JP2000151023A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- JP2000151023A JP2000151023A JP10314596A JP31459698A JP2000151023A JP 2000151023 A JP2000151023 A JP 2000151023A JP 10314596 A JP10314596 A JP 10314596A JP 31459698 A JP31459698 A JP 31459698A JP 2000151023 A JP2000151023 A JP 2000151023A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体発光装置に関し、エレクトロンブロッ
ク層を設けることなく、しきい値電流密度Jthを低減す
る。 【解決手段】 ナイトライド系化合物半導体を用いた半
導体発光装置を構成するp型クラッド層5のp側光ガイ
ド層3との境界側に、p型クラッド層5全体に比べて局
所的に高濃度ドーピングされた高濃度ドーピング層6を
設ける。
ク層を設けることなく、しきい値電流密度Jthを低減す
る。 【解決手段】 ナイトライド系化合物半導体を用いた半
導体発光装置を構成するp型クラッド層5のp側光ガイ
ド層3との境界側に、p型クラッド層5全体に比べて局
所的に高濃度ドーピングされた高濃度ドーピング層6を
設ける。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光装置に関
するものであり、特に、ナイトライド系化合物半導体か
らなる短波長半導体レーザにおける直列抵抗を低減する
ために局所的に設けた高濃度ドーピング層の構成に特徴
がある半導体発光装置に関するものである。
するものであり、特に、ナイトライド系化合物半導体か
らなる短波長半導体レーザにおける直列抵抗を低減する
ために局所的に設けた高濃度ドーピング層の構成に特徴
がある半導体発光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、短波長半導体レーザは、光ディス
クやDVD等の光源として用いられているが、光ディス
クの記録密度はレーザ光の波長の二乗に反比例するた
め、より短い波長の半導体レーザが要請されており、現
在商品化されている最短波長の半導体レーザは630〜
650nm近傍に波長を有する赤色半導体レーザであ
り、市販されているDVDに用いられている。
クやDVD等の光源として用いられているが、光ディス
クの記録密度はレーザ光の波長の二乗に反比例するた
め、より短い波長の半導体レーザが要請されており、現
在商品化されている最短波長の半導体レーザは630〜
650nm近傍に波長を有する赤色半導体レーザであ
り、市販されているDVDに用いられている。
【0003】しかし、より記録密度を高めるためにはさ
らなる短波長化が必要であり、例えば、光ディスクに動
画を2時間記録するためには波長が400nm近辺の青
色半導体レーザが不可欠となり、そのため、近年では次
世代光ディスク用光源として、青色領域に波長を有する
短波長半導体レーザに開発が盛んになされている。
らなる短波長化が必要であり、例えば、光ディスクに動
画を2時間記録するためには波長が400nm近辺の青
色半導体レーザが不可欠となり、そのため、近年では次
世代光ディスク用光源として、青色領域に波長を有する
短波長半導体レーザに開発が盛んになされている。
【0004】この様な青色半導体レーザ用材料として
は、GaN系化合物半導体を用いた半導体レーザの研究
・開発が盛んであり、1993年末の日亜化学によるG
aN高輝度LEDの発表以降、1995年12月初めに
は、同じく日亜化学によりパルスレーザ発振の成功が報
告され、さらには、1996年7月には室温連続発振
(CW発振)の達成が報告されている。
は、GaN系化合物半導体を用いた半導体レーザの研究
・開発が盛んであり、1993年末の日亜化学によるG
aN高輝度LEDの発表以降、1995年12月初めに
は、同じく日亜化学によりパルスレーザ発振の成功が報
告され、さらには、1996年7月には室温連続発振
(CW発振)の達成が報告されている。
【0005】ここで、図5を参照して従来の短波長半導
体レーザの一例を説明する。 図5参照 図5は従来の短波長半導体レーザの光軸に垂直な断面図
であり、まず、(0001)面を主面とするサファイア
基板31上に、GaNバッファ層32を介して、n側電
極形成層となるn型GaN中間層33、n型Al0.09G
a0.91Nクラッド層34、n型GaN光ガイド層35、
MQW活性層36、p型GaN光ガイド層37、p型A
l0.09Ga0.91Nクラッド層38、及び、p型GaNコ
ンタクト層39をMOVPE法(有機金属気相成長法)
によって順次エピタキシャル成長させる。
体レーザの一例を説明する。 図5参照 図5は従来の短波長半導体レーザの光軸に垂直な断面図
であり、まず、(0001)面を主面とするサファイア
基板31上に、GaNバッファ層32を介して、n側電
極形成層となるn型GaN中間層33、n型Al0.09G
a0.91Nクラッド層34、n型GaN光ガイド層35、
MQW活性層36、p型GaN光ガイド層37、p型A
l0.09Ga0.91Nクラッド層38、及び、p型GaNコ
ンタクト層39をMOVPE法(有機金属気相成長法)
によって順次エピタキシャル成長させる。
【0006】次いで、ドライ・エッチングによりp型G
aNコンタクト層39及びp型Al 0.09Ga0.91Nクラ
ッド層38をメサエッチングすると共に、n型GaN中
間層33の一部を露出させて、n型GaN中間層33の
露出部にTi/Auからなるn側電極40を設けると共
に、p型GaNコンタクト層39上にはストライプ状開
口を有するSiO2 膜41を介してNi/Auからなる
p側電極42を設け、次いでドライ・エッチングを施し
て共振器面となる一対の平行な端面を形成したものであ
る。
aNコンタクト層39及びp型Al 0.09Ga0.91Nクラ
ッド層38をメサエッチングすると共に、n型GaN中
間層33の一部を露出させて、n型GaN中間層33の
露出部にTi/Auからなるn側電極40を設けると共
に、p型GaNコンタクト層39上にはストライプ状開
口を有するSiO2 膜41を介してNi/Auからなる
p側電極42を設け、次いでドライ・エッチングを施し
て共振器面となる一対の平行な端面を形成したものであ
る。
【0007】しかし、この様なMQW構造の短波長半導
体レーザの場合、しきい値電流密度Jthが3.6kA/
cm2 程度と、非常に大きいという問題があり、この事
情を解析するために、電子電流をシミュレーションした
のでその結果を図6を参照して説明する。
体レーザの場合、しきい値電流密度Jthが3.6kA/
cm2 程度と、非常に大きいという問題があり、この事
情を解析するために、電子電流をシミュレーションした
のでその結果を図6を参照して説明する。
【0008】図6参照 図6は、従来の短波長半導体レーザにおける電子電流の
シミュレーション結果の説明図であり、図から明らかな
ように、電子電流はp型クラッド層においても6kA/
cm2 程度流れているので、このp型クラッド層側に漏
れ出た電子電流がしきい値電流密度Jthを上昇させる原
因の一つであると考えられる。
シミュレーション結果の説明図であり、図から明らかな
ように、電子電流はp型クラッド層においても6kA/
cm2 程度流れているので、このp型クラッド層側に漏
れ出た電子電流がしきい値電流密度Jthを上昇させる原
因の一つであると考えられる。
【0009】このため、従来においては、MQW活性層
36とp型GaN光ガイド層37との間、或いは、p型
GaN光ガイド層37とp型Al0.09Ga0.91Nクラッ
ド層38との間に、Al比が0.15〜0.20程度の
禁制帯幅の大きなp型AlGaNオーバーフロー防止
層、即ち、エレクトロンブロック層を設けることにより
電子の漏れ出しを防止しようと試みられている。
36とp型GaN光ガイド層37との間、或いは、p型
GaN光ガイド層37とp型Al0.09Ga0.91Nクラッ
ド層38との間に、Al比が0.15〜0.20程度の
禁制帯幅の大きなp型AlGaNオーバーフロー防止
層、即ち、エレクトロンブロック層を設けることにより
電子の漏れ出しを防止しようと試みられている。
【0010】例えば、豊田中央研究所においては、MQ
W活性層とp型GaN光ガイド層との間に、Mgを5×
1019cm-3にドープしたp+ 型Al0.15Ga0.85Nス
トッパ層を設けることが試みられている(必要ならば、
特開平10−56236号公報参照)。
W活性層とp型GaN光ガイド層との間に、Mgを5×
1019cm-3にドープしたp+ 型Al0.15Ga0.85Nス
トッパ層を設けることが試みられている(必要ならば、
特開平10−56236号公報参照)。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の様にナ
イトライド系化合物半導体を用いたMQW半導体レーザ
において、禁制帯幅の大きなp型AlGaNオーバーフ
ロー防止層を設けた場合には、p型AlGaN層におい
てはAl組成比を大きくすればするほどp型キャリア濃
度、即ち、正孔濃度が減少し、十分な導電性が得られず
直列抵抗が増加するので、かえってしきい値電流密度J
thを上げてしまうという問題がある。
イトライド系化合物半導体を用いたMQW半導体レーザ
において、禁制帯幅の大きなp型AlGaNオーバーフ
ロー防止層を設けた場合には、p型AlGaN層におい
てはAl組成比を大きくすればするほどp型キャリア濃
度、即ち、正孔濃度が減少し、十分な導電性が得られず
直列抵抗が増加するので、かえってしきい値電流密度J
thを上げてしまうという問題がある。
【0012】即ち、AlGaNは、Al組成比が0.0
9のp型Al0.09Ga0.91Nクラッド層の場合にも、元
々ドーピングがしにくい材料であり、ドーパントである
Mgをある一定量より高くしてもかえってキャリア濃度
が低下することが知られており、この傾向はAl組成比
が大きくなるほど強くなるので、現在のp型クラッド層
のAl組成比とキャリア濃度は、Al0.09Ga0.91N、
2×1017cm-3といった値が用いられている。
9のp型Al0.09Ga0.91Nクラッド層の場合にも、元
々ドーピングがしにくい材料であり、ドーパントである
Mgをある一定量より高くしてもかえってキャリア濃度
が低下することが知られており、この傾向はAl組成比
が大きくなるほど強くなるので、現在のp型クラッド層
のAl組成比とキャリア濃度は、Al0.09Ga0.91N、
2×1017cm-3といった値が用いられている。
【0013】また、禁制帯幅の大きなp型AlGaNオ
ーバーフロー防止層を設けた場合、価電子帯側におい
て、正孔に対する電位障壁が高くなり、これがしきい値
電流密度Jthを上げる原因となるという問題もある。
ーバーフロー防止層を設けた場合、価電子帯側におい
て、正孔に対する電位障壁が高くなり、これがしきい値
電流密度Jthを上げる原因となるという問題もある。
【0014】したがって、本発明は、オーバーフロー防
止層、即ち、エレクトロンブロック層を設けることな
く、しきい値電流密度Jthを低減することを目的とす
る。
止層、即ち、エレクトロンブロック層を設けることな
く、しきい値電流密度Jthを低減することを目的とす
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1は本
発明の半導体発光装置の活性層近傍の概略的バンドダイ
ヤグラムであり、符号1,2,4は、夫々、活性層、n
側光ガイド層、及び、n型クラッド層を表す。 図1参照 (1)本発明は、ナイトライド系化合物半導体を用いた
半導体発光装置において、p型クラッド層5のp側光ガ
イド層3との境界側に、p型クラッド層5全体に比べて
局所的に高濃度ドーピングされた高濃度ドーピング層6
を設けたことを特徴とする。
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。なお、図1は本
発明の半導体発光装置の活性層近傍の概略的バンドダイ
ヤグラムであり、符号1,2,4は、夫々、活性層、n
側光ガイド層、及び、n型クラッド層を表す。 図1参照 (1)本発明は、ナイトライド系化合物半導体を用いた
半導体発光装置において、p型クラッド層5のp側光ガ
イド層3との境界側に、p型クラッド層5全体に比べて
局所的に高濃度ドーピングされた高濃度ドーピング層6
を設けたことを特徴とする。
【0016】この様に、p型クラッド層5の一部にp型
クラッド層5全体に比べて局所的に高濃度ドーピングさ
れた高濃度ドーピング層6を設けることによって、p型
クラッド層5の結晶性を劣化させることなく正孔濃度を
高めることが可能になり、それによって、直列抵抗を低
減してしきい値電流密度Jthを低減することができる。
なお、この様な局所的ドーピングによるキャリア濃度の
増加は、本発明者等によるp型GaNコンタクト層に対
する局所的ドーピングにおいて確認されている。
クラッド層5全体に比べて局所的に高濃度ドーピングさ
れた高濃度ドーピング層6を設けることによって、p型
クラッド層5の結晶性を劣化させることなく正孔濃度を
高めることが可能になり、それによって、直列抵抗を低
減してしきい値電流密度Jthを低減することができる。
なお、この様な局所的ドーピングによるキャリア濃度の
増加は、本発明者等によるp型GaNコンタクト層に対
する局所的ドーピングにおいて確認されている。
【0017】また、この様な高濃度ドーピング層6は、
伝導帯側において、バンド端がp型クラッド層5の他の
領域に比べて相対的に高くなるので、電子に対する障壁
となり、この障壁作用によってもしきい値電流密度Jth
を低減することができる。
伝導帯側において、バンド端がp型クラッド層5の他の
領域に比べて相対的に高くなるので、電子に対する障壁
となり、この障壁作用によってもしきい値電流密度Jth
を低減することができる。
【0018】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、高濃度ドーピング層6が、p型クラッド層5の他の
領域を構成するAlx Ga1-x NよりAl組成比の大き
なAly Ga1-y Nより構成されることを特徴とする。
て、高濃度ドーピング層6が、p型クラッド層5の他の
領域を構成するAlx Ga1-x NよりAl組成比の大き
なAly Ga1-y Nより構成されることを特徴とする。
【0019】この様に、p型クラッド層5を構成する高
濃度ドーピング層6のAl組成比yを、p型クラッド層
5の他の領域のAl組成比xよりも大きくすることによ
って、電子に対する障壁作用をより高めることができ
る。なお、この場合のAl組成比yは、Al組成比の増
加に伴うキャリア濃度の低減現象が実効的に寄与しない
ように、従来のエレクトロンブロック層のAl組成比よ
り小さくする必要がある。即ち、Al組成比yの増加に
よる障壁作用の増加と、キャリア濃度の低減による直列
抵抗の増加及び障壁作用の低減とは、トレードオフな関
係にあるので、最適な範囲のAl組成比yを用いること
が必要となる。
濃度ドーピング層6のAl組成比yを、p型クラッド層
5の他の領域のAl組成比xよりも大きくすることによ
って、電子に対する障壁作用をより高めることができ
る。なお、この場合のAl組成比yは、Al組成比の増
加に伴うキャリア濃度の低減現象が実効的に寄与しない
ように、従来のエレクトロンブロック層のAl組成比よ
り小さくする必要がある。即ち、Al組成比yの増加に
よる障壁作用の増加と、キャリア濃度の低減による直列
抵抗の増加及び障壁作用の低減とは、トレードオフな関
係にあるので、最適な範囲のAl組成比yを用いること
が必要となる。
【0020】(3)また、本発明は、上記(2)におい
て、高濃度ドーピング層6のAl組成比yは、p型クラ
ッド層5の他の領域の組成比xに対して、0<(y−
x)≦0.04の関係を満たすことを特徴とする。
て、高濃度ドーピング層6のAl組成比yは、p型クラ
ッド層5の他の領域の組成比xに対して、0<(y−
x)≦0.04の関係を満たすことを特徴とする。
【0021】この様に、最適な範囲のAl組成比yとし
ては、p型クラッド層5の他の領域の組成比xに対し
て、0<(y−x)≦0.04の関係、より好適には、
0<(y−x)≦0.02の関係を満たすことが望まし
い。
ては、p型クラッド層5の他の領域の組成比xに対し
て、0<(y−x)≦0.04の関係、より好適には、
0<(y−x)≦0.02の関係を満たすことが望まし
い。
【0022】(4)また、本発明は、上記(2)または
(3)において、高濃度ドーピング層6とAlx Ga
1-x N層との間に、Al組成比がyからxに変化するグ
レーデッド層を設けたことを特徴とする。
(3)において、高濃度ドーピング層6とAlx Ga
1-x N層との間に、Al組成比がyからxに変化するグ
レーデッド層を設けたことを特徴とする。
【0023】この様に、グレーデッド層を設けることに
よって禁制帯幅をスムースに連続的に変化させることが
できると共に、電子親和力も連続的に変化させることが
でき、それによって、高濃度ドーピング層6の界面に正
孔に対する電位障壁となるノッチが形成されることがな
く、直列抵抗を低減することができる。
よって禁制帯幅をスムースに連続的に変化させることが
できると共に、電子親和力も連続的に変化させることが
でき、それによって、高濃度ドーピング層6の界面に正
孔に対する電位障壁となるノッチが形成されることがな
く、直列抵抗を低減することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】ここで、図2及び図3を参照して
本発明の第1の実施の形態の短波長半導体レーザを説明
する。なお、図2(a)は、本発明の第1の実施の形態
の短波長半導体レーザの斜視図であり、また、図2
(b)は、図2(a)において破線で示す円内のMQW
活性層近傍のバンドダイヤグラムである。 図2(a)参照 まず、(0001)面、即ち、c面を主面とする六方晶
の6H−SiCからなるn型SiC基板11上に、TM
Ga(トリメチルガリウム)、TMAl(トリメチルア
ルミニウム)、アンモニア、及び、キャリアガスとして
の水素を成長ガスとして用いたMOVPE法によって、
成長圧力を70〜760Torr、例えば、100To
rrとし、成長温度を800〜1200℃、例えば、9
50℃とした状態で、厚さ50〜300nm、例えば、
50nmのAlGaNバッファ層12を成長させる。
本発明の第1の実施の形態の短波長半導体レーザを説明
する。なお、図2(a)は、本発明の第1の実施の形態
の短波長半導体レーザの斜視図であり、また、図2
(b)は、図2(a)において破線で示す円内のMQW
活性層近傍のバンドダイヤグラムである。 図2(a)参照 まず、(0001)面、即ち、c面を主面とする六方晶
の6H−SiCからなるn型SiC基板11上に、TM
Ga(トリメチルガリウム)、TMAl(トリメチルア
ルミニウム)、アンモニア、及び、キャリアガスとして
の水素を成長ガスとして用いたMOVPE法によって、
成長圧力を70〜760Torr、例えば、100To
rrとし、成長温度を800〜1200℃、例えば、9
50℃とした状態で、厚さ50〜300nm、例えば、
50nmのAlGaNバッファ層12を成長させる。
【0025】引き続いて、TMGa、アンモニア、ドー
パント源としてSiH4 、及び、キャリアガスとして水
素を用いて、成長圧力を70〜760Torr、例え
ば、100Torrとし、成長温度を800〜1200
℃、例えば、920℃とした状態で、厚さ0.1〜2.
0μm、例えば、0.5μmで、不純物濃度が5×10
17〜1×1019cm-3、例えば、2×1018cm-3のn
型GaN中間層13を成長させる。
パント源としてSiH4 、及び、キャリアガスとして水
素を用いて、成長圧力を70〜760Torr、例え
ば、100Torrとし、成長温度を800〜1200
℃、例えば、920℃とした状態で、厚さ0.1〜2.
0μm、例えば、0.5μmで、不純物濃度が5×10
17〜1×1019cm-3、例えば、2×1018cm-3のn
型GaN中間層13を成長させる。
【0026】引き続いて、TMAl、TMGa、アンモ
ニア、ドーパントとしてSiH4 、及び、キャリアガス
としての水素を用いて、成長圧力を70〜760Tor
r、例えば、100Torrとし、成長温度を800〜
1200℃、例えば、950℃とした状態で、厚さ0.
1〜2.0μm、例えば、0.5μmで、不純物濃度が
1.0×1017〜1.0×1020cm-3、例えば、1.
0×1018cm-3のn型Al0.09Ga0.91Nクラッド層
14を成長させる。
ニア、ドーパントとしてSiH4 、及び、キャリアガス
としての水素を用いて、成長圧力を70〜760Tor
r、例えば、100Torrとし、成長温度を800〜
1200℃、例えば、950℃とした状態で、厚さ0.
1〜2.0μm、例えば、0.5μmで、不純物濃度が
1.0×1017〜1.0×1020cm-3、例えば、1.
0×1018cm-3のn型Al0.09Ga0.91Nクラッド層
14を成長させる。
【0027】引き続いて、TMGa、アンモニア、及
び、キャリアガスとしての水素を用いて、成長圧力を7
0〜760Torr、例えば、100Torrとし、成
長温度を800〜1200℃、例えば、930℃とした
状態で、厚さ10〜300nm、例えば、100nm
で、不純物濃度が5×1017〜1×1019cm-3、例え
ば、2×1018cm-3のn型GaN光ガイド層15を成
長させる。
び、キャリアガスとしての水素を用いて、成長圧力を7
0〜760Torr、例えば、100Torrとし、成
長温度を800〜1200℃、例えば、930℃とした
状態で、厚さ10〜300nm、例えば、100nm
で、不純物濃度が5×1017〜1×1019cm-3、例え
ば、2×1018cm-3のn型GaN光ガイド層15を成
長させる。
【0028】引き続いて、TMGa、TMIn(トリメ
チルインジウム)、アンモニア、及び、キャリアガスと
してのN2 を用いて、成長圧力を70〜760Tor
r、例えば、100Torrとし、成長温度を550〜
900℃、例えば、700℃とした状態で、厚さ1nm
〜10nm、例えば、5nmのアンドープIn0.03Ga
0.97Nバリア層で分離された厚さ3〜10nm、例え
ば、4nmのアンドープIn0.15Ga0.85Nウエル層を
2〜10層、例えば、3層成長させてMQW活性層16
を形成する。
チルインジウム)、アンモニア、及び、キャリアガスと
してのN2 を用いて、成長圧力を70〜760Tor
r、例えば、100Torrとし、成長温度を550〜
900℃、例えば、700℃とした状態で、厚さ1nm
〜10nm、例えば、5nmのアンドープIn0.03Ga
0.97Nバリア層で分離された厚さ3〜10nm、例え
ば、4nmのアンドープIn0.15Ga0.85Nウエル層を
2〜10層、例えば、3層成長させてMQW活性層16
を形成する。
【0029】引き続いて、TMGa、アンモニア、ビス
シクロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガ
スとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜760To
rr、例えば、100Torrとし、成長温度を800
〜1200℃、例えば、1130℃とした状態で、厚さ
10〜300nm、例えば、100nmで、不純物濃度
が1.0×1017〜5.0×1019cm-3、例えば、
1.0×1018cm-3のp型GaN光ガイド層17を成
長させる。
シクロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガ
スとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜760To
rr、例えば、100Torrとし、成長温度を800
〜1200℃、例えば、1130℃とした状態で、厚さ
10〜300nm、例えば、100nmで、不純物濃度
が1.0×1017〜5.0×1019cm-3、例えば、
1.0×1018cm-3のp型GaN光ガイド層17を成
長させる。
【0030】引き続いて、TMAl、TMGa、アンモ
ニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、
キャリアガスとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜
760Torr、例えば、100Torrとし、成長温
度を800〜1200℃、例えば、950℃とした状態
で、厚さ2〜50nm、例えば、20nmで、不純物濃
度が2.0×1019〜1.0×1022cm-3、例えば、
1.0×1019cm-3のp型クラッド層を一部を構成す
るp+ 型Al0.09Ga0.91N層18を成長させる。
ニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、
キャリアガスとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜
760Torr、例えば、100Torrとし、成長温
度を800〜1200℃、例えば、950℃とした状態
で、厚さ2〜50nm、例えば、20nmで、不純物濃
度が2.0×1019〜1.0×1022cm-3、例えば、
1.0×1019cm-3のp型クラッド層を一部を構成す
るp+ 型Al0.09Ga0.91N層18を成長させる。
【0031】引き続いて、TMAl、TMGa、アンモ
ニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、
キャリアガスとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜
760Torr、例えば、100Torrとし、成長温
度を800〜1200℃、例えば、930℃とした状態
で、厚さ0.1〜2.0μm、例えば、0.48μm
で、不純物濃度が1.0×1017〜1.0×1019cm
-3、例えば、5.0×1017cm-3のp型Al0.09Ga
0.91Nクラッド層19を成長させる。
ニア、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、
キャリアガスとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜
760Torr、例えば、100Torrとし、成長温
度を800〜1200℃、例えば、930℃とした状態
で、厚さ0.1〜2.0μm、例えば、0.48μm
で、不純物濃度が1.0×1017〜1.0×1019cm
-3、例えば、5.0×1017cm-3のp型Al0.09Ga
0.91Nクラッド層19を成長させる。
【0032】引き続いて、TMGa、アンモニア、ビス
シクロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガ
スとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜760To
rr、例えば、100Torrとし、成長温度を800
〜1200℃、例えば、930℃とした状態で、厚さ
0.1〜2.0μm、例えば、0.2μmで、不純物濃
度が1.0×1017〜1.0×1019cm-3、例えば、
1.0×1018cm-3のp型GaNコンタクト層20を
成長させる。
シクロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリアガ
スとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜760To
rr、例えば、100Torrとし、成長温度を800
〜1200℃、例えば、930℃とした状態で、厚さ
0.1〜2.0μm、例えば、0.2μmで、不純物濃
度が1.0×1017〜1.0×1019cm-3、例えば、
1.0×1018cm-3のp型GaNコンタクト層20を
成長させる。
【0033】次いで、ドライ・エッチングによりp型G
aNコンタクト層20及びp型Al 0.09Ga0.91Nクラ
ッド層19をメサエッチングしたのち、n型SiC基板
11の裏面には厚さ100nmのNiからなるn側電極
23を設けると共に、p型GaNコンタクト層20上に
はストライプ状開口を有するSiO2 膜21を介して厚
さ100nmのNiからなるp側電極22を設け、共振
器長Lが700μmとなるように素子分割することによ
ってMQW構造の短波長半導体レーザが完成する。
aNコンタクト層20及びp型Al 0.09Ga0.91Nクラ
ッド層19をメサエッチングしたのち、n型SiC基板
11の裏面には厚さ100nmのNiからなるn側電極
23を設けると共に、p型GaNコンタクト層20上に
はストライプ状開口を有するSiO2 膜21を介して厚
さ100nmのNiからなるp側電極22を設け、共振
器長Lが700μmとなるように素子分割することによ
ってMQW構造の短波長半導体レーザが完成する。
【0034】図2(b)参照 この本発明の第1の実施の形態においては、p型クラッ
ド層のp側光ガイド層に接する側を局所的に高濃度ドー
ピングにすることによって、p+ 型Al0.09Ga0.91N
層18としているので、高濃度ドーピングに伴うバンド
ギャップ内におけるフェルミレベルEf の位置の変動に
より、伝導帯側のバンド端がp型Al0. 09Ga0.91Nク
ラッド層19のバンド端より電子に対して高くなるの
で、このp + 型Al0.09Ga0.91N層18が電子に対す
る障壁として作用することになる。
ド層のp側光ガイド層に接する側を局所的に高濃度ドー
ピングにすることによって、p+ 型Al0.09Ga0.91N
層18としているので、高濃度ドーピングに伴うバンド
ギャップ内におけるフェルミレベルEf の位置の変動に
より、伝導帯側のバンド端がp型Al0. 09Ga0.91Nク
ラッド層19のバンド端より電子に対して高くなるの
で、このp + 型Al0.09Ga0.91N層18が電子に対す
る障壁として作用することになる。
【0035】また、このp+ 型Al0.09Ga0.91N層1
8は、20nm程度と非常に薄いので、高濃度ドーピン
グしても、p型クラッド層全体を高濃度ドーピングした
場合に比べて結晶性の劣化を引き起こすことがないの
で、高キャリア濃度化が可能になり、それによって、素
子抵抗、即ち、直列抵抗を低減することができる。な
お、この場合のp+ 型Al0.09Ga0.91N層18におけ
る正孔濃度hの実測はできないものの、2.0×1019
〜1.0×1022cm-3のMg濃度に対応して2×10
17cm-3≦h≦1×1020cm-3程度であると推測され
る。
8は、20nm程度と非常に薄いので、高濃度ドーピン
グしても、p型クラッド層全体を高濃度ドーピングした
場合に比べて結晶性の劣化を引き起こすことがないの
で、高キャリア濃度化が可能になり、それによって、素
子抵抗、即ち、直列抵抗を低減することができる。な
お、この場合のp+ 型Al0.09Ga0.91N層18におけ
る正孔濃度hの実測はできないものの、2.0×1019
〜1.0×1022cm-3のMg濃度に対応して2×10
17cm-3≦h≦1×1020cm-3程度であると推測され
る。
【0036】また、このp+ 型Al0.09Ga0.91N層1
8は、p型Al0.09Ga0.91Nクラッド層19と同じA
l組成比であり、従来のエレクトロンブロック層に比べ
て小さいので、Al組成比の増加によるキャリア濃度の
低減の影響を受けることが少なく、高キャリア濃度化が
可能になる。
8は、p型Al0.09Ga0.91Nクラッド層19と同じA
l組成比であり、従来のエレクトロンブロック層に比べ
て小さいので、Al組成比の増加によるキャリア濃度の
低減の影響を受けることが少なく、高キャリア濃度化が
可能になる。
【0037】即ち、この様な局所的高濃度ドーピングに
よるキャリア濃度の増加は、本発明者等によるp型Ga
Nコンタクト層に対する直列抵抗の低減の研究から見い
出されたものであり、p型GaNコンタクト層の表面5
0nm程度の領域において、成長時にMg流量を増や
し、Mg濃度が5×1020cm-3の高濃度ドーピング層
を作製することにより、コンタクト層全体を5×1020
cm-3にドープする場合に比べてコンタクト抵抗が低減
する現象に基づくものである。なお、この場合、高濃度
ドーピング層の層厚が50nm程度と薄いため、ホール
測定によるキャリア濃度の測定は不可能であるが、コン
タクト抵抗が低減したことから、局所的ドーピングによ
りキャリア濃度が増加していることを推定するものであ
る。
よるキャリア濃度の増加は、本発明者等によるp型Ga
Nコンタクト層に対する直列抵抗の低減の研究から見い
出されたものであり、p型GaNコンタクト層の表面5
0nm程度の領域において、成長時にMg流量を増や
し、Mg濃度が5×1020cm-3の高濃度ドーピング層
を作製することにより、コンタクト層全体を5×1020
cm-3にドープする場合に比べてコンタクト抵抗が低減
する現象に基づくものである。なお、この場合、高濃度
ドーピング層の層厚が50nm程度と薄いため、ホール
測定によるキャリア濃度の測定は不可能であるが、コン
タクト抵抗が低減したことから、局所的ドーピングによ
りキャリア濃度が増加していることを推定するものであ
る。
【0038】上記の第1の実施の形態においては、p+
型Al0.09Ga0.91N層18の厚さdを2nm≦d≦5
0nmとしているのは、d>50の場合には結晶性が劣
化するため逆に不純物の活性化が低減し、一方、d<2
nmの場合には、薄すぎて、高濃度ドーピング層を設け
た効果が実効的に得られなくなるためである。
型Al0.09Ga0.91N層18の厚さdを2nm≦d≦5
0nmとしているのは、d>50の場合には結晶性が劣
化するため逆に不純物の活性化が低減し、一方、d<2
nmの場合には、薄すぎて、高濃度ドーピング層を設け
た効果が実効的に得られなくなるためである。
【0039】図3参照 図3は、p型クラッド層のp型光ガイド層の界面から2
0nmの領域のキャリア濃度を変化させた場合のしきい
値電流の変化をシミュレートした結果を示す図であり、
図から明らかなように、キャリア濃度が5×1017cm
-3におけるしきい値電流が150mAであるのに対し
て、キャリア濃度が増加するにしたがってしきい値電流
は減少し、キャリア濃度が1×1019cm-3において約
130mAとなり、約16%程度の低減が可能になる。
0nmの領域のキャリア濃度を変化させた場合のしきい
値電流の変化をシミュレートした結果を示す図であり、
図から明らかなように、キャリア濃度が5×1017cm
-3におけるしきい値電流が150mAであるのに対し
て、キャリア濃度が増加するにしたがってしきい値電流
は減少し、キャリア濃度が1×1019cm-3において約
130mAとなり、約16%程度の低減が可能になる。
【0040】これは、電子がp型クラッド層側に漏れ出
すことが抑制されるためであると考えられ、抑制される
原因としては、図2(b)に示した様に、高濃度ドーピ
ング層における伝導帯側のバンド端の上昇による障壁効
果が考えられ、また、高キャリア濃度化による直列抵抗
の低減効果も考えられる。
すことが抑制されるためであると考えられ、抑制される
原因としては、図2(b)に示した様に、高濃度ドーピ
ング層における伝導帯側のバンド端の上昇による障壁効
果が考えられ、また、高キャリア濃度化による直列抵抗
の低減効果も考えられる。
【0041】上述の様に、本発明の第1の実施の形態に
おいては、局所的高濃度ドーピングに伴うキャリア濃度
の増加による直列抵抗の低減及びキャリア濃度の増加に
よる障壁効果により、短波長半導体レーザの低しきい値
電流密度化が可能になるものである。
おいては、局所的高濃度ドーピングに伴うキャリア濃度
の増加による直列抵抗の低減及びキャリア濃度の増加に
よる障壁効果により、短波長半導体レーザの低しきい値
電流密度化が可能になるものである。
【0042】次に、図4(a)を参照して、本発明の第
2の実施の形態の短波長半導体レーザを説明するが、こ
の第2の実施の形態の短波長半導体レーザは、高濃度ド
ーピング層であるp+ 型Al0.09Ga0.91N層18のA
l組成比のみを変えてp+ 型Al0.11Ga0.89N層24
にしたものであり、その他の構成及び製造条件は上記の
第1の実施の形態と実質的に同じであるの、製造工程の
説明は省略する。
2の実施の形態の短波長半導体レーザを説明するが、こ
の第2の実施の形態の短波長半導体レーザは、高濃度ド
ーピング層であるp+ 型Al0.09Ga0.91N層18のA
l組成比のみを変えてp+ 型Al0.11Ga0.89N層24
にしたものであり、その他の構成及び製造条件は上記の
第1の実施の形態と実質的に同じであるの、製造工程の
説明は省略する。
【0043】即ち、この第2の実施の形態におけるp+
型Al0.11Ga0.89N層24のMg濃度は、2.0×1
019〜1.0×1022cm-3であり、それに対応する正
孔濃度hは、2×1017cm-3≦h≦1×1020cm-3
程度であると推測される。また、p+ 型Al0.11Ga
0.89N層24の厚さも、上記の第1の実施の形態と同様
の理由で2nm≦d≦50nmとしている。
型Al0.11Ga0.89N層24のMg濃度は、2.0×1
019〜1.0×1022cm-3であり、それに対応する正
孔濃度hは、2×1017cm-3≦h≦1×1020cm-3
程度であると推測される。また、p+ 型Al0.11Ga
0.89N層24の厚さも、上記の第1の実施の形態と同様
の理由で2nm≦d≦50nmとしている。
【0044】図4(a)参照 図4(a)は、第2の実施の形態の短波長半導体レーザ
のMQW活性層近傍のバンドダイヤグラムであり、図か
ら明らかなように、p+ 型Al0.09Ga0.91N層18の
よりAl組成比の大きなp+ 型Al0.11Ga0.89N層2
4を用いることによって、電子に対する障壁効果が大き
くなるので、電子の漏れ出しを防止して、低しきい値電
流密度化を可能にするものである。
のMQW活性層近傍のバンドダイヤグラムであり、図か
ら明らかなように、p+ 型Al0.09Ga0.91N層18の
よりAl組成比の大きなp+ 型Al0.11Ga0.89N層2
4を用いることによって、電子に対する障壁効果が大き
くなるので、電子の漏れ出しを防止して、低しきい値電
流密度化を可能にするものである。
【0045】この場合、高濃度ドーピング層のAl組成
は、p型Al0.09Ga0.91Nクラッド層19のAl組成
比である0.09に対して、0.02程度しか大きくな
いので、Al組成比の増加によるキャリア濃度低減の現
象の影響を受けることが少なく、局所的高濃度ドーピン
グの効果が期待できる。
は、p型Al0.09Ga0.91Nクラッド層19のAl組成
比である0.09に対して、0.02程度しか大きくな
いので、Al組成比の増加によるキャリア濃度低減の現
象の影響を受けることが少なく、局所的高濃度ドーピン
グの効果が期待できる。
【0046】即ち、Al組成比の増加による障壁作用の
増加と、Al組成比の増加に伴うキャリア濃度の低減に
よる直列抵抗の増加及び障壁作用の低減とはトレードオ
フの関係にあるので、高濃度ドーピング層のAl組成比
としては、Al組成比の増加による障壁作用の増加と、
キャリア濃度の低減による直列抵抗の増加及び障壁作用
の低減とに関して最適な条件を選択する必要があり、A
l組成比の増加によりキャリア濃度の低減の傾向からみ
て、例えば、p型クラッド層のAl組成比より0.04
程度大きい組成比、より好適には、0.02程度大きい
組成比に選択することが望ましい。
増加と、Al組成比の増加に伴うキャリア濃度の低減に
よる直列抵抗の増加及び障壁作用の低減とはトレードオ
フの関係にあるので、高濃度ドーピング層のAl組成比
としては、Al組成比の増加による障壁作用の増加と、
キャリア濃度の低減による直列抵抗の増加及び障壁作用
の低減とに関して最適な条件を選択する必要があり、A
l組成比の増加によりキャリア濃度の低減の傾向からみ
て、例えば、p型クラッド層のAl組成比より0.04
程度大きい組成比、より好適には、0.02程度大きい
組成比に選択することが望ましい。
【0047】次に、図4(b)を参照して、本発明の第
3の実施の形態の短波長半導体レーザを説明するが、こ
の第3の実施の形態の短波長半導体レーザは、p+ 型A
l0. 11Ga0.89N層24とp型Al0.09Ga0.91Nクラ
ッド層19との間にp型AlGaNグレーデッド層25
を挿入したものであり、その他の構成及び製造条件は上
記の第2の実施の形態と実質的に同じであるの、p型A
lGaNグレーデッド層25の製造工程のみを説明す
る。
3の実施の形態の短波長半導体レーザを説明するが、こ
の第3の実施の形態の短波長半導体レーザは、p+ 型A
l0. 11Ga0.89N層24とp型Al0.09Ga0.91Nクラ
ッド層19との間にp型AlGaNグレーデッド層25
を挿入したものであり、その他の構成及び製造条件は上
記の第2の実施の形態と実質的に同じであるの、p型A
lGaNグレーデッド層25の製造工程のみを説明す
る。
【0048】このp型AlGaNグレーデッド層25を
形成するためには、p+ 型Al0.11Ga0.89N層24を
成長させたのち、TMAl、TMGa、アンモニア、ビ
スシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリア
ガスとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜760T
orr、例えば、100Torrとし、成長温度を80
0〜1200℃、例えば、950℃とした状態で、TM
Al/TMGa比率を徐々に連続的に減少させてAl組
成比が0.11から0.09まで変化する、厚さが2〜
50nm、例えば、20nmで、不純物濃度が2.0×
1019〜1.0×1022cm-3、例えば、1.0×10
19cm-3のp型グレーデッドAlGaN層25を成長さ
せるものである。
形成するためには、p+ 型Al0.11Ga0.89N層24を
成長させたのち、TMAl、TMGa、アンモニア、ビ
スシクロペンタジエニルマグネシウム、及び、キャリア
ガスとしてのN2 を用いて、成長圧力を70〜760T
orr、例えば、100Torrとし、成長温度を80
0〜1200℃、例えば、950℃とした状態で、TM
Al/TMGa比率を徐々に連続的に減少させてAl組
成比が0.11から0.09まで変化する、厚さが2〜
50nm、例えば、20nmで、不純物濃度が2.0×
1019〜1.0×1022cm-3、例えば、1.0×10
19cm-3のp型グレーデッドAlGaN層25を成長さ
せるものである。
【0049】即ち、この第3の実施の形態におけるp+
型Al0.11Ga0.89N層24及びp型グレーデッドAl
GaN層25のMg濃度は、各々2.0×1019〜1.
0×1022cm-3であり、それに対応する正孔濃度h,
hg は、各々2×1017cm -3≦h,hg ≦1×1020
cm-3程度であると推測される。また、p+ 型Al0.11
Ga0.89N層24及びp型グレーデッドAlGaN層2
5の厚さd,dg も、上記の第1の実施の形態と同様の
理由で各々2nm≦d,dg ≦50nmとしている。
型Al0.11Ga0.89N層24及びp型グレーデッドAl
GaN層25のMg濃度は、各々2.0×1019〜1.
0×1022cm-3であり、それに対応する正孔濃度h,
hg は、各々2×1017cm -3≦h,hg ≦1×1020
cm-3程度であると推測される。また、p+ 型Al0.11
Ga0.89N層24及びp型グレーデッドAlGaN層2
5の厚さd,dg も、上記の第1の実施の形態と同様の
理由で各々2nm≦d,dg ≦50nmとしている。
【0050】図4(b)参照 図4(b)は、上述のようにして形成した第3の実施の
形態の短波長半導体レーザのMQW活性層近傍のバンド
ダイヤグラムであり、図から明らかなように、p+ 型A
l0.11Ga0.89N層24に続いてp型グレーデッドAl
GaN層25を設けているので、禁制帯幅をスムースに
連続的に変化させることができると共に、電子親和力も
連続的に変化させることができ、それによって、p+ 型
Al0.11Ga0.89N層24の界面に正孔に対する電位障
壁となるノッチが形成されることがなく、直列抵抗を低
減することができる。
形態の短波長半導体レーザのMQW活性層近傍のバンド
ダイヤグラムであり、図から明らかなように、p+ 型A
l0.11Ga0.89N層24に続いてp型グレーデッドAl
GaN層25を設けているので、禁制帯幅をスムースに
連続的に変化させることができると共に、電子親和力も
連続的に変化させることができ、それによって、p+ 型
Al0.11Ga0.89N層24の界面に正孔に対する電位障
壁となるノッチが形成されることがなく、直列抵抗を低
減することができる。
【0051】この様に、本発明の第3の実施の形態にお
いては、p+ 型Al0.11Ga0.89N層24によって電子
に対する電位障壁を形成するとともに、p型グレーデッ
ドAlGaN層25を設けることによって正孔に対する
電位障壁の形成を抑制しているので、直列抵抗のさらな
る低減が可能になり、それによって、低しきい値電流密
度化が可能になる。
いては、p+ 型Al0.11Ga0.89N層24によって電子
に対する電位障壁を形成するとともに、p型グレーデッ
ドAlGaN層25を設けることによって正孔に対する
電位障壁の形成を抑制しているので、直列抵抗のさらな
る低減が可能になり、それによって、低しきい値電流密
度化が可能になる。
【0052】なお、この場合のp+ 型Al0.11Ga0.89
N層24のAl組成比も、p型クラッド層のAl組成比
より0.04程度大きい組成比、より好適には、0.0
2程度大きい組成比に選択することが望ましい。
N層24のAl組成比も、p型クラッド層のAl組成比
より0.04程度大きい組成比、より好適には、0.0
2程度大きい組成比に選択することが望ましい。
【0053】以上、本発明の各実施の形態を説明してき
たが、本発明は上記の各実施の形態の構成に限られるも
のではなく、各種の変更が可能である。例えば、SiC
基板ではなく従来と同様にサファイア基板を用いても良
いものであり、その場合には、まず、従来と同様に、
(0001)面を主面とするサファイア基板上に、TM
Ga、アンモニア、及び、キャリアガスとして水素を成
長ガスとして用いたMOVPE法によって、成長圧力を
70〜760Torr、例えば、100Torrとし、
500℃の成長温度において、厚さ0.03μmのGa
N低温バッファ層を成長させ、次いで、TMGa、アン
モニア、及び、キャリアガスとして水素を用いて、成長
圧力を70〜760Torr、例えば、100Torr
とし、成長温度を800〜1200℃、例えば、950
℃とした状態で、厚さ0.1〜2.0μm、例えば、
1.0μmのn側電極形成層となるn型GaN中間層を
成長させる。
たが、本発明は上記の各実施の形態の構成に限られるも
のではなく、各種の変更が可能である。例えば、SiC
基板ではなく従来と同様にサファイア基板を用いても良
いものであり、その場合には、まず、従来と同様に、
(0001)面を主面とするサファイア基板上に、TM
Ga、アンモニア、及び、キャリアガスとして水素を成
長ガスとして用いたMOVPE法によって、成長圧力を
70〜760Torr、例えば、100Torrとし、
500℃の成長温度において、厚さ0.03μmのGa
N低温バッファ層を成長させ、次いで、TMGa、アン
モニア、及び、キャリアガスとして水素を用いて、成長
圧力を70〜760Torr、例えば、100Torr
とし、成長温度を800〜1200℃、例えば、950
℃とした状態で、厚さ0.1〜2.0μm、例えば、
1.0μmのn側電極形成層となるn型GaN中間層を
成長させる。
【0054】以降は、上記の第1乃至第3の実施の形態
の全く同様に、n型Al0.09Ga0. 91Nクラッド層、n
型GaN光ガイド層、MQW活性層、p型GaN光ガイ
ド層、高濃度ドーピング層(及び、グレーデッド層)、
p型GaN光ガイド層、p型Al0.09Ga0.91Nクラッ
ド層、及び、p型GaNコンタクト層を順次エピタキシ
ャル成長させる。
の全く同様に、n型Al0.09Ga0. 91Nクラッド層、n
型GaN光ガイド層、MQW活性層、p型GaN光ガイ
ド層、高濃度ドーピング層(及び、グレーデッド層)、
p型GaN光ガイド層、p型Al0.09Ga0.91Nクラッ
ド層、及び、p型GaNコンタクト層を順次エピタキシ
ャル成長させる。
【0055】次いで、それ以降は、再び従来例と同様
に、ドライ・エッチングによりp型GaN層及びp型A
l0.09Ga0.91Nクラッド層をメサエッチングすると共
に、n型GaN中間層の一部を露出させて、n型GaN
中間層の露出部にTi/Auからなるn側電極を設ける
と共に、p型GaNコンタクト層上にはストライプ状開
口を有するSiO2 膜を介してNi/Auからなるp側
電極を設け、次いでドライ・エッチングを施して共振器
面となる一対の平行な端面を形成すれば良い。
に、ドライ・エッチングによりp型GaN層及びp型A
l0.09Ga0.91Nクラッド層をメサエッチングすると共
に、n型GaN中間層の一部を露出させて、n型GaN
中間層の露出部にTi/Auからなるn側電極を設ける
と共に、p型GaNコンタクト層上にはストライプ状開
口を有するSiO2 膜を介してNi/Auからなるp側
電極を設け、次いでドライ・エッチングを施して共振器
面となる一対の平行な端面を形成すれば良い。
【0056】また、上記の各実施の形態においては、多
重量子井戸活性層としてIn0.15Ga0.85N/In0.03
Ga0.97NからなるMQW構造を採用しているが、必要
とする波長に応じて混晶比をAlx Gay In1-x-y N
(0≦x<1、0<y≦1)の範囲内で変えても良いも
のであり、且つ、それに伴って、光ガイド層及びクラッ
ド層の混晶比をAla Gab In1-a-b N(0≦a≦
1、0≦b≦1)の範囲内で変えても良い。
重量子井戸活性層としてIn0.15Ga0.85N/In0.03
Ga0.97NからなるMQW構造を採用しているが、必要
とする波長に応じて混晶比をAlx Gay In1-x-y N
(0≦x<1、0<y≦1)の範囲内で変えても良いも
のであり、且つ、それに伴って、光ガイド層及びクラッ
ド層の混晶比をAla Gab In1-a-b N(0≦a≦
1、0≦b≦1)の範囲内で変えても良い。
【0057】例えば、上記の各実施の形態においては、
バリア層としてはInGaNウエル層に対してInGa
Nを用いているが、InGaNの代わりにAlGaN或
いはGaNを用いても良いものである。
バリア層としてはInGaNウエル層に対してInGa
Nを用いているが、InGaNの代わりにAlGaN或
いはGaNを用いても良いものである。
【0058】また、上記の各実施の形態においては、n
側光ガイド層としてn型光ガイド層を用い、p側光ガイ
ド層としてp型光ガイド層を用いているが、n側光ガイ
ド層及びp側光ガイド層の内の少なくとも一方をアンド
ープ層で構成しても良いものである。
側光ガイド層としてn型光ガイド層を用い、p側光ガイ
ド層としてp型光ガイド層を用いているが、n側光ガイ
ド層及びp側光ガイド層の内の少なくとも一方をアンド
ープ層で構成しても良いものである。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、ナイトライド系化合物
半導体からなる半導体発光装置のp型クラッド層のp側
光ガイド層の境界領域に局所的高濃度ドーピングを施す
ことによって高キャリア濃度化が可能になり、それによ
って、直列抵抗の低減と障壁効果の向上が可能になるの
で、しきい値電流密度Jthが低減されて低消費電力化が
可能になり、光情報記録装置等の光源としてその高密度
化に寄与するところが大きい。
半導体からなる半導体発光装置のp型クラッド層のp側
光ガイド層の境界領域に局所的高濃度ドーピングを施す
ことによって高キャリア濃度化が可能になり、それによ
って、直列抵抗の低減と障壁効果の向上が可能になるの
で、しきい値電流密度Jthが低減されて低消費電力化が
可能になり、光情報記録装置等の光源としてその高密度
化に寄与するところが大きい。
【図1】本発明の原理的構成の説明図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の短波長半導体レー
ザの説明図である。
ザの説明図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態におけるp+ 型Al
0.09Ga0.91N層の作用の説明図である。
0.09Ga0.91N層の作用の説明図である。
【図4】本発明の第2及び第3の実施の形態の説明図で
ある。
ある。
【図5】従来の短波長半導体レーザの説明図である。
【図6】従来の短波長半導体レーザにおける電子電流の
シミュレーション結果の説明図である。
シミュレーション結果の説明図である。
1 活性層 2 n側光ガイド層 3 p側光ガイド層 4 n型クラッド層 5 p型クラッド層 6 高濃度ドーピング層 11 n型SiC基板 12 AlGaNバッファ層 13 n型GaN中間層 14 n型Al0.09Ga0.91Nクラッド層 15 n型GaN光ガイド層 16 MQW活性層 17 p型GaN光ガイド層 18 p+ 型Al0.09Ga0.91N層 19 p型Al0.09Ga0.91Nクラッド層 20 p型GaNコンタクト層 21 SiO2 膜 22 p側電極 23 n側電極 24 p+ 型Al0.11Ga0.89N層 25 p型AlGaNグレーデッド層 31 サファイア基板 32 GaNバッファ層 33 n型GaN中間層 34 n型Al0.09Ga0.91Nクラッド層 35 n型GaN光ガイド層 36 MQW活性層 37 p型GaN光ガイド層 38 p型Al0.09Ga0.91Nクラッド層 39 p型GaNコンタクト層 40 n側電極 41 SiO2 膜 42 p側電極
Claims (4)
- 【請求項1】 ナイトライド系化合物半導体を用いた半
導体発光装置において、p型クラッド層のp側光ガイド
層との境界側に、前記p型クラッド層全体に比べて局所
的に高濃度ドーピングされた高濃度ドーピング層を設け
たことを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項2】 上記高濃度ドーピング層が、上記p型ク
ラッド層の他の領域を構成するAlx Ga1-x NよりA
l組成比の大きなAly Ga1-y Nより構成されること
を特徴とする請求項1記載の半導体発光装置。 - 【請求項3】 上記高濃度ドーピング層のAl組成比y
は、上記p型クラッド層の他の領域の組成比xに対し
て、0<(y−x)≦0.04の関係を満たすことを特
徴とする請求項2または3に記載の半導体発光装置。 - 【請求項4】 上記高濃度ドーピング層と上記Alx G
a1-x N層との間に、Al組成比がyからxに変化する
グレーデッド層を設けたことを特徴とする請求項2また
は3に記載の半導体発光装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10314596A JP2000151023A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 半導体発光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10314596A JP2000151023A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 半導体発光装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000151023A true JP2000151023A (ja) | 2000-05-30 |
Family
ID=18055212
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP10314596A Pending JP2000151023A (ja) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | 半導体発光装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000151023A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1998
- 1998-11-05 JP JP10314596A patent/JP2000151023A/ja active Pending
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