JPH11186665A

JPH11186665A - 半導体発光素子

Info

Publication number: JPH11186665A
Application number: JP35720697A
Authority: JP
Inventors: Koji Iwamoto; 浩治岩本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされ
たｐ型不純物が拡散により活性層に入り込むのを防止
し、特性の劣化を防止することができる半導体発光素子
を提供する。【解決手段】ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子におい
て、活性層４とＺｎまたはＭｇがｐ型不純物としてドー
プされたｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド
層５との間に、ＺｎまたはＭｇよりも拡散しにくいｐ型
不純物、例えばＣが高濃度にドープされたｐ型Ａｌ_zＧ
ａ_1-zＡｓクラッド層１３を設ける。ｐ型Ａｌ_zＧａ
_1-zＡｓクラッド層１３の厚さは０．０５〜０．３μｍ
とし、ｐ型不純物のドーピング濃度は２×１０¹⁷〜２×
１０¹⁹ｃｍ^-3とする。活性層４は、アンドープＧａＩｎ
Ｐ層を量子井戸層とし、アンドープＡｌＧａＩｎＰ層を
障壁層とするＭＱＷ構造、または、アンドープＧａＩｎ
Ｐ層を量子井戸層とし、Ｃなどの拡散しにくいｐ型不純
物がドープされたｐ型ＡｌＧａＡｓ層を障壁層とするＭ
ＱＷ構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
に関し、特に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体発光素子に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＩｎＰからなる活性層を用いたＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザは、波長６２０〜７００ｎｍ
で発振するが、特に、６２０〜６６０ｎｍの短波長領域
では、活性層とクラッド層とのエネルギーギャップの差
（活性層とクラッド層との間のヘテロ障壁の高さに相当
する）が小さいため、動作時に活性層に注入されたキャ
リアが活性層からオーバーフローすることにより量子効
率が低下してしまうという問題がある。

【０００３】そこで、この量子効率の低下を抑えるため
に、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザのｐ側のＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層を成長させる際に、このＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層のうち活性層の近傍の部分にｐ型不純物であ
るＺｎまたはＭｇを高濃度にドーピングすることが行わ
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
ようにしてｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされ
たＺｎやＭｇは、結晶成長中やその後のプロセスで行わ
れる熱プロセスによって容易に拡散し、活性層に入り込
む可能性が高い。このようにして活性層にＺｎやＭｇが
入り込んだ場合には、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの
特性は数時間で急速に劣化してしまう。

【０００５】したがって、この発明の目的は、ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型不純物が拡散
により活性層に入り込むのを防止し、特性の劣化を防止
することができる半導体発光素子を提供することにあ
る。

【０００６】この発明の他の目的は、変調特性の向上お
よび温度特性の向上を図ることができる半導体発光素子
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、活性層をｎ型ＡｌＧａＩ
ｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによ
りはさんだ構造を有する半導体発光素子において、活性
層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層との間に、ｐ型Ａｌ
ＧａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型不純物よりも
拡散しにくいｐ型不純物がドープされた、ＡｌＧａＩｎ
Ｐと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるｐ型ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体クラッド層が設けられていること
を特徴とするものである。

【０００８】第１の発明において、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体クラッド層の厚さは、好適には、０．０５μ
ｍ以上０．３μｍ以下に選ばれ、より好適には、０．１
μｍ以上０．３μｍ以下に選ばれる。ここで、ｐ型ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体クラッド層の厚さの下限を０．０
５μｍとしたのは、このｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
クラッド層の厚さが０．０５μｍより小さいと、半導体
発光素子を製造する際の結晶成長やその後のプロセスで
の熱プロセスなどによって、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層にドープされたｐ型不純物がこのｐ型ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体クラッド層を通って拡散して活性層に入り
込むおそれがあることから、これを防止するためであ
り、また、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層の
厚さの上限を０．３μｍとしたのは、このｐ型ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体クラッド層の厚さが０．３μｍよりも
大きいと、半導体発光素子の特性に悪影響が生じたり、
結晶成長に要する時間が必要以上に長くなってしまうこ
とから、これを防止するためである。

【０００９】第１の発明において、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体クラッド層のｐ型不純物のドーピング濃度
は、量子効率を十分に高くするために、好適には、２×
１０¹⁷ｃｍ^-3以上２×１０¹⁹ｃｍ^-3以下に選ばれる。

【００１０】第１の発明において、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体クラッド層の具体例を挙げると、ｐ型ＡｌＧ
ａＡｓクラッド層のほか、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰクラッド
層などである。

【００１１】第１の発明において、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層にドープされるｐ型不純物は、典型的には、
ＺｎまたはＭｇである。これに対し、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体クラッド層にドープされるｐ型不純物は、
このｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層を構成す
るＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドープされたときにｐ型
不純物として働き、かつ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層にドープされたｐ型不純物よりも拡散しにくいもので
あれば、基本的にはどのようなものであってもよいが、
具体的には、Ｃのほか、Ｓｉ、Ｇｅなどである。

【００１２】第１の発明においては、典型的には、ｐ型
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層は、ｎ型ＡｌＧａ
ＩｎＰクラッド層やｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層など
とともに半導体基板とほぼ格子整合している。

【００１３】この発明の第２の発明は、活性層をｎ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層とによりはさんだ構造を有する半導体発光素子におい
て、活性層が、アンドープＧａＩｎＰ層を量子井戸層と
し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型
不純物よりも拡散しにくいｐ型不純物がドープされた、
ＡｌＧａＩｎＰと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から
なるｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を障壁層とする多
重量子井戸構造を有することを特徴とするものである。

【００１４】第２の発明において、典型的には、量子井
戸層としてのアンドープＧａＩｎＰ層の厚さは２ｎｍ以
上２０ｎｍ以下に選ばれ、障壁層としてのｐ型ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の厚さは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下に
選ばれる。

【００１５】第２の発明において、障壁層としてのｐ型
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のｐ型不純物のドーピング
濃度は、変調特性の向上および温度特性の向上の効果を
十分に得つつ、障壁層に過度にドーピングを行うことに
よる問題を避けるために、好適には、１×１０¹⁷ｃｍ^-3
以上２×１０¹⁹ｃｍ^-3以下に選ばれる。

【００１６】第２の発明において、ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の具体例を挙げると、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層
のほか、ｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層などである。

【００１７】第２の発明において、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰ
クラッド層にドープされるｐ型不純物は、典型的には、
ＺｎまたはＭｇである。これに対し、活性層の障壁層と
してのｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にドープされる
ｐ型不純物は、このｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を
構成するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体にドープされたとき
にｐ型不純物として働き、かつ、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰク
ラッド層にドープされたｐ型不純物よりも拡散しにく
く、活性層の量子井戸層としてのアンドープＧａＩｎＰ
層にほとんど拡散することがないものであれば、基本的
にはどのようなものであってもよいが、具体的には、Ｃ
のほか、Ｓｉ、Ｇｅなどである。

【００１８】上述のように構成されたこの発明の第１の
発明によれば、活性層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
との間に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされ
たｐ型不純物よりも拡散しにくいｐ型不純物がドープさ
れた、ＡｌＧａＩｎＰと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体からなるｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層が
設けられていることにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層はこのｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層の
厚さの分だけ活性層から離され、したがってｐ型ＡｌＧ
ａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型不純物が活性層
に拡散により入り込みにくくなる。また、ｐ型ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体クラッド層にドープされたｐ型不純物
は、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型
不純物よりも拡散しにくいため、このｐ型ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体クラッド層にドープされたｐ型不純物が活
性層に拡散により入り込むおそれも少ない。さらに、ｐ
型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層のｐ型不純物の
ドーピング濃度を十分に高くすることにより、高い量子
効率を得ることができる。

【００１９】上述のように構成されたこの発明の第２の
発明によれば、活性層を構成する障壁層がｐ型ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層であるので、アンドープ層ではなく
不純物ドーピングされた層を障壁層として用いているこ
とによる効果により、変調特性および温度特性が向上す
る。しかも、障壁層としてのｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層にドープされたｐ型不純物は、量子井戸層として
のアンドープＧａＩｎＰ層に拡散することがほとんどな
いことにより、量子井戸層に不純物が入り込むことよる
活性層の劣化を防止することができる。

【００２０】

【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。

【００２１】図１は、この発明の第１の実施形態による
ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを示す。

【００２２】図１に示すように、この第１の実施形態に
よるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおいては、ｎ型Ｇ
ａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型（Ａ
ｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層３、活性層４、
ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層５、ｐ
型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中
間層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層９が順次積層され
ている。

【００２３】ここで、ｎ型ＧａＡｓ基板１、ｎ型ＧａＡ
ｓバッファ層２およびｎ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ
_1-yＰクラッド層３にはｎ型不純物として例えばＳｉが
ドープされ、ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラ
ッド層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ
型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層７、ｐ型
ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層９に
はｐ型不純物として例えばＺｎがドープされている。

【００２４】ｎ型ＧａＡｓ基板１としては、例えば、
（１００）面方位を有するものや（１００）面から例え
ば５〜１５°オフした面を主面とするものが用いられ
る。

【００２５】ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラ
ッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓ
キャップ層９は、一方向に延びるストライプ形状を有す
る。このストライプ部の両側の部分にはｎ型ＧａＡｓ電
流狭窄層１０が埋め込まれ、これによって電流狭窄構造
が形成されている。このストライプ部の幅は、例えば
１．５〜６μｍである。ここで、このｎ型ＧａＡｓ電流
狭窄層１０にはｎ型不純物として例えばＳｉがドープさ
れている。

【００２６】ｐ型ＧａＡｓキャップ層９およびｎ型Ｇａ
Ａｓ電流狭窄層１０上には、例えばＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電
極からなるｐ側電極１１がｐ型ＧａＡｓキャップ層９と
オーミックコンタクトして設けられている。また、ｎ型
ＧａＡｓ基板１の裏面には、例えばＡｕＧｅ／Ｎｉ電極
からなるｎ側電極１２がこのｎ型ＧａＡｓ基板１とオー
ミックコンタクトして設けられている。

【００２７】活性層４は、例えば、量子井戸層としての
アンドープＧａＩｎＰ層と障壁層としてのアンドープＡ
ｌＧａＩｎＰ層とが交互に積層されたＧａＩｎＰ／Ａｌ
ＧａＩｎＰ多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有する。

【００２８】また、ｎ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-y
Ｐクラッド層３およびｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ
_1-yＰクラッド層５、７における組成比ｘ、ｙはこれら
の層がｎ型ＧａＡｓ基板１と格子整合する値に選ばれて
おり、具体的には、例えばｘ＝０．７、ｙ＝０．５に選
ばれている。

【００２９】この第１の実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ
系半導体レーザにおいては、従来のＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザと同様な上述の構成に加えて、活性層４とｐ
型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層５との間
にｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３が設けられて
いる。このｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３に
は、ｐ型不純物として、Ｚｎよりも拡散係数がはるかに
小さく、拡散しにくいＣがドープされている。このｐ型
Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３のＣのドーピング濃
度は十分に高く選ばれており、具体的には、２×１０¹⁷
〜２×１０¹⁹ｃｍ^-3に選ばれている。なお、Ｃは、Ａｌ
ＧａＩｎＰにドープされた場合にはｐ型不純物として働
かないが、ＡｌＧａＡｓにドープされた場合はｐ型不純
物として働く。また、ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ
_1-yＰクラッド層５のドーピング濃度は通常、ｐ型Ａｌ
_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３のドーピング濃度よりも
低く、例えば１×１０¹⁷ｃｍ^-3程度である。このｐ型Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３の厚さは、例えば０．
１〜０．３μｍに選ばれる。また、このｐ型Ａｌ_zＧａ
_1-zＡｓクラッド層１３におけるＡｌ組成比ｚは、この
ｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３がｎ型ＧａＡｓ
基板１と格子整合する値に選ばれており、具体的には、
０．３≦ｚ≦１の範囲の値、例えばｚ＝０．３に選ばれ
ている。

【００３０】このＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザにおけ
る各半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２は０．３μｍ、ｎ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩ
ｎ_1-yＰクラッド層３は１．２μｍ、ｐ型（Ａｌ_xＧａ
_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層５は μｍ、ｐ型Ｇａ
ＩｎＰエッチングストップ層６は１０〜５００ｎｍ、ｐ
型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層７は１μ
ｍ、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８は０．１μｍ、ｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層９は０．３μｍである。

【００３１】次に、上述のように構成されたこの第１の
実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの製造方
法について説明する。

【００３２】この第１の実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ
系半導体レーザを製造するには、まず、ｎ型ＧａＡｓ基
板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＡｓバ
ッファ層２、ｎ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラ
ッド層３、活性層４、ｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド
層１３、ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド
層５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型
（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層７、ｐ型Ｇ
ａＩｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層９を順
次成長させる。ここで、ｎ型ＧａＡｓバッファ層２およ
びｎ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層３の
成長時にはｎ型不純物としてＳｉをドーピングする。ま
た、ｐ型層については、ｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッ
ド層１３の成長時にはｐ型不純物としてＣをドーピング
し、ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層
５、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６、ｐ型（Ａ
ｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩ
ｎＰ中間層８およびｐ型ＧａＡｓキャップ層９の成長時
にはｐ型不純物としてＺｎをドーピングする。

【００３３】次に、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９上にリソ
グラフィーにより一方向に延びるストライプ形状のレジ
ストパターン（図示せず）を形成した後、このレジスト
パターンをマスクとし、かつ、ｐ型ＧａＩｎＰエッチン
グストップ層６を用いて、ｐ型ＧａＡｓキャップ層９、
ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８およびｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_yＩｎ_1-yＰクラッド層７をウエットエッチング法によ
り順次エッチングし、これらのｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）
_yＩｎ_1-yＰクラッド層７、ｐ型ＧａＩｎＰ中間層８お
よびｐ型ＧａＡｓキャップ層９をストライプ形状にパタ
ーニングする。このようにして、所望の高さおよび形状
のストライプ部が形成される。

【００３４】次に、上述のウエットエッチングの際のマ
スクに用いたレジストパターンを除去した後、例えばＭ
ＯＣＶＤ法によりｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０を選択的
に成長させてストライプ部の両側の部分を埋め込む。こ
の選択成長の際には、通常、ストライプ形状のｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層９上にＳｉＯ₂膜などを形成し、このＳ
ｉＯ₂膜をマスクとして成長を行う。

【００３５】次に、例えば真空蒸着法によりｐ型ＧａＡ
ｓキャップ層９およびｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層１０の全
面にｐ側電極１１を形成するとともに、ｎ型ＧａＡｓ基
板１の裏面に同様にしてｎ側電極１２を形成する。これ
によって、目的とするＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザが
製造される。

【００３６】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、活性層４とｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰク
ラッド層５との間にｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層
１３が設けられていることにより、ｐ型（Ａｌ_xＧａ
_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層５はこのｐ型Ａｌ_zＧａ
_1-zＡｓクラッド層１３の厚さの分だけ活性層４から離
れており、したがってｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ
_1-yＰクラッド層５にドープされたＺｎが拡散により活
性層４に入り込むおそれは非常に少ない。しかも、ｐ型
Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３にｐ型不純物として
ドープされたＣは極めて拡散しにくいため、このｐ型Ａ
ｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３にドープされたＣが拡
散により活性層４に入り込むおそれも非常に少ない。こ
れらにより、ＭＯＣＶＤ法による半導体層の成長中やそ
の後のプロセスでの熱プロセスによってｐ型（Ａｌ_xＧ
ａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層５にドープされたＺｎ
やｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３にドープされ
たＣが拡散により活性層４に入り込むことはほとんどな
く、活性層４の劣化を防止することができる。しかも、
活性層４の直ぐ近傍に設けられているｐ型Ａｌ_zＧａ
_1-zＡｓクラッド層１３のＣのドーピング濃度は十分に
高いことから、活性層４からのキャリアのオーバーフロ
ーによるリーク電流が少なく、高い量子効率を得ること
ができ、動作電流の低減を図ることができるとともに、
高温動作時の素子寿命の向上を図ることができる。以上
により、特性が良好で、しかも長寿命のＡｌＧａＩｎＰ
系半導体レーザを実現することができる。

【００３７】次に、この発明の第２の実施形態によるＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザについて説明する。図２は
この第２の実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レー
ザを示す。

【００３８】この第２の実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ
系半導体レーザは、活性層４として図３に示すような構
造のものを用いる。図３に示すように、この場合、活性
層４は、例えば、量子井戸層としてのアンドープＧａＩ
ｎＰ層と障壁層としてのｐ型ＡｌＧａＡｓ層とが交互に
積層されたＧａＩｎＰ／ｐ型ＡｌＧａＡｓＭＱＷ構造を
有する。ここで、障壁層としてのｐ型ＡｌＧａＡｓ層に
は、ｐ型不純物としてＣがドープされている。このｐ型
ＡｌＧａＡｓ層のＣのドーピング濃度は、例えば１×１
０¹⁷〜２×１０¹⁹ｃｍ^-3である。また、量子井戸層とし
てのアンドープＧａＩｎＰ層の厚さは例えば２〜２０ｎ
ｍ、障壁層としてのｐ型ＡｌＧａＡｓ層の厚さは例えば
２〜１０ｎｍである。さらに、この場合、活性層４とｐ
型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層１３との間にはｐ型
（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層１４が設け
られている。その他のことは、第１の実施形態によるＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザと同様であるので、説明を
省略する。

【００３９】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点に加えて、次のような利点を得ること
ができる。すなわち、活性層４がＧａＩｎＰ／ｐ型Ａｌ
ＧａＡｓＭＱＷ構造を有し、しかもこのＧａＩｎＰ／ｐ
型ＡｌＧａＡｓＭＱＷ構造における障壁層としてのｐ型
ＡｌＧａＡｓ層にドープされたＣは非常に拡散しにくい
ため、量子井戸層としてのアンドープＧａＩｎＰ層にＣ
が拡散により入り込むのを防止して活性層４の劣化を防
止しつつ、障壁層が不純物ドーピングされたｐ型ＡｌＧ
ａＡｓ層であることにより、変調特性の向上および温度
特性の向上を図ることができる。

【００４０】次に、上述の第１または第２の実施形態に
よるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを発光素子として用
いた光ディスク再生装置について説明する。図４にこの
光ディスク再生装置の構成を示す。

【００４１】図４に示すように、この光ディスク再生装
置は、発光素子として半導体レーザ１０１を備えてい
る。この半導体レーザ１０１としては、上述の第１また
は第２の実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザ
が用いられる。この光ディスク再生装置はまた、半導体
レーザ１０１の出射光を光ディスクＤに導くとともに、
この光ディスクＤによる反射光（信号光）を再生するた
めの公知の光学系、すなわち、コリメートレンズ１０
２、ビームスプリッタ１０３、１／４波長板１０４、対
物レンズ１０５、検出レンズ１０６、信号光検出用受光
素子１０７および信号光再生回路１０８を備えている。

【００４２】この光ディスク再生装置においては、半導
体レーザ１０１の出射光Ｌはコリメートレンズ１０２に
よって平行光にされ、さらにビームスプリッタ１０３を
経て１／４波長板１０４により偏光の具合が調整された
後、対物レンズ１０５により集光されて光ディスクＤに
入射される。そして、この光ディスクＤで反射された信
号光Ｌ´が対物レンズ１０５および１／４波長板１０４
を経てビームスプリッタ１０３で反射された後、検出レ
ンズ１０６を経て信号光検出用受光素子１０７に入射
し、ここで電気信号に変換された後、信号光再生回路１
０８において、光ディスクＤに書き込まれた情報が再生
される。

【００４３】この光ディスク再生装置によれば、長寿命
の第１または第２の実施形態によるＡｌＧａＩｎＰ系半
導体レーザを半導体レーザ１０１として用いているの
で、この光ディスク再生装置の長寿命化を図ることがで
きる。

【００４４】なお、ここでは、第１または第２の実施形
態によるＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを光ディスク再
生装置の発光素子に適用した場合について説明したが、
光ディスク記録再生装置や光ディスク記録装置の発光素
子に適用することも可能であることは勿論、光通信装置
などの光装置の発光素子や、高温で動作させる必要のあ
る車載用機器などの発光素子に適用することも可能であ
る。

【００４５】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。

【００４６】例えば、第１および第２の実施形態におい
て挙げた数値、構造、プロセスなどはあくまでも例に過
ぎず、必要に応じて、これと異なる数値、構造、プロセ
スなどを用いてもよい。

【００４７】具体的には、第１および第２の実施形態に
おいては、ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６を用
いたが、このｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ層６は
必要に応じて省略してもよい。

【００４８】また、第１および第２の実施形態において
は、この発明をＡｌＧａＩｎＰ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、ＡｌＧａＩｎ
Ｐ系発光ダイオードに適用してもよい。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の第１の
発明によれば、活性層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
との間に、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされ
たｐ型不純物よりも拡散しにくいｐ型不純物がドープさ
れた、ＡｌＧａＩｎＰと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体からなるｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層が
設けられていることにより、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッ
ド層にドープされたｐ型不純物が拡散により活性層に入
り込むのを防止し、半導体発光素子の特性の劣化を防止
することができる。

【００５０】この発明の第２の発明によれば、活性層
が、アンドープＧａＩｎＰ層を量子井戸層とし、ｐ型Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型不純物より
も拡散しにくいｐ型不純物がドープされた、ＡｌＧａＩ
ｎＰと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなるｐ型Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を障壁層とする多重量子井戸
構造を有することにより、半導体発光素子の変調特性の
向上および温度特性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザを示す断面図である。

【図２】この発明の第２の実施形態によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザを示す断面図である。

【図３】この発明の第２の実施形態によるＡｌＧａＩｎ
Ｐ系半導体レーザを説明するためのエネルギーバンド図
である。

【図４】この発明の第１または第２の実施形態によるＡ
ｌＧａＩｎＰ系半導体レーザを発光素子として用いた光
ディスク再生装置を示す略線図である。

【符号の説明】

１・・・ｎ型ＧａＡｓ基板、３・・・ｎ型（Ａｌ_xＧａ
_1-x）_yＩｎ_1-yＰクラッド層、４・・・活性層、５、
７、１４・・・ｐ型（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＰク
ラッド層、６・・・ｐ型ＧａＩｎＰエッチングストップ
層、８・・・ｐ型ＧａＩｎＰ中間層、９・・・ｐ型Ｇａ
Ａｓキャップ層、１０・・・ｎ型ＧａＡｓ電流狭窄層、
１１・・・ｐ側電極、１２・・・ｎ側電極、１３・・・
ｐ型Ａｌ_zＧａ_1-zＡｓクラッド層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性層をｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりはさんだ構造
を有する半導体発光素子において、上記活性層と上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層との間
に、上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされた
ｐ型不純物よりも拡散しにくいｐ型不純物がドープされ
た、ＡｌＧａＩｎＰと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
からなるｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラッド層が設
けられていることを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層の厚さは０．０５μｍ以上０．３μｍ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３】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層の厚さは０．１μｍ以上０．３μｍ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型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層の上記ｐ型不純物のドーピング濃度は２×１０¹⁷
ｃｍ^-3以上２×１０¹⁹ｃｍ^-3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型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層はｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層であることを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項６】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層はｐ型ＧａＩｎＡｓＰクラッド層であることを特
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型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にド
ープされたｐ型不純物はＺｎまたはＭｇ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型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層にドープされたｐ型不純物はＣ、ＳｉまたはＧｅ
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９】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体クラ
ッド層は半導体基板とほぼ格子整合していることを特徴
とする請求項１記載の半導体発光素子。
【請求項１０】活性層をｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド
層とｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層とによりはさんだ構
造を有する半導体発光素子において、上記活性層が、アンドープＧａＩｎＰ層を量子井戸層と
し、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層にドープされたｐ型
不純物よりも拡散しにくいｐ型不純物がドープされた、
ＡｌＧａＩｎＰと異なるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から
なるｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を障壁層とする多
重量子井戸構造を有することを特徴とする半導体発光素
子。
【請求項１１】上記アンドープＧａＩｎＰ層の厚さは
２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項
１０記載の半導体発光素子。
【請求項１２】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の厚さは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とす
る請求項１０記載の半導体発光素子。
【請求項１３】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の上記ｐ型不純物のドーピング濃度は１×１０¹⁷ｃｍ^-3
以上２×１０¹⁹ｃｍ^-3以下であることを特徴とする請求
項１０記載の半導体発光素子。
【請求項１４】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
はｐ型ＡｌＧａＡｓ層であることを特徴とする請求項１
０記載の半導体発光素子。
【請求項１５】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
はｐ型ＧａＩｎＡｓＰ層であることを特徴とする請求項
１０記載の半導体発光素子。
【請求項１６】上記ｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層に
ドープされたｐ型不純物はＺｎまたはＭｇであることを
特徴とする請求項１０記載の半導体発光素子。
【請求項１７】上記ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体ク
ラッド層にドープされたｐ型不純物はＣ、ＳｉまたはＧ
ｅであることを特徴とする請求項１０記載の半導体発光
素子。