（ａ）
は、実施の形態１のレーザ半導体装置の主要な層を示し
た断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の超格子構造を持
った半導体膜（超格子構造膜）を拡大して示す図であ
る。なお、図１に示したレーザ半導体装置は、絶縁膜ス
トライプ型レーザとして構成されたものである。また、
図１（ａ）に示した層構造は、ＳＣＨ（Ｓｅｐａｒａｔ
ｅＣｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔＨｅｔｅｒｏｓｔｒｕｃ
ｔｕｒｅ）と呼ばれる構造である。

【００２９】実施の形態１のレーザ半導体装置は、半導
体基板上にクラッド層および活性層を設けて構成される
レーザ半導体装置であって、半導体基板上に、圧縮歪み
と引っ張り歪みを有する複数の半導体層を積層して構成
されるバリア層を備えている。

【００３０】すなわち、実施の形態１のレーザ半導体装
置は、基板１０２の裏面（図中の下面）にｎ型電極１０
１を備え、表面には下から順にバッファ層１０３、下部
クラッド層１０４、光ガイド層１０５、活性層１０６、
光ガイド層１０７、上部クラッド層１０８、超格子構造
膜であるバリア層１０９、上部クラッド層１１０、コン
タクト層１１１および絶縁膜層１１２、ｐ型電極１１３
が形成されている。

【００３１】基板１０２はＧａＡｓ基板であり、例えば
（００１）面から（１１１）Ａ方向に８度傾いた面方位
のものを用いることができる。バッファ層１０３はｎ型
のＧａＡｓ層（０．１μｍ）である。下部クラッド層１
０４は、ｎ型のＡｌ_0.35Ｇａ _0.25Ｉｎ_0.5Ｐ層（１．５
μｍ）、光ガイド層１０５は、ｎ型のＡｌ_0.35Ｇａ_0.2 ₅
Ｉｎ_0.5Ｐ層（１００ｎｍ）である。また、活性層１０
６は、Ｇａ_0.65Ｉｎ_0.45Ｐ層（１０ｎｍ）、光ガイド層
１０７は、ｐ型のＡｌ_0.25Ｇａ_0.25Ｉｎ_0.5Ｐである
（１００ｎｍ）。上部クラッド層１０８は、ｐ型のＡｌ
_0.35Ｇａ_0.15Ｉｎ_0. ₅Ｐ層（０．２μｍ）である。上部
クラッド層１１０は、ｐ型のＡｌ_0.35Ｇａ_0.1 ₅Ｉｎ_0.5
Ｐ層（１．３μｍ）である。コンタクト層１１１は、ｐ
型のＧａＡｓ層（０．３μｍ）であり、電流注入部分以
外はエッチングにより除去されている。絶縁膜層１１２
には、ＳｉＯ₂を用いている。

【００３２】実施の形態１のバリア層１０９は、上部ク
ラッド層１０８、上部クラッド層１１０の間、つまり、
上部クラッド層１０８と上部クラッド層１１０層とで構
成される上部クラッド層全体の内部に設けられている。
また、バリア層１０９は、図１（ｂ）に示すように、Ｚ
ｎを含むIIＢ族からVIＢ族に属する化合物を含む第１の
半導体層１０９１を、Ａｓを含むIIIＢ族からＶＢ族に
属する化合物を含む第２の半導体層１０９２で挟む構成
を有している。なお、実施の形態１では、第１の半導体
層１０９１を２ｎｍ厚のｐ型ＺｎＴｅ膜とし、第２の半
導体層１０９２を２ｎｍ厚のｐ型ＡｌＡｓＰ膜としてい
る。

【００３３】バリア層１０９のうちの第１の半導体層１
０９１であるＺｎＴｅは圧縮方向の歪を有する。一方、
第２の半導体層１０９２であるＡｌＡｓＰは、引っ張り
方向の歪を有する。圧縮方向、引っ張り方向といったそ
れぞれ歪方向の異なる２種類の半導体膜を臨界膜圧以内
の厚さに交互に形成されたことにより、圧縮方向の歪と
引っ張り方向の歪とが互いに相殺され、臨界膜厚を越え
るバリア層の形成が可能となる。

【００３４】したがって、実施の形態１は、基板１０２
に対する歪が小さいバリア層１０９を基板１０２上に成
膜することができ、トータル膜厚２０ｎｍ（第１の半導
体層１０９１、第２の半導体層１０９２をそれぞれ５層
ずつ設けた場合）のバリア層１０９を形成することがで
きる。また、このように基板１０２との格子整合に起因
する超格子構造中の歪みを緩和できる層構造の組み合わ
せを以降、歪補償型超格子層ともいう。

【００３５】図２は、以上説明した歪補償型超格子層の
エネルギーバンドを説明する図である。図２では、特に
問題となる電子のクラッド層へのオーバーフローを説明
するため、伝導帯のバンド図を示している。従来のＳＣ
Ｈ構造では、活性層１０６に注入された電子は上部クラ
ッド層１０８（エネルギーレベルをＥｃで示す）との伝
導帯オフセットにより活性層に閉じこめられている。し
かし、ＡｌＧａＩｎＰ系赤色半導体レーザーにおいて
は、活性層１０６のＧａ_0.65Ｉｎ_0.45Ｐ層と上部クラッ
ド層１０８のｐ型のＡｌ_0.35Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.5Ｐ層の伝
導帯オフセットが小さく、高注入密度下では、電子のあ
ふれ出しが顕著となる。

【００３６】電子のあふれ出しを防ぐため、本実施の形
態では、クラッド層中にＡｌＡｓＰ／ＺｎＴｅ超格子よ
りなるバリア層１０９を設けた。バリア層１０９は、図
中に示すように、第１の半導体層１０９１であるＺｎＴ
ｅ（光ガイド層１０５とのエネルギーギャップΔＥｃと
して示す）、第２の半導体層１０９２であるＡｌＡｓＰ
のいずれもがｐ型のＡｌ_0.35Ｇａ_0.15Ｉｎ_0.5Ｐ層であ
る上部クラッド層１０８より伝導帯オフセットが大きな
材料であるため、より効果的に電子を活性層中に閉じこ
めることができる。

【００３７】以上のように、実施の形態１のレーザ半導
体装置は、格子不整合に関わらずバリア層に用いられる
材料を選択することができる。このため、バリア層選択
の自由度が増す。また、充分なキャリアの閉じこめ効果
が上げられる厚さまでバリア層を厚くすることができ、
より効果的にキャリアのオーバーフローを防止できるバ
リア層を形成することができる。また、実施の形態１で
述べたバリア層１０９は、ＭＱＢで用いられる超格子構
造膜のように量子効果の発現を必要とするものではな
く、膜厚のバラツキによるレーザ特性への影響が少な
い。

【００３８】また、Ａｓを含むIIIＢ族〜ＶＢ族の化合
物半導体層内部でのＺｎの拡散が比較的緩やかであるこ
とから、実施の形態１のレーザ半導体装置は、第１の半
導体層１０９１であるＺｎＴｅを第２の半導体層１０９
２であるＡｌＡｓＰで挟み、Ｚｎが上部クラッド層１０
８、上部クラッド層１１０に拡散することを防ぐことが
できる。

【００３９】なお、本発明は、以上述べた実施の形態１
の構成に限定されるものではない。すなわち、第２の半
導体層１０９２であるＡｌＡｓＰの代わりに、たとえ
ば、ＡｌＧａＡｓのようなＡｌ_xＧａ_1-xＡｓを用いても
良い。このように構成した場合には、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ
を不純物の注入がなされていないアンドーピング層とす
ることにより、不純物のドーピングによりｐ型化された
クラッド層におけるＺｎの濃度プロファイルの制御性を
より高めることもできる。

【００４０】また、バリア層は、クラッド層の内部に設
けられることに限定されるものでなく、ｐ型の光ガイド
層１０７と上部クラッド層１０８との境界面に設けても
良い。

【００４１】実施の形態１では、ＳＣＨ構造による積層
構造の例を示した。さらに、本発明のレーザ半導体装置
は、量子井戸を用いた、たとえば、ＳＱＷ（Ｓｉｎｇｌ
ｅＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ）、ＤＱＷ（Ｄｏｕｂｌｅ
ＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ）、ＭＱＷ（Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅＱｕａｎｔｕｍＷｅｌｌ）、といった他の構造
を用いても実施することができる。また、バリア層とな
る超格子構造膜の成膜方法、各層の厚さおよび組成など
は、以上述べた実施の形態１に限定されるものではな
く、必要に応じて変更することが可能である。

【００４２】（実施の形態２）図３は、本発明の実施の
形態２のレーザ半導体装置を説明するための図である。
図３（ａ）は、実施の形態２のレーザ半導体装置の主要
な層を示した断面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の歪補
償型超格子層を拡大して示す図である。さらに、（ｃ）
は、（ａ）中の他の歪補償型超格子層を拡大して示す図
である。なお、図３に示したレーザ半導体装置は、絶縁
膜ストライプ型レーザとして構成されたものである。ま
た、図３（ａ）に示した層構造は、ＳＣＨ−ＤＱＷ（Ｓ
ｅｐａｒａｔｅＣｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔＨｅｔｅｒ
ｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅＤｏｕｂｌｅＱｕａｎｔｕｍ
Ｗｅｌｌ）と呼ばれる構造である。

【００４３】実施の形態２のレーザ半導体装置は、半導
体基板上にクラッド層および活性層を設けて構成される
レーザ半導体装置であって、圧縮歪みと引っ張り歪みを
有する複数の半導体層を積層して構成される超格子構造
膜を、実施の形態１と同様に上部クラッド層の内部に設
けている。

【００４４】すなわち、実施の形態２のレーザ半導体装
置は、基板２０２の裏面（図中の下面）にｎ型電極２０
１を備え、表面には下から順に下部クラッド層２０３、
光ガイド層２０４、キャリアのバリアとして機能する層
を備えた活性層２０５、光ガイド層２０６、上部クラッ
ド層２０７、歪補償型超格子層であるバリア層２０８、
上部クラッド層２０９、コンタクト層２１０および絶縁
膜層２１１、ｐ型電極２１２が形成されている。

【００４５】基板２０２は、ｎ型のＩｎＰ基板である。
下部クラッド層２０３は、ｎ型のＩｎＰ層（１．５μ
ｍ）であり、光ガイド層２０４は、ｎ型のＩｎ_0.75Ｇａ
_0.25Ａｓ_0.55Ｐ_0.45（１００ｎｍ）である。また、光ガ
イド層２０６は、不純物の注入がなされていない（ノン
ドーピング層）のＩｎ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ_0.55Ｐ_0.45（１
００ｎｍ）である。さらに、上部クラッド層２０７は、
ｐ型のＩｎＰ（０．２μｍ）であり、バリア層２０８
は、ｐ型のＡｌＡｓ（４ｎｍ，６層）、ｐ型のＺｎＴｅ
（４ｎｍ，５層）で構成されている。

【００４６】また、上部クラッド層２０９は、ｐ型のＩ
ｎＰ（１．３μｍ）であり、コンタクト層２１０は、ｐ
型のＩｎＧａＡｓＰ（０．３μｍ）である。絶縁膜層２
１１には、ＳｉＯ₂を用いている。

【００４７】実施の形態２のバリア層２０８は、実施の
形態１と同様に、上部クラッド層２０９と上部クラッド
層２０７とで構成される上部クラッド層全体の内部に設
けられている。そして、第１の半導体層２０８１を４ｎ
ｍ厚のｐ型ＺｎＴｅ膜とし、第２の半導体層２０８２を
４ｎｍ厚のｐ型ＡｌＡｓ膜としている。

【００４８】また、図３（ｃ）に示した実施の形態２の
活性層２０５は、光ガイド層２０４、光ガイド層２０６
の中に設けられている。そして、第１の半導体層（バリ
ア層）２０５１であるＩｎ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ_0.55Ｐ_0.45
（１３ｎｍ）を第２の半導体層（井戸層）２０５２であ
るノンドープのＩｎ_0.75Ｇａ_0.25Ａｓ_0.55Ｐ_0.4（１０
０ｎｍ）で挟んで構成されている。

【００４９】なお、本発明は、以上述べた実施の形態２
の構成に限定されるものではない。すなわち、実施の形
態２は、第１の半導体層（バリア層）２０５１、第２の
半導体層（井戸層）２０５２の構造を二重量子井戸構造
に限定するものではなく、他の井戸数の量子井戸（ＳＱ
Ｗ、ＭＱＷ）やダブルへテロ（ＤＨ）などを用いて実施
することもできる。また、各層の厚さおよび組成など
は、以上述べた実施の形態２に限定されるものではな
い。

【００５０】

【発明の効果】以上説明した本発明は、以下の効果を奏
する。すなわち、請求項１に記載の発明は、超格子を構
成する層の間で歪みが相殺されることにより基板と格子
整合する超格子構造膜を構成することができる。このた
め、キャリアのバリアとなる材料を基板に対する格子整
合条件によらず選択できるレーザ半導体装置を提供する
ことができる。

【００５１】請求項２に記載の発明は、半導体装置の層
構造によらず超格子構造膜を設けることができ、超格子
構造膜が適用できる半導体装置の範囲を広げることがで
きる。

【００５２】請求項３に記載の発明は、半導体装置にお
ける超格子構造膜の設計の自由度をより高めることがで
き、超格子構造膜が適用できる半導体装置の範囲を広げ
ることができる。

【００５３】請求項４に記載の発明は、クラッド層中の
不純物がドーピングされた領域、および活性層でのＺｎ
の拡散を制御することができる。このため、低閾値で駆
動するレーザ半導体装置を提供することができる。

【００５４】請求項５に記載の発明は、ＩｎＰ基板に対
して比較的格子不整合の少ない（４％）材料により超格
子構造膜を形成することができる。このため、超格子構
造膜の構成を簡易化することができる。

【００５５】請求項６に記載の発明は、ＡｌＧａＩｎＰ
系材料中へのＺｎの拡散を抑えることが可能なレーザ半
導体装置を提供することができる。

【００５６】請求項７に記載の発明は、ｐ型クラッド層
におけるＺｎ濃度プロファイルの制御性を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態１のレーザ
半導体装置の断面図を示す図である。また、（ｂ）は、
図１（ａ）中のバリア層を拡大して示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１の超格子構造膜のエネル
ギーバンド図である。

【図３】図３（ａ）は、本発明の実施の形態２のレーザ
半導体装置の断面図を示す図である。また、（ｂ）は、
図３（ａ）中のバリア層を拡大して示す図である。さら
に、（ｃ）は、図３（ａ）中の他のバリア層を拡大して
示す図である。

【符号の説明】

１０１，２０１ｎ型電極１０２，２０２基板１０３バッファ層１０４，２０３下部クラッド層１０５，１０７，２０４，２０６光ガイド層１０６，２０５活性層１０８，１１０，２０７上部クラッド層１０９，２０８バリア層１１１，２１０コンタクト層１１２，２１１絶縁膜層１１３，２１２ｐ型電極２０９上部クラッド層１０９１，２０８１第１の半導体層１０９２，２０８２第２の半導体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上にクラッド層および活性層
を設けて構成されるレーザ半導体装置であって、前記半導体基板上に、圧縮歪みと引っ張り歪みを有する
複数の半導体層を積層して構成される超格子構造膜を備
えたことを特徴とするレーザ半導体装置。
【請求項２】前記超格子構造膜は、前記クラッド層の
内部に設けられることを特徴とする請求項１に記載のレ
ーザ半導体装置。
【請求項３】さらに、前記活性層と前記クラッド層と
の間にガイド層を備え、前記超格子構造膜は、前記ガイ
ド層、または前記ガイド層と前記クラッド層との境界面
に設けられることを特徴とする請求項１に記載のレーザ
半導体装置。
【請求項４】前記クラッド層はｐ型クラッド層であ
り、かつ、前記超格子構造膜は、Ｚｎを含むIIＢ族から
VIＢ族に属する化合物を含む第１の半導体層を、Ａｓを
含むIIIＢ族からＶＢ族に属する化合物を含む第２の半
導体層で挟む構成を有していることを特徴とする請求項
１〜３のいずれか一つに記載のレーザ半導体装置。
【請求項５】前記第１の半導体層がＺｎＴｅであっ
て、前記第２の半導体層がＡｌＡｓであることを特徴と
する請求項４に記載のレーザ半導体装置。
【請求項６】前記第１の半導体層がＺｎＴｅであっ
て、前記第２の半導体層がＡｌ_xＧａ_1-xＡｓであること
を特徴とする請求項４に記載のレーザ半導体装置。
【請求項７】前記第２の半導体層は、不純物の注入が
なされていないアンドーピング層であることを特徴とす
る請求項６に記載のレーザ半導体装置。