JPH0974246A - 半導体レーザ - Google Patents
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- H01S5/3235—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers
- H01S5/32391—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength longer than 1000 nm, e.g. InP-based 1300 nm and 1500 nm lasers based on In(Ga)(As)P
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 生産性に優れ、コンタクト抵抗率の低いオー
ミックコンタクトを有するｐ側電極を備えた半導体レー
ザを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＩｎＰ基板１０の一主面上に順次配
置されたｎ型ＩｎＰクラッド層９，ＩｎＧａＡｓＰ活性
層８，ｐ型ＩｎＰクラッド層７と、該ｐ型クラッド層７
上に順次配置された、高濃度ｐ型ＩｎＰ層３と高濃度ｎ
型ＩｎＰ層２とにより構成されるトンネルダイオード構
造２０と、該トンネルダイオード構造２０上に配置され
たｐ側電極１と、上記基板１０の一主面と反対側の面上
に配置されたｎ側電極１１とを備えるようにした。
ミックコンタクトを有するｐ側電極を備えた半導体レー
ザを提供する。 【解決手段】 ｎ型ＩｎＰ基板１０の一主面上に順次配
置されたｎ型ＩｎＰクラッド層９，ＩｎＧａＡｓＰ活性
層８，ｐ型ＩｎＰクラッド層７と、該ｐ型クラッド層７
上に順次配置された、高濃度ｐ型ＩｎＰ層３と高濃度ｎ
型ＩｎＰ層２とにより構成されるトンネルダイオード構
造２０と、該トンネルダイオード構造２０上に配置され
たｐ側電極１と、上記基板１０の一主面と反対側の面上
に配置されたｎ側電極１１とを備えるようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザに
関し、特に、コンタクト抵抗率の低いオーミックコンタ
クトを有する電極を備えた半導体レーザに関するもので
ある。
関し、特に、コンタクト抵抗率の低いオーミックコンタ
クトを有する電極を備えた半導体レーザに関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】図５は従来の半導体レーザの構造を示す
斜視図であり、図において、１はｐ側電極で、蒸着によ
り形成したクロム（Ｃｒ）上に金（Ａｕ）をメッキして
なるＣｒ／Ａｕ等により構成されている。１９は厚さが
約１〜２μｍで不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3であるｐ
型（以下，ｐ−と称す）ＩｎＧａＡｓコンタクト層、４
は不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＰキャ
ップ層、５ａ，５ｂは真性（ｉ−）ＩｎＰ電流ブロック
層、６は不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3であるｎ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層、７は不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3
であるｐ−ＩｎＰクラッド層で、このクラッド層７と上
記ｐ−ＩｎＰキャップ層４とを合わせた厚さが約１．８
μｍである。８は厚さ約０．２μｍのアンドープのＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層、９は厚さが約１．８μｍで不純物濃
度が１〜２×１０18ｃｍ-3であるｎ型（以下，ｎ−と称
す）ＩｎＰクラッド層、１０はｎ−ＩｎＰ基板、１１は
ｎ側電極で、蒸着により形成したＣｒ上にＡｕをメッキ
してなるＣｒ／Ａｕ等により構成されている。その他の
電極材料としては順次交互に少なくとも１周期以上積層
したチタン（Ｔｉ）層と白金（Ｐｔ）層の表面にＡｕメ
ッキを行って形成したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等が挙げられ
る。なお、上記ｐ−クラッド層７，活性層８，ｎ−クラ
ッド層９，及び基板１の上部はメサストライプ構造を形
成している。
斜視図であり、図において、１はｐ側電極で、蒸着によ
り形成したクロム（Ｃｒ）上に金（Ａｕ）をメッキして
なるＣｒ／Ａｕ等により構成されている。１９は厚さが
約１〜２μｍで不純物濃度が１×１０19ｃｍ-3であるｐ
型（以下，ｐ−と称す）ＩｎＧａＡｓコンタクト層、４
は不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＰキャ
ップ層、５ａ，５ｂは真性（ｉ−）ＩｎＰ電流ブロック
層、６は不純物濃度が１×１０18ｃｍ-3であるｎ−Ｉｎ
Ｐ電流ブロック層、７は不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3
であるｐ−ＩｎＰクラッド層で、このクラッド層７と上
記ｐ−ＩｎＰキャップ層４とを合わせた厚さが約１．８
μｍである。８は厚さ約０．２μｍのアンドープのＩｎ
ＧａＡｓＰ活性層、９は厚さが約１．８μｍで不純物濃
度が１〜２×１０18ｃｍ-3であるｎ型（以下，ｎ−と称
す）ＩｎＰクラッド層、１０はｎ−ＩｎＰ基板、１１は
ｎ側電極で、蒸着により形成したＣｒ上にＡｕをメッキ
してなるＣｒ／Ａｕ等により構成されている。その他の
電極材料としては順次交互に少なくとも１周期以上積層
したチタン（Ｔｉ）層と白金（Ｐｔ）層の表面にＡｕメ
ッキを行って形成したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等が挙げられ
る。なお、上記ｐ−クラッド層７，活性層８，ｎ−クラ
ッド層９，及び基板１の上部はメサストライプ構造を形
成している。
【０００３】次に製造方法について説明する。まず、ｎ
−ＩｎＰ基板１０を用意し、該基板１０上に順次ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層９，アンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性層
８，ｐ−ＩｎＰクラッド層７をＭＯＣＶＤ(metal organ
ic chemical vapor deposition) 法等を用いて結晶成長
させる。
−ＩｎＰ基板１０を用意し、該基板１０上に順次ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層９，アンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性層
８，ｐ−ＩｎＰクラッド層７をＭＯＣＶＤ(metal organ
ic chemical vapor deposition) 法等を用いて結晶成長
させる。
【０００４】続いて、ｐ−ＩｎＰクラッド層７上にスト
ライプ形状のＳｉＮ等の絶縁膜（図示せず）を形成し、
これをマスクとして、上記ｐ−ＩｎＰクラッド層７から
基板１０に達する深さまでエッチングを行い、メサスト
ライプ形状を形成し、さらに、この絶縁膜をマスクとし
て上記メサストライプ形状を埋め込むように電流ブロッ
ク層５ａ，電流ブロック層６，及び電流ブロック層５ｂ
を順次ＭＯＣＶＤ法等により結晶成長させる。
ライプ形状のＳｉＮ等の絶縁膜（図示せず）を形成し、
これをマスクとして、上記ｐ−ＩｎＰクラッド層７から
基板１０に達する深さまでエッチングを行い、メサスト
ライプ形状を形成し、さらに、この絶縁膜をマスクとし
て上記メサストライプ形状を埋め込むように電流ブロッ
ク層５ａ，電流ブロック層６，及び電流ブロック層５ｂ
を順次ＭＯＣＶＤ法等により結晶成長させる。
【０００５】次に、上記絶縁膜を除去した後、電流ブロ
ック層５ｂ上，及びｐ−ＩｎＰクラッド層７上にキャッ
プ層４，コンタクト層１９を形成し、該コンタクト層１
９上にＣｒ層を蒸着し、該Ｃｒ層上にＡｕメッキを行い
ｐ側電極１を形成するとともに、基板１０の裏面側にも
Ｃｒ層上にＡｕメッキを行いｎ側電極１１を形成して半
導体レーザを得る。
ック層５ｂ上，及びｐ−ＩｎＰクラッド層７上にキャッ
プ層４，コンタクト層１９を形成し、該コンタクト層１
９上にＣｒ層を蒸着し、該Ｃｒ層上にＡｕメッキを行い
ｐ側電極１を形成するとともに、基板１０の裏面側にも
Ｃｒ層上にＡｕメッキを行いｎ側電極１１を形成して半
導体レーザを得る。
【０００６】次に動作について説明する。ｐ側電極１が
正，ｎ側電極１１が負となるように電流を流すと、ホー
ルがｐ側電極１からｐ−コンタクト層１９，ｐ−キャッ
プ層４，ｐ−クラッド層７を経て活性層８に、また電子
がｎ側電極１１からｎ−基板１０、ｎ−クラッド層９を
経て活性層８にそれぞれ注入され、活性層８内でホール
と電子の発光再結合が起こり、活性層からレーザ光が発
生する。このとき、ｉ−電流ブロック層５ａ，５ｂ，及
びｎ−電流ブロック層６が形成されている領域には電流
は流れず、電流はメサストライプ構造にのみ狭搾されて
流れる。なお、この電流ブロック層の構造としては、一
般的なレーザ構造に用いられるその他の構造を用いるよ
うにしてもよい。
正，ｎ側電極１１が負となるように電流を流すと、ホー
ルがｐ側電極１からｐ−コンタクト層１９，ｐ−キャッ
プ層４，ｐ−クラッド層７を経て活性層８に、また電子
がｎ側電極１１からｎ−基板１０、ｎ−クラッド層９を
経て活性層８にそれぞれ注入され、活性層８内でホール
と電子の発光再結合が起こり、活性層からレーザ光が発
生する。このとき、ｉ−電流ブロック層５ａ，５ｂ，及
びｎ−電流ブロック層６が形成されている領域には電流
は流れず、電流はメサストライプ構造にのみ狭搾されて
流れる。なお、この電流ブロック層の構造としては、一
般的なレーザ構造に用いられるその他の構造を用いるよ
うにしてもよい。
【０００７】ここで、従来の半導体レーザにおいては、
ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９は、通常Ｃｒ／Ａｕ
からなる電極１と半導体レーザの半導体層からなる部分
との間で低抵抗率であるオーミック接触を得るために必
要なものである。このコンタクト層１９を設けずに、ｐ
−ＩｎＰキャップ層４等のｐ−ＩｎＰからなる層の上部
に直接、ｐ側電極１を設けようとすると、ｐ−ＩｎＰと
Ｃｒ等の電極金属との間で真空準位の差が、一般にｎ−
ＩｎＰとＣｒ等の電極金属との差よりも大きいので、ｎ
側電極１１をｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面に形成する場合
に比べて、低抵抗率なオーミック電極を安定に得ること
が困難である。
ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９は、通常Ｃｒ／Ａｕ
からなる電極１と半導体レーザの半導体層からなる部分
との間で低抵抗率であるオーミック接触を得るために必
要なものである。このコンタクト層１９を設けずに、ｐ
−ＩｎＰキャップ層４等のｐ−ＩｎＰからなる層の上部
に直接、ｐ側電極１を設けようとすると、ｐ−ＩｎＰと
Ｃｒ等の電極金属との間で真空準位の差が、一般にｎ−
ＩｎＰとＣｒ等の電極金属との差よりも大きいので、ｎ
側電極１１をｎ−ＩｎＰ基板１０の裏面に形成する場合
に比べて、低抵抗率なオーミック電極を安定に得ること
が困難である。
【０００８】一例を示すと、電極の金属材料としてＣｒ
を用いる場合、このＣｒの仕事関数は約４．５ｅＶで、
ｐ−ＩｎＰの仕事関数が５．９ｅＶであるのでその差が
１．４ｅＶであるのに対し、ｎ−ＩｎＰの仕事関数が
４．１ｅＶであるのでその差は０．４ｅＶであるため、
ｐ−ＩｎＰ層と電極を構成する金属とのコンタクト抵抗
率の低いオーミック電極を安定に得ることは困難である
ことがわかる。
を用いる場合、このＣｒの仕事関数は約４．５ｅＶで、
ｐ−ＩｎＰの仕事関数が５．９ｅＶであるのでその差が
１．４ｅＶであるのに対し、ｎ−ＩｎＰの仕事関数が
４．１ｅＶであるのでその差は０．４ｅＶであるため、
ｐ−ＩｎＰ層と電極を構成する金属とのコンタクト抵抗
率の低いオーミック電極を安定に得ることは困難である
ことがわかる。
【０００９】そこで、ｐ−ＩｎＰキャップ層４の上にｐ
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９を成長すれば、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓはｐ−ＩｎＰに比べ高濃度，例えば１×１０
19ｃｍ-3程度のドーピングが可能となり、低コンタクト
抵抗率のオーミック電極をｐ側電極１として得ることが
できる。
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９を成長すれば、ｐ−Ｉ
ｎＧａＡｓはｐ−ＩｎＰに比べ高濃度，例えば１×１０
19ｃｍ-3程度のドーピングが可能となり、低コンタクト
抵抗率のオーミック電極をｐ側電極１として得ることが
できる。
【００１０】しかしながら、ｐ−ＩｎＧａＡｓは波長１
〜１．５μｍの光に対する吸収係数が８×１０3cm -1と
大きく、屈折率も３．５５とｐ−クラッド層７を構成す
るＩｎＰの屈折率３．１８よりも大きい。このためＩｎ
ＧａＡｓ層を活性層に近づけると、活性層８が特に１μ
ｍ以上の光を発光する構造である場合においては、活性
層８で発生したレーザ光の一部がｐ−ＩｎＧａＡｓ層１
９に吸収されてしまい、半導体レーザとしての効率，し
きい値電流等の特性の低下が生じる。
〜１．５μｍの光に対する吸収係数が８×１０3cm -1と
大きく、屈折率も３．５５とｐ−クラッド層７を構成す
るＩｎＰの屈折率３．１８よりも大きい。このためＩｎ
ＧａＡｓ層を活性層に近づけると、活性層８が特に１μ
ｍ以上の光を発光する構造である場合においては、活性
層８で発生したレーザ光の一部がｐ−ＩｎＧａＡｓ層１
９に吸収されてしまい、半導体レーザとしての効率，し
きい値電流等の特性の低下が生じる。
【００１１】このような問題を避けるにはｐ−ＩｎＧａ
Ａｓコンタクト層１９に活性層８からの光が到達しない
ように、ｐ−ＩｎＰキャップ層４の厚さを十分に厚くす
る必要がある。
Ａｓコンタクト層１９に活性層８からの光が到達しない
ように、ｐ−ＩｎＰキャップ層４の厚さを十分に厚くす
る必要がある。
【００１２】図３に活性層８をＩｎＧａＡｓＰ，ｐ−ク
ラッド層７をＩｎＰとした従来の半導体レーザにおける
基板１に垂直な方向の光の拡がりを示した図を示す。図
において、横軸は基板１の成長表面に対して垂直な方向
の距離、縦軸は最大値を１としたときの光強度を示して
いる。
ラッド層７をＩｎＰとした従来の半導体レーザにおける
基板１に垂直な方向の光の拡がりを示した図を示す。図
において、横軸は基板１の成長表面に対して垂直な方向
の距離、縦軸は最大値を１としたときの光強度を示して
いる。
【００１３】また、図４に従来の半導体レーザにおける
活性層８からｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９までの
距離とＩｎＧａＡｓコンタクト層１９による光吸収損失
との関係を、図３の光強度分布をもとに計算した結果を
示す。図において横軸は活性層８とＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１９との距離、縦軸はＩｎＧａＡｓ層による光の
吸収損失を示している。なお、このときのレーザ光の波
長は１．５５μｍとしている。
活性層８からｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９までの
距離とＩｎＧａＡｓコンタクト層１９による光吸収損失
との関係を、図３の光強度分布をもとに計算した結果を
示す。図において横軸は活性層８とＩｎＧａＡｓコンタ
クト層１９との距離、縦軸はＩｎＧａＡｓ層による光の
吸収損失を示している。なお、このときのレーザ光の波
長は１．５５μｍとしている。
【００１４】図４からわかるように、ｐ−ＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１９による光の吸収の影響を完全に生じな
いようにするには、活性層８とＩｎＧａＡｓコンタクト
層１９との間を約２μｍ以上離す必要がある。
コンタクト層１９による光の吸収の影響を完全に生じな
いようにするには、活性層８とＩｎＧａＡｓコンタクト
層１９との間を約２μｍ以上離す必要がある。
【００１５】しかしながら、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタク
ト層１９と活性層８との間を約２μｍ以上とするために
は、ｐ−ＩｎＰクラッド層７とｐ−ＩｎＰキャップ層４
とを２μｍ以上に成長させる必要があるが、ＭＯＣＶＤ
法では結晶成長速度はほぼ１μｍ／時間であるため、２
μｍ以上のｐ−ＩｎＰを成長するには２時間以上の作業
時間を必要とし、これにより半導体レーザの生産性が低
下し、これが半導体レーザのコストを押し上げる一因と
なっていた。
ト層１９と活性層８との間を約２μｍ以上とするために
は、ｐ−ＩｎＰクラッド層７とｐ−ＩｎＰキャップ層４
とを２μｍ以上に成長させる必要があるが、ＭＯＣＶＤ
法では結晶成長速度はほぼ１μｍ／時間であるため、２
μｍ以上のｐ−ＩｎＰを成長するには２時間以上の作業
時間を必要とし、これにより半導体レーザの生産性が低
下し、これが半導体レーザのコストを押し上げる一因と
なっていた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
半導体レーザにおいては、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１９を用いてｐ側電極１との良好なオーミックコンタ
クトを形成するようにしていたが、このｐ−ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層１９による光吸収を無くすためには、２
μｍ以上のｐ−ＩｎＰを成長する必要があったため、半
導体レーザの生産性が悪く、低抵抗率のオーミックコン
タクトを有するｐ側電極を備えた半導体レーザを安価に
得ることが困難であった。
半導体レーザにおいては、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト
層１９を用いてｐ側電極１との良好なオーミックコンタ
クトを形成するようにしていたが、このｐ−ＩｎＧａＡ
ｓコンタクト層１９による光吸収を無くすためには、２
μｍ以上のｐ−ＩｎＰを成長する必要があったため、半
導体レーザの生産性が悪く、低抵抗率のオーミックコン
タクトを有するｐ側電極を備えた半導体レーザを安価に
得ることが困難であった。
【００１７】そのため、従来から、半導体レーザのコス
ト低減のために、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９に
かえて、光の吸収が少なくかつｐ側電極材料と良好で安
定したオーミックコンタクトが得られる構造を備えた層
を用いた半導体レーザの形成が望まれていた。
ト低減のために、ｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９に
かえて、光の吸収が少なくかつｐ側電極材料と良好で安
定したオーミックコンタクトが得られる構造を備えた層
を用いた半導体レーザの形成が望まれていた。
【００１８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたものであり、生産性に優れ、コンタクト抵
抗率の低いオーミックコンタクトを有するｐ側電極を備
えた半導体レーザを提供することを目的とする。
めになされたものであり、生産性に優れ、コンタクト抵
抗率の低いオーミックコンタクトを有するｐ側電極を備
えた半導体レーザを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザは、ｎ型半導体基板と、該ｎ型半導体基板の一主面
上に配置されたｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層上
に配置された活性層と、該活性層上に配置されたｐ型ク
ラッド層と、該ｐ型クラッド層上に順次配置された、上
記活性層よりも実効的なバンドギャップエネルギーが大
きい材料からなる高濃度ｐ型半導体層と高濃度ｎ型半導
体層とにより構成されるトンネルダイオード構造と、該
トンネルダイオード構造上に配置された、ｎ型の半導体
材料に対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からな
るｐ側電極と、上記基板の一主面と反対側の面上に配置
された、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト抵抗率の
小さい金属材料からなるｎ側電極とを備えるようにした
ものである。
ーザは、ｎ型半導体基板と、該ｎ型半導体基板の一主面
上に配置されたｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層上
に配置された活性層と、該活性層上に配置されたｐ型ク
ラッド層と、該ｐ型クラッド層上に順次配置された、上
記活性層よりも実効的なバンドギャップエネルギーが大
きい材料からなる高濃度ｐ型半導体層と高濃度ｎ型半導
体層とにより構成されるトンネルダイオード構造と、該
トンネルダイオード構造上に配置された、ｎ型の半導体
材料に対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からな
るｐ側電極と、上記基板の一主面と反対側の面上に配置
された、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト抵抗率の
小さい金属材料からなるｎ側電極とを備えるようにした
ものである。
【００２０】また、上記半導体レーザにおいて、上記活
性層は波長１μｍ以上の光を発光する構造を有してお
り、上記高濃度ｐ型半導体層は高濃度ｐ型ＩｎＰ層であ
り、上記高濃度ｎ型半導体層は高濃度ｎ型ＩｎＰ層であ
るようにしたものである。
性層は波長１μｍ以上の光を発光する構造を有してお
り、上記高濃度ｐ型半導体層は高濃度ｐ型ＩｎＰ層であ
り、上記高濃度ｎ型半導体層は高濃度ｎ型ＩｎＰ層であ
るようにしたものである。
【００２１】また、上記半導体レーザにおいて、上記ｎ
型半導体基板，ｎ型クラッド層、及び高濃度ｎ型半導体
層の材料はｎ型ＩｎＰであり、上記ｐ型クラッド層、及
び高濃度ｐ型半導体層の材料はｐ型ＩｎＰであり、上記
活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、上記
ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕのうちのいずれか一方であるようにしたものであ
る。
型半導体基板，ｎ型クラッド層、及び高濃度ｎ型半導体
層の材料はｎ型ＩｎＰであり、上記ｐ型クラッド層、及
び高濃度ｐ型半導体層の材料はｐ型ＩｎＰであり、上記
活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、上記
ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／Ｐｔ
／Ａｕのうちのいずれか一方であるようにしたものであ
る。
【００２２】また、上記半導体レーザにおいて、上記ｎ
型半導体基板の材料はｎ型ＩｎＧａＡｓであり、上記ｎ
型クラッド層、及び高濃度ｎ型半導体層の材料はｎ型Ｉ
ｎＰであり、上記ｐ型クラッド層、及び高濃度ｐ型半導
体層の材料はｐ型ＩｎＰであり、上記活性層は単層又は
複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、上記ｐ側電極及びｎ側
電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕのうちのい
ずれか一方であり、上記活性層とｎ型半導体基板の距離
は、上記活性層から発生する光が上記基板に達しない距
離となるよう調整されているようにしたものである。
型半導体基板の材料はｎ型ＩｎＧａＡｓであり、上記ｎ
型クラッド層、及び高濃度ｎ型半導体層の材料はｎ型Ｉ
ｎＰであり、上記ｐ型クラッド層、及び高濃度ｐ型半導
体層の材料はｐ型ＩｎＰであり、上記活性層は単層又は
複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、上記ｐ側電極及びｎ側
電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕのうちのい
ずれか一方であり、上記活性層とｎ型半導体基板の距離
は、上記活性層から発生する光が上記基板に達しない距
離となるよう調整されているようにしたものである。
【００２３】また、この発明に係る半導体レーザは、ｎ
型半導体基板と、該ｎ型半導体基板の一主面上に順次配
置された高濃度ｎ型半導体層と高濃度ｐ型半導体層とに
より構成されるトンネルダイオード構造と、該トンネル
ダイオード構造上に配置されたｐ型クラッド層と、該ｐ
型クラッド層上に配置された、上記トンネルダイオード
構造を構成する材料よりも実効的なバンドギャップエネ
ルギーの小さい材料からなる活性層と、該活性層上に配
置されたｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層上に配置
されたｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタクト層上に配
置された、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト抵抗率
の小さい金属材料からなるｎ側電極と、上記基板の一主
面と反対側の面上に配置された、ｎ型の半導体材料に対
するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からなるｐ側電
極とを備えるようにしたものである。
型半導体基板と、該ｎ型半導体基板の一主面上に順次配
置された高濃度ｎ型半導体層と高濃度ｐ型半導体層とに
より構成されるトンネルダイオード構造と、該トンネル
ダイオード構造上に配置されたｐ型クラッド層と、該ｐ
型クラッド層上に配置された、上記トンネルダイオード
構造を構成する材料よりも実効的なバンドギャップエネ
ルギーの小さい材料からなる活性層と、該活性層上に配
置されたｎ型クラッド層と、該ｎ型クラッド層上に配置
されたｎ型コンタクト層と、該ｎ型コンタクト層上に配
置された、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト抵抗率
の小さい金属材料からなるｎ側電極と、上記基板の一主
面と反対側の面上に配置された、ｎ型の半導体材料に対
するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からなるｐ側電
極とを備えるようにしたものである。
【００２４】また、上記半導体レーザにおいて、上記活
性層は波長１μｍ以上の光を発光する構造を有してお
り、上記高濃度ｐ型半導体層は高濃度ｐ型ＩｎＰ層であ
り、上記高濃度ｎ型半導体層は高濃度ｎ型ＩｎＰ層であ
るようにしたものである。
性層は波長１μｍ以上の光を発光する構造を有してお
り、上記高濃度ｐ型半導体層は高濃度ｐ型ＩｎＰ層であ
り、上記高濃度ｎ型半導体層は高濃度ｎ型ＩｎＰ層であ
るようにしたものである。
【００２５】また、上記半導体レーザにおいて、上記ｎ
型半導体基板，高濃度ｎ型半導体層，ｎ型クラッド層、
及びｎ型コンタクト層の材料はｎ型ＩｎＰであり、上記
高濃度ｐ型半導体層、及びｐ型クラッド層の材料はｐ型
ＩｎＰであり、上記活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡ
ｓＰからなり、上記ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａ
ｕ，又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕのうちのいずれか一方である
ようにしたものである。
型半導体基板，高濃度ｎ型半導体層，ｎ型クラッド層、
及びｎ型コンタクト層の材料はｎ型ＩｎＰであり、上記
高濃度ｐ型半導体層、及びｐ型クラッド層の材料はｐ型
ＩｎＰであり、上記活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡ
ｓＰからなり、上記ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａ
ｕ，又はＴｉ／Ｐｔ／Ａｕのうちのいずれか一方である
ようにしたものである。
【００２６】また、上記半導体レーザにおいて、上記ｎ
型半導体基板の材料はｎ型ＩｎＧａＡｓであり高濃度ｎ
型半導体層，ｎ型クラッド層、及びｎ型コンタクト層の
材料はｎ型ＩｎＰであり、上記高濃度ｐ型半導体層、及
びｐ型クラッド層の材料はｐ型ＩｎＰであり、上記活性
層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、上記ｐ側
電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕのうちのいずれか一方であり、上記活性層とｎ型半導
体基板の距離は、上記活性層から発生する光が上記基板
に達しない距離となるよう調整されているようにしたも
のである。
型半導体基板の材料はｎ型ＩｎＧａＡｓであり高濃度ｎ
型半導体層，ｎ型クラッド層、及びｎ型コンタクト層の
材料はｎ型ＩｎＰであり、上記高濃度ｐ型半導体層、及
びｐ型クラッド層の材料はｐ型ＩｎＰであり、上記活性
層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、上記ｐ側
電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕのうちのいずれか一方であり、上記活性層とｎ型半導
体基板の距離は、上記活性層から発生する光が上記基板
に達しない距離となるよう調整されているようにしたも
のである。
【００２７】
実施の形態１．この発明の実施の形態１に係る半導体レ
ーザ（図１）は、ｎ型半導体基板（１０）と、該ｎ型半
導体基板（１０）の一主面上に配置されたｎ型クラッド
層（９）と、該ｎ型クラッド層（９）上に配置された活
性層（８）と、該活性層（８）上に配置されたｐ型クラ
ッド層（７）と、該ｐ型クラッド層（７）上に順次配置
された、上記活性層（８）よりも実効的なバンドギャッ
プエネルギーが大きい材料からなる高濃度ｐ型半導体層
（３）と高濃度ｎ型半導体層（２）とにより構成される
トンネルダイオード構造（２０）と、該トンネルダイオ
ード構造（２０）上に配置された、ｎ型の半導体材料に
対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からなるｐ側
電極（１）と、上記基板（１０）の一主面と反対側の面
上に配置された、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト
抵抗率の小さい金属材料からなるｎ側電極（１１）とを
備える構成としたものであり、電流の流れる方向と逆バ
イアス方向となるように高濃度ｐ型半導体層（３）と高
濃度ｎ型半導体層（２）とを配置してなるトンネルダイ
オード構造（２０）を設けたことにより、高濃度ｎ型半
導体層（２）上にｐ側電極（１）を設けることが可能と
なり、ｐ型の半導体層上にｐ側電極（１）を設ける場合
に比べて、ｐ側電極（１）のオーミックコンタクトのコ
ンタクト抵抗率を小さくすることができるとともに、こ
のトンネルダイオード構造（２０）の内部のコンタクト
抵抗率も小さいため、ｐ側電極（１）の実効的なコンタ
クト抵抗率を小さくすることができ、コンタクト抵抗率
の低いオーミックコンタクトを有するｐ側電極を備えた
半導体レーザを提供することができる作用効果がある。
ーザ（図１）は、ｎ型半導体基板（１０）と、該ｎ型半
導体基板（１０）の一主面上に配置されたｎ型クラッド
層（９）と、該ｎ型クラッド層（９）上に配置された活
性層（８）と、該活性層（８）上に配置されたｐ型クラ
ッド層（７）と、該ｐ型クラッド層（７）上に順次配置
された、上記活性層（８）よりも実効的なバンドギャッ
プエネルギーが大きい材料からなる高濃度ｐ型半導体層
（３）と高濃度ｎ型半導体層（２）とにより構成される
トンネルダイオード構造（２０）と、該トンネルダイオ
ード構造（２０）上に配置された、ｎ型の半導体材料に
対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からなるｐ側
電極（１）と、上記基板（１０）の一主面と反対側の面
上に配置された、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト
抵抗率の小さい金属材料からなるｎ側電極（１１）とを
備える構成としたものであり、電流の流れる方向と逆バ
イアス方向となるように高濃度ｐ型半導体層（３）と高
濃度ｎ型半導体層（２）とを配置してなるトンネルダイ
オード構造（２０）を設けたことにより、高濃度ｎ型半
導体層（２）上にｐ側電極（１）を設けることが可能と
なり、ｐ型の半導体層上にｐ側電極（１）を設ける場合
に比べて、ｐ側電極（１）のオーミックコンタクトのコ
ンタクト抵抗率を小さくすることができるとともに、こ
のトンネルダイオード構造（２０）の内部のコンタクト
抵抗率も小さいため、ｐ側電極（１）の実効的なコンタ
クト抵抗率を小さくすることができ、コンタクト抵抗率
の低いオーミックコンタクトを有するｐ側電極を備えた
半導体レーザを提供することができる作用効果がある。
【００２８】さらに、高濃度ｐ型半導体層（３）と高濃
度ｎ型半導体層（２）とのバンドギャップエネルギーが
活性層（８）のバンドギャップエネルギーよりも大きい
ため、トンネルダイオード構造（２０）において活性層
（８）の光の吸収が起こらず、活性層（８）とトンネル
ダイオード構造（２０）との間の距離を活性層（８）に
おいて発生する光の広がりにあわせて大きくする必要が
なくなり、活性層（８）とトンネルダイオード構造（２
０）との間の距離を広げるための工程を短縮でき、生産
性に優れた半導体レーザを提供できる作用効果がある。
度ｎ型半導体層（２）とのバンドギャップエネルギーが
活性層（８）のバンドギャップエネルギーよりも大きい
ため、トンネルダイオード構造（２０）において活性層
（８）の光の吸収が起こらず、活性層（８）とトンネル
ダイオード構造（２０）との間の距離を活性層（８）に
おいて発生する光の広がりにあわせて大きくする必要が
なくなり、活性層（８）とトンネルダイオード構造（２
０）との間の距離を広げるための工程を短縮でき、生産
性に優れた半導体レーザを提供できる作用効果がある。
【００２９】実施の形態２．また、この発明の実施の形
態１に係る半導体レーザ（図２）は、ｎ型半導体基板
（１０）と、該ｎ型半導体基板（１０）の一主面上に順
次配置された高濃度ｎ型半導体層（２）と高濃度ｐ型半
導体層（３）とにより構成されるトンネルダイオード構
造（２０）と、該トンネルダイオード構造（２０）上に
配置されたｐ型クラッド層（７）と、該ｐ型クラッド層
（７）上に配置された、上記トンネルダイオード構造
（２０）を構成する材料よりも実効的なバンドギャップ
エネルギーの小さい材料からなる活性層（８）と、該活
性層（８）上に配置されたｎ型クラッド層（９）と、該
ｎ型クラッド層（９）上に配置されたｎ型コンタクト層
（１２）と、該ｎ型コンタクト層（１２）上に配置され
た、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト抵抗率の小さ
い金属材料からなるｎ側電極（２１）と、上記基板の一
主面と反対側の面上に配置された、ｎ型の半導体材料に
対するコンタクト抵抗率の低い金属材料からなるｐ側電
極（３１）とを備えた構成としたものであり、電流の流
れる方向と逆バイアス方向となるように高濃度ｐ型半導
体層（３）と高濃度ｎ型半導体層（２）とを配置してな
るトンネルダイオード構造（２０）を設けたことによ
り、ｎ型の基板（１０）の裏面上にｐ側電極（３１）を
設けることが可能となり、ｐ型の半導体層上にｐ側電極
（３１）を設ける場合に比べて、ｐ側電極（３１）のオ
ーミックコンタクトのコンタクト抵抗率を小さくするこ
とができるとともに、このトンネルダイオード構造（２
０）の内部のコンタクト抵抗率も小さいため、ｐ側電極
（３１）の実効的なコンタクト抵抗率を小さくすること
ができ、コンタクト抵抗率の低いオーミックコンタクト
を有するｐ側電極を備えた半導体レーザを提供すること
ができる作用効果がある。
態１に係る半導体レーザ（図２）は、ｎ型半導体基板
（１０）と、該ｎ型半導体基板（１０）の一主面上に順
次配置された高濃度ｎ型半導体層（２）と高濃度ｐ型半
導体層（３）とにより構成されるトンネルダイオード構
造（２０）と、該トンネルダイオード構造（２０）上に
配置されたｐ型クラッド層（７）と、該ｐ型クラッド層
（７）上に配置された、上記トンネルダイオード構造
（２０）を構成する材料よりも実効的なバンドギャップ
エネルギーの小さい材料からなる活性層（８）と、該活
性層（８）上に配置されたｎ型クラッド層（９）と、該
ｎ型クラッド層（９）上に配置されたｎ型コンタクト層
（１２）と、該ｎ型コンタクト層（１２）上に配置され
た、ｎ型の半導体材料に対するコンタクト抵抗率の小さ
い金属材料からなるｎ側電極（２１）と、上記基板の一
主面と反対側の面上に配置された、ｎ型の半導体材料に
対するコンタクト抵抗率の低い金属材料からなるｐ側電
極（３１）とを備えた構成としたものであり、電流の流
れる方向と逆バイアス方向となるように高濃度ｐ型半導
体層（３）と高濃度ｎ型半導体層（２）とを配置してな
るトンネルダイオード構造（２０）を設けたことによ
り、ｎ型の基板（１０）の裏面上にｐ側電極（３１）を
設けることが可能となり、ｐ型の半導体層上にｐ側電極
（３１）を設ける場合に比べて、ｐ側電極（３１）のオ
ーミックコンタクトのコンタクト抵抗率を小さくするこ
とができるとともに、このトンネルダイオード構造（２
０）の内部のコンタクト抵抗率も小さいため、ｐ側電極
（３１）の実効的なコンタクト抵抗率を小さくすること
ができ、コンタクト抵抗率の低いオーミックコンタクト
を有するｐ側電極を備えた半導体レーザを提供すること
ができる作用効果がある。
【００３０】
実施例１．図１は本発明の実施例１の半導体レーザの構
造を示す斜視図であり、図において、１はｐ側電極で、
蒸着により形成したＣｒ層の表面にＡｕメッキを行って
形成したＣｒ／Ａｕ等により構成されている。２は不純
物濃度が約６．３×１０18ｃｍ-3である高濃度ｎ型（以
下，ｎ+ −と称す）ＩｎＰ層、３は不純物濃度が６．３
×１０18ｃｍ-3である高濃度ｐ型（以下，ｐ+ −と称
す）ＩｎＰ層であり、このｎ+ −ＩｎＰ層２とｐ+ −Ｉ
ｎＰ層３とはトンネルダイオード構造２０を形成してお
り、ｐ側電極１側にはｎ+ −ＩｎＰ層２が配置されてい
る。なお、上記ｐ側電極１の材料としては、この高濃度
ｎ型ＩｎＰ層と低コンタクト抵抗率のオーミックコンタ
クトを形成しやすい材料が用いられ、上記Ｃｒ／Ａｕ以
外のその他の電極材料としては順次交互に少なくとも１
周期以上積層したＴｉ層とＰｔ層の表面にＡｕメッキを
行って形成したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等が挙げられる。４は
不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3であるｐ側（以下，ｐ−
と称す）ＩｎＰキャップ層、５ａ，５ｂは真性（ｉ−）
ＩｎＰ電流ブロック層、６は不純物濃度が１×１０18ｃ
ｍ-3であるｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、７は不純物濃度
が２×１０18ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＰクラッド層、８は
厚さ約０．２μｍのアンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性
層、９は厚さが約１．８μｍで不純物濃度が１〜２×１
０18ｃｍ-3であるｎ型（以下，ｎ−と称す）ＩｎＰクラ
ッド層、１０はｎ−ＩｎＰ基板、１１は基板１０とオー
ミックコンタクトをとりやすい金属材料からなるｎ側電
極で、Ｃｒ／Ａｕ等により構成されている。その他の電
極材料としては順次交互に少なくとも１周期以上積層し
たＴｉ層とＰｔ層の表面にＡｕメッキを行って形成した
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等が挙げられる。なお、上記ｐ−クラ
ッド層７，活性層８，ｎ−クラッド層９，及び基板１の
上部はメサストライプ構造を形成している。
造を示す斜視図であり、図において、１はｐ側電極で、
蒸着により形成したＣｒ層の表面にＡｕメッキを行って
形成したＣｒ／Ａｕ等により構成されている。２は不純
物濃度が約６．３×１０18ｃｍ-3である高濃度ｎ型（以
下，ｎ+ −と称す）ＩｎＰ層、３は不純物濃度が６．３
×１０18ｃｍ-3である高濃度ｐ型（以下，ｐ+ −と称
す）ＩｎＰ層であり、このｎ+ −ＩｎＰ層２とｐ+ −Ｉ
ｎＰ層３とはトンネルダイオード構造２０を形成してお
り、ｐ側電極１側にはｎ+ −ＩｎＰ層２が配置されてい
る。なお、上記ｐ側電極１の材料としては、この高濃度
ｎ型ＩｎＰ層と低コンタクト抵抗率のオーミックコンタ
クトを形成しやすい材料が用いられ、上記Ｃｒ／Ａｕ以
外のその他の電極材料としては順次交互に少なくとも１
周期以上積層したＴｉ層とＰｔ層の表面にＡｕメッキを
行って形成したＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ等が挙げられる。４は
不純物濃度が２×１０18ｃｍ-3であるｐ側（以下，ｐ−
と称す）ＩｎＰキャップ層、５ａ，５ｂは真性（ｉ−）
ＩｎＰ電流ブロック層、６は不純物濃度が１×１０18ｃ
ｍ-3であるｎ−ＩｎＰ電流ブロック層、７は不純物濃度
が２×１０18ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＰクラッド層、８は
厚さ約０．２μｍのアンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性
層、９は厚さが約１．８μｍで不純物濃度が１〜２×１
０18ｃｍ-3であるｎ型（以下，ｎ−と称す）ＩｎＰクラ
ッド層、１０はｎ−ＩｎＰ基板、１１は基板１０とオー
ミックコンタクトをとりやすい金属材料からなるｎ側電
極で、Ｃｒ／Ａｕ等により構成されている。その他の電
極材料としては順次交互に少なくとも１周期以上積層し
たＴｉ層とＰｔ層の表面にＡｕメッキを行って形成した
Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ等が挙げられる。なお、上記ｐ−クラ
ッド層７，活性層８，ｎ−クラッド層９，及び基板１の
上部はメサストライプ構造を形成している。
【００３１】次に製造方法について説明する。まず、ｎ
−ＩｎＰ基板１０を用意し、該基板１０上に順次ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層９，アンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性層
８，ｐ−ＩｎＰクラッド層７をＭＯＣＶＤ法等を用いて
結晶成長させる。
−ＩｎＰ基板１０を用意し、該基板１０上に順次ｎ−Ｉ
ｎＰクラッド層９，アンドープのＩｎＧａＡｓＰ活性層
８，ｐ−ＩｎＰクラッド層７をＭＯＣＶＤ法等を用いて
結晶成長させる。
【００３２】続いて、ｐ−ＩｎＰクラッド層７上にスト
ライプ形状のＳｉＮ等の絶縁膜（図示せず）を形成し、
これをマスクとして、上記ｐ−ＩｎＰクラッド層７から
基板１０に達する深さまでエッチングを行い、メサスト
ライプ形状を形成し、さらに、この絶縁膜をマスクとし
て上記メサストライプ形状を埋め込むように電流ブロッ
ク層５ａ，電流ブロック層６，及び電流ブロック層５ｂ
を順次ＭＯＣＶＤ法等により結晶成長させる。
ライプ形状のＳｉＮ等の絶縁膜（図示せず）を形成し、
これをマスクとして、上記ｐ−ＩｎＰクラッド層７から
基板１０に達する深さまでエッチングを行い、メサスト
ライプ形状を形成し、さらに、この絶縁膜をマスクとし
て上記メサストライプ形状を埋め込むように電流ブロッ
ク層５ａ，電流ブロック層６，及び電流ブロック層５ｂ
を順次ＭＯＣＶＤ法等により結晶成長させる。
【００３３】次に、上記絶縁膜を除去した後、電流ブロ
ック層５ｂ上，及びｐ−ＩｎＰクラッド層７上にキャッ
プ層４，ｐ+ −ＩｎＰ層３，及びｎ+ −ＩｎＰ層２を形
成し、ｎ+ −ＩｎＰ層２上に厚さ約０．５μｍのＣｒ層
を蒸着し、該Ｃｒ層上に３〜４μｍのＡｕメッキを行い
ｐ側電極１を形成するとともに、基板１０の裏面側に同
様にしてＣｒ／Ａｕからなるｎ側電極１１を形成して半
導体レーザを得る。
ック層５ｂ上，及びｐ−ＩｎＰクラッド層７上にキャッ
プ層４，ｐ+ −ＩｎＰ層３，及びｎ+ −ＩｎＰ層２を形
成し、ｎ+ −ＩｎＰ層２上に厚さ約０．５μｍのＣｒ層
を蒸着し、該Ｃｒ層上に３〜４μｍのＡｕメッキを行い
ｐ側電極１を形成するとともに、基板１０の裏面側に同
様にしてＣｒ／Ａｕからなるｎ側電極１１を形成して半
導体レーザを得る。
【００３４】次に動作について説明する。ｐ側電極１が
正，ｎ側電極１１が負となるように半導体レーザに順バ
イアス方向の電圧を印加すると、電流はｐ側電極１から
ｎ側電極１１に向かって流れ、ホールがｐ側電極１から
ｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層３，ｐ−キャップ層
４，ｐ−クラッド層７を経て活性層８に、また電子がｎ
側電極１１からｎ−基板１０、ｎ−クラッド層９を経て
活性層８にそれぞれ注入され、活性層８内でホールと電
子の発光再結合が起こり、活性層８から光が発生し、レ
ーザ動作が行われる。ここで、本実施例１の半導体レー
ザにおいては、ｐ側電極１とｐ−キャップ層４の間にｎ
+ −ＩｎＰ層２及びｐ+ −ＩｎＰ層３からなるトンネル
ダイオード構造２０が設けられており、このトンネルダ
イオード構造２０には逆バイアス方向に電圧が印加され
るが、トンネルダイオード構造２０は高濃度に不純物が
ドープされており、トンネル効果が生じるため、その結
果逆バイアス時の電圧降下は小さく、半導体レーザ全体
の電圧降下には影響を与えない。なお、本実施例１のよ
うなメサストライプ構造の半導体レーザにおいては、ｉ
−電流ブロック層５ａ，５ｂ，及びｎ−電流ブロック層
６が形成されている領域には電流は流れず、電流はメサ
ストライプ構造にのみ狭搾されて流れる。この電流ブロ
ック層の構造としては、一般的な半導体レーザの構造に
用いられるその他の構造を用いるようにしてもよい。
正，ｎ側電極１１が負となるように半導体レーザに順バ
イアス方向の電圧を印加すると、電流はｐ側電極１から
ｎ側電極１１に向かって流れ、ホールがｐ側電極１から
ｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層３，ｐ−キャップ層
４，ｐ−クラッド層７を経て活性層８に、また電子がｎ
側電極１１からｎ−基板１０、ｎ−クラッド層９を経て
活性層８にそれぞれ注入され、活性層８内でホールと電
子の発光再結合が起こり、活性層８から光が発生し、レ
ーザ動作が行われる。ここで、本実施例１の半導体レー
ザにおいては、ｐ側電極１とｐ−キャップ層４の間にｎ
+ −ＩｎＰ層２及びｐ+ −ＩｎＰ層３からなるトンネル
ダイオード構造２０が設けられており、このトンネルダ
イオード構造２０には逆バイアス方向に電圧が印加され
るが、トンネルダイオード構造２０は高濃度に不純物が
ドープされており、トンネル効果が生じるため、その結
果逆バイアス時の電圧降下は小さく、半導体レーザ全体
の電圧降下には影響を与えない。なお、本実施例１のよ
うなメサストライプ構造の半導体レーザにおいては、ｉ
−電流ブロック層５ａ，５ｂ，及びｎ−電流ブロック層
６が形成されている領域には電流は流れず、電流はメサ
ストライプ構造にのみ狭搾されて流れる。この電流ブロ
ック層の構造としては、一般的な半導体レーザの構造に
用いられるその他の構造を用いるようにしてもよい。
【００３５】本実施例１の半導体レーザにおいては、ｐ
−キャップ層４上に該ｐ−キャップ層４側がｐ+ −Ｉｎ
Ｐ層３となるようにｎ+ −ＩｎＰ層２及びｐ+ −ＩｎＰ
層３からなるトンネルダイオード構造２０を設け、該ト
ンネルダイオード構造２０上にｐ側電極１を形成してい
るので、ｐ側電極１が直接に接するｎ+ −ＩｎＰ層２が
電極金属に対してコンタクト抵抗率の低いオーミックコ
ンタクトを形成しやすいｎ型のＩｎＰ層であるため、ｎ
+ −ＩｎＰ層２とｐ側電極１との真空準位の差を、ｐ−
ＩｎＰとｐ側電極１との真空準位の差と比べて小さくす
ることができ、ｐ側電極１をｐ−ＩｎＰからなる層上に
形成する場合よりもコンタクト抵抗率を小さくすること
ができ、ｐ側電極１と半導体レーザの半導体層からなる
部分とが接する部分においては極めて小さい、例えば１
×１０-6Ωｃｍ2 以下のコンタクト抵抗率が容易に得ら
れる。
−キャップ層４上に該ｐ−キャップ層４側がｐ+ −Ｉｎ
Ｐ層３となるようにｎ+ −ＩｎＰ層２及びｐ+ −ＩｎＰ
層３からなるトンネルダイオード構造２０を設け、該ト
ンネルダイオード構造２０上にｐ側電極１を形成してい
るので、ｐ側電極１が直接に接するｎ+ −ＩｎＰ層２が
電極金属に対してコンタクト抵抗率の低いオーミックコ
ンタクトを形成しやすいｎ型のＩｎＰ層であるため、ｎ
+ −ＩｎＰ層２とｐ側電極１との真空準位の差を、ｐ−
ＩｎＰとｐ側電極１との真空準位の差と比べて小さくす
ることができ、ｐ側電極１をｐ−ＩｎＰからなる層上に
形成する場合よりもコンタクト抵抗率を小さくすること
ができ、ｐ側電極１と半導体レーザの半導体層からなる
部分とが接する部分においては極めて小さい、例えば１
×１０-6Ωｃｍ2 以下のコンタクト抵抗率が容易に得ら
れる。
【００３６】また、ｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層
３ともにｐ−クラッド層７と同じ半導体材料により構成
されているため、活性層８から出射される光に対して透
明であり、光の吸収損失は極めて小さい。例えば、その
吸収損失の値は、S.M.Sze 著Physics of Semiconductor
Device,p750 によれば波長が１μｍ以上の光に対して
は１０ｃｍ-1以下となり、波長が特に１μｍ以上の光で
あればほとんど吸収することがない。
３ともにｐ−クラッド層７と同じ半導体材料により構成
されているため、活性層８から出射される光に対して透
明であり、光の吸収損失は極めて小さい。例えば、その
吸収損失の値は、S.M.Sze 著Physics of Semiconductor
Device,p750 によれば波長が１μｍ以上の光に対して
は１０ｃｍ-1以下となり、波長が特に１μｍ以上の光で
あればほとんど吸収することがない。
【００３７】ここで、吸収係数の差を上述した従来の半
導体レーザと比較すると、例えば、波長１．５μｍの半
導体レーザの場合、従来例で活性層８からＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１９までの距離を１．８μｍとすると、ｐ
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９での吸収係数を、上述
した図４を用いて求めると、従来は０．８ｃｍ-1あった
ものが、本実施例１では存在しなくなる。本実施例１の
半導体レーザの活性層８自身の吸収係数は２０ｃｍ-1程
度であるので、この０．８ｃｍ-1の吸収損失の低減は４
％の吸収損失の改善に相当する。したがって、従来のよ
うに、吸収損失の影響を避けるために活性層８により発
生する光の広がりに合わせて、ｐ−クラッド層７とｐ−
キャップ層４との厚さを厚くする必要がなくなり、工程
を短縮して、半導体レーザの生産性を向上させることが
できる。
導体レーザと比較すると、例えば、波長１．５μｍの半
導体レーザの場合、従来例で活性層８からＩｎＧａＡｓ
コンタクト層１９までの距離を１．８μｍとすると、ｐ
−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９での吸収係数を、上述
した図４を用いて求めると、従来は０．８ｃｍ-1あった
ものが、本実施例１では存在しなくなる。本実施例１の
半導体レーザの活性層８自身の吸収係数は２０ｃｍ-1程
度であるので、この０．８ｃｍ-1の吸収損失の低減は４
％の吸収損失の改善に相当する。したがって、従来のよ
うに、吸収損失の影響を避けるために活性層８により発
生する光の広がりに合わせて、ｐ−クラッド層７とｐ−
キャップ層４との厚さを厚くする必要がなくなり、工程
を短縮して、半導体レーザの生産性を向上させることが
できる。
【００３８】また、本実施例１においては、トンネルダ
イオード構造２０内部のｎ+ −ＩｎＰ層２とｐ+ −Ｉｎ
Ｐ層３との界面にコンタクト抵抗が発生するとともに、
ｐ側電極１とｎ+ −ＩｎＰ層２との間のコンタクト抵抗
が極めて小さいため、ｐ側電極１の実質的なコンタクト
抵抗はトンネルダイオード構造２０内部のコンタクト抵
抗となると考えられるが、トンネルダイオード構造２０
のｎ+ −ＩｎＰ層２とｐ+ −ＩｎＰ層３との界面におけ
るコンタクト抵抗率はｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+−ＩｎＰ
層３のキャリア濃度が共に６．３×１０18cm-3のとき
に、１×１０-5Ωｃｍ2 と、上述した従来の半導体レー
ザにおけるｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９とＣｒ／
Ａｕからなるｐ側電極１との間のコンタクト抵抗率と同
等となり、さらにｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層３
のキャリア濃度を上げてそれぞれ１×１０19ｃｍ-3とす
れば、４×１０-6Ωｃｍ2 となり、従来の半導体レーザ
のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９とｐ側電極１との
間のコンタクト抵抗率よりも６０％程度小さなコンタク
ト抵抗率が得られる。したがって、本実施例において
は、ｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層３のキャリア濃
度を大きく、好ましくは６．３×１０18cm-3以上にする
ことにより、半導体レーザのｐ型電極の実質的なコンタ
クト抵抗率を低下させることができる。
イオード構造２０内部のｎ+ −ＩｎＰ層２とｐ+ −Ｉｎ
Ｐ層３との界面にコンタクト抵抗が発生するとともに、
ｐ側電極１とｎ+ −ＩｎＰ層２との間のコンタクト抵抗
が極めて小さいため、ｐ側電極１の実質的なコンタクト
抵抗はトンネルダイオード構造２０内部のコンタクト抵
抗となると考えられるが、トンネルダイオード構造２０
のｎ+ −ＩｎＰ層２とｐ+ −ＩｎＰ層３との界面におけ
るコンタクト抵抗率はｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+−ＩｎＰ
層３のキャリア濃度が共に６．３×１０18cm-3のとき
に、１×１０-5Ωｃｍ2 と、上述した従来の半導体レー
ザにおけるｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９とＣｒ／
Ａｕからなるｐ側電極１との間のコンタクト抵抗率と同
等となり、さらにｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層３
のキャリア濃度を上げてそれぞれ１×１０19ｃｍ-3とす
れば、４×１０-6Ωｃｍ2 となり、従来の半導体レーザ
のｐ−ＩｎＧａＡｓコンタクト層１９とｐ側電極１との
間のコンタクト抵抗率よりも６０％程度小さなコンタク
ト抵抗率が得られる。したがって、本実施例において
は、ｎ+ −ＩｎＰ層２，ｐ+ −ＩｎＰ層３のキャリア濃
度を大きく、好ましくは６．３×１０18cm-3以上にする
ことにより、半導体レーザのｐ型電極の実質的なコンタ
クト抵抗率を低下させることができる。
【００３９】以上のように本実施例１によれば、ｎ−Ｉ
ｎＰ基板１上にメサストライプ構造を形成するｎ−クラ
ッド層９、活性層８、及びｐ−クラッド層７を配置する
とともに、該メサストライプ構造を埋め込むようにｉ−
電流ブロック層５ａ，ｎ−電流ブロック層６，及びｉ−
電流ブロック層５ｂを配置し、さらに、該ｉ−電流ブロ
ック層５ｂ上，及び上記ｐ−クラッド層７上にｐ−キャ
ップ層４，及びｐ+ −ＩｎＰ層３とｎ+ −ＩｎＰ層２と
からなるトンネルダイオード構造２０を配置し、このｎ
+ −ＩｎＰ層２上にｐ側電極１を配置するようにしたか
ら、ｐ側電極１と接合される層をｎ+ −ＩｎＰ層２とし
て、ｐ側電極１とトンネルダイオード構造２０とのコン
タクト抵抗を低減させるとともに、トンネルダイオード
構造２０内部のコンタクト抵抗を低減させて、ｐ側電極
１の実質的なコンタクト抵抗率を小さくすることができ
る半導体レーザを提供できる効果がある。
ｎＰ基板１上にメサストライプ構造を形成するｎ−クラ
ッド層９、活性層８、及びｐ−クラッド層７を配置する
とともに、該メサストライプ構造を埋め込むようにｉ−
電流ブロック層５ａ，ｎ−電流ブロック層６，及びｉ−
電流ブロック層５ｂを配置し、さらに、該ｉ−電流ブロ
ック層５ｂ上，及び上記ｐ−クラッド層７上にｐ−キャ
ップ層４，及びｐ+ −ＩｎＰ層３とｎ+ −ＩｎＰ層２と
からなるトンネルダイオード構造２０を配置し、このｎ
+ −ＩｎＰ層２上にｐ側電極１を配置するようにしたか
ら、ｐ側電極１と接合される層をｎ+ −ＩｎＰ層２とし
て、ｐ側電極１とトンネルダイオード構造２０とのコン
タクト抵抗を低減させるとともに、トンネルダイオード
構造２０内部のコンタクト抵抗を低減させて、ｐ側電極
１の実質的なコンタクト抵抗率を小さくすることができ
る半導体レーザを提供できる効果がある。
【００４０】また、トンネルダイオード構造２０を活性
層８により発生する光を吸収しないＩｎＰにより形成し
て 光の吸収損失を無くすことができるため、ｐ−クラ
ッド層７及びｐ−キャップ層４の厚さを薄くすることが
でき、生産性の向上を図ることができる半導体レーザを
提供できる効果がある。
層８により発生する光を吸収しないＩｎＰにより形成し
て 光の吸収損失を無くすことができるため、ｐ−クラ
ッド層７及びｐ−キャップ層４の厚さを薄くすることが
でき、生産性の向上を図ることができる半導体レーザを
提供できる効果がある。
【００４１】実施例２．図２は本発明の実施例２による
半導体レーザの構造を示す斜視図であり、図において、
図１と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、
１２はｎ−ＩｎＰコンタクト層、３１はコンタクト層１
２とオーミックコンタクトをとりやすい金属材料からな
るｐ側電極で、蒸着により形成したＣｒ層の表面にＡｕ
メッキを行って形成したＣｒ／Ａｕ等により構成されて
いる。２１はＣｒ／Ａｕ等からなるｎ側電極、１５は不
純物濃度が約２×１０18ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＰバッフ
ァ層、３１は基板１０とオーミックコンタクトをとりや
すい金属材料からなるｎ側電極で、Ｃｒ／Ａｕ等により
構成されている。
半導体レーザの構造を示す斜視図であり、図において、
図１と同一符号は同一又は相当する部分を示しており、
１２はｎ−ＩｎＰコンタクト層、３１はコンタクト層１
２とオーミックコンタクトをとりやすい金属材料からな
るｐ側電極で、蒸着により形成したＣｒ層の表面にＡｕ
メッキを行って形成したＣｒ／Ａｕ等により構成されて
いる。２１はＣｒ／Ａｕ等からなるｎ側電極、１５は不
純物濃度が約２×１０18ｃｍ-3であるｐ−ＩｎＰバッフ
ァ層、３１は基板１０とオーミックコンタクトをとりや
すい金属材料からなるｎ側電極で、Ｃｒ／Ａｕ等により
構成されている。
【００４２】図５に示した従来の半導体レーザは、基板
の裏面側の電極が負、基板の表面側の電極が正となるよ
うに電圧を印加することにより、レーザ動作を得ること
ができる構造のものであったが、基板の裏面側の電極が
負，基板の表面側の電極が正となるように電圧を印加し
てレーザ動作が得られる半導体レーザが必要となる場合
がある。このような場合においては、上記従来の半導体
レーザを変形し、即ちｎ型基板１０をｐ型基板とし、ｎ
−クラッド層９をｐ−ＩｎＰクラッド層、ｐ−クラッド
層７をｎ−ＩｎＰクラッド層、ｐ−キャップ層４及びｐ
−コンタクト層１９をｎ−ＩｎＰコンタクト層、ｐ側電
極１をｎ側電極、ｎ側電極１１をｐ側電極として、基板
の導電型が逆の他の半導体レーザを形成することによ
り、基板の裏面側の電極が負，基板の表面側の電極が正
となるように電圧を印加してレーザ動作が得られる構造
の半導体レーザを形成していた。しかし、このような従
来の他の半導体レーザにおいては、上記従来の半導体レ
ーザにおいて説明したように、ｐ−ＩｎＰ基板とその裏
面側のｐ側電極とのオーミックコンタクトを低いコンタ
クト抵抗率となるように形成することが極めて困難であ
り、素子の特性改善の障害となっていたという問題があ
った。
の裏面側の電極が負、基板の表面側の電極が正となるよ
うに電圧を印加することにより、レーザ動作を得ること
ができる構造のものであったが、基板の裏面側の電極が
負，基板の表面側の電極が正となるように電圧を印加し
てレーザ動作が得られる半導体レーザが必要となる場合
がある。このような場合においては、上記従来の半導体
レーザを変形し、即ちｎ型基板１０をｐ型基板とし、ｎ
−クラッド層９をｐ−ＩｎＰクラッド層、ｐ−クラッド
層７をｎ−ＩｎＰクラッド層、ｐ−キャップ層４及びｐ
−コンタクト層１９をｎ−ＩｎＰコンタクト層、ｐ側電
極１をｎ側電極、ｎ側電極１１をｐ側電極として、基板
の導電型が逆の他の半導体レーザを形成することによ
り、基板の裏面側の電極が負，基板の表面側の電極が正
となるように電圧を印加してレーザ動作が得られる構造
の半導体レーザを形成していた。しかし、このような従
来の他の半導体レーザにおいては、上記従来の半導体レ
ーザにおいて説明したように、ｐ−ＩｎＰ基板とその裏
面側のｐ側電極とのオーミックコンタクトを低いコンタ
クト抵抗率となるように形成することが極めて困難であ
り、素子の特性改善の障害となっていたという問題があ
った。
【００４３】本実施例２はこのような問題点を解決する
ためになされたものであり、図２に示すように、基板と
してｎ型ＩｎＰ基板１０を用いるとともに、該基板１０
上に基板１０側が高濃度ｎ型ＩｎＰ層２であるトンネル
ダイオード構造２０、ｐ−バッファ層１５、ｐ−クラッ
ド層７、活性層８、ｎ−クラッド層９を設け、これをメ
サストライプ形状に加工するとともに、このメサストラ
イプ構造を埋め込むようにｉ−電流ブロック層５ａ，ｎ
−電流ブロック層６，ｉ−電流ブロック層５ｂを形成し
た後、さらにメサストライプ構造上、及びｉ−電流ブロ
ック層５ｂ上にｎ−コンタクト層１２を形成し、その後
ｎ−コンタクト層１２上にｎ側電極２１を、ｎ−基板１
０の裏面側にｐ側電極３１を設けた構造としたもので、
基板１０の裏面側のｐ側電極３１を正とし、基板１０の
表面側のｎ側電極２１を負となるよう電圧を印加するこ
とにより、レーザ動作が起こるようにしたものである。
ためになされたものであり、図２に示すように、基板と
してｎ型ＩｎＰ基板１０を用いるとともに、該基板１０
上に基板１０側が高濃度ｎ型ＩｎＰ層２であるトンネル
ダイオード構造２０、ｐ−バッファ層１５、ｐ−クラッ
ド層７、活性層８、ｎ−クラッド層９を設け、これをメ
サストライプ形状に加工するとともに、このメサストラ
イプ構造を埋め込むようにｉ−電流ブロック層５ａ，ｎ
−電流ブロック層６，ｉ−電流ブロック層５ｂを形成し
た後、さらにメサストライプ構造上、及びｉ−電流ブロ
ック層５ｂ上にｎ−コンタクト層１２を形成し、その後
ｎ−コンタクト層１２上にｎ側電極２１を、ｎ−基板１
０の裏面側にｐ側電極３１を設けた構造としたもので、
基板１０の裏面側のｐ側電極３１を正とし、基板１０の
表面側のｎ側電極２１を負となるよう電圧を印加するこ
とにより、レーザ動作が起こるようにしたものである。
【００４４】図２に示すように、本実施例２の半導体レ
ーザにおいても、ｎ側電極２１とｎ−コンタクト層１２
とのオーミックコンタクトは、電極金属とｎ−ＩｎＰと
の接合となるので、容易にコンタクト抵抗率の低いオー
ミックコンタクトが得られるとともに、基板１０上に電
流の流れる方向に対して逆バイアス方向となるようにト
ンネルダイオード構造２０を設けているため、トンネル
効果により電流が流れ、電圧降下が小さいとともに、こ
のトンネルダイオード構造２０を成長させる基板とし
て、ｎ型の基板１０が用いられるので、ｐ側電極３１と
接合する基板をｎ型のＩｎＰ基板として、ｐ側電極３１
と基板１０とのオーミックコンタクトを、電極金属とｎ
−ＩｎＰとの接合として、容易に１×１０-5Ωｃｍ2 以
下のコンタクト抵抗率が得られる。また、トンネルダイ
オード構造２０内部のコンタクト抵抗率も、上記実施例
１において説明したように、トンネルダイオード構造を
形成する半導体層のキャリア濃度が高濃度であれば、十
分に低い、例えば１×１０-5Ωｃｍ2 以下のコンタクト
抵抗率が得られ、この結果、ｐ側電極３１側の実質的な
コンタクト抵抗率を低くすることができる。したがっ
て、基板１０の裏面側から基板１０の表面に向かう方向
に電流を流す構造の半導体レーザにおいても、ｐ側電極
と半導体層とのオーミックコンタクトにおけるコンタク
ト抵抗率が低い半導体レーザを得ることができる。
ーザにおいても、ｎ側電極２１とｎ−コンタクト層１２
とのオーミックコンタクトは、電極金属とｎ−ＩｎＰと
の接合となるので、容易にコンタクト抵抗率の低いオー
ミックコンタクトが得られるとともに、基板１０上に電
流の流れる方向に対して逆バイアス方向となるようにト
ンネルダイオード構造２０を設けているため、トンネル
効果により電流が流れ、電圧降下が小さいとともに、こ
のトンネルダイオード構造２０を成長させる基板とし
て、ｎ型の基板１０が用いられるので、ｐ側電極３１と
接合する基板をｎ型のＩｎＰ基板として、ｐ側電極３１
と基板１０とのオーミックコンタクトを、電極金属とｎ
−ＩｎＰとの接合として、容易に１×１０-5Ωｃｍ2 以
下のコンタクト抵抗率が得られる。また、トンネルダイ
オード構造２０内部のコンタクト抵抗率も、上記実施例
１において説明したように、トンネルダイオード構造を
形成する半導体層のキャリア濃度が高濃度であれば、十
分に低い、例えば１×１０-5Ωｃｍ2 以下のコンタクト
抵抗率が得られ、この結果、ｐ側電極３１側の実質的な
コンタクト抵抗率を低くすることができる。したがっ
て、基板１０の裏面側から基板１０の表面に向かう方向
に電流を流す構造の半導体レーザにおいても、ｐ側電極
と半導体層とのオーミックコンタクトにおけるコンタク
ト抵抗率が低い半導体レーザを得ることができる。
【００４５】このように本実施例２によれば、ｎ型Ｉｎ
Ｐ基板１０上にトンネルダイオード構造２０を配置し、
さらに該トンネルダイオード構造２０上に、メサストラ
イプ形状のｐ−バッファ層１５、ｐ−クラッド層７、活
性層８、ｎ−クラッド層９を配置するとともに、該メサ
ストライプ構造を埋め込むようにｉ−電流ブロック層５
ａ，ｎ−電流ブロック層６，ｉ−電流ブロック層５ｂを
配置し、上記メサストライプ構造上、及びｉ−電流ブロ
ック層５ｂ上にｎ−コンタクト層１２を配置し、ｎ−コ
ンタクト層１２上にｎ側電極２１を、ｎ−基板１０の裏
面側にｐ側電極３１を設けた構造としたから、基板１０
の裏面側から基板１０の表面に向かう方向に電流を流す
構造の半導体レーザにおいても、オーミック電極と半導
体層とのオーミックコンタクトにおけるコンタクト抵抗
率が低い半導体レーザを提供できる効果がある。
Ｐ基板１０上にトンネルダイオード構造２０を配置し、
さらに該トンネルダイオード構造２０上に、メサストラ
イプ形状のｐ−バッファ層１５、ｐ−クラッド層７、活
性層８、ｎ−クラッド層９を配置するとともに、該メサ
ストライプ構造を埋め込むようにｉ−電流ブロック層５
ａ，ｎ−電流ブロック層６，ｉ−電流ブロック層５ｂを
配置し、上記メサストライプ構造上、及びｉ−電流ブロ
ック層５ｂ上にｎ−コンタクト層１２を配置し、ｎ−コ
ンタクト層１２上にｎ側電極２１を、ｎ−基板１０の裏
面側にｐ側電極３１を設けた構造としたから、基板１０
の裏面側から基板１０の表面に向かう方向に電流を流す
構造の半導体レーザにおいても、オーミック電極と半導
体層とのオーミックコンタクトにおけるコンタクト抵抗
率が低い半導体レーザを提供できる効果がある。
【００４６】なお、上記実施例１及び２においては基板
１０の材料としてｎ−ＩｎＰを用いた場合について説明
したが、本発明は、基板として、その他の材料系の基
板、例えば、ｎ−ＩｎＧａＡｓ三元混晶基板等を用いた
構造の半導体レーザにおいても適用できるものであり、
このような場合においても、上記実施例１及び２と同様
の効果を奏する。
１０の材料としてｎ−ＩｎＰを用いた場合について説明
したが、本発明は、基板として、その他の材料系の基
板、例えば、ｎ−ＩｎＧａＡｓ三元混晶基板等を用いた
構造の半導体レーザにおいても適用できるものであり、
このような場合においても、上記実施例１及び２と同様
の効果を奏する。
【００４７】ただし、上記実施例１及び２の構造の半導
体レーザにおいて、基板としてＩｎＧａＡｓを用いる場
合においては、基板がＩｎＧａＡｓであるため、基板に
よるレーザ光の吸収を避けるために、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層と基板との間の距離は２．５μｍ程度離すように半
導体レーザを設計する必要がある。
体レーザにおいて、基板としてＩｎＧａＡｓを用いる場
合においては、基板がＩｎＧａＡｓであるため、基板に
よるレーザ光の吸収を避けるために、ＩｎＧａＡｓＰ活
性層と基板との間の距離は２．５μｍ程度離すように半
導体レーザを設計する必要がある。
【００４８】また、上記実施例１及び２にいてはメサス
トライプ構造の半導体レーザを用いた場合において説明
したが、本発明はリッジストライプ構造の半導体レーザ
等のその他の電流狭搾構造を備えた半導体レーザにおい
ても適用できるものであり、このような場合において
も、上記実施例１及び２と同様の効果を奏する。
トライプ構造の半導体レーザを用いた場合において説明
したが、本発明はリッジストライプ構造の半導体レーザ
等のその他の電流狭搾構造を備えた半導体レーザにおい
ても適用できるものであり、このような場合において
も、上記実施例１及び２と同様の効果を奏する。
【００４９】なお、上記実施例１及び２においては、活
性層として単層のＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合につい
て説明したが、本発明においては、その他の構造の活性
層として、隣接するクラッド層に対して実効的なバンド
ギャップエネルギーの小さい材料及び構造からなる活性
層、例えば複層のＩｎＧａＡｓＰ層からなる多重量子井
戸（Multi Quantum Well: ＭＱＷ）構造，あるいは単量
子井戸（Single Quantum Well:ＳＱＷ）構造の活性層等
を用いるようにしてもよく、このような場合においても
上記実施例１および２と同様の効果を奏する。
性層として単層のＩｎＧａＡｓＰ層を用いた場合につい
て説明したが、本発明においては、その他の構造の活性
層として、隣接するクラッド層に対して実効的なバンド
ギャップエネルギーの小さい材料及び構造からなる活性
層、例えば複層のＩｎＧａＡｓＰ層からなる多重量子井
戸（Multi Quantum Well: ＭＱＷ）構造，あるいは単量
子井戸（Single Quantum Well:ＳＱＷ）構造の活性層等
を用いるようにしてもよく、このような場合においても
上記実施例１および２と同様の効果を奏する。
【図１】 この発明の実施例１による半導体レーザの構
造を示す斜視図である。
造を示す斜視図である。
【図２】 この発明の実施例２による半導体レーザの構
造を示す斜視図である。
造を示す斜視図である。
【図３】 従来の半導体レーザの基板に垂直な方向にお
ける光強度の分布を示す図である。
ける光強度の分布を示す図である。
【図４】 従来の半導体レーザにおいてＩｎＧａＡｓコ
ンタクト層と活性層との間の距離と、ＩｎＧａＡｓコン
タクト層で吸収される光の吸収係数との関係を示す図で
ある。
ンタクト層と活性層との間の距離と、ＩｎＧａＡｓコン
タクト層で吸収される光の吸収係数との関係を示す図で
ある。
【図５】 従来の半導体レーザの構造を示す斜視図であ
る。
る。
１，３１ ｐ側電極、２ 高濃度ｎ型ＩｎＰ層、３ 高
濃度ｐ型ＩｎＰ層、４ ｐ型ＩｎＰキャップ層、５ａ，
５ｂ ｉ−ＩｎＰ電流ブロック層、６ ｎ型ＩｎＰ電流
ブロック層、７ ｐ型ＩｎＰクラッド層、８ ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、９ ｎ型ＩｎＰクラッド層、１０ ｎ型
ＩｎＰ基板、１１，２１ ｎ側電極、１２ ｎ型ＩｎＰ
コンタクト層、１５ ｐ型ＩｎＰバッファ層、１９ ｎ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２０ トンネルダイオー
ド構造。
濃度ｐ型ＩｎＰ層、４ ｐ型ＩｎＰキャップ層、５ａ，
５ｂ ｉ−ＩｎＰ電流ブロック層、６ ｎ型ＩｎＰ電流
ブロック層、７ ｐ型ＩｎＰクラッド層、８ ＩｎＧａ
ＡｓＰ活性層、９ ｎ型ＩｎＰクラッド層、１０ ｎ型
ＩｎＰ基板、１１，２１ ｎ側電極、１２ ｎ型ＩｎＰ
コンタクト層、１５ ｐ型ＩｎＰバッファ層、１９ ｎ
型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、２０ トンネルダイオー
ド構造。
Claims (8)
- 【請求項１】 ｎ型半導体基板と、 該ｎ型半導体基板の一主面上に配置されたｎ型クラッド
層と、 該ｎ型クラッド層上に配置された活性層と、 該活性層上に配置されたｐ型クラッド層と、 該ｐ型クラッド層上に順次配置された、上記活性層より
も実効的なバンドギャップエネルギーが大きい材料から
なる高濃度ｐ型半導体層と高濃度ｎ型半導体層とにより
構成されるトンネルダイオード構造と、 該トンネルダイオード構造上に配置された、ｎ型の半導
体材料に対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料から
なるｐ側電極と、 上記基板の一主面と反対側の面上に配置された、ｎ型の
半導体材料に対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料
からなるｎ側電極とを備えたことを特徴とする半導体レ
ーザ。 - 【請求項２】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 上記活性層は波長１μｍ以上の光を発光する構造を有し
ており、 上記高濃度ｐ型半導体層は高濃度ｐ型ＩｎＰ層であり、 上記高濃度ｎ型半導体層は高濃度ｎ型ＩｎＰ層であるこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項３】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 上記ｎ型半導体基板，ｎ型クラッド層、及び高濃度ｎ型
半導体層の材料はｎ型ＩｎＰであり、 上記ｐ型クラッド層、及び高濃度ｐ型半導体層の材料は
ｐ型ＩｎＰであり、 上記活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、 上記ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕのうちのいずれか一方であることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項４】 請求項１に記載の半導体レーザにおい
て、 上記ｎ型半導体基板の材料はｎ型ＩｎＧａＡｓであり、
１８記ｎ型クラッド層、及び高濃度ｎ型半導体層の材料
はｎ型ＩｎＰであり、 上記ｐ型クラッド層、及び高濃度ｐ型半導体層の材料は
ｐ型ＩｎＰであり、 上記活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、 上記ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕのうちのいずれか一方であり、 上記活性層とｎ型半導体基板の距離は、上記活性層から
発生する光が上記基板に達しない距離となるよう調整さ
れていることを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項５】 ｎ型半導体基板と、 該ｎ型半導体基板の一主面上に順次配置された高濃度ｎ
型半導体層と高濃度ｐ型半導体層とにより構成されるト
ンネルダイオード構造と、 該トンネルダイオード構造上に配置されたｐ型クラッド
層と、 該ｐ型クラッド層上に配置された、上記トンネルダイオ
ード構造を構成する材料よりも実効的なバンドギャップ
エネルギーの小さい材料からなる活性層と、 該活性層上に配置されたｎ型クラッド層と、 該ｎ型クラッド層上に配置されたｎ型コンタクト層と、 該ｎ型コンタクト層上に配置された、ｎ型の半導体材料
に対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料からなるｎ
側電極と、 上記基板の一主面と反対側の面上に配置された、ｎ型の
半導体材料に対するコンタクト抵抗率の小さい金属材料
からなるｐ側電極とを備えたことを特徴とする半導体レ
ーザ。 - 【請求項６】 請求項５に記載の半導体レーザにおい
て、 上記活性層は波長１μｍ以上の光を発光する構造を有し
ており、 上記高濃度ｐ型半導体層は高濃度ｐ型ＩｎＰ層であり、 上記高濃度ｎ型半導体層は高濃度ｎ型ＩｎＰ層であるこ
とを特徴とする半導体レーザ。 - 【請求項７】 請求項５に記載の半導体レーザにおい
て、 上記ｎ型半導体基板，高濃度ｎ型半導体層，ｎ型クラッ
ド層、及びｎ型コンタクト層の材料はｎ型ＩｎＰであ
り、 上記高濃度ｐ型半導体層、及びｐ型クラッド層の材料は
ｐ型ＩｎＰであり、 上記活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、 上記ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕのうちのいずれか一方であることを特徴とす
る半導体レーザ。 - 【請求項８】 請求項５に記載の半導体レーザにおい
て、 上記ｎ型半導体基板の材料はｎ型ＩｎＧａＡｓであり、 高濃度ｎ型半導体層，ｎ型クラッド層、及びｎ型コンタ
クト層の材料はｎ型ＩｎＰであり、 上記高濃度ｐ型半導体層、及びｐ型クラッド層の材料は
ｐ型ＩｎＰであり、 上記活性層は単層又は複層のＩｎＧａＡｓＰからなり、 上記ｐ側電極及びｎ側電極は、Ｃｒ／Ａｕ，又はＴｉ／
Ｐｔ／Ａｕのうちのいずれか一方であり、 上記活性層とｎ型半導体基板の距離は、上記活性層から
発生する光が上記基板に達しない距離となるよう調整さ
れていることを特徴とする半導体レーザ。
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