(57)【要約】【課題】  熱処理工程や通電によってクラッド層から拡散した不純物が活性層中をさらに拡散することを抑制し、高出力かつ高信頼性の半導体レーザを提供する。【解決手段】  ｎ−ＧａＡｓ基板１０１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ）、活性層１０４（Ｓｉドープ）、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ）をこの順に含むダブルへテロ接合構造部が形成されている。活性層１０４は、４層のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層２０２Ａ〜２０２Ｄ（Ｓｉドープ）とその間の３層の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層２０３Ａ〜２０３Ｃ（Ｓｉドープ）とそれらをはさむように形成された（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０１、２０４（Ｓｉドープ）とで構成されている。【選択図】      図１
2006074010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に、第一導電型クラッド層および第二導電型クラッド層と、前記第一導電型クラッド層と前記第二導電型クラッド層との間に位置する活性層と、を備える半導体レーザであって、
前記活性層は不純物を含有している
ことを特徴とする半導体レーザ。
【請求項２】
前記活性層は、量子井戸または単一の発光層と、バリア層と、光ガイド領域とを包含する
ことを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
【請求項３】
前記活性層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物であり、
前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質である
ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ。
【請求項４】
前記活性層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物であり、
前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質である
ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ。
【請求項５】
前記活性層は、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物と、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物とを含有しており、
前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第二導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質であり、
前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第一導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質である
ことを特徴とする請求項１または２記載の半導体レーザ。
【請求項６】
前記活性層中の不純物の濃度は、トータルで１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲である
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項７】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層の一方または両方は、各クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物がコドープされている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項８】
前記活性層中の不純物のうち、第一導電型を示す不純物は、Ｓｉ、Ｓ、Ｔｅのうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項９】
前記活性層中の不純物のうち、第二導電型を示す不純物は、Ｍｇ、Ｃ、Ｂｅ、Ｃｄのうちのいずれかである
ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項１０】
前記活性層は、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる
ことを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項１１】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層は、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなる
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項１２】
半導体基板上に、第一導電型不純物を添加しつつ第一導電型クラッド層を形成する第１工程と、
前記第一導電型クラッド層の上に活性層を形成する第２工程と、
前記活性層の上に、第二導電型不純物を添加しつつ第二導電型クラッド層を形成する第３工程と、を含む半導体レーザの製造方法であって、
前記第２工程では、不純物を添加しつつ前記活性層を形成する
ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程では、多層構造の前記活性層を形成する
ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１４】
前記第２工程では、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物を添加しつつ前記活性層を形成し、
前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質である
ことを特徴とする請求項１２または１３記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１５】
前記第２工程では、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物を添加しつつ前記活性層を形成し、
前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質である
ことを特徴とする請求項１２または１３記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１６】
前記第２工程では、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物と、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物とを添加しつつ前記活性層を形成し、
前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第二導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質であり、
前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第一導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質である
ことを特徴とする請求項１２または１３記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１７】
前記第２工程では、前記活性層中の不純物の濃度がトータルで１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲となるように、前記活性層を形成する
ことを特徴とする請求項１２から１６のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１８】
前記第１工程および前記第３工程の一方または両方では、各クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物をコドープして前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層の一方または両方を形成する
ことを特徴とする請求項１２から１７のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１９】
前記半導体レーザの共振器端面近傍に不純物を拡散させて窓構造を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１２から１８のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項２０】
前記活性層と前記第一導電型クラッド層の界面および、前記活性層と前記第二導電型クラッド層の界面の一方または両方において、各クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物をデルタドープしている
ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザ。
【請求項２１】
前記第1工程で形成した前記第一導電型クラッド層と前記第２工程で形成した活性層の界面および、前記第２工程で形成した活性層の界面と前記第３工程で形成した前記第二導電型クラッド層の界面では、各クラッド層中の不純物と反導電型の不純物をデルタドープする
ことを特徴とする請求項１２から１７のいずれかに記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザに関し、特に活性層領域に拡散した不純物の動きを抑制できる半導体レーザの構造およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰ系化合物半導体を用いた半導体レーザは、６５０ｎｍ帯発振波長を有する赤色レーザとしてＤＶＤ等を処理対象とする光ディスク装置のピックアップ用光源として広く普及している。
【０００３】
ＤＶＤに用いる赤色半導体レーザはもちろんのこと、ＣＤやＣＤ−Ｒなどに用いられる７８０ｎｍ帯発光波長を有する赤外半導体レーザにおいても、高出力化や赤色レーザとの集積化の観点からクラッド層等にＡｌＧａＩｎＰ系材料が用いられている。
【０００４】
近年、書き換え型の光ディスクに対しては２００ｍＷ以上の赤色半導体レーザの高出力安定動作が要求されており、ｐ型クラッド層へ高濃度で不純物をドープすることが必須条件となっている。
【０００５】
ＡｌＧａＩｎＰ系材料を用いたクラッド層に不純物を高濃度でドープした場合、通電時や熱工程時にノンドープ活性層へ不純物が拡散し、レーザ特性の劣化を引き起こしやすい問題があった。
【０００６】
従来の解決策として、活性層への不純物の拡散を抑制するために、活性層との界面近傍のクラッド層において、不純物濃度を低濃度とすることや、アンドープ領域を設けることが一般に行われてきた。また、クラッド層に主たる一導電型不純物とそれに比して少量の反対導電型不純物とを同時にドープし、互いに引き合わせることによって、主たる不純物単独では拡散しにくくすることにより高信頼性の半導体レーザを作製してきた。
【０００７】
上記した同時ドープすることで高信頼性の半導体レーザを作製する例として、例えば特許文献１〜３に示されたような構造及び製造方法が提案されている。
【特許文献１】特開平４−２４９３９１号公報
【特許文献２】特開平５−１７５６０７号公報
【特許文献３】特開平９−２１９５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来技術では、ｎ型クラッド層に少量のｐ型不純物を同時ドープするか、もしくはｐ型クラッド層に少量のｎ型不純物を同時ドープするか、もしくはｎ型クラッド層に少量のｐ型不純物をドープすることとｐ型クラッド層に少量のｎ型不純物をドープすることとを同時に行うことで活性層への不純物の拡散を抑制している。
【０００９】
しかし、これらの方法を用いても、活性層へ不純物が拡散した場合において、長時間の高出力動作中に拡散した不純物が欠陥を誘発しレーザ劣化を引き起こしやすいという問題を解決するに至らない。
【００１０】
そこで、本発明は、熱工程や通電によってクラッド層から拡散した不純物が活性層中をさらに拡散することを抑制し、特に問題となるｐ型クラッド層から活性層へのｐ型不純物が拡散することを著しく抑制することを目的とし、高出力かつ高信頼性なレーザ特性を得ることができる半導体レーザを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明の半導体レーザは、半導体基板上に、第一導電型クラッド層および第二導電型クラッド層と、前記第一導電型クラッド層と前記第二導電型クラッド層との間に位置する活性層と、を備える半導体レーザであって、前記活性層が不純物を含有していることを特徴とする。
【００１２】
前記活性層は、量子井戸または単一の発光層と、バリア層と、光ガイド領域とを包含していてもよい。
【００１３】
前記活性層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物であり、前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質であることが好ましい。
【００１４】
または、前記活性層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物であり、前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質であることが好ましい。
【００１５】
または、前記活性層は、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物と、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物とを含有しており、前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第二導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質であり、前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第一導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質であることが好ましい。
【００１６】
前記活性層中の不純物の濃度は、トータルで１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であることがより好ましい。
【００１７】
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層の一方または両方は、各クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物がコドープされていることがより好ましい。
【００１８】
前記活性層中の不純物のうち、第一導電型を示す不純物は、Ｓｉ、Ｓ、Ｔｅのうちのいずれかであることが好ましい。
【００１９】
前記活性層中の不純物のうち、第二導電型を示す不純物は、Ｍｇ、Ｃ、Ｂｅ、Ｃｄのうちのいずれかであることが好ましい。
【００２０】
前記活性層は、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなることが好ましい。
前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層は、少なくともＡｌＧａＩｎＰ系材料からなることが好ましい。
【００２１】
本発明の半導体レーザの製造方法は、半導体基板上に、第一導電型不純物を添加しつつ第一導電型クラッド層を形成する第１工程と、前記第一導電型クラッド層の上に活性層を形成する第２工程と、前記活性層の上に、第二導電型不純物を添加しつつ第二導電型クラッド層を形成する第３工程と、を含む半導体レーザの製造方法であって、前記第２工程では、不純物を添加しつつ前記活性層を形成することを特徴とする。
【００２２】
前記第２工程では、多層構造の前記活性層を形成してもよい。
前記第２工程では、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物を添加しつつ前記活性層を形成し、前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質であることが好ましい。
【００２３】
または、前記第２工程では、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物を添加しつつ前記活性層を形成し、前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の不純物よりも拡散係数が大きい物質であることが好ましい。
【００２４】
または、前記第２工程では、前記第一導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物と、前記第二導電型クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物とを添加しつつ前記活性層を形成し、前記第一導電型クラッド層中の不純物は、前記第一導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第二導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質であり、前記第二導電型クラッド層中の不純物は、前記第二導電型クラッド層中または前記活性層中において、前記活性層中の第一導電型の不純物よりも拡散係数が大きい物質であることが好ましい。
【００２５】
前記第２工程では、前記活性層中の不純物の濃度がトータルで１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲となるように、前記活性層を形成することがより好ましい。
【００２６】
前記第１工程および前記第３工程の一方または両方では、各クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物をコドープして前記第一導電型クラッド層および前記第二導電型クラッド層の一方または両方を形成することがより好ましい。
【００２７】
前記半導体レーザの共振器端面近傍に不純物を拡散させて窓構造を形成する工程をさらに含むことが好ましい。
【００２８】
または、前記活性層と前記第一導電型クラッド層の界面および、前記活性層と前記第二導電型クラッド層の界面の一方または両方において、各クラッド層中の不純物と反対導電型の不純物をデルタドープしていることがより好ましい。
【００２９】
または、前記第1工程で形成した前記第一導電型クラッド層と前記第２工程で形成した活性層の界面および、前記第２工程で形成した活性層の界面と前記第３工程で形成した前記第二導電型クラッド層の界面では、各クラッド層中の不純物と反導電型の不純物をデルタドープすることがより好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、製造時の熱工程に起因する活性層へ拡散した不純物の拡散を抑制することができ、反対導電型の不純物と相互に引き合うことから不純物単独では動きにくくなることから高出力で高性能な半導体レーザを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３２】
図１は本発明の実施の形態１における半導体レーザを共振器端面方向から見た断面図であり、図２は同じ半導体レーザを共振器長方向から見た断面図であり、図３は同じ半導体レーザの活性層の積層構造図である。
【００３３】
図１〜図３に示す実施の形態１における半導体レーザは以下に示す構造を有している。
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、ドーパント濃度：１．０×１０18ｃｍ-3、以下、ドーパント濃度については値のみ記す）、０．５μｍが形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７や活性層１０４などの結晶性を良好にさせるために必要である。
【００３４】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）２．０μｍ、活性層１０４（Ｓｉドープ）９２ｎｍ、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ、５×１０17ｃｍ-3）１７５ｎｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）１０ｎｍ、第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．１×１０18ｃｍ-3）１．０μｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）５０ｎｍからなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００３５】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及びキャップ層１０８の格子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、キャップ層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。
【００３６】
第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７のリッジ側部にはｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９（Ｓｉドープ、５．０×１０17ｃｍ-3）３００ｎｍが形成され、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８及びｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９の上には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０（Ｚｎドープ、５×１８18ｃｍ-3）３．０μｍが形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の上面にｐ側電極１１２が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１１が形成されている。なお、ｐ側電極１１２及びｎ側電極１１１を除く各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されており、各層の不純物は、それぞれの層が結晶成長する際に同時に添加される。
【００３７】
上記した半導体レーザにおいて、図２に示すようにレーザの共振器端面となる領域には窓領域１１３，１１４が形成されている。窓領域１１３，１１４は、ダブルへテロ接合構造部が形成された後、その表面からＺｎを約６００℃で９０分間の熱拡散を行って形成される。
【００３８】
Ｚｎ拡散により活性層１０４の量子井戸構造が無秩序化され、バンドギャップが増大した窓領域１１３および１１４が形成され、高出力動作時やサージ電圧による端面光学損傷（ＣＯＤ；Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｍａｇｅ ）を抑制することができる。
【００３９】
活性層１０４は、図３に示すように歪量子井戸活性層であり、４層のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ井戸層２０２Ａ〜２０２Ｄ（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それら各層の間の３層の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層２０３Ａ〜２０３Ｃ（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それらをはさむように形成された（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０１、２０４（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ２８ｎｍとで構成されている。
【００４０】
ここで、実施の形態１における半導体レーザの作用について具体的に説明する。
上記Ｐ型クラッド層１０５、１０７にはｐ型不純物としてＺｎがドープされている。ＡｌＧａＩｎＰ系材料においてＺｎが拡散しやすいのは公知であり、窓領域１１３，１１４形成時の熱工程や通電によりＺｎが活性層１０４に拡散し、不純物の拡散による欠陥の誘発によってレーザの信頼性を損ねる。
【００４１】
本実施の形態では、Ｚｎが活性層１０４に拡散したとしても、Ｚｎの動きを抑制できるよう、予め活性層１０４にＳｉをドープしている。図４に本実施の形態におけるクラッド層１０５から活性層１０４への不純物拡散の様子を示した模式図を示す。
【００４２】
図４に示すように、クラッド層１０５中の不純物であるＺｎと反対導電型の不純物であるＳｉが予め活性層１０４に存在していれば、活性層１０４に拡散したＺｎと活性層１０４にドープされたＳｉとがイオン結合等によって相互に引き合うため、結晶成長や窓構造形成工程等の熱処理工程時や通電時においても活性層１０４中におけるＺｎの動きを抑えることができる。また、ＺｎとＳｉとが相互に引き合うことによって活性層１０４に深い不純物準位が形成されにくいことから、低閾値電流で高信頼性な半導体レーザが実現可能である。
【００４３】
なお、活性層１０４にドープされるＳｉは、それ自身で深い不純物準位を高密度で形成しないよう必要な限度で低濃度にしておくことが好ましく、１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であれば、不純物拡散の抑制と深い不純物準位形成の抑制とを両立しうるものである。不純物の濃度は、トータルで１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であることがより好ましい。
【００４４】
また、本実施の形態では、Ｐ型クラッド層の不純物がＺｎである場合を示したが、Ｚｎの代わりにＣ、Ｂｅ、Ｃｄ等を用いた場合においても上述と同じ効果を奏することが可能である。
【００４５】
また、本実施の形態においては、活性層１０４の全体、すなわち、光ガイド層２０１、２０４と井戸層２０２Ａ〜２０２Ｄ、バリア層２０３にＳｉをドープしているが、結晶成長工程等のｎまたはｐクラッド層にドープする不純物量の調整により、活性層１０４に拡散するｐ型不純物の量は変動する。この量が少量であるような場合には、活性層１０４の一部にＳｉをドープすることで十分に活性層１０４中でのｐ型不純物の拡散を抑制することができる。例えば、光ガイド層２０４にのみＳｉをドープしたり、光ガイド層２０４から井戸層２０２ＣまでＳｉをドープしたり、光ガイド層２０４から井戸層２０２ＡまでＳｉをドープしてもよい。
【００４６】
（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について示すが、積層構造は実施の形態１と同様であり、主な相違点はｎ型クラッド層へドープする不純物としてＳｅ、活性層へドープする不純物としてＭｇを用いている点であるため、図１〜図３を参照しながらその構造を簡単に説明する。
【００４７】
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｅドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）、０．５μｍが形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７や活性層１０４などの結晶性を良好にさせるために必要である。
【００４８】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３（Ｓｅドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）２．０μｍ、活性層１０４（Ｍｇドープ）９２ｎｍ、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ、５×１０17ｃｍ-3）１７５ｎｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ  、１×１０18ｃｍ-3）１０ｎｍ、第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．１×１０18ｃｍ-3）１．０μｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）５０ｎｍからなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００４９】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及びキャップ層１０８の格子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、キャップ層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。
【００５０】
第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７の側部にはｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９（Ｓｅドープ、５．０×１０17ｃｍ-3）３００ｎｍが形成され、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８及びｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９の上には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０（Ｚｎドープ、５×１８18ｃｍ-3）３．０μｍが形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の上面にｐ側電極１１２が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１１が形成されている。なお、ｐ側電極１１２及びｎ側電極１１１を除く各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されている。
【００５１】
ここで、窓領域１１３，１１４の作製方法は実施の形態１と同様である。
活性層１０４は、歪量子井戸活性層であり、４層のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐウェル層２０２（Ｍｇドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それら各層の間の３層の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層２０３（Ｍｇドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それらを挟む（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０１、２０４（Ｍｇドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ２８ｎｍとで構成されている。
【００５２】
ここで、実施の形態２における半導体レーザの作用について具体的に説明する。
上記ｎ型クラッド層１０３にはｎ型不純物としてＳｅがドープされている。ｐ型不純物であるＭｇはＡｌＧａＩｎＰ系材料においては比較的拡散しにくいが、一方、ｎ型不純物であるＳｅは拡散しやすい。
【００５３】
よって、結晶成長や窓構造形成工程等の熱処理工程や通電によりＳｅが活性層１０４に拡散し、不純物の拡散による欠陥の誘発によってレーザの信頼性を損ねる可能性がある。そのため、Ｓｅが活性層１０４に拡散してもＳｅの動きを抑制できるよう、予め活性層１０４にＭｇをドープしている。
【００５４】
図５に本実施の形態におけるクラッド層１０３から活性層１０４への不純物拡散の様子を示した模式図を示す。
【００５５】
図５に示すように、クラッド層１０３中の不純物であるＳｅと反対導電型の不純物であるＭｇが予め活性層１０４に存在していれば、活性層１０４に拡散したＳｅと活性層１０４にドープされたＭｇとがイオン結合等によって相互に引き合うため、熱工程時や通電時においても活性層１０４中におけるＳｅの動きを抑えることができる。また、ＳｅとＭｇとが相互に引き合うことによって活性層１０４に深い不純物準位が形成されにくいことから、低閾値電流で高信頼性な半導体レーザが実現可能である。
【００５６】
なお、活性層１０４にドープされるＭｇは、それ自身で深い不純物準位を高密度で形成しないよう必要な限度で低濃度にしておくことが好ましく、１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であれば、不純物拡散の抑制と深い不純物準位形成の抑制とを両立しうるものである。
【００５７】
また、本実施の形態では、ｎ型クラッド層の不純物がＳｅである場合を示したが、Ｓｅの代わりにＳ、Ｔｅ等を用いた場合においても上述と同じ効果を奏することが可能である。
【００５８】
また、本実施の形態においては、活性層１０４の全体、すなわち、光ガイド層２０１、２０４と井戸層２０２Ａ〜２０２Ｄ、バリア層２０３にＭｇをドープしているが、結晶成長工程等のｎまたはｐクラッド層にドープする不純物量の調整により、活性層１０４に拡散するｎ型不純物の量は変動する。この量が少量であるような場合には、活性層１０４の一部にＭｇをドープすることで十分に活性層１０４中でのｎ型不純物の拡散を抑制することができる。例えば、光ガイド層２０１にのみＭｇをドープしたり、光ガイド層２０１から井戸層２０２ＢまでＭｇをドープしたり、光ガイド層２０１から井戸層２０２ＤまでＭｇをドープしてもよい。
【００５９】
（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について示すが、積層構造は実施の形態１と同様であり、主な相違点はｎ型クラッド層へドープする不純物としてＳｅ、活性層へドープする不純物としてＳｉとＭｇを用いている点であるため、図１〜図３を参照しながらその構造を簡単に説明する。
【００６０】
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｅドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）、０．５μｍが形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７や活性層１０４などの結晶性を良好にさせるために必要である。
【００６１】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３（Ｓｅドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）２．０μｍ、活性層１０４（ＳｉおよびＭｇドープ）９２ｎｍ、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ  、５×１０17ｃｍ-3）１７５ｎｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）１０ｎｍ、第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．１×１０18ｃｍ-3）０．９μｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）５０ｎｍからなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００６２】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及びキャップ層１０８の格子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、キャップ層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。
【００６３】
第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７の側部にはｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９（Ｓｅドープ、５．０×１０17ｃｍ-3）３００ｎｍが形成され、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８及びｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９の上には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０（Ｚｎドープ、５×１８18ｃｍ-3）３．０μｍが形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の上面にｐ側電極１１２が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１１が形成されている。なお、ｐ側電極１１２及びｎ側電極１１１を除く各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されている。
【００６４】
ここで、窓領域１１３，１１４の作製方法は実施の形態１と同様である。
また、活性層１０４は、歪量子井戸活性層であり、４層のＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐウェル層２０２Ａ、２０２Ｂ（Ｍｇドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）、２０２Ｃ、２０２Ｄ（Ｓｉドープ量、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それら各層の間の３層の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層２０３Ａ（Ｍｇドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）、２０３Ｂ、２０３Ｃ（Ｓｉドープ量、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それらを挟む（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０１（Ｍｇドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）、２０４（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ２８ｎｍとで構成されている。
【００６５】
ここで、実施の形態３における半導体レーザの作用について具体的に説明する。
上記ｎ型クラッド層１０３にはｎ型クラッド層の不純物としてＳｅがドープされている。また、ｐ型クラッド層の不純物としてＺｎを用いている。結晶成長や窓構造形成工程等の熱処理工程や通電によりＳｅおよびＺｎが活性層１０４に拡散しやすく、不純物の拡散による欠陥の誘発によってレーザの信頼性を損ねる可能性がある。そのため、ＳｅおよびＺｎが活性層１０４に拡散してもこれらのドーパントの動きを抑制できるよう、予め活性層１０４にＭｇとＳｉとをドープしている。
【００６６】
図６に本実施の形態におけるクラッド層１０５，１０３から活性層１０４への不純物拡散の様子を示した模式図を示す。
【００６７】
図６に示すように、ｎ型クラッド層１０３中の不純物であるＳｅおよびｐ型クラッド層１０５中の不純物であるＺｎと反対導電型の不純物であるＭｇおよびＳｉが予め活性層１０４に存在していれば、活性層１０４に拡散したＳｅと活性層１０４にドープされたＭｇとが、また活性層１０４中に拡散したＺｎと活性層１０４中にドープされたＳｉとがそれぞれイオン結合等によって相互に引き合うため、熱工程時や通電時においても活性層１０４中におけるＳｅおよびＺｎの動きを抑えることができる。また、ＳｅとＭｇ、ＺｎとＳｉが相互に引き合うことによって活性層１０４に深い不純物準位が形成されにくいことから、低閾値電流で高信頼性な半導体レーザが実現可能である。
【００６８】
なお、活性層１０４にドープされるＭｇおよびＳｉは、それ自身で深い不純物準位を高密度で形成しないよう必要な限度で低濃度にしておくことが好ましく、トータルで１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であれば、不純物拡散の抑制と深い不純物準位形成の抑制とを両立しうるものである。
【００６９】
また、本実施の形態では、ｐ型クラッド層の不純物がＺｎ、ｎ型クラッド層の不純物がＳｅである場合を示したが、Ｚｎの代わりにＣ、Ｂｅ、Ｃｄ等を、Ｓｅの代わりにＳ、Ｔｅ等を用いた場合においても上述と同じ効果を奏することが可能である。
【００７０】
また、本実施の形態においては、光ガイド層２０１、井戸層２０２Ａ、２０２Ｂ、バリア層２０３ＡにＭｇをドープし、光ガイド層２０４、井戸層２０２Ｃ、２０２Ｄ、バリア層２０３Ｂ、２０３ＣにＳｉをドープしているが、活性層１０４に拡散するｎ型不純物とｐ型不純物との割合に応じて活性層１０４中での各々のドーピングの位置を変えてもよい。
【００７１】
（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について示すが、積層構造は実施の形態１と同様であり、主な相違点は、ｐ型クラッド層の一部に少量のｎ型不純物が同時にドープ（コドープ）されており、また、活性層へ少量のｎ型不純物をドープしている点であるため、図１〜図３を参照しながらその構造を簡単に説明する。
【００７２】
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）、０．５μｍが形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７および活性層１０４の結晶性を良好にさせるために必要である。
【００７３】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）２．０μｍ、活性層１０４（Ｓｉドープ）９２ｎｍ、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ：７×１０17ｃｍ-3、Ｓｉドープ：１．０×１０17ｃｍ-3）１７５ｎｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ：１×１０18ｃｍ-3、Ｓｉドープ：１．２×１０17ｃｍ-3）１０ｎｍ、第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ：１．１×１０18ｃｍ-3、Ｓｉドープ：１．２×１０17ｃｍ-3）０．９μｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）５０ｎｍからなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００７４】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及びキャップ層１０８の格子定数がｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、キャップ層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。
【００７５】
第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７の側部にはｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９（Ｓｉドープ、５．０×１０17ｃｍ-3）３００ｎｍが形成され、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８及びｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９の上には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０（Ｚｎドープ、５×１８18ｃｍ-3）３．０μｍが形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の上面にｐ側電極１１２が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１１が形成されている。なお、ｐ側電極１１２及びｎ側電極１１１を除く各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されている。
【００７６】
ここで、窓領域１１３，１１４の作製方法は実施の形態１と同様である。
また、活性層１０４は、図３に示すように歪量子井戸活性層であり、４層のＩｎ0.5Ｇａ0.5Ｐ井戸層２０２Ａ〜２０２Ｄ（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それら各層の間の３層の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層２０３Ａ〜２０３Ｃ（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それらを挟む（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０１、２０４（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ２８ｎｍとで構成されている。
【００７７】
ここで、実施の形態４における半導体レーザの作用について具体的に説明する。
上記ｐ型クラッド層１０５、１０７およびエッチングストップ層１０６にはｐ型不純物としてＺｎがドープされている。本実施の形態では、結晶成長や窓構造形成工程等の熱処理工程や通電によるＺｎの拡散をまずクラッド層１０５中で抑制し、さらに活性層１０４中でも抑制して、不純物の拡散による欠陥の誘発を起こりにくくし、レーザの信頼性を向上させるものであり、二百数十ｍＷ以上の超高出力レーザを実現するため、ｐ型クラッド層の不純物濃度を高濃度にして抵抗を下げる場合等に特に有効である。
【００７８】
図７に本実施の形態におけるクラッド層１０５から活性層１０４への不純物拡散の様子を示した模式図を示す。
【００７９】
図７に示すように、ｐ型クラッド層１０５中の不純物であるＺｎと反対導電型の不純物であるＳｉが予めｐ型クラッド層１０５および活性層１０４に存在していれば、まず、ｐ型クラッド層１０５中でＺｎとＳｉとが相互に引き合い、Ｚｎの拡散が抑制され、活性層１０４にＺｎがさらに拡散したとしても、活性層１０４中にドープされたＳｉがＺｎとイオン結合等によって相互に引き合うため、熱工程時や通電時においても活性層１０４におけるＺｎの動きを抑えることができる。また、ＺｎとＳｉとが相互に引き合うことによって活性層１０４に深い不純物準位が形成されにくいことから、低閾値電流で高信頼性な半導体レーザが実現可能である。
【００８０】
なお、活性層１０４にドープされるＳｉは、それ自身で深い不純物準位を高密度で形成しないよう必要な限度で低濃度にしておくことが好ましく、１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であれば、不純物拡散の抑制と深い不純物準位形成の抑制とを両立しうるものである。
【００８１】
また、本実施の形態では、ｐ型クラッド層に少量ドープする不純物および活性層にドープする不純物がＳｉの場合を示したが、Ｓ、Ｔｅ等を用いてもよい。
【００８２】
また、本実施の形態ではｐ型クラッド層からの不純物拡散を抑制する例について示したが、ｎ型クラッド層中に少量のｐ型不純物をドープし、さらに活性層中にｐ型不純物をドープしてもよいし、それらを合わせた形態、すなわち、ｐ型クラッド層中に少量のｎ型不純物を、ｎ型クラッド層中に少量のｐ型不純物をそれぞれドープし、かつ活性層中に少量のｎ型不純物およびｐ型不純物をドープする構成であってもよい。これらの場合には、活性層中に不純物をドープする位置は各クラッド層からの不純物拡散の状況に合わせて適宜決定することができる。
【００８３】
なお、実施の形態１〜４ではＡｌＧａＩｎＰ系赤色レーザについて説明したが、例えば、ＡｌＧａＡｓ系赤外レーザやＧａＮ系半導体レーザ等に本発明を適用しても本発明の効果を奏するものである。特に、モノリシック２波長レーザにおいて、赤外レーザでもクラッド層をＡｌＧａＩｎＰ系材料とした場合には、本実施の形態と同様の効果を実現できる。
【００８４】
また、本発明は上記実施の形態１〜４に開示された構造に限定されるものでなく、各層の組成、膜厚、電極構造、共振器端面の構造等任意に設定しうるものである。活性層についても量子井戸構造でなくてもよいし、また光ガイド層を設けていなくてもよい。例えば量子井戸構造の代わりに、厚膜の単一の発光層が配置される。
【００８５】
（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５について示すが、積層構造は実施の形態１と同様であり、主な相違点はｎ型クラッド層と活性層の界面にZn、活性層とｐ型クラッド層の界面にＳｉをデルタドープしている点であるため、図１〜図３を参照しながらその構造を簡単に説明する。
【００８６】
ｎ−ＧａＡｓ基板１０１（Ｓｉドープ、１．０×１０18ｃｍ-3）上にｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２（Ｓｉドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）、０．５μｍが形成されている。バッファ層１０２は以下に示すクラッド層１０３，１０５，１０７や活性層１０４などの結晶性を良好にさせるために必要である。
【００８７】
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１０２上には、ｎ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０３（Ｓｉドープ、１．２×１０18ｃｍ-3）２．０μｍ、活性層１０４（Ｓｉドープ）９２ｎｍ、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５（Ｚｎドープ、５×１０17ｃｍ-3）１７５ｎｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐエッチングストップ層１０６（Ｚｎドープ  、１×１０18ｃｍ-3）１０ｎｍ、第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７（Ｚｎドープ、１．１×１０18ｃｍ-3）１．０μｍ、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐコンタクト層１０８（Ｚｎドープ、１×１０18ｃｍ-3）５０ｎｍからなるダブルへテロ接合構造部が形成されている。
【００８８】
ここで活性層１０４形成後、第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５を形成する前にＳｉのデルタドーピング（１．０×１０17ｃｍ-3）を行う。デルタドーピング後に第１のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０５が形成されている。
【００８９】
上記の各層の組成等は一例であって、ダブルヘテロ接合の各層１０３〜１０７及びキャップ層１０８の格子定数はｎ−ＧａＡｓ基板１０１とほぼ等しく、かつクラッド層１０３，１０５，１０７、エッチングストップ層１０６、コンタクト層１０８のバンドギャップエネルギーが活性層１０４のバンドギャップエネルギーより大きくなるようにＩｎ、Ｇａ、Ａｌの組成が決定されている。
【００９０】
第２のｐ−（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐクラッド層１０７の側部にはｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９（Ｓｉドープ、５．０×１０17ｃｍ-3）３００ｎｍが形成され、ｐ−Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐキャップ層１０８及びｎ−Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐ電流ブロック層１０９の上には、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０（Ｚｎドープ、５×１８18ｃｍ-3）３．０μｍが形成されている。そして、ｐ−ＧａＡｓキャップ層１１０の上面にｐ側電極１１２が形成され、ｎ−ＧａＡｓ基板１０１の下面にはｎ側電極１１１が形成されている。なお、ｐ側電極１１２及びｎ側電極１１１を除く各層はすべて有機金属気相成長層法（ＭＯＣＶＤ法）による結晶成長で形成されている。
【００９１】
ここで、窓領域１１３，１１４の作製方法は実施の形態１と同様である。
活性層１０４は、歪量子井戸活性層であり、４層のＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐウェル層２０２（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それら各層の間の３層の（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐバリア層２０３（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ５ｎｍと、それらを挟む（Ａｌ0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ光ガイド層２０１、２０４（Ｓｉドープ、１．０×１０17ｃｍ-3）厚さ２８ｎｍとで構成されている。
【００９２】
ここで、実施の形態５における半導体レーザの作用について具体的に説明する。
上記ｐ型クラッド層１０５にはｐ型不純物としてＺｎがドープされている。ｎ型不純物であるＳｉはＡｌＧａＩｎＰ系材料においては比較的拡散しにくいが、一方、ｐ型不純物であるＺｎは拡散しやすい。
【００９３】
よって、結晶成長や窓構造形成工程等の熱処理工程や通電によりＺｎが活性層１０４に拡散し、不純物の拡散による欠陥の誘発によってレーザの信頼性を損ねる可能性がある。そのため、Ｚｎが活性層１０４に拡散してもＺｎの動きを抑制できるよう、予め活性層１０４にＳｉをドープし、さらに活性層１０４とｐ型クラッド層１０５の界面でＳｉをデルタドープする。
【００９４】
図８に本実施の形態におけるｐ型クラッド層１０５から活性層１０４への不純物拡散の様子を示した模式図を示す。
【００９５】
図８に示すように、ｐ型クラッド層１０５中の不純物であるＺｎと反対導電型の不純物であるＳｉとが予め活性層１０４および活性層１０４とｐ型クラッド層１０５の界面に存在していれば、活性層１０４に拡散したＺｎと活性層１０４にドープされたＳｉとがイオン結合等によって相互に引き合うため、熱工程時や通電時においても活性層１０４中におけるＺｎの動きを抑えることができる。さらに、活性層１０４とｐ型クラッド層１０５の界面のＳｉをデルタドーピングしたことで活性層へのＺｎの拡散を抑制できる。また、ＳｉとＭｇとが相互に引き合うことによって活性層１０４に深い不純物準位が形成されにくいことから、低閾値電流で高信頼性な半導体レーザが実現可能である。
【００９６】
なお、活性層１０４にドープされるＳｉは、それ自身で深い不純物準位を高密度で形成しないよう必要な限度で低濃度にしておくことが好ましく、１×１０16ｃｍ-3〜３×１０17ｃｍ-3の範囲であれば、不純物拡散の抑制と深い不純物準位形成の抑制とを両立しうるものである。
【００９７】
また、本実施の形態では、ｐ型クラッド層の不純物がＺｎである場合を示したが、Ｚｎの代わりにＣ、Ｂｅ、Ｃｄ等を用いた場合においても上述と同じ効果を奏することが可能である。
【００９８】
また、実施の形態２で記載した、ｎ型クラッド層の不純物としてＳｅを用いた場合、ｎ型クラッド層から活性層に不純物が拡散するのを抑制するために、活性層にＭｇをドープしかつ、ｎ型クラッド層１０３と活性層１０４の界面にＭｇをデルタドーピング実施することで更なるＳｅが活性層に拡散することを抑制できる。
【００９９】
また、実施の形態３で記載した、ｎ型クラッド層の不純物としてＳｅ、ｐ型クラッド層の不純物としてＺｎを用いた場合、活性層にＳｉ、Ｍｇをドーピングするだけでなく、ｎ型クラッド層１０３と活性層１０４の界面にＭｇ、活性層１０４とｐ型クラッド層１０５の界面にＳｉをデルタドープすることで活性層への更なる不純物の拡散を抑制できる。
【０１００】
また、本実施の形態においては、活性層１０４の全体、すなわち、光ガイド層２０１、２０４と井戸層２０２Ａ〜２０２Ｄ、バリア層２０３にＳｉをドープしているが、結晶成長工程等の調整により、活性層１０４に拡散するＺｎ型不純物の量は変動する。この量が少量であるような場合には、活性層１０４の一部にＳｉをドープすることで十分に活性層１０４中でのｐ型不純物の拡散を抑制することができる。例えば、光ガイド層２０１にのみＳｉをドープしたり、光ガイド層２０１から井戸層２０２ＢまでＳｉをドープしたり、光ガイド層２０１から井戸層２０２ＤまでＳｉをドープしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明に係る半導体レーザは、高出力かつ高信頼性を有する半導体レーザを実現でき、ＤＶＤ等に用いられる赤色半導体レーザに適用する上で特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の各実施の形態における半導体レーザを共振器端面方向から見た断面図
【図２】本発明の各実施の形態における半導体レーザを共振器長方向から見た断面図
【図３】本発明の各実施の形態における半導体レーザの活性層の積層構造図
【図４】本発明の実施の形態１におけるクラッド層から活性層への不純物拡散の様子を示した模式図
【図５】本発明の実施の形態２におけるクラッド層から活性層への不純物拡散の様子を示した模式図
【図６】本発明の実施の形態３におけるクラッド層から活性層への不純物拡散の様子を示した模式図
【図７】本発明の実施の形態４におけるクラッド層から活性層への不純物拡散の様子を示した模式図
【図８】本発明の実施の形態５におけるクラッド層から活性層への不純物拡散の様子を示した模式図
【符号の説明】
【０１０３】
１０１  ｎ−ＧａＡｓ基板
１０２  ｎ−ＧａＡｓバッファ層
１０３  ｎ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０４  歪量子井戸活性層（活性層）
１０５  第１のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０６  ｐ−ＧａＩｎＰエッチングストップ層
１０７  第２のｐ−ＡｌＧａＩｎＰクラッド層
１０８  ｐ−ＧａＩｎＰキャップ層
１０９  ｎ−ＡｌＩｎＰ電流ブロック層
１１０  ｐ−ＧａＡｓキャップ層
１１１  ｎ−電極
１１２  ｐ−電極
２０１、２０４  光ガイド層
２０２Ａ〜２０２Ｄ  井戸層
２０３Ａ〜２０３Ｃ  バリア層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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