JPH04333298A - ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子 - Google Patents
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子Info
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- JPH04333298A JPH04333298A JP10251591A JP10251591A JPH04333298A JP H04333298 A JPH04333298 A JP H04333298A JP 10251591 A JP10251591 A JP 10251591A JP 10251591 A JP10251591 A JP 10251591A JP H04333298 A JPH04333298 A JP H04333298A
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- semiconductor laser
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- laser device
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＡｌＧａＩｎＰ系短波長
半導体レーザ素子に関する。
半導体レーザ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体レーザ素子は，光通信だけでなく
，光による計測制御および情報処理などの分野において
，幅広く利用されている。特に，短波長半導体レーザ素
子は，例えば，光ディスクやビデオディスクなどの情報
記録再生装置の光源として用いた場合に，光スポットを
小さく絞ることができるので，高密度記録が可能になる
という利点がある。このような短波長半導体レーザ素子
を実現する半導体材料としては，ＧａＡｓに格子整合す
るＡｌＧａＩｎＰが注目されている。基板およびコンタ
クト層の材料として用いられるＧａＡｓは，ＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザ素子の製造において実績のある高品質
な単結晶基板が得られると共に，高濃度にドーピングす
ることにより，オーミック抵抗の小さい低抵抗コンタク
ト層が得られるという利点を有する。
，光による計測制御および情報処理などの分野において
，幅広く利用されている。特に，短波長半導体レーザ素
子は，例えば，光ディスクやビデオディスクなどの情報
記録再生装置の光源として用いた場合に，光スポットを
小さく絞ることができるので，高密度記録が可能になる
という利点がある。このような短波長半導体レーザ素子
を実現する半導体材料としては，ＧａＡｓに格子整合す
るＡｌＧａＩｎＰが注目されている。基板およびコンタ
クト層の材料として用いられるＧａＡｓは，ＡｌＧａＡ
ｓ系半導体レーザ素子の製造において実績のある高品質
な単結晶基板が得られると共に，高濃度にドーピングす
ることにより，オーミック抵抗の小さい低抵抗コンタク
ト層が得られるという利点を有する。
【０００３】図４に従来のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザ素子の一例を示す。この半導体レーザ素子は，以下の
ようにして作製される。
ザ素子の一例を示す。この半導体レーザ素子は，以下の
ようにして作製される。
【０００４】まず，ｎ−ＧａＡｓ基板４００上に，分子
線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）により，ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層４０１，ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層４０
２，ｎ−ＡｌＩｎＰ第１クラッド層４０３，ＧａＩｎＰ
活性層４０４，ｐ−ＡｌＩｎＰ第２クラッド層４０５，
およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０７を順次成長させ
る。次いで，コンタクト層４０７上に，フォトリソグラ
フィー技術により，ストライプ状の開口部を有するＳｉ
Ｎｘ絶縁膜４０８を形成した後，開口部を含むＳｉＮｘ
絶縁膜４０８の表面にはｐ側電極４０９を形成し，ｎ−
ＧａＡｓ基板４００の裏面にはｎ側電極４１０を形成す
る。最後に，得られたウエハを劈開させることにより，
図４に示すような半導体レーザ素子が得られる。
線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）により，ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層４０１，ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層４０
２，ｎ−ＡｌＩｎＰ第１クラッド層４０３，ＧａＩｎＰ
活性層４０４，ｐ−ＡｌＩｎＰ第２クラッド層４０５，
およびｐ−ＧａＡｓコンタクト層４０７を順次成長させ
る。次いで，コンタクト層４０７上に，フォトリソグラ
フィー技術により，ストライプ状の開口部を有するＳｉ
Ｎｘ絶縁膜４０８を形成した後，開口部を含むＳｉＮｘ
絶縁膜４０８の表面にはｐ側電極４０９を形成し，ｎ−
ＧａＡｓ基板４００の裏面にはｎ側電極４１０を形成す
る。最後に，得られたウエハを劈開させることにより，
図４に示すような半導体レーザ素子が得られる。
【０００５】このような半導体レーザ素子においては，
ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの間に大きいバンドギャッ
プエネルギーの差があり，半導体レーザ素子の動作電圧
を上昇させる原因となる。以下に，この点を詳しく説明
する。
ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの間に大きいバンドギャッ
プエネルギーの差があり，半導体レーザ素子の動作電圧
を上昇させる原因となる。以下に，この点を詳しく説明
する。
【０００６】一般に，ＧａＡｓとＡｌＧａＩｎＰとの組
合せのように，バンドギャップの異なる２種類の半導体
材料を接合させると，たとえ同一導電型の半導体材料間
の接合であっても，その界面にはポテンシャルバリアが
形成される。このような界面ポテンシャルバリアが存在
すると，両方の半導体材料間にわたる電子もしくは正孔
の移動，すなわち電流の流れが妨げられる。ある程度の
電流を流すためには，２つの半導体材料間に大きい電圧
を印加して界面ポテンシャルバリアを低下させる必要が
ある。
合せのように，バンドギャップの異なる２種類の半導体
材料を接合させると，たとえ同一導電型の半導体材料間
の接合であっても，その界面にはポテンシャルバリアが
形成される。このような界面ポテンシャルバリアが存在
すると，両方の半導体材料間にわたる電子もしくは正孔
の移動，すなわち電流の流れが妨げられる。ある程度の
電流を流すためには，２つの半導体材料間に大きい電圧
を印加して界面ポテンシャルバリアを低下させる必要が
ある。
【０００７】したがって，半導体レーザ素子内に，大き
い界面ポテンシャルバリアが形成されるような半導体層
の接合部分が存在すると，動作電圧が上昇することにな
る。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子におけるＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ接合では，界面ポテンシャルバリアは，
通常，０．３ｅＶ程度であり，特に問題とはならない。 ところが，ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子のおける
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ接合では，Ａｌ組成比が大き
くなるにつれて，両方の半導体材料間のバンドギャップ
エネルギー差が大きくなるので，動作電圧が上昇する。 本発明者らが計算機シュミレーションを試みたところ，
ｐ型のＧａＡｓ／ＧａＩｎＰ接合の場合には，レーザを
駆動させるのに必要な程度の電流の流れに対して界面ポ
テンシャルは大きな妨げにはならないが，ｐ型のＧａＡ
ｓ／ＡｌＩｎＰ接合の場合には，この接合を通して同程
度の電流を流すためには，この接合間に２．０Ｖ以上の
電圧を印加する必要があるという結果が得られた。
い界面ポテンシャルバリアが形成されるような半導体層
の接合部分が存在すると，動作電圧が上昇することにな
る。ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザ素子におけるＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ接合では，界面ポテンシャルバリアは，
通常，０．３ｅＶ程度であり，特に問題とはならない。 ところが，ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子のおける
ＧａＡｓ／ＡｌＧａＩｎＰ接合では，Ａｌ組成比が大き
くなるにつれて，両方の半導体材料間のバンドギャップ
エネルギー差が大きくなるので，動作電圧が上昇する。 本発明者らが計算機シュミレーションを試みたところ，
ｐ型のＧａＡｓ／ＧａＩｎＰ接合の場合には，レーザを
駆動させるのに必要な程度の電流の流れに対して界面ポ
テンシャルは大きな妨げにはならないが，ｐ型のＧａＡ
ｓ／ＡｌＩｎＰ接合の場合には，この接合を通して同程
度の電流を流すためには，この接合間に２．０Ｖ以上の
電圧を印加する必要があるという結果が得られた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】界面ポテンシャルバリ
アの影響を低減する方法として，大きいバンドギャップ
を有する半導体材料へのドーピング量を大きくして，ポ
テンシャルバリア領域を薄くし，トンネル効果により接
合間に電流を流すことが試みられている。しかし，この
ような方法では，Ａｌ組成比の大きいＡｌＧａＩｎＰ材
料の結晶は高濃度にドーピングされにくいという問題点
がある。
アの影響を低減する方法として，大きいバンドギャップ
を有する半導体材料へのドーピング量を大きくして，ポ
テンシャルバリア領域を薄くし，トンネル効果により接
合間に電流を流すことが試みられている。しかし，この
ような方法では，Ａｌ組成比の大きいＡｌＧａＩｎＰ材
料の結晶は高濃度にドーピングされにくいという問題点
がある。
【０００９】一般に，半導体レーザ素子においては，光
の閉じ込めを有効に行って閾値電圧を低下させるために
，活性領域とクラッド層との間における屈折率差をでき
るだけ大きくし，また活性領域からクラッド層へのキャ
リアの漏れを防止するために，活性領域とクラッド層と
の間におけるバンドギャップエネルギー差をできるだけ
大きくする必要がある。例えば，活性層がＡｌＧａＩｎ
Ｐからなる短波長半導体レーザ素子では，ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるクラッド層のＡｌ組成比は活性層のＡｌ組成
比よりも大きくなければならない。したがって，このよ
うなクラッド層に高濃度ドーピングを行うことにより，
動作電圧の上昇に関する問題点を解決することは困難で
ある。
の閉じ込めを有効に行って閾値電圧を低下させるために
，活性領域とクラッド層との間における屈折率差をでき
るだけ大きくし，また活性領域からクラッド層へのキャ
リアの漏れを防止するために，活性領域とクラッド層と
の間におけるバンドギャップエネルギー差をできるだけ
大きくする必要がある。例えば，活性層がＡｌＧａＩｎ
Ｐからなる短波長半導体レーザ素子では，ＡｌＧａＩｎ
Ｐからなるクラッド層のＡｌ組成比は活性層のＡｌ組成
比よりも大きくなければならない。したがって，このよ
うなクラッド層に高濃度ドーピングを行うことにより，
動作電圧の上昇に関する問題点を解決することは困難で
ある。
【００１０】本発明は，上記従来の問題点を解決するも
のであり，その目的とするところは，高濃度ドーピング
を行わずに動作電圧が低減された高い信頼性を有するＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を提供することにある
。
のであり，その目的とするところは，高濃度ドーピング
を行わずに動作電圧が低減された高い信頼性を有するＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子を提供することにある
。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のＡｌＧａＩｎＰ
系半導体レーザ素子は，ＧａＡｓ基板上に，（ＡｌｕＧ
ａ１−ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）
第１クラッド層，（ＡｌｍＧａ１−ｍ）ｎＩｎ１−ｎＰ
（０≦ｍ＜１，０＜ｎ＜１）活性層，（ＡｌｕＧａ１−
ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）第２ク
ラッド層，およびＧａＡｓコンタクト層を含む積層構造
が形成されており，（１）第２クラッド層とコンタクト
層との間に，（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０
＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）中間層が設けられ，この中間層
のＡｌ組成比ｘが第２クラッド層との界面からコンタク
ト層との界面へ向かって次第に減少しているか，あるい
は（２）第２クラッド層とコンタクト層との間に，Ａｌ
ｘＩｎ１−ｘＰ（０＜ｘ＜１）層とＧａｙＩｎ１−ｙＰ
（０＜ｙ＜１）層とを交互に形成してなる超格子中間層
が設けられ，この超格子中間層における各ＧａｙＩｎ１
−ｙＰ（０＜ｙ＜１）層の厚さが，各ＡｌｘＩｎ１−ｘ
Ｐ（０＜ｘ＜１）層の厚さより大きく，かつ第２クラッ
ド層との界面からコンタクト層との界面へ向かって次第
に増大し，さらにコンタクト層から第２クラッド層の少
なくとも一部に不純物が拡散されており，そのことによ
り上記目的が達成される。
系半導体レーザ素子は，ＧａＡｓ基板上に，（ＡｌｕＧ
ａ１−ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）
第１クラッド層，（ＡｌｍＧａ１−ｍ）ｎＩｎ１−ｎＰ
（０≦ｍ＜１，０＜ｎ＜１）活性層，（ＡｌｕＧａ１−
ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）第２ク
ラッド層，およびＧａＡｓコンタクト層を含む積層構造
が形成されており，（１）第２クラッド層とコンタクト
層との間に，（ＡｌｘＧａ１−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０
＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）中間層が設けられ，この中間層
のＡｌ組成比ｘが第２クラッド層との界面からコンタク
ト層との界面へ向かって次第に減少しているか，あるい
は（２）第２クラッド層とコンタクト層との間に，Ａｌ
ｘＩｎ１−ｘＰ（０＜ｘ＜１）層とＧａｙＩｎ１−ｙＰ
（０＜ｙ＜１）層とを交互に形成してなる超格子中間層
が設けられ，この超格子中間層における各ＧａｙＩｎ１
−ｙＰ（０＜ｙ＜１）層の厚さが，各ＡｌｘＩｎ１−ｘ
Ｐ（０＜ｘ＜１）層の厚さより大きく，かつ第２クラッ
ド層との界面からコンタクト層との界面へ向かって次第
に増大し，さらにコンタクト層から第２クラッド層の少
なくとも一部に不純物が拡散されており，そのことによ
り上記目的が達成される。
【００１２】本発明のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素
子では，（ＡｌｕＧａ１−ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ
≦１，０＜ｖ＜１）第２クラッド層とＧａＡｓコンタク
ト層との間に，Ａｌ組成比ｘが変化する（ＡｌｘＧａ１
−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）を設
けるか，あるいはＡｌｘＩｎ１−ｘＰ（０＜ｘ＜１）層
とＧａｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｙ＜１）層とを交互に形成
してなる超格子中間層を設けることにより，電流の妨げ
となる界面ポテンシャルバリアが緩和される。図３（Ａ
）および（Ｂ）に，一例として，ｐ−ＡｌＩｎＰクラッ
ド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層との間にＡｌ組成比が
０から１まで変化するｐ−ＡｌＧａＩｎＰ中間層を設け
た場合と，このような中間層を設けない場合とのバンド
構造をそれぞれ示す。この図から明らかなように，Ａｌ
組成比が変化する中間層を設けることにより，界面ポテ
ンシャルバリアが低減される。
子では，（ＡｌｕＧａ１−ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ
≦１，０＜ｖ＜１）第２クラッド層とＧａＡｓコンタク
ト層との間に，Ａｌ組成比ｘが変化する（ＡｌｘＧａ１
−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）を設
けるか，あるいはＡｌｘＩｎ１−ｘＰ（０＜ｘ＜１）層
とＧａｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｙ＜１）層とを交互に形成
してなる超格子中間層を設けることにより，電流の妨げ
となる界面ポテンシャルバリアが緩和される。図３（Ａ
）および（Ｂ）に，一例として，ｐ−ＡｌＩｎＰクラッ
ド層とｐ−ＧａＡｓコンタクト層との間にＡｌ組成比が
０から１まで変化するｐ−ＡｌＧａＩｎＰ中間層を設け
た場合と，このような中間層を設けない場合とのバンド
構造をそれぞれ示す。この図から明らかなように，Ａｌ
組成比が変化する中間層を設けることにより，界面ポテ
ンシャルバリアが低減される。
【００１３】このような中間層を形成する際には，Ａｌ
ＧａＩｎＰ材料から形成されているので，大きい格子不
整合を起こさないように注意する必要がある。例えば，
分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）を用いる場合
には，Ｉｎセルの温度を一定に，すなわちＩｎフラック
ス量を一定にしておき，Ａｌフラックス量とＧａフラッ
クス量とを，その合計が一定になるように保持した状態
で，一方のフラックス量を減少させると共に他方のフラ
ックス量を増大させるというような手順が用いられる。 本発明における中間層は，１００ｎｍ程度の薄い層であ
るので，格子整合が完全である必要はなく，歪みによる
弾性破壊が起こらない程度に部分的な小さい格子不整合
は許容される。したがって，上記のような手順で中間層
を充分に作製することができる。
ＧａＩｎＰ材料から形成されているので，大きい格子不
整合を起こさないように注意する必要がある。例えば，
分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）を用いる場合
には，Ｉｎセルの温度を一定に，すなわちＩｎフラック
ス量を一定にしておき，Ａｌフラックス量とＧａフラッ
クス量とを，その合計が一定になるように保持した状態
で，一方のフラックス量を減少させると共に他方のフラ
ックス量を増大させるというような手順が用いられる。 本発明における中間層は，１００ｎｍ程度の薄い層であ
るので，格子整合が完全である必要はなく，歪みによる
弾性破壊が起こらない程度に部分的な小さい格子不整合
は許容される。したがって，上記のような手順で中間層
を充分に作製することができる。
【００１４】あるいは，ＧａＩｎＰ／ＡｌＩｎＰ超格子
構造への不純物拡散による混晶化を利用して，超格子中
間層を形成してもよい。超格子中間層の混晶化部分にお
ける組成は，超格子構造を構成するＧａＩｎＰ層の厚さ
とＡｌＩｎＰ層の厚さとの比により決定されるので，こ
の比が第２クラッド層からコンタクト層に向かって次第
に大きくなるように超格子構造を形成し，次いで不純物
拡散により混晶化すればよい。この場合，不純物拡散領
域が高濃度のキャリア濃度を有するので，この領域自体
の抵抗が低減されるという利点がある。
構造への不純物拡散による混晶化を利用して，超格子中
間層を形成してもよい。超格子中間層の混晶化部分にお
ける組成は，超格子構造を構成するＧａＩｎＰ層の厚さ
とＡｌＩｎＰ層の厚さとの比により決定されるので，こ
の比が第２クラッド層からコンタクト層に向かって次第
に大きくなるように超格子構造を形成し，次いで不純物
拡散により混晶化すればよい。この場合，不純物拡散領
域が高濃度のキャリア濃度を有するので，この領域自体
の抵抗が低減されるという利点がある。
【００１５】
【作用】本発明のＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子で
は，第２クラッド層とコンタクト層との間に，（１）Ａ
ｌ組成比が第２クラッド層との界面からコンタクト層と
の界面に向かって次第に減少しているような中間層，あ
るいは（２）ＧａＩｎＰ層とＡｌＩｎＰ層とからなり，
その厚さの比が第２クラッド層との界面からコンタクト
層との界面に向かって次第に増大し，その少なくとも一
部に不純物が拡散されている超格子中間層，が設けられ
ている。したがって，第２クラッド層とコンタクト層と
の間のバンドギャップエネルギー差に起因する界面ポテ
ンシャルバリアが低下し，動作電圧が低減される。
は，第２クラッド層とコンタクト層との間に，（１）Ａ
ｌ組成比が第２クラッド層との界面からコンタクト層と
の界面に向かって次第に減少しているような中間層，あ
るいは（２）ＧａＩｎＰ層とＡｌＩｎＰ層とからなり，
その厚さの比が第２クラッド層との界面からコンタクト
層との界面に向かって次第に増大し，その少なくとも一
部に不純物が拡散されている超格子中間層，が設けられ
ている。したがって，第２クラッド層とコンタクト層と
の間のバンドギャップエネルギー差に起因する界面ポテ
ンシャルバリアが低下し，動作電圧が低減される。
【００１６】
【実施例】以下に，本発明の実施例について説明する。
【００１７】（実施例１）本実施例では，第２クラッド
層とコンタクト層との間にＡｌ組成比の変化する中間層
を形成したＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子について
説明する。
層とコンタクト層との間にＡｌ組成比の変化する中間層
を形成したＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子について
説明する。
【００１８】図１に本実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体
レーザ素子の断面構造を示す。この半導体レーザ素子は
以下のようにして作製された。
レーザ素子の断面構造を示す。この半導体レーザ素子は
以下のようにして作製された。
【００１９】まず，Ｓｉドープｎ−ＧａＡｓ基板１００
（不純物濃度２ｘ１０１８ｃｍ−３）上に，分子線エピ
タキシャル成長法（ＭＢＥ法）により，Ｓｉドープｎ−
ＧａＡｓバッファ層１０１（不純物濃度２ｘ１０１８ｃ
ｍ−３，厚さ０．５μｍ），Ｓｉドープｎ−Ｇａ０．５
Ｉｎ０．５Ｐバッファ層１０２（不純物濃度１ｘ１０１
８ｃｍ−３，厚さ０．５μｍ），Ｓｉドープｎ−Ａｌ０
．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１０３（不純物濃度４
ｘ１０１７ｃｍ−３，厚さ１．０μｍ），アンドープＧ
ａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層１０４（厚さ０．０８μｍ
），Ｂｅドープｐ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッ
ド層１０５（不純物濃度４ｘ１０１７ｃｍ−３，厚さ０
．８μｍ），Ｂｅドープｐ−（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．
５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝１．０→０．０）中間層１０６（
不純物濃度４ｘ１０１７ｃｍ−３，厚さ０．１μｍ），
およびＢｅドープｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０７（不
純物濃度２ｘ１０１８ｃｍ−３，厚さ０．１μｍ）を順
次成長させた。
（不純物濃度２ｘ１０１８ｃｍ−３）上に，分子線エピ
タキシャル成長法（ＭＢＥ法）により，Ｓｉドープｎ−
ＧａＡｓバッファ層１０１（不純物濃度２ｘ１０１８ｃ
ｍ−３，厚さ０．５μｍ），Ｓｉドープｎ−Ｇａ０．５
Ｉｎ０．５Ｐバッファ層１０２（不純物濃度１ｘ１０１
８ｃｍ−３，厚さ０．５μｍ），Ｓｉドープｎ−Ａｌ０
．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド層１０３（不純物濃度４
ｘ１０１７ｃｍ−３，厚さ１．０μｍ），アンドープＧ
ａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層１０４（厚さ０．０８μｍ
），Ｂｅドープｐ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラッ
ド層１０５（不純物濃度４ｘ１０１７ｃｍ−３，厚さ０
．８μｍ），Ｂｅドープｐ−（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．
５Ｉｎ０．５Ｐ（ｘ＝１．０→０．０）中間層１０６（
不純物濃度４ｘ１０１７ｃｍ−３，厚さ０．１μｍ），
およびＢｅドープｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０７（不
純物濃度２ｘ１０１８ｃｍ−３，厚さ０．１μｍ）を順
次成長させた。
【００２０】次いで，コンタクト層１０７上に，フォト
リソグラフィー技術により，ストライプ状の開口部（幅
１０μｍ）を有するＳｉＮｘ絶縁膜１０８を形成した後
，開口部を含むＳｉＮｘ絶縁膜１０８の表面にはｐ側電
極１０９を形成し，ｎ−ＧａＡｓ基板１００の裏面には
ｎ側電極１１０を形成した。最後に，得られたウエハを
劈開させることにより，図１に示すような半導体レーザ
素子を得た。
リソグラフィー技術により，ストライプ状の開口部（幅
１０μｍ）を有するＳｉＮｘ絶縁膜１０８を形成した後
，開口部を含むＳｉＮｘ絶縁膜１０８の表面にはｐ側電
極１０９を形成し，ｎ−ＧａＡｓ基板１００の裏面には
ｎ側電極１１０を形成した。最後に，得られたウエハを
劈開させることにより，図１に示すような半導体レーザ
素子を得た。
【００２１】このようにして得られた半導体レーザ素子
の動作電圧を測定したところ，２．４Ｖであり，中間層
を設けていない従来の半導体レーザ素子の３．５Ｖに比
べて，大幅に低減された。
の動作電圧を測定したところ，２．４Ｖであり，中間層
を設けていない従来の半導体レーザ素子の３．５Ｖに比
べて，大幅に低減された。
【００２２】（実施例２）本実施例では，第２クラッド
層とコンタクト層との間に超格子中間層を形成したＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子について説明する。
層とコンタクト層との間に超格子中間層を形成したＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子について説明する。
【００２３】図２に本実施例のＡｌＧａＩｎＰ系半導体
レーザ素子の断面構造を示す。この半導体レーザ素子は
，中間層１０６に代えて，Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層と
Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とを交互に形成してなり，各
Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層の厚さが各Ａｌ０．５Ｉｎ０
．５Ｐ層の厚さより大きく，第２クラッド層２０５との
界面からコンタクト層２０７との界面へ向かって次第に
増大している超格子中間層２０６（全厚さ０．１５μｍ
）を形成すること，ＳｉＮｘ絶縁膜２０８を形成した後
，これをマスクとしてＺｎ不純物を窓部分直下のコンタ
クト層２０７から第２クラッド層２０５までの部分に拡
散させて低抵抗化させる（つまり，不純物拡散領域２１
１を形成する）と共に超格子中間層２０６を混晶化させ
ること以外は，実施例１と同様にして作製された。
レーザ素子の断面構造を示す。この半導体レーザ素子は
，中間層１０６に代えて，Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層と
Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とを交互に形成してなり，各
Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層の厚さが各Ａｌ０．５Ｉｎ０
．５Ｐ層の厚さより大きく，第２クラッド層２０５との
界面からコンタクト層２０７との界面へ向かって次第に
増大している超格子中間層２０６（全厚さ０．１５μｍ
）を形成すること，ＳｉＮｘ絶縁膜２０８を形成した後
，これをマスクとしてＺｎ不純物を窓部分直下のコンタ
クト層２０７から第２クラッド層２０５までの部分に拡
散させて低抵抗化させる（つまり，不純物拡散領域２１
１を形成する）と共に超格子中間層２０６を混晶化させ
ること以外は，実施例１と同様にして作製された。
【００２４】このようにして得られた半導体レーザ素子
の動作電圧を測定したところ，２．４Ｖであり，超格子
中間層を設けていない従来の半導体レーザ素子の３．５
Ｖに比べて，大幅に低減された。
の動作電圧を測定したところ，２．４Ｖであり，超格子
中間層を設けていない従来の半導体レーザ素子の３．５
Ｖに比べて，大幅に低減された。
【００２５】なお，上記実施例では，ダブルヘテロ構造
の半導体レーザ素子について説明したが，本発明は，例
えば，分離閉じ込め構造などの他の多層構造を有する半
導体レーザ素子にも適用可能である。
の半導体レーザ素子について説明したが，本発明は，例
えば，分離閉じ込め構造などの他の多層構造を有する半
導体レーザ素子にも適用可能である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば，動作電圧が低減され，
信頼性が向上したＡｌＧａＩｎＰ系短波長半導体レーザ
素子が得られる。このような半導体レーザ素子は，光ス
ポットを小さく絞ることができ，高密度記録を可能にす
るので，例えば，光ディスクおよびビデオディスクなど
の情報記録再生装置の光源として非常に有用である。
信頼性が向上したＡｌＧａＩｎＰ系短波長半導体レーザ
素子が得られる。このような半導体レーザ素子は，光ス
ポットを小さく絞ることができ，高密度記録を可能にす
るので，例えば，光ディスクおよびビデオディスクなど
の情報記録再生装置の光源として非常に有用である。
【図１】本発明の一実施例である半導体レーザ素子の構
造を示す断面図である。
造を示す断面図である。
【図２】本発明の他の実施例である半導体レーザ素子の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図３】（Ａ）は第２クラッド層とコンンタクト層との
間に中間層を設けた場合のバンド構造を示す模式図であ
り，（Ｂ）は中間層を設けない場合のバンド構造を示す
模式図である。
間に中間層を設けた場合のバンド構造を示す模式図であ
り，（Ｂ）は中間層を設けない場合のバンド構造を示す
模式図である。
【図４】従来の半導体レーザ素子の構造を示す断面図で
ある。
ある。
１００，２００ ｎ−ＧａＡｓ基板
１０１，２０１ ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２，２
０２ ｎ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐバッファ層１０３
，２０３ ｎ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド
層１０４，２０４ Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層１
０５，２０５ ｐ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラ
ッド層１０６，ｐ−（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０
．５Ｐ（ｘ＝１．０→０．０）中間層１０７，２０７
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０８，２０８ ＳｉＮ
ｘ絶縁膜 １０９，２０９ ｐ側電極 １１０，２１０ ｎ側電極 ２０６ Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とＡｌ０．５Ｉｎ
０．５Ｐ層とを交互に形成してなる超格子中間層 ２１１ 不純物拡散領域
０２ ｎ−Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐバッファ層１０３
，２０３ ｎ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第１クラッド
層１０４，２０４ Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ活性層１
０５，２０５ ｐ−Ａｌ０．５Ｉｎ０．５Ｐ第２クラ
ッド層１０６，ｐ−（ＡｌｘＧａ１−ｘ）０．５Ｉｎ０
．５Ｐ（ｘ＝１．０→０．０）中間層１０７，２０７
ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１０８，２０８ ＳｉＮ
ｘ絶縁膜 １０９，２０９ ｐ側電極 １１０，２１０ ｎ側電極 ２０６ Ｇａ０．５Ｉｎ０．５Ｐ層とＡｌ０．５Ｉｎ
０．５Ｐ層とを交互に形成してなる超格子中間層 ２１１ 不純物拡散領域
Claims (2)
- 【請求項１】 ＧａＡｓ基板上に，（ＡｌｕＧａ１−
ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）第１ク
ラッド層，（ＡｌｍＧａ１−ｍ）ｎＩｎ１−ｎＰ（０≦
ｍ＜１，０＜ｎ＜１）活性層，（ＡｌｕＧａ１−ｕ）ｖ
Ｉｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）第２クラッド
層，およびＧａＡｓコンタクト層を含む積層構造が形成
されたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子であって，第
２クラッド層とコンタクト層との間に，（ＡｌｘＧａ１
−ｘ）ｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１）中間
層が設けられ，この中間層のＡｌ組成比ｘが第２クラッ
ド層との界面からコンタクト層との界面へ向かって次第
に減少している，ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 ＧａＡｓ基板上に，（ＡｌｕＧａ１−
ｕ）ｖＩｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）第１ク
ラッド層，（ＡｌｍＧａ１−ｍ）ｎＩｎ１−ｎＰ（０≦
ｍ＜１，０＜ｎ＜１）活性層，（ＡｌｕＧａ１−ｕ）ｖ
Ｉｎ１−ｖＰ（０＜ｕ≦１，０＜ｖ＜１）第２クラッド
層，およびＧａＡｓコンタクト層を含む積層構造が形成
されたＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子であって，第
２クラッド層とコンタクト層との間に，ＡｌｘＩｎ１−
ｘＰ（０＜ｘ＜１）層とＧａｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｙ＜
１）層とを交互に形成してなる超格子中間層が設けられ
，各ＡｌｘＩｎ１−ｘＰ（０＜ｘ＜１）層の厚さが，各
ＧａｙＩｎ１−ｙＰ（０＜ｙ＜１）層の厚さより大きく
，かつ第２クラッド層との界面からコンタクト層との界
面へ向かって次第に増大し，さらにコンタクト層から第
２クラッド層の少なくとも一部に不純物が拡散されてい
る，ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3102515A JP2682906B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3102515A JP2682906B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04333298A true JPH04333298A (ja) | 1992-11-20 |
| JP2682906B2 JP2682906B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=14329500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3102515A Expired - Fee Related JP2682906B2 (ja) | 1991-05-08 | 1991-05-08 | ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2682906B2 (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62200784A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH01173685A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toshiba Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JPH01236668A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH0485981A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-18 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体レーザ装置 |
-
1991
- 1991-05-08 JP JP3102515A patent/JP2682906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62200784A (ja) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Toshiba Corp | 半導体レ−ザ装置 |
| JPH01173685A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Toshiba Corp | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
| JPH01236668A (ja) * | 1988-03-17 | 1989-09-21 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH0485981A (ja) * | 1990-07-27 | 1992-03-18 | Victor Co Of Japan Ltd | 半導体レーザ装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2682906B2 (ja) | 1997-11-26 |
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