JP4500516B2 - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
図1の(a)は、実施の形態1による半導体レーザ素子10の断面図である。半導体レーザ素子10は、いわゆるAlGaInP系レーザであり、高濃度にドーピングされたキャップ層の亜鉛(Zn)が活性層へ拡散することを防止・抑制するよう構成されている。
図2の(a)は、実施の形態2による半導体レーザ素子20の断面図である。半導体レーザ素子20もまた、高濃度にドーピングされたキャップ層のZnが活性層へ拡散することを防止・抑制するよう構成されている。半導体レーザ素子20の層構造は、キャップ層1の構成を除いては半導体レーザ素子10の層構造と同じである。また半導体レーザ素子20は図6に示す半導体レーザ素子60としても実現できる。それらの内容は下記に説明する点を除き実施の形態1でした説明と同じであるため、その説明は省略する。
図3の(a)は、実施の形態3による半導体レーザ素子30の断面図である。半導体レーザ素子30もまた、高濃度にドーピングされたキャップ層のZnが活性層へ拡散することを防止・抑制するよう構成されている。半導体レーザ素子30の層構造は、キャップ層1の構成を除いては半導体レーザ素子10の層構造と同じである。また半導体レーザ素子30は図6に示す半導体レーザ素子60としても実現できる。それらの内容は下記に説明する点を除き実施の形態1でした説明と同じであるため、その説明は省略する。
図4の(a)は、実施の形態4による半導体レーザ素子40の断面図である。半導体レーザ素子40もまた、高濃度にドーピングされたキャップ層のp型ドーパントが活性層へ拡散することを防止・抑制するよう構成されている。半導体レーザ素子40の層構造は、キャップ層1の構成を除いては半導体レーザ素子10の層構造と同じである。また半導体レーザ素子40は図6に示す半導体レーザ素子60としても実現できる。それらの内容は下記に説明する点を除き実施の形態1でした説明と同じであるため、その説明は省略する。
図5の(a)は、実施の形態5による半導体レーザ素子50の断面図である。半導体レーザ素子50もまた、高濃度にドーピングされたキャップ層のp型ドーパントが活性層へ拡散することを防止・抑制するよう構成されている。半導体レーザ素子50の層構造は、キャップ層1の構成を除いては半導体レーザ素子10の層構造と同じである。また半導体レーザ素子50は図6に示す半導体レーザ素子60としても実現できる。それらの内容は下記に説明する点を除き実施の形態1でした説明と同じであるため、その説明は省略する。
図7は、本発明の実施の形態6に係る半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。この半導体レーザ素子は、n型GaAs基板の上に、n型GaASバッファ層5、n型AlGaInPクラッド層4、多重量子井戸(Multiple Quantum Wells:MQW)活性層3、p型AlGaInPクラッド層2、p型GaAsキャップ層(コンタクト層)1aが順に積層されている。n型GaASバッファ層5は、n型不純物としてシリコン(Si)が添加されており、AlGaAs層を含んでいてもよい。n型AlGaInPクラッド層4は、n型不純物としてシリコン(Si)が添加されている。多重量子井戸層3は、不純物添加していないAlGaInP光ガイド層、AlGaInPバリア層3a、GaInPウエル層3bとが何重にも積層されている。p型AlGaInPクラッド層2は、p型不純物としてマグネシウム(Mg)が添加されており、p型GaAsキャップ層1eにはp型不純物として炭素(C)が添加されている。なお、この半導体レーザ素子としては、図6に示す電流狭窄構造を有する埋込型レーザや、あるいはリッジ導波型レーザであってもよい。
図11は、本発明の実施の形態7に係る半導体レーザ素子の構造を示す断面図である。この半導体レーザ素子80は、実施の形態6に係る半導体レーザ素子と比較すると、キャップ層として、p型GaAsキャップ層1eとp型InGaAsキャップ層1gとがp型AlGaInPクラッド層2の上に順に積層されている点で相違する。この半導体レーザ素子80においても、実施の形態6に係る半導体レーザ素子の場合と同様に、p型AlGaInPクラッド層2に隣接するGaAsキャップ層1eのp型ドーパントの炭素(C)は、クラッド層2のマグネシウム(Mg)と相互拡散することはなく、活性層3まで拡散することもない。また、このInGaAs層1gは、GaAs層に比べて禁制帯幅が狭く、同じ不純物添加量であってもGaAs層よりも電極とのコンタクトがとりやすいので、最上層にInGaAsキャップ層1gを設けることによって、素子抵抗をより低減できる。また、InGaAs層1gはキャリア濃度を上げやすいので、さらにコンタクトがとりやすい。また、このp型GaAs層1eとp型InGaAsキャップ層1gとには、それぞれp型ドーパントとして炭素(C)が添加されている。また、p型InGaAs層1gは、より詳細な組成式ではInxGa1−xAsであり、好ましくはxが0.5程度である。このInGaAs層1gは、その下層のGaAs層1eとは本来の格子定数が異なり、xが1の場合(InAs)にはGaAsより格子定数が7%大きく、GaAs層1eと積層することによって格子不整合による圧縮歪が生じる。そこで、xの値としては0.5程度が好ましい。また、このInGaAs層1gの層厚を数10nm以下とすることが好ましい。
Claims (3)
- 活性層と、p型クラッド層と、p型GaAsキャップ層とが順に積層されている半導体レーザ素子の製造方法であって、
活性層の上にp型クラッド層を積層する工程と、
MOCVD法によって、原料ガスとしてトリメチルガリウムとアルシンとを用いて、成長温度を540℃以上とし、前記トリメチルガリウムに対する前記アルシンの流量比(V/III)を0.6以上として、前記p型クラッド層の上にp型ドーパントとして炭素(C)を含むp型GaAsキャップ層を積層する工程と
を含むことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 前記p型GaAsキャップ層を積層する工程において、前記トリメチルガリウムに対する前記アルシンの流量比(V/III)を略1.0とすることを特徴とする請求項1に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
- 前記p型GaAsキャップ層を積層する工程において、前記GaAsキャップ層の少なくとも一部にp型ドーパントとして炭素(C)を添加濃度1×1019cm−3以上で添加することを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体レーザ素子の製造方法。
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