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JP3439168B2 - Semiconductor laser - Google Patents

Semiconductor laser

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JP3439168B2
JP3439168B2 JP2000008692A JP2000008692A JP3439168B2 JP 3439168 B2 JP3439168 B2 JP 3439168B2 JP 2000008692 A JP2000008692 A JP 2000008692A JP 2000008692 A JP2000008692 A JP 2000008692A JP 3439168 B2 JP3439168 B2 JP 3439168B2
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JP
Japan
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layer
current blocking
semiconductor laser
current
blocking layer
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JP2000008692A
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伸彦 林
潔 太田
隆司 狩野
康彦 野村
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物系の半導体レ
ーザに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nitride semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高密度・大容量の光ディスクシス
テムに用いられる記録或いは再生用の光源として、窒化
物系半導体レーザの研究開発が行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, research and development of nitride semiconductor lasers have been carried out as a recording or reproducing light source used in high density and large capacity optical disk systems.

【0003】この窒化物系の半導体レーザにおいても、
光ディスクシステムの光源として使用するためには、赤
外光や赤色光を出射する半導体レーザと同様に横モード
制御が必要であり、この横モード制御に適した屈折率導
波型の半導体レーザが提案されている。
Also in this nitride semiconductor laser,
In order to use it as a light source for an optical disk system, transverse mode control is required as with a semiconductor laser that emits infrared light or red light. We propose a refractive index waveguide type semiconductor laser suitable for this transverse mode control. Has been done.

【0004】窒化物系の半導体レーザにおいて、屈折率
導波構造を実現するためには、活性層に流れる電流を狭
窄する電流ブロック層を、例えば、AlNの混晶比(以
下、Al組成という)がクラッド層のAl組成よりも大
きい実屈折率ガイド構造か、電流ブロック層のバンドギ
ャップが活性層のバンドギャップよりも小さいロスガイ
ド構造の2通りの方法が考えられる。
In order to realize a refractive index guiding structure in a nitride semiconductor laser, a current blocking layer for confining a current flowing in an active layer is formed of, for example, a mixed crystal ratio of AlN (hereinafter referred to as Al composition). There are two possible methods: a real refractive index guide structure having a larger Al composition than that of the cladding layer, or a loss guide structure having a bandgap of the current blocking layer smaller than that of the active layer.

【0005】しかしながら、ロスガイド構造の半導体レ
ーザを構成するために、活性層よりもInNの混晶比
(以下、In組成という)の大きいInGaNを電流を
十分にブロック出来、且つ光を十分に吸収出来るだけの
厚み(例えば0.5μm程度以上)に成長させて電流ブ
ロック層を形成すると、電流ブロック層は臨界膜厚を超
えるため、成長層の結晶性が著しく低下するという問題
がある。
However, in order to construct a semiconductor laser having a loss guide structure, InGaN having a larger InN mixed crystal ratio (hereinafter referred to as In composition) than the active layer can sufficiently block current and sufficiently absorb light. When the current blocking layer is formed by growing it to the maximum thickness (for example, about 0.5 μm or more), the current blocking layer exceeds the critical film thickness, so that there is a problem that the crystallinity of the grown layer is significantly reduced.

【0006】また、実屈折率ガイド構造を構成するため
に、クラッド層よりもAl組成の大きいAlGaNを電
流を十分にブロック出来、且つ光を十分に閉じ込めるだ
けの厚み(例えば0.5μm程度以上)に成長させて電
流ブロック層を形成した場合においても、Alを含有す
るクラッド層と電流ブロック層とは脆くなり、クラック
が発生し、成長層の結晶性が著しく低下するという問題
がある。
Further, in order to form a real refractive index guide structure, AlGaN having a larger Al composition than the cladding layer can sufficiently block the current and sufficiently confine the light (for example, about 0.5 μm or more). Even when the current blocking layer is formed by growing the Al layer, the cladding layer containing Al and the current blocking layer become brittle, cracks occur, and the crystallinity of the grown layer is significantly reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
欠点に鑑み為されたものであり、Al組成やIn組成等
が大きい電流ブロック層を、結晶性が低下することを抑
えて、電流を十分にブロック出来るだけの厚みに形成す
ることが可能な半導体レーザを提供することを目的とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional example. In the current blocking layer having a large Al composition, In composition, etc. It is an object of the present invention to provide a semiconductor laser that can be formed to a thickness that can sufficiently block the.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ
は、窒化物系の半導体材料からなる活性層を有する半導
体レーザであって、前記活性層に流れる電流を狭窄する
電流ブロック層が複数の層からなる超格子構造であるこ
とを特徴とする。
A semiconductor laser according to the present invention is a semiconductor laser having an active layer made of a nitride-based semiconductor material, and a plurality of current blocking layers for confining a current flowing through the active layer. Is a superlattice structure consisting of

【0009】このような構成の半導体レーザでは、電流
ブロック層を構成する超格子構造の個々の層の層厚が小
さくなるため、クラッド層等の下地となる層と電流ブロ
ック層との間の歪みは緩和される。
In the semiconductor laser having such a structure, the layer thickness of each layer of the superlattice structure forming the current blocking layer becomes small, so that the strain between the underlying layer such as the cladding layer and the current blocking layer is reduced. Is alleviated.

【0010】更に、本発明の半導体レーザは、前記電流
ブロック層がAlXGa1-XN(但し、0≦X≦1)から
なり、上記Xの値が異なる複数の層からなる超格子構造
であることを特徴とする。
Further, in the semiconductor laser of the present invention, the current blocking layer is made of Al X Ga 1 -X N (where 0 ≦ X ≦ 1), and the superlattice structure is made up of a plurality of layers having different X values. Is characterized in that.

【0011】この場合、電流ブロック層全体における平
均的なAl組成を大きくしたり、或いは電流ブロック層
の層厚を大きくしても、電流ブロック層の結晶性の低下
は抑えられる。このため、例えば、クラッド層よりもA
l組成を一層大きくすることが出来、導波路内への光閉
じ込め効果に優れた実屈折率構造の半導体レーザを実現
できる。
In this case, even if the average Al composition in the entire current blocking layer is increased or the layer thickness of the current blocking layer is increased, the decrease in crystallinity of the current blocking layer can be suppressed. Therefore, for example, A
The l composition can be further increased, and a semiconductor laser having a real refractive index structure excellent in the effect of confining light in the waveguide can be realized.

【0012】例えば、前記電流ブロック層がGaNから
なる第1層と、AlGaNからなる第2層とが交互に繰
り返し積層されている超格子構造である場合、Alを含
有する第2層は個々の層の層厚が小さくてよいため、電
流ブロック層とクラッド層等の下地となる層との間の熱
膨張係数の差に基づく歪みは緩和される。
For example, when the current blocking layer has a superlattice structure in which first layers made of GaN and second layers made of AlGaN are alternately and repeatedly laminated, the second layers containing Al are individually formed. Since the layer thickness may be small, the strain due to the difference in thermal expansion coefficient between the current blocking layer and the underlying layer such as the cladding layer is relaxed.

【0013】尚、この場合、第2層は、Alの組成比が
0.5以下の場合、層厚は200〜500Å程度する必
要があり、Alの組成比が0.75以下の場合、層厚は
100〜200Å程度にする必要があり、Alの組成比
が1以下の場合、層厚は10〜100Å程度にする必要
がある。また、第1層は、第2層の厚み、Al組成比に
関係なく、10〜1000Å程度にすることが可能であ
るが、第2層の厚みと同程度であるのが好ましい。
In this case, when the Al composition ratio is 0.5 or less, the second layer needs to have a layer thickness of about 200 to 500 Å, and when the Al composition ratio is 0.75 or less, The thickness needs to be about 100 to 200Å, and when the Al composition ratio is 1 or less, the layer thickness needs to be about 10 to 100Å. The first layer can have a thickness of about 10 to 1000 Å regardless of the thickness of the second layer and the Al composition ratio, but the thickness is preferably the same as that of the second layer.

【0014】また、前記電流ブロック層がAlGaNか
らなる第1層と、該第1層よりもAl組成が大きいAl
GaNからなる第2層とが交互に繰り返し積層されてい
る超格子構造である場合、Al組成が大きい第2層は個
々の層の層厚が小さくてよいため、電流ブロック層とク
ラッド層等の下地となる層との間の熱膨張係数の差に基
づく歪みは緩和される。
Further, the current blocking layer is a first layer made of AlGaN, and Al having a larger Al composition than the first layer.
In the case of a superlattice structure in which the second layer made of GaN is alternately and repeatedly laminated, the second layer having a large Al composition may have a small layer thickness of each layer, and thus the current blocking layer and the clad layer, etc. The strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion with the underlying layer is relaxed.

【0015】また、本発明は、上述の前記電流ブロック
層がAlXGa1-XNからなる半導体レーザにおいて、前
記電流ブロック層の超格子構造を構成する層のうち、A
l組成の大きい層の方が、Al組成の小さい層若しくは
Alを含有しない層よりもキャリア濃度が小さいことを
特徴とする。
Further, the present invention is a semiconductor laser in which the current blocking layer is made of Al X Ga 1 -X N, and in the layer constituting the superlattice structure of the current blocking layer, A
A layer having a large l composition has a smaller carrier concentration than a layer having a small Al composition or a layer not containing Al.

【0016】この場合、電流ブロック層内のバンド障壁
が高くなり、電流ブロック層での電流のブロック作用が
向上する。
In this case, the band barrier in the current blocking layer becomes high, and the current blocking action in the current blocking layer is improved.

【0017】また、本発明の半導体レーザは、前記電流
ブロック層がInYGa1-YN(但し、0≦Y≦1)から
なり、上記Yの値が異なる複数の層からなる超格子構造
であることを特徴とする。
In the semiconductor laser of the present invention, the current blocking layer is made of In Y Ga 1 -Y N (where 0 ≦ Y ≦ 1), and the superlattice structure is made up of a plurality of layers having different Y values. Is characterized in that.

【0018】この場合、電流ブロック層全体における平
均的なIn組成を大きくしたり、或いは電流ブロック層
の層厚を大きくしても、電流ブロック層の結晶性の低下
は抑えられる。このため、例えば、クラッド層よりもI
n組成を一層大きくすることが出来、電流ブロック層で
の光吸収に優れたロスガイド構造の半導体レーザを実現
できる。
In this case, even if the average In composition in the entire current block layer is increased or the layer thickness of the current block layer is increased, the decrease in crystallinity of the current block layer can be suppressed. Therefore, for example, I
The n composition can be further increased, and a semiconductor laser having a loss guide structure excellent in light absorption in the current blocking layer can be realized.

【0019】例えば、前記電流ブロック層がGaNから
なる第1層と、InGaNからなる第2層とが交互に繰
り返し積層されている超格子構造である場合、Inを含
有する第2層の個々の層の層厚が小さくてよいため、電
流ブロック層とクラッド層等の下地となる層との間の格
子定数の差に基づく歪みは緩和される。
For example, in the case where the current blocking layer has a superlattice structure in which first layers made of GaN and second layers made of InGaN are alternately and repeatedly laminated, each of the second layers containing In is Since the layer thickness may be small, the strain due to the difference in lattice constant between the current blocking layer and the underlying layer such as the cladding layer is relaxed.

【0020】尚、この場合、第2層は、Inの組成比が
0.4以下の場合、層厚は100〜300Å程度する必
要があり、Inの組成比が0.6以下の場合、層厚は1
0〜100Å程度にする必要がある。また、第1層は、
第2層の厚み、In組成比に関係なく、10〜1000
Å程度にすることが可能であるが、第2層の厚みと同程
度であるのが好ましい。
In this case, when the In composition ratio is 0.4 or less, the second layer needs to have a layer thickness of about 100 to 300 Å. When the In composition ratio is 0.6 or less, the second layer is a layer. Thickness is 1
It is necessary to set it to 0-100Å. Also, the first layer is
10 to 1000 regardless of the thickness of the second layer and the In composition ratio
It can be about Å, but is preferably about the same as the thickness of the second layer.

【0021】また、前記電流ブロック層がInGaNか
らなる第1層と、該第1層よりもIn組成が大きいIn
GaNからなる第2層とが交互に繰り返し積層されてい
る超格子構造である場合、In組成が大きい第2層の個
々の層の層厚が小さくてよいため、電流ブロック層とク
ラッド層等の下地となる層との間の格子定数の差に基づ
く歪みは緩和される。
Further, the current blocking layer is a first layer made of InGaN and In having a larger In composition than the first layer.
In the case of a superlattice structure in which the second layers made of GaN are alternately and repeatedly laminated, the layer thickness of each of the second layers having a large In composition may be small, so that the current blocking layer and the cladding layer, etc. The strain due to the difference in the lattice constant with the underlying layer is relaxed.

【0022】また、本発明は前記電流ブロック層がIn
YGa1-YNからなる半導体レーザにおいて、前記電流ブ
ロック層の超格子構造を構成する層のうち、In組成の
大きい層の方が、In組成の小さい層若しくはInを含
有しない層よりもキャリア濃度が大きいことを特徴とす
る。
In the present invention, the current blocking layer is In
In the semiconductor laser made of Y Ga 1 -Y N, among the layers forming the superlattice structure of the current blocking layer, the layer having a larger In composition is more carrier than the layer having a smaller In composition or a layer not containing In. It is characterized by high concentration.

【0023】この場合、電流ブロック層内のバンド障壁
が高くなり、電流ブロック層での電流の狭窄作用が向上
する。
In this case, the band barrier in the current blocking layer becomes high, and the current constriction action in the current blocking layer is improved.

【0024】また、本発明の半導体レーザは、窒化物系
の半導体材料からなる第1クラッド層、活性層、第2ク
ラッド層が順に形成され、前記活性層に対して前記第2
クラッド層側に該活性層に流れる電流を狭窄する電流ブ
ロック層が形成された半導体レーザにおいて、前記電流
ブロック層は第1電流ブロック層と第2電流ブロック層
とが順に形成された層であり、前記第1電流ブロック層
がi型の半導体層からなる超格子構造であることを特徴
とする。
Further, in the semiconductor laser of the present invention, a first clad layer, an active layer and a second clad layer made of a nitride semiconductor material are sequentially formed, and the second clad layer is formed on the active layer.
In a semiconductor laser in which a current block layer for confining a current flowing through the active layer is formed on the clad layer side, the current block layer is a layer in which a first current block layer and a second current block layer are sequentially formed, The first current blocking layer has a superlattice structure including an i-type semiconductor layer.

【0025】このような構成の半導体レーザでは、第1
電流ブロック層を構成する超格子構造の個々の層の層厚
が小さくなるため、第2クラッド層と電流ブロック層と
の間の歪みは緩和される。また、第2電流ブロック層と
第2クラッド層との間に高抵抗の第1電流ブロック層が
存在するため、順方向の電圧を印加した際、第2電流ブ
ロック層と第2クラッド層との間が空乏化され、素子容
量が低減し、その結果、光出力の立上り、立下りが速く
なる。
In the semiconductor laser having such a structure, the first
Since the layer thickness of each layer of the superlattice structure forming the current blocking layer is small, the strain between the second cladding layer and the current blocking layer is relaxed. Further, since the high-resistance first current blocking layer exists between the second current blocking layer and the second cladding layer, when a forward voltage is applied, the first current blocking layer and the second cladding layer are separated from each other. The space is depleted, the device capacitance is reduced, and as a result, the light output rises and falls quickly.

【0026】更に、本発明の半導体レーザは、前記第2
電流ブロック層が前記第2クラッド層とは異なる導電型
の半導体層を有する層であることを特徴とする。
Further, the semiconductor laser of the present invention comprises the second
The current blocking layer is a layer having a semiconductor layer of a conductivity type different from that of the second cladding layer.

【0027】この場合、上述の光出力の立上り、立下り
の速い半導体レーザにおいて、電流ブロック層での電流
をブロックする機能が高まる。
In this case, the function of blocking the current in the current blocking layer is enhanced in the semiconductor laser whose light output rises and falls quickly.

【0028】また、前記第2電流ブロック層が複数の層
からなる超格子構造であることを特徴とする。
Further, the second current blocking layer has a superlattice structure composed of a plurality of layers.

【0029】この場合、第2電流ブロック層全体におけ
る平均的なAl組成やIn組成を大きくしたり、或いは
電流ブロック層の層厚を大きくしても、第2電流ブロッ
ク層の結晶性の低下は抑えられる。このため、例えば、
第2クラッド層よりもAl組成を一層大きくすることに
より、導波路内への光閉じ込め効果に優れた実屈折率構
造の半導体レーザ、或いは第2クラッド層よりもIn組
成を一層大きくすることにより、電流ブロック層での光
吸収に優れたロスガイド構造の半導体レーザを実現出来
る。
In this case, even if the average Al composition or In composition in the entire second current block layer is increased or the layer thickness of the current block layer is increased, the crystallinity of the second current block layer is not deteriorated. It can be suppressed. So, for example,
By increasing the Al composition further than that of the second clad layer, the semiconductor laser having a real refractive index structure excellent in the effect of confining light in the waveguide, or by increasing the In composition further than that of the second clad layer, It is possible to realize a semiconductor laser with a loss guide structure that is excellent in light absorption in the current blocking layer.

【0030】また、本発明の半導体レーザでは、前記第
1電流ブロック層には、Zn、Be、Ca及びCのうち
の少なくとも1つがドープされていることを特徴とす
る。
The semiconductor laser of the present invention is characterized in that the first current blocking layer is doped with at least one of Zn, Be, Ca and C.

【0031】この場合、第1電流ブロック層は、1.5
Ω・cm以上の十分な高抵抗の層となる。
In this case, the first current blocking layer is 1.5
The layer has a sufficiently high resistance of Ω · cm or more.

【0032】また、本発明の半導体レーザでは、前記第
1電流ブロック層は、i型のGaNあるいはi型のIn
GaNからなる第1層と、該第1層よりもIn組成が大
きいi型のInGaNからなる第2層とが交互に繰り返
し積層されている超格子構造であることを特徴とする。
In the semiconductor laser of the present invention, the first current blocking layer is i-type GaN or i-type In.
The superlattice structure is characterized in that a first layer made of GaN and a second layer made of i-type InGaN having a larger In composition than the first layer are alternately and repeatedly laminated.

【0033】この場合、Inを含有しバンドギャップが
小さい電流ブロック層を有する半導体レーザにおいて
も、十分に素子容量を低減することが出来、その結果、
電流ブロック効果を高め、また光出力の立上り、立下り
を速めることが出来る。
In this case, the device capacitance can be sufficiently reduced even in the semiconductor laser having a current block layer containing In and having a small band gap, and as a result,
The current blocking effect can be enhanced and the rise and fall of the optical output can be accelerated.

【0034】更に、本発明の半導体レーザでは、前記第
1層が前記第2クラッド層に接していることを特徴とす
る。
Further, the semiconductor laser of the present invention is characterized in that the first layer is in contact with the second cladding layer.

【0035】これにより、バンドギャップの大きい第1
層が第2クラッド層に接するため、第2クラッド層から
電流ブロック層に向けてバンドギャップを段階的に小さ
くすることが出来る。これにより、光出力の立上り、立
下りは一層速くなる。
As a result, the first band gap has a large value.
Since the layer is in contact with the second cladding layer, the band gap can be gradually reduced from the second cladding layer toward the current blocking layer. As a result, the rise and fall of the light output becomes even faster.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

【0037】図1は本発明の実施の形態である第1実施
例の半導体レーザの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser according to the first embodiment, which is an embodiment of the present invention.

【0038】この第1実施例の半導体レーザは、リッジ
導波型の半導体レーザであり、サファイア基板1のc面
上に、MOCVD法により、アンドープのi−Al0.5
Ga0 .5Nからなる厚さ300Åのバッファ層2、アン
ドープのi−GaNからなる厚さ2μmのi−GaN層
3、Siドープのn−GaNからなる厚さ3μmのn−
GaN層4、Siドープのn−In0.1Ga0.9Nからな
る厚さ0.1μmのn−クラック防止層5、Siドープ
のn−Al0.10Ga0.90Nからなる厚さ0.7μmのn
−クラッド層6、Siドープのn−InGaNからなる
多重量子井戸構造の活性層7、Mgドープのp−Al
0.10Ga0.90Nからなる厚さ0.7μmのp−クラッド
層8、Mgドープのp−GaNからなる厚さ0.2μm
のp−キャップ層9が順に積層された半導体ウエハによ
り構成されている。
The semiconductor laser of the first embodiment is a ridge waveguide type semiconductor laser, and is undoped i-Al 0.5 on the c-plane of the sapphire substrate 1 by MOCVD.
Ga 0 .5 thickness 300Å consisting of N buffer layer 2, a thickness of 3μm consisting n-GaN of the i-GaN layer 3, Si-doped thick 2μm of undoped i-GaN n-
GaN layer 4, Si-doped n-In 0.1 Ga 0.9 N with a thickness of 0.1 μm n-crack preventive layer 5, Si-doped n-Al 0.10 Ga 0.90 N with a thickness of 0.7 μm
-Cladding layer 6, active layer 7 having a multiple quantum well structure made of Si-doped n-InGaN, Mg-doped p-Al
0.7 μm thick p-cladding layer 8 made of 0.10 Ga 0.90 N, 0.2 μm thick made of Mg-doped p-GaN
The p-cap layer 9 is formed of a semiconductor wafer in which the p-cap layer 9 is sequentially stacked.

【0039】尚、活性層7は、GaNからなる厚さ0.
1μmの一対の光ガイド層の間に、In0.03Ga0.97
からなる厚さ60Åの障壁層とIn0.13Ga0.87Nから
なる厚さ30Åの井戸層とが交互に形成された多重量子
井戸構造である。
The active layer 7 is made of GaN and has a thickness of 0.
In 0.03 Ga 0.97 N between a pair of 1 μm light guide layers
This is a multiple quantum well structure in which a 60 Å thick barrier layer made of In and a 30 Å well layer made of In 0.13 Ga 0.87 N are alternately formed.

【0040】上記半導体ウエハには、反応性イオンエッ
チング又は反応性イオンビームエッチングによりp−ク
ラッド層8の所定の深さまで除去されてストライプ状の
リッジ部10が形成され、同様のエッチングによりn−
GaN層4の所定の深さまで除去されて電極形成面11
が形成されている。尚、p−クラッド層8のリッジ部1
0以外の平坦部の厚みは横モード制御を行うために、
0.05〜0.4μmであるのが好ましい。
On the semiconductor wafer, a striped ridge portion 10 is formed by removing the p-cladding layer 8 to a predetermined depth by reactive ion etching or reactive ion beam etching, and n- is formed by the same etching.
The GaN layer 4 is removed to a predetermined depth and the electrode forming surface 11
Are formed. The ridge portion 1 of the p-clad layer 8
Since the thickness of the flat portion other than 0 is used for the transverse mode control,
It is preferably 0.05 to 0.4 μm.

【0041】また、p−クラッド層8上のエッチング除
去部には、後述する超格子構造の厚さ0.5μmの電流
ブロック層12が形成されており、p−キャップ層9上
及び電流ブロック層12上には、Mgドープのp−Ga
Nからなる厚さ0.2μmのp−コンタクト層13が形
成されている。また、p−コンタクト層13の上面には
p−電極14が形成され、n−クラッド層4の電極形成
面11にはn−電極15が形成されている。
Further, a current blocking layer 12 having a superlattice structure and having a thickness of 0.5 μm, which will be described later, is formed in the etching-removed portion on the p-clad layer 8, and is formed on the p-cap layer 9 and the current blocking layer. On top of 12, is Mg-doped p-Ga.
A p-contact layer 13 made of N and having a thickness of 0.2 μm is formed. A p-electrode 14 is formed on the upper surface of the p-contact layer 13, and an n-electrode 15 is formed on the electrode formation surface 11 of the n-clad layer 4.

【0042】電流ブロック層12は、図2に示すよう
に、Siドープのn−GaNからなる厚さ250Åの第
1層12aと、アンドープのi−Al0.30Ga0.70N或
いはSiが少量ドープされたn−Al0.30Ga0.70Nか
らなる厚さ250Åの第2層12bとが交互に10層づ
つ形成された超格子構造である。
As shown in FIG. 2, the current blocking layer 12 is composed of a first layer 12a of Si-doped n-GaN having a thickness of 250 Å and a small amount of undoped i-Al 0.30 Ga 0.70 N or Si. This is a superlattice structure in which ten layers each of which is made of n-Al 0.30 Ga 0.70 N and the second layer 12 b having a thickness of 250 Å are formed alternately.

【0043】尚、第1層12aのSiドープのキャリア
濃度は3×1018cm-3である。また、第2層12bが
Siがドープされた層である場合、Siのドープのキャ
リア濃度は第1層12aよりも少ない1×1017cm-3
ある。
The Si-doped carrier concentration of the first layer 12a is 3 × 10 18 cm -3 . When the second layer 12b is a Si-doped layer, the Si-doped carrier concentration is 1 × 10 17 cm −3, which is lower than that of the first layer 12a.
is there.

【0044】上述のような第1実施例の半導体レーザで
は、電流ブロック層12がAlを含有しない第1層12
aとAlを含有する第2層12bとが交互に繰り返し積
層された超格子構造であり、Al組成を含有する第2層
12bは個々の層厚が小さいため、p−クラッド層8と
の熱膨張係数の差に基づく歪みは緩和される。このた
め、電流ブロック層12は、単層で形成された場合と比
べて、結晶性を低下させること無く、Al組成を大きく
し、且つ厚みを大きくすることが出来る。
In the semiconductor laser of the first embodiment as described above, the current blocking layer 12 does not contain Al.
It has a superlattice structure in which a and a second layer 12b containing Al are alternately and repeatedly laminated. Since the second layer 12b containing Al composition has a small individual layer thickness, the second layer 12b containing a The strain due to the difference in expansion coefficient is relaxed. Therefore, as compared with the case where the current blocking layer 12 is formed of a single layer, the Al composition and the thickness can be increased without lowering the crystallinity.

【0045】また、電流ブロック層12は、Alを含有
しない第1層12aはキャリア濃度が大きく、Alを含
有する第2層12bはキャリア濃度が小さいため、電流
ブロック層12内のバンド障壁は図3に示すように高く
なり、電流ブロック効果が向上する。
In the current blocking layer 12, the first layer 12a containing no Al has a high carrier concentration, and the second layer 12b containing Al has a low carrier concentration. As shown in 3, the current blocking effect is improved and the current blocking effect is improved.

【0046】また、第1実施例の他の例として、電流ブ
ロック層12を、Siドープのn−Al0.05Ga0.95
からなる厚さ250Åの第1層12aと、アンドープの
i−Al0.25Ga0.75N或いはSiが少量ドープされた
n−Al0.25Ga0.75Nからなる厚さ250Åの第2層
12bとが交互に10層づつ形成された超格子構造とし
ても良い。
As another example of the first embodiment, the current blocking layer 12 is made of Si-doped n-Al 0.05 Ga 0.95 N.
The first layer 12a having a thickness of 250 Å and the second layer 12b having a thickness of 250 Å made of undoped i-Al 0.25 Ga 0.75 N or n-Al 0.25 Ga 0.75 N lightly doped with Si are alternately formed. A superlattice structure in which layers are formed may be used.

【0047】これは、Al組成が小さい第1層12aと
Al組成が大きい第2層12bとの超格子構造により電
流ブロック層12を構成した例であり、この場合におい
ても、Al組成が大きい第2層12bは個々の層厚が小
さいため、p−クラッド層8との熱膨張係数の差に基づ
く歪みは緩和される。このため、電流ブロック層12
は、単層で形成された場合と比べて、結晶性を低下させ
ること無く、Al組成を大きくし、且つ厚みを大きくす
ることが出来る。
This is an example in which the current blocking layer 12 is formed by the superlattice structure of the first layer 12a having a small Al composition and the second layer 12b having a large Al composition. Since the individual thicknesses of the two layers 12b are small, the strain due to the difference in thermal expansion coefficient from the p-cladding layer 8 is relaxed. Therefore, the current blocking layer 12
Can increase the Al composition and the thickness without lowering the crystallinity as compared with the case of forming a single layer.

【0048】また、電流ブロック層12は、Al組成が
小さい第1層12aはキャリア濃度が大きく、Al組成
が大きい第2層12bはキャリア濃度が小さいため、電
流ブロック層12内のバンド障壁は図3に示すように高
くなり、電流ブロック効果が向上する。
In the current blocking layer 12, the first layer 12a having a small Al composition has a large carrier concentration, and the second layer 12b having a large Al composition has a small carrier concentration. As shown in 3, the current blocking effect is improved and the current blocking effect is improved.

【0049】以上のように、この第1実施例の半導体レ
ーザは、電流ブロック層12を、結晶性を低下させるこ
と無く、Al組成を大きくし、且つ厚みを大きくするこ
とが出来、導波路内に光が十分に閉じ込められ、しかも
電流ブロック効果が向上するため、発光効率の良い実屈
折率ガイド構造の半導体レーザとなる。
As described above, in the semiconductor laser of the first embodiment, the Al composition and the thickness of the current block layer 12 can be increased and the thickness can be increased without deteriorating the crystallinity. Since a sufficient amount of light is confined therein and the current blocking effect is improved, a semiconductor laser having a real refractive index guide structure with good emission efficiency is obtained.

【0050】また、本発明の第2実施例の半導体レーザ
として、上記第1実施例の電流ブロック層12に代え
て、電流ブロック層12を、図4に示すように、アンド
ープのi−GaN或いはSiが少量ドープされたn−G
aNからなる厚さ250Åの第1層12cと、Siドー
プのn−In0.3Ga0.7Nからなる厚さ250Åの第2
層12dとが交互に10層づつ形成された超格子構造と
しても良い。
Further, as the semiconductor laser of the second embodiment of the present invention, instead of the current blocking layer 12 of the first embodiment, the current blocking layer 12 is an undoped i-GaN or, as shown in FIG. N-G lightly doped with Si
A first layer 12c made of aN and having a thickness of 250 Å and a second layer 12c having a thickness of 250 Å and made of Si-doped n-In 0.3 Ga 0.7 N.
It may be a superlattice structure in which 10 layers are alternately formed with 12 layers.

【0051】尚、第2層12dのSiドープのキャリア
濃度は3×1018cm-3である。また、第1層12cが
Siがドープされた層である場合、Siドープのキャリ
ア濃度は第2層12dよりも少ない1×1017cm-3
ある。
The Si-doped carrier concentration of the second layer 12d is 3 × 10 18 cm -3 . When the first layer 12c is a Si-doped layer, the Si-doped carrier concentration is 1 × 10 17 cm −3, which is lower than that of the second layer 12d.

【0052】上述のような第2実施例の半導体レーザで
は、電流ブロック層12がInを含有しない第1層12
cとInを含有する第2層12dとが交互に繰り返し積
層された超格子構造であり、Inを含有する第2層12
dは個々の層厚が小さいため、p−クラッド層8との格
子定数の差に基づく歪みは緩和される。このため、電流
ブロック層12は、単層で形成された場合と比べて、結
晶性を低下させること無く、In組成を大きくし、且つ
厚みを大きくすることが出来る。
In the semiconductor laser of the second embodiment as described above, the current blocking layer 12 is the first layer 12 containing no In.
The second layer 12 containing In has a superlattice structure in which c and a second layer 12d containing In are alternately and repeatedly stacked.
Since the individual layer thickness of d is small, the strain due to the difference in lattice constant from the p-cladding layer 8 is relaxed. Therefore, the current blocking layer 12 can have a larger In composition and a larger thickness without lowering the crystallinity, as compared with the case where it is formed as a single layer.

【0053】また、電流ブロック層12は、Inを含有
しない第1層12cはキャリア濃度が小さく、Inを含
有する第2層12dはキャリア濃度が大きいため、電流
ブロック層12内のバンド障壁は図5に示すように高く
なり、電流ブロック効果が向上する。
In the current blocking layer 12, the first layer 12c containing no In has a small carrier concentration, and the second layer 12d containing In has a large carrier concentration. As shown in FIG. 5, it becomes higher and the current blocking effect is improved.

【0054】また、第2実施例の他の例として、電流ブ
ロック層12を、アンドープのi−In0.05Ga0.95
或いはSiが少量ドープされたn−In0.05Ga0.95
からなる厚さ250Åの第1層12cと、Siドープの
n−In0.25Ga0.75Nからなる厚さ250Åの第2層
12dとが交互に10層づつ形成された超格子構造とし
ても良い。
As another example of the second embodiment, the current blocking layer 12 is made of undoped i-In 0.05 Ga 0.95 N.
Alternatively, n-In 0.05 Ga 0.95 N lightly doped with Si
The superlattice structure may be formed by alternately forming 10 layers of the first layer 12c having a thickness of 250Å and the second layer 12d having a thickness of 250Å made of Si-doped n-In 0.25 Ga 0.75 N.

【0055】これは、In組成が小さい第1層12cと
In組成が大きい第2層12dとの超格子構造により電
流ブロック層12を構成した例であり、この場合におい
ても、In組成が大きい第2層12dは個々の層厚が小
さいため、p−クラッド層8との格子定数の差に基づく
歪みは緩和される。このため、電流ブロック層12は、
単層で形成された場合と比べて、結晶性を低下させるこ
と無く、In組成を大きくし、且つ厚みを大きくするこ
とが出来る。
This is an example in which the current blocking layer 12 is constituted by the superlattice structure of the first layer 12c having a small In composition and the second layer 12d having a large In composition. Since the individual thicknesses of the two layers 12d are small, the strain due to the difference in lattice constant from the p-cladding layer 8 is relaxed. Therefore, the current blocking layer 12 is
Compared with the case of forming a single layer, the In composition and the thickness can be increased without lowering the crystallinity.

【0056】また、電流ブロック層12は、In組成が
小さい第1層12cはキャリア濃度が小さく、In組成
が大きい第2層12dはキャリア濃度が大きいため、電
流ブロック層12内のバンド障壁は、図5に示すように
高くなり、電流ブロック効果が向上する。
In the current blocking layer 12, the first layer 12c having a small In composition has a small carrier concentration, and the second layer 12d having a large In composition has a large carrier concentration. Therefore, the band barrier in the current blocking layer 12 is As shown in FIG. 5, it becomes higher and the current blocking effect is improved.

【0057】以上のように、この第2実施例の半導体レ
ーザは、電流ブロック層12を、結晶性を低下させるこ
と無く、In組成を大きくし、且つ厚みを大きくするこ
とが出来、電流ブロック層12で光が十分に減衰され、
しかも電流ブロック効果が向上するため、発光効率の良
いロスガイド構造の半導体レーザとなる。
As described above, in the semiconductor laser of the second embodiment, the current composition of the current blocking layer 12 can be increased and the thickness thereof can be increased without deteriorating the crystallinity. At 12 the light is fully attenuated,
Moreover, since the current blocking effect is improved, the semiconductor laser has a loss guide structure with good light emission efficiency.

【0058】また、上述の第1、第2実施例では、本発
明をリッジ導波型の半導体レーザに用いた場合について
説明したが、本発明はそれ以外の構造、例えば、図6に
示すようなセルフアライン構造の半導体レーザにおいて
も、電流ブロック層を上述の実施例と同様に構成しても
よい。
Further, in the above-mentioned first and second embodiments, the case where the present invention is applied to the ridge waveguide type semiconductor laser has been described, but the present invention is not limited thereto, for example, as shown in FIG. In the self-aligned structure semiconductor laser, the current blocking layer may be configured in the same manner as in the above-described embodiments.

【0059】図6において、21はサファイア基板であ
り、サファイア基板21のc面上には、MOCVD法に
より、アンドープのi−Al0.5Ga0.5Nからなる厚さ
300Åのバッファ層22、厚さ2μmのアンドープの
i−GaN層23、厚さ3μmのSiドープのn−Ga
N層24、Siドープのn−In0.1Ga0.9Nからなる
厚さ0.1μmのクラック防止層25、Siドープのn
−Al0.1Ga0.9Nからなる厚さ0.7μmのn−クラ
ッド層26、Siドープのn−InGaNからなる多重
量子井戸構造の活性層27、Mgドープのp−Al0.1
Ga0.9Nからなる厚さ0.2μmの第1p−クラッド
層28、超格子構造の厚さ0.5μmの電流ブロック層
29、Mgドープのp−Al0.1Ga0.9Nからなる厚さ
0.5μmの第2p−クラッド層30、Mgドープのp
−GaNからなる厚さ0.2μmのp−コンタクト層3
1が順に積層された半導体ウエハが構成されている。
尚、電流ブロック層29は電流通路となる窓部35がエ
ッチングにより除去されている。また、この半導体ウエ
ハには、反応性イオンエッチング又は反応性イオンビー
ムエッチングによりn−GaN層24の所定の深さまで
除去されて電極形成面32が形成されている。p−コン
タクト層31の上面にはp−電極33が形成され、n−
クラッド層24の電極形成面32にはn−電極34が形
成されている。
In FIG. 6, reference numeral 21 is a sapphire substrate. On the c-plane of the sapphire substrate 21, a buffer layer 22 made of undoped i-Al 0.5 Ga 0.5 N and having a thickness of 300 Å and having a thickness of 2 μm is formed by MOCVD. Undoped i-GaN layer 23, 3 μm thick Si-doped n-Ga
N layer 24, Si-doped n-In 0.1 Ga 0.9 N crack preventing layer 25 with a thickness of 0.1 μm, Si-doped n
-Al 0.1 Ga 0.9 N 0.7 μm thick n-clad layer 26, Si-doped n-InGaN multiple quantum well structure active layer 27, Mg-doped p-Al 0.1
The first p-clad layer 28 having a thickness of 0.2 μm made of Ga 0.9 N, the current blocking layer 29 having a thickness of 0.5 μm having a superlattice structure, and the thickness of 0.5 μm made of p-Al 0.1 Ga 0.9 N doped with Mg. Second p-cladding layer 30, Mg-doped p
-0.2 μm thick p-contact layer 3 made of GaN
A semiconductor wafer is formed by laminating 1 in order.
Incidentally, the current blocking layer 29 has a window portion 35 serving as a current passage removed by etching. Further, on this semiconductor wafer, the electrode formation surface 32 is formed by removing the n-GaN layer 24 to a predetermined depth by reactive ion etching or reactive ion beam etching. A p-electrode 33 is formed on the upper surface of the p-contact layer 31, and n-
An n-electrode 34 is formed on the electrode forming surface 32 of the clad layer 24.

【0060】電流ブロック層29は、上述のリッジ導波
型の電流ブロック層12と同様の構成の超格子構造によ
り形成されており、発光効率の良い実屈折率ガイド構造
の半導体レーザ或いはロスガイド構造の半導体レーザと
なる。
The current block layer 29 is formed of a superlattice structure having the same structure as that of the ridge waveguide type current block layer 12 described above, and has a real refractive index guide structure of a semiconductor laser or a loss guide structure of good luminous efficiency. It becomes the semiconductor laser of.

【0061】尚、上述の実施例では、基板としてサファ
イア基板を用いたが、SiC、スピネル、GaN等の他
の材料で構成してもよい。
Although the sapphire substrate is used as the substrate in the above-mentioned embodiments, it may be made of other materials such as SiC, spinel, and GaN.

【0062】また、電流ブロック層の半導体材料として
も、V族元素としてPやAsを有するものでもよい。
Further, the semiconductor material of the current blocking layer may be one having P or As as a V group element.

【0063】また、電流ブロック層の超格子構造を構成
する層へのドーピング材料としても、Siに代えてGe
等の他の元素でも良い。また、Zn等をドーピングして
高抵抗の電流ブロック層を構成してもよい。
Further, as a doping material for the layer forming the superlattice structure of the current blocking layer, Ge is used instead of Si.
Other elements such as Alternatively, Zn or the like may be doped to form a high resistance current blocking layer.

【0064】次に、本発明の実施の形態である第3実施
例の半導体レーザについて説明する。
Next, a semiconductor laser according to the third embodiment, which is an embodiment of the present invention, will be described.

【0065】図7は第3実施例の半導体レーザの構成を
示す断面図であり、図1と同一部分には同一符号を付
し、その説明は割愛する。
FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the semiconductor laser of the third embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0066】この第3実施例の半導体レーザでは、電流
ブロック層12は、リッジ部10の両側面からp−クラ
ッド層8の上面に亘って形成されたi型の第1電流ブロ
ック層121と、該第1電流ブロック層121上に形成
されたn型の第2電流ブロック層122とからなる。
In the semiconductor laser of the third embodiment, the current blocking layer 12 includes the i-type first current blocking layer 121 formed from both side surfaces of the ridge portion 10 to the upper surface of the p-cladding layer 8. It is composed of an n-type second current block layer 122 formed on the first current block layer 121.

【0067】第1電流ブロック層121は、図8に示す
ように、不純物がドープされたi−GaNからなる厚さ
250Åの第1層121aと、不純物がドープされたi
−InGaNからなる厚さ250Åの第2層121bと
が交互に10層ずつ形成された高抵抗の超格子構造であ
る。第1層121a及び第2層121bにドープされる
不純物としては、Zn(亜鉛)、Be(ベリリウム)、
Ca(カルシウム)、及びC(炭素)のうちの少なくと
も1つが用いられ、この不純物のドープにより、第1層
121a及び第2層121bはi型の半導体層となり、
高抵抗の層となる。尚、p−クラッド層8には、第1層
121aが接している。
As shown in FIG. 8, the first current blocking layer 121 includes a first layer 121a made of i-GaN doped with impurities and having a thickness of 250 Å and an i-doped layer doped with impurities.
It is a high-resistance superlattice structure in which 10 layers of the second layers 121 b of InGaN having a thickness of 250 Å are alternately formed. The impurities doped into the first layer 121a and the second layer 121b include Zn (zinc), Be (beryllium),
At least one of Ca (calcium) and C (carbon) is used, and by doping this impurity, the first layer 121a and the second layer 121b become i-type semiconductor layers,
It becomes a high resistance layer. The first layer 121a is in contact with the p-clad layer 8.

【0068】また、第2電流ブロック層122は、図9
に示すように、アンドープのi−GaN或いはSiが少
量ドープされたn−GaNからなる厚さ250Åの第1
層122aと、Siドープのn−In0.3Ga0.7Nから
なる厚さ250Åの第2層122bとが交互に5層ずつ
形成された超格子構造である。尚、第2電流ブロック層
122上に、p−コンタクト層13が形成されている。
The second current blocking layer 122 has a structure as shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the first 250-Å-thick first layer composed of undoped i-GaN or n-GaN lightly doped with Si.
This is a superlattice structure in which five layers 122 a and second layers 122 b made of Si-doped n-In 0.3 Ga 0.7 N and having a thickness of 250 Å are alternately formed. The p-contact layer 13 is formed on the second current block layer 122.

【0069】このような第3実施例の半導体レーザで
は、電流ブロック層12を構成する第1電流ブロック層
121及び第2電流ブロック層122が夫々、厚みの薄
い層からなる超格子構造であるため、電流ブロック層1
2とp−クラッド層8との格子定数の差に基づいて発生
する歪みは緩和される。このため、第1電流ブロック層
121及び第2電流ブロック層122はInの組成比を
大きくすることが出来、しかも全体の膜厚を大きくする
ことが出来る。
In the semiconductor laser of the third embodiment, since the first current blocking layer 121 and the second current blocking layer 122 constituting the current blocking layer 12 each have a superlattice structure composed of thin layers. , Current blocking layer 1
The strain generated due to the difference in lattice constant between 2 and the p-cladding layer 8 is relaxed. Therefore, the composition ratio of In can be increased in the first current blocking layer 121 and the second current blocking layer 122, and the total film thickness can be increased.

【0070】また、p型のp−クラッド層8とn型の第
2電流ブロック層122との間に高抵抗の第1電流ブロ
ック層121が形成されているため、p−電極14とn
−電極15との間に順方向に電圧を印加した際、第2電
流ブロック層122とp−クラッド層8との間が十分に
空乏化され、素子容量が十分に低減される。このため、
電流ブロック層12で電流をブロックする機能が高まる
と共に、素子をパルス駆動した時の光出力の立上り、立
下りが速くなる。特に、第3実施例では、p−クラッド
層8と接する第1電流ブロック層121の第1層121
aがInを含まず、他の第2層121bよりもバンドギ
ャップの大きい層であるため、光出力の立上り、立下り
は一層速くなる。
Further, since the high-resistance first current blocking layer 121 is formed between the p-type p-cladding layer 8 and the n-type second current blocking layer 122, the p-electrode 14 and the n-type current blocking layer 121 are formed.
-When a voltage is applied in the forward direction to the -electrode 15, the space between the second current block layer 122 and the p-clad layer 8 is sufficiently depleted, and the device capacitance is sufficiently reduced. For this reason,
The function of blocking the current in the current blocking layer 12 is enhanced, and the rise and fall of the light output when the element is pulse-driven becomes faster. Particularly, in the third embodiment, the first layer 121 of the first current blocking layer 121 in contact with the p-clad layer 8 is formed.
Since a is a layer that does not contain In and has a bandgap larger than that of the other second layer 121b, the rise and fall of the light output becomes faster.

【0071】また、上述の第3実施例では、第1電流ブ
ロック層121の第1層121a、及び第2電流ブロッ
ク層122の第1層122aを、GaNにより形成した
が、第1層121a、122aのうちの少なくとも1層
をInを含有する層、例えば、In0.05Ga0.95Nによ
り形成してもよい。
In the third embodiment described above, the first layer 121a of the first current blocking layer 121 and the first layer 122a of the second current blocking layer 122 are made of GaN, but the first layer 121a, At least one layer of 122a may be formed of a layer containing In, for example, In 0.05 Ga 0.95 N.

【0072】このような構成においても、上述の第3実
施例と同様に、電流ブロック層12で電流をブロックす
る機能が高まると共に、素子をパルス駆動した時の光出
力の立上り、立下りが速くなる。特に、p−クラッド層
8と接する第1電流ブロック層121の第1層121a
が、他の第2層121bよりもInの組成比が小さく、
バンドギャップの大きい層である場合、光出力の立上
り、立下りは一層速くなる。
Also in such a structure, similarly to the third embodiment described above, the function of blocking the current by the current blocking layer 12 is enhanced, and the rise and fall of the light output when the element is pulse-driven is fast. Become. In particular, the first layer 121a of the first current blocking layer 121 that is in contact with the p-clad layer 8
However, the composition ratio of In is smaller than that of the other second layer 121b,
In the case of a layer having a large band gap, the rise and fall of the optical output will be faster.

【0073】以上のように、この第3実施例の半導体レ
ーザは、電流ブロック層12を、結晶性を低下させるこ
と無く、In組成を大きくし、且つ厚みを大きくするこ
とが出来、電流ブロック層12で光が十分に減衰され、
しかも電流ブロック効果が向上し、それに加え、素子容
量が小さくなるため、発光効率が良く、高速動作可能な
ロスガイド構造の半導体レーザとなる。
As described above, in the semiconductor laser of the third embodiment, the current composition of the current block layer 12 can be increased and the thickness thereof can be increased without deteriorating the crystallinity. At 12 the light is fully attenuated,
In addition, the current blocking effect is improved, and in addition, the device capacitance is reduced, so that the semiconductor laser has a loss guide structure with good light emission efficiency and high-speed operation.

【0074】また、上述の第3実施例では、本発明をリ
ッジ導波型の半導体レーザに用いた場合について説明し
たが、本発明はそれ以外の構造、例えば、図10に示す
ようなセルフアライン構造の半導体レーザにおいても、
電流ブロック層を上述の実施例と同様に構成してもよ
い。
Further, in the above-mentioned third embodiment, the case where the present invention is applied to the ridge waveguide type semiconductor laser has been described, but the present invention has another structure, for example, the self-alignment as shown in FIG. Even in the structure of semiconductor laser,
The current blocking layer may be constructed in the same manner as in the above embodiment.

【0075】尚、上述の第3実施例では、基板としてサ
ファイア基板を用いたが、SiC、スピネル、GaN等
の他の材料で構成してもよい。
Although the sapphire substrate is used as the substrate in the above-mentioned third embodiment, it may be made of another material such as SiC, spinel or GaN.

【0076】また、電流ブロック層の半導体材料として
も、V族元素としてPやAsを有するものでもよい。
The semiconductor material of the current blocking layer may be one having P or As as a V group element.

【0077】また、第2電流ブロック層の超格子構造を
構成する層へのドーピング材料としても、Siに代えて
Ge等の他の元素でも良い。また、Zn等をドーピング
して高抵抗の電流ブロック層を構成してもよい。
Further, as the doping material for the layer forming the superlattice structure of the second current blocking layer, another element such as Ge may be used instead of Si. Alternatively, Zn or the like may be doped to form a high resistance current blocking layer.

【0078】尚、本発明の実施の形態では、n型、p
型、i型を夫々、n−、p−、i−と略記している。
In the embodiment of the present invention, n-type, p-type
The type and the i type are abbreviated as n-, p-, and i-, respectively.

【0079】[0079]

【発明の効果】本発明に依れば、クラック等の結晶性の
低下を抑えた状態で、電流ブロック層を十分な厚みだけ
形成することが出来、また、Al組成、In組成等を大
きくすることが出来、電流ブロック層における光閉じ込
め効果或いは光吸収効果に優れた半導体レーザを提供し
得る。
According to the present invention, the current blocking layer can be formed to a sufficient thickness while suppressing the deterioration of crystallinity such as cracks, and the Al composition, the In composition, etc. can be increased. It is possible to provide a semiconductor laser having an excellent light confinement effect or light absorption effect in the current blocking layer.

【0080】また、本発明に依れば、上述の効果に加え
て、素子容量が小さくなるため、発光効率が向上し、高
速動作可能な半導体レーザを提供し得る。
Further, according to the present invention, in addition to the above-mentioned effects, the device capacitance is reduced, so that the semiconductor laser which can improve the luminous efficiency and can operate at high speed can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を用いた第1、第2実施例のリッジ導波
型の半導体レーザの全体構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of a ridge waveguide type semiconductor laser according to first and second embodiments of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例の半導体レーザにおける電
流ブロック層の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a current blocking layer in the semiconductor laser of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例の半導体レーザにおける電
流ブロック層のエネルギーバンドを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an energy band of a current blocking layer in the semiconductor laser of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施例の半導体レーザにおける電
流ブロック層の構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a structure of a current blocking layer in a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例の半導体レーザにおける電
流ブロック層のエネルギーバンドを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an energy band of a current blocking layer in a semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図6】第1、第2実施例に対応するセルフアライン構
造の半導体レーザの全体構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing an overall configuration of a semiconductor laser having a self-aligned structure corresponding to the first and second embodiments.

【図7】本発明を用いた第3実施例のリッジ導波型の半
導体レーザの全体構成を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing the overall structure of a ridge waveguide type semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3実施例の半導体レーザにおける電
流ブロック層の構成を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a current block layer in a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3実施例の半導体レーザにおける電
流ブロック層の構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a current blocking layer in a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【図10】第3実施例に対応するセルフアライン構造の
半導体レーザの全体構成を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing an overall configuration of a semiconductor laser having a self-aligned structure corresponding to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 活性層 12 電流ブロック層 12a 第1層 12b 第2層 12c 第1層 12d 第2層 27 活性層 29 電流ブロック層 121 第1電流ブロック層 121a 第1層 121b 第2層 122 第2電流ブロック層 122a 第1層 122b 第2層 7 Active layer 12 Current blocking layer 12a first layer 12b second layer 12c first layer 12d second layer 27 Active layer 29 Current blocking layer 121 First Current Blocking Layer 121a First layer 121b Second layer 122 Second Current Blocking Layer 122a First layer 122b second layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 康彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−126010(JP,A) 特開 平6−61588(JP,A) 特開 平11−251685(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuhiko Nomura 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-10-126010 (JP, A) Flat 6-61588 (JP, A) JP-A-11-251685 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 5/00-5/50 H01L 33/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 窒化物系の半導体材料からなるn型クラ
ッド層、活性層、p型クラッド層が順に形成され、前記
活性層に対して前記p型クラッド層側に前記活性層に流
れる電流を狭窄する電流ブロック層が形成された窒化物
系の半導体レーザにおいて、前記電流ブロック層がAl
X Ga 1-X N(但し、0≦X≦1)からなり、上記Xの値
が異なる複数の層からなる超格子構造であり、前記電流
ブロック層の超格子構造を構成する層のうち、Al組成
の小さい若しくはAlを含有しない第1層はドーピング
材料がドープされた層であり、Al組成の大きい第2層
はアンドープ、或いは前記第1層よりもドーピング材料
のドープによるキャリア濃度が小さい層であることを特
徴とする半導体レーザ。
1. An n-type crystal made of a nitride semiconductor material.
And a p-type clad layer are sequentially formed,
Flow to the active layer on the side of the p-type cladding layer with respect to the active layer.
With a current blocking layer to confine the current flow
In the semiconductor laser of the system, the current blocking layer is Al
X Ga 1-X N (where 0 ≦ X ≦ 1) and the value of X above
Is a superlattice structure composed of a plurality of different layers,
Al composition of the layers constituting the superlattice structure of the block layer
The first layer with a small or no Al content is doped
Second layer which is a layer doped with a material and has a large Al composition
Is undoped or a doping material more than the first layer
It is a layer with a low carrier concentration due to the doping of
Semiconductor lasers to collect.
【請求項2】 前記第1層がGaNからなり、前記第2
層がAlGaNからなることを特徴とする請求項1記載
半導体レーザ。
2. The first layer is made of GaN, and the second layer is made of GaN.
The layer is made of AlGaN.
Semiconductor lasers.
【請求項3】 前記第1層がAlGaNからなり、前記
第2層が前記第1層よりもAl組成が大きいAlGaN
からなることを特徴とする請求項1記載の半導体レー
ザ。
3. The first layer is made of AlGaN, and
AlGaN whose second layer has a higher Al composition than said first layer
The semiconductor laser according to claim 1, wherein the semiconductor laser comprises:
【請求項4】 窒化物系の半導体材料からなるn型クラ
ッド層、活性層、p型クラッド層が順に形成され、前記
活性層に対して前記p型クラッド層側に前記活性層に流
れる電流を狭窄する電流ブロック層が形成された窒化物
系の半導体レーザにおいて、前記活性層に流れる電流を
狭窄する電流ブロック層がIn Y Ga 1-Y N(但し、0≦
Y≦1)からなり、上記Yの値が異なる複数の層からな
る超格子構造であり、前記電流ブロック層の超格子構造
を構成する層のうち、In組成の小さい若しくはInを
含有しない第1層はアンドープ、或いはドーピング材料
がドープされた層であり、In組成の大きい第2層は前
記第1層よりもドーピング材料のドープによるキャリア
濃度が大きい層であることを特徴とする半導体レーザ。
4. An n-type cladding made of a nitride-based semiconductor material.
And a p-type clad layer are sequentially formed,
Flow to the active layer on the side of the p-type cladding layer with respect to the active layer.
With a current blocking layer to confine the current flow
In a semiconductor laser of the system, the current flowing in the active layer is
The constricted current block layer is In Y Ga 1-Y N (where 0 ≦
Y ≦ 1), and is composed of a plurality of layers having different Y values.
And a superlattice structure of the current blocking layer
Of the layers forming
The first layer not containing is undoped or a doping material
Is a doped layer, and the second layer with a large In composition is
Carriers by doping with a doping material rather than the first layer
A semiconductor laser having a high-concentration layer .
【請求項5】 前記第1層がGaNからなり、前記第2
層がInGaNからなることを特徴とする請求項4記載
半導体レーザ。
5. The first layer is made of GaN, and the second layer is made of GaN.
5. The layer of InGaN as claimed in claim 4, characterized in that
Semiconductor lasers.
【請求項6】 前記第1層がInGaNからなり、前記
第2層が前記第1層よりもIn組成が大きいInGaN
からなることを特徴とする請求項4記載の半導体レー
ザ。
6. The first layer is made of InGaN, and
InGaN in which the second layer has a larger In composition than the first layer
5. The semiconductor laser according to claim 4, comprising:
【請求項7】 窒化物系の半導体材料からなる第1クラ
ッド層、活性層、第2クラッド層が順に形成され、前記
活性層に対して前記第2クラッド層側に該活性層に流れ
る電流を狭窄する電流ブロック層が形成された半導体レ
ーザにおいて、前記電流ブロック層は第1電流ブロック
層と第2電流ブロック層とが順に形成された層であり、
前記第1電流ブロック層は、i型のGaNあるいはi型
のInGaNからなる第1層と、該第1層よりもIn組
成が大きいi型のInGaNからなる第2層とが交互に
繰り返し積層されている超格子構造であり、前記第2電
流ブロック層が前記第2クラッド層とは異なる導電型の
半導体層を有する層であることを特徴とする半導体レー
ザ。
7. A first class composed of a nitride-based semiconductor material.
A pad layer, an active layer, and a second cladding layer are sequentially formed, and
Flow to the active layer on the side of the second cladding layer with respect to the active layer
Semiconductor layer on which a current blocking layer that narrows the current
The current block layer is a first current block
A layer and a second current blocking layer formed in order,
The first current blocking layer is i-type GaN or i-type
First layer of InGaN, and In group more than the first layer
Alternating with the second layer of i-type InGaN
The superlattice structure is repeatedly laminated, and
The flow blocking layer has a conductivity type different from that of the second cladding layer.
A semiconductor laser comprising a layer having a semiconductor layer .
【請求項8】 前記第2電流ブロック層が複数の層から
なる超格子構造であることを特徴とする請求項7記載の
半導体レーザ。
8. The second current blocking layer comprises a plurality of layers.
The semiconductor laser according to claim 7, wherein the semiconductor laser has the following superlattice structure .
【請求項9】 前記第1電流ブロック層には、Zn、B
e、Ca及びCのうちの少なくとも1つがドープされて
いることを特徴とする請求項7又は8記載の半導体レー
ザ。
9. The first current blocking layer comprises Zn, B
at least one of e, Ca and C is doped
9. The semiconductor laser according to claim 7, which further comprises:
【請求項10】 前記第1層が前記第2クラッド層に接
していることを特徴とする請求項7、8又は9記載の
導体レーザ。
10. The first layer is in contact with the second cladding layer.
The semiconductor laser according to claim 7, 8 or 9, wherein
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