(57)【要約】　　【課題】　半導体レーザ装置において、クラッド層の内部で電流が拡散することによって生じる無効電流を低減して高出力動作が可能となるようにする。　　【解決手段】　ｎ型基板１１の上には、ｎ型クラッド層１２、活性層１３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる第１のｐ型クラッド層１４及びリッジ状のｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる第２のｐ型クラッド層１６が順次形成されている。第１のｐ型クラッド層１４にはＭｇが添加され且つ第２のｐ型クラッド層１６にはＺｎが添加されることにより、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率が第２のｐ型クラッド層１６の抵抗率よりも大きくされている。【選択図】　　　　図１
2004134786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　活性層と、
　前記活性層の上に形成された第１のクラッド層とを備え、
　前記第１のクラッド層は、抵抗率が大きくなるように第１の不純物が添加されていることを特徴とする半導体レーザ装置。
【請求項２】
　前記第１のクラッド層の上に形成された第２のクラッド層をさらに備え、
　前記第２のクラッド層は、前記第１のクラッド層よりも抵抗率が小さくなるように第２の不純物が添加されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザ装置。
【請求項３】
　前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層は移動度がほぼ同一の化合物半導体からなることを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザ装置。
【請求項４】
　前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、
　前記第１の不純物はマグネシウムであり、
　前記第２の不純物は亜鉛であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項５】
　前記第１のクラッド層における前記第１の不純物の濃度は、５×１０16ｃｍ-3以上且つ１×１０18ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザ装置。
【請求項６】
　　前記第１のクラッド層は第３の不純物をも含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項７】
　前記第１のクラッド層及び第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、
　前記第１の不純物はマグネシウムであり、
　前記第２の不純物及び前記第３の不純物は共に亜鉛であることを特徴とする請求項６に記載の半導体レーザ装置。
【請求項８】
　前記第１のクラッド層における前記第１の不純物と前記第３の不純物を合わせた濃度は、１×１０18ｃｍ-3以上且つ５×１０18ｃｍ-3以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体レーザ装置。
【請求項９】
　前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層はヒ素を含む化合物半導体からなり、
　前記第１の不純物は炭素であり、
　前記第２の不純物は亜鉛であることを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１０】
　前記第２のクラッド層は、前記第１のクラッド層の上にリッジ状に形成されていることを特徴とする請求項２〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１１】
　前記第２のクラッド層は、その下部がストライプ状に形成されていることを特徴とする請求項２〜９のうちのいずれか１項に記載の半導体レーザ装置。
【請求項１２】
　基板上に活性層を形成する工程と、
　前記活性層の上に第１の不純物を添加しながら第１のクラッド層を形成する工程とを備え、
　前記第１のクラッド層を形成する工程において、第１のクラッド層の抵抗率が大きくなるように前記第１の不純物を添加することを特徴とする半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１３】
　前記第１のクラッド層の上に第２の不純物を添加しながら第２のクラッド層を形成する工程をさらに備え、
　前記第２のクラッド層を形成する工程において、前記第２のクラッド層の抵抗率が前記第１のクラッド層の抵抗率よりも小さくなるように前記第２の不純物を添加することを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１４】
　前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、
　前記第１の不純物はマグネシウムであり、
　前記第２の不純物は亜鉛であることを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１５】
　前記第１のクラッド層を形成する工程は、前記第１の不純物に加えて第３の不純物をも添加することを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【請求項１６】
　前記第１のクラッド層及び前記第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、
　前記第１の不純物はマグネシウムであり、
　前記第２の不純物及び前記第３の不純物は共に亜鉛であることを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザ装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、III-Ｖ族化合物半導体からなる半導体レーザ装置に関し、特に、低電圧で高出力動作が可能な半導体レーザ装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　デジタルヴァーサタイルディスク(ＤＶＤ：Digital Versatile Disk)装置は、極めて高密度に情報を記録できることから、パーソナルコンピュータや映像音響機器の分野で急速に普及している。特に、書き込み又は書き換えが可能なＤＶＤ装置は、例えば大容量の外部記憶装置（例えば、いわゆるＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭ）又はビデオテープレコーダに替わる次世代の映像記録装置（いわゆるＤＶＤレコーダ）としてのさらなる普及が期待されている。
【０００３】
　このような書き込み又は書き換えが可能なＤＶＤ装置において、データの読み出し又は書き換えを行うためのピックアップ光源には、波長が約６５０ｎｍの赤色光を放射する半導体レーザ装置が用いられている。近年では、ＤＶＤ装置の書き込み速度を向上するため、半導体レーザ装置に１００ｍＷを超える高出力での動作が要求される。
【０００４】
　ここで、赤色光を放出する半導体レーザ装置において活性層及びクラッド層には、III 族元素にアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１つを含み、Ｖ族元素にリンを含むIII-Ｖ族化合物半導体であるＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体が用いられている。
【０００５】
　図８は従来のＡｌＧａＩｎＰ系の化合物半導体からなる半導体レーザ装置の断面構成を示している。図８に示すように、従来の半導体レーザ装置は、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）からなるｎ型基板１０１、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰからなるｎ型クラッド層１０２、ＧａＩｎＰからなる井戸層とＡｌＧａＩｎＰからなる障壁層とが交互に積層された多重量子井戸層１０３ａとその上下に形成されたＡｌＧａＩｎＰからなる光ガイド層１０３ｂとによって構成された活性層１０３、ｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる第１のｐ型クラッド層１０４、ｐ型ＧａＩｎＰからなるエッチングストップ層１０５、リッジ状に形成されたｐ型ＡｌＧａＩｎＰからなる第２のｐ型クラッド層１０６、ｐ型ＧａＩｎＰからなる第１のコンタクト層１０７、第２のｐ型クラッド層１０６を挟むように形成されたｎ型ＡｌＩｎＰからなる第１の電流ブロック層１０８、ｎ型ＧａＡｓからなる第２の電流ブロック層１０９及びｐ型ＧａＡｓからなる第２のコンタクト層１１０によって構成されている。
【０００６】
　また、ｎ型基板１０１の下側には該ｎ型基板１０１とオーミック接触する金属材料からなるｎ側電極１１１が形成され、第２のコンタクト層１０９の上側には該第２のコンタクト層１１０とオーミック接触する金属材料からなるｐ側電極１１２が形成されている。
【０００７】
　従来の半導体レーザ装置において、ｎ側電極１１１とｐ側電極１１２とに所定の電圧を印加することによりｐ側電極１１２から注入される電流成分は、リッジ状の第２のｐ型クラッド層１０６と第１の電流ブロック層１０８及び第２の電流ブロック層１０９とのｐｎ接合により狭窄され、第２のｐ型クラッド層１０５から第１のｐ型クラッド層１０４を経て活性層１０３に到達し、活性層１０３に発光性の再結合が生じて井戸層のバンドギャップと対応する波長が約６５０ｎｍのレーザ光が放出される。この際、第２のｐ型クラッド層１０６と、第１のｐ型クラッド層１０４、活性層１０３及びｎ型クラッド層１０２からなる積層構造が共振器となる。
【０００８】
　従来の半導体レーザ装置において、高出力で動作可能とするためには、第１のｐ型クラッド層１０４にｐ型不純物を高濃度に添加することが重要である。第１のｐ型クラッド層１０４の不純物濃度が低いと、ｎ側電極１１１から活性層１０３に注入される電子が活性層１０３から第１のｐ型クラッド層１０４に流出（オーバーフロー）するため、しきい値電流及び動作電流が低下して十分な出力を得られない。
【０００９】
　しかし、第１のｐ型クラッド層１０４にｐ型不純物を高濃度に添加すると、ｐ型不純物が活性層１０３に拡散して非発光性の再結合中心が形成されてしまうため、半導体装置の温度特性が劣化して信頼性が低下する。
【００１０】
　そこで、活性層１０３と第１のｐ型クラッド層１０４との間にアンドープのスペーサ層を設けることにより、ｐ型不純物の活性層１０３への拡散を防止して第１のｐ型クラッド層１０４に高濃度のｐ型不純物を添加する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１１】
　また、第１のｐ型クラッド層１０４及び第２のｐ型クラッド層１０６に拡散係数が小さいマグネシウム（Ｍｇ）を添加することにより、ｐ型不純物が活性層１０３に拡散され難くなるため、各半導体層のｐ型不純物濃度を大きくすることができる。
【特許文献１】特開２０００−２８６５０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２８４２８０号公報
【特許文献３】特開平１０−２９００４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
　しかしながら、前記従来の半導体レーザ装置は、リッジ状の第２のｐ型クラッド層１０６において狭窄された電流が、第１のｐ型クラッド層１０４を通過する際に、第１のｐ型クラッド層１０４の内部を拡散されながら活性層１０３に到達するため、第１のｐ型クラッド層１０４における第２のｐ型クラッド層１０５の下側部分以外の領域にも拡散してしまう。従って、活性層１０３において、第２のｐ型クラッド層１０５の下側部分以外の領域では、レーザ光を発振するために十分な電流密度を得られない。
【００１３】
　このように、前記従来の半導体レーザ装置は、活性層の上に形成されたクラッド層の内部において電流が拡散することにより無効電流が生じているため、発光効率が低下してしきい値電流及び動作電流が増大するので、高出力を得られないという問題を有している。
【００１４】
　特に、第１のｐ型クラッド層１０４の不純物濃度を高くして電子のオーバーフローを抑制しようとすると、第１のｐ型クラッド層１０４の電気伝導性が高くなるため、第１のｐ型クラッド層１０４と平行な方向にも電流が拡散しやすくなるので無効電流が増大してしまう。
【００１５】
　本発明は、前記従来の問題を解決し、半導体レーザ装置において、クラッド層の内部で電流が拡散することによって生じる無効電流を低減して高出力動作が可能となるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
　前記の目的を達成するため、本発明は、活性層の上に形成されたクラッド層において、抵抗率が大きくなるように不純物を添加する構成とする。
【００１７】
　具体的に、本発明に係る半導体レーザ装置は、活性層と、活性層の上に形成された第１のクラッド層とを備え、第１のクラッド層は、抵抗率が大きくなるように第１の不純物が添加されている。
【００１８】
　本発明の半導体レーザ装置によると、第１のクラッド層の抵抗率が大きくなるように第１の不純物が添加されているため、半導体レーザ装置の駆動電流が第１のクラッド層の内部を拡散し難くなるので、無効電流が低減されて活性層に効率良く電流が注入されることとなり、高出力動作が可能となる。
【００１９】
　本発明の半導体レーザ装置において、第１のクラッド層の上に形成された第２のクラッド層をさらに備え、第２のクラッド層は、第１のクラッド層よりも抵抗率が小さくなるように第２の不純物が添加されていることが好ましい。
【００２０】
　このようにすると、半導体レーザ装置の直列抵抗を低減することができるため、半導体レーザ装置のしきい値電流及び動作電流を低減して高出力に動作することが可能となる。
【００２１】
　本発明の半導体レーザ装置において、第１のクラッド層及び第２のクラッド層は移動度がほぼ同一の化合物半導体からなることが好ましい。
【００２２】
　このようにすると、第１のクラッド層及び第２のクラッド層において、添加する不純物の違いによりその抵抗率を設定することができ、第１のクラッド層の抵抗率を第２のクラッド層の抵抗率よりも大きくすることができる。
【００２３】
　本発明の半導体レーザ装置において、第１のクラッド層及び第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、第１の不純物はマグネシウムであり、第２の不純物は亜鉛であることが好ましい。
【００２４】
　このようにすると、マグネシウムは、亜鉛と比べて、リンを含む化合物半導体のキャリア移動度を低下する程度が大きいドーパントであるため、第１のクラッド層の抵抗率が第２のクラッド層よりも大きくなる。
【００２５】
　この場合に、第１のクラッド層における第１の不純物の濃度は、５×１０16ｃｍ-3以上且つ１×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。このようにすると、第１のクラッド層の抵抗率を大きくしながらも第１の不純物の活性層への拡散を確実に抑制することができる。
【００２６】
　本発明の半導体レーザ装置において、第１のクラッド層は第３の不純物をも含むことが好ましい。
【００２７】
　このようにすると、２種類の不純物を用いることにより、第１のクラッド層における不純物濃度を大きくすることができるため、活性層に注入されたキャリアが第１のクラッド層にオーバーフローすることを抑制することができるので、半導体レーザ装置の温度特性を向上することができる。
【００２８】
　本発明の半導体レーザ装置において、第１のクラッド層及び第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、第１の不純物はマグネシウムであり、第２の不純物及び第３の不純物は共に亜鉛であることが好ましい。
【００２９】
　この場合に、第１のクラッド層における第１の不純物と第３の不純物を合わせた濃度は、１×１０18ｃｍ-3以上且つ５×１０18ｃｍ-3以下であることが好ましい。
【００３０】
　本発明の半導体レーザ装置において、第１のクラッド層及び第２のクラッド層はヒ素を含む化合物半導体からなり、第１の不純物は炭素であり、第２の不純物は亜鉛であることが好ましい。
【００３１】
　本発明の半導体レーザ装置において、第２のクラッド層は、第１のクラッド層の上にリッジ状に形成されていることが好ましい。
【００３２】
　本発明の半導体レーザ装置において、第２のクラッド層は、その下部がストライプ状に形成されていることが好ましい。
【００３３】
　本発明の半導体レーザ装置の製造方法は、基板上に活性層を形成する工程と、活性層の上に第１の不純物を添加しながら第１のクラッド層を形成する工程とを備え、第１のクラッド層を形成する工程において、第１のクラッド層の抵抗率が大きくなるように第１の不純物を添加する。
【００３４】
　本発明の半導体レーザ装置の製造方法によると、第１のクラッド層の抵抗率が大きくなるように第１の不純物を添加しているため、第１のクラッド層の内部を拡散する電流成分が低減されるので、高出力動作が可能な半導体レーザ装置を得ることができる。
【００３５】
　本発明の半導体レーザ装置の製造方法において、第１のクラッド層の上に第２の不純物を添加しながら第２のクラッド層を形成する工程をさらに備え、第２のクラッド層を形成する工程において、第２のクラッド層の抵抗率が第１のクラッド層の抵抗率よりも小さくなるように第２の不純物を添加することが好ましい。
【００３６】
　本発明の半導体レーザ装置の製造方法において、第１のクラッド層及び第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、第１の不純物はマグネシウムであり、第２の不純物は亜鉛であることが好ましい。
【００３７】
　本発明の半導体レーザ装置の製造方法において、第１のクラッド層を形成する工程は、第１の不純物に加えて第３の不純物をも添加することが好ましい。
【００３８】
　本発明の半導体レーザ装置の製造方法において、第１のクラッド層及び第２のクラッド層はリンを含む化合物半導体からなり、第１の不純物はマグネシウムであり、第２の不純物及び第３の不純物は共に亜鉛であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３９】
　本発明の半導体レーザ装置及びその製造方法によると、活性層の上に形成されたクラッド層の内部で電流が拡散し難くなるため、電流ブロック層により狭窄された電流成分がクラッド層を通過する際に狭窄部分の側方に拡散することが抑制されるので、無効電流を低減することができる。これにより、電流ブロック層により狭窄された電流が活性層に高密度に注入されるため、半導体レーザ装置のしきい値電流及び動作電流を低減することができ、低電圧で高出力の動作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
　本発明の各実施形態は、活性層と、活性層の上に第１のクラッド層と第２のクラッド層とが順次形成された半導体レーザ装置に関し、第１のクラッド層の抵抗率を大きくすることにより、第１のクラッド層での電流の拡散を抑制する。まず、各実施形態に共通する概念について図面を参照しながら説明する。
【００４１】
　本明細書において、ＡｌＧａＩｎＰとは、III 族元素にアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）及びインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１つを含み、且つＶ族元素にリン（Ｐ）を含む化合物のことである。また、ＡｌＧａＩｎＰにおいてＡｌを含まない場合を特にＧａＩｎＰと表し、Ｇａを含まない場合を特にＡｌＩｎＰと表す。また、ＡｌＧａＡｓとは、III 族元素にＡｌ及びＧａのうちの少なくとも１つを含み、且つＶ族元素にヒ素（Ａｓ）を含む化合物のことである。
【００４２】
　図１は、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ:Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法を用いて、ｐ型ドーパントを添加しながら形成したＡｌＧａＩｎＰからなる半導体層（ＡｌＧａＩｎＰ層）について、添加されるｐ型ドーパントの濃度と、形成されるＡｌＧａＩｎＰ層の抵抗率との関係を測定した実験結果を示すグラフである。図１において、ｐ型ドーパントに亜鉛（Ｚｎ）を用いた場合のデータを四角（□）で表し、マグネシウム（Ｍｇ）を用いた場合のデータを丸（○）で表している。
【００４３】
　ここで、図１に示す実験結果は、III 族化合物の原料ガスとして、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族化合物の原料ガスとしてホスフィン（ＰＨ3 ）及びアルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、ｐ型不純物の原料ガスとして、ジメチル亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3）2）又はビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5Ｈ5）2 Ｍｇ）ている。また成長条件として、原料ガスの圧力を約１．０×１０4 Ｐａ（約７６Ｔｏｒｒ）とし、基板温度を約７５０℃としている。
【００４４】
　図１に示すように、ＡｌＧａＩｎＰ層において、Ｚｎ及びＭｇのうちのいずれのｐ型ドーパントを用いた場合であっても、ドーピング濃度が高くなるのに伴って抵抗率は低下する。一般に、半導体の抵抗率は移動度とキャリア濃度との積に反比例する。ここで、移動度は半導体材料の組成によってほぼ決定される値であり、また、キャリア濃度はドーピング濃度の増加に伴い上昇する。半導体層内をキャリアが走行する際に、不純物によるキャリアの散乱が生じるため、ＡｌＧａＩｎＰ層のキャリア濃度が大きくなると抵抗率が低下する。
【００４５】
　図１から明らかなように、亜鉛（Ｚｎ）を添加した場合とマグネシウム（Ｍｇ）を添加した場合とを同じ濃度について比較すると、Ｚｎを添加した場合の方が抵抗率が小さくなることが分かる。これは、ＡｌＧａＩｎＰ層の内部をキャリアが走行する際に、Ｚｎが添加されている場合と比べて、Ｍｇが添加されている場合の方がＡｌＧａＩｎＰ層の移動度が低下することによる。
【００４６】
　ところで、III-Ｖ族化合物半導体を半導体レーザ装置に用いる場合、半導体レーザ装置を構成する各半導体層の化合物組成及びドーピング濃度は、半導体レーザ装置が所望の電気的特性を実現できるように所定の値に設定される。従って、化合物組成及びドーピング濃度を変更すると半導体レーザ装置の電気的特性が劣化してしまうため、化合物組成及びドーピング濃度を変更して抵抗率が所望の値となるように調整することは困難である。
【００４７】
　しかし、図１を用いて説明したように、ドーパント種を選択することによってＡｌＧａＩｎＰ層の抵抗率の値を調節することが可能であることが明らかである。以下の各実施形態の半導体レーザ装置では、移動度がほぼ同一の化合物半導体からなる第１のｐ型クラッド層及び第２のｐ型クラッド層のそれぞれに用いるドーパント種を選択することにより、化合物組成及びドーピング濃度を変更しなくても抵抗率を調節できるようにしている。
【００４８】
　なお、図１に示す実験結果では、Ｚｎを添加する場合の方がＭｇを添加する場合よりもＡｌＧａＩｎＰ層の抵抗率が小さくなるが、成長条件によっては、Ｍｇを添加する場合の方がＺｎを添加する場合よりもＡｌＧａＩｎＰ層の抵抗率が小さくなることもある。
【００４９】
　また、図１では、ＡｌＧａＩｎＰからなる半導体層のドーパントについて説明したが、ＡｌＧａＡｓからなる半導体層については、炭素（Ｃ）と亜鉛（Ｚｎ）とを比較すると、炭素を添加した場合の方が抵抗率が大きくなる。
【００５０】
　（第１の実施形態）
　以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００５１】
　図２は本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の構成断面を示している。図２において、矢印は半導体レーザ装置の駆動時における電流の移動経路を示している。
【００５２】
　図２に示すように、厚さが約１００μｍのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）からなるｎ型基板１１の上には、膜厚が約２μｍのｎ型 Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなるｎ型クラッド層１２、アンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる多重量子井戸構造を有する活性層１３、膜厚が約０．２μｍのｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐ からなる第１のｐ型クラッド層１４及び膜厚が約１０ｎｍのｐ型 Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ からなるエッチングストップ層１５が順次結晶成長されている。また、エッチングストップ層１５の上には、膜厚が約１μｍのｐ型 Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐからなり、リッジ状に形成された第２のｐ型クラッド層１６と膜厚が約５０ｎｍのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１のコンタクト層１７が形成されている。
【００５３】
　エッチングストップ層１５の上側における第２のｐ型クラッド層１６及び第１のコンタクト層１７の側方部分には、第２のｐ型クラッド層１６及び第１のコンタクト層１７の壁面に沿って、膜厚が約０．３μｍのｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１の電流ブロック層１８及び膜厚が約０．３μｍのｎ型ＧａＡｓからなる第２の電流ブロック層１９が順次積層されている。さらに、第１のコンタクト層１７及び第２の電流ブロック層１９の上には膜厚が約３μｍのｐ型ＧａＡｓからなる第２のコンタクト層２０が形成されている。
【００５４】
　また、ｎ型基板１１の下側には、例えばＡｕ、Ｇｅ及びＮｉを含む合金からなり、ｎ型基板１１とオーミック接触する金属材料からなるｎ側電極２１が形成されており、第２のコンタクト層２０の上側には、Ｃｒ、Ｐｔ及びＡｕを含む合金からなり、第２のコンタクト層２０とオーミック接触する金属材料からなるｐ側電極２２が形成されている。
【００５５】
　ここで、活性層１３は、Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる膜厚が約６ｎｍの井戸層及びＡｌ0.25Ｇａ0.25Ｉｎ0.5Ｐ からなる膜厚が約５ｎｍの障壁層が交互に積層された多重量子井戸層１３ａと、該多重量子井戸層１３ａを上下に挟む膜厚が約３０ｎｍのＡｌ0.25Ｇａ0.25Ｉｎ0.5Ｐ からなる光ガイド層１３ｂとによって構成されている。
【００５６】
　ｎ型クラッド層１２、第１のｐ型クラッド層１４及び第２のｐ型クラッド層１６は、活性層１３を構成する半導体層と比べてバンドギャップが大きい半導体材料により構成されており、活性層１３にキャリアが閉じ込められる。ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料では、Ａｌの組成を相対的に大きくすることによりバンドギャップを大きくすることができる。なお、第１のｐ型クラッド層及び第２のｐ型クラッド層には組成が同一の化合物半導体を用いているが、活性層１３を構成する半導体層と比べてバンドギャップが大きくなるようにそれぞれのＡｌとＧａとの組成比を調整してもよい。
【００５７】
　第１の実施形態の半導体レーザ装置は、第２のｐ型クラッド層１６がリッジ状に形成されることにより、ｎ型クラッド層１２、活性層１３、第１のｐ型クラッド層１４及びエッチングストップ層１５における第２のｐ型クラッド層１６の下側部分と第２のｐ型クラッド層１６とが導波路となるいわゆるリッジストライプ型導波路構造である。また、第１の電流ブロック層１８にＡｌＩｎＰを用いることにより、実屈折率型の導波路としている。
【００５８】
　エッチングストップ層１５は、第２のｐ型クラッド層１６をリッジ状に形成する際に第１のｐ型クラッド層１４がエッチングされないように、第２のｐ型クラッド層１６とのエッチング選択比が大きくなるようにＡｌの組成が小さい半導体材料により構成されている。
【００５９】
　また、第２のコンタクト層２０は金属材料とのオーミック接触が容易となるようにＧａＡｓが用いられ、第１のコンタクト層１７は第２のｐ型クラッド層１６と第２のコンタクト層２０とバンド不連続を緩和する。
【００６０】
　前述のように構成された半導体レーザ装置の各層における具体的なドーパント種及びドーパント濃度を表１に示す。
【００６１】
【表１】
2004134786.tif 000003
【００６２】
　表１に示すように、第１の実施形態の半導体レーザ装置において、ｐ型ドーパントとして、第１のｐ型クラッド層１４及びエッチングストップ層１５にはマグネシウム（Ｍｇ）が添加され、第２のｐ型クラッド層１６、第１のコンタクト層１７及び第２のコンタクト層２０には亜鉛（Ｚｎ）が添加されている。また、第１のｐ型クラッド層１４のドーピング濃度は約５×１０17ｃｍ-3であり、第２のｐ型クラッド層１６のドーピング濃度は約１×１０18ｃｍ-3である。また、ｎ型のドーパントには濃度が約１×１０18のシリコン（Ｓｉ）を用いている。
【００６３】
　また、第２のコンタクト層２０のドーパントにＺｎを用いている。これは、ＡｌＧａＡｓ系の半導体のドーパントとしてＭｇを用いると、Ｍｇ原料の供給を開始しても半導体にＭｇが添加されないドーピング遅れと呼ばれる不具合又はＭｇ原料の供給を停止した後にも半導体にＭｇが添加されるメモリ効果と呼ばれる不具合が生じて所定のドーピング濃度を得られないためである。なお、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体からなる各半導体層のドーパントにＭｇを用いてもドーピング遅れ及びメモリ効果が生じることはなく、所望のドーピング濃度を得られる。
【００６４】
　第１の実施形態の半導体レーザ装置は、ｎ側電極２１とｐ側電極２２との間に所定の電圧を印加することにより、ｐ側電極から注入された正孔が第１の電流ブロック層１８及び第２の電流ブロック層１９と第２のｐ型クラッド層１６とのｐｎ接合により狭窄されて、第１のｐ型クラッド層１４を経て活性層１３に到達する。これにより、活性層１３における第２のｐ型クラッド層１６の下側部分で高密度に正孔が注入され、ｎ側電極２１から注入される電子との発光性の再結合が生じて、井戸層のバンドギャップと対応する波長が約６５０ｎｍのレーザ光を発振する。
【００６５】
　第１の実施形態の特徴は、第１のｐ型クラッド層１４に添加するドーパント（第１の不純物）としてＭｇを用い、第２のｐ型クラッド層１６に添加するドーパント（第２の不純物）としてＺｎを用いることにある。
【００６６】
　すなわち、図１を用いて説明したように、ＡｌＧａＩｎＰからなる半導体層において、ｐ型不純物がキャリアを散乱する効果はＺｎよりもＭｇの方が大きいため、第１の実施形態の半導体装置では、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率が、Ｚｎを用いた場合よりも大きくなる。
【００６７】
　以下に、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を上昇することによる効果について図面を参照しながら説明する。
【００６８】
　図３は、第１の実施形態の半導体レーザ装置において、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を変更した場合の半導体レーザ装置のしきい値電流の変化を示している。図３において、横軸は第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を表し、縦軸は半導体レーザ装置のしきい値電流を示している。
【００６９】
　図３に示すように、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率が大きくなるほど半導体レーザ装置のしきい値電流が小さくなることが明らかである。これは、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率が大きくなることにより、第１のｐ型クラッド層１４の内部で電流が拡散し難くなるため、第２のｐ型クラッド層１６から活性層１３に到達する電流成分の経路のうち、第１のｐ型クラッド層１４における第２のｐ型クラッド層１６の外側部分を通る電流成分が減少するので、第２のｐ型クラッド層１６の下側部分の電流密度が増大し、活性層１３に効率良く電流が注入されるようになるためである。
【００７０】
　つまり、図２において矢印で示すように、第１の電流ブロック層１８及び第２の電流ブロック層１９により狭窄された電流は、第２のｐ型クラッド層１６から、第１のｐ型クラッド層１４の内部でほとんど拡散されることがなく活性層１３における第２のｐ型クラッド層１６の下側部分に到達する。
【００７１】
　これにより、活性層１３における第２のｐ型クラッド層１６の下側部分で効率良く発光性の再結合が生じるため、半導体レーザ装置のしきい値電流及び動作電流が低下し、高出力の半導体レーザ装置が実現可能である。
【００７２】
　ここで、エッチングストップ層１５にはＭｇが高濃度に添加されているが、その膜厚は約１０ｎｍであり極めて薄いため、不純物濃度を高くしても電流の側方への拡散はほとんど生じない。
【００７３】
　また、ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体材料では、Ｚｎを添加する方がＭｇを添加するよりもキャリアの移動度が大きくなるため、第２のｐ型クラッド層１６にＺｎを添加して低抵抗化が可能であり、半導体レーザ装置の直列抵抗を小さくすることができる。
【００７４】
　具体的に、第１の実施形態の半導体レーザ装置では、ＡｌＧａＩｎＰからなる第１のｐ型クラッド層１４に濃度が約５×１０17ｃｍ-3のＭｇを添加することにより、その抵抗率が約０．３Ωｃｍとなるように設定されている。このとき半導体レーザ装置のしきい値は、図３に示すように、４０ｍＡよりも小さい値となり、環境温度が約７０℃の条件においても出力が飽和することなく、１２０ｍＷもの高出力で動作可能である。
【００７５】
　なお、第１のｐ型クラッド層１４に添加するＭｇの濃度は５×１０16ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3程度にすることが好ましい。Ｍｇの濃度が５×１０16ｃｍ-3よりも小さいと第１のｐ型クラッド層１４における電子に対する電位障壁を十分に確保することができず、ｎ側電極から注入された電子が、活性層１３から第１のｐ型クラッド層１４にオーバーフローしてしまう。また、Ｍｇの濃度が１×１０18ｃｍ-3よりも大きいと、第１のｐ型クラッド層１４から活性層１３への拡散し、活性層１３の結晶性が劣化して半導体レーザ装置の信頼性が低下するおそれがある。
【００７６】
　以上説明したように、第１の実施形態の半導体レーザ装置によると、第１のｐ型クラッド層１４が相対的に高抵抗に形成されているため、第１のｐ型クラッド層１４において側方への電流の拡散が生じにくい。これにより、半導体レーザ装置のしきい値電流及び動作電流が低下し、温度特性が向上すると共に高出力の動作が可能となる。
【００７７】
　なお、第１の実施形態では第１のｐ型クラッド層１４にＭｇを用い、第２のｐ型クラッド層１６に亜鉛を用いているが、このような構成に限られず、第１のｐ型クラッド層１４及び第２のｐ型クラッド層１６に用いる不純物は、それぞれ、第１のｐ型クラッド層１４においてはキャリアを散乱する効果が相対的に大きく、第２のｐ型クラッド層１６においてはキャリアを散乱する効果が相対的に小さくなるような組み合わせであればよい。このようにすると、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を大きくして第１のｐ型クラッド層１４における電流の拡散を防止できると共に、第２のｐ型クラッド層１６の抵抗率を小さくして半導体レーザ装置の直列抵抗を低減することができる。
【００７８】
　また、第１のｐ型クラッド層１４の厚さ方向の全体にわたってＭｇが添加される必要はなく、第１のｐ型クラッド層１４の下部にはＭｇをドーピングし、上部にはＺｎをドーピングするように構成してもよい。このようにしても、第１のｐ型クラッド層１４の上部では電流が拡散するが、下部においては電流の拡散を抑制することができるため、Ｚｎのみを厚さ方向の全体にわたって添加する場合と比べて高密度の電流が活性層１３に注入される。
【００７９】
　また、第１の実施形態において、ｎ型基板１１に換えて、ｐ型ＧａＡｓからなる基板を用いてもよい。
【００８０】
　また、第１の実施形態ではＡｌＧａＩｎＰからなる各半導体層において、ｎ型基板１１と格子整合するためにＩｎの組成を約０．５としているが、Ｉｎの組成が０．４５以上０．５５以下の範囲にあればよい。このようにすると、ＡｌＧａＩｎＰからなる各半導体層を、ｎ型基板１１を構成するＧａＡｓに対して格子整合するように形成することができる。
【００８１】
　また、第１の電流ブロック層１８の構成材料にＡｌＩｎＰに換えてＧａＡｓを用いることにより、複素屈折率型の導波構造としてもよい。
【００８２】
　また、活性層１３は、多重量子井戸層１３ａを用いる構成に限られず、ＧａＩｎＰからなる井戸層を１層のみ形成する単一量子井戸構造の活性層又は単一構造のバルク活性層であってもよい。
【００８３】
　（第１の実施形態の製造方法）
　以下、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【００８４】
　図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法における工程順の断面構成を示している。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、図５（ａ）及び図５（ｂ）において、図１と同一の構成部材はと同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００８５】
　まず、図４（ａ）に示すように、ｎ型基板１１の上に、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ:Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法により、ｎ型クラッド層１２、活性層１３、第１のｐ型クラッド層１４、エッチングストップ層１５、第２のｐ型クラッド層形成層１６Ａ、第１のコンタクト層形成層１７Ａ及びＧａＡｓからなるキャップ層３１を順次成長する。ここで、キャップ層３１により、次のフォトリソグラフィ工程に移行するまでの間に第１のコンタクト層形成層１７Ａの表面が酸化されることを防止できる。
【００８６】
　ＭＯＣＶＤ法による各半導体層の形成工程おいて、III 族化合物の原料ガスとして、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及びトリメチルインジウム（ＴＭＩ）、Ｖ族化合物の原料ガスとしてホスフィン（ＰＨ3 ）及びアルシン（ＡｓＨ3 ）を用い、これらの原料ガスを、水素をキャリアガスとして石英からなる反応管に導入する。反応管内圧力が約１．０×１０4 Ｐａ（約７６Ｔｏｒｒ）、基板温度が約７５０℃の条件下において、供給する原料ガスの種類と供給量とを適宜切り替えることにより各半導体層を順次結晶成長させる。また、各半導体層の結晶成長中に、ｐ型不純物の原料ガスとして、例えばジメチル亜鉛（Ｚｎ（ＣＨ3）2）又はビスシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5Ｈ5）2 Ｍｇ）を導入することにより、所望のｐ型不純物を半導体層中に添加できる。
【００８７】
　次に、図４（ｂ）に示すように、キャップ層３１をエッチング除去した後、ＣＶＤ法により第１のコンタクト層形成層１７Ａの上にマスクパターン形成用のシリコン酸化膜を形成し、形成したシリコン酸化膜をフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によりパターニングしてストライプ状のマスクパターン３２を形成する。
【００８８】
　次に、図５（ａ）に示すように、マスクパターン３２を用いたエッチングにより、第１のコンタクト層形成層１７Ａ及び第２のｐ型クラッド層形成層１６Ａを順次選択的に除去することにより、第２のｐ型クラッド層形成層１６Ａからリッジ状の第２のｐ型クラッド層１６を形成し、第１のコンタクト層形成層１７Ａから第２のｐ型クラッド層１６の上面を覆う第１のコンタクト層１７を形成する。
【００８９】
　ここで、第１のコンタクト層１７に対するエッチング剤として、例えば塩酸系のエッチング剤を用いればよい。また、第２のｐ型クラッド層１６に対する選択的エッチングは、ＧａＩｎＰに対するＡｌＧａＩｎＰのエッチング選択比が大きいエッチング剤として、例えば硫酸系のエッチング剤を用いることにより、下層であるエッチングストップ層１５はほとんどエッチングされない。これにより、第２のｐ型クラッド層１６をリッジ状に形成することができる。
【００９０】
　次に、図５（ｂ）に示すように、ＭＯＣＶＤ法により、エッチングストップ層１５の上に、第２のｐ型クラッド層１６及び第１のコンタクト層１７の側面とマスクパターン３２の上面とを含むように、第１の電流ブロック層１８及び第２の電流ブロック層１９を順次結晶成長した後、マスクパターン３２に対するリフトオフを行って、第１の電流ブロック層１８及び第２の電流ブロック層１９におけるマスクパターン３２の上側部分をマスクパターン３２と同時に除去して第１のコンタクト層１７を露出する。
【００９１】
　その後、ＭＯＣＶＤ法により、第１のコンタクト層１７及び第２の電流ブロック層１９上に第２のコンタクト層２０を結晶成長した後、例えば電子線蒸着法により、ｎ型基板１１の下側に金属材料を蒸着してｎ側電極２１を形成し、同様に第２のコンタクト層２０の上側に金属材料を蒸着してｐ側電極２２を形成する。これにより、図１に示す第１の実施形態の半導体レーザ装置が完成する。
【００９２】
　第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の特徴は、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率が第２のｐ型クラッド層１６の抵抗率よりも大きくなるように互いに異なる不純物を添加することにあり、第１のｐ型クラッド層１４の形成にはＭｇを添加しながら行い、第２のｐ型クラッド層１６の形成時にはＺｎを添加しながら行う。
【００９３】
　なお、各半導体層の形成はＭＯＣＶＤ法に限られず、分子線エピタキシ（ＭＢＥ:Molecular Beam Epitaxy）法を用いてもよい。
【００９４】
　（第１の実施形態の第１変形例）
　以下、第１の実施形態の第１変形例に係る半導体レーザ装置について説明する。
【００９５】
　第１の実施形態の第１変形例の半導体レーザ装置は図２に示す第１の実施形態の半導体レーザ装置と同一の構成であり、第１のｐ型クラッド層１４に添加するドーパントを、Ｚｎに加えてＭｇをも添加する点が異なっている。なお、各半導体層の化合物組成及び膜厚は表１に示すそれぞれの化合物組成及び膜厚と同一であり、第１のｐ型クラッド層１４を除く各半導体層のドーパント及びドーピング濃度は表１に示すそれぞれのドーパント及びドーピング濃度と同一である。以下の説明では第１の実施形態との差異について説明する。
【００９６】
　第１の実施形態の第１変形例の半導体レーザ装置では、第１のｐ型クラッド層１４のドーパントとして、Ｍｇに加えて、第３の不純物としてＺｎがさらに添加されている点が第１の実施形態と異なっている。なお、第１のｐ型クラッド層１４において、ＺｎとＭｇと合わせたｐ型不純物の濃度が約１×１０18ｃｍ-3であり、それぞれの濃度が約５×１０17ｃｍ-3となるように、すなわち、ＺｎとＭｇとの混合比が１：１となるように添加されている。
【００９７】
　ＡｌＧａＩｎＰ系の半導体にＭｇとＺｎとが１：１の混合比で添加されている場合、ＡｌＧａＩｎＰ層の移動度は、キャリアの散乱効果が大きいＭｇのみを添加した場合と比べてわずかに上昇する程度である。これは、半導体材料中に複数の不純物が存在する場合、不純物によるキャリアの散乱は、その効果が相対的に大きいドーパント種の濃度が反映されるためである。つまり、ＡｌＧａＩｎＰからなる半導体にｐ型ドーパントとしてＺｎとＭｇとを添加する場合、キャリアの散乱の効果はほぼＭｇの濃度によって決まると言える。従って、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率は、濃度が約５×１０17ｃｍ-3のＭｇを添加する場合とほぼ同じ値となる。
【００９８】
　さらに、ＭｇとＺｎとを約１×１０18ｃｍ-3という高い濃度で第１のｐ型クラッド層１４に添加することにより、第１のｐ型クラッド層１４の活性層に対する電位障壁を大きくすることができるため、活性層１３に注入された電子が第１のｐ型クラッド層１４にオーバーフローすることを効果的に抑制できる。ここで、Ｚｎの濃度は約５×１０17ｃｍ-3と十分に小さいため、第１のｐ型クラッド層１４から活性層１３へのＺｎの拡散が抑制されている。また、Ｍｇは拡散係数が小さいドーパントであるため第１のｐ型クラッド層１４から活性層１３へのＭｇの拡散が抑制されている。このように、２種類のドーパントを用いることにより、第１のｐ型クラッド層１４のドーピング濃度を第１の実施形態よりも大きくしても、活性層１３に拡散する不純物の量はほとんど増大しない。
【００９９】
　以上説明したように、第１の実施形態の第１変形例の半導体レーザ装置によると、第１のｐ型クラッド層１４のドーパントとして、キャリアを散乱する効果が相対的に大きいドーパントであるＭｇに加えて、キャリアを散乱する効果がＭｇよりも小さいドーパントであるＺｎが添加されているため、高い抵抗率を確保しながらも、２種類のドーパントを用いて活性層１３の電位障壁を第１の実施形態よりも大きくすることができ、半導体レーザ装置の信頼性を向上することが可能である。
【０１００】
　なお、第１の実施形態の第１変形例において、第１のｐ型クラッド層１４に添加するＭｇとＺｎとの混合比は１：１に限られない。例えば、Ｍｇの比率を大きくすることにより、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を大きくして電流の拡散をさらに抑制できるようにしてもよい。
【０１０１】
　また、ＭｇとＺｎとを合わせたｐ型不純物の濃度は１×１０18ｃｍ-3以上且つ５×１０18ｃｍ-3以下の範囲であることが好ましい。ＭｇとＺｎとを合わせたｐ型不純物の濃度を１×１０18ｃｍ-3以上とすることにより、第１の実施形態よりも電子のオーバーフローを抑制する効果が高くなる。また、５×１０18ｃｍ-3以上とすると、第１のｐ型クラッド層１４から活性層１３にｐ型不純物が拡散し、半導体レーザ装置の信頼性が低下する。
【０１０２】
　また、第１の実施形態の第１変形例において、第１のｐ型クラッド層１４に添加する不純物は、ＭｇとＺｎとの組み合わせに限られず、いずれかの不純物が、第２のｐ型クラッド層１６に添加される不純物よりもキャリアを散乱する効果が大きい不純物であればよい。このようにすると、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を大きくして第１のｐ型クラッド層１４における電流の拡散を防止できると共に、第２のｐ型クラッド層１６の抵抗率を小さくして半導体レーザ装置の直列抵抗を低減することができる。
【０１０３】
　（第１の実施形態の第２変形例）
　以下、第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置について図面を参照しながら説明する。
【０１０４】
　図６は第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置の断面構成を示している。なお、図６において図１と同一の構成部材については同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１０５】
　図６に示すように、ｎ型基板１１の上には、ｎ型クラッド層１２、多重量子井戸構造を有する活性層１３、第１のｐ型クラッド層１４及びエッチングストップ層１５が順次結晶成長されている。エッチングストップ層１５の上には、ストライプ状の溝部が形成された膜厚が約０．３μｍのｎ型Ａｌ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる電流ブロック層４１と、該電流ブロック層４１の上に溝部を埋めるようにその下部がストライプ状に形成された膜厚が約２μｍのｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5Ｐ からなる第２のｐ型クラッド層４２とが形成されている。また、第２のｐ型クラッド層４２の上には、膜厚が約５０ｎｍのｐ型Ｇａ0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる第１のコンタクト層４３及び第２のコンタクト層２０が順次積層されており、ｎ型基板１１の下側にはｎ側電極２１が形成され、第２のコンタクト層２０の上側にはｐ側電極２２が形成されている。
【０１０６】
　第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置は、クラッド層の内部に電流ブロック層が形成された、いわゆる内部ストライプ型の導波路構造を有する半導体レーザ装置として形成されており、ｎ側電極２１とｐ側電極２２との間に所定の電圧を印加することにより、ｐ側電極から注入された電流が電流ブロック層４１により狭窄されて活性層１３に到達し、発光性の再結合が生じて活性層１３の井戸層のバンドギャップと対応する波長が約６５０ｎｍのレーザ光を発振する。
【０１０７】
　ここで、第１の実施形態では第２のｐ型クラッド層１６がリッジ状に形成するため、その膜厚がリッジ上部の幅により制限されるのに対し、第１の実施形態の第２の変形例では内部ストライプ型の導波路構造とすることにより、第２のｐ型クラッド層４２の膜厚を大きくすることができる。これにより、活性層１３と第２のコンタクト層２０との間の距離を大きくすることができるため、活性層１３から発振されたレーザ光がＧａＡｓからなる第２のコンタクト層２０によって吸収されることによる吸収損失を低減することができる。
【０１０８】
　第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置において、第１のｐ型クラッド層１４には濃度が約５×１０17ｃｍ-3のＭｇが添加され、第２のｐ型クラッド層４２には濃度が約１×１０18ｃｍ-3のＺｎが添加されているため、第１のｐ型クラッド層１４の抵抗率を大きくしてその内部を拡散することによって発生する無効電流を低減できると共に、第２のｐ型クラッド層４２のドーピング濃度を大きくして半導体レーザ装置の直列抵抗を低減することが可能となる。
【０１０９】
　なお、第１のｐ型クラッド層１４のドーパントとしてＭｇのみを用いる構成に限られず、ＭｇとＺｎとを混合して用いてもよい。第１のｐ型クラッド層１４にＺｎとＭｇとを添加することにより、第１のｐ型クラッド層１４に高い抵抗率を確保しながらも、活性層１３の電子に対する電位障壁を大きくすることが可能となり、半導体レーザ装置の信頼性が向上する。
【０１１０】
　（第２の実施形態）
　以下、第２の実施形態に係る半導体レーザ装置について図面を参照しながら説明する。
【０１１１】
　図７は第２の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構成を示している。なお、図７において図１と同一の構成部材については同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【０１１２】
　図７に示すように、厚さが約１００μｍのｎ型ＧａＡｓからなるｎ型基板５１の上には、厚さが約２．５μｍのｎ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなるｎ型クラッド層５２、多重量子井戸構造を有する活性層５３、膜厚が約０．１μｍのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなる第１のｐ型クラッド層５４、膜厚が約１０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ａｓからなるエッチングストップ層５５及び膜厚が約１μｍのｐ型Ａｌ0.5Ｇａ0.5Ａｓからなり、リッジ状に形成された第２のｐ型クラッド層５６が順次結晶成長されている。第２のｐ型クラッド層５６の側面上を含むエッチングストップ層５５の上には、膜厚が約０．７μｍのｎ型Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓからなる電流ブロック層５７が形成されており、該電流ブロック層５７及び第２のｐ型クラッド層５６の上には厚さが約３μｍのｐ型ＧａＡｓからなるコンタクト層５８が形成されている。
【０１１３】
　また、ｎ型基板５１の下側には、例えばＡｕ、Ｇｅ及びＮｉを含む合金からなり、ｎ型基板５１とオーミック接触するｎ側電極５９が形成されており、コンタクト層５８の上側には、Ｃｒ、Ｐｔ及びＡｕを含む合金からなり、コンタクト層５８とオーミック接触するｐ側電極６０が形成されている。
【０１１４】
　ここで、活性層５３は、アンドープのＧａＡｓからなる膜厚が約３ｎｍの井戸層及びアンドープのＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなる膜厚が約８ｎｍの障壁層が交互に積層された多重量子井戸層５３ａと、該多重量子井戸層５３ａを上下に挟むＡｌ0.3Ｇａ0.7Ａｓからなり膜厚が約２０ｎｍの光ガイド層５３ｂとによって構成されている。
【０１１５】
　第２の実施形態の半導体レーザ装置において活性層５３は７８０ｎｍの波長に対応するバンドギャップを持つ量子井戸構造を有し、電流ブロック層５７の間を通過した電流が活性層５３に到達すると、発振波長が７８０ｎｍのレーザ光を放射する。
【０１１６】
　前述のように構成された半導体レーザ装置の各層における具体的なドーパント種及びドーパント濃度を表２に示す。
【０１１７】
【表２】
2004134786.tif 000004
【０１１８】
　表２に示すように、第２の実施形態の半導体レーザ装置において、ｐ型ドーパントは、第１のｐ型クラッド層５４には炭素（Ｃ）が用いられ、エッチングストップ層５５、第２のｐ型クラッド層５６及びコンタクト層５８には亜鉛（Ｚｎ）を用いている。また、第１のｐ型クラッド層５４のドーピング濃度は約１×１０18ｃｍ-3であり、第２のｐ型クラッド層５６のドーピング濃度は約２×１０18ｃｍ-3である。また、ｎ型のドーパントには濃度が約１×１０18のシリコン（Ｓｉ）を用いている。
【０１１９】
　第２の実施形態の特徴として、第１のｐ型クラッド層５４に添加するドーパント（第１の不純物）として炭素を用い、第２のｐ型クラッド層５６に添加するドーパント（第２の不純物）としてＺｎを用いる。これにより、第１のｐ型クラッド層５４の抵抗率が第２のｐ型クラッド層５６の抵抗率よりも大きくなるため、半導体レーザ装置の直列抵抗を増大させることなく第１のｐ型クラッド層５４に生じる横方向の無効電流を低減することが可能となる。これは、ＡｌＧａＡｓ系の半導体において、炭素が添加された場合とＺｎが添加された場合とで、半導体のキャリア移動度に与える影響が炭素の方が大きいためである。
【０１２０】
　従って、第１の実施形態と同様に、第１のｐ型クラッド層５４に注入されるキャリアがその内部を拡散し難くなるため、活性層５３に効率良く電流が注入されると共に、第２のｐ型クラッド層５６に２×１０18ｃｍ-3という高い濃度に添加してその抵抗率を小さくすることが可能である。これにより、半導体装置のしきい値電流及び動作電流を低減することができ、高出力の半導体装置を得られる。
【０１２１】
　なお、ＡｌＧａＡｓ系の半導体では、ｐ型不純物にＭｇを用いると、Ｍｇ原料の供給を開始しても半導体にＭｇが添加されないドーピング遅れと呼ばれる不具合又はＭｇ原料の供給を停止した後にも半導体にＭｇが添加されるメモリ効果と呼ばれる不具合が生じて所定のドーピング濃度を得られないため、第２の実施形態ではｐ型不純物にＭｇを用いていない。
【０１２２】
　また、第２の実施形態において、第１のｐ型クラッド層５４に添加されるｐ型不純物は、炭素のみを用いる構成に限られず、炭素に加えて、第３の不純物としてＺｎをも用いてもよい。このようにすると、第１のｐ型クラッド層５４の抵抗率を相対的に高くしながらもその不純物濃度を高くすることができるため、活性層５３から第１のｐ型クラッド層５４への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。
【０１２３】
　また、第２の実施形態において、第２のｐ型クラッド層５６を第１のｐ型クラッド層の上にリッジ状に形成するリッジストライプ型の導波路を有する構成に限られず、内部ストライプ型の導波路を有する構成としてもよい。具体的には、第１のｐ型クラッド層５４の上にストライプ状の溝部を有する電流ブロック層を形成し、電流ブロック層の溝部を埋めるように第２のｐ型クラッド層５６をその下部がストライプ状となるように形成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の各実施形態に共通する概念を説明するグラフであって、ＡｌＧａＩｎＰからなる半導体層のドーピング濃度と抵抗率との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す構成断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置における第１のｐ型クラッド層の抵抗率としきい値電流との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の第２変形例に係る半導体レーザ装置を示す構成断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す構成断面図である。
【図８】従来の半導体レーザ装置を示す構成断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１１　　ｎ型基板
１２　　ｎ型クラッド層
１３　　活性層
１３ａ　多重量子井戸層
１３ｂ　光ガイド層
１４　　第１のｐ型クラッド層（第１のクラッド層）
１５　　エッチングストップ層
１６　　第２のｐ型クラッド層（第２のクラッド層）
１６Ａ　第２のｐ型クラッド層形成層
１７　　第１のコンタクト層
１７Ａ　第１のコンタクト層形成層
１８　　第１の電流ブロック層
１９　　第２の電流ブロック層
２０　　第２のコンタクト層
２１　　ｎ側電極
２２　　ｐ側電極
３１　　キャップ層
３２　　マスクパターン
４１　　電流ブロック層
４２　　第２のｐ型クラッド層
４３　　第１のコンタクト層
５１　　ｎ型基板
５２　　ｎ型クラッド層
５３　　活性層
５３ａ　多重量子井戸層
５３ｂ　光ガイド層
５４　　第１のｐ型クラッド層
５５　　エッチングストップ層
５６　　第２のｐ型クラッド層
５７　　電流ブロック層
５８　　コンタクト層
５９　　ｎ側電極
６０　　ｐ側電極
【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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