(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡｌＧａＡｓ層を、｛１１１｝Ｂ面が側面に出現した状態で、上記ＡｌＧａＡｓ層の成長に用いられる第１の原料にＩｎを含む第２の原料を混入して、一主面に凹凸構造が形成された半導体基板の上記一主面上に成長することにより、上記｛１１１｝Ｂ面の近傍の部分における上記ＡｌＧａＡｓ層において、上記ＡｌＧａＡｓ層の中央部に比べてＡｌが多く取り込まれることによるバンドギャップの増加を、上記ＡｌＧａＡｓ層の中央部に比べてＩｎが多く取り込まれることによるバンドギャップの減少により打ち消すようにしたＡｌＧａＡｓ層の成長方法。
【請求項２】
上記ＡｌＧａＡｓ層の上記｛１１１｝Ｂ面の近傍のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差が１００ｍｅＶ未満となるように、上記ＡｌＧａＡｓ層にＩｎが取り込まれるようにする請求項１記載のＡｌＧａＡｓ層の成長方法。
【請求項３】
上記半導体基板は（１００）面方位のＧａＡｓ基板であり、このＧａＡｓ基板の一主面に［０１１］方向に延在するストライプ形状のリッジが形成され、このリッジの頂上部上に上記ＡｌＧａＡｓ層を成長するようにした請求項１または２記載のＡｌＧａＡｓ層の成長方法。
【請求項４】
上記ＡｌＧａＡｓ層を有機金属化学気相成長法により成長するようにした請求項１〜３のいずれか一項記載のＡｌＧａＡｓ層の成長方法。
【請求項５】
上記ＡｌＧａＡｓ層の厚さが、その臨界膜厚を越えないように上記ＡｌＧａＡｓ層にＩｎが取り込まれるように、上記第１の原料に対する上記第２の原料の混入量を選定する請求項１〜４のいずれか一項記載のＡｌＧａＡｓ層の成長方法。
【請求項６】
｛１００｝面を主面とし上記主面にストライプ状の凸部が設けられた半導体基板と、
上記半導体基板の上記凸部上の部分および上記凸部の両側の部分に互いに分離して積層された第１導電型の第１のＡｌＧａＡｓクラッド層、ＡｌＧａＡｓ活性層および第２導電型の第２のＡｌＧａＡｓクラッド層とを有し、
上記凸部上の上記第１のＡｌＧａＡｓクラッド層、上記ＡｌＧａＡｓ活性層および上記第２のＡｌＧａＡｓクラッド層は、｛１１１｝Ｂ面からなる側面によって囲まれた三角形状の断面を有するストライプ部を構成し、
上記ストライプ部の両側の部分に上記ストライプ部中の上記ＡｌＧａＡｓ活性層の側面を覆うように電流ブロック層が設けられていると共に、上記ストライプ部中の上記第２のＡｌＧａＡｓクラッド層および上記電流ブロック層上に第２導電型の第３のＡｌＧａＡｓクラッド層が設けられた半導体レーザを製造する場合に、
上記ＡｌＧａＡｓ活性層を、上記ＡｌＧａＡｓ活性層の成長に用いられる第１の原料にＩｎを含む第２の原料を混入して上記凸部上に成長することにより、上記｛１１１｝Ｂ面の近傍の部分における上記ＡｌＧａＡｓ活性層において、上記ＡｌＧａＡｓ活性層の中央部に比べてＡｌが多く取り込まれることによるバンドギャップの増加を、上記ＡｌＧａＡｓ活性層の中央部に比べてＩｎが多く取り込まれることによるバンドギャップの減少により打ち消すようにした半導体レーザの製造方法。
【請求項７】
上記半導体基板は（１００）面方位のＧａＡｓ基板であり、上記凸部は［０１１］方向に延在する請求項６記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項８】
上記ＡｌＧａＡｓ活性層の上記｛１１１｝Ｂ面近傍のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差が１００ｍｅＶ未満となるように、上記ＡｌＧａＡｓ活性層にＩｎが取り込まれるようにする請求項６または７記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項９】
上記ＡｌＧａＡｓ活性層を有機金属化学気相成長法により成長するようにした請求項６〜８のいずれか一項記載の半導体レーザの製造方法。
【請求項１０】
上記ＡｌＧａＡｓ活性層の厚さが、その臨界膜厚を越えないように上記ＡｌＧａＡｓ活性層にＩｎが取り込まれるように、上記第１の原料に対する上記第２の原料の混入量を選定する請求項６〜９のいずれか一項記載の半導体レーザの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は化合物半導体層の成長方法、半導体レーザの製造方法および半導体レーザに関し、特に、閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体を構造基板上に成長するか、または、半導体基板上に選択成長を行うようにした化合物半導体層の成長方法、および、そのような化合物半導体層の成長方法を用いてレーザ構造を構成する半導体層が形成される半導体レーザおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
閃亜鉛鉱型結晶構造の化合物半導体層を構造基板上に成長する場合や、半導体基板上に絶縁膜からなる成長マスクを用いて選択成長する場合、その成長層に｛１１１｝Ａ面、｛１１１｝Ｂ面または｛１１０｝面などの様々な結晶面が出現する。そこで、このような結晶面の出現を、電子デバイスや光デバイスの製造に応用することが考えられている。中でも、ＳＤＨ構造（Separated Double Heterostructure）の半導体レーザは、レーザ構造を構成する半導体層の成長時に｛１１１｝Ｂ面が出現することを利用して製造される半導体レーザの一例である。
【０００３】
ここで、図８〜図１２を参照して、従来技術によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの製造プロセスについて説明する。
【０００４】
まず、図８に示すように、（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板１０１の一主面上に、［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ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てウェットエッチング法によりｐ型ＧａＡｓ基板１０１をエッチングする。これにより、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１の一主面に、［０１１］方向に延在するストライプ状のリッジ１０１ａが形成される。この後、エッチングマスクとして用いたレジストパターンを除去する。
【０００５】
次に、図９に示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１のリッジ１０１ａが形成された一主面に、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、ｐ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３、ＡｌＧａＡｓ活性層１０４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５を順次成長させる。
【０００６】
ここで、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１のリッジ１０１ａの頂上部においては、これらのｐ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３、ＡｌＧａＡｓ活性層１０４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５が、リッジ１０１ａのエッジから内側に向かって｛１１１｝Ｂ面１０６からなる斜面を形成しながら成長し、最終的に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５において｛１１１｝Ｂ面１０６が交差するまで成長する。これにより、リッジ１０１ａの頂上部上に、｛１１１｝Ｂ面１０６と（１００）面とによって囲まれた三角形状の断面を有するストライプ部が形成される。このとき、リッジ１０１ａの頂上部上のストライプ部に出現した｛１１１｝Ｂ面１０６の上では成長が起こらないため、ｐ型ＧａＡｓバッファ層１０２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３、ＡｌＧａＡｓ活性層１０４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５は、リッジ１０１ａの頂上部とリッジ１０１ａの底辺部とに分離して成長する。この場合、リッジ１０１ａの底辺部上のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０５は、ストライプ部のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０３の側面の途中まで成長される。なお、このＳＤＨ構造の半導体レーザにおいては、リッジ１０１ａの頂上部上に形成されたストライプ部が実際にレーザとして動作する領域となる。
【０００７】
次に、図１０に示すように、電流ブロック層１０７となるｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｃをＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。これらのｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｃは、ＡｌＧａＡｓ活性層１０４よりもバンドギャップが大きく、かつ、低屈折率のものである。この場合、リッジ１０１ａの頂上部上のストライプ部に出現した｛１１１｝Ｂ面１０６上では成長が起きないため、この電流ブロック層１０７はストライプ部の両側の部分に選択的に形成される。このとき、この電流ブロック層１０７によってストライプ部のＡｌＧａＡｓ活性層１０４の側面が覆われるように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｃの膜厚が制御される。
【０００８】
次に、図１１に示すように、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０８をＭＯＣＶＤ法により成長させる。このとき、このｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０８は、その成長の初期の段階では｛１１１｝Ｂ面１０６上には成長しないが、他の結晶面による成長が進行することにより全面に成長するようになる。引き続き、このｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層１０８上にｎ型ＧａＡｓキャップ層１０９をＭＯＣＶＤ法により成長させる。
【０００９】
ここで、ｐ型ＧａＡｓバッファ層１０２の成長からｎ型ＧａＡｓキャップ層１０９の成長までのプロセスは、供給する原料ガスを切り換えることによって一度の結晶成長により行われる。
【００１０】
次に、図１２に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｎ型ＧａＡｓキャップ層１０９上にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極１１０を形成すると共に、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１の裏面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１１を形成する。
【００１１】
以上により、目的とするＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザが製造される。このＳＤＨ構造の半導体レーザによれば、活性層の両側にこれよりもバンドギャップが大きく、かつ、低屈折率の電流ブロック層が設けられた構造を、１度の結晶成長によって得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザを製造する際には、互いにマイグレーション長の異なるアルミニウム（Ａｌ）およびガリウム（Ｇａ）を含むＡｌＧａＡｓを構造基板上に成長するようにしているため、次のような問題が生じていた。
【００１３】
すなわち、従来技術によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの製造時において、アンドープのＡｌＧａＡｓ活性層１０４を形成する場合は、通常、Ａｌの原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｇａの原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、ヒ素（Ａｓ）の原料としてアルシン（ＡｓＨ3 ）が用いられ、これらの原料がＭＯＣＶＤ装置の反応管に導かれる。
【００１４】
ここで、図１３Ａは、従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造時におけるリッジ１０１ａの頂上部上のＡｌＧａＡｓ活性層１０４の成長過程を模式的に示す断面図である。なお、図１３Ａにおいて、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１およびｐ型ＧａＡｓバッファ層１０２は図示省略されている。図１３Ａに示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板１０１のリッジ１０１ａの頂上部上の部分において、ＡｌＧａＡｓ活性層１０４は、その側面に｛１１１｝Ｂ面１０６が出現した状態で成長する。しかしながら、この｛１１１｝Ｂ面１０６は成長の起こらない結晶面であるため、気相から拡散してきたＧａの原子（空丸）およびＡｌの原子（黒丸）が｛１１１｝Ｂ面１０６をマイグレーションし、リッジ１０１ａの頂上部の（１００）面に到達するようになる。
【００１５】
このとき、Ｇａのマイグレーション長が数１００μｍ程度であるのに比べて、Ａｌのマイグレーション長は数μｍ程度と小さいため、このＡｌＧａＡｓ活性層１０４の｛１１１｝Ｂ面１０６近傍の部分には、中央部に比べてＡｌが多く取り込まれることになる。その結果、この｛１１１｝Ｂ面１０６を側面にもつＡｌＧａＡｓ活性層１０４においては、厚さおよび組成が面内方向で変化してしまい、また、組成の変化に伴ってバンドギャップにも変化が生じる。
【００１６】
ここで、図１３Ｂに、リッジ１０１ａの頂上部上のＡｌＧａＡｓ活性層１０４（ストライプ部中のＡｌＧａＡｓ活性層１０４）のバンドギャップを、図１３Ａに対応して示す。図１３Ｂに示すように、このリッジ１０１ａの頂上部上のＡｌＧａＡｓ活性層１０４においては、｛１１１｝Ｂ面１０６の近傍の部分にＡｌが選択的に取り込まれることによって、｛１１１｝Ｂ面１０６近傍の部分のバンドギャップが中央部のバンドギャップよりも約１００ｍｅＶ以上（７〜８％程度以上）、場合によっては約２００ｍｅＶ程度（約１５％程度）も大きくなる。
【００１７】
その結果、従来技術によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおいては、リッジ１０１ａの頂上部上のＡｌＧａＡｓ活性層１０４と、その両側に設けられた電流ブロック層１０７、すなわちｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｃとの間のバンドギャップの差が小さくなるため、ＡｌＧａＡｓ活性層１０４に注入されたキャリアが電流ブロック層１０７へオーバーフローすることによるリーク電流の成分が大きくなり、発振しきい値電流が増大するという問題や特性温度が低下するという問題などが生じていた。
【００１８】
この対策として、上述のＳＤＨ構造の半導体レーザにおいて、電流ブロック層１０７を構成するｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｂ、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層１０７ｃのＡｌ組成比を大きくし、注入キャリアの活性層から電流ブロック層へのオーバーフローを低減することも考えられるが、｛１１１｝Ｂ面１０６で囲まれるストライプ部の上にＡｌ組成比の大きなＡｌＧａＡｓを成長する場合は、良好なモフォロージが得られないことが知られている。
【００１９】
したがって、ＳＤＨ構造の半導体レーザにおいて、活性層から電流ブロック層への注入キャリアのオーバーフローを抑制し、発振しきい値電流の低減および特性温度の向上を図るためには、｛１１１｝Ｂ面を側面に持つ活性層において、｛１１１｝Ｂ面近傍の部分のバンドギャップの上昇を抑えることが必要である。
【００２０】
また、上述のＳＤＨ構造の半導体レーザのように、構造基板上にＡｌＧａＡｓのような混晶半導体を成長する場合に限らず、例えば、（１００）面方位のＧａＡｓ基板の上に、［０１１］方向に延びるストライプ状の開口を有する絶縁膜からなる成長マスクを用いてＡｌＧａＡｓのような混晶半導体を選択成長する場合も、同様にその成長層に｛１１１｝Ｂ面が出現するため、均一なバンドギャップが得られないという問題がある。
【００２１】
したがって、この発明の目的は、閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体を構造基板上に成長したり選択成長する場合に、ほぼ均一なバンドギャップを有する成長層を得ることができる化合物半導体層の成長方法を提供することにある。
【００２２】
この発明の他の目的は、｛１１１｝Ｂ面が出現した状態で成長する活性層のバンドギャップをほぼ均一にすることができ、発振しきい値電流の低減および特性温度の向上を図ることができる半導体レーザおよびその製造方法を提供することにある。
【００２３】
【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、
第１の元素とこの第１の元素よりマイグレーション長の小さい第２の元素とを含む閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体を、成長の起こらない結晶面が側面に出現した状態で、一主面に凹凸構造が形成された半導体基板の一主面上に成長するか、または、半導体基板上に成長マスクを用いて選択成長するようにした化合物半導体層の成長方法において、
混晶半導体の成長時に、混晶半導体の成長に用いられる第１の原料に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を含む第２の原料を混入して成長を行うようにした
ことを特徴とするものである。
【００２４】
この発明の第２の発明は、
｛１００｝面を主面とし主面にストライプ状の凸部が設けられた半導体基板と、
半導体基板の凸部上の部分および凸部の両側の部分に互いに分離して積層された第１導電型の第１のクラッド層、活性層および第２導電型の第２のクラッド層とを有し、
凸部上の第１のクラッド層、活性層および第２のクラッド層は、｛１１１｝Ｂ面からなる側面によって囲まれた三角形状の断面を有するストライプ部を構成し、
ストライプ部の両側の部分にストライプ部中の活性層の側面を覆うように電流ブロック層が設けられていると共に、ストライプ部中の第２のクラッド層および電流ブロック層上に第２導電型の第３のクラッド層が設けられ、
第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層および第３のクラッド層は閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体からなる半導体レーザにおいて、
少なくとも活性層は、第１の元素とこの第１の元素よりもマイグレーション長の小さい第２の元素とを含む閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を混入したものからなる
ことを特徴とするものである。
この発明の第３の発明は、
｛１００｝面を主面とし主面にストライプ状の凸部が設けられた半導体基板と、
半導体基板の凸部上の部分および凸部の両側の部分に互いに分離して積層された第１導電型の第１のクラッド層、活性層および第２導電型の第２のクラッド層とを有し、
凸部上の第１のクラッド層、活性層および第２のクラッド層は、｛１１１｝Ｂ面からなる側面によって囲まれた三角形状の断面を有するストライプ部を構成し、
ストライプ部の両側の部分にストライプ部中の活性層の側面を覆うように電流ブロック層が設けられていると共に、ストライプ部中の第２のクラッド層および電流ブロック層上に第２導電型の第３のクラッド層が設けられ、
第１のクラッド層、活性層、第２のクラッド層および第３のクラッド層は閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体からなる半導体レーザの製造方法において、
少なくとも活性層の成長時に、第１の元素とこの第１の元素よりマイグレーション長の小さい第２の元素とを含む混晶半導体の成長に用いられる第１の原料に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を含む第２の原料を混入して成長を行うようにした
ことを特徴とするものである。
【００２５】
この発明の第１の発明において、混晶半導体の成長には、典型的には有機金属化学気相成長法または分子線エピタキシー法が用いられる。また、半導体基板としては、閃亜鉛鉱型結晶構造の半導体からなるものが用いられる。この場合、この半導体基板はバルク基板であってもよいし、バルク基板などの上に半導体層が設けられたものであってもよい。また、第１の元素および第２の元素を含む混晶半導体の成長に用いられる第１の原料は、少なくとも、第１の元素を含む原料と第２の元素を含む原料とからなるものである。
【００２６】
この発明の第１の発明および第２の発明において、第３の元素は、第２の元素とほぼ等しいマイグレーション長を有するものであることが好ましい。また、第３の元素は、混晶半導体に取り込まれたときに、混晶半導体中で第２の元素の組成比が増加した場合に生じるバンドギャップの変化を打ち消すように混晶半導体のバンドギャップを変化させるものであることが望ましい。
【００２７】
この発明の第１の発明および第２の発明において、第１の元素および第２の元素を含む混晶半導体は、典型的にはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体であり、この場合、第１の元素としてガリウム、第２の元素としてアルミニウム、第３の元素としてインジウムを用いた組み合わせが考えられる。この組み合わせの場合、ガリウムおよびアルミニウムを含む混晶半導体として、例えばＡｌＧａＡｓなどが挙げられる。また、第１の元素としてガリウム、第２の元素としてインジウム、第３の元素としてアルミニウムを用いた組み合わせも考えられる。この組み合わせの場合、ガリウムおよびインジウムを含む混晶半導体として、例えばＧａＩｎＰなどが挙げられる。なお、この発明の第１の発明および第２の発明において、第１の元素および第２の元素を含む混晶半導体は、場合によっては、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体やＩＶ−ＩＶ族化合物半導体であってもよい。
【００２８】
この発明の第１の発明においては、成長層の厚さが、その臨界膜厚を越えないように成長層に上記第３の元素が取り込まれるように、第１の原料に対する第２の原料の混入量（第１の原料と第２の原料との供給比）が選定されることが望ましく、この発明の第２の発明においては、活性層の厚さが、その臨界膜厚を越えないように活性層に第３の元素が取り込まれるようにすることが望ましい。また、この発明の第２の発明においては、活性層の｛１１１｝Ｂ面近傍のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差が例えば１００ｍｅＶ未満、好適には例えば５０ｍｅＶ以下、より好適には例えば２０ｍｅＶ以下となるように活性層に第３の元素が取り込まれるようにする。
【００２９】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明による化合物半導体層の成長方法によれば、混晶半導体の成長時に、混晶半導体の成長に用いられる第１の原料に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を含む第２の原料を混入して成長を行うようにしていることにより、成長層として第１の元素および第２の元素を含む混晶半導体に第３の元素が混入されたものが得られる。したがって、第３の元素として、第２の元素とほぼ等しいマイグレーション長を有するものを用いることにより、得られる成長層のうち、その成長時に第２の元素が選択的に取り込まれる部分に、同様に第３の元素が選択的に取り込まれるようになる。ここで、成長層のうちの第２の元素および第３の元素が選択的に取り込まれる部分は、例えば、混晶半導体を構造基板上に成長したり選択成長することによって出現する｛１１１｝Ｂ面、｛１１１｝Ａ面、｛１１０｝面などの結晶面の近傍の部分に対応する。このとき、さらに、第３の元素として、混晶半導体に取り込まれたときに、第２の元素の組成比の増加に伴って生じる混晶半導体のバンドギャップの変化を打ち消すように混晶半導体のバンドギャップを変化させるものを用いた場合、成長層の第２の元素が選択的に取り込まれた部分において、混晶半導体中の第２の元素の組成比が増加することに伴って生じるバンドギャップの変化（増加または減少）が、この部分への第３の元素の混入効果によって抑制される。これにより、ほぼ均一なバンドギャップを有する成長層を得ることができる。
【００３０】
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、いわゆるＳＤＨ構造の半導体レーザにおいて、少なくとも活性層は、第１の元素とこの第１の元素よりもマイグレーション長の小さい第２の元素とを含む閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を混入したものからなり、この活性層を形成するときに、第１の発明による化合物半導体層の成長方法を用いることができる。したがって、第３の元素として、第２の元素とほぼ等しいマイグレーション長を有し、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに、第２の元素の組成比の増加に伴って生じる混晶半導体のバンドギャップの変化を打ち消すように混晶半導体のバンドギャップを変化させるものを用いることによって、この活性層のうち、成長時に第２の元素が選択的に取り込まれる｛１１１｝Ｂ面近傍の部分に、同様に第３の元素が選択的に取り込まれるようになり、ストライプ部中の活性層の｛１１１｝Ｂ面近傍の部分のバンドギャップと中央部のバンドギャップとを実質的にほぼ同一にすることができ、バンドギャップの均一化を図ることができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一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。
【００３２】
図１は、この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの断面図である。
【００３３】
図１に示すように、この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおいては、基板として例えば（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板１が用いられる。このｐ型ＧａＡｓ基板１の一主面には、［０１１］方向に延在する所定幅のストライプ形状のリッジ１ａが設けられている。
【００３４】
ｐ型ＧａＡｓ基板１のリッジ１ａの頂上部の（１００）面上には、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２を介してｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、アンドープのＡｌＧａＡｓに所定量のＩｎが混入された活性層４（以下、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層と称する）およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５が順次積層して設けられている。これらのリッジ１ａの頂上部上のｐ型ＧａＡｓバッファ層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５は、｛１１１｝Ｂ面６と（１００）面とによって囲まれた三角形状の断面を有し、かつ、リッジ１ａに沿って［０１１］方向に延びるストライプ形状を有する。このＳＤＨ構造の半導体レーザにおいては、このストライプ部が実際にレーザとして動作する領域となっている。
【００３５】
ｐ型ＧａＡｓ基板１のリッジ１ａの底辺部上には、リッジ１ａの頂上部上のストライプ部と同一層のｐ型ＧａＡｓバッファ層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５が設けられている。これらのリッジ１ａの底辺部上のｐ型ＧａＡｓバッファ層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５は、リッジ１ａの頂上部上の対応する層と互いに分離している。また、リッジ１ａの底辺部上のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５は、リッジ１ａの頂上部上のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３の側面の途中の位置まで設けられている。
【００３６】
ここで、一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおいては、所定量のＩｎが混入されたＡｌＧａＡｓにより活性層が構成されているのが特徴である。すなわち、ＡｌＧａＡｓは、第１の元素としてのガリウムと、このガリウムよりマイグレーション長の小さい第２の元素としてのアルミニウムとを含んで構成される閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体である。そこに、第３の元素として、ガリウムより小さく、アルミニウムとほぼ等しいマイグレーション長を有し、かつ、ＡｌＧａＡｓに取り込まれたときにそのバンドギャップを小さくさせるインジウムが混入されていることにより、活性層のバンドギャップの均一化が図られている。この一実施形態では、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４、すなわち、｛１１１｝Ｂ面６を側面にもつストライプ部中のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４において、｛１１１｝Ｂ面６の近傍の部分のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差が、例えば、１００ｍｅＶ未満、好適には５０ｍｅＶ以下、より好適には２０ｍｅＶ以下となるように、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４中にＩｎが取り込まれている。なお、このＳＤＨ構造の半導体レーザの発光波長が７８０ｎｍ帯である場合、このＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４において、｛１１１｝Ｂ面６の近傍の部分のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差を１００ｍｅＶ未満、５０ｍｅＶ以下、２０ｍｅＶ以下とするためには、全混晶（ＡｌＧａＩｎＡｓ）に占めるＩｎの比率はそれぞれ約６％未満、約３％未満、約１％未満とされる。
【００３７】
リッジ１ａの底辺部上のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５の上には、リッジ１ａの頂上部上のストライプ部のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４の側面を覆うように電流ブロック層７が設けられている。この電流ブロック層７は、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５上のｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ａと、この上のｎ型ＡｌＧａＡｓ層７ｂと、この上のｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ｃとにより構成されている。これらの電流ブロック層７を構成するｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ｃは、いずれもＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４よりバンドギャップが大きく、かつ、低屈折率のものである。
【００３８】
リッジ１ａの頂上部上のストライプ部のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５およびリッジ１ａの底辺部上の電流ブロック層７の上には、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層８およびｎ型ＧａＡｓキャップ層９が順次積層して設けられている。ｎ型ＧａＡｓキャップ層９上にはＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極１０が設けられ、一方、ｐ型ＧａＡｓ基板１の裏面にはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１が設けられている。
【００３９】
以下に、このＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法について説明する。
【００４０】
図２に示すように、（１００）面方位のｐ型ＧａＡｓ基板１の一主面上に［０１１］方向に延びる所定幅のストライプ状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとして、例えばウエットエッチング法によりｐ型ＧａＡｓ基板１をエッチングする。これにより、ｐ型ＧａＡｓ基板１の一主面の所定部分に、［０１１］方向に延びる所定幅のリッジ１ａが形成される。この後、エッチングマスクとして用いたレジストパターンを除去する。
【００４１】
次に、このリッジ１ａが形成されたｐ型ＧａＡｓ基板１の一主面上に、レーザ構造を構成する各半導体層をＭＯＣＶＤ法により成長させる。ここで、Ａｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｇａの原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｉｎの原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、Ａｓの原料としてはアルシン（ＡｓＨ3 ）が用いられる。
【００４２】
図３に示すように、リッジ１ａが形成されたｐ型ＧａＡｓ基板１の一主面上に、ＭＯＣＶＤ法によりｐ型ＧａＡｓバッファ層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、アンドープのＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５を順次成長させる。
【００４３】
ここで、ｐ型ＧａＡｓ基板１のリッジ１ａの頂上部においては、これらのｐ型ＧａＡｓバッファ層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５が、リッジ１ａのエッジから内側に向かって｛１１１｝Ｂ面６からなる斜面を形成しながら成長し、最終的に、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５において｛１１１｝Ｂ面６が交差するまで成長する。これにより、リッジ１ａの頂上部上に、｛１１１｝Ｂ面６と（１００）面とによって囲まれた三角形状の断面を有するストライプ部が形成される。このとき、リッジ１ａの頂上部上のストライプ部に出現した｛１１１｝Ｂ面６の上では成長が起こらないため、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２、ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４およびｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５は、リッジ１ａの頂上部とリッジ１ａの底辺部とに分離して成長する。この場合、リッジ１ａの底辺部上のｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５は、ストライプ部のｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３の側面の途中まで成長される。
【００４４】
ここで、図４Ａは、この一実施形態におけるリッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４（ストライプ部中のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４）の成長過程を模式的に示す断面図である。なお、図４Ａにおいて、ｐ型ＧａＡｓ基板１およびｐ型ＧａＡｓバッファ層２は図示省略されている。この一実施形態においては、活性層の成長時に、アンドープのＡｌＧａＡｓの成長に用いられる原料（第１の原料）、すなわち、Ａｌ原料としてのＴＭＡ、Ｇａ原料としてのＴＭＧおよびＡｓ原料としてのＡｓＨ3 に、Ｉｎ原料としてのＴＭＩｎ（第２の原料）を、同時にＭＯＣＶＤ装置の反応管に導いて成長を行うようにしている。これらの原料は加熱された基板上の気相中で、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎに分解され、それぞれの原子が基板上に到達する。
【００４５】
このとき、図４Ａに示すように、ｐ型ＧａＡｓ基板１のリッジ１ａの頂上部上の部分では、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４が、側面に｛１１１｝Ｂ面６が出現した状態で成長するが、この｛１１１｝Ｂ面６上には成長が起こらないため、Ｇａの原子（空丸）、Ａｌの原子（黒丸）、Ｉｎの原子（二重丸）は、｛１１１｝Ｂ面６上をマイグレーションして、リッジ１ａの頂上部上の（１００）面に到達し、この部分で成長が起こる。このとき、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎはマイグレーション長が互いに異なり、Ｇａのマイグレーション長が数１００μｍ程度であるのに対して、ＡｌおよびＩｎのマイグレーション長は数μｍ程度と小さくなっている。ここで、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎのマイグレーション長をそれぞれＬ1 ，Ｌ2 ，Ｌ3 とすると、これらのＬ1 〜Ｌ3 の間にはＬ1 ≫Ｌ2 ＞Ｌ3 の関係がある。ただし、Ａｌのマイグレーション長Ｌ2 およびＩｎのマイグレーション長Ｌ3 はほぼ同程度である。
【００４６】
このため、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４においては、その成長時に、｛１１１｝Ｂ面６近傍の部分に、Ｇａに比べてマイグレーション長の小さいＡｌが選択的に多く取り込まれるわけであるが、ＩｎもまたＧａに比べてマイグレーション長が小さく、しかも、ＩｎはＡｌとほぼ等しいマイグレーション長を有するため、この｛１１１｝Ｂ面６の近傍の部分には、Ａｌと同様にＩｎも選択的に取り込まれる。ここで、ＩｎはＡｌＧａＡｓに取り込まれたときに、そのバンドギャップを低下させる方向にバンドギャップを変化させるため、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４の｛１１１｝Ｂ面６近傍の部分において、Ａｌの組成比が増加することでバンドギャップが増加するという現象が抑制されることになる。したがって、このＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４の成長時に、Ｉｎ原料の供給量を制御することによって、ほぼ均一なバンドギャップを得ることが可能となる。
【００４７】
この一実施形態においては、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４において、｛１１１｝Ｂ面６近傍の部分のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差が、例えば１００ｍｅＶ未満、好適には５０ｍｅＶ以下、より好適には２０ｍｅＶ以下となるようにこのＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４中にＩｎが取り込まれるように、その成長時に、ＡｌＧａＡｓの成長に用いられる第１の原料に対するＩｎを含む第２の原料の混入量、すなわち、ＴＭＡ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3 に対するＴＭＩｎの混入量（ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＡｓＨ3 およびＴＭＩｎの供給比）が制御される。具体的には、このＳＤＨ構造の半導体レーザの発光波長が７８０ｎｍ帯である場合、このＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４において、｛１１１｝Ｂ面６の近傍の部分のバンドギャップと中央部のバンドギャップとの差を１００ｍｅＶ未満、５０ｍｅＶ以下、２０ｍｅＶ以下とするためには、このＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４の成長時に、全混晶（ＡｌＧａＩｎＡｓ）に占めるＩｎの比率がそれぞれ約６％未満、約３％未満、約１％未満となるように、ＴＭＡ、ＴＭＧおよびＡｓＨ3 に対するＴＭＩｎの混入量が制御される。これにより、図４Ｂに示すように、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４においては、｛１１１｝Ｂ面６近傍の部分におけるバンドギャップと中央部のバンドギャップとが実質的にほぼ同一となり、その面内の全域でほぼ均一なバンドギャップが得られている。
【００４８】
ｐ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層５まで成長させた後は、図５に示すように、電流ブロック層７となるｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ｃをＭＯＣＶＤ法により順次成長させる。この場合、リッジ１ａの頂上部上のストライプ部に出現した｛１１１｝Ｂ面６上では成長が起きないため、この電流ブロック層７はストライプ部の両側の部分に選択的に形成される。このとき、この電流ブロック層７によってストライプ部のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４の側面が覆われるように、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ａ、ｎ型ＡｌＧａＡｓ層７ｂおよびｐ型ＡｌＧａＡｓ層７ｃの膜厚が制御される。
【００４９】
次に、図６に示すように、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層８をＭＯＣＶＤ法により成長させる。このとき、このｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層８は、その成長の初期の段階では｛１１１｝Ｂ面６上には成長しないが、他の結晶面による成長が進行することにより全面に成長するようになる。引き続き、このｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層８上にｎ型ＧａＡｓキャップ層９をＭＯＣＶＤ法により成長させる。
【００５０】
ここで、ｐ型ＧａＡｓバッファ層２の成長からｎ型ＧａＡｓキャップ層９の成長までのプロセスは、供給する原料ガスを切り換えることによって一度の結晶成長により行われる。
【００５１】
次に、図１に示すように、真空蒸着法またはスパッタリング法により、ｎ型ＧａＡｓキャップ層９上にＡｕＧｅ／Ｎｉ電極のようなｎ側電極１０を形成すると共に、ｐ型ＧａＡｓ基板１の裏面にＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｐ側電極１１１を形成する。
【００５２】
以上により、目的とするＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザが製造される。
【００５３】
ここで、図７Ａに、この一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおける動作電流−光出力特性の温度依存性を示す。また、比較のため、図７Ｂに従来技術によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおける動作電流−光出力特性の温度依存性を示す。図７Ａおよび図７Ｂにおいて、横軸は動作電流（ｍＡ）、縦軸は光出力（ｍＷ）を示し、グラフａ〜ｅは、それぞれ動作温度を２０℃、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃としたときの動作電流−光出力特性のグラフを示す。
【００５４】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層を用いて構成された、この一実施形態によるＳＤＨ構造の半導体レーザの方が、Ｉｎを含まない通常のＡｌＧａＡｓ活性層を用いて構成された従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザよりも、各動作温度において低い動作電流でレーザ発振することがわかる。また、両者の特性温度を比較すると、従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの特性温度は８０Ｋ程度であるのに対して、この一実施形態によるＳＤＨ構造の半導体レーザの場合は、１１０Ｋ程度の高い特性温度が得られることが分かる。以上は、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４において、Ｉｎの混入効果によって｛１１１｝Ｂ面６の近傍の部分におけるバンドギャップの増加が抑制されたことにより、注入キャリアのＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４から電流ブロック層７へのオーバーフローが低減され、リーク電流が低減されたことによって得られた効果である。
【００５５】
以上のように、この一実施形態によれば、活性層として、ＡｌＧａＡｓに所定量のＩｎが混入されたＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４を用いていることにより、言い換えれば、活性層を形成する際に、ＡｌＧａＡｓの成長に用いられる第１の原料（ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＡｓＨ3 ）に、Ｉｎを含む第２の原料（ＴＭＩｎ）を混入して成長を行うようにしていることにより、｛１１１｝Ｂ面６を側面に持つ、リッジ１ａの頂上部上のＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４において、｛１１１｝Ｂ面６の近傍の部分のバンドギャップが中央部に比べて増加することを抑えることができ、このＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４のバンドギャップを、その面内の全域でほぼ均一にすることができる。これにより、このＩｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層４からその両側の電流ブロック層７への注入キャリアのオーバーフローが抑制され、リーク電流が低減されるので、従来に比べて、発振しきい値電流が低く、かつ、特性温度が高い半導体レーザを得ることができる。
【００５６】
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。
【００５７】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値、材料、構造などはあくまで例にすぎず、これに限定されるものではない。具体的には、例えば、上述の一実施形態において、基板やレーザ構造を構成する各半導体層の導電型を反対にしてもよい。また、例えば、活性層として、多重量子井戸構造を有するものを用いてもよい。
【００５８】
また、上述の一実施形態においては、レーザ構造を構成する各半導体層のうち、活性層の形成時に、この発明による化合物半導体層の成長方法を適用し、ＡｌＧａＡｓにＩｎを混入するような成長を行うようにしているが、これと同様な成長方法は、活性層以外の層を形成するときに用いることも可能である。なお、クラッド層など厚い層を形成するときに、この発明による化合物半導体層の成長方法を用いる場合は、成長層の厚さが、その臨界膜厚を越えないように成長層にＩｎが取り込まれるように、Ｉｎ原料の供給量を選定する必要がある。
【００５９】
また、上述の一実施形態においては、ＳＤＨ構造の半導体レーザを例に、凸部パターンが形成された半導体基板上にＡｌＧａＡｓの成長を行う際に、この発明による化合物半導体層の成長方法を適用した場合について説明したが、この発明による化合物半導体層の成長方法は、凹部パターンが形成された半導体基板上に、その凹部を埋め込むようにＡｌＧａＡｓの成長を行う際にも同様に適用することが可能である。また、例えば、（１００）面方位のＧａＡｓ基板の上に、［０１１］方向に延びるストライプ状の開口を有する絶縁膜からなる成長マスクを用いてＡｌＧａＡｓのような混晶半導体を選択成長する際にも、同様に成長層に｛１１１｝Ｂ面が出現するため、この発明による化合物半導体層の成長方法を適用することが可能である。
【００６０】
また、上述の一実施形態は、成長層に｛１１１｝Ｂ面が出現する場合の例であるが、成長層に｛１１１｝Ｂ面以外の結晶面、例えば｛１１１｝Ａ面や｛１００｝面などが出現する場合に、上述の一実施形態において活性層を形成するときと同様に、ＡｌＧａＡｓにＩｎを混入するようにした成長を行っても、ほぼ均一なバンドギャップを有する成長層を得ることができる。
【００６１】
また、この発明は、ＡｌＧａＡｓ以外にも、例えば、ＧａＩｎＰを構造基板上に成長したり、半導体基板上に成長マスクを用いて選択成長する場合に適用することも可能である。すなわち、例えば、上述の一実施形態におけると同様なリッジ構造が形成された（１００）面方位のＧａＡｓ基板上に、通常の方法によりＧａＩｎＰの成長を行った場合、その成長層に｛１１１｝Ｂ面が出現する。このとき、ＧａおよびＩｎのマイグレーション長が異なることに起因して、その成長時に｛１１１｝Ｂ面近傍の部分においてＩｎが選択的に取り込まれる結果、得られる成長層の｛１１１｝Ｂ面近傍の部分のバンドギャップが中央部に比べて減少する。そこで、このＧａＩｎＰの成長時に、ＧａＩｎＰの成長に用いられる原料（例えば、ＴＭＧ、ＴＭＩｎおよびフォスフィン（ＰＨ3 ））に、Ａｌを含む原料（例えばＴＭＡ）を混入して成長を行うようにする。この場合、Ａｌは、Ｉｎとほぼ等しいマイグレーション長を有し、かつ、ＧａＩｎＰに取り込まれたときに、バンドギャップが増加する方向にバンドギャップを変化させるため、成長層の｛１１１｝Ｂ面近傍の部分におけるバンドギャップの減少が抑制され、面内の全域でほぼ均一なバンドギャップを有する成長層を得ることができる。
【００６２】
また、この発明は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長を行う場合およびＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ以外に、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体およびＩＶ−ＩＶ族化合物半導体の成長を行う場合、ならびに、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体およびＩＶ−ＩＶ族化合物半導体を用いた半導体レーザに適用することも可能である。また、この発明による化合物半導体層の成長方法は、半導体レーザ以外の半導体装置を製造する際に適用することも可能である。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による化合物半導体層の成長方法によれば、混晶半導体の成長時に、混晶半導体の成長に用いられる第１の原料に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を含む第２の原料を混入して成長を行うようにしていることにより、閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体を構造基板上に成長したり選択成長する場合に、ほぼ均一なバンドギャップを有する成長層を得ることができる。
【００６４】
この発明による半導体レーザによれば、少なくとも活性層は、第１の元素とこの第１の元素よりもマイグレーション長の小さい第２の元素とを含む閃亜鉛鉱型結晶構造の混晶半導体に、第１の元素よりマイグレーション長が小さく、かつ、混晶半導体に取り込まれたときに混晶半導体のバンドギャップを変化させる第３の元素を混入したものからなることにより、｛１１１｝Ｂ面が出現した状態で成長する活性層のバンドギャップの均一化を図ることができる。これにより、例えば、活性層の｛１１１｝Ｂ面近傍の部分におけるバンドギャップの増加を抑制することが可能となるため、活性層から電流ブロック層への注入キャリアのオーバーフローが抑制され、発振しきい値の低減および特性温度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザを示す断面図である。
【図２】  この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】  この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】  この発明の一実施形態によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造時における、リッジの頂上部上の活性層の成長過程を示す断面図およびリッジ頂上部上の活性層のバンドギャップを示す略線図である。
【図５】  この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】  この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】  この発明の一実施形態によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおける動作電流−光出力特性の温度依存性を示すグラフ、ならびに、従来技術によるＡｌＧａＡｓ系のＳＤＨ構造の半導体レーザにおける動作電流−光出力特性の温度依存性を示すグラフである。
【図８】  従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】  従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】  従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】  従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】  従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】  従来技術によるＳＤＨ構造の半導体レーザの製造時における、リッジの頂上部上の活性層の成長過程を示す断面図およびリッジ頂上部上の活性層のバンドギャップを示す略線図である。
【符号の説明】
１・・・ｐ型ＧａＡｓ基板、３・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、４・・・Ｉｎ混入ＡｌＧａＡｓ活性層、５，８・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層、６・・・｛１１１｝Ｂ面、７・・・電流ブロック層、７ａ，７ｃ・・・ｐ型ＡｌＧａＡｓ層、７ｂ・・・ｎ型ＡｌＧａＡｓ層、９・・・ｎ型ＧａＡｓキャップ層、１０・・・ｎ側電極、１１・・・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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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