JP2001291930A - Semiconductor optical device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor optical device which prevents heat generation by lowering the resistance of passage current during current constriction and also controls transverse mode. SOLUTION: In the semiconductor optical device, a compound semiconductor layer which includes an active layer is formed on a substrate, and a current constriction layer having an opening part between the substrate and the active layer is formed.

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、半導体光デバイス
装置に関し、特に、半導体レーザとして好適な半導体光
デバイス装置に関するものである。The present invention relates to a semiconductor optical device, and more particularly to a semiconductor optical device suitable as a semiconductor laser.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体光デバイス装置の代表的なものに
半導体レーザがある。この半導体レーザの構造として
は、リッジ導波路型ストライプ構造（以下「リッジ型」
という）とセルフアライン導波路型ストライプ構造（以
下「セルフアライン型」という）が広く知られている。2. Description of the Related Art A typical semiconductor optical device is a semiconductor laser. The structure of this semiconductor laser is a ridge waveguide type stripe structure (hereinafter referred to as a “ridge type”).
) And a self-aligned waveguide type stripe structure (hereinafter referred to as “self-aligned type”) are widely known.

【０００３】図２（ａ）は、従来から知られている典型
的なリッジ型半導体レーザの断面図を示す。図２（ａ）
では、基板３１上に第１導電型クラッド層３２と活性層
３３が順に形成されており、活性層３３上にはさらに第
２導電型クラッド層３４がリッジ状に形成されている。
第２導電型クラッド層３４のリッジ上面にはコンタクト
層３６、リッジ上面を除く表面には絶縁層３５がそれぞ
れ形成されている。さらに化合物半導体層表面と基板表
面には図示するように電極３７，３８が形成されてい
る。このようなリッジ型半導体レーザでは、活性層３３
より上側にある絶縁層３５によって電極間を流れる電流
が絶縁層開口部に狭窄される。FIG. 2A is a cross-sectional view of a typical ridge type semiconductor laser conventionally known. FIG. 2 (a)
In this embodiment, a first conductivity type cladding layer 32 and an active layer 33 are sequentially formed on a substrate 31, and a second conductivity type cladding layer 34 is further formed on the active layer 33 in a ridge shape.
The contact layer 36 is formed on the upper surface of the ridge of the second conductivity type cladding layer 34, and the insulating layer 35 is formed on the surface other than the upper surface of the ridge. Further, electrodes 37 and 38 are formed on the surface of the compound semiconductor layer and the surface of the substrate as shown. In such a ridge type semiconductor laser, the active layer 33
The current flowing between the electrodes is confined to the opening of the insulating layer by the insulating layer 35 on the upper side.

【０００４】一方、図２（ｂ）は、従来から知られてい
る典型的なセルフアライン型の半導体レーザの断面図を
示す。図２（ｂ）では、基板４１上に第１導電型クラッ
ド層４２、活性層４３、及び酸化防止層４４が順に形成
されている。酸化防止層４４の上には開口部を有する電
流阻止層４５が図示される形状で形成され、さらにその
上に第２導電型クラッド層４６およびコンタクト層４７
が順に形成されている。さらに化合物半導体表面と基板
表面には図示するように電極４８，４９が形成されてい
る。このようなリッジ型半導体レーザでは、活性層４３
より上側にある電流阻止層４５によって電極間を流れる
電流が絶縁層開口部に狭窄される。このように、従来の
リッジ型及びセルフアライン型の半導体レーザにおける
電流狭窄は、いずれも活性層より上側の絶縁層や電流阻
止層等を介して行われ、活性層より下側においては行わ
れていなかった。FIG. 2B is a cross-sectional view of a typical self-aligned semiconductor laser known in the related art. In FIG. 2B, a first conductivity type cladding layer 42, an active layer 43, and an oxidation preventing layer 44 are sequentially formed on a substrate 41. A current blocking layer 45 having an opening is formed on the oxidation preventing layer 44 in the shape shown in the figure, and a second conductivity type cladding layer 46 and a contact layer 47 are further formed thereon.
Are formed in order. Further, electrodes 48 and 49 are formed on the surface of the compound semiconductor and the surface of the substrate as shown. In such a ridge type semiconductor laser, the active layer 43
The current flowing between the electrodes is confined to the opening of the insulating layer by the current blocking layer 45 on the upper side. As described above, the current constriction in the conventional ridge type and self-aligned type semiconductor lasers is performed via the insulating layer or the current blocking layer above the active layer, and is performed below the active layer. Did not.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来型の電
流狭窄構造では、活性層の上側に設けられた電流狭窄領
域や該領域と電極との接触面の電気抵抗が大きい。この
ため半導体光デバイス装置の使用中に装置内で発熱が起
こり、様々な問題が生じていた。例えば、発熱により活
性層の温度が上昇するために、高出力動作時における信
頼性が低下したり、出力飽和を起こすなどの弊害が生じ
ている。また、熱抵抗の増加により、光出力や発振波長
などの特性が変化したり、非可逆的破壊である光損傷
（以下「ＣＯＤ」（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ Ｏｐｔ
ｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）という）を生じるという問題
も生じている。さらに、端面温度が上昇すると、エネル
ギーギャップが狭小化して端面での光吸収が増大し、こ
れがさらなる端面の温度上昇を引き起こしてついには端
面溶融による破壊に至ってしまうこともある。特にＧａ
ＮやＡｌＧａＮなどのIII−Ｖ族の窒素含有半導体化合
物で構成され、ドープされたｐ型層は、電気抵抗による
発熱が起こると、該ｐ型層の活性化が困難となるため、
深刻な問題となっていた。In such a conventional current confinement structure, the electric resistance of the current confinement region provided above the active layer and the contact surface between the current confinement region and the electrode are large. As a result, heat is generated in the device during use of the semiconductor optical device, causing various problems. For example, since the temperature of the active layer rises due to heat generation, adverse effects such as a decrease in reliability during high-power operation and an occurrence of output saturation occur. In addition, due to an increase in thermal resistance, characteristics such as an optical output and an oscillation wavelength change, or optical damage (hereinafter, “COD” (Catastrophic Opt), which is irreversible destruction.
ical Damage). Further, when the temperature of the end face is increased, the energy gap is narrowed, and the light absorption at the end face is increased. This may cause a further increase in the temperature of the end face and eventually lead to destruction due to melting of the end face. Especially Ga
Since a doped p-type layer made of a III-V group nitrogen-containing semiconductor compound such as N or AlGaN generates heat due to electric resistance, it becomes difficult to activate the p-type layer.
It was a serious problem.

【０００６】このように半導体光デバイス装置内で発熱
が起こると、出力飽和やＣＯＤによる光発振の停止、装
置の劣化、特にIII−Ｖ族の窒素含有半導体化合物で構
成されたｐ型層における活性の低下等の原因となり、半
導体レーザの信頼性を低下させてしまうため、半導体光
デバイス装置内における抵抗の低減化が求められてい
た。かくして本発明は、上記の従来技術の問題に鑑みて
なされたものであり、電流狭窄時における通過電流の抵
抗を低下させて発熱を防ぎ、かつ、横モードも制御する
ことのできる半導体光デバイス装置を提供することを課
題とする。When heat is generated in the semiconductor optical device as described above, output saturation or stop of light oscillation due to COD, deterioration of the device, and particularly, activity in a p-type layer composed of a III-V group nitrogen-containing semiconductor compound. Therefore, it is necessary to reduce the resistance in the semiconductor optical device because it causes the reliability of the semiconductor laser to decrease. Thus, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and reduces the resistance of a passing current at the time of current constriction, thereby preventing heat generation and controlling a lateral mode. The task is to provide

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、基板と活性層との間
（例えば第１導電型クラッド層）に電流阻止層を形成す
れば、電流狭窄時の電流抵抗を低下させ、発熱及び横モ
ードの制御性を向上させ得ることを見い出し、本発明の
半導体光デバイス装置を提供するに至った。すなわち本
発明は、基板上に活性層を含む化合物半導体層が形成さ
れており、該基板と該活性層との間に開口部を有する電
流阻止層が形成されていることを特徴とする半導体光デ
バイス装置を提供する。The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that a current blocking layer is formed between a substrate and an active layer (for example, a first conductivity type cladding layer). For example, it has been found that the current resistance at the time of current constriction can be reduced and the controllability of heat generation and lateral mode can be improved, and the semiconductor optical device of the present invention has been provided. That is, the present invention provides a semiconductor optical device comprising: a compound semiconductor layer including an active layer formed on a substrate; and a current blocking layer having an opening formed between the substrate and the active layer. Provide a device device.

【０００８】本発明の半導体光デバイス装置の好ましい
態様として、前記化合物半導体層が、活性層の上側及び
下側にそれぞれ活性層よりも屈折率の小さい層を含む態
様；前記活性層より屈折率の小さい層のうち、活性層の
下側の層が第１導電型クラッド層であり、活性層の上側
の層が第２導電型クラッド層である態様；前記電流阻止
層が、前記第１導電型クラッド層の内部に形成されてい
る態様；前記電流阻止層が、窒化珪素、酸化珪素、窒酸
化珪素、酸化亜鉛、アルミナ、炭化珪素、スピネル（Ｍ
ｇＡｌ₂Ｏ₄）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ₂）の
いずれかで構成されている態様；前記電流阻止層が、窒
化珪素、酸化珪素、窒酸化珪素のいずれかで構成されて
いる態様；前記第２導電型クラッド層がｐ型である態
様；前記活性層が少なくともＧａ元素とＮ元素を含む態
様；前記活性層がＩｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）で構成されている態様；前記
活性層が、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム
（ＩｎＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）、
窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）のいずれかで
構成されている態様；前記半導体光デバイス装置が半導
体レーザである態様を挙げることができる。In a preferred embodiment of the semiconductor optical device according to the present invention, the compound semiconductor layer includes a layer having a lower refractive index than the active layer above and below the active layer, respectively; Among the small layers, an embodiment in which the lower layer of the active layer is the first conductivity type cladding layer and the upper layer of the active layer is the second conductivity type cladding layer; wherein the current blocking layer is the first conductivity type cladding layer. An embodiment in which the current blocking layer is formed inside a clad layer; silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, zinc oxide, alumina, silicon carbide, spinel (M
gAl ₂ O ₄ ) or lithium gallate (LiGaO ₂ ); the current blocking layer is formed of any of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride; aspects second conductivity type cladding layer is a p-type; embodiments wherein the active layer containing at least Ga element and N element; said active layer is _{in x Ga y Al z N (} x + y + z =
1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1); wherein the active layer is formed of gallium nitride (GaN), indium nitride (InN), indium gallium nitride (InGaN),
An embodiment made of any one of aluminum gallium nitride (AlGaN); and an embodiment in which the semiconductor optical device is a semiconductor laser.

【０００９】[0009]

【発明の実施の態様】以下において、本発明の半導体光
デバイス装置について詳細に説明する。本発明の半導体
光デバイス装置は、基板上に活性層を含む化合物半導体
層が形成されており、該基板と該活性層との間に開口部
を有する電流阻止層が形成されていることを特徴とす
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a semiconductor optical device according to the present invention will be described in detail. The semiconductor optical device of the present invention is characterized in that a compound semiconductor layer including an active layer is formed on a substrate, and a current blocking layer having an opening is formed between the substrate and the active layer. And

【００１０】このような特徴を有する本発明の半導体光
デバイス装置の構造を、図１に示す態様を参照しながら
具体的に説明する。なお、本明細書に添付する図面は、
構造を把握しやすくするために、敢えて寸法を変えてい
る部分があるが、実際の寸法は本明細書中に記載される
とおりである。図１（ａ）及び（ｂ）では、基板１１の
上に、電流阻止層１２、第１導電型クラッド層１４、下
側光ガイド層１５、及び活性層１６が形成されている。
図１（ａ）における電流阻止層１２は、光導波路の直下
にある基板上には形成されず、光導波路の直下から左右
の基板の側面にわたり形成される。このため、光導波路
の直下には電流阻止層１２の存在しない電流狭窄領域、
すなわち開口部１３が形成されている。一方、図１
（ｂ）における電流阻止層１２は、図１（ａ）の形成部
分に加えてさらに端面近傍にも形成されており、電流は
端面近傍を除く開口部１３に狭窄される。図１（ａ）及
び（ｂ）では、さらに活性層１６の上に、電子リーク防
止層１７、上側光ガイド層１８、第２導電型クラッド層
１９、及びコンタクト層２０が順に形成されている。ま
た、コンタクト層と基板の表面にはそれぞれ電極２１，
２２が形成されている。The structure of the semiconductor optical device of the present invention having such features will be specifically described with reference to the embodiment shown in FIG. The drawings attached to this specification are
In order to make it easy to grasp the structure, some dimensions are intentionally changed, but the actual dimensions are as described in this specification. 1A and 1B, a current blocking layer 12, a first conductivity type cladding layer 14, a lower light guide layer 15, and an active layer 16 are formed on a substrate 11.
The current blocking layer 12 in FIG. 1A is not formed on the substrate immediately below the optical waveguide, but is formed from directly below the optical waveguide to the side surfaces of the left and right substrates. For this reason, the current confinement region where the current blocking layer 12 does not exist immediately below the optical waveguide,
That is, the opening 13 is formed. On the other hand, FIG.
1B, the current blocking layer 12 is formed in the vicinity of the end face in addition to the portion shown in FIG. 1A, and the current is confined in the opening 13 excluding the vicinity of the end face. 1A and 1B, on the active layer 16, an electron leak preventing layer 17, an upper light guide layer 18, a second conductivity type cladding layer 19, and a contact layer 20 are sequentially formed. Further, electrodes 21 and 21 are provided on the contact layer and the surface of the substrate, respectively.
22 are formed.

【００１１】本発明では、基板１１、活性層１６、及び
基板と活性層の間に形成された開口部を有する電流阻止
層１２が必須の構成要素とされる。その他の層の種類、
材質、形状については特に制限されず、目的や用途に応
じて適宜選択することができる。図１（ａ）及び（ｂ）
に記載される構成層は一例に過ぎず、本発明の半導体光
デバイス装置は、これらの層の他に半導体光デバイス装
置に形成可能な層を適宜有していてもよい。In the present invention, the substrate 11, the active layer 16, and the current blocking layer 12 having an opening formed between the substrate and the active layer are essential components. Other layer types,
The material and shape are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose and use. FIG. 1 (a) and (b)
Are merely examples, and the semiconductor optical device of the present invention may appropriately have a layer that can be formed in the semiconductor optical device in addition to these layers.

【００１２】なお、本明細書において「Ａ層の上に形成
されたＢ層」という表現は、Ａ層の上面にＢ層の底面が
接するようにＢ層が形成されている場合と、Ａ層の上面
に１以上の層が形成され、さらにその層の上にＢ層が形
成されている場合の両方を含むものである。また、Ａ層
の上面とＢ層の底面が部分的に接していて、その他の部
分ではＡ層とＢ層の間に１以上の層が存在している場合
も、上記表現に含まれる。また、「Ａ層の下に形成され
たＢ層」という表現も「Ａ層の上に形成されたＢ層」と
同様、Ａ層の下面にＢ層の上面が接するようにＢ層が形
成されている場合と、Ａ層の下面に１以上の層が形成さ
れ、さらにその層の下にＢ層が形成されている場合の両
方を含むものである。具体的な態様については、以下の
各層の説明と実施例の具体例から明らかである。In this specification, the expression “B layer formed on the A layer” refers to the case where the B layer is formed such that the bottom surface of the B layer is in contact with the upper surface of the A layer. , One or more layers are formed on the upper surface, and a layer B is further formed on that layer. The above expression also includes the case where the upper surface of the A layer and the bottom surface of the B layer are partially in contact with each other and one or more layers exist between the A layer and the B layer in other portions. The expression “B layer formed below A layer” is also similar to “B layer formed above A layer”, in which the B layer is formed such that the lower surface of A layer is in contact with the upper surface of B layer. And the case where one or more layers are formed on the lower surface of the layer A and the layer B is further formed below the layer. Specific aspects are apparent from the following description of each layer and specific examples of the examples.

【００１３】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
基板１１は、その上に化合物半導体結晶を成長すること
が可能なものであれば、その導電性や材料については特
に限定されない。好ましくは導電性のある基板であり、
特に閃亜鉛鉱型構造を有する結晶基板を用いるのが好ま
しい。その場合、基板結晶成長面は低次な面またはそれ
と結晶学的に等価な面が好ましく、（１００）面が最も
好ましい。なお、本明細書において（１００）面という
場合、必ずしも厳密に（１００）丁度の面である必要は
なく、最大３０°程度のオフアングルを有する場合まで
包含する。オフアングルの大きさの上限は３０°以下が
好ましく、１６°以下がより好ましい。下限は０．５°
以上が好ましく、２°以上がより好ましく、６°以上が
さらに好ましく、１０°以上が最も好ましい。The conductivity and material of the substrate 11 constituting the semiconductor optical device of the present invention are not particularly limited as long as a compound semiconductor crystal can be grown thereon. Preferably a conductive substrate,
In particular, it is preferable to use a crystal substrate having a zinc blende structure. In this case, the substrate crystal growth surface is preferably a low-order plane or a plane crystallographically equivalent thereto, and most preferably a (100) plane. In this specification, the (100) plane does not necessarily have to be exactly the (100) plane, but includes a case having an off-angle of about 30 ° at the maximum. The upper limit of the off-angle is preferably 30 ° or less, more preferably 16 ° or less. The lower limit is 0.5 °
The angle is preferably at least 2 °, more preferably at least 2 °, even more preferably at least 6 °, most preferably at least 10 °.

【００１４】また、基板１１は六方晶型の基板でもよ
く、その場合はＡｌ₂Ｏ₃、６Ｈ−ＳｉＣ等の上にも形成
されるものである。基板１１上には、通常基板の欠陥を
エピタキシャル成長層に持ち込まないために厚み０．２
〜２μｍ程度のバッファ層を形成しておくことが好まし
い。The substrate 11 may be a hexagonal type substrate, in which case it is formed on Al ₂ O ₃ , 6H-SiC or the like. On the substrate 11, a thickness of 0.2 μm is usually used so that defects of the substrate are not introduced into the epitaxial growth layer.
It is preferable to form a buffer layer of about 2 μm.

【００１５】具体的には、基板１１としてはＩｎＡｌＧ
ａＮ系エピタキシャル層の成長が可能なものがよく、例
えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、サファイア（Ａｌ₂Ｏ₃）、
酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ
₂）、スピネル（ＭｇＡｌ₂Ｏ ₄）、珪素（Ｓｉ）、燐化
ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒化
ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（Ａｌ
ＧａＮ）等である。また、裏面側に電極を取れるように
するためには、炭化珪素（ＳｉＣ）、珪素（Ｓｉ）、燐
化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガリウム（ＧａＡｓ）、窒
化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウムガリウム（Ａ
ｌＧａＮ）等を導電性基板として用いることがより好ま
しい。さらに、その上に積層する層と格子整合し、かつ
熱膨張係数が同じとなるＧａＮあるいはＡｌＧａＮバル
ク単結晶基板からなるホモ基板を用いることがさらに好
ましい。なお、基板上には、低温バッファ層、クラック
防止層の挿入及び選択成長を利用した貫通転位を低減さ
せる手法（ＥＬＯＧ、ＦＩＥＬＯなど）を取り入れるこ
とにより、半導体レーザ等の発光素子に適した窒化物半
導体を成長させることも可能である。Specifically, the substrate 11 is made of InAlG
A material capable of growing an aN-based epitaxial layer is preferable.
For example, silicon carbide (SiC), sapphire (Al_TwoO_Three),
Zinc oxide (ZnO), lithium gallate (LiGaO)
_Two), Spinel (MgAl_TwoO _Four), Silicon (Si), phosphidation
Gallium (GaP), gallium arsenide (GaAs), nitriding
Gallium (GaN), aluminum gallium nitride (Al
GaN) and the like. Also, take the electrode on the back side
To do this, silicon carbide (SiC), silicon (Si), phosphorus
Gallium arsenide (GaP), gallium arsenide (GaAs), nitrogen
Gallium nitride (GaN), aluminum gallium nitride (A
lGaN) or the like is more preferably used as the conductive substrate.
New Furthermore, it is lattice-matched with the layer laminated thereon, and
GaN or AlGaN Bal with the same coefficient of thermal expansion
It is more preferable to use a homo substrate composed of a single crystal substrate.
Good. Note that a low-temperature buffer layer, cracks
Reduction of threading dislocations using insertion and selective growth of prevention layer
Incorporate methods (ELOG, FIELD, etc.)
With this, a nitride semiconductor suitable for a light emitting device such as a semiconductor laser
It is also possible to grow conductors.

【００１６】基板１１の上には、活性層を含む化合物半
導体層が形成される。活性層を含む化合物半導体層は、
通常、活性層１６の上下に活性層より屈折率の小さい層
を含んでおり、そのうち活性層の下側の層（基板側の
層）は第１導電型クラッド層１４、活性層の上側の層は
第２導電型クラッド層１９として機能することが好まし
い。このとき、第２導電型クラッド層１９の下にはさら
に電流リークを防ぐために電流リーク防止層１７を形成
しておくことが好ましい。このほかレーザ光分布を垂直
方向に拡大する目的で、下側光ガイド層１５、上側光ガ
イド層１８を含んでいてもよい。On the substrate 11, a compound semiconductor layer including an active layer is formed. The compound semiconductor layer including the active layer
Normally, a layer having a lower refractive index than the active layer is included above and below the active layer 16, of which the lower layer (the layer on the substrate side) is the first conductivity type cladding layer 14 and the upper layer of the active layer. Preferably functions as the second conductivity type cladding layer 19. At this time, it is preferable to form a current leakage prevention layer 17 under the second conductivity type cladding layer 19 in order to further prevent current leakage. In addition, a lower light guide layer 15 and an upper light guide layer 18 may be included for the purpose of expanding the laser light distribution in the vertical direction.

【００１７】電流阻止層１２の材料としては、電流を阻
止する機能を有し、開口部１３に電流を集中させること
ができるものであればその種類は特に限定されない。例
えば、絶縁性のある誘電体（窒化珪素、酸化珪素、窒酸
化珪素、酸化亜鉛、アルミナ、炭化珪素、スピネル（Ｍ
ｇＡｌ₂Ｏ₄）、ガリウム酸リチウム（ＬｉＧａＯ₂）な
ど）、第１導電型クラッド層１４と逆の導電型を有する
材料、あるいは高抵抗の半導体（例えば、ＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＡｌＮ）などを挙げることができる。The material of the current blocking layer 12 is not particularly limited as long as it has a function of blocking a current and can concentrate the current in the opening 13. For example, insulating dielectrics (silicon nitride, silicon oxide, silicon oxynitride, zinc oxide, alumina, silicon carbide, spinel (M
gAl ₂ O ₄ ), lithium gallate (LiGaO ₂ ), a material having a conductivity type opposite to that of the first conductivity type cladding layer 14, or a high-resistance semiconductor (eg, GaN, Al
GaN, AlN) and the like.

【００１８】電流阻止層１２の材料として絶縁性のある
誘電体を使用すれば、比較的薄くても十分な電子阻止機
能を示すため好ましい。また、反応性イオンエッチング
や湿式エッチング等によりIII族窒化物に対する選択的
なエッチングを容易に行うことができるので、製造プロ
セス上の利点も大きい。特に、電流阻止層１２の材料と
して、窒化珪素、酸化珪素、窒酸化珪素等のIII族の窒
化物を使用した場合には、クラッド層との屈折率段差も
容易に制御できるため、構造設計上特に好ましい。It is preferable to use an insulating dielectric material as the material of the current blocking layer 12 because it can exhibit a sufficient electron blocking function even if it is relatively thin. In addition, since selective etching of the group III nitride can be easily performed by reactive ion etching, wet etching, or the like, there is a great advantage in a manufacturing process. In particular, when a group III nitride such as silicon nitride, silicon oxide, or silicon oxynitride is used as the material of the current blocking layer 12, the refractive index step from the cladding layer can be easily controlled, so that the structural design is difficult. Particularly preferred.

【００１９】電流阻止層１２の厚みは、薄すぎると電流
の阻止機能が不十分となり、厚すぎると電流の通過抵抗
が大きくなる。このため、電流阻止層１２の厚みは、下
限は１０ｎｍ以上が好ましく、２０ｎｍ以上がより好ま
しい。上限は２μｍ以下が好ましく、１μｍ以下がより
好ましい。特に電流阻止層１２が絶縁性のある誘導体で
ある場合には、その厚みの上限は０．５μｍ以下が好ま
しく、０．３μｍ以下であることがより好ましい。また
半導体である場合には、その厚みの下限は０．１μｍ以
上が好ましく、０．２μｍ以上であることがより好まし
い。If the thickness of the current blocking layer 12 is too small, the current blocking function becomes insufficient, and if the thickness is too large, the current passing resistance increases. Therefore, the lower limit of the thickness of the current blocking layer 12 is preferably 10 nm or more, more preferably 20 nm or more. The upper limit is preferably 2 μm or less, more preferably 1 μm or less. In particular, when the current blocking layer 12 is an insulating derivative, the upper limit of the thickness is preferably 0.5 μm or less, and more preferably 0.3 μm or less. In the case of a semiconductor, the lower limit of the thickness is preferably 0.1 μm or more, and more preferably 0.2 μm or more.

【００２０】電流阻止層１２は、図１（ｂ）に示すよう
に端面およびその近傍（以下、端面近傍という）にも形
成することができる。このように端面近傍に電流非注入
領域を形成することにより、端面での電流再結合を低減
することが可能となり、ＣＯＤレベルを高めて、素子の
信頼性を向上させることができる。As shown in FIG. 1B, the current blocking layer 12 can also be formed on an end face and its vicinity (hereinafter, referred to as an end face vicinity). By forming the current non-injection region near the end face in this manner, it is possible to reduce current recombination at the end face, increase the COD level, and improve the reliability of the element.

【００２１】電流非注入領域は、両方の端面近傍に形成
されていることが好ましいが、片方の端面近傍にだけ形
成されていてもよい。片方にだけ形成されている場合
は、より高出力のレーザ光が出射される端面側に形成さ
れていることが好ましい。The current non-injection region is preferably formed near both end faces, but may be formed only near one end face. In the case where it is formed on only one side, it is preferable that it is formed on the end face side from which a higher output laser beam is emitted.

【００２２】端面近傍に形成される電流阻止層１２は、
端面からの幅が狭すぎると電流非注入の効果が低減した
り、端面の温度上昇を招くことがある。一方、広すぎる
と電流非注入領域での損失が増加するために、しきい値
電流の増大やスロープ効率の低減などレーザ特性の劣化
を招くことがある。そこで、端面近傍に形成される電流
非注入領域は、下限としては端面からの幅が５μｍ以上
であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより
好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましい。
一方、該電流非注入領域の端面からの幅の上限として
は、１００μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以
下であることがより好ましく、５０μｍ以下であること
がさらに好ましい。The current blocking layer 12 formed near the end face is
If the width from the end face is too narrow, the effect of current non-injection may be reduced or the temperature of the end face may increase. On the other hand, if the width is too large, the loss in the current non-injection region increases, which may cause deterioration of laser characteristics such as an increase in threshold current and a decrease in slope efficiency. Therefore, the lower limit of the current non-injection region formed near the end face is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and even more preferably 20 μm or more.
On the other hand, the upper limit of the width from the end face of the current non-injection region is preferably 100 μm or less, more preferably 70 μm or less, and even more preferably 50 μm or less.

【００２３】電流阻止層１２を形成する場合、その下側
に酸化防止層を設けても構わない。酸化防止層の材料は
特に限定されず、通常の化合物半導体層形成に用いられ
る材料の中から適宜選択して用いることができる。特に
好ましいのはＧａＮである。When the current blocking layer 12 is formed, an antioxidant layer may be provided below the current blocking layer. The material of the antioxidant layer is not particularly limited, and can be appropriately selected from materials used for forming a normal compound semiconductor layer. Particularly preferred is GaN.

【００２４】開口部１３は、電流狭窄領域として機能す
る。開口部１３の形状及び形成位置は特に限定されるも
のではなく、電流狭窄の態様に応じて適宜定められる
（図１（ａ）及び（ｂ）参照）。図１（ａ）及び（ｂ）
では、開口部１３の断面の幅が開口部底部から頂部に至
るまで一定であるが、幅は一定でなくても構わない。例
えば、底部から頂部に向かい幅が広くなっていてもよい
し、狭くなっていてもよい。また、幅が変化する場合は
一定割合で連続的に変化していてもよいし、段階的に変
化していてもよい。好ましいのは、幅が連続的に変化す
る態様である。開口部１３の幅は、広すぎると電流の狭
窄機能が不十分となり、狭すぎると電流の通過抵抗が大
きくなってしまう。このため、開口部１３の幅の下限は
０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上であることが好
ましい。また開口部１３の幅の上限は１０００μｍ以下
が好ましく、５００μｍ以下であることが好ましい。特
に単一モードで動作させるためには、開口部１３の幅は
５μｍ以下が好ましく、４μｍ以下がより好ましく、
３．５μｍ以下がさらに好ましい。The opening 13 functions as a current confinement region. The shape and formation position of the opening 13 are not particularly limited, and are appropriately determined according to the mode of the current constriction (see FIGS. 1A and 1B). FIG. 1 (a) and (b)
Although the width of the cross section of the opening 13 is constant from the bottom to the top of the opening, the width may not be constant. For example, the width may increase from the bottom toward the top, or may decrease. When the width changes, the width may change continuously at a constant rate or may change stepwise. Preferably, the width is continuously changed. If the width of the opening 13 is too large, the function of narrowing the current becomes insufficient, and if the width is too narrow, the current passage resistance increases. Therefore, the lower limit of the width of the opening 13 is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more. The upper limit of the width of the opening 13 is preferably 1000 μm or less, and more preferably 500 μm or less. In particular, in order to operate in a single mode, the width of the opening 13 is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less,
3.5 μm or less is more preferable.

【００２５】光出力が３０ｍＷ以上の高出力動作を実現
するためには、開口部底部における開口幅を広くするこ
とが端面での光密度低減の観点から有効であるが、動作
電流を低減するためには開口幅を狭くすることが、導波
路ロス低減の観点から好ましい。このような場合、ゲイ
ン領域となる中央付近の開口幅を比較的狭くし、端部付
近の開口幅を比較的広くなるように設計することによ
り、低動作電流と高出力動作を同時に実現することがで
き、高い信頼性を確保することができる。In order to realize a high output operation with an optical output of 30 mW or more, it is effective to increase the width of the opening at the bottom of the opening from the viewpoint of reducing the light density at the end face, but in order to reduce the operating current. It is preferable to reduce the opening width from the viewpoint of reducing the waveguide loss. In such a case, low opening current and high output operation can be simultaneously realized by designing the opening width near the center, which is the gain area, to be relatively narrow and the opening width near the end to be relatively wide. And high reliability can be ensured.

【００２６】一方、高い信頼性を維持しつつ、ビームが
アスペクト比２以下の円形に近いレーザを達成するため
には、開口幅を狭くすることが有効である。一方、開口
幅を狭くし過ぎると注入電流密度がバルク劣化を抑制す
るため好ましくない。このような場合、ゲイン領域とな
る中央部幅を比較的広くし、端部付近を比較的狭くなる
ようにすることにより、ビームスポット低減と低動作電
流を同時に実現することができ、高い信頼性を確保する
ことができる。On the other hand, it is effective to narrow the aperture width in order to achieve a laser whose beam is close to a circle with an aspect ratio of 2 or less while maintaining high reliability. On the other hand, if the opening width is too narrow, the injection current density is not preferable because it suppresses bulk deterioration. In such a case, the beam spot reduction and the low operating current can be realized at the same time by making the width of the center part, which is the gain area, relatively wide and the part near the end part relatively narrow, thereby achieving high reliability. Can be secured.

【００２７】第１導電型クラッド層１４は、基板１１と
活性層１６との間に好ましく形成される。第１導電型ク
ラッド層１４は、活性層よりも屈折率の小さい材料で形
成される。第１導電型クラッド層１４は、例えば、第１
導電型のＩｎＰ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩ
ｎＰ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩ
ｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳ
ｅＴｅ、ＺｎＯ、ＭｇＺｎＯ、ＭｇＯ等の一般的なIII
−Ｖ族、II−VI族半導体で構成することができる。The first conductivity type cladding layer 14 is preferably formed between the substrate 11 and the active layer 16. The first conductivity type cladding layer 14 is formed of a material having a lower refractive index than the active layer. The first conductivity type cladding layer 14 is formed, for example, of the first conductivity type.
Conductive InP, GaInP, AlGaInP, AlI
nP, AlGaAs, AlGaAsP, AlGaInA
s, GaInAsP, GaN, AlGaN, AlGaI
nN, BeMgZnSe, MgZnSSe, CdZnS
General III such as eTe, ZnO, MgZnO, MgO
-V and II-VI semiconductors.

【００２８】各クラッド層の屈折率の大小関係は、各ク
ラッド層の材料組成を当業者に公知の方法にしたがって
適宜選択することにより調節することができる。例え
ば、Ａｌ_xＧａ_1-xＡｓ、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_0.5Ｉｎ
_0.5Ｐ、Ａｌ_xＧａ_1-xＮなどのＡｌ組成を変化させるこ
とにより屈折率を調節することができる。第１導電型ク
ラッド層１４のキャリア濃度は、電流狭窄時の電流通過
抵抗を少なくし、発熱による出力飽和やＣＯＤを防止す
るために高めに設定することが好ましい。第１導電型ク
ラッド層１４のキャリア濃度の下限としては、１×１０
¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましく、３×１０¹⁷ｃｍ^-3以上がより
好ましく、５×１０¹⁷ｃｍ ^-3以上が最も好ましい。また
該キャリア濃度の上限は２×１０¹⁹ｃｍ^-3以下が好まし
く、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下が最も好ましい。The relationship between the refractive indices of the cladding layers is as follows.
The material composition of the lad layer is determined according to methods known to those skilled in the art.
It can be adjusted by appropriate selection. example
If Al_xGa_1-xAs, (Al_xGa_1-x)_0.5In
_0.5P, Al_xGa_1-xChanging the Al composition such as N
And can adjust the refractive index. 1st conductivity type
The carrier concentration of the lad layer 14 depends on the current passing when the current is constricted.
Reduces resistance and prevents output saturation and COD due to heat generation
Therefore, it is preferable to set a relatively high value. 1st conductivity type
The lower limit of the carrier concentration of the lad layer 14 is 1 × 10
¹⁷cm^-3More preferably, 3 × 10¹⁷cm^-3More than
Preferably 5 × 10¹⁷cm ^-3The above is most preferred. Also
The upper limit of the carrier concentration is 2 × 10¹⁹cm^-3The following is preferred
5 × 10¹⁸cm^-3The following is more preferable, and 3 × 10¹⁸
cm^-3The following are most preferred.

【００２９】第１導電型クラッド層１４は、図１に示す
ように単層からなるものであっても、２層以上の層から
なるものであってもよい。単層からなるときは、厚みの
下限は０．５μｍ以上が好ましく、０．６μｍ以上がよ
り好ましく、０．７μｍ以上がさらに好ましい。また厚
みの上限は３μｍ以下が好ましく、２．５μｍ以下がよ
り好ましく、２μｍ以下がさらに好ましい。なお、本明
細書において「〜」は、その前後に記載される数値をそ
れぞれ最小値および最大値として含む範囲を意味する。
第１導電型クラッド層が２層以上形成されている例とし
て、活性層１６の側にＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧ
ａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰからなる第1導電型第２クラッ
ド層と、その層よりも基板１１側に第１導電型のＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓＰからなる第1導
電型第１クラッド層が形成されている態様を例示するこ
とができる。このとき、活性層１６側の第１導電型第２
クラッド層の厚みは、屈折率等の点から薄くすることが
好ましく、厚みの下限としては０．０１μｍ以上が好ま
しく、０．０５μｍ以上がより好ましい。上限として
は、０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより
好ましい。また、基板１１側の第１導電型第１クラッド
層のキャリア濃度は、下限は３×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好
ましく、５×１０¹⁷ｃｍ^-3以上がより好ましい。上限は
２×１０¹⁸ｃｍ^-3以下が好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以
下がより好ましい。第１導電型第２クラッド層のキャリ
ア濃度は、第１導電型第１クラッド層のキャリア濃度よ
りも低くすることが好ましい。The first conductivity type cladding layer 14 may be formed of a single layer as shown in FIG. 1 or may be formed of two or more layers. When it is composed of a single layer, the lower limit of the thickness is preferably at least 0.5 μm, more preferably at least 0.6 μm, even more preferably at least 0.7 μm. The upper limit of the thickness is preferably 3 μm or less, more preferably 2.5 μm or less, and further preferably 2 μm or less. In this specification, “to” means a range that includes numerical values described before and after it as a minimum value and a maximum value, respectively.
As an example in which two or more first conductivity type cladding layers are formed, GaInP, AlGaN, AlG
a first conductive type second cladding layer made of aInP or AlInP, and a first conductive type AlG
An example in which a first conductivity type first clad layer made of aN, AlGaAs or AlGaAsP is formed can be exemplified. At this time, the first conductive type second layer on the active layer 16 side is used.
The thickness of the cladding layer is preferably reduced from the viewpoint of the refractive index and the like, and the lower limit of the thickness is preferably 0.01 μm or more, and more preferably 0.05 μm or more. The upper limit is preferably 0.5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less. The lower limit of the carrier concentration of the first conductivity type first cladding layer on the substrate 11 side is preferably 3 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ or more, more preferably 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ or more. The upper limit is preferably 2 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less, more preferably 5 × 10 ¹⁸ cm ⁻³ or less. The carrier concentration of the first conductivity type second cladding layer is preferably lower than the carrier concentration of the first conductivity type first cladding layer.

【００３０】下側光ガイド層１５は、活性層の光ガイド
として作用するものである。例えば、第１導電型のＩｎ
Ｐ、ＧａＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎ
ＡｓＰ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭ
ｇＺｎＳｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、Ｚｎ
Ｏ、ＭｇＺｎＯ、ＭｇＯ等の一般的なIII−Ｖ族、II−V
I族半導体で構成することができる。活性層がＩｎ_xＧａ
_yＡｌ_zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）で構
成されている場合、下側ガイド層１５はＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮで成長させることが望ましい。通常、下側ガイド層
１５は、１０ｎｍ〜３μｍ、より好ましくは２０ｎｍ〜
０．５μｍの膜厚で成長させることが望ましい。またこ
の下側光ガイド層１５には第１導電型の不純物をドープ
してもよい。The lower light guide layer 15 functions as a light guide for the active layer. For example, the first conductivity type In
P, GaInP, AlGaInP, AlInP, AlG
aAs, AlGaAsP, AlGaInAs, GaIn
AsP, GaN, AlGaN, AlGaInN, BeM
gZnSe, MgZnSSe, CdZnSeTe, Zn
General III-V group such as O, MgZnO, MgO, II-V
It can be composed of a group I semiconductor. The active layer is In _x Ga
_{In the case of y} Al _z N (x + y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1), the lower guide layer 15 is made of GaN, InG
It is desirable to grow with aN. Usually, the lower guide layer 15 has a thickness of 10 nm to 3 μm, more preferably 20 nm to 3 μm.
It is desirable to grow with a film thickness of 0.5 μm. The lower light guide layer 15 may be doped with a first conductivity type impurity.

【００３１】本発明の半導体光デバイス装置を構成する
活性層１６の構造は、特に制限されず、図１の（ａ）及
び（ｂ）の態様においては、三重量子井戸構造（ＴＱ
Ｗ）を有している。この三重量子井戸構造（ＴＱＷ）は
具体的には光閉じ込め層（ノンドープ）２３、量子井戸
層（ノンドープ）２４、バリア層（ノンドープ）２５、
量子井戸層（ノンドープ）２６、バリア層（ノンドー
プ）２７、量子井戸層（ノンドープ）２８及び閉じ込め
層（ノンドープ）２９を順次積層した構造を有する。こ
の三重量子井戸構造以外にも、例えば、量子井戸層及び
前記量子井戸層を上下から挟む光閉じ込め層からなる単
一量子井戸構造（ＳＱＷ）や、複数の量子井戸層及びそ
れらに挟まれたバリア層ならびに最上の量子井戸層の上
及び最下の量子井戸層の下に積層された光閉じ込め層か
らなる二重量子井戸構造（ＤＱＷ）や４層以上の量子井
戸層を有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）であってもよ
い。活性層１６を量子井戸構造とすることにより、単層
のバルク活性層と比較して、短波長化かつ低しきい値化
を達成することができる。The structure of the active layer 16 constituting the semiconductor optical device of the present invention is not particularly limited. In the embodiments shown in FIGS. 1A and 1B, a triple quantum well structure (TQ
W). Specifically, the triple quantum well structure (TQW) has an optical confinement layer (non-doped) 23, a quantum well layer (non-doped) 24, a barrier layer (non-doped) 25,
It has a structure in which a quantum well layer (non-doped) 26, a barrier layer (non-doped) 27, a quantum well layer (non-doped) 28, and a confinement layer (non-doped) 29 are sequentially stacked. In addition to the triple quantum well structure, for example, a single quantum well structure (SQW) including a quantum well layer and a light confinement layer sandwiching the quantum well layer from above and below, a plurality of quantum well layers and a barrier sandwiched therebetween Double quantum well structure (DQW) comprising a light confinement layer stacked above the upper and lower quantum well layers and a multiple quantum well structure having four or more quantum well layers ( MQW). When the active layer 16 has a quantum well structure, a shorter wavelength and a lower threshold can be achieved as compared with a single bulk active layer.

【００３２】活性層１６の材料組成は、活性領域として
機能するものであれば特に限定されない。例えば、Ｇａ
Ａｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡｓＰ、Ｇ
ａＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＰ、ＺｎＳＳ
ｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ、ＣｄＺｎＯ、ＺｎＯ等の一般的
なIII−Ｖ族、III−VI族半導体を用いることができる。
好ましくは、少なくともＧａ元素とＮ元素を含むもの、
あるいはＩｎ_xＧａ_yＡｌ _zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，０≦
ｘ，ｙ，ｚ≦１）であり、より好ましくは、窒化ガリウ
ム（ＧａＮ）、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａ
Ｎ）、窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）のいず
れかで構成されている活性層である。さらにＶ族にヒ素
又はリンを加えて、例えばＧａＮＡｓ、ＧａＩｎＮＡ
ｓ、ＧａＮＰ、ＧａＮＡｓＰなどで構成された活性層で
あってもよい。The material composition of the active layer 16 is defined as an active region.
There is no particular limitation as long as it functions. For example, Ga
As, GaInAs, GaInP, GaInAsP, G
aN, GaInN, GaNAs, GaNP, ZnSS
e, CdZnSeTe, CdZnO, ZnO, etc.
III-V and III-VI semiconductors can be used.
Preferably, one containing at least Ga element and N element,
Or In_xGa_yAl _zN (x + y + z = 1, 0 ≦
x, y, z ≦ 1), more preferably gallium nitride
(GaN), indium gallium nitride (InGa)
N), aluminum gallium nitride (AlGaN)
It is an active layer composed of these. Arsenic in group V
Or by adding phosphorus, for example, GaNAs, GaInNA
active layer composed of s, GaNP, GaNAsP, etc.
There may be.

【００３３】電子リーク防止層１７は、リーク電流を防
止するために好ましく形成される。電子リーク防止層１
７は、リーク電流を防止する機能を有するものであれ
ば、特に材質や形状は限定されないが、ＡｌＧａＮ、Ａ
ｌＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＡｌＩｎＮなどで構成されるこ
とが好ましく、ＡｌＧａＮで構成されることがより好ま
しい。電子リーク防止層１７のキャリア濃度は、下限
は、１×１０¹⁶ｃｍ^-3以上が好ましく、５×１０¹⁶ｃｍ
^-3以上がより好ましく、１×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が最も好
ましい。上限は、１×１０¹⁹ｃｍ^-3以下が好ましく、５
×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁸ｃｍ^-3
以下が最も好ましい。電子リーク防止層１７の厚みは、
光デバイス素子の出力向上の観点から、０．１μｍ以下
にすることが好ましく、下限は特に限定されないが、５
ｎｍ以上であることが望ましい。The electron leak preventing layer 17 is preferably formed to prevent a leak current. Electron leak prevention layer 1
The material 7 is not particularly limited in material and shape as long as it has a function of preventing a leak current.
It is preferably made of 1N, AlGaInN, AlInN, or the like, and more preferably made of AlGaN. The lower limit of the carrier concentration of the electron leak prevention layer 17 is preferably 1 × 10 ¹⁶ cm ⁻³ or more, and more preferably 5 × 10 ¹⁶ cm ^−3.
-3 or more, more preferably 1 × 10 ¹⁷ cm ^-3 or more. The upper limit is preferably 1 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ or less, and 5
× 10 ¹⁸ cm ^-3 or less is more preferable, and 3 × 10 ¹⁸ cm ^-3
The following are most preferred. The thickness of the electron leak prevention layer 17 is
From the viewpoint of improving the output of the optical device element, the thickness is preferably 0.1 μm or less, and the lower limit is not particularly limited.
Desirably, it is not less than nm.

【００３４】電子リーク防止層１７の上には上側光ガイ
ド層１８が形成されていてもよい。該上側光ガイド層１
８は、活性層の光ガイド層として機能し、バンドギャッ
プエネルギーが電子リーク防止層１７よりも小さけれ
ば、その材料は特に限定されない。例えば、第２導電型
のＺｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａＡ
ｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ、
ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳｅ、
ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なIII−
Ｖ族、II−VI族元素の半導体を用いることができる。活
性層１６がＩｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，０≦
ｘ，ｙ，ｚ≦１）である場合の電子リーク防止層１７
は、好ましくは下側光ガイド層１５と同じくＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮで構成され、アンドープＧａＮで構成されてい
ることがさらに好ましい。An upper light guide layer 18 may be formed on the electron leak prevention layer 17. The upper light guide layer 1
8 functions as a light guide layer of the active layer, and its material is not particularly limited as long as the band gap energy is smaller than that of the electron leak prevention layer 17. For example, ZnP, AlGaInP, AlInP, AlGaAs of the second conductivity type
s, AlGaN, AlGaAsP, AlGaInAs,
GaInAsP, AlGaInN, BeMgZnSe,
General III- such as MgZnSSe and CdZnSeTe
Semiconductors of Group V and II-VI elements can be used. Active layer 16 is _{In x Ga y Al z N (} x + y + z = 1,0 ≦
x, y, z ≦ 1) Electron leak prevention layer 17
Is preferably GaN, I as in the lower light guide layer 15.
It is more preferably made of nGaN and made of undoped GaN.

【００３５】第２導電型クラッド層１９は、活性層１６
より上側に形成される。第２導電型クラッド層１９は、
活性層１６よりも屈折率の小さい材料で形成されること
が好ましく、第２導電型クラッド層１９がｐ型となるよ
うな半導体化合物で形成されることがより好ましい。第
２導電型クラッド層１９の材料としては、例えば第２導
電型のＺｎＰ、ＡｌＧａＩｎＰ、ＡｌＩｎＰ、ＡｌＧａ
Ａｓ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＡ
ｓ、ＧａＩｎＡｓＰ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＢｅＭｇＺｎＳ
ｅ、ＭｇＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般的なII
I−Ｖ族、II−VI族元素の半導体を用いることができ
る。活性層１６がＩｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）で形成されている場合、第２
導電型クラッド層１９は、第２導電型のＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮで構成されていることが好ましい。The second conductivity type cladding layer 19 is formed of the active layer 16.
It is formed above. The second conductivity type cladding layer 19
The cladding layer 19 is preferably formed of a material having a lower refractive index than that of the active layer 16, and more preferably a semiconductor compound such that the second conductivity type cladding layer 19 becomes p-type. Examples of the material of the second conductivity type cladding layer 19 include ZnP, AlGaInP, AlInP, and AlGa of the second conductivity type.
As, AlGaN, AlGaAsP, AlGaInA
s, GaInAsP, AlGaInN, BeMgZnS
general II such as e, MgZnSSe, CdZnSeTe
Semiconductors of Group IV and Group II-VI elements can be used. Active layer 16 is _{In x Ga y Al z N (} x + y + z =
1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1), the second
The conductive type cladding layer 19 is made of GaN, AlG of the second conductive type.
Preferably, it is composed of aN.

【００３６】第２導電型クラッド層１９のキャリア濃度
は、下限は２×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が好ましく、５×１０
¹⁷ｃｍ^-3以上がより好ましく、７×１０¹⁷ｃｍ^-3以上が
最も好ましい。上限は２×１０¹⁹ｃｍ^-3以下が好まし
く、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下が最も好ましい。第２導電型クラッド層１９
は、図１に示すように単層で形成されるものであって
も、２層以上で形成されるものであってもよい。単層か
らなるときの厚みの下限としては、０．５μｍ以上が好
ましく、０．６μｍ以上がより好ましく、０．７μｍ以
上が最も好ましい。厚みの上限としては、３μｍ以下が
好ましく、２．５μｍ以下がより好ましく、２μｍ以下
が最も好ましい。第２導電型クラッド層１９が２層以上
形成されている例として、活性層１６側にＧａＩｎＰ、
ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰ又はＡｌＩｎＰからなる第
２導電型第１クラッド層と、その層よりも上側に第２導
電型のＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＧａＡｓＰか
らなる第２導電型第２クラッド層が形成されている態様
を例示することができる。このとき、活性層１６側の第
２導電型第１クラッド層の厚みは、屈折率等の点から薄
くすることが好ましく、厚みの下限としては０．０１μ
ｍ以上が好ましく、０．０５μｍ以上がより好ましい。
上限としては、０．５μｍ以下が好ましく、０．３μｍ
以下がより好ましい。The lower limit of the carrier concentration of the second conductivity type cladding layer 19 is preferably 2 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ or more, and 5 × 10 ¹⁷ cm ⁻³ or more.
More preferably ¹⁷ cm ^-3 or more, 7 × 10 ¹⁷ cm ^-3 or more is most preferable. The upper limit is preferably 2 × 10 ¹⁹ cm ^-3 or less, more preferably 5 × 10 ¹⁸ cm ^-3 or less, 3 × 10 ¹⁸
cm ^-3 or less is most preferred. Second conductivity type cladding layer 19
May be formed in a single layer as shown in FIG. 1 or may be formed in two or more layers. The lower limit of the thickness of a single layer is preferably 0.5 μm or more, more preferably 0.6 μm or more, and most preferably 0.7 μm or more. The upper limit of the thickness is preferably 3 μm or less, more preferably 2.5 μm or less, and most preferably 2 μm or less. As an example in which two or more second conductivity type cladding layers 19 are formed, GaInP,
A second conductive type first clad layer made of AlGaN, AlGaInP or AlInP, and a second conductive type second clad layer made of AlGaN, AlGaAs or AlGaAsP of the second conductive type are formed above the layer. Examples can be given. At this time, the thickness of the first cladding layer of the second conductivity type on the active layer 16 side is preferably made thin in terms of the refractive index and the like, and the lower limit of the thickness is 0.01 μm.
m or more, more preferably 0.05 μm or more.
The upper limit is preferably 0.5 μm or less, and 0.3 μm
The following is more preferred.

【００３７】本発明の好ましい実施様態では、第２導電
型クラッド層１９の屈折率は、第１導電型クラッド層１
４の屈折率よりも小さい。このような態様を採用するこ
とにより、活性層から光ガイド層側へ有効に光がしみ出
すように光分布（近視野像）を制御することができ、高
出力動作におけるレーザ特性や信頼性の向上を達成する
ことができる。In a preferred embodiment of the present invention, the refractive index of the second conductivity type cladding layer 19 is
4 is smaller than the refractive index. By adopting such an embodiment, the light distribution (near-field image) can be controlled so that light can effectively seep out from the active layer to the light guide layer side, and the laser characteristics and reliability in high-power operation can be improved. Improvement can be achieved.

【００３８】電極を形成するに先立ち、電極材料との接
触抵抗を低減するために、低抵抗（高キャリア濃度）の
コンタクト層２０を形成することが好ましい。特に電極
を形成しようとする最上層表面の全体にコンタクト層を
２０形成したうえで電極を形成することがより好まし
い。Prior to forming the electrode, it is preferable to form a low-resistance (high carrier concentration) contact layer 20 in order to reduce the contact resistance with the electrode material. In particular, it is more preferable to form the electrode after forming the contact layer 20 on the entire surface of the uppermost layer on which the electrode is to be formed.

【００３９】このとき、コンタクト層２０の材料は、通
常はクラッド層よりバンドギャップが小さい材料の中か
ら選択し、金属電極とのオーミック性を得るため低抵抗
で適当なキャリア密度を有するものが好ましい。例え
ば、ＧａＡｓ、ＧａＩｎＡｓ、ＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＡ
ｓＰ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮＡｓ、ＧａＮＰ、Ｇ
ａＩｎＡｓＮ、ＺｎＳＳｅ、ＣｄＺｎＳｅＴｅ等の一般
的なIII−Ｖ族、III−VI族半導体を用いることができ
る。At this time, the material of the contact layer 20 is usually selected from materials having a smaller band gap than that of the clad layer, and preferably has a low resistance and an appropriate carrier density in order to obtain ohmic contact with the metal electrode. . For example, GaAs, GaInAs, GaInP, GaInA
sP, GaN, GaInN, GaNAs, GaNP, G
A general group III-V or group III-VI semiconductor such as aInAsN, ZnSSe, CdZnSeTe can be used.

【００４０】コンタクト層２０のキャリア濃度の下限
は、１×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が好ましく、３×１０¹⁸ｃｍ
^-3以上がより好ましく、５×１０¹⁸ｃｍ^-3以上が最も好
ましい。また上限は、２×１０²⁰ｃｍ^-3以下が好まし
く、５×１０¹⁹ｃｍ^-3以下がより好ましく、３×１０¹⁹
ｃｍ^-3以下が最も好ましい。コンタクト層２０の厚み
は、下限は０．１μｍ以上が好ましく、０．３μｍ以上
がより好ましく、０．５μｍ以上がさらに好ましい。上
限は１０μｍ以下が好ましく、６μｍ以下がより好まし
く、４μｍ以下がさらに好ましい。The lower limit of the carrier concentration of the contact layer 20, 1 × 10 ¹⁸ cm ^-3 or more preferably, 3 × 10 ¹⁸ cm
^-3 or more is more preferable, and 5 × 10 ¹⁸ cm ^-3 or more is most preferable. The upper limit is preferably 2 × 10 ²⁰ cm ^-3 or less, more preferably 5 × 10 ¹⁹ cm ^-3 or less, 3 × 10 ¹⁹
cm ^-3 or less is most preferred. The lower limit of the thickness of the contact layer 20 is preferably 0.1 μm or more, more preferably 0.3 μm or more, and further preferably 0.5 μm or more. The upper limit is preferably 10 μm or less, more preferably 6 μm or less, and still more preferably 4 μm or less.

【００４１】コンタクト層２０が形成された上面の一部
は、さらに酸化防止等の目的で保護膜で覆うことも可能
である。特に、第２導電型クラッド層１９がＡｌを含む
III−Ｖ族元素の化合物半導体で構成されている場合
は、ＡｌＧａＩｎＰ系やＡｌＧａＩｎＮ系など比抵抗の
高い材料（とりわけｐ型において）で保護膜を形成すれ
ば、装置全体の抵抗低減に有効である。A part of the upper surface on which the contact layer 20 has been formed can be further covered with a protective film for the purpose of preventing oxidation or the like. In particular, the second conductivity type cladding layer 19 contains Al
In the case where the protective film is made of a compound semiconductor of a group III-V element, if the protective film is formed of a material having a high specific resistance such as AlGaInP or AlGaInN (particularly in p-type), it is effective to reduce the resistance of the entire device. .

【００４２】なお本発明は、上述のとおり活性層より下
側で電流狭窄する構造、すなわち活性層と基板との間に
電流阻止層を形成したことを特徴とする。したがって、
活性層と基板との間に電流阻止層が形成されているもの
であれば、活性層よりも上側の層構造は図１の（ｃ）及
び（ｄ）に示すように従来のセルフアライン型及びリッ
ジ型半導体レーザと同様であっても構わない。ただし、
このように活性層の上下で電流狭窄を行う場合は、電流
狭窄領域の構造やクラッド層の材質を適宜選択して、電
流抵抗が高くならないような条件を選択することが好ま
しい。The present invention is characterized in that the current is confined below the active layer as described above, that is, a current blocking layer is formed between the active layer and the substrate. Therefore,
If a current blocking layer is formed between the active layer and the substrate, the layer structure above the active layer is a conventional self-aligned type as shown in FIGS. 1 (c) and 1 (d). It may be the same as the ridge type semiconductor laser. However,
When the current confinement is performed above and below the active layer, it is preferable to appropriately select the structure of the current confinement region and the material of the cladding layer and to select conditions that do not increase the current resistance.

【００４３】図１における本発明の態様では、電流阻止
層および第１導電型クラッド層を除く化合物半導体層
が、全面にわたり略均一な厚みを有する平面層として積
層されているが、必ずしもこれらの層は全面にわたって
均一な厚みを有し、かつ平面になるように積層されてい
る必要はない。特に、電流阻止層により狭窄された電流
によって目的とする機能が発揮される限り、電流が流れ
ない領域や流れても機能に影響が及ばない領域の構成は
特に制限されない。このため、化合物半導体層の断面
は、リッジ状乃至は凸状になっていてもよく、例えば狭
窄電流が主として流れる領域においては十分な層厚を有
し、電流が流れない領域や流れても機能に影響が及ばな
い領域については層厚が薄くなっていたり、層そのもの
が形成されていなくてもよい。In the embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the compound semiconductor layers excluding the current blocking layer and the first conductivity type cladding layer are laminated as flat layers having a substantially uniform thickness over the entire surface. Need not have a uniform thickness over the entire surface and be laminated so as to be flat. In particular, as long as a target function is exhibited by the current confined by the current blocking layer, the configuration of a region where current does not flow or a region where flow does not affect the function is not particularly limited. Therefore, the cross section of the compound semiconductor layer may be ridge-shaped or convex. For example, the compound semiconductor layer has a sufficient layer thickness in a region where a constriction current mainly flows, and has a function in a region where a current does not flow or a region where a current does not flow. In a region which does not affect the thickness, the layer thickness may be reduced or the layer itself may not be formed.

【００４４】具体的には、図４に示す本発明の態様を好
ましい例として挙げることができる。図４における半導
体光デバイス装置は、図１と同様に、電極２１０、基板
２０１、第１導電型第１クラッド層２０２、酸化防止層
２０３及び電流阻止層２０４は基板２０１と同幅で層状
に積層されている。しかし、第１導電型第２クラッド層
２０５、活性層２０６、第２導電型クラッド層２０７、
コンタクト層２０８及び電極２０９は、基板２０１の幅
よりも小さい幅で凸状に積層されている。Specifically, the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 can be mentioned as a preferred example. 4, the electrode 210, the substrate 201, the first conductive type first cladding layer 202, the oxidation preventing layer 203, and the current blocking layer 204 are stacked in the same width as the substrate 201 in the semiconductor optical device device in FIG. Have been. However, the first conductivity type second cladding layer 205, the active layer 206, the second conductivity type cladding layer 207,
The contact layer 208 and the electrode 209 are stacked in a convex shape with a width smaller than the width of the substrate 201.

【００４５】図４の態様では、凸状に形成された化合物
半導体層の左右の少なくとも一方に、いわゆるダミー領
域（図示せず）を設けてもよい。例えば、電流阻止層以
外の第１導電型クラッド層上又は酸化防止層上にダミー
領域を形成することが可能である。本明細書における
「ダミー領域」とは、電極に印加した場合に電流が流れ
ないか電流が流れても発光などの主目的とする機能を果
たさない領域をいう。例えば、第１導電型第２クラッド
層２０５の形成に先立ち、酸化防止層２０３上に、中央
に開口部を有するストライプ状の電流阻止層２０４を形
成し、該ストライプ状の電流阻止層２０４の左右には酸
化防止層２０３が剥き出しになっている領域を設けてお
くことにより、ダミー領域を形成してもよい。すなわ
ち、開口部内とともに、ストライプ状の電流阻止層の左
右にも第１導電型第２クラッド層２０５、活性層２０
６、第２導電型クラッド層２０７、コンタクト層２０８
が形成されるため、ストライプ状の電流阻止層の左右に
ダミー領域が形成される。ダミー領域の化合物半導体層
表面には電極を形成せずにＳｉＮｘ絶縁膜等で覆うこと
が好ましい。このようにしてダミー領域を形成すれば、
開口部に制御性良く化合物半導体層を形成することがで
きるとともに、製造後にウエハをダミー領域で劈開する
ことができるため、製造プロセス上の利点が大きい。In the embodiment shown in FIG. 4, a so-called dummy region (not shown) may be provided on at least one of the left and right sides of the compound semiconductor layer formed in a convex shape. For example, a dummy region can be formed on the first conductivity type cladding layer other than the current blocking layer or on the oxidation preventing layer. The “dummy region” in this specification refers to a region in which no current flows when applied to an electrode or does not perform a main purpose function such as light emission even when a current flows. For example, prior to the formation of the first conductive type second cladding layer 205, a stripe-shaped current blocking layer 204 having an opening at the center is formed on the oxidation preventing layer 203, and the left and right sides of the striped current blocking layer 204 are formed. A dummy region may be formed by providing a region where the oxidation preventing layer 203 is exposed. That is, the first conductive type second cladding layer 205 and the active layer 20 are formed not only in the opening but also on the left and right sides of the stripe-shaped current blocking layer.
6, second conductivity type cladding layer 207, contact layer 208
Is formed, dummy regions are formed on the left and right sides of the stripe-shaped current blocking layer. It is preferable to cover the compound semiconductor layer surface of the dummy region with a SiNx insulating film or the like without forming an electrode. By forming a dummy region in this way,
Since the compound semiconductor layer can be formed in the opening with good controllability and the wafer can be cleaved in the dummy region after the manufacturing, there is a great advantage in the manufacturing process.

【００４６】本発明の半導体光デバイス装置を製造する
方法は特に制限されない。いかなる方法により製造され
たものであっても、上記請求項１の要件を満たすもので
あれば本発明の範囲に含まれる。本発明の半導体光デバ
イス装置を製造する際には、従来から用いられている方
法を適宜選択して使用することができる。結晶の成長方
法は特に限定されるものではなく、ダブルヘテロ構造の
結晶成長や電流ブロック層等の選択成長には、有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、分子線エピタキシー法
（ＭＢＥ法）、ハイドライドあるいはハライド気相成長
法（ＶＰＥ法）、液相成長法（ＬＰＥ法）等の公知の成
長方法を適宜選択して用いることができる。該成長方法
としてＭＯＣＶＤ法やＭＢＥ法を用いることが好まし
く、ＭＯＣＶＤ法を用いるとより好ましい。The method for manufacturing the semiconductor optical device of the present invention is not particularly limited. What is manufactured by any method is included in the scope of the present invention as long as it satisfies the requirements of claim 1 described above. In manufacturing the semiconductor optical device of the present invention, a conventionally used method can be appropriately selected and used. The method of growing the crystal is not particularly limited. For the crystal growth of the double hetero structure and the selective growth of the current block layer, the metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), the molecular beam epitaxy (MBE), A known growth method such as a hydride or halide vapor phase growth method (VPE method) or a liquid phase growth method (LPE method) can be appropriately selected and used. It is preferable to use MOCVD or MBE as the growth method, and it is more preferable to use MOCVD.

【００４７】各層の具体的な成長条件等は、層の組成、
成長方法、装置の形状等に応じて異なるが、ＭＯＣＶＤ
法を用いてIII−Ｖ族化合物半導体層を成長する場合、
又はＡｌＧａＡｓの場合には、成長温度６００〜８００
℃程度、Ｖ／III比１０〜１００程度である。またＩｎ
ＧａＮとＡｌＧａＮの場合には、成長温度７００〜１１
００℃、Ｖ／III比１００〜１００００程度で行うのが
好ましい。The specific growth conditions and the like for each layer include the composition of the layer,
Although it depends on the growth method, the shape of the device, etc., MOCVD
When growing a III-V compound semiconductor layer using the method,
Alternatively, in the case of AlGaAs, a growth temperature of 600 to 800
C, and the V / III ratio is about 10 to 100. Also In
In the case of GaN and AlGaN, the growth temperature is 700 to 11
It is preferable to carry out at 00 ° C. and a V / III ratio of about 100 to 10,000.

【００４８】特に選択成長する部分がＡｌＧａＡｓ、Ａ
ｌＧａＩｎＰのようにＡｌを含む場合、成長中に微量の
ＨＣｌガスを導入することにより、マスク上へのポリの
堆積を防止することができるため非常に好ましい。Ａｌ
の組成が高いほど、あるいはマスク幅あるいはマスク面
積比が大きいほど、他の成長条件を一定とした場合、ポ
リの堆積を防止し、かつ半導体表面露出部のみに選択成
長を行う（セレクティブモード）のに必要なＨＣｌ導入
量は増加する。Particularly, the selective growth portion is made of AlGaAs, A
It is very preferable to use Al such as 1GaInP because introduction of a small amount of HCl gas during growth can prevent deposition of poly on the mask. Al
In the case where the other composition is constant or the mask width or the mask area ratio is large, the deposition of poly is prevented, and selective growth is performed only on the exposed portion of the semiconductor surface (selective mode). The amount of HCl introduced required for the process increases.

【００４９】一方、ＨＣｌガスの導入量が多すぎるとＡ
ｌＧａＡｓ層の成長が起こらず、逆に半導体層がエッチ
ングされてしまうが（エッチングモード）が、Ａｌ組成
が高くなるほど他の成長条件を一定とした場合、エッチ
ングモードになるのに必要なＨＣｌ導入量は増加する。
このため、最適なＨＣｌ導入量はトリメチルアルミニウ
ム等のＡｌを含んだIII族原料供給モル数に大きく依存
する。具体的には、ＨＣｌの供給モル数とＡｌを含んだ
III族原料供給モル数の比（ＨＣｌ／III族）は、下限は
０．０１以上が好ましく、０．０５以上がより好まし
く、０．１以上が最も好ましい。上限は、５０以下が好
ましく、１０以下がより好ましく、５以下が最も好まし
い。On the other hand, if the introduction amount of HCl gas is too large, A
Although the growth of the lGaAs layer does not occur and the semiconductor layer is etched on the contrary (etching mode), when the other growth conditions are made constant as the Al composition becomes higher, the amount of HCl introduced necessary to enter the etching mode is increased. Increases.
For this reason, the optimal amount of HCl introduced largely depends on the supply mole number of the group III raw material containing Al such as trimethylaluminum. Specifically, it contained the number of moles of HCl supplied and Al.
The lower limit of the molar ratio of the group III raw materials (HCl / III) is preferably 0.01 or more, more preferably 0.05 or more, and most preferably 0.1 or more. The upper limit is preferably 50 or less, more preferably 10 or less, and most preferably 5 or less.

【００５０】本発明では、開口部の幅及び活性層と保護
膜との距離を適切な範囲内に設定すること、光の垂直広
がり角が特定範囲となる様な構成とすること等を採用す
ることにより、自励発振型の半導体光デバイス装置を提
供することも可能である。In the present invention, the width of the opening and the distance between the active layer and the protective film are set within appropriate ranges, and a configuration is adopted in which the vertical spread angle of light is in a specific range. This makes it possible to provide a self-pulsation type semiconductor optical device.

【００５１】本発明の半導体光デバイス装置を利用した
半導体レーザ装置として、情報処理用光源（通常ＡｌＧ
ａＡｓ系（波長７８０ｎｍ近傍）、ＡｌＧａＩｎＰ系
（波長６００ｎｍ帯）、ＩｎＧａＮ系（波長４００ｎｍ
近傍））、通信用信号光源（通常ＩｎＧａＡｓＰあるい
はＩｎＧａＡｓを活性層とする１．３μｍ帯、１．５μ
ｍ帯）レーザ、ファイバー励起用光源（ＩｎＧａＡｓ歪
み量子井戸活性層／ＧａＡｓ基板を用いる９８０ｎｍ近
傍、ＩｎＧａＡｓＰ歪み量井戸活性層／ＩｎＰ基板を用
いる１４８０ｎｍ近傍など）レーザなどの通信用半導体
レーザ装置などの特に高出力動作が求められる多用な装
置を挙げることができる。As a semiconductor laser device utilizing the semiconductor optical device of the present invention, a light source for information processing (usually AlG
aAs-based (wavelength around 780 nm), AlGaInP-based (wavelength 600 nm band), InGaN-based (wavelength 400 nm)
Signal light source for communication (usually 1.3 μm band, 1.5 μm with InGaAsP or InGaAs as active layer)
In particular, semiconductor laser devices for communication such as m-band) lasers, fiber excitation light sources (near 980 nm using an InGaAs strained quantum well active layer / GaAs substrate, near 1480 nm using an InGaAsP strained well active layer / InP substrate) lasers, etc. Various devices that require high output operation can be given.

【００５２】また、通信用レーザでも、円形に近いレー
ザはファイバーとの結合効率を高める点で有効である。
また、遠視野像が単一ピークであるものは、情報処理や
光通信などの幅広い用途に好適なレーザとして供するこ
とができる。さらに、本発明の半導体光デバイス装置
は、半導体レーザ以外に半導体光増幅器、光検出器、光
変調器、光スイッチなどの光素子及びこれらの集積装置
についても応用が可能である。さらに、本発明は半導体
レーザ以外に端面発光型などの発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）としても応用可能である。Also, among communication lasers, a laser having a nearly circular shape is effective in increasing the coupling efficiency with a fiber.
A laser having a single peak in the far-field image can be used as a laser suitable for a wide range of uses such as information processing and optical communication. Furthermore, the semiconductor optical device device of the present invention can be applied to optical elements such as a semiconductor optical amplifier, a photodetector, an optical modulator, an optical switch, and an integrated device thereof, in addition to the semiconductor laser. Further, the present invention is not limited to the semiconductor laser, and may be an edge emitting type light emitting diode (LE).
It is also applicable as D).

【００５３】[0053]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、割合、操
作等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更するこ
とができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具
体例に制限されるものではない。The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. Materials, reagents, ratios, operations, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the following specific examples.

【００５４】（実施例１）本実施例において、図３に示
す順に各層を形成することにより半導体光デバイス装置
を製造した。また、本実施例においては、結晶成長はＭ
ＯＣＶＤ法で行い、原料ガスとしてトリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アン
モニア（ＮＨ₃）を用い、ドーパントにＣｐ₂Ｍｇ（シク
ロペンタジエニルマグネシウム）及びシラン（Ｓｉ
Ｈ₄）を用いた。Example 1 In this example, a semiconductor optical device was manufactured by forming each layer in the order shown in FIG. In this embodiment, the crystal growth is M
This is performed by an OCVD method, using trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA), and ammonia (NH ₃ ) as source gases, and using Cp ₂ Mg (cyclopentadienyl magnesium) and silane (Si) as dopants.
H ₄₎ was used.

【００５５】まず、厚み１００μｍで表面が（０００
１）Ｓｉ面を有する４Ｈ−ＳｉＣまたは６Ｈ−ＳｉＣの
基板１０１上に、厚み１μｍのｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ第
１クラッド層（Ｓｉドープ：ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５
×１０¹⁸ｃｍ^-3）１０２、厚み２０ｎｍのｎ型ＧａＮか
らなる酸化防止層１０３（ｎ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3〜５×
１０¹⁸ｃｍ^-3）の順に１０００℃で積層した。次に、酸
化防止層１０３の全面に、厚み２００μｍの窒化珪素
（ＳｉＮｘ）膜を形成し、フォトリソグラフィーによ
り、幅３μｍのストライプ状開口部を有するＳｉＮｘか
らなる電流阻止層１０４を３００μｍ間隔で（１−１０
０）方向に多数形成した（図３（ａ））。First, a surface having a thickness of 100 μm and a surface
1) A 1 μm thick n-type Al _0.1 Ga _0.9 N first cladding layer (Si-doped: n = 1 × 10 ¹⁸ cm ^{−3 to} 5) on a 4H—SiC or 6H—SiC substrate 101 having a Si surface.
× 10 ¹⁸ cm ⁻³ ) 102, an antioxidant layer 103 made of n-type GaN having a thickness of 20 nm (n = 1 × 10 ¹⁸ cm ^{−3 to} 5 ×)
The layers were laminated at 1000 ° C. in the order of 10 ¹⁸ cm ⁻³ ). Next, a silicon nitride (SiNx) film having a thickness of 200 μm is formed on the entire surface of the oxidation prevention layer 103, and the current blocking layers 104 made of SiNx having a stripe-shaped opening having a width of 3 μm are formed at intervals of 300 μm by photolithography. -10
Many were formed in the 0) direction (FIG. 3A).

【００５６】次いで、１０５０℃で厚み０．４μｍのｎ
型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎｎ型第２クラッド層（Ｓｉドープ：
ｎ＝１Ｘ１０¹⁸〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3）１０５を成長させ
た（図３（ｂ））。このときｎ型第２クラッド層１０５
は、ＳｉＮｘ電流阻止層１０４上に直接形成させずに、
まず開口部内の酸化防止層１０３上に上方向に成長させ
てから、左右のＳｉＮｘ電流阻止層１０４上に横方向に
成長させた。横方向への成長の際には、成長速度が最適
になるようにIII族原料の供給量及び成長圧力を調節し
た。次いで、厚み０．１μｍのアンドープＧａＮからな
るｎ型下側光ガイド層１０６を１０５０℃で成長させ、
次に、８００℃で厚み４ｎｍのアンドープＩｎ_0.15Ｇａ
_0.85Ｎ井戸層、及び厚み１０ｎｍのアンドープＩｎ_0.02
Ｇａ_0.98Ｎ障壁層を交互に形成して総厚み４６ｎｍの多
重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層１０７を成長した。Next, at 1050 ° C., 0.4 μm thick n
-Type Al _0.1 Ga _0.9 Nn-type second cladding layer (Si-doped:
n = 1 × 10 ¹⁸ to 1 × 10 ¹⁹ cm ⁻³ ) 105 was grown (FIG. 3B). At this time, the n-type second cladding layer 105
Is not formed directly on the SiNx current blocking layer 104,
First, the film was grown upward on the oxidation prevention layer 103 in the opening, and then grown laterally on the left and right SiNx current blocking layers 104. During growth in the lateral direction, the supply amount of group III raw material and the growth pressure were adjusted so that the growth rate was optimized. Next, an n-type lower optical guide layer 106 made of undoped GaN having a thickness of 0.1 μm is grown at 1050 ° C.
Next, undoped In _0.15 Ga having a thickness of 4 nm at 800 ° C.
_0.85 N well layer and 10 nm thick undoped In _0.02
An active layer 107 having a multiple quantum well structure (MQW) having a total thickness of 46 nm was grown by alternately forming Ga _0.98 N barrier layers.

【００５７】次いで、温度を１０５０℃に上げ、厚み２
５ｎｍのｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ電子リーク防止層（Ｍｇ
ドープ：ｐ＝１Ｘ１０¹⁹〜１×１０²⁰ｃｍ^-3）１０８、
バンドギャップエネルギーがｐ側電子リーク防止層より
も小さい厚み０．１μｍのアンドープＧａＮｐ型上側光
ガイド層１０９の順に積層した。続いて、厚み１．２μ
ｍのｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎからなるｐ型クラッド層（Ｍ
ｇドープ：ｐ＝１Ｘ１０¹⁸〜１×１０¹⁹ｃｍ^-3）１１
０、厚み１μｍのＧａＮｐ型コンタクト層（Ｍｇドー
プ：ｐ＝５Ｘ１０¹⁹〜１×１０²⁰ｃｍ^-3）１１１をそれ
ぞれ１０５０℃で順次成長させて化合物半導体層の成長
を終了した（図３（ｃ））。Next, the temperature was raised to 1050 ° C. and the thickness 2
5 nm p-type Al _0.2 Ga _0.8 N electron leak prevention layer (Mg
Dope: p = 1 × 10 ^{19 -1} × 10 ²⁰ cm ⁻³ ) 108,
An undoped GaNp-type upper light guide layer 109 having a thickness of 0.1 μm and a bandgap energy smaller than that of the p-side electron leak prevention layer was stacked in this order. Then, thickness 1.2μ
m p-type Al _0.1 Ga _0.9 N p-type cladding layer (M
g dope: p = 1 × 10 ^{18 -1} × 10 ¹⁹ cm ⁻³ ) 11
0, and 1 μm thick GaN p-type contact layers (Mg doped: p = 5 × 10 ¹⁹ to 1 × 10 ²⁰ cm ⁻³ ) 111 were sequentially grown at 1050 ° C., respectively, to complete the growth of the compound semiconductor layer (FIG. 3C). ).

【００５８】次に、ｎ型ＳｉＣ基板１０１を研磨して厚
みを１００μｍまで薄くした後、ｐ型コンタクト層１１
１のリッジ最表面のほぼ全面に電極１１２を形成し、一
方、ｎ型ＳｉＣ基板１１の表面に電極１１３を形成した
（図３（ｄ））。この電極を形成したウエハを電極に垂
直な方向にバー状に劈開して、劈開面（１−１００）面
に共振器を作製した。このときの共振器長は６００μ
ｍ、端面における共振器幅は３００μｍとし、共振器面
に誘電体多層膜を形成した。Next, after the n-type SiC substrate 101 is polished to a thickness of 100 μm, the p-type contact layer 11 is removed.
An electrode 112 was formed on almost the entire top surface of the ridge 1 while an electrode 113 was formed on the surface of the n-type SiC substrate 11 (FIG. 3D). The wafer on which the electrode was formed was cleaved in a bar shape in a direction perpendicular to the electrode, and a resonator was formed on the cleavage plane (1-100). The resonator length at this time is 600μ
m, the resonator width at the end face was 300 μm, and a dielectric multilayer film was formed on the resonator face.

【００５９】このようにして作製した半導体レーザ素子
のＳｉＣ基板の裏面側をヒートシンクに設置し、それぞ
れの電極をワイヤーボンディングして、室温でレーザ発
振を試みたところ、室温において連続発振を示し、良好
なレーザ特性が歩留まりよく得られた。The back side of the SiC substrate of the semiconductor laser device thus manufactured was placed on a heat sink, and the respective electrodes were wire-bonded. Laser oscillation was attempted at room temperature. Laser characteristics were obtained with good yield.

【００６０】比較例として、活性層の下側に電流阻止層
１０４を形成せずに、これと同じサイズの電流阻止層を
ｐ型クラッド層１１０内に形成した従来型のリッジ型半
導体レーザ素子を作製して電流抵抗を測定した。活性層
より上側のｐ側領域で電流狭窄を行う比較例の半導体レ
ーザ素子に比べて、活性層より下側のｎ側領域で電流狭
窄を行う実施例の半導体レーザ素子の抵抗は約１／２で
あった。これより実施例の半導体レーザ素子では、電流
通過による抵抗熱を大幅に減少することができたため、
従来型の半導体レーザ素子に比べて素子の寿命を大幅に
向上させ、かつ、出力を高めることができた。As a comparative example, a conventional ridge-type semiconductor laser device in which a current blocking layer of the same size as the current blocking layer 104 is formed in the p-type cladding layer 110 without forming the current blocking layer 104 below the active layer. It was fabricated and its current resistance was measured. As compared with the semiconductor laser device of the comparative example in which the current is confined in the p-side region above the active layer, the resistance of the semiconductor laser device in the embodiment in which the current is confined in the n-side region below the active layer is about ２. Met. From this, in the semiconductor laser device of the embodiment, since the resistance heat due to the passage of the current could be greatly reduced,
Compared with a conventional semiconductor laser device, the life of the device was greatly improved and the output was able to be increased.

【００６１】[0061]

【発明の効果】本発明の半導体光デバイス装置によれ
ば、基板と活性層との間（例えば第１導電型クラッド
層）に電流阻止層が形成されているため、電流狭窄時の
電流通過による抵抗を大幅に低減することができる。ま
た、抵抗の低下により発熱を抑制できるので、光出力や
発信波長などの特性変化を防ぐことが可能になるととも
に、素子の寿命も長くすることができる。さらに、非可
逆的光損傷（ＣＯＤ）レベルを高めたり、製造プロセス
を簡素化することが可能であり、また、従来以上に横モ
ードの制御が容易となるため、これまで困難であった高
出力かつ高信頼性のあるＧａＮ系半導体レーザの製造も
可能となる。According to the semiconductor optical device of the present invention, since the current blocking layer is formed between the substrate and the active layer (for example, the first conductivity type clad layer), the current blocking layer is formed by the current passage at the time of current constriction. Resistance can be significantly reduced. Further, since heat generation can be suppressed by lowering the resistance, it is possible to prevent a change in characteristics such as an optical output and a transmission wavelength, and it is possible to prolong the life of the element. Furthermore, it is possible to increase the level of irreversible optical damage (COD), simplify the manufacturing process, and to control the transverse mode more easily than before, so that high output, which has been difficult until now, In addition, a highly reliable GaN-based semiconductor laser can be manufactured.

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

【図１】 本発明の半導体光デバイス装置の具体的態様
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a specific embodiment of a semiconductor optical device device of the present invention.

【図２】 従来型のリッジ導波路型ストライプ構造半導
体レーザ及びセルフアライン型ストライプ構造半導体レ
ーザの断面構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a conventional ridge waveguide type semiconductor laser having a stripe structure and a self-aligned semiconductor laser having a stripe structure;

【図３】 実施例における本発明の半導体光デバイス装
置の製造工程を説明する工程図である。FIG. 3 is a process diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor optical device device of the present invention in an example.

【図４】 本発明の半導体光デバイス装置に関する一態
様の断面構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a cross-sectional structure of one embodiment of the semiconductor optical device device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１１ 基板 １２ 電流阻止層 １３ 開口部 １４ 第1導電型クラッド層 １５ 下側光ガイド層 １６ 活性層 １７ 電子リーク防止層 １８ 上側光ガイド層 １９ 第２導電型クラッド層 ２０ コンタクト層 ２１，２２ 電極 ２３ 光閉じ込め層 ２４ 量子井戸層 ２５ バリア層 ２６ 量子井戸層 ２７ バリア層 ２８ 量子井戸層 ２９ 光閉じ込め層 ３１ 基板 ３２ 第１導電型クラッド層 ３３ 活性層 ３４ 第２導電型クラッド層 ３５ 絶縁層 ３６ コンタクト層 ３７，３８ 電極 ４１ 基板 ４２ 第１導電型クラッド層 ４３ 活性層 ４４ 酸化防止層 ４５ 電流阻止層 ４６ 第２導電型クラッド層 ４７ コンタクト層 ４８，４９ 電極 １０１ 基板 １０２ ｎ型第１クラッド層 １０３ 酸化防止層 １０４ 電流阻止層 １０５ ｎ型第２クラッド層 １０６ ｎ型下側光ガイド層 １０７ 活性層 １０８ 電子リーク防止層 １０９ ｐ型上側光ガイド層 １１０ ｐ型クラッド層 １１１ ｐ型コンタクト層 １１２，１１３ 電極 ２０１ 基板 ２０２ 第１導電型第１クラッド層 ２０３ 酸化防止層 ２０４ 電流阻止層 ２０５ 第１導電型第２クラッド層 ２０６ 活性層 ２０７ 第２導電型クラッド層 ２０８ コンタクト層 ２０９，２１０ 電極 Reference Signs List 11 substrate 12 current blocking layer 13 opening 14 first conductivity type cladding layer 15 lower light guide layer 16 active layer 17 electron leak preventing layer 18 upper light guide layer 19 second conductivity type cladding layer 20 contact layer 21, 22 electrode 23 Light confinement layer 24 Quantum well layer 25 Barrier layer 26 Quantum well layer 27 Barrier layer 28 Quantum well layer 29 Light confinement layer 31 Substrate 32 First conductivity type cladding layer 33 Active layer 34 Second conductivity type cladding layer 35 Insulating layer 36 Contact layer 37, 38 Electrode 41 Substrate 42 First conductivity type cladding layer 43 Active layer 44 Oxidation prevention layer 45 Current blocking layer 46 Second conductivity type cladding layer 47 Contact layer 48, 49 Electrode 101 Substrate 102 N-type first cladding layer 103 Oxidation prevention Layer 104 current blocking layer 105 n-type second cladding layer 106 n-type lower light guide 107 active layer 108 electron leak prevention layer 109 p-type upper light guide layer 110 p-type cladding layer 111 p-type contact layer 112, 113 electrode 201 substrate 202 first conductivity type first cladding layer 203 oxidation prevention layer 204 current blocking layer 205 1 conductivity type second cladding layer 206 active layer 207 second conductivity type cladding layer 208 contact layer 209, 210 electrode

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Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 基板上に活性層を含む化合物半導体層が
形成されており、該基板と該活性層との間に開口部を有
する電流阻止層が形成されていることを特徴とする半導
体光デバイス装置。1. A semiconductor optical device comprising: a compound semiconductor layer including an active layer formed on a substrate; and a current blocking layer having an opening formed between the substrate and the active layer. Device equipment. 【請求項２】 前記化合物半導体層が、活性層の上側及
び下側にそれぞれ活性層より屈折率の小さい層を含む請
求項１の半導体光デバイス装置。2. The semiconductor optical device device according to claim 1, wherein said compound semiconductor layer includes a layer having a lower refractive index than said active layer above and below said active layer. 【請求項３】 前記活性層より屈折率の小さい層のう
ち、活性層の下側の層が第１導電型クラッド層であり、
活性層の上側の層が第２導電型クラッド層である請求項
２の半導体光デバイス装置。3. A layer having a lower refractive index than the active layer, a lower layer of the active layer being a first conductivity type clad layer,
3. The semiconductor optical device according to claim 2, wherein the upper layer of the active layer is a second conductivity type cladding layer. 【請求項４】 前記電流阻止層が、前記第１導電型クラ
ッド層の内部に形成されている請求項３の半導体光デバ
イス装置。4. The semiconductor optical device according to claim 3, wherein said current blocking layer is formed inside said first conductivity type cladding layer. 【請求項５】 前記電流阻止層が、窒化珪素、酸化珪
素、窒酸化珪素、酸化亜鉛、アルミナ、炭化珪素、スピ
ネル、ガリウム酸リチウムのいずれかで構成されている
請求項１〜４のいずれかの半導体光デバイス装置。5. The current blocking layer according to claim 1, wherein the current blocking layer is made of any one of silicon nitride, silicon oxide, silicon nitride oxide, zinc oxide, alumina, silicon carbide, spinel, and lithium gallate. Semiconductor optical device. 【請求項６】 前記電流阻止層が、窒化珪素、酸化珪
素、窒酸化珪素のいずれかで構成されている請求項５の
半導体光デバイス装置。6. The semiconductor optical device according to claim 5, wherein said current blocking layer is made of any one of silicon nitride, silicon oxide, and silicon oxynitride. 【請求項７】 前記第２導電型クラッド層がｐ型である
請求項３〜６のいずれかの半導体光デバイス装置。7. The semiconductor optical device according to claim 3, wherein said second conductivity type cladding layer is p-type. 【請求項８】 前記活性層が少なくともＧａ元素とＮ元
素を含む請求項１〜７のいずれかの半導体光デバイス装
置。8. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said active layer contains at least a Ga element and an N element. 【請求項９】 前記活性層がＩｎ_xＧａ_yＡｌ_zＮ（ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１，０≦ｘ，ｙ，ｚ≦１）で構成されている請
求項１〜７のいずれかの半導体光デバイス装置。Wherein said active layer is _{In x Ga y Al z N (} x +
8. The semiconductor optical device device according to claim 1, wherein y + z = 1, 0 ≦ x, y, z ≦ 1). 【請求項１０】 前記活性層が、窒化ガリウム、窒化イ
ンジウム、窒化インジウムガリウム、窒化アルミニウム
ガリウムのいずれかで構成されている請求項９の半導体
光デバイス装置。10. The semiconductor optical device according to claim 9, wherein said active layer is made of any one of gallium nitride, indium nitride, indium gallium nitride, and aluminum gallium nitride. 【請求項１１】 前記半導体光デバイス装置が半導体レ
ーザである請求項１〜１０のいずれかの半導体光デバイ
ス装置。11. The semiconductor optical device according to claim 1, wherein said semiconductor optical device is a semiconductor laser.