JP2002134838A - 半導体レーザ装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ装置及びその製造方法Info
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- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 閾値電流が低く、電流−光出力特性の温度特
性の劣化が少なく、ビーム特性のよい半導体レーザ装置
を提供する。 【解決手段】 第１上クラッド層２０の上に帯状の開口
２４を有するｎ−ＡｌＩｎＰの電流ブロック層２２を配
設し、この開口２４に対向した第１上クラッド層２０と
電流ブロック層２２とをｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓのバッ
ファ層２６で覆い、このバッファ層２６を介してｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２上クラッ
ド層２８を配設したもので、開口２４に面した電流ブロ
ック層２２の表面上に成長する結晶層に格子欠陥が発生
することを抑制したものである。
性の劣化が少なく、ビーム特性のよい半導体レーザ装置
を提供する。 【解決手段】 第１上クラッド層２０の上に帯状の開口
２４を有するｎ−ＡｌＩｎＰの電流ブロック層２２を配
設し、この開口２４に対向した第１上クラッド層２０と
電流ブロック層２２とをｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓのバッ
ファ層２６で覆い、このバッファ層２６を介してｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２上クラッ
ド層２８を配設したもので、開口２４に面した電流ブロ
ック層２２の表面上に成長する結晶層に格子欠陥が発生
することを抑制したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザ装
置及びその製造方法に係り、特に光情報処理用として用
いられる半導体レーザ装置とその製造方法に関するもの
である。
置及びその製造方法に係り、特に光情報処理用として用
いられる半導体レーザ装置とその製造方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】これまで光情報処理用として用いられる
半導体レーザ装置はＧａＡｓ電流ブロック層を用いた利
得導波型構造が採用されてきた。しかしながら最近はＡ
ｌＩｎＰ層を電流ブロック層に用いた屈折率導波型構造
を採用することにより、動作電流を下げる半導体レーザ
装置が開発されている。屈折率導波型構造では電流ブロ
ック層での光の吸収損失が少ないので、閾値電流を下げ
ることができるとともに発光効率を向上させることがで
き、動作電流を下げることができる。
半導体レーザ装置はＧａＡｓ電流ブロック層を用いた利
得導波型構造が採用されてきた。しかしながら最近はＡ
ｌＩｎＰ層を電流ブロック層に用いた屈折率導波型構造
を採用することにより、動作電流を下げる半導体レーザ
装置が開発されている。屈折率導波型構造では電流ブロ
ック層での光の吸収損失が少ないので、閾値電流を下げ
ることができるとともに発光効率を向上させることがで
き、動作電流を下げることができる。
【０００３】この技術の流れは半導体レーザ装置の高出
力化に由来するものである。これまでの光情報処理は、
たとえばＤＶＤ−ＲＯＭのように読み取り専用であるの
で、それほど大きな出力は要求されていなかった。しか
し最近の光情報処理は単に読み取り専用ではなく、たと
えばＤＶＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒのように記録媒体に書き
込むことが要求され、必然的に大きな出力が要求され
る。このためには内部損失を少なくし、動作電流を下げ
ることにより、半導体レーザ装置の温度特性を向上さ
せ、これにより高出力の下での信頼性を高めることが要
求される。
力化に由来するものである。これまでの光情報処理は、
たとえばＤＶＤ−ＲＯＭのように読み取り専用であるの
で、それほど大きな出力は要求されていなかった。しか
し最近の光情報処理は単に読み取り専用ではなく、たと
えばＤＶＤ−ＲＷやＤＶＤ−Ｒのように記録媒体に書き
込むことが要求され、必然的に大きな出力が要求され
る。このためには内部損失を少なくし、動作電流を下げ
ることにより、半導体レーザ装置の温度特性を向上さ
せ、これにより高出力の下での信頼性を高めることが要
求される。
【０００４】図１４は、Electronics Letters, Vol. 3
3,No. 14(1997), p. 1223-5 に記載された従来のＳＡＳ
（Self-Aligned Structure）型の赤色半導体レーザダイ
オード（以下、赤色ＬＤと表記する。）の断面図であ
る。図１４において、１００は赤色ＬＤ、１０２はｎ型
ＧａＡｓ基板（以下、ｎ型を「ｎ−」と、また「ｐ型」
を「ｐ−」と表記する。）、１０４はｎ−ＧａＡｓのバ
ッファ層、１０６はｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐからなる下クラッド層、１０８はＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰからなるＭＱＷ構造の活性層で、ＧａＩｎＰは
井戸層の材料を、またＡｌＧａＩｎＰはバリア層の材料
を示す。
3,No. 14(1997), p. 1223-5 に記載された従来のＳＡＳ
（Self-Aligned Structure）型の赤色半導体レーザダイ
オード（以下、赤色ＬＤと表記する。）の断面図であ
る。図１４において、１００は赤色ＬＤ、１０２はｎ型
ＧａＡｓ基板（以下、ｎ型を「ｎ−」と、また「ｐ型」
を「ｐ−」と表記する。）、１０４はｎ−ＧａＡｓのバ
ッファ層、１０６はｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐからなる下クラッド層、１０８はＧａＩｎＰ／ＡｌＧ
ａＩｎＰからなるＭＱＷ構造の活性層で、ＧａＩｎＰは
井戸層の材料を、またＡｌＧａＩｎＰはバリア層の材料
を示す。
【０００５】１１０はｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐからなる第１上クラッド層、１１２はｎ−ＡｌＩ
ｎＰからなる電流ブロック層、１１４は電流ブロック層
１１２の電流チャネルとなるストライプ状の開口、１１
６はｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２
上クラッド層、１１８はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１
２０はｐ側電極、１２２はｎ側電極である。
0.5Ｐからなる第１上クラッド層、１１２はｎ−ＡｌＩ
ｎＰからなる電流ブロック層、１１４は電流ブロック層
１１２の電流チャネルとなるストライプ状の開口、１１
６はｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２
上クラッド層、１１８はｐ−ＧａＡｓコンタクト層、１
２０はｐ側電極、１２２はｎ側電極である。
【０００６】次にこの半導体レーザ装置１００の製造方
法について説明する。図１５、図１６、及び図１７は各
製造工程において示した従来の赤色ＬＤの断面図であ
る。まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次の
エピタキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基板１０２の上に、
バッファ層１０４となるｎ−ＧａＡｓ層、下クラッド
層１０６となるｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5層、
活性層１０８となるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱ
Ｗ層、第１上クラッド層１１０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、電流ブロック層１１２となる
ｎ−ＡｌＩｎＰ層を順次形成する。このときのドーパン
トとしては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパン
トは亜鉛が使用される。この工程の結果を示したのが図
１５である。
法について説明する。図１５、図１６、及び図１７は各
製造工程において示した従来の赤色ＬＤの断面図であ
る。まずＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次の
エピタキシャル成長でｎ−ＧａＡｓ基板１０２の上に、
バッファ層１０４となるｎ−ＧａＡｓ層、下クラッド
層１０６となるｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5層、
活性層１０８となるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱ
Ｗ層、第１上クラッド層１１０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、電流ブロック層１１２となる
ｎ−ＡｌＩｎＰ層を順次形成する。このときのドーパン
トとしては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパン
トは亜鉛が使用される。この工程の結果を示したのが図
１５である。
【０００７】次に写真製版工程により電流ブロック層１
１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層の表面上にレジストパター
ン１２６を形成し、ウエットエッチングにより電流ブロ
ック層１１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層に電流経路となる
帯状の開口である１１４を形成する。この工程の結果を
示したのが図１６である。次いでレジストパターン１２
６を除去した後、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法によ
り、第２次のエピタキシャル成長で、開口１１４に面し
た第１上クラッド層１１０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.
3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層と電流ブロック層１１２となるｎ−
ＡｌＩｎＰ層との上に、第２上クラッド層１１６となる
ｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成する。こ
の工程の結果を示したのが図１７である。
１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層の表面上にレジストパター
ン１２６を形成し、ウエットエッチングにより電流ブロ
ック層１１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層に電流経路となる
帯状の開口である１１４を形成する。この工程の結果を
示したのが図１６である。次いでレジストパターン１２
６を除去した後、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法によ
り、第２次のエピタキシャル成長で、開口１１４に面し
た第１上クラッド層１１０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.
3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層と電流ブロック層１１２となるｎ−
ＡｌＩｎＰ層との上に、第２上クラッド層１１６となる
ｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成する。こ
の工程の結果を示したのが図１７である。
【０００８】更に第２上クラッド層１１６となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上にコンタクト層
１１８となるｐ型ＧａＡｓ層を形成する。この場合の結
晶成長温度は６５０℃から７５０℃程度とし、第１上ク
ラッド層１１０としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層から活性層１０８となるＭＱＷ層へｐ型ドー
パントのＺｎがなるべく拡散しないように、結晶成長温
度をできるだけ低くしている。更にコンタクト層１１０
となるｐ型ＧａＡｓ層の表面上にｐ側電極１２０を、ま
たｎ−ＧａＡｓ基板１０２の裏面側表面上にｎ側電極１
２２を形成する。
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上にコンタクト層
１１８となるｐ型ＧａＡｓ層を形成する。この場合の結
晶成長温度は６５０℃から７５０℃程度とし、第１上ク
ラッド層１１０としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層から活性層１０８となるＭＱＷ層へｐ型ドー
パントのＺｎがなるべく拡散しないように、結晶成長温
度をできるだけ低くしている。更にコンタクト層１１０
となるｐ型ＧａＡｓ層の表面上にｐ側電極１２０を、ま
たｎ−ＧａＡｓ基板１０２の裏面側表面上にｎ側電極１
２２を形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の赤色ＬＤ１００
は上記のように構成されているが、この赤色ＬＤ１００
の製造工程の内、図１７において電流ブロック層１１２
となるｎ−ＡｌＩｎＰ層の上に、第２上クラッド層１１
６となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成
すると、電流ブロック層１１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層
の開口１１４に面した表面上で格子欠陥が入りやすく、
このため赤色ＬＤ１００の内部損失が増加し、温度特性
が劣化し、信頼性に欠ける場合があった。
は上記のように構成されているが、この赤色ＬＤ１００
の製造工程の内、図１７において電流ブロック層１１２
となるｎ−ＡｌＩｎＰ層の上に、第２上クラッド層１１
６となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成
すると、電流ブロック層１１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層
の開口１１４に面した表面上で格子欠陥が入りやすく、
このため赤色ＬＤ１００の内部損失が増加し、温度特性
が劣化し、信頼性に欠ける場合があった。
【００１０】この結晶成長における格子欠陥を防ぐ一つ
の方法が、Proceedings of the Tenth International C
onference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (200
0),p. 82 に記載されている。この報告では、［０１
１］方向に１０°傾けた（１００）面のＧａＡｓ基板上
に（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ層を形成し、この
上に側面が（１１１）Ａ面である溝構造を有するＡｌ0.
51Ｉｎ0.49Ｐ層を形成し、溝構造の底部に露呈したＧａ
Ａｓ基板と平行な（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ層
と（１１１）Ａ面を有するＡｌ0.51Ｉｎ0.49Ｐ層との上
に、マーカとしてＧａ0.51Ｉｎ0.49Ｐを挟んだ（Ａｌ0.
7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ層を形成し、このときの基板
温度をパラメータとして、格子欠陥の発生状況を調べて
いる。
の方法が、Proceedings of the Tenth International C
onference on Metalorganic Vapor Phase Epitaxy (200
0),p. 82 に記載されている。この報告では、［０１
１］方向に１０°傾けた（１００）面のＧａＡｓ基板上
に（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ層を形成し、この
上に側面が（１１１）Ａ面である溝構造を有するＡｌ0.
51Ｉｎ0.49Ｐ層を形成し、溝構造の底部に露呈したＧａ
Ａｓ基板と平行な（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ層
と（１１１）Ａ面を有するＡｌ0.51Ｉｎ0.49Ｐ層との上
に、マーカとしてＧａ0.51Ｉｎ0.49Ｐを挟んだ（Ａｌ0.
7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ層を形成し、このときの基板
温度をパラメータとして、格子欠陥の発生状況を調べて
いる。
【００１１】この報告によれば、基板温度を７２０℃、
７６０℃、８００℃として結晶成長を行ったところ、基
板温度を７２０℃、７６０℃の場合では（１１１）Ａ面
上に成長する結晶層には格子欠陥が発生しているが、基
板温度を８００℃として結晶成長を行うことにより、
（１１１）Ａ面上の（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
層中では格子欠陥が低減されたことが認められる。
７６０℃、８００℃として結晶成長を行ったところ、基
板温度を７２０℃、７６０℃の場合では（１１１）Ａ面
上に成長する結晶層には格子欠陥が発生しているが、基
板温度を８００℃として結晶成長を行うことにより、
（１１１）Ａ面上の（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.51Ｉｎ0.49Ｐ
層中では格子欠陥が低減されたことが認められる。
【００１２】しかしながら、これを赤色ＬＤに適用した
場合、結晶成長温度が８００℃となると、第１上クラッ
ド層１１０としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ層から活性層１０８となるＭＱＷ層へｐ型ドーパント
のＺｎが拡散し、電流−光出力特性の温度特性や信頼性
が悪化する場合があった。
場合、結晶成長温度が８００℃となると、第１上クラッ
ド層１１０としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5
Ｐ層から活性層１０８となるＭＱＷ層へｐ型ドーパント
のＺｎが拡散し、電流−光出力特性の温度特性や信頼性
が悪化する場合があった。
【００１３】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、第１の目的は、閾値電流が低く、電流
−光出力特性の温度特性の劣化が少なく、信頼性のよい
半導体レーザ装置を提供することであり、第２の目的は
閾値電流が低く、電流−光出力特性の温度特性の劣化が
少なく、信頼性のよい半導体レーザ装置を簡単な工程に
より製造する製造方法を提供することである。
なされたもので、第１の目的は、閾値電流が低く、電流
−光出力特性の温度特性の劣化が少なく、信頼性のよい
半導体レーザ装置を提供することであり、第２の目的は
閾値電流が低く、電流−光出力特性の温度特性の劣化が
少なく、信頼性のよい半導体レーザ装置を簡単な工程に
より製造する製造方法を提供することである。
【００１４】なお、上述した先行技術の他に、特許２８
４２４６５号公報には、ストライプ状の窓を有するＡｌ
ＧａＡｓ系材料の電流ブロック層の表面にアルミ組成の
少ないＡｌＧａＡｓ系材料を保護層に用い、この上にｐ
−ＡｌＧａＡｓ系材料をｐ側クラッド層として積層した
ＳＡＳ型の半導体レーザが開示されているが、ＡｌＩｎ
Ｐ系材料の電流ブロック層にＧａＩｎＰ系材料のキャッ
プ層を設け、ｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を
形成する例の記載はない。
４２４６５号公報には、ストライプ状の窓を有するＡｌ
ＧａＡｓ系材料の電流ブロック層の表面にアルミ組成の
少ないＡｌＧａＡｓ系材料を保護層に用い、この上にｐ
−ＡｌＧａＡｓ系材料をｐ側クラッド層として積層した
ＳＡＳ型の半導体レーザが開示されているが、ＡｌＩｎ
Ｐ系材料の電流ブロック層にＧａＩｎＰ系材料のキャッ
プ層を設け、ｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を
形成する例の記載はない。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体レ
ーザ装置は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基
板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体からなる第１
導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層の上に
配設され、第１クラッド層よりもバンドギャップが小さ
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、この活性
層の上に配設され、活性層よりもバンドギャップの大き
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の
第２クラッド層と、この第１の第２クラッド層の上に配
設されるとともに、活性層よりもバンドギャップが大き
いIII−Ｖ族化合物半導体からなり、電流経路となる帯
状の開口を有した第１導電型の電流ブロック層と、この
電流ブロック層の、開口に面した表面上に配設され、活
性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半
導体からなる第２導電型のバッファ層と、このバッファ
層を介して、電流ブロック層及び開口に対向する第１の
第２クラッド層の上に配設された、活性層よりもバンド
ギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２
導電型の第２の第２クラッド層と、を備えたもので、開
口に面した電流ブロック層の表面上にバッファ層を介し
て配設された第２の第２クラッド層の格子欠陥を少なく
することができ、第１の第２クラッド層から活性層への
第２導電型のドーパントの拡散を抑制することができ
る。
ーザ装置は、第１導電型の半導体基板と、この半導体基
板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体からなる第１
導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層の上に
配設され、第１クラッド層よりもバンドギャップが小さ
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、この活性
層の上に配設され、活性層よりもバンドギャップの大き
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第１の
第２クラッド層と、この第１の第２クラッド層の上に配
設されるとともに、活性層よりもバンドギャップが大き
いIII−Ｖ族化合物半導体からなり、電流経路となる帯
状の開口を有した第１導電型の電流ブロック層と、この
電流ブロック層の、開口に面した表面上に配設され、活
性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半
導体からなる第２導電型のバッファ層と、このバッファ
層を介して、電流ブロック層及び開口に対向する第１の
第２クラッド層の上に配設された、活性層よりもバンド
ギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２
導電型の第２の第２クラッド層と、を備えたもので、開
口に面した電流ブロック層の表面上にバッファ層を介し
て配設された第２の第２クラッド層の格子欠陥を少なく
することができ、第１の第２クラッド層から活性層への
第２導電型のドーパントの拡散を抑制することができ
る。
【００１６】さらに、電流ブロック層をＡｌＩｎＰ系材
料、バッファ層をＡｌＧａＡｓ系材料で、そして第２の
第２クラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料としたもので、
電流ブロック層の表面上にバッファ層を介して配設され
た第２の第２クラッド層の格子欠陥を効果的に少なくす
ることができる。
料、バッファ層をＡｌＧａＡｓ系材料で、そして第２の
第２クラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料としたもので、
電流ブロック層の表面上にバッファ層を介して配設され
た第２の第２クラッド層の格子欠陥を効果的に少なくす
ることができる。
【００１７】さらに、開口に面した表面を除く電流ブロ
ック層の表面と第２の第２クラッド層との間に、ＧａＩ
ｎＰ系材料からなる保護層をさらに配設したもので、開
口に面した表面を除く電流ブロック層の表面上において
も、材料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料から
なる第２の第２クラッド層の格子欠陥発生の危険度をよ
り少なくすることができる。
ック層の表面と第２の第２クラッド層との間に、ＧａＩ
ｎＰ系材料からなる保護層をさらに配設したもので、開
口に面した表面を除く電流ブロック層の表面上において
も、材料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料から
なる第２の第２クラッド層の格子欠陥発生の危険度をよ
り少なくすることができる。
【００１８】また、第１導電型の半導体基板と、この半
導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体からな
る第１導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層
の上に配設され、第１クラッド層よりもバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、こ
の活性層の上に配設され、活性層よりもバンドギャップ
の大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
第１の第２クラッド層と、この第１の第２クラッド層の
上に配設されるとともに、活性層よりもバンドギャップ
が大きいＡｌＩｎＰ系材料からなり、電流経路となる帯
状の開口を有した第１導電型の電流ブロック層と、この
電流ブロック層の、開口に面した表面を除く表面上に配
設された、ＧａＩｎＰ系材料からなる保護層と、この保
護層を介して、電流ブロック層および開口に対向する第
１の第２クラッド層の上に配設された、活性層よりもバ
ンドギャップの大きいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２導電型の第２の第２クラッド層と、を備えたもので、
Ａｌを含まないＧａＩｎＰ系材料でＡｌＩｎＰ系材料の
電流ブロック層を保護し、酸化膜の少ない結晶面上に材
料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２の第２クラッド層を配設し、格子欠陥発生の危険度を
より少なくすることができる。
導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体からな
る第１導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層
の上に配設され、第１クラッド層よりもバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、こ
の活性層の上に配設され、活性層よりもバンドギャップ
の大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
第１の第２クラッド層と、この第１の第２クラッド層の
上に配設されるとともに、活性層よりもバンドギャップ
が大きいＡｌＩｎＰ系材料からなり、電流経路となる帯
状の開口を有した第１導電型の電流ブロック層と、この
電流ブロック層の、開口に面した表面を除く表面上に配
設された、ＧａＩｎＰ系材料からなる保護層と、この保
護層を介して、電流ブロック層および開口に対向する第
１の第２クラッド層の上に配設された、活性層よりもバ
ンドギャップの大きいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２導電型の第２の第２クラッド層と、を備えたもので、
Ａｌを含まないＧａＩｎＰ系材料でＡｌＩｎＰ系材料の
電流ブロック層を保護し、酸化膜の少ない結晶面上に材
料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２の第２クラッド層を配設し、格子欠陥発生の危険度を
より少なくすることができる。
【００１９】またこの発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に、III−Ｖ族化
合物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層、この
第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ
族化合物半導体からなる活性層、この活性層よりもバン
ドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第
２導電型の第１の第２クラッド層、およびこの第１の第
２クラッド層の上に配設され、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電
型の電流ブロック層を順次積層する工程と、電流ブロッ
ク層を貫通する帯状の開口を形成する工程と、開口に面
した電流ブロック層表面上に、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電
型のバッファ層を形成する工程と、バッファ層を介し
て、活性層よりもバンドギャップの大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層
を、電流ブロック層と開口に対向した第１の第２クラッ
ド層との上に形成する工程と、を含むもので、開口に面
した電流ブロック層表面上にバッファ層を介して、通常
の基板温度でありながら格子欠陥の少ない第２の第２ク
ラッド層を結晶成長させることができる。また基板温度
が通常の温度であるので、結晶成長の際に第１の第２ク
ラッド層から活性層への第２導電型のドーパントの拡散
を少なくすることができる。
造方法は、第１導電型の半導体基板上に、III−Ｖ族化
合物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層、この
第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ
族化合物半導体からなる活性層、この活性層よりもバン
ドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第
２導電型の第１の第２クラッド層、およびこの第１の第
２クラッド層の上に配設され、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電
型の電流ブロック層を順次積層する工程と、電流ブロッ
ク層を貫通する帯状の開口を形成する工程と、開口に面
した電流ブロック層表面上に、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電
型のバッファ層を形成する工程と、バッファ層を介し
て、活性層よりもバンドギャップの大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層
を、電流ブロック層と開口に対向した第１の第２クラッ
ド層との上に形成する工程と、を含むもので、開口に面
した電流ブロック層表面上にバッファ層を介して、通常
の基板温度でありながら格子欠陥の少ない第２の第２ク
ラッド層を結晶成長させることができる。また基板温度
が通常の温度であるので、結晶成長の際に第１の第２ク
ラッド層から活性層への第２導電型のドーパントの拡散
を少なくすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】実施の形態１．ここでは一例とし
て情報処理用として使用されるＳＡＳ型の赤色ＬＤにつ
いて説明する。この実施の形態１に係る赤色ＬＤは、
第１上クラッド層の上に帯状の開口を有するｎ−ＡｌＩ
ｎＰの電流ブロック層が配設され、この開口に対向した
第１上クラッド層と電流ブロック層とをｐ−Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓのバッファ層で覆い、この上にｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２上クラッド層を配
設することにより、開口に面した電流ブロック層の表面
上に成長する結晶層に格子欠陥が発生することを抑制し
たものである。
て情報処理用として使用されるＳＡＳ型の赤色ＬＤにつ
いて説明する。この実施の形態１に係る赤色ＬＤは、
第１上クラッド層の上に帯状の開口を有するｎ−ＡｌＩ
ｎＰの電流ブロック層が配設され、この開口に対向した
第１上クラッド層と電流ブロック層とをｐ−Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓのバッファ層で覆い、この上にｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第２上クラッド層を配
設することにより、開口に面した電流ブロック層の表面
上に成長する結晶層に格子欠陥が発生することを抑制し
たものである。
【００２１】図１はこの発明の実施の形態１に係る赤色
ＬＤの断面図である。図１において、１０は赤色ＬＤ、
１２はｎ−ＧａＡｓの基板、１４はこの基板１２の主面
上に上に配設されたｎ−ＧａＡｓの第１バッファ層、１
６は第１バッファ層１４の上に配設されたｎ−（Ａｌ0.
7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１クラッド層として
の下クラッド層、１８は下クラッド層１６の上に配設さ
れたＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰからなるＭＱＷ構造の
活性層で、ＧａＩｎＰは井戸層の材料を、またＡｌＧａ
ＩｎＰはバリア層の材料を示す。
ＬＤの断面図である。図１において、１０は赤色ＬＤ、
１２はｎ−ＧａＡｓの基板、１４はこの基板１２の主面
上に上に配設されたｎ−ＧａＡｓの第１バッファ層、１
６は第１バッファ層１４の上に配設されたｎ−（Ａｌ0.
7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１クラッド層として
の下クラッド層、１８は下クラッド層１６の上に配設さ
れたＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰからなるＭＱＷ構造の
活性層で、ＧａＩｎＰは井戸層の材料を、またＡｌＧａ
ＩｎＰはバリア層の材料を示す。
【００２２】２０は活性層１８の上に配設されたｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１の第２ク
ラッド層としての第１上クラッド層、２２は第１上クラ
ッド層２０の上に配設されたｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐから
なる電流ブロック層、２４はこの電流ブロック層２２に
設けられた電流チャネルとなる帯状の開口で、この開口
２４の長手方向がレーザ光の出射方向となる。また電流
ブロック層２２の開口２４に面した表面は（１１１）Ａ
面である。２６は、バッファ層としての第２バッファ層
で、たとえばｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓから形成される。
この第２バッファ層２６のＡｌ組成比は活性層１８から
のレーザ光を吸収しないように、第２バッファ層２６の
バンドギャップが活性層１８のバンドギャップより大き
くなるように設定されている。従って活性層１８のバン
ドギャップに対応して第２バッファ層２６の材料が設定
される。
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１の第２ク
ラッド層としての第１上クラッド層、２２は第１上クラ
ッド層２０の上に配設されたｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐから
なる電流ブロック層、２４はこの電流ブロック層２２に
設けられた電流チャネルとなる帯状の開口で、この開口
２４の長手方向がレーザ光の出射方向となる。また電流
ブロック層２２の開口２４に面した表面は（１１１）Ａ
面である。２６は、バッファ層としての第２バッファ層
で、たとえばｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓから形成される。
この第２バッファ層２６のＡｌ組成比は活性層１８から
のレーザ光を吸収しないように、第２バッファ層２６の
バンドギャップが活性層１８のバンドギャップより大き
くなるように設定されている。従って活性層１８のバン
ドギャップに対応して第２バッファ層２６の材料が設定
される。
【００２３】活性層１８の波長は６５０ｎｍ〜６６０ｎ
ｍであるので、第２バッファ層２６のｐ−ＡｌxＧａ1-x
5ＡｓのＡｌ組成比ｘは０．４〜１の範囲で、さらに望
ましくは、０．５〜０．７の範囲である。この第２バッ
ファ層２６は開口２４に対向して露呈した第１上クラッ
ド層２０の表面、開口２４に面した電流ブロック層２２
の表面である（１１１）Ａ面、および電流ブロック層２
２の上側表面を覆っている。またこの第２バッファ層２
６の厚みは１０ｎｍ以上必要であり、たとえばＡｌ組成
比ｘ＝０．５の場合には１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であ
る。
ｍであるので、第２バッファ層２６のｐ−ＡｌxＧａ1-x
5ＡｓのＡｌ組成比ｘは０．４〜１の範囲で、さらに望
ましくは、０．５〜０．７の範囲である。この第２バッ
ファ層２６は開口２４に対向して露呈した第１上クラッ
ド層２０の表面、開口２４に面した電流ブロック層２２
の表面である（１１１）Ａ面、および電流ブロック層２
２の上側表面を覆っている。またこの第２バッファ層２
６の厚みは１０ｎｍ以上必要であり、たとえばＡｌ組成
比ｘ＝０．５の場合には１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であ
る。
【００２４】２８はこの電流ブロック層２２の表面上に
配設されたｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからな
る第２の第２クラッド層としての第２上クラッド層、３
０はこの第２上クラッド層２８の上に配設されたｐ−Ｇ
ａＡｓのコンタクト層、３２はこのコンタクト層の表面
上に配設されたｐ側電極、３４は基板１２の裏面上に配
設されたｎ側電極である。
配設されたｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからな
る第２の第２クラッド層としての第２上クラッド層、３
０はこの第２上クラッド層２８の上に配設されたｐ−Ｇ
ａＡｓのコンタクト層、３２はこのコンタクト層の表面
上に配設されたｐ側電極、３４は基板１２の裏面上に配
設されたｎ側電極である。
【００２５】図２は活性層１８のＭＱＷ構造を示す断面
図、図３は活性層１８のＭＱＷのエネルギーバンドを示
す模式図である。図２及び図３において、１８ａは光ガ
イド層で、この光ガイド層１８ａに隣接して活性層１８
の内側に量子井戸層１８ｂが設けられ、この量子井戸層
１８ｂにバリア層１８ｃそれぞれが挟まれるように積層
されている。量子井戸層１８ｂおよびバリア層１８ｃの
厚みは、それぞれたとえば６ｎｍ程度である。
図、図３は活性層１８のＭＱＷのエネルギーバンドを示
す模式図である。図２及び図３において、１８ａは光ガ
イド層で、この光ガイド層１８ａに隣接して活性層１８
の内側に量子井戸層１８ｂが設けられ、この量子井戸層
１８ｂにバリア層１８ｃそれぞれが挟まれるように積層
されている。量子井戸層１８ｂおよびバリア層１８ｃの
厚みは、それぞれたとえば６ｎｍ程度である。
【００２６】次に赤色ＬＤ１０の製造方法について説明
する。図４、図５、及び図６は、各製造工程において示
したこの実施の形態１の赤色ＬＤの断面図である。まず
ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次のエピタキ
シャル成長でｎ−ＧａＡｓの基板１２の上に、 第１バ
ッファ層１４となるｎ−ＧａＡｓ層、下クラッド層１６
となるｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5層、活性層１
８となるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ層、第１
上クラッド層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層、及び電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層を順次形成する。このときのドーパントと
しては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパントは
亜鉛が使用される。この工程の結果を示したのが図４で
ある。
する。図４、図５、及び図６は、各製造工程において示
したこの実施の形態１の赤色ＬＤの断面図である。まず
ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法による第１次のエピタキ
シャル成長でｎ−ＧａＡｓの基板１２の上に、 第１バ
ッファ層１４となるｎ−ＧａＡｓ層、下クラッド層１６
となるｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5層、活性層１
８となるＧａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ層、第１
上クラッド層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層、及び電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層を順次形成する。このときのドーパントと
しては、ｎ型ドーパントはシリコン、ｐ型ドーパントは
亜鉛が使用される。この工程の結果を示したのが図４で
ある。
【００２７】次に写真製版工程により電流ブロック層２
２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面上にレジストパ
ターン３８を形成し、ウエットエッチングにより電流ブ
ロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に電流経路
となる帯状の開口２４を形成する。この工程の結果を示
したのが図５である。
２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面上にレジストパ
ターン３８を形成し、ウエットエッチングにより電流ブ
ロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に電流経路
となる帯状の開口２４を形成する。この工程の結果を示
したのが図５である。
【００２８】次いでレジストパターン３８を除去した
後、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、第２次のエ
ピタキシャル成長で、開口２４に対向して露呈した第１
上クラッド層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層の表面上と電流ブロック層２２となるｎ−Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に面した（１１１）Ａ面上
及びこのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上側
表面上とに、第２バッファ層２６となるｐ−Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓ層を形成し、この第２バッファ層２６の上に
第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.
5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成する。この工程の結果を示したのが
図６である。
後、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、第２次のエ
ピタキシャル成長で、開口２４に対向して露呈した第１
上クラッド層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層の表面上と電流ブロック層２２となるｎ−Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に面した（１１１）Ａ面上
及びこのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上側
表面上とに、第２バッファ層２６となるｐ−Ａｌ0.5Ｇ
ａ0.5Ａｓ層を形成し、この第２バッファ層２６の上に
第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.
5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成する。この工程の結果を示したのが
図６である。
【００２９】更に第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上にコンタクト層３０
となるｐ型ＧａＡｓ層を形成する。この第２次のエピタ
キシャル成長の結晶成長温度は６５０℃から７５０℃程
度とし、第１上クラッド層２０としてのｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から活性層１８となるＭＱＷ
層へｐ型ドーパントのＺｎがなるべく拡散しないように
するため、結晶成長温度をできるだけ低くしている。
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上にコンタクト層３０
となるｐ型ＧａＡｓ層を形成する。この第２次のエピタ
キシャル成長の結晶成長温度は６５０℃から７５０℃程
度とし、第１上クラッド層２０としてのｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から活性層１８となるＭＱＷ
層へｐ型ドーパントのＺｎがなるべく拡散しないように
するため、結晶成長温度をできるだけ低くしている。
【００３０】更にコンタクト層３０となるｐ型ＧａＡｓ
層の表面上にｐ側電極３２を、また基板１２の裏面側の
表面上にｎ側電極３４を形成し、図１で示された赤色レ
ーザＬＤ１０として完成する。
層の表面上にｐ側電極３２を、また基板１２の裏面側の
表面上にｎ側電極３４を形成し、図１で示された赤色レ
ーザＬＤ１０として完成する。
【００３１】次に赤色ＬＤ１０の動作について説明す
る。ｎ側電極３４とｐ側電極３２との間に順方向電圧を
印加すると、電流ブロック層２２と第２上クラッド層２
８との間のｐｎ接合により生じる空乏層により電流の流
れが阻止されて電流が絞られ、開口２４を介して活性層
１０８に電流が流れる。
る。ｎ側電極３４とｐ側電極３２との間に順方向電圧を
印加すると、電流ブロック層２２と第２上クラッド層２
８との間のｐｎ接合により生じる空乏層により電流の流
れが阻止されて電流が絞られ、開口２４を介して活性層
１０８に電流が流れる。
【００３２】活性層１８に所定の閾値以上の電流が流れ
ると、活性層１８において電子と正孔とが再結合し、こ
れに基づいてレーザ光が発生する。このとき下クラッド
層１６、第１上クラッド層２０及び第２上クラッド層２
８は、活性層１８よりも大きなバンドギャップを有して
いるので、下クラッド層１６、第１上クラッド層２０及
び第２上クラッド層２８の屈折率は活性層１８よりも小
さく、レーザ光は下クラッド層１６と第１上クラッド層
２０及び第２上クラッド層２８との間に閉じ込められ
る。
ると、活性層１８において電子と正孔とが再結合し、こ
れに基づいてレーザ光が発生する。このとき下クラッド
層１６、第１上クラッド層２０及び第２上クラッド層２
８は、活性層１８よりも大きなバンドギャップを有して
いるので、下クラッド層１６、第１上クラッド層２０及
び第２上クラッド層２８の屈折率は活性層１８よりも小
さく、レーザ光は下クラッド層１６と第１上クラッド層
２０及び第２上クラッド層２８との間に閉じ込められ
る。
【００３３】また、電流ブロック層２２のバンドギャッ
プは第１上クラッド層２０及び第２上クラッド層２８の
それよりも大きく、電流ブロック層２２の屈折率は第１
上クラッド層２０及び第２上クラッド層２８のそれより
小さく、レーザ光の水平横方向の拡がりは電流ブロック
層２２によって制限される。このようにレーザ光の発光
点の上下、左右とも屈折率差を持たせるように構成して
いるので、レーザ光は発光点近傍に効率よく閉じ込めら
れる。
プは第１上クラッド層２０及び第２上クラッド層２８の
それよりも大きく、電流ブロック層２２の屈折率は第１
上クラッド層２０及び第２上クラッド層２８のそれより
小さく、レーザ光の水平横方向の拡がりは電流ブロック
層２２によって制限される。このようにレーザ光の発光
点の上下、左右とも屈折率差を持たせるように構成して
いるので、レーザ光は発光点近傍に効率よく閉じ込めら
れる。
【００３４】従来の赤色ＬＤ１００において、電流ブロ
ック層１１２の上に第２上クラッド層１１６となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成すると、電流
ブロック層１１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層の開口１１４
に面した表面上で格子欠陥が入りやすい原因を考察す
る。図７は従来の赤色ＬＤの透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）
写真を示す図である。図７は赤色ＬＤ１００の光出射方
向に直交する断面における開口１１４近傍が撮影されて
いる。
ック層１１２の上に第２上クラッド層１１６となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成すると、電流
ブロック層１１２となるｎ−ＡｌＩｎＰ層の開口１１４
に面した表面上で格子欠陥が入りやすい原因を考察す
る。図７は従来の赤色ＬＤの透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）
写真を示す図である。図７は赤色ＬＤ１００の光出射方
向に直交する断面における開口１１４近傍が撮影されて
いる。
【００３５】図７において、電流ブロック層１１２の上
に直接に第２上クラッド層１１６となるｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成すると、電流ブロック
層１１２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口１１４に
面した（１１１）Ａ面上に成長したｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に多くの格子欠陥が形成されてい
ることが分かる。このことから、格子欠陥が入る原因は
次のように考えられる。ウエットエッチングで形成され
た電流ブロック層１１２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
の開口１１４の表面は（１１１）Ａ面となる。（１１
１）Ａ面は結晶成長が難しい面であり、その上電流ブロ
ック層１１２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層はＡｌ組成
比が高く酸化されやすく、ｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の
（１１１）Ａ面上での結晶成長では、結晶欠陥が入りや
すい状況になっている。さらにｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐは複雑な材料であり組成にずれが生じると
歪みがかかり、結晶欠陥が入りやすい。
に直接に第２上クラッド層１１６となるｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成すると、電流ブロック
層１１２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口１１４に
面した（１１１）Ａ面上に成長したｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に多くの格子欠陥が形成されてい
ることが分かる。このことから、格子欠陥が入る原因は
次のように考えられる。ウエットエッチングで形成され
た電流ブロック層１１２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
の開口１１４の表面は（１１１）Ａ面となる。（１１
１）Ａ面は結晶成長が難しい面であり、その上電流ブロ
ック層１１２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層はＡｌ組成
比が高く酸化されやすく、ｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の
（１１１）Ａ面上での結晶成長では、結晶欠陥が入りや
すい状況になっている。さらにｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐは複雑な材料であり組成にずれが生じると
歪みがかかり、結晶欠陥が入りやすい。
【００３６】従って酸化膜が形成されやすいｎ−Ａｌ0.
5Ｉｎ0.5Ｐ層の、結晶成長の難しい（１１１）Ａ面上
に、組成のずれやすいｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐを結晶成長することになるので、開口１１４に面
した電流ブロック層１１２の（１１１）Ａ面上に成長し
たｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層は多くの格子
欠陥が形成されることになると考えられる。特に組成の
ずれ等により結晶欠陥の入りやすいｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐを結晶成長する場合は、成長初期か
ら結晶欠陥が入ると考えられる。
5Ｉｎ0.5Ｐ層の、結晶成長の難しい（１１１）Ａ面上
に、組成のずれやすいｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ
0.5Ｐを結晶成長することになるので、開口１１４に面
した電流ブロック層１１２の（１１１）Ａ面上に成長し
たｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層は多くの格子
欠陥が形成されることになると考えられる。特に組成の
ずれ等により結晶欠陥の入りやすいｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ
0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐを結晶成長する場合は、成長初期か
ら結晶欠陥が入ると考えられる。
【００３７】それでこの実施の形態１に係る赤色ＬＤ１
０では、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を結晶成長する前の第２次エピ
タキシャル成長初期に、もっとも格子不整合を起こしや
すい、電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層の開口２４に面した（１１１）Ａ面上に、組成ずれに
より格子不整合を起こす心配のない材料であるｐ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を第２バッファ層２６として形成し、
その上に第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成するものである。このこ
とにより成長初期での格子欠陥の導入が押さえられ、第
２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層中の結晶欠陥が低減する。
０では、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を結晶成長する前の第２次エピ
タキシャル成長初期に、もっとも格子不整合を起こしや
すい、電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層の開口２４に面した（１１１）Ａ面上に、組成ずれに
より格子不整合を起こす心配のない材料であるｐ−Ａｌ
0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を第２バッファ層２６として形成し、
その上に第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成するものである。このこ
とにより成長初期での格子欠陥の導入が押さえられ、第
２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層中の結晶欠陥が低減する。
【００３８】図８はこの実施の形態１に係る赤色ＬＤの
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す図である。図８は
赤色ＬＤ１０の光出射方向に直交する断面における開口
２４近傍が撮影されている。図８において、電流ブロッ
ク層２２の上に、第２バッファ層２６であるｐ−Ａｌ0.
5Ｇａ0.5Ａｓ層を形成し、第２上クラッド層２８となる
ｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成すると、
電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開
口２４に面した（１１１）Ａ面上に成長したｐ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に格子欠陥が認められず、
良好な結晶成長が行われていることが分かる。
透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真を示す図である。図８は
赤色ＬＤ１０の光出射方向に直交する断面における開口
２４近傍が撮影されている。図８において、電流ブロッ
ク層２２の上に、第２バッファ層２６であるｐ−Ａｌ0.
5Ｇａ0.5Ａｓ層を形成し、第２上クラッド層２８となる
ｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成すると、
電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開
口２４に面した（１１１）Ａ面上に成長したｐ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に格子欠陥が認められず、
良好な結晶成長が行われていることが分かる。
【００３９】以上のように、この実施の形態１の赤色Ｌ
Ｄ１０では、第２次のエピタキシャル成長で、開口２４
に対向して露呈した第１上クラッド層１１０となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面上と電流ブロ
ック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に
面した（１１１）Ａ面上及びこのｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層の上側表面上とに、成長初期層として第２バッファ層
２６のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を形成し、この第２バ
ッファ層２６の上に第２上クラッド層２８となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成することによ
り、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.
3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の結晶欠陥を低減することができ
る。これにより赤色ＬＤ１０の内部損失が低減し、赤色
ＬＤ１０の電流−光出力特性の温度特性の劣化を少なく
することができる。延いては赤色ＬＤの信頼性を高める
ことができる。
Ｄ１０では、第２次のエピタキシャル成長で、開口２４
に対向して露呈した第１上クラッド層１１０となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面上と電流ブロ
ック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に
面した（１１１）Ａ面上及びこのｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層の上側表面上とに、成長初期層として第２バッファ層
２６のｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を形成し、この第２バ
ッファ層２６の上に第２上クラッド層２８となるｐ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成することによ
り、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.
3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の結晶欠陥を低減することができ
る。これにより赤色ＬＤ１０の内部損失が低減し、赤色
ＬＤ１０の電流−光出力特性の温度特性の劣化を少なく
することができる。延いては赤色ＬＤの信頼性を高める
ことができる。
【００４０】また、この結晶成長の際の基板温度は通常
の結晶成長温度である６５０℃〜７５０℃であるので、
第１上クラッド層２０としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から活性層１８となるＭＱＷ層へｐ型ド
ーパントのＺｎの拡散が少ない。このため第１上クラッ
ド層２０におけるＺｎの活性層への拡散が防止され、電
流−光出力特性の温度特性や信頼性の悪化が少ない。
の結晶成長温度である６５０℃〜７５０℃であるので、
第１上クラッド層２０としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から活性層１８となるＭＱＷ層へｐ型ド
ーパントのＺｎの拡散が少ない。このため第１上クラッ
ド層２０におけるＺｎの活性層への拡散が防止され、電
流−光出力特性の温度特性や信頼性の悪化が少ない。
【００４１】また、第２バッファ層２６のｐ−Ａｌ0.5
Ｇａ0.5Ａｓ層は、そのバンドギャップが活性層１８の
バンドギャップより大きくなるように設定されているの
で、活性層１８からのレーザ光を吸収することが無く、
レーザ特性の劣化がない。
Ｇａ0.5Ａｓ層は、そのバンドギャップが活性層１８の
バンドギャップより大きくなるように設定されているの
で、活性層１８からのレーザ光を吸収することが無く、
レーザ特性の劣化がない。
【００４２】実施の形態２．この実施の形態２に係る赤
色ＬＤは、 第１上クラッド層の上に帯状の開口を有す
るｎ−ＡｌＩｎＰの電流ブロック層が配設され、この電
流ブロック層の上側主面にｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐのキャ
ップ層を設け、開口に対向し露呈した第１上クラッド層
と電流ブロック層の開口に面した表面とキャップ層との
上に第２上クラッド層としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを配設することにより、第２上クラッド層
としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐに発生す
る格子欠陥を抑制したものである。
色ＬＤは、 第１上クラッド層の上に帯状の開口を有す
るｎ−ＡｌＩｎＰの電流ブロック層が配設され、この電
流ブロック層の上側主面にｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐのキャ
ップ層を設け、開口に対向し露呈した第１上クラッド層
と電流ブロック層の開口に面した表面とキャップ層との
上に第２上クラッド層としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを配設することにより、第２上クラッド層
としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐに発生す
る格子欠陥を抑制したものである。
【００４３】図９はこの発明の実施の形態２に係る赤色
ＬＤの断面図である。図９において、４０は赤色ＬＤ
で、４２は保護層としてのキャップ層でｎ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐから構成されている。また図１と同じ符号は同
一のものか相当のものを表す。これは以下の実施の形態
においても同様である。赤色ＬＤ４０では、電流ブロッ
ク層２２の上表面である（１００）面上にキャップ層４
２が配設され、開口２４はキャップ層４２と電流ブロッ
ク層２２とを貫通している。第２上クラッド層は開口２
４に対向し露呈した第１上クラッド層２０と開口２４に
面した電流ブロック層２２の（１１１）Ａ面とキャップ
層４２との上に配設されている。
ＬＤの断面図である。図９において、４０は赤色ＬＤ
で、４２は保護層としてのキャップ層でｎ−Ｇａ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐから構成されている。また図１と同じ符号は同
一のものか相当のものを表す。これは以下の実施の形態
においても同様である。赤色ＬＤ４０では、電流ブロッ
ク層２２の上表面である（１００）面上にキャップ層４
２が配設され、開口２４はキャップ層４２と電流ブロッ
ク層２２とを貫通している。第２上クラッド層は開口２
４に対向し露呈した第１上クラッド層２０と開口２４に
面した電流ブロック層２２の（１１１）Ａ面とキャップ
層４２との上に配設されている。
【００４４】次に赤色ＬＤ４０の製造方法について説明
する。図１０、図１１、及び図１２は、各製造工程にお
いて示した赤色ＬＤの断面図である。まずＭＯＣＶＤ法
などの結晶成長法による第１次のエピタキシャル成長で
ｎ−ＧａＡｓの基板１２の上に、 第１バッファ層１４
となるｎ−ＧａＡｓ層、下クラッド層１６となるｎ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5層、活性層１８となるＧ
ａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ層、第１上クラッド
層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、
電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、お
よびキャップ層４２となるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を順
次形成する。このときのドーパントとしては、ｎ型ドー
パントはシリコン、ｐ型ドーパントは亜鉛が使用され
る。この工程の結果を示したのが図１０である。
する。図１０、図１１、及び図１２は、各製造工程にお
いて示した赤色ＬＤの断面図である。まずＭＯＣＶＤ法
などの結晶成長法による第１次のエピタキシャル成長で
ｎ−ＧａＡｓの基板１２の上に、 第１バッファ層１４
となるｎ−ＧａＡｓ層、下クラッド層１６となるｎ−
（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5層、活性層１８となるＧ
ａＩｎＰ／ＡｌＧａＩｎＰ ＭＱＷ層、第１上クラッド
層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、
電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層、お
よびキャップ層４２となるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を順
次形成する。このときのドーパントとしては、ｎ型ドー
パントはシリコン、ｐ型ドーパントは亜鉛が使用され
る。この工程の結果を示したのが図１０である。
【００４５】次に写真製版工程によりキャップ層４２と
なるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面上にレジストパター
ン３８を形成し、ウエットエッチングによりキャップ層
４２となるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層および電流ブロック
層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に電流経路となる
帯状の開口２４を形成する。この工程の結果を示したの
が図１１である。
なるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面上にレジストパター
ン３８を形成し、ウエットエッチングによりキャップ層
４２となるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層および電流ブロック
層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層に電流経路となる
帯状の開口２４を形成する。この工程の結果を示したの
が図１１である。
【００４６】次いでレジストパターン３８を除去した
後、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、第２次のエ
ピタキシャル成長で、開口２４に対向して露呈した第１
上クラッド層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層の表面上と電流ブロック層２２となるｎ−Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に面した（１１１）Ａ面上
及びキャップ層４２となるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上
側表面上とに、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成する。この工程の結
果を示したのが図１２である。
後、ＭＯＣＶＤ法などの結晶成長法により、第２次のエ
ピタキシャル成長で、開口２４に対向して露呈した第１
上クラッド層２０となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層の表面上と電流ブロック層２２となるｎ−Ａ
ｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に面した（１１１）Ａ面上
及びキャップ層４２となるｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上
側表面上とに、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層を形成する。この工程の結
果を示したのが図１２である。
【００４７】更に第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａ
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上にコンタクト層３０
となるｐ型ＧａＡｓ層を形成する。この第２次のエピタ
キシャル成長の結晶成長温度は６５０℃から７５０℃程
度とし、第１上クラッド層２０としてのｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から活性層１８となるＭＱＷ
層へｐ型ドーパントのＺｎがなるべく拡散しないよう
に、結晶成長温度をできるだけ低くしている。
ｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の上にコンタクト層３０
となるｐ型ＧａＡｓ層を形成する。この第２次のエピタ
キシャル成長の結晶成長温度は６５０℃から７５０℃程
度とし、第１上クラッド層２０としてのｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層から活性層１８となるＭＱＷ
層へｐ型ドーパントのＺｎがなるべく拡散しないよう
に、結晶成長温度をできるだけ低くしている。
【００４８】更にコンタクト層３０となるｐ型ＧａＡｓ
層の表面上にｐ側電極３２を、また基板１２の裏面側の
表面上にｎ側電極３４を形成し、図９で示された赤色レ
ーザＬＤ４０として完成する。この赤色ＬＤ４０では、
Ａｌを含まないので酸化されにくいｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ層のキャップ層４２を電流ブロック層２２となるｎ−
Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層上に設け、これを介してｐ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる第２上クラッド層
２８を形成しているので、組成がずれやすく格子欠陥が
生じやすい第２上クラッド層２８の結晶欠陥を低減する
ことができ、信頼性の高い赤色ＬＤ４０を構成すること
が出来る。
層の表面上にｐ側電極３２を、また基板１２の裏面側の
表面上にｎ側電極３４を形成し、図９で示された赤色レ
ーザＬＤ４０として完成する。この赤色ＬＤ４０では、
Ａｌを含まないので酸化されにくいｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5
Ｐ層のキャップ層４２を電流ブロック層２２となるｎ−
Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層上に設け、これを介してｐ−（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層からなる第２上クラッド層
２８を形成しているので、組成がずれやすく格子欠陥が
生じやすい第２上クラッド層２８の結晶欠陥を低減する
ことができ、信頼性の高い赤色ＬＤ４０を構成すること
が出来る。
【００４９】実施の形態３．この実施の形態３に係る赤
色ＬＤは、 第１上クラッド層の上に帯状の開口を有す
るｎ−ＡｌＩｎＰの電流ブロック層が配設され、この電
流ブロック層の上側主面にｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐのキャ
ップ層を設け、開口に対向し露呈した第１上クラッド層
と電流ブロック層の開口に面した表面とキャップ層と
を、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓのバッファ層で覆い、この
上に第２上クラッド層としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを配設することにより、第２上クラッド層
としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐに発生す
る格子欠陥を抑制したものである。図１３はこの発明の
実施の形態３に係る赤色ＬＤの断面図である。
色ＬＤは、 第１上クラッド層の上に帯状の開口を有す
るｎ−ＡｌＩｎＰの電流ブロック層が配設され、この電
流ブロック層の上側主面にｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐのキャ
ップ層を設け、開口に対向し露呈した第１上クラッド層
と電流ブロック層の開口に面した表面とキャップ層と
を、ｐ−Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓのバッファ層で覆い、この
上に第２上クラッド層としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）
0.5Ｉｎ0.5Ｐを配設することにより、第２上クラッド層
としてのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐに発生す
る格子欠陥を抑制したものである。図１３はこの発明の
実施の形態３に係る赤色ＬＤの断面図である。
【００５０】図１３において、４６はこの実施の形態３
に係る赤色ＬＤ、４２はキャップ層でｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐから構成されている。赤色ＬＤ４６は、キャップ
層４２としてのｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5は第１次のエピタキ
シャル成長で電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層の上に形成しておくこと以外は、実施の形態
１の赤色ＬＤ１０と同様に形成される。キャップ層４２
のｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層が配設されるのは次の理由に
よる。電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層はＡｌの組成比が高いので、酸化しやすい。電流ブロ
ック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面は開口
２４に面したｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の（１１１）Ａ面
に比較して、結晶成長が容易である結晶面であるがそれ
でも、酸化膜が形成されていると第２上クラッド層とし
てのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐをエピタキシ
ャル成長する際に格子欠陥が発生する場合がある。
に係る赤色ＬＤ、４２はキャップ層でｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ
0.5Ｐから構成されている。赤色ＬＤ４６は、キャップ
層４２としてのｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5は第１次のエピタキ
シャル成長で電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐ層の上に形成しておくこと以外は、実施の形態
１の赤色ＬＤ１０と同様に形成される。キャップ層４２
のｎ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層が配設されるのは次の理由に
よる。電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層はＡｌの組成比が高いので、酸化しやすい。電流ブロ
ック層２２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の表面は開口
２４に面したｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の（１１１）Ａ面
に比較して、結晶成長が容易である結晶面であるがそれ
でも、酸化膜が形成されていると第２上クラッド層とし
てのｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐをエピタキシ
ャル成長する際に格子欠陥が発生する場合がある。
【００５１】このためキャップ層４２としてのｎ−Ｇａ
0.5Ｉｎ0.5を、電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層の（１００）面上に形成して、酸化膜の形
成を防止し、第２上クラッド層としてのｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐをエピタキシャル成長する際に
格子欠陥が発生するのを抑制し、かつ電流ブロック層２
２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に面した
（１１１）Ａ面上に、第２バッファ層２６であるｐ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を形成し、これらの上に第２上クラ
ッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層を形成することにより、成長初期での格子欠陥の導入
を押さえ、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層中の結晶欠陥を低減したもの
である。
0.5Ｉｎ0.5を、電流ブロック層２２となるｎ−Ａｌ0.5
Ｉｎ0.5Ｐ層の（１００）面上に形成して、酸化膜の形
成を防止し、第２上クラッド層としてのｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐをエピタキシャル成長する際に
格子欠陥が発生するのを抑制し、かつ電流ブロック層２
２となるｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層の開口２４に面した
（１１１）Ａ面上に、第２バッファ層２６であるｐ−Ａ
ｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓ層を形成し、これらの上に第２上クラ
ッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
層を形成することにより、成長初期での格子欠陥の導入
を押さえ、第２上クラッド層２８となるｐ−（Ａｌ0.7
Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ層中の結晶欠陥を低減したもの
である。
【００５２】従って、赤色ＬＤ４６は赤色ＬＤ１０より
一層レーザの信頼性が高く、歩留まりが高い構成とする
ことができる。実施の形態２及び３において、キャップ
層４２の導電型をｎ型としたが、ｐ型や高抵抗であって
もよく、同様の効果を奏する。また上記の実施の形態に
おいて、クラッド層の組成が異なってもよいことは言う
までもない。
一層レーザの信頼性が高く、歩留まりが高い構成とする
ことができる。実施の形態２及び３において、キャップ
層４２の導電型をｎ型としたが、ｐ型や高抵抗であって
もよく、同様の効果を奏する。また上記の実施の形態に
おいて、クラッド層の組成が異なってもよいことは言う
までもない。
【００５３】
【発明の効果】この発明に係る半導体レーザ装置及びそ
の製造方法は以上に説明したような構成または工程を備
えているので、以下のような効果を有する。この発明に
係る半導体レーザ装置においては、第１導電型の半導体
基板と、この半導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合
物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層と、この
第１クラッド層の上に配設され、第１クラッド層よりも
バンドギャップが小さいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る活性層と、この活性層の上に配設され、活性層よりも
バンドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る第２導電型の第１の第２クラッド層と、この第１の第
２クラッド層の上に配設されるとともに、活性層よりも
バンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
り、電流経路となる帯状の開口を有した第１導電型の電
流ブロック層と、この電流ブロック層の、開口に面した
表面上に配設され、活性層よりもバンドギャップが大き
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型のバッフ
ァ層と、このバッファ層を介して、電流ブロック層及び
開口に対向する第１の第２クラッド層の上に配設され
た、活性層よりもバンドギャップの大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層
と、を備えたもので、開口に面した電流ブロック層の表
面上にバッファ層を介して配設された第２の第２クラッ
ド層の格子欠陥を少なくすることができる。また第１の
第２クラッド層から活性層への第２導電型のドーパント
の拡散を抑制することができ、電流−光出力特性の温度
特性の劣化を少なくすることができ、延いては半導体レ
ーザ装置の信頼性を高めることができる。
の製造方法は以上に説明したような構成または工程を備
えているので、以下のような効果を有する。この発明に
係る半導体レーザ装置においては、第１導電型の半導体
基板と、この半導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合
物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層と、この
第１クラッド層の上に配設され、第１クラッド層よりも
バンドギャップが小さいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る活性層と、この活性層の上に配設され、活性層よりも
バンドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る第２導電型の第１の第２クラッド層と、この第１の第
２クラッド層の上に配設されるとともに、活性層よりも
バンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
り、電流経路となる帯状の開口を有した第１導電型の電
流ブロック層と、この電流ブロック層の、開口に面した
表面上に配設され、活性層よりもバンドギャップが大き
いIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型のバッフ
ァ層と、このバッファ層を介して、電流ブロック層及び
開口に対向する第１の第２クラッド層の上に配設され
た、活性層よりもバンドギャップの大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラッド層
と、を備えたもので、開口に面した電流ブロック層の表
面上にバッファ層を介して配設された第２の第２クラッ
ド層の格子欠陥を少なくすることができる。また第１の
第２クラッド層から活性層への第２導電型のドーパント
の拡散を抑制することができ、電流−光出力特性の温度
特性の劣化を少なくすることができ、延いては半導体レ
ーザ装置の信頼性を高めることができる。
【００５４】さらに、電流ブロック層をＡｌＩｎＰ系材
料、バッファ層をＡｌＧａＡｓ系材料で、そして第２の
第２クラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料としたもので、
電流ブロック層の表面上にバッファ層を介して配設され
た第２の第２クラッド層の格子欠陥を効果的に少なくす
ることができる。延いては赤色ＬＤを備えた半導体レー
ザ装置の信頼性を高めることができる。
料、バッファ層をＡｌＧａＡｓ系材料で、そして第２の
第２クラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料としたもので、
電流ブロック層の表面上にバッファ層を介して配設され
た第２の第２クラッド層の格子欠陥を効果的に少なくす
ることができる。延いては赤色ＬＤを備えた半導体レー
ザ装置の信頼性を高めることができる。
【００５５】さらに、開口に面した表面を除く電流ブロ
ック層の表面と第２の第２クラッド層との間に、ＧａＩ
ｎＰ系材料からなる保護層をさらに配設したもので、開
口に面した表面を除く電流ブロック層の主表面上におい
ても、材料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料か
らなる第２の第２クラッド層に格子欠陥が発生する危険
度をより少なくすることができる。延いては歩留まりの
高い赤色ＬＤを備えた半導体レーザ装置を構成すること
ができる。
ック層の表面と第２の第２クラッド層との間に、ＧａＩ
ｎＰ系材料からなる保護層をさらに配設したもので、開
口に面した表面を除く電流ブロック層の主表面上におい
ても、材料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料か
らなる第２の第２クラッド層に格子欠陥が発生する危険
度をより少なくすることができる。延いては歩留まりの
高い赤色ＬＤを備えた半導体レーザ装置を構成すること
ができる。
【００５６】また、第１導電型の半導体基板と、この半
導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体からな
る第１導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層
の上に配設され、第１クラッド層よりもバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、こ
の活性層の上に配設され、活性層よりもバンドギャップ
の大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
第１の第２クラッド層と、この第１の第２クラッド層の
上に配設されるとともに、活性層よりもバンドギャップ
が大きいＡｌＩｎＰ系材料からなり、電流経路となる帯
状の開口を有した第１導電型の電流ブロック層と、この
電流ブロック層の、開口に面した表面を除く表面上に配
設された、ＧａＩｎＰ系材料からなる保護層と、この保
護層を介して、電流ブロック層および開口に対向する第
１の第２クラッド層の上に配設された、活性層よりもバ
ンドギャップの大きいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２導電型の第２の第２クラッド層と、を備えたもので、
Ａｌを含まないＧａＩｎＰ系材料でＡｌＩｎＰ系材料の
電流ブロック層を保護し、酸化膜の少ない結晶面上に材
料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２の第２クラッド層を配設し、格子欠陥が発生する危険
度をより少なくすることができる。延いては赤色ＬＤを
備えた半導体レーザ装置の信頼性を高めることができ
る。
導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体からな
る第１導電型の第１クラッド層と、この第１クラッド層
の上に配設され、第１クラッド層よりもバンドギャップ
が小さいIII−Ｖ族化合物半導体からなる活性層と、こ
の活性層の上に配設され、活性層よりもバンドギャップ
の大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の
第１の第２クラッド層と、この第１の第２クラッド層の
上に配設されるとともに、活性層よりもバンドギャップ
が大きいＡｌＩｎＰ系材料からなり、電流経路となる帯
状の開口を有した第１導電型の電流ブロック層と、この
電流ブロック層の、開口に面した表面を除く表面上に配
設された、ＧａＩｎＰ系材料からなる保護層と、この保
護層を介して、電流ブロック層および開口に対向する第
１の第２クラッド層の上に配設された、活性層よりもバ
ンドギャップの大きいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２導電型の第２の第２クラッド層と、を備えたもので、
Ａｌを含まないＧａＩｎＰ系材料でＡｌＩｎＰ系材料の
電流ブロック層を保護し、酸化膜の少ない結晶面上に材
料の組成のずれやすいＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる第
２の第２クラッド層を配設し、格子欠陥が発生する危険
度をより少なくすることができる。延いては赤色ＬＤを
備えた半導体レーザ装置の信頼性を高めることができ
る。
【００５７】またこの発明に係る半導体レーザ装置の製
造方法は、第１導電型の半導体基板上に、III−Ｖ族化
合物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層、この
第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ
族化合物半導体からなる活性層、この活性層よりもバン
ドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第
２導電型の第１の第２クラッド層、およびこの第１の第
２クラッド層の上に配設され、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電
型の電流ブロック層を順次積層する工程と、電流ブロッ
ク層を貫通する帯状の開口を形成する工程と、開口に面
した電流ブロック層表面上に、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電
型のバッファ層を形成する工程と、バッファ層を介して
電流ブロック層と開口に対向した第１の第２クラッド層
との上に、活性層よりもバンドギャップの大きいIII−
Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラ
ッド層を形成する工程と、を含むもので、開口に面した
電流ブロック層表面上にバッファ層を介して、通常の基
板温度でありながら格子欠陥の少ない第２の第２クラッ
ド層を結晶成長させることができる。また基板温度が通
常の温度であるので、結晶成長の際に第１の第２クラッ
ド層から活性層への第２導電型のドーパントの拡散を少
なくすることができる。従って、電流−光出力特性の温
度特性の劣化が少なく信頼性が高い半導体レーザ装置を
簡単な工程で製造することができ、延いてはレーザ特性
のよい半導体レーザ装置を安価に提供することができ
る。
造方法は、第１導電型の半導体基板上に、III−Ｖ族化
合物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層、この
第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ
族化合物半導体からなる活性層、この活性層よりもバン
ドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第
２導電型の第１の第２クラッド層、およびこの第１の第
２クラッド層の上に配設され、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第１導電
型の電流ブロック層を順次積層する工程と、電流ブロッ
ク層を貫通する帯状の開口を形成する工程と、開口に面
した電流ブロック層表面上に、活性層よりもバンドギャ
ップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電
型のバッファ層を形成する工程と、バッファ層を介して
電流ブロック層と開口に対向した第１の第２クラッド層
との上に、活性層よりもバンドギャップの大きいIII−
Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラ
ッド層を形成する工程と、を含むもので、開口に面した
電流ブロック層表面上にバッファ層を介して、通常の基
板温度でありながら格子欠陥の少ない第２の第２クラッ
ド層を結晶成長させることができる。また基板温度が通
常の温度であるので、結晶成長の際に第１の第２クラッ
ド層から活性層への第２導電型のドーパントの拡散を少
なくすることができる。従って、電流−光出力特性の温
度特性の劣化が少なく信頼性が高い半導体レーザ装置を
簡単な工程で製造することができ、延いてはレーザ特性
のよい半導体レーザ装置を安価に提供することができ
る。
【図１】 この発明に係る赤色ＬＤの断面図である。
【図２】 この発明に係る活性層のＭＱＷ構造を示す断
面図である。
面図である。
【図３】 この発明に係る活性層のＭＱＷのエネルギー
バンドを示す模式図である。
バンドを示す模式図である。
【図４】 この発明に係る赤色ＬＤの製造工程において
示した赤色ＬＤの断面図である。
示した赤色ＬＤの断面図である。
【図５】 この発明に係る赤色ＬＤの製造工程において
示した赤色ＬＤの断面図である。
示した赤色ＬＤの断面図である。
【図６】 この発明に係る赤色ＬＤの製造工程において
示した赤色ＬＤの断面図である。
示した赤色ＬＤの断面図である。
【図７】 従来の赤色ＬＤの透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）
写真を示す図である。
写真を示す図である。
【図８】 この発明に係る赤色ＬＤの透過電子顕微鏡
（ＴＥＭ）写真を示す図である。
（ＴＥＭ）写真を示す図である。
【図９】 この発明に係る赤色ＬＤの断面図である。
【図１０】 この発明に係る赤色ＬＤの製造工程におい
て示した赤色ＬＤの断面図である。
て示した赤色ＬＤの断面図である。
【図１１】 この発明に係る赤色ＬＤの製造工程におい
て示した赤色ＬＤの断面図である。
て示した赤色ＬＤの断面図である。
【図１２】 この発明に係る赤色ＬＤの製造工程におい
て示した赤色ＬＤの断面図である。
て示した赤色ＬＤの断面図である。
【図１３】 この発明に係る赤色ＬＤの断面図である。
【図１４】 従来のＳＡＳ型の赤色半導体レーザダイオ
ードの断面図である。
ードの断面図である。
【図１５】 一つの製造工程において示した従来の赤色
ＬＤの断面図である。
ＬＤの断面図である。
【図１６】 一つの製造工程において示した従来の赤色
ＬＤの断面図である。
ＬＤの断面図である。
【図１７】 一つの製造工程において示した従来の赤色
ＬＤの断面図である。
ＬＤの断面図である。
１２ 半導体基板、 １６ 下クラッド層、 １８
活性層、 ２０第１上クラッド層、 ２２ 電流
ブロック層、 ２６ バッファ層、 ２８ 第２上
クラッド層、 ４２ キャップ層。
活性層、 ２０第１上クラッド層、 ２２ 電流
ブロック層、 ２６ バッファ層、 ２８ 第２上
クラッド層、 ４２ キャップ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA21 AA74 BA04 CA14 CB02 CB07 DA05 DA22 EA23 EA28
Claims (5)
- 【請求項１】 第１導電型の半導体基板と、 この半導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体
からなる第１導電型の第１クラッド層と、 この第１クラッド層の上に配設され、上記第１クラッド
層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ族化合物半導
体からなる活性層と、 この活性層の上に配設され、上記活性層よりもバンドギ
ャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導
電型の第１の第２クラッド層と、 この第１の第２クラッド層の上に配設されるとともに、
上記活性層よりもバンドギャップが大きいIII−Ｖ族化
合物半導体からなり、電流経路となる帯状の開口を有し
た第１導電型の電流ブロック層と、 この電流ブロック層の、上記開口に面した表面上に配設
され、上記活性層よりもバンドギャップが大きいIII−
Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型のバッファ層と、 このバッファ層を介して、上記電流ブロック層及び上記
開口に対向する上記第１の第２クラッド層の上に配設さ
れた、上記活性層よりもバンドギャップの大きいIII−
Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第２の第２クラ
ッド層と、を備えた半導体レーザ装置。 - 【請求項２】 電流ブロック層がＡｌＩｎＰ系材料、バ
ッファ層がＡｌＧａＡｓ系材料で、そして第２の第２ク
ラッド層がＡｌＧａＩｎＰ系材料であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項３】 開口に面した表面を除く電流ブロック層
の表面と第２の第２クラッド層との間に、ＧａＩｎＰ系
材料からなる保護層がさらに配設されたことを特徴とす
る請求項２記載の半導体レーザ装置。 - 【請求項４】 第１導電型の半導体基板と、 この半導体基板上に配設され、III−Ｖ族化合物半導体
からなる第１導電型の第１クラッド層と、 この第１クラッド層の上に配設され、上記第１クラッド
層よりもバンドギャップが小さいIII−Ｖ族化合物半導
体からなる活性層と、 この活性層の上に配設され、上記活性層よりもバンドギ
ャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導
電型の第１の第２クラッド層と、 この第１の第２クラッド層の上に配設されるとともに、
上記活性層よりもバンドギャップが大きいＡｌＩｎＰ系
材料からなり、電流経路となる帯状の開口を有した第１
導電型の電流ブロック層と、 この電流ブロック層の、上記開口に面した表面を除く表
面上に配設された、ＧａＩｎＰ系材料からなる保護層
と、 この保護層を介して、上記電流ブロック層および上記開
口に対向する上記第１の第２クラッド層の上に配設され
た、上記活性層よりもバンドギャップの大きいＡｌＧａ
ＩｎＰ系材料からなる第２導電型の第２の第２クラッド
層と、 を備えた半導体レーザ装置。 - 【請求項５】 第１導電型の半導体基板上に、III−Ｖ
族化合物半導体からなる第１導電型の第１クラッド層、
この第１クラッド層よりもバンドギャップが小さいIII
−Ｖ族化合物半導体からなる活性層、この活性層よりも
バンドギャップの大きいIII−Ｖ族化合物半導体からな
る第２導電型の第１の第２クラッド層、およびこの第１
の第２クラッド層の上に配設され、活性層よりもバンド
ギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第１
導電型の電流ブロック層を順次積層する工程と、 電流ブロック層を貫通する帯状の開口を形成する工程
と、 開口に面した電流ブロック層表面上に、活性層よりもバ
ンドギャップが大きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる
第２導電型のバッファ層を形成する工程と、 バッファ層を介して、活性層よりもバンドギャップの大
きいIII−Ｖ族化合物半導体からなる第２導電型の第２
の第２クラッド層を、電流ブロック層と上記開口に対向
した上記第１の第２クラッド層との上に形成する工程
と、を含む半導体レーザ装置の製造方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP2000330117A JP2002134838A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
| US09/828,218 US6414977B1 (en) | 2000-10-30 | 2001-04-09 | Semiconductor laser device |
| TW090114285A TW507406B (en) | 2000-10-30 | 2001-06-13 | Semiconductor laser device and process for manufacturing the same |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000330117A Pending JP2002134838A (ja) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | 半導体レーザ装置及びその製造方法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP2002134838A (ja) |
| TW (1) | TW507406B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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