JPH09298341A - Semiconductor laser element - Google Patents

Semiconductor laser element

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JPH09298341A
JPH09298341A JP11457096A JP11457096A JPH09298341A JP H09298341 A JPH09298341 A JP H09298341A JP 11457096 A JP11457096 A JP 11457096A JP 11457096 A JP11457096 A JP 11457096A JP H09298341 A JPH09298341 A JP H09298341A
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JP
Japan
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layer
region
optical waveguide
type
semiconductor
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JP11457096A
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Toshiaki Tanaka
Kenji Uchida
憲治 内田
俊明 田中
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Hitachi Ltd
株式会社日立製作所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the element resistance and the operation voltage of a semiconductor laser in the blue violet wavelength region. SOLUTION: A semiconductor laser element is constituted of optical waveguide layers 3, 7, 13, light separation and confinement layers 4, 6, an active layer 5 and a contact layer 8. The layers 7, 13, 13 which are P-type crystal layers are made a superlattice heterostructure wherein all of the In composition are modulated, and P-type impurities are subjected to modulation doping by synchronizing the modulated structure of the In composition. Since the positive hole carrier concentration of a P-type optical waveguide layer can be activated nearly one figure higher than the conventional case, resistivity of the P-type optical waveguide layer can be reduced, and contact resistance between a P-type contact layer and a P-side electrode can be also improved. Therefore, the element resistance is reduced to be 1/5-1/10 of the conventional case, and the element operation voltage when the injection current is 20mA can be reduced to be 3.1-3.3V as compared with 3.6V in the conventional case.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報端末或は光応用計測光源に適する半導体レーザ素子に関する BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor laser device suitable for optical information terminal or optical application measuring light source

【0002】。 [0002].

【従来の技術】これまで青色領域の発光素子に関して、 Respect emitting element of the Related Art So far blue region,
青色発光ダイオ−ドを構成する素子構造がアプライド・ Blue light-emitting diode - element structure constituting the de is Applied
フィジックス・レター誌,1994年,64巻,1687-1689頁(Ap Physics Letters, 1994, Vol. 64, pp. 1687-1689 (Ap
pl. Phys. Lett., 64, 1687-1689(1994).)において述べられており、GaInN/GaN/AlGaN材料を用いた光導波層や発光活性層の作製例が示されている。 pl. Phys. Lett., 64, 1687-1689 (1994). are set forth in), Preparation Examples of GaInN / GaN / AlGaN optical waveguide layer using a material or a light-emitting active layer is shown.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】上記論文誌が開示する従来技術では、窒化物系材料を用いた青色発光ダイオードにおける発光活性層や光導波層の全体構成について述べているが、この種の素子においては、まだ光導波層のp型キャリア濃度のレベルが低く、素子抵抗や動作電圧が十分改善されていない。 [0005] In the prior art in which the journals are disclosed, but describes the overall structure of a light emitting active layer and optical waveguide layer in the blue light-emitting diode using a nitride-based material, this kind of device in still low level of p-type carrier concentration of the optical waveguide layer, device resistance and the operating voltage is not sufficiently improved. また、p型キャリア濃度を向上させる手法については詳細を説明しておらず、さらにストライプ構造を有した半導体レーザにおける素子抵抗及び動作電圧を低減する構造に関した内容に対して言及していない。 Moreover, not been described in detail for the method to improve the p-type carrier concentration, does not mention with respect to contents related to structure to reduce the element resistance and the operating voltage of the semiconductor laser further comprising a stripe structure. 例えば、III−V族元素からなる化合物半導体レーザにおいて、活性層とp側電極との間にp型光導波層とp型コンタクト層を設ける。 For example, in a compound semiconductor laser of a III-V elements, providing the p-type optical guide layer and the p-type contact layer between the active layer and the p-side electrode. これらの層は、 These layers,
III−V族元素の化合物半導体層にII族元素(例えば、 II group element compound semiconductor layer of group III-V elements (for example,
Mg)をドーパントとして注入して形成される。 Mg) and is formed by injecting a dopant. II族元素のドーパントは、化合物半導体の結晶においてIII族元素が存在するサイトにIII族元素に替わって入る。 Dopant Group II element enters instead of the group III element in the site where there are group III elements in the crystal of the compound semiconductor. 最外殻電子が1つ少ないII族元素は、III族元素に比べて最外殻電子が1つ少ないため、このサイトに入ると正イオンとなり、即ち正孔を提供する。 Less II group elements outermost shell electrons one, since outermost electrons one less than the group III element, it is entering this site and positive ions, i.e. to provide a hole. この正孔はp型半導体においてキャリアとなり、その量は半導体レーザ素子における素子抵抗や動作電圧を決める。 The holes become carriers in p-type semiconductor, the amount determining the device resistance and the operating voltage of the semiconductor laser element. ところで、上述の青色発光ダイオードをはじめ、半導体レーザ素子等の発光素子においては、実用に足る素子抵抗と動作電圧を得るにあたり、上述のp型光導波層におけるドーパントイオン濃度(即ち、III族元素のサイトに入ってイオン化したII族元素濃度)を5×10 17 cm~ 3 〜1×10 18 cm However, including the above-described blue light-emitting diode, the light emitting element such as a semiconductor laser device, in obtaining the element resistance and the operating voltage sufficient for practical use, the dopant ion concentration in the p-type optical waveguide layer above (i.e., Group III elements the group II element concentration) ionized enters the site 5 × 10 17 cm ~ 3 ~1 × 10 18 cm
~ 3又はこれ以上、p型コンタクト層については5×10 ~ 3 or more, for p-type contact layer 5 × 10
18 cm~ 3 〜1×10 19 cm~ 3又はこれ以上にすることが要請されているが、現実にはGaN層にドーパントの注入量に対し、この濃度は5×10 16 cm~ 3 〜1×10 17 cm~ 3で飽和し、従ってp型光導波層やp型コンタクト層のキャリア濃度を充分高めることはできなかった。 18 cm ~ 3 but can be ~1 × 10 19 cm ~ 3 or more has been demanded, in reality relative to the injection of the dopant in GaN layer, this concentration is 5 × 10 16 cm ~ 3 ~1 saturated with × 10 17 cm ~ 3, thus possible to increase sufficiently the carrier concentration of the p-type optical waveguide layer and p-type contact layer was not.

【0004】本発明の主要な目的は、特にIII-V族窒化物系化合物半導体材料では困難であったp型光導波層の抵抗率低減を実現し、当該化合物半導体からなるレーザ素子の低抵抗化と低動作電圧化を図るものである。 [0004] The primary object of the present invention are particularly realized resistivity reduction of the III-V nitride compound p-type optical waveguide layer has been difficult in the semiconductor material, the low resistance of the laser element consisting of the compound semiconductor it is intended to reduce the size and low operating voltage. また、望ましくはp型光導波層の屈折率を高めて、半導体レーザ素子の活性層近傍に光閉じ込め効果の大きい導波構造を形成して発光効率を高める。 Further, preferably by increasing the refractive index of the p-type optical waveguide layer, to form a large waveguide structure of the optical confinement in the active layer near the semiconductor laser device increase the luminous efficiency. これらの目的を達成することにより、特に窒化物系化合物半導体材料からなるデバイスにおける青紫色波長領域のレーザ動作(レーザ光発振)を低閾値でかつ低抵抗低動作電圧で実現でき、また長期信頼性を高める。 By achieving these objectives, it can achieve a laser operation of the blue-violet wavelength region in a device in particular made of a nitride-based compound semiconductor material (lasing) of low-threshold and low-resistance low operating voltage and long-term reliability increased.

【0005】 [0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するにあたり、本発明ではまず化合物半導体からなる半導体レーザの作製において、特に窒化物系半導体のバルク成長では不十分であったp型半導体層におけるキャリア濃度のレベルを改善するために、p型キャリアの活性化に好適なIn元素を導入した結晶層(半導体層)を活性層に接合され又はこれに他の半導体層(障壁層等)を介して設けられる光導波層として設け、この結晶層において原子層オーダでIn組成を変調し且つこれに同期させてp型不純物を変調ドープした超格子ヘテロ構造を形成する。 Upon achieving the above object, according to an aspect of the carrier in the manufacturing of the semiconductor laser is first made of a compound semiconductor in the present invention, p-type semiconductor layer was insufficient, especially in the nitride semiconductor in the bulk growth to improve the level of concentration, through the crystal layers that introduce suitable in element to the activation of p-type carrier (semiconductor layer) and is bonded to the active layer or its other semiconductor layer (barrier layer) It provided as an optical waveguide layer provided to form a superlattice heterostructure modulated doped with p-type impurity to synchronize the in composition modulated and thereto at the atomic layer order in the crystal layer. 即ち、本発明では、活性層を有する活性領域と、当該活性層領域に接合され且つこの活性層より禁制帯幅の大きい半導体からなる光導波領域とを含み、光導波領域はIn組成の異なる2種類の半導体層を交互に積層して形成された超格子構造領域を有し、その超格子領域においてIn組成の大きい半導体層のみにp型不純物が導入されていることを基本的な構成要件として備えた半導体レーザ素子を作製する。 That is, in the present invention includes an active region having an active layer, and a light waveguide region comprising a large semiconductor band gap than and joined to the active layer region the active layer, optical waveguide region is different In composition 2 has a superlattice structure area type semiconductor layer is formed by alternately stacking, as a basic configuration requirements that the p-type impurity only to the large semiconductor layer of in composition in the superlattice region is introduced fabricating a semiconductor laser device comprising. また、この基本的な構成要件に、さらに光導波領域に接合され且つ活性領域への電流供給手段が設けられるコンタクト領域を含め、このコンタクト領域に Further, in the basic configuration requirements, including further contact region the current supply means is provided to and the active region is joined to the optical waveguide region, in the contact area
In組成の異なる2種類の半導体層を交互に積層して形成され且つそのうちのIn組成の大きい半導体層のみにp型不純物が導入された超格子構造領域を形成しても良い。 In two different semiconductor layers are stacked alternately and a p-type impurity only to the large semiconductor layer of which the In composition may be formed superlattice structure region introduced compositions.
この半導体レーザ素子は、通常、単結晶の半導体基板上部に設けられた禁制帯幅の小さな発光活性層を禁制帯幅の大きな光導波層で挾んだ所謂二重接合構造を有するものとして形成される。 This semiconductor laser element is usually formed as having a so-called double junction structure where sandwiching a large optical waveguide layer of the forbidden band width smaller light emitting active layer of the band gap in the semiconductor substrate upper portion of the single crystal that. 上述の超格子領域におけるIn組成比の高い層のp型キャリア濃度は、10 19 /cm 3以下の範囲で且つp型不純物を一様にドープした場合よりも当該光導波層における正孔キャリア濃度が高いレベルに活性化するように設定することが望ましい。 P-type carrier concentration of the high In composition ratio in the superlattice region of the aforementioned layers, the hole carrier concentration in the optical waveguide layer than when and is uniformly doped with a p-type impurity in the range of 10 19 / cm 3 or less it is desirable to set to activate at a higher level. いずれの場合も、 In any case,
これらの超格子構造領域を構成する2種類の半導体層は、Inを除く構成元素を同一(例えばGaPNとGaInPN)としてもよく、またこれらの半導体層のうち、p型不純物が導入されない方はInを構成元素として含まないように形成しても良い。 The two semiconductor layers constituting these superlattice structure area may be a constituent element other than In as identical (e.g. GaPN and GaInPN), also among these semiconductor layers, who p-type impurity is not introduced In it may be formed so as not to include as a constituent element. さらに活性層は、構成元素として窒素を含むIII−V族化合物半導体で構成し、このような活性層を上述の活性領域に複数層設けた所謂多重量子井戸構造を形成しても良い。 Further active layer, nitrogen composed of Group III-V compound semiconductor containing as a constituent element may be formed a so-called multiple quantum well structure in which a plurality of layers of the active layer in the active region of the above.

【0006】以上に述べた本発明の半導体レーザ素子構成の概要を具体例で言い替えれば、従来のIII−V族化合物半導体からなる半導体レーザ素子において、GaN光導波層はGaN/GaInN層からなる超格子構造に、AlGaN光導波層はAlGaN/AlGaInN層からなる超格子構造にそれぞれ置き換えるところが第1の特徴となる。 [0006] In other words in a specific example the outline of the semiconductor laser device structure of the present invention described above, in the semiconductor laser device comprising a conventional group III-V compound semiconductor, GaN optical waveguide layer is made of GaN / GaInN layer super the lattice structure, AlGaN optical waveguide layer is where replaced each superlattice structure composed of AlGaN / AlGaInN layer becomes the first feature. また、p側電極と接触するp型コンタクト層を、In組成の小さなGaInN Further, the p-type contact layer that contacts the p-side electrode, having a smaller In composition GaInN
層とIn組成の大きなGaInN層を交互に積層した超格子ヘテロ構造とし、In組成の大きなGaInN層にはp型不純物を導入するところが第2の特徴となる。 The GaInN layer big layer and the In composition and superlattice heterostructure of alternately laminated, the place to introduce the p-type impurity as a second feature in the GaInN layer big In composition. つまり、本発明では半導体レーザ素子のp側電極方に積層される光導波層(又は、クラッド層)とコンタクト層の形成において、In組成の異なる2種類の半導体層(一方が、Inを含まなくてもよい)からなる超格子構造領域を設け、この領域のIn組成を大きくした半導体層(Inを含まない層に対してはInが導入された層)の原子層オーダの薄膜成長に同期させて、これにp型不純物を変調ドープする手法を用いる。 That is, the light wave guide layer laminated on the p-side electrode side of the semiconductor laser element in the present invention (or, clad layer) in forming the contact layer, two different types of semiconductor layer In composition (one, free of In the superlattice structure area consisting also be) provided, in synchronization with the film growth of the atomic layer order layer) of in has been introduced for the layer containing no semiconductor layer (in having an increased in content in this region Te, using the technique of modulation doping the p-type impurity thereto. p型不純物には、例えばMg又はZnを単体又は有機金属化合物の原料として用い、分子線エピタキシ− The p-type impurity, for example, using Mg or Zn as a raw material of a single or organometallic compounds, molecular beam epitaxy -
(MBE)法又は有機金属気相成長(MOVPE)法により導入する。 Introduced by (MBE) method or a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). 光導波層をGaN層又はAlGaN層とこれにInを導入した化合物半導体層で構成する場合、p型不純物ド−プは、p型光導波層全域における平均的なp型キャリア濃度が5×10 17 〜5×10 18 /cm 3の範囲に入るように行うとよい。 When configuring the optical waveguide layer in GaN layer or AlGaN layer and the compound semiconductor layer to which was introduced an In, a p-type impurity de - flops, the average p-type carrier concentration in the p-type optical waveguide layer whole is 5 × 10 17 to 5 × preferably performed so as to fall within a range of 10 18 / cm 3. また、In組成の異なる2種類のGaInN層からなるp型コンタクト層におけるp型不純物ド−プは、当該コンタクト層全域における平均的なp型キャリア濃度が5×10 18 〜2×10 19 /cm 3の範囲に入るように行うと良い。 Further, p-type impurity de in p-type contact layer composed of two different types of GaInN layer In composition - flops, the average p-type carrier concentration in the contact layer whole is 5 × 10 18 ~2 × 10 19 / cm 3 may be performed so as to fall within the range. 望ましくは、p側電極方の光導波層及びコンタクト層を全てこの手法による超格子構造で形成する。 Preferably, all of the p-side electrode side optical waveguide layer and the contact layer is formed in super lattice structure according to this technique. 本発明では、光導波層の実質的な禁制帯幅を大きく変えずに、高濃度の正孔キャリアが得られ、In組成の導入に伴う屈折率の増大を発光活性層における光閉じ込めに活用できる。 In the present invention, without changing significantly substantial forbidden band width of the optical waveguide layer, a high concentration of holes carrier is obtained, it can take advantage of the increase in the refractive index associated with the introduction of the In composition in the light confinement in the light emitting active layer . これらにより、低閾値電流で動作し、素子抵抗や動作電圧を低減した素子を実現する。 These result, operating at a low threshold current, to realize a device with reduced device resistance and the operating voltage.

【0007】さらに、本発明のレーザ素子に好ましい付加的な構成要件を規定するなら、第1にIn組成の導入によりp型光導波層には圧縮歪又は二軸性格子歪が加わるように構成し、p型光導波層全域において当該In導入層の夫々の膜厚を臨界膜厚未満に抑えると良い。 Furthermore, if define preferred additional construction requirements to the laser device of the present invention, configured as compressive strain or biaxial lattice strain is applied to the p-type optical waveguide layer by the introduction of the In composition in the first and, in the p-type optical waveguide layer throughout it may suppress the film thickness of each of the in-doped layers below the critical thickness. 第2に、 In the second,
レーザ素子を構成するための基体となる単結晶の半導体基板は、六方晶系のWurtzite構造を有した(0001)C面を有するサファイア(α-Al 2 O 3 )基板又は(0001)C面を有する炭化珪素(α-SiC)であると、特に窒化物系化合物半導体からなるレ−ザ素子の形成に好ましい。 Single crystal semiconductor substrate as a substrate for constituting the laser element had a Wurtzite structure of a hexagonal system (0001) sapphire having a C plane (α-Al 2 O 3) substrate or (0001) C plane When a silicon carbide having (α-SiC), especially made of a nitride-based compound semiconductor - favor the formation of the laser device. この場合、六方晶系Wurtzite構造基板上に光導波路構造を設ける際に、導波路を形成する方向を基板の(11-20)A面に平行であるか、或いは垂直となる方向に設定するとよい。 In this case, when providing the optical waveguide structure to hexagonal Wurtzite structure on a substrate, (11-20) the direction of the substrate forming the waveguide or is parallel to the A plane, or may be set to a direction perpendicular . また、光導波路は矩形状の断面形状を有したストライプ構造として、発光活性層の横方向に対して実屈折率差を設けて基本横モ−ドが安定に導波される埋め込み型(BH) Further, a stripe structure is an optical waveguide having a rectangular cross-section, provided with a real refractive index difference with respect to the transverse direction of the light emitting active layer basic YOKOMO - embedded which de is stably guided (BH)
ストライプ構造に構成してもよい。 It may be configured to stripe structure. 矩形状の光導波路構造を構成する結晶層は絶縁膜マスクと選択成長技術により、BHストライプ構造を形成するとよい。 Crystal layer constituting the rectangular optical waveguide structure by selective growth technology and the insulating film mask, may be formed of BH stripe structure. 第3として、半導体レーザの活性領域における発光活性層は単一の量子井戸層で構成しても複数の量子井戸からなる多重量子井戸構造としてもよく、発光活性層とこれに電子又は正孔(キャリア)を閉じ込める障壁層の材料選定の自由度を拡げるべく、発光活性層を格子歪を導入した歪量子井戸層により構成した単一或は多重歪量子井戸構造としてもよい。 A third, light emitting active layer in the active region of the semiconductor laser may be a multiple quantum well structure comprising a plurality of quantum wells may be composed of a single quantum well layer, a light-emitting active layer and this electron or hole ( to expand the degree of freedom in material selection of the barrier layer that confines the carriers) may be a light emitting active layer as a single or a multiple strained quantum well structure constituted by a strained quantum well layer by introducing lattice strain.

【0008】上述の素子構成に特徴的な作用の根拠について、次に説明する。 [0008] The rationale characteristic acts on the element structure described above will now be described.

【0009】p型光導波層の正孔キャリア濃度を従来よりも高レベルに活性化させ設定するために、上記のIn組成の変調構造に同期させてp型不純物を導入する手法を適用する。 [0009] The hole carrier concentration of the p-type optical waveguide layer to set is activated to the high level than conventional to apply a method of introducing a p-type impurity in synchronization with the modulation structure of the In composition. In元素はどの半導体材料に対しても、その半導体の禁制帯幅を小さくする方向に作用する。 In element for any semiconductor material, which acts to reduce the bandgap of the semiconductor. 特に、窒化物半導体材料に対しても、禁制帯幅を小さくし、価電子帯と不純物準位の間隔を相対的に狭くするので、p型不純物のキャリア活性化を促進することになる。 In particular, even for a nitride semiconductor material, the band gap is reduced, since the relatively narrow spacing of the valence band and the impurity level will facilitate carrier activation of p-type impurity. 例えば、GaN結晶層に対してGaInN結晶層とすることにより、 For example, by a GaInN crystal layer with respect to the GaN crystal layer,
同じp型不純物量でも活性化率を向上できるので、高い正孔キャリア濃度が設定できる。 Since it improves the activation rate even with the same p-type impurity amount, it can be set high hole carrier concentration. 従って本発明によれば、半導体レーザ素子の光導波層において10 19 /cm 3までの正孔キャリア濃度を任意に設定できる。 Therefore, according to the present invention, it can be arbitrarily set hole carrier concentration of up to 10 19 / cm 3 in the optical waveguide layer of the semiconductor laser element.

【0010】背理法を用い手本発明の説明を更に続ける。 [0010] Continuing the description of the model invention using a reductio ad absurdum. 例えば光導波層にIn組成を導入していくと、この禁制帯幅が小さくなり、発光活性層の禁制帯幅に近づくと、導波光が吸収を受けることになる。 For example, gradually introducing the In composition in the optical waveguide layer, the forbidden band width decreases, and approaches the band gap of the light emitting active layer, guided light will undergo absorption. この問題に対し、本発明では、In組成を原子層オーダで変調させた超格子ヘテロ構造として、活性層から発光した導波すべき光の光導波層による吸収を防ぐ。 For this problem, the present invention prevents a superlattice heterostructure is modulated the In composition in atomic layer order, the absorption by the optical waveguide layer of light to be guided emitted from the active layer. つまり、p型光導波層では、原子層オーダでIn組成を変調するのと同期させてp型不純物を導入し、禁制帯幅を大きく減少させないために超格子ヘテロ構造としている。 That is, in the p-type optical waveguide layer, in synchronization with the modulating an In composition in atomic layer order by introducing a p-type impurity, in order not to reduce significantly the forbidden band width is set to superlattice heterostructure. 因みに原子層オーダの半導体層とは、例えばこれを構成する1原子の大きさ(直径)5.166Åを基準として、数原子層厚分、具体的には10Å前後(原子は千鳥格子状に積層されるため)の厚さを有するものと規定される。 By the way, the semiconductor layer of the atomic layer order, for example, based on the size of one atom (diameter) 5.166A to configure this, layer a few atomic thicknesses fraction, specifically 10Å longitudinal (atoms in staggered It is defined as having a thickness for laminated). また、p側電極と接触するp型コンタクト層はIn組成比の異なる2種のp型GaInN層からなる超格子構造とするが、In組成をさらに大きく変調させて(高In濃度層と低In濃度層のIn組成比の差を大きくして)この超格子構造に圧縮歪を導入して価電子帯のバンド構造を曲げることにより、正孔キャリア濃度をより活性化させて高い導電率を達成する。 Further, p-type contact layer that contacts the p-side electrode is a superlattice structure consisting of two p-type GaInN layer having different In composition ratio, but further greatly modulated the In composition (high In concentration layer and a low In to increase the difference in the in composition ratio of the concentration layer) by bending the band structure of the valence band by introducing compressive strain in the superlattice structure, achieve a high conductivity by more active the hole carrier concentration to.
本発明によるp側電極とp型コンタクト層の接触抵抗は、1〜5×10~ 6 Ωcm 2にまで小さく改善できた。 Contact resistance of the p-side electrode and the p-type contact layer according to the present invention could improve reduced to 1~5 × 10 ~ 6 Ωcm 2.

【0011】また、本発明によりp型光導波層の正孔キャリア濃度は高くなるため、その擬フェルミレベルをより高く設定して、発光活性層に対するp型光導波層のエネルギー障壁を大きく設定できる。 Further, since the hole carrier concentration of the p-type optical waveguide layer by the present invention increases, by setting higher the quasi-Fermi level can be set large energy barrier of the p-type optical waveguide layer for the light emitting active layer . このため、活性層からのオーバーフローキャリア(発光に寄与することなく活性層からp型光導波層へ入る電子)を抑制できるので、活性層におけるキャリア閉じ込めを改善することが可能であった。 Accordingly, since the overflow carriers from the active layer (electrons from the active layer without contributing to light emission entering the p-type optical waveguide layer) can be suppressed, it was possible to improve the carrier confinement in the active layer. 素子特性に対しては、低閾値動作や高温下での安定動作という効果も見られた。 For device characteristics, the effect that a stable operation at a low threshold operation and high temperatures was also observed.

【0012】活性層近傍にIn組成を変調した超格子ヘテロ構造を設けることは、In組成を導入しない光導波層に比べて、活性層における光閉じ込め係数を大きく設計できることにつながる。 [0012] near the active layer by providing a super lattice heterostructure by modulating the In composition, as compared to the optical waveguide layer that does not introduce the In composition, leading to being able to design a large optical confinement factor in the active layer. これは、In組成を導入した結晶層の屈折率を大きくできることによるもので、In組成の大きさや導入した繰り返し薄膜層の膜厚や超格子構造の総膜厚によって、活性層の光閉じ込めを設計して調節することが可能である。 This is due to be increased refractive index of the crystal layer by introducing the In composition, the total thickness of the film thickness and a superlattice structure size and introduced repeatedly thin layer of In composition, designed optical confinement of the active layer It can be adjusted by. この光閉じ込め係数を最適設計することにより、低閾値高効率動作や高温動作を得ることができ、また遠視野像のアスペクト比を調整することができる。 By optimally designing an optical confinement factor, it is possible to obtain a low threshold and high efficiency operation and high-temperature operation and can be adjusted aspect ratio of the far field pattern.

【0013】以上により、素子の低抵抗化とレーザ発振時の動作電圧を低減することが可能であった。 The [0013] above, it was possible to reduce the operating voltage at the time of low resistance and laser oscillation element. また、基本横モードの安定化を図ることができる屈折率導波ストライプ構造を適用することにより、素子の低閾値や高効率動作を達成した。 Further, by applying a refractive index waveguide stripe structure which can be stabilized fundamental transverse mode, to achieve a low threshold and high efficiency operation of the device.

【0014】 [0014]

【発明の実施の形態】以下、実施例1乃至5及びこれらの関連図面に記した本発明の実施の形態により、本発明を詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the embodiments of the present invention described in Example 1 to 5 and their associated drawings, the present invention will be described in detail.

【0015】<実施例1>本発明の一実施例を図1(a) [0015] Figure of an embodiment of <Example 1> The present invention 1 (a)
と(b)により説明する。 And it will be described with reference to (b). まず図1(a)の(0001)C面を有するサファイア(α-Al 2 O 3 )基板1上に、有機金属気相成長法によりアンモニアNH 3を供給しながら温度1000℃から1200℃の範囲で基板を熱処理した後、温度450〜550℃ First, FIG. 1 sapphire (α-Al 2 O 3) having a (0001) C plane of the (a) on the substrate 1, the range of temperatures 1000 ° C. of 1200 ° C. while supplying ammonia (NH 3) by metal organic chemical vapor deposition in after heat treatment of the substrate, temperature of 450 to 550 ° C.
においてGaNバッファ層2を成長し,温度1000〜1100℃ To grow a GaN buffer layer 2 at a temperature of 1000 to 1100 ° C.
においてn型GaN光導波層3,n型AlGaN光導波層4,アンドープGaN量子障壁層及びアンドープGaInN量子井戸層からなる圧縮歪多重量子井戸活性層5,p型AlGaN/AlGa n-type GaN optical waveguide layer 3, n-type AlGaN optical waveguide layer 4, compressive strained MQW active layer 5 made of undoped GaN quantum barrier layer and the undoped GaInN quantum well layers in, p-type AlGaN / AlGa
InN超格子ヘテロ構造光導波層6,p型GaN/GaInN超格子ヘテロ構造光導波層7,p型GaInN/GaInN超格子ヘテロ構造コンタクト層8を設ける。 InN superlattice heterostructure optical waveguide layer 6, p-type GaN / GaInN superlattice heterostructure optical waveguide layer 7, p-type GaInN / GaInN provided superlattice heterostructure contact layer 8. この際、p型光導波層6 At this time, p-type optical waveguide layer 6
とp型光導波層7及びp型コンタクト層8は、すべてIn p-type optical waveguide layer 7 and the p-type contact layer 8 and are all In
組成を変調させた超格子ヘテロ構造とし、図1(b)に模式的に示すように原子層オーダの超格子薄膜層の繰り返しにより光導波層及びコンタクト層を形成し、p型不純物のMgをIn組成の変調構造に同期させて導入している。 Composition and superlattice heterostructure is modulated to, and FIG. 1 (b) to form a wave light guide layer and a contact layer by repetition of the superlattice thin layer of atomic layer order as shown schematically in the Mg p-type impurity It is introduced in synchronism with the modulated structure of the in composition.
従って、光導波層6のAlGaInN層、光導波層7のGaInN Accordingly, AlGaInN layer of the optical waveguide layer 6, GaInN of the optical waveguide layer 7
層、コンタクト層8のGaInN層(In組成大の方)にはMg Layer, the GaInN layer of the contact layer 8 (towards the In composition Univ) Mg
がドープされ、光導波層6のAlGaN層、光導波層7のGaN There is doped, AlGaN layer of the optical waveguide layer 6, GaN of the optical waveguide layer 7
層、コンタクト層8のGaInN層(In組成小の方)には何もドープされていない。 Layer, nothing is doped in GaInN layer of the contact layer 8 (towards the In composition is small). p型不純物Mgは有機金属化合物の形で、p型光導波層6とp型光導波層7に5×10 17 〜2 p-type impurity Mg is in the form of an organometallic compound, the p-type optical waveguide layer 6 and the p-type optical waveguide layer 7 5 × 10 17 ~2
×10 18 /cm 3の範囲で、p型コンタクト層8に5×10 18 〜2 × 10 18 / cm in the range of 3, the p-type contact layer 8 5 × 10 18 ~2
×10 19 /cm 3の範囲で夫々導入した。 Were each introduced in the range of × 10 19 / cm 3. 次に、フォトリソグラフィーとエッチング加工により、図1(a)に示すように、結晶層の一部を層3に到るまで除去する。 Next, by photolithography and etching, as shown in FIG. 1 (a), removing a portion of the crystalline layer up to the layer 3. その後、 after that,
絶縁膜9を設けて、窓領域ストライプ方向を該α-Al 2 O 3 And an insulating film 9, the window regions stripe direction α-Al 2 O 3
基板1における(11-20)A面と平行な方向に形成する。 The substrate 1 (11-20) formed on the A surface and parallel. また、リソグラフィーにより、p側電極10とn側電極1 Further, by lithography, p-side electrode 10 and the n-side electrode 1
1のパターンを蒸着する。 Depositing a first pattern. 最後に、光導波路ストライプに対して垂直な方向に基板を劈開することによって、図1(a)に示す素子断面を得る。 Finally, by cleaving the substrate in a direction perpendicular to the optical waveguide stripe to obtain an element cross section shown in FIG. 1 (a).

【0016】本実施例によると、p型GaN及びAlGaN光導波層の正孔キャリア濃度を従来よりも一桁近く高く活性化できたので、p型光導波層の抵抗率を低減できた。 [0016] According to this embodiment, since the possible high activated one order of magnitude than the conventional hole carrier concentration of the p-type GaN and AlGaN optical waveguide layer, it could reduce the resistance of the p-type optical waveguide layer. さらに、p型コンタクト層とp側電極の接触抵抗も1〜5× Further, 1 to 5 × contact resistance of the p-type contact layer and the p-side electrode
10~ 6 Ωcm 2にまで小さく改善することが可能であった。 It was possible to improve reduced to 10 ~ 6 Ωcm 2.
これにより、本実施例の素子抵抗は従来の素子の1/5から1/10(各層のIn組成比に依存)に低減でき、さらに注入電流20mA時の素子動作電圧は従来の3.6Vに対して3.1〜3.3Vにまで低減できた。 Thus, the element resistance of the present embodiment can be reduced to 1/5 of the conventional element in 1/10 (depending on the In composition ratio of each layer), further elements operating voltage at the injected current 20mA in the conventional 3.6V It could be reduced to 3.1~3.3V for. また、本発明により正孔キャリア濃度を高くできるため、p型光導波層の擬フェルミレベルをより高くできる。 Further, since it increases the hole carrier concentration by the present invention, it can be higher quasi-Fermi level of the p-type optical waveguide layer. これにより、発光活性層に対するp型光導波層のエネルギー障壁を大きくできた。 This allowed a large energy barrier of the p-type optical waveguide layer for the light emitting active layer. このことは、活性層からのオーバーフローキャリアを抑制し、活性層におけるキャリアの閉じ込めを改善させることが可能であった。 This suppresses the overflow carriers from the active layer, it was possible to improve the confinement of carriers in the active layer. さらに、p型光導波層にはInが含まれているので、その屈折率は高くなり、発光活性層近傍の光閉じ込め係数を大きくしている。 Furthermore, since the p-type optical waveguide layer contains In, the refractive index is high, which increases the optical confinement factor of the light emitting active layer proximity. 本素子構造は、利得導波型のストライプ構造を有しており、 The device structure has a gain waveguide type stripe structure,
室温においてレーザ動作が可能であり、青紫色波長域の410〜430nmの範囲でレーザ発振する素子を得た。 It is capable of lasing at room temperature to obtain a device for laser oscillation in the range of 410~430nm violet wavelength region.

【0017】<実施例2>本発明の他の実施例を図2により説明する。 [0017] Another embodiment of the <Example 2> The present invention will be described with reference to FIG. 実施例1と同様にして素子を作製するが、p型のGaN/GaInN超格子へテロ接合型光導波層7まで形成した後、フォトリソグラフィーにより光導波層7 While making device in the same manner as in Example 1, after forming the p-type GaN / GaInN superlattice to heterojunction type optical waveguide layer 7, the optical waveguide layer by photolithography 7
の上面中央部にストライプ状に延伸する絶縁膜マスクを形成し、更にこの絶縁膜マスクを用いたエッチングにより、p型AlGaN/AlGaInN超格子ヘテロ接合型光導波層6 Of forming an insulating film mask extends in stripes in the upper central portion, further by etching using the insulating film mask, p-type AlGaN / AlGaInN superlattice heterojunction-type optical waveguide layer 6
の上面が露出するまで光導波層7を除去してリッジストライプを形成する。 And an optical waveguide layer 7 to the upper surface of the exposed removed to form a ridge stripe. 次に、絶縁膜マスクを利用して、n Then, by using the insulating film mask, n
型GaN電流狭窄層12を選択成長する。 Selective growth of mold GaN current confinement layer 12. 絶縁膜マスクを除去した後、p型GaN/GaInN超格子ヘテロ構造埋め込み層13とp型GaInN/GaInN超格子ヘテロ構造コンタクト層8を設ける。 After removal of the insulating film mask, providing the p-type GaN / GaInN superlattice heterostructure buried layer 13 and the p-type GaInN / GaInN superlattice heterostructure contact layer 8. 次に、フォトリソグラフィーとエッチング加工により、図2に示すように、リッジストライプ構造の両側を層3に到るまで除去する。 Next, by photolithography and etching, as shown in FIG. 2, removes both sides of the ridge stripe structure up to the layer 3. その後、実施例1 After that, Example 1
と全く同様にして、素子を作製する。 In exactly the same way as to produce a device.

【0018】本実施例によると、電流狭窄層12を設けた屈折率導波構造にできているので、実施例1よりも低閾値の素子を得た。 [0018] According to this embodiment, since the possible current blocking layer 12 to the refractive index waveguide structure in which, to obtain a device with low threshold than in Example 1. 閾値電流は、実施例1に比べて、1/ Threshold current, as compared with Example 1, 1 /
3から1/5にまで低減できた。 3 could be reduced from up to 1/5. 発振波長は、青紫色波長域の410〜430nmの範囲であった。 Oscillation wavelength was in the range of 410~430nm of blue-violet wavelength region.

【0019】<実施例3>本発明の他の実施例を図3により説明する。 [0019] Another embodiment of the <Example 3> The present invention will be described with reference to FIG. まず、実施例1や2と同様にして、n型のGaN光導波層3まで設ける。 First, in the same manner as in Example 1 and 2, provided to the n-type GaN optical waveguide layer 3. 次に、フォトリソグラフィーとエッチングにより、光導波層3上面にストライプ状に延伸した2条の選択成長用の絶縁膜マスク14を形成する。 Next, by photolithography and etching to form an insulating film mask 14 for selective growth of the two rows which extend in a stripe shape into the optical waveguide layer 3 top. その後、n型GaN光導波層3の再成長を皮切りに、n型AlGaN光導波層4,アンドープGaN量子障壁層及びアンドープGaInN量子井戸層からなる圧縮歪多重量子井戸活性層5,p型AlGaN/AlGaInN超格子ヘテロ構造光導波層6,p型GaN/GaInN超格子ヘテロ構造光導波層7,p型GaInN/GaInN超格子ヘテロ構造コンタクト層8 Then, starting with regrowth of n-type GaN optical waveguide layer 3, n-type AlGaN optical waveguide layer 4, compressive strained MQW active layer 5 made of undoped GaN quantum barrier layer and the undoped GaInN quantum well layer, p-type AlGaN / AlGaInN superlattice heterostructure optical waveguide layer 6, p-type GaN / GaInN superlattice heterostructure optical waveguide layer 7, p-type GaInN / GaInN superlattice heterostructure contact layer 8
を有機金属気相成長法により選択成長させる。 A is selectively grown by metal organic chemical vapor deposition. 即ち、光導波層3の再成長からの工程では、結晶成長が2条のストライプ状絶縁膜マスクで仕切られた領域で選択的に生じているため、図3に示すような矩形断面を有する結晶の積層体が形成される。 That is, since the steps from re-growth of the optical waveguide layer 3, are selectively generated in the crystal growth was partitioned by two rows of stripe-shaped insulating film mask region, crystals having a rectangular cross-section as shown in FIG. 3 laminate is formed. その後、絶縁膜9を形成して、 Then, an insulating film 9,
リソグラフィーにより、p側電極10とn側電極11のパターンを蒸着形成する。 By lithography, depositing a pattern of the p-side electrode 10 and the n-side electrode 11. さらに、導波路とは垂直な方向に基板を劈開することによって図3に示す素子断面を得る。 Furthermore, to obtain an element cross section shown in FIG. 3 by cleaving the substrate in a direction perpendicular to the waveguide.

【0020】本実施例によると、実屈折率差によって基本横モードを安定に導波するBHストライプ構造を作製できた。 [0020] According to this embodiment, the fundamental transverse mode could be produced with BH stripe structure stably guided by the real refractive index difference. 本素子では、実施例1の素子よりも、活性層横方向の屈折率差が大きくとれるので、導波光を安定に伝搬できる。 In this device, than the device of Example 1, the refractive index difference between the active layer laterally, can be increased, the guided light can propagate stably. さらに、電流狭窄効果も大きいので、低閾値動作が可能であった。 Furthermore, since the current confining effect is large, low threshold operation was possible. 閾値電流は、実施例2に比べて、 Threshold current, as compared with Example 2,
さらに1/2から1/3にまで低減できた。 It could be further reduced from 1/2 to 1/3. 発振波長は、青紫色波長域の410〜430nmの範囲であった。 Oscillation wavelength was in the range of 410~430nm of blue-violet wavelength region.

【0021】<実施例4>本発明の他の実施例を図4により説明する。 [0021] Another embodiment of the <Example 4> The present invention will be described with reference to FIG. 実施例3と同様にして素子を作製するが、実施例3に相当するBHストライプ構造の外側に図4に示すようなダミ−パターンを含む絶縁膜マスク14 While making device in the same manner as in Example 3, on the outside of the BH stripe structure corresponding to Example 3, as shown in FIG. 4 dummy - insulation includes a pattern film mask 14
を利用して実施例3と同じ結晶層を選択成長する。 Utilizing selective growth of the same crystal layer as in Example 3. ダミーパターンとは、図3の素子形成で設けた2条のストライプ状の絶縁マスクの外側に、これらに略平行に1条ずつストライプ状の絶縁マスクを設けて形成される、換言すれば新たに形成された選択成長領域(絶縁膜マスクで仕切られた領域)である。 The dummy pattern, outside the two rows of stripe-shaped insulating mask provided by the element formation of FIG. 3, these substantially are formed in parallel to provide a stripe-shaped insulating mask by Article 1, new in other words it is formed selective-growth region (region partitioned by the insulating film mask). ダミーパターン上のストライプに対しては絶縁膜マスク9を図4のようにしてカバーして、電流を注入しないようにする。 For stripes on the dummy pattern covers as Figure 4 an insulating film mask 9, so as not to inject current. その後、電極を蒸着しかつ基板を劈開することにより、図4に示す素子断面を得る。 Thereafter, by depositing the electrodes and cleaving the substrate to obtain an element cross section shown in FIG.

【0022】本実施例によると、ダミーパターンにより中央部のBHストライプ構造における導波路結晶層の結晶性を改善できた。 [0022] According to this embodiment, it can improve the crystallinity of the waveguide crystal layers in BH stripe structure of the central portion by the dummy pattern. この結果、実施例3に比べて低閾値動作が可能であり、閾値電流を実施例3よりさらに2/3 As a result, it is possible to lower the threshold operation as compared with Example 3, further threshold current than Example 3 2/3
から1/2に低減できた。 It could be reduced to 1/2 from. 量子効率についても、実施例3 For even quantum efficiency, Example 3
より30%から50%増大できた。 It was more increased from 30% to 50%. 発振波長は、青紫色波長域の410〜430nmの範囲であった。 Oscillation wavelength was in the range of 410~430nm of blue-violet wavelength region.

【0023】<実施例5>本発明の他の実施例を説明する。 [0023] explaining another embodiment of the <Example 5> present invention. 本実施例では、既に説明した図1乃至4のいずれかの素子構成を有する半導体レーザ素子において、基板1 In this embodiment, the semiconductor laser device that already has one of the element structure of FIG. 1 to 4 described, the substrate 1
に六方晶系のWurtzite構造であり基板面方位が(0001)C Substrate plane orientation is a Wurtzite hexagonal structure in the (0001) C
面であるn型の炭化珪素(α-SiC)を用い、その上にn型 Using the surface at which n-type silicon carbide (α-SiC), n-type thereon
GaNバッファ層を設けて、実施例1乃至4のいずれかの記載に準じて素子を作製する。 Provided GaN buffer layer to produce a device in accordance with the description of any of Examples 1 to 4.

【0024】本実施例によると、基板がn型の導電性を有するために、n側の電極は基板裏面に蒸着して、基板上下面に電流を通すことができた。 [0024] According to this embodiment, since the substrate having n-type conductivity, n-side electrode is deposited on the substrate rear surface, it was able to pass a current to the substrate top and bottom surfaces. これにより、チップ素子の組立時において、接合部を下にしたマウントが可能となるので、熱放散性を向上できた。 Thus, during assembly of the chip element, the mount junction and down it is possible, could improve the heat dissipation. 本実施例では、 In this embodiment,
上記実施例よりも、高い温度で動作するレーザ素子を得た。 Than the above embodiments, to obtain a laser device operating at high temperatures.

【0025】 [0025]

【発明の効果】本発明では、特にIII-V族窒化物半導体材料において、p型光導波層の正孔キャリア濃度を10 19 In the present invention, particularly in the Group III-V nitride semiconductor material, the hole carrier concentration of the p-type optical waveguide layer 10 19
/cm 3まで任意に設定できるようになり、従来よりも一桁近く高くキャリアを活性化できるので、p型光導波層の抵抗率を低減できた。 / able to arbitrarily set up cm 3, it is possible to activate an order of magnitude higher carrier than the prior art, it could reduce the resistance of the p-type optical waveguide layer. さらに、p型コンタクト層とp側電極の接触抵抗を低減し、1〜5×10~ 6 Ωcm 2にまで小さく改善できた。 Furthermore, to reduce the contact resistance of the p-type contact layer and p-side electrodes could be improved reduced to 1~5 × 10 ~ 6 Ωcm 2. 本発明の素子ではその抵抗を従来より1/ The device of the present invention is its resistance than the conventional 1 /
5から1/10に低減するとともに、注入電流20mA時の素子動作電圧を従来は3.6Vであったのに対して3.1 While reducing the 5 to 1/10, 3.1 elements operating voltage at the injected current 20mA whereas the conventional was 3.6V
〜3.3Vにまで低減できた。 It could be reduced to ~3.3V. また、高い正孔キャリア濃度により、p型光導波層における擬フェルミレベルをより高くできるので、活性層に対するp型光導波層のエネルギー障壁を従来技術より大きく設定できた。 Also, high the hole carrier concentration, since the quasi-Fermi level in the p-type optical waveguide layer can be higher, and can be set larger than in the prior art the energy barrier of the p-type optical waveguide layer for the active layer. これは、活性層におけるキャリアの閉じ込めに有効であった。 It was effective in confinement of carriers in the active layer. さらに、p型光導波層には、屈折率を高くするIn組成が取り込まれているので、発光活性層近傍の光閉じ込め係数を大きく設計できた。 Further, the p-type optical waveguide layer, since the In composition to increase the refractive index are incorporated, could design a large optical confinement factor of the light emitting active layer proximity. これらの効果によって、本発明の素子では、低素子抵抗でかつ低動作電圧で動作し、低閾値動作を図ることができた。 These effects, the device of the present invention, and a low device resistance and operate at a low operating voltage, it was possible to achieve a low threshold operation. 本発明により、Al The present invention, Al
GaInN材料からなるレーザ動作を室温において確認し、 The laser operation consisting of GaInN material confirmed at room temperature,
発振波長410〜430nmの範囲で青紫色の波長領域でレーザ発振する素子を得た。 To obtain a device for laser oscillation in the wavelength range of the blue-violet range of the oscillation wavelength 410~430Nm.

【0026】本発明では、(0001)C面を有したWurtzite [0026] In the present invention had (0001) C plane Wurtzite
構造のサファイアや炭化珪素単結晶基板上に作製したAl Al fabricated on a sapphire or silicon carbide single crystal on a substrate having a structure
GaInN半導体レーザ素子について説明したが、他の半導体材料系であるAlInGaAs/GaAs、AlGaInP/GaAs、GaInAsP It has been described GaInN semiconductor laser device, other semiconductor material systems AlInGaAs / GaAs, AlGaInP / GaAs, GaInAsP
/GaInAs/InP、AlInAs/GaInAs/InP等を用いた半導体レ− / GaInAs / InP, semiconductor laser with AlInAs / GaInAs / InP and the like -
ザ素子に適用できることはいうまでもない。 It can of course be applied to the laser device.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施例1を説明するための図であり、 [1] is a diagram for explaining a first embodiment of the present invention,
(a)は素子構造縦断面図、(b)は超格子構造p型不純物変調ドープ結晶層である。 (A) the element structure longitudinal sectional view, (b) is a superlattice structure p-type impurity modulation doped crystalline layer.

【図2】本発明の実施例2を示す素子構造縦断面図である。 2 is a device structure cross sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例3を示す素子構造縦断面図である。 3 is a device structure cross sectional view showing a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例4を示す素子構造縦断面図である。 4 is a device structure cross sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…(0001)C面サファイア単結晶基板、2…GaNバッファ層、3…n型GaN光導波層、4…n型AlGaN光分離閉じ込め層、5…GaInN/GaN圧縮歪多重量子井戸構造活性層、 1 ... (0001) C-plane sapphire single crystal substrate, 2 ... GaN buffer layer, 3 ... n-type GaN optical guide layer, 4 ... n-type AlGaN optical separate confinement layer, 5 ... GaInN / GaN compressive strained multiple quantum well structure active layer ,
6…p型AlGaN光分離閉じ込め層、7…超格子ヘテロ構造p型不純物変調ドープGaN光導波層、8…超格子ヘテロ構造p型不純物変調ドープGaInNコンタクト層、9… 6 ... p-type AlGaN optical separate confinement layer, 7 ... superlattice heterostructure p-type impurity modulation doped GaN optical waveguide layer, 8 ... superlattice heterostructure p-type impurity modulation doped GaInN contact layer, 9 ...
絶縁膜、10…p側電極、11…n側電極、12…n型 Insulating film, 10 ... p-side electrode, 11 ... n-side electrode, 12 ... n-type
GaN電流狭窄層、13…超格子ヘテロ構造p型不純物変調ドープGaN埋め込み層、14…選択成長用絶縁膜マスク。 GaN current confinement layer 13 ... superlattice heterostructure p-type impurity modulation doped GaN buried layer, 14 ... selective growth insulating film mask.

Claims (5)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】活性層を有する活性領域と、該活性層領域に接合され且つ該活性層より禁制帯幅の大きい半導体からなる光導波領域とを含み、上記光導波領域はIn組成の異なる2種類の半導体層を交互に積層して形成された超格子構造領域を有し、上記超格子領域においてIn組成の大きい半導体層のみにp型不純物が導入されていることを特徴とする半導体レーザ素子。 1. A comprising an active region having an active layer, and a light waveguide region comprising a large semiconductor band gap than is bonded to the active layer region and the active layer, the optical waveguide region different In composition 2 has a superlattice structure region formed by stacking different semiconductor layers are alternately, a semiconductor laser device, characterized in that p-type impurity is introduced only into large semiconductor layer of in composition in the superlattice region .
  2. 【請求項2】活性層を有する活性領域と、該活性層領域に接合され且つ該活性層より禁制帯幅の大きい半導体からなる光導波領域と、該光導波領域に接合され且つ該活性領域への電流供給手段が設けられるコンタクト領域を含み、上記光導波領域及び上記コンタクト領域はIn組成の異なる2種類の半導体層を交互に積層して形成された超格子構造領域を有し、上記超格子領域においてIn組成の大きい半導体層のみにp型不純物が導入されていることを特徴とする半導体レーザ素子。 An active region having a wherein active layer, and the optical waveguide region comprising a large semiconductor band gap than is bonded to the active layer region and the active layer, it is bonded to the optical waveguide region and the active region current supplying means comprises a contact area provided is the optical waveguide region and the contact region has two types of super lattice structure region of the semiconductor layer is formed by alternately laminating the different in composition, the superlattice the semiconductor laser element characterized by p-type impurity is introduced only into large semiconductor layer of in composition in the region.
  3. 【請求項3】上記超格子構造領域を構成する2種類の半導体層は、Inを除く構成元素が同一であ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。 Wherein said two kinds of semiconductor layers constituting the superlattice structure region, the semiconductor laser device according to claim 1 or 2, characterized in that constituent elements excluding In are identical.
  4. 【請求項4】上記光導波領域における上記超格子構造領域を構成する2種類の半導体層のうち、p型不純物が導入されない半導体層はInを構成元素として含まないことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一に記載の半導体レーザ素子。 4. Among the two kinds of semiconductor layers constituting the superlattice structure region in the optical waveguide region, claim semiconductor layer p-type impurity is not introduced is characterized in that it is free as a constituent element In 1 to a semiconductor laser device according to any one of the three.
  5. 【請求項5】上記活性層は、構成元素として窒素を含む Wherein said active layer includes nitrogen as a constituent element
    III−V族化合物半導体からなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一に記載の半導体レーザ素子。 The semiconductor laser device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it consists of a group III-V compound semiconductor.
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