JP2000058981A - 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発振しきい値電流が小さく、基本横モード発
振し、かつ抵抗が小さい窒化ガリウム系発光素子を簡単
な製造工程で得られる構造を提供する。 【解決手段】 最表面層が第１導電型の第１の半導体層
である基板結晶上に形成されたストライプ状の開口部を
持つ絶縁体マスクと、マスクのストライプ状の開口部に
選択的に形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ
（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）で表され
る半導体層を含む活性層と、活性層上の一般式Ｉｎu Ａ
ｌv Ｇａ1-u-v Ｎ（０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｕ＋
ｖ≦１）で表される第２導電型半導体層を少なくとも１
層含む第２の半導体層とを有する窒化ガリウム系発光素
子において、第１の半導体層の結晶構造が六方晶であ
り、その表面が（０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面であり、マスクのストライ
プ方向を第１の半導体層の［１−１００］方向または
［１−１００］方向となす角が１０度以内である方向に
形成する。
振し、かつ抵抗が小さい窒化ガリウム系発光素子を簡単
な製造工程で得られる構造を提供する。 【解決手段】 最表面層が第１導電型の第１の半導体層
である基板結晶上に形成されたストライプ状の開口部を
持つ絶縁体マスクと、マスクのストライプ状の開口部に
選択的に形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ
（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）で表され
る半導体層を含む活性層と、活性層上の一般式Ｉｎu Ａ
ｌv Ｇａ1-u-v Ｎ（０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｕ＋
ｖ≦１）で表される第２導電型半導体層を少なくとも１
層含む第２の半導体層とを有する窒化ガリウム系発光素
子において、第１の半導体層の結晶構造が六方晶であ
り、その表面が（０００１）面または（０００１）面と
なす角が１０度以内である面であり、マスクのストライ
プ方向を第１の半導体層の［１−１００］方向または
［１−１００］方向となす角が１０度以内である方向に
形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化ガリウム系半
導体発光素子とその製造方法に関し、特に素子抵抗及び
動作電流が低く、さらにレーザ構造を有する場合は、基
本モードに整形されたレーザ光の放出を可能とする窒化
ガリウム系半導体発光素子とその製造方法に関する。
導体発光素子とその製造方法に関し、特に素子抵抗及び
動作電流が低く、さらにレーザ構造を有する場合は、基
本モードに整形されたレーザ光の放出を可能とする窒化
ガリウム系半導体発光素子とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウムは、ＩｎＰやＧａＡｓとい
った従来の一般的な化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが大きい。そのため、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ
1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）
で表される半導体（以下、窒化ガリウム系半導体）は緑
から紫外にかけての発光ダイオード、半導体レーザへの
応用が期待されている。このような窒化ガリウム系半導
体発光素子は形成方法により六方晶と立方晶の２種類の
結晶構造をとり得るが、六方晶の方がエネルギー的に安
定のため、通常は六方晶の結晶構造を用いている。
った従来の一般的な化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが大きい。そのため、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ
1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）
で表される半導体（以下、窒化ガリウム系半導体）は緑
から紫外にかけての発光ダイオード、半導体レーザへの
応用が期待されている。このような窒化ガリウム系半導
体発光素子は形成方法により六方晶と立方晶の２種類の
結晶構造をとり得るが、六方晶の方がエネルギー的に安
定のため、通常は六方晶の結晶構造を用いている。
【０００３】図１３は、従来技術による窒化ガリウム系
半導体レーザの概略断面図である（例えば、S.Nakamura
et al., Appl. Phys. Lett. 69 (1996)1477）。図１３
に於いて、この窒化ガリウム系半導体レーザの層構造
は、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板１０
１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０２、
厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１
０３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層１０５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド
層１０６、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層１０７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１１
３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１１２が形成
されている。
半導体レーザの概略断面図である（例えば、S.Nakamura
et al., Appl. Phys. Lett. 69 (1996)1477）。図１３
に於いて、この窒化ガリウム系半導体レーザの層構造
は、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板１０
１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層１０２、
厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層１
０３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層１０４、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層１０５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド
層１０６、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層１０７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極１１
３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極１１２が形成
されている。
【０００４】図１３において、全ての半導体層は平坦な
サファイア基板１０１上に形成され、ｐ型クラッド層１
０７とｐ型コンタクト層１０８はエッチングによって幅
４μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１０９に加工さ
れ、リッジの頭部を除いて形成されたＳｉＯ2 膜１１０
によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、
サファイア基板１０１は絶縁体のため、エッチングによ
って段差１１１を形成し、ｎ型コンタクト層１０２を露
出した後にｎ電極１１２を形成している。図１３に示さ
れた従来の窒化ガリウム系半導体レーザの半導体層は全
て（０００１）面を表面とする六方晶である。
サファイア基板１０１上に形成され、ｐ型クラッド層１
０７とｐ型コンタクト層１０８はエッチングによって幅
４μｍ程度のストライプ状のリッジ構造１０９に加工さ
れ、リッジの頭部を除いて形成されたＳｉＯ2 膜１１０
によって電流をリッジ部分のみに狭窄している。また、
サファイア基板１０１は絶縁体のため、エッチングによ
って段差１１１を形成し、ｎ型コンタクト層１０２を露
出した後にｎ電極１１２を形成している。図１３に示さ
れた従来の窒化ガリウム系半導体レーザの半導体層は全
て（０００１）面を表面とする六方晶である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１３に示された従来
の窒化ガリウム系レーザは、エッチングにより形成され
た、幅４μｍのリッジ構造によって電流狭窄を行なって
いるために発振しきい値電流が小さくなっている。ま
た、リッジ部分とそれ以外の部分で実効的な活性層の屈
折率差ができるので、図１３のレーザ構造断面内での光
導波ができ、基本モードの楕円形のレーザ光が放射され
る。レーザ光の放射パターンが基本モードであること
は、光ディスク用光源などの用途では、レンズによる集
光で小さいスポットが得られるため重要である。
の窒化ガリウム系レーザは、エッチングにより形成され
た、幅４μｍのリッジ構造によって電流狭窄を行なって
いるために発振しきい値電流が小さくなっている。ま
た、リッジ部分とそれ以外の部分で実効的な活性層の屈
折率差ができるので、図１３のレーザ構造断面内での光
導波ができ、基本モードの楕円形のレーザ光が放射され
る。レーザ光の放射パターンが基本モードであること
は、光ディスク用光源などの用途では、レンズによる集
光で小さいスポットが得られるため重要である。
【０００６】しかしながら、図１３に示された従来の窒
化ガリウム系半導体レーザは、レーザ表面に形成された
ｐ電極１１３と電流狭窄を行うためのリッジ構造のｐ型
コンタクト層１０８との接触面積が４μｍ程度と小さい
ために電極とコンタクト層の間の接触抵抗が大きいとい
う問題があった。特に窒化ガリウム系半導体では、ｐ型
ドーパントの活性化エネルギーが大きいためｐ型層のホ
ール濃度を大きくできないこと、良好なｐ型オーミック
電極金属がないことからｐ型コンタクトの接触抵抗が大
きく、ｐ型コンタクト面積が小さいことによる素子抵抗
への影響は大きい。また、ｐ型層、特にｐ型ＡｌＧａＮ
層１０７のバルク抵抗は大きく、電流が幅の狭いｐ型層
に狭窄されていることによる素子抵抗への影響は大き
い。
化ガリウム系半導体レーザは、レーザ表面に形成された
ｐ電極１１３と電流狭窄を行うためのリッジ構造のｐ型
コンタクト層１０８との接触面積が４μｍ程度と小さい
ために電極とコンタクト層の間の接触抵抗が大きいとい
う問題があった。特に窒化ガリウム系半導体では、ｐ型
ドーパントの活性化エネルギーが大きいためｐ型層のホ
ール濃度を大きくできないこと、良好なｐ型オーミック
電極金属がないことからｐ型コンタクトの接触抵抗が大
きく、ｐ型コンタクト面積が小さいことによる素子抵抗
への影響は大きい。また、ｐ型層、特にｐ型ＡｌＧａＮ
層１０７のバルク抵抗は大きく、電流が幅の狭いｐ型層
に狭窄されていることによる素子抵抗への影響は大き
い。
【０００７】更に、一般にエッチングによるリッジ構造
形成は、厳しいエッチングレート制御性が必要であり、
半導体層が損傷を受けやすい、あるいは工程が複雑であ
る、などの問題が多い。
形成は、厳しいエッチングレート制御性が必要であり、
半導体層が損傷を受けやすい、あるいは工程が複雑であ
る、などの問題が多い。
【０００８】選択成長を用いて窒化物系半導体発光素子
のダブルへテロ構造を作成した例としては特開平７−２
４９８３１号公報の例が知られているが、この例では選
択成長でレーザ共振器の反射面を形成するためのもので
あり、素子抵抗及び低動作電流を実現するための構造お
よび作製方法についての記載はなかった。
のダブルへテロ構造を作成した例としては特開平７−２
４９８３１号公報の例が知られているが、この例では選
択成長でレーザ共振器の反射面を形成するためのもので
あり、素子抵抗及び低動作電流を実現するための構造お
よび作製方法についての記載はなかった。
【０００９】本発明の目的は、素子抵抗及び動作電流が
低い窒化ガリウム系半導体発光素子を提供すること、さ
らに、このような窒化ガリウム系半導体発光素子を簡単
な工程で得るための製造方法を提供することにある。
低い窒化ガリウム系半導体発光素子を提供すること、さ
らに、このような窒化ガリウム系半導体発光素子を簡単
な工程で得るための製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
半導体発光素子は、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表され
る第１の半導体層と、前記第１の半導体層の上に形成さ
れ［１−１００］方向または［１−１００］方向となす
角が１０度以内である方向のストライプ状の開口部を持
つ絶縁体電流狭窄層と、前記絶縁体電流狭窄層をマスク
として前記開口部と一部の絶縁体電流狭窄層上に、選択
成長により形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ
（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）で表され
る第２の半導体層と、選択成長により形成された前記第
２の半導体層を埋め込む一般式Ｉｎm Ａｌn Ｇａ1-m-n
Ｎ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、０≦ｍ＋ｎ≦１）で表さ
れる第３の半導体層を有し、前記第１の半導体層、第２
の半導体層又は第３の半導体層がダブルへテロ構造の少
なくとも一部を構成し、光出射方向が前記開口部のスト
ライプ方向であることを特徴とする。さらに、選択成長
により形成されたコンタクト層と、前記コンタクト層の
上面、側面に形成された電極を有することを特徴とす
る。
半導体発光素子は、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表され
る第１の半導体層と、前記第１の半導体層の上に形成さ
れ［１−１００］方向または［１−１００］方向となす
角が１０度以内である方向のストライプ状の開口部を持
つ絶縁体電流狭窄層と、前記絶縁体電流狭窄層をマスク
として前記開口部と一部の絶縁体電流狭窄層上に、選択
成長により形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ
（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）で表され
る第２の半導体層と、選択成長により形成された前記第
２の半導体層を埋め込む一般式Ｉｎm Ａｌn Ｇａ1-m-n
Ｎ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、０≦ｍ＋ｎ≦１）で表さ
れる第３の半導体層を有し、前記第１の半導体層、第２
の半導体層又は第３の半導体層がダブルへテロ構造の少
なくとも一部を構成し、光出射方向が前記開口部のスト
ライプ方向であることを特徴とする。さらに、選択成長
により形成されたコンタクト層と、前記コンタクト層の
上面、側面に形成された電極を有することを特徴とす
る。
【００１１】（０００１）面を表面とする六方晶窒化ガ
リウム系半導体層上に［１−１００］方向のストライプ
状の開口部を有する絶縁体マスクを形成し、ＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ又はＡｌＧａＮを選択的に成長する場合、六方
晶窒化ガリウム系半導体層の［１−１００］方向には殆
ど成長しないが、［１−１２０］方向には［０００１］
方向と同程度の速度で成長がすすむため、絶縁体マスク
上でラテラル成長がおこり、成長層の側面には、例えば
［１−１２２］面あるいは、［１−１２０］面などの面
が現れる。本発明は、このような選択成長の特性を利用
し、発光素子のダブルへテロ構造の少なくとも一部に利
用したものである。
リウム系半導体層上に［１−１００］方向のストライプ
状の開口部を有する絶縁体マスクを形成し、ＧａＮ、Ｉ
ｎＧａＮ又はＡｌＧａＮを選択的に成長する場合、六方
晶窒化ガリウム系半導体層の［１−１００］方向には殆
ど成長しないが、［１−１２０］方向には［０００１］
方向と同程度の速度で成長がすすむため、絶縁体マスク
上でラテラル成長がおこり、成長層の側面には、例えば
［１−１２２］面あるいは、［１−１２０］面などの面
が現れる。本発明は、このような選択成長の特性を利用
し、発光素子のダブルへテロ構造の少なくとも一部に利
用したものである。
【００１２】本発明の窒化ガリウム系半導体発光素子
は、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層
と、前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］
方向または［１−１００］方向となす角が１０度以内で
ある方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄
層と、前記開口部と一部の絶縁体電流狭窄層上に形成さ
れ側面に［１−１２２］面又は［１−１２０］面あるい
は［１−１２２］面又は［１−１２０］面となす角が１
０度以内である面を有する一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）
で表される第２の半導体層と、前記第２の半導体層を埋
め込み側面に［１−１２２］又は［１−１２０］面ある
いは［１−１２２］面又は［１−１２０］面となす角が
１０度以内である面を有する一般式Ｉｎm Ａｌn Ｇａ
1-m-n Ｎ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、０≦ｍ＋ｎ≦１）
で表される第３の半導体層を有し、前記第１の半導体
層、第２の半導体層又は第３の半導体層がダブルへテロ
構造の少なくとも一部を構成し、光出射方向が前記開口
部のストライプ方向であることを特徴とする。
は、一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の半導体層
と、前記第１の半導体層の上に形成され［１−１００］
方向または［１−１００］方向となす角が１０度以内で
ある方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体電流狭窄
層と、前記開口部と一部の絶縁体電流狭窄層上に形成さ
れ側面に［１−１２２］面又は［１−１２０］面あるい
は［１−１２２］面又は［１−１２０］面となす角が１
０度以内である面を有する一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ
1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）
で表される第２の半導体層と、前記第２の半導体層を埋
め込み側面に［１−１２２］又は［１−１２０］面ある
いは［１−１２２］面又は［１−１２０］面となす角が
１０度以内である面を有する一般式Ｉｎm Ａｌn Ｇａ
1-m-n Ｎ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、０≦ｍ＋ｎ≦１）
で表される第３の半導体層を有し、前記第１の半導体
層、第２の半導体層又は第３の半導体層がダブルへテロ
構造の少なくとも一部を構成し、光出射方向が前記開口
部のストライプ方向であることを特徴とする。
【００１３】上述の窒化ガリウム系半導体の選択成長の
特性を利用するダブルへテロ構造の一部は選択成長によ
って形成された半導体層により埋め込まれる。このため
活性層が選択成長層により埋め込まれると、活性層上に
形成される光ガイド層やクラッド層が活性層横方向にも
形成されるため、活性層横方向の屈折率差が大きくな
り、横モード制御が可能となる。
特性を利用するダブルへテロ構造の一部は選択成長によ
って形成された半導体層により埋め込まれる。このため
活性層が選択成長層により埋め込まれると、活性層上に
形成される光ガイド層やクラッド層が活性層横方向にも
形成されるため、活性層横方向の屈折率差が大きくな
り、横モード制御が可能となる。
【００１４】また、コンタクト層の側面が［１−１２
２］面又は［１−１２０］面あるいは［１−１２２］面
又は［１−１２０］面となす角が１０度以内である面を
有し、コンタクト層の上面、側面に電極が形成されてい
ることを特徴とする。選択成長によって形成されたコン
タクト層の側面となる［１−１２２］又は［１−１２
０］面および上部表面に電極を形成することで、電極と
のコンタクト面積を大きく取ることができ、コンタクト
抵抗を低くできる素子構造が得られる。さらに選択成長
に用いる絶縁体マスクは電流狭窄手段として利用できる
ため、効率的な電流注入を行うことができる。なお、選
択成長により形成される側面の方位は、［１−１２２］
面又は［１−１２０］面に限られるものではない。
２］面又は［１−１２０］面あるいは［１−１２２］面
又は［１−１２０］面となす角が１０度以内である面を
有し、コンタクト層の上面、側面に電極が形成されてい
ることを特徴とする。選択成長によって形成されたコン
タクト層の側面となる［１−１２２］又は［１−１２
０］面および上部表面に電極を形成することで、電極と
のコンタクト面積を大きく取ることができ、コンタクト
抵抗を低くできる素子構造が得られる。さらに選択成長
に用いる絶縁体マスクは電流狭窄手段として利用できる
ため、効率的な電流注入を行うことができる。なお、選
択成長により形成される側面の方位は、［１−１２２］
面又は［１−１２０］面に限られるものではない。
【００１５】また本発明は、絶縁体電流狭窄層上に多結
晶ＡｌＧａＮ膜が形成され、多結晶ＡｌＧａＮ膜上にも
電極が形成されていることを特徴とする。ＡｌＧａＮを
選択成長する場合は、マスク上に多結晶ＡｌＧａＮ膜が
形成されるが、多結晶化に伴う表面積の増加によりＡｌ
ＧａＮ膜上に形成される電極は剥離しにくくなり、電極
の剥離を防止することができる。
晶ＡｌＧａＮ膜が形成され、多結晶ＡｌＧａＮ膜上にも
電極が形成されていることを特徴とする。ＡｌＧａＮを
選択成長する場合は、マスク上に多結晶ＡｌＧａＮ膜が
形成されるが、多結晶化に伴う表面積の増加によりＡｌ
ＧａＮ膜上に形成される電極は剥離しにくくなり、電極
の剥離を防止することができる。
【００１６】なお、（０００１）面または（０００１）
面となす角が１０度以内である面を表面とする六方晶の
半導体層上に選択成長によって形成されるダブルへテロ
構造の一部としては、下部クラッド層から上の層、また
は活性層から上の層、あるいは上部クラッド層から上の
層などが想定できる。
面となす角が１０度以内である面を表面とする六方晶の
半導体層上に選択成長によって形成されるダブルへテロ
構造の一部としては、下部クラッド層から上の層、また
は活性層から上の層、あるいは上部クラッド層から上の
層などが想定できる。
【００１７】次に、本発明の窒化ガリウム系半導体発光
素子の製造方法は、（０００１）面または（０００１）
面となす角が１０度以内である面を表面とする六方晶の
第１の半導体層上にストライプ状の開口部を持つ絶縁体
マスクを形成し、前記ストライプ状の開口部上に一般式
Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、
０≦ｐ＋ｑ≦１）で表される半導体層を選択成長によっ
て形成する窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法で
あって、前記開口部のストライプ方向を前記第１の半導
体層の［１−１００］方向または［１−１００］方向と
なす角が１０度以内である方向とし、前記選択成長によ
って活性層を含むダブルへテロ構造のうち少なくとも一
部の半導体層を形成することを特徴とする。
素子の製造方法は、（０００１）面または（０００１）
面となす角が１０度以内である面を表面とする六方晶の
第１の半導体層上にストライプ状の開口部を持つ絶縁体
マスクを形成し、前記ストライプ状の開口部上に一般式
Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、
０≦ｐ＋ｑ≦１）で表される半導体層を選択成長によっ
て形成する窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法で
あって、前記開口部のストライプ方向を前記第１の半導
体層の［１−１００］方向または［１−１００］方向と
なす角が１０度以内である方向とし、前記選択成長によ
って活性層を含むダブルへテロ構造のうち少なくとも一
部の半導体層を形成することを特徴とする。
【００１８】本発明では、ダブルへテロ構造の少なくと
も一部を選択成長で形成することで、エッチング工程に
よるリッジ形成の必要なく活性層横方向の屈折率差を大
きくすることができ、エッチング工程を削減して光導波
構造を作成することが可能となる。さらに、選択成長に
よって形成されたコンタクト層の側面となる［１−１２
２］又は［１−１２０］面および上部表面に電極を形成
することで、電極とのコンタクト面積を大きく取ること
ができ、コンタクト抵抗を低くできる素子構造が得られ
る。また選択成長に用いる誘電体マスクは電流狭窄手段
として利用することができ、効率的な電流注入構造を作
成できる。
も一部を選択成長で形成することで、エッチング工程に
よるリッジ形成の必要なく活性層横方向の屈折率差を大
きくすることができ、エッチング工程を削減して光導波
構造を作成することが可能となる。さらに、選択成長に
よって形成されたコンタクト層の側面となる［１−１２
２］又は［１−１２０］面および上部表面に電極を形成
することで、電極とのコンタクト面積を大きく取ること
ができ、コンタクト抵抗を低くできる素子構造が得られ
る。また選択成長に用いる誘電体マスクは電流狭窄手段
として利用することができ、効率的な電流注入構造を作
成できる。
【００１９】このように、本発明の製造方法では、良好
な素子特性が得られる構造を簡易な製造工程で得ること
ができる。
な素子特性が得られる構造を簡易な製造工程で得ること
ができる。
【００２０】なお、選択成長に用いるマスク幅を変え、
マスクによる被覆率を変えることにより、選択成長によ
って形成される半導体層の成膜レートを制御することが
可能となり、へテロ構造における所望の半導体層の層厚
の制御が容易となる。また光導波路を半導体結晶の［１
−１００］方向に形成することで、窒化ガリウム系半導
体の（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成
することができる。
マスクによる被覆率を変えることにより、選択成長によ
って形成される半導体層の成膜レートを制御することが
可能となり、へテロ構造における所望の半導体層の層厚
の制御が容易となる。また光導波路を半導体結晶の［１
−１００］方向に形成することで、窒化ガリウム系半導
体の（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成
することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の各実施例につい
て図面を参照して詳しく説明する。
て図面を参照して詳しく説明する。
【００２２】《実施例１》図１は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例１の概略断面図であ
る。
ム系半導体レーザに適用した実施例１の概略断面図であ
る。
【００２３】図１に示された本実施例１では、窒化ガリ
ウム系半導体レーザの半導体層として（０００１）面を
表面とする六方晶を用いている。図１に於いて、本発明
の窒化ガリウム系半導体レーザは、（１１−２０）面を
表面とするサファイア基板３１上に、厚さ３μｍのｎ型
ＧａＮコンタクト層３２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、厚さ０．０５μｍのｎ
型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４上
に形成され＜１−１００＞方向の幅１μｍのストライプ
状開口部３６を持った厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３５を用い
てストライプ状開口部３６に選択的に形成された厚さ
０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、厚さ２５Ａ
（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層
と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95
Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性層３
８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層３９、厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４０、
厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４１からなる
積層構造が形成されている。選択成長により形成した層
は、側面が［１−１２２］面となっている。
ウム系半導体レーザの半導体層として（０００１）面を
表面とする六方晶を用いている。図１に於いて、本発明
の窒化ガリウム系半導体レーザは、（１１−２０）面を
表面とするサファイア基板３１上に、厚さ３μｍのｎ型
ＧａＮコンタクト層３２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ
0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、厚さ０．０５μｍのｎ
型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４上
に形成され＜１−１００＞方向の幅１μｍのストライプ
状開口部３６を持った厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３５を用い
てストライプ状開口部３６に選択的に形成された厚さ
０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、厚さ２５Ａ
（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層
と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95
Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性層３
８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層３９、厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４０、
厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４１からなる
積層構造が形成されている。選択成長により形成した層
は、側面が［１−１２２］面となっている。
【００２４】また素子電極はＮｉ／Ａｕの２層金属から
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極４３はエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極４３はエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
【００２５】次に図１に示された本発明の実施例１の窒
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
【００２６】初めに、有機金属化学気相成長法により、
平坦なサファイア基板３１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層３２、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層３４を前述の順序で形成した後に、結
晶の［１−１００］方向に、幅１μｍのストライプ状の
開口部３６を持つＳｉＯ2 マスク３５を形成し、しかる
後に、有機金属化学気相成長法により、ＳｉＯ2 マスク
３５の開口部３６に選択的にｎ型ＧａＮ光ガイド層３７
を成長し、続いて多重量子井戸構造活性層３８、ｐ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３９、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０、ｐ型ＧａＮコンタクト層４１を成長する。さら
にｐ電極、ｎ電極を形成する工程を経て窒化ガリウム系
半導体レーザを形成する。
平坦なサファイア基板３１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層３２、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層３４を前述の順序で形成した後に、結
晶の［１−１００］方向に、幅１μｍのストライプ状の
開口部３６を持つＳｉＯ2 マスク３５を形成し、しかる
後に、有機金属化学気相成長法により、ＳｉＯ2 マスク
３５の開口部３６に選択的にｎ型ＧａＮ光ガイド層３７
を成長し、続いて多重量子井戸構造活性層３８、ｐ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３９、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０、ｐ型ＧａＮコンタクト層４１を成長する。さら
にｐ電極、ｎ電極を形成する工程を経て窒化ガリウム系
半導体レーザを形成する。
【００２７】図１に示された本発明の実施例１の窒化ガ
リウム系半導体レーザでは、ｎ型層上にＳｉＯ2 マスク
３５により開口部３６を形成し、選択成長を行うことで
開口部３６周辺に活性層とｐ型層を選択的に形成してい
る。この場合、活性層３８に対する電流狭窄をＳｉＯ2
膜３５で行うことができ活性層３８への理想的な電流狭
窄が可能となる。
リウム系半導体レーザでは、ｎ型層上にＳｉＯ2 マスク
３５により開口部３６を形成し、選択成長を行うことで
開口部３６周辺に活性層とｐ型層を選択的に形成してい
る。この場合、活性層３８に対する電流狭窄をＳｉＯ2
膜３５で行うことができ活性層３８への理想的な電流狭
窄が可能となる。
【００２８】また実施例１の場合は活性層の側面は活性
層の屈折率より低い層で埋め込まれて活性層横方向の屈
折率差が大きくなるため、活性層幅を１μｍ程度と小さ
くすることでレーザ光の基本横モード制御が行える。
層の屈折率より低い層で埋め込まれて活性層横方向の屈
折率差が大きくなるため、活性層幅を１μｍ程度と小さ
くすることでレーザ光の基本横モード制御が行える。
【００２９】図１３に示した従来の窒化ガリウム系半導
体レーザの電流狭窄構造では、幅４μｍのリッジに沿っ
て電流狭窄されるが活性層付近でさらに２μｍ程度電流
が広がってしまう。これに対し、本発明の実施例１の半
導体レーザでは、ほぼ完全な電流狭窄で１μｍ程度の幅
の狭い幅の活性層に電流注入を行えるため、従来の窒化
ガリウム系半導体レーザに比べてレーザの発振閾値は数
分の１に大きく減少する。
体レーザの電流狭窄構造では、幅４μｍのリッジに沿っ
て電流狭窄されるが活性層付近でさらに２μｍ程度電流
が広がってしまう。これに対し、本発明の実施例１の半
導体レーザでは、ほぼ完全な電流狭窄で１μｍ程度の幅
の狭い幅の活性層に電流注入を行えるため、従来の窒化
ガリウム系半導体レーザに比べてレーザの発振閾値は数
分の１に大きく減少する。
【００３０】また前述の通り、（０００１）面を表面と
する六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮ又はＡｌＧａＮを選択成長により形成する場合、Ｇ
ａＮ、ＩｎＧａＮ又はＡｌＧａＮは六方晶窒化ガリウム
系半導体層の［１−１２０］方向では［０００１］方向
と同程度の成長速度を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の頂上の幅は、電流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜３
５の開口部３６の幅：１μｍ）に比べて選択成長する結
晶の層厚の２倍程度、すなわち１．６μｍ程度大きくな
る。これに加えてｐ型ＧａＮコンタクト層４１はリッジ
形状になっており、リッジ側壁にもコンタクトが形成さ
れているため、ｐ電極４４と導通する総コンタクト面積
は４μｍ程度になる。
する六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ、ＩｎＧ
ａＮ又はＡｌＧａＮを選択成長により形成する場合、Ｇ
ａＮ、ＩｎＧａＮ又はＡｌＧａＮは六方晶窒化ガリウム
系半導体層の［１−１２０］方向では［０００１］方向
と同程度の成長速度を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の頂上の幅は、電流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜３
５の開口部３６の幅：１μｍ）に比べて選択成長する結
晶の層厚の２倍程度、すなわち１．６μｍ程度大きくな
る。これに加えてｐ型ＧａＮコンタクト層４１はリッジ
形状になっており、リッジ側壁にもコンタクトが形成さ
れているため、ｐ電極４４と導通する総コンタクト面積
は４μｍ程度になる。
【００３１】図１３に示した従来の窒化ガリウム系半導
体レーザでは、ｐ型コンタクトの幅は４μｍのリッジ上
部の幅に等しく、この幅とｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層４０とｐ型ＧａＮコンタクト層４１の電流が流れ
る幅はほぼ等しくなる。これに対して実施例１ではｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４０とｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の電流が流れる幅は３μｍ程度になる。従っ
て、実施例１の窒化ガリウム系半導体レーザでは、従来
の窒化ガリウム系半導体レーザと比較してｐ型コンタク
ト抵抗、及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ
型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵抗は同程度にな
る。
体レーザでは、ｐ型コンタクトの幅は４μｍのリッジ上
部の幅に等しく、この幅とｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層４０とｐ型ＧａＮコンタクト層４１の電流が流れ
る幅はほぼ等しくなる。これに対して実施例１ではｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層４０とｐ型ＧａＮコンタ
クト層４１の電流が流れる幅は３μｍ程度になる。従っ
て、実施例１の窒化ガリウム系半導体レーザでは、従来
の窒化ガリウム系半導体レーザと比較してｐ型コンタク
ト抵抗、及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ
型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵抗は同程度にな
る。
【００３２】このように、本発明の構造では従来と同程
度の素子抵抗を維持しながら発振閾値を減少することが
可能となり、動作電圧を従来よりも低減することができ
る。
度の素子抵抗を維持しながら発振閾値を減少することが
可能となり、動作電圧を従来よりも低減することができ
る。
【００３３】また本実施例１では、光導波路を半導体結
晶の［１−１００］方向に形成しているため、窒化ガリ
ウム系半導体の（１−１００）へき開面を用いて共振器
鏡面を形成することができ、さらに電流狭窄構造形成の
ためのドライエッチングが不要であるため製造工程を簡
単にできる。
晶の［１−１００］方向に形成しているため、窒化ガリ
ウム系半導体の（１−１００）へき開面を用いて共振器
鏡面を形成することができ、さらに電流狭窄構造形成の
ためのドライエッチングが不要であるため製造工程を簡
単にできる。
【００３４】《実施例２》図２は、本発明を窒化ガリウ
ム系レーザに適用した実施例２の概略断面図である。図
２に示された実施例２の窒化ガリウム系半導体レーザ
は、実施例１の半導体レーザと比較して絶縁体マスク上
に多結晶ＡｌＧａＮ４５が形成されている点が異なって
いる。
ム系レーザに適用した実施例２の概略断面図である。図
２に示された実施例２の窒化ガリウム系半導体レーザ
は、実施例１の半導体レーザと比較して絶縁体マスク上
に多結晶ＡｌＧａＮ４５が形成されている点が異なって
いる。
【００３５】図２に示された、本実施例２では窒化ガリ
ウム系レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。図２に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサ
ファイア基板３１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層３２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層３３、厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１
−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部３６を
持った厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2
マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３５を用いて選択的に形成
された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層３８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
３９、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層４０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４
１からなる積層構造が形成されている。選択成長により
形成した層は、側面が［１−１２２］面となっている。
ウム系レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面と
する六方晶である。図２に於いて、本発明の窒化ガリウ
ム系半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサ
ファイア基板３１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層３２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層３３、厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層３４、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１
−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部３６を
持った厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2
マスク３５、ＳｉＯ2 マスク３５を用いて選択的に形成
された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３７、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層３８、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
３９、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層４０、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層４
１からなる積層構造が形成されている。選択成長により
形成した層は、側面が［１−１２２］面となっている。
【００３６】また素子電極はＮｉ／Ａｕの２層金属から
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。ｎ電極４３はサファイア基板３
１が絶縁体のためエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
なるｐ電極４４、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
４３で形成されている。ｎ電極４３はサファイア基板３
１が絶縁体のためエッチングによって段差４２を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
【００３７】ＡｌＧａＮ選択成長時には、選択成長マス
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ４５の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０に比べて数分の１程度に小さく、ＳｉＯ2 膜３５
により電流狭窄及び光導波を行うことは実施例１と同様
であり、多結晶ＡｌＧａＮ４５があっても電流狭窄及び
光導波の効果は変わらない。
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ４５の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層４０に比べて数分の１程度に小さく、ＳｉＯ2 膜３５
により電流狭窄及び光導波を行うことは実施例１と同様
であり、多結晶ＡｌＧａＮ４５があっても電流狭窄及び
光導波の効果は変わらない。
【００３８】また低抵抗化に関しても実施例１と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果もある。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果もある。
【００３９】さらに、電流狭窄構造形成のためのドライ
エッチングが不要であるため製造工程を簡単にできるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成できることも実施例１と同様
である。
エッチングが不要であるため製造工程を簡単にできるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成できることも実施例１と同様
である。
【００４０】《実施例３》図３は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例３の概略断面図であ
る。図３に示された実施例３の窒化ガリウム系半導体レ
ーザは、実施例１の半導体レーザと比較して、選択成長
のためのＳｉＯ2 マスクの形状と、選択的に結晶成長す
る領域が異なっている。
ム系半導体レーザに適用した実施例３の概略断面図であ
る。図３に示された実施例３の窒化ガリウム系半導体レ
ーザは、実施例１の半導体レーザと比較して、選択成長
のためのＳｉＯ2 マスクの形状と、選択的に結晶成長す
る領域が異なっている。
【００４１】図３に示された、本実施例３では、窒化ガ
リウム系半導体レーザの半導体層は（０００１）面を表
面とする六方晶窒化ガリウム系半導体を用いている。図
３に於いて、本発明の窒化ガリウム系半導体レーザは、
（１１−２０）面を表面とするサファイア基板３１上
に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２、厚さ
０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、
厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１−１００＞方向の
ストライプ状に形成された、幅１μｍの空隙４７を挟ん
で１対の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク４６、ＳｉＯ2 マスク４６を用い
て選択的に形成された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光
ガイド層４８、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストロ
ーム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多
重量子井戸構造活性層４９、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層５０、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層５１、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層５２、ｐ型ＧａＮコンタクト層５２上に形成
され空隙４７と中心が一致する幅１５μｍの開口部を持
ったＳｉＯ2 マスク５５からなる積層構造が形成されて
いる。選択成長により形成した層は、側面が［１−１２
２］面となっている。
リウム系半導体レーザの半導体層は（０００１）面を表
面とする六方晶窒化ガリウム系半導体を用いている。図
３に於いて、本発明の窒化ガリウム系半導体レーザは、
（１１−２０）面を表面とするサファイア基板３１上
に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２、厚さ
０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３３、
厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層３４、ｎ型Ｇ
ａＮ光ガイド層３４上に形成され＜１−１００＞方向の
ストライプ状に形成された、幅１μｍの空隙４７を挟ん
で１対の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストロー
ム）のＳｉＯ2 マスク４６、ＳｉＯ2 マスク４６を用い
て選択的に形成された厚さ０．０５μｍのｎ型ＧａＮ光
ガイド層４８、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストロ
ーム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多
重量子井戸構造活性層４９、厚さ０．１μｍのｐ型Ｇａ
Ｎ光ガイド層５０、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層５１、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層５２、ｐ型ＧａＮコンタクト層５２上に形成
され空隙４７と中心が一致する幅１５μｍの開口部を持
ったＳｉＯ2 マスク５５からなる積層構造が形成されて
いる。選択成長により形成した層は、側面が［１−１２
２］面となっている。
【００４２】また素子電極はＮｉ／Ａｕの２層金属から
なるｐ電極５６、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
５４で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極５４はエッチングによって段差５３を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
なるｐ電極５６、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極
５４で形成されている。サファイア基板３１が絶縁体の
ため、ｎ電極５４はエッチングによって段差５３を形成
し、ｎ型コンタクト層３２を露出した後に形成してい
る。
【００４３】次に図３に示された本発明の実施例３の窒
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
【００４４】図３の半導体レーザの半導体結晶部分の製
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は実施例１と同様である。
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は実施例１と同様である。
【００４５】本実施例３では、幅１５μｍ、間隔１μｍ
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク４６を用いている。このようなＳｉＯ2 マスク
を用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層とｐ型
ＧａＮコンタクト層が横方向に広がって形成されること
は実施例１と同様であるが、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４
表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とない領域の面積比
（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆されていない面積：
以下、「被覆率」と呼ぶ）を、数十分の１程度以下に小
さくできる。この結果、選択的に形成する半導体層の層
厚方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ
同じにすることができ、選択成長の際の成膜レートを制
御しやすくできる。
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク４６を用いている。このようなＳｉＯ2 マスク
を用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層とｐ型
ＧａＮコンタクト層が横方向に広がって形成されること
は実施例１と同様であるが、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４
表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とない領域の面積比
（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆されていない面積：
以下、「被覆率」と呼ぶ）を、数十分の１程度以下に小
さくできる。この結果、選択的に形成する半導体層の層
厚方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ
同じにすることができ、選択成長の際の成膜レートを制
御しやすくできる。
【００４６】実施例３のように１対のマスクにより選択
成長を行う場合、所望の素子形成領域以外にも半導体層
が成長することになるが、図３に示したように、所望の
素子形成領域以外の成長部分については、ＳｉＯ2 膜５
５を電流ブロックとして用いることで、電流がＳｉＯ2
空隙４７のみに流れるようになる。したがって、実施例
３の製造方法による構造でも実施例１と同様に低抵抗
化、電流狭窄、横モード制御などが実現できる。
成長を行う場合、所望の素子形成領域以外にも半導体層
が成長することになるが、図３に示したように、所望の
素子形成領域以外の成長部分については、ＳｉＯ2 膜５
５を電流ブロックとして用いることで、電流がＳｉＯ2
空隙４７のみに流れるようになる。したがって、実施例
３の製造方法による構造でも実施例１と同様に低抵抗
化、電流狭窄、横モード制御などが実現できる。
【００４７】また、電流狭窄構造形成のドライエッチン
グが不要であるため製造工程が簡単になる。さらに光導
波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成するた
め、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することができる。
グが不要であるため製造工程が簡単になる。さらに光導
波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成するた
め、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することができる。
【００４８】《実施例４》図４は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例４の概略断面図であ
る。図４に示された本実施例４の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は、全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。本実施例４と実施例３の違いは、実施例
３における （１１−２０）面を表面とするサファイア
基板３１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２が
ｎ型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極５４はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。
ム系半導体レーザに適用した実施例４の概略断面図であ
る。図４に示された本実施例４の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は、全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。本実施例４と実施例３の違いは、実施例
３における （１１−２０）面を表面とするサファイア
基板３１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層３２が
ｎ型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極５４はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。
【００４９】なお、図４の半導体レーザの半導体結晶部
分の製造方法は、ｎ型基板９２上に直接選択的に結晶を
形成すること以外は実施例３と同様である。
分の製造方法は、ｎ型基板９２上に直接選択的に結晶を
形成すること以外は実施例３と同様である。
【００５０】本発明の実施例４の窒化ガリウム系半導体
レーザでは、ｎ電極形成の為のドライエッチングが不要
であり、実施例３に比較して更に製造工程が簡略化され
る。また、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向
に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へ
き開面を用いて共振器鏡面を形成することが出来ること
は実施例１〜３と同様であるが、基板自体がＧａＮであ
るため、サファイア基板がある場合に比べて劈開面形成
ははるかに容易になる。低抵抗化、電流狭窄、横モード
制御などに対する効果は実施例３と同様である。
レーザでは、ｎ電極形成の為のドライエッチングが不要
であり、実施例３に比較して更に製造工程が簡略化され
る。また、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向
に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へ
き開面を用いて共振器鏡面を形成することが出来ること
は実施例１〜３と同様であるが、基板自体がＧａＮであ
るため、サファイア基板がある場合に比べて劈開面形成
ははるかに容易になる。低抵抗化、電流狭窄、横モード
制御などに対する効果は実施例３と同様である。
【００５１】《実施例５》図５は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例５の概略断面図であ
る。図５に示された、本実施例５の窒化ガリウム系レー
ザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする六方晶
である。
ム系半導体レーザに適用した実施例５の概略断面図であ
る。図５に示された、本実施例５の窒化ガリウム系レー
ザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする六方晶
である。
【００５２】図５に於いて、本発明の窒化ガリウム系半
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
６２、該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜
１−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部６４
を持った厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク６３、ＳｉＯ2 マスク６３を用いて選択的に形
成された厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６
６、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）の
Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井
戸構造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト
層７０を形成している。選択成長により形成した層は、
側面が［１−１２２］面となっている。Ｎｉ／Ａｕの２
層金属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属から
なるｎ電極７２が形成されている。ＳｉＯ2 マスク６３
を除去してｎ型コンタクト層６２を露出した後にｎ電極
７２を形成している。
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
６２、該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜
１−１００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部６４
を持った厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク６３、ＳｉＯ2 マスク６３を用いて選択的に形
成された厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６
６、厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）の
Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井
戸構造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト
層７０を形成している。選択成長により形成した層は、
側面が［１−１２２］面となっている。Ｎｉ／Ａｕの２
層金属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属から
なるｎ電極７２が形成されている。ＳｉＯ2 マスク６３
を除去してｎ型コンタクト層６２を露出した後にｎ電極
７２を形成している。
【００５３】次に図５に示された本発明の実施例５の窒
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
化ガリウム系半導体レーザの製造方法について説明す
る。
【００５４】初めに、有機金属化学気相成長法により、
平坦なサファイア基板６１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層６２を形成した後に、結晶の［１−１００］方向に、
幅１μｍのストライプ状の開口部６４を持つＳｉＯ2 マ
スク６３を形成し、しかる後に、有機金属化学気相成長
法により、前記ＳｉＯ2 マスク６３の開口部６４にのみ
選択的にｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層６６、多重量子井戸構造活性層６７、
ｐ型ＧａＮ光ガイド層６８、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６９、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０からなる積
層構造を形成する。
平坦なサファイア基板６１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト
層６２を形成した後に、結晶の［１−１００］方向に、
幅１μｍのストライプ状の開口部６４を持つＳｉＯ2 マ
スク６３を形成し、しかる後に、有機金属化学気相成長
法により、前記ＳｉＯ2 マスク６３の開口部６４にのみ
選択的にｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５、ｎ型
ＧａＮ光ガイド層６６、多重量子井戸構造活性層６７、
ｐ型ＧａＮ光ガイド層６８、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６９、ｐ型ＧａＮコンタクト層７０からなる積
層構造を形成する。
【００５５】図５に示された実施例５の窒化ガリウム系
半導体レーザは、活性層、ｐ型層に加えてｎ型クラッド
層も選択的に形成している。電流狭窄は実施例１〜４と
同様にＳｉＯ2 膜６３により行うが、活性層６７におい
て電流が流れる幅がＳｉＯ2膜６３の開口部６４の幅よ
り１μｍ程度大きくなり、実施例１〜４よりは電流狭窄
効果は小さくなるが、図１３に示すような従来の半導体
レーザ構造よりも電流狭窄効果は大きい。
半導体レーザは、活性層、ｐ型層に加えてｎ型クラッド
層も選択的に形成している。電流狭窄は実施例１〜４と
同様にＳｉＯ2 膜６３により行うが、活性層６７におい
て電流が流れる幅がＳｉＯ2膜６３の開口部６４の幅よ
り１μｍ程度大きくなり、実施例１〜４よりは電流狭窄
効果は小さくなるが、図１３に示すような従来の半導体
レーザ構造よりも電流狭窄効果は大きい。
【００５６】また、活性層横方向の光閉込に関しては、
活性層６７がベンドした形状になっているため、活性層
６７の平坦部分に光が閉じ込められる。
活性層６７がベンドした形状になっているため、活性層
６７の平坦部分に光が閉じ込められる。
【００５７】以上のように、従来より効果的な電流狭窄
で１μｍ程度の幅の狭い活性層に電流注入を行えるた
め、活性層への電流狭窄幅６μｍ程度の従来実施例に比
べてレーザの発振閾値は大きく減少する。
で１μｍ程度の幅の狭い活性層に電流注入を行えるた
め、活性層への電流狭窄幅６μｍ程度の従来実施例に比
べてレーザの発振閾値は大きく減少する。
【００５８】更に、実施例１〜４と同様にｐ型層が横方
向に広がってリッジ状に形成されるため、ｐコンタクト
面積は５μｍ程度、ｐ型層の幅は３μｍ程度と従来の半
導体レーザ構造と同程度になる。従って、従来と同程度
の素子抵抗を維持しつつ、発振閾値を減少させることが
でき、動作電圧の低減が可能となる。
向に広がってリッジ状に形成されるため、ｐコンタクト
面積は５μｍ程度、ｐ型層の幅は３μｍ程度と従来の半
導体レーザ構造と同程度になる。従って、従来と同程度
の素子抵抗を維持しつつ、発振閾値を減少させることが
でき、動作電圧の低減が可能となる。
【００５９】さらに、本発明の実施例４においても、窒
化ガリウム系半導体レーザの電流狭窄構造形成のための
ドライエッチングが不要であるため製造工程を簡単にで
きる。また、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）面
はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体レーザの
共振器鏡面をへき開によって形成することができる。
化ガリウム系半導体レーザの電流狭窄構造形成のための
ドライエッチングが不要であるため製造工程を簡単にで
きる。また、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）面
はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体レーザの
共振器鏡面をへき開によって形成することができる。
【００６０】《実施例６》図６は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例６の概略断面図であ
る。図６に示された、実施例６の窒化ガリウム系レーザ
の半導体層は全て（０００１）面を表面とする六方晶で
ある。
ム系半導体レーザに適用した実施例６の概略断面図であ
る。図６に示された、実施例６の窒化ガリウム系レーザ
の半導体層は全て（０００１）面を表面とする六方晶で
ある。
【００６１】図６に於いて、本発明の窒化ガリウム系レ
ーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２、
該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜１−１
００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部６４を持っ
た厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マス
ク６３、該ＳｉＯ2 マスク６３を用いて選択的に形成さ
れた厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６６、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７
０を形成している。選択成長により形成した層は、側面
が［１−１２２］面となっている。Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極７２が形成されている。ｎ型コンタクト層６２を
露出した後にｎ電極７２を形成している。ｎ型Ａｌ0.07
Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層６９の形成時には、形成方法によってはＡｌ
とＳｉＯ2 の吸着が強いので、ＳｉＯ2 マスク６３上に
それぞれ多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成長する。実施
例６と実施例５との相違点は、多結晶ＡｌＧａＮ７３，
７４の有無である。また実施例６の半導体結晶部分の製
造方法は実施例５と同様である。
ーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２、
該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜１−１
００＞方向の幅１μｍのストライプ状開口部６４を持っ
た厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マス
ク６３、該ＳｉＯ2 マスク６３を用いて選択的に形成さ
れた厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層６５、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層６６、
厚さ２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ
量子井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構
造活性層６７、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層
６８、厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層６９、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層７
０を形成している。選択成長により形成した層は、側面
が［１−１２２］面となっている。Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極７１、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極７２が形成されている。ｎ型コンタクト層６２を
露出した後にｎ電極７２を形成している。ｎ型Ａｌ0.07
Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層６９の形成時には、形成方法によってはＡｌ
とＳｉＯ2 の吸着が強いので、ＳｉＯ2 マスク６３上に
それぞれ多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成長する。実施
例６と実施例５との相違点は、多結晶ＡｌＧａＮ７３，
７４の有無である。また実施例６の半導体結晶部分の製
造方法は実施例５と同様である。
【００６２】図６に示された本発明の実施例６の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、実施例５の半導体レーザに比
較して、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があることのみが
異なる。ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６９の形成時には、形
成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着が強いので、Ｓ
ｉＯ2 マスク６３上に多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成
長する。
リウム系半導体レーザは、実施例５の半導体レーザに比
較して、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があることのみが
異なる。ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６５及びｐ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６９の形成時には、形
成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着が強いので、Ｓ
ｉＯ2 マスク６３上に多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４が成
長する。
【００６３】ＡｌＧａＮ選択成長時には、選択成長マス
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ７３，７４の層厚はｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６
９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜６３によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは実施例５と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があっても電流狭窄及
び光導波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても実施
例５と同様の効果がある。
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ７３，７４の層厚はｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎク
ラッド層６５及びｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層６
９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜６３によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは実施例５と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ７３，７４があっても電流狭窄及
び光導波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても実施
例５と同様の効果がある。
【００６４】また低抵抗化に関しても実施例１と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
【００６５】さらに、電流狭窄構造形成のためのドライ
エッチングが不要であるため製造工程が簡単であるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは実施
例５と同様である。
エッチングが不要であるため製造工程が簡単であるこ
と、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
され、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面
を用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは実施
例５と同様である。
【００６６】《実施例７》図７は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例７の概略断面図であ
る。図７に示された、実施例７の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする六
方晶である。図７に示された本発明の実施例７の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、実施例５の半導体レーザに比
較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、選択的に結晶を形成
する領域が異なる。
ム系半導体レーザに適用した実施例７の概略断面図であ
る。図７に示された、実施例７の窒化ガリウム系半導体
レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする六
方晶である。図７に示された本発明の実施例７の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、実施例５の半導体レーザに比
較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、選択的に結晶を形成
する領域が異なる。
【００６７】図７に於いて、本発明の窒化ガリウム系半
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
６２、該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜
１−１００＞方向のストライプ状に形成された、幅１μ
ｍの空隙８１を挟んで１対の幅１５μｍ、厚さ２０００
Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マスク８０、該Ｓｉ
Ｏ2 マスク８０を用いて選択的に形成された厚さ０．４
μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、厚さ
０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層８３、厚さ２５Ａ
（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層
と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95
Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性層８
４、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層８５、厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、
厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層８７、該ｐ型
ＧａＮコンタクト層８７上に形成され、かつ空隙８１と
中心が一致する幅１５μｍの開口部を持ったＳｉＯ2 マ
スク８８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極８９、
Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極９１が形成されて
いる。サファイア基板６１は絶縁体なので、エッチング
によって段差９０を形成し、ｎ型コンタクト層６２を露
出した後にｎ電極９１を形成している。
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板６１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
６２、該ｎ型ＧａＮコンタクト層６２上に形成され、＜
１−１００＞方向のストライプ状に形成された、幅１μ
ｍの空隙８１を挟んで１対の幅１５μｍ、厚さ２０００
Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マスク８０、該Ｓｉ
Ｏ2 マスク８０を用いて選択的に形成された厚さ０．４
μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、厚さ
０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層８３、厚さ２５Ａ
（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層
と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇａ0.95
Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性層８
４、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層８５、厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、
厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層８７、該ｐ型
ＧａＮコンタクト層８７上に形成され、かつ空隙８１と
中心が一致する幅１５μｍの開口部を持ったＳｉＯ2 マ
スク８８、Ｎｉ／Ａｕの２層金属からなるｐ電極８９、
Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなるｎ電極９１が形成されて
いる。サファイア基板６１は絶縁体なので、エッチング
によって段差９０を形成し、ｎ型コンタクト層６２を露
出した後にｎ電極９１を形成している。
【００６８】図７の半導体レーザの半導体結晶部分の製
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は以外は実施例５と同様である。
造方法は、選択的に形成する半導体層の成長領域が異な
る以外は以外は実施例５と同様である。
【００６９】本実施例７では、幅１５μｍ、間隔１μｍ
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク８０を用いる。このようなＳｉＯ2 マスクを用
いても、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、ｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層８７等が横方向に広がって形成されることは実施
例５と同様であるが、ｎ型ＧａＮ層６２表面でＳｉＯ2
マスクのある領域とない領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆
された面積／被覆されていない面積：以下、被覆率と呼
ぶ）を、数十分の１程度以下に小さくできる。この結
果、選択的に形成する半導体層の層厚方向の成膜レート
をＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ同じにすることがで
き、成膜レートを制御しやすくなる。
の１対の厚さ２０００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ
2 マスク８０を用いる。このようなＳｉＯ2 マスクを用
いても、ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８２、ｐ型
Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層８６、ｐ型ＧａＮコンタ
クト層８７等が横方向に広がって形成されることは実施
例５と同様であるが、ｎ型ＧａＮ層６２表面でＳｉＯ2
マスクのある領域とない領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆
された面積／被覆されていない面積：以下、被覆率と呼
ぶ）を、数十分の１程度以下に小さくできる。この結
果、選択的に形成する半導体層の層厚方向の成膜レート
をＳｉＯ2 マスクのない場合とほぼ同じにすることがで
き、成膜レートを制御しやすくなる。
【００７０】低抵抗化、電流狭窄、横モード制御などに
対する効果は実施例５と同様である。また、電流狭窄構
造形成のためのドライエッチングが不要であるため製造
工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶の［１−
１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１
−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成すること
が出来ることも実施例５と同様である。
対する効果は実施例５と同様である。また、電流狭窄構
造形成のためのドライエッチングが不要であるため製造
工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶の［１−
１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１
−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成すること
が出来ることも実施例５と同様である。
【００７１】《実施例８》図８は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例８の概略断面図であ
る。図８に示された、本実施例８の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
ム系半導体レーザに適用した実施例８の概略断面図であ
る。図８に示された、本実施例８の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
【００７２】本実施例８と実施例７の違いは、実施例７
における（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２がｎ型
ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結果、
ｎ電極９３はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成される。
図８の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法は、ｎ
型基板９２上に直接選択的に結晶を形成すること以外は
実施例７と同様である。
における（１１−２０）面を表面とするサファイア基板
６１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層６２がｎ型
ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結果、
ｎ電極９３はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成される。
図８の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法は、ｎ
型基板９２上に直接選択的に結晶を形成すること以外は
実施例７と同様である。
【００７３】この結果、ｎ電極形成の為のドライエッチ
ングが不要であり、実施例７に比較して更に製造工程が
簡略化される。また、光導波路が半導体結晶の［１−１
００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−
１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成することが
出来ることは実施例５〜７と同様であるが、基板自体が
ＧａＮであるため、サファイア基板がある場合に比べて
劈開面形成ははるかに容易になる。低抵抗化、電流狭
窄、横モード制御などに対する効果は実施例７と同様で
ある。
ングが不要であり、実施例７に比較して更に製造工程が
簡略化される。また、光導波路が半導体結晶の［１−１
００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の（１−
１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成することが
出来ることは実施例５〜７と同様であるが、基板自体が
ＧａＮであるため、サファイア基板がある場合に比べて
劈開面形成ははるかに容易になる。低抵抗化、電流狭
窄、横モード制御などに対する効果は実施例７と同様で
ある。
【００７４】《実施例９》図９は、本発明を窒化ガリウ
ム系半導体レーザに適用した実施例９の概略断面図であ
る。図９に示された、本実施例９の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
ム系半導体レーザに適用した実施例９の概略断面図であ
る。図９に示された、本実施例９の窒化ガリウム系半導
体レーザの半導体層は全て（０００１）面を表面とする
六方晶である。
【００７５】図９に於いて、本発明の窒化ガリウム系半
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７を用いて選択的に形成された厚さ０．４
μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚さ０．
２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａｕの２
層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属から
なるｎ電極１２が形成されている。サファイア基板１は
絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形成し、
ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を形成し
ている。
導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファイ
ア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2 マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７を用いて選択的に形成された厚さ０．４
μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚さ０．
２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａｕの２
層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金属から
なるｎ電極１２が形成されている。サファイア基板１は
絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形成し、
ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を形成し
ている。
【００７６】図９に示された本発明の実施例９の窒化ガ
リウム系半導体レーザの半導体結晶部分の製造工程に於
いては、まず、有機金属化学気相成長法により、平坦な
サファイア基板１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３、ｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層４、多重量子井戸構造活性層５、ｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層６を前記順序で形成した後に、結晶の［１−１０
０］方向に、幅４μｍのストライプ状の開口部８を持つ
ＳｉＯ2 マスク７を形成し、しかる後に、有機金属化学
気相成長法により、前記ＳｉＯ2 マスク７の開口部にの
み選択的にｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、ｐ型
ＧａＮコンタクト層１０を形成する。
リウム系半導体レーザの半導体結晶部分の製造工程に於
いては、まず、有機金属化学気相成長法により、平坦な
サファイア基板１上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層２、ｎ
型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層３、ｎ型ＧａＮ光ガイ
ド層４、多重量子井戸構造活性層５、ｐ型ＧａＮ光ガイ
ド層６を前記順序で形成した後に、結晶の［１−１０
０］方向に、幅４μｍのストライプ状の開口部８を持つ
ＳｉＯ2 マスク７を形成し、しかる後に、有機金属化学
気相成長法により、前記ＳｉＯ2 マスク７の開口部にの
み選択的にｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、ｐ型
ＧａＮコンタクト層１０を形成する。
【００７７】図１３に示した従来の半導体レーザでは、
エッチングによってメサを形成して電流狭窄を行ってい
るため、活性層とメサ底面の間の層厚の制御が難しく、
０．３＋／−０．１μｍ程度になってしまう。これに対
して図９に示された本発明の実施例９の窒化ガリウム系
半導体レーザでは、結晶成長とＳｉＯ2 膜形成によって
電流狭窄構造を作るため、活性層５からＳｉＯ2 膜７ま
での層厚を０．１＋／−０．０１μｍ程度に制御性よく
薄くすることができる。従って、本実施例では従来の半
導体レーザ構造よりも電流広がりの小さい電流狭窄構造
を制御性よく形成することができる。また、ＳｉＯ2 膜
７はＧａＮ系材料よりも屈折率が小さいため、活性層５
から放射されるレーザ光に対して図９の水平方向に実効
的な屈折率差が生じ、レーザ光の放射パターンが基本モ
ードの楕円形に整形される。
エッチングによってメサを形成して電流狭窄を行ってい
るため、活性層とメサ底面の間の層厚の制御が難しく、
０．３＋／−０．１μｍ程度になってしまう。これに対
して図９に示された本発明の実施例９の窒化ガリウム系
半導体レーザでは、結晶成長とＳｉＯ2 膜形成によって
電流狭窄構造を作るため、活性層５からＳｉＯ2 膜７ま
での層厚を０．１＋／−０．０１μｍ程度に制御性よく
薄くすることができる。従って、本実施例では従来の半
導体レーザ構造よりも電流広がりの小さい電流狭窄構造
を制御性よく形成することができる。また、ＳｉＯ2 膜
７はＧａＮ系材料よりも屈折率が小さいため、活性層５
から放射されるレーザ光に対して図９の水平方向に実効
的な屈折率差が生じ、レーザ光の放射パターンが基本モ
ードの楕円形に整形される。
【００７８】更に、前述の通り、（０００１）面を表面
とする六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮを選択成長により形成する場合、ＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮは前記六方晶窒化ガリウム系半導体層の［１−
１２０］方向には［０００１］方向と同程度の成長速度
を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０の幅は電
流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜７の開口部８の幅：４μｍ）に
比べて１．２μｍ程度大きくなる。これに加えてｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０はリッジ形状になっており、リッ
ジ側壁もコンタクトが形成されているため、ｐ電極１３
と導通するコンタクト面積は電流狭窄幅に比べて２倍程
度にもなる。また、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０の電流が流れる幅は面
積は電流狭窄幅に比べて１．５倍程度になる。これに比
較して従来の半導体レーザでは、電流狭窄幅はリッジ幅
に等しく、これとｐ電極１３と導通するコンタクト面
積、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０の電流が流れる幅はほぼ等しくなる。
従って、本発明の半導体レーザでは従来構造に比較して
ｐ型コンタクト抵抗は１／２、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵
抗は１／１．５になり、大きく低抵抗化できる。特にＧ
ａＮ系材料ではｐコンタクト抵抗及びｐ型バルク抵抗が
高く、本発明の実施によるデバイス抵抗低減効果は大き
い。
とする六方晶窒化ガリウム系半導体層上にＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮを選択成長により形成する場合、ＧａＮ及びＡ
ｌＧａＮは前記六方晶窒化ガリウム系半導体層の［１−
１２０］方向には［０００１］方向と同程度の成長速度
を持つ。従って、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０の幅は電
流狭窄幅（＝ＳｉＯ2 膜７の開口部８の幅：４μｍ）に
比べて１．２μｍ程度大きくなる。これに加えてｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層１０はリッジ形状になっており、リッ
ジ側壁もコンタクトが形成されているため、ｐ電極１３
と導通するコンタクト面積は電流狭窄幅に比べて２倍程
度にもなる。また、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層
９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０の電流が流れる幅は面
積は電流狭窄幅に比べて１．５倍程度になる。これに比
較して従来の半導体レーザでは、電流狭窄幅はリッジ幅
に等しく、これとｐ電極１３と導通するコンタクト面
積、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９とｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０の電流が流れる幅はほぼ等しくなる。
従って、本発明の半導体レーザでは従来構造に比較して
ｐ型コンタクト抵抗は１／２、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎ
クラッド層９とｐ型ＧａＮコンタクト層１０のバルク抵
抗は１／１．５になり、大きく低抵抗化できる。特にＧ
ａＮ系材料ではｐコンタクト抵抗及びｐ型バルク抵抗が
高く、本発明の実施によるデバイス抵抗低減効果は大き
い。
【００７９】さらに、本発明の実施例９の窒化ガリウム
系半導体レーザは、電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程が簡単である。ま
た、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
されることになるが、窒化ガリウム系半導体の（１−１
００）面はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体
レーザの共振器鏡面をへき開によって形成することが出
来るという利点もある。
系半導体レーザは、電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程が簡単である。ま
た、光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成
されることになるが、窒化ガリウム系半導体の（１−１
００）面はへき開面であるため、窒化ガリウム系半導体
レーザの共振器鏡面をへき開によって形成することが出
来るという利点もある。
【００８０】《実施例１０》図１０は、本発明を窒化ガ
リウム系半導体レーザに適用した実施例１０の概略断面
図である。図１０に示された、本実施例１０の窒化ガリ
ウム系半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を
表面とする六方晶である。
リウム系半導体レーザに適用した実施例１０の概略断面
図である。図１０に示された、本実施例１０の窒化ガリ
ウム系半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を
表面とする六方晶である。
【００８１】図１０に示された本発明の実施例１０の窒
化ガリウム系半導体レーザは、実施例９の半導体レーザ
に比較して、多結晶ＡｌＧａＮ１４があることのみが異
なっている。
化ガリウム系半導体レーザは、実施例９の半導体レーザ
に比較して、多結晶ＡｌＧａＮ１４があることのみが異
なっている。
【００８２】図１０に於いて、本発明の窒化ガリウム系
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７の開口部のみに選択的に形成された厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚
さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａ
ｕの２層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金
属からなるｎ電極１２が形成されている。サファイア基
板１は絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形
成し、ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を
形成している。ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９の
形成時には、形成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着
が強いので、ＳｉＯ2 マスク７上に多結晶ＡｌＧａＮ１
４が形成される。
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に形成され、＜１−１００＞方
向の幅４μｍのストライプ状開口部８を持った厚さ２０
００Ａ（オングストローム）のＳｉＯ2マスク７、該Ｓ
ｉＯ2 マスク７の開口部のみに選択的に形成された厚さ
０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９、厚
さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコンタクト層１０、Ｎｉ／Ａ
ｕの２層金属からなるｐ電極１３、Ｔｉ／Ａｌの２層金
属からなるｎ電極１２が形成されている。サファイア基
板１は絶縁体なので、エッチングによって段差１１を形
成し、ｎ型コンタクト層２を露出した後にｎ電極１２を
形成している。ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層９の
形成時には、形成方法によってはＡｌとＳｉＯ2 の吸着
が強いので、ＳｉＯ2 マスク７上に多結晶ＡｌＧａＮ１
４が形成される。
【００８３】ＡｌＧａＮ選択成長時には、選択成長マス
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ１４の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜７によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは実施例９と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ１４があっても電流狭窄及び光導
波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても実施例９と
同様の効果がある。
ク上に多結晶ＡｌＧａＮができやすくなるが、多結晶Ａ
ｌＧａＮ１４の層厚はｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層９に比べて数分の１程度に小さい。ＳｉＯ2 膜７によ
り電流狭窄及び光導波を行うことは実施例９と同様であ
り、多結晶ＡｌＧａＮ１４があっても電流狭窄及び光導
波の効果は変わらない。低抵抗化に関しても実施例９と
同様の効果がある。
【００８４】また低抵抗化に関しても実施例９と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
【００８５】また低抵抗化に関しても実施例９と同様の
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
効果が得られるが、多結晶ができると、表面が凹凸にな
るので、図のように電極を形成したときに接触面積が大
きく、はがれにくくなるというＡｌＧａＮ選択成長によ
る特有の効果も得られる。
【００８６】また、電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程が簡単であること、
光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成さ
れ、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは実施例
９と同様である。
ッチングが不要であるため製造工程が簡単であること、
光導波路が半導体結晶の［１−１００］方向に形成さ
れ、窒化ガリウム系半導体の（１−１００）へき開面を
用いて共振器鏡面を形成することが出来ることは実施例
９と同様である。
【００８７】《実施例１１》図１１は、本発明を窒化ガ
リウム系半導体レーザに適用した実施例１１の概略断面
図である。図１１に示された、本実施例１１の窒化ガリ
ウム系半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を
表面とする六方晶である。
リウム系半導体レーザに適用した実施例１１の概略断面
図である。図１１に示された、本実施例１１の窒化ガリ
ウム系半導体レーザの半導体層は全て（０００１）面を
表面とする六方晶である。
【００８８】図１１に於いて、本発明の窒化ガリウム系
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に＜１−１００＞方向のストラ
イプ状に形成された、幅４μｍの空隙１６を挟んで１対
の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストローム）の
ＳｉＯ2 マスク１５、該ＳｉＯ2 マスク１５を用いて選
択的に形成された厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層１７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１８、該ｐ型ＧａＮコンタクト層１８上に形
成され、かつ空隙１６と中心が一致する幅１８μｍの開
口部を持ったＳｉＯ2 マスク２１、Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極２２、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極２０が形成されている。サファイア基板１は絶縁
体なので、エッチングによって段差１９を形成し、ｎ型
コンタクト層２を露出した後にｎ電極２０を形成してい
る。図１１の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法
は、選択的に形成する半導体層の形状が異なる以外は実
施例９と同様である。
半導体レーザは、（１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１上に、厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層
２、厚さ０．４μｍのｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド
層３、厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ光ガイド層４、厚さ
２５Ａ（オングストローム）のＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ量子
井戸層と厚さ５０Ａ（オングストローム）のＩｎ0.05Ｇ
ａ0.95Ｎ障壁層からなる７周期の多重量子井戸構造活性
層５、厚さ０．１μｍのｐ型ＧａＮ光ガイド層６、該ｐ
型ＧａＮ光ガイド層６上に＜１−１００＞方向のストラ
イプ状に形成された、幅４μｍの空隙１６を挟んで１対
の幅１５μｍ、厚さ２０００Ａ（オングストローム）の
ＳｉＯ2 マスク１５、該ＳｉＯ2 マスク１５を用いて選
択的に形成された厚さ０．４μｍのｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層１７、厚さ０．２μｍのｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１８、該ｐ型ＧａＮコンタクト層１８上に形
成され、かつ空隙１６と中心が一致する幅１８μｍの開
口部を持ったＳｉＯ2 マスク２１、Ｎｉ／Ａｕの２層金
属からなるｐ電極２２、Ｔｉ／Ａｌの２層金属からなる
ｎ電極２０が形成されている。サファイア基板１は絶縁
体なので、エッチングによって段差１９を形成し、ｎ型
コンタクト層２を露出した後にｎ電極２０を形成してい
る。図１１の半導体レーザの半導体結晶部分の製造方法
は、選択的に形成する半導体層の形状が異なる以外は実
施例９と同様である。
【００８９】図１１に示された本発明の実施例１１の窒
化ガリウム系半導体レーザは、実施例９の半導体レーザ
に比較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、ｐ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎクラッド層とｐ型ＧａＮコンタクト層を選択的
に形成する領域が異なる。本実施例１１では、幅１５μ
ｍ、間隔４μｍの１対の厚さ２０００Ａ（オングストロ
ーム）のＳｉＯ2 マスク１５を用いる。このようなＳｉ
Ｏ2 マスクを用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８が横方向に広が
って形成されることは実施例９と同様であるが、ｎ型Ｇ
ａＮ光ガイド層４表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とな
い領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆され
ていない面積：以下、被覆率と呼ぶ）を、数十分の１程
度以下に小さくできる。この結果、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の
層厚方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほ
ぼ同じにすることができ、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の成膜レート
を制御しやすくなる。低抵抗化、電流狭窄、横モード制
御などに対する効果は実施例９と同様である。また、電
流狭窄構造形成のためのドライエッチングが不要である
ため製造工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶
の［１−１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導
体の（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成
することが出来ることは実施例９と同様である。
化ガリウム系半導体レーザは、実施例９の半導体レーザ
に比較して、ＳｉＯ2 マスクの形状と、ｐ型Ａｌ0.07Ｇ
ａ0.93Ｎクラッド層とｐ型ＧａＮコンタクト層を選択的
に形成する領域が異なる。本実施例１１では、幅１５μ
ｍ、間隔４μｍの１対の厚さ２０００Ａ（オングストロ
ーム）のＳｉＯ2 マスク１５を用いる。このようなＳｉ
Ｏ2 マスクを用いても、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッ
ド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８が横方向に広が
って形成されることは実施例９と同様であるが、ｎ型Ｇ
ａＮ光ガイド層４表面でＳｉＯ2 マスクのある領域とな
い領域の面積比（ＳｉＯ2 に被覆された面積／被覆され
ていない面積：以下、被覆率と呼ぶ）を、数十分の１程
度以下に小さくできる。この結果、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ
0.93Ｎクラッド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の
層厚方向の成膜レートをＳｉＯ2 マスクのない場合とほ
ぼ同じにすることができ、ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラ
ッド層１７とｐ型ＧａＮコンタクト層１８の成膜レート
を制御しやすくなる。低抵抗化、電流狭窄、横モード制
御などに対する効果は実施例９と同様である。また、電
流狭窄構造形成のためのドライエッチングが不要である
ため製造工程が簡単であること、光導波路が半導体結晶
の［１−１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導
体の（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成
することが出来ることは実施例９と同様である。
【００９０】《実施例１２》図１２は、本発明を窒化ガ
リウム系半導体レーザに適用した実施例１１の概略断面
図である。図１２に示された本実施例１２の窒化ガリウ
ム系半導体レーザの半導体層は、全て（０００１）面を
表面とする六方晶である。
リウム系半導体レーザに適用した実施例１１の概略断面
図である。図１２に示された本実施例１２の窒化ガリウ
ム系半導体レーザの半導体層は、全て（０００１）面を
表面とする六方晶である。
【００９１】本実施例１２と実施例１１の違いは、実施
例１１における （１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２が
ｎ型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。
例１１における （１１−２０）面を表面とするサファ
イア基板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層２が
ｎ型ＧａＮ基板９２に置き換わったことである。この結
果、ｎ電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面に形成され
る。
【００９２】図１２に示された本発明の実施例１２の窒
化ガリウム系半導体レーザでは、実施例１１との違い
は、実施例１１における （１１−２０）面を表面とす
るサファイア基板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタク
ト層２がｎ型ＧａＮ基板９２に置き換わったことであ
る。この結果、ｎ電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面
に形成される。この結果、ｎ電極形成の為のドライエッ
チングが不要であり、実施例１１に比較して更に製造工
程が簡略化される。また、光導波路が半導体結晶の［１
−１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の
（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成する
ことが出来ることは実施例９〜１１と同様であるが、基
板自体がＧａＮであるため、サファイア基板がある場合
に比べて劈開面形成ははるかに容易になる。低抵抗化、
電流狭窄、横モード制御などに対する効果は実施例１１
と同様である。
化ガリウム系半導体レーザでは、実施例１１との違い
は、実施例１１における （１１−２０）面を表面とす
るサファイア基板１と厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタク
ト層２がｎ型ＧａＮ基板９２に置き換わったことであ
る。この結果、ｎ電極２０はｎ型ＧａＮ基板９２の裏面
に形成される。この結果、ｎ電極形成の為のドライエッ
チングが不要であり、実施例１１に比較して更に製造工
程が簡略化される。また、光導波路が半導体結晶の［１
−１００］方向に形成され、窒化ガリウム系半導体の
（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成する
ことが出来ることは実施例９〜１１と同様であるが、基
板自体がＧａＮであるため、サファイア基板がある場合
に比べて劈開面形成ははるかに容易になる。低抵抗化、
電流狭窄、横モード制御などに対する効果は実施例１１
と同様である。
【００９３】＜実施例の変形＞実施例１から１２の窒化
ガリウム系レーザに於いては、光導波路が半導体結晶の
［１−１００］方向に形成されているが、光導波路は半
導体結晶の［１−１００］方向または［１−１００］方
向と１０度以内の角をなす方向に形成されていれば、本
発明の実施に支障はない。開口部と一部の絶縁体電流狭
窄層上に形成され側面としては、［１−１２２］面の
他、絶縁体マスクとしてＳｉＮを用いた場合は［１−１
２０］面が形成される場合もある。
ガリウム系レーザに於いては、光導波路が半導体結晶の
［１−１００］方向に形成されているが、光導波路は半
導体結晶の［１−１００］方向または［１−１００］方
向と１０度以内の角をなす方向に形成されていれば、本
発明の実施に支障はない。開口部と一部の絶縁体電流狭
窄層上に形成され側面としては、［１−１２２］面の
他、絶縁体マスクとしてＳｉＮを用いた場合は［１−１
２０］面が形成される場合もある。
【００９４】また［１−１００］方向とずれている場合
でもレーザの共振器鏡面をドライエッチングなどのへき
開以外の方法で形成すれば、ミラー面形成上の問題はな
い。
でもレーザの共振器鏡面をドライエッチングなどのへき
開以外の方法で形成すれば、ミラー面形成上の問題はな
い。
【００９５】さらに、上記実施例１〜３，５〜７，９〜
１１に記載の窒化ガリウム系レーザは、（１１−２０）
面を表面とするサファイア基板上に形成されているが、
これに限られるものではなく、（０００１）面、あるい
は他の面を表面とするサファイア基板上、あるいは炭化
珪素基板、ＭｇＡｌ２Ｏ４基板、ＧａＮ基板に形成して
も、絶縁体マスクが形成される結晶の表面が（０００
１）面であれば本発明の実施に支障はない。
１１に記載の窒化ガリウム系レーザは、（１１−２０）
面を表面とするサファイア基板上に形成されているが、
これに限られるものではなく、（０００１）面、あるい
は他の面を表面とするサファイア基板上、あるいは炭化
珪素基板、ＭｇＡｌ２Ｏ４基板、ＧａＮ基板に形成して
も、絶縁体マスクが形成される結晶の表面が（０００
１）面であれば本発明の実施に支障はない。
【００９６】また、実施例４，８，１２に記載の窒化ガ
リウム系半導体レーザは、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基
板上に限らず、異なる面方位のｎ型ＧａＮ基板、ｎ型炭
化珪素基板といった他の基板上に形成した場合も、導電
性かつ絶縁体マスクが形成される結晶の表面が（０００
１）面であれば本発明の実施に支障はない。
リウム系半導体レーザは、（０００１）面ｎ型ＧａＮ基
板上に限らず、異なる面方位のｎ型ＧａＮ基板、ｎ型炭
化珪素基板といった他の基板上に形成した場合も、導電
性かつ絶縁体マスクが形成される結晶の表面が（０００
１）面であれば本発明の実施に支障はない。
【００９７】また、本発明の実施は上記実施例１〜１２
に示された構造の窒化ガリウム系半導体レーザに限られ
るものではなく、各層の層厚や各層の組成や各層のドー
ピング濃度や電極材料やマスク材料やドライエッチング
深さやストライプ幅の様々な組み合わせの窒化ガリウム
系半導体レーザに於いて支障はない。
に示された構造の窒化ガリウム系半導体レーザに限られ
るものではなく、各層の層厚や各層の組成や各層のドー
ピング濃度や電極材料やマスク材料やドライエッチング
深さやストライプ幅の様々な組み合わせの窒化ガリウム
系半導体レーザに於いて支障はない。
【００９８】また、絶縁体マスクはＳｉＯ2 を用いてい
るが、窒化珪素膜、ＴｉＯ2 膜などの他の材料の膜でも
よく、絶縁体であればよい。また、実施例１〜１２の窒
化ガリウム系半導体レーザに於いては、いずれも、半導
体層の表面は（０００１）面であるが、半導体層の表面
は（０００１）面または（０００１）面とのなす角が１
０度以内である面であれば、本発明の実施に支障はな
い。
るが、窒化珪素膜、ＴｉＯ2 膜などの他の材料の膜でも
よく、絶縁体であればよい。また、実施例１〜１２の窒
化ガリウム系半導体レーザに於いては、いずれも、半導
体層の表面は（０００１）面であるが、半導体層の表面
は（０００１）面または（０００１）面とのなす角が１
０度以内である面であれば、本発明の実施に支障はな
い。
【００９９】また、本発明は半導体レーザだけでなく、
発光ダイオードにも適用可能である。
発光ダイオードにも適用可能である。
【０１００】
【発明の効果】本発明では、選択成長の特性を利用し
て、ダブルへテロ構造の少なくとも一部を選択成長によ
り形成することで、選択成長用マスクを電流狭窄手段と
して用いることができ活性層への理想的な電流狭窄が可
能となる。
て、ダブルへテロ構造の少なくとも一部を選択成長によ
り形成することで、選択成長用マスクを電流狭窄手段と
して用いることができ活性層への理想的な電流狭窄が可
能となる。
【０１０１】また選択成長で活性層の側面を活性層の屈
折率より低い層で埋め込むことにより、活性層横方向の
屈折率差が大きくでき、活性層幅を所定の値とすること
でレーザ光の基本横モード制御が行える。
折率より低い層で埋め込むことにより、活性層横方向の
屈折率差が大きくでき、活性層幅を所定の値とすること
でレーザ光の基本横モード制御が行える。
【０１０２】さらに選択成長によりリッジ構造が形成で
きるため電流狭窄構造形成のためのドライエッチングが
不要となり製造工程を簡単にできる。
きるため電流狭窄構造形成のためのドライエッチングが
不要となり製造工程を簡単にできる。
【０１０３】また光導波路を半導体結晶の［１−１０
０］方向に形成することで、窒化ガリウム系半導体の
（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成する
ことができ、さらに電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程を簡単にできる。
０］方向に形成することで、窒化ガリウム系半導体の
（１−１００）へき開面を用いて共振器鏡面を形成する
ことができ、さらに電流狭窄構造形成のためのドライエ
ッチングが不要であるため製造工程を簡単にできる。
【図１】本発明の実施例１の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図２】本発明の実施例２の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図３】本発明の実施例３の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図４】本発明の実施例４の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図５】本発明の実施例５の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図６】本発明の実施例６の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図７】本発明の実施例７の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図８】本発明の実施例８の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図９】本発明の実施例９の窒化ガリウム系半導体レー
ザの概略断面図である。
ザの概略断面図である。
【図１０】本発明の実施例１０の窒化ガリウム系半導体
レーザの概略断面図である。
レーザの概略断面図である。
【図１１】本発明の実施例１１の窒化ガリウム系半導体
レーザの概略断面図である。
レーザの概略断面図である。
【図１２】本発明の実施例１２の窒化ガリウム系半導体
レーザの概略断面図である。
レーザの概略断面図である。
【図１３】従来の製造方法を用いて製造された、従来の
窒化ガリウム系半導体レーザの概略断面図である。
窒化ガリウム系半導体レーザの概略断面図である。
【図１４】従来の窒化ガリウム系半導体レーザの概略断
面図である。
面図である。
１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 ３１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 ６１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 １０１ （１１−２０）面を表面とするサファイア基板 ２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ３２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ６２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 １０２ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ３ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ３３ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ６５ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ８２ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １０３ ｎ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ３４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ３７ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ４８ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ６６ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 １０４ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 ５ 多重量子井戸構造活性層 ３８ 多重量子井戸構造活性層 ４９ 多重量子井戸構造活性層 ６７ 多重量子井戸構造活性層 ８４ 多重量子井戸構造活性層 １０５ 多重量子井戸構造活性層 ６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ３９ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ５０ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ６８ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ８３ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ８５ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 １０６ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 ７ ＳｉＯ2 膜 １５ ＳｉＯ2 膜 ２１ ＳｉＯ2 膜 ３５ ＳｉＯ2 膜 ４６ ＳｉＯ2 膜 ５５ ＳｉＯ2 膜 ６３ ＳｉＯ2 膜 ８０ ＳｉＯ2 膜 ８８ ＳｉＯ2 膜 １１０ ＳｉＯ2 膜 ８ ＳｉＯ2 開口部 １６ ＳｉＯ2 開口部 ３６ ＳｉＯ2 開口部 ４７ ＳｉＯ2 開口部 ６４ ＳｉＯ2 開口部 ８１ ＳｉＯ2 開口部 ９ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １７ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ４０ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ５１ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ６９ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 ８６ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １０７ ｐ型Ａｌ0.07Ｇａ0.93Ｎクラッド層 １０ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ４１ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ５２ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ７０ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ８７ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １０８ ｐ型ＧａＮコンタクト層 １１ 段差 １９ 段差 ４２ 段差 ５３ 段差 ９０ 段差 １１１ 段差 １２ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ２０ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ４３ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ５４ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ７２ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ９１ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 ９３ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 １１２ チタンおよびアルミニウムからなるｎ電極 １３ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ２２ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ４４ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ５６ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ７１ ニッケルおよび金からなるｐ電極 ８９ ニッケルおよび金からなるｐ電極 １１３ ニッケルおよび金からなるｐ電極 １４ 多結晶ＡｌＧａＮ層 ４５ 多結晶ＡｌＧａＮ層 ７３ 多結晶ＡｌＧａＮ層 ７４ 多結晶ＡｌＧａＮ層 １０９ リッジ構造 ９２ （０００１）面ｎ型ＧａＮ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA24 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 5F045 AA04 AB14 AB17 AB18 AB32 AB33 AF02 AF04 AF09 AF13 AF20 BB16 CA10 CA12 DA55 DA61 DB02 5F073 AA07 AA13 AA22 AA45 AA61 AA74 CA07 CA17 CB02 CB05 EA23
Claims (12)
- 【請求項１】一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の
半導体層と、前記第１の半導体層の上に形成され［１−
１００］方向または［１−１００］方向となす角が１０
度以内である方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体
電流狭窄層と、前記絶縁体電流狭窄層をマスクとして前
記開口部と一部の絶縁体電流狭窄層上に、選択成長によ
り形成された一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ
≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）で表される第２の
半導体層と、選択成長により形成された前記第２の半導
体層を埋め込む一般式Ｉｎm Ａｌn Ｇａ1-m-n Ｎ（０≦
ｍ≦１、０≦ｎ≦１、０≦ｍ＋ｎ≦１）で表される第３
の半導体層を有し、前記第１の半導体層、第２の半導体
層又は第３の半導体層がダブルへテロ構造の少なくとも
一部を構成し、光出射方向が前記開口部のストライプ方
向であることを特徴とする窒化ガリウム系半導体発光素
子。 - 【請求項２】選択成長により形成されたコンタクト層
と、前記コンタクト層の上面、側面に形成された電極を
有することを特徴とする請求項１記載の窒化ガリウム系
半導体発光素子。 - 【請求項３】一般式Ｉｎx Ａｌy Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表される第１の
半導体層と、前記第１の半導体層の上に形成され［１−
１００］方向または［１−１００］方向となす角が１０
度以内である方向のストライプ状の開口部を持つ絶縁体
電流狭窄層と、前記開口部と一部の絶縁体電流狭窄層上
に形成され側面に［１−１２２］面又は［１−１２０］
面あるいは［１−１２２］面又は［１−１２０］面とな
す角が１０度以内である面を有する一般式Ｉｎp Ａｌq
Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦
１）で表される第２の半導体層と、前記第２の半導体層
を埋め込み側面に［１−１２２］又は［１−１２０］面
あるいは［１−１２２］面又は［１−１２０］面となす
角が１０度以内である面を有する一般式Ｉｎm Ａｌn Ｇ
ａ1-m-n Ｎ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、０≦ｍ＋ｎ≦
１）で表される第３の半導体層を有し、前記第１の半導
体層、第２の半導体層又は第３の半導体層がダブルへテ
ロ構造の少なくとも一部を構成し、光出射方向が前記開
口部のストライプ方向であることを特徴とする窒化ガリ
ウム系半導体発光素子。 - 【請求項４】コンタクト層の側面が［１−１２２］面又
は［１−１２０］面あるいは［１−１２２］面又は［１
−１２０］面となす角が１０度以内である面を有し、前
記コンタクト層の上面、側面に電極が形成されているこ
とを特徴とする請求項３記載の窒化ガリウム系半導体発
光素子。 - 【請求項５】前記絶縁体電流狭窄層上に多結晶ＡｌＧａ
Ｎ膜が形成され、前記多結晶ＡｌＧａＮ膜上にも電極が
形成されていることを特徴とする請求項１、２、３又は
４記載の窒化ガリウム系半導体発光素子。 - 【請求項６】前記第２の半導体層が活性層を含む多層構
造であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５
記載の窒化ガリウム系半導体発光素子。 - 【請求項７】前記第１の半導体層が活性層を含む多層構
造であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５
記載の窒化ガリウム系半導体発光素子。 - 【請求項８】前記第３の半導体層が活性層を含む多層構
造であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５
記載の窒化ガリウム系半導体発光素子。 - 【請求項９】（０００１）面または（０００１）面とな
す角が１０度以内である面を表面とする六方晶の第１の
半導体層上に、光出射方向となる［１−１００］方向ま
たは［１−１００］方向となす角が１０度以内の方向に
ストライプ状の開口部を持つ絶縁体マスクを形成し、選
択成長により、前記ストライプ状の開口部及び一部の絶
縁体マスク上に一般式Ｉｎp Ａｌq Ｇａ1-p-q Ｎ（０≦
ｐ≦１、０≦ｑ≦１、０≦ｐ＋ｑ≦１）で表される第２
の半導体層および前記第２の半導体層を埋め込む一般式
Ｉｎm Ａｌn Ｇａ1-m-n Ｎ（０≦ｍ≦１、０≦ｎ≦１、
０≦ｍ＋ｎ≦１）で表される第３の半導体層を形成する
窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法であって、ダ
ブルへテロ構造の少なくとも一部を、前記第２の半導体
層又は第３の半導体層で形成することを特徴とする窒化
ガリウム系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１０】前記第３の半導体層の上面及び側面、あ
るいは前記第３の半導体層上を埋め込むコンタクト層の
上面および側面に電極を形成することを特徴とする請求
項９記載の窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】前記絶縁体マスク上に多結晶ＡｌＧａＮ
膜を形成し、前記第３の半導体層の上面および側面と多
結晶ＡｌＧａＮ膜上、あるいは前記第３の半導体層上を
埋め込むコンタクト層の上面および側面と多結晶ＡｌＧ
ａＮ膜上に電極を形成することを特徴とする請求項９記
載の窒化ガリウム系半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１２】前記絶縁体マスクによる被覆率を変える
ことにより、選択成長する前記第２の半導体層、前記第
３の半導体層の成膜レートを制御することを特徴とする
請求項９、１０又は１１記載の窒化ガリウム系半導体発
光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22891298A JP3206555B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP22891298A JP3206555B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2001084836A Division JP2001320120A (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 窒化ガリウム系半導体電極構造 |
Publications (2)
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