JPH10126010A

JPH10126010A - 半導体レーザ装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10126010A
Application number: JP29954396A
Authority: JP
Inventors: Takashi Takahashi; 孝志高橋
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-10-23
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1998-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】窒素を含む化合物の半導体レーザ装置におい
て、電流を狭窄して閾電流を低減するとともに、これに
よる素子の動作電圧が高くなるのを有効に防止すること
の可能な半導体レーザ装置の製造方法を提供する。【解決手段】基板１０１上に、少なくともｎ型Ａｌ_x
Ｇａ_1-xＮクラッド層１０４(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ
_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)１０６、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８を順次に形成し、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８上には、電流注入
領域となるべきストライプ状の領域１２０を除いて、Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長によって
形成し、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８及び
Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９上には、ｐ型ＧａＮコンタクト
層１１０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザ装置
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩｎＧａＡｌＮ系化合物半導体は、直接
遷移型のワイドギャップ半導体であり、青色の半導体レ
ーザの材料として研究開発が進められている。図１１は
特開平７−１７６８２６号に示されている従来の窒化ガ
リウム系半導体レーザを示す図である。この半導体レー
ザは、サファイア基板１上にＧａＮよりなるバッファ層
２、Ｓｉをドープしたｎ型ＧａＮコンタクト層３が形成
されており、その上に、ストライプ状導波路として、Ｓ
ｉをドープしたｎ型ＧａＡｌＮクラッド層４、Ｓｉをド
ープしたｎ型ＩｎＧａＮ活性層５、Ｍｇをドープしたｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層６、Ｍｇをドープしたｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層７が、ストライプ状に順次に形成された
ダブルヘテロ接合(ＤＨ)構造を有している。また、この
半導体レーザには、電極としてｐ型ＧａＮコンタクト層
７上にｐ層オーミック電極８が形成され、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層３上にｎ層オーミック電極９が形成されてい
る。

【０００３】図１１の半導体レーザにおいては、ストラ
イプ状導波路をドライエッチングによって、幅が５０μ
ｍ以下になるように形成している。これにより、活性層
の電流密度を大きくして発振電流を減少させている。

【０００４】図１２は特開平６−２８３８２５号に示さ
れている別の窒化ガリウム系半導体レーザを示す図であ
る。この半導体レーザでは、サファイア基板１０上に、
ＡｌＮ層１１、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層１２、Ｓｉドー
プｎ型Ａｌ_yＧａ_1-yＮ層１３、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層
１４、アンドープＡｌ_xＧａ_1-xＮ層１５、Ｍｇドープｐ
型Ａｌ_yＧａ_1-yＮ層１６及びＭｇドープｐ型ＧａＮ層１
７が順次に積層されて形成されている。なお、ｘ，ｙは
０≦ｘ≦ｙ≦１となっている。また、図１２において、
１８はＳｉＯ₂絶縁層であり、このＳｉＯ₂絶縁層１８に
は幅１０μｍのストライプ部分が形成されている。ま
た、１９，２０はＳｉドープｎ型ＧａＮ層１２およびＭ
ｇドープｐ型ＧａＮ層１７とにそれぞれ形成された金属
電極である。

【０００５】図１２の半導体レーザにおいては、Ｍｇド
ープｐ型Ａｌ_yＧａ_1-yＮ層１６からの不純物Ｍｇの拡散
をアンドープＡｌ_xＧａ_1-xＮ層１５によって吸収し防止
している。これにより、活性層内のドナー−アクセプタ
ー間のペア発光を抑制して閾電流を低下させている。

【０００６】図１１および図１２に示した半導体レーザ
は、端面発光型のものであるが、面発光型の窒化ガリウ
ム系半導体レーザの構造も提案されている。図１３は特
開平７−２９７４７６号に示されている窒化ガリウム系
の面発光レーザを示す図である。図１３の半導体レーザ
では、表面が［１０−１０］軸に垂直であるサファイア
基板２１上に、ＧａＮのバッファ層２２を成長した後、
ＧａＮに格子整合したＩｎＡｌＮのアンドープ低屈折率
層２３とＧａＮのアンドープ高屈折率層２４とを、交互
に１０．５周期積層し、アンドープブラッグ反射鏡２５
を形成する。各層２３，２４の厚さは素子内部での波長
λの１／４とする。次に、ｎ型ＧａＮの電流注入層２
６，アンドープＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎの歪み量子井戸層２
７，ｐ型ＧａＮの正孔注入層２８から成る共振器を設け
る。この共振器の厚さをλとする。続いて、ＧａＮに格
子整合したＩｎＡｌＮのｐ型屈折率層２９とＧａＮのｐ
型高屈折率層３０とを、交互に１０．５周期積層し、ｐ
型ブラッグ反射鏡３１を形成する。また、ｐ−ＧａＮキ
ャップ層３２，ｐ側電極３３を設ける。さらに、表面か
ら電子注入層２６に到達するまでエッチングを行なうこ
とにより、直径が１０μｍの円形のメサを形成する。最
後にＳｉＯ₂３４で被覆した後、ｎ側電極３５を蒸着し
て、図１３に示す面発光レーザを作成することができ
る。

【０００７】図１３の構造の半導体レーザでは、活性層
を［０００１］軸から傾斜した軸方向に形成することに
より、偏光方向を制御している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体レー
ザでは、活性層に注入される電流領域を狭くし、活性層
内のキャリア密度を高くすることによって閾電流を低減
している。図１１に示した半導体レーザでは、ドライエ
ッチングによって幅５０μｍ以下の導波路構造を作製す
ることにより、電流を狭窄している。また、図１２に示
した半導体レーザにおいては、ＳｉＯ₂絶縁膜を幅１０
μｍのストライプ状にエッチングし、電流を幅１０μｍ
の領域からのみ注入することによって、電流を狭窄して
いる。

【０００９】しかしながら、Ｍｇドープｐ型ＧａＮコン
タクト層とｐ型の金属電極との接触抵抗が高いため、図
１１，図１２に示した構造では電極との接触面積が小さ
くなり、素子の直列抵抗が増加し、素子の動作電圧が高
くなってしまうという問題があった。

【００１０】同様に、図１３に示した面発光レーザにお
いても、直径が１０μｍの円形メサ構造によって電流狭
窄を行なっているため、ｐ型コンタクト層とｐ型の金属
電極との接触面積が小さくなり、素子の動作電圧が高く
なってしまうという問題があった。

【００１１】本発明は、窒素を含む化合物の半導体レー
ザ装置において、電流を狭窄して閾電流を低減するとと
もに、これによる素子の動作電圧が高くなるのを有効に
防止することの可能な半導体レーザ装置の製造方法を提
供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、基板上に、少なくともｎ
型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ
_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ
_1-xＮクラッド層を順次に形成し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ
クラッド層上には、電流注入領域となるべきストライプ
状の領域を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選
択成長によって形成し、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッ
ド層及びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上には、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層を形成することを特徴としている。

【００１３】また、請求項２記載の発明は、基板上に、
少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層(０＜ｘ＜
１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層を順次に形成し、ｐ
型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層上には、電流注入領域
となるべきストライプ状の領域を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-z
Ｎ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長によって形成し、前記ｐ型
Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層及びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上
には、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層を順次に形成することを特徴としている。

【００１４】また、請求項３記載の発明は、基板上に、
少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層(０＜ｘ＜
１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層を順次に形成し、ｐ
型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層上には、電流注入領域
となるべきストライプ状の領域を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-z
Ｎ層(ｘ＜ｚ≦１)、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層(０≦ｗ＜１)を選
択成長によって順次に形成し、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ
第１クラッド層およびＩｎ_wＧａ_1-wＮ層上には、ｐ型Ａ
ｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層
を順次に形成することを特徴としている。

【００１５】また、請求項４記載の発明は、基板上に、
少なくともｎ型ＧａＮバッファ層を形成し、該ｎ型Ｇａ
Ｎバッファ層上には、電流注入領域となるべきストライ
プ状の領域を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を
選択成長により形成し、前記ｎ型ＧａＮバッファ層およ
びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上には、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッ
ド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含
む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層、ｐ型コン
タクト層を順次に形成することを特徴としている。

【００１６】また、請求項５記載の発明は、基板上に、
少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層(０＜ｘ
＜１)を形成し、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層上
には、電流注入領域となるべきストライプ状の領域を除
いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長によっ
て形成し、前記ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層およ
びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上には、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２ク
ラッド層、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領
域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層、ｐ型コンタクト層
を順次に形成することを特徴としている。

【００１７】また、請求項６記載の発明は、基板上に、
少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層(０＜ｘ
＜１)を形成し、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層上
には、電流注入領域となるべきストライプ状の領域を除
いて、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層(０≦ｗ＜１)、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ
層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長によって順次に形成し、前記
ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層およびＡｌ_zＧａ_1-z
Ｎ層上には、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層、Ｉｎ
_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_x
Ｇａ_1-xＮクラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に形成
することを特徴としている。

【００１８】また、請求項７記載の発明は、基板上に、
少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層(０＜ｘ＜
１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０＜ｙ＜１)を含む発光領域、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層を順次に形成し、ｐ型Ａ
ｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層上には、電流注入領域となるべ
き円形状の領域を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦
１)を選択成長によって形成し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮク
ラッド層およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上には、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層を形成し、前記積層構造を共振器としてその
上下に多層膜ブラッグ反射鏡を形成することを特徴とし
ている。

【００１９】また、請求項８記載の発明は、請求項１乃
至請求項７のいずれか一項に記載の半導体レーザ装置の
製造方法において、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層またはＩｎ_wＧａ
_1-wＮ層に代えて、ＧａＮ／Ａｌ_zＧａ_1-zＮからなる超
格子構造を形成することを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る半導体レーザ
装置の構成例を示す図である。図１の半導体レーザ装置
は、基板１０１上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮク
ラッド層１０４(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦
ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)１０６、ｐ型Ａｌ_xＧａ
_1-xＮクラッド層１０８が順次に形成され、ｐ型Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＮクラッド層１０８上には、電流注入領域となる
べきストライプ状の領域１２０を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-z
Ｎ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)が選択成長によって形成されて
おり、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８及びＡ
ｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層
１１０が形成され、端面発光型のものとして構成されて
いる。

【００２１】なお、ここで、発光領域(活性層)１０６と
しては、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)だけからなるも
のを用いることができるし、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ
＜１)の上下にＡｌＧａＮガイド層を設けてＳＣＨ構造
としたものを用いても良く、あるいは、ＡｌＧａＮバリ
ア層をはさんで量子井戸構造にしたものを用いることも
できる。換言すれば、発光領域(活性層)１０６として
は、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含んだものであれ
ば良い。

【００２２】図１の半導体装置では、さらに、基板１０
１とｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０４(０＜ｘ＜１)
との間に、ＧａＮバッファ層１０２，ｎ型ＧａＮコンタ
クト層１０３が形成され、また、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮク
ラッド層１０４(０＜ｘ＜１)と発光領域(活性層)１０６
との間に、ガイド層１０５が形成され、活性層１０６と
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８との間に、ガイド
層１０７が形成されている。

【００２３】具体例として、図１の半導体装置は、サフ
ァイア基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０２，ｎ型
ＧａＮコンタクト層１０３が順次に形成され、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０３上に、ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎク
ラッド層１０４，ｎ型Ａｌ_0. ₁Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０
５，ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性層１０
６，ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０７，ｐ型Ａｌ
_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８，アンドープＡｌＮ層
１０９，ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０，ｐ側電極１１
１が、選択成長によって順次に形成されたものとなって
いる。

【００２４】ここで、アンドープＡｌＮ層１０９は、Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９においてｚ＝１とした場合であ
り、電流を狭窄するためのストライプ領域(電流注入領
域)１２０となるべき箇所には、形成されていない。

【００２５】また、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上に
は、ｎ側電極１１２が形成されている。

【００２６】図２は、図１の半導体レーザ装置の製造工
程例を示す図である。図２の工程例では、まず、サファ
イア基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０２，ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０３，ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラ
ッド層１０４，ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０５，
ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性層１０６，
ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０７，ｐ型Ａｌ_0.15Ｇ
ａ_0.85Ｎクラッド層１０８を順次にエピタキシャル成長
させる(図２(ａ))。なお、結晶成長方法としては、有機
金属気相成長法を使用することができる。

【００２７】次に、ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層
１０８上にＳｉＯ₂層２０１を堆積させる。そして、フ
ォトリソグラフィー工程により、電流注入領域となるべ
きストライプ状の領域を除いてＳｉＯ₂層２０１をケミ
カルエッチングで除去する(図２(ｂ))。すなわち、電流
注入領域となるべきストライプ状の領域だけに、ＳｉＯ
₂を残す。ここで、ＳｉＯ₂のストライプ幅ｄ₀は、例え
ば５μｍとすることができる。

【００２８】次に、有機金属気相成長法により、ｐ型Ａ
ｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８上にアンドープＡｌ
Ｎ層１０９を約５０ｎｍ程度の層厚に成長させる(図２
(ｃ))。このとき、ＳｉＯ₂層２０１上にはＡｌＮ層１０
９が堆積しないため、ストライプ幅ｄ₀が５μｍの電流
注入領域１２０が形成される。

【００２９】次に、ＳｉＯ₂層２０１をケミカルエッチ
ングで除去した後で、アンドープＡｌＮ層１０９および
ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８上にｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１０を結晶成長させる(図２(ｄ))。

【００３０】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の表
面からｎ型ＧａＮコンタクト層１０３までドライエッチ
ングしてリッジ構造を形成する(図２(ｅ))。このとき、
リッジ幅ｄ₁が例えば１００μｍ、エッチングした側面
の一方から電流注入領域までの距離ｄ₂が例えば約３０
μｍとなるように、リッジ構造を形成することができ
る。このようなリッジ構造とすることによって、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０３上にｎ側電極１１２を確実に形
成するためのスペースを確保することができて、後述の
ように、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上にｎ側電極１
１２を確実に形成し、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３中
を電流が水平方向に流れるときに抵抗が増大するのを抑
制することができる。

【００３１】最後に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０上
にｐ側電極１１１を蒸着で形成し、また、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層１０３上にｎ側電極１１２を蒸着で形成する
(図２(ｆ))。これにより、図１の半導体レーザ装置を作
製できる。

【００３２】このような半導体レーザ装置においては、
ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８上に、例えば
５μｍ幅のストライプ状の領域１２０を除いて、アンド
ープＡｌＮ層１０９が形成されており、このＡｌＮ層１
０９は禁制帯幅が６．２ｅＶと非常に大きく、ほぼ絶縁
体となっている。従って、電流を５μｍのストライプ状
の領域１２０に集中させ、電流を狭窄させることができ
る。そして、ＡｌＮ層１０９で覆われていないストライ
プ状の領域１２０を通過した電流を、ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎクラッド層１０８を通って活性層１０６に注入さ
せることができる。

【００３３】ＧａＮ系半導体レーザにおいては、発振波
長が短いため、活性層に光を閉じ込めるＡｌＧａＮクラ
ッド層の層厚は、０．６μｍ程度とＡｌＧａＡｓ系半導
体レーザに比べて半分以下の厚さで良い。これにより、
ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８内での電流広
がりを、ＧａＡｓ系半導体レーザに比べて十分小さくす
ることができる。

【００３４】また、電流狭窄を行なうためのＡｌＮ層１
０９は、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の下に設けられ
ている。

【００３５】従って、図１の半導体レーザ装置では、電
流が狭窄される面積(ストライプ状の領域１２０の面積)
とｐ型ＧａＮコンタクト層１１０が金属電極１１１と接
触する面積とをそれぞれ独立に制御できるという特徴を
有している。上記例では、電流狭窄幅(ストライプ幅)ｄ
₀を５μｍと狭くし、かつ、ｐ型ＧａＮコンタクト層幅
ｄ₁を１００μｍと広くすることができる。これによ
り、レーザの閾値電流を低下させることができ、かつ素
子の動作電圧を低減することができる。

【００３６】ＧａＮ系材料はケミカルエッチングが非常
に困難な材料であり、従って、通常、エッチングにはド
ライエッチングが用いられる。しかしながら、ドライエ
ッチングでは、約５０ｎｍの薄いアンドープＡｌＮ層１
０９(Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１))のみを制御
性良くエッチングするのは困難である。そこで、本発明
においては、電流狭窄を行なうストライプ状領域１２０
の形成を、ＳｉＯ₂層２０１をマスクとしたＡｌＮ層１
０９の選択成長により行なっている。そのため、ストラ
イプ領域でＡｌＮ層１０９が残ったり、ｐ型Ａｌ_0.15Ｇ
ａ_0.85Ｎクラッド層１０８がエッチングされることな
く、制御性良く、ストライプ状の領域，すなわち電流注
入領域１２０の形成を行なうことができる。

【００３７】図３は本発明に係る半導体レーザ装置の他
の構成例を示す図である。なお、図３において、図１と
対応する箇所には同じ符号を付している。図３の半導体
レーザ装置は、基板１０１上に、少なくともｎ型Ａｌ_x
Ｇａ_1-xＮクラッド層１０４(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ
_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)１０６、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層３０１が順次形成さ
れ、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層３０１上には、
電流注入領域となるべきストライプ状の領域１２０を除
いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)が選択成長
によって形成されており、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１
クラッド層３０１及びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９上には、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層３０３、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層１１０が形成され、端面発光型のものとし
て構成されている。

【００３８】図３に示した半導体レーザ装置も、図１に
示した半導体レーザ装置と同様に、活性層１０６(例え
ばＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性層)の上
部に、例えば５μｍ幅のストライプ状領域１２０を除い
て、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)(例えば、ア
ンドープＡｌＮ層)が形成されており、このＡｌＮ層１
０９は、ほぼ絶縁体であるため、電流を幅５μｍのスト
ライプ状の領域１２０に集中させ、電流を狭窄させるこ
とができ、閾電流を低減することができる。

【００３９】さらに、図３の半導体装置では、電流を狭
窄するためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)(例
えばＡｌＮ層)をｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層３
０１(例えばｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第１クラッド層)と
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層３０３(例えばｐ型
Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第２クラッド層)との間に設けるこ
とにより、図１に示した半導体レーザ装置に比べて、活
性層１０６により近い位置で電流狭窄を行なうことがで
き、これにより、電流広がり(水平横方向の電流広がり)
をさらに抑制して、閾電流を一層低減することができ
る。

【００４０】図４は、本発明に係る半導体レーザ装置の
他の構成例を示す図である。なお、図４において、図
１，図３と対応する箇所には同じ符号を付している。図
４の半導体レーザ装置は、基板１０１上に、少なくとも
ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０４(０＜ｘ＜１)、Ｉ
ｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)１
０６、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層３０１が順次
に形成され、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層３０１
上には、電流注入領域となるべきストライプ状の領域１
２０を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)、
Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(０≦ｗ＜１)が選択成長によっ
て形成されており、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッ
ド層３０１およびＩｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２上に、ｐ型Ａ
ｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層３０３、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層１１０が形成され、端面発光型のものとして構成
されている。

【００４１】図４に示した半導体レーザ装置も、図１に
示した半導体レーザ装置と同様に、活性層１０６(例え
ばＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性層)の上
部に、例えば５μｍ幅のストライプ状領域１２０を除い
て、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)(例えばアン
ドープＡｌＮ層)が形成されており、このＡｌＮ層１０
９は、ほぼ絶縁体であるため、電流を幅５μｍのストラ
イプ状の領域１２０に集中させ、電流を狭窄させること
ができ、閾電流を低減することができる。

【００４２】さらに、図４の半導体装置では、電流を狭
窄するためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)(例
えばＡｌＮ層)をｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層３
０１(例えばｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第１クラッド層)と
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層３０３(例えばｐ型
Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第２クラッド層)との間に設けるこ
とにより、図１に示した半導体レーザ装置に比べて、活
性層１０６により近い位置で電流狭窄を行なうことがで
き、これにより、電流広がり(水平横方向の電流広がり)
をさらに抑制して、閾電流を一層低減することができ
る。

【００４３】さらに、図４の半導体レーザ装置の特徴と
して、電流狭窄を行なうためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９
(ｘ＜ｚ≦１)(例えばＡｌＮ層１０９)の上に、Ｉｎ_wＧ
ａ_1-wＮ層３０２(例えばアンドープＧａＮ層)をＡｌＮ
層１０９に続いて選択成長により形成している。ここ
で、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(例えばＧａＮ)は、屈折率
がｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層３０１，３０２(例え
ばＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層)よりも大きく、ま
た、例えばＩｎ_yＧａ_1-yＮ活性層とＩｎ組成が同じかあ
るいは大きい場合には、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層は、Ｉｎ_yＧ
ａ_1-yＮ活性層１０６で発生した光を吸収する。このた
め、水平横方向に実効屈折率が変調(形成)され、光は、
Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(例えばアンドープＧａＮ層)が
存在しないストライプ状の領域１２０に閉じ込められ
る。

【００４４】このように、図４の半導体レーザ装置で
は、電流狭窄を行なうためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９
(ｘ＜ｚ≦１)(例えばＡｌＮ層)と水平横方向に光を閉じ
込めるためのＩｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(例えばＧａＮ層)
が設けられているので、電流狭窄とともに、水平横方向
に光を閉じ込めることができる。

【００４５】特に、電流狭窄を行なうためのＡｌ_zＧａ
_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)(例えばＡｌＮ層)と水平横
方向に光を閉じ込めるためのＩｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２
(例えばＧａＮ層３０２)について、ＳｉＯ₂層をマスク
とした選択成長により同一のストライプパターンを形成
できるので、水平横方向のキャリア密度分布と光分布の
位置ずれが発生せず、素子を安定な単一横モードで動作
させることができる。

【００４６】図５は、本発明に係る半導体レーザ装置の
他の構成例を示す図である。なお、図５において、図１
と対応する箇所には同じ符号を付している。図５の半導
体レーザ装置は、基板１０１上に、少なくともｎ型Ｇａ
Ｎバッファ層１０２が形成され、該ｎ型ＧａＮバッファ
層１０２上には、電流注入領域となるべきストライプ状
の領域１２０を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜
ｚ≦１)が選択成長によって形成されており、前記ｎ型
ＧａＮバッファ層１０２およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９
上には、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０４(０＜ｘ
＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域
(活性層)１０６、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０
８、ｐ型コンタクト層１１０が順次に形成され、端面発
光型のものとして構成されている。

【００４７】すなわち、図５の半導体レーザ装置では、
電流狭窄を行なうＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)
(例えばアンドープＡｌＮ層)がｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラ
ッド層１０４(０＜ｘ＜１)(例えばｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎクラッド層)とｎ型ＧａＮコンタクト層１０３と
の間に形成されている点が、図１に示した半導体レーザ
装置と相違している。

【００４８】具体例として、図１の半導体装置は、サフ
ァイア基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０２，ｎ型
ＧａＮコンタクト層１０３が順次に形成され、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０３上に、アンドープＡｌＮ層１０
９，ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０４，ｎ型Ａ
ｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０５，ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ
_0.9Ｎ多重量子井戸活性層１０６，ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9
Ｎガイド層１０７，ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層
１０８，ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０，ｐ側電極１１
１が、選択成長によって順次に形成されたものとなって
いる。

【００４９】図６は、図５に示した半導体レーザ装置の
製造工程例を示す図である。図６の工程例では、先ず、
サファイア基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０２、
ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３を、有機金属気相成長法
により順次にエピタキシャル成長させる(図６(ａ))。

【００５０】次に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上に
ＳｉＯ₂層２０１を堆積させる。そして、フォトリソグ
ラフィー工程により、電流注入領域となるべきストライ
プ領域を除いて、ＳｉＯ₂層２０１をケミカルエッチン
グで除去する(図６(ｂ))。ここで、ＳｉＯ₂のストライ
プｄ₀幅は、例えば５μｍとすることができる。

【００５１】次に、有機金属気相成長法により、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０３上にアンドープＡｌＮ層１０９
を約５０ｎｍ程度の層厚に成長させる(図６(ｃ))。この
とき、ＳｉＯ₂層２０１上には、ＡｌＮ層１０９が堆積
しないため、ストライプ幅ｄ₀が５μｍの電流注入領域
１２０が形成される。

【００５２】次に、ＳｉＯ₂層２０１をケミカルエッチ
ングで除去した後で、アンドープＡｌＮ層１０９および
ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上に、ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎクラッド層１０４、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド
層１０５、ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性
層１０６、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０７、ｐ型
Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８、ｐ型ＧａＮコン
タクト層１１０を順次に結晶成長させる(図６(ｄ))。

【００５３】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の表
面からｎ型ＧａＮコンタクト層１０３までドライエッチ
ングしてリッジ構造を形成する(図６(ｅ))。このとき、
リッジ幅ｄ₁が例えば１００μｍ、エッチングした側面
の一方から電流注入領域までの距離ｄ₂が例えば約３０
μｍとなるように、リッジ構造を形成することができ
る。

【００５４】最後に、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０上
にｐ側電極１１１を蒸着で形成し、また、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層１０３上にｎ側電極１１２を蒸着で形成する
(図６(ｆ))。これにより、図５の半導体レーザ装置を作
製できる。

【００５５】このような半導体レーザ装置においては、
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０３上に、例えば５μｍ幅の
ストライプ状の領域１２０を除いて、アンドープＡｌＮ
層１０９が形成されており、このアンドープＡｌＮ層１
０９は禁制帯幅が６．２ｅＶと非常に大きく、ほぼ絶縁
体となっている。従って、電流を５μｍのストライプ状
の領域１２０に集中させることができる。また、ｐ側電
極１１１と接触するｐ型ＡｌＮコンタクト層１１０の幅
は１００μｍと広くとれるため、ｐ側オーミック抵抗を
低減でき、素子の動作電圧を低減することができる。

【００５６】図７は本発明に係る半導体レーザ装置の他
の構成例を示す図である。なお、図７において、図５と
対応する箇所には同じ符号を付している。図７の半導体
レーザ装置は、基板１０１上に、少なくともｎ型Ａｌ_x
Ｇａ_1-xＮ第１クラッド層６０１(０＜ｘ＜１)が形成さ
れ、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層６０１上には、
電流注入領域となるべきストライプ状の領域を除いて、
Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)が選択成長によっ
て形成されており、前記ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッ
ド層６０１およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９上には、ｎ型
Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層６０２、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ
層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)１０６、ｐ型Ａ
ｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８、ｐ型コンタクト層１１
０が順次に形成され、端面発光型のものとして構成され
ている。

【００５７】図７に示した半導体レーザ装置も、図５に
示した半導体レーザ装置と同様に、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０３上に、例えば５μｍ幅のストライプ状の領域
１２０を除いて、アンドープＡｌＮ層１０９が形成され
ているので、電流を幅５μｍのストライプ状の領域１２
０に集中させることができる。

【００５８】さらに、図７の半導体装置は、電流を狭窄
するＡｌＮ層１０９がｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド
層６０１(０＜ｘ＜１)(例えばｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ
第１クラッド層)とｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層
６０２(例えばｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第２クラッド層)
との間に形成されているので、図５に示した半導体レー
ザ装置に比べて、活性層１０６により近い位置で電流狭
窄を行なうことができ、これにより、電流広がり(水平
横方向の電流広がり)をさらに抑制して、閾電流を一層
低減することができる。

【００５９】図８は、本発明に係る半導体レーザ装置の
他の構成例を示す図である。なお、図８において、図５
と対応する箇所には同じ符号を付している。図８の半導
体レーザ装置は、基板１０１上に、少なくともｎ型Ａｌ
_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層６０１(０＜ｘ＜１)が形成さ
れ、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層６０１上には、
電流注入領域となるべきストライプ状の領域を除いて、
Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(０≦ｗ＜１)、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ
層１０９(ｘ＜ｚ≦１)が選択成長によって形成されてお
り、前記ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層６０１およ
びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９上には、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ
第２クラッド層６０２、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)
を含む発光領域(活性層)１０６、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮク
ラッド層１０８、ｐ型コンタクト層１１０が順次に形成
され、端面発光型のものとして構成されている。

【００６０】すなわち、図８の半導体レーザ装置は、第
１クラッド層６０１とＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ
≦１)との間に、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(０≦ｗ＜１)
がさらに形成されている点で、図７の半導体レーザ装置
と相違している。

【００６１】図８の半導体レーザ装置も、図５に示した
半導体レーザ装置と同様に、電流を幅５μｍのストライ
プ状の領域１２０に集中させることができる。

【００６２】また、図８の半導体レーザ装置において
は、電流狭窄を行なうためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９
(ｘ＜ｚ≦１)(例えばＡｌＮ層)を成長するに先立ち、Ｉ
ｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(例えばアンドープＧａＮ層)を選
択成長により形成している。ここで、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層
３０２(例えばＧａＮ)は、屈折率がｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ
クラッド層６０１，６０２(例えばＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ
クラッド層)よりも大きく、また、例えばＩｎ_yＧａ_1-y
Ｎ活性層とＩｎ組成が同じかあるいは大きい場合には、
Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層は、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ活性層１０６で発
生した光を吸収する。このため、水平横方向に実効屈折
率が変調(形成)され、光は、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２
(例えばアンドープＧａＮ層)が存在しないストライプ状
の領域１２０に閉じ込められる。

【００６３】このように、図８の半導体レーザ装置で
は、電流狭窄を行なうためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９
(ｘ＜ｚ≦１)(例えばＡｌＮ層)と水平横方向に光を閉じ
込めるためのＩｎ_wＧａ_1-wＮ層３０２(例えばＧａＮ層)
が設けられているので、電流狭窄とともに、水平横方向
に光を閉じ込めることができる。特に、電流狭窄を行な
うためのＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ＜ｚ≦１)(例えば
ＡｌＮ層)と水平横方向に光を閉じ込めるためのＩｎ_wＧ
ａ_1-wＮ層３０２(例えばＧａＮ層)について、ＳｉＯ₂層
をマスクとした選択成長により同一のストライプパター
ンを形成できるので、水平横方向のキャリア密度分布と
光分布の位置ずれが発生せず、素子を安定な単一横モー
ドで動作させることができる。

【００６４】図９は、本発明に係る半導体レーザ装置の
他の構成例を示す図である。なお、図９において、図１
と対応する箇所には同じ符号を付している。図９の半導
体レーザ装置は、基板１０１上に、少なくともｎ型Ａｌ
_xＧａ_1-xＮクラッド層１０４(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ
_1-yＮ層(０＜ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)７０１、
ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８が順次に形成さ
れ、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８上には、円形
状の領域１３０を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９(ｘ
＜ｚ≦１)が選択成長によって形成されており、ｐ型Ａ
ｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層１０８およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層
１０９上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０が形成さ
れ、前記積層構造１０１，１０２，１０３，１０４，７
０１，１０８，１０９，１１０を共振器としてその上下
に多層膜ブラッグ反射鏡７０２，７０３が形成されてい
る。

【００６５】ここで、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０の
表面からｎ型ＧａＮコンタクト層１０３までは、例えば
直径１００μｍ程度の円形状にメサエッチングされてい
る。そして、メサの頂上部，すなわちｐ型ＧａＮコンタ
クト層１１０上には、ｐ側電極１１１がリング状に形成
されており、またメサの周辺，すなわちｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３上には、ｎ側電極１１２が形成されてい
る。

【００６６】具体例として、図９の半導体レーザ装置
は、サファイア基板１０１上に、ＧａＮバッファ層１０
２，ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３が順次に形成され、
ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３上に、ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎクラッド層１０４，Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／ＧａＮ
多重量子井戸活性層７０１，ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎク
ラッド層１０８，アンドープＡｌＮ層１０９，ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１０，ｐ側電極１１１が、選択成長に
よって順次に形成されたものとなっている。

【００６７】また、図９において、上部誘電体多層膜ブ
ラッグ反射鏡７０２はＺｒＯ₂とＭｇＦ₂を光学波長の１
／４厚さで交互に８ペア積層した反射鏡として構成さ
れ、また、下部誘電体多層膜ブラッグ反射鏡７０３はＺ
ｒＯ₂とＭｇＦ₂を光学波長の１／４厚さで交互に１０ペ
ア積層した反射鏡として構成されている。なお、図９の
例では、下部誘電体多層膜ブラッグ反射鏡７０３は、電
流狭窄を行なうための直径約１０μｍの円形状の領域１
３０の下方のサファイア基板１０１をエッチングで除去
した後に、基板裏全面に電子ビーム蒸着法により形成さ
れる。

【００６８】このような構成では、ｐ側電極１１１から
注入された電流は、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０とｐ
型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０８との間に設けら
れたアンドープＡｌＮ層１０９によって、直径が約１０
μｍ程度の円形状の領域１３０に狭窄されて、Ｉｎ_0.15
Ｇａ_0.85Ｎ／ＧａＮ多重量子井戸活性層７０１に流れ込
む。従って、電流を狭い円形状の領域に閉じ込めて閾電
流を低下させ、かつｐ側電極１１１とのコンタクト面積
を広くして素子の動作電圧を低減することができる。

【００６９】すなわち、活性層７０１の上部に円形領域
を除いて形成したＡｌ_zＧａ_1-zＮ層１０９によって電流
を例えば直径１０μｍ程度の狭い領域に集中させること
ができる。一方、ｐ型ＧａＮコンタクト層１１０は、上
記直径１０μｍよりも大きい(例えば直径１００μｍ程
度の)メサ形状にエッチングされているので、電流が狭
窄される面積とｐ型ＧａＮコンタクト層が金属電極と接
触する面積とを互いに独立に制御でき、レーザの閾電流
を低下させてかつ素子の動作電圧を低減させることがで
きる。

【００７０】また、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ(０＜ｙ＜１)層を含
む発光領域(活性層)７０１で発光した光は、上下の多層
膜ブラッグ反射鏡７０２，７０３で構成された共振器内
でレーザ発振して、基板１０１に対して垂直方向に出射
される。すなわち、図９の半導体レーザ装置は、基板に
対して垂直方向に光を取りだすことができる面発光型に
なっている。この際、Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／ＧａＮ多重
量子井戸活性層７０１で発光した光は、メサ頂上部に形
成された上部誘電体多層膜ブラッグ反射鏡７０２と、Ｇ
ａＮバッファ層の下に形成された下部誘電体多層膜ブラ
ッグ反射鏡７０３との間で共振して、基板に対して垂直
方向にレーザ光が取り出される。

【００７１】このとき、活性層に用いているＩｎ_yＧａ
_1-yＮ(０＜ｙ＜１)は、バッファ層やコンタクト層に用
いているＧａＮよりも禁制帯幅が小さいため、共振器内
での光吸収損失を少なくできる。すなわち、Ｉｎ_0.15Ｇ
ａ_0.85Ｎ／ＧａＮ多重量子井戸活性層７０１の禁制帯幅
は、共振器内にあるＡｌＧａＮ層およびＧａＮ層の禁制
帯幅よりも小さいため、共振器内における光吸収損失を
小さくすることができ、閾電流密度の上昇を防止でき
る。

【００７２】図１０は、本発明に係る半導体レーザ装置
の他の構成例を示す図である。図１０の半導体レーザ装
置は、図１，図３，図４，図５，図７，図８あるいは図
９の半導体レーザ装置において、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層およ
びＩｎ_wＧａ_1-wＮ層に代えて、ＧａＮ／Ａｌ_zＧａ_1-zＮ
からなる超格子構造８０１が選択成長によって形成され
たものとなっている。

【００７３】具体的に、図１０の半導体レーザ装置は、
例えば、図４に示した半導体レーザ装置におけるアンド
ープＡｌＮ層１０９およびアンドープＧａＮ層３０２に
代えて、ＧａＮ／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ超格子構造８０１が
選択成長により形成されている。この超格子構造８０１
は、１０ｎｍの層厚のＧａＮ層と１０ｎｍの層厚のＡｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ｎ層とを交互に１０ペア積層した構造となっ
ている。

【００７４】このような超格子構造においては、超格子
構造の各ヘテロ界面にヘテロ接合に伴なうスパイクが形
成されており、特に有効質量の大きい正孔に対してはエ
ネルギー障壁として働く。このため、ヘテロ障壁よりも
エネルギーの高い正孔に対してオーバーフローを抑制す
る。これにより、電流を幅５μｍのストライプ状の領域
１２０に集中させて電流を狭窄し、閾電流を低下させる
ことができる。

【００７５】また、図１０の半導体レーザ装置において
は、ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ量子井戸活性層１０６の
禁制帯幅がＧａＮ／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ超格子構造８０１
の禁制帯幅よりも大きくなるように設定している。この
ため、ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ量子井戸活性層１０６
で発生した光は、ＧａＮ／Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ超格子構造
８０１で吸収を受けて、水平横方向に実効屈折率差がで
きる。従って、活性層１０６で発光した光はＧａＮ／Ａ
ｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎ超格子構造８０１が存在しないストライ
プ状の領域１２０に閉じ込められて、安定な単一横モー
ドで動作する。

【００７６】このように図１０の半導体レーザ装置にお
いては、電流狭窄層としてＡｌ_zＧａ_1-zＮ単層ではなく
ＧａＮ／Ａｌ_zＧａ_1-zＮ超格子構造を用いており、超格
子構造ではヘテロ界面で発生するスパイクが多数形成さ
れるため、ヘテロ障壁よりもエネルギーの高いキャリア
に対してキャリアのオーバーフローを抑制する効果が増
加する。あるいは、ＧａＮ／Ａｌ_zＧａ_1-zＮ超格子構造
を多数キャリアに対して量子干渉条件を満足するような
層厚で構成すると、ヘテロ障壁よりもエネルギーの高い
キャリアを反射することができる。従って、Ａｌ_zＧａ
_1-zＮ単層に比べて実効的にＡｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層
とのヘテロ障壁高さが大きくなるため、より小さいＡｌ
組成ｚで同じ電流狭窄効果を得ることができる。これに
より、ＧａＮとの格子不整合に起因する歪量を低減する
ことができる。

【００７７】以上のように、本発明は、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ
層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域(活性層)の上部または下
部に、ストライプ状の領域１２０または円形状の領域１
３０を除いて、アンドープＡｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦
１)が形成されていることを特徴としている。(ここで、
Ａｌ組成ｚはクラッド層のＡｌ_xＧａ_1-xＮ層のＡｌ組成
ｘよりも大きく設定されている（ｘ＞ｚ))。従って、Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＮ層とＡｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層との界面に
はヘテロ障壁が形成され、キャリアの注入が妨げられ
る。さらに、Ａｌ組成ｚを１に近づけるにつれてＡｌ_z
Ｇａ_1-zＮ材料の禁制帯幅が大きくなって半導体から絶
縁体に近づいていく。そのため、より効率良く電流をブ
ロックすることができる。すなわち、素子に注入された
電流を、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層で覆われていないストライプ
状の領域１２０または円形の領域１３０に集中させ狭窄
して活性層に注入させることができ、これによって、閾
電流を低下させることができる。

【００７８】そして、上記電流狭窄を行なうＡｌ_zＧａ
_1-zＮ層が素子の積層構造の内部に設けられていること
によって、電流が狭窄される面積とｐ型ＧａＮコンタク
ト層が金属電極と接触する面積を独立に制御できるとい
う特徴を有している。例えば電流狭窄幅を５μｍと狭く
して、かつｐ型ＧａＮコンタクト層幅を１００μｍと広
くすることができる。これにより、レーザの閾電流を低
下させて、かつ素子の動作電圧を低減することができ
る。

【００７９】また、電流狭窄を行なうためのＡｌ_zＧａ
_1-zＮ層は、ストライプ状または円形状の領域にＳｉＯ₂
等のマスク層を形成し、マスク層の上には結晶成長させ
ずに、マスク層で覆われていない半導体層上にのみ選択
的に積層させて形成されている。このようにエッチング
工程を用いずにＡｌ_zＧａ_1-zＮ層およびストライプ状ま
たは円形状領域を形成できるので、ケミカルエッチング
が非常に困難なＧａＮ系材料であっても、ストライプ状
または円形状領域を制御性良く比較的容易に形成でき
る。

【００８０】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１乃至請
求項８記載の発明によれば、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ
＜１)を含む発光領域(活性層)の上部または下部に、ス
トライプ状または円形状の領域を除いて、クラッド層の
Ａｌ_xＧａ_1-xＮ層よりもＡｌ組成が大きいアンドープＡ
ｌ_zＧａ_1-zＮ層を選択成長により形成しているので、電
流をＡｌ_zＧａ_1-zＮ層で覆われていないストライプ状ま
たは円形の狭い領域に集中させて閾電流を低下させるこ
とができる。また、電流狭窄を行なうＡｌ_zＧａ_1-zＮ層
は、素子の積層構造の内部に設けられているため、電流
狭窄面積と独立にｐ型ＧａＮコンタクト層と金属電極が
接触する面積を広くすることができ、素子の動作電圧を
低減することができる。

【００８１】特に、請求項２，請求項５記載の発明で
は、電流を狭窄するＡｌ_zＧａ_1-zＮ層をＡｌ_xＧａ_1-xＮ
第１クラッド層とＡｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層との間
に選択成長によって形成しているので(電流を狭窄する
Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層を、第１クラッド層と第２クラッド層
の間でＩｎ_yＧａ_1-yＮ活性層に近接して形成しているの
で)、電流の狭窄をＩｎ_yＧａ_1-yＮ活性層により近い位
置で行なうことができ、電流広がりをさらに抑制するこ
とができて、閾電流をより一層低減することができる。

【００８２】また、請求項３，請求項６記載の発明で
は、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ電流狭窄層に加えてＩｎ_wＧａ_1-wＮ
層(０≦ｗ＜１)を選択成長により形成しており、Ｉｎ_w
Ｇａ_1-wＮ層の屈折率はＡｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層より
も大きく、またＩｎ_yＧａ_1-yＮ活性層とＩｎ組成が同じ
かあるいは大きい場合には、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層は、Ｉｎ
_yＧａ_1-yＮ活性層で発生した光を吸収するので、水平横
方向に実効屈折率差が形成され、素子を安定な水平横モ
ードで動作させることができる。

【００８３】また、請求項７記載の発明では、特に面発
光レーザに適用する場合に、発光領域(活性層)の上部に
円形状領域を除いて選択成長により形成したＡｌ_zＧａ
_1-zＮ層によって電流を狭い円形領域に集中させて閾電
流を低減することができる。そして、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層は上記直径よりも大きいメサ形状にエッチングさ
れており、ｐ型ＧａＮコンタクト層と金属電極が接触す
る面積を大きくできるため、素子の動作電圧を低減する
ことができる。

【００８４】また、請求項８記載の発明では、電流狭窄
層としてＧａＮ／Ａｌ_zＧａ_1-zＮ超格子構造を用いるこ
とによって、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ単層に比べてより小さいＡ
ｌ組成で電流狭窄効果を得ることができ、ＧａＮとの格
子不整合に起因する歪量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図２】図１の半導体レーザ装置の製造工程例を示す図
である。

【図３】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図４】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図５】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図６】図１の半導体レーザ装置の製造工程例を示す図
である。

【図７】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図８】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図９】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示す
図である。

【図１０】本発明に係る半導体レーザ装置の構成例を示
す図である。

【図１１】従来の半導体レーザ装置の構成例を示す図で
ある。

【図１２】従来の半導体レーザ装置の構成例を示す図で
ある。

【図１３】従来の半導体レーザ装置の構成例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０１サファイア基板１０２ＧａＮバッファ層１０３ｎ型ＧａＮコンタクト層１０４ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０５ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０６ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性
層１０７ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１０８ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎクラッド層１０９アンドープＡｌＮ層１１０ｐ型ＧａＮコンタクト層１１１ｐ側電極１１２ｎ側電極２０１ＳｉＯ₂層３０１ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第１クラッド層３０２アンドープＧａＮ層３０３ｐ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第２クラッド層６０１ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第１クラッド層６０２ｎ型Ａｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ第２クラッド層７０１Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／ＧａＮ多重量子井戸活
性層７０２上部誘電体多層膜ブラッグ反射鏡７０３下部誘電体多層膜ブラッグ反射鏡８０１アンドープＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子構造

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ｎクラッド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ
＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層
を順次に形成し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層上に
は、電流注入領域となるべきストライプ状の領域を除い
て、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長によって
形成し、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層及びＡｌ_z
Ｇａ_1-zＮ層上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層を形成す
ることを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項２】基板上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ｎクラッド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ
＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッ
ド層を順次に形成し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド
層上には、電流注入領域となるべきストライプ状の領域
を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長に
よって形成し、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層
及びＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上には、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２
クラッド層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を順次に形成する
ことを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項３】基板上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ｎクラッド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ
＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッ
ド層を順次に形成し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド
層上には、電流注入領域となるべきストライプ状の領域
を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)、Ｉｎ_wＧａ
_1-wＮ層(０≦ｗ＜１)を選択成長によって順次に形成
し、前記ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１クラッド層およびＩｎ
_wＧａ_1-wＮ層上には、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド
層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を順次に形成することを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項４】基板上に、少なくともｎ型ＧａＮバッフ
ァ層を形成し、該ｎ型ＧａＮバッファ層上には、電流注
入領域となるべきストライプ状の領域を除いて、Ａｌ_z
Ｇａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長により形成し、前
記ｎ型ＧａＮバッファ層およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上に
は、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ
_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_x
Ｇａ_1-xＮクラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に形成
することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項５】基板上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ｎ第１クラッド層(０＜ｘ＜１)を形成し、ｎ型Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＮ第１クラッド層上には、電流注入領域となるべ
きストライプ状の領域を除いて、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ
＜ｚ≦１)を選択成長によって形成し、前記ｎ型Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＮ第１クラッド層およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上に
は、ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第２クラッド層、Ｉｎ_yＧａ_1-y
Ｎ層(０≦ｙ＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ
クラッド層、ｐ型コンタクト層を順次に形成することを
特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項６】基板上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ｎ第１クラッド層(０＜ｘ＜１)を形成し、ｎ型Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＮ第１クラッド層上には、電流注入領域となるべ
きストライプ状の領域を除いて、Ｉｎ_wＧａ_1-wＮ層(０
≦ｗ＜１)、Ａｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長
によって順次に形成し、前記ｎ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮ第１ク
ラッド層およびＡｌ_zＧａ_1-zＮ層上には、ｎ型Ａｌ_xＧ
ａ_1-xＮ第２クラッド層、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０≦ｙ＜
１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層、
ｐ型コンタクト層を順次に形成することを特徴とする半
導体レーザ装置の製造方法。
【請求項７】基板上に、少なくともｎ型Ａｌ_xＧａ_1-x
Ｎクラッド層(０＜ｘ＜１)、Ｉｎ_yＧａ_1-yＮ層(０＜ｙ
＜１)を含む発光領域、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層
を順次に形成し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層上に
は、電流注入領域となるべき円形状の領域を除いて、Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＮ層(ｘ＜ｚ≦１)を選択成長によって形成
し、ｐ型Ａｌ_xＧａ_1-xＮクラッド層およびＡｌ_zＧａ_1-z
Ｎ層上には、ｐ型ＧａＮコンタクト層を形成し、前記積
層構造を共振器としてその上下に多層膜ブラッグ反射鏡
を形成することを特徴とする垂直共振器型面発光半導体
レーザ装置の製造方法。
【請求項８】請求項１乃至請求項７のいずれか一項に
記載の半導体レーザ装置の製造方法において、Ａｌ_zＧ
ａ_1-zＮ層またはＩｎ_wＧａ_1-wＮ層に代えて、ＧａＮ／
Ａｌ_zＧａ_1-zＮからなる超格子構造を形成することを特
徴とする半導体レーザ装置の製造方法。