JP4110595B2 - 半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、低しきい値の半導体レーザとして、埋め込みヘテロ接合（Buried Heterostructure、ＢＨ）構造の半導体レーザが知られている。図１７は、従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【０００３】
すなわち、図１７に示すように、この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５が順次積層して設けられている。ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４のＡｌ組成比ｘ１は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３のＡｌ組成比ｘ２より大きく、それぞれについて一例を挙げると、ｘ１＝０．４５、ｘ２＝０．１４である。ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５は、一方向に延びる所定幅のストライプ形状を有する。
【０００４】
ストライプ部の両側の部分におけるｎ型ＧａＡｓ基板１０１上には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８が順次積層して設けられ、ｎｐｎｐのサイリスタ構造による電流狭窄構造が形成されている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３より禁制帯幅が大きく、低屈折率である。また、電流狭窄を良好に行う観点から、ストライプ部の側面におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６とｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７との界面は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３に対応する部分に位置し、これによって、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６とｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４とが互いに分離され、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７とｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２とが互いに分離されている。
【０００５】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８上には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１０９が設けられ、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１１０が設けられている。
【０００６】
この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７には、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、一方、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされている。
【０００７】
次に、上述の従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【０００８】
まず、図１８に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５を、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により順次成長させる。
【０００９】
次に、図１９に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５上に、例えばＣＶＤ法によりＳｉＮ膜またはＳｉＯ2 膜のような絶縁膜を形成し、これをエッチングによりパターニングして、所定幅のストライプ状のマスク１１１を形成する。
【００１０】
次に、図２０に示すように、マスク１１１をエッチングマスクとして、ウエットエッチング法またはドライエッチング法によりｎ型ＧａＡｓ基板１０１が露出するまでエッチングを行い、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２を一方向に延びる所定幅のストライプ形状にパターニングする。
【００１１】
次に、図２１に示すように、マスク１１１を成長マスクとして、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８を順次成長させ、ストライプ部の両側の部分を埋める。
【００１２】
次に、マスク１１１をエッチング除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８の表面を平坦化した後、図１７に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５、１０８上にｐ側電極１０９を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１１０を形成する。
【００１３】
以上により、目的とする従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００１４】
この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３をｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２とｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４とにより挟んだダブルヘテロ構造が、所定幅のストライプ形状を有し、幅の狭い活性領域を構成している。そして、このストライプ部の両側の部分にｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８が埋め込まれ、ｎｐｎｐのサイリスタ構造からなる電流狭窄構造が形成されていることにより、電流は、ストライプ部（活性領域）のみを流れる。また、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の両側の部分に、これよりも禁制帯幅が大きく低屈折率のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７が設けられていることにより、ストライプ部で屈折率が高く、その両側で屈折率が低いステップ状の屈折率分布が横方向に形成されており、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３からの光は、このステップ状の屈折率分布によって閉じ込められる。この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、上述のように電流の閉じ込めと光の閉じ込めとを行うことによって、レーザ発振の低しきい値化が図られている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術によるＢＨ構造の半導体レーザは、以下のような問題を有している。
【００１６】
すなわち、上述の従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザでは、その製造の際に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５がストライプ形状にパターニングされた結果、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の側面が外部に露出し、この状態で、このストライプ部の両側の部分にｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６が成長されるため、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６のアクセプタ不純物として用いられるＺｎが、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の側面を通じてその内部に拡散してしまうという問題がある。また、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６が、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の側面に近接して設けられることにより、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６の成長後においても、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６に導入されたＺｎが、同様に、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の内部に拡散してしまうという問題もある。
【００１７】
このような活性層中へのＺｎの拡散は、素子寿命の低下を引き起し、信頼性を低下させる要因となっている。
【００１８】
この対策として、アクセプタ不純物として、Ｚｎに代えて、拡散係数が小さく、浅いアクセプタレベルを形成するＭｇを用いることが考えられるが、Ｍｇは、偏析係数が大きいため、キャリア濃度の制御性や面内分布の均一性に問題が生じる。
【００１９】
なお、上述した活性層中へのＺｎの拡散の問題は、例えばＳＤＨ（Separatd Double Heterostructure ）構造の半導体レーザ（例えば、特開平２−６５２８８号公報参照）のように、他の埋め込み構造の半導体レーザにおいても同様に起こり得るものである。
【００２０】
したがって、この発明の目的は、活性層の内部へのアクセプタ不純物の拡散を抑制することができ、高い信頼性を得ることができる半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記従来技術の有する課題を解決するために鋭意検討を行った。以下にその概要について説明する。
【００２２】
一般に、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体中において、Ｚｎは大きな拡散係数を有することが知られている。ここで、ＡｌＧａＡｓ中におけるＺｎの拡散の様子をＳｅの拡散の様子と比較して説明する。ここでは、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長し、この際、まず、ＡｌＧａＡｓ層をアンドープの状態で成長した後、一定量の不純物原料を供給しながら成長した試料を、不純物としてＺｎを用いたものと、Ｓｅを用いたものとについてそれぞれ作製し、これらの試料の不純物濃度の深さ方向のプロファイルをＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）法により測定した。図２２は、不純物としてＳｅを用いた試料の測定結果を示すグラフであり、図２３は、不純物としてＺｎを用いた試料の測定結果を示すグラフである。図２２および図２３において、横軸は試料表面からの深さを示し、縦軸は不純物濃度を示す。
【００２３】
図２２と図２３とを比較すると、不純物としてＳｅを用いた試料では、図２２に示すように、Ｓｅ原料の供給を開始した位置から見てアンドープ領域の側にはＳｅの拡散がほとんど見られず、Ｓｅがドープされた領域とアンドープの領域との境界が明確であるのに対して、不純物としてＺｎを用いた試料では、図２３に示すように、Ｚｎ原料の供給を開始した位置から見てアンドープ領域の側にＺｎが大きく拡散し、Ｚｎがドープされた領域とアンドープ領域との境界がゆるやかになっていることがわかる。
【００２４】
そこで、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を、まず、Ｓｅをドープした状態で成長した後、Ｓｅ原料の供給を停止して所定期間アンドープ状態で成長し、さらに、この後、Ｚｎ原料の供給を開始してＺｎをドープした状態で成長した試料を作製し、この試料の不純物濃度の深さ方向のプロファイルをＳＩＭＳ法により測定した。図２４は、その測定結果を示すグラフである。図２４において、横軸は試料表面からの深さを示し、縦軸は不純物濃度を示す。
【００２５】
図２４に示すように、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する際に、不純物原料を切り換えて、ＳｅがドープされたＡｌＧａＡｓ層、アンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＺｎがドープされたＡｌＧａＡｓ層を順次積層したこの試料の場合、Ｓｅについては、Ｓｅ原料の供給を停止した位置からアンドープ領域の側への拡散はほとんど見られず、ＺｎだけがＺｎ原料の供給を開始した位置からアンドープ領域の側に拡散するが、このＺｎは、Ｓｅ原子が存在する部分で大きくパイルアップし、それより先へは拡散しないことがわかる。
【００２６】
このことから、活性層の側面の近傍にＳｅ原子を存在させることが、Ｚｎの拡散を抑制する有効な手段となることが考えられる。なお、ＺｎおよびＳｅは、それぞれ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体におけるアクセプター不純物およびドナー不純物の一例であり、これ以外のアクセプター不純物およびドナー不純物の組み合わせであっても、同様なことが言えると考えられる。
【００２７】
この発明は、以上の検討に基づいて案出されたものである。
【００２８】
すなわち、この発明の第１の発明は、
活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造のストライプ部を有し、
ストライプ部の両側の部分にｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層が埋め込まれ、
活性層、ｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層およびｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層はせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる半導体発光素子において、
ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ｐ型半導体層および／またはｐ型クラッド層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられ、
かつ、拡散阻止層はドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる
ことを特徴とするものである。
【００２９】
この発明の第２の発明は、
活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造のストライプ部を有し、ストライプ部の両側の部分にｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層が埋め込まれ、活性層、ｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層およびｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層はせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ｐ型クラッド層および／またはｐ型半導体層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられ、かつ、拡散阻止層はドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる半導体発光素子の製造方法であって、
ストライプ部の側面にドナー不純物を吸着させることにより拡散阻止層を形成するか、
または、ｎ型半導体層をストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分を覆うように形成し、この際、ストライプ部の側面上におけるｎ型半導体層中にドナー不純物を選択的に導入することにより拡散阻止層を形成するようにした
ことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明において、拡散阻止層に導入されるドナー不純物は、好適には、ｎ型半導体層および／またはｎ型クラッド層のドナー不純物と同一のものが用いられる。なお、アクセプタ不純物としては典型的にはＺｎが用いられ、ドナー不純物としては典型的にはＳｅが用いられる。
【００３１】
この発明においては、活性層とｐ型クラッド層との間に、さらに、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる拡散阻止層を設けてもよい。このとき、この拡散阻止層の厚さは、電流注入の妨げにならない程度に選ばれる。なお、この拡散阻止層が、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる場合、その禁制体幅は活性層より大きくする。
【００３２】
この発明において、ストライプ部の側面は、好適には、｛１１１｝Ｂ面または｛１１１｝Ｂ面から所定角度オフした結晶面からなる。これは、次のような理由による。
【００３３】
すなわち、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体においては、不純物の取り込みや吸着の様子に結晶面依存性がある。ここで、図２５に、結晶面の異なるＧａＡｓ基板上にＳｅがドープされたＧａＡｓ層を成長したときの、ＧａＡｓ層中のＳｅ濃度をＳＩＭＳ法により測定した結果を示す。図２５において、横軸は（１００）面からの傾斜角度を示し、縦軸は、ＳｅがドープされたＧａＡｓ層中のＳｅ濃度を、（１００）面での濃度を１として規格化したときの値を示す。
【００３４】
この場合、図２５に示すように、ＧａＡｓ基板上に成長されたＧａＡｓ層においては、ＧａＡｓ基板の結晶面が｛１１１｝Ｂ面のときに、｛１００｝面や｛１１１｝Ａ面のときよりもＳｅ原子濃度が大きくなることがわかる。
【００３５】
したがって、ストライプ部の側面に拡散素子層を容易に形成するためには、ストライプ部の側面を｛１１１｝Ｂ面またはその近傍の結晶面とすることが有効であると言える。
【００３６】
以上が、ストライプ部の側面を｛１１１｝Ｂ面または｛１１１｝Ｂ面から所定角度オフした結晶面とすることが好ましいことの理由である。なお、このストライプ部は、活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造をエッチングすることにより形成されたものであってもよく、あるいは、活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造を形成する過程で形成されたものであってもよい。
【００３７】
上述のように構成されたこの発明によれば、ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる、ｐ型半導体層および／またはｐ型クラッド層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられていることにより、製造過程において活性層の側面が外部に露出した後に、ｐ型の半導体層（ここでは、主に、ストライプ部の両側に埋め込まれる半導体層のうちのｐ型半導体層のことであるが、場合によっては、ｐ型クラッド層をも含む）を形成する場合や、ｐ型の半導体層が活性層の側面に近接して設けられる場合であっても、活性層中へのアクセプタ不純物の拡散を抑制することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、この発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【００４０】
図１に示すように、この第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、基板として、例えば、（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板１が用いられ、このｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５が順次積層して設けられている。ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４のＡｌ組成比ｘ１は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３のＡｌ組成比ｘ２より大きく、それぞれについて一例を挙げると、ｘ１＝０．４５、ｘ２＝０．１４である。
【００４１】
ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５は、［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ形状を有する。この場合、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面６からなる。符号７は、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層を示す。このＳｅ原子層７は、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５の側面を覆うように、ストライプ部の側面の表層近傍に設けられている。この場合、このＳｅ原子層７は、後述のように、ストライプ部の側面に吸着させたＳｅ原子が、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５中に導入されることにより形成されたものである。このＳｅ原子層７の厚さは例えば５０ｎｍ以下であり、Ｓｅ濃度は例えば５×１０17／ｃｍ3 〜１×１０18／ｃｍ3 程度である。
【００４２】
ストライプ部の両側の部分におけるｎ型ＧａＡｓ基板１上には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０が順次積層して設けられ、ｎｐｎｐのサイリスタ構造による電流狭窄構造が形成されている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３より禁制帯幅が大きく、低屈折率である。ここで、｛１１１｝Ｂ面６上におけるエピタキシャル成長速度は（１００）面に比して小さく、ｎ型ＧａＡｓ基板１からの成長が進行してくるまで｛１１１｝Ｂ面６上への結晶成長が見かけ上停止するため、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１０は、図示した形状に形成される。また、ストライプ部の側面上におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８とｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９との界面は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に対応する部分に位置している。
【００４３】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１が設けられ、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１２が設けられている。
【００４４】
このＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９には、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、一方、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされている。
【００４５】
次に、上述のように構成されたこの第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。ここでは、このＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを構成する半導体層を、例えばＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、ドナー不純物の原料としては例えばＨ2 Ｓｅ、アクセプタ不純物の原料としては例えばジメチルズィンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００４６】
まず、図２に示すように、（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５を順次成長させる。
【００４７】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１を一旦成長装置から取り出し、図３に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５の全面に例えばＣＶＤ法により例えばＳｉＮx 膜やＳｉＯ2 膜のような絶縁膜を形成し、これをエッチングによりパターニングして［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ状のマスク１３を形成する。
【００４８】
次に、図４に示すように、マスク１３をエッチングマスクとして、例えばエッチング液としてＨ2 ＳＯ4 、Ｈ2 Ｏ2 およびＨ2 Ｏの混合液（その混合比は、例えばＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝３：２：１）を用いたウエットエッチング法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１が露出するまでエッチングする。これによって、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２が［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ形状にパターニングされる。このとき、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面６となる。
【００４９】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１を再び成長装置に搬入し、図５に示すように、ドナー不純物の原料として用いられるＨ2 Ｓｅガスを熱分解させることにより、ストライプ部の側面を含む全面にＳｅ原子１４を吸着させる。この後、図６に示すように、基板加熱によって、ストライプ部の側面に吸着したＳｅ原子１４が、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５中に導入されることにより、ストライプ部の側面の表層近傍に選択的にＳｅ原子層７が形成される。この場合、ストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面６となっており、他の結晶面に比してＳｅ原子が導入されやすいため、Ｓｅ原子層７は、ストライプ部の側面に選択的に形成される。なお、このときの基板加熱は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８などを形成する２度めの結晶成長の際の基板加熱と兼用することができる。
【００５０】
次に、図７に示すように、マスク１３を成長マスクとして、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０を順次成長させ、ストライプ部の両側の部分を埋める。
【００５１】
次に、マスク１３をエッチング除去した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の表面を平滑化し、この後、図１に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法によりｐ型ＧａＡｓキャップ層５、１０上にｐ側電極１１を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１２を形成する。
【００５２】
以上により、目的とするＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００５３】
以上のように、この第１の実施形態によれば、ストライプ部の側面が｛１１１｝Ｂ面６からなることにより、このストライプ部の側面にアクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層７を容易に形成することができる。そして、このＳｅ原子層７によってＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の側面が覆われ、かつ、このＳｅ原子層７がｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８を成長する前に形成されていることにより、次のような利点を得ることができる。
【００５４】
すなわち、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８の成長中に、Ｓｅ原子層７がＺｎの侵入に対してバリアとなるため、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の側面を通じてその内部にＺｎが拡散することを防止することができる。また、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８が、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の側面に近接して設けられ、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８からＺｎが拡散するような場合であっても、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の方向に拡散してきたＺｎは、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に達する前に、Ｓｅ原子層７の部分でパイルアップするため、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の内部へのＺｎの拡散が抑制される。
【００５５】
したがって、この第１の実施形態によれば、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３中へのＺｎの拡散を効果的に抑制することができ、これによって、素子の長寿命化が図られ、信頼性の高いＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを実現することができる。
【００５６】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図８は、この第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【００５７】
すなわち、この第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、図８に示すように、基板として、（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板２１が用いられ、このｐ型ＧａＡｓ基板２１上に、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２５が順次積層されている。ここで、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４のＡｌ組成比ｘ１は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３のＡｌ組成比ｘ２より大きく、それぞれについて一例を挙げると、ｘ１＝０．４５、ｘ２＝０．１４である。
【００５８】
ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２５は、［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ形状を有する。この場合、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面２６からなる。
【００５９】
ストライプ部の両側におけるｐ型ＧａＡｓ基板２１上には、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９が順次積層して設けられ、これによって、ｐｎｐｎのサイリスタ構造による電流狭窄構造が形成されている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３より禁制体幅が大きく、低屈折率である。また、ストライプ部の側面上の部分において、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３の側面を覆う位置まで設けられ、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２９は、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４の側面を覆う位置まで設けられている。
【００６０】
符号３０は、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層を示す。この場合、このＳｅ原子層３０は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３の側面を覆うように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に設けられている。このＳｅ原子層３０は、後述のように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７を形成する際に、｛１１１｝Ｂ面２６からなるストライプ部の側面上の部分に選択的にＳｅ原子が導入される（他の部分よりもＳｅ原子が多く導入される）ことによって、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に選択的に形成されたものである。
【００６１】
ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９上にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極３１が設けられ、ｐ型ＧａＡｓ基板２１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極３２が設けられている。
【００６２】
このＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされ、一方、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９には、ドナー不純物としてＳｅがドープされている。
【００６３】
次に、この第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【００６４】
まず、第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法と同様に、図９に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＡｓ基板２１上にｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層２５を順次成長させた後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２５上に、［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ状のマスク３３を形成し、このマスク３３をエッチングマスクとして、硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチング法によりｐ型ＧａＡｓ基板２１の表面が露出するまでエッチングする。これによって、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２が、［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ形状にパターニングされる。このとき、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面２６となる。
【００６５】
次に、図１０に示すように、マスク３３を成長マスクとして、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７を成長する。このとき、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に、他の部分よりもＳｅ原子が多く導入されることにより、この部分に選択的にＳｅ原子層３０が形成される。
【００６６】
ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７の成長に引き続き、図１１に示すように、マスク３３を成長マスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９を順次成長させ、ストライプ部の両側を埋める。
【００６７】
次に、マスク３３をエッチング除去し、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２９の表面を平滑化した後、図８に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９上にｎ側電極３１を形成するとともに、ｐ型ＧａＡｓ基板２１の裏面にｐ側電極３２を形成する。
【００６８】
以上により、目的とするＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００６９】
以上のように、この第２の実施形態によれば、ストライプ部の側面を｛１１１｝Ｂ面２６からなることにより、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７を成長する際に、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に、拡散阻止層としてのＳｅ原子層３０を選択的に、かつ、容易に形成することができる。そして、このＳｅ原子層３０によってＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ活性層２３の側面が覆われ、かつ、このＳｅ原子層３０がｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８を成長する前に形成されていることにより、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３の内部へのＺｎの拡散を抑制することができる。
【００７０】
したがって、この第２の実施形態によれば、ｐ型の半導体基板を用いたＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。図１２は、この第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【００７２】
図１２に示すように、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、基板として（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板４１が用いられ、このｎ型ＧａＡｓ基板４１の主面に［０１１］方向に延在するメサ状突起部４１ａが設けられている。ｎ型ＧａＡｓ基板４１のメサ状突起部４１ａ上には、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４が順次積層されたダブルヘテロ構造のストライプ部が設けられている。このストライプ部は、メサ状突起部４１ａの延長方向、すなわち、［０１１］方向に延在し、三角形状の断面を有する。この場合、ストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面４５からなり、両側の側面がｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の部分で交差している。ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ活性層４３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４からなるダブルヘテロ構造は、ｎ型ＧａＡｓ基板４１のメサ底部（メサ状突起部４１ａの両側の部分）にも設けられている。この場合、メサ状突起部４１ａ上におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３と、メサ底部上におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３とは、互いに分離されている。また、メサ底部上におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４は、メサ状突起部４１ａ上におけるｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２の側面の途中の位置まで設けられている。
【００７３】
符号４６は、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層を示す。この場合、このＳｅ原子層４６は、メサ状突起部４１ａ上のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面を覆うように、ストライプ部の側面上に設けられている。このＳｅ原子層４６は、後述のように、メサ状突起部４１ａ上のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面にＳｅ原子を吸着させることにより形成されたものである。このＳｅ原子層４６は数原子層程度の厚さを有する。
【００７４】
メサ底部上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の上には、メサ状突起部４１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面を覆うように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７が設けられている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３より禁制体幅が大きく、低屈折率である。このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７により、メサ状突起部４１ａ上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４と、メサ底部上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４とが互いに分離されている。符号４８は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層を示す。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８は、ストライプ部の両側を埋めるようにｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７上に設けられ、かつ、メサ状突起部４１ａ上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の上側にも設けられている。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８上には、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９が設けられている。
【００７５】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極５０が設けられ、一方、ｎ型ＧａＡｓ基板４１の裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極５１が設けられている。
【００７６】
このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７には、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、一方、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４、４８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層４９には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされている。
【００７７】
次に、この第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【００７８】
図１３に示すように、（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板４１上に［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、ｎ型ＧａＡｓ基板４１を例えば硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチング法によりエッチングすることにより、メサ状突起部４１ａを形成する。次に、エッチングマスクとして用いたレジストパターンを除去する。
【００７９】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３を順次成長させる。このとき、メサ状突起部４１ａ上では、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３が、メサ状突起部４１ａのエッジから内側に向かって｛１１１｝Ｂ面４５からなる斜面を形成しながら成長していく。
【００８０】
次に、図１４に示すように、ドナー不純物の原料として用いられるＨ2 Ｓｅガスを熱分解して全面にＳｅ原子を吸着させることにより、Ｓｅ原子層４６を形成する。ここでは、説明の簡略化のために｛１１１｝Ｂ面４５上のＳｅ原子層４６のみ図示しているが、このＳｅ原子層４６は、実際にはメサ状突起部４１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面などにも形成される。このＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面に形成されたＳｅ原子層は、この上に形成されるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４からのＺｎの拡散を抑制する役割を有する。なお、このようにＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面にＳｅ原子層が形成された場合であっても、このＳｅ原子層は数原子層程度の厚さで、極めて薄いので、電流注入の妨げにはならない。
【００８１】
次に、図１５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４を成長させる。これにより、メサ状突起部４１ａ上にストライプ部が形成される。この場合、メサ状突起部４１ａ上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４は、成長が進むにつれて幅が小さくなり、最終的に、その両側の｛１１１｝Ｂ面４５からなる側面が交差する位置まで成長する。一方、このとき、メサ底部上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４は、メサ状突起部４１ａ上のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２の側面の途中の位置まで成長する。
【００８２】
次に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７を成長させる。この場合、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７が、メサ状突起部４１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面に対応する部分を覆うように、成長時に厚さが制御される。次に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層４９を順次成長させる。この場合、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８は、その成長の初期の段階では、｛１１１｝Ｂ面４５上には成長されないが、他の結晶面による成長が進行することにより、｛１１１｝Ｂ面４５上の部分を含んで全面に成長される。したがって、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８上のｐ型ＧａＡｓキャップ層４９も全面に成長される。
【００８３】
なお、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２の成長からｐ型ＧａＡｓキャップ層４９の成長までの工程は、供給する原料ガスを切り換えることによって、一回の結晶成長で行われる。
【００８４】
次に、図１２に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９上にｐ側電極５０を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上にｎ側電極５１を形成する。
【００８５】
以上により、目的とするＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００８６】
以上のように、この第３の実施形態によれば、ストライプ部の形成の過程で、メサ状突起部４１ａ上へのｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の成長の過程で、これらの各層が｛１１１｝Ｂ面４５ａからなる斜面を形成しながら成長する結果、ストライプ部の側面が｛１１１｝Ｂ面４５からなることにより、このストライプ部の側面に、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層４６を容易に形成することができる。そして、このＳｅ原子層４６によってＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面が覆われ、かつ、このＳｅ原子層４６が、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４を成長する前に形成されていることにより、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の内部へのＺｎの拡散を抑制することができる。
【００８７】
したがって、この第３の実施形態によれば、ｎ型半導体基板を用いたＳＤＨ構造の半導体レーザにおいて、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。図１６は、この第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。この第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと逆の導電型の構成となっている。
【００８９】
すなわち、図１６に示すように、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ半導体レーザにおいては、基板として（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板６１が用いられ、このｐ型ＧａＡｓ基板６１の主面に［０１１］方向に延在するメサ状突起部６１ａが設けられている。符号６２はｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、符号６３はＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層、符号６４はｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、符号６５は｛１１１｝Ｂ面、符号６６はＳｅ原子層、符号６７はｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層、符号６８はｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、符号６９はｎ型ＧａＡｓキャップ層を示す。
【００９０】
この場合、Ｓｅ原子層６６は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層６２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層６３およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層６４の側面を覆うように、ストライプ部の側面上に設けられ、ｎ型ＧａＡｓキャップ層６９上にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極７０が設けられ、ｐ型ＧａＡｓ基板６１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極７１が設けられている。
【００９１】
その他の構成は、第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【００９２】
次に、この第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。すなわち、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層６７が、メサ状突起部６１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層６３の側面を覆うように設けられているため、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層６７の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層６３へのＺｎの拡散が問題となる。そこで、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造する際には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層６７を形成する前にＳｅ原子層６６を形成する。具体的には、このＳｅ原子層６６は、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層６４の成長中に、ドナー不純物原料として用いられるＨ2 Ｓｅが熱分解され、ストライプ部の側面にＳｅ原子が吸着することによって形成される。その他のことは、第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
この第４の実施形態によれば、ｐ型の半導体基板を用いたＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
以上この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数値、材料、構造、製造プロセスなどはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。また、第１の実施形態において、拡散阻止層としてのＳｅ原子層７は、｛１１１｝Ｂ面６上に吸着させたＳｅ原子が、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５中に導入されることにより形成されたものであるが、このＳｅ原子層７は、｛１１１｝Ｂ面６上に吸着させたＳｅ原子からなる層（Ｓｅ原子が吸着したままの状態）であってもよい。
【００９５】
また、第１〜第４の実施形態においては、ストライプ部を構成する活性層とｐ型クラッド層との間に、拡散阻止層として、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、かつ、活性層より禁制帯幅の大きい、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体からなるｎ型半導体層を設けてもよい。なお、このｎ型半導体層の厚さは、電流注入の妨げにならない程度に選ばれる。具体的には、例えば、第３の実施形態において、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３とｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４との間に、Ｓｅがドープされた他のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層を設けてもよく、この場合、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４中のＺｎが、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面を通じてその内部に拡散することを効果的に抑制することが可能となる。また、この場合、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３を形成した後、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４を形成する前に形成されることになり、このとき、同時にＳｅ原子層４６を形成することができる。
【００９６】
また、第１および第２の実施形態においては、ストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面からなるが、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面から数度、具体的には、例えば０°〜５°オフした結晶面であってもよい。
【００９７】
また、上述の第１から第４の実施形態においては、必要に応じて光導波層を設けることも可能であり、また、活性層を多重量子井戸構造とすることも可能である。
【００９８】
さらに、上述の第１〜第４の実施形態においては、この発明をＤＨ構造およびＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに適用した場合について説明したが、この発明は、他の埋め込み構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは勿論、ＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードに適用してもよい。また、この発明は、上述のＡｌＧａＡｓ系半導体発光素子以外に、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を用いた他の半導体発光素子、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子に適用することも可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる、ｐ型半導体層および／またはｐ型クラッド層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられていることにより、活性層中へのアクセプタ不純物の拡散を効果的に抑制することができ、これによって、素子の長寿命化が図られ、信頼性の高い半導体発光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図２】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図９】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図１３】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】 この発明の第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図１７】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図１８】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】 ＧａＡｓ基板上にアンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＳｅがドープされたＡｌＧａＡｓ層を成長した試料における不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図２３】 ＧａＡｓ基板上にアンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＺｎがドープされたＡｌＧａＡｓ層を成長した試料における不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図２４】 ＧａＡｓ基板上にＳｅがドープされたＡｌＧａＡｓ層、アンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＺｎがドープされたＡｌＧａＡｓ層を成長した試料における不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図２５】 結晶面の異なるＧａＡｓ基板上にＳｅがドープされたＧａＡｓ層を成長したときの、ＧａＡｓ層中のＳｅ濃度をＳＩＭＳ法により測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、３・・・Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層、４・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、５、１０・・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層、６・・・｛１１１｝Ｂ面、７・・・Ｓｅ原子層、８・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層、９・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層、１４・・・Ｓｅ原子
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、低しきい値の半導体レーザとして、埋め込みヘテロ接合（Buried Heterostructure、ＢＨ）構造の半導体レーザが知られている。図１７は、従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【０００３】
すなわち、図１７に示すように、この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５が順次積層して設けられている。ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４のＡｌ組成比ｘ１は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３のＡｌ組成比ｘ２より大きく、それぞれについて一例を挙げると、ｘ１＝０．４５、ｘ２＝０．１４である。ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５は、一方向に延びる所定幅のストライプ形状を有する。
【０００４】
ストライプ部の両側の部分におけるｎ型ＧａＡｓ基板１０１上には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８が順次積層して設けられ、ｎｐｎｐのサイリスタ構造による電流狭窄構造が形成されている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３より禁制帯幅が大きく、低屈折率である。また、電流狭窄を良好に行う観点から、ストライプ部の側面におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６とｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７との界面は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３に対応する部分に位置し、これによって、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６とｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４とが互いに分離され、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７とｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２とが互いに分離されている。
【０００５】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８上には、Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１０９が設けられ、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面には、ＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１１０が設けられている。
【０００６】
この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７には、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、一方、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされている。
【０００７】
次に、上述の従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【０００８】
まず、図１８に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５を、例えば有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により順次成長させる。
【０００９】
次に、図１９に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５上に、例えばＣＶＤ法によりＳｉＮ膜またはＳｉＯ2 膜のような絶縁膜を形成し、これをエッチングによりパターニングして、所定幅のストライプ状のマスク１１１を形成する。
【００１０】
次に、図２０に示すように、マスク１１１をエッチングマスクとして、ウエットエッチング法またはドライエッチング法によりｎ型ＧａＡｓ基板１０１が露出するまでエッチングを行い、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２を一方向に延びる所定幅のストライプ形状にパターニングする。
【００１１】
次に、図２１に示すように、マスク１１１を成長マスクとして、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８を順次成長させ、ストライプ部の両側の部分を埋める。
【００１２】
次に、マスク１１１をエッチング除去し、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８の表面を平坦化した後、図１７に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５、１０８上にｐ側電極１０９を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にｎ側電極１１０を形成する。
【００１３】
以上により、目的とする従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００１４】
この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３をｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２とｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４とにより挟んだダブルヘテロ構造が、所定幅のストライプ形状を有し、幅の狭い活性領域を構成している。そして、このストライプ部の両側の部分にｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０８が埋め込まれ、ｎｐｎｐのサイリスタ構造からなる電流狭窄構造が形成されていることにより、電流は、ストライプ部（活性領域）のみを流れる。また、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の両側の部分に、これよりも禁制帯幅が大きく低屈折率のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０７が設けられていることにより、ストライプ部で屈折率が高く、その両側で屈折率が低いステップ状の屈折率分布が横方向に形成されており、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３からの光は、このステップ状の屈折率分布によって閉じ込められる。この従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、上述のように電流の閉じ込めと光の閉じ込めとを行うことによって、レーザ発振の低しきい値化が図られている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術によるＢＨ構造の半導体レーザは、以下のような問題を有している。
【００１６】
すなわち、上述の従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザでは、その製造の際に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層１０４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０５がストライプ形状にパターニングされた結果、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の側面が外部に露出し、この状態で、このストライプ部の両側の部分にｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６が成長されるため、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６のアクセプタ不純物として用いられるＺｎが、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の側面を通じてその内部に拡散してしまうという問題がある。また、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６が、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の側面に近接して設けられることにより、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６の成長後においても、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層１０６に導入されたＺｎが、同様に、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層１０３の内部に拡散してしまうという問題もある。
【００１７】
このような活性層中へのＺｎの拡散は、素子寿命の低下を引き起し、信頼性を低下させる要因となっている。
【００１８】
この対策として、アクセプタ不純物として、Ｚｎに代えて、拡散係数が小さく、浅いアクセプタレベルを形成するＭｇを用いることが考えられるが、Ｍｇは、偏析係数が大きいため、キャリア濃度の制御性や面内分布の均一性に問題が生じる。
【００１９】
なお、上述した活性層中へのＺｎの拡散の問題は、例えばＳＤＨ（Separatd Double Heterostructure ）構造の半導体レーザ（例えば、特開平２−６５２８８号公報参照）のように、他の埋め込み構造の半導体レーザにおいても同様に起こり得るものである。
【００２０】
したがって、この発明の目的は、活性層の内部へのアクセプタ不純物の拡散を抑制することができ、高い信頼性を得ることができる半導体発光素子およびその製造方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記従来技術の有する課題を解決するために鋭意検討を行った。以下にその概要について説明する。
【００２２】
一般に、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体中において、Ｚｎは大きな拡散係数を有することが知られている。ここで、ＡｌＧａＡｓ中におけるＺｎの拡散の様子をＳｅの拡散の様子と比較して説明する。ここでは、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長し、この際、まず、ＡｌＧａＡｓ層をアンドープの状態で成長した後、一定量の不純物原料を供給しながら成長した試料を、不純物としてＺｎを用いたものと、Ｓｅを用いたものとについてそれぞれ作製し、これらの試料の不純物濃度の深さ方向のプロファイルをＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）法により測定した。図２２は、不純物としてＳｅを用いた試料の測定結果を示すグラフであり、図２３は、不純物としてＺｎを用いた試料の測定結果を示すグラフである。図２２および図２３において、横軸は試料表面からの深さを示し、縦軸は不純物濃度を示す。
【００２３】
図２２と図２３とを比較すると、不純物としてＳｅを用いた試料では、図２２に示すように、Ｓｅ原料の供給を開始した位置から見てアンドープ領域の側にはＳｅの拡散がほとんど見られず、Ｓｅがドープされた領域とアンドープの領域との境界が明確であるのに対して、不純物としてＺｎを用いた試料では、図２３に示すように、Ｚｎ原料の供給を開始した位置から見てアンドープ領域の側にＺｎが大きく拡散し、Ｚｎがドープされた領域とアンドープ領域との境界がゆるやかになっていることがわかる。
【００２４】
そこで、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を、まず、Ｓｅをドープした状態で成長した後、Ｓｅ原料の供給を停止して所定期間アンドープ状態で成長し、さらに、この後、Ｚｎ原料の供給を開始してＺｎをドープした状態で成長した試料を作製し、この試料の不純物濃度の深さ方向のプロファイルをＳＩＭＳ法により測定した。図２４は、その測定結果を示すグラフである。図２４において、横軸は試料表面からの深さを示し、縦軸は不純物濃度を示す。
【００２５】
図２４に示すように、ＧａＡｓ基板上にＡｌＧａＡｓ層を成長する際に、不純物原料を切り換えて、ＳｅがドープされたＡｌＧａＡｓ層、アンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＺｎがドープされたＡｌＧａＡｓ層を順次積層したこの試料の場合、Ｓｅについては、Ｓｅ原料の供給を停止した位置からアンドープ領域の側への拡散はほとんど見られず、ＺｎだけがＺｎ原料の供給を開始した位置からアンドープ領域の側に拡散するが、このＺｎは、Ｓｅ原子が存在する部分で大きくパイルアップし、それより先へは拡散しないことがわかる。
【００２６】
このことから、活性層の側面の近傍にＳｅ原子を存在させることが、Ｚｎの拡散を抑制する有効な手段となることが考えられる。なお、ＺｎおよびＳｅは、それぞれ、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体におけるアクセプター不純物およびドナー不純物の一例であり、これ以外のアクセプター不純物およびドナー不純物の組み合わせであっても、同様なことが言えると考えられる。
【００２７】
この発明は、以上の検討に基づいて案出されたものである。
【００２８】
すなわち、この発明の第１の発明は、
活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造のストライプ部を有し、
ストライプ部の両側の部分にｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層が埋め込まれ、
活性層、ｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層およびｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層はせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる半導体発光素子において、
ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ｐ型半導体層および／またはｐ型クラッド層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられ、
かつ、拡散阻止層はドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる
ことを特徴とするものである。
【００２９】
この発明の第２の発明は、
活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造のストライプ部を有し、ストライプ部の両側の部分にｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層が埋め込まれ、活性層、ｐ型クラッド層、ｎ型クラッド層およびｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層はせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ｐ型クラッド層および／またはｐ型半導体層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられ、かつ、拡散阻止層はドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる半導体発光素子の製造方法であって、
ストライプ部の側面にドナー不純物を吸着させることにより拡散阻止層を形成するか、
または、ｎ型半導体層をストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分を覆うように形成し、この際、ストライプ部の側面上におけるｎ型半導体層中にドナー不純物を選択的に導入することにより拡散阻止層を形成するようにした
ことを特徴とするものである。
【００３０】
この発明において、拡散阻止層に導入されるドナー不純物は、好適には、ｎ型半導体層および／またはｎ型クラッド層のドナー不純物と同一のものが用いられる。なお、アクセプタ不純物としては典型的にはＺｎが用いられ、ドナー不純物としては典型的にはＳｅが用いられる。
【００３１】
この発明においては、活性層とｐ型クラッド層との間に、さらに、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる拡散阻止層を設けてもよい。このとき、この拡散阻止層の厚さは、電流注入の妨げにならない程度に選ばれる。なお、この拡散阻止層が、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなる場合、その禁制体幅は活性層より大きくする。
【００３２】
この発明において、ストライプ部の側面は、好適には、｛１１１｝Ｂ面または｛１１１｝Ｂ面から所定角度オフした結晶面からなる。これは、次のような理由による。
【００３３】
すなわち、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体においては、不純物の取り込みや吸着の様子に結晶面依存性がある。ここで、図２５に、結晶面の異なるＧａＡｓ基板上にＳｅがドープされたＧａＡｓ層を成長したときの、ＧａＡｓ層中のＳｅ濃度をＳＩＭＳ法により測定した結果を示す。図２５において、横軸は（１００）面からの傾斜角度を示し、縦軸は、ＳｅがドープされたＧａＡｓ層中のＳｅ濃度を、（１００）面での濃度を１として規格化したときの値を示す。
【００３４】
この場合、図２５に示すように、ＧａＡｓ基板上に成長されたＧａＡｓ層においては、ＧａＡｓ基板の結晶面が｛１１１｝Ｂ面のときに、｛１００｝面や｛１１１｝Ａ面のときよりもＳｅ原子濃度が大きくなることがわかる。
【００３５】
したがって、ストライプ部の側面に拡散素子層を容易に形成するためには、ストライプ部の側面を｛１１１｝Ｂ面またはその近傍の結晶面とすることが有効であると言える。
【００３６】
以上が、ストライプ部の側面を｛１１１｝Ｂ面または｛１１１｝Ｂ面から所定角度オフした結晶面とすることが好ましいことの理由である。なお、このストライプ部は、活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造をエッチングすることにより形成されたものであってもよく、あるいは、活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造を形成する過程で形成されたものであってもよい。
【００３７】
上述のように構成されたこの発明によれば、ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる、ｐ型半導体層および／またはｐ型クラッド層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられていることにより、製造過程において活性層の側面が外部に露出した後に、ｐ型の半導体層（ここでは、主に、ストライプ部の両側に埋め込まれる半導体層のうちのｐ型半導体層のことであるが、場合によっては、ｐ型クラッド層をも含む）を形成する場合や、ｐ型の半導体層が活性層の側面に近接して設けられる場合であっても、活性層中へのアクセプタ不純物の拡散を抑制することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３９】
まず、この発明の第１の実施形態について説明する。図１は、この第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【００４０】
図１に示すように、この第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、基板として、例えば、（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板１が用いられ、このｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５が順次積層して設けられている。ここで、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４のＡｌ組成比ｘ１は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３のＡｌ組成比ｘ２より大きく、それぞれについて一例を挙げると、ｘ１＝０．４５、ｘ２＝０．１４である。
【００４１】
ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５は、［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ形状を有する。この場合、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面６からなる。符号７は、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層を示す。このＳｅ原子層７は、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５の側面を覆うように、ストライプ部の側面の表層近傍に設けられている。この場合、このＳｅ原子層７は、後述のように、ストライプ部の側面に吸着させたＳｅ原子が、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５中に導入されることにより形成されたものである。このＳｅ原子層７の厚さは例えば５０ｎｍ以下であり、Ｓｅ濃度は例えば５×１０17／ｃｍ3 〜１×１０18／ｃｍ3 程度である。
【００４２】
ストライプ部の両側の部分におけるｎ型ＧａＡｓ基板１上には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０が順次積層して設けられ、ｎｐｎｐのサイリスタ構造による電流狭窄構造が形成されている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３より禁制帯幅が大きく、低屈折率である。ここで、｛１１１｝Ｂ面６上におけるエピタキシャル成長速度は（１００）面に比して小さく、ｎ型ＧａＡｓ基板１からの成長が進行してくるまで｛１１１｝Ｂ面６上への結晶成長が見かけ上停止するため、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９およびｎ型ＧａＡｓキャップ層１０は、図示した形状に形成される。また、ストライプ部の側面上におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８とｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９との界面は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に対応する部分に位置している。
【００４３】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層５およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１が設けられ、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極１２が設けられている。
【００４４】
このＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９には、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、一方、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされている。
【００４５】
次に、上述のように構成されたこの第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。ここでは、このＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを構成する半導体層を、例えばＭＯＣＶＤ法により形成する。この際、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の原料としては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、ドナー不純物の原料としては例えばＨ2 Ｓｅ、アクセプタ不純物の原料としては例えばジメチルズィンク（ＤＭＺ）を用いる。
【００４６】
まず、図２に示すように、（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５を順次成長させる。
【００４７】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１を一旦成長装置から取り出し、図３に示すように、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５の全面に例えばＣＶＤ法により例えばＳｉＮx 膜やＳｉＯ2 膜のような絶縁膜を形成し、これをエッチングによりパターニングして［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ状のマスク１３を形成する。
【００４８】
次に、図４に示すように、マスク１３をエッチングマスクとして、例えばエッチング液としてＨ2 ＳＯ4 、Ｈ2 Ｏ2 およびＨ2 Ｏの混合液（その混合比は、例えばＨ2 ＳＯ4 ：Ｈ2 Ｏ2 ：Ｈ2 Ｏ＝３：２：１）を用いたウエットエッチング法により、ｎ型ＧａＡｓ基板１が露出するまでエッチングする。これによって、ｐ型ＧａＡｓキャップ層５、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２が［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ形状にパターニングされる。このとき、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面６となる。
【００４９】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板１を再び成長装置に搬入し、図５に示すように、ドナー不純物の原料として用いられるＨ2 Ｓｅガスを熱分解させることにより、ストライプ部の側面を含む全面にＳｅ原子１４を吸着させる。この後、図６に示すように、基板加熱によって、ストライプ部の側面に吸着したＳｅ原子１４が、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５中に導入されることにより、ストライプ部の側面の表層近傍に選択的にＳｅ原子層７が形成される。この場合、ストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面６となっており、他の結晶面に比してＳｅ原子が導入されやすいため、Ｓｅ原子層７は、ストライプ部の側面に選択的に形成される。なお、このときの基板加熱は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８などを形成する２度めの結晶成長の際の基板加熱と兼用することができる。
【００５０】
次に、図７に示すように、マスク１３を成長マスクとして、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層９およびｐ型ＧａＡｓキャップ層１０を順次成長させ、ストライプ部の両側の部分を埋める。
【００５１】
次に、マスク１３をエッチング除去した後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層１０の表面を平滑化し、この後、図１に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法によりｐ型ＧａＡｓキャップ層５、１０上にｐ側電極１１を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板１の裏面にｎ側電極１２を形成する。
【００５２】
以上により、目的とするＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００５３】
以上のように、この第１の実施形態によれば、ストライプ部の側面が｛１１１｝Ｂ面６からなることにより、このストライプ部の側面にアクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層７を容易に形成することができる。そして、このＳｅ原子層７によってＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の側面が覆われ、かつ、このＳｅ原子層７がｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８を成長する前に形成されていることにより、次のような利点を得ることができる。
【００５４】
すなわち、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８の成長中に、Ｓｅ原子層７がＺｎの侵入に対してバリアとなるため、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の側面を通じてその内部にＺｎが拡散することを防止することができる。また、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８が、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の側面に近接して設けられ、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８からＺｎが拡散するような場合であっても、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の方向に拡散してきたＺｎは、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３に達する前に、Ｓｅ原子層７の部分でパイルアップするため、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３の内部へのＺｎの拡散が抑制される。
【００５５】
したがって、この第１の実施形態によれば、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層８の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３中へのＺｎの拡散を効果的に抑制することができ、これによって、素子の長寿命化が図られ、信頼性の高いＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを実現することができる。
【００５６】
次に、この発明の第２の実施形態について説明する。図８は、この第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【００５７】
すなわち、この第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、図８に示すように、基板として、（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板２１が用いられ、このｐ型ＧａＡｓ基板２１上に、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２５が順次積層されている。ここで、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４のＡｌ組成比ｘ１は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３のＡｌ組成比ｘ２より大きく、それぞれについて一例を挙げると、ｘ１＝０．４５、ｘ２＝０．１４である。
【００５８】
ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２５は、［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ形状を有する。この場合、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面２６からなる。
【００５９】
ストライプ部の両側におけるｐ型ＧａＡｓ基板２１上には、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９が順次積層して設けられ、これによって、ｐｎｐｎのサイリスタ構造による電流狭窄構造が形成されている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３より禁制体幅が大きく、低屈折率である。また、ストライプ部の側面上の部分において、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３の側面を覆う位置まで設けられ、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２９は、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４の側面を覆う位置まで設けられている。
【００６０】
符号３０は、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層を示す。この場合、このＳｅ原子層３０は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３の側面を覆うように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に設けられている。このＳｅ原子層３０は、後述のように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７を形成する際に、｛１１１｝Ｂ面２６からなるストライプ部の側面上の部分に選択的にＳｅ原子が導入される（他の部分よりもＳｅ原子が多く導入される）ことによって、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に選択的に形成されたものである。
【００６１】
ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９上にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極３１が設けられ、ｐ型ＧａＡｓ基板２１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極３２が設けられている。
【００６２】
このＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされ、一方、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９には、ドナー不純物としてＳｅがドープされている。
【００６３】
次に、この第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【００６４】
まず、第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法と同様に、図９に示すように、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｐ型ＧａＡｓ基板２１上にｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層２５を順次成長させた後、ｐ型ＧａＡｓキャップ層２５上に、［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ状のマスク３３を形成し、このマスク３３をエッチングマスクとして、硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチング法によりｐ型ＧａＡｓ基板２１の表面が露出するまでエッチングする。これによって、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２４、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２２が、［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ形状にパターニングされる。このとき、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面２６となる。
【００６５】
次に、図１０に示すように、マスク３３を成長マスクとして、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７を成長する。このとき、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に、他の部分よりもＳｅ原子が多く導入されることにより、この部分に選択的にＳｅ原子層３０が形成される。
【００６６】
ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７の成長に引き続き、図１１に示すように、マスク３３を成長マスクとして、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９を順次成長させ、ストライプ部の両側を埋める。
【００６７】
次に、マスク３３をエッチング除去し、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２９の表面を平滑化した後、図８に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｎ型ＧａＡｓキャップ層２５およびｎ型ＧａＡｓキャップ層２９上にｎ側電極３１を形成するとともに、ｐ型ＧａＡｓ基板２１の裏面にｐ側電極３２を形成する。
【００６８】
以上により、目的とするＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００６９】
以上のように、この第２の実施形態によれば、ストライプ部の側面を｛１１１｝Ｂ面２６からなることにより、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７を成長する際に、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２７のうちストライプ部の側面上の部分に、拡散阻止層としてのＳｅ原子層３０を選択的に、かつ、容易に形成することができる。そして、このＳｅ原子層３０によってＡｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ活性層２３の側面が覆われ、かつ、このＳｅ原子層３０がｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８を成長する前に形成されていることにより、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層２８の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層２３の内部へのＺｎの拡散を抑制することができる。
【００７０】
したがって、この第２の実施形態によれば、ｐ型の半導体基板を用いたＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
次に、この発明の第３の実施形態について説明する。図１２は、この第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【００７２】
図１２に示すように、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、基板として（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板４１が用いられ、このｎ型ＧａＡｓ基板４１の主面に［０１１］方向に延在するメサ状突起部４１ａが設けられている。ｎ型ＧａＡｓ基板４１のメサ状突起部４１ａ上には、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４が順次積層されたダブルヘテロ構造のストライプ部が設けられている。このストライプ部は、メサ状突起部４１ａの延長方向、すなわち、［０１１］方向に延在し、三角形状の断面を有する。この場合、ストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面４５からなり、両側の側面がｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の部分で交差している。ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２、Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ活性層４３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４からなるダブルヘテロ構造は、ｎ型ＧａＡｓ基板４１のメサ底部（メサ状突起部４１ａの両側の部分）にも設けられている。この場合、メサ状突起部４１ａ上におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３と、メサ底部上におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３とは、互いに分離されている。また、メサ底部上におけるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４は、メサ状突起部４１ａ上におけるｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２の側面の途中の位置まで設けられている。
【００７３】
符号４６は、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層を示す。この場合、このＳｅ原子層４６は、メサ状突起部４１ａ上のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面を覆うように、ストライプ部の側面上に設けられている。このＳｅ原子層４６は、後述のように、メサ状突起部４１ａ上のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面にＳｅ原子を吸着させることにより形成されたものである。このＳｅ原子層４６は数原子層程度の厚さを有する。
【００７４】
メサ底部上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の上には、メサ状突起部４１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面を覆うように、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７が設けられている。この場合、ｘ１＞ｘ２であるから、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３より禁制体幅が大きく、低屈折率である。このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７により、メサ状突起部４１ａ上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４と、メサ底部上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４とが互いに分離されている。符号４８は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層を示す。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８は、ストライプ部の両側を埋めるようにｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７上に設けられ、かつ、メサ状突起部４１ａ上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の上側にも設けられている。このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８上には、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９が設けられている。
【００７５】
ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９上にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極５０が設けられ、一方、ｎ型ＧａＡｓ基板４１の裏面にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極５１が設けられている。
【００７６】
このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７には、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、一方、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４、４８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層４９には、アクセプタ不純物としてＺｎがドープされている。
【００７７】
次に、この第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。
【００７８】
図１３に示すように、（１００）面方位のｎ型ＧａＡｓ基板４１上に［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、ｎ型ＧａＡｓ基板４１を例えば硫酸−過酸化水素系のエッチング液を用いたウエットエッチング法によりエッチングすることにより、メサ状突起部４１ａを形成する。次に、エッチングマスクとして用いたレジストパターンを除去する。
【００７９】
次に、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３を順次成長させる。このとき、メサ状突起部４１ａ上では、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２およびＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３が、メサ状突起部４１ａのエッジから内側に向かって｛１１１｝Ｂ面４５からなる斜面を形成しながら成長していく。
【００８０】
次に、図１４に示すように、ドナー不純物の原料として用いられるＨ2 Ｓｅガスを熱分解して全面にＳｅ原子を吸着させることにより、Ｓｅ原子層４６を形成する。ここでは、説明の簡略化のために｛１１１｝Ｂ面４５上のＳｅ原子層４６のみ図示しているが、このＳｅ原子層４６は、実際にはメサ状突起部４１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面などにも形成される。このＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面に形成されたＳｅ原子層は、この上に形成されるｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４からのＺｎの拡散を抑制する役割を有する。なお、このようにＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面にＳｅ原子層が形成された場合であっても、このＳｅ原子層は数原子層程度の厚さで、極めて薄いので、電流注入の妨げにはならない。
【００８１】
次に、図１５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４を成長させる。これにより、メサ状突起部４１ａ上にストライプ部が形成される。この場合、メサ状突起部４１ａ上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４は、成長が進むにつれて幅が小さくなり、最終的に、その両側の｛１１１｝Ｂ面４５からなる側面が交差する位置まで成長する。一方、このとき、メサ底部上のｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４は、メサ状突起部４１ａ上のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２の側面の途中の位置まで成長する。
【００８２】
次に、ＭＯＣＶＤ法によりｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７を成長させる。この場合、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ電流狭窄層４７が、メサ状突起部４１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面に対応する部分を覆うように、成長時に厚さが制御される。次に、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層４９を順次成長させる。この場合、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８は、その成長の初期の段階では、｛１１１｝Ｂ面４５上には成長されないが、他の結晶面による成長が進行することにより、｛１１１｝Ｂ面４５上の部分を含んで全面に成長される。したがって、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４８上のｐ型ＧａＡｓキャップ層４９も全面に成長される。
【００８３】
なお、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２の成長からｐ型ＧａＡｓキャップ層４９の成長までの工程は、供給する原料ガスを切り換えることによって、一回の結晶成長で行われる。
【００８４】
次に、図１２に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｐ型ＧａＡｓキャップ層４９上にｐ側電極５０を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基板４１上にｎ側電極５１を形成する。
【００８５】
以上により、目的とするＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザが製造される。
【００８６】
以上のように、この第３の実施形態によれば、ストライプ部の形成の過程で、メサ状突起部４１ａ上へのｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３およびｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の成長の過程で、これらの各層が｛１１１｝Ｂ面４５ａからなる斜面を形成しながら成長する結果、ストライプ部の側面が｛１１１｝Ｂ面４５からなることにより、このストライプ部の側面に、アクセプタ不純物の拡散阻止層としてのＳｅ原子層４６を容易に形成することができる。そして、このＳｅ原子層４６によってＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の側面が覆われ、かつ、このＳｅ原子層４６が、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４を成長する前に形成されていることにより、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の内部へのＺｎの拡散を抑制することができる。
【００８７】
したがって、この第３の実施形態によれば、ｎ型半導体基板を用いたＳＤＨ構造の半導体レーザにおいて、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８８】
次に、この発明の第４の実施形態について説明する。図１６は、この第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。この第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは、第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと逆の導電型の構成となっている。
【００８９】
すなわち、図１６に示すように、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ半導体レーザにおいては、基板として（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板６１が用いられ、このｐ型ＧａＡｓ基板６１の主面に［０１１］方向に延在するメサ状突起部６１ａが設けられている。符号６２はｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、符号６３はＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層、符号６４はｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、符号６５は｛１１１｝Ｂ面、符号６６はＳｅ原子層、符号６７はｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層、符号６８はｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、符号６９はｎ型ＧａＡｓキャップ層を示す。
【００９０】
この場合、Ｓｅ原子層６６は、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層６２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層６３およびｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層６４の側面を覆うように、ストライプ部の側面上に設けられ、ｎ型ＧａＡｓキャップ層６９上にはＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕ電極のようなｎ側電極７０が設けられ、ｐ型ＧａＡｓ基板６１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極７１が設けられている。
【００９１】
その他の構成は、第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【００９２】
次に、この第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法について説明する。すなわち、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいては、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層６７が、メサ状突起部６１ａ上のＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層６３の側面を覆うように設けられているため、このｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層６７の成長中および成長後におけるＡｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層６３へのＺｎの拡散が問題となる。そこで、このＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを製造する際には、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層６７を形成する前にＳｅ原子層６６を形成する。具体的には、このＳｅ原子層６６は、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層６４の成長中に、ドナー不純物原料として用いられるＨ2 Ｓｅが熱分解され、ストライプ部の側面にＳｅ原子が吸着することによって形成される。その他のことは、第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法と同様であるので、説明を省略する。
【００９３】
この第４の実施形態によれば、ｐ型の半導体基板を用いたＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザにおいて、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００９４】
以上この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、実施形態において挙げた数値、材料、構造、製造プロセスなどはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。また、第１の実施形態において、拡散阻止層としてのＳｅ原子層７は、｛１１１｝Ｂ面６上に吸着させたＳｅ原子が、ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層２、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層３、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４およびｐ型ＧａＡｓキャップ層５中に導入されることにより形成されたものであるが、このＳｅ原子層７は、｛１１１｝Ｂ面６上に吸着させたＳｅ原子からなる層（Ｓｅ原子が吸着したままの状態）であってもよい。
【００９５】
また、第１〜第４の実施形態においては、ストライプ部を構成する活性層とｐ型クラッド層との間に、拡散阻止層として、ドナー不純物としてＳｅがドープされ、かつ、活性層より禁制帯幅の大きい、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体からなるｎ型半導体層を設けてもよい。なお、このｎ型半導体層の厚さは、電流注入の妨げにならない程度に選ばれる。具体的には、例えば、第３の実施形態において、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３とｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４との間に、Ｓｅがドープされた他のｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層を設けてもよく、この場合、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４中のＺｎが、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３の上面を通じてその内部に拡散することを効果的に抑制することが可能となる。また、この場合、このｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層は、Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層４３を形成した後、ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層４４を形成する前に形成されることになり、このとき、同時にＳｅ原子層４６を形成することができる。
【００９６】
また、第１および第２の実施形態においては、ストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面からなるが、このストライプ部の側面は｛１１１｝Ｂ面から数度、具体的には、例えば０°〜５°オフした結晶面であってもよい。
【００９７】
また、上述の第１から第４の実施形態においては、必要に応じて光導波層を設けることも可能であり、また、活性層を多重量子井戸構造とすることも可能である。
【００９８】
さらに、上述の第１〜第４の実施形態においては、この発明をＤＨ構造およびＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザに適用した場合について説明したが、この発明は、他の埋め込み構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザは勿論、ＡｌＧａＡｓ系発光ダイオードに適用してもよい。また、この発明は、上述のＡｌＧａＡｓ系半導体発光素子以外に、せん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ化合物半導体を用いた他の半導体発光素子、例えば、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体発光素子に適用することも可能である。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ストライプ部の側面のうち少なくとも活性層の側面に対応する部分に、ドナー不純物が導入されたせん亜鉛鉱型結晶構造のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体またはドナー不純物からなる、ｐ型半導体層および／またはｐ型クラッド層のアクセプタ不純物の拡散阻止層が設けられていることにより、活性層中へのアクセプタ不純物の拡散を効果的に抑制することができ、これによって、素子の長寿命化が図られ、信頼性の高い半導体発光素子を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図２】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】 この発明の第１の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図９】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】 この発明の第２の実施形態によるＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図１３】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】 この発明の第３の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】 この発明の第４の実施形態によるＳＤＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図１７】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザを示す断面図である。
【図１８】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】 従来のＢＨ構造のＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】 ＧａＡｓ基板上にアンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＳｅがドープされたＡｌＧａＡｓ層を成長した試料における不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図２３】 ＧａＡｓ基板上にアンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＺｎがドープされたＡｌＧａＡｓ層を成長した試料における不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図２４】 ＧａＡｓ基板上にＳｅがドープされたＡｌＧａＡｓ層、アンドープのＡｌＧａＡｓ層およびＺｎがドープされたＡｌＧａＡｓ層を成長した試料における不純物濃度の深さ方向のプロファイルを示すグラフである。
【図２５】 結晶面の異なるＧａＡｓ基板上にＳｅがドープされたＧａＡｓ層を成長したときの、ＧａＡｓ層中のＳｅ濃度をＳＩＭＳ法により測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、２・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、３・・・Ａｌx2Ｇａ1-x2Ａｓ活性層、４・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓクラッド層、５、１０・・・ｐ型ＧａＡｓキャップ層、６・・・｛１１１｝Ｂ面、７・・・Ｓｅ原子層、８・・・ｐ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層、９・・・ｎ型Ａｌx1Ｇａ1-x1Ａｓ埋め込み層、１４・・・Ｓｅ原子
Claims (4)
- 活性層をｐ型クラッド層とｎ型クラッド層とにより挟んだ構造のストライプ部を有し、上記ストライプ部の両側の部分にｐ型半導体層とｎ型半導体層とを含む半導体層が埋め込まれ、上記活性層、上記ｐ型クラッド層、上記ｎ型クラッド層および上記ｐ型半導体層と上記ｎ型半導体層とを含む上記半導体層はＡｌＧａＡｓ系半導体からなる半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層を上記ｐ型クラッド層と上記ｎ型クラッド層とにより挟んだ構造をエッチングすることにより側面が｛１１１｝Ｂ面からなる上記ストライプ部を形成する工程と、
上記ストライプ部の側面のうち少なくとも上記活性層の側面に対応する部分に、上記ｐ型クラッド層および／または上記ｐ型半導体層のアクセプタ不純物としてのＺｎの拡散阻止層を上記ストライプ部の側面にＳｅを吸着させることにより形成する工程とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 上記拡散阻止層を上記ストライプ部の側面にのみ形成することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
- 上記ストライプ部は、上記ｎ型クラッド層、上記活性層および上記ｐ型クラッド層が順次積層された構造を有するとともに、上記拡散阻止層は、上記ストライプ部を形成するためのエッチングの後、上記ｐ型半導体層を形成する前に、上記ストライプ部の側面にＳｅを吸着させることにより形成されることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
- 上記活性層と上記ｐ型クラッド層との間に、さらに、上記拡散阻止層を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子の製造方法。
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