JP2002374038A - 半導体レーザ装置 - Google Patents
半導体レーザ装置Info
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- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量子井戸構造の無秩序化プロセスを用いた窓
構造領域を有する半導体レーザ装置であって、高い信頼
性、良好な温度特性の半導体レーザ装置を得る。 【解決手段】 シリコンイオンの注入、及びその後の熱
処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成さ
れた窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、窓
構造領域１０ａ及びその近傍（上クラッド層９ａ）には
転位ループが実質的に存在しない。そのため、転位ルー
プから生じる半導体レーザ装置の劣化を防止することが
でき、半導体レーザ装置の信頼性を改善することができ
る。
構造領域を有する半導体レーザ装置であって、高い信頼
性、良好な温度特性の半導体レーザ装置を得る。 【解決手段】 シリコンイオンの注入、及びその後の熱
処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成さ
れた窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、窓
構造領域１０ａ及びその近傍（上クラッド層９ａ）には
転位ループが実質的に存在しない。そのため、転位ルー
プから生じる半導体レーザ装置の劣化を防止することが
でき、半導体レーザ装置の信頼性を改善することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、量子井戸構造の
無秩序化プロセスを用いた窓構造領域を有する半導体レ
ーザ装置に関するものである。
無秩序化プロセスを用いた窓構造領域を有する半導体レ
ーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤ−Ｒ／ＲＷ等の書換型高密度光デバ
イスの高速化に伴い、光源として用いられる半導体レー
ザ装置には高出力化が強く求められている。半導体レー
ザ装置の高出力化手法の１つとして、半導体レーザ装置
の端面に、活性層の半導体の禁止帯幅よりも大きな禁止
帯幅を持つ窓構造領域を有する窓構造半導体レーザ装置
が、高出力化の妨げとなるＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐ
ｈｉｃ ｏｐｔｉｃａｌｄａｍａｇｅ：光学的損傷）破
壊を抑える効果があることから注目されている。
イスの高速化に伴い、光源として用いられる半導体レー
ザ装置には高出力化が強く求められている。半導体レー
ザ装置の高出力化手法の１つとして、半導体レーザ装置
の端面に、活性層の半導体の禁止帯幅よりも大きな禁止
帯幅を持つ窓構造領域を有する窓構造半導体レーザ装置
が、高出力化の妨げとなるＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐ
ｈｉｃ ｏｐｔｉｃａｌｄａｍａｇｅ：光学的損傷）破
壊を抑える効果があることから注目されている。
【０００３】例えば、Ｓ．Ａ．Ｓｃｈｗａｒｚらは、ア
プライド・フィジックス・レターズ１９８７年５０巻５
号２８１−２８３ページにおいて、Ｓｉイオン注入およ
びその後に行われる熱処理により、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
よりなる超格子を無秩序化できることを報告している。
このＳｉイオン注入を用いた結晶の無秩序化を、量子井
戸よりなる活性層を有する半導体レーザ装置の端面に適
応することにより、活性層を無秩序化し、活性層の半導
体の禁止帯幅よりも大きな禁止帯幅を有する窓構造領域
を作製することができる。
プライド・フィジックス・レターズ１９８７年５０巻５
号２８１−２８３ページにおいて、Ｓｉイオン注入およ
びその後に行われる熱処理により、ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
よりなる超格子を無秩序化できることを報告している。
このＳｉイオン注入を用いた結晶の無秩序化を、量子井
戸よりなる活性層を有する半導体レーザ装置の端面に適
応することにより、活性層を無秩序化し、活性層の半導
体の禁止帯幅よりも大きな禁止帯幅を有する窓構造領域
を作製することができる。
【０００４】図６は、上クラッド層９中にＺｎをド−ピ
ングし、Ｓｉイオン注入および熱拡散を用い作製した従
来の窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の端面構造
図である。図６において、１は表面電極、２はｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層、３はｐ−Ａｌ0.49Ｇａ0.51Ａｓ上ク
ラッド層、４はｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック
層、５はＡｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
ＤＱＷ（ＤｏｕｂｌｅＱｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：２重
量子井戸構造（ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．
４ｎｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎ
ｍ））活性層、６はｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッ
ド層、７はＧａＡｓ基板、８は裏面電極、９はｐ−Ａｌ
0.48Ｇａ0.52Ａｓ上クラッド層（Ｚｎドープ）、１０は
窓構造領域である。
ングし、Ｓｉイオン注入および熱拡散を用い作製した従
来の窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の端面構造
図である。図６において、１は表面電極、２はｐ−Ｇａ
Ａｓコンタクト層、３はｐ−Ａｌ0.49Ｇａ0.51Ａｓ上ク
ラッド層、４はｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック
層、５はＡｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
ＤＱＷ（ＤｏｕｂｌｅＱｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ：２重
量子井戸構造（ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．
４ｎｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎ
ｍ））活性層、６はｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッ
ド層、７はＧａＡｓ基板、８は裏面電極、９はｐ−Ａｌ
0.48Ｇａ0.52Ａｓ上クラッド層（Ｚｎドープ）、１０は
窓構造領域である。
【０００５】ここで、窓構造領域１０は、Ｓｉイオン注
入条件を加速電圧９５ｋｅＶ、ドーズ量１．６８×１０
14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、注入後８００℃、３０分の
熱処理を行うことにより作製したものである。この条件
下では、Ｓｉのピーク濃度はおおむね１．４×１０19ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3となる。又、窓部における室温でのホ
トルミネッセンス波長（以下、ＰＬ波長と略す）は７２
０ｎｍであり、非窓部のそれ（７７５ｎｍ）に比べて短
く（禁止帯幅が大きく）、窓効果が得られる。端面に窓
構造領域１０を有することからＣＯＤを抑制し高出力化
が実現されている。
入条件を加速電圧９５ｋｅＶ、ドーズ量１．６８×１０
14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2とし、注入後８００℃、３０分の
熱処理を行うことにより作製したものである。この条件
下では、Ｓｉのピーク濃度はおおむね１．４×１０19ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ3となる。又、窓部における室温でのホ
トルミネッセンス波長（以下、ＰＬ波長と略す）は７２
０ｎｍであり、非窓部のそれ（７７５ｎｍ）に比べて短
く（禁止帯幅が大きく）、窓効果が得られる。端面に窓
構造領域１０を有することからＣＯＤを抑制し高出力化
が実現されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図７に、上記従来の窓
構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置における、窓構造
領域のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真を示す。活性層
上部（上クラッド層９内）に転位ループ１１が認められ
ることがわかる。
構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置における、窓構造
領域のＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真を示す。活性層
上部（上クラッド層９内）に転位ループ１１が認められ
ることがわかる。
【０００７】Ｓｉイオン注入を施したＡｌＧａＡｓ層に
観察される上記転位ループの原因については、現時点で
は報告は無い。しかし、Ｋ．Ｓ．Ｊｏｎｅｓらはジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス１９９１年７０
巻１１号６７９０−６７９５ページにおいて、Ｓｉを加
速電圧１８５ＫｅＶ、ドーズ量１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2でイオン注入したＧａＡｓ層に見られる転位ルー
プは、凝縮に関係する所謂「タイプＶ欠陥」であると報
告している。
観察される上記転位ループの原因については、現時点で
は報告は無い。しかし、Ｋ．Ｓ．Ｊｏｎｅｓらはジャー
ナル・オブ・アプライド・フィジックス１９９１年７０
巻１１号６７９０−６７９５ページにおいて、Ｓｉを加
速電圧１８５ＫｅＶ、ドーズ量１×１０15ａｔｏｍｓ／
ｃｍ2でイオン注入したＧａＡｓ層に見られる転位ルー
プは、凝縮に関係する所謂「タイプＶ欠陥」であると報
告している。
【０００８】また、Ｓ．Ｍｕｔｏらはフィロソフィカル
カル・マガジンＡ１９９２年６６巻２号２５７−２６８
ページにおいて、Ｓｉを２×１０19〜４×１０19ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3と高濃度にドーピングした傾斜冷却法によ
り成長したＧａＡｓ結晶において観察される転位ループ
は、（１１１）面に凝縮したＳｉに起因するものである
ことを報告している。
カル・マガジンＡ１９９２年６６巻２号２５７−２６８
ページにおいて、Ｓｉを２×１０19〜４×１０19ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3と高濃度にドーピングした傾斜冷却法によ
り成長したＧａＡｓ結晶において観察される転位ループ
は、（１１１）面に凝縮したＳｉに起因するものである
ことを報告している。
【０００９】これらの報告より、図７において観察され
た転位ループ１１は、母体材料の固溶限界を超えて過剰
に結晶内に導入されたＳｉが、熱処理過程において（１
１１）面に凝縮した結果生じたものであると推測され
る。
た転位ループ１１は、母体材料の固溶限界を超えて過剰
に結晶内に導入されたＳｉが、熱処理過程において（１
１１）面に凝縮した結果生じたものであると推測され
る。
【００１０】尚、無秩序化のためには、イオン注入後に
熱処理を行うことによりＳｉ原子を拡散させることが必
要である。Ｓｉ原子の拡散を起こすためには、活性層５
近傍においてＳｉの濃度勾配があることが必須であるた
め、Ｓｉイオン注入のプロファイルは活性層５より上側
（ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上クラッド層９）に濃度の
ピークをもつような形を選択する必要がある。このよう
なＳｉプロファイルにおいては、ピークにおけるＳｉ濃
度は少なくとも活性層５における濃度よりは高くなる。
また、活性層５におけるＳｉ濃度を大きく設定するほど
窓構造領域１０の無秩序化は容易となる。
熱処理を行うことによりＳｉ原子を拡散させることが必
要である。Ｓｉ原子の拡散を起こすためには、活性層５
近傍においてＳｉの濃度勾配があることが必須であるた
め、Ｓｉイオン注入のプロファイルは活性層５より上側
（ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上クラッド層９）に濃度の
ピークをもつような形を選択する必要がある。このよう
なＳｉプロファイルにおいては、ピークにおけるＳｉ濃
度は少なくとも活性層５における濃度よりは高くなる。
また、活性層５におけるＳｉ濃度を大きく設定するほど
窓構造領域１０の無秩序化は容易となる。
【００１１】Ｓ．Ａ．Ｓｃｈｗａｒｚらは上記の報告に
おいて、加速電圧１８０ＫｅＶ、ドーズ量３×１０15ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ2の条件でＳｉイオン注入を行ってい
る。この条件では、Ｓｉのピーク濃度は８×１０19ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3程度と大きくなる。また、Ｔ．Ｖｅｎｋ
ａｔｅｓａｎらはアプライド・フィジックス・レターズ
１９８６年４９巻１２号７０１−７０３ページにおい
て、加速電圧１８０ＫｅＶ、ドーズ量３×１０13、１×
１０15、３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の各条件での実
験例を報告しているが、この報告に記載された母体材料
のＡｌの拡散係数の図からは、少なくともドーズ量３×
１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の条件では無秩序化が起こっ
ていないことが推測される。
おいて、加速電圧１８０ＫｅＶ、ドーズ量３×１０15ａ
ｔｏｍｓ／ｃｍ2の条件でＳｉイオン注入を行ってい
る。この条件では、Ｓｉのピーク濃度は８×１０19ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3程度と大きくなる。また、Ｔ．Ｖｅｎｋ
ａｔｅｓａｎらはアプライド・フィジックス・レターズ
１９８６年４９巻１２号７０１−７０３ページにおい
て、加速電圧１８０ＫｅＶ、ドーズ量３×１０13、１×
１０15、３×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の各条件での実
験例を報告しているが、この報告に記載された母体材料
のＡｌの拡散係数の図からは、少なくともドーズ量３×
１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の条件では無秩序化が起こっ
ていないことが推測される。
【００１２】発明者らの実験によると、図６に示す構造
のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の活性層５（２重量
子井戸構造：ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．４
ｎｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎｍ）
の無秩序化には、当該活性層５のＳｉ濃度がおおむね
１．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上とすることが必
要であることがわかっている。
のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の活性層５（２重量
子井戸構造：ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．４
ｎｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎｍ）
の無秩序化には、当該活性層５のＳｉ濃度がおおむね
１．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上とすることが必
要であることがわかっている。
【００１３】しかし、無秩序化を促進しやすくするため
に、不用意にイオン注入時にＳｉドーズ量を増加させる
と、Ｓｉ濃度がＡｌＧａＡｓにおける固溶限界を超え、
熱処理により半導体層内に転位ループが形成される。
に、不用意にイオン注入時にＳｉドーズ量を増加させる
と、Ｓｉ濃度がＡｌＧａＡｓにおける固溶限界を超え、
熱処理により半導体層内に転位ループが形成される。
【００１４】図８に、上記の半導体レーザ装置の信頼性
試験の結果を示す。図において、縦軸は動作電流、横軸
は動作時間であり、発振に必要な動作電流が急激に上昇
する時点で半導体レーザ装置が劣化することを示す。こ
の図から分かるように、殆どの半導体レーザ装置が３０
０時間以内で劣化している。
試験の結果を示す。図において、縦軸は動作電流、横軸
は動作時間であり、発振に必要な動作電流が急激に上昇
する時点で半導体レーザ装置が劣化することを示す。こ
の図から分かるように、殆どの半導体レーザ装置が３０
０時間以内で劣化している。
【００１５】又、このような従来の半導体レーザ装置の
劣化解析を行った結果、上記に示した転位ループ１１か
ら劣化が生じていることが判った。よって半導体レーザ
装置の信頼性を向上させるためには上クラッド層９内に
形成される転位ループ１１を発生させないようにする必
要がある。
劣化解析を行った結果、上記に示した転位ループ１１か
ら劣化が生じていることが判った。よって半導体レーザ
装置の信頼性を向上させるためには上クラッド層９内に
形成される転位ループ１１を発生させないようにする必
要がある。
【００１６】ところで、上述のように、量子井戸構造の
無秩序化により窓構造を得るためには、Ｓｉイオン注入
後に熱処理を行う必要がある。窓構造の出来（窓構造領
域の半導体の禁止帯幅の大きさ等）は熱処理条件により
決定される。例えば、通常の熱処理炉における熱処理で
は、ＡｌＧａＡｓ系量子井戸構造の無秩序化に必要な熱
処理条件は８００℃、３０分以上である。
無秩序化により窓構造を得るためには、Ｓｉイオン注入
後に熱処理を行う必要がある。窓構造の出来（窓構造領
域の半導体の禁止帯幅の大きさ等）は熱処理条件により
決定される。例えば、通常の熱処理炉における熱処理で
は、ＡｌＧａＡｓ系量子井戸構造の無秩序化に必要な熱
処理条件は８００℃、３０分以上である。
【００１７】図９に、加速電圧９５ＫｅＶ、ドーズ量
１．６８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の条件でＳｉイオ
ン注入を行い製造されたデバイスについて、各種熱処理
条件と窓部の室温におけるＰＬ波長の関係を示す。ここ
でＰＬ波長は禁止帯幅の逆数に比例し、短いほど半導体
レーザ装置における窓構造としての機能が充実している
ことを示す。図９から分かるように、熱処理温度を高く
するか又は熱処理時間を長くすること（以下、熱処理条
件の強化と略す）が、窓構造機能の充実に必要である。
１．６８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2の条件でＳｉイオ
ン注入を行い製造されたデバイスについて、各種熱処理
条件と窓部の室温におけるＰＬ波長の関係を示す。ここ
でＰＬ波長は禁止帯幅の逆数に比例し、短いほど半導体
レーザ装置における窓構造としての機能が充実している
ことを示す。図９から分かるように、熱処理温度を高く
するか又は熱処理時間を長くすること（以下、熱処理条
件の強化と略す）が、窓構造機能の充実に必要である。
【００１８】しかし、亜鉛（Ｚｎ）をドーパントとして
用いた従来の半導体レーザ装置においては、Ｚｎの熱拡
散係数が大きいため、熱処理中にＺｎが活性層５もしく
はｎ型クラッド層６にまで拡散するため、熱処理条件の
強化を行うと、ｐクラッド層９のキャリア濃度が低下す
るとともに、活性層５内のフリーキャリア密度が大きく
なるという問題が生じる。
用いた従来の半導体レーザ装置においては、Ｚｎの熱拡
散係数が大きいため、熱処理中にＺｎが活性層５もしく
はｎ型クラッド層６にまで拡散するため、熱処理条件の
強化を行うと、ｐクラッド層９のキャリア濃度が低下す
るとともに、活性層５内のフリーキャリア密度が大きく
なるという問題が生じる。
【００１９】熱処理条件を８２０℃、６０分とし、Ｚｎ
をアクセプタとして用いたときのＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎ
ｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｐｏ
ｙ：２次イオン質量分析法）分析結果を図１０に示す。
この図から上クラッド層９にドーピングされているＺｎ
が活性層５のみならず、ｎ型クラッド層６にまで拡散し
ていることがわかる。Ｚｎの総量は一定であるので、拡
散により本来あるべき上クラッド層９内のＺｎ量は減少
し、結果として上クラッド層９のキャリア濃度が設定値
よりも低下している。
をアクセプタとして用いたときのＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎ
ｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｐｏ
ｙ：２次イオン質量分析法）分析結果を図１０に示す。
この図から上クラッド層９にドーピングされているＺｎ
が活性層５のみならず、ｎ型クラッド層６にまで拡散し
ていることがわかる。Ｚｎの総量は一定であるので、拡
散により本来あるべき上クラッド層９内のＺｎ量は減少
し、結果として上クラッド層９のキャリア濃度が設定値
よりも低下している。
【００２０】このような状態の半導体レーザ装置におい
ては、特に、高温において電子の活性層への閉じ込め効
果が弱くなり、動作電流−光出力特性における温度特性
が、図１１に示すような劣悪なものしか得られないとい
う問題点がある。また、過剰なＺｎが活性層内５へ拡散
し、活性層５内のフリーキャリア密度が増大すると発振
効率などレーザ特性の劣化も生じやすくなる。
ては、特に、高温において電子の活性層への閉じ込め効
果が弱くなり、動作電流−光出力特性における温度特性
が、図１１に示すような劣悪なものしか得られないとい
う問題点がある。また、過剰なＺｎが活性層内５へ拡散
し、活性層５内のフリーキャリア密度が増大すると発振
効率などレーザ特性の劣化も生じやすくなる。
【００２１】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、量子井戸構造の無秩序化プ
ロセスを用いた窓構造を有する半導体レーザ装置におい
て、十分に高い信頼性を得ることを目的としている。
ためになされたものであり、量子井戸構造の無秩序化プ
ロセスを用いた窓構造を有する半導体レーザ装置におい
て、十分に高い信頼性を得ることを目的としている。
【００２２】又、量子井戸構造の無秩序化プロセスを用
いた窓構造を有する半導体レーザ装置において、良好な
温度特性を得ることを目的としている。
いた窓構造を有する半導体レーザ装置において、良好な
温度特性を得ることを目的としている。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、シリコンイオンの注入、及びその後の熱処
理により量子井戸構造の活性層を無秩序化することで形
成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置におい
て、上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実質
的に存在しないものである。
ーザ装置は、シリコンイオンの注入、及びその後の熱処
理により量子井戸構造の活性層を無秩序化することで形
成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置におい
て、上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実質
的に存在しないものである。
【００２４】又、シリコンイオンの注入、及びその後の
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化すること
で形成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置にお
いて、透過型電子顕微鏡を用いた観測では、上記窓構造
領域及びその近傍に転位ループが観測されないものであ
る。
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化すること
で形成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置にお
いて、透過型電子顕微鏡を用いた観測では、上記窓構造
領域及びその近傍に転位ループが観測されないものであ
る。
【００２５】又、シリコンイオンの注入、及びその後の
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化すること
で形成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置にお
いて、上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実
質的に存在しない装置であって、上記活性層に隣接する
Ｐ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントとして、炭
素を用いたものである。
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化すること
で形成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置にお
いて、上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実
質的に存在しない装置であって、上記活性層に隣接する
Ｐ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントとして、炭
素を用いたものである。
【００２６】又、シリコンイオンの注入、及びその後の
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化すること
で形成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置にお
いて、上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実
質的に存在しない装置であって、上記活性層に隣接する
Ｐ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントとして、マ
グネシウムを用いたものである。
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化すること
で形成された窓構造領域を有する半導体レーザ装置にお
いて、上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実
質的に存在しない装置であって、上記活性層に隣接する
Ｐ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントとして、マ
グネシウムを用いたものである。
【００２７】又、シリコンイオンの注入、及びその後の
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成
された窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、
上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にあるものである。
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成
された窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、
上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にあるものである。
【００２８】又、シリコンイオンの注入、及びその後の
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成
された窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、
上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にある装置であって、上記活性層に
隣接するＰ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントと
して、炭素を用いたものである。
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成
された窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、
上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にある装置であって、上記活性層に
隣接するＰ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントと
して、炭素を用いたものである。
【００２９】又、シリコンイオンの注入、及びその後の
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成
された窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、
上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にある装置であって、上記活性層に
隣接するＰ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントと
して、マグネシウムを用いたものである。
熱処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成
された窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、
上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にある装置であって、上記活性層に
隣接するＰ型クラッド層に導入されるＰ型ドーパントと
して、マグネシウムを用いたものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１（ａ）は、Ｓ
ｉイオン注入時のドーズ量とイオン注入エネルギーを
０．８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2及び９５ｋｅＶに、
それぞれ調整することにより、半導体内のＳｉピーク密
度を８．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように作
製した、窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の端面
図であり、図１（ｂ）はＬＤ中央断面図である。イオン
注入後の熱処理条件としては８００℃、６０分を用い
た。
ｉイオン注入時のドーズ量とイオン注入エネルギーを
０．８×１０14ａｔｏｍｓ／ｃｍ2及び９５ｋｅＶに、
それぞれ調整することにより、半導体内のＳｉピーク密
度を８．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3となるように作
製した、窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の端面
図であり、図１（ｂ）はＬＤ中央断面図である。イオン
注入後の熱処理条件としては８００℃、６０分を用い
た。
【００３１】図１において、１は表面電極、２はｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層、３はｐ−Ａｌ 0.49Ｇａ0.51Ａｓ上
クラッド層、４はｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック
層、５はＡｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
ＤＱＷ（ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．４ｎ
ｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎｍ）活
性層、６はｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッド層、７
はＧａＡｓ基板、８は裏面電極、９ａはｐ−Ａｌ0.48Ｇ
ａ0.52Ａｓ上クラッド層（Ｚｎドープ）、１０ａは窓構
造領域である。
ａＡｓコンタクト層、３はｐ−Ａｌ 0.49Ｇａ0.51Ａｓ上
クラッド層、４はｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック
層、５はＡｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
ＤＱＷ（ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．４ｎ
ｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎｍ）活
性層、６はｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッド層、７
はＧａＡｓ基板、８は裏面電極、９ａはｐ−Ａｌ0.48Ｇ
ａ0.52Ａｓ上クラッド層（Ｚｎドープ）、１０ａは窓構
造領域である。
【００３２】図２に、この半導体レーザ装置の窓領域の
ＴＥＭ写真を示す。図６に示した１．４×１０19ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3のＳｉピーク密度を有する従来の半導体レ
ーザ装置の場合は、活性層上部にＳｉ凝縮による転位ル
ープ１１が認められたが、本実施の形態のように、窓構
造領域１０ａ及びその近傍におけるシリコンの濃度のピ
ーク値が、８．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3である半
導体レーザ装置においては、窓構造領域１０ａ及びその
近傍の半導体内には転位ループは認められない。又、本
実施の形態における窓構造のホトルミネッセンス波長は
７００ｎｍであり、十分な窓効果が得られている。
ＴＥＭ写真を示す。図６に示した１．４×１０19ａｔｏ
ｍｓ／ｃｍ3のＳｉピーク密度を有する従来の半導体レ
ーザ装置の場合は、活性層上部にＳｉ凝縮による転位ル
ープ１１が認められたが、本実施の形態のように、窓構
造領域１０ａ及びその近傍におけるシリコンの濃度のピ
ーク値が、８．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3である半
導体レーザ装置においては、窓構造領域１０ａ及びその
近傍の半導体内には転位ループは認められない。又、本
実施の形態における窓構造のホトルミネッセンス波長は
７００ｎｍであり、十分な窓効果が得られている。
【００３３】なお発明者らは、実験により、ＡｌＧａＡ
ｓ系半導体においては注入時のＳｉのピーク濃度を１．
０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とすることにより転
位ループの発生が抑制されることを見出した。すなわ
ち、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の場合、Ｓｉのピ
ーク密度を１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とす
ることで転位ループの発生を防止することができること
がわかった。しかし、前述のように、発明者らの実験に
より、活性層５の無秩序化のためには、活性層５におけ
るＳｉ濃度をおおむね１．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上とする必要があることもわかっている。従って、
本半導体レーザ装置におけるＳｉピーク濃度は、１．０
×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内
にする必要がある。
ｓ系半導体においては注入時のＳｉのピーク濃度を１．
０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とすることにより転
位ループの発生が抑制されることを見出した。すなわ
ち、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ装置の場合、Ｓｉのピ
ーク密度を１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下とす
ることで転位ループの発生を防止することができること
がわかった。しかし、前述のように、発明者らの実験に
より、活性層５の無秩序化のためには、活性層５におけ
るＳｉ濃度をおおむね１．０×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3以上とする必要があることもわかっている。従って、
本半導体レーザ装置におけるＳｉピーク濃度は、１．０
×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲内
にする必要がある。
【００３４】尚、他の化合物系の半導体レーザ装置にお
いては、Ｓｉのピーク密度を半導体レーザ装置に使用さ
れる化合物半導体の固溶限界以下にすれば良い。
いては、Ｓｉのピーク密度を半導体レーザ装置に使用さ
れる化合物半導体の固溶限界以下にすれば良い。
【００３５】また、Ｓｉイオン注入時のドーズ量とイオ
ン注入エネルギーは、半導体レーザ装置の構造と使用さ
れる化合物半導体の種類によってそれぞれ決定されるの
で、それらに最適となるドーズ量とイオン注入エネルギ
ーを用いるべきであることは言うまでもない。
ン注入エネルギーは、半導体レーザ装置の構造と使用さ
れる化合物半導体の種類によってそれぞれ決定されるの
で、それらに最適となるドーズ量とイオン注入エネルギ
ーを用いるべきであることは言うまでもない。
【００３６】本実施の形態における半導体レーザ装置に
おいては、信頼性の劣化原因である転位ループが減少し
ていること（ＴＥＭの分解能以下となっていること）か
ら、信頼性を改善することができる。
おいては、信頼性の劣化原因である転位ループが減少し
ていること（ＴＥＭの分解能以下となっていること）か
ら、信頼性を改善することができる。
【００３７】実施の形態２．従来の半導体レーザ装置の
ようにアクセプタとしてＺｎを用いた場合、熱処理中に
Ｚｎが拡散し温度特性を悪化させるという問題が生じ
る。このＺｎの熱拡散（アクセプタの拡散）による温度
特性の悪化を防止するためには、Ｚｎよりも熱拡散し難
い不純物をアクセプタとして適応すればよい。
ようにアクセプタとしてＺｎを用いた場合、熱処理中に
Ｚｎが拡散し温度特性を悪化させるという問題が生じ
る。このＺｎの熱拡散（アクセプタの拡散）による温度
特性の悪化を防止するためには、Ｚｎよりも熱拡散し難
い不純物をアクセプタとして適応すればよい。
【００３８】図３は、実施の形態１における亜鉛（Ｚ
ｎ）の代わりに、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0. 52Ａｓクラッド層
９に導入されるアクセプタとして炭素（Ｃ）を適応した
半導体レーザ装置の端面図であり、図３（ｂ）はＬＤ中
央断面図である。イオン注入後の熱処理条件としては８
２０℃、６０分を用いた。尚、窓構造領域１０ａ及びそ
の近傍におけるＳｉピーク濃度は、実施の形態１と同様
に、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3の範囲内としている。
ｎ）の代わりに、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0. 52Ａｓクラッド層
９に導入されるアクセプタとして炭素（Ｃ）を適応した
半導体レーザ装置の端面図であり、図３（ｂ）はＬＤ中
央断面図である。イオン注入後の熱処理条件としては８
２０℃、６０分を用いた。尚、窓構造領域１０ａ及びそ
の近傍におけるＳｉピーク濃度は、実施の形態１と同様
に、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ
3の範囲内としている。
【００３９】図３において、１は表面電極、２はｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層、３はｐ−Ａｌ 0.49Ｇａ0.51Ａｓ上
クラッド層、４はｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック
層、５はＡｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
ＤＱＷ（ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．４ｎ
ｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎｍ）活
性層、６はｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッド層、７
はＧａＡｓ基板、８は裏面電極、９ｂはｐ−Ａｌ0.48Ｇ
ａ0.52Ａｓ上クラッド層（Ｃドープ）、１０ｂは窓構造
領域である。
ａＡｓコンタクト層、３はｐ−Ａｌ 0.49Ｇａ0.51Ａｓ上
クラッド層、４はｎ−Ａｌ0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック
層、５はＡｌ0.33Ｇａ0.67Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ａｓ
ＤＱＷ（ウエル層＝Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ａｓ,８．４ｎ
ｍ、バリア層＝Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ,８．４ｎｍ）活
性層、６はｎ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッド層、７
はＧａＡｓ基板、８は裏面電極、９ｂはｐ−Ａｌ0.48Ｇ
ａ0.52Ａｓ上クラッド層（Ｃドープ）、１０ｂは窓構造
領域である。
【００４０】ここで、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ上クラ
ッド層９ｂの成長（ＭＯＣＶＤ成長）時に、五／三比
（第五族原料ガスと第三族原料ガスの流量比を下げる）
及び成長温度（成長温度を下げる）をコントロールする
ことにより、１．５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上の
Ｃをドーピング（導入）することができる。
ッド層９ｂの成長（ＭＯＣＶＤ成長）時に、五／三比
（第五族原料ガスと第三族原料ガスの流量比を下げる）
及び成長温度（成長温度を下げる）をコントロールする
ことにより、１．５×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以上の
Ｃをドーピング（導入）することができる。
【００４１】本実施の形態のような三−五族化合物半導
体においては、一般的にアクセプタとして用いられるＺ
ｎに比べ、Ｃの熱拡散係数が小さいため、Ｓｉイオン注
入後に実施される熱処理時におけるアクセプタの拡散が
小さいことが期待される。図４に８２０℃、６０分の熱
処理を行った場合のＳＩＭＳ分析結果を示す。８２０
℃、６０分という強い熱処理を行ったにもかかわらず、
Ｃは殆ど拡散しておらず、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓク
ラッド層９ｂのキャリア濃度が所望の値に維持されてい
ることがわかる。
体においては、一般的にアクセプタとして用いられるＺ
ｎに比べ、Ｃの熱拡散係数が小さいため、Ｓｉイオン注
入後に実施される熱処理時におけるアクセプタの拡散が
小さいことが期待される。図４に８２０℃、６０分の熱
処理を行った場合のＳＩＭＳ分析結果を示す。８２０
℃、６０分という強い熱処理を行ったにもかかわらず、
Ｃは殆ど拡散しておらず、ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓク
ラッド層９ｂのキャリア濃度が所望の値に維持されてい
ることがわかる。
【００４２】本実施の形態における半導体レーザ装置の
動作電流―光出力特性の温度依存性を図５に示している
が、図１１で示した従来の半導体レーザ装置とは異な
り、高温度領域においても特性劣化が少ない良好な特性
が得られている。
動作電流―光出力特性の温度依存性を図５に示している
が、図１１で示した従来の半導体レーザ装置とは異な
り、高温度領域においても特性劣化が少ない良好な特性
が得られている。
【００４３】本実施の形態においては、ｐ型ドーパント
としてＺｎよりも熱拡散係数の小さいＣを用いることに
より、窓構造領域１０ｂを作製する熱処理中に生じるア
クセプタの拡散が防止され、アクセプタの拡散に起因す
る半導体レーザ装置の温度特性の劣化を防止することが
できる。
としてＺｎよりも熱拡散係数の小さいＣを用いることに
より、窓構造領域１０ｂを作製する熱処理中に生じるア
クセプタの拡散が防止され、アクセプタの拡散に起因す
る半導体レーザ装置の温度特性の劣化を防止することが
できる。
【００４４】実施の形態３．上記実施の形態２において
は、Ｐ型ドーパントとしてＺｎよりも小さい熱拡散係数
を持つ炭素を用いたが、同様の性質からマグネシウムを
用いてもかまわない。
は、Ｐ型ドーパントとしてＺｎよりも小さい熱拡散係数
を持つ炭素を用いたが、同様の性質からマグネシウムを
用いてもかまわない。
【００４５】
【発明の効果】この発明に係る半導体レーザ装置は、シ
リコンイオンの注入、及びその後の熱処理により量子井
戸構造の活性層を無秩序化することで形成された窓構造
領域を有する半導体レーザ装置において、上記窓構造領
域及びその近傍には転位ループが実質的に存在しないの
で、転位ループから生じる半導体レーザ装置の劣化を防
止することができ、半導体レーザ装置の信頼性を改善す
ることができる。
リコンイオンの注入、及びその後の熱処理により量子井
戸構造の活性層を無秩序化することで形成された窓構造
領域を有する半導体レーザ装置において、上記窓構造領
域及びその近傍には転位ループが実質的に存在しないの
で、転位ループから生じる半導体レーザ装置の劣化を防
止することができ、半導体レーザ装置の信頼性を改善す
ることができる。
【００４６】又、透過型電子顕微鏡を用いた観測では、
窓構造領域及びその近傍に転位ループが観測されないの
で、転位ループから生じる半導体レーザ装置の劣化を防
止することができ、半導体レーザ装置の信頼性を改善す
ることができる。
窓構造領域及びその近傍に転位ループが観測されないの
で、転位ループから生じる半導体レーザ装置の劣化を防
止することができ、半導体レーザ装置の信頼性を改善す
ることができる。
【００４７】又、活性層に隣接するＰ型クラッド層に導
入されるＰ型ドーパントとして炭素を用いたので、窓構
造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパントの拡
散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起因する半
導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止することができ
る。
入されるＰ型ドーパントとして炭素を用いたので、窓構
造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパントの拡
散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起因する半
導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止することができ
る。
【００４８】又、活性層に隣接するＰ型クラッド層に導
入されるＰ型ドーパントとしてマグネシウムを用いたの
で、窓構造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパ
ントの拡散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起
因する半導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止するこ
とができる。
入されるＰ型ドーパントとしてマグネシウムを用いたの
で、窓構造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパ
ントの拡散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起
因する半導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止するこ
とができる。
【００４９】又、この発明に係る半導体レーザ装置は、
シリコンイオンの注入、及びその後の熱処理により量子
井戸構造の活性層を無秩序化して形成された窓構造領域
を有する半導体レーザ装置において、上記窓構造領域及
びその近傍におけるシリコンの濃度のピーク値が、１．
０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲
内にあるので、窓構造領域及びその近傍における転位ル
ープの発生を防止でき、そのため、転位ループから生じ
る半導体レーザ装置の劣化を防止することができ、半導
体レーザ装置の信頼性を改善することができる。
シリコンイオンの注入、及びその後の熱処理により量子
井戸構造の活性層を無秩序化して形成された窓構造領域
を有する半導体レーザ装置において、上記窓構造領域及
びその近傍におけるシリコンの濃度のピーク値が、１．
０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の範囲
内にあるので、窓構造領域及びその近傍における転位ル
ープの発生を防止でき、そのため、転位ループから生じ
る半導体レーザ装置の劣化を防止することができ、半導
体レーザ装置の信頼性を改善することができる。
【００５０】又、活性層に隣接するＰ型クラッド層に導
入されるＰ型ドーパントとして炭素を用いたので、窓構
造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパントの拡
散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起因する半
導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止することができ
る。
入されるＰ型ドーパントとして炭素を用いたので、窓構
造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパントの拡
散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起因する半
導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止することができ
る。
【００５１】又、活性層に隣接するＰ型クラッド層に導
入されるＰ型ドーパントとしてマグネシウムを用いたの
で、窓構造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパ
ントの拡散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起
因する半導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止するこ
とができる。
入されるＰ型ドーパントとしてマグネシウムを用いたの
で、窓構造領域を作製する熱処理中に生じるＰ型ドーパ
ントの拡散が防止され、このＰ型ドーパントの拡散に起
因する半導体レーザ装置の温度特性の悪化を防止するこ
とができる。
【図１】 半導体内のＳｉピーク密度を８×１０18ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3とした窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザ装置の端面図及び中央断面図である。
ｏｍｓ／ｃｍ3とした窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザ装置の端面図及び中央断面図である。
【図２】 半導体内のＳｉピーク密度を８×１０18ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ3とした窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザ装置の窓構造領域及びその近傍のＴＥＭ写真である。
ｏｍｓ／ｃｍ3とした窓構造ＡｌＧａＡｓ系半導体レー
ザ装置の窓構造領域及びその近傍のＴＥＭ写真である。
【図３】 ｐ型ドーパントに炭素を用いたことを特徴と
する上クラッド層を有する窓構造半導体レーザ装置の端
面図及び中央断面図である。
する上クラッド層を有する窓構造半導体レーザ装置の端
面図及び中央断面図である。
【図４】 ｐ型ドーパントに炭素を用いた上クラッド層
と活性層の界面付近のＳＩＭＳ分析結果（８２０℃、６
０分の熱処理後）である。
と活性層の界面付近のＳＩＭＳ分析結果（８２０℃、６
０分の熱処理後）である。
【図５】 ｐ型ドーパントに炭素を用いたことを特徴と
する窓構造半導体レーザ装置の温度特性を示す図であ
る。
する窓構造半導体レーザ装置の温度特性を示す図であ
る。
【図６】 Ｚｎドープされた上クラッド層を有し、半導
体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の端面図であ
る。
体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の端面図であ
る。
【図７】 Ｚｎドープされた上クラッド層を有し、半導
体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の窓構造領域
及びその近傍のＴＥＭ写真である。
体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の窓構造領域
及びその近傍のＴＥＭ写真である。
【図８】 Ｚｎドープされた上クラッド層を有し、半導
体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の信頼特性を
示す図である。
体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／ｃ
ｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の信頼特性を
示す図である。
【図９】 各種熱処理条件と窓構造領域の室温における
ホトルミネッセンス波長との関係を示す図である。
ホトルミネッセンス波長との関係を示す図である。
【図１０】 Ｚｎをｐ型ドーパントに適用した従来の窓
構造半導体レーザ装置のＳＩＭＳ分析結果（８２０℃、
６０分の熱処理後）である。
構造半導体レーザ装置のＳＩＭＳ分析結果（８２０℃、
６０分の熱処理後）である。
【図１１】 Ｚｎドープされた上クラッド層を有し、半
導体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の温度特性
を示す図である。
導体内のＳｉピーク密度を１．４×１０19ａｔｏｍｓ／
ｃｍ3とした従来の窓構造半導体レーザ装置の温度特性
を示す図である。
１ 表面電極、 ２ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層、３
ｐ−Ａｌ0.49Ｇａ0.51Ａｓ上クラッド層、４ ｎ−Ａｌ
0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック層、５ Ａｌ0.33Ｇａ0.67
Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88ＡｓＤＱＷ活性層、６ ｎ−Ａ
ｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッド層、７ ＧａＡｓ基板、
８ 裏面電極、９、９ａ ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ
上クラッド層（Ｚｎドープ）、９ｂ ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ
0.52Ａｓ上クラッド層（Ｃドープ）、１０、１０ａ、１
０ｂ 窓構造領域、 １１ 転位ループ。
ｐ−Ａｌ0.49Ｇａ0.51Ａｓ上クラッド層、４ ｎ−Ａｌ
0.65Ｇａ0.35Ａｓ上ブロック層、５ Ａｌ0.33Ｇａ0.67
Ａｓ／Ａｌ0.12Ｇａ0.88ＡｓＤＱＷ活性層、６ ｎ−Ａ
ｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ下クラッド層、７ ＧａＡｓ基板、
８ 裏面電極、９、９ａ ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓ
上クラッド層（Ｚｎドープ）、９ｂ ｐ−Ａｌ0.48Ｇａ
0.52Ａｓ上クラッド層（Ｃドープ）、１０、１０ａ、１
０ｂ 窓構造領域、 １１ 転位ループ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮下 宗治 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 西口 晴美 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 大倉 裕二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 笠井 信之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 田代 賀久 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 谷村 純二 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA09 AA74 AA87 CA05 CB19 DA05 DA14 DA35 EA28
Claims (7)
- 【請求項１】 シリコンイオンの注入、及びその後の熱
処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成さ
れた窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、 上記窓構造領域及びその近傍には転位ループが実質的に
存在しないことを特徴とする半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 透過型電子顕微鏡を用いた観測では、窓
構造領域及びその近傍に転位ループが観測されないこと
を特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 活性層に隣接するＰ型クラッド層に導入
されるＰ型ドーパントとして、炭素を用いたことを特徴
とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 活性層に隣接するＰ型クラッド層に導入
されるＰ型ドーパントとして、マグネシウムを用いたこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 シリコンイオンの注入、及びその後の熱
処理により量子井戸構造の活性層を無秩序化して形成さ
れた窓構造領域を有する半導体レーザ装置において、 上記窓構造領域及びその近傍におけるシリコンの濃度の
ピーク値が、１．０×１０18〜１．０×１０19ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3の範囲内にあることを特徴とする半導体レー
ザ装置。 - 【請求項６】 活性層に隣接するＰ型クラッド層に導入
されるＰ型ドーパントとして、炭素を用いたことを特徴
とする請求項５記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項７】 活性層に隣接するＰ型クラッド層に導入
されるＰ型ドーパントとして、マグネシウムを用いたこ
とを特徴とする請求項５記載の半導体レーザ装置。
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