JP2005354038A

JP2005354038A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JP2005354038A
Application number: JP2005115739A
Authority: JP
Inventors: Yuuichi Kuromizu; 勇一黒水
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2025-04-13
Also published as: JP4876428B2

Abstract

【課題】酸化による電流狭窄層の再現性を高めることができる半導体発光素子を提供する。
【解決手段】ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶よりなる第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂの間に、電流狭窄層５１と中間層５２，５３とを含む電流狭窄部５０を設ける。電流狭窄層５１は、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ混晶よりなる導電領域５１Ａと、アルミニウムを含む絶縁性酸化物よりなる非導電領域５１Ｂとを有する。電流狭窄層５１Ａと第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に中間層５２，５３を設けることにより、それらの間でリンとヒ素との混晶が形成されることが防止され、酸化の再現性が高まる。中間層５２，５３に含まれるアルミニウムの組成は、０．４以上０．９８以下であることが好ましく、０．９以下であればより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸化により形成された電流狭窄層を備えた半導体発光素子に係り、特に、波長が６００ｎｍないし７００ｎｍ付近の赤色レーザに好適な半導体発光素子に関する。

ＡｌＧａＩｎＰを母材とした半導体レーザは、波長が６００ｎｍないし７００ｎｍの赤色の発光を得ることができ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などによる高密度記録の光源として広く用いられている。

図１５は、このような従来のＡｌＧａＩｎＰを用いた赤色半導体レーザの断面構成を表すものである。この半導体レーザでは、例えば、ｎ型ＧａＡｓよりなる基板１１０上に、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶よりなるｎ型クラッド層１２２，ＭＱＷ（多重量子井戸；Multiple Quantum Well ）構造を有する活性層１３０，ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ混晶よりなるｐ型クラッド層１４１およびｐ型ＧａＡｓよりなるｐ側コンタクト層１４２が順に積層されている。ｐ側コンタクト層１４２上にはｐ側電極１６１、基板１１０の裏側にはｎ側電極１６２がそれぞれ設けられている。また、ｐ型クラッド層１４１およびｐ側コンタクト層１４２の一部はエッチングなどにより除去され、電流狭窄のための帯状のリッジ（突部）１８０が形成されている。このリッジ１８０の両側には、ｎ型ＧａＡｓなどよりなる電流ブロック層１８１がエピタキシャル成長などにより形成され、ｐ側電極１６１からの電流がリッジ１８０に集中するようになっている。しかしながら、この構造では、ｐ側電極１６１とｐ側コンタクト層１４２との接触面積が減少し、接触抵抗が上がってしまうという問題があった。

このような問題を解決するため、例えば図１６に示したように、ｐ型クラッド層１４１にリッジ１８０を形成し、リッジ１８０の両側に電流ブロック層１８１を埋め込んだのちに、ｐ型クラッド層１４１および電流ブロック層１８１の全面にｐ側コンタクト層１４２を成長させるという方法もあった。しかし、この方法は、結晶成長回数が増えるので製造コストの増大につながってしまうという問題を有していた。

より簡便に電流狭窄する方法としては、ＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ混晶層の一部を水蒸気により酸化することにより電流狭窄層を形成する方法がある。このような酸化による電流狭窄層を有する半導体レーザは、例えば図１７に示したように、第１ｐ型クラッド層１４１Ａと第２ｐ型クラッド層１４１Ｂとの間に、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ混晶よりなる導電領域１５１Ａと酸化アルミニウムよりなる非導電領域１５１Ｂとを有する電流狭窄層１５１を有している（例えば、面発光レーザの例として、特許文献１参照。）。第１ｐ型クラッド層１４１Ａ，電流狭窄層１５１および第２ｐ型クラッド層１４１Ｂの側面は絶縁膜１１１で覆われ、この絶縁膜１１１の開口を介してｐ側コンタクト層１４２とｐ側電極１６１とが接触している。
特開２００３−６９１５０号公報特開平１０−２２３９８１号公報

しかしながら、ＡｌＧａＩｎＰ赤色半導体レーザの場合、第１ｐ型クラッド層１４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層１４１Ｂは、短周期型周期律表における５Ｂ族元素（以下、「Ｖ族元素」と言う。）としてリン（Ｐ）を含むのに対して、その間に配置される電流狭窄層１５１は、ＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ混晶層を酸化させることにより形成されたものであり、両者に含まれるＶ族元素が異なっている。製造工程では、Ｖ族元素としてリンを含む第１ｐ型クラッド層１４１Ａと、電流狭窄層１５１を形成するための、Ｖ族元素としてヒ素を含むＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ混晶層と、Ｖ族元素としてリンを含む第２ｐ型クラッド層１４１Ｂとを連続して成長させなければならない。ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法では、Ｖ族元素を含む原料ガスとしてアルシンガス（ＡｓＨ₃），ホスフィンガス（ＰＨ₃）等を絶えず流しながら、短周期型周期律表における３Ｂ族元素（以下、「ＩＩＩ族元素」と言う。）を含む原料ガスとしてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ），トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）またはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）等を流して結晶成長を行う。そのため、Ｖ族元素が異なる結晶を連続して成長させる場合、その界面にリン（Ｐ）とヒ素（Ａｓ）との混晶が形成されやすくなってしまうという問題があった。この混晶は成長条件やガスの切り替えタイミングなどにより出来具合が異なり、ＡｌＡｓ層またはＡｌＧａＡｓ混晶層の酸化速度に影響を及ぼしてしまう。よって、同一条件で酸化を繰り返すと、その度に非導電領域１５１Ｂの幅ｗ０がばらついて、再現性が低下してしまっていた。

なお、ちなみに、特許文献２では、アルミニウム組成の異なる２層のＡｌＧａＡｓ混晶層（Ａｌ_0.98ＧａＡｓ混晶層およびＡｌ_0.95ＧａＡｓ混晶層）を積層し、各層を異なる幅で酸化させるようにした構造が開示されている。この構造は、各層のアルミニウム組成を異ならせることにより酸化される部分の幅を各層ごとに独立に制御し、電流経路となる未酸化部分の幅を２段階で規定しようとするものである。しかし、この構造においても、やはり、Ｖ族元素としてリンを含むｐ型クラッド層と、ＡｌＧａＡｓ混晶層とが直接接しているので、その界面にリン（Ｐ）とヒ素（Ａｓ）との混晶が形成されてしまい、酸化の再現性が低下するという問題を解決することはできない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、酸化による電流狭窄層の再現性を高めることができる半導体発光素子を提供することにある。

本発明による半導体発光素子は、基板上に、第１半導体層，活性層および第２半導体層を含む積層構造を有し、第２半導体層中または活性層と第２半導体層との間に、活性層の電流注入領域を制限する電流狭窄部を備えたものであって、電流狭窄部は、活性層の電流注入領域に対応した導電領域および活性層の電流注入領域以外の領域に対応した非導電領域を有する電流狭窄層と、電流狭窄層と第２半導体層または活性層との間に設けられ、両層間での混晶の発生を抑制する中間層とを有するものである。

本発明の半導体発光素子によれば、電流狭窄層と第２半導体層または活性層との間に中間層を設けるようにしたので、異なるＶ族元素を含む電流狭窄層と第２半導体層または活性層との間に混晶が形成されることを防止し、酸化の再現性を高めることができる。よって、安定した電気特性を実現することができる。また、酸化により活性層に加わる歪の効果の再現性を向上させることができるので、偏波面の制御性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの構造を表すものである。この半導体レーザは、ＡｌＧａＩｎＰ系の赤色レーザであり、例えば、基板１０上に、第１半導体層２０，活性層３０および第２半導体層４０の積層構造を有し、第２半導体層４０中に電流狭窄部５０を備えている。

また、この半導体レーザでは、第２半導体層４０，活性層３０および第１半導体層２０が、二本の平行な溝により三本の帯状の突部となっており、これらの三本の帯状の突部のうち中央の突部が半導体レーザとして機能するものである。中央の突部の幅Ｗｓｔは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下であればより好ましい。後述するｐ側コンタクト層４２とｐ側電極６１との接触面積を広くして接触抵抗を低くし、駆動電圧を低くすることができるからである。

基板１０は、例えば、積層方向Ａにおける厚さ（以下、単に厚さという）が４３０μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）あるいはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。第１半導体層２０は、基板１０側から順にバッファ層２１およびｎ型クラッド層２２とを有している。バッファ層２１は、例えば、厚さが０．０５μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。ｎ型クラッド層２１は、例えば、厚さが１．４μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ_0.70ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。

活性層３０は、例えば、厚さが３０ｎｍであり、ＧａＩｎＰ混晶層とＡｌＧａＩｎＰ混晶層とを交互に積層した多重量子井戸構造を有している。この活性層３０は、電流が注入される電流注入領域３０Ａと、この電流注入領域３０Ａ以外の非電流注入領域３０Ｂとを有している。このうち電流注入領域３０Ａは発光領域として機能する。

第２半導体層４０は、活性層３０側から順に第１ｐ型クラッド層４１Ａ，第２ｐ型クラッド層４１Ｂおよびｐ側コンタクト層４２を有しており、電流狭窄部５０は第１ｐ型クラッド層４１Ａと第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に設けられている。第１ｐ型クラッド層４１Ａは、例えば、厚さが０．２μｍであり、亜鉛またはマグネシュウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ_0.70ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。第２ｐ型クラッド層４１Ｂは、例えば、厚さが１．１μｍであり、亜鉛またはマグネシュウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ_0.70ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。ｐ側コンタクト層４２は、例えば、厚さが０．３μｍであり、亜鉛またはマグネシュウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＧａＡｓにより構成されている。

電流狭窄部５０は、活性層３０の電流注入領域３０Ａを制限するものであり、活性層３０の電流注入領域３０Ａに対応した導電領域５１Ａおよび非電流注入領域３０Ｂに対応した非導電領域５１Ｂを有する電流狭窄層５１を備えている。また、この電流狭窄部５０は、電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に、それらの間に混晶が形成されるのを防止するための緩衝層としての中間層５２，５３を有している。これにより、この半導体レーザでは、異なるＶ族元素を含む電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとが直に接触することによりそれらの間に混晶が形成されることを防止し、酸化の再現性を高めることができるようになっている。

電流狭窄層５１の導電領域５１Ａおよび非導電領域５１Ｂは帯状に形成されており、また、非導電領域５１Ｂは導電領域５１Ａの両側に帯状に形成されている。導電領域５１Ａは、例えばＩＩＩ族元素のうち少なくともアルミニウム（Ａｌ）と、Ｖ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されている。具体的には、導電領域５１Ａは、例えばＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。非導電領域５１Ｂは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含む絶縁性酸化物、具体的には、例えば酸化アルミニウム（ＡｌＯ_x，ＡｌＧａＯ_x）により構成されている。

中間層５２，５３は、例えばＩＩＩ族元素のうちのアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも１種と、Ｖ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されている。具体的には、中間層５２，５３は、例えばＡｌＧａＡｓ混晶により構成されている。

中間層５２，５３に含まれるアルミニウムの組成は、０．４以上であることが好ましい。活性層３０からの発光波長の吸収が無い程度に大きなバンドギャップとすることができるからである。

また、中間層５２，５３に含まれるアルミニウムの組成は、０．９８以下であることが好ましく、０．９以下であればより好ましい。中間層５２，５３のアルミニウム組成が大きいと、製造工程において酸化により電流狭窄層５１を形成する際に、中間層５２，５３も電流狭窄層５１と同様に大幅に酸化されてしまい、供給される酸素の一部が中間層５２，５３の酸化に消費されるので、酸化速度の再現性が悪化してしまうおそれがあるからである。Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ混晶の酸化速度は、図２に示したようにアルミニウム組成ｙに依存するので、中間層５２，５３に含まれるアルミニウムの組成を０．９８以下、より好ましくは０．９以下とすることにより、酸化により電流狭窄層５１を形成する際に、ＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓ混晶よりなる未酸化層の酸化速度と、中間層５２，５３との酸化速度との間に約１０倍以上の差を生じさせ、中間層５２，５３を実質的に酸化させないようにすることができる。ここで、図２は、Ａｌ_yＧａ_1-yＡｓ酸化速度のアルミニウム組成依存性を調べた実験結果を表したものである。

なお、電流狭窄層５１を形成する際に中間層５２，５３を全く酸化させないようにすることは実際には困難であり、例えば図３に示したように、中間層５２，５３は、電流狭窄層５１の導電領域５１Ａおよび非導電領域５１Ｂの一部に対応して中間導電領域５２Ａ，５３Ａを有すると共に、それらの両側に、電流狭窄層５１の非導電領域５１Ｂの一部に対応した中間非導電領域５２Ｂ，５３Ｂを有していてもよい。

また、中間導電領域５２Ａ，５３Ａの構成材料は、例えば上述した中間層５２，５３と同様であり、中間非導電領域５２Ｂ，５３Ｂの構成材料は、例えば上述した電流狭窄層５１の非導電領域５１Ｂと同様である。

バッファ層２１ないしｐ側コンタクト層４２の表面および側面には、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）よりなる絶縁膜１１が形成されている。絶縁膜１１には、中央の突部の上面に開口が設けられている。

絶縁膜１１の表面には、ｐ側電極６１が形成されている。ｐ側電極６１は、例えばチタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）が順次積層された構造を有しており、絶縁膜１１の開口を介してｐ側コンタクト層４２と電気的に接続されている。本実施の形態では、上述したように中央の突部の幅Ｗｓｔが広く、電流狭窄層５１の非導電領域５１Ｂにより電流狭窄を行うようにしているので、ｐ側コンタクト層４２とｐ側電極６１との接触面積を広くすることが可能であり、その接触面積はできるだけ広くすることが好ましい。接触抵抗を低くし、駆動電圧を低くすることができるからである。

基板１０の裏面側には、ｎ側電極６２が形成されている。ｎ側電極６２は、例えばＡｕＧｅ：Ｎｉおよび金（Ａｕ）を順次積層して熱処理により合金化した構造を有しており、基板１１と電気的に接続されている。

更に、この半導体レーザでは、共振器方向において対向する一対の側面が共振器端面となっており、一対の共振器端面には一対の反射鏡膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。これら一対の反射鏡膜のうち一方は低反射率となるように、他方は高反射率となるように反射率がそれぞれ調整されている。これにより、活性層３０において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率側の反射鏡膜からレーザビームＬＢとして積層方向Ａに対して垂直な方向に出射するようになっている。

この半導体レーザは、次のようにして製造することができる。

図４ないし図７は本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表すものである。まず、図４（Ａ）に示したように、例えば、上述した厚さおよび材料よりなる基板１０を用意し、この基板１０上に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属気相成長）法により、バッファ層２１，ｎ型クラッド層２２，活性層３０および第１ｐ型クラッド層４１Ａを順次成長させる。

次いで、同じく図４（Ａ）に示したように、第１ｐ型クラッド層４１Ａの上に、上述したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる中間層５２，未酸化層７１および中間層５３を形成する。続いて、この中間層５３の上に、上述した厚さおよび材料よりなる第２ｐ型クラッド層４１Ｂおよびｐ側コンタクト層４２を順次成長させる。

次いで、図４（Ｂ）に示したように、例えば、ｐ側コンタクト層４２の上に二酸化ケイ素よりなるマスク層７２およびフォトレジスト層７３を形成し、このフォトレジスト層７３を利用してフォトリソグラフィ技術によりマスク層７２を選択的に除去し、ｐ側コンタクト層４２を露出させる。

続いて、図５（Ａ）に示したように、例えば、マスク層７２の開口部から、反応性イオンエッチングなどにより、ｐ側コンタクト層４２，第２ｐ型クラッド層４１Ｂ，中間層５３，未酸化層７１，中間層５２，第１ｐ型クラッド層４１Ａ，活性層３０，ｎ型クラッド層２２およびバッファ層２１を、基板１０に達するまで選択的に除去して、三本の帯状の突部を形成する。このとき、溝の深さは、プロセスマージンを考えて、中央の突部の側面に未酸化層７１より例えば０．５μｍ程度下まで露出させることが好ましい。また、中央の突部の幅Ｗｓｔを、上述したように例えば３μｍ以上５０μｍ以下、更には５μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。このようにすれば、ｐ側コンタクト層４２とｐ側電極６１との接触面積を広くして接触抵抗を低くし、駆動電圧を低くすることができるからである。そののち、フォトレジスト層７３を除去する。

フォトレジスト層７３を除去したのち、図５（Ｂ）に示したように、例えば水蒸気中で加熱することにより未酸化層７１の一部を酸化させ、酸化されていない導電領域５１Ａおよび酸化された非導電領域５１Ｂを有する電流狭窄層５１を形成する。これにより、電流狭窄層５１を間にして中間層５２，５３が積層配置された電流狭窄部５０が形成される。

電流狭窄部５０を形成したのち、図６（Ａ）に示したように、マスク層７２を除去し、図６（Ｂ）に示したように、基板１０の全面にわたって、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる絶縁膜１１を形成する。

絶縁膜１１を形成したのち、図７（Ａ）に示したように、絶縁膜１１の上に図示しないフォトレジスト層を形成して例えばフォトリソグラフィによりパターニングし、このフォトレジスト層をマスクとして例えば化学エッチャントによるエッチングまたはドライエッチングにより絶縁膜１１を選択的に除去して、中央の突部の上面に開口を形成する。そののち、図示しないフォトレジスト層を除去する。

絶縁膜１１に開口を形成したのち、図７（Ｂ）に示したように、基板１０の上全面に、例えば真空蒸着法によりチタン，白金および金を順次積層し、合金化して、ｐ側電極６１を形成する。ｐ側電極６１を形成したのち、基板１０を例えば１５０μｍ程度の厚さとなるように研削し、同じく図７（Ｂ）に示したように、ｐ側電極６１と同様にして、基板１０１１の反対側の全面に、例えば真空蒸着法により金，ＡｕＧｅおよび金を順次積層し、合金化してｎ側電極６２を形成する。

ｎ側電極６２およびｐ側電極６１を形成したのち、基板１０を所定の大きさに整え、共振器長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図１に示した半導体レーザが完成する。

この半導体レーザでは、ｎ側電極６２とｐ側電極６１との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層５１の非導電領域５１Ｂにより電流狭窄され、活性層３０の電流注入領域３０Ａに電流が注入されて、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、図示しない一対の反射鏡膜により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームＬＢとして外部に射出される。ここでは、電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に中間層５２，５３が設けられているので、異なるＶ族元素を含む電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に混晶が形成されることが防止され、酸化の再現性が高くなっている。よって、安定した電気特性を得ることができる。

このように本実施の形態では、電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に、緩衝層としての中間層５２，５３を介在させるようにしたので、異なるＶ族元素を含む電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａおよび第２ｐ型クラッド層４１Ｂとが直に接触することによりそれらの界面に混晶が形成されることを防止し、酸化の再現性を高めることができる。よって、安定した電気特性を得ることができる。また、酸化により活性層に加わる歪の効果の再現性を向上させることができるので、偏波面の制御性を高めることができる。

更に、本発明の具体的な実施例について説明する。

（実施例）
上記実施の形態と同様にして、半導体レーザを作製した。その際、Ｎ₂にバブリングされた水蒸気により未酸化層７１を酸化させて電流狭窄層５１を形成し、酸化温度４５０℃、流量は１ｌ／ｍｉｎ、酸化時間は１０ｍｉｎとした。同一酸化条件で更に２個の半導体レーザを作製した。得られた３個の半導体レーザ（サンプル１〜３）について、非導電領域５１Ｂの幅ｗ１を計測した。その結果を表１に示す。

（比較例）
図１７に示した従来構造の半導体レーザ、すなわち、第１ｐ型クラッド層１１５Ａと第２ｐ型クラッド層１１５Ｂの間に電流狭窄層１２０のみを配置し、中間層を設けないものを作製した。酸化の条件は実施例と同様にして、３個の半導体レーザを作製した。得られた３個の半導体レーザ（サンプル１〜３）について、上記実施例と同様にして非導電領域１５１Ｂの幅ｗ０を計測した。その結果を表１に併せて示す。

表１から分かるように、実施例によれば、比較例に比べて非導電領域の幅のばらつきが小さく、再現性に優れていた。すなわち、電流狭窄層５１と第１ｐ型クラッド層４１Ａまたは第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に中間層５２，５３を設けるようにすれば、酸化による電流狭窄層５１の再現性を向上させることができることが分かった。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、活性層３０の構成材料は、ＩＩＩ族元素のうちアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１種と、Ｖ族元素のうちリン（Ｐ）とを含む他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、例えばＡｌＧａＩｎＰ混晶でもよい。

また、上記実施の形態および実施例では、電流狭窄部５０が、電流狭窄層５１と、電流狭窄層５１を間にして積層配置された２層の中間層５２，５３とを含む３層の積層構造を有する場合について説明したが、電流狭窄部５０は、これら３層のほかに他の層を含む４層以上の積層構造を有していてもよい。

更に、中間層５２，５３は、必ずしも電流狭窄層５１の上下両側にある必要はない。例えば第１ｐ型クラッド層４１Ａまたは第２ｐ型クラッド層４１Ｂのいずれかを、アルミニウム組成がそれほど大きくないＡｌＧａＡｓ混晶により構成する場合には、ＡｌＧａＡｓ側の中間層を省略し、ＡｌＧａＩｎＰ側にのみ中間層を設けるようにすればよい。

加えて、上記実施の形態および実施例では、電流狭窄部５０を、第１ｐ型クラッド層４１Ａと第２ｐ型クラッド層４１Ｂとの間に設けた場合について説明したが、電流狭窄部５０は他の位置に設けてもよい。例えば、図８に示したように、ｐ型クラッド層４１と活性層３０との間に設けてもよい。

更にまた、例えば、上記実施の形態および実施例では、半導体レーザの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。例えば、ｎ型クラッド層２２と活性層３０との間、および活性層３０と第１ｐ型クラッド層４１Ａとの間に、光閉じ込めのためのガイド層を設けるようにしてもよい。この場合にも、電流狭窄部５０は、ｐ型クラッド層の途中に設けてもよいし、ｐ側ガイド層の途中、ｐ側ガイド層とｐ型クラッド層との間、ｐ側ガイド層と活性層との間など、他の位置に設けてもよい。

更に、上記実施の形態および実施例では、端面発光型の半導体レーザを例に挙げて説明したが、垂直共振器型（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）といわれる面発光型の半導体レーザについても同様に適用することができる。図９にその一構成例を示す。この半導体レーザは、例えば、ｎ型ＧａＡｓよりなる基板２１０の表側に、ＡｌＩｎＰ混晶層とＡｌＧａＩｎＰ混晶層とを交互に積層したｎ型多層反射膜２２１、ＧａＩｎＰ混晶層とＡｌＧａＩｎＰ混晶層とを交互に積層した多重量子井戸構造を有する活性層２３０、ＡｌＩｎＰ混晶層とＡｌＧａＩｎＰ層とを交互に積層したｐ型多層反射膜２４１、およびｐ型ＧａＡｓよりなるｐ側コンタクト層２４２を順に積層し、ｐ型多層反射膜２４１中に電流狭窄部５０を設けたものである。ｐ側コンタクト層２４２には、絶縁膜（図示せず）に設けられた開口を介してｐ側電極２６１が設けられており、基板２１０の裏側にはｎ側電極２６２が設けられている。

電流狭窄部５０は、上記実施の形態と同様に、電流狭窄層５１を有すると共に、この電流狭窄層５１とｐ型多層反射膜２４１との間に中間層５２，５３を有している。電流狭窄層５１の導電領域５１Ａおよび活性層２３０の電流注入領域２３０Ａは円形に形成され、非導電領域５１Ｂは導電領域５１Ａの周囲に環状に形成されている。活性層２３０で発生した光は、活性層２３０と電流狭窄部５０との積層方向と同一方向に、レーザビームＬＢとして出射するようになっている。

なお、電流狭窄部５０は、図１０に示したように、活性層２３０とｐ型多層反射膜２４１との間に設けられていてもよい。

また、このように活性層２３０とｐ型多層反射膜２４１との間に電流狭窄部５０を設ける場合、ｐ型多層反射膜２４１がＡｌＧａＡｓ混晶などのリンを含まない材料により構成されていれば、図１１に示したように、電流狭窄層５１と活性層２３０との間にのみ中間層５２を設ければよく、電流狭窄層５１とｐ型多層反射膜２４１との間の中間層は省略することができる。なお、ＡｌＧａＡｓ系材料よりなる多層反射膜としては、例えば、ＡｌＡｓ層とＡｌ_0.5ＧａＡｓ混晶層とを交互に積層したものが挙げられる。

更に、本発明は、図９ないし図１１に示した構成のものに限られず、他の構成を有する面発光型の半導体レーザにも適用可能である。例えば図１２に示したように、基板２１０の表側に、ｎ型多層反射膜２２１、ＡｌＧａＩｎＰ混晶よりなる第１ガイド層２２２、活性層２３０、ＡｌＧａＩｎＰ混晶よりなる第２ガイド層２４３、ｐ型多層反射膜２４１およびｐ側コンタクト層２４２を順に積層し、第２ガイド層２４３中に電流狭窄部５０を設けるようにしてもよい。

加えて、この場合、電流狭窄部５０は、図１３に示したように、第２ガイド層２４３とｐ型多層反射膜２４１との間に設けるようにしてもよいし、図１４に示したように、活性層２３０と第２ガイド層２４３との間に設けるようにしてもよい。更にまた、第２ガイド層２４３またはｐ型多層反射膜２４１の構成材料によっては、電流狭窄層５１と第２ガイド層２４３との間の中間層、または電流狭窄層５１とｐ型多層反射膜２４１との間の中間層を省略することができる。

本発明による半導体発光素子は、例えば、光ファイバ通信あるいは光配線の光源、レーザプリンタの光源、または光ディスク用途に適用することができる。

本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す斜視図である。ＡｌＧａＡｓ混晶の酸化速度のアルミニウム組成依存性を表す図である。図１に示した半導体レーザの変形例を表す断面図である。図１に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す断面図である。図４に続く工程を表す断面図である。図５に続く工程を表す断面図である。図６に続く工程を表す断面図である。本発明の他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。本発明の更に他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。本発明の更に他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。本発明の更に他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。本発明の更に他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。本発明の更に他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。本発明の更に他の半導体レーザの構成を表す斜視図である。従来の半導体レーザの構成例を表す断面図である。従来の半導体レーザの他の構成例を表す断面図である。従来の半導体レーザの更に他の構成例を表す断面図である。

符号の説明

１０，２１０…基板、１１…絶縁膜、２０…第１半導体層、２１…バッファ層、２２…ｎ型クラッド層、３０，２３０…活性層、３０Ａ，２３０Ａ…電流注入領域、３０Ｂ…非電流注入領域、４０…第２半導体層、４１Ａ…第１ｐ型クラッド層、４１Ｂ…第２ｐ型クラッド層、４２，２４２…ｐ側コンタクト層、５０…電流狭窄部、５１…電流狭窄層、５１Ａ…導電領域、５１Ｂ…非導電領域、６１，２６１…ｐ側電極、６２，２６２…ｎ側電極、７１…未酸化層、７２…マスク層、７３…フォトレジスト層，２２１…ｎ型多層反射膜、２４１…ｐ型多層反射膜

Claims

基板上に、第１半導体層，活性層および第２半導体層を含む積層構造を有し、前記第２半導体層中または前記活性層と前記第２半導体層との間に、前記活性層の電流注入領域を制限する電流狭窄部を備えた半導体発光素子であって、
前記電流狭窄部は、前記活性層の電流注入領域に対応した導電領域および前記活性層の電流注入領域以外の領域に対応した非導電領域を有する電流狭窄層と、前記電流狭窄層と前記第２半導体層または前記活性層との間に設けられ、前記両層間での混晶の発生を抑制する中間層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子。
前記第２半導体層または前記活性層は、３Ｂ族元素のうちアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１種と、５Ｂ族元素のうち少なくともリン（Ｐ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成され、
前記中間層は、３Ｂ族元素のうちのアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）のうちの少なくとも１種と、５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成され、
前記電流狭窄層の導電領域は、３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ）と、５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成され、
前記電流狭窄層の非導電領域は、アルミニウム（Ａｌ）を含む絶縁性酸化物により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記第２半導体層はＡｌＧａＩｎＰ混晶により構成され、前記活性層はＡｌＧａＩｎＰ混晶またはＧａＩｎＰ混晶により構成され、前記中間層はＡｌＧａＡｓ混晶により構成され、前記電流狭窄層の導電領域はＡｌＡｓにより構成され、前記電流狭窄層の非導電領域は、アルミニウム（Ａｌ）を含む絶縁性酸化物により構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記中間層に含まれるアルミニウムの組成は、０．４以上である
ことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
前記中間層に含まれるアルミニウムの組成は、０．９以下である
ことを特徴とする請求項３記載の半導体発光素子。
前記活性層で発生した光は、前記活性層と前記電流狭窄部との積層方向に対して垂直な方向に出射する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記電流狭窄層の導電領域および前記活性層の電流注入領域は帯状に形成され、前記非導電領域は前記導電領域の両側に帯状に形成された
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記活性層で発生した光は、前記活性層と前記電流狭窄層との積層方向と同一方向に出射する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
前記電流狭窄層の導電領域および前記活性層の電流注入領域は円形に形成され、前記非導電領域は前記導電領域の周囲に環状に形成された
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。