JP2000183451A - 半導体レーザ素子およびその製造方法 - Google Patents
半導体レーザ素子およびその製造方法Info
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- JP2000183451A JP2000183451A JP10356330A JP35633098A JP2000183451A JP 2000183451 A JP2000183451 A JP 2000183451A JP 10356330 A JP10356330 A JP 10356330A JP 35633098 A JP35633098 A JP 35633098A JP 2000183451 A JP2000183451 A JP 2000183451A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の表面に対して垂直な共振器面を容易に
形成することが可能でかつ歩留りが向上された窒化物系
半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することで
ある。 【解決手段】 サファイア基板１の（０００１）面に、
サファイア基板１の〈１１-2０〉方向に平行な側面１０
１および底面１０２を有する段差部１００を形成する。
サファイア基板１の上面上ならびに段差部１００の側面
１０１上および底面１０２上に、ＭＱＷ発光層７を含む
ＧａＮ系半導体層１５をエピタキシャル成長させる。Ｇ
ａＮ系半導体層１５の結晶成長中に、段差部１００の側
面１０１上にサファイア基板１の（０００１）面に対し
て完全に垂直な｛１１-2０｝面が形成される。段差部１
００の側面１０１上のＧａＮ系半導体層１５の｛１１-2
０｝面を共振器面２００として用いる。
形成することが可能でかつ歩留りが向上された窒化物系
半導体レーザ素子およびその製造方法を提供することで
ある。 【解決手段】 サファイア基板１の（０００１）面に、
サファイア基板１の〈１１-2０〉方向に平行な側面１０
１および底面１０２を有する段差部１００を形成する。
サファイア基板１の上面上ならびに段差部１００の側面
１０１上および底面１０２上に、ＭＱＷ発光層７を含む
ＧａＮ系半導体層１５をエピタキシャル成長させる。Ｇ
ａＮ系半導体層１５の結晶成長中に、段差部１００の側
面１０１上にサファイア基板１の（０００１）面に対し
て完全に垂直な｛１１-2０｝面が形成される。段差部１
００の側面１０１上のＧａＮ系半導体層１５の｛１１-2
０｝面を共振器面２００として用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導体
レーザ素子およびその製造方法に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）もしくはＩｎＮ（窒化インジウム）またはこれら
の混晶等のIII −Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物系
半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導体
レーザ素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色または紫色の光を発する半導
体レーザ素子としてＧａＮ系半導体レーザ素子の実用化
が進んでいる。ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造の際に
は、ＧａＮからなる基板が存在しないため、一般的に
は、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板上にＧａＮ系半導体
層をエピタキシャル成長させている。
体レーザ素子としてＧａＮ系半導体レーザ素子の実用化
が進んでいる。ＧａＮ系半導体レーザ素子の製造の際に
は、ＧａＮからなる基板が存在しないため、一般的に
は、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板上にＧａＮ系半導体
層をエピタキシャル成長させている。
【０００３】しかしながら、以下に示すように、サファ
イア基板とＧａＮ系半導体層とでへき開しやすい面方位
が一致しない。図１０はサファイア基板およびＧａＮ系
半導体層の結晶方位の関係を示す図である。図１０にお
いて、実線の矢印はサファイア基板の結晶方位を示し、
破線の矢印はＧａＮ系半導体層の結晶方位を示す。
イア基板とＧａＮ系半導体層とでへき開しやすい面方位
が一致しない。図１０はサファイア基板およびＧａＮ系
半導体層の結晶方位の関係を示す図である。図１０にお
いて、実線の矢印はサファイア基板の結晶方位を示し、
破線の矢印はＧａＮ系半導体層の結晶方位を示す。
【０００４】図１０に示すように、サファイア基板上に
形成されたＧａＮ系半導体層のａ軸およびｂ軸はサファ
イア基板のａ軸およびｂ軸に対して３０度ずれている。
形成されたＧａＮ系半導体層のａ軸およびｂ軸はサファ
イア基板のａ軸およびｂ軸に対して３０度ずれている。
【０００５】図１１はサファイア基板上に形成されたＧ
ａＮ系半導体層からなる半導体レーザ素子の概略斜視図
である。
ａＮ系半導体層からなる半導体レーザ素子の概略斜視図
である。
【０００６】図１１において、サファイア基板６１の
（０００１）面上にＧａＮ系半導体層７０が形成されて
いる。ストライプ状の電流注入領域７１は、ＧａＮ系半
導体層７０の〈１０００〉方向に平行となっている。こ
の場合、ＧａＮ系半導体層７０の｛１-1００｝面はサフ
ァイア基板６１の｛１-1００｝面に対して３０度傾いて
いる。サファイア基板６１およびＧａＮ系半導体層７０
ともに｛１-1００｝面でへき開しやすい。
（０００１）面上にＧａＮ系半導体層７０が形成されて
いる。ストライプ状の電流注入領域７１は、ＧａＮ系半
導体層７０の〈１０００〉方向に平行となっている。こ
の場合、ＧａＮ系半導体層７０の｛１-1００｝面はサフ
ァイア基板６１の｛１-1００｝面に対して３０度傾いて
いる。サファイア基板６１およびＧａＮ系半導体層７０
ともに｛１-1００｝面でへき開しやすい。
【０００７】このように、サファイア基板６１とＧａＮ
系半導体７０とでへき開方向がずれているため、ＧａＮ
系半導体レーザ素子を製造する場合に、ＧａＡｓ基板上
に形成される赤色光または赤外光を発生するＧａＡｓ系
半導体層のようにへき開法により共振器面を形成するこ
とが困難となる。
系半導体７０とでへき開方向がずれているため、ＧａＮ
系半導体レーザ素子を製造する場合に、ＧａＡｓ基板上
に形成される赤色光または赤外光を発生するＧａＡｓ系
半導体層のようにへき開法により共振器面を形成するこ
とが困難となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、ＧａＮ系半導
体レーザ素子の第１の製造方法として、ＧａＮ系半導体
層とへき開方向が一致するＳｉＣ基板上にＧａＮ系半導
体層をエピタキシャル成長させる方法が提案されてい
る。しかしながら、ＳｉＣ基板とＧａＮ系半導体層とで
熱膨張係数が大きく異なるため、ＧａＮ系半導体層にク
ラックが発生しやすい。それにより、半導体レーザ素子
の特性が劣化する。また、ＳｉＣ基板の価格が高いとい
う問題もある。
体レーザ素子の第１の製造方法として、ＧａＮ系半導体
層とへき開方向が一致するＳｉＣ基板上にＧａＮ系半導
体層をエピタキシャル成長させる方法が提案されてい
る。しかしながら、ＳｉＣ基板とＧａＮ系半導体層とで
熱膨張係数が大きく異なるため、ＧａＮ系半導体層にク
ラックが発生しやすい。それにより、半導体レーザ素子
の特性が劣化する。また、ＳｉＣ基板の価格が高いとい
う問題もある。
【０００９】ＧａＮ系半導体レーザ素子の第２の製造方
法として、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層をエピ
タキシャル成長させた後、ＲＩＢＥ（反応性イオンビー
ムエッチング）法、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
法等のドライエッチング法により共振器面を形成する方
法がある。
法として、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層をエピ
タキシャル成長させた後、ＲＩＢＥ（反応性イオンビー
ムエッチング）法、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）
法等のドライエッチング法により共振器面を形成する方
法がある。
【００１０】図１２はドライエッチングにより共振器面
を形成する従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
を示す模式的工程断面図である。
を形成する従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
を示す模式的工程断面図である。
【００１１】まず、図１２（ａ）に示すように、サファ
イア基板２１の（０００１）面上に、ＡｌＧａＮバッフ
ァ層２２、ｉ−ＧａＮ層２３、ｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−
ＩｎＧａＮクラック防止層２５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層２６、ＩｎＧａＮ発光層２７、ｐ−ＡｌＧａＮクラ
ッド層２８およびｐ−ＧａＮコンタクト層２９を順に成
長させる。
イア基板２１の（０００１）面上に、ＡｌＧａＮバッフ
ァ層２２、ｉ−ＧａＮ層２３、ｎ−ＧａＮ層２４、ｎ−
ＩｎＧａＮクラック防止層２５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層２６、ＩｎＧａＮ発光層２７、ｐ−ＡｌＧａＮクラ
ッド層２８およびｐ−ＧａＮコンタクト層２９を順に成
長させる。
【００１２】その後、図１２（ｂ）に示すように、ＲＩ
ＢＥ法、ＲＩＥ法等のドライエッチング法によりｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層２９からｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２
６よりも基板側までをエッチングし、サファイア基板２
１に対してほぼ垂直なエッチング側面４０を形成する。
このエッチング側面４０はサファイア基板２１の例えば
〈１１-2０〉方向に平行である。このエッチング側面４
０を共振器面として用いる。
ＢＥ法、ＲＩＥ法等のドライエッチング法によりｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層２９からｎ−ＡｌＧａＮクラッド層２
６よりも基板側までをエッチングし、サファイア基板２
１に対してほぼ垂直なエッチング側面４０を形成する。
このエッチング側面４０はサファイア基板２１の例えば
〈１１-2０〉方向に平行である。このエッチング側面４
０を共振器面として用いる。
【００１３】しかしながら、図１２に示した製造方法に
おいては、エッチング側面４０がサファイア基板２１の
表面に対して０〜５°程度傾斜しやすい。エッチング側
面４０がサファイア基板２１の表面に対して傾斜した場
合、共振器内でレーザ発振する光が共振器面で下方に反
射されることになる。その結果、半導体レーザ素子の外
部損失が増大し、しきい値電流が増大する。また、エッ
チング条件のばらつきによりエッチング側面４０の傾斜
角度にばらつきが生じる。その結果、歩留りが低下す
る。
おいては、エッチング側面４０がサファイア基板２１の
表面に対して０〜５°程度傾斜しやすい。エッチング側
面４０がサファイア基板２１の表面に対して傾斜した場
合、共振器内でレーザ発振する光が共振器面で下方に反
射されることになる。その結果、半導体レーザ素子の外
部損失が増大し、しきい値電流が増大する。また、エッ
チング条件のばらつきによりエッチング側面４０の傾斜
角度にばらつきが生じる。その結果、歩留りが低下す
る。
【００１４】本発明の目的は、基板の表面に対して垂直
な共振器面を容易に形成することが可能でかつ歩留りが
向上された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方
法を提供することである。
な共振器面を容易に形成することが可能でかつ歩留りが
向上された窒化物系半導体レーザ素子およびその製造方
法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る半導体レーザ素子は、サファイア基板の｛０
００１｝面にそのサファイア基板の〈１１-2０〉方向に
平行な側面を有する段差部が形成され、サファイア基板
の上面上ならびに段差部の側面上に、発光層を含みかつ
ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少
なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、段差
部の側面上の窒化物系半導体層の表面が共振器面を構成
するものである。
発明に係る半導体レーザ素子は、サファイア基板の｛０
００１｝面にそのサファイア基板の〈１１-2０〉方向に
平行な側面を有する段差部が形成され、サファイア基板
の上面上ならびに段差部の側面上に、発光層を含みかつ
ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少
なくとも１つを含む窒化物系半導体層が形成され、段差
部の側面上の窒化物系半導体層の表面が共振器面を構成
するものである。
【００１６】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、サファイア基板の上面上ならびに段差部の側面上に
発光層を含む窒化物系半導体層が形成されている。サフ
ァイア基板の段差部の側面上に成長する窒化物系半導体
層の表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、窒化物系半
導体層の｛１１-2０｝面はサファイア基板の｛０００
１｝面に対して垂直に成長する。したがって、サファイ
ア基板の段差部の側面上の窒化物系半導体層の表面によ
りサファイア基板の上面上の窒化物系半導体層の発光層
に対して垂直な共振器面が形成される。その結果、スロ
ープ効率が高く、しきい値電流が低い窒化物系半導体レ
ーザ素子が実現される。
は、サファイア基板の上面上ならびに段差部の側面上に
発光層を含む窒化物系半導体層が形成されている。サフ
ァイア基板の段差部の側面上に成長する窒化物系半導体
層の表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、窒化物系半
導体層の｛１１-2０｝面はサファイア基板の｛０００
１｝面に対して垂直に成長する。したがって、サファイ
ア基板の段差部の側面上の窒化物系半導体層の表面によ
りサファイア基板の上面上の窒化物系半導体層の発光層
に対して垂直な共振器面が形成される。その結果、スロ
ープ効率が高く、しきい値電流が低い窒化物系半導体レ
ーザ素子が実現される。
【００１７】また、窒化物系半導体層の成長中時に自然
に形成される｛１１-2０｝面を共振器面として用いてい
るので、サファイア基板の表面に対して垂直な共振器面
を容易に形成することができるとともに、歩留りが向上
する。
に形成される｛１１-2０｝面を共振器面として用いてい
るので、サファイア基板の表面に対して垂直な共振器面
を容易に形成することができるとともに、歩留りが向上
する。
【００１８】第２の発明に係る半導体レーザ素子は、基
板上に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジ
ウムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半導体層が
形成され、第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に
その第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向に平行
な側面を有する段差部が形成され、第１の窒化物系半導
体層の上面上ならびに段差部の側面上に、発光層を含み
かつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成
され、段差部の側面上の第２の窒化物系半導体層の表面
が共振器面を構成するものである。
板上に、ホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジ
ウムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半導体層が
形成され、第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に
その第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向に平行
な側面を有する段差部が形成され、第１の窒化物系半導
体層の上面上ならびに段差部の側面上に、発光層を含み
かつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウム
の少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層が形成
され、段差部の側面上の第２の窒化物系半導体層の表面
が共振器面を構成するものである。
【００１９】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、基板上に形成された第１の窒化物系半導体層の上面
上ならびに段差部の側面上に発光層を含む第２の窒化物
系半導体層が形成されている。第１の窒化物系半導体層
の段差部の側面上に成長する第２の窒化物系半導体層の
表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、第２の窒化物系
半導体層の｛１１-2０｝面は第１の窒化物系半導体層の
｛０００１｝面に対して垂直に成長する。したがって、
第１の窒化物系半導体層の段差部の側面上に形成される
第２の窒化物系半導体層の表面により第１の窒化物系半
導体層の上面上の第２の窒化物系半導体層の発光層に対
して垂直な共振器面が形成される。その結果、スロープ
効率が高く、しきい値電流が低い窒化物系半導体レーザ
素子が実現される。
は、基板上に形成された第１の窒化物系半導体層の上面
上ならびに段差部の側面上に発光層を含む第２の窒化物
系半導体層が形成されている。第１の窒化物系半導体層
の段差部の側面上に成長する第２の窒化物系半導体層の
表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、第２の窒化物系
半導体層の｛１１-2０｝面は第１の窒化物系半導体層の
｛０００１｝面に対して垂直に成長する。したがって、
第１の窒化物系半導体層の段差部の側面上に形成される
第２の窒化物系半導体層の表面により第１の窒化物系半
導体層の上面上の第２の窒化物系半導体層の発光層に対
して垂直な共振器面が形成される。その結果、スロープ
効率が高く、しきい値電流が低い窒化物系半導体レーザ
素子が実現される。
【００２０】また、第２の窒化物系半導体層の成長時に
自然に形成される｛１１-2０｝面を共振器面として用い
ているので、基板の表面に対して垂直な共振器面を容易
に形成することができるとともに、歩留りが向上する。
自然に形成される｛１１-2０｝面を共振器面として用い
ているので、基板の表面に対して垂直な共振器面を容易
に形成することができるとともに、歩留りが向上する。
【００２１】特に、基板はサファイア基板であり、段差
部の側面はサファイア基板の〈１１-2０〉に平行であっ
てもよい。また、基板は炭化ケイ素基板であり、段差部
の側面は炭化ケイ素基板の〈１-1００〉方向に平行であ
ってもよい。
部の側面はサファイア基板の〈１１-2０〉に平行であっ
てもよい。また、基板は炭化ケイ素基板であり、段差部
の側面は炭化ケイ素基板の〈１-1００〉方向に平行であ
ってもよい。
【００２２】第３の発明に係る半導体レーザ素子は、基
板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半導体層が形
成され、第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面にそ
の第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向に平行な
一辺を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜の領域を除く第
１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に、発光層を含
みかつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層が形
成され、絶縁膜の一辺に沿った第２の窒化物系半導体層
の端面が共振器面を構成するものである。
板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半導体層が形
成され、第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面にそ
の第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向に平行な
一辺を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜の領域を除く第
１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に、発光層を含
みかつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびインジウ
ムの少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層が形
成され、絶縁膜の一辺に沿った第２の窒化物系半導体層
の端面が共振器面を構成するものである。
【００２３】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、基板上に形成された第１の窒化物系半導体層上にそ
の第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向に平行な
一辺を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜の領域を除く第
１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に発光層を含む
第２の窒化物系半導体層が形成されている。絶縁膜の一
辺に沿って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面上
に成長する第２の窒化物系半導体層の端面の面方位は
｛１１-2０｝面であり、第２の窒化物系半導体層の｛１
１-2０｝は第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に
対して垂直に成長する。したがって、絶縁膜の一辺に沿
って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面上に形成
される第２の窒化物系半導体層の端面により第１の窒化
物系半導体層の上面上の第２の窒化物系半導体層の発光
層に対して垂直な共振器面が形成される。その結果、ス
ロープ効率が高く、しきい値電流が低い窒化物系半導体
レーザ素子が実現される。
は、基板上に形成された第１の窒化物系半導体層上にそ
の第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向に平行な
一辺を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜の領域を除く第
１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に発光層を含む
第２の窒化物系半導体層が形成されている。絶縁膜の一
辺に沿って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面上
に成長する第２の窒化物系半導体層の端面の面方位は
｛１１-2０｝面であり、第２の窒化物系半導体層の｛１
１-2０｝は第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に
対して垂直に成長する。したがって、絶縁膜の一辺に沿
って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面上に形成
される第２の窒化物系半導体層の端面により第１の窒化
物系半導体層の上面上の第２の窒化物系半導体層の発光
層に対して垂直な共振器面が形成される。その結果、ス
ロープ効率が高く、しきい値電流が低い窒化物系半導体
レーザ素子が実現される。
【００２４】また、第２の窒化物系半導体層の成長時に
自然に形成される｛１１-2０｝面を共振器面として用い
ているので、基板の表面に対して垂直な共振器面を容易
に形成することができるとともに、歩留りが向上する。
自然に形成される｛１１-2０｝面を共振器面として用い
ているので、基板の表面に対して垂直な共振器面を容易
に形成することができるとともに、歩留りが向上する。
【００２５】特に、基板はサファイア基板であり、絶縁
膜の一辺はサファイア基板の〈１１-2０〉方向に平行で
あってもよい。また、基板は炭化ケイ素基板であり、絶
縁膜の一辺は炭化ケイ素基板の〈１-1００〉方向に平行
であってもよい。
膜の一辺はサファイア基板の〈１１-2０〉方向に平行で
あってもよい。また、基板は炭化ケイ素基板であり、絶
縁膜の一辺は炭化ケイ素基板の〈１-1００〉方向に平行
であってもよい。
【００２６】第４の発明に係る半導体レーザ素子の製造
方法は、サファイア基板の｛０００１｝面にそのサファ
イア基板の〈１１-2０〉方向に平行な側面を有する段差
部を形成し、サファイア基板の上面上ならびに段差部の
側面上に、発光層を含みかつホウ素、ガリウム、アルミ
ニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物
系半導体層をエピタキシャル成長させるものである。
方法は、サファイア基板の｛０００１｝面にそのサファ
イア基板の〈１１-2０〉方向に平行な側面を有する段差
部を形成し、サファイア基板の上面上ならびに段差部の
側面上に、発光層を含みかつホウ素、ガリウム、アルミ
ニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む窒化物
系半導体層をエピタキシャル成長させるものである。
【００２７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
においては、サファイア基板の上面上ならびに段差部の
側面上に発光層を含む窒化物系半導体層が形成される。
サファイア基板の段差部の側面上に成長する窒化物系半
導体層の表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、窒化物
系半導体層の｛１１-2０｝面はサファイア基板の｛００
０１｝面に対して垂直に成長する。したがって、サファ
イア基板の段差部の側面上の窒化物系半導体層の表面に
よりサファイア基板の上面上の窒化物系半導体層の発光
層に対して垂直な共振器面を形成することができる。
においては、サファイア基板の上面上ならびに段差部の
側面上に発光層を含む窒化物系半導体層が形成される。
サファイア基板の段差部の側面上に成長する窒化物系半
導体層の表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、窒化物
系半導体層の｛１１-2０｝面はサファイア基板の｛００
０１｝面に対して垂直に成長する。したがって、サファ
イア基板の段差部の側面上の窒化物系半導体層の表面に
よりサファイア基板の上面上の窒化物系半導体層の発光
層に対して垂直な共振器面を形成することができる。
【００２８】このように、窒化物系半導体層のエピタキ
シャル成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振
器面として用いることができるので、サファイア基板の
表面上に対して垂直な共振器面を容易に形成することが
できる。その結果、スロープ効率が高く、しきい値電流
が低い窒素物系半導体レーザ素子を容易に製造すること
ができるとともに、歩留りが向上する。
シャル成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振
器面として用いることができるので、サファイア基板の
表面上に対して垂直な共振器面を容易に形成することが
できる。その結果、スロープ効率が高く、しきい値電流
が低い窒素物系半導体レーザ素子を容易に製造すること
ができるとともに、歩留りが向上する。
【００２９】第５の発明に係る半導体レーザ素子の製造
方法は、基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半
導体層を形成し、第１の窒化物系半導体層の｛０００
１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方
向に平行な側面を有する段差部を形成し、第１の窒化物
系半導体層の上面上ならびに段差部の側面上に、発光層
を含みかつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびイン
ジウムの少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層
をエピタキシャル成長させるものである。
方法は、基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半
導体層を形成し、第１の窒化物系半導体層の｛０００
１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方
向に平行な側面を有する段差部を形成し、第１の窒化物
系半導体層の上面上ならびに段差部の側面上に、発光層
を含みかつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよびイン
ジウムの少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導体層
をエピタキシャル成長させるものである。
【００３０】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
においては、基板上に形成された第１の窒化物系半導体
層の上面上ならびに段差部の側面上に発光層を含む第２
の窒化物系半導体層が形成される。第１の窒化物系半導
体層の段差部の側面上に成長する第２の窒化物系半導体
層の表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、第２の窒化
物系半導体層の｛１１-2０｝面は第１の窒化物系半導体
層の｛０００１｝面に対して垂直に成長する。したがっ
て、第１の窒化物系半導体層の段差部の側面上に形成さ
れる第２の窒化物系半導体層の表面により第１の窒化物
系半導体層の上面上の第２の窒化物系半導体層の発光層
に対して垂直な共振器面を形成することができる。
においては、基板上に形成された第１の窒化物系半導体
層の上面上ならびに段差部の側面上に発光層を含む第２
の窒化物系半導体層が形成される。第１の窒化物系半導
体層の段差部の側面上に成長する第２の窒化物系半導体
層の表面の面方位は｛１１-2０｝面であり、第２の窒化
物系半導体層の｛１１-2０｝面は第１の窒化物系半導体
層の｛０００１｝面に対して垂直に成長する。したがっ
て、第１の窒化物系半導体層の段差部の側面上に形成さ
れる第２の窒化物系半導体層の表面により第１の窒化物
系半導体層の上面上の第２の窒化物系半導体層の発光層
に対して垂直な共振器面を形成することができる。
【００３１】このように、第２の窒化物系半導体層のエ
ピタキシャル成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面
を共振器面として用いることができるので、基板の表面
に対して垂直な共振器面を容易に形成することができ
る。その結果、スロープ効率が高く、しきい値電流が低
い窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することがで
きるとともに、歩留りが向上する。
ピタキシャル成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面
を共振器面として用いることができるので、基板の表面
に対して垂直な共振器面を容易に形成することができ
る。その結果、スロープ効率が高く、しきい値電流が低
い窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することがで
きるとともに、歩留りが向上する。
【００３２】第６の発明に係る半導体レーザ素子の製造
方法は、基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半
導体層を形成し、第１の窒化物系半導体層の｛０００
１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方
向に平行な一辺を有する絶縁膜を形成し、絶縁膜の領域
を除く第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に、発
光層を含みかつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導
体層をエピタキシャル成長させるものである。
方法は、基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウムおよ
びインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化物系半
導体層を形成し、第１の窒化物系半導体層の｛０００
１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方
向に平行な一辺を有する絶縁膜を形成し、絶縁膜の領域
を除く第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に、発
光層を含みかつホウ素、ガリウム、アルミニウムおよび
インジウムの少なくとも１つを含む第２の窒化物系半導
体層をエピタキシャル成長させるものである。
【００３３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
においては、基板上に形成された第１の窒化物系半導体
層上にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向
に平行な一辺を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜の領域
を除く第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に発光
層を含む第１の窒化物系半導体層が形成される。絶縁膜
の一辺に沿って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝
面上に成長する第２の窒化物系半導体層の端面の面方位
は｛１１-2０｝面であり、第２の窒化物系半導体層の
｛１１-2０｝面は第１の窒化物系半導体層の｛０００
１｝面に対して垂直に成長する。したがって、絶縁膜の
一辺に沿って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面
上に形成される第２の窒化物系半導体層の端面により第
１の窒化物系半導体層の上面上の第２の窒化物系半導体
層の発光層に対して垂直な共振器面を形成することがで
きる。
においては、基板上に形成された第１の窒化物系半導体
層上にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1００〉方向
に平行な一辺を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜の領域
を除く第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面に発光
層を含む第１の窒化物系半導体層が形成される。絶縁膜
の一辺に沿って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝
面上に成長する第２の窒化物系半導体層の端面の面方位
は｛１１-2０｝面であり、第２の窒化物系半導体層の
｛１１-2０｝面は第１の窒化物系半導体層の｛０００
１｝面に対して垂直に成長する。したがって、絶縁膜の
一辺に沿って第１の窒化物系半導体層の｛０００１｝面
上に形成される第２の窒化物系半導体層の端面により第
１の窒化物系半導体層の上面上の第２の窒化物系半導体
層の発光層に対して垂直な共振器面を形成することがで
きる。
【００３４】このように、第２の窒化物系半導体層のエ
ピタキシャル成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面
を共振器面として用いることができるので、基板の表面
に対して垂直な共振器面を容易に形成することができ
る。その結果、スロープ効率が高く、しきい値電流が低
い窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することがで
きるとともに、歩留りが向上する。
ピタキシャル成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面
を共振器面として用いることができるので、基板の表面
に対して垂直な共振器面を容易に形成することができ
る。その結果、スロープ効率が高く、しきい値電流が低
い窒化物系半導体レーザ素子を容易に製造することがで
きるとともに、歩留りが向上する。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第
１の実施例における半導体レーザ素子の製造方法を示す
模式的工程断面図である。なお、図１は半導体レーザ素
子の共振器面に垂直な方向に沿った断面を示す。また、
図２は多重量子井戸発光層のエネルギーバンド構造図で
ある。さらに、図３は本発明の第１の実施例における半
導体レーザ素子の共振器面に平行な方向に沿った模式的
断面図である。図中、２重丸は紙面に垂直な方向を示
す。図３の半導体レーザ素子は、酸化膜ストライプ構造
を有する。
１の実施例における半導体レーザ素子の製造方法を示す
模式的工程断面図である。なお、図１は半導体レーザ素
子の共振器面に垂直な方向に沿った断面を示す。また、
図２は多重量子井戸発光層のエネルギーバンド構造図で
ある。さらに、図３は本発明の第１の実施例における半
導体レーザ素子の共振器面に平行な方向に沿った模式的
断面図である。図中、２重丸は紙面に垂直な方向を示
す。図３の半導体レーザ素子は、酸化膜ストライプ構造
を有する。
【００３６】まず、図１（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１の（０００１）面上に、ＲＩＥ法、ＲＩＢＥ法
等のドライエッチング法により段差部１００を形成す
る。段差部１００の側面１０１および底面１０２はサフ
ァイア基板１の〈１１-2０〉方向に平行とする。このエ
ッチングにおいては、段差部１００の側面１０１が必ず
しもサファイア基板１の（０００１）面に対して完全に
垂直である必要はない。ただし、側面１０１の傾斜が大
きい場合には、後の工程でＧａＮ系半導体層の｛１１-2
０｝面が形成されるまでにある程度の厚みのＧａＮ系半
導体層を成長させる必要があるので、側面１０１の傾斜
をできるだけ小さく抑えることが望ましい。
ア基板１の（０００１）面上に、ＲＩＥ法、ＲＩＢＥ法
等のドライエッチング法により段差部１００を形成す
る。段差部１００の側面１０１および底面１０２はサフ
ァイア基板１の〈１１-2０〉方向に平行とする。このエ
ッチングにおいては、段差部１００の側面１０１が必ず
しもサファイア基板１の（０００１）面に対して完全に
垂直である必要はない。ただし、側面１０１の傾斜が大
きい場合には、後の工程でＧａＮ系半導体層の｛１１-2
０｝面が形成されるまでにある程度の厚みのＧａＮ系半
導体層を成長させる必要があるので、側面１０１の傾斜
をできるだけ小さく抑えることが望ましい。
【００３７】次に、図１（ｂ）に示すように、サファイ
ア基板１の上面上ならびに段差部１００の側面１０１上
および底面１０２上に、厚さ３００ÅのアンドープのＡ
ｌＧａＮバッファ層２、厚さ２μｍのｉ−ＧａＮ層３、
厚さ３μｍのｎ−ＧａＮ層４、厚さ０．１μｍのｎ−Ｉ
ｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラック防止層５、厚さ０．７μｍの
ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６、後述する多重量
子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と呼ぶ）７、厚さ
０．７μｍのｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８、お
よび厚さ０．２μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層９を順に
エピタキシャル成長させる。以下、ＡｌＧａＮバッファ
層２からｐ−ＧａＮコンタクト層９までをＧａＮ系半導
体層１５と呼ぶ。
ア基板１の上面上ならびに段差部１００の側面１０１上
および底面１０２上に、厚さ３００ÅのアンドープのＡ
ｌＧａＮバッファ層２、厚さ２μｍのｉ−ＧａＮ層３、
厚さ３μｍのｎ−ＧａＮ層４、厚さ０．１μｍのｎ−Ｉ
ｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラック防止層５、厚さ０．７μｍの
ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６、後述する多重量
子井戸発光層（以下、ＭＱＷ発光層と呼ぶ）７、厚さ
０．７μｍのｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８、お
よび厚さ０．２μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層９を順に
エピタキシャル成長させる。以下、ＡｌＧａＮバッファ
層２からｐ−ＧａＮコンタクト層９までをＧａＮ系半導
体層１５と呼ぶ。
【００３８】なお、ｎ型ドーパントとしてはＳｉを用い
て、Ｐ型ドーパントとしてはＭｇを用いる。また、各層
の成長方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法（有機金属
化学的気相成長法）またはＨＶＰＥ法（ハイドライド気
相成長法）を用いる。
て、Ｐ型ドーパントとしてはＭｇを用いる。また、各層
の成長方法としては、例えば、ＭＯＣＶＤ法（有機金属
化学的気相成長法）またはＨＶＰＥ法（ハイドライド気
相成長法）を用いる。
【００３９】図２に示すように、ＭＱＷ発光層７は、厚
さ６０Åの６つのＡｌX Ｇａ1-X Ｎ（Ｘ＝０．０３）量
子障壁層８１と厚さ３０Åの５つのＡｌX Ｇａ1-X Ｎ
（Ｘ＝０．１３）量子井戸層８２とが交互に積層されて
なる多重量子井戸構造を含む。その多重量子井戸構造の
両面は厚さ０．１μｍのＧａＮ光ガイド層８３で挟まれ
ている。
さ６０Åの６つのＡｌX Ｇａ1-X Ｎ（Ｘ＝０．０３）量
子障壁層８１と厚さ３０Åの５つのＡｌX Ｇａ1-X Ｎ
（Ｘ＝０．１３）量子井戸層８２とが交互に積層されて
なる多重量子井戸構造を含む。その多重量子井戸構造の
両面は厚さ０．１μｍのＧａＮ光ガイド層８３で挟まれ
ている。
【００４０】なお、図１（ａ）の工程において、段差部
１００の高さＨは、図１（ｂ）の工程で形成されるｎ−
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６からｎ−ＧａＮコンタ
クト層９までの厚さｈ以上に設定する。これにより、段
差部１００の底面１０２上に形成されるｐ−ＧａＮコン
タクト層９の上面の位置がサファイア基板１の上面上に
形成されるｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の下面
の位置よりも低くなる。
１００の高さＨは、図１（ｂ）の工程で形成されるｎ−
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６からｎ−ＧａＮコンタ
クト層９までの厚さｈ以上に設定する。これにより、段
差部１００の底面１０２上に形成されるｐ−ＧａＮコン
タクト層９の上面の位置がサファイア基板１の上面上に
形成されるｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の下面
の位置よりも低くなる。
【００４１】以上の工程により、ＧａＮ系半導体層１５
の結晶成長中に段差部１００の側面１０１上にＧａＮ系
半導体層１５の｛１１-2０｝面が形成される。このＧａ
Ｎ系半導体層１５の｛１１-2０｝面は、サファイア基板
１の（０００１）面に対して完全に垂直に成長する。
の結晶成長中に段差部１００の側面１０１上にＧａＮ系
半導体層１５の｛１１-2０｝面が形成される。このＧａ
Ｎ系半導体層１５の｛１１-2０｝面は、サファイア基板
１の（０００１）面に対して完全に垂直に成長する。
【００４２】次に、図３に示すように、ｐ−ＧａＮコン
タクト層９からｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0. 85Ｎクラッド層６ま
での一部領域をエッチングにより除去し、ｎ−Ａｌ0.15
Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６を露出させる。
タクト層９からｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0. 85Ｎクラッド層６ま
での一部領域をエッチングにより除去し、ｎ−Ａｌ0.15
Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６を露出させる。
【００４３】さらに、ｐ−ＧａＮコンタクト層９上の電
極形成領域およびｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
の電極形成領域を除いて、電流狭窄を行うためおよびｐ
ｎ接合の露出部を保護するために、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層９の上面、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６までの側面ならびにｎ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の上面にＳｉＯ2 膜等か
らなる絶縁膜１０を形成する。
極形成領域およびｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
の電極形成領域を除いて、電流狭窄を行うためおよびｐ
ｎ接合の露出部を保護するために、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層９の上面、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６までの側面ならびにｎ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の上面にＳｉＯ2 膜等か
らなる絶縁膜１０を形成する。
【００４４】最後に、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の露出
した電極形成領域上にｐ電極１１を形成し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の露出した電極形成領域上
にｎ電極１２を形成する。
した電極形成領域上にｐ電極１１を形成し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の露出した電極形成領域上
にｎ電極１２を形成する。
【００４５】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
おいては、上記のように、ＧａＮ系半導体層１５の結晶
成長中に、サファイア基板１の段差部１００の側面１０
１上に、サファイア基板１の（０００１）面に対して完
全に垂直な｛１１-2０｝面が形成される。したがって、
段差部１００の側面１０１上のＧａＮ系半導体層１５の
｛１１-2０｝面を共振器面２００として用いることが可
能となる。
おいては、上記のように、ＧａＮ系半導体層１５の結晶
成長中に、サファイア基板１の段差部１００の側面１０
１上に、サファイア基板１の（０００１）面に対して完
全に垂直な｛１１-2０｝面が形成される。したがって、
段差部１００の側面１０１上のＧａＮ系半導体層１５の
｛１１-2０｝面を共振器面２００として用いることが可
能となる。
【００４６】このように、ＧａＮ系半導体層１５の結晶
成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振器面２
００として用いることができるので、結晶成長後のエッ
チングやへき開等の複雑な工程を用いることなく、サフ
ァイア基板１の（０００１）面に対して垂直な共振器面
２００を容易に形成することができる。
成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振器面２
００として用いることができるので、結晶成長後のエッ
チングやへき開等の複雑な工程を用いることなく、サフ
ァイア基板１の（０００１）面に対して垂直な共振器面
２００を容易に形成することができる。
【００４７】その結果、スロープ効率が高く、しきい値
電流が低減されたＧａＮ系半導体レーザ素子を容易に得
ることができるとともに、歩留りが向上する。
電流が低減されたＧａＮ系半導体レーザ素子を容易に得
ることができるとともに、歩留りが向上する。
【００４８】図４はサファイア基板およびその上に形成
されるＧａＮ系半導体層の結晶方位の関係を示す図であ
る。
されるＧａＮ系半導体層の結晶方位の関係を示す図であ
る。
【００４９】図４に示すように、サファイア基板および
ＧａＮ系半導体層はともに六方晶系である。サファイア
基板とＧａＮ系半導体層とでは、結晶方位が３０°ずれ
ている。［１１-2０］方向、［-2１１０］方向、［-1２
-1０］方向、［-1-1２０］方向、［２-1-1０］方向およ
び［１-2１０］方向が等価な面方位であり、一般表記
〈１１-2０〉で表される。また、［１０-1０］方向、
［０１-1０］方向、［-1１００］方向、［-1０１０］方
向、［０-1１０］方向および［１-1００］方向が等価な
面方位であり、一般表記〈１-1００〉で表される。な
お、サファイア基板およびＧａＮ系半導体層ともに｛１
-1００｝面でへき開しやすい。
ＧａＮ系半導体層はともに六方晶系である。サファイア
基板とＧａＮ系半導体層とでは、結晶方位が３０°ずれ
ている。［１１-2０］方向、［-2１１０］方向、［-1２
-1０］方向、［-1-1２０］方向、［２-1-1０］方向およ
び［１-2１０］方向が等価な面方位であり、一般表記
〈１１-2０〉で表される。また、［１０-1０］方向、
［０１-1０］方向、［-1１００］方向、［-1０１０］方
向、［０-1１０］方向および［１-1００］方向が等価な
面方位であり、一般表記〈１-1００〉で表される。な
お、サファイア基板およびＧａＮ系半導体層ともに｛１
-1００｝面でへき開しやすい。
【００５０】図５（ａ），（ｂ）は本発明の第２の実施
例における半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工
程断面図である。なお、図５は半導体レーザ素子の共振
器面に垂直な方向に沿った断面を示す。
例における半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工
程断面図である。なお、図５は半導体レーザ素子の共振
器面に垂直な方向に沿った断面を示す。
【００５１】まず、図５（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１の（０００１）面上に、厚さ３００ÅのＡｌＧ
ａＮバッファ層２および厚さ２μｍのｉ−ＧａＮ層３を
エピタキシャル成長させる。次に、ｉ−ＧａＮ層３に、
ＲＩＥ法、ＲＩＢＥ法等のドライエッチング法により段
差部３００を形成する。段差部３００の側面３０１およ
び底面３０２はサファイア基板１の〈１１-2０〉方向に
平行とする。この場合、段差部３００の側面３０１およ
び底面３０２はｉ−ＧａＮ層３の〈１０-1０〉方向と平
行になる。このエッチングにおいては、段差部３００の
側面３０１は必ずしもサファイア基板１の（０００１）
面に対して完全に垂直である必要はない。ただし、側面
３０１の傾斜が大きい場合には、後の工程でＧａＮ系半
導体層の｛１１-2０｝面が形成されるまでにある程度の
厚みのＧａＮ系半導体層を成長させる必要があるので、
側面３０１の傾斜をできるだけ抑えることが望ましい。
ア基板１の（０００１）面上に、厚さ３００ÅのＡｌＧ
ａＮバッファ層２および厚さ２μｍのｉ−ＧａＮ層３を
エピタキシャル成長させる。次に、ｉ−ＧａＮ層３に、
ＲＩＥ法、ＲＩＢＥ法等のドライエッチング法により段
差部３００を形成する。段差部３００の側面３０１およ
び底面３０２はサファイア基板１の〈１１-2０〉方向に
平行とする。この場合、段差部３００の側面３０１およ
び底面３０２はｉ−ＧａＮ層３の〈１０-1０〉方向と平
行になる。このエッチングにおいては、段差部３００の
側面３０１は必ずしもサファイア基板１の（０００１）
面に対して完全に垂直である必要はない。ただし、側面
３０１の傾斜が大きい場合には、後の工程でＧａＮ系半
導体層の｛１１-2０｝面が形成されるまでにある程度の
厚みのＧａＮ系半導体層を成長させる必要があるので、
側面３０１の傾斜をできるだけ抑えることが望ましい。
【００５２】以下、ＡｌＧａＮバッファ層２およびｉ−
ＧａＮ層３を第１のＧａＮ系半導体層１６と呼ぶ。
ＧａＮ層３を第１のＧａＮ系半導体層１６と呼ぶ。
【００５３】次に、図５（ｂ）に示すように、ｉ−Ｇａ
Ｎ層３の上面上ならびに段差部３００の側面３０１上お
よび底面３０２上に、ｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇ
ａ0. 9 Ｎクラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層６、ＭＱＷ発光層７、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ
クラッド層８およびｐ−ＧａＮコンタクト層９を順にエ
ピタキシャル成長させる。ＭＱＷ発光層７の構成は、図
２に示した構成と同様である。各層３〜９の厚さは、図
１の各層３〜９の厚さと同様である。以下、ｎ−ＧａＮ
層４からｐ−ＧａＮコンタクト層９までを第２のＧａＮ
系半導体層１７と呼ぶ。
Ｎ層３の上面上ならびに段差部３００の側面３０１上お
よび底面３０２上に、ｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇ
ａ0. 9 Ｎクラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層６、ＭＱＷ発光層７、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ
クラッド層８およびｐ−ＧａＮコンタクト層９を順にエ
ピタキシャル成長させる。ＭＱＷ発光層７の構成は、図
２に示した構成と同様である。各層３〜９の厚さは、図
１の各層３〜９の厚さと同様である。以下、ｎ−ＧａＮ
層４からｐ−ＧａＮコンタクト層９までを第２のＧａＮ
系半導体層１７と呼ぶ。
【００５４】以上の工程により、第２のＧａＮ系半導体
層１７の結晶成長中に段差部３００の側面３０１上に第
２のＧａＮ系半導体層１７の｛１１-2０｝面が形成され
る。この第２のＧａＮ系半導体層１７の｛１１-2０｝面
は、サファイア基板１の（０００１）面および第１のＧ
ａＮ系半導体層１６の（０００１）面に対して完全に垂
直に成長する。
層１７の結晶成長中に段差部３００の側面３０１上に第
２のＧａＮ系半導体層１７の｛１１-2０｝面が形成され
る。この第２のＧａＮ系半導体層１７の｛１１-2０｝面
は、サファイア基板１の（０００１）面および第１のＧ
ａＮ系半導体層１６の（０００１）面に対して完全に垂
直に成長する。
【００５５】次に、図３に示したように、ｐ−ＧａＮコ
ンタクト層９からｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
までの一部領域をエッチングにより除去し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６を露出させる。
ンタクト層９からｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
までの一部領域をエッチングにより除去し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６を露出させる。
【００５６】さらに、ｐ−ＧａＮコンタクト層９上の電
極形成領域およびｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
の電極形成領域を除いて、電流狭窄を行うためおよびｐ
ｎ接合の露出部を保護するために、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層９の上面、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６までの側面ならびにｎ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の上面にＳｉＯ2 膜等か
らなる絶縁膜１０を形成する。
極形成領域およびｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
の電極形成領域を除いて、電流狭窄を行うためおよびｐ
ｎ接合の露出部を保護するために、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層９の上面、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６までの側面ならびにｎ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の上面にＳｉＯ2 膜等か
らなる絶縁膜１０を形成する。
【００５７】最後に、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の露出
した電極形成領域上にｐ電極１１を形成し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の露出した電極形成領域上
にｎ電極１２を形成する。
した電極形成領域上にｐ電極１１を形成し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の露出した電極形成領域上
にｎ電極１２を形成する。
【００５８】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
おいては、上記のように、第２のＧａＮ系半導体層１７
の結晶成長中に、第１のＧａＮ系半導体層１６の段差部
３００の側面３０１上に、サファイア基板１の（０００
１）面および第１のＧａＮ系半導体層１６の（０００
１）面に対して完全に垂直な｛１１-2０｝面が形成され
る。したがって、段差部３００の側面３０１上の第２の
ＧａＮ系半導体層１７の｛１１-2０｝面を共振器面２０
０として用いることが可能となる。
おいては、上記のように、第２のＧａＮ系半導体層１７
の結晶成長中に、第１のＧａＮ系半導体層１６の段差部
３００の側面３０１上に、サファイア基板１の（０００
１）面および第１のＧａＮ系半導体層１６の（０００
１）面に対して完全に垂直な｛１１-2０｝面が形成され
る。したがって、段差部３００の側面３０１上の第２の
ＧａＮ系半導体層１７の｛１１-2０｝面を共振器面２０
０として用いることが可能となる。
【００５９】このように、第２のＧａＮ系半導体層１７
の結晶成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振
器面２００として用いることができるので、結晶成長後
のエッチングやへき開等の複雑な工程を用いることな
く、サファイア基板１の（０００１）面および第１のＧ
ａＮ系半導体層１６の（０００１）面に対して垂直な共
振器面２００を容易に形成することができる。
の結晶成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振
器面２００として用いることができるので、結晶成長後
のエッチングやへき開等の複雑な工程を用いることな
く、サファイア基板１の（０００１）面および第１のＧ
ａＮ系半導体層１６の（０００１）面に対して垂直な共
振器面２００を容易に形成することができる。
【００６０】その結果、スロープ効率が高く、しきい値
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
【００６１】なお、図５の実施例では、基板としてサフ
ァイア基板１を用いているが、サファイア基板１の代わ
りに、ＳｉＣ基板等の他の基板を用いてもよい。ＳｉＣ
基板を用いる場合、段差部３００の側面３０１および底
面３０２はＳｉＣ基板の〈１-1００〉方向に平行とす
る。
ァイア基板１を用いているが、サファイア基板１の代わ
りに、ＳｉＣ基板等の他の基板を用いてもよい。ＳｉＣ
基板を用いる場合、段差部３００の側面３０１および底
面３０２はＳｉＣ基板の〈１-1００〉方向に平行とす
る。
【００６２】図６（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
例における半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工
程断面図である。なお、図６は半導体レーザ素子の共振
器面に垂直な方向に沿った断面を示す。
例における半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工
程断面図である。なお、図６は半導体レーザ素子の共振
器面に垂直な方向に沿った断面を示す。
【００６３】まず、図６（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１の（０００１）面上に、厚さ３００Åのアンド
ープのＡｌＧａＮバッファ層２および厚さ２μｍのｉ−
ＧａＮ層をエピタキシャル成長させる。次に、ＥＢ法
（電子ビーム蒸着法）またはＣＶＤ法（化学気相成長
法）によりｉ−ＧａＮ層３上にＳｉＯ2 膜を形成し、フ
ォトリソグラフィおよびフッ酸系エッチング液によるエ
ッチングを行い、ｉ−ＧａＮ層３上の素子形成領域の両
端部側にＳｉＯ2 膜３０を形成する。
ア基板１の（０００１）面上に、厚さ３００Åのアンド
ープのＡｌＧａＮバッファ層２および厚さ２μｍのｉ−
ＧａＮ層をエピタキシャル成長させる。次に、ＥＢ法
（電子ビーム蒸着法）またはＣＶＤ法（化学気相成長
法）によりｉ−ＧａＮ層３上にＳｉＯ2 膜を形成し、フ
ォトリソグラフィおよびフッ酸系エッチング液によるエ
ッチングを行い、ｉ−ＧａＮ層３上の素子形成領域の両
端部側にＳｉＯ2 膜３０を形成する。
【００６４】各ＳｉＯ2 膜３０の素子形成領域側の一辺
３２は、サファイア基板１の〈１１-2０〉方向に平行と
する。ＳｉＯ2 膜３０の幅Ｄは、ダイシング等を容易に
するために２０μｍ以上とすることが好ましい。また、
ＳｉＯ2 膜３０の厚みは０．１〜３μｍとすることが好
ましい。以下、ＡｌＧａＮバッファ層２およびｉ−Ｇａ
Ｎ層３を第１のＧａＮ系半導体層３６と呼ぶ。
３２は、サファイア基板１の〈１１-2０〉方向に平行と
する。ＳｉＯ2 膜３０の幅Ｄは、ダイシング等を容易に
するために２０μｍ以上とすることが好ましい。また、
ＳｉＯ2 膜３０の厚みは０．１〜３μｍとすることが好
ましい。以下、ＡｌＧａＮバッファ層２およびｉ−Ｇａ
Ｎ層３を第１のＧａＮ系半導体層３６と呼ぶ。
【００６５】次に、図６（ｂ）に示すように、ｉ−Ｇａ
Ｎ層３上に、厚さ５μｍ〜１０μｍ程度のｎ−ＧａＮ層
４、厚さ０．１μｍのｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラック
防止層５、厚さ０．７μｍのｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層６、ＭＱＷ発光層７、厚さ０．７μｍのｐ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８、厚さ０．０５μｍのｐ
−ＧａＮコンタクト層９を順にエピタキシャル成長させ
る。この場合、ＳｉＯ 2 膜３０上にはほとんど結晶成長
が行われず、Ａｌを含む厚さの薄い多結晶層３１が形成
される。ＭＱＷ発光層７の構成は、図２に示した構成と
同様である。以下、ｎ−ＧａＮ層４からｐ−ＧａＮコン
タクト層９までを第２のＧａＮ系半導体層３７と呼ぶ。
Ｎ層３上に、厚さ５μｍ〜１０μｍ程度のｎ−ＧａＮ層
４、厚さ０．１μｍのｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラック
防止層５、厚さ０．７μｍのｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層６、ＭＱＷ発光層７、厚さ０．７μｍのｐ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８、厚さ０．０５μｍのｐ
−ＧａＮコンタクト層９を順にエピタキシャル成長させ
る。この場合、ＳｉＯ 2 膜３０上にはほとんど結晶成長
が行われず、Ａｌを含む厚さの薄い多結晶層３１が形成
される。ＭＱＷ発光層７の構成は、図２に示した構成と
同様である。以下、ｎ−ＧａＮ層４からｐ−ＧａＮコン
タクト層９までを第２のＧａＮ系半導体層３７と呼ぶ。
【００６６】なお、半導体レーザ素子においてはＭＱＷ
発光層７、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６および
ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８が実質的に発光に
寄与するため、ＳｉＯ2 膜３０上の多結晶層３１の上端
がｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の下端に達しな
いようにｎ−ＧａＮ層４からｐ−ＧａＮコンタクト層９
までの厚さを設定する。
発光層７、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６および
ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８が実質的に発光に
寄与するため、ＳｉＯ2 膜３０上の多結晶層３１の上端
がｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の下端に達しな
いようにｎ−ＧａＮ層４からｐ−ＧａＮコンタクト層９
までの厚さを設定する。
【００６７】以上の工程により、第２のＧａＮ系半導体
層３７の結晶成長中に各ＳｉＯ2 膜３０の一辺３２に沿
って第２のＧａＮ系半導体層３７の｛１１-2０｝面から
なる端面が形成される。この第２のＧａＮ系半導体層３
７の｛１１-2０｝面は、サファイア基板１の（０００
１）面および第１のＧａＮ系半導体層３６の（０００
１）面に対して完全に垂直に成長する。
層３７の結晶成長中に各ＳｉＯ2 膜３０の一辺３２に沿
って第２のＧａＮ系半導体層３７の｛１１-2０｝面から
なる端面が形成される。この第２のＧａＮ系半導体層３
７の｛１１-2０｝面は、サファイア基板１の（０００
１）面および第１のＧａＮ系半導体層３６の（０００
１）面に対して完全に垂直に成長する。
【００６８】次に、図３に示したように、ｐ−ＧａＮコ
ンタクト層９からｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
までの一部領域をエッチングにより除去し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６を露出させる。
ンタクト層９からｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
までの一部領域をエッチングにより除去し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６を露出させる。
【００６９】さらに、ｐ−ＧａＮコンタクト層９上の電
極形成領域およびｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
の電極形成領域を除いて、電流狭窄を行うためおよびｐ
ｎ接合の露出部を保護するために、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層９の上面、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６までの側面ならびにｎ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の上面にＳｉＯ2 膜等か
らなる絶縁膜１０を形成する。
極形成領域およびｎ−Ａｌ0.15Ｇａ 0.85Ｎクラッド層６
の電極形成領域を除いて、電流狭窄を行うためおよびｐ
ｎ接合の露出部を保護するために、ｐ−ＧａＮコンタク
ト層９の上面、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６までの側面ならびにｎ−Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の上面にＳｉＯ2 膜等か
らなる絶縁膜１０を形成する。
【００７０】最後に、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の露出
した電極形成領域上にｐ電極１１を形成し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の露出した電極形成領域上
にｎ電極１２を形成する。
した電極形成領域上にｐ電極１１を形成し、ｎ−Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６の露出した電極形成領域上
にｎ電極１２を形成する。
【００７１】本実施例の半導体レーザ素子の製造方法に
おいては、上記のように、第２のＧａＮ系半導体層３７
の結晶成長中に、各ＳｉＯ2 膜３０の一辺３２に沿った
第２のＧａＮ系半導体層３７の両端面にサファイア基板
１の（０００１）面および第１のＧａＮ系半導体層３６
の（０００１）面に対して完全に垂直な｛１１-2０｝面
が形成される。したがって、第２のＧａＮ系半導体層３
７の｛１１-2０｝面を共振器面２００として用いること
が可能となる。
おいては、上記のように、第２のＧａＮ系半導体層３７
の結晶成長中に、各ＳｉＯ2 膜３０の一辺３２に沿った
第２のＧａＮ系半導体層３７の両端面にサファイア基板
１の（０００１）面および第１のＧａＮ系半導体層３６
の（０００１）面に対して完全に垂直な｛１１-2０｝面
が形成される。したがって、第２のＧａＮ系半導体層３
７の｛１１-2０｝面を共振器面２００として用いること
が可能となる。
【００７２】このように、第２のＧａＮ系半導体層３７
の結晶成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振
器面２００として用いることができるので、結晶成長後
のエッチングやへき開等の複雑な工程を用いることな
く、サファイア基板１の（０００１）面および第１のＧ
ａＮ系半導体層３６の（０００１）面に対して垂直な共
振器面２００を容易に形成することができる。
の結晶成長時に自然に形成される｛１１-2０｝面を共振
器面２００として用いることができるので、結晶成長後
のエッチングやへき開等の複雑な工程を用いることな
く、サファイア基板１の（０００１）面および第１のＧ
ａＮ系半導体層３６の（０００１）面に対して垂直な共
振器面２００を容易に形成することができる。
【００７３】その結果、スロープ効率が高く、しきい値
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
【００７４】なお、実際の製造時には、サファイアのウ
エハ上に複数の半導体レーザ素子を作製した後、個々の
半導体レーザ素子をダイシング等により分離する。その
ため、本実施例では、サファイアのウエハ上の複数の素
子形成領域間に幅２ＤのＳｉＯ2 膜を形成し、複数の半
導体レーザ素子を作製した後、ＳｉＯ2 膜の中心線でウ
エハを分離する。それにより、図６（ｂ）および図３に
示した半導体レーザ素子が得られる。
エハ上に複数の半導体レーザ素子を作製した後、個々の
半導体レーザ素子をダイシング等により分離する。その
ため、本実施例では、サファイアのウエハ上の複数の素
子形成領域間に幅２ＤのＳｉＯ2 膜を形成し、複数の半
導体レーザ素子を作製した後、ＳｉＯ2 膜の中心線でウ
エハを分離する。それにより、図６（ｂ）および図３に
示した半導体レーザ素子が得られる。
【００７５】なお、図６の実施例では、基板としてサフ
ァイア基板１を用いているが、サファイア基板１の代わ
りに、ＳｉＣ基板等の他の基板を用いてもよい。ＳｉＣ
基板を用いる場合には、各ＳｉＯ2 膜３０の素子形成領
域一辺３２はＳｉＣ基板の〈１-1００〉方向に平行とす
る。
ァイア基板１を用いているが、サファイア基板１の代わ
りに、ＳｉＣ基板等の他の基板を用いてもよい。ＳｉＣ
基板を用いる場合には、各ＳｉＯ2 膜３０の素子形成領
域一辺３２はＳｉＣ基板の〈１-1００〉方向に平行とす
る。
【００７６】また、図６のＳｉＯ2 膜３０の代わりに、
Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＮ等の他の絶縁膜を用いてもよい。
Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＮ等の他の絶縁膜を用いてもよい。
【００７７】上記第１、第２および第３の実施例では、
本発明を図３に示した酸化膜ストライプ構造を有する半
導体レーザ素子に適用した場合について説明したが、本
発明は、セルフアライン構造を有する半導体レーザ素
子、リッジ導波型構造を有する半導体レーザ素子等の他
の半導体レーザ素子にも適用することができる。
本発明を図３に示した酸化膜ストライプ構造を有する半
導体レーザ素子に適用した場合について説明したが、本
発明は、セルフアライン構造を有する半導体レーザ素
子、リッジ導波型構造を有する半導体レーザ素子等の他
の半導体レーザ素子にも適用することができる。
【００７８】図７および図８はセルフアライン構造を有
する半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工程断面
図である。なお、図７および図８は半導体レーザ素子の
共振器面に平行な方向に沿った断面を示す。
する半導体レーザ素子の製造方法を示す模式的工程断面
図である。なお、図７および図８は半導体レーザ素子の
共振器面に平行な方向に沿った断面を示す。
【００７９】図１（ａ）、図５（ａ）または図６（ａ）
の工程の後、図７（ａ）に示すように、ｉ−ＧａＮ層３
上に、ｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッ
ク防止層５、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６、Ｍ
ＱＷ発光層７、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層
８ａおよびｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８を順にエ
ピタキシャル成長させる。
の工程の後、図７（ａ）に示すように、ｉ−ＧａＮ層３
上に、ｎ−ＧａＮ層４、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラッ
ク防止層５、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層６、Ｍ
ＱＷ発光層７、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層
８ａおよびｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８を順にエ
ピタキシャル成長させる。
【００８０】ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８
ａの厚みは約０．１〜０．４μｍ程度とする。また、ｎ
−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８の厚みは０．５μｍ程
度とする。ｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８のＡｌ組
成はｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａのＡｌ
組成よりも大きくする。本例では、ｎ−ＡｌＧａＮ電流
ブロック層１８のＡｌ組成は０．２０とする。
ａの厚みは約０．１〜０．４μｍ程度とする。また、ｎ
−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８の厚みは０．５μｍ程
度とする。ｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８のＡｌ組
成はｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａのＡｌ
組成よりも大きくする。本例では、ｎ−ＡｌＧａＮ電流
ブロック層１８のＡｌ組成は０．２０とする。
【００８１】なお、各層２〜６の厚さは、第１、第２ま
たは第３の実施例と同様であり、ＭＱＷ発光層７の構成
は図２に示した構成と同様である。
たは第３の実施例と同様であり、ＭＱＷ発光層７の構成
は図２に示した構成と同様である。
【００８２】次に、図７（ｂ）に示すように、ｎ−Ａｌ
ＧａＮ電流ブロック層１８上の幅２μｍ程度のストライ
プ状の領域を除いてｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８
上にＮｉマスク（図示せず）を形成し、ＲＩＥ法（反応
性イオンエッチング法）またはＲＩＢＥ法（反応性イオ
ンビームエッチング法）によりｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロ
ック層１８をエッチングする。それにより、ｎ−ＡｌＧ
ａＮ電流ブロック層１８にストライプ状の開口部が形成
され、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａの幅
２μｍ程度のストライプ状の領域が露出する。
ＧａＮ電流ブロック層１８上の幅２μｍ程度のストライ
プ状の領域を除いてｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１８
上にＮｉマスク（図示せず）を形成し、ＲＩＥ法（反応
性イオンエッチング法）またはＲＩＢＥ法（反応性イオ
ンビームエッチング法）によりｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロ
ック層１８をエッチングする。それにより、ｎ−ＡｌＧ
ａＮ電流ブロック層１８にストライプ状の開口部が形成
され、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａの幅
２μｍ程度のストライプ状の領域が露出する。
【００８３】続いて、Ｎｉマスクを除去した後、図７
（ｃ）に示すように、ｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１
８上およびｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａ
のストライプ状の領域上に、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第
２クラッド層８ｂおよびｐ−ＧａＮコンタクト層９を順
にエピタキシャル成長させる。ここで、ｐ−Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａとｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ
第２クラッド層８ｂとの合計の厚さをｎ−Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層６の厚さと同程度（例えば０．７μｍ
以上）にする。ｐ−ＧａＮコンタクト層９の厚さは、第
１、第２または第３の実施例と同様である。
（ｃ）に示すように、ｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層１
８上およびｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａ
のストライプ状の領域上に、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第
２クラッド層８ｂおよびｐ−ＧａＮコンタクト層９を順
にエピタキシャル成長させる。ここで、ｐ−Ａｌ0.15Ｇ
ａ0.85Ｎ第１クラッド層８ａとｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ
第２クラッド層８ｂとの合計の厚さをｎ−Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層６の厚さと同程度（例えば０．７μｍ
以上）にする。ｐ−ＧａＮコンタクト層９の厚さは、第
１、第２または第３の実施例と同様である。
【００８４】次に、図８（ｄ）に示すように、ｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９上の所定領域にＮｉマスク（図示せ
ず）を形成した後、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−
Ｉｎ0. 1 Ｇａ0.9 Ｎクラック防止層５までの一部領域を
ＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によりエッチングして除去
し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させる。
Ｎコンタクト層９上の所定領域にＮｉマスク（図示せ
ず）を形成した後、ｐ−ＧａＮコンタクト層９からｎ−
Ｉｎ0. 1 Ｇａ0.9 Ｎクラック防止層５までの一部領域を
ＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によりエッチングして除去
し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させる。
【００８５】上記のエッチングの後、Ｎｉマスクを除去
し、図８（ｅ）に示すように、ｐ−ＧａＮコンタクト層
９上にｐ電極１１を形成し、ｎ−ＧａＮ層４の露出した
表面にｎ電極１２を形成する。
し、図８（ｅ）に示すように、ｐ−ＧａＮコンタクト層
９上にｐ電極１１を形成し、ｎ−ＧａＮ層４の露出した
表面にｎ電極１２を形成する。
【００８６】第１、第２または第３の実施例の製造方法
を図７および図８のセルフアライン構造の半導体レーザ
素子に適用した場合にも、結晶成長後のエッチングやへ
き開等の複雑な工程を用いることなく、サファイア基板
１の（０００１）面に対して垂直な共振器面を容易に形
成することができる。
を図７および図８のセルフアライン構造の半導体レーザ
素子に適用した場合にも、結晶成長後のエッチングやへ
き開等の複雑な工程を用いることなく、サファイア基板
１の（０００１）面に対して垂直な共振器面を容易に形
成することができる。
【００８７】その結果、スロープ効率が高く、しきい値
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
【００８８】図９はリッジ導波型構造を有する半導体レ
ーザ素子の共振器面に平行な方向に沿った模式的断面図
である。
ーザ素子の共振器面に平行な方向に沿った模式的断面図
である。
【００８９】図９の半導体レーザ素子の製造時には、図
１（ａ）、図５（ａ）または図６（ａ）の工程の後、ｉ
−ＧａＮ層３上に、ｎ−ＧａＮ層２、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9Ｎクラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラ
ッド層６、ＭＱＷ発光層７、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層８およびｐ−ＧａＮコンタクト層９を順にエピ
タキシャル成長させる。
１（ａ）、図５（ａ）または図６（ａ）の工程の後、ｉ
−ＧａＮ層３上に、ｎ−ＧａＮ層２、ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9Ｎクラック防止層５、ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラ
ッド層６、ＭＱＷ発光層７、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層８およびｐ−ＧａＮコンタクト層９を順にエピ
タキシャル成長させる。
【００９０】なお、各層２〜９の厚さは第１、第２また
は第３の実施例と同様であり、ＭＱＷ発光層７の構成は
図２に示した構成と同様である。
は第３の実施例と同様であり、ＭＱＷ発光層７の構成は
図２に示した構成と同様である。
【００９１】次に、ｐ−ＧａＮコンタクト層９上のスト
ライプ状の領域にストライプ状のＮｉマスク（図示せ
ず）を形成し、ＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法により、ｐ−
ＧａＮコンタクト層９およびｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層８をエッチングする。それにより、リッジ部が
形成される。
ライプ状の領域にストライプ状のＮｉマスク（図示せ
ず）を形成し、ＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法により、ｐ−
ＧａＮコンタクト層９およびｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎク
ラッド層８をエッチングする。それにより、リッジ部が
形成される。
【００９２】続いて、上記のＮｉマスクを除去した後、
ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８上の所定領域を除
いてｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８およびｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９上にＮｉマスク（図示せず）を形成
し、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８からｎ−Ｇａ
Ｎ層４までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によ
りエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させ
る。
ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８上の所定領域を除
いてｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８およびｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９上にＮｉマスク（図示せず）を形成
し、ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８からｎ−Ｇａ
Ｎ層４までの一部領域をＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法によ
りエッチングして除去し、ｎ−ＧａＮ層４を露出させ
る。
【００９３】上記のエッチング後、Ｎｉマスクを除去
し、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の上面およびｎ−ＧａＮ
層４の電極形成領域を除いて、リッジ部の両側面、ｐ−
Ａｌ0. 15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８の平坦部の上面、ｎ−
ＧａＮ層４の上面、およびｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラ
ッド層８からｎ−ＧａＮ層４までの側面に、ＥＢ法また
はＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜１９を形成する。
し、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の上面およびｎ−ＧａＮ
層４の電極形成領域を除いて、リッジ部の両側面、ｐ−
Ａｌ0. 15Ｇａ0.85Ｎクラッド層８の平坦部の上面、ｎ−
ＧａＮ層４の上面、およびｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラ
ッド層８からｎ−ＧａＮ層４までの側面に、ＥＢ法また
はＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜１９を形成する。
【００９４】その後、ｐ−ＧａＮコンタクト９上にｐ電
極１１を形成し、ｎ−ＧａＮ層４の露出した表面にｎ電
極１２を形成する。
極１１を形成し、ｎ−ＧａＮ層４の露出した表面にｎ電
極１２を形成する。
【００９５】第１、第２または第３の実施例の製造方法
を図９のリッジ導波型構造を有する半導体レーザ素子に
適用した場合にも、結晶成長後のエッチングやへき開等
の複雑な工程を用いることなく、サファイア基板１の
（０００１）面に対して垂直な共振器面を容易に形成す
ることができる。
を図９のリッジ導波型構造を有する半導体レーザ素子に
適用した場合にも、結晶成長後のエッチングやへき開等
の複雑な工程を用いることなく、サファイア基板１の
（０００１）面に対して垂直な共振器面を容易に形成す
ることができる。
【００９６】その結果、スロープ効率が高く、しきい値
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
電流が低減された半導体レーザ素子を容易に得ることが
できるとともに、歩留りが向上する。
【図１】本発明の第１の実施例における半導体レーザ素
子の製造方法を示す模式的工程断面図である。
子の製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図２】図１の半導体レーザ素子におけるＭＱＷ発光層
のエネルギーバンド構造図である。
のエネルギーバンド構造図である。
【図３】本発明の第１の実施例における半導体レーザ素
子の共振器面に平行な方向に沿った模式的断面図であ
る。
子の共振器面に平行な方向に沿った模式的断面図であ
る。
【図４】サファイア基板およびその上に形成されるＧａ
Ｎ系半導体層の面方位の関係を示す図である。
Ｎ系半導体層の面方位の関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例における半導体レーザ素
子の製造方法を示す模式的工程断面図である。
子の製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例における半導体レーザ素
子の製造方法を示す模式的工程断面図である。
子の製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図７】セルフアライン構造を有する半導体レーザ素子
の製造方法を示す模式的工程断面図である。
の製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図８】セルフアライン構造を有する半導体レーザ素子
の製造方法を示す模式的工程断面図である。
の製造方法を示す模式的工程断面図である。
【図９】リッジ導波型構造を有する半導体レーザ素子の
共振器面に平行な方向に沿った模式的断面図である。
共振器面に平行な方向に沿った模式的断面図である。
【図１０】サファイア基板およびＧａＮ系半導体層の結
晶方位の関係を示す図である。
晶方位の関係を示す図である。
【図１１】サファイア基板上に形成されたＧａＮ系半導
体層からなる従来の半導体レーザ素子の概略斜視図であ
る。
体層からなる従来の半導体レーザ素子の概略斜視図であ
る。
【図１２】従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法
を示す模式的工程断面図である。
を示す模式的工程断面図である。
１ サファイア基板 ２ ＡｌＧａＮバッファ層 ３ ｉ−ＧａＮ層 ４ ｎ−ＧａＮ層 ５ ｎ−Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎクラック防止層 ６ ｎ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層 ７ ＭＱＷ発光層 ８ ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層 ８ａ ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第１クラッド層 ８ｂ ｐ−Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ第２クラッド層 ９ ｐ−ＧａＮコンタクト層 １５ 窒化物系半導体層 １６，３６ 第１の窒化物系半導体層 １７，３７ 第２の窒化物系半導体層 １８ ｎ−ＡｌＧａＮ電流ブロック層 １９，３０ ＳｉＯ2 膜 １００，３００ 段差部 １０１，３０１ 側面 １０２，３０２ 底面 ２００ 共振器面
Claims (9)
- 【請求項１】 サファイア基板の｛０００１｝面にその
サファイア基板の〈１１-2０〉方向に平行な側面を有す
る段差部が形成され、前記サファイア基板の上面上なら
びに前記段差部の側面上に、発光層を含みかつホウ素、
ガリウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも
１つを含む窒化物系半導体層が形成され、前記段差部の
側面上の前記窒化物系半導体層の表面が共振器面を構成
することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項２】 基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウ
ムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化
物系半導体層が形成され、前記第１の窒化物系半導体層
の｛０００１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１
-1００〉方向に平行な側面を有する段差部が形成され、
前記第１の窒化物系半導体層の上面上ならびに前記段差
部の側面上に、発光層を含みかつホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第
２の窒化物系半導体層が形成され、前記段差部の側面上
の前記第２の窒化物系半導体層の表面が共振器面を構成
することを特徴とする半導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記基板はサファイア基板であり、前記
段差部の側面は前記サファイア基板の〈１１-2０〉方向
に平行であることを特徴とする請求項２記載の半導体レ
ーザ素子。 - 【請求項４】 基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウ
ムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化
物系半導体層が形成され、前記第１の窒化物系半導体層
の｛０００１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１
-1００〉方向に平行な一辺を有する絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜の領域を除く前記第１の窒化物系半導体層の
｛０００１｝面に、発光層を含みかつホウ素、ガリウ
ム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを
含む第２の窒化物系半導体層が形成され、前記絶縁膜の
前記一辺に沿った前記第２の窒化物系半導体層の端面が
共振器面を構成することを特徴とする半導体レーザ素
子。 - 【請求項５】 前記基板はサファイア基板であり、前記
絶縁膜の前記一辺は前記サファイア基板の〈１１-2０〉
方向に平行であることを特徴とする請求項４記載の半導
体レーザ素子。 - 【請求項６】 前記基板は炭化ケイ素基板であり、前記
段差部の側面は前記炭化ケイ素基板の〈１-1００〉方向
に平行であることを特徴とする請求項２または４記載の
半導体レーザ素子。 - 【請求項７】 サファイア基板の｛０００１｝面にその
サファイア基板の〈１１-2０〉方向に平行な側面を有す
る段差部を形成し、前記サファイア基板の上面上ならび
に前記段差部の側面上に、発光層を含みかつホウ素、ガ
リウム、アルミニウムおよびインジウムの少なくとも１
つを含む窒化物系半導体層をエピタキシャル成長させる
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項８】 基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウ
ムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化
物系半導体層を形成し、前記第１の窒化物系半導体層の
｛０００１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1
００〉方向に平行な側面を有する段差部を形成し、前記
第１の窒化物系半導体層の上面上ならびに前記段差部の
側面上に、発光層を含みかつホウ素、ガリウム、アルミ
ニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第２の
窒化物系半導体層をエピタキシャル成長させることを特
徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項９】 基板上にホウ素、ガリウム、アルミニウ
ムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第１の窒化
物系半導体層を形成し、前記第１の窒化物系半導体層の
｛０００１｝面にその第１の窒化物系半導体層の〈１-1
００〉方向に平行な一辺を有する絶縁膜を形成し、前記
絶縁膜の領域を除く前記第１の窒化物系半導体層の｛０
００１｝面に、発光層を含みかつホウ素、ガリウム、ア
ルミニウムおよびインジウムの少なくとも１つを含む第
２の窒化物系半導体層をエピタキシャル成長させること
を特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35633098A JP3796060B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35633098A JP3796060B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000183451A true JP2000183451A (ja) | 2000-06-30 |
| JP3796060B2 JP3796060B2 (ja) | 2006-07-12 |
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ID=18448504
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35633098A Expired - Fee Related JP3796060B2 (ja) | 1998-12-15 | 1998-12-15 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
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|---|---|
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| US6830946B2 (en) | 2001-02-01 | 2004-12-14 | Sony Corporation | Device transfer method and panel |
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-
1998
- 1998-12-15 JP JP35633098A patent/JP3796060B2/ja not_active Expired - Fee Related
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