(57)【要約】【課題】  半導体レーザデバイスを提供する。【解決手段】  基板１０と、活性層４５と、活性層４５と基板１０との間に位置した第１クラッド層３０と、活性層上に位置した第２クラッド層５０と、第２クラッド層５０上に該第２クラッド層５０より屈折率の小さな金属物質より形成された金属導波層７５を含む第１電極層７０とを含み、第１電極層７０が導波効果を表すように形成されたことを特徴とする半導体レーザデバイスである。【選択図】            図１
2005236301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
活性層と、
前記活性層と基板との間に位置した第１クラッド層と、
前記活性層上に位置した第２クラッド層と、
前記第２クラッド層上に該第２クラッド層より屈折率の小さな金属物質より形成された金属導波層を含む第１電極層とを含み、
前記第１電極層が導波効果を表すように形成されたことを特徴とする半導体レーザデバイス。
【請求項２】
前記第１電極層は、
前記金属導波層と、
前記第２クラッド層と前記金属導波層との間に位置した金属コンタクト層とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項３】
前記金属導波層は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｇのうちから選択された少なくともいずれか１つの金属物質を使用して形成されたことを特徴とする請求項２に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項４】
前記第１電極層は、前記金属導波層からのみなり、該金属導波層がコンタクト層と導波路の役割を行うことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項５】
前記金属導波層は、Ｐｄ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｎｉのうちから選択された少なくともいずれか１つの金属物質を使用して形成されたことを特徴とする請求項４に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項６】
前記活性層は、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのうちいずれか一つの物質より形成され、多重量子ウェル及び単一量子ウェルのうちいずれか一つの構造を有することを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項７】
前記第１及び第２クラッド層は、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子構造及びＡｌＧａＮのうちいずれか一つからなる互いに反対の導電型化合物の半導体層であることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項８】
前記第１クラッド層と活性層との間、前記活性層と第２クラッド層との間にそれぞれ第１及び第２導波層をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項９】
前記第１及び第２導波層は、互いに反対の導電型のＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族化合物の半導体層であることを特徴とする請求項８に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１０】
リッジを有し、
前記リッジは、そのリッジに該当する部分を除き、残りの部分で第２クラッド層の一部または第２導波層の一部までエッチングして形成されることを特徴とする請求項９に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１１】
前記第２クラッド層と第１電極層との間にオーミック接触層をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１２】
リッジを有し、
前記リッジは、そのリッジに該当する部分を除き、残りの部分で第２クラッド層の一部までエッチングして形成されることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１３】
前記第２クラッド層の前記リッジに該当する部分と第１電極層との間にオーミック接触層をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１４】
前記オーミック接触層は、ｎ−ＧａＮ層及びｐ−ＧａＮのうちいずれか一つ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デバイス。
【請求項１５】
前記リッジ形成時に、エッチングにより露出された前記第２クラッド層の表面とリッジ側面とを覆う保護層をさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１６】
前記保護層は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔａから選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物からなることを特徴とする請求項１５に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１７】
前記基板は、サファイア，ＳｉＣ及びＧａＮのうちいずれか１基板であることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１８】
前記基板と第１クラッド層との間にバッファ層をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項１９】
前記バッファ層は、ＧａＮ系列のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物の半導体層より形成されたことを特徴とする請求項１８に記載の半導体レーザデバイス。
【請求項２０】
前記バッファ層に段差構造が形成され、
前記バッファ層上に第２電極層をさらに備えることを特徴とする請求項１８に記載の半導体レーザデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザデバイス及びその製造方法に係り、さらに詳細には光閉じ込め係数（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  Ｆａｃｔｏｒ：ＯＣＦ）を向上させる半導体レーザデバイス及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧａＮを利用した半導体レーザデバイスは、現在のＤＶＤに続く高密度光情報貯蔵媒体、例えばＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙＤｉｓｃ）及びＡＯＤ（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｃ）を記録及び／または再生するための光学システムの光源として注目されている。
【０００３】
このような光学システムの光源として使用するためには、半導体レーザデバイスは、高温高出力条件で長い寿命を有さねばならず、このためには半導体レーザデバイスの動作電流及び電圧が低くなければならない。そして、半導体レーザデバイスの動作電流及び電圧を低くするためには、注入電荷に対してさらに多くの光利得を得ることができなければならならず、このためには半導体レーザデバイスの活性層に光学的フィールドが多く分布されていなければならない。これは、一般的にレーザは、発振に必要な利得を外部から注入される電流により得て、この時発振されるモードと利得領域とのオーバーラップが大きいほど少ない電流注入を要求するためである。
【０００４】
半導体レーザの動作原理により電子と正孔との結合により発光がなされ、このように発生した光子は、レーザ共振器の両側鏡面を介してフィードバックされて発振につながるので、活性層領域への電気的及び光学的閉じ込めが同時になされなければならない。
【０００５】
光学的閉じ込め、すなわちＯＣＦを大きくすれば、同じ注入電流に対して光モードが得られる利得が高まり、半導体レーザの発振臨界電流が低くなる。また、低くなった臨界電流は、動作電流の低下につながり、半導体レーザの寿命延長に寄与するようになる。
【０００６】
ＯＣＦは、屈折率分布及び大きさの差により誘導されるが、これは材料の組成及び厚さと関連がある。
【０００７】
従来には、活性層とクラッド層との屈折率差が大きくなるように、クラッド層を厚くするか、またはクラッド層のＡｌ組成を高めてＯＣＦを大きくする方法が提案された。
【０００８】
クラッド層に低い屈折率を導入するために使われるＡｌＧａＮ系列でのＡｌ組成向上方法は、エピ（Ｅｐｉ）成長のうちクラックを誘発したり、一定厚さ以上にクラッド層を厚くしないように制限する。そして、低いＡｌ組成で、クラッド層を厚くする方法は、素子の垂直抵抗を急増させ、駆動電圧、すなわち動作電流の上昇を誘発させ、高い成長温度によって成長中に活性層の劣化をもたらす。
【０００９】
このように、クラッド層の高いＡｌ組成と厚い厚さは、クラックと駆動電圧上昇とを誘発させるという問題点がある。さらに、クラッド層のＡｌ組成を高めたり、または厚さを厚くする方法は、光モードの非対称性を強め、遠距離場パターン（ｆａｒ  ｆｉｅｌｄ  ｐａｔｔｅｒｎ）の非対称性が強まり、これによりＳＮＲ（信号対ノイズ比）を減少させるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記のような点を勘案して案出されたものであり、クラッド層のＡｌ組成を高めたり、または厚さを厚くせずとも十分な光閉じ込め効果を得ることができるように改善された半導体レーザデバイスを提供するところにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するための本発明による半導体レーザデバイスは、基板と、活性層と、前記活性層と基板との間に位置した第１クラッド層と、前記活性層上に位置した第２クラッド層と、前記第２クラッド層上に該第２クラッド層より屈折率の小さな金属物質より形成された金属導波層を含む第１電極層とを含み、前記第１電極層が導波効果を表すように形成されたことを特徴とする。
【００１２】
前記第１電極層は、前記金属導波層と、前記第２クラッド層と前記金属導波層との間に位置した金属コンタクト層とを含むことができる。
【００１３】
この時、前記金属導波層は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｇのうちから選択された少なくともいずれか１つの金属物質を使用して形成できる。
【００１４】
代案として、前記第１電極層は、前記金属導波層からのみなり、該金属導波層がコンタクト層と導波路の役割をも行える。
【００１５】
この時、前記金属導波層は、Ｐｄ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｎｉのうちから選択された少なくともいずれか１つの金属物質を使用して形成できる。
【００１６】
前記第１クラッド層と活性層との間、前記活性層と第２クラッド層との間にそれぞれ半導体物質からなる第１及び第２導波層をさらに含むことができる。
【００１７】
前記第２クラッド層と第１電極層との間にオーミック接触層をさらに含むことができる。
【００１８】
本発明による半導体レーザデバイスは、リッジを有し、前記リッジは、該リッジに該当する部分を除き、残りの部分で第２クラッド層の一部または第２導波層の一部までエッチングして形成されうる。
【００１９】
この時、オーミック接触層は、前記第２クラッド層の前記リッジに該当する部分と第１電極層との間に形成されうる。
【００２０】
前記リッジ形成時、エッチングにより露出された前記第２クラッド層の表面とリッジ側面とを覆う保護層をさらに具備できる。
【００２１】
前記基板と第１クラッド層との間にバッファ層をさらに含むことができる。
【００２２】
前記バッファ層に段差構造が形成され、前記バッファ層上に第２電極層をさらに具備できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明による半導体レーザデバイスは、電極層が導波路効果を表すように構成されるので、光閉じ込め係数を大きくできる。
【００２４】
これにより、クラッド層の厚さを従来に比べて薄くしつつも、光閉じ込め係数を大きくできる。このような光閉じ込め係数の上昇から、発振電流及び動作電流減少とこれによる寿命延長とを得ることができ、最大出力もまた大きくなる。
【００２５】
また、本発明による半導体レーザデバイスでは、従来のクラッド層のＡｌ組成を高めたり、または厚さを厚くする方法の使用時に問題が生じない。
【００２６】
すなわち、クラッド層が薄くなることにより、エピ成長時にクラッド層上に加えられるストレインの減少によってクラック発生が減り、活性層成長後に高温での露出時間が短縮して活性層の劣化も防止する。
【００２７】
また、大部分の半導体レーザデバイスは、例えばｐクラッド層が主な抵抗源として作用するが、このｐクラッド層を薄くすることによって抵抗が小さくなり、これにより動作電流が減少し、ジュール（ｊｏｕｌｅ）熱による発熱が減って高温高出力動作に有利であり、併せて高速変調特性もまた向上しうる。
【００２８】
また、クラッド層を薄くすることにより、光モードの対称性が改善され、遠距離場パターンの対称性が良くなり、これにより、例えば記録面でのスポット形態を対称的に設けられ、本発明による半導体レーザデバイスを光源として使用したシステムでのＳＮＲを改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明による半導体レーザデバイスは、クラッド層より小さな屈折率を有する金属を使用して形成された金属導波層を含む電極層が導波路効果を表すように構成され、電極層が金属コンタクト層と導波路の役割を同時に行うことができるようになっている。この時、電極層は、クラッドより小さな屈折率を有する金属導波層からのみなるか、または金属コンタクト層と金属導波層とを含む二層以上より形成されうる。
【００３０】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００３１】
図１及び図２を参照して、以下で説明する実施例は、本発明による半導体レーザデバイスの例示の一つである。本発明による半導体レーザデバイスは、以下の実施例に示された積層構造に限定されるものではなく、多様な他実施例が可能であることはもちろんである。
【００３２】
図１は、本発明の望ましい一実施例による半導体レーザデバイスの積層構造を概略的に示した図面であり、図２は、本発明の他の実施例による半導体レーザデバイスの積層構造を概略的に示した図面である。
【００３３】
図面を参照すれば、本発明による半導体レーザデバイスは、基板１０と、該基板１０の上面のバッファ層２０、第１クラッド層３０、第１導波層４１、活性層４５、第２導波層４７、第２クラッド層５０の順序に積層されうる。また、第２クラッド層５０の上にオーミック接触層６０がさらに積層されうる。また、この上に、第１電極層７０または１７０（例えば、ｐ型電極層）が積層される。前記第１電極層７０または１７０は、前記活性層４５及び第２クラッド層５０と並置される。
【００３４】
前記基板１０としては、サファイア基板，ＳｉＣまたはＧａＮ基板が主に利用される。
【００３５】
前記バッファ層２０は、ＧａＮ系のＩＩＩ−Ｖ族窒化物化合物の半導体層より形成され、後述のように、第２電極層７７、例えばｎ−電極層とコンタクトされるコンタクト層として使われうる。例えば、前記バッファ層２０は、ｎ−ＧａＮ層より形成されうる。前記バッファ層２０は、ＧａＮ系に限定されるものではなく、レーザ発振（レージング）の可能なＩＩＩ−Ｖ族の他の化合物の半導体層より形成されることもある。
【００３６】
前記第１及び第２クラッド層３０，５０は、所定の屈折率を有するＧａＮ／ＡｌＧａＮ超格子構造層であることが望ましいが、レージングの可能な他の化合物の半導体層であってもよい。例えば、前記第１クラッド層３０は、ｎ−ＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ，ｎ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮまたはＡｌＧａＮ／ｎ−ＧａＮ半導体層であり、前記第２クラッド層５０は、ｐ−ＡｌＧａＮ／ｐ−ＧａＮ，ｐ−ＡｌＧａＮ／ＧａＮ，ＡｌＧａＮ／ｐ−ＧａＮ半導体層でありうる。また、前記第１及び第２クラッド層３０，５０は、ｎ−ＡｌＧａＮ及びｐ−ＡｌＧａＮ半導体層でもあってもよい。
【００３７】
前記第２クラッド層５０は、１μｍ以下の厚さより形成されることが望ましい。
【００３８】
本発明による半導体レーザデバイスにおいて、前記第２クラッド層５０は、光閉じ込め係数を大きくするために厚くしたり、またはＡｌ組成を高めた従来の半導体レーザデバイスでのクラッド層に比べて薄く形成されうる。これは、第１電極層７０または１７０が導波路効果を表すように本発明による半導体レーザデバイスを形成することにより、十分な光閉じ込め係数を得ることができるためである。
【００３９】
前記第１及び第２導波層４１，４７は、前記第１及び第２クラッド層３０，５０より屈折率の高い物質より形成される。前記第１及び第２導波層４１，４７は、ＧａＮ系のＩＩＩ−Ｖ族化合物の半導体層より形成されることが望ましい。例えば、第１導波層４１は、ｎ−ＡｌＧａＮ層より、第２導波層４７は、ｐ−ＡｌＧａＮ層より形成されうる。
【００４０】
前記活性層４５は、レージングの起こりうる物質層ならば、いなかる物質層でも使用できる。望ましくは、前記活性層４５は、臨界電流及び動作電流値の小さな物質層を使用する。前記活性層４５は、多重量子ウェルまたは単一量子ウェルのうちいずれか１つの構造を有することができる。
【００４１】
例えば、前記活性層４５は、ＧａＮ，ＡｌＧａＮ，ＩｎＧａＮ及びＡｌＩｎＧａＮのうちいずれか１つの物質より形成されうる。前記活性層４５と第２導波層４７との間には、例えばｐ−ＡｌＧａＮからなるＥＢＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｂｌｏｃｋｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ：図示せず）がさらに備わりうる。該ＥＢＬは、そのエネルギーギャップが他の結晶層に比べてはるかに大きく、それにより電子がｐ型半導体層に移動することを防止する。
【００４２】
前記活性層４５の上部には、第２導波層４７、第２クラッド層５０及びオーミック接触層６０が積層され、そのような半導体層にリッジ導波路構造を形成するために、リッジ９０が形成されうる。本発明による半導体レーザデバイスがリッジ導波路構造を有する場合には、リッジ９０は次の過程を介して形成される。
【００４３】
基板１０上に、例えばバッファ層２０、第１クラッド層３０、第１導波層４１、活性層４５、第２導波層４７、第２クラッド層５０、オーミック接触層６０まで積層した後、所定部分からバッファ層２０の一部までエッチングして段差構造を設ける。該段差構造は、バッファ層２０上に第２電極層７７、例えばｎ型電極層を形成するために設けるものであり、第２電極層７７は、露出されたバッファ層２０上に形成される。
【００４４】
その後、リッジ９０に該当する部分を除き、残りの部分から第２クラッド層５０の一部または第２導波層４７の一部までエッチングし、第２クラッド層５０の一部分を露出させれば、リッジ９０が得られる。このように、リッジ導波路構造を形成する技術及びリッジ構造については、本技術分野で公知されているので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００４５】
第１導波層４１及び第１クラッド層３０と、前記第２導波層４７及び第２クラッド層５０とは、互いに反対の導電型化合物の半導体層より形成される。すなわち、第１導波層４１及び第１クラッド層３０がｎ型化合物の半導体層ならば、前記第２導波層４７及び第２クラッド層５０は、ｐ型化合物の半導体層より形成される。この時、前記オーミック接触層６０は、例えばｐ−ＧａＮ層よりなりうる。反対に、第１導波層４１及び第１クラッド層３０がｐ型化合物の半導体層ならば、前記第２導波層４７及び第２クラッド層５０は、ｎ型化合物の半導体層より形成される。この場合、前記オーミック接触層６０は、ｎ−ＧａＮ層からなりうる。以下では、第１導波層４１及び第１クラッド層３０がｎ型化合物の半導体層であり、これに対応するように残りの半導体層が形成された場合を例として説明する。
【００４６】
前記リッジ９０を中心に、左右第２クラッド層５０または第２導波層４７の表面と突出されたリッジ９０の側面には保護層８０が覆われる。前記保護層８０は、Ｓｉ，Ａｌ，Ｚｒ，Ｔａなどから選択された少なくとも１種の元素を含む酸化物よりなりうる。
【００４７】
上記の通りに、リッジ９０を中心に保護層８０が形成されたリッジ導波路構造上に第１電極層７０または１７０が形成される。
【００４８】
図１及び図２では、本発明による半導体レーザデバイスがリッジ構造からなる場合を示すが、これは例示であり、本発明による半導体レーザデバイスは、リッジ構造を有さないこともある。
【００４９】
図１を参照すれば、本発明の一実施例において、前記第１電極層７０は、オーミックコンタクトのための金属コンタクト層７１と、その上に位置して導波路として役割を行う金属導波層７５とを含む二層以上の構造を有する。前記金属コンタクト層７１の中間部分は、リッジ９０上端のオーミック接触層６０に接触している。
【００５０】
前記金属導波層７５は、発光波長に対してクラッド層、特に第２クラッド層５０より小さな屈折率を有する金属からなる。例えば、前記金属導波層７５は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｉｒ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｒｈ，Ａｇのうちから選択された少なくともいずれか１つの金属物質を使用して形成されうる。
【００５１】
前記金属は、青色波長帯域、すなわち４００ｎｍ波長帯域で第２クラッド層５０より小さな屈折率を有する。
【００５２】
ここで、前記金属コンタクト層７１は、第２クラッド層５０より小さな屈折率を有し、金属導波層７５は、金属コンタクト層７１より小さな屈折率を有する。
【００５３】
前記のような本発明の一実施例による半導体レーザデバイスでは、金属コンタクト層７１がオーミック接触層６０とのコンタクトの役割を行い、その上に位置した低い屈折率の金属導波層７５が導波路として役割を行うようになる。
【００５４】
他の実施例として、本発明による半導体レーザデバイスは、図２に示されたように、少なくとも二層構造の第１電極層７０の代わりに、第１電極層１７０にコンタクト層と導波路の役割を同時に行わせる金属導波層１７５だけを具備する構造を有することもある。この時にも、第１電極層１７０、すなわち金属導波層１７５は、第２クラッド層５０より小さな屈折率を有する金属からなる。例えば、第１電極層１７０は、Ｐｄ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｎｉのうちから選択された少なくともいずれか１つの金属物質を使用して形成されうる。
【００５５】
上記の通り、本発明による半導体レーザデバイスは、第１電極層７０または１７０に第２クラッド層５０より小さな屈折率を有する金属を使用し、導波路として機能する金属導波層７５または１７５を備える。
【００５６】
従って、本発明による半導体レーザデバイスは、クラッド層のＡｌ組成を高めたり、またはクラッド層を厚くせずとも、十分な光閉じ込め効果を達成できる。
【００５７】
言い換えれば、本発明による半導体レーザデバイスによれば、第１電極層７０または１７０に導波層として機能する金属導波層７５または１７５を備えることにより、光閉じ込め係数を大きくでき、活性層４５の上部側に位置した第２クラッド層５０を薄くでき、レーザの光効率と電気的特性とを改善できる。
【００５８】
また、第１電極層７０または１７０の導波路効果は、光モードガイドに必要なクラッド層の厚さを薄くでき、かつクラッド層でのＡｌ組成を顕著に下げられ、動作電圧減少にも寄与する。
【００５９】
上記の通りに、第１電極層７０または１７０を導波路効果を有するように形成できる理由は次の通りである。
【００６０】
図３は、金（Ａｕ）の光子エネルギーによる吸収係数と屈折率とを示す。図３で、光子エネルギー０．８ｅＶは、ほぼ１．５５μｍの波長に該当し、光子エネルギー３ｅＶは、ほぼ４００ｎｍの波長に該当する。
【００６１】
図３から分かるように、一般的に長波長では、金属は高い吸収率を有する。従って、長波長に対しては金属層を導波路として使用できない。
【００６２】
このような金属の吸収特性を考慮し、一般的に半導体レーザデバイスは、光モードが金属電極層まで及ばずに光モードと金属層との結合を最小化するように構成される。
【００６３】
しかし、図３に示されたように、４００ｎｍ台の短波長では、金属（例えば、Ａｕ）での光吸収が非常に少ない。
【００６４】
本発明は、短波長台での金属の吸収率が低い点を利用する。図３に示されたように、４００ｎｍ台の波長（光子エネルギー３ｅＶ台）の短い波長では、金属による光吸収が非常に少ないので、金属より形成された電極層が光導波路の機能を行うことが可能になる。
【００６５】
この時、電極層が光導波路の機能を行おうとするなら、その電極層の金属導波層は、その半導体レーザデバイスから発生したレーザ光の波長に対してクラッド層、特に電極層と活性層との間に位置したクラッド層より小さな屈折率を有する金属物質より形成されねばならない。
【００６６】
ほとんどの場合、４００ｎｍ台の波長のような短い波長で、金属は、ＡｌＧａＮ系より低い屈折率を有する。
【００６７】
従って、本発明による半導体レーザデバイスの発光波長台で、吸収係数が十分に小さく、第２クラッド層５０より低い屈折率を有する金属を使用し、第１電極層７０または１７０を金属導波層７５または１７５を含むように形成し、第２クラッド層５０を十分に薄くし、第１電極層７０または１７０が導波路効果を有するようにすれば、光閉じ込め係数を大きくできる。また、このような第１電極層７０または１７０の導波路効果は、光モードガイドに必要なクラッド層を薄くでき、かつクラッド層でのＡｌ組成を顕著に低くすることができ、動作電圧減少にも寄与するようになる。
【００６８】
また、上記のように、第１電極層７０または１７０が導波路効果を有するように構成すれば、光モードの対称性を大きく改善できる。これは、図４及び図５の比較により分かる。
【００６９】
図４は、従来の半導体レーザデバイスでのように、ｐ型クラッド層が０．５μｍ厚さであってＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子を使用して形成され、その上に電極層がＰｄを使用して１，５００Å厚さより形成される時の、モードプロファイルを示す。図５は、本発明によって、例えばｐ型クラッド層が０．２５μｍ厚さであってＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子を使用して形成され、その上の電極層（本発明の一実施例での第１電極層７０）がＰｄを使用して１，５００Å厚さで金属コンタクト層と金属導波層の役割を行う場合のモードプロファイルを示す。
【００７０】
電極層の屈折率は、ｐ型クラッド層より屈折率がはるかに小さいので、電極層の屈折率は、図４及び図５の表示スケールを外れて見られない。
【００７１】
図４は、光閉じ込め係数を大きくするために、ｐ型クラッド層を厚くした従来の半導体レーザデバイスでの光モードプロファイルに該当する。一方、図５は、ｐ型クラッド層を従来に比べて半分に薄くし、電極層がコンタクト層と光導波路の効果を表すようにＰｄ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｃｕ，Ｎｉを使用した実施例による半導体レーザデバイスでの光モードプロファイルに該当する。
【００７２】
図４及び図５の比較により分かるように、本発明のように、ｐクラッド層の厚さを従来に比べて半分にし、電極層が導波路効果を表すように半導体レーザデバイスを構成すれば、光閉じ込め係数は従来の２．４％から２．７％に大きくなる。すなわち、光閉じ込め係数が１２．５％改善される効果がある。ここで、光閉じ込め係数は、計算された光プロファイルと活性層（より正確には量子ウェル）のオーバーラップ係数に該当する。
【００７３】
また、例えばｐクラッド層の厚さが、例えば１／２程度に薄くなるので、エピ成長中にクラックを誘発するという問題が従来に比べて改善され、ｐクラッド層の厚さが従来に比べて薄いために、素子の垂直抵抗が従来に比べて減少し、これにより駆動電圧、すなわち動作電流を従来に比べて低くすることができる。
【００７４】
また、図４及び図５の比較により分かるように、光モード対称性が改善されうる。
【００７５】
図５では、１つの電極層が金属コンタクト層と金属導波層の役割を行う場合のモードプロファイルを例として示した。電極層が金属コンタクト層と金属導波層とから構成され、コンタクトと導波路の効果を表すように、本発明による半導体レーザデバイスが構成された場合（すなわち、本発明の一実施例の場合）にも、図５に見合うような光閉じ込め係数及び光モード対称性の改善効果及び、例えばｐクラッド層が薄くなることによるクラック緩和並びに抵抗減少の効果があることはもちろんである。
【００７６】
例えば、一定厚さのｐ型クラッド層がＡｌＧａＮ／ＧａＮより形成され、その上に電極層がＰｄを使用して形成された従来の場合と比較する時、ｐ型クラッド層をＡｌＧａＮ／ＧａＮで半分の厚さに形成し、電極層をＰｄを使用して形成することにより、電極層が光導波路の効果を表すように本発明による半導体レーザデバイスを構成した場合にも、電極層を少なくとも二層構造より形成した場合と同じような優秀な特性を得ることができる。本発明者らが検討したところによれば、この場合にも、光閉じ込め係数の向上と共に、発振電流がほぼ２０％ほど減少し、ｐクラッド層の厚さを半分にすることによって、抵抗がほぼ３０％ほど低下した。
【００７７】
以上では、本発明による半導体レーザデバイスについて図１及び図２に図示された積層構造を有する場合を例として説明及び図示したが、本発明による半導体レーザデバイスの構造がそれらに限定されるものではない。
【００７８】
すなわち、本発明による半導体レーザデバイスは、第１電極層７０または１７０、例えばｐ電極層が光導波路効果を表すようにし、発光波長に対して活性層４５と前記第１電極層７０または１７０との間に位置した第２クラッド層５０、例えばｐクラッド層より小さな屈折率を有する金属を第１電極層７０または１７０の金属導波層７５または１７５を形成するのに使用する点以外の半導体層の積層構造及び使用物質は多様に変形されうる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、半導体レーザデバイスに関わる技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の望ましい一実施例による半導体レーザデバイスの積層構造を概略的に示した図面である。
【図２】本発明の他の実施例による半導体レーザデバイスの積層構造を概略的に示した図面である。
【図３】Ａｕの光子エネルギーによる吸収係数と屈折率とを示す。
【図４】従来の半導体レーザデバイスでのように、ｐ型クラッド層が０．５μｍ厚さであってＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子を使用して形成され、その上に電極層がＰｄを使用して１，５００Å厚さより形成される時の、モードプロファイルを示す。
【図５】本発明によって、ｐ型クラッド層が０．２５μｍ厚さであってＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子を使用して形成され、その上の電極層（本発明の一実施例での第１電極層）がＰｄを使用して１，５００Å厚さより形成され、金属コンタクト層と金属導波層の役割行う場合のモードプロファイルを示す。
【符号の説明】
【００８１】
１０    基板、
２０    バッファ層、
３０    第１クラッド層、
４１    第１導派層、
４５    活性層、
４７    第２導派層、
５０    第２クラッド層、
６０    オーミック接触層、
７０，１７０    第１電極層、
７１    金属コンタクト層、
７５，１７５    金属導波層、
７７    第２電極層、
８０    保護層、
９０    リッジ。
【図１】
2005236301.tif 000003
【図２】
2005236301.tif 000004
【図３】
2005236301.tif 000005
【図４】
2005236301.tif 000006
【図５】
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