JP2000164987A - 半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体発光素子およびその製造方法Info
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- H01S5/2206—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure comprising special burying or current confinement layers based on III-V materials
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- H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode
Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
半導体発光素子の横モードの安定化、高出力化および長
寿命化を図ることができる半導体発光素子およびその製
造方法を提供する。 【解決手段】 ＧａＮ系半導体レーザにおいて、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層７の上層部に形成したリッジストラ
イプ部の両側を埋め込むようにＡｌＧａＮ埋め込み層９
を設ける。ＡｌＧａＮ埋め込み層９は、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層７の上層部、ｐ型ＧａＮコンタクト層８をＳ
ｉＯ2 膜２１をエッチングマスクに用いてリッジストラ
イプ形状にパターニングした後、リッジストライプ部上
にＳｉＯ2 膜２１を形成した状態で、リッジストライプ
部の両側を埋めるようにＡｌＧａＮ埋め込み層９を無選
択成長させ、さらに、ＡｌＧａＮ埋め込み層９をＳｉＯ
2膜２１をエッチング停止層として用いてエッチング
し、リッジストライプ部上のＡｌＧａＮ埋め込み層９を
除去することにより形成する。
半導体発光素子の横モードの安定化、高出力化および長
寿命化を図ることができる半導体発光素子およびその製
造方法を提供する。 【解決手段】 ＧａＮ系半導体レーザにおいて、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層７の上層部に形成したリッジストラ
イプ部の両側を埋め込むようにＡｌＧａＮ埋め込み層９
を設ける。ＡｌＧａＮ埋め込み層９は、ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層７の上層部、ｐ型ＧａＮコンタクト層８をＳ
ｉＯ2 膜２１をエッチングマスクに用いてリッジストラ
イプ形状にパターニングした後、リッジストライプ部上
にＳｉＯ2 膜２１を形成した状態で、リッジストライプ
部の両側を埋めるようにＡｌＧａＮ埋め込み層９を無選
択成長させ、さらに、ＡｌＧａＮ埋め込み層９をＳｉＯ
2膜２１をエッチング停止層として用いてエッチング
し、リッジストライプ部上のＡｌＧａＮ埋め込み層９を
除去することにより形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体発光素子お
よびその製造方法に関し、特に、埋め込みリッジ構造を
有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体発光素子およびその製造に適用して好適なものであ
る。
よびその製造方法に関し、特に、埋め込みリッジ構造を
有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体発光素子およびその製造に適用して好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム（ＧａＮ）に代表される窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、緑色から青色、さ
らには紫外線の領域にわたる発光が可能な発光素子や高
周波電子素子および耐環境電子素子などの材料として有
望である。特に、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた発光ダイオードが実用化されて以来、窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は大きな注目を集めてい
る。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
半導体レーザの実現も報告され、光ディスク装置の光源
をはじめとした応用が期待されている。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、緑色から青色、さ
らには紫外線の領域にわたる発光が可能な発光素子や高
周波電子素子および耐環境電子素子などの材料として有
望である。特に、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた発光ダイオードが実用化されて以来、窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は大きな注目を集めてい
る。また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
半導体レーザの実現も報告され、光ディスク装置の光源
をはじめとした応用が期待されている。
【０００３】ここで、従来のＧａＮ系半導体レーザにつ
いて説明する。この従来のＧａＮ系半導体レーザにおい
ては、ｃ面のサファイア基板上に低温成長による第１層
目のＧａＮバッファ層を介して、第２層目のＧａＮバッ
ファ層、ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層が順次積層されている。活性層は、例え
ばＧａＮ層を発光層とする単一量子井戸構造または多重
量子井戸構造を有する。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の上
層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層は、一方向に延びる
所定のリッジストライプ形状を有する。ｎ型ＧａＮコン
タクト層の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、活性層
およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の下層部は、リッジス
トライプ部の延在する方向と平行な方向に延在する所定
のメサ形状を有する。ｐ型ＧａＮコンタクト層上にはＮ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極またはＮｉ／Ａｕ電極のようなｐ側
電極がオーミックコンタクトして設けられ、一方、メサ
部の近傍の部分のｎ型ＧａＮコンタクト層上にＴｉ／Ａ
ｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｎ側電極がオーミックコン
タクトして設けられている。
いて説明する。この従来のＧａＮ系半導体レーザにおい
ては、ｃ面のサファイア基板上に低温成長による第１層
目のＧａＮバッファ層を介して、第２層目のＧａＮバッ
ファ層、ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層が順次積層されている。活性層は、例え
ばＧａＮ層を発光層とする単一量子井戸構造または多重
量子井戸構造を有する。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の上
層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層は、一方向に延びる
所定のリッジストライプ形状を有する。ｎ型ＧａＮコン
タクト層の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、活性層
およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の下層部は、リッジス
トライプ部の延在する方向と平行な方向に延在する所定
のメサ形状を有する。ｐ型ＧａＮコンタクト層上にはＮ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ電極またはＮｉ／Ａｕ電極のようなｐ側
電極がオーミックコンタクトして設けられ、一方、メサ
部の近傍の部分のｎ型ＧａＮコンタクト層上にＴｉ／Ａ
ｌ／Ｐｔ／Ａｕ電極のようなｎ側電極がオーミックコン
タクトして設けられている。
【０００４】上述のように構成されたこの従来のＧａＮ
系半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層がリッジストラ
イプ形状にパターニングされていることによって電流通
路が制限され、これによって動作電流の低減が図られて
いると共に、リッジストライプ部とその両側の部分との
実効屈折率差を利用して横モードの制御が行われてい
る。
系半導体レーザにおいては、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層がリッジストラ
イプ形状にパターニングされていることによって電流通
路が制限され、これによって動作電流の低減が図られて
いると共に、リッジストライプ部とその両側の部分との
実効屈折率差を利用して横モードの制御が行われてい
る。
【０００５】上述のように構成されたこの従来のＧａＮ
系半導体レーザは、次のようにして製造される。すなわ
ち、ｃ面のサファイア基板上に、有機金属化学気相成長
（ＭＯＣＶＤ）法により第１層目のＧａＮバッファ層を
低温成長させる。引き続いて、ＭＯＣＶＤ法により、こ
の第１層目のＧａＮバッファ層上に第２層目のＧａＮバ
ッファ層、ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ
型ＧａＮコンタクト層を順次成長させる。
系半導体レーザは、次のようにして製造される。すなわ
ち、ｃ面のサファイア基板上に、有機金属化学気相成長
（ＭＯＣＶＤ）法により第１層目のＧａＮバッファ層を
低温成長させる。引き続いて、ＭＯＣＶＤ法により、こ
の第１層目のＧａＮバッファ層上に第２層目のＧａＮバ
ッファ層、ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層、活性層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ
型ＧａＮコンタクト層を順次成長させる。
【０００６】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層上に一方向
に延在する所定のストライプ形状のマスクを形成した
後、このマスクを用いて反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングすることによりリッジストライ
プ部を形成する。この後、このマスクを除去する。次
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層およびリッジストライプ部
の両側の部分におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層上に、
一方向に延在する所定のストライプ形状のマスクを形成
した後、このマスクを用いてＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ
コンタクト層の厚さ方向の途中の深さまでエッチングす
ることにより溝を形成する。次に、このマスクを除去を
除去した後、ｐ型ＧａＮコンタクト層上にｐ側電極を形
成すると共に、ｎ型ＧａＮコンタクト層上にｎ側電極を
形成する。
に延在する所定のストライプ形状のマスクを形成した
後、このマスクを用いて反応性イオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッド層の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングすることによりリッジストライ
プ部を形成する。この後、このマスクを除去する。次
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層およびリッジストライプ部
の両側の部分におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層上に、
一方向に延在する所定のストライプ形状のマスクを形成
した後、このマスクを用いてＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ
コンタクト層の厚さ方向の途中の深さまでエッチングす
ることにより溝を形成する。次に、このマスクを除去を
除去した後、ｐ型ＧａＮコンタクト層上にｐ側電極を形
成すると共に、ｎ型ＧａＮコンタクト層上にｎ側電極を
形成する。
【０００７】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたサファイア基板をリッジストライプ部の延在す
る方向に垂直な方向に沿ってバー状に劈開したり、ドラ
イエッチングしたりすることにより両共振器端面を形成
する。次に、このバーをダイシングやスクライブなどに
より分離してチップ化する。以上により、目的とするＧ
ａＮ系半導体レーザが製造される。
成されたサファイア基板をリッジストライプ部の延在す
る方向に垂直な方向に沿ってバー状に劈開したり、ドラ
イエッチングしたりすることにより両共振器端面を形成
する。次に、このバーをダイシングやスクライブなどに
より分離してチップ化する。以上により、目的とするＧ
ａＮ系半導体レーザが製造される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来のＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジストラ
イプ部とその両側の部分との実効屈折率差を利用して横
モード制御を行っているものの、埋め込みリッジ型のＡ
ｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザのように、リッジストライプ部の両側の部分に半導
体層が埋め込まれた構造とはなっていない。このため、
従来のＧａＮ系半導体レーザでは、横方向の屈折率制御
が困難なために横モードの安定化を図ることが困難であ
り、また、熱放散性が低いために高出力化および長寿命
化の実現が難しいという問題があった。また、リッジス
トライプ部による凹凸構造がそのまま残されているた
め、その上にコンタクトさせる電極に段切れが生じるな
ど信頼性を低下させるおそれがあった。このため、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザにおいても、リッジストライプ部の両
側の部分に適切な材料を埋め込むことが切望されてい
る。
従来のＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジストラ
イプ部とその両側の部分との実効屈折率差を利用して横
モード制御を行っているものの、埋め込みリッジ型のＡ
ｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌＧａＩｎＰ系半導体レ
ーザのように、リッジストライプ部の両側の部分に半導
体層が埋め込まれた構造とはなっていない。このため、
従来のＧａＮ系半導体レーザでは、横方向の屈折率制御
が困難なために横モードの安定化を図ることが困難であ
り、また、熱放散性が低いために高出力化および長寿命
化の実現が難しいという問題があった。また、リッジス
トライプ部による凹凸構造がそのまま残されているた
め、その上にコンタクトさせる電極に段切れが生じるな
ど信頼性を低下させるおそれがあった。このため、Ｇａ
Ｎ系半導体レーザにおいても、リッジストライプ部の両
側の部分に適切な材料を埋め込むことが切望されてい
る。
【０００９】したがって、この発明の目的は、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の横
モードの安定化、高出力化および長寿命化を図ることが
できる半導体発光素子およびその製造方法を提供するこ
とにある。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の横
モードの安定化、高出力化および長寿命化を図ることが
できる半導体発光素子およびそ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】上記目的を達成するため
に、この発明の第１の発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子において、第１導電
型の第１のクラッド層と、第１のクラッド層上の活性層
と、活性層上の第２導電型の第２のクラッド層と、第２
のクラッド層に設けられたストライプ部と、ストライプ
部の両側の部分に設けられた埋め込み層とを有し、埋め
込み層は、ストライプ部上にマスクを形成した状態で第
２のクラッド層上に埋め込み層を無選択成長させ、この
埋め込み層をストライプ部上に形成したマスクをエッチ
ング停止層として用いてエッチングし、ストライプ部上
の埋め込み層を除去することにより形成されたものであ
ることを特徴とするものである。
に、この発明の第１の発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子において、第１導電
型の第１のクラッド層と、第１のクラッド層上の活性層
と、活性層上の第２導電型の第２のクラッド層と、第２
のクラッド層に設けられたストライプ部と、ストライプ
部の両側の部分に設けられた埋め込み層とを有し、埋め
込み層は、ストライプ部上にマスクを形成した状態で第
２のクラッド層上に埋め込み層を無選択成長させ、この
埋め込み層をストライプ部上に形成したマスクをエッチ
ング停止層として用いてエッチングし、ストライプ部上
の埋め込み層を除去することにより形成されたものであ
ることを特徴とするものである。
【００１１】この発明の第２の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
において、基板上に第１導電型の第１のクラッド層、活
性層、第２導電型の第２のクラッド層を順次成長させる
工程と、第２のクラッド層にストライプ部を形成する工
程と、ストライプ部上にマスクを形成した状態で第２の
クラッド層上に埋め込み層を無選択成長させる工程と、
埋め込み層をストライプ部上に形成されたマスクをエッ
チング停止層として用いてエッチングし、ストライプ部
上の埋め込み層を除去する工程とを有することを特徴と
するものである。
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
において、基板上に第１導電型の第１のクラッド層、活
性層、第２導電型の第２のクラッド層を順次成長させる
工程と、第２のクラッド層にストライプ部を形成する工
程と、ストライプ部上にマスクを形成した状態で第２の
クラッド層上に埋め込み層を無選択成長させる工程と、
埋め込み層をストライプ部上に形成されたマスクをエッ
チング停止層として用いてエッチングし、ストライプ部
上の埋め込み層を除去する工程とを有することを特徴と
するものである。
【００１２】この発明においては、電流狭窄を良好に行
う観点から、埋め込み層は典型的には第１導電型または
アンドープの層である。この発明において、横モード制
御を良好に行う観点から、埋め込み層は典型的には第２
のクラッド層より低屈折率の層であるが、場合によって
は、この埋め込み層は活性層からの光に対して吸収作用
のある層であってもよい。
う観点から、埋め込み層は典型的には第１導電型または
アンドープの層である。この発明において、横モード制
御を良好に行う観点から、埋め込み層は典型的には第２
のクラッド層より低屈折率の層であるが、場合によって
は、この埋め込み層は活性層からの光に対して吸収作用
のある層であってもよい。
【００１３】この発明において、埋め込み層は典型的に
は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、特に、
横方向に屈折率差を生じさせることができ、かつ、Ａｌ
組成を変化させることでその屈折率差を容易に制御する
ことができることから、好適にはＡｌＧａＮからなる。
は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体からなり、特に、
横方向に屈折率差を生じさせることができ、かつ、Ａｌ
組成を変化させることでその屈折率差を容易に制御する
ことができることから、好適にはＡｌＧａＮからなる。
【００１４】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってはさらにＡｓま
たはＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどである。
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってはさらにＡｓま
たはＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、Ａｌ
ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮなどである。
【００１５】この発明において、半導体発光素子は、典
型的には、第１のクラッド層と基板との間に第１導電型
の第１のコンタクト層を有し、第２のクラッド層上に第
２導電型の第２のコンタクト層を有する。また、この発
明において、半導体発光素子は、好適には、第１のクラ
ッド層と活性層との間に第１の光導波層を有し、活性層
と第２のクラッド層との間に第２の光導波層を有する。
型的には、第１のクラッド層と基板との間に第１導電型
の第１のコンタクト層を有し、第２のクラッド層上に第
２導電型の第２のコンタクト層を有する。また、この発
明において、半導体発光素子は、好適には、第１のクラ
ッド層と活性層との間に第１の光導波層を有し、活性層
と第２のクラッド層との間に第２の光導波層を有する。
【００１６】この発明において、ストライプ部上に形成
したマスクは、第２のクラッド層にストライプ部を形成
する際にエッチングマスクとして用いたものである。こ
のマスクの材料としては、典型的には誘電体または絶縁
体、具体的には酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）または窒化シ
リコン（ＳｉＮ）が用いられる。なお、このマスクは、
第２のクラッド層またはその上の第２導電型の第２のコ
ンタクト層に電極をコンタクトさせる前に除去する。
したマスクは、第２のクラッド層にストライプ部を形成
する際にエッチングマスクとして用いたものである。こ
のマスクの材料としては、典型的には誘電体または絶縁
体、具体的には酸化シリコン（ＳｉＯ2 ）または窒化シ
リコン（ＳｉＮ）が用いられる。なお、このマスクは、
第２のクラッド層またはその上の第２導電型の第２のコ
ンタクト層に電極をコンタクトさせる前に除去する。
【００１７】この発明の第２の発明においては、ストラ
イプ部上の埋め込み層を除去する際に、ストライプ部の
両側の部分における埋め込み層の表面が損傷を受けるの
を防止する観点から、好適には、埋め込み層上にストラ
イプ部に対応する部分に開口を有する他のマスクを形成
し、埋め込み層をストライプ部上に形成したマスクおよ
び埋め込み層上に形成した他のマスクをエッチング停止
層として用いてエッチングすることにより、ストライプ
部上の埋め込み層を選択的に除去する。
イプ部上の埋め込み層を除去する際に、ストライプ部の
両側の部分における埋め込み層の表面が損傷を受けるの
を防止する観点から、好適には、埋め込み層上にストラ
イプ部に対応する部分に開口を有する他のマスクを形成
し、埋め込み層をストライプ部上に形成したマスクおよ
び埋め込み層上に形成した他のマスクをエッチング停止
層として用いてエッチングすることにより、ストライプ
部上の埋め込み層を選択的に除去する。
【００１８】この発明の第２の発明においては、平坦性
の良好な埋め込みを行う観点から、第２のクラッド層上
に成長した埋め込み層とストライプ部上に形成したマス
ク上に成長した埋め込み層との結晶性の差異を利用して
埋め込み層をエッチングすることにより、ストライプ部
上の埋め込み層を選択的に除去する。このようなエッチ
ングは、例えば、エッチャントに水酸化カリウム溶液を
用いたケミカルエッチングにより行うことができる。こ
のとき、水酸化カリウム溶液は所定の温度、例えば６０
℃程度に加熱して用いることが好ましい。
の良好な埋め込みを行う観点から、第２のクラッド層上
に成長した埋め込み層とストライプ部上に形成したマス
ク上に成長した埋め込み層との結晶性の差異を利用して
埋め込み層をエッチングすることにより、ストライプ部
上の埋め込み層を選択的に除去する。このようなエッチ
ングは、例えば、エッチャントに水酸化カリウム溶液を
用いたケミカルエッチングにより行うことができる。こ
のとき、水酸化カリウム溶液は所定の温度、例えば６０
℃程度に加熱して用いることが好ましい。
【００１９】この発明においては、埋め込み層上に塗布
膜を形成し、塗布膜および埋め込み層をストライプ部上
に形成されたマスクをエッチング停止層として用いてエ
ッチバックすることにより、ストライプ部上の埋め込み
層を除去するようにしてもよい。
膜を形成し、塗布膜および埋め込み層をストライプ部上
に形成されたマスクをエッチング停止層として用いてエ
ッチバックすることにより、ストライプ部上の埋め込み
層を除去するようにしてもよい。
【００２０】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、ストライプ部上にマスクが形成された状態で第２の
クラッド層上に埋め込み層を無選択成長させ、この埋め
込み層をストライプ部上に形成されたマスクをエッチン
グ停止層として用いてエッチングし、ストライプ部上に
形成された埋め込み層を除去することにより、埋め込み
層の材料として選択成長が困難な材料を用いつつも、ス
トライプ部の両側の部分に埋め込み層が埋め込まれた構
造を再現性良く、かつ、安定的に形成することができ
る。これにより、埋め込み層の材料の選択の自由度が向
上する。また、ストライプ部の両側の部分に埋め込み層
が設けられていることにより、横方向の屈折率制御性お
よび熱放散性が向上する。
ば、ストライプ部上にマスクが形成された状態で第２の
クラッド層上に埋め込み層を無選択成長させ、この埋め
込み層をストライプ部上に形成されたマスクをエッチン
グ停止層として用いてエッチングし、ストライプ部上に
形成された埋め込み層を除去することにより、埋め込み
層の材料として選択成長が困難な材料を用いつつも、ス
トライプ部の両側の部分に埋め込み層が埋め込まれた構
造を再現性良く、かつ、安定的に形成することができ
る。これにより、埋め込み層の材料の選択の自由度が向
上する。また、ストライプ部の両側の部分に埋め込み層
が設けられていることにより、横方向の屈折率制御性お
よび熱放散性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００２２】まず、この発明の第１の実施形態について
説明する。図１は、この第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザを示す。
説明する。図１は、この第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザを示す。
【００２３】図１に示すように、この第１の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例えば、ｃ面の
サファイア基板１上に低温成長によるＧａＮバッファ層
２を介して、ＧａＮバッファ層３、ｎ型ＧａＮコンタク
ト層４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５、活性層６、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層
８が順次積層されている。活性層６は、例えばＧａＩｎ
Ｎ層を発光層とする単一量子井戸構造または多重量子井
戸構造を有する。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５およびｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層７のＩＩＩ族元素の組成は例え
ばＡｌが８％、Ｇａが９２％である。
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例えば、ｃ面の
サファイア基板１上に低温成長によるＧａＮバッファ層
２を介して、ＧａＮバッファ層３、ｎ型ＧａＮコンタク
ト層４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５、活性層６、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層
８が順次積層されている。活性層６は、例えばＧａＩｎ
Ｎ層を発光層とする単一量子井戸構造または多重量子井
戸構造を有する。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５およびｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層７のＩＩＩ族元素の組成は例え
ばＡｌが８％、Ｇａが９２％である。
【００２４】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部およ
びｐ型ＧａＮコンタクト層８は、一方向に延びる所定の
リッジストライプ形状を有する。このリッジストライプ
部の幅（ストライプ幅）は例えば４μｍである。このリ
ッジストライプ部の両側の部分には、例えばアンドープ
のＡｌＧａＮ埋め込み層（電流狭窄層）９が埋め込ま
れ、これによって電流狭窄構造が形成されている。この
ＡｌＧａＮ埋め込み層９のＡｌ組成はｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層７のＡｌ組成より大きく選ばれ、したがって、
このＡｌＧａＮ埋め込み層９はｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層７より低屈折率である。このＡｌＧａＮ埋め込み層９
のＩＩＩ族元素の組成は例えばＡｌが１０％、Ｇａが９
０％である。
びｐ型ＧａＮコンタクト層８は、一方向に延びる所定の
リッジストライプ形状を有する。このリッジストライプ
部の幅（ストライプ幅）は例えば４μｍである。このリ
ッジストライプ部の両側の部分には、例えばアンドープ
のＡｌＧａＮ埋め込み層（電流狭窄層）９が埋め込ま
れ、これによって電流狭窄構造が形成されている。この
ＡｌＧａＮ埋め込み層９のＡｌ組成はｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層７のＡｌ組成より大きく選ばれ、したがって、
このＡｌＧａＮ埋め込み層９はｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層７より低屈折率である。このＡｌＧａＮ埋め込み層９
のＩＩＩ族元素の組成は例えばＡｌが１０％、Ｇａが９
０％である。
【００２５】ｎ型ＧａＮコンタクト層４の上層部、ｎ型
ＡｌＧａＮクラッド層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層７の下層部およびＡｌＧａＮ埋め込み層９は所
定のメサ形状を有する。ＡｌＧａＮ埋め込み層９、メサ
部の両側面およびメサ部に隣接するｎ型ＧａＮコンタク
ト層４上には、例えばＳｉＯ2 膜のような保護膜（絶縁
膜）１０が設けられている。この保護膜１０は、リッジ
ストライプ部に対応する部分およびメサ部に隣接するｎ
型ＧａＮコンタクト層４に対応する部分にそれぞれ開口
１０ａ，１０ｂを有している。そして、保護膜１０の開
口１０ａを通じてＮｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕか
らなるｐ側電極１１がｐ型ＧａＮコンタクト層８にオー
ミックコンタクトし、保護膜１０の開口１０ｂを通じて
Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極１２がｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４とオーミックコンタクトしている。
ＡｌＧａＮクラッド層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層７の下層部およびＡｌＧａＮ埋め込み層９は所
定のメサ形状を有する。ＡｌＧａＮ埋め込み層９、メサ
部の両側面およびメサ部に隣接するｎ型ＧａＮコンタク
ト層４上には、例えばＳｉＯ2 膜のような保護膜（絶縁
膜）１０が設けられている。この保護膜１０は、リッジ
ストライプ部に対応する部分およびメサ部に隣接するｎ
型ＧａＮコンタクト層４に対応する部分にそれぞれ開口
１０ａ，１０ｂを有している。そして、保護膜１０の開
口１０ａを通じてＮｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕか
らなるｐ側電極１１がｐ型ＧａＮコンタクト層８にオー
ミックコンタクトし、保護膜１０の開口１０ｂを通じて
Ｔｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕからなるｎ側電極１２がｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４とオーミックコンタクトしている。
【００２６】レーザ構造を形成する各窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４の厚さは４．５μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層５の厚さは１．３μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７のリッジストライプ部における厚さは０．９μ
ｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７のリッジストライプ部
の両側の部分における厚さは０．３μｍ、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層８の厚さは０．１μｍである。
Ｖ族化合物半導体層の厚さの一例を挙げると、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４の厚さは４．５μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層５の厚さは１．３μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７のリッジストライプ部における厚さは０．９μ
ｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７のリッジストライプ部
の両側の部分における厚さは０．３μｍ、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層８の厚さは０．１μｍである。
【００２７】ここで、このＧａＮ系半導体レーザにおい
ては、リッジストライプ部の両側の部分に設けられた埋
め込み層が、選択成長が困難なＡｌＧａＮからなること
が特徴である。このＡｌＧａＮ埋め込み層９は、後述の
ように、リッジストライプ部上にマスクを形成した状態
で、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上にＡｌＧａＮ層を無
選択成長させ、このＡｌＧａＮ層をリッジストライプ部
上のマスクをエッチング停止層として用いてエッチング
することにより、リッジストライプ部上のＡｌＧａＮ層
を除去することにより形成されたものである。
ては、リッジストライプ部の両側の部分に設けられた埋
め込み層が、選択成長が困難なＡｌＧａＮからなること
が特徴である。このＡｌＧａＮ埋め込み層９は、後述の
ように、リッジストライプ部上にマスクを形成した状態
で、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上にＡｌＧａＮ層を無
選択成長させ、このＡｌＧａＮ層をリッジストライプ部
上のマスクをエッチング停止層として用いてエッチング
することにより、リッジストライプ部上のＡｌＧａＮ層
を除去することにより形成されたものである。
【００２８】上述のように構成されたこのＧａＮ系半導
体レーザにおいては、リッジストライプ部の両側の部分
に設けられたＡｌＧａＮ埋め込み層９が、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層７より低屈折率であることにより、リッジ
ストライプ部に対応する部分の屈折率が高く、その両側
に対応する部分の屈折率が低いステップ状の屈折率分布
が作り込まれ、その実効屈折率差を利用して横モードの
制御が行われている。
体レーザにおいては、リッジストライプ部の両側の部分
に設けられたＡｌＧａＮ埋め込み層９が、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層７より低屈折率であることにより、リッジ
ストライプ部に対応する部分の屈折率が高く、その両側
に対応する部分の屈折率が低いステップ状の屈折率分布
が作り込まれ、その実効屈折率差を利用して横モードの
制御が行われている。
【００２９】次に、この第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法について説明する。
半導体レーザの製造方法について説明する。
【００３０】まず、図２に示すように、まず、ｃ面のサ
ファイア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により例えば５６０
℃の温度でＧａＮバッファ層２を低温成長させる。引き
続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧａＮバッファ層２上
に、ＧａＮバッファ層３、ｎ型ＧａＮコンタクト層４、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層８を順次
成長させる。ここで、Ｉｎを含まない層であるＧａＮバ
ッファ層３、ｎ型ＧａＮコンタクト層４、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７およびｐ
型ＧａＮコンタクト層８の成長温度は１０００℃程度と
し、Ｉｎを含む層である活性層６の成長温度は、ＩｎＮ
の分解を抑えるために６００〜８００℃程度とする。
ファイア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法により例えば５６０
℃の温度でＧａＮバッファ層２を低温成長させる。引き
続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧａＮバッファ層２上
に、ＧａＮバッファ層３、ｎ型ＧａＮコンタクト層４、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層８を順次
成長させる。ここで、Ｉｎを含まない層であるＧａＮバ
ッファ層３、ｎ型ＧａＮコンタクト層４、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層５、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７およびｐ
型ＧａＮコンタクト層８の成長温度は１０００℃程度と
し、Ｉｎを含む層である活性層６の成長温度は、ＩｎＮ
の分解を抑えるために６００〜８００℃程度とする。
【００３１】次に、図３に示すように、ｐ型ＧａＮコン
タクト層８上に、例えば蒸着法により厚さ４００ｎｍ程
度のＳｉＯ2 膜２１（第１のマスク）を形成した後、例
えばリソグラフィにより、このＳｉＯ2 膜２１上に所定
のストライプ状のレジストパターン２２を形成する。
タクト層８上に、例えば蒸着法により厚さ４００ｎｍ程
度のＳｉＯ2 膜２１（第１のマスク）を形成した後、例
えばリソグラフィにより、このＳｉＯ2 膜２１上に所定
のストライプ状のレジストパターン２２を形成する。
【００３２】次に、図４に示すように、レジストパター
ン２２をマスクとして、例えばドライエッチング法によ
りＳｉＯ2 膜２１を選択的にエッチングする。このとき
のドライエッチングには、エッチングガスとして例えば
ＣＦ4 ガスを用いる。これにより、ＳｉＯ2 膜２１が一
方向に延びる所定のストライプ形状にパターニングされ
る。この後、レジストパターン２２を除去する。
ン２２をマスクとして、例えばドライエッチング法によ
りＳｉＯ2 膜２１を選択的にエッチングする。このとき
のドライエッチングには、エッチングガスとして例えば
ＣＦ4 ガスを用いる。これにより、ＳｉＯ2 膜２１が一
方向に延びる所定のストライプ形状にパターニングされ
る。この後、レジストパターン２２を除去する。
【００３３】次に、図５に示すように、ストライプ形状
のＳｉＯ2 膜２１をエッチングマスクとして用い、例え
ばＲＩＥ法などのドライエッチング法により、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層７の厚さ方向の途中の深さまでエッチ
ングする。このときのドライエッチングには、エッチン
グガスとして例えば塩素系ガスを用いる。これにより、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層８が一方向に延びる所定のリッジストライ
プ形状にパターニングされる。
のＳｉＯ2 膜２１をエッチングマスクとして用い、例え
ばＲＩＥ法などのドライエッチング法により、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層７の厚さ方向の途中の深さまでエッチ
ングする。このときのドライエッチングには、エッチン
グガスとして例えば塩素系ガスを用いる。これにより、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の上層部およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層８が一方向に延びる所定のリッジストライ
プ形状にパターニングされる。
【００３４】次に、図６に示すように、リッジストライ
プ部最上層のｐ型ＧａＮコンタクト層８上にエッチング
マスクとして用いたＳｉＯ2 膜２１を残したままの状態
で、ＭＯＣＶＤ法により成長温度を例えば７２０℃とし
て、リッジストライプ部の両側を埋めるようにアンドー
プのＡｌＧａＮ埋め込み層９を成長させる。このＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９は、リッジストライプ部の両側の部分
におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７およびＳｉＯ2 膜
２１上に無選択的に成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜２
１上には、このＳｉＯ2 膜２１がアモルファス状である
ことの影響を受け、ＡｌＧａＮ埋め込み層９が多結晶状
に成長する。一方、リッジストライプ部の両側の部分に
おけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上に成長するＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９は、このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７
が単結晶状であることにより、ＳｉＯ2 膜２１上に成長
するＡｌＧａＮ埋め込み層９より結晶性が良好である。
この第１の実施形態においては、このようなＡｌＧａＮ
埋め込み層９を、リッジストライプ部の両側に対応する
部分（断面ａ）における厚さが例えば１μｍとなるよう
に成長させる。このとき、リッジストライプ部に対応す
る部分（断面ｂ）におけるＡｌＧａＮ埋め込み層９の厚
さは１．２μｍとなる。
プ部最上層のｐ型ＧａＮコンタクト層８上にエッチング
マスクとして用いたＳｉＯ2 膜２１を残したままの状態
で、ＭＯＣＶＤ法により成長温度を例えば７２０℃とし
て、リッジストライプ部の両側を埋めるようにアンドー
プのＡｌＧａＮ埋め込み層９を成長させる。このＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９は、リッジストライプ部の両側の部分
におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７およびＳｉＯ2 膜
２１上に無選択的に成長する。このとき、ＳｉＯ2 膜２
１上には、このＳｉＯ2 膜２１がアモルファス状である
ことの影響を受け、ＡｌＧａＮ埋め込み層９が多結晶状
に成長する。一方、リッジストライプ部の両側の部分に
おけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上に成長するＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９は、このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７
が単結晶状であることにより、ＳｉＯ2 膜２１上に成長
するＡｌＧａＮ埋め込み層９より結晶性が良好である。
この第１の実施形態においては、このようなＡｌＧａＮ
埋め込み層９を、リッジストライプ部の両側に対応する
部分（断面ａ）における厚さが例えば１μｍとなるよう
に成長させる。このとき、リッジストライプ部に対応す
る部分（断面ｂ）におけるＡｌＧａＮ埋め込み層９の厚
さは１．２μｍとなる。
【００３５】次に、図７に示すように、ＡｌＧａＮ埋め
込み層９上に、例えばＣＶＤ法により厚さ３００ｎｍ程
度のＳｉＯ2 膜２３（第２のマスク）を形成する。な
お、このＳｉＯ2 膜２３は、ＣＶＤ法に代えて蒸着法に
より形成してもよい。
込み層９上に、例えばＣＶＤ法により厚さ３００ｎｍ程
度のＳｉＯ2 膜２３（第２のマスク）を形成する。な
お、このＳｉＯ2 膜２３は、ＣＶＤ法に代えて蒸着法に
より形成してもよい。
【００３６】次に、図８に示すように、全面に所定の厚
さにレジスト膜２４を塗布する。ここでは、例えば、ス
ピンコート法により平坦な基板上での膜厚が９００ｎｍ
になる条件でこのレジスト膜２４を塗布する。これによ
り、リッジストライプ部の両側に対応する部分（断面
Ａ）においては、レジスト膜２４が厚さ９００ｎｍに形
成され、リッジストライプ部に対応する部分（断面Ｂ）
においては、レジスト膜２４が厚さ１５０ｎｍに形成さ
れる。
さにレジスト膜２４を塗布する。ここでは、例えば、ス
ピンコート法により平坦な基板上での膜厚が９００ｎｍ
になる条件でこのレジスト膜２４を塗布する。これによ
り、リッジストライプ部の両側に対応する部分（断面
Ａ）においては、レジスト膜２４が厚さ９００ｎｍに形
成され、リッジストライプ部に対応する部分（断面Ｂ）
においては、レジスト膜２４が厚さ１５０ｎｍに形成さ
れる。
【００３７】次に、図９に示すように、例えばドライエ
ッチング法によりレジスト膜２４を例えば５００ｎｍ程
度エッチングする。このドライエッチングにはエッチン
グガスとして例えば酸素ガスなどを用いる。これによ
り、リッジストライプ部に対応する部分のレジスト膜２
４が除去され、この部分のみＳｉＯ2 膜２３の表面が露
出した状態となる。
ッチング法によりレジスト膜２４を例えば５００ｎｍ程
度エッチングする。このドライエッチングにはエッチン
グガスとして例えば酸素ガスなどを用いる。これによ
り、リッジストライプ部に対応する部分のレジスト膜２
４が除去され、この部分のみＳｉＯ2 膜２３の表面が露
出した状態となる。
【００３８】次に、図１０に示すように、レジスト膜２
４をマスクとして、例えばドライエッチング法によりＳ
ｉＯ2 膜２３を選択的にエッチングすることにより、こ
のＳｉＯ2 膜２３のリッジストライプ部に対応する部分
に開口２３ａを形成する。このドライエッチングはエッ
チングガスとして例えばＣＦ4 ガスを用いる。この後、
アッシングにより基板上に残存するレジスト膜２４を除
去する。
４をマスクとして、例えばドライエッチング法によりＳ
ｉＯ2 膜２３を選択的にエッチングすることにより、こ
のＳｉＯ2 膜２３のリッジストライプ部に対応する部分
に開口２３ａを形成する。このドライエッチングはエッ
チングガスとして例えばＣＦ4 ガスを用いる。この後、
アッシングにより基板上に残存するレジスト膜２４を除
去する。
【００３９】次に、図１１に示すように、ＡｌＧａＮ埋
め込み層９上に形成されたＳｉＯ2膜２３をエッチング
マスクとして、例えばケミカルエッチング法により、Ｓ
ｉＯ2 膜２１の表面が露出するまで、開口２３ａ内のＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９を選択的にエッチングする。この
エッチングは、例えば６０℃に加熱した水酸化カリウム
（ＫＯＨ）溶液をエッチャントに用いて行う。このと
き、リッジストライプ部上においてはＳｉＯ2 膜２１が
エッチング停止層として機能する。また、このときのエ
ッチングは、リッジストライプ部の両側の部分における
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上に成長したＡｌＧａＮ埋
め込み層９と、ＳｉＯ2 膜２１上に成長したＡｌＧａＮ
埋め込み層９との結晶性の差異に起因するエッチングの
選択性を利用して行う。すなわち、上述のように、Ｓｉ
Ｏ2 膜２１上に成長したＡｌＧａＮ埋め込み層９は多結
晶状であるのに対して、リッジストライプ部の両側の部
分におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上に成長したＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９はそれよりも結晶性が良好であ
る。この結晶性の差異が上述のエッチャントに対しエッ
チングレートの差を生み、結晶性の良好なＡｌＧａＮ埋
め込み層９が露出した時点でエッチングは自動的に停止
する。これにより、図１１に示すように、ＳｉＯ 2 膜２
３の開口２３ａの近傍にエッチング残りを生じさせるこ
となく、リッジストライプ部上、すなわち、ＳｉＯ2 膜
２１上のＡｌＧａＮ埋め込み層９を選択的に除去するこ
とができる。
め込み層９上に形成されたＳｉＯ2膜２３をエッチング
マスクとして、例えばケミカルエッチング法により、Ｓ
ｉＯ2 膜２１の表面が露出するまで、開口２３ａ内のＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９を選択的にエッチングする。この
エッチングは、例えば６０℃に加熱した水酸化カリウム
（ＫＯＨ）溶液をエッチャントに用いて行う。このと
き、リッジストライプ部上においてはＳｉＯ2 膜２１が
エッチング停止層として機能する。また、このときのエ
ッチングは、リッジストライプ部の両側の部分における
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上に成長したＡｌＧａＮ埋
め込み層９と、ＳｉＯ2 膜２１上に成長したＡｌＧａＮ
埋め込み層９との結晶性の差異に起因するエッチングの
選択性を利用して行う。すなわち、上述のように、Ｓｉ
Ｏ2 膜２１上に成長したＡｌＧａＮ埋め込み層９は多結
晶状であるのに対して、リッジストライプ部の両側の部
分におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上に成長したＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９はそれよりも結晶性が良好であ
る。この結晶性の差異が上述のエッチャントに対しエッ
チングレートの差を生み、結晶性の良好なＡｌＧａＮ埋
め込み層９が露出した時点でエッチングは自動的に停止
する。これにより、図１１に示すように、ＳｉＯ 2 膜２
３の開口２３ａの近傍にエッチング残りを生じさせるこ
となく、リッジストライプ部上、すなわち、ＳｉＯ2 膜
２１上のＡｌＧａＮ埋め込み層９を選択的に除去するこ
とができる。
【００４０】次に、例えばフッ酸を用いてＳｉＯ2 膜２
１およびＳｉＯ2 膜２３をエッチング除去することによ
り、ｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＡｌＧａＮ埋め込
み層９の表面を露出させる。次に、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層８およびＡｌＧａＮ埋め込み層９上に、リソグラフ
ィにより一方向に延在するストライプ形状のレジストパ
ターン（図示せず）を形成した後、このレジストパター
ンをマスクとして、例えばＲＩＥ法などのドライエッチ
ング法により、ｎ型ＧａＮコンタクト層４の厚さ方向の
途中の深さまでエッチングすることにより溝を形成す
る。このドライエッチングには、エッチングガスとして
例えば塩素系ガスを用いる。この後、レジストパターン
を除去する。これにより、図１２に示すように、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の下層部
およびＡｌＧａＮ埋め込み層９が、リッジストライプ部
の延在する方向と平行な方向に延在するメサ形状にパタ
ーニングされる。
１およびＳｉＯ2 膜２３をエッチング除去することによ
り、ｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＡｌＧａＮ埋め込
み層９の表面を露出させる。次に、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層８およびＡｌＧａＮ埋め込み層９上に、リソグラフ
ィにより一方向に延在するストライプ形状のレジストパ
ターン（図示せず）を形成した後、このレジストパター
ンをマスクとして、例えばＲＩＥ法などのドライエッチ
ング法により、ｎ型ＧａＮコンタクト層４の厚さ方向の
途中の深さまでエッチングすることにより溝を形成す
る。このドライエッチングには、エッチングガスとして
例えば塩素系ガスを用いる。この後、レジストパターン
を除去する。これにより、図１２に示すように、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４の上層部、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７の下層部
およびＡｌＧａＮ埋め込み層９が、リッジストライプ部
の延在する方向と平行な方向に延在するメサ形状にパタ
ーニングされる。
【００４１】次に、図１に示すように、保護膜１０とし
て全面に例えば厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＯ2 膜を形成
した後、この保護膜１０のリッジストライプ部上の部分
およびメサ部に隣接するｎ型ＧａＮコンタクト層４上の
部分に、それぞれ開口１０ａ，１０ｂを形成する。次
に、リフトオフの手法を用いて、保護膜１０の開口１０
ａの部分におけるｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＡｌ
ＧａＮ埋め込み層９上にｐ側電極１１を形成すると共
に、保護膜１０の開口１０ｂの部分におけるｎ型ＧａＮ
コンタクト層４上にｎ側電極１２を形成する。
て全面に例えば厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＯ2 膜を形成
した後、この保護膜１０のリッジストライプ部上の部分
およびメサ部に隣接するｎ型ＧａＮコンタクト層４上の
部分に、それぞれ開口１０ａ，１０ｂを形成する。次
に、リフトオフの手法を用いて、保護膜１０の開口１０
ａの部分におけるｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＡｌ
ＧａＮ埋め込み層９上にｐ側電極１１を形成すると共
に、保護膜１０の開口１０ｂの部分におけるｎ型ＧａＮ
コンタクト層４上にｎ側電極１２を形成する。
【００４２】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたサファイア基板１をリッジストライプ部の延在
する方向と垂直な方向に沿ってバー状に劈開したり、ド
ライエッチングしたりすることにより両共振器端面を形
成する。さらに、このバーをダイシングやスクライブな
どにより分離してチップ化する。以上により、目的とす
るＧａＮ系半導体レーザが製造される。
成されたサファイア基板１をリッジストライプ部の延在
する方向と垂直な方向に沿ってバー状に劈開したり、ド
ライエッチングしたりすることにより両共振器端面を形
成する。さらに、このバーをダイシングやスクライブな
どにより分離してチップ化する。以上により、目的とす
るＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００４３】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、リッジストライプ部上にＳｉＯ2 膜２１を形成した
状態で、リッジストライプ部の両側を埋めるようにＡｌ
ＧａＮ埋め込み層９を無選択成長させ、このＡｌＧａＮ
埋め込み層９をＳｉＯ2 膜２１をエッチング停止層とし
て用いてエッチングし、リッジストライプ部上のＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９を除去するようにしていることによ
り、埋め込み層の材料として選択成長が困難なＡｌＧａ
Ｎを用いつつも、リッジストライプ部最上層のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層８の頭出しを良好に行うことができるの
で、リッジストライプ部の両側の部分にこのＡｌＧａＮ
埋め込み層９が埋め込まれた構造を再現性良く、かつ、
安定的に形成することができる。また、このようにリッ
ジストライプ部の両側の部分にＡｌＧａＮ埋め込み層９
が設けられていることにより、その高い電流遮断効果に
よってしきい値電流および動作電流の低減を図ることが
できるのは勿論、横方向の屈折率の制御性および熱放散
性が向上するという利点を得ることができる。これによ
り、ＧａＮ系半導体レーザの横モードの安定化、高出力
化および長寿命化を実現することができる。
ば、リッジストライプ部上にＳｉＯ2 膜２１を形成した
状態で、リッジストライプ部の両側を埋めるようにＡｌ
ＧａＮ埋め込み層９を無選択成長させ、このＡｌＧａＮ
埋め込み層９をＳｉＯ2 膜２１をエッチング停止層とし
て用いてエッチングし、リッジストライプ部上のＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９を除去するようにしていることによ
り、埋め込み層の材料として選択成長が困難なＡｌＧａ
Ｎを用いつつも、リッジストライプ部最上層のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層８の頭出しを良好に行うことができるの
で、リッジストライプ部の両側の部分にこのＡｌＧａＮ
埋め込み層９が埋め込まれた構造を再現性良く、かつ、
安定的に形成することができる。また、このようにリッ
ジストライプ部の両側の部分にＡｌＧａＮ埋め込み層９
が設けられていることにより、その高い電流遮断効果に
よってしきい値電流および動作電流の低減を図ることが
できるのは勿論、横方向の屈折率の制御性および熱放散
性が向上するという利点を得ることができる。これによ
り、ＧａＮ系半導体レーザの横モードの安定化、高出力
化および長寿命化を実現することができる。
【００４４】また、この第１の実施形態によれば、Ａｌ
ＧａＮ埋め込み層９の組成を変化させることで横方向の
屈折率差を制御することができるので、横モードの制御
性が向上し、半導体レーザの設計の自由度が増すという
利点を得ることもできる。
ＧａＮ埋め込み層９の組成を変化させることで横方向の
屈折率差を制御することができるので、横モードの制御
性が向上し、半導体レーザの設計の自由度が増すという
利点を得ることもできる。
【００４５】さらに、この第１の実施形態によれば、リ
ッジストライプ部の両側の部分にＡｌＧａＮ埋め込み層
９が埋め込まれることによって、リッジストライプ部に
よる凹凸構造が平坦化されているため、ｐ型ＧａＮコン
タクト層８上に設けるｐ側電極１１の段切れを防止する
ことができるという利点を得ることもできる。
ッジストライプ部の両側の部分にＡｌＧａＮ埋め込み層
９が埋め込まれることによって、リッジストライプ部に
よる凹凸構造が平坦化されているため、ｐ型ＧａＮコン
タクト層８上に設けるｐ側電極１１の段切れを防止する
ことができるという利点を得ることもできる。
【００４６】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法においては、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、Ｓ
ｉＯ2 膜２３のリッジストライプ部に対応する部分に開
口２３ａを形成する工程まで行う（図１０参照）。
説明する。この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法においては、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、Ｓ
ｉＯ2 膜２３のリッジストライプ部に対応する部分に開
口２３ａを形成する工程まで行う（図１０参照）。
【００４７】次に、図１３に示すように、ＡｌＧａＮ埋
め込み層９上に形成されたＳｉＯ2膜２３をエッチング
マスクとして、例えばＲＩＥ法などのドライエッチング
法により、ＳｉＯ2 膜２１の表面が露出するまでリッジ
ストライプ部上のＡｌＧａＮ埋め込み層９を選択的にエ
ッチングする。このドライエッチングは、エッチングガ
スとして例えば塩素系ガスを用いる。このとき、リッジ
ストライプ部上においては、ＳｉＯ2 膜２１がエッチン
グ停止層として機能することにより、このＳｉＯ2 膜２
１が露出した時点でエッチングは自動的に停止する。こ
のドライエッチングの際のＳｉＯ2 に対するＡｌＧａＮ
のエッチングレート選択比は８程度である。
め込み層９上に形成されたＳｉＯ2膜２３をエッチング
マスクとして、例えばＲＩＥ法などのドライエッチング
法により、ＳｉＯ2 膜２１の表面が露出するまでリッジ
ストライプ部上のＡｌＧａＮ埋め込み層９を選択的にエ
ッチングする。このドライエッチングは、エッチングガ
スとして例えば塩素系ガスを用いる。このとき、リッジ
ストライプ部上においては、ＳｉＯ2 膜２１がエッチン
グ停止層として機能することにより、このＳｉＯ2 膜２
１が露出した時点でエッチングは自動的に停止する。こ
のドライエッチングの際のＳｉＯ2 に対するＡｌＧａＮ
のエッチングレート選択比は８程度である。
【００４８】次に、例えばフッ酸を用いてＳｉＯ2 膜２
１およびＳｉＯ2 膜２３をエッチング除去することによ
り、ｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＡｌＧａＮ埋め込
み層９の表面を露出させる。この後、必要に応じて、所
定の平坦化技術によりＳｉＯ2 膜２３の開口２３ａの近
傍のエッチング残り（バリ）を除去してＡｌＧａＮ埋め
込み層９の表面を平坦化する。
１およびＳｉＯ2 膜２３をエッチング除去することによ
り、ｐ型ＧａＮコンタクト層８およびＡｌＧａＮ埋め込
み層９の表面を露出させる。この後、必要に応じて、所
定の平坦化技術によりＳｉＯ2 膜２３の開口２３ａの近
傍のエッチング残り（バリ）を除去してＡｌＧａＮ埋め
込み層９の表面を平坦化する。
【００４９】以降、第１の実施形態におけるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とす
るＧａＮ系半導体レーザを完成させる。その他のことは
第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
導体レーザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とす
るＧａＮ系半導体レーザを完成させる。その他のことは
第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５０】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００５１】次に、この発明の第３の実施形態について
説明する。この第３の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法においては、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、リ
ッジストライプ部の両側を埋めるようにＡｌＧａＮ埋め
込み層９を成長させる工程まで行う（図６参照）。
説明する。この第３の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法においては、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、リ
ッジストライプ部の両側を埋めるようにＡｌＧａＮ埋め
込み層９を成長させる工程まで行う（図６参照）。
【００５２】次に、図１４に示すように、全面に所定の
厚さにレジスト膜３１を塗布する。このとき、表面がほ
ぼ平坦となるように、このレジスト膜３１を十分に厚く
形成する。ここでは、例えば、スピンコート法により平
坦な基板上での膜厚が２μｍになる条件でこのレジスト
膜３１を塗布する。
厚さにレジスト膜３１を塗布する。このとき、表面がほ
ぼ平坦となるように、このレジスト膜３１を十分に厚く
形成する。ここでは、例えば、スピンコート法により平
坦な基板上での膜厚が２μｍになる条件でこのレジスト
膜３１を塗布する。
【００５３】次に、図１５に示すように、例えばＲＩＥ
法などのドライエッチング法により、リッジストライプ
部上に形成されたＳｉＯ2 膜２１の表面が露出するま
で、レジスト膜３１およびＡｌＧａＮ埋め込み層９を全
面エッチバックする。このドライエッチングには、エッ
チングガスとして例えば塩素系ガスを用いる。また、こ
のドライエッチングは、レジスト膜３１とＡｌＧａＮ埋
め込み層９のエッチングレートがほぼ等しくなる条件で
行う。このとき、リッジストライプ部上においては、Ｓ
ｉＯ2 膜２１がエッチング停止層として機能する。な
お、このドライエッチグの際には、ＳｉＯ2 膜２１が露
出した時点では、リッジストライプ部の両側の部分のに
おけるＡｌＧａＮ埋め込み層９の表面がレジスト膜３１
で覆われた状態となっていることが好ましく、そのため
には、リッジストライプ部の両側の部分におけるＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９の表面がＳｉＯ2 膜２１の表面より低
くなるように、ＡｌＧａＮ埋め込み層９の成長時に膜厚
を制御することが好ましい。
法などのドライエッチング法により、リッジストライプ
部上に形成されたＳｉＯ2 膜２１の表面が露出するま
で、レジスト膜３１およびＡｌＧａＮ埋め込み層９を全
面エッチバックする。このドライエッチングには、エッ
チングガスとして例えば塩素系ガスを用いる。また、こ
のドライエッチングは、レジスト膜３１とＡｌＧａＮ埋
め込み層９のエッチングレートがほぼ等しくなる条件で
行う。このとき、リッジストライプ部上においては、Ｓ
ｉＯ2 膜２１がエッチング停止層として機能する。な
お、このドライエッチグの際には、ＳｉＯ2 膜２１が露
出した時点では、リッジストライプ部の両側の部分のに
おけるＡｌＧａＮ埋め込み層９の表面がレジスト膜３１
で覆われた状態となっていることが好ましく、そのため
には、リッジストライプ部の両側の部分におけるＡｌＧ
ａＮ埋め込み層９の表面がＳｉＯ2 膜２１の表面より低
くなるように、ＡｌＧａＮ埋め込み層９の成長時に膜厚
を制御することが好ましい。
【００５４】次に、図１６に示すように、例えばアッシ
ングにより基板上に残存するレジスト膜３１を除去す
る。次に、例えばフッ酸を用いてＳｉＯ2 膜２１をエッ
チング除去することにより、ｐ型ＧａＮコンタクト層８
の表面を露出させる。この後、必要に応じて、所定の平
坦化技術によりＡｌＧａＮ埋め込み層９の表面を平坦化
する。
ングにより基板上に残存するレジスト膜３１を除去す
る。次に、例えばフッ酸を用いてＳｉＯ2 膜２１をエッ
チング除去することにより、ｐ型ＧａＮコンタクト層８
の表面を露出させる。この後、必要に応じて、所定の平
坦化技術によりＡｌＧａＮ埋め込み層９の表面を平坦化
する。
【００５５】以降、第１の実施形態におけるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とす
るＧａＮ系半導体レーザを完成させる。この第３の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法の場合、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と
比較して、ＡｌＧａＮ埋め込み層９上にＳｉＯ2 膜２３
を形成する工程と、ＳｉＯ2 膜２３に開口２３ａを形成
する工程とを省略することができる分だけ工程数が削減
されている。その他のことは第１の実施形態と同様であ
るので、説明を省略する。
導体レーザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とす
るＧａＮ系半導体レーザを完成させる。この第３の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法の場合、第
１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と
比較して、ＡｌＧａＮ埋め込み層９上にＳｉＯ2 膜２３
を形成する工程と、ＳｉＯ2 膜２３に開口２３ａを形成
する工程とを省略することができる分だけ工程数が削減
されている。その他のことは第１の実施形態と同様であ
るので、説明を省略する。
【００５６】この第３の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００５７】次に、この発明の第４の実施形態について
説明する。この第４の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法においては、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、ス
トライプ形状のＳｉＯ2 膜２１をマスクとしてドライエ
ッチングすることにより、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７
の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層８を一方向に延
びる所定のリッジストライプ形状にパターニングする工
程まで行う（図５参照）。
説明する。この第４の実施形態によるＧａＮ系半導体レ
ーザの製造方法においては、第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの製造方法と同様の工程に従って、ス
トライプ形状のＳｉＯ2 膜２１をマスクとしてドライエ
ッチングすることにより、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７
の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層８を一方向に延
びる所定のリッジストライプ形状にパターニングする工
程まで行う（図５参照）。
【００５８】次に、図１７に示すように、リッジストラ
イプ部最上層のｐ型ＧａＮコンタクト層８上にＳｉＯ2
膜２１を残したままの状態で、ＭＯＣＶＤ法により成長
温度を例えば９９０℃として、リッジストライプ部の両
側を埋めるようにアンドープのＡｌＧａＮ埋め込み層９
を成長させる。この条件では、リッジストライプ部の両
側の部分におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上でのＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９の成長速度は、リッジストライプ
部上に形成されたＳｉＯ2 膜２１上でのＡｌＧａＮ埋め
込み層９の成長速度の約２倍となる。この第４の実施形
態においては、このＡｌＧａＮ埋め込み層９を、例え
ば、リッジストライプ部の両側に対応する部分（断面
ａ）における厚さが２μｍとなり、リッジストライプ部
に対応する部分（断面ｂ）における厚さが１μｍとなる
ように成長させる。
イプ部最上層のｐ型ＧａＮコンタクト層８上にＳｉＯ2
膜２１を残したままの状態で、ＭＯＣＶＤ法により成長
温度を例えば９９０℃として、リッジストライプ部の両
側を埋めるようにアンドープのＡｌＧａＮ埋め込み層９
を成長させる。この条件では、リッジストライプ部の両
側の部分におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７上でのＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９の成長速度は、リッジストライプ
部上に形成されたＳｉＯ2 膜２１上でのＡｌＧａＮ埋め
込み層９の成長速度の約２倍となる。この第４の実施形
態においては、このＡｌＧａＮ埋め込み層９を、例え
ば、リッジストライプ部の両側に対応する部分（断面
ａ）における厚さが２μｍとなり、リッジストライプ部
に対応する部分（断面ｂ）における厚さが１μｍとなる
ように成長させる。
【００５９】次に、図１８に示すように、例えばＲＩＥ
法などのドライエッチング法により、リッジストライプ
部上に形成されたＳｉＯ2 膜２１の表面が露出するまで
ＡｌＧａＮ埋め込み層９を全面エッチバックする。この
ドライエッチングには、エッチングガスとして例えば塩
素系ガスを用いる。このとき、リッジストライプ部上に
おいては、ＳｉＯ2 膜２１がエッチング停止層として機
能する。
法などのドライエッチング法により、リッジストライプ
部上に形成されたＳｉＯ2 膜２１の表面が露出するまで
ＡｌＧａＮ埋め込み層９を全面エッチバックする。この
ドライエッチングには、エッチングガスとして例えば塩
素系ガスを用いる。このとき、リッジストライプ部上に
おいては、ＳｉＯ2 膜２１がエッチング停止層として機
能する。
【００６０】次に、例えばフッ酸を用いてＳｉＯ2 膜２
１をエッチング除去することによりｐ型ＧａＮコンタク
ト層８の表面を露出させる。この後、必要に応じて、所
定の平坦化技術によりＡｌＧａＮ埋め込み層９の表面を
平坦化する。
１をエッチング除去することによりｐ型ＧａＮコンタク
ト層８の表面を露出させる。この後、必要に応じて、所
定の平坦化技術によりＡｌＧａＮ埋め込み層９の表面を
平坦化する。
【００６１】以降、第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とする
ＧａＮ系半導体レーザを完成させる。この第４の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法の場合、第１
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と比
較して、ＡｌＧａＮ埋め込み層９上にＳｉＯ2 膜２３を
形成する工程と、ＳｉＯ2 膜２３に開口２３ａを形成す
る工程とを省略することができる分だけ工程数が削減さ
れており、さらに、第３の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法と比較しても、ＡｌＧａＮ埋め込み
層９上にレジスト膜３１を形成する工程を省略すること
ができる分だけ工程数が削減されている。その他のこと
は第１の実施形態と同様であるので、説明省略する。
体レーザの製造方法と同様に工程を進めて、目的とする
ＧａＮ系半導体レーザを完成させる。この第４の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法の場合、第１
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と比
較して、ＡｌＧａＮ埋め込み層９上にＳｉＯ2 膜２３を
形成する工程と、ＳｉＯ2 膜２３に開口２３ａを形成す
る工程とを省略することができる分だけ工程数が削減さ
れており、さらに、第３の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法と比較しても、ＡｌＧａＮ埋め込み
層９上にレジスト膜３１を形成する工程を省略すること
ができる分だけ工程数が削減されている。その他のこと
は第１の実施形態と同様であるので、説明省略する。
【００６２】この第４の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００６３】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
【００６４】例えば、上述の第１〜第４の実施形態にお
いて挙げた数値、構造、材料、プロセスなどはあくまで
例にすぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構
造、材料、プロセスなどを用いてもよい。
いて挙げた数値、構造、材料、プロセスなどはあくまで
例にすぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構
造、材料、プロセスなどを用いてもよい。
【００６５】具体的には、上述の第１〜第４の実施形態
においては、埋め込み層としてアンドープのＡｌＧａＮ
埋め込み層９を用いているが、これは、アンドープのＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９に代えてｎ型ＡｌＧａＮ埋め込み
層を用いてもよい。また、埋め込み層の材料としては、
上述のＡｌＧａＮに代えて活性層からの光に対して吸収
作用を有する材料、例えばＧａＩｎＮなどを用いてもよ
い。
においては、埋め込み層としてアンドープのＡｌＧａＮ
埋め込み層９を用いているが、これは、アンドープのＡ
ｌＧａＮ埋め込み層９に代えてｎ型ＡｌＧａＮ埋め込み
層を用いてもよい。また、埋め込み層の材料としては、
上述のＡｌＧａＮに代えて活性層からの光に対して吸収
作用を有する材料、例えばＧａＩｎＮなどを用いてもよ
い。
【００６６】また、上述の第１〜第４の実施形態におけ
るＳｉＯ2 膜２１に代えてＳｉＮ膜を用いてもよい。同
様に、第１の実施形態におけるＳｉＯ2 膜２３に代えて
ＳｉＮ膜を用いてもよい。
るＳｉＯ2 膜２１に代えてＳｉＮ膜を用いてもよい。同
様に、第１の実施形態におけるＳｉＯ2 膜２３に代えて
ＳｉＮ膜を用いてもよい。
【００６７】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、ＧａＮバッファ層３上にストライプ形状のＳｉＯ
2 膜またはＳｉＮ膜を形成し、このＧａＮバッファ層３
上にＳｉＯ2 膜またはＳｉＮ膜を成長マスクとしていわ
ゆるＥＬＯＧ（epitaxial lateral over-growth ）法に
より横方向エピタキシャル成長されたＧａＮ層を形成す
るようにしてもよい。
ては、ＧａＮバッファ層３上にストライプ形状のＳｉＯ
2 膜またはＳｉＮ膜を形成し、このＧａＮバッファ層３
上にＳｉＯ2 膜またはＳｉＮ膜を成長マスクとしていわ
ゆるＥＬＯＧ（epitaxial lateral over-growth ）法に
より横方向エピタキシャル成長されたＧａＮ層を形成す
るようにしてもよい。
【００６８】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、基板としてサファイア基板１を用いているが、こ
れは、必要に応じて、このサファイア基板１に代えてス
ピネル基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＰ基板など
を用いてもよいし、あるいは、これらの基板上に窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長された基板、これ
らの基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成
長させた後、基板を研磨等で取り去り窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層のみを持つ基板、ＧａＮ基板のよう
な窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体そのものからなる
基板などを用いてもよい。
ては、基板としてサファイア基板１を用いているが、こ
れは、必要に応じて、このサファイア基板１に代えてス
ピネル基板、ＳｉＣ基板、ＺｎＯ基板、ＧａＰ基板など
を用いてもよいし、あるいは、これらの基板上に窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が成長された基板、これ
らの基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成
長させた後、基板を研磨等で取り去り窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層のみを持つ基板、ＧａＮ基板のよう
な窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体そのものからなる
基板などを用いてもよい。
【００６９】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、この発明をＤＨ（Double Heterostructure）構造
のＧａＮ系半導体レーザに適用した場合について説明し
たが、この発明は、ＳＣＨ（Separate Confinement Het
erostructure）構造のＧａＮ系半導体レーザは勿論、Ｇ
ａＮ系発光ダイオードに適用することも可能である。さ
らには、この発明において用いた埋め込み平坦化技術と
同様の手法は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
設けられた凹部に、選択的に他の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を埋め込むようにした半導体装置の製造
に適用することもできる。
ては、この発明をＤＨ（Double Heterostructure）構造
のＧａＮ系半導体レーザに適用した場合について説明し
たが、この発明は、ＳＣＨ（Separate Confinement Het
erostructure）構造のＧａＮ系半導体レーザは勿論、Ｇ
ａＮ系発光ダイオードに適用することも可能である。さ
らには、この発明において用いた埋め込み平坦化技術と
同様の手法は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
設けられた凹部に、選択的に他の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層を埋め込むようにした半導体装置の製造
に適用することもできる。
【００７０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ストライプ部上にマスクが形成された状態で第２の
クラッド層上に埋め込み層を無選択成長させ、この埋め
込み層をストライプ部上に形成されたマスクをエッチン
グ停止層として用いてエッチングし、ストライプ部上に
形成された埋め込み層を除去するようにしていることに
より、埋め込み層の材料として選択成長が困難な材料を
用いつつも、ストライプ部の両側の部分に埋め込み層が
埋め込まれた構造を再現性良く、かつ、安定的に形成す
ることができる。これにより、埋め込み層の材料の選択
の自由度が向上し、埋め込み層の材料として、横モード
の制御性を図る上で最適なＡｌＧａＮを用いることが可
能となる。また、ストライプ部の両側の部分に埋め込み
層が設けられていることにより、横方向の屈折率制御性
および熱放散性が向上するため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた半導体発光素子の横モードの安定
化、高出力化および長寿命化を図ることができる。
ば、ストライプ部上にマスクが形成された状態で第２の
クラッド層上に埋め込み層を無選択成長させ、この埋め
込み層をストライプ部上に形成されたマスクをエッチン
グ停止層として用いてエッチングし、ストライプ部上に
形成された埋め込み層を除去するようにしていることに
より、埋め込み層の材料として選択成長が困難な材料を
用いつつも、ストライプ部の両側の部分に埋め込み層が
埋め込まれた構造を再現性良く、かつ、安定的に形成す
ることができる。これにより、埋め込み層の材料の選択
の自由度が向上し、埋め込み層の材料として、横モード
の制御性を図る上で最適なＡｌＧａＮを用いることが可
能となる。また、ストライプ部の両側の部分に埋め込み
層が設けられていることにより、横方向の屈折率制御性
および熱放散性が向上するため、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた半導体発光素子の横モードの安定
化、高出力化および長寿命化を図ることができる。
【図１】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの断面図である。
導体レーザの断面図である。
【図２】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図５】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１１】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１２】 この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１３】 この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１４】 この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１５】 この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１６】 この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１７】 この発明の第４の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
【図１８】 この発明の第４の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。
１・・・サファイア基板、４・・・ｎ型ＧａＮコンタク
ト層、５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、６・・・活
性層、７・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、８・・・ｐ
型ＧａＮコンタクト層、９・・・ＡｌＧａＮ埋め込み
層、１１・・・ｐ側電極、１２・・・ｎ側電極、２１，
２３・・・ＳｉＯ2 膜、２２・・・レジストパターン、
２４，３１・・・レジスト膜
ト層、５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、６・・・活
性層、７・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、８・・・ｐ
型ＧａＮコンタクト層、９・・・ＡｌＧａＮ埋め込み
層、１１・・・ｐ側電極、１２・・・ｎ側電極、２１，
２３・・・ＳｉＯ2 膜、２２・・・レジストパターン、
２４，３１・・・レジスト膜
フロントページの続き (72)発明者 喜嶋 悟 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 小林 高志 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 朝妻 庸紀 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 浅野 竹春 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 日野 智公 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA04 AA06 CA04 CA05 CA34 CA40 CA65 CA74 5F073 AA13 AA73 AA74 CA07 CB05 CB11 DA23 DA25 EA18 EA24 EA28
Claims (16)
- 【請求項１】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子において、 第１導電型の第１のクラッド層と、 上記第１のクラッド層上の活性層と、 上記活性層上の第２導電型の第２のクラッド層と、 上記第２のクラッド層に設けられたストライプ部と、 上記ストライプ部の両側の部分に設けられた埋め込み層
とを有し、 上記埋め込み層は、上記ストライプ部上にマスクを形成
した状態で上記第２のクラッド層上に上記埋め込み層を
無選択成長させ、この埋め込み層を上記ストライプ部上
に形成した上記マスクをエッチング停止層として用いて
エッチングし、上記ストライプ部上の上記埋め込み層を
除去することにより形成されたものであることを特徴と
する半導体発光素子。 - 【請求項２】 上記埋め込み層は第１導電型またはアン
ドープの層であることを特徴とする請求項１記載の半導
体発光素子。 - 【請求項３】 上記埋め込み層は上記第２のクラッド層
より低屈折率であることを特徴とする請求項１記載の半
導体発光素子。 - 【請求項４】 上記埋め込み層は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなることを特徴とする請求項１記載の
半導体発光素子。 - 【請求項５】 上記埋め込み層はＡｌＧａＮからなるこ
とを特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 上記ストライプ部上に形成した上記マス
クは、上記第２のクラッド層に上記ストライプ部を形成
する際にエッチングマスクとして用いたものであること
を特徴とする請求項１記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子の製造方法において、 基板上に第１導電型の第１のクラッド層、活性層、第２
導電型の第２のクラッド層を順次成長させる工程と、 上記第２のクラッド層にストライプ部を形成する工程
と、 上記ストライプ部上にマスクを形成した状態で上記第２
のクラッド層上に埋め込み層を無選択成長させる工程
と、 上記埋め込み層を上記ストライプ部上に形成された上記
マスクをエッチング停止層として用いてエッチングし、
上記ストライプ部上の上記埋め込み層を除去する工程と
を有することを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項８】 上記埋め込み層は第１導電型またはアン
ドープの層であることを特徴とする請求項７記載の半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項９】 上記埋め込み層は上記第２のクラッド層
より低屈折率であることを特徴とする請求項７記載の半
導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１０】 上記埋め込み層は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体からなることを特徴とする請求項７記載
の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 上記埋め込み層はＡｌＧａＮからなる
ことを特徴とする請求項１０記載の半導体発光素子の製
造方法。 - 【請求項１２】 上記ストライプ部上に形成した上記マ
スクは、上記第２のクラッド層に上記ストライプ部を形
成する際にエッチングマスクとして用いたものであるこ
とを特徴とする請求項７記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項１３】 上記埋め込み層上に上記ストライプ部
に対応する部分に開口を有する他のマスクを形成し、上
記埋め込み層を上記ストライプ部上に形成した上記マス
クおよび上記埋め込み層上に形成した上記他のマスクを
エッチング停止層として用いてエッチングすることによ
り、上記ストライプ部上の上記埋め込み層を選択的に除
去するようにしたことを特徴とする請求項７記載の半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項１４】 上記第２のクラッド層上に成長した上
記埋め込み層と、上記ストライプ部上に形成した上記マ
スク上に成長した上記埋め込み層との結晶性の差異を利
用して上記埋め込み層をエッチングすることにより、上
記ストライプ部上の上記埋め込み層を選択的に除去する
ようにしたことを特徴とする請求項７記載の半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項１５】 上記エッチングをエッチャントに水酸
化カリウム溶液を用いて行うことを特徴とする請求項１
４記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１６】 上記埋め込み層上に塗布膜を形成し、
上記塗布膜および上記埋め込み層を上記ストライプ部上
に形成した上記マスクをエッチング停止層として用いて
エッチバックすることにより、上記ストライプ部上の上
記埋め込み層を除去するようにしたことを特徴とする請
求項７記載の半導体発光素子の製造方法。
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