(57)【要約】【課題】  酸化による電流狭窄層を用いて光出力特性などの素子特性および信頼性を向上させることができる半導体発光素子を提供する。【解決手段】  第２ｐ型クラッド層６１は、基板１１に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層となっている。電流狭窄層５０の酸化領域５０Ｂの体積収縮に起因する歪みが、第２ｐ型クラッド層６１すなわち歪み緩和層により緩和ないし解消される。よって、第１ｐ型半導体層４０，活性層３０および第２ｐ型半導体層６０などに歪みが波及することが防止され、光出力特性が改善される。第２ｐ型クラッド層６２および第１ｐ型クラッド層４２の両方を歪み緩和層としてもよい。また、第１ｐ型クラッド層４２のみを歪み緩和層としてもよい。更に、第１ｐ型クラッド層４２の積層方向における一部のみを歪み緩和層としてもよい。【選択図】        図１
2005142479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一面側に、ｎ型半導体層、活性層、第１ｐ型半導体層、前記活性層の電流注入領域を制限する電流狭窄層、および第２ｐ型半導体層が順に積層された半導体発光素子であって、
前記第１ｐ型半導体層および前記第２ｐ型半導体層のうちの少なくとも一方は、前記基板に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層を含む
ことを特徴とする半導体発光素子。
【請求項２】
前記歪み緩和層の歪み量Ｓは数１で表される
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【数１】
2005142479.tif 000006
（数１において、Ｓは前記歪み緩和層の歪み量、ａx は前記歪み緩和層の格子定数、ａSUB は前記基板の格子定数をそれぞれ表す。）
【請求項３】
前記第１ｐ型半導体層は第１ｐ型クラッド層を含み、前記第１ｐ型クラッド層の少なくとも一部が前記歪み緩和層を構成しており、前記歪み緩和層の積層方向における厚さが１００ｎｍ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４】
前記第１ｐ型半導体層は第１ｐ型クラッド層を含み、前記第２ｐ型半導体層は第２ｐ型クラッド層を含み、前記第１ｐ型クラッド層および前記第２ｐ型クラッド層のうちの少なくとも一方が前記歪み緩和層を構成している
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５】
前記電流狭窄層は、前記活性層の電流注入領域に対応して半導体よりなる未酸化領域と、前記活性層の電流注入領域以外の領域に対応して前記未酸化領域よりも導電性の低い酸化領域とを有する
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６】
前記活性層で発生した光は、前記活性層と前記電流狭窄層との積層方向に対して垂直な方向に出射する
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７】
前記電流狭窄層の未酸化領域および前記電流注入領域は帯状に形成され、前記酸化領域は前記未酸化領域の両側に帯状に形成された
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】
前記活性層は、３Ｂ族元素のうちアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１種と、５Ｂ族元素のうち窒素（Ｎ），リン（Ｐ）およびヒ素（Ａｓ）のうちの少なくとも１種とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成された
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】
前記未酸化領域は、３Ｂ族元素のうちの少なくともアルミニウム（Ａｌ）と、５Ｂ族元素のうちの少なくともヒ素（Ａｓ）とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成され、前記酸化領域は、アルミニウム（Ａｌ）を含む絶縁性酸化物により構成された
ことを特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化により形成された電流狭窄層を備えた半導体発光素子に係り、特に、波長が６００ｎｍないし７００ｎｍ付近の赤色レーザに好適な半導体発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡｌＧａＩｎＰを母材とした半導体レーザは、波長が６００ｎｍないし７００ｎｍの赤色の発光を得ることができ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などによる高密度記録の光源として広く用いられている。
【０００３】
このようなＡｌＧａＩｎＰを用いた赤色レーザは、一般に、電流狭窄のため、ｐ型半導体層の一部をエッチングなどにより除去して、帯状の突部（リッジ）を形成するようにしている。リッジの上に電極を直接形成するとリーク電流が発生してしまうので、リッジの側面には、ｎ型ＧａＡｓ層またはｎ型ＡｌＩｎＰ層とｎ型ＧａＡｓ層との積層構造などの埋め込み層を形成したり、二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）などよりなる絶縁層を形成し、リーク電流を抑制している。
【０００４】
しかし、従来のリッジによる電流狭窄では、次のようないくつかの問題があった。例えば、埋め込み層の材料として用いられるｎ型ＧａＡｓは、禁制帯幅が１．４２ｅＶ（８７３ｎｍ）であるために、波長６００ｎｍないし７００ｎｍの光を吸収し、活性層で発生する光の吸収損失が大きくなってしまう。また、二酸化ケイ素などの誘電体材料は半導体との格子定数の差が大きいので、活性層の近傍に絶縁層が存在することにより活性層に大きな歪みがかかってしまう。このような光の吸収損失または活性層の歪みは、発振電流量の増大を招き、素子の信頼性の低下に大きく影響していた。
【０００５】
発振電流量を低くする方法として、リッジの底辺の幅を小さくすることで活性層の電流注入領域を狭め、発光する部分の体積を小さくすることが考えられる。しかしながら、通常、リッジは化学的エッチングにより形成されるため、リッジの底辺の幅を小さくするにはリッジの上辺の幅をそれ以上に小さくする必要がある。例えばリッジの底辺の幅を２μｍないし３μｍ程度にすると、リッジの上辺の幅は１．０μｍ以下となる。そのため、動作電圧が増加して消費電力が大きくなってしまう。消費電力の増加は、素子寿命に大きな影響を及ぼし、実用化を図る上で極めて重大な問題となる。
【０００６】
このような問題を解決するため、アルミニウム（Ａｌ）を含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の一部を水蒸気により酸化することにより電流狭窄層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１ないし特許文献４および非特許文献１参照。）。
【特許文献１】米国特許第５２６２３６０号明細書
【特許文献２】米国特許第５３７３５２２号明細書
【特許文献３】特許第３０９７８６３号公報
【特許文献４】米国特許第５４９３５７７号明細書
【非特許文献１】Ｊ．Ｍ．ダレサス（J.M. Dallesasse ）、外１名，自然酸化膜ストライプ形状Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ−ＧａＡｓ量子井戸へテロ構造レーザ（Native-oxide stripe-geometry Al x Ga1-x As-GaAs quantum well heterostructure lasers ），「アプライド・フィジクス・レターズ（Applied Physics Letters ）」，（米国），American Institute of Physics ，１９９１年１月２８日，第５８巻，第４号，ｐ．３９４−３９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、酸化により形成された電流狭窄層は、体積が収縮し、活性層を含む上下の半導体層に歪みを生じさせる。この歪みは、素子特性および信頼性に悪影響を及ぼし、例えば、光出力特性（Ｌ−Ｉ（Light output-Injection current）特性）においてはキンクが生じて発振波長が不安定になってしまっていた。そのため、酸化による電流狭窄層を用いる場合には、素子構造において更に改良の余地がある。
【０００８】
ここで、特許文献４では、活性層と電流狭窄層との間のクラッド層をＡｌ0.5 ＧａＡｓ混晶により構成しており、クラッド層はＧａＡｓ基板に対して歪みを有していると考えられる。しかしながら、その歪み量は、表１に示すように０．０６９０％に過ぎず、後述の実施例で説明するように、この程度のわずかな歪みによっては、電流狭窄層の体積の収縮による悪影響を防止することはできなかった。また、Ａｌx ＧａＡｓ混晶のアルミニウムの組成ｘを変化させても、同じく表１に示すように、ＧａＡｓ基板に対する歪み量を大きく変化させることは困難であった。
【０００９】
【表１】
2005142479.tif 000003
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、酸化による電流狭窄層を用いて光出力特性などの素子特性および信頼性を向上させることができる半導体発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による半導体発光素子は、基板の一面側に、ｎ型半導体層、活性層、第１ｐ型半導体層、活性層の電流注入領域を制限する電流狭窄層、および第２ｐ型半導体層が順に積層されたものであって、第１ｐ型半導体層および第２ｐ型半導体層のうちの少なくとも一方は、基板に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層を含むものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の半導体発光素子によれば、第１ｐ型半導体層および第２ｐ型半導体層のうちの少なくとも一方に、基板に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層を設けるようにしたので、この歪み緩和層により、電流狭窄層の体積の収縮に起因する歪みを緩和ないし解消し、第１ｐ型半導体層，活性層または第２ｐ型半導体層に歪みが波及するのを防止することができる。よって、光出力特性を改善して、素子特性および信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの構造を表すものである。この半導体レーザは、例えば、基板１１の一面側に、基板１１側から順に積層されたｎ型半導体層２０，活性層３０，第１ｐ型半導体層４０，電流狭窄層５０および第２ｐ型半導体層６０を有している。この半導体レーザは、活性層３０の材料として、例えば短周期型周期律表における３Ｂ族元素と５Ｂ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた赤色レーザであり、３Ｂ族元素としてはアルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ）およびインジウム（Ｉｎ）のうちの少なくとも１種が挙げられ、５Ｂ族元素としては窒素（Ｎ），リン（Ｐ）およびヒ素（Ａｓ）のうちの少なくとも１種が挙げられる。
【００１５】
また、この半導体レーザでは、第２ｐ型半導体層６０，電流狭窄層５０，第１ｐ型半導体層４０，活性層３０およびｎ型半導体層２０の一部が、二本の平行な溝により三本の帯状の突部となっており、これらの三本の帯状の突部のうち中央の突部が半導体レーザとして機能するものである。中央の突部の幅Ｗｓｔは、例えば３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上１０μｍ以下であればより好ましい。ｐ側コンタクト層２０と後述するｐ側電極２２との接触面積を広くして接触抵抗を低くし、駆動電圧を低くすることができるからである。
【００１６】
基板１１は、例えば、積層方向Ａにおける厚さ（以下、単に厚さという）が４３０μｍであり、ケイ素（Ｓｉ）あるいはセレン（Ｓｅ）などのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＡｓにより構成されている。
【００１７】
ｎ型半導体層２０は、例えば、基板１１の側から順に積層されたバッファ層２１，ｎ型クラッド層２２およびｎ型ガイド層２３を有している。バッファ層２１は、例えば、厚さが０．０５μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。ｎ型クラッド層２２は、例えば、厚さが１．４μｍであり、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.70ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。ｎ型ガイド層１４は、例えば、厚さが０．１μｍであり、不純物を添加しないＡｌ0.47ＧａＩｎＰ混晶、または、ケイ素あるいはセレンなどのｎ型不純物を添加したｎ型Ａｌ0.47ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。
【００１８】
活性層３０は、例えば、厚さが３０ｎｍであり、ＧａＩｎＰ混晶層とＡｌＧａＩｎＰ混晶層とを交互に積層した多重量子井戸構造を有している。この活性層３０は、電流が注入される電流注入領域３０Ａと、この電流注入領域３０Ａ以外の非電流注入領域３０Ｂとを有している。このうち電流注入領域３０Ａは発光領域として機能する。
【００１９】
第１ｐ型半導体層４０は、例えば、基板１１の側から順に積層されたｐ型ガイド層４１および第１ｐ型クラッド層４２を有している。ｐ型ガイド層４１は、例えば、厚さが０．１μｍであり、不純物を添加しないＡｌ0.47ＧａＩｎＰ混晶、または、亜鉛（Ｚｎ）あるいはマグネシュウム（Ｍｇ）などのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.47ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。第１ｐ型クラッド層４２は、例えば、厚さが０．１μｍであり、亜鉛またはマグネシュウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.70ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。
【００２０】
電流狭窄層５０は、活性層３０の電流注入領域３０Ａを制限するものであり、電流注入領域３０Ａに対応した半導体よりなる未酸化領域５０Ａと、非電流注入流域３０Ｂに対応して未酸化領域５０Ａよりも導電性の低い酸化領域５０Ｂとを有している。未酸化領域５０Ａおよび電流注入領域３０Ａは帯状に形成されており、また、酸化領域５０Ｂは未酸化領域１８Ａの両側に帯状に形成されている。
【００２１】
未酸化領域５０Ａは、例えば、厚さが３０ｎｍ、幅が２μｍであり、短周期型周期律表における３Ｂ族元素と５Ｂ族元素とを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により構成されており、３Ｂ族元素としては少なくともアルミニウム（Ａｌ）、５Ｂ族元素としては例えば少なくともヒ素（Ａｓ）が含まれている。具体的には、未酸化領域５０Ａは、例えばＡｌＡｓまたはＡｌＧａＡｓにより構成されている。酸化領域５０Ｂは、例えば、厚さが３０ｎｍであり、アルミニウム（Ａｌ）を含む絶縁性酸化物、具体的には、例えば酸化アルミニウム（ＡｌＯx ）により構成されている。
【００２２】
第２ｐ型半導体層６０は、例えば、基板１１の側から順に積層された第２ｐ型クラッド層６１およびｐ側コンタクト層６２を有している。第２ｐ型クラッド層６１は、例えば、厚さが１．１μｍであり、亜鉛またはマグネシュウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型Ａｌ0.70ＧａＩｎＰ混晶により構成されている。ｐ側コンタクト層６２は、例えば、厚さが０．３μｍであり、亜鉛またはマグネシュウムなどのｐ型不純物を添加したｐ型ＧａＡｓにより構成されている。
【００２３】
また、第２ｐ型クラッド層６１は、基板１１に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層となっている。このようにすることにより、電流狭窄層５０の酸化領域５０Ｂの体積収縮に起因する歪みを、第２ｐ型クラッド層６１すなわち歪み緩和層により緩和ないし解消することができる。よって、第１ｐ型半導体層４０，活性層３０および第２ｐ型半導体層６０などに歪みが波及することを防止し、光出力特性を改善して素子特性および信頼性を向上させることができる。このとき、第２ｐ型クラッド層６１の歪み量が＋０．１５％よりも小さいと電流狭窄層５０の酸化領域５０Ｂの歪みを緩和ないし解消することが困難であり、１％よりも大きいと基板１１との格子定数の差が大きすぎて新たな欠陥の原因となるおそれがある。第２ｐ型クラッド層６１の歪み量は、＋０．１５％以上０．８％以下であれば好ましく、更に、＋０．１５％以上０．４％以下であればより好ましい。より高い効果が得られるからである。ここで、第２ｐ型クラッド層６１の歪み量Ｓは、第２ｐ型クラッド層６１の格子定数をａx とし、基板１１の格子定数をａSUB とすると、数１で表される。
【００２４】
【数１】
2005142479.tif 000004
（数１において、Ｓは第２ｐ型クラッド層６１の歪み量、ａx は第２ｐ型クラッド層６１の格子定数、ａSUB は基板１１の格子定数をそれぞれ表す。）
【００２５】
ｐ側コンタクト層６２の表面には、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）または窒化ケイ素（ＳｉＮ）よりなる絶縁層１２が形成されている。絶縁層１２には、中央の突部の上面に開口が設けられている。
【００２６】
絶縁層１２の表面には、ｐ側電極７１が形成されている。ｐ側電極７１は、例えばチタン（Ｔｉ），白金（Ｐｔ）および金（Ａｕ）が順次積層された構造を有しており、絶縁層１２の開口を介してｐ側コンタクト層６２と電気的に接続されている。本実施の形態では、上述したように中央の突部の幅Ｗｓｔが広く、電流狭窄層５０の酸化領域５０Ｂにより電流狭窄を行うようにしているので、ｐ側コンタクト層６２とｐ側電極７１との接触面積を広くすることが可能であり、その接触面積はできるだけ広くすることが好ましい。接触抵抗を低くし、駆動電圧を低くすることができるからである。
【００２７】
基板１１の一面と対向する他面側には、ｎ側電極７２が形成されている。ｎ側電極７２は、例えばＡｕＧｅ：Ｎｉおよび金（Ａｕ）を順次積層して熱処理により合金化した構造を有しており、基板１１と電気的に接続されている。
【００２８】
更に、この半導体レーザでは、共振器方向において対向する一対の側面が共振器端面となっており、一対の共振器端面には一対の反射鏡膜（図示せず）がそれぞれ形成されている。これら一対の反射鏡膜のうち一方は低反射率となるように、他方は高反射率となるように反射率がそれぞれ調整されている。これにより、活性層３０において発生した光は一対の反射鏡膜の間を往復して増幅され、低反射率側の反射鏡膜からレーザビームＬＢとして積層方向Ａに対して垂直な方向に出射するようになっている。
【００２９】
この半導体レーザは、次のようにして製造することができる。
【００３０】
図２ないし図５は本実施の形態に係る半導体レーザの製造方法を工程順に表すものである。まず、図２（Ａ）に示したように、例えば、上述した厚さおよび材料よりなる基板１１を用意し、この基板１１の一面側に、例えばＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition ；有機金属気相成長）法により、バッファ層２１，ｎ型クラッド層２２，ｎ型ガイド層２３，活性層３０，ｐ型ガイド層４１，第１ｐ型クラッド層４２を順次成長させる。
【００３１】
次いで、同じく図２（Ａ）に示したように、第１ｐ型クラッド層４２の上に、上述したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体よりなる未酸化層５０Ｃを形成する。続いて、この未酸化層５０Ｃの上に、上述した厚さおよび材料よりなる第２ｐ型クラッド層６１およびｐ側コンタクト層６２を順次成長させる。
【００３２】
次いで、図２（Ｂ）に示したように、例えば、ｐ側コンタクト層６２の上に二酸化ケイ素よりなるマスク層８１およびフォトレジスト層８２を形成し、このフォトレジスト層８２を利用してフォトリソグラフィ技術によりマスク層８１を選択的に除去し、ｐ側コンタクト層６２を露出させる。
【００３３】
続いて、図３（Ａ）に示したように、例えば、マスク層８１の開口部から、反応性イオンエッチングなどにより、ｐ側コンタクト層６２，第２ｐ型クラッド層６１，未酸化層５０Ｃ，第１ｐ型クラッド層４２，ｐ型ガイド層４１，活性層３０，ｎ型ガイド層２３およびｎ型クラッド層２２の一部を選択的に除去して、三本の帯状の突部を形成する。このとき、溝の深さは、中央の突部の側面に未酸化層５０Ｃを露出させることができる程度とすることが好ましい。また、中央の突部の幅Ｗｓｔを、上述したように例えば３μｍ以上５０μｍ以下、更には５μｍ以上１０μｍ以下とすることが好ましい。このようにすれば、ｐ側コンタクト層６２とｐ側電極７１との接触面積を広くして接触抵抗を低くし、駆動電圧を低くすることができるからである。そののち、フォトレジスト層８２を除去する。
【００３４】
フォトレジスト層８２を除去したのち、図３（Ｂ）に示したように、例えば水蒸気中で加熱することにより未酸化層５０Ｃの一部を酸化させ、未酸化領域５０Ａおよび酸化領域５０Ｂを有する電流狭窄層５０を形成する。
【００３５】
なお、酸化領域５０Ｂの幅ＷＢは、予め算出した所要時間が経過したところで酸化を停止させることにより制御してもよく、酸化の進行をモニタ等で観察して幅ＷＢが適切な値となったところで酸化を停止させるようにしてもよい。
【００３６】
酸化領域５０Ａおよび酸化領域５０Ｂを有する電流狭窄層５０を形成したのち、図４（Ａ）に示したように、マスク層８１を除去し、図４（Ｂ）に示したように、基板１１の全面にわたって、例えば蒸着法により、上述した材料よりなる絶縁層１２を形成する。
【００３７】
絶縁層１２を形成したのち、図５（Ａ）に示したように、絶縁層１２の上に図示しないフォトレジスト層を形成して例えばフォトリソグラフィによりパターニングし、このフォトレジスト層をマスクとして例えば化学エッチャントによるエッチングまたはドライエッチングにより絶縁層１２を選択的に除去して、中央の突部の上面に開口を形成する。そののち、図示しないフォトレジスト層を除去する。
【００３８】
絶縁層１２に開口を形成したのち、図５（Ｂ）に示したように、基板１０の上全面に、例えば真空蒸着法によりチタン，白金および金を順次積層し、合金化して、ｐ側電極７１を形成する。ｐ側電極７１を形成したのち、基板１１を所定の厚さとなるように研削し、同じく図５（Ｂ）に示したように、ｐ側電極７１と同様にして、基板１１の反対側の全面に、例えば真空蒸着法により金、ＡｕＧｅおよび金を順次積層し、合金化してｎ側電極７２を形成する。
【００３９】
ｎ側電極７２およびｐ側電極７１を形成したのち、基板１１を所定の大きさに整え、共振器長方向において対向する一対の共振器端面に図示しない反射鏡膜を形成する。これにより、図１に示した半導体レーザが完成する。
【００４０】
この半導体レーザでは、ｎ側電極７２とｐ側電極７１との間に所定の電圧が印加されると、電流狭窄層５０の酸化領域５０Ｂにより電流狭窄され、活性層３０の電流注入領域３０Ａに電流が注入されて、電子−正孔再結合により発光が起こる。この光は、図示しない一対の反射鏡膜により反射され、その間を往復してレーザ発振を生じ、レーザビームＬＢとして外部に射出される。ここでは、第２ｐ型半導体層６０の第２ｐ型クラッド層６２が、基板１１に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層を構成しているので、電流狭窄層５０の酸化領域５０Ｂの体積収縮に起因する歪みが、第２ｐ型クラッド層６１すなわち歪み緩和層により緩和ないし解消され、第１ｐ型半導体層４０，活性層３０および第２ｐ型半導体層６０などに歪みが波及することが防止されている。よって、第１ｐ型半導体層，活性層３０および第２ｐ型半導体層などの結晶性が高くなり、光出力特性が改善される。
【００４１】
このように本実施の形態では、第２ｐ型半導体層６０の第２ｐ型クラッド層６２を、基板１１に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層としたので、第２ｐ型クラッド層６２により、電流狭窄層５０の体積の収縮に起因する歪みを緩和ないし解消し、第１ｐ型半導体層４０，活性層３０または第２ｐ型半導体層６０に歪みが波及するのを防止することができる。よって、光出力特性を改善して、素子特性および信頼性を向上させることができる。
【００４２】
また、酸化による電流狭窄層５０を用いているので、中央の突部の幅Ｗｓｔを広くすることができる。よって、ｐ側コンタクト層６２とｐ側電極７１との接触面積を大きくし、接触抵抗を低くして発振電流量を低減させることができる。更に、従来のような埋め込み層などが不要となるので、結晶成長工程が簡単になり製造コストの低減が期待できる。加えて、従来ではリッジを形成するためにエッチングストップ層が必要であったが、本実施の形態ではエッチングストップ層も不要になるので、活性層３０への光の閉じ込め効率が高くなり、発振電流量を低くすることができる。更にまた、酸化による電流狭窄層５０を用いることにより、従来のリッジによる電流狭窄を用いた構造に比べて、ＴＥ／ＴＭ（Transverse electric/Transverse magnetic ）偏光比を高くすることができ、信号対雑音比（Signal to Noise ratio ；Ｓ／Ｎ）を向上させることができる。
【実施例】
【００４３】
更に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００４４】
（実施例）
上記実施の形態と同様にして、半導体レーザを作製した。その際、第２ｐ型半導体層６０の第２ｐ型クラッド層６２を構成する（Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 ）y Ｉｎz Ｐ混晶におけるアルミニウム（Ａｌ）の組成ｙおよびインジウム（Ｉｎ）の組成ｚを表２のように調整することにより、第２ｐ型クラッド層６２を、基板１１に対する歪み量Ｓが＋０．１５％の歪み緩和層とした。
【００４５】
【表２】
2005142479.tif 000005
【００４６】
得られた半導体レーザについて、Ｌ−Ｉ特性を調べた。その結果を図６に示す。また、図６に示したＬ−Ｉ特性において、光出力が１ｍＷ，２ｍＷ，３ｍＷ，４ｍＷおよび５ｍＷの場合のスペクトルをそれぞれ調べた。その結果を図７に示す。
【００４７】
（比較例）  
第２ｐ型半導体層の第２ｐ型クラッド層におけるアルミニウム（Ａｌ）の組成ｙおよびインジウム（Ｉｎ）の組成ｚを表２に示したように調整することにより、第２ｐ型クラッド層の基板に対する歪み量を＋０．０１％、すなわち、第２ｐ型クラッド層と基板との格子定数をほとんど等しくしたことを除き、上記実施例と同様にして半導体レーザを作製した。得られた半導体レーザについて、上記実施例と同様にしてＬ−Ｉ特性を調べた。その結果を図８に示す。また、図８に示した比較例の半導体レーザのＬ−Ｉ特性において、光出力が１ｍＷ，３ｍＷおよび５ｍＷの場合のスペクトルをそれぞれ調べた。その結果を、図９，図１０および図１１にそれぞれ示す。
【００４８】
図６および図７から分かるように、実施例によれば、Ｌ−Ｉ特性および発光波長の安定性のいずれについても比較例よりも良好な結果が得られた。これに対して、比較例では、図８に示したようにＬ−Ｉ特性に上向きのキンクが生じており、図９ないし図１１に示したように発光波長が不安定になっていた。すなわち、第２ｐ型半導体層６０の第２ｐ型クラッド層６２を、基板１１に対する歪み量が＋０．１５％以上の歪み緩和層とすることにより、電流狭窄層５０の体積の収縮に起因する歪みを緩和ないし解消し、光出力特性を改善することができることが分かった。
【００４９】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、第２ｐ型クラッド層６２を、基板１１に対する歪み量が＋０．１５％以上＋１％以下の歪み緩和層とする場合について説明したが、第２ｐ型クラッド層６２だけでなく、第１ｐ型クラッド層４２にも基板１１に対して＋０．１５％以上＋１％以下の歪みを導入し、第２ｐ型クラッド層６２および第１ｐ型クラッド層４２の両方を歪み緩和層としてもよい。
【００５０】
また、第２ｐ型クラッド層は基板１１に対する歪みをなくし、第１ｐ型クラッド層４２に基板１１に対して＋０．１５％以上＋１％以下の歪みを導入し、第１ｐ型クラッド層４２のみを歪み緩和層としてもよい。
【００５１】
更に、第２ｐ型クラッド層は基板１１に対する歪みをなくし、第１ｐ型クラッド層４２の積層方向における一部に、基板１１に対して＋０．１５％以上＋１％以下の歪みを導入し、第１ｐ型クラッド層４２の積層方向における一部のみを歪み緩和層としてもよい。その場合、歪み緩和層の厚さは１００ｎｍ以上とすることが好ましい。１００ｎｍよりも薄いと、電流狭窄層５０の歪みが大きくなり、歪み緩和層のみでは十分に歪みを緩和することができないおそれがあるからである。
【００５２】
加えて、例えば、上記実施の形態および実施例では、第１ｐ型クラッド層４２，電流狭窄層５０および第２ｐ型クラッド層６１を直接積層した場合について説明したが、第１ｐ型クラッド層４２と電流狭窄層５０との間に、または、電流狭窄層５０と第２ｐ型クラッド層６１との間に、ＡｌＧａＡｓ混晶などよりなる中間層を設けてもよい。このような中間層は、電流狭窄層５０と第１ｐ型クラッド層４２または第２ｐ型クラッド層６１との格子定数の差を緩和することができるため好ましい。
【００５３】
更にまた、例えば、上記実施の形態および実施例において説明した各層の材料および厚さ、または成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚さとしてもよく、または他の成膜方法および成膜条件としてもよい。例えば、活性層３０の材料はＡｌＩｎＰでもよい。
【００５４】
加えてまた、例えば、上記実施の形態および実施例では、半導体レーザの構成を具体的に挙げて説明したが、全ての層を備える必要はなく、また、他の層を更に備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、図１に示したような端面発光型の半導体レーザのみならず、垂直共振器型（Vertical Cavity Surface Emitting Laser；ＶＣＳＥＬ）といわれる面発光レーザにも適用可能である。
【００５６】
本発明による半導体発光素子は、例えば、光ファイバ通信あるいは光配線の光源、レーザプリンタの光源、または光ディスク用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体レーザの構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示した半導体レーザの製造方法を工程順に表す断面図である。
【図３】図３に続く工程を表す断面図である。
【図４】図３に続く工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く工程を表す断面図である。
【図６】本発明の実施例の結果を表す図である。
【図７】本発明の実施例の結果を表す図である。
【図８】本発明の比較例の結果を表す図である。
【図９】本発明の比較例の結果を表す図である。
【図１０】本発明の比較例の結果を表す図である。
【図１１】本発明の比較例の結果を表す図である。
【符号の説明】
【００５８】
１１…基板、１２…絶縁層、２０…ｎ型半導体層、２１…バッファ層、２２…ｎ型クラッド層、２３…ｎ型ガイド層、３０…活性層、３０Ａ…電流注入領域、３０Ｂ…非電流注入領域、４０…第１ｐ型半導体層、４１…ｐ型ガイド層、４２…第１ｐ型クラッド層、５０…電流狭窄層、５０Ａ…未酸化領域、５０Ｂ…酸化領域、５０Ｃ…未酸化層、６０…第２ｐ型半導体層、６１…第２ｐ型クラッド層、６２…ｐ側コンタクト層、７１…ｐ側電極、７２…ｎ側電極、８１…マスク層、８２…フォトレジスト層
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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