JP2000077770A - 半導体レ―ザおよび半導体レ―ザの形成方法 - Google Patents
半導体レ―ザおよび半導体レ―ザの形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】端面ミラーの形成が容易な端面発光半導体レー
ザ。 【解決手段】半導体レーザには、第１の半導体タイプの
III-V族半導体材料による第１の層［５２］と；第１の
層［５２］に接して開口部を備え、前記III-V族半導体
材料が核化しない材料からなるマスク［５４］と；前記
開口部の下方の第１の層の一部から成長し、前記マスク
上に延びる、第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料
による第２の層［６１］と；第２の層［６１］の上に重
畳する、前記第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料
による第１のクラッド層［６３］と；その上の活性層
［６４］と；前記第１の層とは逆のタイプのIII-V族半
導体材料からなる、活性層上の第２のクラッド層［６
５］と；前記逆のタイプのIII-V族半導体材料からな
り、第2のクラッド層上で結晶層を構成しその２つのフ
ァセットが、端面ミラーを形成する、第３の層［６６］
とが含まれている。
ザ。 【解決手段】半導体レーザには、第１の半導体タイプの
III-V族半導体材料による第１の層［５２］と；第１の
層［５２］に接して開口部を備え、前記III-V族半導体
材料が核化しない材料からなるマスク［５４］と；前記
開口部の下方の第１の層の一部から成長し、前記マスク
上に延びる、第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料
による第２の層［６１］と；第２の層［６１］の上に重
畳する、前記第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料
による第１のクラッド層［６３］と；その上の活性層
［６４］と；前記第１の層とは逆のタイプのIII-V族半
導体材料からなる、活性層上の第２のクラッド層［６
５］と；前記逆のタイプのIII-V族半導体材料からな
り、第2のクラッド層上で結晶層を構成しその２つのフ
ァセットが、端面ミラーを形成する、第３の層［６６］
とが含まれている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザに関
し、とりわけ、ＧａＮその他のIII-V族材料系をベース
にした端面発光レーザに関するものである。
し、とりわけ、ＧａＮその他のIII-V族材料系をベース
にした端面発光レーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮなどのIII-V族材料は、青及び緑
の波長のレーザ及び発光ダイオード（ＬＥＤ）の製作に
特に有用である。これらの材料層は、一般に、サファイ
ア基板上に堆積させられる。ＧａＮ層のファセットによ
って、レーザ空洞の両端にミラーが形成される。これら
のファセットは、互いに平行で、平滑な表面を備えてい
なければならない。
の波長のレーザ及び発光ダイオード（ＬＥＤ）の製作に
特に有用である。これらの材料層は、一般に、サファイ
ア基板上に堆積させられる。ＧａＮ層のファセットによ
って、レーザ空洞の両端にミラーが形成される。これら
のファセットは、互いに平行で、平滑な表面を備えてい
なければならない。
【０００３】ファセットを形成するための先行技術によ
る技法が２つ存在する。第１の技法には、ＧａＮ層と、
その下方のサファイア基板をへき開することが含まれ
る。ＧａＮとサファイアの格子定数は、１３％異なる。
さらに、サファイア基板は、極めて硬質である。結果と
して、へき開面は、レーザの活性層平面に対して必ずし
も正確に垂直になるとは限らない。このため、互いに完
全には平行ではないファセットが生じることになる。従
って、へき開誤差を補正するため、時間のかかる研磨工
程の形をとる、追加処理が必要になる。さらに、へき開
前に、サファイア基板のへき開領域を薄くしなければな
らない。この薄膜化工程によって、やはり、処理コスト
が増大する。
る技法が２つ存在する。第１の技法には、ＧａＮ層と、
その下方のサファイア基板をへき開することが含まれ
る。ＧａＮとサファイアの格子定数は、１３％異なる。
さらに、サファイア基板は、極めて硬質である。結果と
して、へき開面は、レーザの活性層平面に対して必ずし
も正確に垂直になるとは限らない。このため、互いに完
全には平行ではないファセットが生じることになる。従
って、へき開誤差を補正するため、時間のかかる研磨工
程の形をとる、追加処理が必要になる。さらに、へき開
前に、サファイア基板のへき開領域を薄くしなければな
らない。この薄膜化工程によって、やはり、処理コスト
が増大する。
【０００４】第２の先行技術による方法には、ＧａＮ層
にマスキングを施すことと、積層体に反応性イオン・エ
ッチングを施して、ミラー・ファセットを形成すること
が含まれる。しかしマスクは、ファセット表面に条線を
生じる僅少欠陥を備えている場合が多く、これらの条線
は、ミラーを光学的に損失の多いものにする。
にマスキングを施すことと、積層体に反応性イオン・エ
ッチングを施して、ミラー・ファセットを形成すること
が含まれる。しかしマスクは、ファセット表面に条線を
生じる僅少欠陥を備えている場合が多く、これらの条線
は、ミラーを光学的に損失の多いものにする。
【０００５】
【発明解決しようとする課題】本発明の目的は、一般
に、改良されたＧａＮレーザを提供することにある。
に、改良されたＧａＮレーザを提供することにある。
【０００６】本発明のもう１つの目的は、下方にある基
板とＧａＮ層のへき開によってファセットを形成する必
要のないレーザを提供することにある。
板とＧａＮ層のへき開によってファセットを形成する必
要のないレーザを提供することにある。
【０００７】本発明のさらにもう１つの目的は、ミラー
・ファセットのエッチングまたは研磨を必要としないレ
ーザを提供することにある。
・ファセットのエッチングまたは研磨を必要としないレ
ーザを提供することにある。
【０００８】本発明の以上の及びその他の目的について
は、当該技術者には、後述する本発明の詳細な説明及び
添付の図面から明らかになるであろう。
は、当該技術者には、後述する本発明の詳細な説明及び
添付の図面から明らかになるであろう。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、開口部を備え
たマスクがその上に堆積させられる、第１の半導体タイ
プのIII-V族半導体材料による第１の層を備えたレーザ
である。第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料によ
る第２の層が、マスクの開口部の下方に位置する第１の
層の一部から成長させられて、マスクの上を延伸する。
第２の層を被うように、第１の半導体タイプのIII-V族
半導体材料による第１のクラッド層が、第２の層の上に
成長させられる。正孔と電子が再結合すると光を発生す
る活性層が、第１のクラッド層の上に成長させられる。
III-V族半導体材料による第２のクラッド層が、活性層
の上に成長させられるが、この第２のクラッド層には、
第１の層とは逆の半導体タイプのIII-V族半導体材料が
含まれている。III-V族半導体材料による第３の層が、
第２のクラッド層の上に成長させられる。III-V族半導
体材料の第３の層には、該逆の半導体タイプのIII-V族
半導体材料が含まれており、III-V族半導体材料の第３
の層には、クラッド層を被う結晶層が含まれている。該
結晶層の２つのファセットは、活性層を含む光学空洞の
両端にミラーを形成している。望ましいIII-V族半導体
材料は、ＧａＮである。マスクは、その上でIII-V族半
導体材料が核化しない材料から製作される。
たマスクがその上に堆積させられる、第１の半導体タイ
プのIII-V族半導体材料による第１の層を備えたレーザ
である。第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料によ
る第２の層が、マスクの開口部の下方に位置する第１の
層の一部から成長させられて、マスクの上を延伸する。
第２の層を被うように、第１の半導体タイプのIII-V族
半導体材料による第１のクラッド層が、第２の層の上に
成長させられる。正孔と電子が再結合すると光を発生す
る活性層が、第１のクラッド層の上に成長させられる。
III-V族半導体材料による第２のクラッド層が、活性層
の上に成長させられるが、この第２のクラッド層には、
第１の層とは逆の半導体タイプのIII-V族半導体材料が
含まれている。III-V族半導体材料による第３の層が、
第２のクラッド層の上に成長させられる。III-V族半導
体材料の第３の層には、該逆の半導体タイプのIII-V族
半導体材料が含まれており、III-V族半導体材料の第３
の層には、クラッド層を被う結晶層が含まれている。該
結晶層の２つのファセットは、活性層を含む光学空洞の
両端にミラーを形成している。望ましいIII-V族半導体
材料は、ＧａＮである。マスクは、その上でIII-V族半
導体材料が核化しない材料から製作される。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明は、典型的なＧａＮベース
のレーザ１０の透視図である図１を参照するとより容易
に理解することができる。簡略化のため、最も基本的な
エピタキシャル層だけしか示されていない。レーザ１０
は、ＧａＮ材料の５層、すなわち、ＮタイプのＧａＮ層
１１、ＮタイプのＡｌＧａＮクラッド層１２、活性層１
３、ＰタイプのＡｌＧａＮクラッド層１４、及び、Ｐタ
イプのＧａＮ層１５から構成されている。留意すべき
は、クラッド層が、それぞれ、わずかに組成の異なる複
数の層から構成される場合が多いという点である。図面
を簡略化するため、クラッド層は、それぞれ、単一層と
して示されている。
のレーザ１０の透視図である図１を参照するとより容易
に理解することができる。簡略化のため、最も基本的な
エピタキシャル層だけしか示されていない。レーザ１０
は、ＧａＮ材料の５層、すなわち、ＮタイプのＧａＮ層
１１、ＮタイプのＡｌＧａＮクラッド層１２、活性層１
３、ＰタイプのＡｌＧａＮクラッド層１４、及び、Ｐタ
イプのＧａＮ層１５から構成されている。留意すべき
は、クラッド層が、それぞれ、わずかに組成の異なる複
数の層から構成される場合が多いという点である。図面
を簡略化するため、クラッド層は、それぞれ、単一層と
して示されている。
【００１１】活性層１３は、層１１と層１５の間に電圧
が印加されて生じる正孔と電子の再結合によって、光を
発生する。この光は、クラッド層１２及び１４、並び
に、１８及び１９で示すファセットで仕切られた空洞に
閉じ込められる。２１及び２２で示すファセットは、活
性領域を介して往復する光の反射に関わりがないので、
あまり重要ではない。接点１７及び１６によって、ｎ−
ｐダイオード構造の両端間に電圧を印加する接続点が得
られる。レーザ１０は、一般に、基板にさまざまな層を
堆積させ、その後、さまざまなファセットを形成するこ
とによって製作される。
が印加されて生じる正孔と電子の再結合によって、光を
発生する。この光は、クラッド層１２及び１４、並び
に、１８及び１９で示すファセットで仕切られた空洞に
閉じ込められる。２１及び２２で示すファセットは、活
性領域を介して往復する光の反射に関わりがないので、
あまり重要ではない。接点１７及び１６によって、ｎ−
ｐダイオード構造の両端間に電圧を印加する接続点が得
られる。レーザ１０は、一般に、基板にさまざまな層を
堆積させ、その後、さまざまなファセットを形成するこ
とによって製作される。
【００１２】ファセット１８及び１９は、電気的効率の
高いレーザが得られるようにするため、平行で、平滑で
なければならない。上述のように、これらのファセット
の形成が困難であるため、コストが高くつき、生産歩留
まりが低くなる。
高いレーザが得られるようにするため、平行で、平滑で
なければならない。上述のように、これらのファセット
の形成が困難であるため、コストが高くつき、生産歩留
まりが低くなる。
【００１３】さらに、個々のＧａＮ層には、欠陥があっ
てはならない。欠陥は、一般に、ＧａＮと選択された基
板であるサファイアの格子定数の不整合によって生じ
る。ＳｉＯ2の上に重ねる成長を利用して、欠陥密度を
低下させる技法は、当該技術者に周知のところである。
てはならない。欠陥は、一般に、ＧａＮと選択された基
板であるサファイアの格子定数の不整合によって生じ
る。ＳｉＯ2の上に重ねる成長を利用して、欠陥密度を
低下させる技法は、当該技術者に周知のところである。
【００１４】本発明は、ＳｉＯ2領域に隣接したＧａＮ
領域から側方にＧａＮを伝搬させることによって、Ｓｉ
Ｏ2層の上にＧａＮ層を成長させると、ＧａＮの低転位
領域が観測されるという観測結果に基づくものである。
この現象は、当該技術者にとって周知のところであり、
従って、本明細書では詳細な説明は控えることにする。
この検討のためには、サファイア基板４１の上における
ＧａＮの成長を示す断面図である図２〜４を参照するこ
とによって、この現象をより容易に理解することが可能
になる。図２を参照すると、プロセスは、基板４１の上
にＧａＮ４２の層を成長させることによって開始され
る。層４２は、４３で示すような転位の密度が高い。次
に、ＳｉＯ2のストリップ４４が、図３に示すように、
ＧａＮ層の上に堆積させられ、次に、ＧａＮの新たな層
が、図４に示すように、層４２及びストリップ４４の表
面にエピタキシャル成長させられる。ストリップ４４の
側のＧａＮは、ＧａＮを成長させるための種領域として
働き、ＧａＮは、上方に成長し、さらに、側方に進んで
ストリップ４４の上に重畳する。
領域から側方にＧａＮを伝搬させることによって、Ｓｉ
Ｏ2層の上にＧａＮ層を成長させると、ＧａＮの低転位
領域が観測されるという観測結果に基づくものである。
この現象は、当該技術者にとって周知のところであり、
従って、本明細書では詳細な説明は控えることにする。
この検討のためには、サファイア基板４１の上における
ＧａＮの成長を示す断面図である図２〜４を参照するこ
とによって、この現象をより容易に理解することが可能
になる。図２を参照すると、プロセスは、基板４１の上
にＧａＮ４２の層を成長させることによって開始され
る。層４２は、４３で示すような転位の密度が高い。次
に、ＳｉＯ2のストリップ４４が、図３に示すように、
ＧａＮ層の上に堆積させられ、次に、ＧａＮの新たな層
が、図４に示すように、層４２及びストリップ４４の表
面にエピタキシャル成長させられる。ストリップ４４の
側のＧａＮは、ＧａＮを成長させるための種領域として
働き、ＧａＮは、上方に成長し、さらに、側方に進んで
ストリップ４４の上に重畳する。
【００１５】ストリップ４４によって被われる領域内の
転位は、４６で示すように、新たな成長によって広が
る。しかし、実験によって、ストリップ４４の上の側方
成長領域４５は、比較的転位が少ないことが分かってい
る。領域４５の転位密度は、領域４６の転位密度よりも
数桁少なくできる。
転位は、４６で示すように、新たな成長によって広が
る。しかし、実験によって、ストリップ４４の上の側方
成長領域４５は、比較的転位が少ないことが分かってい
る。領域４５の転位密度は、領域４６の転位密度よりも
数桁少なくできる。
【００１６】本発明は、転位密度が大幅に低下するだけ
ではなく、ＳｉＯ2層の上に広がるＧａＮのエッジ４７
が完全に垂直になり、自然発生的なファセットを形成す
ることにもなるという観測結果に基づくものである。本
発明は、ＳｉＯ2マスク上への堆積前に、ほぼ欠陥のな
い領域を有する開始材料が得られるかどうかに左右され
る。こうした開始材料を生成する方法については、サフ
ァイア基板２０１上に成長させたＧａＮ層の断面図であ
る、図５を参照することによってより容易に理解するこ
とができる。ＧａＮ層は、サファイア基板上にＧａＮ層
２０２をエピタキシャル成長させることによって開始す
る。上述のように、こうした層は、、ＧａＮとサファイ
ア間の格子定数の不整合により高い転位密度を有する。
ここでは簡略化のため、サファイアの上に直接成長させ
たＧａＮが示されているが、場合によっては、バルクＧ
ａＮの成長前に、ＡｌＮまたはＧａＮの緩衝層を成長さ
せることもある。
ではなく、ＳｉＯ2層の上に広がるＧａＮのエッジ４７
が完全に垂直になり、自然発生的なファセットを形成す
ることにもなるという観測結果に基づくものである。本
発明は、ＳｉＯ2マスク上への堆積前に、ほぼ欠陥のな
い領域を有する開始材料が得られるかどうかに左右され
る。こうした開始材料を生成する方法については、サフ
ァイア基板２０１上に成長させたＧａＮ層の断面図であ
る、図５を参照することによってより容易に理解するこ
とができる。ＧａＮ層は、サファイア基板上にＧａＮ層
２０２をエピタキシャル成長させることによって開始す
る。上述のように、こうした層は、、ＧａＮとサファイ
ア間の格子定数の不整合により高い転位密度を有する。
ここでは簡略化のため、サファイアの上に直接成長させ
たＧａＮが示されているが、場合によっては、バルクＧ
ａＮの成長前に、ＡｌＮまたはＧａＮの緩衝層を成長さ
せることもある。
【００１７】層２０２の上にＳｉＯ2ストリップ２０３
を堆積させ、さらに、ストリップの上にＧａＮの追加層
２０７をエピタキシャル成長させることによって、転位
のより少ない層が生じる。上述のように、ＳｉＯ2スト
リップの上に延びるＧａＮは、ほとんど欠陥がない。し
かし、ストリップの各側から成長するＧａＮが合流する
位置のストリップ上には大きい欠陥が生じる。こうした
欠陥が、２０５で示されている。しかし、この欠陥とＳ
ｉＯ2ストリップのエッジの間の領域２０６は、ほとん
ど欠陥がないか、あるいは、欠陥密度がかなり低い。
を堆積させ、さらに、ストリップの上にＧａＮの追加層
２０７をエピタキシャル成長させることによって、転位
のより少ない層が生じる。上述のように、ＳｉＯ2スト
リップの上に延びるＧａＮは、ほとんど欠陥がない。し
かし、ストリップの各側から成長するＧａＮが合流する
位置のストリップ上には大きい欠陥が生じる。こうした
欠陥が、２０５で示されている。しかし、この欠陥とＳ
ｉＯ2ストリップのエッジの間の領域２０６は、ほとん
ど欠陥がないか、あるいは、欠陥密度がかなり低い。
【００１８】次に、本発明によるレーザ５０の構成を示
す図６〜１２を参照する。製作プロセスは、その上にＳ
ｉＯ2マスクを堆積させる、ｎ−ＧａＮのほとんど欠陥
がない領域を形成することから開始される。上述のよう
に、これは、図６及び７に示すように、サファイア基板
５１の上にｎ−ＧａＮ層５２を成長させることによって
実施可能である。図７は、レーザ５０の平面図であり、
図６は、図７に示すライン７１−７２による断面図であ
る。次に、ＳｉＯ2パッド５８が、層５２の上に堆積さ
せられ、ｎ−ＧａＮの第２の層５３が、層５２の一部か
らパッド５８側にエピタキシャル成長させることによっ
て、パッドの上に成長させられる。上述のように、ほぼ
欠陥のないＧａＮ領域が、パッド５８の上に形成され
る。次に、ＳｉＯ2マスク５４が、層５３の上に堆積さ
せられ、図５に関連して上述の欠陥２０５を被う。マス
ク５４は、層５３のほとんど欠陥のない領域に重なる開
口部５５を備えている。
す図６〜１２を参照する。製作プロセスは、その上にＳ
ｉＯ2マスクを堆積させる、ｎ−ＧａＮのほとんど欠陥
がない領域を形成することから開始される。上述のよう
に、これは、図６及び７に示すように、サファイア基板
５１の上にｎ−ＧａＮ層５２を成長させることによって
実施可能である。図７は、レーザ５０の平面図であり、
図６は、図７に示すライン７１−７２による断面図であ
る。次に、ＳｉＯ2パッド５８が、層５２の上に堆積さ
せられ、ｎ−ＧａＮの第２の層５３が、層５２の一部か
らパッド５８側にエピタキシャル成長させることによっ
て、パッドの上に成長させられる。上述のように、ほぼ
欠陥のないＧａＮ領域が、パッド５８の上に形成され
る。次に、ＳｉＯ2マスク５４が、層５３の上に堆積さ
せられ、図５に関連して上述の欠陥２０５を被う。マス
ク５４は、層５３のほとんど欠陥のない領域に重なる開
口部５５を備えている。
【００１９】次に、開口部５５のほとんど欠陥のない領
域を利用して、図８〜１０に示すマスク５４の上に延び
る層の種を入れることによって、レーザ５０の個々の層
が堆積させられる。さらに云えば、図９は、デバイスの
平面図であり、図８は、ライン７１−７２による断面図
であり、図１０は、図９に示すライン７３−７４による
断面図である。層の成長順は、ｎ−ＧａＮ層６１、ｎタ
イプＡｌＧａＮクラッド層６３、活性層６４、ｐタイプ
ＡｌＧａＮクラッド層６５、及び、ｐタイプＧａＮ層６
６である。ｐ−ＧａＮ層６６の自然発生的ファセットに
よって、レーザの光学空洞の端面ミラーが得られる。
域を利用して、図８〜１０に示すマスク５４の上に延び
る層の種を入れることによって、レーザ５０の個々の層
が堆積させられる。さらに云えば、図９は、デバイスの
平面図であり、図８は、ライン７１−７２による断面図
であり、図１０は、図９に示すライン７３−７４による
断面図である。層の成長順は、ｎ−ＧａＮ層６１、ｎタ
イプＡｌＧａＮクラッド層６３、活性層６４、ｐタイプ
ＡｌＧａＮクラッド層６５、及び、ｐタイプＧａＮ層６
６である。ｐ−ＧａＮ層６６の自然発生的ファセットに
よって、レーザの光学空洞の端面ミラーが得られる。
【００２０】６６で示すｐ−ＧａＮ層に対する接点６７
は、接点６７の下方にある活性層６４の一部に活性層の
垂直部分が含まれるようにパターン形成される。層６１
に対する接続は、６９で示すように、層５３の表面に１
つ以上の接点を堆積させることによって行うことが可能
になる。留意すべきは、マスク５４が電流の流れを活性
層の所望の部分に制限するという点である。
は、接点６７の下方にある活性層６４の一部に活性層の
垂直部分が含まれるようにパターン形成される。層６１
に対する接続は、６９で示すように、層５３の表面に１
つ以上の接点を堆積させることによって行うことが可能
になる。留意すべきは、マスク５４が電流の流れを活性
層の所望の部分に制限するという点である。
【００２１】次に、任意選択可能な2つのエッチング・
ステップが実施された後の、レーザ５０の断面図である
図１１及び１２を参照する。図１１は、図９に示すライ
ン７１−７２よる断面図であり、図１２は、ライン７３
−７４による断面図である。本発明の望ましい実施態様
の場合、ミラー・ファセットに対して垂直なレーザの壁
にエッチングを施して、無用な電流経路が除去されてい
る。これらの壁の反射性によってレーザの利得が決まる
ことはないので、エッチングを施した壁の欠陥によっ
て、レーザの動作が妨げられることはない。
ステップが実施された後の、レーザ５０の断面図である
図１１及び１２を参照する。図１１は、図９に示すライ
ン７１−７２よる断面図であり、図１２は、ライン７３
−７４による断面図である。本発明の望ましい実施態様
の場合、ミラー・ファセットに対して垂直なレーザの壁
にエッチングを施して、無用な電流経路が除去されてい
る。これらの壁の反射性によってレーザの利得が決まる
ことはないので、エッチングを施した壁の欠陥によっ
て、レーザの動作が妨げられることはない。
【００２２】次に図１２を参照する。個々の層のファセ
ットが、所定の結晶面方向において、ＳｉＯ2マスクの
上に重なる領域で、垂直方向に、互いに平行に成長する
ことが分かっているが、ＳｉＯ2・ＧａＮ界面における
成長パターンの細部によれば、個々の層が、電気的に短
絡するか、あるいは、互いに極めて近接する可能性があ
ると思われる。この状況を改善する方法の１つは、側壁
にマスキングを施し、エッチングによって、７５で示す
ような細いアンダーカットを形成することである。
ットが、所定の結晶面方向において、ＳｉＯ2マスクの
上に重なる領域で、垂直方向に、互いに平行に成長する
ことが分かっているが、ＳｉＯ2・ＧａＮ界面における
成長パターンの細部によれば、個々の層が、電気的に短
絡するか、あるいは、互いに極めて近接する可能性があ
ると思われる。この状況を改善する方法の１つは、側壁
にマスキングを施し、エッチングによって、７５で示す
ような細いアンダーカットを形成することである。
【００２３】本発明の上述の実施態様は、サファイア層
に接触したｎ−ＧａＮ層と、活性層の上方のｐ−ＧａＮ
層を利用したものである。しかし、当該技術者には以上
の説明から明らかなように、ｐタイプとｎタイプの層を
逆にすることも可能である。
に接触したｎ−ＧａＮ層と、活性層の上方のｐ−ＧａＮ
層を利用したものである。しかし、当該技術者には以上
の説明から明らかなように、ｐタイプとｎタイプの層を
逆にすることも可能である。
【００２４】本発明の上述の実施態様では、ＧａＮ層を
利用しているが、本発明の教示は、例えば、ＩｎＰ、Ｇ
ａＡｓ等のような任意のIII-V族材料から製作される層
に適用可能である。また、留意すべきは、レーザのさま
ざまな層は、異なるIII-V族半導体材料から製作するこ
ともできるし、あるいは、異なるIII-V族半導体材料の
層の組み合わせとすることも可能である。
利用しているが、本発明の教示は、例えば、ＩｎＰ、Ｇ
ａＡｓ等のような任意のIII-V族材料から製作される層
に適用可能である。また、留意すべきは、レーザのさま
ざまな層は、異なるIII-V族半導体材料から製作するこ
ともできるし、あるいは、異なるIII-V族半導体材料の
層の組み合わせとすることも可能である。
【００２５】同様に、他のマスク材料を利用することも
可能である。処理条件に適合し、III-V族材料がその上
で核化できない任意の材料を利用することが可能であ
る。本発明の望ましい実施態様の場合、マスク材料は、
ＳｉＯ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＮ、ＡｌＮ等のよう
な誘電体である。しかし、層の堆積後、マスクによって
短絡する層がマスクから分離される場合には、炭化重合
体（carbonized polymer）のような導体をベースにした
マスクを利用することも可能である。
可能である。処理条件に適合し、III-V族材料がその上
で核化できない任意の材料を利用することが可能であ
る。本発明の望ましい実施態様の場合、マスク材料は、
ＳｉＯ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＮ、ＡｌＮ等のよう
な誘電体である。しかし、層の堆積後、マスクによって
短絡する層がマスクから分離される場合には、炭化重合
体（carbonized polymer）のような導体をベースにした
マスクを利用することも可能である。
【００２６】当該技術者には、以上の説明及び添付の図
面から本発明に対するさまざまな修正が明らかになるで
あろう。そこで、本発明の広汎な応用に鑑み、本発明の
実施態様の一部を以下に例示する。
面から本発明に対するさまざまな修正が明らかになるで
あろう。そこで、本発明の広汎な応用に鑑み、本発明の
実施態様の一部を以下に例示する。
【００２７】（実施態様１）：第１の半導体タイプのII
I-V族半導体材料による第１の層［５２］と；前記第１
の層［５２］と接触する開口部を備え、前記III-V族半
導体材料が核化しない材料からなるマスク［５４］と；
前記マスク［５４］の前記開口部の下方にある前記第１
の層［５２］の一部から成長し、前記マスク［５４］上
に延びる、前記第１の半導体タイプのIII-V族半導体材
料による第２の層［６１］と；前記第２の層［６１］の
上に重畳する、前記第１の半導体タイプのIII-V族半導
体材料による第１のクラッド層［６３］と；正孔と電子
が再結合すると、光を発生する、前記第１のクラッド層
［６３］上に重畳した活性層［６４］と；前記第１の層
［５２］とは逆の半導体タイプのIII-V族半導体材料か
らなり、前記活性層［６４］の上に重畳した第２のクラ
ッド層［６５］と；前記逆の半導体タイプのIII-V族半
導体材料からなり、前記クラッド層の上に重畳した結晶
層を構成し、前記結晶層の２つのファセットが、前記活
性層［６４］を含む光学空洞の両端においてミラーを形
成する、第３の層［６６］とが含まれている、半導体レ
ーザ［５０］。
I-V族半導体材料による第１の層［５２］と；前記第１
の層［５２］と接触する開口部を備え、前記III-V族半
導体材料が核化しない材料からなるマスク［５４］と；
前記マスク［５４］の前記開口部の下方にある前記第１
の層［５２］の一部から成長し、前記マスク［５４］上
に延びる、前記第１の半導体タイプのIII-V族半導体材
料による第２の層［６１］と；前記第２の層［６１］の
上に重畳する、前記第１の半導体タイプのIII-V族半導
体材料による第１のクラッド層［６３］と；正孔と電子
が再結合すると、光を発生する、前記第１のクラッド層
［６３］上に重畳した活性層［６４］と；前記第１の層
［５２］とは逆の半導体タイプのIII-V族半導体材料か
らなり、前記活性層［６４］の上に重畳した第２のクラ
ッド層［６５］と；前記逆の半導体タイプのIII-V族半
導体材料からなり、前記クラッド層の上に重畳した結晶
層を構成し、前記結晶層の２つのファセットが、前記活
性層［６４］を含む光学空洞の両端においてミラーを形
成する、第３の層［６６］とが含まれている、半導体レ
ーザ［５０］。
【００２８】（実施態様２）：前記層の一方における前
記III-V族半導体材料がＧａＮであることを特徴とす
る、実施態様１に記載の半導体レーザ［５０］。 （実施態様３）：さらに、前記第１の層［５２］の前記
半導体材料が核化しない材料のアイランドが含まれ、該
アイランドが、前記第１の層［５２］に埋め込まれてお
り、前記マスク［５４］における前記開口部の下方に位
置することを特徴とする、実施態様１に記載の半導体レ
ーザ［５０］。 （実施態様４）：前記マスク［５４］が、ＳｉＯ2、Ｓ
ｉ3Ｎ4、ＴｉＮ、または、ＡｌＮからなることを特徴と
する、実施態様１に記載の半導体レーザ［５０］。
記III-V族半導体材料がＧａＮであることを特徴とす
る、実施態様１に記載の半導体レーザ［５０］。 （実施態様３）：さらに、前記第１の層［５２］の前記
半導体材料が核化しない材料のアイランドが含まれ、該
アイランドが、前記第１の層［５２］に埋め込まれてお
り、前記マスク［５４］における前記開口部の下方に位
置することを特徴とする、実施態様１に記載の半導体レ
ーザ［５０］。 （実施態様４）：前記マスク［５４］が、ＳｉＯ2、Ｓ
ｉ3Ｎ4、ＴｉＮ、または、ＡｌＮからなることを特徴と
する、実施態様１に記載の半導体レーザ［５０］。
【００２９】（実施態様５）：正孔と電子が再結合する
と光を発生する活性層［６４］を包囲した複数のIII-V
族半導体材料層を備える、III-V族半導体材料をベース
にした半導体レーザ［５０］の形成にあたり、前の前記
半導体材料層をマスク層［５４］の上へ延伸させて結晶
層を形成する前記半導体材料層の１つをエピタキシャル
成長させ、前記結晶層の２つのファセットが、前記活性
層［６４］を含む光学空洞の両端においてミラーを形成
するようにし、前記マスク層が、前記エピタキシャル成
長時に、III-V族半導体が核化しない材料としたことを
特徴とする半導体レーザの形成方法。
と光を発生する活性層［６４］を包囲した複数のIII-V
族半導体材料層を備える、III-V族半導体材料をベース
にした半導体レーザ［５０］の形成にあたり、前の前記
半導体材料層をマスク層［５４］の上へ延伸させて結晶
層を形成する前記半導体材料層の１つをエピタキシャル
成長させ、前記結晶層の２つのファセットが、前記活性
層［６４］を含む光学空洞の両端においてミラーを形成
するようにし、前記マスク層が、前記エピタキシャル成
長時に、III-V族半導体が核化しない材料としたことを
特徴とする半導体レーザの形成方法。
【図１】典型的なＧａＮベースのレーザの透視図であ
る。
る。
【図２】サファイア基板上におけるＧａＮの成長を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】サファイア基板上におけるＧａＮの成長を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】サファイア基板上におけるＧａＮの成長を示す
断面図である。
断面図である。
【図５】サファイア基板上に成長したＧａＮ層の断面図
である。
である。
【図６】本発明によるレーザの製作におけるステップを
示す図である。
示す図である。
【図７】本発明によるレーザの製作におけるステップを
示す図である。
示す図である。
【図８】本発明によるレーザの製作におけるステップを
示す図である。
示す図である。
【図９】本発明によるレーザの製作におけるステップを
示す図である。
示す図である。
【図１０】本発明によるレーザの製作におけるステップ
を示す図である。
を示す図である。
【図１１】本発明によるレーザの製作におけるステップ
を示す図である。
を示す図である。
【図１２】本発明によるレーザの製作におけるステップ
を示す図である。
を示す図である。
５０ レーザ ５２ 第１の層 ５４ マスク ６１ 第２の層 ６３ 第１のクラッド層 ６４ 活性層 ６５ 第２のクラッド層 ６６ 第３の層 ６７ 接点
Claims (1)
- 【請求項１】第１の半導体タイプのIII-V族半導体材料
による第１の層と；前記第１の層と接触する開口部を備
え、前記III-V族半導体材料が核化しない材料からなる
マスクと；前記開口部の下方にある前記第１の層の一部
から成長し、前記マスク上に延びる、前記第１の半導体
タイプのIII-V族半導体材料による第２の層と；前記第
２の層の上に重畳する、前記第１の半導体タイプのIII-
V族半導体材料による第１のクラッド層と；正孔と電子
が再結合すると、光を発生する、前記第１のクラッド層
上に重畳した活性層と；前記第１の層とは逆の半導体タ
イプのIII-V族半導体材料からなり、前記活性層の上に
重畳した第２のクラッド層と；前記逆の半導体タイプの
III-V族半導体材料からなり、前記クラッド層の上に重
畳した結晶層を構成し、前記結晶層の２つのファセット
が、前記活性層を含む光学空洞の両端においてミラーを
形成する、第３の層とが含まれている、半導体レーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US140,976 | 1998-08-27 | ||
| US09/140,976 US6240115B1 (en) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | Epitaxial facet formation for laser diodes based on III-V material systems |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077770A true JP2000077770A (ja) | 2000-03-14 |
| JP2000077770A5 JP2000077770A5 (ja) | 2007-02-01 |
Family
ID=22493618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21691799A Withdrawn JP2000077770A (ja) | 1998-08-27 | 1999-07-30 | 半導体レ―ザおよび半導体レ―ザの形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6240115B1 (ja) |
| EP (1) | EP0982819B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000077770A (ja) |
| DE (1) | DE69925547T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US6395618B2 (en) * | 1998-07-10 | 2002-05-28 | Stmicroelectronics S.R.L. | Method for manufacturing integrated structures including removing a sacrificial region |
| JP3470623B2 (ja) | 1998-11-26 | 2003-11-25 | ソニー株式会社 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
| TW504754B (en) | 2000-03-24 | 2002-10-01 | Sumitomo Chemical Co | Group III-V compound semiconductor and method of producing the same |
| US6627974B2 (en) * | 2000-06-19 | 2003-09-30 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing the same, and nitride semiconductor device using nitride semiconductor substrate |
| US20060284163A1 (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-21 | Bour David P | Single ELOG growth transverse p-n junction nitride semiconductor laser |
| US20090085055A1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-04-02 | Hui Peng | Method for Growing an Epitaxial Layer |
| US8986835B2 (en) * | 2010-04-05 | 2015-03-24 | Purdue Research Foundation | Growth process for gallium nitride porous nanorods |
| WO2017082126A1 (ja) * | 2015-11-12 | 2017-05-18 | 株式会社Sumco | Ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体基板 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3352712B2 (ja) | 1991-12-18 | 2002-12-03 | 浩 天野 | 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法 |
| KR19980079320A (ko) | 1997-03-24 | 1998-11-25 | 기다오까다까시 | 고품질 쥐에이엔계층의 선택성장방법, 고품질 쥐에이엔계층 성장기판 및 고품질 쥐에이엔계층 성장기판상에 제작하는 반도체디바이스 |
| EP0874405A3 (en) | 1997-03-25 | 2004-09-15 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN group crystal base member having low dislocation density, use thereof and manufacturing methods thereof |
-
1998
- 1998-08-27 US US09/140,976 patent/US6240115B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-07-02 DE DE69925547T patent/DE69925547T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1999-07-02 EP EP99112852A patent/EP0982819B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-07-30 JP JP21691799A patent/JP2000077770A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69925547D1 (de) | 2005-07-07 |
| US6240115B1 (en) | 2001-05-29 |
| EP0982819B1 (en) | 2005-06-01 |
| EP0982819A1 (en) | 2000-03-01 |
| DE69925547T2 (de) | 2006-02-02 |
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