JP2000077795A - Semiconductor laser device - Google Patents

Semiconductor laser device

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JP2000077795A
JP2000077795A JP17050999A JP17050999A JP2000077795A JP 2000077795 A JP2000077795 A JP 2000077795A JP 17050999 A JP17050999 A JP 17050999A JP 17050999 A JP17050999 A JP 17050999A JP 2000077795 A JP2000077795 A JP 2000077795A
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layer
laser device
semiconductor laser
lattice constant
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Japanese (ja)
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Masahiro Kume
雅博 粂
Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
Kenji Fukuto
憲司 服藤
Isao Kidoguchi
勲 木戸口
Satoshi Kamiyama
智 上山
Ayumi Tsujimura
歩 辻村
Ryoko Miyanaga
良子 宮永
Akihiko Ishibashi
明彦 石橋
Yoshiteru Hasegawa
義晃 長谷川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a semiconductor laser device which is capable of operating on a low threshold voltage even in an ultraviolet region and excellent in temperature characteristics. SOLUTION: An N-type GaN contact layer 13 and an N-type Al0.35Ga0.65N clad layer 14 are formed on a sapphire substrate 11. An Al0.2Ga0.85N/Al0.25Ga0.75 N multi-quantum well active layer 15, a P-type Al0.5Ga0.5SN0.975P0.025 leakage barrier layer 16, and a P-type Al0.4Ga0.6N0.98P0.02 clad layer 17 are sequentially formed on the N-type clad layer 14. The P-type leakage barrier layer 16 is larger than the N-type clad layer 14 in energy gap, and the P-type leakage barrier layer 16 and the P-type clad layer 17 are doped with phosphorus that is capable of making an acceptor level shallow by keeping an energy gap large.

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、発振波長が青色領
域から紫外領域にまで及ぶレーザ光を発振し、光情報処
理分野等への応用が期待されている、一般式がＡｌx Ｇ
ａy Ｉｎ1-x-y Ｐ v Ａｓw Ｎ1-v-w （但し、０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦
１、ｖ＋ｗ≦１とする。）で表わされるIII-Ｖ属窒化物
半導体レーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
Laser light that oscillates from the
The general formula is expected to be applied to scientific fields, etc.xG
ayIn1-xyP vAswN1-vw(However, 0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ y ≦ 1, x + y ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1, 0 ≦ w ≦
1, v + w ≦ 1. III-V group nitride represented by)
The present invention relates to a semiconductor laser device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近年、デジタルビデオディスク装置等の
大容量光ディスク装置が実用化され、さらなる光ディス
クの記録容量の大容量化が図られようとしている。記録
容量の大容量化には良く知られているように、情報の記
録用又は再生用の光源となるレーザ光の短波長化を図る
ことが最も有効な手段の一つである。現状のデジタルビ
デオディスク装置に組み込まれている半導体レーザチッ
プは、III-Ｖ族半導体材料のうち主としてＡｌＧａＩｎ
Ｐからなる半導体材料が用いられており、その発振波長
は６５０ｎｍである。従って、現在開発中の高密度デジ
タルビデオディスク装置に対応するには、III-Ｖ族窒化
物半導体材料を用いたより短波長のレーザ装置が不可欠
となる。2. Description of the Related Art In recent years, large-capacity optical disc devices such as digital video disc devices have been put into practical use, and the recording capacity of optical discs has been further increased. As is well known to increase the recording capacity, one of the most effective means is to shorten the wavelength of laser light serving as a light source for recording or reproducing information. Semiconductor laser chips incorporated in current digital video disc devices are mainly made of AlGaIn of III-V semiconductor materials.
A semiconductor material made of P is used, and its oscillation wavelength is 650 nm. Therefore, in order to support a high-density digital video disk device currently under development, a shorter wavelength laser device using a III-V nitride semiconductor material is indispensable.

【０００３】以下、従来のIII-Ｖ族窒化物半導体レーザ
装置について図面を参照しながら説明する。Hereinafter, a conventional III-V nitride semiconductor laser device will be described with reference to the drawings.

【０００４】図８は従来のIII-Ｖ族窒化物半導体レーザ
装置の断面構成を示している。FIG. 8 shows a sectional configuration of a conventional III-V nitride semiconductor laser device.

【０００５】図８に示すように、サファイアからなる基
板１０１上には、基板１０１と該基板１０１上に成長す
る窒化物半導体結晶との格子定数の不整合を緩和するＧ
ａＮからなるバッファ層１０２と、低抵抗のｎ型ＧａＮ
からなるｎ型コンタクト層１０３とが順次形成されてい
る。ｎ型コンタクト層１０３上の素子形成領域には、後
述する活性層に電子及び生成光を閉じ込めるｎ型ＡｌＧ
ａＮからなるｎ型クラッド層１０４と、活性層に生成光
を閉じ込め易くするｎ型ＧａＮからなるｎ型光ガイド層
１０５と、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎからなる井戸層とＧａ1-y
Ｉｎy Ｎからなる障壁層（但し、ｘ及びｙは０＜ｙ＜ｘ
＜１である。）とが交互に積層され、閉じ込められた電
子及び正孔を再結合させて生成光を生成する多重量子井
戸活性層１０６と、該活性層１０６に生成光を閉じ込め
易くするｐ型ＧａＮからなるｐ型光ガイド層１０７と、
上面に幅が３μｍ〜１０μｍ程度の畝状のリッジストラ
イプ部１０８ａを有し、活性層１０６に正孔及び生成光
を閉じ込めるｐ型ＡｌＧａＮからなるｐ型クラッド層１
０８とが順次形成されている。As shown in FIG. 8, on a substrate 101 made of sapphire, G is used to alleviate the lattice constant mismatch between the substrate 101 and the nitride semiconductor crystal grown on the substrate 101.
aN buffer layer 102 and low-resistance n-type GaN
And an n-type contact layer 103 composed of An element formation region on the n-type contact layer 103 includes an n-type AlG for confining electrons and generated light in an active layer described later.
an n-type cladding layer 104 made of aN; an n-type light guide layer 105 made of n-type GaN for facilitating confinement of generated light in the active layer; a well layer made of Ga 1-x In x N and a Ga 1-y
In y N barrier layer (where x and y are 0 <y <x
<1. ) Are alternately stacked, and a multiple quantum well active layer 106 for generating generated light by recombining the confined electrons and holes, and a p-type GaN made of p-type GaN for easily confining the generated light in the active layer 106. Mold light guide layer 107;
A p-type cladding layer 1 made of p-type AlGaN having a ridge-shaped ridge stripe portion 108 a having a width of about 3 μm to 10 μm on the upper surface and confining holes and generated light in the active layer 106.
08 are sequentially formed.

【０００６】ｐ型クラッド層１０８上には、低抵抗のｐ
型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層１０９が形成され、
該ｐ型コンタクト層１０９上にはｐ側電極１１０が選択
的に形成され、ｐ型クラッド層１０８上のｐ側電極１１
０を除くリッジストライプ部１０８ａの両側部分及び素
子形成領域の側面は絶縁膜１１１により覆われている。
絶縁膜１１１上にはｐ側電極１１０と接し且つこれを覆
うように、配線電極１１２が形成され、ｎ型コンタクト
層１０３上における素子形成領域の側方には、ｎ側電極
１１３が形成されている。On the p-type cladding layer 108, a low-resistance p-type
P-type contact layer 109 made of n-type GaN is formed,
A p-side electrode 110 is selectively formed on the p-type contact layer 109, and a p-side electrode 11 on the p-type cladding layer 108 is formed.
Both sides of the ridge stripe portion 108a except for 0 and side surfaces of the element formation region are covered with the insulating film 111.
A wiring electrode 112 is formed on the insulating film 111 so as to contact and cover the p-side electrode 110, and an n-side electrode 113 is formed on the n-type contact layer 103 beside the element forming region. I have.

【０００７】以上のように形成された半導体レーザ装置
に対して、ｎ側電極１１３を接地し、配線電極１１２に
所定電圧を印加すると、発振波長が３７０ｎｍ〜４３０
ｎｍのレーザ発振を起こす。この発振波長は、多重量子
井戸活性層１０６を構成するＧａ1-x Ｉｎx Ｎ及びＧａ
1-y Ｉｎy Ｎの組成や膜厚によって変化する。現在、室
温以上の温度環境下において連続発振が達成されてお
り、実用化の時期も近い。但し、光ディスク装置におけ
る記録容量の大容量化のためには、より短波長のレーザ
光を発振できる半導体レーザ装置の実現が望まれてい
る。When the n-side electrode 113 is grounded and a predetermined voltage is applied to the wiring electrode 112 in the semiconductor laser device formed as described above, the oscillation wavelength becomes 370 nm to 430 nm.
nm laser oscillation. This oscillation wavelength depends on Ga 1-x In x N and Ga constituting the multiple quantum well active layer 106.
It varies depending on the composition and film thickness of 1-y In y N. At present, continuous oscillation has been achieved in a temperature environment equal to or higher than room temperature, and the time for practical use is near. However, in order to increase the recording capacity of an optical disk device, it is desired to realize a semiconductor laser device that can oscillate shorter-wavelength laser light.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のIII-Ｖ族窒化物半導体レーザ装置は、その発振波長
を３７０ｎｍ程度よりも短くできず、これ以上の短波長
化は原理的に困難である。However, in the conventional III-V nitride semiconductor laser device, the oscillation wavelength cannot be made shorter than about 370 nm, and it is difficult in principle to further shorten the wavelength. .

【０００９】半導体レーザの短波長化のためには禁制帯
の幅（エネルギーギャップ）が大きい、いわゆるワイド
ギャップ半導体を活性層に用いれば良い。前述の多重量
子井戸活性層１０６を例に採ると、井戸層として、Ｇａ
1-x Ｉｎx ＮのＩｎの組成ｘが０、すなわちＧａＮを用
いるか、さらにはエネルギーギャップがより大きくなる
Ａｌを含むＡｌＧａＮを用いれば実現できる。In order to shorten the wavelength of a semiconductor laser, a so-called wide gap semiconductor having a large forbidden band width (energy gap) may be used for the active layer. Taking the aforementioned multiple quantum well active layer 106 as an example, Ga
This can be realized by using 1-x In x N with an In composition x of 0, that is, GaN, or using AlGaN containing Al, which has a larger energy gap.

【００１０】ところで、活性層にキャリア及び生成光を
閉じ込めるダブルへテロ構造のレーザ装置においては、
クラッド層として、活性層よりもさらにエネルギーギャ
ップが大きい半導体材料を用いる必要がある。Incidentally, in a laser device having a double hetero structure in which carriers and generated light are confined in an active layer,
It is necessary to use a semiconductor material having a larger energy gap than the active layer as the cladding layer.

【００１１】一般に、室温以上で動作可能な実用レベル
の動作特性を持つ半導体レーザ装置を得るには、活性層
よりも少なくとも０．４ｅＶ程度大きいエネルギーギャ
ップを持つクラッド層が必要である。ＡｌＧａＮからな
る半導体はエネルギーギャップを３．４ｅＶ〜６．２ｅ
Ｖの範囲で大きく変更できるため、エネルギーギャップ
が大きいクラッド層を形成することは可能である。しか
しながら、ＡｌＧａＮからなる半導体をエネルギーギャ
ップが大きい組成とすると、特に、ｐ型半導体を得るた
めのｐ型不純物ドーピングが、正孔の熱的な活性化率が
低下してしまうために困難となる。このため、現状で
は、Ａｌの組成が最大で０．２（混晶としてＡｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ）程度までの、また、エネルギーギャップが最
大で４．０ｅＶ程度までのｐ型半導体しか得られていな
い。In general, a cladding layer having an energy gap at least about 0.4 eV larger than the active layer is required to obtain a semiconductor laser device having a practical level of operating characteristics capable of operating at room temperature or higher. A semiconductor made of AlGaN has an energy gap of 3.4 eV to 6.2 e.
Since it can be largely changed in the range of V, it is possible to form a clad layer having a large energy gap. However, when a semiconductor made of AlGaN has a composition with a large energy gap, it is particularly difficult to dope p-type impurities to obtain a p-type semiconductor because the thermal activation rate of holes is reduced. For this reason, at present, the composition of Al is at most 0.2 (Al 0.2 G
Only a p-type semiconductor whose energy gap is up to about 4.0 eV is obtained up to about a 0.8 N).

【００１２】本願発明者らは、ｐ型のIII-Ｖ族窒化物半
導体、特にｐ型ＡｌＧａＮからなる半導体のエネルギー
ギャップが４．０ｅＶ程度しか得られない理由を種々検
討した結果、以下のような結論を得ている。The present inventors have conducted various studies on the reason why the energy gap of a p-type III-V nitride semiconductor, particularly a semiconductor made of p-type AlGaN, can be obtained only about 4.0 eV. I have a conclusion.

【００１３】図９はｐ型窒化ガリウム（ＧａＮ）とｐ型
窒化アルミニウム（ＡｌＮ）との各エネルギー準位であ
って、縦軸が電子のエネルギーを示している。図９に示
すように、ＧａＮ及びＡｌＮの価電子帯Ｅｖの上側に
は、ｐ型ドーパントであるマグネシウム（Ｍｇ）による
アクセプタ準位Ｅａが形成されている。このＭｇは、窒
化物半導体に対して最も浅い、すなわち束縛エネルギー
が最も小さく活性化し易いアクセプタと一般に認められ
ており、ｐ型ドーパントとして広く用いられている。FIG. 9 shows the energy levels of p-type gallium nitride (GaN) and p-type aluminum nitride (AlN), with the vertical axis representing the energy of electrons. As shown in FIG. 9, an acceptor level Ea of magnesium (Mg) as a p-type dopant is formed above the valence band Ev of GaN and AlN. This Mg is generally recognized as the shallowest nitride semiconductor, that is, the acceptor having the smallest binding energy and being easily activated, and is widely used as a p-type dopant.

【００１４】但し、Ｍｇであっても、ＧａＮの価電子帯
の上端部Ｅｖからのアクセプタ準位は０．１５ｅＶと比
較的大きい。良く知られているように、室温に相当する
熱エネルギーは約０．０２５ｅＶであり、Ｍｇの室温に
おける熱的な活性化率は１％程度に過ぎない。従って、
ｐ型クラッド層に必要なキャリア濃度である１×１０ 17
ｃｍ-3〜１×１０18ｃｍ-3を得るためには、Ｍｇのドー
ピング濃度を１×１０ 19ｃｍ-3〜１×１０20ｃｍ-3程度
とする必要がある。Ｍｇのドーピング濃度が１×１０20
ｃｍ-3となる値は良質な半導体結晶を得られる限界値に
近く、これ以上にＭｇをドープすると結晶性が著しく低
下する。従って、不純物濃度が１×１０ 20ｃｍ-3となる
値をドーピング濃度の限界とすると、１×１０17ｃｍ-3
以上のキャリア濃度を得るためにはアクセプタの熱的な
活性化率を０．１％以上とする必要がある。However, even if Mg, the valence band of GaN
Of the acceptor level from the upper end Ev is 0.15 eV.
Relatively large. As is well known, equivalent to room temperature
The thermal energy is about 0.025 eV, and the room temperature of Mg
The thermal activation rate is only about 1%. Therefore,
1 × 10 which is the carrier concentration required for the p-type cladding layer 17
cm-3~ 1 × 1018cm-3In order to get
Ping concentration 1 × 10 19cm-3~ 1 × 1020cm-3degree
It is necessary to Mg doping concentration is 1 × 1020
cm-3Is the limit value for obtaining high-quality semiconductor crystals.
Close, crystallinity is significantly lower if Mg is doped further
Down. Therefore, the impurity concentration is 1 × 10 20cm-3Becomes
If the value is the limit of the doping concentration, 1 × 1017cm-3
In order to obtain the above carrier concentration, the thermal
The activation rate needs to be 0.1% or more.

【００１５】一方、図９に示すように、ＡｌＮにおいて
は、Ｍｇのアクセプタ準位Ｅａがさらに深くなり、ほと
んど０．６ｅＶにも達する。例えば、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ
の場合には、Ａｌの組成ｙを変化させるとほぼ線形に
０．１５ｅＶから０．６ｅＶにまで変化する。アクセプ
タの熱的な活性化率が０．１％以上となるようにするに
は、アクセプタ準位Ｅａと価電子帯の上端部のエネルギ
ーＥｖとの差を比較的小さくする必要があるため、Ａｌ
の組成ｙを大きくできない。On the other hand, as shown in FIG. 9, in AlN, the acceptor level Ea of Mg further deepens and reaches almost 0.6 eV. For example, Al y Ga 1-y N
In the case of (1), when the composition y of Al is changed, it changes from 0.15 eV to 0.6 eV almost linearly. In order for the thermal activation rate of the acceptor to be 0.1% or more, the difference between the acceptor level Ea and the energy Ev at the upper end of the valence band must be relatively small.
Cannot be made large.

【００１６】このように、Ａｌの組成が大きくできなけ
れば、ｎ型クラッド層から活性層に注入される電子のう
ち正孔と再結合せずにｐ型クラッド層に漏れる電子の割
合が大きくなり、その結果、ｐ型クラッド層から活性層
に注入される正孔のうちｎ型クラッド層に漏れる割合も
大きくなる。この漏れ電流はレーザ発振に寄与しないた
め、発振しきい値電流の増大を招く。さらに、半導体レ
ーザ装置を高温で動作させると、活性層から漏れる電子
と正孔との割合が一層大きくなるため、温度に対して該
しきい値電流が著しく増大し、温度特性の劣化を招く。As described above, if the composition of Al cannot be increased, the proportion of electrons injected into the active layer from the n-type cladding layer that leaks to the p-type cladding layer without recombination with holes increases. As a result, the proportion of holes injected from the p-type cladding layer into the active layer leaking into the n-type cladding layer also increases. Since this leakage current does not contribute to laser oscillation, it causes an increase in oscillation threshold current. Further, when the semiconductor laser device is operated at a high temperature, the ratio of electrons and holes leaking from the active layer is further increased, so that the threshold current is remarkably increased with respect to the temperature, thereby deteriorating the temperature characteristics.

【００１７】また、Ａｌの組成が大きい結晶とＡｌの組
成が小さい結晶とを積層すると、互いの格子定数の差に
よって応力が生じ、特に、１μｍ以上の膜厚を要求され
るクラッド層においてクラックが生じてしまうことにも
なり、レーザ特性の劣化や信頼性の低下を招く。Further, when a crystal having a large Al composition and a crystal having a small Al composition are stacked, stress is generated due to a difference in lattice constant between the crystals, and cracks particularly occur in a clad layer requiring a film thickness of 1 μm or more. This causes laser characteristics to deteriorate and reliability to deteriorate.

【００１８】本発明は、前記従来の問題に鑑み、紫外領
域においても低しきい値で且つ温度特性が優れる半導体
レーザ装置を実現できるようにすることを目的とする。An object of the present invention is to provide a semiconductor laser device having a low threshold value and excellent temperature characteristics even in the ultraviolet region in view of the above-mentioned conventional problems.

【００１９】[0019]

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、窒化物半導体レーザ装置を、活性層とｐ
型クラッド層との間に、電子がｎ型クラッド層からｐ型
クラッド層に漏れることを防止するｐ型バリア層を設け
る構成とし、また、活性層とｎ型クラッド層との間に、
正孔がｐ型クラッド層からｎ型クラッド層に漏れること
を防止するｎ型バリア層を設ける構成とする。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a nitride semiconductor laser device comprising:
A p-type barrier layer for preventing electrons from leaking from the n-type cladding layer to the p-type cladding layer, between the active layer and the n-type cladding layer;
An n-type barrier layer is provided to prevent holes from leaking from the p-type cladding layer to the n-type cladding layer.

【００２０】具体的に、本発明に係る第１の半導体レー
ザ装置は、基板上に形成されたｎ型の第１の窒化物半導
体からなるｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層の上に形
成され、禁制帯の幅が第１の窒化物半導体よりも小さい
第２の窒化物半導体からなる活性層と、活性層の上に形
成され、禁制帯の幅が第２の窒化物半導体よりも大きい
ｐ型の第３の窒化物半導体からなるｐ型クラッド層とを
備え、活性層とｐ型クラッド層との間に形成され、禁制
帯の幅が第１の窒化物半導体よりも大きいｐ型の第４の
窒化物半導体からなるｐ型バリア層を備えている。More specifically, a first semiconductor laser device according to the present invention comprises an n-type clad layer formed of an n-type first nitride semiconductor formed on a substrate, and formed on the n-type clad layer. An active layer made of a second nitride semiconductor having a smaller forbidden band width than the first nitride semiconductor; and an active layer formed on the active layer and having a larger forbidden band width than the second nitride semiconductor. a p-type cladding layer made of a p-type third nitride semiconductor, the p-type cladding layer being formed between the active layer and the p-type cladding layer, wherein the width of the forbidden band is larger than that of the first nitride semiconductor. A p-type barrier layer made of a fourth nitride semiconductor is provided.

【００２１】一般に、レーザ光の発振波長が紫外領域に
まで及ぶような場合には、ｎ型クラッド層の禁制帯幅
（エネルギーギャップ）が少なくとも４．４ｅＶ程度が
必要となるため、ｎ型クラッド層から活性層に注入され
る電子のうち、クラッド層と比べて膜厚が小さい活性層
に注入されずにｐ型クラッド層に漏れる電子の量が増え
る。しかしながら、第１の半導体レーザ装置によると、
活性層とｐ型クラッド層との間に形成され、禁制帯の幅
がｎ型クラッド層よりも大きいｐ型バリア層を備えてい
るため、活性層に注入されずにｐ型クラッド層に漏れる
電子を活性層に効率よく注入できる。Generally, when the oscillation wavelength of the laser beam extends to the ultraviolet region, the band gap (energy gap) of the n-type cladding layer needs to be at least about 4.4 eV. Out of the electrons injected into the active layer, the amount of electrons leaking into the p-type cladding layer without being injected into the active layer having a smaller film thickness than the cladding layer increases. However, according to the first semiconductor laser device,
Since a p-type barrier layer formed between the active layer and the p-type cladding layer and having a forbidden band whose width is larger than that of the n-type cladding layer is provided, electrons leaking into the p-type cladding layer without being injected into the active layer. Can be efficiently injected into the active layer.

【００２２】本発明に係る第２の半導体レーザ装置は、
基板上に形成されたｐ型の第１の窒化物半導体からなる
ｐ型クラッド層と、ｐ型クラッド層の上に形成され、禁
制帯の幅が第１の窒化物半導体よりも小さい第２の窒化
物半導体からなる活性層と、活性層の上に形成され、禁
制帯の幅が第２の窒化物半導体よりも大きいｎ型の第３
の窒化物半導体からなるｎ型クラッド層とを備え、ｐ型
クラッド層と活性層との間に形成され、禁制帯の幅が第
３の窒化物半導体よりも大きいｐ型の第４の窒化物半導
体からなるｐ型バリア層を備えている。According to a second semiconductor laser device of the present invention,
A p-type cladding layer made of a p-type first nitride semiconductor formed on a substrate; and a second forbidden band formed on the p-type cladding layer and having a smaller forbidden band width than the first nitride semiconductor. An active layer made of a nitride semiconductor; and an n-type third layer formed on the active layer and having a forbidden band wider than the second nitride semiconductor.
A p-type fourth nitride formed between the p-type cladding layer and the active layer, wherein the width of the forbidden band is larger than that of the third nitride semiconductor. The semiconductor device includes a p-type barrier layer made of a semiconductor.

【００２３】第２の半導体レーザ装置によると、活性層
に対して基板側にｐ型クラッド層を備えた構成であって
も、ｐ型クラッド層と活性層との間に禁制帯の幅がｎ型
クラッド層よりも大きいｐ型バリア層を備えているた
め、第１の半導体レーザ装置と同様にｐ型クラッド層に
漏れる電子を活性層に効率よく注入できる。According to the second semiconductor laser device, even when the active layer is provided with the p-type cladding layer on the substrate side, the width of the forbidden band between the p-type cladding layer and the active layer is n. Since the p-type barrier layer is larger than the p-type cladding layer, electrons leaking into the p-type cladding layer can be efficiently injected into the active layer as in the first semiconductor laser device.

【００２４】第１又は第２の半導体レーザ装置におい
て、ｐ型クラッド層がリン又はヒ素を含むことが好まし
い。このようにすると、ｐ型クラッド層が禁制帯幅を広
げるためにアルミニウム（Ａｌ）を比較的多く含む場合
には、該ｐ型クラッド層における価電子帯の上端部のエ
ネルギーとアクセプタ準位とのエネルギー差が拡大する
が、Ａｌを含むｐ型クラッド層の組成にリン（Ｐ）又は
ヒ素（Ａｓ）を加えることにより、このエネルギー差を
拡大しないようにできるため、アクセプタ準位を小さく
できる。In the first or second semiconductor laser device, the p-type cladding layer preferably contains phosphorus or arsenic. In this way, when the p-type cladding layer contains a relatively large amount of aluminum (Al) in order to widen the forbidden band width, the energy at the upper end of the valence band and the acceptor level in the p-type cladding layer are different. Although the energy difference is increased, by adding phosphorus (P) or arsenic (As) to the composition of the p-type clad layer containing Al, the energy difference can be prevented from being increased, so that the acceptor level can be reduced.

【００２５】この場合に、ｐ型クラッド層が、窒化ガリ
ウムの格子定数又は活性層に対して基板側に位置する窒
化物半導体層の格子定数又は基板の格子定数とほぼ一致
するような組成を有していることが好ましい。このよう
にすると、ｐ型クラッド層が禁制帯幅を広げるためにＡ
ｌを比較的多く含む場合には、該ｐ型クラッド層の格子
定数がＧａＮの格子定数よりも小さくなるが、Ａｌを含
むｐ型クラッド層の組成にＰ又はＡｓを加えることによ
り、ｐ型クラッド層の格子定数が小さくならなくなる。In this case, the p-type cladding layer has a composition such that it substantially matches the lattice constant of gallium nitride or the lattice constant of the nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or the lattice constant of the substrate. Is preferred. In this case, the p-type cladding layer increases A
When the p-type cladding layer contains a relatively large amount of l, the lattice constant of the p-type cladding layer becomes smaller than the lattice constant of GaN. The lattice constant of the layer does not decrease.

【００２６】第１又は第２の半導体レーザ装置におい
て、ｐ型バリア層がリン又はヒ素を含むことが好まし
い。このようにすると、ｐ形バリア層における価電子帯
の上端部のエネルギー及び導電帯の下端部のエネルギー
が共に上方にシフトするため、正孔に対するポテンシャ
ル障壁がより小さくなるので、正孔の活性層への注入が
効率良く行なえるようになる。In the first or second semiconductor laser device, the p-type barrier layer preferably contains phosphorus or arsenic. In this case, the energy at the upper end of the valence band and the energy at the lower end of the conduction band in the p-type barrier layer are both shifted upward, so that the potential barrier for holes becomes smaller. Can be injected efficiently.

【００２７】この場合に、ｐ型バリア層が、窒化ガリウ
ムの格子定数又は活性層に対して基板側に位置する窒化
物半導体層の格子定数又は基板の格子定数とほぼ一致す
るような組成を有していることが好ましい。In this case, the p-type barrier layer has a composition such that it substantially matches the lattice constant of gallium nitride or the lattice constant of the nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or the lattice constant of the substrate. Is preferred.

【００２８】第１又は第２の半導体レーザ装置におい
て、ｐ型バリア層の膜厚が１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以
下であることが好ましい。このようにすると、ｐ型バリ
ア層を、正孔のトンネル確率を下げることなく電子のト
ンネル確率のみを下げられるような膜厚とすることがで
きる。In the first or second semiconductor laser device, the thickness of the p-type barrier layer is preferably 1 nm or more and 100 nm or less. With this configuration, the p-type barrier layer can be formed to have a film thickness that can reduce only the tunneling probability of electrons without lowering the tunneling probability of holes.

【００２９】第１又は第２の半導体レーザ装置におい
て、活性層とｐ型バリア層とが互いに隣接していること
が好ましい。このようにすると、ｐ型バリア層が活性層
と隣接しているため、ｎ型クラッド層から注入される電
子のうち活性層に注入されない電子に対して確実にエネ
ルギー障壁となる。In the first or second semiconductor laser device, it is preferable that the active layer and the p-type barrier layer are adjacent to each other. In this case, since the p-type barrier layer is adjacent to the active layer, the p-type barrier layer reliably functions as an energy barrier for electrons injected from the n-type cladding layer and not injected into the active layer.

【００３０】第１又は第２の半導体レーザ装置が、ｐ型
バリア層とｐ型クラッド層との間に形成され、禁制帯の
幅が活性層よりも大きく且つｐ型クラッド層よりも小さ
いｐ型の第５の窒化物半導体からなるｐ型キャリア注入
層をさらに備えていることが好ましい。このようにする
と、ｐ型活性層から注入される比較的大きなエネルギー
を持つ正孔が、禁制帯の幅がｐ型クラッド層よりも小さ
いｐ型キャリア注入層にいったん落ち込んでそのエネル
ギーがやや弱められた後、活性層に注入されるので、正
孔の活性層への注入効率が向上する。The first or second semiconductor laser device is formed between the p-type barrier layer and the p-type cladding layer, and has a forbidden band larger than the active layer and smaller than the p-type cladding layer. It is preferable to further include a p-type carrier injection layer made of the fifth nitride semiconductor. In this case, holes having relatively large energy injected from the p-type active layer temporarily fall into the p-type carrier injection layer having a forbidden band whose width is smaller than that of the p-type cladding layer, and the energy is slightly weakened. After that, holes are injected into the active layer, so that the efficiency of injection of holes into the active layer is improved.

【００３１】この場合に、ｐ型キャリア注入層がリン又
はヒ素を含むことが好ましい。In this case, the p-type carrier injection layer preferably contains phosphorus or arsenic.

【００３２】さらに、この場合に、ｐ型キャリア注入層
が、窒化ガリウムの格子定数又は活性層に対して基板側
に位置する窒化物半導体層の格子定数又は基板の格子定
数とほぼ一致するような組成を有していることが好まし
い。Further, in this case, the p-type carrier injection layer has a lattice constant of gallium nitride or a lattice constant of the nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or a lattice constant of the substrate. It preferably has a composition.

【００３３】また、活性層とｐ型バリア層とが互いに隣
接し、ｐ型バリア層とｐ型キャリア注入層とが互いに隣
接していることが好ましい。Preferably, the active layer and the p-type barrier layer are adjacent to each other, and the p-type barrier layer and the p-type carrier injection layer are adjacent to each other.

【００３４】本発明に係る第３の半導体レーザ装置は、
基板上に形成されたｎ型の第１の窒化物半導体からなる
ｎ型クラッド層と、ｎ型クラッド層の上に形成され、禁
制帯の幅が第１の窒化物半導体よりも小さい第２の窒化
物半導体からなる活性層と、活性層の上に形成され、禁
制帯の幅が第２の窒化物半導体よりも大きいｐ型の第３
の窒化物半導体からなるｐ型クラッド層とを備え、ｎ型
クラッド層と活性層との間に形成され、禁制帯の幅が第
３の窒化物半導体よりも大きいｎ型バリア層と、ｎ型ク
ラッド層とｎ型バリア層との間に形成され、禁制帯の幅
が第１の窒化物半導体よりも小さく且つ第２の窒化物半
導体よりも大きいｎ型キャリア注入層と、活性層とｐ型
クラッド層との間に形成され、禁制帯の幅が第１の窒化
物半導体よりも大きいｐ型バリア層と、ｐ型バリア層と
ｐ型クラッド層との間に形成され、禁制帯の幅が第３の
窒化物半導体よりも小さく且つ第２の窒化物半導体より
も大きいｐ型キャリア注入層とを備えている。A third semiconductor laser device according to the present invention comprises:
An n-type clad layer made of an n-type first nitride semiconductor formed on a substrate; and a second forbidden band formed on the n-type clad layer and having a smaller forbidden band width than the first nitride semiconductor. An active layer made of a nitride semiconductor; and a p-type third layer formed on the active layer and having a forbidden band wider than the second nitride semiconductor.
An n-type barrier layer formed between the n-type cladding layer and the active layer, wherein the width of the forbidden band is larger than that of the third nitride semiconductor. An n-type carrier injection layer formed between the cladding layer and the n-type barrier layer and having a forbidden band width smaller than the first nitride semiconductor and larger than the second nitride semiconductor; A p-type barrier layer formed between the clad layer and the forbidden band whose width is larger than that of the first nitride semiconductor; and a p-type barrier layer formed between the p-type barrier layer and the p-type clad layer, the forbidden band having a width of A p-type carrier injection layer smaller than the third nitride semiconductor and larger than the second nitride semiconductor.

【００３５】第３の半導体レーザ装置によると、ｎ型ク
ラッド層から注入される電子をｐ型クラッド層側で反射
するｐ型バリア層に加えて、ｐ型クラッド層から注入さ
れる正孔をｎ型クラッド層側で反射するｎ型バリア層を
備える構成とし、さらに、ｐ型バリア層とｐ型クラッド
層との間に活性層への正孔の注入効率を上げるｐ型キャ
リア注入層と、ｎ型バリア層とｎ型クラッド層との間に
活性層への電子の注入効率を上げるｎ型キャリア注入層
とを備えているため、しきい値電流が増大しなくなる。According to the third semiconductor laser device, the electrons injected from the n-type cladding layer are reflected on the p-type cladding layer side by the p-type barrier layer, and the holes injected from the p-type cladding layer are changed by n. A p-type carrier injection layer for increasing the efficiency of injecting holes into the active layer between the p-type barrier layer and the p-type cladding layer; Since an n-type carrier injection layer is provided between the n-type barrier layer and the n-type cladding layer to increase the efficiency of injecting electrons into the active layer, the threshold current does not increase.

【００３６】第３の半導体レーザ装置において、ｎ型ク
ラッド層及びｐ型クラッド層のうちの少なくとも一方
が、リン又はヒ素を含むことが好ましい。In the third semiconductor laser device, it is preferable that at least one of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer contains phosphorus or arsenic.

【００３７】この場合に、ｎ型クラッド層及びｐ型クラ
ッド層のうちの少なくとも一方が、窒化ガリウムの格子
定数又は活性層に対して基板側に位置する窒化物半導体
層の格子定数又は基板の格子定数とほぼ一致するような
組成を有していることが好ましい。In this case, at least one of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer has a lattice constant of gallium nitride or a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or a lattice constant of the substrate. It is preferable that the composition has a composition that substantially matches the constant.

【００３８】第３の半導体レーザ装置において、ｎ型バ
リア層及びｐ型バリア層のうちの少なくとも一方が、リ
ン又はヒ素を含むことが好ましい。In the third semiconductor laser device, it is preferable that at least one of the n-type barrier layer and the p-type barrier layer contains phosphorus or arsenic.

【００３９】この場合に、ｎ型バリア層及びｐ型バリア
層のうちの少なくとも一方が、窒化ガリウムの格子定数
又は活性層に対して基板側に位置する窒化物半導体層の
格子定数又は基板の格子定数とほぼ一致するような組成
を有していることが好ましい。In this case, at least one of the n-type barrier layer and the p-type barrier layer has a lattice constant of gallium nitride or a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or a lattice constant of the substrate. It is preferable that the composition has a composition that substantially matches the constant.

【００４０】第３の半導体レーザ装置において、ｎ型バ
リア層及びｐ型バリア層の膜厚が、それぞれ１ｎｍ以上
且つ１００ｎｍ以下であることが好ましい。In the third semiconductor laser device, it is preferable that the thicknesses of the n-type barrier layer and the p-type barrier layer are respectively 1 nm or more and 100 nm or less.

【００４１】この場合に、ｎ型キャリア注入層及びｐ型
キャリア注入層のうちの少なくとも一方が、リン又はヒ
素を含むことが好ましい。In this case, it is preferable that at least one of the n-type carrier injection layer and the p-type carrier injection layer contains phosphorus or arsenic.

【００４２】この場合に、ｎ型キャリア注入層及びｐ型
キャリア注入層のうちの少なくとも一方が、窒化ガリウ
ムの格子定数又は活性層に対して基板側に位置する窒化
物半導体層の格子定数又は基板の格子定数とほぼ一致す
るような組成を有していることが好ましい。In this case, at least one of the n-type carrier injection layer and the p-type carrier injection layer is formed of a lattice constant of gallium nitride or a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or a substrate. It is preferable to have a composition that substantially matches the lattice constant of

【００４３】第３の半導体レーザ装置において、活性層
とｎ型バリア層とが互いに隣接し、ｎ型バリア層とｎ型
キャリア注入層とが互いに隣接していることが好まし
い。In the third semiconductor laser device, it is preferable that the active layer and the n-type barrier layer are adjacent to each other, and the n-type barrier layer and the n-type carrier injection layer are adjacent to each other.

【００４４】第３の半導体レーザ装置において、活性層
とｐ型バリア層とが互いに隣接し、ｐ型バリア層とｐ型
キャリア注入層とが互いに隣接していることが好まし
い。In the third semiconductor laser device, it is preferable that the active layer and the p-type barrier layer are adjacent to each other, and the p-type barrier layer and the p-type carrier injection layer are adjacent to each other.

【００４５】[0045]

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。(First Embodiment) A first embodiment of the present invention.
An embodiment will be described with reference to the drawings.

【００４６】図１は本発明の第１の実施形態に係る多重
量子井戸型窒化物半導体レーザ装置の断面構成を示して
いる。ここでは、レーザ装置の構成をダブルへテロ接合
を形成する各半導体層の製造方法として説明する。FIG. 1 shows a sectional structure of a multiple quantum well type nitride semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. Here, the configuration of the laser device will be described as a method of manufacturing each semiconductor layer for forming a double hetero junction.

【００４７】図１に示すように、まず、有機金属気相成
長（ＭＯＶＰＥ）法を用いて、例えば、面方位が（００
０１）面のサファイアからなる基板１１上に、基板１１
と該基板１１上に成長する窒化物半導体結晶との格子定
数の不整合を緩和して結晶欠陥が少ない半導体層を得る
ためのＧａＮからなるバッファ層１２と、Ｓｉをｎ型ド
ーパントとする低抵抗のｎ型ＧａＮからなるｎ型コンタ
クト層１３と、後述する活性層に電子及び生成光を閉じ
込めるｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ｎからなるｎ型クラッド層
１４とを順次成長させる。As shown in FIG. 1, first, for example, the plane orientation is set to (00) using the metal organic chemical vapor deposition (MOVPE) method.
01) surface of the substrate 11 made of sapphire
And a buffer layer 12 made of GaN for relaxing a lattice constant mismatch between the nitride semiconductor crystal grown on the substrate 11 and a semiconductor layer having few crystal defects, and a low resistance using Si as an n-type dopant. An n-type contact layer 13 made of n-type GaN and an n-type clad layer 14 made of n-type Al 0.35 Ga 0.65 N for confining electrons and generated light in an active layer described later are sequentially grown.

【００４８】続いて、ｎ型クラッド層１４の上に、Ａｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎからなる量子井戸層とＡｌ0.25Ｇａ0.75
Ｎとからなる障壁層とを交互に３回程度繰り返して積層
することにより、閉じ込められた電子及び正孔が再結合
してなる生成光を生成する多重量子井戸活性層１５を形
成する。Subsequently, on the n-type cladding layer 14, Al
Quantum well layer of 0.2 Ga 0.8 N and Al 0.25 Ga 0.75
The multiple quantum well active layer 15 that generates light generated by the recombination of the confined electrons and holes is formed by alternately stacking the N and barrier layers about three times.

【００４９】次に、多重量子井戸活性層１５の上に、Ｍ
ｇをｐ型ドーパントとし、膜厚が２０ｎｍ程度でｎ型ク
ラッド層１４から注入される電子のポテンシャル障壁と
なるｐ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎ0.975 Ｐ0.025 からなるｐ
型リークバリア層１６と、量子井戸活性層１５に正孔及
び生成光を閉じ込めるｐ型Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ｎ0.98Ｐ
0.02からなるｐ型クラッド層１７と、低抵抗のｐ型Ｇａ
Ｎからなるｐ型コンタクト層１８とを順次成長させる。Next, on the multiple quantum well active layer 15, M
g as a p-type dopant, a film thickness of about 20 nm and an n-type dopant.
Potential barrier of electrons injected from the lad layer 14
P-type Al0.5Ga0.5N0.975P0.025Consisting of
Holes and the quantum well active layer 15
Al to confine the generated light0.4Ga0.6N0.98P
0.02A p-type cladding layer 17 made of
An N-type p-type contact layer 18 is sequentially grown.

【００５０】このようにして、多重量子井戸活性層１５
とリン（Ｐ）を含むｐ型クラッド層１７との間に、エネ
ルギーギャップがｎ型クラッド層１４よりも大きく且つ
リン（Ｐ）を含むｐ型リークバリア層１６が形成された
ダブルヘテロ接合部を有するエピタキシャル層を形成す
る。As described above, the multiple quantum well active layer 15
A double heterojunction having an energy gap larger than that of the n-type cladding layer 14 and a p-type leak barrier layer 16 containing phosphorus (P) formed between the n-type cladding layer 17 and the p-type cladding layer 17 containing phosphorus (P). Is formed.

【００５１】エピタキシャル層を形成した後、ｐ型コン
タクト層１８及びｐ型クラッド層１７における素子形成
領域に対して選択的にドライエッチングを行なうことに
より、ｐ型クラッド層１７に上部がｐ型コンタクト層１
８からなり幅が５μｍ程度の畝状のリッジストライプ部
１７ａを形成する。After the epitaxial layer is formed, the element forming region in the p-type contact layer 18 and the p-type clad layer 17 is selectively dry-etched, so that the p-type contact layer 18 1
Then, a ridge-shaped ridge stripe portion 17a made of 8 and having a width of about 5 μm is formed.

【００５２】次に、ｐ型コンタクト層１８の上に、Ｎｉ
とＡｕとの積層体からなるｐ側電極１９を選択的に形成
し、その後、エピタキシャル層の素子形成領域をマスク
して、ｎ型コンタクト層１３が露出するまでドライエッ
チングを行なうことにより、ｎ型コンタクト層１３の上
面にｎ側電極形成領域を形成し、続いて、ｎ型コンタク
ト層１３上のｎ側電極形成領域にＴｉとＡｌとの積層体
からなるｎ側電極２０を選択的に形成する。Next, on the p-type contact layer 18, Ni
By selectively forming a p-side electrode 19 made of a layered structure of Au and Au, and then performing dry etching until the n-type contact layer 13 is exposed by using the element forming region of the epitaxial layer as a mask. An n-side electrode formation region is formed on the upper surface of the contact layer 13, and subsequently, an n-side electrode 20 made of a laminate of Ti and Al is selectively formed in the n-side electrode formation region on the n-type contact layer 13. .

【００５３】次に、ｐ型クラッド層１７上におけるリッ
ジストライプ部１７ａの両側部分及び素子形成領域の側
面にシリコン酸化膜等からなる保護絶縁膜２１を形成す
る。Next, a protective insulating film 21 made of a silicon oxide film or the like is formed on both sides of the ridge stripe portion 17a on the p-type cladding layer 17 and on side surfaces of the element formation region.

【００５４】次に、保護絶縁膜２１上のｐ側電極１９を
含む領域に該ｐ側電極１９と電気的に接続される配線電
極２２を形成することにより、図１に示す窒化物半導体
レーザ装置を得る。Next, by forming a wiring electrode 22 electrically connected to the p-side electrode 19 on the region including the p-side electrode 19 on the protective insulating film 21, the nitride semiconductor laser device shown in FIG. Get.

【００５５】以下、前記のように構成された半導体レー
ザ装置の動作及びその動作特性について図面を参照しな
がら説明する。Hereinafter, the operation of the semiconductor laser device configured as described above and its operation characteristics will be described with reference to the drawings.

【００５６】本実施形態に係る半導体レーザ素子の多重
量子井戸活性層１５の実効的なエネルギーギャップは約
４ｅＶである。そこで、ｎ側電極２０を接地し、配線電
極２２に所定電圧を印加すると、量子井戸活性層１５に
対して、ｐ側電極１９からは正孔が、ｎ側電極２０から
は電子がそれぞれ注入され、量子井戸活性層１５におい
て光学利得を生じることにより、発振波長が約３１０ｎ
ｍとなるレーザ発振を生じる。The effective energy gap of the multiple quantum well active layer 15 of the semiconductor laser device according to this embodiment is about 4 eV. Then, when the n-side electrode 20 is grounded and a predetermined voltage is applied to the wiring electrode 22, holes are injected from the p-side electrode 19 and electrons are injected from the n-side electrode 20 into the quantum well active layer 15. The optical gain is generated in the quantum well active layer 15 so that the oscillation wavelength is about 310 n.
m is generated.

【００５７】この様子を図２に示すエネルギーバンド図
を参照しながら説明する。This situation will be described with reference to the energy band diagram shown in FIG.

【００５８】図２は本実施形態に係る半導体レーザ装置
における活性層付近のエネルギーバンドを模式的に表わ
している。図２において、Ｅｃは電子における伝導帯の
下端のエネルギーを表わし、Ｅｖは電子における価電子
帯の上端のエネルギーを表わしている。図２に示すよう
に、ｎ型クラッド層１４から多重量子井戸活性層１５に
注入される電子とｐ型クラッド層１７から注入される正
孔とが量子井戸活性層１５において再結合し、光子エネ
ルギーｈνを持つ再結合光が生成される。FIG. 2 schematically shows an energy band near the active layer in the semiconductor laser device according to the present embodiment. In FIG. 2, Ec represents the energy at the lower end of the conduction band for electrons, and Ev represents the energy at the upper end of the valence band for electrons. As shown in FIG. 2, the electrons injected from the n-type cladding layer 14 into the multiple quantum well active layer 15 and the holes injected from the p-type cladding layer 17 recombine in the quantum well active layer 15 and the photon energy is reduced. Recombination light having hν is generated.

【００５９】図３は本実施形態に係る半導体レーザ装置
を構成するＡｌＧａＮＰからなる窒化物半導体における
Ａｌ及びＰの各組成とエネルギーギャップとの関係を表
わしている。図３に示すように、Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ｎ
0.98Ｐ0.02からなるｐ型クラッド層１７のエネルギーギ
ャップは約４．４ｅＶであり、Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎ0.97
5 Ｐ0.025 からなるｐ型リークバリア層１６のエネルギ
ーギャップは約４．５ｅＶである。FIG. 3 shows the relationship between each composition of Al and P and the energy gap in the nitride semiconductor made of AlGaNP constituting the semiconductor laser device according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, Al 0.4 Ga 0.6 N
The energy gap of the p-type cladding layer 17 made of 0.98 P 0.02 is about 4.4 eV, and Al 0.5 Ga 0.5 N 0.97
The energy gap of the p-type leak barrier layer 16 made of 5 P 0.025 is about 4.5 eV.

【００６０】このように、本実施形態によると、量子井
戸活性層１５とｐ型クラッド層１７との間に、エネルギ
ーギャップがｐ型クラッド層１７よりも大きいｐ型リー
クバリア層１６が設けられているため、ｎ型クラッド層
１４から量子井戸活性層１５に注入される電子の割合が
上昇し、その結果、紫外領域のレーザ光を発光しながら
も、電子の漏れ電流によるしきい値電流の増大が抑制さ
れるので、該レーザ光の出力動作が安定する。As described above, according to the present embodiment, the p-type leak barrier layer 16 having an energy gap larger than that of the p-type cladding layer 17 is provided between the quantum well active layer 15 and the p-type cladding layer 17. Therefore, the ratio of electrons injected from the n-type cladding layer 14 into the quantum well active layer 15 increases, and as a result, the threshold current increases due to electron leakage current while emitting laser light in the ultraviolet region. Is suppressed, so that the output operation of the laser light is stabilized.

【００６１】この場合に、図２に示すように、ｐ型クラ
ッド層１７から注入される正孔はｐ型リークバリア層１
６をトンネル効果により透過させる必要があるため、ｐ
型リークバリア層１６の膜厚は、電子を反射し且つ正孔
を透過させる範囲で選択すればよく、１ｎｍ以上且つ１
００ｎｍ以下であればよい。さらには、１０ｎｍ以上且
つ３０ｎｍ以下が好ましい。In this case, as shown in FIG. 2, holes injected from the p-type cladding layer 17 are
6 must be transmitted through the tunnel effect,
The thickness of the type leak barrier layer 16 may be selected within a range that reflects electrons and allows holes to pass therethrough.
It is sufficient if it is not more than 00 nm. Further, the thickness is preferably 10 nm or more and 30 nm or less.

【００６２】次に、Ａｌの組成が相対的に大きいｎ型ク
ラッド層１４及びｐ型クラッド層１７におけるキャリア
濃度について説明する。Next, the carrier concentration in the n-type cladding layer 14 and the p-type cladding layer 17 having a relatively large Al composition will be described.

【００６３】まず、ｎ型クラッド層１４においては、Ａ
ｌ0.35Ｇａ0.65Ｎの組成を持つ半導体層に対して、例え
ば、Ｓｉをドープすることにより、１×１０18ｃｍ-3程
度のキャリア濃度を実現できるため、問題にはならな
い。First, in the n-type cladding layer 14, A
For example, by doping the semiconductor layer having a composition of l 0.35 Ga 0.65 N with Si, a carrier concentration of about 1 × 10 18 cm −3 can be realized, so that there is no problem.

【００６４】次に、ｐ型クラッド層１７においては、レ
ーザ光の波長を紫外光程度にまで短波長化する際には、
前述したように、窒化物半導体におけるＡｌの組成を大
きくする必要がある一方、Ａｌの組成を大きくするとｐ
型半導体層が得られ難くなるというトレードオフの関係
がある。Next, in the p-type cladding layer 17, when the wavelength of the laser light is shortened to about the ultraviolet light,
As described above, while it is necessary to increase the composition of Al in the nitride semiconductor, if the composition of Al is increased, p
There is a trade-off relationship that it is difficult to obtain a type semiconductor layer.

【００６５】そこで、本実施形態に係る半導体レーザ装
置が、ｐ型半導体層の組成にリン又はヒ素を含ませるこ
とにより、図１に示すｐ型クラッド層１７のエネルギー
ギャップを大きく維持したままｐ型ドーパントの熱的活
性化率をも向上させられる構成を有していることを図面
に基づいて説明する。Therefore, the semiconductor laser device according to the present embodiment includes the p-type semiconductor layer containing phosphorus or arsenic so that the p-type cladding layer 17 shown in FIG. With reference to the drawings, a description will be given of a configuration having a structure capable of improving the thermal activation rate of the dopant.

【００６６】本実施形態に係るｐ型クラッド層１７の組
成は、Ａｌ0.4 Ｇａ0.6 Ｎ0.98Ｐ0. 02であり、ｐ型ドー
パントであるＭｇのアクセプタ準位は、ＧａＮと同程度
の０．１５ｅＶが得られている。[0066] The composition of the p-type cladding layer 17 of this embodiment is the Al 0.4 Ga 0.6 N 0.98 P 0. 02, acceptor level of Mg as a p-type dopant, comparable to the GaN 0.15 eV Has been obtained.

【００６７】このように、Ａｌの組成が０．４である半
導体層のアクセプタ準位がＧａＮと同程度となる理由を
図４に基づいて説明する。The reason why the acceptor level of a semiconductor layer having an Al composition of 0.4 is almost the same as that of GaN will be described with reference to FIG.

【００６８】図４は本実施形態に係る半導体レーザ装置
を構成するＡｌＧａＮＰからなる窒化物半導体における
Ａｌ及びＰの各組成と価電子帯上端部のエネルギーＥｖ
との関係をベガード則に基づいて算出した結果を表わし
ている。図４において、縦軸上の０ｅＶはＡｌの組成ｘ
及びＰの組成ｙが共に０の場合の、すなわち、ＧａＮ結
晶における価電子帯の上端部のエネルギーＥｖを表わし
ている。FIG. 4 shows the respective compositions of Al and P and the energy Ev at the upper end of the valence band in the nitride semiconductor made of AlGaNP constituting the semiconductor laser device according to the present embodiment.
And the result calculated based on the Vegard rule. In FIG. 4, 0 eV on the vertical axis represents the composition x of Al.
And the composition y of P is 0, that is, the energy Ev at the upper end of the valence band in the GaN crystal.

【００６９】ところで、正孔の熱的な活性化率ｐは、極
めて単純に、 ｐ＝ｅｘｐ｛―（Ｅａ―Ｅｖ）／ｋＴ｝ のように表現することができる。ここで、Ｅａはアクセ
プタ準位のエネルギーを表わし、Ｅｖは価電子帯上端部
のエネルギーを表わし、ｋはボルツマン定数を表わし、
Ｔは絶対温度を表わしている。実際には、より複雑な表
現式で表わされるが、アクセプタ準位のエネルギーＥａ
と価電子帯上端部のエネルギーＥｖとの差（＝Ｅａ−Ｅ
ｖ）が大きくなると、ｐ型ドーパントの活性化率ｐが急
激に低下することに変わりはない。By the way, the thermal activation rate p of holes can be expressed very simply as follows: p = exp {-(Ea-Ev) / kT}. Here, Ea represents the energy of the acceptor level, Ev represents the energy of the upper end of the valence band, k represents the Boltzmann constant,
T represents the absolute temperature. In practice, although represented by a more complex expression, the energy Ea of the acceptor level
(= Ea−E) between the energy and the energy Ev at the top of the valence band.
As v) increases, the activation rate p of the p-type dopant is still sharply reduced.

【００７０】図４は、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ1-y Ｐy のＰの
組成ｙが０のとき、すなわち、ＡｌＧａＮからなる混晶
をｐ型クラッド層１７として用いた場合には、Ａｌの組
成ｘが大きくなるにつれて価電子帯上端部のエネルギー
Ｅｖが減少することを表わしている。これにより、図９
に示したように、アクセプタ準位はほとんど変化しない
ため、アクセプタ準位のエネルギーＥａと価電子帯上端
部のエネルギーＥｖとの差である不純物深さが増大する
ことになる。[0070] Figure 4, when the Al x Ga 1-x N 1 -y P y in the composition y of P is 0, i.e., when a mixed crystal of AlGaN as the p-type cladding layer 17, Al , The energy Ev at the upper end of the valence band decreases as the composition x increases. As a result, FIG.
As shown in (1), since the acceptor level hardly changes, the impurity depth, which is the difference between the energy Ea of the acceptor level and the energy Ev at the upper end of the valence band, increases.

【００７１】しかしながら、図４に示すように、Ｖ族元
素としてリン（Ｐ）を添加すると、価電子帯上端部のエ
ネルギーＥｖが高エネルギー側にシフトするため、アク
セプタ準位のエネルギーＥａと価電子帯上端部のエネル
ギーＥｖとの差が小さくなる（アクセプタ準位が浅くな
る）。However, as shown in FIG. 4, when phosphorus (P) is added as a group V element, the energy Ev at the upper end of the valence band shifts to a higher energy side, so that the energy Ea of the acceptor level and the valence electron The difference from the energy Ev at the band upper end becomes small (the acceptor level becomes shallow).

【００７２】以上説明したように、アルミニウム（Ａ
ｌ）を含むことによりアクセプタ準位が深くなり、アク
セプタの熱的な活性化率が低下する窒化物半導体に対し
て、適当量のリン（Ｐ）を添加することによりアクセプ
タ準位を窒化ガリウム（ＧａＮ）並みに浅くできる。こ
れにより、所望のｐ型キャリア密度を得られるようにな
る。As described above, aluminum (A)
1), the acceptor level becomes deeper, and the acceptor level is changed to gallium nitride (G) by adding an appropriate amount of phosphorus (P) to the nitride semiconductor in which the thermal activation rate of the acceptor is lowered. GaN) can be as shallow. Thereby, a desired p-type carrier density can be obtained.

【００７３】なお、図３に示すように、リン（Ｐ）の組
成を大きくするにつれてエネルギーギャップが小さくな
るため、所望のレーザ光と対応するエネルギーギャップ
を確保するには、リン（Ｐ）と共にアルミニウム（Ａ
ｌ）の組成をも大きくする必要がある。この場合でも、
アクセプタ準位が浅い（Ｅａ−Ｅｖが小さい）状態でエ
ネルギーギャップを大きく確保できることが特徴であ
る。As shown in FIG. 3, since the energy gap becomes smaller as the composition of phosphorus (P) is increased, in order to secure an energy gap corresponding to a desired laser beam, it is necessary to use aluminum together with phosphorus (P). (A
It is necessary to increase the composition of 1). Even in this case,
The feature is that a large energy gap can be secured in a state where the acceptor level is shallow (Ea-Ev is small).

【００７４】また、ｎ型クラッド層１４は、リン（Ｐ）
を含む必要がないが、発振波長を紫色から青色程度の波
長とする場合には、Ａｌの組成ｘを０．４まで大きくす
る必要がないため、結晶製造装置における原料供給等の
運用上の観点から、ｐ型クラッド層１７と同様にリン
（Ｐ）を含めた４元混晶とすると製造が容易となる。The n-type cladding layer 14 is made of phosphorus (P)
However, when the oscillation wavelength is set to a wavelength from purple to blue, it is not necessary to increase the Al composition x to 0.4. Therefore, when the quaternary mixed crystal containing phosphorus (P) is used as in the case of the p-type cladding layer 17, the production becomes easy.

【００７５】以上、半導体レーザ装置におけるｐ型クラ
ッド層１７のエネルギーギャップ及びアクセプタ準位に
ついて説明したが、本実施形態に係る半導体レーザ装置
は、紫外領域にまで及ぶ短波長レーザ光を安定して出力
できる良好な結晶性を有していることをも特徴としてい
る。Although the energy gap and the acceptor level of the p-type cladding layer 17 in the semiconductor laser device have been described above, the semiconductor laser device according to the present embodiment stably outputs short-wavelength laser light extending to the ultraviolet region. It is also characterized by having good crystallinity.

【００７６】この結晶性に優れる理由を図５に基づいて
説明する。The reason for the excellent crystallinity will be described with reference to FIG.

【００７７】図５は本実施形態に係る半導体レーザ素子
を構成するＡｌＧａＮＰからなる窒化物半導体における
Ａｌ及びＰの各組成と格子定数との関係を表わしてい
る。図５において、縦軸上の白丸印はＡｌの組成ｘ及び
Ｐの組成ｙが共に０の場合の、すなわち、ＧａＮ結晶の
格子定数を表わしている。図５に示すように、本実施形
態に係る半導体レーザ装置のｐ型クラッド層１７におい
て、Ａｌの組成が０．４であり且つＰの組成が０．０２
であるため、その格子定数はＧａＮ結晶の格子定数であ
る３．１９Åとほぼ一致している。同様に、ｐ型リーク
バリア層１６においても、Ａｌの組成が０．５であり且
つＰの組成が０．０２５であるため、その格子定数はＧ
ａＮ結晶の格子定数とほぼ一致している。FIG. 5 shows the relationship between each composition of Al and P and the lattice constant in the nitride semiconductor made of AlGaNP constituting the semiconductor laser device according to the present embodiment. In FIG. 5, white circles on the vertical axis represent the case where the composition x of Al and the composition y of P are both 0, that is, the lattice constant of the GaN crystal. As shown in FIG. 5, in the p-type cladding layer 17 of the semiconductor laser device according to the present embodiment, the composition of Al is 0.4 and the composition of P is 0.02.
Therefore, the lattice constant thereof substantially matches the lattice constant of the GaN crystal, 3.19 °. Similarly, also in p-type leak barrier layer 16, since the composition of Al is 0.5 and the composition of P is 0.025, its lattice constant is G
The lattice constant almost coincides with the lattice constant of the aN crystal.

【００７８】従って、結晶成長時において、ｐ型リーク
バリア層１６及びｐ型クラッド層１７の格子定数がほぼ
ＧａＮの格子定数と等しいと、ＧａＮからなるｎ型コン
タクト層１３による結晶の格子定数が支配的であるた
め、多重量子井戸活性層１５とｐ型リークバリア層１６
との間、及びｐ型リークバリア層１６とｐ型クラッド層
１７との間との間でそれぞれ応力が生じない。このた
め、クラック等の格子欠陥の導入を抑制でき、高品質の
半導体結晶を得ることができる。特に、１μｍ程度と相
対的に大きい膜厚が必要とされるｐ型クラッド層１７の
格子定数がほぼＧａＮの格子定数と等しくする効果は極
めて大きい。Therefore, during the crystal growth, if the lattice constants of the p-type leak barrier layer 16 and the p-type cladding layer 17 are substantially equal to the lattice constant of GaN, the lattice constant of the crystal by the n-type contact layer 13 made of GaN is dominant. The quantum well active layer 15 and the p-type leak barrier layer 16
, And between the p-type leak barrier layer 16 and the p-type cladding layer 17, respectively. Therefore, introduction of lattice defects such as cracks can be suppressed, and a high-quality semiconductor crystal can be obtained. In particular, the effect of making the lattice constant of the p-type cladding layer 17 requiring a relatively large film thickness of about 1 μm substantially equal to the lattice constant of GaN is extremely large.

【００７９】また、ｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ｎからなるｎ
型クラッド層１４の膜厚も１μｍ以上であるため、結晶
性の観点からは、ｐ型リークバリア層１６又はｐ型クラ
ッド層１７の格子定数をｎ型クラッド層１４の格子定数
と一致させるようにしてもよい。この場合は、図５に示
すように、ｐ型クラッド層１７の格子定数はＡｌの組成
が０．３５で且つＰの組成が０であるから、格子定数は
３．１７程度である。従って、Ａｌの組成ｘが０．５で
あるｐ型リークバリア層１６はそのＰの組成ｙを０．０
１３程度とすれば良く、Ａｌの組成ｘが０．４であるｐ
型クラッド層１７はそのＰの組成ｙを０．００８程度と
すれば良いことが分かる。Further, the n-type Al 0.35 Ga 0.65 N
Since the thickness of the p-type cladding layer 14 is also 1 μm or more, from the viewpoint of crystallinity, the lattice constant of the p-type leak barrier layer 16 or the p-type cladding layer 17 is set to match the lattice constant of the n-type cladding layer 14. You may. In this case, as shown in FIG. 5, the lattice constant of the p-type cladding layer 17 is about 3.17 because the composition of Al is 0.35 and the composition of P is 0. Therefore, the p-type leak barrier layer 16 having an Al composition x of 0.5 has a P composition y of 0.0.
It is sufficient to set it to about 13;
It can be seen that the composition y of P in the mold cladding layer 17 should be about 0.008.

【００８０】さらに、本実施形態においては、基板１１
にサファイアを用いたが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のよう
に格子定数がＧａＮと近似しているような基板を用いる
場合には、ｐ型リークバリア層１６又はｐ型クラッド層
１７の格子定数を、特にｐ型クラッド層１７の格子定数
を基板の格子定数とほぼ一致させてもよい。Further, in the present embodiment, the substrate 11
When sapphire is used for the substrate, but a substrate such as silicon carbide (SiC) having a lattice constant similar to GaN is used, the lattice constant of the p-type leak barrier layer 16 or the p-type In particular, the lattice constant of the p-type cladding layer 17 may be substantially equal to the lattice constant of the substrate.

【００８１】また、多重量子井戸活性層１５に、Ａｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ／Ａｌ0.25Ｇａ0.75Ｎを用いた発振波長
が３１０ｎｍの半導体レーザ装置を例に挙げたが、これ
に限らず、量子井戸層と障壁層との対が、Ｉｎx Ｇａ
1-x Ｎ／Ｉｎy Ｇａ1-y Ｎ、Ｉｎ x Ｇａ1-x Ｎ／Ｇａ
Ｎ、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ／Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ、又はＧａＮ
／Ａｌy Ｇａ1-y Ｎからなる多重量子井戸層を用いた、
発振波長が３１０ｎｍよりも長いレーザ光を発振する窒
化物半導体レーザ装置に本発明を適用しても同等か同等
以上の効果を期待できる。The multiple quantum well active layer 15 has Al
0.2Ga0.8N / Al0.25Ga0.75Oscillation wavelength using N
Has been described as an example of a semiconductor laser device having a wavelength of 310 nm.
Not only the pair of the quantum well layer and the barrier layerxGa
1-xN / InyGa1-yN, In xGa1-xN / Ga
N, InxGa1-xN / AlyGa1-yN or GaN
/ AlyGa1-yUsing a multiple quantum well layer made of N,
Nitrogen that oscillates laser light whose oscillation wavelength is longer than 310 nm
Or the same even if the present invention is applied to a nitride semiconductor laser device
The above effects can be expected.

【００８２】また、ｐ型リークバリア層１６及びｐ型ク
ラッド層１７に対して、アクセプタ準位を浅くできると
共に、格子定数を調整できる元素としてリン（Ｐ）を用
いたが、ヒ素（Ａｓ）を用いてもよい。この場合のＡｓ
の組成はＰの場合と同等でよい。また、リン（Ｐ）とヒ
素（Ａｓ）との両方を含ませてもよい。Although phosphorus (P) was used as an element capable of lowering the acceptor level and adjusting the lattice constant of the p-type leak barrier layer 16 and the p-type cladding layer 17, arsenic (As) was not used. May be used. As in this case
May be equivalent to that of P. Further, both phosphorus (P) and arsenic (As) may be contained.

【００８３】また、本実施形態においては、多重量子井
戸活性層１５に対して基板１１側にｎ型クラッド層１４
を設けたが、これに限らず、該活性層１５に対して基板
１１側にｐ型クラッド層１７を設け、該活性層１５に対
して基板１１と反対側にｎ型クラッド層１４を設けても
よい。 （第２の実施形態）以下、本発明の第２の実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。In this embodiment, the n-type cladding layer 14 is located on the substrate 11 side with respect to the multiple quantum well active layer 15.
However, the present invention is not limited to this. A p-type cladding layer 17 is provided on the substrate 11 side of the active layer 15 and an n-type cladding layer 14 is provided on the opposite side of the active layer 15 from the substrate 11. Is also good. (Second Embodiment) Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００８４】図６（ａ）及び図６（ｂ）は本発明の第２
の実施形態に係る多重量子井戸型窒化物半導体レーザ装
置であって、図６（ａ）は断面構成を表わし、図６
（ｂ）は活性層付近のエネルギーバンドを模式的に表わ
している。図６（ｂ）において、Ｅｃは電子における伝
導帯の下端のエネルギーを表わし、Ｅｖは電子における
価電子帯の上端のエネルギーを表わしている。また、図
６（ａ）において、図１に示す構成部材と同一の構成部
材には同一の符号を付すことにより説明を省略する。FIGS. 6A and 6B show a second embodiment of the present invention.
FIG. 6A shows a cross-sectional configuration of the multiple quantum well nitride semiconductor laser device according to the embodiment of FIG.
(B) schematically shows an energy band near the active layer. In FIG. 6B, Ec represents the energy at the lower end of the conduction band in electrons, and Ev represents the energy at the upper end of the valence band in electrons. In FIG. 6A, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【００８５】図６（ａ）に示すように、第２の実施形態
に係る半導体レーザ装置は、ｐ型リークバリア層１６と
ｐ型クラッド層１７との間に形成され、エネルギーギャ
ップが多重量子井戸活性層１５よりも大きく且つｐ型ク
ラッド層１７よりも小さいｐ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ
0.985 Ｐ0.015 からなるｐ型キャリア注入層３１を備え
ていることを特徴とする。As shown in FIG. 6A, the semiconductor laser device according to the second embodiment is formed between a p-type leak barrier layer 16 and a p-type cladding layer 17 and has an energy gap of multiple quantum wells. P-type Al 0.3 Ga 0.7 N larger than the active layer 15 and smaller than the p-type cladding layer 17
A p-type carrier injection layer 31 of 0.985 P 0.015 is provided.

【００８６】従って、第１の実施形態と同様に、紫外光
を発光可能な量子井戸活性層１５からの生成光を閉じ込
めることができるエネルギーギャップを持つｐ型クラッ
ド層１７、ｐ型キャリア注入層３１及びｐ型リークバリ
ア層１６に対して、適当量のリン（Ｐ）を添加すること
により、エネルギーギャップを大きく維持したまま価電
子帯の上端部Ｅｖ及び伝導帯の下端部Ｅｃを高エネルギ
ー側にシフトさせることができる。これにより、各ｐ型
窒化物半導体層１６、１７、３１におけるそれぞれのア
クセプタ準位を小さくできるため、これら半導体層の正
孔の活性化率を大きくできるので、所望のキャリア濃度
を確保できるようになる。Therefore, as in the first embodiment, the p-type cladding layer 17 and the p-type carrier injection layer 31 having an energy gap capable of confining the light generated from the quantum well active layer 15 capable of emitting ultraviolet light. By adding an appropriate amount of phosphorus (P) to the p-type leak barrier layer 16, the upper end Ev of the valence band and the lower end Ec of the conduction band are shifted to the high energy side while maintaining a large energy gap. Can be shifted. As a result, the acceptor level in each of the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, 31 can be reduced, and the activation rate of holes in these semiconductor layers can be increased, so that a desired carrier concentration can be secured. Become.

【００８７】また、量子井戸活性層１５とｐ型クラッド
層１７との間に、ｎ型クラッド層１４から注入される高
エネルギーの電子がレーザ光の生成に寄与せずにｐ型ク
ラッド層１７に漏れる現象を防止するｐ型リークバリア
層１６を備えているため、電子と正孔とが再結合する再
結合効率が向上する。Further, between the quantum well active layer 15 and the p-type cladding layer 17, high-energy electrons injected from the n-type cladding layer 14 do not contribute to generation of laser light and Since the p-type leak barrier layer 16 for preventing the leakage phenomenon is provided, the recombination efficiency of the recombination of electrons and holes is improved.

【００８８】さらに、図６（ｂ）に示すように、ｐ型リ
ークバリア層１６とｐ型クラッド層１７との間に、ｐ型
キャリア注入層３１が設けられている。これにより、ｐ
型クラッド層１７から注入される正孔が、ｐ型クラッド
層１７よりも正孔に対するエネルギーが小さいｐ型キャ
リア注入層３１にいったん落ち込んで、高いエネルギー
が若干弱められた後、ｐ型リークバリア層をトンネル効
果により透過して量子井戸活性層１５に注入される。そ
の結果、量子井戸活性層１５に注入される正孔の注入効
率がさらに向上することになり、しきい値電流の一層の
低減を図ることができる。Further, as shown in FIG. 6B, a p-type carrier injection layer 31 is provided between the p-type leak barrier layer 16 and the p-type cladding layer 17. This gives p
The holes injected from the p-type cladding layer 17 once fall into the p-type carrier injection layer 31 having a smaller energy for holes than the p-type cladding layer 17, and after the high energy is slightly weakened, the p-type leakage barrier layer Through the tunnel effect to be injected into the quantum well active layer 15. As a result, the injection efficiency of holes injected into the quantum well active layer 15 is further improved, and the threshold current can be further reduced.

【００８９】本実施形態においても、ｐ型リークバリア
層１６、ｐ型クラッド層１７及びｐ型キャリア注入層３
１に対して、リン（Ｐ）の代わりにヒ素（Ａｓ）を添加
しても良く、また、リン（Ｐ）とヒ素（Ａｓ）とを混合
してもよい。 （第３の実施形態）以下、本発明の第３の実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。Also in this embodiment, the p-type leak barrier layer 16, the p-type cladding layer 17, and the p-type carrier injection layer 3
1 may be added with arsenic (As) instead of phosphorus (P), or phosphorus (P) and arsenic (As) may be mixed. (Third Embodiment) Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【００９０】図７（ａ）及び図７（ｂ）は本発明の第３
の実施形態に係る多重量子井戸型窒化物半導体レーザ装
置であって、図７（ａ）は断面構成を表わし、図７
（ｂ）は活性層付近のエネルギーバンドを模式的に表わ
している。図７（ｂ）において、Ｅｃは電子における伝
導帯の下端のエネルギーを表わし、Ｅｖは電子における
価電子帯の上端のエネルギーを表わしている。また、図
７（ａ）において、図１及び図６（ａ）に示す構成部材
と同一の構成部材には同一の符号を付すことにより説明
を省略する。FIGS. 7A and 7B show a third embodiment of the present invention.
FIG. 7A shows a cross-sectional configuration of the multiple quantum well type nitride semiconductor laser device according to the embodiment shown in FIG.
(B) schematically shows an energy band near the active layer. In FIG. 7B, Ec represents the energy at the lower end of the conduction band of electrons, and Ev represents the energy of the upper end of the valence band of electrons. In FIG. 7A, the same components as those shown in FIGS. 1 and 6A are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【００９１】図７（ａ）に示すように、第３の実施形態
に係る半導体レーザ装置は、第２の実施形態に係る半導
体レーザ装置の構成に加え、多重量子井戸活性層１５と
ｎ型クラッド層１４との間に形成され、エネルギーギャ
ップがｐ型クラッド層１７よりも大きいｎ型Ａｌ0.4 Ｇ
ａ0.6 Ｎからなるｎ型リークバリア層３２と、該ｎ型リ
ークバリア層３２とｎ型クラッド層１４との間に形成さ
れ、エネルギーギャップがｎ型クラッド層１７よりも小
さく且つ量子井戸活性層１５よりも大きいｎ型Ａｌ0.3
Ｇａ0.7 Ｎからなるｎ型キャリア注入層３３とを備えて
いることを特徴とする。As shown in FIG. 7A, the semiconductor laser device according to the third embodiment has a structure similar to that of the semiconductor laser device according to the second embodiment, and further includes a multiple quantum well active layer 15 and an n-type cladding. N-type Al 0.4 G formed between the p-type cladding layer 17 and the p-type cladding layer 17.
an n-type leak barrier layer 32 of a 0.6 N, formed between the n-type leak barrier layer 32 and the n-type cladding layer 14, having an energy gap smaller than that of the n-type cladding layer 17 and having a quantum well active layer 15 N-type Al 0.3
And an n-type carrier injection layer 33 made of Ga 0.7 N.

【００９２】従って、第１又は第２の実施形態と同様
に、アルミニウム（Ａｌ）の組成が相対的に大きいｐ型
クラッド層１７、ｐ型キャリア注入層３１及びｐ型リー
クバリア層１６に対して、適当量のリン（Ｐ）を添加す
ることにより、エネルギーギャップを大きく維持したま
ま価電子帯の上端部Ｅｖ及び伝導帯の下端部Ｅｃを高エ
ネルギー側にシフトさせることができる。これにより、
各ｐ型窒化物半導体層１６、１７、３１においてそれぞ
れアクセプタ準位を小さくでき、これら半導体層の正孔
の活性化率を大きくできる。Therefore, similarly to the first or second embodiment, the p-type cladding layer 17, the p-type carrier injection layer 31, and the p-type leak barrier layer 16 having a relatively large aluminum (Al) composition are used. By adding an appropriate amount of phosphorus (P), the upper end Ev of the valence band and the lower end Ec of the conduction band can be shifted to a higher energy side while maintaining a large energy gap. This allows
The acceptor level can be reduced in each of the p-type nitride semiconductor layers 16, 17, and 31, and the activation rate of holes in these semiconductor layers can be increased.

【００９３】さらに、本実施形態においては、量子井戸
活性層１５とｎ型クラッド層１４との間に、ｐ型クラッ
ド層１７から注入される高エネルギーの正孔がレーザ光
の生成に寄与せずにｎ型クラッド層１４に漏れる現象を
防止するｎ型リークバリア層３２が設けられており、さ
らには、ｎ型リークバリア層３２とｎ型クラッド層１４
との間に、ｎ型クラッド層１４から注入される電子をい
ったん落ち込ませた後、該電子をトンネル効果によりｎ
型リークバリア層３２を透過して量子井戸活性層１５に
注入させるｎ型キャリア注入層３３が設けられている。Further, in the present embodiment, high-energy holes injected from the p-type cladding layer 17 do not contribute to generation of laser light between the quantum well active layer 15 and the n-type cladding layer 14. Is provided with an n-type leak barrier layer 32 for preventing the phenomenon of leaking to the n-type clad layer 14.
After the electrons injected from the n-type cladding layer 14 are temporarily dropped, the electrons are turned into n by the tunnel effect.
There is provided an n-type carrier injection layer 33 that transmits through the type leak barrier layer 32 and is injected into the quantum well active layer 15.

【００９４】これにより、第１又は第２の実施形態に係
る半導体レーザ装置と比較して、外部から注入される電
子及び正孔の多重量子井戸活性層１５への閉じ込め効率
が優れているため、しきい値電流がさらに小さく且つ温
度特性がさらに優れるレーザ装置を得ることができる。As a result, the efficiency of confining electrons and holes injected from the outside into the multiple quantum well active layer 15 is superior to that of the semiconductor laser device according to the first or second embodiment. A laser device having a smaller threshold current and further excellent temperature characteristics can be obtained.

【００９５】ここで、ｎ型リークバリア層３２の膜厚
は、正孔を反射し且つ電子を透過する範囲で選択すれば
良く、１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下であればよく、さ
らに好ましくは、１０ｎｍ以上且つ３０ｎｍ以下とすれ
ば良い。Here, the thickness of the n-type leak barrier layer 32 may be selected within a range that reflects holes and transmits electrons, and may be 1 nm or more and 100 nm or less, and more preferably 10 nm or more. In addition, the thickness may be set to 30 nm or less.

【００９６】本実施形態に係る半導体レーザ装置の動作
特性の一例として、発振波長が３１５ｎｍのレーザ光
が、しきい値電流が６０ｍＡで発振し始め、連続動作温
度が８０℃であることを確認している。As an example of the operating characteristics of the semiconductor laser device according to the present embodiment, it was confirmed that a laser beam having an oscillation wavelength of 315 nm started to oscillate at a threshold current of 60 mA and a continuous operating temperature was 80 ° C. ing.

【００９７】なお、本実施形態においては、ｎ型クラッ
ド層１４、ｎ型リークバリア層３２及びｎ型キャリア注
入層３３の各ｎ型窒化物半導体層は、その組成にリン
（Ｐ）を添加しない構成としたが、ｐ型窒化物半導体層
と同様にリン（Ｐ）又はヒ素（Ａｓ）の少なくとも一方
を添加してもよい。この場合に、各半導体層の組成は、
例えば、リン（Ｐ）を例に採ると、ｎ型クラッド層１４
をｎ型Ａｌ0.4 Ｇａ0.6Ｎ0.98Ｐ0.02とし、ｎ型リーク
バリア層３２をｎ型Ａｌ0.5 Ｇａ0.5 Ｎ0.975 Ｐ 0.025
とし、ｎ型キャリア注入層３３をｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7
Ｎ0.985 Ｐ0.015とすれば良い。In this embodiment, the n-type crack is used.
Layer 14, n-type leak barrier layer 32 and n-type carrier
Each of the n-type nitride semiconductor layers of the input layer 33 has a phosphorous composition.
(P) is not added, but the p-type nitride semiconductor layer
At least one of phosphorus (P) and arsenic (As)
May be added. In this case, the composition of each semiconductor layer is
For example, taking phosphorus (P) as an example, the n-type cladding layer 14
With n-type Al0.4Ga0.6N0.98P0.02And n-type leak
Barrier layer 32 is made of n-type Al0.5Ga0.5N0.975P 0.025
And the n-type carrier injection layer 33 is made of n-type Al0.3Ga0.7
N0.985P0.015It is good.

【００９８】また、多重量子井戸活性層１５と各クラッ
ド層１４、１７との間に、エネルギーギャップが該活性
層１５よりも大きく且つ各クラッド層１４、１７よりも
小さい光ガイド層を設けてもよい。Further, an optical guide layer having an energy gap larger than the active layer 15 and smaller than the clad layers 14 and 17 may be provided between the multiple quantum well active layer 15 and the clad layers 14 and 17. Good.

【００９９】[0099]

【発明の効果】本発明に係る第１又は第２の半導体レー
ザ装置によると、活性層とｐ型クラッド層との間に形成
され、禁制帯の幅がｎ型クラッド層よりも大きいｐ型バ
リア層を備えているため、レーザ光の生成に寄与せずに
ｐ型クラッド層に漏れる電子を活性層に効率よく注入で
きるので、しきい値電流が増大せず、従って、優れた動
作特性を得ることができる。According to the first or second semiconductor laser device of the present invention, the p-type barrier formed between the active layer and the p-type cladding layer and having a larger forbidden band width than the n-type cladding layer. With the layer, electrons leaking into the p-type cladding layer can be efficiently injected into the active layer without contributing to generation of laser light, so that the threshold current does not increase, and therefore, excellent operating characteristics are obtained. be able to.

【０１００】第１又は第２の半導体レーザ装置におい
て、ｐ型クラッド層がリン又はヒ素を含むと、活性層よ
りもエネルギーギャップを大きくするためにｐ型クラッ
ド層がアルミニウムを比較的多く含む場合であっても、
エネルギーギャップを大きく維持したまま、ｐ型クラッ
ド層のアクセプタ準位を小さくできるため、所望のｐ型
ドーピングを実施できるようになり、ｐ型クラッド層
に、紫外光を発振できる禁制帯幅を持つ活性層に見合う
程度の大きさの禁制帯幅を確実に持たせることができる
ようになる。In the first or second semiconductor laser device, when the p-type cladding layer contains phosphorus or arsenic, the p-type cladding layer contains a relatively large amount of aluminum in order to make the energy gap larger than that of the active layer. Even so,
Since the acceptor level of the p-type cladding layer can be reduced while maintaining a large energy gap, desired p-type doping can be performed, and the p-type cladding layer has an active band having a forbidden band width capable of oscillating ultraviolet light. As a result, a forbidden band width large enough for the layer can be ensured.

【０１０１】この場合に、ｐ型クラッド層が、窒化ガリ
ウムの格子定数又は活性層に対して基板側に位置する窒
化物半導体層の格子定数又は基板の格子定数とほぼ一致
するような組成を有していると、ｐ型クラッド層の格子
定数が縮小しなくなり、比較的大きい膜厚が必要なクラ
ッド層の結晶性を向上させることができる。In this case, the p-type cladding layer has a composition such that it substantially matches the lattice constant of gallium nitride or the lattice constant of the nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or the lattice constant of the substrate. In this case, the lattice constant of the p-type cladding layer does not decrease, and the crystallinity of the cladding layer requiring a relatively large film thickness can be improved.

【０１０２】第１又は第２の半導体レーザ装置が、ｐ型
バリア層とｐ型クラッド層との間に形成され、禁制帯の
幅が活性層よりも大きく且つｐ型クラッド層よりも小さ
いｐ型の第５の窒化物半導体からなるｐ型キャリア注入
層をさらに備えていると、ｐ型活性層から注入される比
較的大きなエネルギーを持つ正孔が、禁制帯の幅がｐ型
クラッド層よりも小さいｐ型キャリア注入層にいったん
落ち込んだ後、活性層に注入されるので、正孔の活性層
への注入効率が向上し、レーザ装置の動作特性がさらに
向上する。The first or second semiconductor laser device is formed between the p-type barrier layer and the p-type cladding layer, and the width of the forbidden band is larger than the active layer and smaller than the p-type cladding layer. Is further provided with the p-type carrier injection layer made of the fifth nitride semiconductor, the holes having relatively large energy injected from the p-type active layer have a forbidden band width smaller than that of the p-type cladding layer. Since it is injected into the active layer after being once dropped into the small p-type carrier injection layer, the efficiency of injection of holes into the active layer is improved, and the operating characteristics of the laser device are further improved.

【０１０３】本発明に係る第３の半導体レーザ装置によ
ると、ｐ型バリア層に加えて、ｐ型クラッド層から注入
される正孔をｎ型クラッド層側で反射するｎ型バリア層
を備えると共に、ｐ型バリア層とｐ型クラッド層との間
に活性層への正孔の注入効率を上げるｐ型キャリア注入
層と、ｎ型バリア層とｎ型クラッド層との間に活性層へ
の電子の注入効率を上げるｎ型キャリア注入層とを備え
ているため、しきい値電流が増大しなくなり、紫外領域
にまで及ぶ短波長レーザ光を安定して発振できるように
なる。According to the third semiconductor laser device of the present invention, in addition to the p-type barrier layer, an n-type barrier layer for reflecting holes injected from the p-type cladding layer on the n-type cladding layer side is provided. A p-type carrier injection layer between the p-type barrier layer and the p-type cladding layer, which increases the efficiency of hole injection into the active layer; and an electron to the active layer between the n-type barrier layer and the n-type cladding layer. The n-type carrier injection layer that increases the injection efficiency of the semiconductor laser, the threshold current does not increase, and short-wavelength laser light extending to the ultraviolet region can be oscillated stably.

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

【図１】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装
置を示す構成断面図である。FIG. 1 is a configuration sectional view showing a semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装
置における活性層付近のエネルギーバンドを示すバンド
図である。FIG. 2 is a band diagram showing an energy band near an active layer in the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装
置を構成するＡｌＧａＮＰからなる窒化物半導体におけ
るＡｌ及びＰの各組成とエネルギーギャップとの関係を
表わすグラフである。FIG. 3 is a graph showing a relationship between each composition of Al and P and an energy gap in a nitride semiconductor made of AlGaNP constituting the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ装
置を構成するＡｌＧａＮＰからなる窒化物半導体におけ
るＡｌ及びＰの各組成と価電子帯上端部のエネルギーと
の関係を表わすグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between each composition of Al and P and the energy of the upper end of the valence band in the nitride semiconductor made of AlGaNP constituting the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第１の実施形態に係る半導体レーザ素
子を構成するＡｌＧａＮＰからなる窒化物半導体におけ
るＡｌ及びＰの各組成と格子定数との関係を表わすグラ
フである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between each composition of Al and P and a lattice constant in a nitride semiconductor made of AlGaNP constituting the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図６】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る半導体
レーザ装置を示す構成断面図である。（ｂ）は本発明の
第２の実施形態に係る半導体レーザ装置における活性層
付近のエネルギーバンドを示すバンド図である。FIG. 6A is a sectional view showing a configuration of a semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention. (B) is a band diagram showing an energy band near an active layer in the semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図７】（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る半導体
レーザ装置を示す構成断面図である。（ｂ）は本発明の
第３の実施形態に係る半導体レーザ装置における活性層
付近のエネルギーバンドを示すバンド図である。FIG. 7A is a sectional view showing a configuration of a semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention. (B) is a band diagram showing an energy band near an active layer in the semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.

【図８】従来のIII-Ｖ族窒化物半導体レーザ装置を示す
構成断面図である。FIG. 8 is a configuration sectional view showing a conventional III-V nitride semiconductor laser device.

【図９】ｐ型窒化ガリウムとｐ型窒化アルミニウムとの
各エネルギー準位を示すバンド図である。FIG. 9 is a band diagram showing energy levels of p-type gallium nitride and p-type aluminum nitride.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 基板 １２ バッファ層 １３ ｎ型コンタクト層 １４ ｎ型クラッド層 １５ 多重量子井戸活性層 １６ ｐ型リークバリア層（ｐ型バリア層） １７ ｐ型クラッド層 １８ ｐ型コンタクト層 １９ ｐ側電極 ２０ ｎ側電極 ２１ 保護絶縁膜 ２２ 配線電極 ３１ ｐ型キャリア注入層 ３２ ｎ型リークバリア層（ｎ型バリア層） ３３ ｎ型キャリア注入層 Reference Signs List 11 substrate 12 buffer layer 13 n-type contact layer 14 n-type clad layer 15 multiple quantum well active layer 16 p-type leak barrier layer (p-type barrier layer) 17 p-type clad layer 18 p-type contact layer 19 p-side electrode 20 n-side Electrode 21 protective insulating film 22 wiring electrode 31 p-type carrier injection layer 32 n-type leak barrier layer (n-type barrier layer) 33 n-type carrier injection layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服藤 憲司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木戸口 勲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 上山 智 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮永 良子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石橋 明彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 長谷川 義晃 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Kenji Hatto 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Satoshi Ueyama 1006 Kadoma, Kazuma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 1006, Kadoma, Kadoma, Fumonma, Japan Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (72) Inventor Akihiko Ishibashi, 1006, Kadoma, Kadoma, Kazuma, Osaka Pref. Denki Sangyo Co., Ltd.

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上に形成されたｎ型の第１の窒化物
半導体からなるｎ型クラッド層と、 前記ｎ型クラッド層の上に形成され、禁制帯の幅が前記
第１の窒化物半導体よりも小さい第２の窒化物半導体か
らなる活性層と、 前記活性層の上に形成され、禁制帯の幅が前記第２の窒
化物半導体よりも大きいｐ型の第３の窒化物半導体から
なるｐ型クラッド層とを備え、 前記活性層と前記ｐ型クラッド層との間に形成され、禁
制帯の幅が前記第１の窒化物半導体よりも大きいｐ型の
第４の窒化物半導体からなるｐ型バリア層を備えている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。An n-type cladding layer made of an n-type first nitride semiconductor formed on a substrate; and a forbidden band formed on the n-type cladding layer and having a forbidden band width of the first nitride. An active layer made of a second nitride semiconductor smaller than a semiconductor; and a p-type third nitride semiconductor formed on the active layer and having a forbidden band wider than the second nitride semiconductor. A p-type fourth nitride semiconductor formed between the active layer and the p-type cladding layer, wherein a width of a forbidden band is larger than that of the first nitride semiconductor. A semiconductor laser device comprising a p-type barrier layer. 【請求項２】 基板上に形成されたｐ型の第１の窒化物
半導体からなるｐ型クラッド層と、 前記ｐ型クラッド層の上に形成され、禁制帯の幅が前記
第１の窒化物半導体よりも小さい第２の窒化物半導体か
らなる活性層と、 前記活性層の上に形成され、禁制帯の幅が前記第２の窒
化物半導体よりも大きいｎ型の第３の窒化物半導体から
なるｎ型クラッド層とを備え、 前記ｐ型クラッド層と前記活性層との間に形成され、禁
制帯の幅が前記第３の窒化物半導体よりも大きいｐ型の
第４の窒化物半導体からなるｐ型バリア層を備えている
ことを特徴とする半導体レーザ装置。2. A p-type cladding layer made of a p-type first nitride semiconductor formed on a substrate; and a p-type cladding layer formed on the p-type cladding layer and having a forbidden band width of the first nitride. An active layer made of a second nitride semiconductor smaller than the semiconductor; and an n-type third nitride semiconductor formed on the active layer and having a forbidden band width larger than the second nitride semiconductor. An n-type clad layer formed between the p-type clad layer and the active layer, wherein the width of the forbidden band is larger than that of the third nitride semiconductor. A semiconductor laser device comprising a p-type barrier layer. 【請求項３】 前記ｐ型クラッド層は、リン又はヒ素を
含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レ
ーザ装置。3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein said p-type cladding layer contains phosphorus or arsenic. 【請求項４】 前記ｐ型クラッド層は、窒化ガリウムの
格子定数又は前記活性層に対して基板側に位置する窒化
物半導体層の格子定数又は前記基板の格子定数とほぼ一
致するような組成を有していることを特徴とする請求項
３に記載の半導体レーザ装置。4. The p-type cladding layer has a composition such that it substantially matches the lattice constant of gallium nitride, the lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer, or the lattice constant of the substrate. 4. The semiconductor laser device according to claim 3, comprising: 【請求項５】 前記ｐ型バリア層は、リン又はヒ素を含
むことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レー
ザ装置。5. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the p-type barrier layer contains phosphorus or arsenic. 【請求項６】 前記ｐ型バリア層は、窒化ガリウムの格
子定数又は前記活性層に対して基板側に位置する窒化物
半導体層の格子定数又は前記基板の格子定数とほぼ一致
するような組成を有していることを特徴とする請求項５
に記載の半導体レーザ装置。6. The p-type barrier layer has a composition that substantially matches a lattice constant of gallium nitride, a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on a substrate side with respect to the active layer, or a lattice constant of the substrate. 6. The semiconductor device according to claim 5,
3. The semiconductor laser device according to claim 1. 【請求項７】 前記ｐ型バリア層の膜厚は１ｎｍ以上且
つ１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１又は
２に記載の半導体レーザ装置。7. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the thickness of the p-type barrier layer is 1 nm or more and 100 nm or less. 【請求項８】 前記活性層と前記ｐ型バリア層とは互い
に隣接していることを特徴とする請求項１又は２に記載
の半導体レーザ装置。8. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the active layer and the p-type barrier layer are adjacent to each other. 【請求項９】 前記ｐ型バリア層と前記ｐ型クラッド層
との間に形成され、禁制帯の幅が前記活性層よりも大き
く且つ前記ｐ型クラッド層よりも小さいｐ型の第５の窒
化物半導体からなるｐ型キャリア注入層をさらに備えて
いることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体レ
ーザ装置。9. A p-type fifth nitride formed between the p-type barrier layer and the p-type cladding layer, wherein a width of a forbidden band is larger than the active layer and smaller than the p-type cladding layer. The semiconductor laser device according to claim 1, further comprising a p-type carrier injection layer made of a semiconductor. 【請求項１０】 前記ｐ型キャリア注入層は、リン又は
ヒ素を含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体レ
ーザ装置。10. The semiconductor laser device according to claim 9, wherein said p-type carrier injection layer contains phosphorus or arsenic. 【請求項１１】 前記ｐ型キャリア注入層は、窒化ガリ
ウムの格子定数又は前記活性層に対して基板側に位置す
る窒化物半導体層の格子定数又は前記基板の格子定数と
ほぼ一致するような組成を有していることを特徴とする
請求項１０に記載の半導体レーザ装置。11. A composition in which the p-type carrier injection layer has a lattice constant of gallium nitride or a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer or a lattice constant of the substrate. 11. The semiconductor laser device according to claim 10, comprising: 【請求項１２】 前記活性層と前記ｐ型バリア層とは互
いに隣接し、前記ｐ型バリア層と前記ｐ型キャリア注入
層とは互いに隣接していることを特徴とする請求項９に
記載の半導体レーザ装置。12. The p-type barrier layer according to claim 9, wherein the active layer and the p-type barrier layer are adjacent to each other, and the p-type barrier layer and the p-type carrier injection layer are adjacent to each other. Semiconductor laser device. 【請求項１３】 基板上に形成されたｎ型の第１の窒化
物半導体からなるｎ型クラッド層と、 前記ｎ型クラッド層の上に形成され、禁制帯の幅が前記
第１の窒化物半導体よりも小さい第２の窒化物半導体か
らなる活性層と、 前記活性層の上に形成され、禁制帯の幅が前記第２の窒
化物半導体よりも大きいｐ型の第３の窒化物半導体から
なるｐ型クラッド層とを備え、 前記ｎ型クラッド層と前記活性層との間に形成され、禁
制帯の幅が前記第３の窒化物半導体よりも大きいｎ型バ
リア層と、 前記ｎ型クラッド層と前記ｎ型バリア層との間に形成さ
れ、禁制帯の幅が前記第１の窒化物半導体よりも小さく
且つ前記第２の窒化物半導体よりも大きいｎ型キャリア
注入層と、 前記活性層と前記ｐ型クラッド層との間に形成され、禁
制帯の幅が前記第１の窒化物半導体よりも大きいｐ型バ
リア層と、 前記ｐ型バリア層と前記ｐ型クラッド層との間に形成さ
れ、禁制帯の幅が前記第３の窒化物半導体よりも小さく
且つ前記第２の窒化物半導体よりも大きいｐ型キャリア
注入層とを備えていることを特徴とする半導体レーザ装
置。13. An n-type cladding layer formed of an n-type first nitride semiconductor formed on a substrate; and a forbidden band formed on the n-type cladding layer and having a forbidden band width of the first nitride. An active layer made of a second nitride semiconductor smaller than a semiconductor; and a p-type third nitride semiconductor formed on the active layer and having a forbidden band wider than the second nitride semiconductor. An n-type barrier layer formed between the n-type cladding layer and the active layer, wherein a width of a forbidden band is larger than that of the third nitride semiconductor. An n-type carrier injection layer that is formed between a layer and the n-type barrier layer and has a forbidden band width smaller than the first nitride semiconductor and larger than the second nitride semiconductor; And the p-type cladding layer, the width of the forbidden band is A p-type barrier layer larger than the third nitride semiconductor; a p-type barrier layer formed between the p-type barrier layer and the p-type cladding layer; a forbidden band having a width smaller than that of the third nitride semiconductor; And a p-type carrier injection layer larger than the nitride semiconductor. 【請求項１４】 前記ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド
層のうちの少なくとも一方は、リン又はヒ素を含むこと
を特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装置。14. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein at least one of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer contains phosphorus or arsenic. 【請求項１５】 前記ｎ型クラッド層及びｐ型クラッド
層のうちの少なくとも一方は、窒化ガリウムの格子定数
又は前記活性層に対して基板側に位置する窒化物半導体
層の格子定数又は前記基板の格子定数とほぼ一致するよ
うな組成を有していることを特徴とする請求項１４に記
載の半導体レーザ装置。15. At least one of the n-type cladding layer and the p-type cladding layer has a lattice constant of gallium nitride, a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on a substrate side with respect to the active layer, or a lattice constant of the substrate. 15. The semiconductor laser device according to claim 14, having a composition that substantially matches a lattice constant. 【請求項１６】 前記ｎ型バリア層及びｐ型バリア層の
うちの少なくとも一方は、リン又はヒ素を含むことを特
徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装置。16. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein at least one of the n-type barrier layer and the p-type barrier layer contains phosphorus or arsenic. 【請求項１７】 前記ｎ型バリア層及びｐ型バリア層の
うちの少なくとも一方は、窒化ガリウムの格子定数又は
前記活性層に対して基板側に位置する窒化物半導体層の
格子定数又は前記基板の格子定数とほぼ一致するような
組成を有していることを特徴とする請求項１６に記載の
半導体レーザ装置。17. At least one of the n-type barrier layer and the p-type barrier layer has a lattice constant of gallium nitride, a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer, or a lattice constant of the substrate. 17. The semiconductor laser device according to claim 16, having a composition that substantially matches a lattice constant. 【請求項１８】 前記ｎ型バリア層及びｐ型バリア層の
膜厚は、それぞれ１ｎｍ以上且つ１００ｎｍ以下である
ことを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ装
置。18. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein said n-type barrier layer and said p-type barrier layer have a thickness of 1 nm or more and 100 nm or less, respectively. 【請求項１９】 前記ｎ型キャリア注入層及びｐ型キャ
リア注入層のうちの少なくとも一方は、リン又はヒ素を
含むことを特徴とする請求項１３に記載の半導体レーザ
装置。19. The semiconductor laser device according to claim 13, wherein at least one of the n-type carrier injection layer and the p-type carrier injection layer contains phosphorus or arsenic. 【請求項２０】 前記ｎ型キャリア注入層及びｐ型キャ
リア注入層のうちの少なくとも一方は、窒化ガリウムの
格子定数又は前記活性層に対して基板側に位置する窒化
物半導体層の格子定数又は前記基板の格子定数とほぼ一
致するような組成を有していることを特徴とする請求項
１９に記載の半導体レーザ装置。20. At least one of the n-type carrier injection layer and the p-type carrier injection layer has a lattice constant of gallium nitride or a lattice constant of a nitride semiconductor layer located on the substrate side with respect to the active layer. 20. The semiconductor laser device according to claim 19, having a composition that substantially matches a lattice constant of the substrate. 【請求項２１】 前記活性層と前記ｎ型バリア層とは互
いに隣接し、前記ｎ型バリア層と前記ｎ型キャリア注入
層とは互いに隣接していることを特徴とする請求項１３
に記載の半導体レーザ装置。21. The method according to claim 13, wherein the active layer and the n-type barrier layer are adjacent to each other, and the n-type barrier layer and the n-type carrier injection layer are adjacent to each other.
3. The semiconductor laser device according to claim 1. 【請求項２２】 前記活性層と前記ｐ型バリア層とは互
いに隣接し、前記ｐ型バリア層と前記ｐ型キャリア注入
層とは互いに隣接していることを特徴とする請求項１３
に記載の半導体レーザ装置。22. The active layer and the p-type barrier layer are adjacent to each other, and the p-type barrier layer and the p-type carrier injection layer are adjacent to each other.
3. The semiconductor laser device according to claim 1.
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