JP3519990B2 - 発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体レーザ、発光
ダイオード等の発光素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高密度・大容量の光ディスクシス
テムに用いられる記録或いは再生用の光源として、青色
又は紫色の光を発するＧａＮ系半導体レーザ素子の研究
開発が行われている。

【０００３】このＧａＮ系半導体レーザ素子やＧａＮ系
発光ダイオードでは、ＩｎＧａＮを発光層として用いて
いるが、ＩｎＧａＮは結晶成長すると、成長後にＩｎＧ
ａＮを構成する原子、特にＩｎ及びＮが脱離するため、
発光層の結晶性が低下し、発光効率が低下するという問
題がある。

【０００４】また、ＩｎＧａＮからなる発光層を成長し
た後に、ＡｌＧａＮからなるキャップ層を形成した半導
体レーザが提案されている。この構造の半導体レーザで
は、発光層を形成した後においては、発光層はその上に
形成されるキャップ層によりＩｎ、Ｎ等の構成原子の脱
離は抑えられる。

【０００５】しかしながら、このＡｌＧａＮのキャップ
層を用いた構成のものにおいても、発光層が量子井戸構
造の場合、発光層を成長した後の発光層表面からのＩ
ｎ、Ｎ等の構成原子の脱離は抑えることは出来るが、量
子井戸構造の発光層を形成している際、例えばバリア層
を形成している際に、その前に形成した井戸層から構成
原子が脱離するため、発光層中のＩｎ、Ｎ等の構成原子
の脱離を十分に抑えることは出来ないという問題があ
る。

【０００６】また、発光層が量子井戸構造のものにおい
て、バリア層にＡｌやＢを含有させた発光素子が、例え
ば特開平１０−２９４５２９号公報等に示されている。

【０００７】この公報の構造のものでは、バリア層にＩ
ｎ及びＮとの結合力が強いＡｌやＢが含有されているた
め、井戸層を形成した後、バリア層を形成する際に、井
戸層からＩｎやＮ等の構成原子が脱離することは防止さ
れる。

【０００８】しかしながら、上記公報の構造のものにお
いても、井戸層からのＩｎやＮ等の構成原子の脱離を十
分に防止するために、バリア層のＡｌやＢの組成を多く
した場合、井戸層とバリア層との格子定数の差が大きく
なり、バリア層上に形成される井戸層の結晶性が悪くな
るという問題がある。

【０００９】また、井戸層に、バリア層と同程度にＡｌ
やＢを含有させることにより、上述の格子定数の差によ
る問題は解消するが、この場合、井戸層でのキャリアの
再結合は減少し、発光効率が悪化するという問題があ
る。

【００１０】また、従来の発光素子では、発光層にＩｎ
が含有されているため、発光層の格子定数が大きくな
り、ピエゾ効果により、発光層のエネルギーバンドの構
造が歪み、発光層に注入された電子が井戸層で再結合せ
ずに、ｐ型の半導体層側に漏れやすくなるという問題が
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、量子井戸構造の発光層
を有する発光素子において、発光層からＩｎ、Ｎ等の構
成原子の脱離を抑え、しかも井戸層の結晶性が悪化する
ことを抑え、しかも良好な発光が可能な発光素子及びそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【００１２】また、本発明は、発光層に注入された電子
がｐ型の半導体層側に漏れることを抑制した発光素子を
提供することを目的とするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発光素子
は、井戸層が該井戸層の下側に位置する第１バリア層と
該井戸層の上側に位置する第２バリア層とにより挟まれ
た構造の発光層を有し、前記井戸層及び第１、第２バリ
ア層がＩｎとＮとを含有する発光素子において、前記第
１バリア層及び第２バリア層はＡｌを含有し、前記第１
バリア層よりも前記第２バリア層の方がＡｌの組成比が
大きいことを特徴とする。

【００１４】このような第１の発光素子の構成では、発
光層中にＩｎ及びＮとの結合力が強いＡｌを含有する第
１、第２バリア層が存在するため、発光層中におけるＩ
ｎ及びＮの脱離が防止される。

【００１５】具体的には、第１バリア層がＡｌを含有す
ることにより、第１バリア層自体からのＩｎ、Ｎ等の構
成原子の脱離が抑制され、第１バリア層自体の結晶性の
劣化が抑えられ、それに伴い、その上に形成される井戸
層の結晶性の劣化も抑えられる。

【００１６】また、第２バリア層がＡｌを含有すること
により、井戸層上に形成される第２バリア層がＩｎ、Ｎ
等の構成原子の脱離が抑制された層となるため、井戸層
からＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層を通って脱離
することが抑えられる。

【００１７】また、第１バリア層よりも第２バリア層の
方がＡｌの組成比が大きいため、井戸層からＩｎ、Ｎ等
の構成原子が第２バリア層を通って脱離することが一層
抑制される。

【００１８】しかも、井戸層の下地となる第１バリア層
は、第２バリア層に比べＡｌの組成比が小さいため、井
戸層にＡｌを多く含有させること無しに、井戸層と第１
バリア層との格子定数の差を小さくすることが出来、井
戸層の結晶性の悪化は抑えられる。

【００１９】また、上述の第１の発光素子では、発光層
の下側の半導体層がｎ型半導体層で、発光層の上側の半
導体層がｐ型半導体層である場合、井戸層のｐ型半導体
層側に第２バリア層が位置する。第２バリア層はＡｌを
含有するためバンドギャップが大きくなる。このため、
電子が井戸層から障壁層を乗り越えて、ｐ型半導体層側
に漏れることが、第２バリア層により抑制される。

【００２０】また、本発明の第１の発光素子では、発光
層は、複数の井戸層を有し、複数の井戸層のうち一組の
井戸層の間に形成されたバリア層が、基板側から順に第
２バリア層、第１バリア層が積層された構造である。

【００２１】この場合、発光層が複数の井戸層を有する
場合であっても、井戸層の基板側には第１バリア層が存
在し、井戸層の基板と反対側には第２バリア層が存在す
る。このため、発光層が多重量子井戸構造であっても、
井戸層はＡｌの組成比が小さい第１バリア層上に形成さ
れる。

【００２２】また、本発明の第１の発光素子では、第１
バリア層よりも第２バリア層の厚みを薄くすることによ
り、第２バリア層のＡｌ組成比は比較的自由に設定で
き、第１バリア層と第２バリア層との厚みが等しい場合
に比べ、第２バリア層のＡｌ組成比を大きくすることが
出来、井戸層からＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層
を通って脱離することが一層抑制される。

【００２３】また、本発明の第１の発光素子では、第１
バリア層の厚みが井戸層の厚みの１〜４倍であれば、Ａ
ｌ組成の少ない第１バリア層により十分な障壁作用が得
られ、その分、第２バリア層の厚みを薄くすることが出
来、第２バリア層のＡｌ組成を増加させることが可能と
なる。

【００２４】また、本発明の第１の発光素子では、井戸
層がＡｌを含有していないため、井戸層は間接遷移型と
はならず、キャリアの再結合は減少せず、発光効率は良
好な状態を保つ。

【００２５】また、本発明の第１の発光素子では、井戸
層及び第１、第２バリア層がＩｎ、Ｇａ、Ｎを有するた
め、発光層から青色又は紫色の光が効率良く発光する。

【００２６】また、本発明の第１の発光素子の製造方法
は、基板上にＩｎとＡｌとＮとを含有する第１バリア層
を形成し、該第１バリア層上にＩｎとＮとを含有する井
戸層を形成し、該井戸層上にＩｎとＡｌとＮとを含有す
る第２バリア層を形成することにより、第１、第２バリ
ア層及び井戸層からなる発光層を形成することを特徴と
する。

【００２７】このような製造方法では、発光層中にＩｎ
及びＮとの結合力が強いＡｌを含有する層が存在するた
め、発光層中におけるＩｎ及びＮの脱離が防止される。

【００２８】具体的には、第１バリア層がＡｌを含有す
るため、井戸層を形成している際に、第１バリア層自体
からＩｎ、Ｎ等の構成原子が脱離することが抑制され、
第１バリア層自体の結晶性の劣化が抑えられ、それに伴
い、その上に形成される井戸層の結晶性の劣化も抑えら
れる。

【００２９】また、第２バリア層がＡｌを含有するた
め、井戸層上に形成される第２バリア層がＩｎ、Ｎ等の
構成原子の脱離が抑制された層となるため、第２バリア
層を形成している際に、井戸層からＩｎ、Ｎ等の構成原
子が第２バリア層を通って脱離することが抑えられる。

【００３０】また、第１バリア層よりも第２バリア層の
方がＡｌの組成比が大きいため、井戸層からＩｎ、Ｎ等
の構成原子が第２バリア層を通って脱離することが一層
抑制される。

【００３１】しかも、井戸層の下地となる第１バリア層
は、第２バリア層に比べＡｌの組成比が小さいため、井
戸層にＡｌを多く含有させること無しに、井戸層と第１
バリア層との格子定数の差を小さくすることが出来、第
１バリア層上に形成される井戸層の結晶性の悪化は抑え
られる。

【００３２】本発明の第２の発光素子は、井戸層が該井
戸層の下側に位置する第１バリア層と該井戸層の上側に
位置する第２バリア層とにより挟まれた構造の発光層を
有し、前記井戸層及び第１、第２バリア層がＩｎとＮと
を含有する発光素子において、前記第１バリア層及び第
２バリア層はＢを含有し、前記第１バリア層よりも前記
第２バリア層の方がＢの組成比が大きいことを特徴とす
る。

【００３３】このような第２の発光素子の構成では、発
光層中にＩｎ及びＮとの結合力が強いＢを含有する第
１、第２バリア層が存在するため、発光層中におけるＩ
ｎ及びＮの脱離が防止される。

【００３４】具体的には、第１バリア層がＢを含有する
ことにより、第１バリア層自体からのＩｎ、Ｎ等の構成
原子の脱離が抑制され、第１バリア層自体の結晶性の劣
化が抑えられ、それに伴い、その上に形成される井戸層
の結晶性の劣化も抑えられる。

【００３５】また、第２バリア層がＢを含有することに
より、井戸層上に形成される第２バリア層がＩｎ、Ｎ等
の構成原子の脱離が抑制された層となるため、井戸層か
らＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層を通って脱離す
ることが抑えられる。

【００３６】また、第１バリア層よりも第２バリア層の
方がＢの組成比が大きいため、井戸層からＩｎ、Ｎ等の
構成原子が第２バリア層を通って脱離することが一層抑
制される。

【００３７】しかも、井戸層の下地となる第１バリア層
は、第２バリア層に比べＢの組成比が小さいため、井戸
層にＢを多く含有させること無しに、井戸層と第１バリ
ア層との格子定数の差を小さくすることが出来、井戸層
の結晶性の悪化は抑えられる。

【００３８】また、ＢとＮとの結合力はＡｌとＮとの結
合力よりも強いため、上述した第１、第２バリア層及び
井戸層からのＩｎ、Ｎ等の構成原子の脱離防止は、上記
第１の発光素子よりも効果的である。

【００３９】また、上述の第２の発光素子では、発光層
の下側の半導体層がｎ型半導体層で、発光層の上側の半
導体層がｐ型半導体層である場合、井戸層のｐ型半導体
層側に第２バリア層が位置する。第２バリア層はＢを含
有するためバンドギャップが大きくなる。このため、電
子が井戸層から障壁層を乗り越えて、ｐ型半導体層側に
漏れることが、第２バリア層により抑制される。

【００４０】また、本発明の第２の発光素子では、発光
層は、複数の井戸層を有し、複数の井戸層のうち一組の
井戸層の間に形成されたバリア層が、基板側から順に第
２バリア層、第１バリア層が積層された構造である。

【００４１】この場合、発光層が複数の井戸層を有する
場合であっても、井戸層の基板側には第１バリア層が存
在し、井戸層の基板と反対側には第２バリア層が存在す
る。このため、発光層が多重量子井戸構造であっても、
井戸層はＢの組成比が小さい第１バリア層上に形成され
る。

【００４２】また、本発明の第２の発光素子では、第１
バリア層よりも第２バリア層の厚みを薄くすることによ
り、第２バリア層のＢ組成比は比較的自由に設定でき、
第１バリア層と第２バリア層との厚みが等しい場合に比
べ、第２バリア層のＢ組成比を大きくすることが出来、
井戸層からＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層を通っ
て脱離することが一層抑制される。

【００４３】また、本発明の第２の発光素子では、第１
バリア層の厚みが井戸層の厚みの１〜４倍であれば、Ｂ
組成の少ない第１バリア層により十分な障壁作用が得ら
れ、その分、第２バリア層の厚みを薄くすることが出
来、第２バリア層のＢ組成を増加させることが可能とな
る。

【００４４】また、本発明の第２の発光素子では、井戸
層がＢを含有していないため、井戸層は間接遷移型とは
ならず、キャリアの再結合は減少せず、発光効率は良好
な状態を保つ。

【００４５】また、本発明の第２の発光素子では、井戸
層及び第１、第２バリア層がＩｎ、Ｇａ、Ｎを有するた
め、発光層から青色又は紫色の光が効率良く発光する。

【００４６】また、本発明の第２の発光素子の製造方法
は、基板上にＩｎとＢとＮとを含有する第１バリア層を
形成し、該第１バリア層上にＩｎとＮとを含有する井戸
層を形成し、該井戸層上にＩｎとＢとＮとを含有する第
２バリア層を形成することにより、第１、第２バリア層
及び井戸層からなる発光層を形成することを特徴とす
る。

【００４７】このような製造方法では、発光層中にＩｎ
及びＮとの結合力が強いＢを含有する層が存在するた
め、発光層中におけるＩｎ及びＮの脱離が防止される。

【００４８】具体的には、第１バリア層がＢを含有する
ため、井戸層を形成している際に、第１バリア層自体か
らＩｎ、Ｎ等の構成原子が脱離することが抑制され、第
１バリア層自体の結晶性の劣化が抑えられ、それに伴
い、その上に形成される井戸層の結晶性の劣化も抑えら
れる。

【００４９】また、第２バリア層がＢを含有するため、
井戸層上に形成される第２バリア層がＩｎ、Ｎ等の構成
原子の脱離が抑制された層となるため、第２バリア層を
形成している際に、井戸層からＩｎ、Ｎ等の構成原子が
第２バリア層を通って脱離することが抑えられる。

【００５０】また、第１バリア層よりも第２バリア層の
方がＢの組成比が大きいため、井戸層からＩｎ、Ｎ等の
構成原子が第２バリア層を通って脱離することが一層抑
制される。

【００５１】しかも、井戸層の下地となる第１バリア層
は、第２バリア層に比べＢの組成比が小さいため、井戸
層にＢを多く含有させること無しに、井戸層と第１バリ
ア層との格子定数の差を小さくすることが出来、第１バ
リア層上に形成される井戸層の結晶性の悪化は抑えられ
る。

【００５２】また、ＢとＮとの結合力はＡｌとＮとの結
合力よりも強いため、上述した第１、第２バリア層及び
井戸層からのＩｎ、Ｎ等の構成原子の脱離防止は、上述
の第１の発光素子の製造方法よりも効果的である。

【００５３】また、本発明の第３の発光素子は、発光層
がｎ型半導体層とｐ型半導体層との間に形成され、発光
層が、井戸層と、井戸層よりも前記ｎ型半導体層側に位
置する第１バリア層と、井戸層よりもｐ型半導体層側に
位置する第２バリア層とを有し、井戸層及び第１、第２
バリア層がＩｎとＮとを含有する発光素子において、第
１バリア層及び第２バリア層はＡｌ或いはＢを含有し、
第１バリア層よりも第２バリア層の方がＡｌ或いはＢの
組成比が大きいことを特徴とする。

【００５４】このような第３の発光素子の構成では、井
戸層よりもｐ型半導体層側に位置する第２バリア層のバ
ンドギャップが大きくなるので、電子が井戸層から障壁
層を乗り越えて、ｐ型半導体層側に漏れることが、第２
バリア層により抑制される。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００５６】図１は本発明の実施の形態である第１実施
例の半導体レーザ装置の構成を示す断面図である。

【００５７】この第１実施例の半導体レーザ装置は、リ
ッジ導波型の半導体レーザ装置であり、サファイア基板
１のｃ面上に、ＭＯＣＶＤ法により、アンドープのｉ−
Ａｌ _0.5Ｇａ_0.5Ｎからなる厚さ３００Åのバッファ層
２、厚さ２μｍのアンドープのｉ−ＧａＮ層３、厚さ３
μｍのＳｉドープのｎ−ＧａＮ層４、Ｓｉドープのｎ−
Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなる厚さ０．１μｍのｎ−クラッ
ク防止層５、Ｓｉドープのｎ−Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎから
なる厚さ０．７μｍのｎ−クラッド層６、後述する量子
井戸構造の発光層１４、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎからなる厚さ０．７μｍのｐ−クラッド層８、Ｍ
ｇドープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍのｐ−コ
ンタクト層９が順に積層された半導体ウエハにより構成
されている。この半導体ウエハには、反応性イオンエッ
チング又は反応性イオンビームエッチングによりｐ−ク
ラッド層８の所定の深さまで除去されてストライプ状の
リッジ部１０が形成され、同様のエッチングによりｎ−
ＧａＮ層４の所定の深さまで除去されて電極形成面１１
が形成されている。リッジ部１０の両側面、ｐ−クラッ
ド層８の平坦面、ｐ−クラッド層８の側面からｎ−クラ
ッド層４の側面、及びｎ−クラッド層４の電極形成面の
うち実際に電極が形成される部分を除いた部分にはＳｉ
Ｏ₂等よりなる絶縁膜１２が形成され、ｐ−コンタクト
層９の上面にはｐ−電極１３１が形成され、ｎ−クラッ
ド層４の電極形成面１１にはｎ−電極１３２が形成され
ている。

【００５８】図２はこの第１実施例の半導体レーザ装置
における発光層１４の構造を示す断面図、図３は発光層
１４のエネルギーバンドを示す図であり、下側（サファ
イア基板１側）より順にＳｉドープのｎ−ＧａＮからな
る厚さ０．１μｍの第１ガイド層１４１Ａ、Ｓｉドープ
のｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.92Ａｌ_0.03Ｎからなる厚さ３ｎｍ
の第１バリア層１４２、Ｓｉドープのｎ−Ｉｎ_0.13Ｇａ
_0.87Ｎからなる厚さ３ｎｍの井戸層１４３、Ｓｉドープ
のｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.90Ａｌ_0.05Ｎからなる厚さ３ｎｍ
の第２バリア層１４４、Ｍｇドープのｐ−ＧａＮからな
る厚さ０．１μｍの第２ガイド層１４１Ｂが順に積層さ
れた井戸層の数が１である量子井戸構造である。

【００５９】このような構造の発光層１４では、井戸層
１４３はＡｌを含有するバリア層１４２、１４４により
挟まれており、このようなＡｌを含有するバリア層１４
２、１４４では、ＡｌはＩｎ及びＮとの結合力が強いた
め、Ｉｎ及びＮはバリア層１４２、１４４から脱離し難
い。即ち、井戸層７３上には直ぐにＡｌを含有し、Ｉ
ｎ、Ｎ等の構成原子が脱離し難いバリア層１４４が形成
されるため、井戸層１４３からＩｎ、Ｎ等の構成原子が
バリア層１４４を通って脱離することが抑制される。ま
た、井戸層１４３の下側のバリア層１４２もＩｎ、Ｎ等
の構成原子が脱離し難く、結晶性の劣化が抑えられるた
め、その上に形成される井戸層１４３の結晶性の劣化も
抑制される。

【００６０】また、この第１実施例の場合、井戸層１４
３の上面に形成される第２バリア層１４４の方が井戸層
１４３の下面側の第１バリア層１４２よりもＡｌの組成
比が大きくなっており、第２バリア層１４４からのＩ
ｎ、Ｎ等の構成原子の脱離が一層抑えられているため、
井戸層１４３からＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層
１４４を通って脱離することが一層抑制される。

【００６１】しかも、井戸層１４３の下地となる第１バ
リア層１４２は、第２バリア層１４４よりも、Ｂの組成
比が小さく、その上に形成される井戸層１４３との格子
定数の差も小さくなり、井戸層１４３の結晶性の悪化は
抑えられる。

【００６２】また、井戸層１４３よりもｐ−クラッド層
８側の第２バリア層１４４がＡｌを含有するため、図３
に示すように、バンドギャップが大きくなる。このた
め、井戸層１４３に注入された電子が第２バリア層１４
４を乗り越えて、ｐ−クラッド層８側の漏れることが抑
制される。

【００６３】また、発光層７の井戸層の数は複数でもよ
く、例えば井戸層の数が３である第２実施例の場合、発
光層７は図４の断面図及び図５のエネルギーバンドを示
す図に示すように、下側（サファイア基板１側）より、
第１ガイド層１４１Ａ、第１バリア層１４２ａ、井戸層
１４３ａ、第２バリア層１４４ａ、第１バリア層１４２
ｂ、井戸層１４３ｂ、第２バリア層１４４ｂ、第１バリ
ア層１４２ｃ、井戸層１４３ｃ、第２バリア層１４４
ｃ、及び第２ガイド層１４１Ｂが順に積層形成された構
成である。尚、第１バリア層１４２ａ、１４２ｂ、１４
２ｃはＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.92Ａｌ_0.03Ｎか
らなる厚さ３ｎｍの層であり、井戸層１４３ａ、１４３
ｂ、１４３ｃはＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎか
らなる厚さ３ｎｍの層、第２バリア層１４４ａ、１４４
ｂ、１４４ｃはＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.90Ａｌ
_0.05Ｎからなる厚さ３ｎｍの層である。

【００６４】この第２実施例の場合においても、全ての
井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃが、Ａｌを含有す
るバリア層により挟まれているので、第１実施例と同様
に、各井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃは、Ｉｎ、
Ｎ等の構成原子が第２バリア層を通って脱離することは
抑制され、しかも結晶性の劣化も抑えられる。

【００６５】また、井戸層１４３ａと井戸層１４３ｂの
間、及び井戸層１４３ｂと井戸層１４３ｃの間のバリア
層は夫々、下側から第２バリア層１４４ａ、第１バリア
層１４２ｂの２層構造、下側から第２バリア層１４４
ｂ、第１バリア層１４２ｃの２層構造により構成されて
いる。このため、全ての井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１
４３ｃが、井戸層の上面に形成される第２バリア層の方
が井戸層の下面側の第１バリア層よりもＡｌの組成比が
大きくなっており、全ての井戸層１４３ａ、１４３ｂ、
１４３ｃにおいてＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層
を通って脱離することが一層抑制される。

【００６６】しかも、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４
３ｃの下地となる第１バリア層１４２ａ、１４２ｂ、１
４２ｃは、第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ
よりも、Ａｌの組成比が小さいため、その上に形成され
る井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃとの格子定数の
差は小さく、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃの結
晶性の悪化は抑えられる。

【００６７】また、井戸層１４３ａよりもｐ−クラッド
層８側の第２バリア層１４４ａ、井戸層１４３ｂよりも
ｐ−クラッド層８側の第２バリア層１４４ｂ、井戸層１
４３ｃよりもｐ−クラッド層８側の第２バリア層１４４
ｃが夫々Ａｌを含有するため、図５に示すように、バン
ドギャップが大きくなる。このため、井戸層１４３ａ、
１４３ｂ、１４３ｃに注入された電子が第２バリア層１
４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃを乗り越えて、ｐ−クラッ
ド層８側の漏れることが抑制される。

【００６８】尚、上述の第１、第２実施例において、第
１、第２バリア層のＡｌの組成比を大きくすれば、第
１、第２バリア層からのＩｎ、Ｎの脱離は一層抑制され
るが、発光層中のＡｌの組成比は大きくなり過ぎると、
発光層の屈折率が小さくなり過ぎて、レーザ発振に必要
な光閉じ込め作用が得られなくなるため、バリア層のＡ
ｌ組成比はクラッド層の屈折率及び発光層の各層の厚み
を考慮して設定する必要がある。また、井戸層の厚みは
１〜１５ｎｍに設定すればよく、光ガイド層と井戸層と
の間の第１バリア層或いは第２バリア層、及び各井戸層
間の第１、第２バリア層の合計の厚みは、井戸層の１〜
５倍程度に設定すればよい。

【００６９】また、上述の第２実施例の半導体レーザ装
置では、第１バリア層１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃと
第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃとの厚みが
等しい場合であるが、両者の厚みを異なるように構成し
ても良い。

【００７０】例えば、この両者の厚みが異なる第３実施
例の半導体レーザ装置の場合、図６の断面図及び図７の
エネルギーバンドを示す図に示すように、下側（サファ
イア基板１側）より、第１ガイド層１４１Ａ、第２バリ
ア層１４４、第１バリア層１４２ａ、井戸層１４３ａ、
第２バリア層１４４ａ、第１バリア層１４２ｂ、井戸層
１４３ｂ、第２バリア層１４４ｂ、第１バリア層１４２
ｃ、井戸層１４３ｃ、第２バリア層１４４ｃ、第１バリ
ア層１４２、及び第２ガイド層１４１Ｂが順に積層形成
された構成である。尚、第１バリア層１４２ａ、１４２
ｂ、１４２ｃはＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.92Ａｌ
_0.03Ｎからなる厚さ５ｎｍの層であり、井戸層１４３
ａ、１４３ｂ、１４３ｃはＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.13Ｇ
ａ_0.87Ｎからなる厚さ３ｎｍの層、第２バリア層１４
４、第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃはＳｉ
ドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.85Ａｌ_0.10Ｎからなる厚さ
１ｎｍの層である。

【００７１】この第３実施例の場合、井戸層１４３ａ、
１４３ｂ、１４３ｃの上面に接する第２バリア層１４４
ａ、１４４ｂ、１４４ｃの方が、井戸層１４３ａ、１４
３ｂ、１４３ｃの下面に接する第１バリア層１４２ａ、
１４２ｂ、１４２ｃよりも厚みを薄くし、第１バリア層
と第２バリア層との合計の厚みが、上述の第２実施例の
場合と同じになるように構成されている。即ち、この構
成では、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃの上面に
接する第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃの厚
みが薄くなるため、該第２バリア層１４４ａ、１４４
ｂ、１４４ｃにおけるＡｌの組成比を０．１０と大きく
することが可能となり、更に一層、第２バリア層１４４
ａ、１４４ｂ、１４４ｃからの構成原子の脱離を抑制す
ることが出来、井戸層のＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バ
リア層を通って脱離することが一層抑制される。

【００７２】しかも、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４
３ｃの下地となる第１バリア層１４２ａ、１４２ｂ、１
４２ｃは、第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ
よりも、Ａｌの組成比が小さいため、その上に形成され
る井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃとの格子定数の
差は小さく、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃの結
晶性の悪化は抑えられる。

【００７３】また、この第３実施例の構成では、第１光
ガイド層１４１Ａと井戸層１４３ａとの間に位置するバ
リア層、井戸層１４３ｃと第２光ガイド層１４１Ｂとの
間に位置するバリア層が夫々下側から順に、第２バリア
層１４４、第１バリア層１４２ａの２層構造、第２バリ
ア層１４４ｃ、第１バリア層１４２の２層構造により構
成されており、井戸層１４３ａと井戸層１４３ｂとの間
のバリア層、井戸層１４３ｂと井戸層１４３ｃとの間の
バリア層と同様の構成であるため、エネルギーバンドの
バランスが良好となる。

【００７４】また、第１バリア層１４２ａ、１４２ｂ、
１４２ｃの厚みは、前記井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１
４３ｃの厚みの１〜４倍の範囲内にあり、Ａｌ組成の少
ない第１バリア層により十分な障壁作用が得られ、その
分、第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃの厚み
を１ｎｍと薄くすることが出来、第２バリア層１４４
ａ、１４４ｂ、１４４ｃのＡｌ組成を０．１０と大きく
している。

【００７５】尚、上述の第３実施例において、第１、第
２バリア層のＡｌの組成比を大きくすれば、第１、第２
バリア層からのＩｎ、Ｎの脱離は一層抑制されるが、発
光層中のＡｌの組成比は大きくなり過ぎると、発光層の
屈折率が小さくなり過ぎて、レーザ発振に必要な光閉じ
込め作用が得られなくなるため、第１、第２バリア層の
Ａｌ組成比はクラッド層の屈折率及び発光層の各層の厚
みを考慮して設定する必要がある。また、井戸層の厚み
は１〜１５ｎｍに設定すればよく、バリア層の厚みは１
〜５倍程度に設定すればよい。また、井戸層の厚みは１
〜１５ｎｍに設定すればよく、光ガイド層と井戸層との
間の第１、第２バリア層の合計の厚み、及び各井戸層間
の第１、第２バリア層の合計の厚みは、井戸層の１〜５
倍程度に設定すればよい。

【００７６】また、第３実施例の発光素子では、井戸層
１４３ａよりもｐ−クラッド層８側の第２バリア層１４
４ａ、井戸層１４３ｂよりもｐ−クラッド層８側の第２
バリア層１４４ｂ、井戸層１４３ｃよりもｐ−クラッド
層８側の第２バリア層１４４ｃが夫々Ａｌを含有するた
め、図７に示すように、バンドギャップが大きくなる。
このため、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃに注入
された電子が第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、１４４
ｃを乗り越えて、ｐ−クラッド層８側の漏れることが抑
制される。しかも、第３実施例では、第２バリア層１４
４ａ、１４４ｂ、１４４ｃのＡｌの組成比が第２実施例
よりも大きいため、第２バリア層１４４ａ、１４４ｂ、
１４４ｃのバンドギャップは第２実施例よりも大きくな
り、上述の電子の漏れを抑制する効果は第２実施例より
も一層大きい。

【００７７】また、井戸層の下側で接する第１バリア層
と、井戸層の上側で接する第２バリア層との厚みを異な
らせることは、井戸層の数が１の場合の半導体レーザに
おいても、効果的である。

【００７８】また、上述の第１〜第３実施例では、本発
明をリッジ導波型の半導体レーザに用いた場合について
説明したが、本発明はそれ以外の構造、例えば、図８に
示すようなセルフアライン構造の半導体レーザに用いて
もよい。

【００７９】図８において、２１はサファイア基板であ
り、サファイア基板２１のｃ面上には、ＭＯＣＶＤ法に
より、アンドープのｉ−Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ｎからなる厚さ
３００Åのバッファ層２２、厚さ２μｍのアンドープの
ｉ−ＧａＮ層２３、厚さ３μｍのＳｉドープのｎ−Ｇａ
Ｎ層２４、Ｓｉドープのｎ−Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなる
厚さ０．１μｍのｎ−クラック防止層２５、Ｓｉドープ
のｎ−Ａｌ_0.15Ｇａ_{0. 85}Ｎからなる厚さ０．７μｍのｎ
−クラッド層２６、後述する量子井戸構造の発光層２
７、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎからなる厚さ
０．２μｍの第１ｐ−クラッド層２８、Ｓｉドープのｎ
−Ａｌ_0.20Ｇａ_0.80Ｎからなる厚さ０．５μｍのｎ−電
流ブロック層２９、Ｍｇドープのｐ−Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85
Ｎからなる厚さ０．５μｍの第２ｐ−クラッド層３０、
Ｍｇドープのｐ−ＧａＮからなる厚さ０．２μｍのｐ−
コンタクト層３１が順に積層された半導体ウエハが構成
されている。尚、電流ブロック層２９は電流通路となる
部分がエッチングにより除去されている。また、この半
導体ウエハには、反応性イオンエッチング又は反応性イ
オンビームエッチングによりｎ−ＧａＮ層２４の所定の
深さまで除去されて電極形成面３２が形成されている。
ｐ−コンタクト層３１の上面にはｐ−電極３３が形成さ
れ、ｎ−クラッド層２４の電極形成面３２にはｎ−電極
３４が形成されている。

【００８０】発光層２７は、上述の第１〜第３実施例の
場合と同様の量子井戸構造の発光層である。

【００８１】また、上述の実施例では、井戸層がＩｎＧ
ａＮからなり、バリア層がＩｎＧａＡｌＮからなるもの
について説明したが、Ｂ等の他の元素を含んでもよい。

【００８２】また、上述の実施例では、バリア層にＡｌ
を含有させた構造であるが、Ａｌに代えてＢを含有させ
た構造でもよい。以下に、その実施例である第４実施例
〜第６実施例について説明する。

【００８３】先ず、第４実施例の半導体レーザ装置は、
上述の第１実施例において、バリア層にＡｌに代えてＢ
を含有させた実施例である、図９は第４実施例の半導体
レーザ装置の要部を示す断面図であり、第１実施例の図
２に対応する図面である。

【００８４】この第４実施例では、発光層１４は、下側
（サファイア基板１側）より順にＳｉドープのｎ−Ｇａ
Ｎからなる厚さ０．１μｍの第１ガイド層１４１Ａ、Ｓ
ｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.94Ｂ_0.01Ｎからなる厚さ
６ｎｍの第１バリア層１４２’、Ｓｉドープのｎ−Ｉｎ
_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる厚さ３ｎｍの井戸層１４３’、
Ｓｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.92Ｂ_0.03Ｎからなる厚
さ６ｎｍの第２バリア層１４４’、Ｍｇドープのｐ−Ｇ
ａＮからなる厚さ０．１μｍの第２ガイド層１４１Ｂが
順に積層された井戸層の数が１である量子井戸構造であ
る。

【００８５】この第４実施例の場合においても、井戸層
１４３がＢを含有する第１、第２バリア層１４２’、１
４４’により挟まれているので、井戸層１４３はＩｎ、
Ｎ等の構成原子が第２バリア層１４４’を通って脱離す
ることが抑制され、しかも井戸層１４３はバリア層１４
２’上に形成されるため、結晶性の劣化が抑えられる。

【００８６】また、井戸層１４３の上面に形成される第
２バリア層１４４’の方が井戸層１４３の下面側の第１
バリア層１４２’よりもＢの組成比が大きくなってお
り、第２バリア層１４４’からのＩｎ、Ｎ等の構成原子
の脱離が一層抑えられているため、井戸層１４３からＩ
ｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層１４４を通って脱離
することが一層抑制される。

【００８７】しかも、井戸層１４３’の下地となる第１
バリア層１４２’は、第２バリア層１４４’よりも、Ｂ
の組成比が小さいため、その上に形成される井戸層１４
３’との格子定数の差は小さく、井戸層１４３’の結晶
性の悪化は抑えられる。

【００８８】また、ＢはＡｌよりもＮとの結合力が強い
ため、第１実施例よりも第１、第２バリア層１４２’、
１４４’からのＩｎ、Ｎ等の構成原子の脱離が抑制され
る。

【００８９】また、井戸層１４３’よりもｐ−クラッド
層８側の第２バリア層１４４’がＢを含有するため、図
３に示すように、バンドギャップが大きくなる。このた
め、井戸層１４３’に注入された電子が第２バリア層１
４４’を乗り越えて、ｐ−クラッド層８側の漏れること
が抑制される。

【００９０】次に、第５実施例の半導体レーザ装置は、
上述の第２実施例において、バリア層にＡｌに代えてＢ
を含有させた実施例である、図１０は第５実施例の半導
体レーザ装置の要部を示す断面図であり、第２実施例の
図４に対応する図面である。

【００９１】この第５実施例では、発光層１４’は、下
側（サファイア基板１側）より、第１ガイド層１４１
Ａ、第１バリア層１４２ａ’、井戸層１４３ａ、第２バ
リア層１４４ａ’、第１バリア層１４２ｂ’、井戸層１
４３ｂ’、第２バリア層１４４ｂ’、第１バリア層１４
２ｃ’、井戸層１４３ｃ’、第２バリア層１４４ｃ’、
及び第２ガイド層１４１Ｂが順に積層形成された構成で
ある。第１バリア層１４２ａ’、１４２ｂ’、１４２
ｃ’はＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.94Ｂ_0.01Ｎから
なる厚さ３ｎｍの層であり、井戸層１４３ａ、１４３
ｂ、１４３ｃはＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎか
らなる厚さ３ｎｍの層、第２バリア層１４４ａ’、１４
４ｂ’、１４４ｃ’はＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ
_0.92Ｂ_0.03Ｎからなる厚さ３ｎｍの層である。

【００９２】この第５実施例の場合においても、全ての
井戸層１４３ａ’、１４３ｂ’、１４３ｃ’が、Ｂを含
有するバリア層により挟まれているので、第４実施例と
同様に、各井戸層１４３ａ’、１４３ｂ’、１４３ｃ’
はＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層を通って脱離す
ることは抑制され、しかも結晶性の劣化も抑えられる。

【００９３】また、井戸層１４３ａ’と井戸層１４３
ｂ’の間、及び井戸層１４３ｂ’と井戸層１４３ｃ’の
間のバリア層は夫々、下側から第２バリア層１４４
ａ’、第１バリア層１４２ｂ’の２層構造、下側から第
２バリア層１４４ｂ’、第１バリア層１４２ｃ’の２層
構造により構成されている。このため、全ての井戸層１
４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃが、井戸層の上面に形成さ
れる第２バリア層の方が井戸層の下面側の第１バリア層
よりもＢの組成比が大きくなっており、全ての井戸層１
４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃにおいてＩｎ、Ｎ等の構成
原子が第２バリア層を通って脱離することが一層抑制さ
れる。

【００９４】しかも、井戸層１４３ａ’、１４３ｂ’、
１４３ｃ’の下地となる第１バリア層１４２ａ’、１４
２ｂ’、１４２ｃ’は、第２バリア層１４４ａ’、１４
４ｂ’１４４ｃ’よりも、Ｂの組成比が小さいため、そ
の上に形成される井戸層１４３’との格子定数の差は小
さく、井戸層１４３’の結晶性の悪化は抑えられる。

【００９５】また、ＢはＡｌよりもＮとの結合力が強い
ため、第２実施例よりも第１バリア層１４２ａ’、１４
２ｂ’、１４２ｃ’、及び第２バリア層１４４ａ’、１
４４ｂ’１４４ｃ’からのＩｎ、Ｎ等の構成原子の脱離
が抑制される。

【００９６】また、井戸層１４３ａ’よりもｐ−クラッ
ド層８側の第２バリア層１４４ａ’、井戸層１４３ｂ’
よりもｐ−クラッド層８側の第２バリア層１４４ｂ’、
井戸層１４３ｃ’よりもｐ−クラッド層８側の第２バリ
ア層１４４ｃ’が夫々Ｂを含有するため、バンドギャッ
プが大きくなる。このため、井戸層１４３ａ’、１４３
ｂ’、１４３ｃ’に注入された電子が第２バリア層１４
４ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’を乗り越えて、ｐ−ク
ラッド層８側の漏れることが抑制される。

【００９７】次に、第６実施例の半導体レーザ装置は、
上述の第３実施例において、バリア層にＡｌに代えてＢ
を含有させた実施例である、図１１は第６実施例の半導
体レーザ装置の要部を示す断面図であり、第３実施例の
図６に対応する図面である。

【００９８】この第６実施例では、発光層１４’は、下
側（サファイア基板１側）より、第１ガイド層１４１
Ａ、第２バリア層１４４’、第１バリア層１４２ａ’、
井戸層１４３ａ、第２バリア層１４４ａ’、第１バリア
層１４２ｂ’、井戸層１４３ｂ、第２バリア層１４４
ｂ’、第１バリア層１４２ｃ’、井戸層１４３ｃ、第２
バリア層１４４ｃ’、第１バリア層１４２’、及び第２
ガイド層１４１Ｂが順に積層形成された構成である。第
１バリア層１４２ａ’、１４２ｂ’、１４２ｃ’はＳｉ
ドープのｎ−Ｉｎ_0.05Ｇａ_0.94Ｂ_0.01Ｎからなる厚さ５
ｎｍの層であり、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ
はＳｉドープのｎ−Ｉｎ_0.13Ｇａ_0.87Ｎからなる厚さ３
ｎｍの層、第２バリア層１４４’、第２バリア層１４４
ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’はＳｉドープのｎ−Ｉｎ
_0.05Ｇａ_0.90Ｂ_0.05Ｎからなる厚さ１ｎｍの層である。

【００９９】この第６実施例の場合、井戸層１４３ａ、
１４３ｂ、１４３ｃの上面に接する第２バリア層１４４
ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’の方が、井戸層１４３
ａ、１４３ｂ、１４３ｃの下面に接する第１バリア層１
４２ａ’、１４２ｂ’、１４２ｃ’よりも厚みを薄く
し、第１バリア層と第２バリア層との合計の厚みが、上
述の第７実施例の場合と同じになるように構成されてい
る。即ち、この構成では、井戸層１４３ａ、１４３ｂ、
１４３ｃの上面に接する第２バリア層１４４ａ’、１４
４ｂ’、１４４ｃ’の厚みが薄くなるため、該第２バリ
ア層１４４ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’におけるＢの
組成比を０．０５と大きくすることが可能となり、より
一層、第２バリア層１４４ａ’、１４４ｂ’、１４４
ｃ’からの構成原子の脱離を抑制することが出来、井戸
層のＩｎ、Ｎ等の構成原子が第２バリア層を通って脱離
することが一層抑制される。

【０１００】しかも、井戸層１４３ａ’、１４３ｂ’、
１４３ｃ’の下地となる第１バリア層１４２ａ’、１４
２ｂ’、１４２ｃ’は、第２バリア層１４４ａ’、１４
４ｂ’１４４ｃ’よりも、Ｂの組成比が小さく、その上
に形成される井戸層１４３’との格子定数の差も小さく
なり、井戸層１４３’の結晶性の悪化は抑えられる。

【０１０１】また、ＢはＡｌよりもＮとの結合力が強い
ため、第４実施例よりも第１バリア層１４２ａ’、１４
２ｂ’、１４２ｃ’、１４２’、及び第２バリア層１４
４’、１４４ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’からのＩ
ｎ、Ｎ等の構成原子の脱離が抑制される。

【０１０２】また、この第６実施例の構成では、第１光
ガイド層１４１Ａと井戸層１４３ａとの間に位置するバ
リア層、井戸層１４３ｃと第２光ガイド層１４１Ｂとの
間に位置するバリア層が夫々下側から順に、第２バリア
層１４４’、第１バリア層１４２ａ’の２層構造、第２
バリア層１４４ｃ’、第１バリア層１４２’の２層構造
により構成されており、井戸層１４３ａ’と井戸層１４
３ｂ’との間のバリア層、井戸層１４３ｂ’と井戸層１
４３ｃ’との間のバリア層と同様の構成であるため、エ
ネルギーバンドのバランスが良好である。

【０１０３】また、第１バリア層１４２ａ’、１４２
ｂ’、１４２ｃ’の厚みは、前記井戸層１４３ａ’、１
４３ｂ’、１４３ｃ’の厚みの１〜４倍の範囲内にあ
り、Ｂ組成の少ない第１バリア層により十分な障壁作用
が得られ、その分、第２バリア層１４４ａ’、１４４
ｂ’、１４４ｃ’の厚みを１ｎｍと薄くすることが出
来、第２バリア層１４４ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’
のＢ組成を０．０５と大きくしている。

【０１０４】尚、上述の第６実施例において、第１、第
２バリア層のＢの組成比を大きくすれば、第１、第２バ
リア層からのＩｎ、Ｎの脱離は一層抑制されるが、発光
層中のＢの組成比は大きくなり過ぎると、発光層の屈折
率が小さくなり過ぎて、レーザ発振に必要な光閉じ込め
作用が得られなくなるため、第１、第２バリア層のＢ組
成比はクラッド層の屈折率及び発光層の各層の厚みを考
慮して設定する必要がある。また、井戸層の厚みは１〜
１５ｎｍに設定すればよく、バリア層の厚みは１〜５倍
程度に設定すればよい。また、井戸層の厚みは１〜１５
ｎｍに設定すればよく、光ガイド層と井戸層との間の第
１、第２バリア層の合計の厚み、及び各井戸層間の第
１、第２バリア層の合計の厚みは、井戸層の１〜５倍程
度に設定すればよい。

【０１０５】また、第６実施例の発光素子では、井戸層
１４３ａ’よりもｐ−クラッド層８側の第２バリア層１
４４ａ’、井戸層１４３ｂ’よりもｐ−クラッド層８側
の第２バリア層１４４ｂ’、井戸層１４３ｃ’よりもｐ
−クラッド層８側の第２バリア層１４４ｃ’が夫々Ｂを
含有するため、バンドギャップが大きくなる。このた
め、井戸層１４３ａ’、１４３ｂ’、１４３ｃ’に注入
された電子が第２バリア層１４４ａ’、１４４ｂ’、１
４４ｃ’を乗り越えて、ｐ−クラッド層８側の漏れるこ
とが抑制される。しかも、第３実施例では、第２バリア
層１４４ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’のＢの組成比が
第２実施例よりも大きいため、第２バリア層１４４
ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’のバンドギャップは第２
実施例よりも大きくなり、上述の電子の漏れを抑制する
効果は第２実施例よりも一層大きい。

【０１０６】また、第４〜第６実施例についても、リッ
ジ導波型の半導体レーザに代えて、セルフアライン構造
の半導体レーザに用いても良いことは当然である。

【０１０７】また、上述の第１〜第６実施例では、基板
材料としてサファイア基板を用いたが、ＳｉＣやスピネ
ル等の他の材料で構成してもよい。また、本発明は、半
導体レーザ以外にも発光ダイオード等の他の発光素子に
も適用可能である。

【０１０８】尚、この実施の形態では、ｎ型をｎ−、ｐ
型をｐ−と記載している。

【０１０９】

【発明の効果】本発明によれば、発光層が量子井戸構造
であっても、発光層中におけるＩｎ、Ｎ等の構成原子の
脱離が抑制され、結晶性の劣化が少なく、しかも良好な
発光が可能な発光素子及びその製造方法を提供し得る。

【０１１０】また、本発明によれば、発光層からｐ型の
半導体層側に電子が漏れることが抑制され、発光効率が
向上した発光素子を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を用いたリッジ導波型の半導体レーザ装
置の全体構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第１実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層のエネルギーバンドの構成を示す図である。

【図４】本発明の第２実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層の構成を示す断面図である。

【図５】本発明の第２実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層のエネルギーバンドの構成を示す図である。

【図６】本発明の第３実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層の構成を示す断面図である。

【図７】本発明の第３実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層のエネルギーバンドの構成を示す図である。

【図８】本発明を用いたセルフアライン構造の半導体レ
ーザ装置の構成を示す断面図である。

【図９】本発明の第４実施例の半導体レーザ装置におけ
る発光層の構成を示す断面図である。

【図１０】本発明の第５実施例の半導体レーザ装置にお
ける発光層の構成を示す断面図である。

【図１１】本発明の第６実施例の半導体レーザ装置にお
ける発光層の構成を示す断面図である。

【符合の説明】

１ サファイア基板 １４ 発光層 １４２、１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ 第１バリア層 １４３、１４３ａ、１４３ｂ、１４３ｃ 井戸層 １４４、１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃ 第２バリア層 ２７ 発光層 １４’ 発光層 １４２’、１４２ａ’、１４２ｂ’、１４２ｃ’ 第１
バリア層 １４４’、１４４ａ’、１４４ｂ’、１４４ｃ’ 第２
バリア層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 井戸層が該井戸層の下側に位置する第１
   バリア層と該井戸層の上側に位置する第２バリア層とに
   より挟まれた構造の発光層を有し、前記井戸層及び第
   １、第２バリア層がＩｎとＮとを含有する発光素子にお
   いて、前記第１バリア層及び第２バリア層はＡｌを含有
   し、前記第１バリア層よりも前記第２バリア層の方がＡ
   ｌの組成比が大きいことを特徴とする発光素子。
2. 【請求項２】 前記発光層は複数の井戸層を有し、該複
   数の井戸層のうち一組の井戸層の間に形成されたバリア
   層が、下側から順に第２バリア層、第１バリア層が積層
   された構造であることを特徴とする請求項１記載の発光
   素子。
3. 【請求項３】 前記第１バリア層よりも前記第２バリア
   層の厚みを薄くしたことを特徴とする請求項１又は２記
   載の発光素子。
4. 【請求項４】 前記第１バリア層の厚みが前記井戸層の
   厚みの１〜４倍であることを特徴とする請求項３記載の
   発光素子。
5. 【請求項５】 前記井戸層がＡｌを含有していないこと
   を特徴とする請求項１、２、３又は４記載の発光素子。
6. 【請求項６】 前記井戸層及び前記第１、第２バリア層
   がＩｎ、Ｇａ、Ｎを有することを特徴とする請求項１、
   ２、３、４又は５記載の発光素子。
7. 【請求項７】 基板上にＩｎとＡｌとＮとを含有する第
   １バリア層を形成し、該第１バリア層上にＩｎとＮとを
   含有する井戸層を形成し、該井戸層上にＩｎとＡｌとＮ
   とを含有し、Ａｌの組成比が前記第１バリア層より大き
   い第２バリア層を形成することにより、前記第１、第２
   バリア層及び前記井戸層からなる発光層を形成すること
   を特徴とする発光素子の製造方法。
8. 【請求項８】 井戸層が該井戸層の下側に位置する第１
   バリア層と該井戸層の上側に位置する第２バリア層とに
   より挟まれた構造の発光層を有し、前記井戸層及び第
   １、第２バリア層がＩｎとＮとを含有する発光素子にお
   いて、前記第１バリア層及び第２バリア層はＢを含有
   し、前記第１バリア層よりも前記第２バリア層の方がＢ
   の組成比が大きいことを特徴とする発光素子。
9. 【請求項９】 前記発光層は複数の井戸層を有し、該複
   数の井戸層のうち一組の井戸層の間に形成されたバリア
   層が、下側から順に第２バリア層、第１バリア層が積層
   された構造であることを特徴とする請求項８記載の発光
   素子。
10. 【請求項１０】 前記第１バリア層よりも前記第２バリ
    ア層の厚みを薄くしたことを特徴とする請求項８又は９
    記載の発光素子。
11. 【請求項１１】 前記第１バリア層の厚みが前記井戸層
    の厚みの１〜４倍であることを特徴とする請求項１０記
    載の発光素子。
12. 【請求項１２】 前記井戸層がＢを含有していないこと
    を特徴とする請求項８、９、１０又は１１記載の発光素
    子。
13. 【請求項１３】 前記井戸層及び前記第１、第２バリア
    層がＩｎ、Ｇａ、Ｎを有することを特徴とする請求項
    ８、９、１０、１１又は１２記載の発光素子。
14. 【請求項１４】 基板上にＩｎとＢとＮとを含有する第
    １バリア層を形成し、該第１バリア層上にＩｎとＮとを
    含有する井戸層を形成し、該井戸層上にＩｎとＢとＮと
    を含有し、Ｂの組成比が前記第１バリア層より大きい第
    ２バリア層を形成することにより、前記第１、第２バリ
    ア層及び前記井戸層からなる発光層を形成することを特
    徴とする発光素子の製造方法。
15. 【請求項１５】 発光層がｎ型半導体層とｐ型半導体層
    との間に形成され、前記発光層が、井戸層と、前記井戸
    層よりも前記ｎ型半導体層側に位置する第１バリア層
    と、前記井戸層よりも前記ｐ型半導体層側に位置する第
    ２バリア層とを有し、前記井戸層及び第１、第２バリア
    層がＩｎとＮとを含有する発光素子において、前記第１
    バリア層及び第２バリア層はＡｌ或いはＢを含有し、前
    記第１バリア層よりも前記第２バリア層の方が前記Ａｌ
    或いはＢの組成比が大きいことを特徴とする発光素子。