JP2000022282A - Surface light-emitting-type light-emitting device and its manufacture - Google Patents

Surface light-emitting-type light-emitting device and its manufacture

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JP2000022282A
JP2000022282A JP18759098A JP18759098A JP2000022282A JP 2000022282 A JP2000022282 A JP 2000022282A JP 18759098 A JP18759098 A JP 18759098A JP 18759098 A JP18759098 A JP 18759098A JP 2000022282 A JP2000022282 A JP 2000022282A
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JP
Japan
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film
layer
compound semiconductor
reflection film
reflection
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JP18759098A
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Akira Sakamoto
朗 坂本
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Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high reflection factor, and superior electric characteristics that can supply current to a compound semiconductor where electric resistance containing impurities is relatively low and having no need for supplying current to a first reflection film with large resistance. SOLUTION: A laser resonator 10 is provided with a first reflection film 14 where a plurality of dielectrics that are selectively provided on a GaN thin-film substrate 12 and are formed by a different material quality are laminated, a compound semiconductor layer that contains an n-type GaN spacer layer 16 being continuously formed at a part where the first reflection film 14 and the GaN thin-film substrate 12 are exposed, an activation layer 18, and a p-type GaN spacer layer 20, and a second reflection film 22 that is provided on the p-type GaN spacer layer 20 while the film 22 opposes the first reflection film 14. In this case, a dielectric layer is used for the first reflection film 14 where a higher reflection factor is required, thus providing a high reflection factor. Also, current flows in the n-type GaN spacer layer 16, the activation layer 18, and the p-type GaN spacer layer 20, and the current does not flow in the first reflection film 14 with relatively high electric resistance, thus providing superior electric characteristics.

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】本発明は面発光型発光素子に
係り、さらに詳細には、誘電体で形成された反射膜を備
える面発光型発光素子に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a surface emitting light emitting device, and more particularly, to a surface emitting light emitting device having a reflection film formed of a dielectric.

【0002】[0002]

【従来の技術】紫外から緑にわたる波長の光を出射する
面発光型半導体レーザが、窒化ガリウム系半導体材料の
薄膜作製技術の進展とともに注目されている。面発光型
半導体レーザでは、レーザ媒質からなる非常に薄い活性
層を反射率の高い1組の反射膜で挟んだ共振器によりレ
ーザ発振が実現される。
2. Description of the Related Art Surface-emitting type semiconductor lasers that emit light having a wavelength ranging from ultraviolet to green have attracted attention with the development of thin film fabrication techniques for gallium nitride based semiconductor materials. In a surface-emitting type semiconductor laser, laser oscillation is realized by a resonator in which a very thin active layer made of a laser medium is sandwiched between a pair of reflective films having high reflectivity.

【0003】従来より、窒化ガリウム系化合物半導体を
用いたいくつかの面発光型半導体レーザの構造が提案さ
れている。例えば、特開平7−335975号公報に
は、レーザ共振器を構成する1組の反射膜として、窒化
ガリウム系半導体の多層膜を用いた構造や、窒化ガリウ
ム系半導体の多層膜と金属薄膜とを組み合わせた構造が
示されている。また、例えば、特開平8−307001
号公報には、レーザ共振器を構成する1組の反射膜とし
て窒化ガリウム系半導体の多層膜と誘電体多層膜を組み
合わせた構造が示されている。
Heretofore, several structures of surface emitting semiconductor lasers using a gallium nitride-based compound semiconductor have been proposed. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-335975 discloses a structure using a gallium nitride-based semiconductor multilayer film or a gallium nitride-based semiconductor multilayer film and a metal thin film as a set of reflection films constituting a laser resonator. The combined structure is shown. Further, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-307001
The publication discloses a structure in which a multilayer film of a gallium nitride-based semiconductor and a dielectric multilayer film are combined as one set of reflection films constituting a laser resonator.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、窒化ガリウム
系半導体で構成された多層反射膜の場合、特開平7−3
35975号公報に記載されているように、レーザに電
流を注入するときに、通常、電気抵抗が比較的に高い半
導体多層反射膜に電流を流す。このためレーザ素子の電
気特性が劣化する。また、電気抵抗を下げるために伝導
性に寄与する不純物を多量に反射膜に混入すると、混入
部分に存在する自由電子(正孔)が光を吸収し多層反射
膜の反射率が低下する。さらに、多層反射膜を半導体で
構成する場合には、材料の選択肢が限られるため材料間
の屈折率差を大きくできず反射特性が制約される。
However, in the case of a multilayer reflective film composed of a gallium nitride based semiconductor, Japanese Patent Application Laid-Open No.
As described in Japanese Patent No. 35975, when a current is injected into a laser, the current is usually passed through a semiconductor multilayer reflective film having a relatively high electric resistance. For this reason, the electrical characteristics of the laser element deteriorate. Further, when a large amount of impurities contributing to conductivity are mixed into the reflective film in order to lower the electric resistance, free electrons (holes) existing in the mixed portion absorb light and the reflectance of the multilayer reflective film is reduced. Furthermore, when the multilayer reflective film is made of a semiconductor, the choice of materials is limited, so that the refractive index difference between the materials cannot be increased, and the reflection characteristics are restricted.

【0005】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、高い反射率と優れた電気特性を有する面
発光型発光素子を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a surface-emitting type light-emitting device having high reflectance and excellent electrical characteristics.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に選択
的に設けられ、異なる材質で形成された複数の誘電体が
積層された多層膜である第1の反射膜と、前記第1の反
射膜及び前記基板の露出した部分に連続的に形成され
た、活性層を含むp型及び/又はn型の化合物半導体層
と、前記化合物半導体層の一部上に前記第一の反射膜と
対向するように設けられた第2の反射膜と、を備えた面
発光型発光素子を提供する。
According to the present invention, there is provided a first reflection film, which is a multilayer film selectively provided on a substrate and formed by laminating a plurality of dielectrics formed of different materials. A p-type and / or n-type compound semiconductor layer including an active layer continuously formed on an exposed portion of the substrate and the exposed portion of the substrate, and the first reflective film on a part of the compound semiconductor layer And a second reflection film provided so as to face the surface light-emitting device.

【0007】ここで、上記化合物半導体の少なくとも一
部はエピタキシャル成長により形成させることができ
る。また、第2の反射膜は異なる材質で形成された複数
の誘電体層が積層された多層膜、互いに組成の異なる化
合物半導体層が積層された多層膜、及び金属薄膜のいず
れかで形成することができる。前記化合物半導体層は、
前記活性層上に設けられた、選択された領域にのみ電流
を流す電流狭窄層をさらに含むことができる。この電流
狭窄層は化合物半導体にイオンを注入することにより形
成することができる。また、化合物半導体層の少なくと
も一部は窒化ガリウム及びガリウム砒素化合物のいずれ
かを主たる組成の一部に含む半導体で形成することがで
きる。
[0007] At least a part of the compound semiconductor can be formed by epitaxial growth. The second reflective film may be formed of any one of a multilayer film in which a plurality of dielectric layers formed of different materials are stacked, a multilayer film in which compound semiconductor layers having different compositions are stacked, and a metal thin film. Can be. The compound semiconductor layer,
The semiconductor device may further include a current confinement layer provided on the active layer and configured to flow a current only in a selected region. This current confinement layer can be formed by implanting ions into a compound semiconductor. Further, at least a part of the compound semiconductor layer can be formed using a semiconductor containing any of gallium nitride and a gallium arsenide compound in a part of a main composition.

【0008】さらに、本発明は、基板の主面上に異なる
材質で形成された複数の誘電体層を積層して第1の反射
膜を形成し、前記第1の反射膜を選択的に除去し、前記
第1の反射膜及び前記基板の露出した部分上に化合物半
導体を用いてスペーサ層をエピタキシャル成長により形
成し、前記スペーサ層上に化合物半導体を用いて活性層
を形成し、前記活性層上に前記第1の反射膜と対向する
ように第2の反射膜を形成する面発光型発光素子の製造
方法を提供する。
Further, according to the present invention, a first reflection film is formed by stacking a plurality of dielectric layers formed of different materials on a main surface of a substrate, and the first reflection film is selectively removed. Forming a spacer layer on the exposed portion of the first reflective film and the substrate by using a compound semiconductor by epitaxial growth; forming an active layer on the spacer layer using the compound semiconductor; The present invention also provides a method for manufacturing a surface-emitting light emitting device, wherein a second reflection film is formed so as to face the first reflection film.

【0009】図1は多層反射膜として半導体であるGa
NとAlNの積層膜を用いた場合、及び誘電体材料であ
るSiO2 とZrO2 の積層膜を用いた場合の、多層膜
の積層ペア数と波長410nmのときの反射率との関係
を示す。図から明らかなように誘電体で反射膜を構成し
た場合には半導体で構成した場合に比べて少ないペア数
で高い反射率が得られることがわかる。
FIG. 1 shows Ga which is a semiconductor as a multilayer reflection film.
The relationship between the number of laminated pairs of multilayer films and the reflectance at a wavelength of 410 nm when a multilayer film of N and AlN is used and when a multilayer film of SiO 2 and ZrO 2 as dielectric materials is used is shown. . As can be seen from the figure, when the reflection film is made of a dielectric, a high reflectance can be obtained with a smaller number of pairs as compared with the case where the reflection film is made of a semiconductor.

【0010】また、図2は多層反射膜として22ペアの
GaNとAlNの積層膜を用いた場合、及び7ペアのS
iO2 とZrO2 の積層膜を用いた場合の反射スペクト
ルを示す。この図から、中心波長である410nmにお
いてはいずれも99.5%以上の反射率が得られるが、
高い反射率が維持される波長幅は反射膜を誘電体で構成
した場合の方がはるかに広いことがわかる。
FIG. 2 shows a case where a multilayer film of 22 pairs of GaN and AlN is used as a multilayer reflective film,
4 shows a reflection spectrum when a laminated film of iO 2 and ZrO 2 is used. From this figure, at 410 nm which is the center wavelength, a reflectance of 99.5% or more can be obtained in any case.
It can be seen that the wavelength width in which a high reflectance is maintained is much wider when the reflection film is made of a dielectric.

【0011】以上より、反射膜、特に、より高い反射率
が要求される基板上の反射膜(第1の反射膜)が誘電体
で形成された面発光型発光素子の方が、反射膜が半導体
で形成された面発光型発光素子よりも少ないペア数で高
い反射率を広範囲に維持できることがわかる。
As described above, the surface emitting type light emitting element in which the reflection film, particularly the reflection film (first reflection film) on the substrate which requires a higher reflectivity, is made of a dielectric has a higher reflection film. It can be seen that a high reflectance can be maintained over a wide range with a smaller number of pairs than a surface emitting light emitting element formed of a semiconductor.

【0012】また、本発明では、化合物半導体層上(化
合物半導体層が2層以上である場合には最下層と最上層
上、化合物半導体層が活性層のみで形成される場合には
活性層上の2箇所)に電極を設けることにより、又は第
2の反射膜が金属で形成されている場合には化合物半導
体層の最下層上に電極を設けると共に第2の反射膜を電
極として使用することにより、不純物を含む電気抵抗が
比較的に低い化合物半導体、又はこれと電気抵抗が低い
金属で形成された第2の反射膜のみに電流を流すことが
でき、電気抵抗の大きい第1の反射膜に電流を流す必要
がないので、優れた電気特性を得ることができる。
Further, according to the present invention, on the compound semiconductor layer (on the lowermost layer and the uppermost layer when there are two or more compound semiconductor layers, and on the active layer when the compound semiconductor layer is formed only of the active layer) In the case where the second reflective film is formed of metal, an electrode is provided on the lowermost layer of the compound semiconductor layer and the second reflective film is used as an electrode. As a result, current can be passed only to the compound semiconductor having a relatively low electric resistance containing impurities or the second reflective film formed of a metal having a relatively low electric resistance, and the first reflective film having a high electric resistance Since it is not necessary to supply a current to the device, excellent electrical characteristics can be obtained.

【0013】今までにも誘電体多層膜を用いた発光素子
がいくつか提案されている。しかし、誘電体多層反射膜
上には通常半導体はエピタキシャル成長しないので、こ
れらの発光素子では、特開平8−307001号公報に
記載されているように、誘電体多層膜は、その上に何の
層も形成されない表面層として使用されている。このた
め、レーザの構造が制約されたり、素子の作製工程が多
かった。
Several light emitting devices using a dielectric multilayer film have been proposed so far. However, since a semiconductor is not usually epitaxially grown on a dielectric multilayer reflective film, in these light-emitting elements, as described in JP-A-8-307001, the dielectric multilayer film Is also used as a surface layer that is not formed. For this reason, the structure of the laser was restricted, and there were many steps for fabricating the element.

【0014】本発明では、誘電体層は基板と活性層との
間の第1の反射膜として使用され、化合物半導体層を基
板の露出した部分と第1の反射膜との上に形成する方法
として、選択成長と呼ばれる手法を使用する。選択成長
は、例えば、Kapolnekらにより発表されたAp
plied Physics Letters Vo
l. 71, p. 1204, 1997(この論文
は、部分的にSiO2 膜で覆われたGaN単結晶薄膜上
にGaNをエピタキシャル成長させるときに結晶成長条
件を制御することにより、GaN結晶を、表面に露出す
るGaN結晶薄膜上に成長させるだけでなく、横方向に
も成長させ、その結果SiO2 上にもGaN単結晶を作
製できることを開示する)に記載されている。この手法
は窒化ガリウムのみならずガリウム砒素にも使用するこ
とができる。
According to the present invention, a method of forming a compound semiconductor layer on an exposed portion of a substrate and a first reflective film is used, wherein the dielectric layer is used as a first reflective film between the substrate and the active layer. As a method, a technique called selective growth is used. Selective growth is described, for example, in the Apol published by Kapolnek et al.
plied Physics Letters Vo
l. 71, p. 1204, 1997 (This paper discloses that a GaN crystal is exposed on the surface by controlling crystal growth conditions when GaN is epitaxially grown on a GaN single crystal thin film partially covered with a SiO 2 film. It is disclosed that the GaN single crystal can be grown not only on the upper surface but also on the lateral direction, so that a GaN single crystal can be produced on the SiO 2 ). This technique can be used for gallium arsenide as well as gallium nitride.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】本発明では、基板として、Ga
N、サファイア、SiC、Si、及びGaAs、並びに
これらの組み合わせ等が使用できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, Ga is used as a substrate.
N, sapphire, SiC, Si, and GaAs, and combinations thereof can be used.

【0016】第1の反射膜の材料である誘電体として
は、SiO2 、ZrO2 、及びAl23 等が使用でき
る。
As the dielectric material of the first reflection film, SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 or the like can be used.

【0017】第1の反射膜上の化合物半導体層は活性層
の他に、必要に応じてスペーサ層、電流狭窄層、及び電
子ブロック層等を含むことができる。化合物半導体層の
材料は、GaN、GaAs、InGaN、AlGaN、
InGaAs及びAlGaAs等が使用できる。n型の
ドーパントとしては、シリコン、及びセレン、p型のド
ーパントとしては、カーボン、亜鉛、及びマグネシウム
等を用いることができる。
The compound semiconductor layer on the first reflection film can include a spacer layer, a current confinement layer, an electron block layer, and the like, if necessary, in addition to the active layer. The material of the compound semiconductor layer is GaN, GaAs, InGaN, AlGaN,
InGaAs and AlGaAs can be used. Silicon and selenium can be used as the n-type dopant, and carbon, zinc, and magnesium can be used as the p-type dopant.

【0018】第2の反射膜は、異なる材質で形成された
複数の誘電体層が積層された多層膜、互いに組成の異な
る化合物半導体層が積層された多層膜、及び金属薄膜の
いずれかとすることができる。第2の反射膜に用いるこ
とができる誘電体としては、前記のものを使用すること
ができる。また、第2の反射膜に用いることができる化
合物半導体としては、前記のものを使用することができ
る。第2の反射膜に用いることができる金属としては、
高い反射率を有するもの、例えば、金、及びAuNi合
金等が使用できる。
The second reflection film is any one of a multilayer film in which a plurality of dielectric layers formed of different materials are laminated, a multilayer film in which compound semiconductor layers having different compositions are laminated, and a metal thin film. Can be. As the dielectric that can be used for the second reflection film, the above-described dielectric can be used. As the compound semiconductor that can be used for the second reflection film, the above-described compound semiconductor can be used. Metals that can be used for the second reflective film include:
Those having high reflectivity, for example, gold and AuNi alloy can be used.

【0019】この発光素子を製造するには、まず、第1
の反射膜を基板の主面上に形成する。製膜方法として
は、MOCVD法、MBE法、エピタキシャル成長法等
を使用することができる。次いで、フォトリソグラフィ
と、ウェットエッチング、プラズマエッチング、反応性
イオンエッチング、及び光アシストエッチング等のエッ
チングとを用いて、第1の反射膜の不要部分を除去す
る。
To manufacture this light emitting device, first, the first
Is formed on the main surface of the substrate. As a film forming method, MOCVD, MBE, epitaxial growth, or the like can be used. Next, unnecessary portions of the first reflective film are removed by using photolithography and etching such as wet etching, plasma etching, reactive ion etching, and light-assisted etching.

【0020】次いで、化合物半導体層を選択成長により
形成する。このときの結晶成長条件は、実験等により適
宜求めることができる。化合物半導体層が2層以上であ
る場合には、最下層を選択成長により形成し、最下層よ
り上の層は第1の反射膜を形成する方法と同様の方法に
より形成することができる。なお、電流狭窄層は化合物
半導体層を形成した後にこの化合物半導体に水素イオン
を注入したり、化合物半導体の一部を酸化することによ
り形成することができる。
Next, a compound semiconductor layer is formed by selective growth. The crystal growth conditions at this time can be determined as appropriate by experiments and the like. When there are two or more compound semiconductor layers, the lowermost layer can be formed by selective growth, and the layers above the lowermost layer can be formed by a method similar to the method of forming the first reflective film. Note that the current confinement layer can be formed by implanting hydrogen ions into the compound semiconductor after forming the compound semiconductor layer or oxidizing a part of the compound semiconductor.

【0021】次に、第2の反射膜を第1の反射膜と対向
するように形成する。誘電体層又は化合物半導体で第2
の反射膜を形成する場合には、第1の反射膜を形成する
方法と同様の方法を使用することができる。また、金属
で第2の反射膜を形成する場合には、リフトオフ法等を
使用することができる。
Next, a second reflection film is formed so as to face the first reflection film. Second with dielectric layer or compound semiconductor
When the reflection film is formed, the same method as the method of forming the first reflection film can be used. In the case where the second reflective film is formed of a metal, a lift-off method or the like can be used.

【0022】なお、第2の反射膜からレーザ光を取り出
すためには第1の反射膜の反射率が第2の反射膜のそれ
よりも高いことが望ましく、これを達成するように第1
及び第2の反射膜の材料、膜厚、積層構造等を調製す
る。
In order to extract a laser beam from the second reflection film, it is desirable that the reflectance of the first reflection film is higher than that of the second reflection film.
And the material, thickness, laminated structure, and the like of the second reflective film are prepared.

【0023】[0023]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。 (実施例1)図3は、本発明のレーザ共振器10の構造
を模式的に示した断面図である。図4は図3のレーザ共
振器10の斜視図を示している。
The present invention will be described below with reference to examples. (Embodiment 1) FIG. 3 is a sectional view schematically showing the structure of a laser resonator 10 according to the present invention. FIG. 4 shows a perspective view of the laser resonator 10 of FIG.

【0024】図3及び図4に示すように、この素子のレ
ーザ共振器10は、面方位(0001)のサファイア基
板上に作製された面方位(0001)のGaN薄膜基板
12の表面に、選択的に形成された第1の反射膜14
と、GaN薄膜基板12の露出した部分及び第1の反射
膜14上に形成されたキャリア濃度1×1018cm-3
n型GaNスペーサ層16と、n型GaNスペーサ層1
6の一部上に形成された活性層18と、活性層18上に
形成されたキャリア濃度が1×1018cm-3のp型Ga
Nスペーサ層20と、p型GaN層スペーサ20上に第
1の反射膜14と対向するように形成された第2の反射
膜22と、p型GaNスペーサ層20上に第2の反射膜
22を囲むように形成されたp型電極24と、n型Ga
Nスペーサ層16の一部上に形成されたn型電極26と
を備えている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the laser resonator 10 of this device is provided on a surface of a (0001) GaN thin film substrate 12 formed on a (0001) sapphire substrate. Formed first reflection film 14
An n-type GaN spacer layer 16 having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 formed on an exposed portion of the GaN thin film substrate 12 and the first reflection film 14;
6 and a p-type Ga having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 formed on the active layer 18.
An N spacer layer 20, a second reflective film 22 formed on the p-type GaN layer spacer 20 so as to face the first reflective film 14, and a second reflective film 22 on the p-type GaN spacer layer 20. And a p-type electrode 24 formed so as to surround
And an n-type electrode 26 formed on a part of the N spacer layer 16.

【0025】第1の反射膜14では、屈折率の異なるS
iO2 とZrO2 の2つの誘電体膜がそれぞれほぼ発振
波長の1/4の光学的膜厚(SiO2 の場合には722
オングストローム、ZrO2 の場合には464オングス
トローム)を有するように交互に7周期積層され、さら
にほぼ発振波長の1/4の光学的膜厚のSiO2 膜が積
層されている。
In the first reflection film 14, S having different refractive indexes is used.
The two dielectric films of iO 2 and ZrO 2 each have an optical film thickness of approximately ほ ぼ of the oscillation wavelength (722 in the case of SiO 2).
7 cycles are alternately laminated so as to have Angstroms and 46.4 Angstroms in the case of ZrO 2 , and further, an SiO 2 film having an optical thickness of about の of the oscillation wavelength is further laminated.

【0026】活性層18は、膜厚が105オングストロ
ームのIn0.08Ga0.92N及び膜厚が35オングストロ
ームのIn0.15Ga0.85Nを有する4重量子井戸と、キ
ャリア濃度が1×1018cm-3で、膜厚が200オング
ストロームのp型Al0.2 Ga0.8 Nで形成された活性
領域とを備えている。
The active layer 18 is a quadrupole well having In 0.08 Ga 0.92 N having a thickness of 105 Å and In 0.15 Ga 0.85 N having a thickness of 35 Å, and having a carrier concentration of 1 × 10 18 cm -3 . And an active region formed of p-type Al 0.2 Ga 0.8 N having a thickness of 200 Å.

【0027】また、p型GaNスペーサ層20中には、
伝導度を低下させることで電極から素子中へ流れ込む電
流の流路を開口部に狭窄し効率よくレーザ発光させるた
めに電流狭窄層28が形成されている。
In the p-type GaN spacer layer 20,
A current confinement layer 28 is formed in order to narrow the flow path of the current flowing from the electrode into the element by reducing the conductivity to an opening and to efficiently emit laser light.

【0028】第2の反射膜22では、屈折率の異なるS
iO2 とZrO2 の2つの性誘電体膜がそれぞれほぼ発
振波長の1/4の光学的膜厚を有するように交互に9周
期積層されている。
In the second reflection film 22, S having different refractive indexes is used.
Nine periodic dielectric films of iO 2 and ZrO 2 are alternately laminated so as to have an optical film thickness of approximately ほ ぼ of the oscillation wavelength.

【0029】このレーザ共振器10では、レーザ光の発
振波長は410nmであり、レーザ光は第2の反射膜2
2の上部から出射される。第1の反射膜14と第2の反
射膜22の間隔、即ち、化合物半導体層の各々の膜厚は
光学的膜厚が発振波長の2倍になるように調製されてい
る。
In this laser resonator 10, the oscillation wavelength of the laser light is 410 nm, and the laser light is
2 from the upper part. The distance between the first reflection film 14 and the second reflection film 22, that is, the thickness of each compound semiconductor layer is adjusted so that the optical thickness becomes twice the oscillation wavelength.

【0030】このレーザ共振器10は図5、6に示す方
法により製造した。
This laser resonator 10 was manufactured by the method shown in FIGS.

【0031】まず、面方位(0001)のサファイア基
板上に作製された面方位(0001)のGaN薄膜基板
12の表面に、電子ビーム蒸着法により光学膜厚がレー
ザ発振波長の1/4となるようにSiO2 とZrO2
交互に7周期積層し、さらにほぼ発振波長の1/4の光
学的膜厚のSiO2 膜を形成して第1の反射膜14を形
成した(図5(a))。
First, on the surface of the (0001) plane GaN thin film substrate 12 formed on the (0001) plane sapphire substrate, the optical film thickness is reduced to 1/4 of the laser oscillation wavelength by electron beam evaporation. As described above, SiO 2 and ZrO 2 are alternately stacked for seven periods, and further, an SiO 2 film having an optical film thickness substantially equal to 1 / of the oscillation wavelength is formed to form the first reflection film 14 (FIG. 5A )).

【0032】次いで、フォトリソグラフィと、バファー
ドフッ酸を用いたウェットエッチングとにより、第1の
反射膜14の不要部分を<1−100>方向(紙面に垂
直方向)にストライプ状(例えば、幅10μm)に除去
してGaN薄膜基板12の一部を露出させた(図5
(b))。
Next, by photolithography and wet etching using buffered hydrofluoric acid, unnecessary portions of the first reflection film 14 are striped (for example, 10 μm in width) in the <1-100> direction (perpendicular to the paper). To expose a part of the GaN thin film substrate 12 (FIG. 5).
(B)).

【0033】次に、GaN薄膜基板12の露出した部分
からn型GaNスペーサ層16を成長温度1050℃、
成長圧力50Torr、雰囲気ガスH2 3リットル/
分、トリメチルガリウム(原料ガス)20μモル/分、
アンモニア1.5リットル/分の条件でエピタキシャル
成長させ、横方向、即ち、第1の反射膜14上にも選択
成長させた(図5(c))。
Next, an n-type GaN spacer layer 16 is formed from the exposed portion of the GaN thin film substrate 12 at a growth temperature of 1050 ° C.
Growth pressure 50 Torr, atmosphere gas H 2 3 liter /
Min, trimethylgallium (source gas) 20 μmol / min,
Epitaxial growth was performed under the condition of 1.5 liters / minute of ammonia, and selective growth was also performed in the lateral direction, that is, on the first reflection film 14 (FIG. 5C).

【0034】さらに、選択成長したn型GaNスペーサ
層16上に、膜厚が105オングストロームのIn0.08
Ga0.92N及び膜厚が35オングストロームのIn0.15
Ga 0.85Nを含む4重量子井戸と膜厚200オングスト
ロームのp型Al0.2 Ga0. 8 N活性領域とをMOCV
D法により形成し、活性層18を形成した(図5
(d))。
Further, an n-type GaN spacer selectively grown
On top of layer 16 is In with a thickness of 105 Å.0.08
Ga0.92N and In with a film thickness of 35 Å0.15
Ga 0.85Quadrupole well containing N and 200 angstrom thickness
ROHM's p-type Al0.2Ga0. 8MOCV with N active region
The active layer 18 was formed by the method D (FIG. 5).
(D)).

【0035】次に、活性層18の上にp型GaNスペー
サ層20をエピタキシャル成長させ(図5(e))、さ
らに、このp型GaNスペーサ層20の一部に水素イオ
ンを注入し、部分的に開口(4μmの円形開口)のある
電流狭窄層28を形成した(図6(a))。
Next, a p-type GaN spacer layer 20 is epitaxially grown on the active layer 18 (FIG. 5E), and hydrogen ions are implanted into a part of the p-type GaN spacer layer 20 to partially Then, a current constriction layer 28 having an opening (a circular opening of 4 μm) was formed (FIG. 6A).

【0036】次いで、p型GaNスペーサ層20上にN
iとAuとの合金を用いてリフトオフ法によりp型電極
24を形成した(図6(b))。次に、フォトリソグラ
フィ及び塩素化合物を用いたドライエッチングによりp
型電極24が形成されていない領域のp型GaNスペー
サ層20、電流狭窄層28、活性層18、n型GaNス
ペーサ層16及び第1の反射膜14の一部を除去し、そ
の後n型GaNスペーサ層16の露出した部分上にTi
とAlとの合金を用いてリフトオフ法によりn型電極2
6を形成した(図6(c))。
Next, an N layer is formed on the p-type GaN spacer layer 20.
A p-type electrode 24 was formed by a lift-off method using an alloy of i and Au (FIG. 6B). Next, by photolithography and dry etching using a chlorine compound, p
The p-type GaN spacer layer 20, the current confinement layer 28, the active layer 18, the n-type GaN spacer layer 16 and a part of the first reflection film 14 in the region where the type electrode 24 is not formed are removed, and then the n-type GaN Ti on the exposed portion of the spacer layer 16
Electrode 2 by a lift-off method using an alloy of
6 was formed (FIG. 6C).

【0037】次に、p型電極24に囲まれた領域に電子
ビーム蒸着法により光学膜厚がレーザ発振波長の1/4
となるようにSiO2 とZrO2 を交互に9周期積層
し、第2の反射膜22を形成した(図6(d))。
Next, the optical film thickness in the region surrounded by the p-type electrode 24 is reduced to 1 / of the laser oscillation wavelength by electron beam evaporation.
The second reflective film 22 was formed by alternately laminating nine periods of SiO 2 and ZrO 2 so as to obtain (FIG. 6D).

【0038】なお、上記の製造方法において、第1の反
射膜14と第2の反射膜22の間隔は例えば光学的な膜
厚が発振波長の2倍となるように調製した。
In the above manufacturing method, the distance between the first reflection film 14 and the second reflection film 22 was adjusted so that, for example, the optical film thickness was twice the oscillation wavelength.

【0039】このレーザ共振器10では、第1の反射膜
14及び第2の反射膜22に誘電体を使用しているた
め、反射率が高く、また、電流はn型GaNスペーサ層
16、活性層18、電流狭窄層28の開口、及びp型G
aNスペーサ層20で構成された、不純物を含む電気抵
抗の比較的に低い化合物半導体層を流れ、電気抵抗の高
い誘電体層を流れないため、優れた電気特性が得られ
る。
In the laser resonator 10, since a dielectric is used for the first reflection film 14 and the second reflection film 22, the reflectance is high, and the current flows through the n-type GaN spacer layer 16 and the active layer. Layer 18, opening in current confinement layer 28, and p-type G
Since the semiconductor layer flows through the compound semiconductor layer including the impurity and having a relatively low electric resistance and does not flow through the dielectric layer having a high electric resistance, excellent electric characteristics can be obtained.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明は、より高い反射率が要求される
第1の反射膜に誘電体を使用しているため、高い反射率
を提供することができる。また、本発明は、不純物を含
む電気抵抗が比較的に低い化合物半導体に電流を流すこ
とができ、抵抗の大きい第1の反射膜に電流を流す必要
がないので、優れた電気特性を提供することができる。
According to the present invention, a high reflectance can be provided because a dielectric is used for the first reflection film which requires a higher reflectance. Further, the present invention provides excellent electric characteristics because current can flow in a compound semiconductor having a relatively low electric resistance including impurities and there is no need to flow current in the first reflective film having a large resistance. be able to.

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

【図1】図1は多層反射膜の積層ペア数と反射率の関係
を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the number of laminated pairs of multilayer reflective films and the reflectance.

【図2】図2は誘電体多層反射膜と半導体多層反射膜の
反射スペクトルを示す。
FIG. 2 shows reflection spectra of a dielectric multilayer reflective film and a semiconductor multilayer reflective film.

【図3】図3は本発明の実施例のレーザ共振器の構造を
模式的に示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing the structure of a laser resonator according to an embodiment of the present invention.

【図4】図4は図3のレーザ共振器の斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of the laser resonator shown in FIG. 3;

【図5】図5は図3のレーザ共振器の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the laser resonator of FIG. 3;

【図6】図6は図3のレーザ共振器の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the laser resonator of FIG. 3;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 レーザ共振器 12 GaN薄膜基板 14 第1の反射膜 16 n型GaNスペーサ層 18 活性層 20 p型GaNスペーサ層 22 第2の反射膜 24 p型電極 26 n型電極 28 電流狭窄層 REFERENCE SIGNS LIST 10 laser resonator 12 GaN thin film substrate 14 first reflective film 16 n-type GaN spacer layer 18 active layer 20 p-type GaN spacer layer 22 second reflective film 24 p-type electrode 26 n-type electrode 28 current confinement layer

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に選択的に設けられ、異なる材質
で形成された複数の誘電体が積層された多層膜である第
1の反射膜と、 前記第1の反射膜及び前記基板の露出した部分に連続的
に形成された、活性層を含むp型及び/又はn型の化合
物半導体層と、 前記化合物半導体層の一部上に前記第一の反射膜と対向
するように設けられた第2の反射膜と、 を備えた面発光型発光素子。
A first reflection film selectively provided on a substrate and being a multilayer film in which a plurality of dielectrics made of different materials are laminated; and exposing the first reflection film and the substrate. A p-type and / or n-type compound semiconductor layer including an active layer, which is formed continuously at the portion where the first reflection film is provided, on a part of the compound semiconductor layer; A surface-emitting light-emitting device comprising: a second reflective film;
【請求項2】 前記化合物半導体の少なくとも一部はエ
ピタキシャル成長により形成された請求項1に記載の面
発光型発光素子。
2. The surface emitting light emitting device according to claim 1, wherein at least a part of the compound semiconductor is formed by epitaxial growth.
【請求項3】 前記第2の反射膜は異なる材質で形成さ
れた複数の誘電体層が積層された多層膜、互いに組成の
異なる化合物半導体層が積層された多層膜、及び金属薄
膜のいずれかである請求項1又は2に記載の面発光型発
光素子。
3. The second reflection film is one of a multilayer film in which a plurality of dielectric layers formed of different materials are laminated, a multilayer film in which compound semiconductor layers having different compositions are laminated, and a metal thin film. The surface-emitting light-emitting device according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】 前記化合物半導体層は、前記活性層上に
設けられた、選択された領域にのみ電流を流す電流狭窄
層をさらに含む請求項1乃至3のいずれか1項に記載の
面発光型発光素子。
4. The surface-emitting device according to claim 1, wherein the compound semiconductor layer further includes a current confinement layer provided on the active layer and flowing a current only to a selected region. Type light emitting element.
【請求項5】 前記電流狭窄層は化合物半導体にイオン
を注入することにより形成された請求項4に記載の面発
光型発光素子。
5. The surface emitting light emitting device according to claim 4, wherein the current confinement layer is formed by implanting ions into a compound semiconductor.
【請求項6】 前記化合物半導体層の少なくとも一部は
窒化ガリウム及びガリウム砒素化合物のいずれかを主た
る組成の一部に含む半導体で形成された請求項1乃至5
のいずれか1項に記載の面発光型発光素子。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least a part of said compound semiconductor layer is formed of a semiconductor containing at least one of gallium nitride and a gallium arsenide compound.
The surface-emitting light-emitting device according to any one of the above.
【請求項7】 基板の主面上に異なる材質で形成された
複数の誘電体層を積層して第1の反射膜を形成し、前記
第1の反射膜を選択的に除去し、前記第1の反射膜及び
前記基板の露出した部分上に化合物半導体を用いてスペ
ーサ層をエピタキシャル成長により形成し、前記スペー
サ層上に化合物半導体を用いて活性層を形成し、前記活
性層上に前記第1の反射膜と対向するように第2の反射
膜を形成する面発光型発光素子の製造方法。
7. A first reflection film is formed by laminating a plurality of dielectric layers formed of different materials on a main surface of a substrate, and the first reflection film is selectively removed. Forming a spacer layer on the exposed portion of the reflective film and the substrate by using a compound semiconductor by epitaxial growth; forming an active layer on the spacer layer using a compound semiconductor; forming the first layer on the active layer; A method for manufacturing a surface-emitting type light emitting device, wherein a second reflective film is formed so as to face the reflective film.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6455340B1 (en) * 2001-12-21 2002-09-24 Xerox Corporation Method of fabricating GaN semiconductor structures using laser-assisted epitaxial liftoff
JP2006216816A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nitride semiconductor device and its manufacturing method
US7099363B2 (en) 2002-03-13 2006-08-29 Fujitsu Limited Surface-emitting laser with a low threshold value and low power consumption and method of manufacturing the same
JP2008117899A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Surface light emitting laser element, and surface emitting laser array
JP2008147519A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light emitting element
US9055322B2 (en) 2001-02-21 2015-06-09 Rovi Guides, Inc. Systems and methods for interactive program guides with personal video recording features
WO2015194244A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 ソニー株式会社 Light emitting element and method for manufacturing same
WO2015194243A1 (en) * 2014-06-17 2015-12-23 ソニー株式会社 Light emitting element and method for manufacturing same
WO2017038448A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-09 ソニー株式会社 Nitride semiconductor element
JP2022003700A (en) * 2016-11-02 2022-01-11 ソニーグループ株式会社 Light-emitting element

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10308558A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor laser element and its manufacture
JPH11214744A (en) * 1998-01-27 1999-08-06 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor light-receiving element

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10308558A (en) * 1997-05-07 1998-11-17 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor laser element and its manufacture
JPH11214744A (en) * 1998-01-27 1999-08-06 Nichia Chem Ind Ltd Nitride semiconductor light-receiving element

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9055322B2 (en) 2001-02-21 2015-06-09 Rovi Guides, Inc. Systems and methods for interactive program guides with personal video recording features
US6455340B1 (en) * 2001-12-21 2002-09-24 Xerox Corporation Method of fabricating GaN semiconductor structures using laser-assisted epitaxial liftoff
US7099363B2 (en) 2002-03-13 2006-08-29 Fujitsu Limited Surface-emitting laser with a low threshold value and low power consumption and method of manufacturing the same
JP2006216816A (en) * 2005-02-04 2006-08-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nitride semiconductor device and its manufacturing method
JP4718852B2 (en) * 2005-02-04 2011-07-06 パナソニック株式会社 Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2008117899A (en) * 2006-11-02 2008-05-22 Furukawa Electric Co Ltd:The Surface light emitting laser element, and surface emitting laser array
JP2008147519A (en) * 2006-12-12 2008-06-26 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light emitting element
WO2015194243A1 (en) * 2014-06-17 2015-12-23 ソニー株式会社 Light emitting element and method for manufacturing same
JPWO2015194243A1 (en) * 2014-06-17 2017-04-20 ソニー株式会社 Light emitting device and manufacturing method thereof
US10141721B2 (en) 2014-06-17 2018-11-27 Sony Corporation Light-emitting element and manufacturing method thereof
WO2015194244A1 (en) * 2014-06-20 2015-12-23 ソニー株式会社 Light emitting element and method for manufacturing same
JPWO2015194244A1 (en) * 2014-06-20 2017-04-20 ソニー株式会社 Light emitting device and manufacturing method thereof
WO2017038448A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-09 ソニー株式会社 Nitride semiconductor element
JPWO2017038448A1 (en) * 2015-09-02 2018-07-05 ソニー株式会社 Nitride semiconductor device
JP2022003700A (en) * 2016-11-02 2022-01-11 ソニーグループ株式会社 Light-emitting element
US11489314B2 (en) 2016-11-02 2022-11-01 Sony Corporation Light-emitting element and method of manufacturing the same
JP7168054B2 (en) 2016-11-02 2022-11-09 ソニーグループ株式会社 light emitting element

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