JP2003289176A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ側クラッド層の厚さを良好な光学特性を得
るのに必要な値に保持しつつ、動作電圧を低減すること
ができる半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との間
に活性層がはさまれた構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子、例えば半導
体レーザにおいて、ｐ側クラッド層を活性層７側から順
にアンドープまたはｎ型の第１の層９とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層１２とにより構成する。第１
の層９の厚さは５０ｎｍ以上とする。ｐ型の第２の層１
２中にはこれよりバンドギャップが大きいｐ型の第３の
層１１を電子ブロック層として挿入する。
るのに必要な値に保持しつつ、動作電圧を低減すること
ができる半導体発光素子を提供する。 【解決手段】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との間
に活性層がはさまれた構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子、例えば半導
体レーザにおいて、ｐ側クラッド層を活性層７側から順
にアンドープまたはｎ型の第１の層９とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層１２とにより構成する。第１
の層９の厚さは５０ｎｍ以上とする。ｐ型の第２の層１
２中にはこれよりバンドギャップが大きいｐ型の第３の
層１１を電子ブロック層として挿入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
およびその製造方法に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオード
に適用して好適なものである。
およびその製造方法に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオード
に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化に必要であ
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われ、すでに実用化されている。
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われ、すでに実用化されている。
【０００３】これまでに報告されている半導体レーザに
おいては、ｐ型クラッド層側の活性層の直上にｐ型Ａｌ
ＧａＮからなる電子ブロック層（キャップ層ともいう）
が設けられている（例えば、特開平９−２１９５５６号
公報）。このｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層を用いた従
来の半導体レーザの一例のエネルギーバンド、特にその
伝導帯を図１５に示す。図１５において、Ｅc は伝導帯
の下端のエネルギーを示す。この半導体レーザにおいて
は、このｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層が特に高温、高
電流駆動時においても電子のオーバーフローを抑制し、
かつ、活性層からのＩｎの脱離を防ぐと考えられてい
る。
おいては、ｐ型クラッド層側の活性層の直上にｐ型Ａｌ
ＧａＮからなる電子ブロック層（キャップ層ともいう）
が設けられている（例えば、特開平９−２１９５５６号
公報）。このｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層を用いた従
来の半導体レーザの一例のエネルギーバンド、特にその
伝導帯を図１５に示す。図１５において、Ｅc は伝導帯
の下端のエネルギーを示す。この半導体レーザにおいて
は、このｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層が特に高温、高
電流駆動時においても電子のオーバーフローを抑制し、
かつ、活性層からのＩｎの脱離を防ぐと考えられてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層は一般に厚さが０．５〜０．６μｍ程度、Ａｌ組成
比が０．０６程度であるところ、その比抵抗が３〜４Ω
ｃｍと高いため、動作時にこのｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層の抵抗により大きな電圧降下が発生し、動作電圧を５
Ｖ以下にすることは困難であった。動作電圧を下げるた
めにはｐ型クラッド層の厚さを減少させればよいが、こ
のようにすると光の閉じ込めが不十分となり、良好な遠
視野像（far field pattern,ＦＦＰ) を得ることができ
ないなどの問題を生じるため、有効な対策とは言い難
い。また、ｐ型層はｐ型不純物としてＭｇを大量に含有
しており、光の吸収係数が高いため、活性層近くにｐ型
層が存在すると、内部吸収損失が増加し、レーザ特性を
低下させる。
従来の半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層は一般に厚さが０．５〜０．６μｍ程度、Ａｌ組成
比が０．０６程度であるところ、その比抵抗が３〜４Ω
ｃｍと高いため、動作時にこのｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層の抵抗により大きな電圧降下が発生し、動作電圧を５
Ｖ以下にすることは困難であった。動作電圧を下げるた
めにはｐ型クラッド層の厚さを減少させればよいが、こ
のようにすると光の閉じ込めが不十分となり、良好な遠
視野像（far field pattern,ＦＦＰ) を得ることができ
ないなどの問題を生じるため、有効な対策とは言い難
い。また、ｐ型層はｐ型不純物としてＭｇを大量に含有
しており、光の吸収係数が高いため、活性層近くにｐ型
層が存在すると、内部吸収損失が増加し、レーザ特性を
低下させる。
【０００５】したがって、この発明が解決しようとする
課題は、ｐ側クラッド層の厚さを良好な光学特性を得る
のに必要かつ十分な値に保持しつつ、活性層とｐ型層と
の間の距離を適切に設計することで動作電圧の低減を図
ることができるとともに、良好な特性を有する半導体発
光素子およびそのような半導体発光素子を容易に製造す
ることができる半導体発光素子の製造方法を提供するこ
とにある。この発明の上記課題およびその他の課題は、
添付図面を参照した本明細書の以下の記述により明らか
となるであろう。
課題は、ｐ側クラッド層の厚さを良好な光学特性を得る
のに必要かつ十分な値に保持しつつ、活性層とｐ型層と
の間の距離を適切に設計することで動作電圧の低減を図
ることができるとともに、良好な特性を有する半導体発
光素子およびそのような半導体発光素子を容易に製造す
ることができる半導体発光素子の製造方法を提供するこ
とにある。この発明の上記課題およびその他の課題は、
添付図面を参照した本明細書の以下の記述により明らか
となるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第１の発明は、ｎ側クラッド層とｐ側ク
ラッド層との間に活性層がはさまれた構造を有する、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素
子において、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンド
ープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされた
ｐ型の第２の層とからなり、かつ、第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有すること
を特徴とするものである。
に、この発明の第１の発明は、ｎ側クラッド層とｐ側ク
ラッド層との間に活性層がはさまれた構造を有する、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素
子において、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンド
ープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされた
ｐ型の第２の層とからなり、かつ、第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有すること
を特徴とするものである。
【０００７】この半導体発光素子は、典型的にはＳＣＨ
（Separate Confinement Heterostructure）構造を有す
る。すなわち、ｎ側クラッド層と活性層との間にｎ側光
導波層が設けられ、ｐ側クラッド層と活性層との間にｐ
側光導波層が設けられる。
（Separate Confinement Heterostructure）構造を有す
る。すなわち、ｎ側クラッド層と活性層との間にｎ側光
導波層が設けられ、ｐ側クラッド層と活性層との間にｐ
側光導波層が設けられる。
【０００８】ｐ側クラッド層の全体の厚さは、一般には
５００〜６００ｎｍあれば足りる。ｐ側クラッド層のｐ
型の第２の層の厚さは一般的には０ｎｍより大きく、５
５０ｎｍ以下あるいは４５０ｎｍ以下であるが、典型的
には３９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、より典型的には４
００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下である。一方、ｐ側クラッ
ド層のアンドープの第１の層（この場合、ｎ- 型を呈
し、比抵抗は一般にｐ型層に比べて数分の１から１桁程
度低い）の厚さは、一般には０ｎｍより大きく、５００
ｎｍ以下であるが、ｐ側クラッド層の抵抗の低減を十分
に図る観点より、好適には５０ｎｍ以上、より好適には
７０ｎｍ以上、更に好適には９０ｎｍ以上に選ばれ、一
方、典型的には４００ｎｍ以下あるいは３００ｎｍ以下
あるいは２００ｎｍ以下に選ばれ、これらの上限および
下限を任意に組み合わせた範囲であってよい。この第１
の層の厚さは、一つの典型的な例では７０ｎｍ以上１３
０ｎｍ以下であり、更に典型的な例では９０ｎｍ以上１
１０ｎｍ以下に選ばれる。これらのアンドープまたはｎ
型の第１の層およびｐ型の第２の層は、必要な光学特
性、例えば十分に高い光閉じ込め係数Γが得られて良好
なＦＦＰなどが得られる限り、互いに同じ材料からなる
ものであっても、互いに異なる材料からなるものであっ
てもよい。前者の例としては、第１の層および第２の層
の材料ともＡｌＧａＮを用いる場合が挙げられ、後者の
例としては、第２の層の材料としてＡｌＧａＮを用い、
第１の層の材料としてＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮなどを用いる場合が挙げられる。第１の層および第
２の層は互いに直接接する場合のほか、何らかの機能を
有する他の層を介して間接的に接する場合もありうる。
５００〜６００ｎｍあれば足りる。ｐ側クラッド層のｐ
型の第２の層の厚さは一般的には０ｎｍより大きく、５
５０ｎｍ以下あるいは４５０ｎｍ以下であるが、典型的
には３９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、より典型的には４
００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下である。一方、ｐ側クラッ
ド層のアンドープの第１の層（この場合、ｎ- 型を呈
し、比抵抗は一般にｐ型層に比べて数分の１から１桁程
度低い）の厚さは、一般には０ｎｍより大きく、５００
ｎｍ以下であるが、ｐ側クラッド層の抵抗の低減を十分
に図る観点より、好適には５０ｎｍ以上、より好適には
７０ｎｍ以上、更に好適には９０ｎｍ以上に選ばれ、一
方、典型的には４００ｎｍ以下あるいは３００ｎｍ以下
あるいは２００ｎｍ以下に選ばれ、これらの上限および
下限を任意に組み合わせた範囲であってよい。この第１
の層の厚さは、一つの典型的な例では７０ｎｍ以上１３
０ｎｍ以下であり、更に典型的な例では９０ｎｍ以上１
１０ｎｍ以下に選ばれる。これらのアンドープまたはｎ
型の第１の層およびｐ型の第２の層は、必要な光学特
性、例えば十分に高い光閉じ込め係数Γが得られて良好
なＦＦＰなどが得られる限り、互いに同じ材料からなる
ものであっても、互いに異なる材料からなるものであっ
てもよい。前者の例としては、第１の層および第２の層
の材料ともＡｌＧａＮを用いる場合が挙げられ、後者の
例としては、第２の層の材料としてＡｌＧａＮを用い、
第１の層の材料としてＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮなどを用いる場合が挙げられる。第１の層および第
２の層は互いに直接接する場合のほか、何らかの機能を
有する他の層を介して間接的に接する場合もありうる。
【０００９】また、ｎ側光導波層およびｐ側光導波層が
設けられる場合、それらの厚さは一般的には０ｎｍより
大きく、１５０ｎｍ以下である。
設けられる場合、それらの厚さは一般的には０ｎｍより
大きく、１５０ｎｍ以下である。
【００１０】ｐ側クラッド層のアンドープまたはｎ型の
第１の層は、半導体発光素子の動作時にｐ側電極側から
注入される正孔をトンネル効果により活性層に到達しや
すくして注入効率を高くするとともに、ヘテロ界面の導
入により、第２の層のｐ型不純物として通常用いられる
Ｍｇが活性層側に拡散するのを抑制して活性層の劣化を
防止する観点より、好適には超格子構造とする。一つの
典型的な例においてはｐ側クラッド層全体を超格子構造
とする。
第１の層は、半導体発光素子の動作時にｐ側電極側から
注入される正孔をトンネル効果により活性層に到達しや
すくして注入効率を高くするとともに、ヘテロ界面の導
入により、第２の層のｐ型不純物として通常用いられる
Ｍｇが活性層側に拡散するのを抑制して活性層の劣化を
防止する観点より、好適には超格子構造とする。一つの
典型的な例においてはｐ側クラッド層全体を超格子構造
とする。
【００１１】ｐ型の第２の層に存在する第３の層は、一
般的にはＡｌおよびＧａを含むｐ型の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体からなり、より具体的には、例えばｐ
型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０＜ｘ＜１）からなり、
活性層に注入される電子のオーバフローを効果的に抑制
する観点からは、好適にはｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただ
し、０．１５≦ｘ＜１）からなる。
般的にはＡｌおよびＧａを含むｐ型の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体からなり、より具体的には、例えばｐ
型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０＜ｘ＜１）からなり、
活性層に注入される電子のオーバフローを効果的に抑制
する観点からは、好適にはｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただ
し、０．１５≦ｘ＜１）からなる。
【００１２】また、ｐ型の第２の層のｐ型不純物として
通常用いられるＭｇが活性層に拡散することによる活性
層の劣化を防止する観点からは、活性層とｐ側クラッド
層のｐ型の第２の層との間の距離は、好適には２０ｎｍ
以上、より好適には５０ｎｍ以上、更に好適には１００
ｎｍ以上に選ばれる。また、最近の報告によれば、Ｇａ
Ｎにおける正孔の拡散距離は約０．２８μｍ（２８０ｎ
ｍ）であり、これを考慮すると、電子との再結合の確率
を低くし、活性層への正孔の注入効率を高くするために
は、活性層とｐ側クラッド層のｐ型の第２の層との間の
距離は、この拡散距離以下にすることが望ましい。
通常用いられるＭｇが活性層に拡散することによる活性
層の劣化を防止する観点からは、活性層とｐ側クラッド
層のｐ型の第２の層との間の距離は、好適には２０ｎｍ
以上、より好適には５０ｎｍ以上、更に好適には１００
ｎｍ以上に選ばれる。また、最近の報告によれば、Ｇａ
Ｎにおける正孔の拡散距離は約０．２８μｍ（２８０ｎ
ｍ）であり、これを考慮すると、電子との再結合の確率
を低くし、活性層への正孔の注入効率を高くするために
は、活性層とｐ側クラッド層のｐ型の第２の層との間の
距離は、この拡散距離以下にすることが望ましい。
【００１３】一方、ｐ側クラッド層のｐ型の第２の層か
ら活性層へのｐ型不純物、例えばＭｇの拡散を抑制して
活性層の劣化を防止する観点からは、好適には、活性層
とｐ側クラッド層の第２の層との間に、バンドギャップ
または格子定数が互いに異なる層の組み合わせが少なく
とも１組以上存在するようにし、あるいは、互いに原子
組成比が異なる層からなる超格子構造が少なくとも１層
以上存在するようにし、これを格子歪み層としてＭｇの
拡散を防止するようにする。
ら活性層へのｐ型不純物、例えばＭｇの拡散を抑制して
活性層の劣化を防止する観点からは、好適には、活性層
とｐ側クラッド層の第２の層との間に、バンドギャップ
または格子定数が互いに異なる層の組み合わせが少なく
とも１組以上存在するようにし、あるいは、互いに原子
組成比が異なる層からなる超格子構造が少なくとも１層
以上存在するようにし、これを格子歪み層としてＭｇの
拡散を防止するようにする。
【００１４】ｐ側クラッド層の第１の層は、典型的な一
つの例では、ＡｌＧａＮからなり、特に、しきい値電流
密度Ｊthの上昇を抑えつつ、特性温度Ｔ0 の向上を図る
観点からは、好適には、Ａｌ組成比が０．０４以下に選
ばれたＡｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０＜ｙ≦０．０４）
からなる。典型的には、活性層の障壁層を構成する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体はＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（た
だし、０＜ｘ＜１）であり、活性層の井戸層を構成する
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体はＩｎy Ｇａ1-y Ｎ
（ただし、０＜ｙ＜１かつｙ＞ｘ）である。
つの例では、ＡｌＧａＮからなり、特に、しきい値電流
密度Ｊthの上昇を抑えつつ、特性温度Ｔ0 の向上を図る
観点からは、好適には、Ａｌ組成比が０．０４以下に選
ばれたＡｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０＜ｙ≦０．０４）
からなる。典型的には、活性層の障壁層を構成する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体はＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（た
だし、０＜ｘ＜１）であり、活性層の井戸層を構成する
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体はＩｎy Ｇａ1-y Ｎ
（ただし、０＜ｙ＜１かつｙ＞ｘ）である。
【００１５】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、一
般的には、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群より選
ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なくともＮ
を含み、場合によって更にＡｓまたはＰを含むＶ族元素
とからなる。言い換えると、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体は、一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎ
z Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ
＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には
ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）か
らなり、典型的にはＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎ z Ｎ（ただ
し、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉ
ｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎ
Ｎなどである。
般的には、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群より選
ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なくともＮ
を含み、場合によって更にＡｓまたはＰを含むＶ族元素
とからなる。言い換えると、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体は、一般的には、ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎ
z Ａｓu Ｎ1-u-v Ｐv （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｘ＋ｙ
＋ｚ＜１、０≦ｕ＋ｖ＜１）からなり、より具体的には
ＡｌX Ｂy Ｇａ1-x-y-z Ｉｎz Ｎ（ただし、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、０≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１）か
らなり、典型的にはＡｌX Ｇａ1-x-z Ｉｎ z Ｎ（ただ
し、０≦ｘ≦１、０≦ｚ≦１）からなる。窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉ
ｎＮ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＩｎ
Ｎなどである。
【００１６】この発明の第２の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を有
する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体発光素子において、ｐ側クラッド層が活性層側から順
にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドー
プされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第１の層の
厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とするものであ
る。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を有
する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体発光素子において、ｐ側クラッド層が活性層側から順
にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドー
プされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第１の層の
厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とするものであ
る。
【００１７】この発明の第２の発明においては、その性
質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したこと
が成立する。
質に反しない限り、第１の発明に関連して説明したこと
が成立する。
【００１８】この発明の第３の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を有
する半導体発光素子において、ｐ側クラッド層が活性層
側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純
物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第
１の層の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とするも
のである。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を有
する半導体発光素子において、ｐ側クラッド層が活性層
側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純
物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第
１の層の厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とするも
のである。
【００１９】ここで、この半導体発光素子は、基本的に
はどのような半導体を用いたものであってもよく、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたもののほか、Ａ
ｌＧａＡｓ系半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＩｎＧ
ａＡｓＰ系半導体、ＧａＩｎＮＡｓ系半導体などの各種
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体や、ＺｎＳｅ系半導体など
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、更にはダイヤモンドなど
を用いたものなどであってもよい。この発明の第３の発
明においては、その性質に反しない限り、第１の発明に
関連して説明したことが成立する。
はどのような半導体を用いたものであってもよく、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたもののほか、Ａ
ｌＧａＡｓ系半導体、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体、ＩｎＧ
ａＡｓＰ系半導体、ＧａＩｎＮＡｓ系半導体などの各種
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体や、ＺｎＳｅ系半導体など
のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体、更にはダイヤモンドなど
を用いたものなどであってもよい。この発明の第３の発
明においては、その性質に反しない限り、第１の発明に
関連して説明したことが成立する。
【００２０】この発明の第４の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
かつ、第２の層がこの第２の層よりバンドギャップが大
きい第３の層を有し、リッジの両側の部分におけるｐ型
層の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴
とするものである。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
かつ、第２の層がこの第２の層よりバンドギャップが大
きい第３の層を有し、リッジの両側の部分におけるｐ型
層の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴
とするものである。
【００２１】この発明の第５の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
かつ、第２の層がこの第２の層よりバンドギャップが大
きい第３の層を有し、リッジの両側の部分の底面が、第
１の層と第２の層との界面より深い所に位置しているこ
とを特徴とするものである。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
かつ、第２の層がこの第２の層よりバンドギャップが大
きい第３の層を有し、リッジの両側の部分の底面が、第
１の層と第２の層との界面より深い所に位置しているこ
とを特徴とするものである。
【００２２】この発明の第６の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ以上
１００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ以上
１００ｎｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２３】この発明の第７の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の層との
界面より深い所に位置していることを特徴とするもので
ある。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子において、ｐ側クラッド層
が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１の層と
ｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とからなり、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の層との
界面より深い所に位置していることを特徴とするもので
ある。
【００２４】この発明の第８の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｐ側ク
ラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第
１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とか
らなり、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とするもので
ある。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｐ側ク
ラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第
１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とか
らなり、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とするもので
ある。
【００２５】この発明の第９の発明は、ｎ側クラッド層
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｐ側ク
ラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第
１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とか
らなり、リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２
の層との界面より深い所に位置していることを特徴とす
るものである。
とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造およ
びリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｐ側ク
ラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第
１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とか
らなり、リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２
の層との界面より深い所に位置していることを特徴とす
るものである。
【００２６】この発明の第４、第６および第８の発明に
おいては、リッジの内部に含まれるｐ型の第２の層の厚
さをできるだけ小さくして注入電流がリッジの外部に漏
れ出るのをより効果的に防止するなどの観点より、好適
には、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さを０ｎ
ｍ以上５０ｎｍ以下にする。すなわち、半導体発光素子
の動作温度が上昇してｐ型の第２の層中のｐ型不純物、
例えばＭｇの活性化率が高まり、この第２の層が低抵抗
化しても、このｐ型の第２の層の大半がリッジ内に収ま
っているので、リッジの外部に漏れ出る電流を大幅に低
減することができる。これは特に、半導体レーザの特性
温度Ｔ0 の向上に資するものである。また、この発明の
第５、第７および第９の発明においては、典型的には、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層中に位置するよ
うにする。この発明の第４〜第９の発明においては、そ
の性質に反しない限り、第１〜第３の発明に関連して説
明したことが成立する。
おいては、リッジの内部に含まれるｐ型の第２の層の厚
さをできるだけ小さくして注入電流がリッジの外部に漏
れ出るのをより効果的に防止するなどの観点より、好適
には、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さを０ｎ
ｍ以上５０ｎｍ以下にする。すなわち、半導体発光素子
の動作温度が上昇してｐ型の第２の層中のｐ型不純物、
例えばＭｇの活性化率が高まり、この第２の層が低抵抗
化しても、このｐ型の第２の層の大半がリッジ内に収ま
っているので、リッジの外部に漏れ出る電流を大幅に低
減することができる。これは特に、半導体レーザの特性
温度Ｔ0 の向上に資するものである。また、この発明の
第５、第７および第９の発明においては、典型的には、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層中に位置するよ
うにする。この発明の第４〜第９の発明においては、そ
の性質に反しない限り、第１〜第３の発明に関連して説
明したことが成立する。
【００２７】この発明の第１０の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有し、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンドープま
たはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の
第２の層とからなり、かつ、第２の層がこの第２の層よ
りバンドギャップが大きい第３の層を有する、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製
造方法であって、活性層から第３の層までの成長を、実
質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス
雰囲気中で行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有し、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンドープま
たはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の
第２の層とからなり、かつ、第２の層がこの第２の層よ
りバンドギャップが大きい第３の層を有する、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製
造方法であって、活性層から第３の層までの成長を、実
質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス
雰囲気中で行うようにしたことを特徴とするものであ
る。
【００２８】この発明の第１１の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有し、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンドープま
たはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の
第２の層とからなり、かつ、第１の層の厚さが５０ｎｍ
以上である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い
た半導体発光素子の製造方法であって、活性層からｐ側
クラッド層の第１の層までの成長を、実質的に水素を含
まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行う
ようにしたことを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有し、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンドープま
たはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の
第２の層とからなり、かつ、第１の層の厚さが５０ｎｍ
以上である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用い
た半導体発光素子の製造方法であって、活性層からｐ側
クラッド層の第１の層までの成長を、実質的に水素を含
まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行う
ようにしたことを特徴とするものである。
【００２９】この発明の第１２の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第２の層
がこの第２の層よりバンドギャップが大きい第３の層を
有し、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎ
ｍ以上１００ｎｍ以下である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法であっ
て、活性層から第３の層までの成長を、実質的に水素を
含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行
うようにしたことを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第２の層
がこの第２の層よりバンドギャップが大きい第３の層を
有し、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎ
ｍ以上１００ｎｍ以下である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法であっ
て、活性層から第３の層までの成長を、実質的に水素を
含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行
うようにしたことを特徴とするものである。
【００３０】この発明の第１３の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第２の層
がこの第２の層よりバンドギャップが大きい第３の層を
有し、リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の
層との界面より深い所に位置している、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
であって、活性層から第３の層までの成長を、実質的に
水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気
中で行うようにしたことを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、かつ、第２の層
がこの第２の層よりバンドギャップが大きい第３の層を
有し、リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の
層との界面より深い所に位置している、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
であって、活性層から第３の層までの成長を、実質的に
水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気
中で行うようにしたことを特徴とするものである。
【００３１】この発明の第１４の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、リッジの両側の
部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子の製造方法であって、活性層からｐ側クラ
ッド層の第１の層までの成長を、実質的に水素を含ま
ず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うよ
うにしたことを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、リッジの両側の
部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子の製造方法であって、活性層からｐ側クラ
ッド層の第１の層までの成長を、実質的に水素を含ま
ず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うよ
うにしたことを特徴とするものである。
【００３２】この発明の第１５の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、リッジの両側の
部分の底面が、第１の層と第２の層との界面より深い所
に位置している、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体発光素子の製造方法であって、活性層から
ｐ側クラッド層の第１の層までの成長を、実質的に水素
を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で
行うようにしたことを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有し、ｐ側クラッド層が活性層側から
順にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がド
ープされたｐ型の第２の層とからなり、リッジの両側の
部分の底面が、第１の層と第２の層との界面より深い所
に位置している、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体発光素子の製造方法であって、活性層から
ｐ側クラッド層の第１の層までの成長を、実質的に水素
を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で
行うようにしたことを特徴とするものである。
【００３３】この発明の第１０〜第１５の発明において
は、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説
明したことが成立する。
は、その性質に反しない限り、第１の発明に関連して説
明したことが成立する。
【００３４】この発明の第１６の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子において、活性層とこの活性層に最も近
い、ｐ型不純物がドープされたｐ型の層との間の距離が
５０ｎｍ以上であることを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子において、活性層とこの活性層に最も近
い、ｐ型不純物がドープされたｐ型の層との間の距離が
５０ｎｍ以上であることを特徴とするものである。
【００３５】この発明の第１６の発明においては、活性
層とこの活性層に最も近いｐ型の層との間の距離は、ｐ
型の層にドープされたｐ型不純物の拡散による活性層の
劣化をより効果的に防止する観点より、好適には６０ｎ
ｍ以上、より好適には１００ｎｍ以上とする。この活性
層とｐ型の層との間の距離は、ｐ型不純物の拡散による
活性層の劣化を防止するためには他に支障がない限りで
きるだけ大きくするのが望ましいが、一般的には５００
ｎｍ以下である。この活性層とｐ型の層との間の距離
は、典型的には５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より典型
的には１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。更に、内
部量子効率を高い値に維持したまま、内部損失を低く抑
える観点からは、活性層とｐ型の層との間の距離は、好
適には６５ｎｍ以上２３０ｎｍ以下、より好適には７０
ｎｍ以上１２５ｎｍ以下、更に好適には９０ｎｍ以上１
１０ｎｍ以下とする。活性層に最も近いｐ型の層は、例
えば、ｐ側クラッド層よりバンドギャップが大きいｐ型
の層であり、この発明の第１の発明における第３の層と
同じものである。典型的には、活性層とｐ型の層との間
にこれらの活性層およびｐ型の層と組成が異なる層が少
なくとも１層以上存在する。
層とこの活性層に最も近いｐ型の層との間の距離は、ｐ
型の層にドープされたｐ型不純物の拡散による活性層の
劣化をより効果的に防止する観点より、好適には６０ｎ
ｍ以上、より好適には１００ｎｍ以上とする。この活性
層とｐ型の層との間の距離は、ｐ型不純物の拡散による
活性層の劣化を防止するためには他に支障がない限りで
きるだけ大きくするのが望ましいが、一般的には５００
ｎｍ以下である。この活性層とｐ型の層との間の距離
は、典型的には５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より典型
的には１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。更に、内
部量子効率を高い値に維持したまま、内部損失を低く抑
える観点からは、活性層とｐ型の層との間の距離は、好
適には６５ｎｍ以上２３０ｎｍ以下、より好適には７０
ｎｍ以上１２５ｎｍ以下、更に好適には９０ｎｍ以上１
１０ｎｍ以下とする。活性層に最も近いｐ型の層は、例
えば、ｐ側クラッド層よりバンドギャップが大きいｐ型
の層であり、この発明の第１の発明における第３の層と
同じものである。典型的には、活性層とｐ型の層との間
にこれらの活性層およびｐ型の層と組成が異なる層が少
なくとも１層以上存在する。
【００３６】この発明の第１７の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有し、活性層とこの活性層に最も近い、ｐ型不純物がド
ープされたｐ型の層との間の距離が５０ｎｍ以上であ
り、活性層に最も近いｐ型の層がｐ側クラッド層よりバ
ンドギャップが大きいｐ型の層である、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
であって、活性層からｐ側クラッド層よりバンドギャッ
プが大きいｐ型の層までの成長を、実質的に水素を含ま
ず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うよ
うにしたことを特徴とするものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造を
有し、活性層とこの活性層に最も近い、ｐ型不純物がド
ープされたｐ型の層との間の距離が５０ｎｍ以上であ
り、活性層に最も近いｐ型の層がｐ側クラッド層よりバ
ンドギャップが大きいｐ型の層である、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
であって、活性層からｐ側クラッド層よりバンドギャッ
プが大きいｐ型の層までの成長を、実質的に水素を含ま
ず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うよ
うにしたことを特徴とするものである。
【００３７】この発明の第１６および第１７の発明にお
いては、ｐ側クラッド層の全体がｐ型の層であっても、
第１〜第１５の発明と同様にアンドープまたはｎ型の第
１の層とｐ型の第２の層とからなるものであってもよ
い。後者の場合は、その性質に反しない限り、この発明
の第１〜第１５の発明に関連して述べたことが成立す
る。
いては、ｐ側クラッド層の全体がｐ型の層であっても、
第１〜第１５の発明と同様にアンドープまたはｎ型の第
１の層とｐ型の第２の層とからなるものであってもよ
い。後者の場合は、その性質に反しない限り、この発明
の第１〜第１５の発明に関連して述べたことが成立す
る。
【００３８】この発明の第１０〜第１５および第１７の
発明においては、Ｉｎを含む層、例えば活性層からのＩ
ｎの脱離をより効果的に防止する観点より、最も好適に
は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリ
アガス雰囲気としてＮ2 ガス雰囲気を用いる。一方、こ
の実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリア
ガス雰囲気を用いて成長を行った後に行われるｐ型の層
の成長については、そのｐ型層の抵抗の低減を図る観点
より、好適には、窒素と水素とを主成分とするキャリア
ガス雰囲気を用い、最も好適には、Ｎ2 とＨ2 との混合
ガス雰囲気を用いる。
発明においては、Ｉｎを含む層、例えば活性層からのＩ
ｎの脱離をより効果的に防止する観点より、最も好適に
は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリ
アガス雰囲気としてＮ2 ガス雰囲気を用いる。一方、こ
の実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリア
ガス雰囲気を用いて成長を行った後に行われるｐ型の層
の成長については、そのｐ型層の抵抗の低減を図る観点
より、好適には、窒素と水素とを主成分とするキャリア
ガス雰囲気を用い、最も好適には、Ｎ2 とＨ2 との混合
ガス雰囲気を用いる。
【００３９】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成
長させる基板としては、種々のものを用いることがで
き、具体的には、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基
板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＩｎＰ基板、スピネル
基板、酸化シリコン基板などのほか、厚いＧａＮ層など
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からなる基板を
用いてもよい。
長させる基板としては、種々のものを用いることがで
き、具体的には、サファイア基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基
板、ＧａＡｓ基板、ＧａＰ基板、ＩｎＰ基板、スピネル
基板、酸化シリコン基板などのほか、厚いＧａＮ層など
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からなる基板を
用いてもよい。
【００４０】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長
方法としては、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長またはハ
ライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）などを用い
ることができる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
含む化合物半導体全般の成長方法としては、これらに加
えて、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などを用い
ることもできる。
方法としては、例えば、有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）、ハイドライド気相エピタキシャル成長またはハ
ライド気相エピタキシャル成長（ＨＶＰＥ）などを用い
ることができる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
含む化合物半導体全般の成長方法としては、これらに加
えて、例えば分子線エピタキシー（ＭＢＥ）などを用い
ることもできる。
【００４１】この発明の第１〜第９の発明による半導体
発光素子においては、ｐ側クラッド層がアンドープまた
はｎ型の第１の層とｐ型の第２の層とからなるが、ｎ側
クラッド層の材料として、ｎ型不純物のドーピングが難
しく、低比抵抗のｎ型半導体を得にくい半導体材料を用
いる半導体発光素子において、ｎ側クラッド層をアンド
ープまたはｐ型の第１の層とｎ型の第２の層とにより構
成することも有効である。この場合、リッジはｎ側クラ
ッド層側に形成される。
発光素子においては、ｐ側クラッド層がアンドープまた
はｎ型の第１の層とｐ型の第２の層とからなるが、ｎ側
クラッド層の材料として、ｎ型不純物のドーピングが難
しく、低比抵抗のｎ型半導体を得にくい半導体材料を用
いる半導体発光素子において、ｎ側クラッド層をアンド
ープまたはｐ型の第１の層とｎ型の第２の層とにより構
成することも有効である。この場合、リッジはｎ側クラ
ッド層側に形成される。
【００４２】すなわち、この発明の第１８の発明は、ｎ
側クラッド層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさま
れた構造を有する半導体発光素子において、ｎ側クラッ
ド層が活性層側から順にアンドープまたはｐ型の第１の
層とｎ型不純物がドープされたｎ型の第２の層とからな
り、かつ、第１の層の厚さが５０ｎｍ以上であることを
特徴とするものである。
側クラッド層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさま
れた構造を有する半導体発光素子において、ｎ側クラッ
ド層が活性層側から順にアンドープまたはｐ型の第１の
層とｎ型不純物がドープされたｎ型の第２の層とからな
り、かつ、第１の層の厚さが５０ｎｍ以上であることを
特徴とするものである。
【００４３】この発明の第１９の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｎ側
クラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｐ型の
第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型の第２の層と
からなり、リッジの両側の部分におけるｎ型層の厚さが
０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とするもの
である。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｎ側
クラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｐ型の
第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型の第２の層と
からなり、リッジの両側の部分におけるｎ型層の厚さが
０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とするもの
である。
【００４４】この発明の第２０の発明は、ｎ側クラッド
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｎ側
クラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｐ型の
第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型の第２の層と
からなり、リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第
２の層との界面より深い所に位置していることを特徴と
するものである。
層とｐ側クラッド層との間に活性層がはさまれた構造お
よびリッジ構造を有する半導体発光素子において、ｎ側
クラッド層が活性層側から順にアンドープまたはｐ型の
第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型の第２の層と
からなり、リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第
２の層との界面より深い所に位置していることを特徴と
するものである。
【００４５】この発明の第１８〜第２０の発明において
は、その性質に反しない限り、この発明の第１〜第１７
の発明に関連して述べたことが成立する。
は、その性質に反しない限り、この発明の第１〜第１７
の発明に関連して述べたことが成立する。
【００４６】上述のように構成されたこの発明の第１〜
第９の発明によれば、ｐ側クラッド層が活性層側から順
にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドー
プされたｐ型の第２の層とからなることにより、光閉じ
込め係数Γなどの光学特性の良否を左右するｐ側クラッ
ド層の厚さと動作電圧の大小を左右するｐ型の第２の層
の厚さとを独立に制御することができるため、低動作電
圧でかつ光学特性が良好な（例えば、ＦＦＰのθ⊥が小
さいなど）半導体発光素子を容易に実現することができ
る。言い換えれば、半導体発光素子に対して良好な光場
を得て良好な光学特性を得るのに必要なｐ側クラッド層
の厚さを確保しつつ、動作電圧上昇の原因となる高比抵
抗のｐ型層の厚さを可能な限り薄くして動作電圧の低減
を図ることができる。また、活性層と第２の層との間の
距離を十分に大きくすることができるため、第２の層の
ｐ型不純物が活性層に拡散するのを抑制することがで
き、活性層の劣化を防止することができるとともに、レ
ーザの内部吸収損失を低減させ、レーザ特性を向上させ
ることができる。更に、特に、第２の層がこの第２の層
よりバンドギャップが大きいｐ型の第３の層を有する場
合には、この第３の層により、活性層に注入される電子
がオーバーフローするのを抑制することができる一方、
通常活性層と組成が大きく異なるこの第３の層と活性層
との間の距離を自由に設計することができ、それによっ
て活性層に生じる歪を緩和することができるため、活性
層の劣化を防止することができる。
第９の発明によれば、ｐ側クラッド層が活性層側から順
にアンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドー
プされたｐ型の第２の層とからなることにより、光閉じ
込め係数Γなどの光学特性の良否を左右するｐ側クラッ
ド層の厚さと動作電圧の大小を左右するｐ型の第２の層
の厚さとを独立に制御することができるため、低動作電
圧でかつ光学特性が良好な（例えば、ＦＦＰのθ⊥が小
さいなど）半導体発光素子を容易に実現することができ
る。言い換えれば、半導体発光素子に対して良好な光場
を得て良好な光学特性を得るのに必要なｐ側クラッド層
の厚さを確保しつつ、動作電圧上昇の原因となる高比抵
抗のｐ型層の厚さを可能な限り薄くして動作電圧の低減
を図ることができる。また、活性層と第２の層との間の
距離を十分に大きくすることができるため、第２の層の
ｐ型不純物が活性層に拡散するのを抑制することがで
き、活性層の劣化を防止することができるとともに、レ
ーザの内部吸収損失を低減させ、レーザ特性を向上させ
ることができる。更に、特に、第２の層がこの第２の層
よりバンドギャップが大きいｐ型の第３の層を有する場
合には、この第３の層により、活性層に注入される電子
がオーバーフローするのを抑制することができる一方、
通常活性層と組成が大きく異なるこの第３の層と活性層
との間の距離を自由に設計することができ、それによっ
て活性層に生じる歪を緩和することができるため、活性
層の劣化を防止することができる。
【００４７】また、この発明の第４〜第９の発明によれ
ば、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、リッジの両側の
部分の底面が、第１の層と第２の層との界面より深い所
に位置していることにより、ｐ型の第２の層などのｐ型
層の大部分がリッジの内部に含まれ、あるいは、ｐ型の
第２の層などのｐ型層の全部がリッジの内部に含まれる
ようにすることができるため、半導体発光素子の動作時
に注入される電流が、リッジの外部に漏れ出るのを効果
的に抑えることができる。
ば、リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、リッジの両側の
部分の底面が、第１の層と第２の層との界面より深い所
に位置していることにより、ｐ型の第２の層などのｐ型
層の大部分がリッジの内部に含まれ、あるいは、ｐ型の
第２の層などのｐ型層の全部がリッジの内部に含まれる
ようにすることができるため、半導体発光素子の動作時
に注入される電流が、リッジの外部に漏れ出るのを効果
的に抑えることができる。
【００４８】また、この発明の第１０〜第１５の発明に
よれば、第１０の発明においては活性層から第３の層ま
での成長を、第１１〜第１５の発明においては活性層か
らｐ側クラッド層の第１の層までの成長を、実質的に水
素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中
で行うようにしているので、Ｉｎを含む層、例えば活性
層からＩｎが脱離するのを効果的に抑えることができ、
活性層の劣化を防止することができる。一方、この後の
ｐ型の層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス
雰囲気中で成長させることにより、良好な結晶性で成長
させることができる。
よれば、第１０の発明においては活性層から第３の層ま
での成長を、第１１〜第１５の発明においては活性層か
らｐ側クラッド層の第１の層までの成長を、実質的に水
素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中
で行うようにしているので、Ｉｎを含む層、例えば活性
層からＩｎが脱離するのを効果的に抑えることができ、
活性層の劣化を防止することができる。一方、この後の
ｐ型の層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス
雰囲気中で成長させることにより、良好な結晶性で成長
させることができる。
【００４９】また、この発明の第１６の発明によれば、
活性層とこの活性層に最も近い、ｐ型不純物がドープさ
れたｐ型の層との間の距離が５０ｎｍ以上であるので、
このｐ型の層にドープされたｐ型不純物の活性層への拡
散を大幅に減少させることができ、活性層の劣化を防止
することができる。
活性層とこの活性層に最も近い、ｐ型不純物がドープさ
れたｐ型の層との間の距離が５０ｎｍ以上であるので、
このｐ型の層にドープされたｐ型不純物の活性層への拡
散を大幅に減少させることができ、活性層の劣化を防止
することができる。
【００５０】また、この発明の第１７の発明によれば、
活性層からｐ側クラッド層よりバンドギャップが大きい
ｐ型の層までの成長を、実質的に水素を含まず、窒素を
主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うようにしてい
るので、Ｉｎを含む層、例えば活性層からＩｎが脱離す
るのを抑えることができ、活性層の劣化を防止すること
ができる。この後のｐ型の層は、窒素と水素とを主成分
とするキャリアガス雰囲気中で成長させることにより、
良好な結晶性で成長させることができる。
活性層からｐ側クラッド層よりバンドギャップが大きい
ｐ型の層までの成長を、実質的に水素を含まず、窒素を
主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うようにしてい
るので、Ｉｎを含む層、例えば活性層からＩｎが脱離す
るのを抑えることができ、活性層の劣化を防止すること
ができる。この後のｐ型の層は、窒素と水素とを主成分
とするキャリアガス雰囲気中で成長させることにより、
良好な結晶性で成長させることができる。
【００５１】また、この発明の第１８〜第２０の発明に
よれば、ｎ側クラッド層が活性層側から順にアンドープ
またはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型
の第２の層とからなることにより、光閉じ込め係数Γな
どの光学特性の良否を左右するｎ側クラッド層の厚さと
動作電圧の大小を左右するｎ型の第２の層の厚さとを独
立に制御することができるため、低動作電圧でかつ光学
特性が良好な（例えば、ＦＦＰのθ⊥が小さいなど）半
導体発光素子を容易に実現することができる。言い換え
れば、半導体発光素子に対して良好な光場を得て良好な
光学特性を得るのに必要なｎ側クラッド層の厚さを確保
しつつ、動作電圧上昇の原因となる高比抵抗のｎ型層の
厚さを可能な限り薄くして動作電圧の低減を図ることが
できる。また、活性層と第２の層との間の距離を十分に
大きくすることができるため、第２の層のｎ型不純物が
活性層に拡散するのを抑制することができ、活性層の劣
化を防止することができる。
よれば、ｎ側クラッド層が活性層側から順にアンドープ
またはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型
の第２の層とからなることにより、光閉じ込め係数Γな
どの光学特性の良否を左右するｎ側クラッド層の厚さと
動作電圧の大小を左右するｎ型の第２の層の厚さとを独
立に制御することができるため、低動作電圧でかつ光学
特性が良好な（例えば、ＦＦＰのθ⊥が小さいなど）半
導体発光素子を容易に実現することができる。言い換え
れば、半導体発光素子に対して良好な光場を得て良好な
光学特性を得るのに必要なｎ側クラッド層の厚さを確保
しつつ、動作電圧上昇の原因となる高比抵抗のｎ型層の
厚さを可能な限り薄くして動作電圧の低減を図ることが
できる。また、活性層と第２の層との間の距離を十分に
大きくすることができるため、第２の層のｎ型不純物が
活性層に拡散するのを抑制することができ、活性層の劣
化を防止することができる。
【００５２】また、この発明の第１９〜第２０の発明に
よれば、リッジの両側の部分におけるｎ型層の厚さが０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、リッジの両
側の部分の底面が、第１の層と第２の層との界面より深
い所に位置していることにより、ｎ型の第２の層などの
ｎ型層の大部分がリッジの内部に含まれ、あるいは、ｎ
型の第２の層などのｎ型層の全部がリッジの内部に含ま
れるようにすることができるため、半導体発光素子の動
作時に注入される電流が、リッジの外部に漏れ出るのを
効果的に抑えることができる。
よれば、リッジの両側の部分におけるｎ型層の厚さが０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、リッジの両
側の部分の底面が、第１の層と第２の層との界面より深
い所に位置していることにより、ｎ型の第２の層などの
ｎ型層の大部分がリッジの内部に含まれ、あるいは、ｎ
型の第２の層などのｎ型層の全部がリッジの内部に含ま
れるようにすることができるため、半導体発光素子の動
作時に注入される電流が、リッジの外部に漏れ出るのを
効果的に抑えることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。図１はこの発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザは、リッ
ジ構造およびＳＣＨ構造を有するものである。図２はこ
のＧａＮ系半導体レーザのリッジ部近傍の拡大断面図で
ある。また、図３はこのＧａＮ系半導体レーザのエネル
ギーバンド、特にその伝導帯を示す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。図１はこの発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザは、リッ
ジ構造およびＳＣＨ構造を有するものである。図２はこ
のＧａＮ系半導体レーザのリッジ部近傍の拡大断面図で
ある。また、図３はこのＧａＮ系半導体レーザのエネル
ギーバンド、特にその伝導帯を示す。
【００５４】図１に示すように、この第１の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面サファイア
基板１の一主面に、横方向結晶成長技術（例えば、Appl
iedPhysics Letters vol.75(1999)pp.196-198) により
ＧａＮ系半導体層が積層されている。具体的には、ｃ面
サファイア基板１の一主面に、低温成長によるアンドー
プＧａＮバッファ層２とその上のアンドープＧａＮ層３
とからなり、〈１−１００〉方向に延在するストライプ
が形成され、このストライプのアンドープＧａＮ層３を
種結晶としてｎ型ＧａＮコンタクト層４が連続層として
成長されている。ここで、このストライプの両側の部分
のｃ面サファイア基板１の表層部も除去されており、こ
の部分では、ｎ型ＧａＮコンタクト層４はこのｃ面サフ
ァイア基板１から浮いた構造になっている。そして、こ
のｎ型ＧａＮコンタクト層４上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層５、ｎ側光導波層としてのアンドープＩｎＧａＮ
光導波層６、例えばアンドープのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ／Ｉ
ｎy Ｇａ1-y Ｎ多重量子井戸構造の活性層７、ｐ側光導
波層としてのアンドープＩｎＧａＮ光導波層８、ｐ側ク
ラッド層としてのアンドープＡｌＧａＮクラッド層９、
アンドープＩｎＧａＮ層１０、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロ
ック層１１、ｐ側クラッド層としてのｐ型ＡｌＧａＮ／
ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ型ＧａＮコンタク
ト層１３が順次積層されている。アンドープＩｎＧａＮ
光導波層６、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８、アンド
ープＡｌＧａＮクラッド層９およびアンドープＩｎＧａ
Ｎ層１０はいずれもｎ- 型である。ｐ側クラッド層とし
てｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２を用い
ているのは、トンネル効果により正孔が通りやすくする
ためである。
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｃ面サファイア
基板１の一主面に、横方向結晶成長技術（例えば、Appl
iedPhysics Letters vol.75(1999)pp.196-198) により
ＧａＮ系半導体層が積層されている。具体的には、ｃ面
サファイア基板１の一主面に、低温成長によるアンドー
プＧａＮバッファ層２とその上のアンドープＧａＮ層３
とからなり、〈１−１００〉方向に延在するストライプ
が形成され、このストライプのアンドープＧａＮ層３を
種結晶としてｎ型ＧａＮコンタクト層４が連続層として
成長されている。ここで、このストライプの両側の部分
のｃ面サファイア基板１の表層部も除去されており、こ
の部分では、ｎ型ＧａＮコンタクト層４はこのｃ面サフ
ァイア基板１から浮いた構造になっている。そして、こ
のｎ型ＧａＮコンタクト層４上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層５、ｎ側光導波層としてのアンドープＩｎＧａＮ
光導波層６、例えばアンドープのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ／Ｉ
ｎy Ｇａ1-y Ｎ多重量子井戸構造の活性層７、ｐ側光導
波層としてのアンドープＩｎＧａＮ光導波層８、ｐ側ク
ラッド層としてのアンドープＡｌＧａＮクラッド層９、
アンドープＩｎＧａＮ層１０、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロ
ック層１１、ｐ側クラッド層としてのｐ型ＡｌＧａＮ／
ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ型ＧａＮコンタク
ト層１３が順次積層されている。アンドープＩｎＧａＮ
光導波層６、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８、アンド
ープＡｌＧａＮクラッド層９およびアンドープＩｎＧａ
Ｎ層１０はいずれもｎ- 型である。ｐ側クラッド層とし
てｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２を用い
ているのは、トンネル効果により正孔が通りやすくする
ためである。
【００５５】ここで、アンドープＧａＮバッファ層２は
厚さが例えば３０ｎｍである。アンドープＧａＮ層３は
厚さが例えば２μｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層４
は厚さが例えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えば
シリコン（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層５は厚さが例えば１．２μｍであり、ｎ型不
純物として例えばＳｉがドープされ、Ａｌ組成比は例え
ば０．０６５である。アンドープＩｎＧａＮ光導波層６
は厚さが例えば３０ｎｍであり、Ｉｎ組成比は例えば
０．０２である。また、アンドープＩｎx Ｇａ1-x Ｎ／
Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ多重量子井戸構造の活性層７は、障壁
層としてのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ層と井戸層としてのＩｎy
Ｇａ1-y Ｎ層とが交互に積層されたもので、例えば、障
壁層としてのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ層の厚さが７ｎｍでｘ＝
０．０２、井戸層としてのＩｎy Ｇａ1-y Ｎ層の厚さが
３．５ｎｍでｙ＝０．０８、井戸数が３である。
厚さが例えば３０ｎｍである。アンドープＧａＮ層３は
厚さが例えば２μｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層４
は厚さが例えば４μｍであり、ｎ型不純物として例えば
シリコン（Ｓｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層５は厚さが例えば１．２μｍであり、ｎ型不
純物として例えばＳｉがドープされ、Ａｌ組成比は例え
ば０．０６５である。アンドープＩｎＧａＮ光導波層６
は厚さが例えば３０ｎｍであり、Ｉｎ組成比は例えば
０．０２である。また、アンドープＩｎx Ｇａ1-x Ｎ／
Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ多重量子井戸構造の活性層７は、障壁
層としてのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ層と井戸層としてのＩｎy
Ｇａ1-y Ｎ層とが交互に積層されたもので、例えば、障
壁層としてのＩｎx Ｇａ1-x Ｎ層の厚さが７ｎｍでｘ＝
０．０２、井戸層としてのＩｎy Ｇａ1-y Ｎ層の厚さが
３．５ｎｍでｙ＝０．０８、井戸数が３である。
【００５６】アンドープＩｎＧａＮ光導波層８は厚さが
例えば３０ｎｍであり、Ｉｎ組成比は例えば０．０２で
ある。アンドープＡｌＧａＮクラッド層９は厚さが例え
ば１００ｎｍであり、Ａｌ組成比は例えば０．０２５で
ある。アンドープＩｎＧａＮ層１０は厚さが例えば５ｎ
ｍであり、Ｉｎ組成比は例えば０．０２である。ｐ型Ａ
ｌＧａＮ電子ブロック層１１は厚さが例えば１０ｎｍで
あり、Ａｌ組成比は例えば０．１８である。ｐ型ＡｌＧ
ａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２は、例えば厚さが
２．５ｎｍのアンドープＡｌＧａＮ層を障壁層とし、例
えば厚さが２．５ｎｍのＭｇがドープされたＧａＮ層を
井戸層とし、これらを交互に積層した構造を有し、平均
のＡｌ組成比は例えば０．０６、全体の厚さは例えば４
００ｎｍである。ｐ型ＧａＮコンタクト層１１は厚さが
例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇ
がドープされている。
例えば３０ｎｍであり、Ｉｎ組成比は例えば０．０２で
ある。アンドープＡｌＧａＮクラッド層９は厚さが例え
ば１００ｎｍであり、Ａｌ組成比は例えば０．０２５で
ある。アンドープＩｎＧａＮ層１０は厚さが例えば５ｎ
ｍであり、Ｉｎ組成比は例えば０．０２である。ｐ型Ａ
ｌＧａＮ電子ブロック層１１は厚さが例えば１０ｎｍで
あり、Ａｌ組成比は例えば０．１８である。ｐ型ＡｌＧ
ａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２は、例えば厚さが
２．５ｎｍのアンドープＡｌＧａＮ層を障壁層とし、例
えば厚さが２．５ｎｍのＭｇがドープされたＧａＮ層を
井戸層とし、これらを交互に積層した構造を有し、平均
のＡｌ組成比は例えば０．０６、全体の厚さは例えば４
００ｎｍである。ｐ型ＧａＮコンタクト層１１は厚さが
例えば１００ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇ
がドープされている。
【００５７】ｎ型ＧａＮコンタクト層４の上層部から上
の層は全体として所定幅のメサ形状を有し、更にこのメ
サ部におけるｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層
１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３には例えば〈１
−１００〉方向に延在するリッジ１４が形成されてい
る。このリッジ１４の幅は例えば１．６μｍである。こ
こで、このリッジ１４、すなわちレーザストライプ部
は、横方向結晶成長の種結晶から上層に伝播した転位１
５と互いに隣接する種結晶からの横方向成長の会合部１
６との間の低欠陥領域に位置している。この場合、リッ
ジ１４の両側の部分におけるｐ型層、ここではｐ型Ａｌ
ＧａＮ電子ブロック層１１およびｐ型ＡｌＧａＮ／Ｇａ
Ｎ超格子クラッド層１２の合計の厚さｄ（図２）は、０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好適には０ｎｍ以上５０ｎｍ
以下である。
の層は全体として所定幅のメサ形状を有し、更にこのメ
サ部におけるｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層
１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３には例えば〈１
−１００〉方向に延在するリッジ１４が形成されてい
る。このリッジ１４の幅は例えば１．６μｍである。こ
こで、このリッジ１４、すなわちレーザストライプ部
は、横方向結晶成長の種結晶から上層に伝播した転位１
５と互いに隣接する種結晶からの横方向成長の会合部１
６との間の低欠陥領域に位置している。この場合、リッ
ジ１４の両側の部分におけるｐ型層、ここではｐ型Ａｌ
ＧａＮ電子ブロック層１１およびｐ型ＡｌＧａＮ／Ｇａ
Ｎ超格子クラッド層１２の合計の厚さｄ（図２）は、０
ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好適には０ｎｍ以上５０ｎｍ
以下である。
【００５８】上記のメサ部の全体を覆うように、例えば
厚さが４０ｎｍのＳｉＯ2 膜のような絶縁膜１７および
例えば厚さが４５ｎｍのＳｉ膜１８が順次設けられてい
る。ここで、絶縁膜１７は電気絶縁および表面保護のた
めのものである。Ｓｉ膜１８は、リッジ１４の側壁部に
おいて、キンク現象の原因となるレーザ光の１次モード
の吸収係数を高め、キンク現象を防止するためのもので
ある。これらの絶縁膜１７およびＳｉ膜１８のうちのリ
ッジ１４の上の部分には開口１９が設けられており、こ
の開口１９を通じてｐ型ＧａＮコンタクト層１３にｐ側
電極２０が接触している。このｐ側電極２０は、Ｐｄ
膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層した構造を有し、Ｐ
ｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０
ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。一方、絶縁
膜１７およびＳｉ膜１８のうちのメサ部に隣接する所定
部分には開口２１が設けられており、この開口２１を通
じてｎ型ＧａＮコンタクト層４にｎ側電極２２が接触し
ている。このｎ側電極２２は、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜を順次積層した構造を有し、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜および
Ａｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよ
び１００ｎｍである。
厚さが４０ｎｍのＳｉＯ2 膜のような絶縁膜１７および
例えば厚さが４５ｎｍのＳｉ膜１８が順次設けられてい
る。ここで、絶縁膜１７は電気絶縁および表面保護のた
めのものである。Ｓｉ膜１８は、リッジ１４の側壁部に
おいて、キンク現象の原因となるレーザ光の１次モード
の吸収係数を高め、キンク現象を防止するためのもので
ある。これらの絶縁膜１７およびＳｉ膜１８のうちのリ
ッジ１４の上の部分には開口１９が設けられており、こ
の開口１９を通じてｐ型ＧａＮコンタクト層１３にｐ側
電極２０が接触している。このｐ側電極２０は、Ｐｄ
膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層した構造を有し、Ｐ
ｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０
ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。一方、絶縁
膜１７およびＳｉ膜１８のうちのメサ部に隣接する所定
部分には開口２１が設けられており、この開口２１を通
じてｎ型ＧａＮコンタクト層４にｎ側電極２２が接触し
ている。このｎ側電極２２は、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜を順次積層した構造を有し、Ｔｉ膜、Ｐｔ膜および
Ａｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよ
び１００ｎｍである。
【００５９】次に、この第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法について説明する。まず、あら
かじめサーマルクリーニングなどにより表面を清浄化し
たｃ面サファイア基板１上に有機金属化学気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法により例えば５００℃程度の温度でアンド
ープＧａＮバッファ層２を成長させた後、同じくＭＯＣ
ＶＤ法により例えば１０００℃の成長温度でアンドープ
ＧａＮ層３を成長させる。
半導体レーザの製造方法について説明する。まず、あら
かじめサーマルクリーニングなどにより表面を清浄化し
たｃ面サファイア基板１上に有機金属化学気相成長（Ｍ
ＯＣＶＤ）法により例えば５００℃程度の温度でアンド
ープＧａＮバッファ層２を成長させた後、同じくＭＯＣ
ＶＤ法により例えば１０００℃の成長温度でアンドープ
ＧａＮ層３を成長させる。
【００６０】次に、アンドープＧａＮ層３の全面に例え
ばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより
例えば厚さが１００ｎｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形
成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより所
定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、この
レジストパターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエ
ッチング液を用いたウエットエッチング、または、ＣＦ
4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエッチングガスを用い
たＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッチングし、パターニ
ングする。次に、この所定形状のＳｉＯ2 膜をマスクと
して例えばＲＩＥ法によりｃ面サファイア基板１の表層
部が除去されるまでエッチングを行う。このＲＩＥのエ
ッチングガスとしては、例えば塩素系ガスを用いる。こ
のエッチングによって、種結晶となるストライプ形状の
アンドープＧａＮ層３が形成される。このストライプ形
状のアンドープＧａＮ層３の延在方向は〈１−１００〉
方向である。
ばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより
例えば厚さが１００ｎｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形
成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより所
定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、この
レジストパターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエ
ッチング液を用いたウエットエッチング、または、ＣＦ
4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエッチングガスを用い
たＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッチングし、パターニ
ングする。次に、この所定形状のＳｉＯ2 膜をマスクと
して例えばＲＩＥ法によりｃ面サファイア基板１の表層
部が除去されるまでエッチングを行う。このＲＩＥのエ
ッチングガスとしては、例えば塩素系ガスを用いる。こ
のエッチングによって、種結晶となるストライプ形状の
アンドープＧａＮ層３が形成される。このストライプ形
状のアンドープＧａＮ層３の延在方向は〈１−１００〉
方向である。
【００６１】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、ストライプ形状のアン
ドープＧａＮ層３を種結晶として上述の横方向結晶成長
技術によりｎ型ＧａＮコンタクト層４を成長させる。こ
のときの成長温度は例えば１０７０℃とする。
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、ストライプ形状のアン
ドープＧａＮ層３を種結晶として上述の横方向結晶成長
技術によりｎ型ＧａＮコンタクト層４を成長させる。こ
のときの成長温度は例えば１０７０℃とする。
【００６２】引き続いて、ｎ型ＧａＮコンタクト層４上
に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６、アンドープのＧ
ａ1-xＩｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層７、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８、アンドー
プＡｌＧａＮクラッド層９、アンドープＩｎＧａＮ層１
０、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１およびｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層１３を順次成長させる。ここで、これらの
層の成長温度は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５
は９００〜１０００℃、アンドープＩｎＧａＮ光導波層
６からｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１までは７８０
℃、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およ
びｐ型ＧａＮコンタクト層１３は９００〜１０００℃と
する。
に、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６、アンドープのＧ
ａ1-xＩｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層７、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８、アンドー
プＡｌＧａＮクラッド層９、アンドープＩｎＧａＮ層１
０、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１およびｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層１３を順次成長させる。ここで、これらの
層の成長温度は、例えば、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５
は９００〜１０００℃、アンドープＩｎＧａＮ光導波層
６からｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１までは７８０
℃、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およ
びｐ型ＧａＮコンタクト層１３は９００〜１０００℃と
する。
【００６３】これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、
例えば、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチ
ルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの
原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはＮＨ3 を用いる。ド
ーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビ
ス＝メチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ
3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエ
ニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
例えば、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）、Ａｌの原料としてはトリメチ
ルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）、Ｉｎの
原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉ
ｎ、ＴＭＩ）を、Ｎの原料としてはＮＨ3 を用いる。ド
ーパントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビ
ス＝メチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ
3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエ
ニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
【００６４】また、これらのＧａＮ系半導体層の成長時
のキャリアガス雰囲気としては、ｎ型ＧａＮコンタクト
層４およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５はＮ2 とＨ2 と
の混合ガス、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６からｐ型
ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１まではＮ2 ガス雰囲気、
ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ
型ＧａＮコンタクト層１３はＮ2 とＨ2 との混合ガスを
用いる。この場合、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６か
らｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１までの成長ではキ
ャリアガス雰囲気をＮ2 雰囲気としており、キャリアガ
ス雰囲気にＨ2が含まれないので、アンドープＩｎＧａ
Ｎ光導波層６、活性層７、アンドープＩｎＧａＮ光導波
層８およびアンドープＩｎＧａＮ層１０からＩｎが脱離
するのを抑えることができ、これらの層の劣化を防止す
ることができる。また、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子
クラッド層１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３の成
長時にはキャリアガス雰囲気をＮ2 とＨ2 との混合ガス
雰囲気としているので、これらのｐ型層を良好な結晶性
で成長させることができる。
のキャリアガス雰囲気としては、ｎ型ＧａＮコンタクト
層４およびｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５はＮ2 とＨ2 と
の混合ガス、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６からｐ型
ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１まではＮ2 ガス雰囲気、
ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ
型ＧａＮコンタクト層１３はＮ2 とＨ2 との混合ガスを
用いる。この場合、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６か
らｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１までの成長ではキ
ャリアガス雰囲気をＮ2 雰囲気としており、キャリアガ
ス雰囲気にＨ2が含まれないので、アンドープＩｎＧａ
Ｎ光導波層６、活性層７、アンドープＩｎＧａＮ光導波
層８およびアンドープＩｎＧａＮ層１０からＩｎが脱離
するのを抑えることができ、これらの層の劣化を防止す
ることができる。また、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子
クラッド層１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３の成
長時にはキャリアガス雰囲気をＮ2 とＨ2 との混合ガス
雰囲気としているので、これらのｐ型層を良好な結晶性
で成長させることができる。
【００６５】次に、上述のようにしてＧａＮ系半導体層
を成長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置か
ら取り出す。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１３の全
面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法な
どにより例えば厚さが０．１μｍのＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィー
によりメサ部の形状に対応した所定形状のレジストパタ
ーン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマ
スクとして、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウ
エットエッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフ
ッ素を含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉ
Ｏ2 膜をエッチングし、パターニングする。次に、この
所定形状のＳｉＯ2 膜をマスクとして例えばＲＩＥ法に
よりｎ型ＧａＮコンタクト層４に達するまでエッチング
を行う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩
素系ガスを用いる。このエッチングにより、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層４の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６、活性層７、アン
ドープＩｎＧａＮ光導波層８、アンドープＡｌＧａＮク
ラッド層９、アンドープＩｎＧａＮ層１０、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ電子ブロック層１１、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格
子クラッド層１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３が
メサ形状にパターニングされる。
を成長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置か
ら取り出す。そして、ｐ型ＧａＮコンタクト層１３の全
面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法な
どにより例えば厚さが０．１μｍのＳｉＯ2 膜（図示せ
ず）を形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィー
によりメサ部の形状に対応した所定形状のレジストパタ
ーン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマ
スクとして、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウ
エットエッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフ
ッ素を含むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉ
Ｏ2 膜をエッチングし、パターニングする。次に、この
所定形状のＳｉＯ2 膜をマスクとして例えばＲＩＥ法に
よりｎ型ＧａＮコンタクト層４に達するまでエッチング
を行う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩
素系ガスを用いる。このエッチングにより、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層４の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層
５、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６、活性層７、アン
ドープＩｎＧａＮ光導波層８、アンドープＡｌＧａＮク
ラッド層９、アンドープＩｎＧａＮ層１０、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ電子ブロック層１１、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格
子クラッド層１２およびｐ型ＧａＮコンタクト層１３が
メサ形状にパターニングされる。
【００６６】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、再び基板全面に例えば
ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例
えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成
した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりリッ
ジ部に対応する所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、
例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエ
ッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、リッジ部に対応する形状とする。
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、再び基板全面に例えば
ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例
えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を形成
した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによりリッ
ジ部に対応する所定形状のレジストパターン（図示せ
ず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、
例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチ
ング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエ
ッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜をエッ
チングし、リッジ部に対応する形状とする。
【００６７】次に、このＳｉＯ2 膜をマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１
２およびｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１の合計の厚
さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好適には０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下になるまでエッチングを行うことによりリッ
ジ１４を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとして
は例えば塩素系ガスを用いる。
Ｅ法によりｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１
２およびｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１の合計の厚
さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下、好適には０ｎｍ以上５
０ｎｍ以下になるまでエッチングを行うことによりリッ
ジ１４を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとして
は例えば塩素系ガスを用いる。
【００６８】次に、エッチングマスクとして用いたＳｉ
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、基板全面に例えばＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、スパッタリング法などによりＳｉＯ
2 膜のような絶縁膜１７およびＳｉ膜１８を順次成膜す
る。
Ｏ2 膜をエッチング除去した後、基板全面に例えばＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、スパッタリング法などによりＳｉＯ
2 膜のような絶縁膜１７およびＳｉ膜１８を順次成膜す
る。
【００６９】次に、リソグラフィーにより、ｎ側電極形
成領域を除いた領域のＳｉ膜１８の表面を覆うレジスト
パターン（図示せず）を形成する。次に、このレジスト
パターンをマスクとしてＳｉ膜１８および絶縁膜１７を
エッチングすることにより、開口２１を形成する。
成領域を除いた領域のＳｉ膜１８の表面を覆うレジスト
パターン（図示せず）を形成する。次に、このレジスト
パターンをマスクとしてＳｉ膜１８および絶縁膜１７を
エッチングすることにより、開口２１を形成する。
【００７０】次に、レジストパターンを残したままの状
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパターンをそ
の上に形成されたＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに
除去する（リフトオフ）。これによって、絶縁膜１７お
よびＳｉ膜１８の開口２１を通じてｎ型ＧａＮコンタク
ト層４にコンタクトしたｎ側電極２２が形成される。次
に、ｎ側電極２２をオーミック接触させるためのアロイ
処理を行う。
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ｐｔ膜
およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパターンをそ
の上に形成されたＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜とともに
除去する（リフトオフ）。これによって、絶縁膜１７お
よびＳｉ膜１８の開口２１を通じてｎ型ＧａＮコンタク
ト層４にコンタクトしたｎ側電極２２が形成される。次
に、ｎ側電極２２をオーミック接触させるためのアロイ
処理を行う。
【００７１】次に、同様なプロセスで、リッジ１４の上
の部分のＳｉ膜１８および絶縁膜１７をエッチング除去
して開口１９を形成した後、ｎ側電極２２と同様にし
て、この開口１９を通じてｐ型ＧａＮコンタクト層１３
にコンタクトしたＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ側電極２０
を形成する。
の部分のＳｉ膜１８および絶縁膜１７をエッチング除去
して開口１９を形成した後、ｎ側電極２２と同様にし
て、この開口１９を通じてｐ型ＧａＮコンタクト層１３
にコンタクトしたＰｄ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ側電極２０
を形成する。
【００７２】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成された基板を劈開などによりバー状に加工して両共振
器端面を形成し、更にこれらの共振器端面に端面コーテ
ィングを施した後、このバーを劈開などによりチップ化
する。以上により、目的とするリッジ構造およびＳＣＨ
構造を有するＧａＮ系半導体レーザが製造される。
成された基板を劈開などによりバー状に加工して両共振
器端面を形成し、更にこれらの共振器端面に端面コーテ
ィングを施した後、このバーを劈開などによりチップ化
する。以上により、目的とするリッジ構造およびＳＣＨ
構造を有するＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００７３】このＧａＮ系半導体レーザにおいて、アン
ドープＡｌＧａＮクラッド層９とｐ型ＡｌＧａＮ／Ｇａ
Ｎ超格子クラッド層１２とからなるｐ側クラッド層中の
アンドープＡｌＧａＮクラッド層９の厚さｔを変化さ
せ、そのときの動作電圧およびエージング劣化率を求め
た結果を表１に示す。また、表１をグラフ化したものを
図４および図５に示す。ここで、動作電圧は２５℃で光
出力が３０ｍＷのときのものである。エージング劣化率
は、６０℃で光出力が３０ｍＷのときのものであるが、
エージング開始直後は動作電流ＩOPの上昇率が高いた
め、１００〜３００時間でのＩOP上昇率を用いた。初期
の動作電流ＩOPは５５ｍＡとした。アンドープＡｌＧａ
Ｎクラッド層９の比抵抗は数分の１Ωｃｍ程度、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２の比抵抗は２Ω
ｃｍ程度である。また、共振器長は６００μｍ（０．０
６ｃｍ）、リッジ１４の幅は１．６μｍ、ｐ側クラッド
層の全体の厚さは５００ｎｍとした。
ドープＡｌＧａＮクラッド層９とｐ型ＡｌＧａＮ／Ｇａ
Ｎ超格子クラッド層１２とからなるｐ側クラッド層中の
アンドープＡｌＧａＮクラッド層９の厚さｔを変化さ
せ、そのときの動作電圧およびエージング劣化率を求め
た結果を表１に示す。また、表１をグラフ化したものを
図４および図５に示す。ここで、動作電圧は２５℃で光
出力が３０ｍＷのときのものである。エージング劣化率
は、６０℃で光出力が３０ｍＷのときのものであるが、
エージング開始直後は動作電流ＩOPの上昇率が高いた
め、１００〜３００時間でのＩOP上昇率を用いた。初期
の動作電流ＩOPは５５ｍＡとした。アンドープＡｌＧａ
Ｎクラッド層９の比抵抗は数分の１Ωｃｍ程度、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２の比抵抗は２Ω
ｃｍ程度である。また、共振器長は６００μｍ（０．０
６ｃｍ）、リッジ１４の幅は１．６μｍ、ｐ側クラッド
層の全体の厚さは５００ｎｍとした。
【００７４】
表１
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
ｔ（ｎｍ） 動作電圧（Ｖ） エージング劣化率
（％）
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
０ ５．１３ ５．５０
２０ ５．０８ ２．５０
５０ ４．９９ １．１０
１００ ４．８５ １．００
１５０ ４．７０ １．３０
２００ ４．５６ １．７０
２５０ ４．４２ ２．１０
３００ ４．２７ ２．２０
３５０ ４．１３ ２．３０
４００ ３．９９ ２．７０
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００７５】いま、３０ｍＷ（２５℃）での動作電圧は
５Ｖ以下が望ましく、エージング劣化率は、３０００時
間動作で動作電流の上昇率２０％以下が実用レベルと考
えると、表１、図４および図５より、これらの条件を満
たすためには、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９の厚
さを５０ｎｍ以上にする必要があることが分かる。ま
た、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９の厚さは、エー
ジング劣化率の観点からは、好適には５０ｎｍ以上２５
０ｎｍ以下である。
５Ｖ以下が望ましく、エージング劣化率は、３０００時
間動作で動作電流の上昇率２０％以下が実用レベルと考
えると、表１、図４および図５より、これらの条件を満
たすためには、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９の厚
さを５０ｎｍ以上にする必要があることが分かる。ま
た、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９の厚さは、エー
ジング劣化率の観点からは、好適には５０ｎｍ以上２５
０ｎｍ以下である。
【００７６】このＧａＮ系半導体レーザの光出力−電流
特性を、環境温度を２０℃から８０℃まで１０℃ずつ変
えて測定した結果を図６に示す。比較のために、本出願
人による従来のＧａＮ系半導体レーザ（第４８回応用物
理学関係連合講演会 講演予稿集２８ｐ−Ｅ−１２（２
００１）ｐ．３６９）について同様な測定を行った結果
を図７に示す。図６より、このＧａＮ系半導体レーザの
特性温度Ｔ0 は２３５Ｋである。これに対し、図７よ
り、従来のＧａＮ系半導体レーザの特性温度Ｔ0は１４
６Ｋである。すなわち、このＧａＮ系半導体レーザは、
従来のＧａＮ系半導体レーザに比べて特性温度Ｔ0 が約
９０Ｋも高いことが分かる。この２３５Ｋという特性温
度Ｔ0 は、他の材料系の半導体レーザと比較しても、こ
れまで到底得られなかった著しく高い値である。更に、
図６を図７と比較すると、光出力−電流特性の傾き、す
なわちスロープ効率についても、このＧａＮ系半導体レ
ーザは、従来のＧａＮ系半導体レーザに比べてかなり大
きいことが分かる。
特性を、環境温度を２０℃から８０℃まで１０℃ずつ変
えて測定した結果を図６に示す。比較のために、本出願
人による従来のＧａＮ系半導体レーザ（第４８回応用物
理学関係連合講演会 講演予稿集２８ｐ−Ｅ−１２（２
００１）ｐ．３６９）について同様な測定を行った結果
を図７に示す。図６より、このＧａＮ系半導体レーザの
特性温度Ｔ0 は２３５Ｋである。これに対し、図７よ
り、従来のＧａＮ系半導体レーザの特性温度Ｔ0は１４
６Ｋである。すなわち、このＧａＮ系半導体レーザは、
従来のＧａＮ系半導体レーザに比べて特性温度Ｔ0 が約
９０Ｋも高いことが分かる。この２３５Ｋという特性温
度Ｔ0 は、他の材料系の半導体レーザと比較しても、こ
れまで到底得られなかった著しく高い値である。更に、
図６を図７と比較すると、光出力−電流特性の傾き、す
なわちスロープ効率についても、このＧａＮ系半導体レ
ーザは、従来のＧａＮ系半導体レーザに比べてかなり大
きいことが分かる。
【００７７】この第１の実施形態によれば、以下のよう
な種々の利点を得ることができる。すなわち、ｐ側クラ
ッド層が活性層７側から順に厚さが例えば１０５ｎｍの
アンドープＡｌＧａＮクラッド層９と厚さが例えば４０
０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２
とからなることにより、ｐ側クラッド層の全体をそれら
の合計の厚さのｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド
層１２で構成した場合に比べて、ＧａＮ系半導体レーザ
の動作電圧を例えば約０．１６Ｖも低減することができ
る。また、ｐ側クラッド層の全体の厚さは約５００ｎｍ
あり、十分大きいため、ｐ側の光の閉じ込めを十分行う
ことができ、良好なＦＦＰを得ることができる。すなわ
ち、良好な光学特性を得るのに必要なｐ側クラッド層の
厚さを確保しつつ、動作電圧の上昇の原因となっている
高比抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１
２の厚さを約１００ｎｍも減少させて動作電圧の低減を
図ることができる。
な種々の利点を得ることができる。すなわち、ｐ側クラ
ッド層が活性層７側から順に厚さが例えば１０５ｎｍの
アンドープＡｌＧａＮクラッド層９と厚さが例えば４０
０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２
とからなることにより、ｐ側クラッド層の全体をそれら
の合計の厚さのｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド
層１２で構成した場合に比べて、ＧａＮ系半導体レーザ
の動作電圧を例えば約０．１６Ｖも低減することができ
る。また、ｐ側クラッド層の全体の厚さは約５００ｎｍ
あり、十分大きいため、ｐ側の光の閉じ込めを十分行う
ことができ、良好なＦＦＰを得ることができる。すなわ
ち、良好な光学特性を得るのに必要なｐ側クラッド層の
厚さを確保しつつ、動作電圧の上昇の原因となっている
高比抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１
２の厚さを約１００ｎｍも減少させて動作電圧の低減を
図ることができる。
【００７８】また、活性層７とＭｇがドープされたｐ型
層、すなわちｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１、ｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１３との間の距離は、アンドープＩｎ
ＧａＮ光導波層８、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９
およびアンドープＩｎＧａＮ層１０の合計の厚さ、例え
ば３０ｎｍ＋１００ｎｍ＋５ｎｍ＝１３５ｎｍもあるた
め、結晶成長中やエージング中などにおいてｐ型層中の
Ｍｇが活性層７に拡散するのを効果的に抑制することが
でき、それによってＭｇの拡散による活性層７の劣化を
防止することができ、ＧａＮ系半導体レーザのエージン
グ劣化率を低減することができ、信頼性および歩留まり
の向上を図ることができる。
層、すなわちｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１、ｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２およびｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１３との間の距離は、アンドープＩｎ
ＧａＮ光導波層８、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９
およびアンドープＩｎＧａＮ層１０の合計の厚さ、例え
ば３０ｎｍ＋１００ｎｍ＋５ｎｍ＝１３５ｎｍもあるた
め、結晶成長中やエージング中などにおいてｐ型層中の
Ｍｇが活性層７に拡散するのを効果的に抑制することが
でき、それによってＭｇの拡散による活性層７の劣化を
防止することができ、ＧａＮ系半導体レーザのエージン
グ劣化率を低減することができ、信頼性および歩留まり
の向上を図ることができる。
【００７９】また、活性層７とＭｇがドープされたｐ型
層との間に格子歪層であるアンドープＡｌＧａＮクラッ
ド層９があるため、これによってもｐ型層中のＭｇが活
性層７に拡散するのを抑制することができ、活性層７の
劣化をより効果的に防止することができる。
層との間に格子歪層であるアンドープＡｌＧａＮクラッ
ド層９があるため、これによってもｐ型層中のＭｇが活
性層７に拡散するのを抑制することができ、活性層７の
劣化をより効果的に防止することができる。
【００８０】また、Ｍｇがドープされたｐ型層は一般に
ｎ型層に比べて結晶性が悪く、光の吸収が起こりやすい
ため、ｐ型層が活性層７の付近にあると光吸収係数αが
増大するが、上述のように活性層７とｐ型層とは１３５
ｎｍも離れているため、活性層７の付近のαを十分に低
く抑えることができる。これによって、ＧａＮ系半導体
レーザのしきい値電流密度Ｊth、したがってしきい値電
流Ｉthを低減することができるとともに、スロープ効率
の向上を図ることができる。更に、結晶性の悪いＭｇが
ドープされたｐ型層が光密度の高い活性層７の付近から
上述のように十分に離れているため、光による活性層７
の付近の結晶の劣化が生じにくく、ＧａＮ系半導体レー
ザの寿命および信頼性の向上を図ることができる。
ｎ型層に比べて結晶性が悪く、光の吸収が起こりやすい
ため、ｐ型層が活性層７の付近にあると光吸収係数αが
増大するが、上述のように活性層７とｐ型層とは１３５
ｎｍも離れているため、活性層７の付近のαを十分に低
く抑えることができる。これによって、ＧａＮ系半導体
レーザのしきい値電流密度Ｊth、したがってしきい値電
流Ｉthを低減することができるとともに、スロープ効率
の向上を図ることができる。更に、結晶性の悪いＭｇが
ドープされたｐ型層が光密度の高い活性層７の付近から
上述のように十分に離れているため、光による活性層７
の付近の結晶の劣化が生じにくく、ＧａＮ系半導体レー
ザの寿命および信頼性の向上を図ることができる。
【００８１】また、Ａｌ組成比が０．１８と大きいｐ型
ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１とＩｎＧａＮ層からなる
活性層７との間には大きな格子定数差があるが、それら
は上述のように１３５ｎｍも離れているため、この格子
定数差により活性層７に生じる歪を緩和することがで
き、発光効率の向上を図ることができる。このため、量
子効率の向上により、しきい値電流密度Ｊth、したがっ
てしきい値電流Ｉthを低減することができるとともに、
スロープ効率の向上を図ることができる。
ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１とＩｎＧａＮ層からなる
活性層７との間には大きな格子定数差があるが、それら
は上述のように１３５ｎｍも離れているため、この格子
定数差により活性層７に生じる歪を緩和することがで
き、発光効率の向上を図ることができる。このため、量
子効率の向上により、しきい値電流密度Ｊth、したがっ
てしきい値電流Ｉthを低減することができるとともに、
スロープ効率の向上を図ることができる。
【００８２】また、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９
とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１との間に活性層７
と格子定数がほぼ等しいアンドープＩｎＧａＮ層１０が
設けられているため、活性層７とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブ
ロック層１１およびｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラ
ッド層１２との間に大きな格子定数差があっても、これ
らのｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１およびｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２により活性層７に
生じる歪を緩和することができる。このため、ＧａＮ系
半導体レーザのしきい値電流密度Ｊth、したがってしき
い値電流Ｉthを低減することができるとともに、スロー
プ効率の向上を図ることができる。
とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１との間に活性層７
と格子定数がほぼ等しいアンドープＩｎＧａＮ層１０が
設けられているため、活性層７とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブ
ロック層１１およびｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラ
ッド層１２との間に大きな格子定数差があっても、これ
らのｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１およびｐ型Ａｌ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２により活性層７に
生じる歪を緩和することができる。このため、ＧａＮ系
半導体レーザのしきい値電流密度Ｊth、したがってしき
い値電流Ｉthを低減することができるとともに、スロー
プ効率の向上を図ることができる。
【００８３】また、上述のしきい値電流Ｉthの低減によ
り、ＧａＮ系半導体レーザの雑音特性の向上を図ること
ができる。
り、ＧａＮ系半導体レーザの雑音特性の向上を図ること
ができる。
【００８４】また、活性層７に注入された電子が活性層
７を通り過ぎてアンドープＡｌＧａＮクラッド層９に到
達すると、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８とこのアン
ドープＡｌＧａＮクラッド層９との間の伝導帯のエネル
ギー差ΔＥC （図３）より大きなエネルギーを持つ電子
は、このアンドープＡｌＧａＮクラッド層９を飛び越え
る際にΔＥC 分だけエネルギーが低下する。一方、ΔＥ
C より小さいエネルギーしか持っていない電子は、アン
ドープＡｌＧａＮクラッド層９を飛び越えることができ
ないため、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８に留まるこ
とになる。このように、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９を飛び越えようとする電子のエネルギーや数が減少
することにより、ＧａＮ系半導体レーザのスロープ効率
の向上を図ることができる。また、ＧａＮ系半導体レー
ザの高温、高出力駆動時の電子のオーバーフローを防止
することができ、ＧａＮ系半導体レーザの動作電流およ
び動作電圧の低減を図ることができる。
７を通り過ぎてアンドープＡｌＧａＮクラッド層９に到
達すると、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８とこのアン
ドープＡｌＧａＮクラッド層９との間の伝導帯のエネル
ギー差ΔＥC （図３）より大きなエネルギーを持つ電子
は、このアンドープＡｌＧａＮクラッド層９を飛び越え
る際にΔＥC 分だけエネルギーが低下する。一方、ΔＥ
C より小さいエネルギーしか持っていない電子は、アン
ドープＡｌＧａＮクラッド層９を飛び越えることができ
ないため、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８に留まるこ
とになる。このように、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９を飛び越えようとする電子のエネルギーや数が減少
することにより、ＧａＮ系半導体レーザのスロープ効率
の向上を図ることができる。また、ＧａＮ系半導体レー
ザの高温、高出力駆動時の電子のオーバーフローを防止
することができ、ＧａＮ系半導体レーザの動作電流およ
び動作電圧の低減を図ることができる。
【００８５】また、ｐ型層の大半がリッジ１４の内部に
収まっており、リッジ１４の外部におけるｐ型層は合計
の厚さが１００ｎｍ以下、好適には５０ｎｍ以下のｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２および厚さが
１０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１だけであ
って十分に薄く、したがってその横方向の抵抗が十分に
高いので、ＧａＮ系半導体レーザの動作温度が上昇して
これらのｐ型層中のＭｇが活性化しｐ型層が低抵抗化し
ても、リッジ１４の両脇に漏れ出る電流を極めて少なく
抑えることができる。このため、ＧａＮ系半導体レーザ
の特性温度Ｔ0を上述のように２３６Ｋと著しく高くす
ることができる。更に、仮に、ｐ側クラッド層の全部が
ｐ型層である従来のＧａＮ系半導体レーザにおいてリッ
ジの両脇のｐ型層の厚さを小さくしようとすると、リッ
ジを形成する際にかなり深くエッチングしなければなら
ないが、そうするとリッジの内外での屈折率差Δｎが大
きくなり、キンクが発生しやすくなる。また、リッジの
形成のためにＲＩＥで深くエッチングすると、活性層７
にプラズマダメージが生じ、ＧａＮ系半導体レーザの特
性を劣化させるおそれがある。これに対し、このＧａＮ
系半導体レーザにおいては、リッジ１４の深さは従来の
ＧａＮ系半導体レーザと同等でも、これらの問題を生じ
ることなく、リッジ１４の両脇のｐ型層の厚さを上述の
ように１００ｎｍ以下、好適には５０ｎｍ以下にするこ
とができる。
収まっており、リッジ１４の外部におけるｐ型層は合計
の厚さが１００ｎｍ以下、好適には５０ｎｍ以下のｐ型
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２および厚さが
１０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１だけであ
って十分に薄く、したがってその横方向の抵抗が十分に
高いので、ＧａＮ系半導体レーザの動作温度が上昇して
これらのｐ型層中のＭｇが活性化しｐ型層が低抵抗化し
ても、リッジ１４の両脇に漏れ出る電流を極めて少なく
抑えることができる。このため、ＧａＮ系半導体レーザ
の特性温度Ｔ0を上述のように２３６Ｋと著しく高くす
ることができる。更に、仮に、ｐ側クラッド層の全部が
ｐ型層である従来のＧａＮ系半導体レーザにおいてリッ
ジの両脇のｐ型層の厚さを小さくしようとすると、リッ
ジを形成する際にかなり深くエッチングしなければなら
ないが、そうするとリッジの内外での屈折率差Δｎが大
きくなり、キンクが発生しやすくなる。また、リッジの
形成のためにＲＩＥで深くエッチングすると、活性層７
にプラズマダメージが生じ、ＧａＮ系半導体レーザの特
性を劣化させるおそれがある。これに対し、このＧａＮ
系半導体レーザにおいては、リッジ１４の深さは従来の
ＧａＮ系半導体レーザと同等でも、これらの問題を生じ
ることなく、リッジ１４の両脇のｐ型層の厚さを上述の
ように１００ｎｍ以下、好適には５０ｎｍ以下にするこ
とができる。
【００８６】また、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１
における正孔の活性化エネルギーは高いため、常温では
大部分の正孔は不活性である。しかしながら、高温にな
るほど正孔が活性化してｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層
１１の電子ブロッキング効果は高まる。ところが、従来
のＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジの両脇への
電流漏れ量が多いため、上記効果は見えにくかったもの
と推測することができる。これに対し、このＧａＮ系半
導体レーザによれば、上述のようにリッジ１４の両脇へ
の電流漏れ量が極めて少ないことにより、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ電子ブロック層１１の電子ブロッキング効果は高く、
高温、高出力駆動時においても電子のオーバーフローを
効果的に防止することができる。
における正孔の活性化エネルギーは高いため、常温では
大部分の正孔は不活性である。しかしながら、高温にな
るほど正孔が活性化してｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層
１１の電子ブロッキング効果は高まる。ところが、従来
のＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジの両脇への
電流漏れ量が多いため、上記効果は見えにくかったもの
と推測することができる。これに対し、このＧａＮ系半
導体レーザによれば、上述のようにリッジ１４の両脇へ
の電流漏れ量が極めて少ないことにより、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ電子ブロック層１１の電子ブロッキング効果は高く、
高温、高出力駆動時においても電子のオーバーフローを
効果的に防止することができる。
【００８７】また、上述のように高温駆動時の漏れ電
流、すなわち無効電流が低減されることにより、しきい
値電流Ｉthの低減を図ることができ、高温でも低雑音の
ＧａＮ系半導体レーザを実現することができる。
流、すなわち無効電流が低減されることにより、しきい
値電流Ｉthの低減を図ることができ、高温でも低雑音の
ＧａＮ系半導体レーザを実現することができる。
【００８８】また、上述のように特性温度Ｔ0 の著しい
向上により、いわゆるドループ特性を改善することがで
きる。このドループ特性は、レーザビームプリンタなど
の光源にＧａＮ系半導体レーザを適用する上で重要なパ
ラメータである。また、同一基板上に複数のＧａＮ系半
導体レーザを互いに隣接して集積化する場合において
も、ＧａＮ系半導体レーザの特性温度Ｔ0 が著しく高い
ことにより、これらのＧａＮ系半導体レーザ間の熱的ク
ロストークを低く抑えることができるため、マルチビー
ムレーザなどへの応用にも適している。
向上により、いわゆるドループ特性を改善することがで
きる。このドループ特性は、レーザビームプリンタなど
の光源にＧａＮ系半導体レーザを適用する上で重要なパ
ラメータである。また、同一基板上に複数のＧａＮ系半
導体レーザを互いに隣接して集積化する場合において
も、ＧａＮ系半導体レーザの特性温度Ｔ0 が著しく高い
ことにより、これらのＧａＮ系半導体レーザ間の熱的ク
ロストークを低く抑えることができるため、マルチビー
ムレーザなどへの応用にも適している。
【００８９】また、ｐ側クラッド層の一部をアンドープ
ＡｌＧａＮクラッド層９により構成しているため、活性
層７よりｐ側の部分に存在するｐ型層は全体として少な
く、したがって活性層７からオーバーフローした電子が
ｐ型層において再結合中心にトラップされて非発光再結
合する確率が小さい。高温になるほど、ｐ型層で電子が
トラップされる確率が高まると仮定すると、このＧａＮ
系半導体レーザの構造は無効電流低減に効果的と考えら
れる。
ＡｌＧａＮクラッド層９により構成しているため、活性
層７よりｐ側の部分に存在するｐ型層は全体として少な
く、したがって活性層７からオーバーフローした電子が
ｐ型層において再結合中心にトラップされて非発光再結
合する確率が小さい。高温になるほど、ｐ型層で電子が
トラップされる確率が高まると仮定すると、このＧａＮ
系半導体レーザの構造は無効電流低減に効果的と考えら
れる。
【００９０】また、上述のスロープ効率の向上と温度特
性の向上とによって、Ｍｇがドープされた結晶性の悪い
ｐ型層に電子がオーバーフローにより注入されて結晶を
破壊することが少なくなるため、ＧａＮ系半導体レーザ
の信頼性および寿命の向上を図ることができる。
性の向上とによって、Ｍｇがドープされた結晶性の悪い
ｐ型層に電子がオーバーフローにより注入されて結晶を
破壊することが少なくなるため、ＧａＮ系半導体レーザ
の信頼性および寿命の向上を図ることができる。
【００９１】更に、アンドープＩｎＧａＮ光導波層６か
らｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１までの成長ではキ
ャリアガス雰囲気をＮ2 雰囲気としており、キャリアガ
ス雰囲気にＨ2 が含まれないので、特に活性層７からＩ
ｎが脱離するのを抑えることができ、その劣化を防止す
ることができ、ＧａＮ系半導体レーザの信頼性および寿
命の向上を図ることができる。
らｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１までの成長ではキ
ャリアガス雰囲気をＮ2 雰囲気としており、キャリアガ
ス雰囲気にＨ2 が含まれないので、特に活性層７からＩ
ｎが脱離するのを抑えることができ、その劣化を防止す
ることができ、ＧａＮ系半導体レーザの信頼性および寿
命の向上を図ることができる。
【００９２】以上により、動作電圧およびしきい値電流
が低く、温度特性が良好で長寿命かつ高信頼性のＧａＮ
系半導体レーザを実現することができる。この第１の実
施形態によるＧａＮ系半導体レーザは、高温、高出力駆
動時の動作電流および動作電圧の低減を図ることがで
き、長寿命でもあることから、特に光ディスクに対する
書き込み用高出力半導体レーザとして用いて好適なもの
である。
が低く、温度特性が良好で長寿命かつ高信頼性のＧａＮ
系半導体レーザを実現することができる。この第１の実
施形態によるＧａＮ系半導体レーザは、高温、高出力駆
動時の動作電流および動作電圧の低減を図ることがで
き、長寿命でもあることから、特に光ディスクに対する
書き込み用高出力半導体レーザとして用いて好適なもの
である。
【００９３】次に、この発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。図８はこのＧａ
Ｎ系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。図８に
示すように、この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザにおいては、第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザにおけるアンドープＡｌＧａＮクラッド層９の
代わりに、アンドープＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッ
ド層２３が設けられている。ここで、このアンドープＡ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層２３は、例えば厚さ
が２．５ｎｍのアンドープＡｌＧａＮ層を障壁層とし、
例えば厚さが２．５ｎｍのＧａＮ層を井戸層とし、これ
らを交互に積層した構造を有し、平均のＡｌ組成比は例
えば０．０２５〜０．１０、全体の厚さは例えば１００
〜５００ｎｍである。その他の構成は、第１の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザと同様であるので、説明を
省略する。このＧａＮ系半導体レーザの製造方法は、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と
同様であるので、説明を省略する。
ａＮ系半導体レーザについて説明する。図８はこのＧａ
Ｎ系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。図８に
示すように、この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザにおいては、第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザにおけるアンドープＡｌＧａＮクラッド層９の
代わりに、アンドープＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッ
ド層２３が設けられている。ここで、このアンドープＡ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層２３は、例えば厚さ
が２．５ｎｍのアンドープＡｌＧａＮ層を障壁層とし、
例えば厚さが２．５ｎｍのＧａＮ層を井戸層とし、これ
らを交互に積層した構造を有し、平均のＡｌ組成比は例
えば０．０２５〜０．１０、全体の厚さは例えば１００
〜５００ｎｍである。その他の構成は、第１の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザと同様であるので、説明を
省略する。このＧａＮ系半導体レーザの製造方法は、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と
同様であるので、説明を省略する。
【００９４】この第２の実施形態によれば、ｐ側クラッ
ド層のうちのアンドープ層がアンドープＡｌＧａＮ／Ｇ
ａＮ超格子クラッド層２３により構成されているので、
ｐ側電極２０側から注入されてこのアンドープＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層２３に到達した正孔はこの
アンドープＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層２３を
トンネル効果により容易に通り抜けて活性層７に注入さ
れるので、活性層７への正孔の注入が容易となり、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザの動作電圧のより一層の低減を図るこ
とができる。また、アンドープＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格
子クラッド層２３に存在するヘテロ界面により、ｐ型層
中のＭｇが活性層７に拡散するのをより効果的に防止す
ることができ、活性層７の劣化をより効果的に防止する
ことができる。その他の利点は第１の実施形態と同様で
ある。
ド層のうちのアンドープ層がアンドープＡｌＧａＮ／Ｇ
ａＮ超格子クラッド層２３により構成されているので、
ｐ側電極２０側から注入されてこのアンドープＡｌＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子クラッド層２３に到達した正孔はこの
アンドープＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層２３を
トンネル効果により容易に通り抜けて活性層７に注入さ
れるので、活性層７への正孔の注入が容易となり、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザの動作電圧のより一層の低減を図るこ
とができる。また、アンドープＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格
子クラッド層２３に存在するヘテロ界面により、ｐ型層
中のＭｇが活性層７に拡散するのをより効果的に防止す
ることができ、活性層７の劣化をより効果的に防止する
ことができる。その他の利点は第１の実施形態と同様で
ある。
【００９５】次に、この発明の第３の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。この第３の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザは、基本的には第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様な構造を有
するが、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８およびｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２の厚さが第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと異なる。具体的
には、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにお
いては、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８の厚さは例え
ば３０ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層
１２の厚さは例えば４００ｎｍであるのに対し、この第
３の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、
アンドープＩｎＧａＮ光導波層８の厚さは例えば２４．
５ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２
の厚さは例えば５００ｎｍである。その他の構成は、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様であ
る。また、このＧａＮ系半導体レーザの製造方法は、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と
同様であるので、説明を省略する。
ａＮ系半導体レーザについて説明する。この第３の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザは、基本的には第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様な構造を有
するが、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８およびｐ型Ａ
ｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２の厚さが第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと異なる。具体的
には、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにお
いては、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８の厚さは例え
ば３０ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層
１２の厚さは例えば４００ｎｍであるのに対し、この第
３の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、
アンドープＩｎＧａＮ光導波層８の厚さは例えば２４．
５ｎｍ、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２
の厚さは例えば５００ｎｍである。その他の構成は、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様であ
る。また、このＧａＮ系半導体レーザの製造方法は、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と
同様であるので、説明を省略する。
【００９６】このＧａＮ系半導体レーザの光出力−電流
特性を、環境温度を２０℃から８０℃まで１０℃ずつ変
えて測定した結果を図９に示す。図９より、このＧａＮ
系半導体レーザの特性温度Ｔ0 は２３０Ｋであり、従来
のＧａＮ系半導体レーザ特性温度Ｔ0 ＝１４６Ｋ（図
７）に比べて特性温度Ｔ0 が約８５Ｋも高いことが分か
る。更に、図９を図７と比較すると、光出力−電流特性
の傾き、すなわちスロープ効率についても、このＧａＮ
系半導体レーザは、従来のＧａＮ系半導体レーザに比べ
てかなり大きいことが分かる。
特性を、環境温度を２０℃から８０℃まで１０℃ずつ変
えて測定した結果を図９に示す。図９より、このＧａＮ
系半導体レーザの特性温度Ｔ0 は２３０Ｋであり、従来
のＧａＮ系半導体レーザ特性温度Ｔ0 ＝１４６Ｋ（図
７）に比べて特性温度Ｔ0 が約８５Ｋも高いことが分か
る。更に、図９を図７と比較すると、光出力−電流特性
の傾き、すなわちスロープ効率についても、このＧａＮ
系半導体レーザは、従来のＧａＮ系半導体レーザに比べ
てかなり大きいことが分かる。
【００９７】また、図１０に、このＧａＮ系半導体レー
ザの環境温度によるスロープ効率の変化を測定した結果
を示す。比較のために、従来のＧａＮ系半導体レーザに
ついて同様な測定を行った結果も図１０に示す。図１０
より、従来のＧａＮ系半導体レーザでは環境温度が室温
から高くなるにしたがってスロープ効率が低下し続ける
のに対し、このＧａＮ系半導体レーザでは室温から４０
℃付近までは環境温度が高くなるにしたがってスロープ
効率が増加し、それ以上の温度ではスロープ効率はほぼ
一定値を維持することが分かる。その理由は、すでに述
べたとおりである。すなわち、従来のＧａＮ系半導体レ
ーザにおいては、リッジの両脇への電流漏れ量が多いた
め、ｐ型ＡｌＧａＮ電流ブロック層による電子のブロッ
キング効果は見えにくかったのに対し、このＧａＮ系半
導体レーザによれば、リッジ１４の両脇への電流漏れ量
が極めて少ないことにより、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロッ
ク層１１の電子ブロッキング効果が高く、高温、高出力
駆動時においても電子のオーバーフローを効果的に防止
することができるからである。この第３の実施形態によ
れば、第１の実施形態と同様な利点を有する。
ザの環境温度によるスロープ効率の変化を測定した結果
を示す。比較のために、従来のＧａＮ系半導体レーザに
ついて同様な測定を行った結果も図１０に示す。図１０
より、従来のＧａＮ系半導体レーザでは環境温度が室温
から高くなるにしたがってスロープ効率が低下し続ける
のに対し、このＧａＮ系半導体レーザでは室温から４０
℃付近までは環境温度が高くなるにしたがってスロープ
効率が増加し、それ以上の温度ではスロープ効率はほぼ
一定値を維持することが分かる。その理由は、すでに述
べたとおりである。すなわち、従来のＧａＮ系半導体レ
ーザにおいては、リッジの両脇への電流漏れ量が多いた
め、ｐ型ＡｌＧａＮ電流ブロック層による電子のブロッ
キング効果は見えにくかったのに対し、このＧａＮ系半
導体レーザによれば、リッジ１４の両脇への電流漏れ量
が極めて少ないことにより、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロッ
ク層１１の電子ブロッキング効果が高く、高温、高出力
駆動時においても電子のオーバーフローを効果的に防止
することができるからである。この第３の実施形態によ
れば、第１の実施形態と同様な利点を有する。
【００９８】次に、この発明の第４の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。図１１はこのＧ
ａＮ系半導体レーザのエネルギーバンド、特にその伝導
帯を示す。図１１に示すように、この第４の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａＮ
／ＧａＮ超格子クラッド層１２中にｐ型ＡｌＧａＮ電子
ブロック層１１が設けられている。すなわち、第１の実
施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ電子ブロック層１１はアンドープＩｎＧａＮ層
１０とｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２と
の界面に設けられているのに対し、この第４の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ電子ブロック層１１はｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子
クラッド層１２中にアンドープＩｎＧａＮ層１０から離
れて設けられている。ここで、アンドープＡｌＧａＮク
ラッド層９とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１との間
に存在するｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１
２の厚さは例えば１０〜５０ｎｍ程度である。その他の
構成は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと
同様である。また、このＧａＮ系半導体レーザの製造方
法は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製
造方法と同様であるので、説明を省略する。この第４の
実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を有す
る。
ａＮ系半導体レーザについて説明する。図１１はこのＧ
ａＮ系半導体レーザのエネルギーバンド、特にその伝導
帯を示す。図１１に示すように、この第４の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａＮ
／ＧａＮ超格子クラッド層１２中にｐ型ＡｌＧａＮ電子
ブロック層１１が設けられている。すなわち、第１の実
施形態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｐ型Ａ
ｌＧａＮ電子ブロック層１１はアンドープＩｎＧａＮ層
１０とｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２と
の界面に設けられているのに対し、この第４の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎ電子ブロック層１１はｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子
クラッド層１２中にアンドープＩｎＧａＮ層１０から離
れて設けられている。ここで、アンドープＡｌＧａＮク
ラッド層９とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層１１との間
に存在するｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１
２の厚さは例えば１０〜５０ｎｍ程度である。その他の
構成は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと
同様である。また、このＧａＮ系半導体レーザの製造方
法は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製
造方法と同様であるので、説明を省略する。この第４の
実施形態によれば、第１の実施形態と同様な利点を有す
る。
【００９９】次に、この発明の第５の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。この第５の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザは、基本的には第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様な構造を有
するが、活性層７の、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８
に最も近い井戸層の端面とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック
層１１の、活性層７側の端面、すなわちＭｇドーピング
開始位置との間の距離Ｄ（図３参照）が６５〜２３０ｎ
ｍであること、および、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９のＡｌ組成比ｚが０＜ｚ≦０．０４であることが特
徴である。その他の構成は、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザと同様である。また、このＧａＮ系半
導体レーザの製造方法は、第１の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザの製造方法と同様であるので、説明を省
略する。
ａＮ系半導体レーザについて説明する。この第５の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザは、基本的には第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様な構造を有
するが、活性層７の、アンドープＩｎＧａＮ光導波層８
に最も近い井戸層の端面とｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック
層１１の、活性層７側の端面、すなわちＭｇドーピング
開始位置との間の距離Ｄ（図３参照）が６５〜２３０ｎ
ｍであること、および、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９のＡｌ組成比ｚが０＜ｚ≦０．０４であることが特
徴である。その他の構成は、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザと同様である。また、このＧａＮ系半
導体レーザの製造方法は、第１の実施形態によるＧａＮ
系半導体レーザの製造方法と同様であるので、説明を省
略する。
【０１００】図１２は、このＧａＮ系半導体レーザの内
部量子効率ηi および内部損失αiがＤ、すなわちＭｇ
ドーピング開始位置によってどのように変化するかを測
定した結果を示す。図１２に示すように、Ｄが大きくな
るにつれ、すなわち活性層７からＭｇドーピング開始位
置が遠ざかるにつれ、αi は低下していくが、ηi は階
段状に大きく低下する。レーザ設計上、ηi は高い値に
維持したまま、αi を下げるのが望ましい。
部量子効率ηi および内部損失αiがＤ、すなわちＭｇ
ドーピング開始位置によってどのように変化するかを測
定した結果を示す。図１２に示すように、Ｄが大きくな
るにつれ、すなわち活性層７からＭｇドーピング開始位
置が遠ざかるにつれ、αi は低下していくが、ηi は階
段状に大きく低下する。レーザ設計上、ηi は高い値に
維持したまま、αi を下げるのが望ましい。
【０１０１】図１２より、Ｄ＞２３０ｎｍの領域では、
αi はＤによらず、ほぼ一定となっており、αi の低減
のためにこれ以上Ｄを大きくすることは意味がなく、か
えってエピタキシャル成長に要する時間が長くなって生
産性が低下するだけである。よって、Ｄは２３０ｎｍ以
下が望ましい。一方、ηi は、Ｄ＜６５ｎｍの領域では
Ｄによらず０．９６前後であるが、Ｄがより大きくなる
とわずかに低下し、Ｄが１１０ｎｍを過ぎたあたりから
１４０ｎｍにかけて急激に低下し、Ｄ＞１４０ｎｍの領
域ではＤによらず０．８となっている。ηi の低下が見
られない領域では、αi の低減の観点からＤは大きいほ
どよい。よって、Ｄは６５ｎｍ以上が望ましい。
αi はＤによらず、ほぼ一定となっており、αi の低減
のためにこれ以上Ｄを大きくすることは意味がなく、か
えってエピタキシャル成長に要する時間が長くなって生
産性が低下するだけである。よって、Ｄは２３０ｎｍ以
下が望ましい。一方、ηi は、Ｄ＜６５ｎｍの領域では
Ｄによらず０．９６前後であるが、Ｄがより大きくなる
とわずかに低下し、Ｄが１１０ｎｍを過ぎたあたりから
１４０ｎｍにかけて急激に低下し、Ｄ＞１４０ｎｍの領
域ではＤによらず０．８となっている。ηi の低下が見
られない領域では、αi の低減の観点からＤは大きいほ
どよい。よって、Ｄは６５ｎｍ以上が望ましい。
【０１０２】以上より、Ｄは６５ｎｍ以上２３０ｎｍ以
下であることが望ましいことが分かる。Ｄがこの範囲に
あると、ηi は０．８以上、αi は２０ｃｍ-1以下とな
り、これは、十分に実用レベルの値である。また、Ｄが
７０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下であると、ηi は０．９以
上、αi は１９ｃｍ-1以下となり、より望ましい。更
に、Ｄが９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であると、ηi は
約０．９５、αi は１５ｃｍ-1以下となり、更に望まし
い。
下であることが望ましいことが分かる。Ｄがこの範囲に
あると、ηi は０．８以上、αi は２０ｃｍ-1以下とな
り、これは、十分に実用レベルの値である。また、Ｄが
７０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下であると、ηi は０．９以
上、αi は１９ｃｍ-1以下となり、より望ましい。更
に、Ｄが９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であると、ηi は
約０．９５、αi は１５ｃｍ-1以下となり、更に望まし
い。
【０１０３】図１３は、このＧａＮ系半導体レーザのし
きい値電流密度ＪthがＤ、すなわちＭｇドーピング開始
位置によってどのように変化するかを測定した結果を示
す。図１３に示すように、Ｄが６５ｎｍ以上２３０ｎｍ
以下の領域でしきい値電流密度Ｊthは最も低くなってお
り、これより、Ｄは、しきい値電流密度Ｊthの観点から
も、６５ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の領域に最適値が存在
することが分かる。
きい値電流密度ＪthがＤ、すなわちＭｇドーピング開始
位置によってどのように変化するかを測定した結果を示
す。図１３に示すように、Ｄが６５ｎｍ以上２３０ｎｍ
以下の領域でしきい値電流密度Ｊthは最も低くなってお
り、これより、Ｄは、しきい値電流密度Ｊthの観点から
も、６５ｎｍ以上２３０ｎｍ以下の領域に最適値が存在
することが分かる。
【０１０４】図１４は、Ｄを１３６．５ｎｍ、アンドー
プＡｌＧａＮクラッド層９の厚さを１００ｎｍに固定し
て、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９のＡｌ組成を変
化させたときに、このＧａＮ系半導体レーザの特性温度
Ｔ0 （図１４Ａ）およびしきい値電流密度Ｊth（図１４
Ｂ）がどのように変化するかを測定した結果を示す。図
１４から分かるように、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９のＡｌ組成の増加に伴い、Ｔ0 が上昇するが、同時
に２０℃でのしきい値電流密度Ｊth（Ｊth＠２０℃）も
上昇している。これは、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９のＡｌ組成の増加により、正孔の活性層７への注入
効率が低下しているためと考えられる。温度特性の向上
は、高温動作時のしきい値電流の上昇を抑制することが
できる利点がある。しかしながら、低温動作時のしきい
値電流の上昇は温度特性の向上効果を低減させる。５０
℃でのしきい値電流密度Ｊth（Ｊth＠５０℃）からＡｌ
組成の条件を求めると、４％以下であることが望ましい
ことが分かる。
プＡｌＧａＮクラッド層９の厚さを１００ｎｍに固定し
て、アンドープＡｌＧａＮクラッド層９のＡｌ組成を変
化させたときに、このＧａＮ系半導体レーザの特性温度
Ｔ0 （図１４Ａ）およびしきい値電流密度Ｊth（図１４
Ｂ）がどのように変化するかを測定した結果を示す。図
１４から分かるように、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９のＡｌ組成の増加に伴い、Ｔ0 が上昇するが、同時
に２０℃でのしきい値電流密度Ｊth（Ｊth＠２０℃）も
上昇している。これは、アンドープＡｌＧａＮクラッド
層９のＡｌ組成の増加により、正孔の活性層７への注入
効率が低下しているためと考えられる。温度特性の向上
は、高温動作時のしきい値電流の上昇を抑制することが
できる利点がある。しかしながら、低温動作時のしきい
値電流の上昇は温度特性の向上効果を低減させる。５０
℃でのしきい値電流密度Ｊth（Ｊth＠５０℃）からＡｌ
組成の条件を求めると、４％以下であることが望ましい
ことが分かる。
【０１０５】以上のように、この第５の実施形態によれ
ば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができるほ
か、内部量子効率ηi を十分に高く、しかも内部損失α
i を十分に低く抑えることができ、また、特性温度Ｔ0
を高く、しきい値電流密度を低く抑えることができ、よ
りレーザ特性に優れたＧａＮ系半導体レーザを実現する
ことができる。
ば、第１の実施形態と同様な利点を得ることができるほ
か、内部量子効率ηi を十分に高く、しかも内部損失α
i を十分に低く抑えることができ、また、特性温度Ｔ0
を高く、しきい値電流密度を低く抑えることができ、よ
りレーザ特性に優れたＧａＮ系半導体レーザを実現する
ことができる。
【０１０６】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【０１０７】例えば、上述の第１〜第５の実施形態にお
いて挙げた数値、構造、形状、基板、原料、プロセスな
どはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異
なる数値、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用
いてもよい。
いて挙げた数値、構造、形状、基板、原料、プロセスな
どはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異
なる数値、構造、形状、基板、原料、プロセスなどを用
いてもよい。
【０１０８】具体的には、例えば、上述の第１〜第５の
実施形態においては、レーザ構造を形成するｎ型層を基
板上に最初に積層し、その上にｐ型層を積層している
が、これと積層順序を逆にし、基板上に最初にｐ型層を
積層し、その上にｎ型層を積層した構造としてもよい。
実施形態においては、レーザ構造を形成するｎ型層を基
板上に最初に積層し、その上にｐ型層を積層している
が、これと積層順序を逆にし、基板上に最初にｐ型層を
積層し、その上にｎ型層を積層した構造としてもよい。
【０１０９】また、上述の第１〜第５の実施形態におい
ては、ｎ側光導波層としてのアンドープＩｎＧａＮ光導
波層６およびｐ側光導波層としてのアンドープＩｎＧａ
Ｎ光導波層８は互いに同一組成であるが、これらのアン
ドープＩｎＧａＮ光導波層６およびアンドープＩｎＧａ
Ｎ光導波層８の組成は、良好な光学特性が得られる限
り、互いに異なっていてもよく、例えばアンドープＩｎ
ＧａＮ光導波層８のＩｎ組成をアンドープＩｎＧａＮ光
導波層６より低くしてもよい。更には、必要に応じて、
ｎ側光導波層およびｐ側光導波層の材料としてＩｎＧａ
Ｎと異なる組成のもの、例えばＧａＮを用いてもよい。
ては、ｎ側光導波層としてのアンドープＩｎＧａＮ光導
波層６およびｐ側光導波層としてのアンドープＩｎＧａ
Ｎ光導波層８は互いに同一組成であるが、これらのアン
ドープＩｎＧａＮ光導波層６およびアンドープＩｎＧａ
Ｎ光導波層８の組成は、良好な光学特性が得られる限
り、互いに異なっていてもよく、例えばアンドープＩｎ
ＧａＮ光導波層８のＩｎ組成をアンドープＩｎＧａＮ光
導波層６より低くしてもよい。更には、必要に応じて、
ｎ側光導波層およびｐ側光導波層の材料としてＩｎＧａ
Ｎと異なる組成のもの、例えばＧａＮを用いてもよい。
【０１１０】また、上述の第１〜第５の実施形態におい
ては、ｃ面サファイア基板を用いているが、必要に応じ
て、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板、厚いｎ型Ｇ
ａＮ層からなる基板などを用いてもよい。また、ＧａＮ
バッファ層の代わりに、ＡｌＮバッファ層やＡｌＧａＮ
バッファ層を用いてもよい。
ては、ｃ面サファイア基板を用いているが、必要に応じ
て、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基板、厚いｎ型Ｇ
ａＮ層からなる基板などを用いてもよい。また、ＧａＮ
バッファ層の代わりに、ＡｌＮバッファ層やＡｌＧａＮ
バッファ層を用いてもよい。
【０１１１】また、上述の第１〜第５の実施形態におい
ては、この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザに
適用した場合について説明したが、この発明は、例え
ば、ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半
導体レーザに適用してもよいことはもちろん、ＧａＮ系
発光ダイオードに適用してもよい。
ては、この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザに
適用した場合について説明したが、この発明は、例え
ば、ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半
導体レーザに適用してもよいことはもちろん、ＧａＮ系
発光ダイオードに適用してもよい。
【０１１２】更に、上述の第１〜第５の実施形態におい
ては、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２に
おいて、ＡｌＧａＮ層にはＭｇをドープしていないが、
必要に応じて、このＡｌＧａＮ層にもＭｇをドープして
もよく、あるいは、ＧａＮ層にはＭｇをドープせず、Ａ
ｌＧａＮ層にのみＭｇをドープしてもよい。
ては、ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層１２に
おいて、ＡｌＧａＮ層にはＭｇをドープしていないが、
必要に応じて、このＡｌＧａＮ層にもＭｇをドープして
もよく、あるいは、ＧａＮ層にはＭｇをドープせず、Ａ
ｌＧａＮ層にのみＭｇをドープしてもよい。
【０１１３】なお、場合によっては、ｐ側クラッド層を
アンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型の第２層とによ
り構成するとともに、ｎ側クラッド層をアンドープまた
はｐ型の第１の層とｎ型の第２層とにより構成してもよ
い。
アンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型の第２層とによ
り構成するとともに、ｎ側クラッド層をアンドープまた
はｐ型の第１の層とｎ型の第２層とにより構成してもよ
い。
【０１１４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンドープまた
はｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第
２の層とからなることにより、半導体発光素子に対して
良好な光場を得て良好な光学特性を得るのに必要なｐ側
クラッド層の厚さを確保しつつ、動作電圧上昇の原因と
なる高比抵抗のｐ型層の厚さを可能な限り薄くして半導
体発光素子の動作電圧の低減を図ることができる。ま
た、活性層と第２の層との間の距離を十分に大きくする
ことができるため、第２の層のｐ型不純物が活性層に拡
散するのを抑えて活性層の劣化を防止することができ
る。更に、特に、第２の層がこの第２の層よりバンドギ
ャップが大きいｐ型の第３の層を有する場合には、この
第３の層により、活性層に注入される電子がオーバーフ
ローするのを抑制することができる。
ば、ｐ側クラッド層が活性層側から順にアンドープまた
はｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第
２の層とからなることにより、半導体発光素子に対して
良好な光場を得て良好な光学特性を得るのに必要なｐ側
クラッド層の厚さを確保しつつ、動作電圧上昇の原因と
なる高比抵抗のｐ型層の厚さを可能な限り薄くして半導
体発光素子の動作電圧の低減を図ることができる。ま
た、活性層と第２の層との間の距離を十分に大きくする
ことができるため、第２の層のｐ型不純物が活性層に拡
散するのを抑えて活性層の劣化を防止することができ
る。更に、特に、第２の層がこの第２の層よりバンドギ
ャップが大きいｐ型の第３の層を有する場合には、この
第３の層により、活性層に注入される電子がオーバーフ
ローするのを抑制することができる。
【０１１５】また、リッジの両側の部分におけるｐ型層
の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の層との
界面より深い所に位置していることにより、半導体発光
素子の動作時に注入される電流がリッジの外部に漏れ出
るのを効果的に抑えることができ、これによって従来に
比べて著しく高い特性温度を得ることができ、極めて良
好な温度特性を得ることができる。
の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の層との
界面より深い所に位置していることにより、半導体発光
素子の動作時に注入される電流がリッジの外部に漏れ出
るのを効果的に抑えることができ、これによって従来に
比べて著しく高い特性温度を得ることができ、極めて良
好な温度特性を得ることができる。
【０１１６】また、Ｉｎを含む層を含む特定の層の成長
を、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリ
アガス雰囲気中で行うようにしているので、そのＩｎを
含む層、例えば活性層からＩｎが脱離するのを効果的に
抑えることができ、活性層の劣化を防止することがで
き、半導体発光素子の信頼性および寿命の向上を図るこ
とができる。
を、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリ
アガス雰囲気中で行うようにしているので、そのＩｎを
含む層、例えば活性層からＩｎが脱離するのを効果的に
抑えることができ、活性層の劣化を防止することがで
き、半導体発光素子の信頼性および寿命の向上を図るこ
とができる。
【０１１７】また、活性層とこの活性層に最も近い、ｐ
型不純物がドープされたｐ型の層との間の距離が５０ｎ
ｍ以上であるので、このｐ型の層にドープされたｐ型不
純物の活性層への拡散を大幅に減少させることができ、
活性層の劣化を防止することができ、半導体発光素子の
信頼性および寿命の向上を図ることができる。
型不純物がドープされたｐ型の層との間の距離が５０ｎ
ｍ以上であるので、このｐ型の層にドープされたｐ型不
純物の活性層への拡散を大幅に減少させることができ、
活性層の劣化を防止することができ、半導体発光素子の
信頼性および寿命の向上を図ることができる。
【０１１８】また、ｎ側クラッド層が活性層側から順に
アンドープまたはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープ
されたｎ型の第２の層とからなることにより、半導体発
光素子に対して良好な光場を得て良好な光学特性を得る
のに必要なｎ側クラッド層の厚さを確保しつつ、動作電
圧上昇の原因となる高比抵抗のｎ型層の厚さを可能な限
り薄くして半導体発光素子の動作電圧の低減を図ること
ができる。また、活性層と第２の層との間の距離を十分
に大きくすることができるため、第２の層のｎ型不純物
が活性層に拡散するのを抑えて活性層の劣化を防止する
ことができる。
アンドープまたはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープ
されたｎ型の第２の層とからなることにより、半導体発
光素子に対して良好な光場を得て良好な光学特性を得る
のに必要なｎ側クラッド層の厚さを確保しつつ、動作電
圧上昇の原因となる高比抵抗のｎ型層の厚さを可能な限
り薄くして半導体発光素子の動作電圧の低減を図ること
ができる。また、活性層と第２の層との間の距離を十分
に大きくすることができるため、第２の層のｎ型不純物
が活性層に拡散するのを抑えて活性層の劣化を防止する
ことができる。
【０１１９】また、リッジの両側の部分におけるｎ型層
の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の層との
界面より深い所に位置していることにより、半導体発光
素子の動作時に注入される電流がリッジの外部に漏れ出
るのを効果的に抑えることができ、これによって従来に
比べて著しく高い特性温度を得ることができ、極めて良
好な温度特性を得ることができる。
の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、あるいは、
リッジの両側の部分の底面が、第１の層と第２の層との
界面より深い所に位置していることにより、半導体発光
素子の動作時に注入される電流がリッジの外部に漏れ出
るのを効果的に抑えることができ、これによって従来に
比べて著しく高い特性温度を得ることができ、極めて良
好な温度特性を得ることができる。
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザを示す断面図である。
体レーザを示す断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの要部の拡大断面図である。
体レーザの要部の拡大断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザのエネルギーバンド構造を示す略線図である。
体レーザのエネルギーバンド構造を示す略線図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザにおけるｐ側クラッド層のアンドープ層の厚さ
による動作電圧の変化を示す略線図である。
体レーザにおけるｐ側クラッド層のアンドープ層の厚さ
による動作電圧の変化を示す略線図である。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザにおけるｐ側クラッド層のアンドープ層の厚さ
によるエージング劣化率の変化を示す略線図である。
体レーザにおけるｐ側クラッド層のアンドープ層の厚さ
によるエージング劣化率の変化を示す略線図である。
【図６】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの光出力−電流特性を示す略線図である。
体レーザの光出力−電流特性を示す略線図である。
【図７】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザとの比較のための従来のＧａＮ系半導体レーザ
の光出力−電流特性を示す略線図である。
体レーザとの比較のための従来のＧａＮ系半導体レーザ
の光出力−電流特性を示す略線図である。
【図８】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザのエネルギーバンド構造を示す略線図である。
体レーザのエネルギーバンド構造を示す略線図である。
【図９】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの光出力−電流特性を示す略線図である。
体レーザの光出力−電流特性を示す略線図である。
【図１０】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの環境温度によるスロープ効率の変化を示す
略線図である。
導体レーザの環境温度によるスロープ効率の変化を示す
略線図である。
【図１１】この発明の第４の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザのエネルギーバンド構造を示す略線図であ
る。
導体レーザのエネルギーバンド構造を示す略線図であ
る。
【図１２】この発明の第５の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの内部損失および内部量子効率のＭｇドーピ
ング開始位置による変化を示す略線図である。
導体レーザの内部損失および内部量子効率のＭｇドーピ
ング開始位置による変化を示す略線図である。
【図１３】この発明の第５の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザのしきい値電流密度のＭｇドーピング開始位
置による変化を示す略線図である。
導体レーザのしきい値電流密度のＭｇドーピング開始位
置による変化を示す略線図である。
【図１４】この発明の第５の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの特性温度およびしきい値電流密度のアンド
ープＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成による変化を示す
略線図である。
導体レーザの特性温度およびしきい値電流密度のアンド
ープＡｌＧａＮクラッド層のＡｌ組成による変化を示す
略線図である。
【図１５】従来の一般的なＧａＮ系半導体レーザのエネ
ルギーバンド構造を示す略線図である。
ルギーバンド構造を示す略線図である。
１・・・ｃ面サファイア基板、４・・・ｎ型ＧａＮコン
タクト層、５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、６・・
・アンドープＩｎＧａＮ光導波層、７・・・活性層、８
・・・アンドープＩｎＧａＮ光導波層、９・・・アンド
ープＡｌＧａＮクラッド層、１０・・・アンドープＩｎ
ＧａＮ層、１１・・・ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、
１２・・・ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層、
１３・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、１４・・・リッ
ジ、１７・・・絶縁膜、１８・・・Ｓｉ膜、２０・・・
ｐ側電極、２２・・・ｎ側電極、２３・・・アンドープ
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層
タクト層、５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、６・・
・アンドープＩｎＧａＮ光導波層、７・・・活性層、８
・・・アンドープＩｎＧａＮ光導波層、９・・・アンド
ープＡｌＧａＮクラッド層、１０・・・アンドープＩｎ
ＧａＮ層、１１・・・ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層、
１２・・・ｐ型ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層、
１３・・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、１４・・・リッ
ジ、１７・・・絶縁膜、１８・・・Ｓｉ膜、２０・・・
ｐ側電極、２２・・・ｎ側電極、２３・・・アンドープ
ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子クラッド層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１５年３月３日（２００３．３．３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
フロントページの続き
(72)発明者 池田 昌夫
宮城県白石市白鳥３丁目53番地の２ ソニ
ー白石セミコンダクタ株式会社内
Ｆターム(参考） 5F041 AA24 CA04 CA05 CA34 CA40
CA46 CA65
5F073 AA11 AA13 AA45 AA51 AA74
AA77 CA07 CB05 CB07 DA05
DA07 DA22 DA25 DA35 EA23
Claims (67)
- 【請求項１】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との間
に活性層がはさまれた構造を有する、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有すること
を特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 上記ｎ側クラッド層と上記活性層との間
にｎ側光導波層が設けられ、上記ｐ側クラッド層と上記
活性層との間にｐ側光導波層が設けられていることを特
徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 上記ｐ側クラッド層の上記第２の層の厚
さが０ｎｍより大きく、５５０ｎｍ以下であることを特
徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項４】 上記ｐ側クラッド層の上記第２の層の厚
さが３９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】 上記ｐ側クラッド層の上記第１の層の厚
さが０ｎｍより大きく、５００ｎｍ以下であることを特
徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 上記ｐ側クラッド層の上記第１の層の厚
さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載
の半導体発光素子。 - 【請求項７】 上記ｐ側クラッド層の上記第１の層の厚
さが５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項８】 上記ｐ側クラッド層の上記第１の層が超
格子構造を有することを特徴とする請求項１記載の半導
体発光素子。 - 【請求項９】 上記ｐ側クラッド層が超格子構造を有す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１０】 上記第３の層がＡｌおよびＧａを含む
ｐ型の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１１】 上記第３の層がｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ただし、０＜ｘ＜１）からなることを特徴とする請求
項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１２】 上記第３の層がｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
（ただし、０．１５≦ｘ＜１）からなることを特徴とす
る請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１３】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間の距離が２０ｎｍ以上であることを特
徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間の距離が１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素
子。 - 【請求項１５】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間にバンドギャップまたは格子定数が互
いに異なる層の組み合わせが少なくとも１組以上存在す
ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１６】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間に互いに原子組成比が異なる層からな
る超格子構造が少なくとも１層以上存在することを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１７】 上記ｐ側クラッド層の上記第１の層が
Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０＜ｙ≦０．０４）からな
ることを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項１８】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有する、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第１の層の厚さが５
０ｎｍ以上であることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項１９】 上記ｐ側クラッド層の上記第２の層の
厚さが０ｎｍより大きく、５５０ｎｍ以下であることを
特徴とする請求項１８記載の半導体発光素子。 - 【請求項２０】 上記ｐ側クラッド層の上記第２の層の
厚さが３９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることを特徴
とする請求項１８記載の半導体発光素子。 - 【請求項２１】 上記ｐ側クラッド層の上記第１の層の
厚さが５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項１８記載の半導体発光素子。 - 【請求項２２】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間の距離が２０ｎｍ以上であることを特
徴とする請求項１８記載の半導体発光素子。 - 【請求項２３】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間の距離が１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以
下であることを特徴とする請求項１８記載の半導体発光
素子。 - 【請求項２４】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有する半導体発光素子に
おいて、上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にア
ンドープまたはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープさ
れたｐ型の第２の層とからなり、かつ、上記第１の層の
厚さが５０ｎｍ以上であることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項２５】 上記ｐ側クラッド層の上記第２の層の
厚さが０ｎｍより大きく、５５０ｎｍ以下であることを
特徴とする請求項２４記載の半導体発光素子。 - 【請求項２６】 上記ｐ側クラッド層の上記第２の層の
厚さが３９０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下であることを特徴
とする請求項２４記載の半導体発光素子。 - 【請求項２７】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間の距離が２０ｎｍ以上であることを特
徴とする請求項２４記載の半導体発光素子。 - 【請求項２８】 上記活性層と上記ｐ側クラッド層の上
記第２の層との間の距離が１００ｎｍ以上１８０ｎｍ以
下であることを特徴とする請求項２４記載の半導体発光
素子。 - 【請求項２９】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有す
る、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有し、 上記リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項３０】 上記リッジの両側の部分におけるｐ型
層の厚さが０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項２９記載の半導体発光素子。 - 【請求項３１】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有す
る、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有し、 上記リッジの両側の部分の底面が、上記第１の層と上記
第２の層との界面より深い所に位置していることを特徴
とする半導体発光素子。 - 【請求項３２】 上記リッジの両側の部分の底面が、上
記第１の層中に位置していることを特徴とする請求項３
１記載の半導体発光素子。 - 【請求項３３】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有す
る、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、 上記リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項３４】 上記リッジの両側の部分におけるｐ型
層の厚さが０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項３３記載の半導体発光素子。 - 【請求項３５】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有す
る、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、 上記リッジの両側の部分の底面が、上記第１の層と上記
第２の層との界面より深い所に位置していることを特徴
とする半導体発光素子。 - 【請求項３６】 上記リッジの両側の部分の底面が、上
記第１の層中に位置していることを特徴とする請求項３
５記載の半導体発光素子。 - 【請求項３７】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有する
半導体発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、 上記リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項３８】 上記リッジの両側の部分におけるｐ型
層の厚さが０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項３７記載の半導体発光素子。 - 【請求項３９】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有する
半導体発光素子において、 上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、 上記リッジの両側の部分の底面が、上記第１の層と上記
第２の層との界面より深い所に位置していることを特徴
とする半導体発光素子。 - 【請求項４０】 上記リッジの両側の部分の底面が、上
記第１の層中に位置していることを特徴とする請求項３
９記載の半導体発光素子。 - 【請求項４１】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有し、上記ｐ側クラッド
層が上記活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１
の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とから
なり、かつ、上記第２の層がこの第２の層よりバンドギ
ャップが大きい第３の層を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法であ
って、上記活性層から上記第３の層までの成長を、実質
的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰
囲気中で行うようにしたことを特徴とする半導体発光素
子の製造方法。 - 【請求項４２】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項４１記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項４３】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有し、上記ｐ側クラッド
層が上記活性層側から順にアンドープまたはｎ型の第１
の層とｐ型不純物がドープされたｐ型の第２の層とから
なり、かつ、上記第１の層の厚さが５０ｎｍ以上であ
る、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
発光素子の製造方法であって、 上記活性層から上記ｐ側クラッド層の上記第１の層まで
の成長を、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とする
キャリアガス雰囲気中で行うようにしたことを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項４４】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項４３記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項４５】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有し、
上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有し、上記
リッジの両側の部分におけるｐ型層の厚さが０ｎｍ以上
１００ｎｍ以下である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体を用いた半導体発光素子の製造方法であって、 上記活性層から上記第３の層までの成長を、実質的に水
素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中
で行うようにしたことを特徴とする半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項４６】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項４５記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項４７】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有し、
上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第２の層がこの第２
の層よりバンドギャップが大きい第３の層を有し、上記
リッジの両側の部分の底面が、上記第１の層と上記第２
の層との界面より深い所に位置している、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方
法であって、 上記活性層から上記第３の層までの成長を、実質的に水
素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中
で行うようにしたことを特徴とする半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項４８】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項４７記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項４９】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有し、
上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、上記リッジの両側の部分におけ
るｐ型層の厚さが０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素
子の製造方法であって、 上記活性層から上記ｐ側クラッド層の上記第１の層まで
の成長を、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とする
キャリアガス雰囲気中で行うようにしたことを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５０】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項４９記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項５１】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有し、
上記ｐ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｎ型の第１の層とｐ型不純物がドープされたｐ型
の第２の層とからなり、上記リッジの両側の部分の底面
が、上記第１の層と上記第２の層との界面より深い所に
位置している、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子の製造方法であって、 上記活性層から上記ｐ側クラッド層の上記第１の層まで
の成長を、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とする
キャリアガス雰囲気中で行うようにしたことを特徴とす
る半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項５２】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項５１記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項５３】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有する、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子において、 上記活性層とこの活性層に最も近い、ｐ型不純物がドー
プされたｐ型の層との間の距離が５０ｎｍ以上であるこ
とを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項５４】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が６０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項５３記
載の半導体発光素子。 - 【請求項５５】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項５３
記載の半導体発光素子。 - 【請求項５６】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とす
る請求項５３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５７】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることを特徴と
する請求項５３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５８】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が６５ｎｍ以上２３０ｎｍ以下であることを特徴とす
る請求項５３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５９】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が７０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下であることを特徴とす
る請求項５３記載の半導体発光素子。 - 【請求項６０】 上記活性層と上記ｐ型の層との間の距
離が９０ｎｍ以上１１０ｎｍ以下であることを特徴とす
る請求項５３記載の半導体発光素子。 - 【請求項６１】 上記活性層に最も近いｐ型の層が上記
ｐ側クラッド層よりバンドギャップが大きいｐ型の層で
あることを特徴とする請求項５３記載の半導体発光素
子。 - 【請求項６２】 上記活性層と上記ｐ型の層との間に上
記活性層および上記ｐ型の層と組成が異なる層が少なく
とも１層以上存在することを特徴とする請求項５３記載
の半導体発光素子。 - 【請求項６３】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有し、上記活性層とこの
活性層に最も近い、ｐ型不純物がドープされたｐ型の層
との間の距離が５０ｎｍ以上であり、上記活性層に最も
近いｐ型の層が上記ｐ側クラッド層よりバンドギャップ
が大きいｐ型の層である、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いた半導体発光素子の製造方法であって、 上記活性層から上記ｐ側クラッド層よりバンドギャップ
が大きいｐ型の層までの成長を、実質的に水素を含ま
ず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で行うよ
うにしたことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項６４】 上記実質的に水素を含まず、窒素を主
成分とするキャリアガス雰囲気はＮ2 ガス雰囲気である
ことを特徴とする請求項６３記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項６５】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造を有する半導体発光素子に
おいて、 上記ｎ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型
の第２の層とからなり、かつ、上記第１の層の厚さが５
０ｎｍ以上であることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項６６】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有する
半導体発光素子において、 上記ｎ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型
の第２の層とからなり、 上記リッジの両側の部分におけるｎ型層の厚さが０ｎｍ
以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする半導体発光
素子。 - 【請求項６７】 ｎ側クラッド層とｐ側クラッド層との
間に活性層がはさまれた構造およびリッジ構造を有する
半導体発光素子において、 上記ｎ側クラッド層が上記活性層側から順にアンドープ
またはｐ型の第１の層とｎ型不純物がドープされたｎ型
の第２の層とからなり、 上記リッジの両側の部分の底面が、上記第１の層と上記
第２の層との界面より深い所に位置していることを特徴
とする半導体発光素子。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2002261410A JP2003289176A (ja) | 2002-01-24 | 2002-09-06 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US10/349,609 US6870193B2 (en) | 2002-01-24 | 2003-01-23 | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| TW092101592A TWI283954B (en) | 2002-01-24 | 2003-01-24 | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| KR10-2003-0004709A KR20030064629A (ko) | 2002-01-24 | 2003-01-24 | 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
| US10/930,009 US7125732B2 (en) | 2002-01-24 | 2004-08-30 | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
| US10/932,697 US20050040409A1 (en) | 2002-01-24 | 2004-09-02 | Semiconductor light emitting device and its manufacturing method |
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|---|---|---|---|
| JP2002-16084 | 2002-01-24 | ||
| JP2002016084 | 2002-01-24 | ||
| JP2002261410A JP2003289176A (ja) | 2002-01-24 | 2002-09-06 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
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