JP2000244062A - 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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- JP2000244062A JP2000244062A JP4329599A JP4329599A JP2000244062A JP 2000244062 A JP2000244062 A JP 2000244062A JP 4329599 A JP4329599 A JP 4329599A JP 4329599 A JP4329599 A JP 4329599A JP 2000244062 A JP2000244062 A JP 2000244062A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クラックが少なく結晶性が良好でかつ確実に
電流狭窄を行うことができる電流ブロック層を備えた半
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上にｎ−コンタクト層
２、ｎ−クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ−第１
クラッド層５が順に形成される。ｐ−第１クラッド層５
上にはストライプ状開口部２０を有するｎ−電流ブロッ
ク層６が形成される。ストライプ状開口部２０近傍にお
ける電流ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１は
電流ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大き
い。ｎ−電流ブロック層６上およびストライプ状開口部
２０内のｐ−第１クラッド層５上にはｐ−第２クラッド
層７およびｐ−コンタクト層８が順に形成される。
電流狭窄を行うことができる電流ブロック層を備えた半
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上にｎ−コンタクト層
２、ｎ−クラッド層３、ＭＱＷ活性層４およびｐ−第１
クラッド層５が順に形成される。ｐ−第１クラッド層５
上にはストライプ状開口部２０を有するｎ−電流ブロッ
ク層６が形成される。ストライプ状開口部２０近傍にお
ける電流ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１は
電流ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大き
い。ｎ−電流ブロック層６上およびストライプ状開口部
２０内のｐ−第１クラッド層５上にはｐ−第２クラッド
層７およびｐ−コンタクト層８が順に形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セルフアライン型
の半導体レーザ素子およびその製造方法に関する。
の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】半導体レーザ素子の横モードの制御方法
の１つとしてセルフアライン構造がある。図９は従来の
セルフアライン型のＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的
断面図である。
の１つとしてセルフアライン構造がある。図９は従来の
セルフアライン型のＧａＮ系半導体レーザ素子の模式的
断面図である。
【０００３】図９において、サファイア基板３１上に、
ｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層３２、ｎ−Ａｌa
Ｇａ1-a Ｎからなるｎ−クラッド層３３、多重量子井戸
活性層（以下、ＭＱＷ活性層と呼ぶ）３４およびｐ−Ａ
ｌb Ｇａ1-b Ｎからなるｐ−第１クラッド層３５が順に
形成されている。
ｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層３２、ｎ−Ａｌa
Ｇａ1-a Ｎからなるｎ−クラッド層３３、多重量子井戸
活性層（以下、ＭＱＷ活性層と呼ぶ）３４およびｐ−Ａ
ｌb Ｇａ1-b Ｎからなるｐ−第１クラッド層３５が順に
形成されている。
【０００４】ＭＱＷ活性層３４は、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎか
らなる複数の量子井戸層とＩｎy Ｇａ1-y Ｎからなる複
数の障壁層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造
を有する。ここで、ｘ＞ｙである。
らなる複数の量子井戸層とＩｎy Ｇａ1-y Ｎからなる複
数の障壁層とが交互に積層されてなる多重量子井戸構造
を有する。ここで、ｘ＞ｙである。
【０００５】ｐ−第１クラッド層３５上には、ストライ
プ状開口部５０を有するｎ−ＡｌcＧａ1-c Ｎからなる
ｎ−電流ブロック層３６が形成されている。ｎ−電流ブ
ロック層３６上およびストライプ状開口部５０内のｐ−
第１クラッド層３５上には、ｐ−Ａｌd Ｇａ1-d Ｎから
なるｐ−第２クラッド層３７およびｐ−ＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層３８が順に形成されている。ここで、
０≦ａ＜ｃ、０≦ｂ＜ｃ、および０≦ｄ＜ｃである。
プ状開口部５０を有するｎ−ＡｌcＧａ1-c Ｎからなる
ｎ−電流ブロック層３６が形成されている。ｎ−電流ブ
ロック層３６上およびストライプ状開口部５０内のｐ−
第１クラッド層３５上には、ｐ−Ａｌd Ｇａ1-d Ｎから
なるｐ−第２クラッド層３７およびｐ−ＧａＮからなる
ｐ−コンタクト層３８が順に形成されている。ここで、
０≦ａ＜ｃ、０≦ｂ＜ｃ、および０≦ｄ＜ｃである。
【０００６】ｐ−コンタクト層３８からｎ−コンタクト
層３２までの一部領域がエッチングにより除去されてお
り、ｎ−コンタクト層３２の表面が露出している。ｐ−
コンタクト層３８上にはｐ電極３９が形成され、ｎ−コ
ンタクト層３２の露出した表面にはｎ電極４０が形成さ
れている。
層３２までの一部領域がエッチングにより除去されてお
り、ｎ−コンタクト層３２の表面が露出している。ｐ−
コンタクト層３８上にはｐ電極３９が形成され、ｎ−コ
ンタクト層３２の露出した表面にはｎ電極４０が形成さ
れている。
【０００７】上記の半導体レーザ素子においては、ｎ−
電流ブロック層３６のＡｌ組成比がｐ−第１クラッド層
３５およびｐ−第２クラッド層３７のＡｌ組成比よりも
大きくなっているため、ｎ−電流ブロック層３６の屈折
率がｐ−第１クラッド層３５およびｐ−第２クラッド層
３７の屈折率よりも小さくなっている。それにより、ス
トライプ状開口部５０下のＭＱＷ活性層３４の領域での
実効的な屈折率がｎ−電流ブロック層３６下のＭＱＷ活
性層３４の領域での実効的な屈折率に比べて大きくな
り、光がストライプ状開口部５０下の領域に集中する。
このようにして、実屈折率導波構造の半導体レーザ素子
が実現される。
電流ブロック層３６のＡｌ組成比がｐ−第１クラッド層
３５およびｐ−第２クラッド層３７のＡｌ組成比よりも
大きくなっているため、ｎ−電流ブロック層３６の屈折
率がｐ−第１クラッド層３５およびｐ−第２クラッド層
３７の屈折率よりも小さくなっている。それにより、ス
トライプ状開口部５０下のＭＱＷ活性層３４の領域での
実効的な屈折率がｎ−電流ブロック層３６下のＭＱＷ活
性層３４の領域での実効的な屈折率に比べて大きくな
り、光がストライプ状開口部５０下の領域に集中する。
このようにして、実屈折率導波構造の半導体レーザ素子
が実現される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図９に示した実屈折率
導波構造の半導体レーザ素子において、ｎ−電流ブロッ
ク層３６の厚みが小さすぎると、ｎ−電流ブロック層３
６を挟んだｐ−第１クラッド層３５とｐ−第２クラッド
層３７との間で正孔の移動が生じてしまう。すなわち、
ｎ−電流ブロック層３６で電流を阻止する効果が小さく
なってしまい、ｐ電極３９から供給された電流がｎ−電
流ブロック層３６でストライプ状開口部５０内に十分に
狭窄されない状態でＭＱＷ活性層３４に注入されること
になる。その結果、光スポットの真円性、しきい値電流
等の素子特性が悪くなる。そのため、ｎ−電流ブロック
層３６の厚みを大きくすることが望ましい。
導波構造の半導体レーザ素子において、ｎ−電流ブロッ
ク層３６の厚みが小さすぎると、ｎ−電流ブロック層３
６を挟んだｐ−第１クラッド層３５とｐ−第２クラッド
層３７との間で正孔の移動が生じてしまう。すなわち、
ｎ−電流ブロック層３６で電流を阻止する効果が小さく
なってしまい、ｐ電極３９から供給された電流がｎ−電
流ブロック層３６でストライプ状開口部５０内に十分に
狭窄されない状態でＭＱＷ活性層３４に注入されること
になる。その結果、光スポットの真円性、しきい値電流
等の素子特性が悪くなる。そのため、ｎ−電流ブロック
層３６の厚みを大きくすることが望ましい。
【０００９】しかしながら、ＧａＮ系半導体レーザ素子
では、Ａｌ組成比の高いｎ−電流ブロック層３６を厚く
成長させると、結晶中にクラックが発生しやすくなる
か、またはｎ−電流ブロック層３６の結晶性が劣化し、
ｎ−電流ブロック層３６上およびｐ−第１クラッド層３
５上へのｐ−第２クラッド層３７の結晶成長が困難にな
る。
では、Ａｌ組成比の高いｎ−電流ブロック層３６を厚く
成長させると、結晶中にクラックが発生しやすくなる
か、またはｎ−電流ブロック層３６の結晶性が劣化し、
ｎ−電流ブロック層３６上およびｐ−第１クラッド層３
５上へのｐ−第２クラッド層３７の結晶成長が困難にな
る。
【００１０】一方、損失導波構造のＧａＮ系半導体レー
ザ素子においては、活性層の材料としてＩｎＧａＮを用
い、ｐ−第１クラッド層の材料としてＡｌＧａＮを用
い、ｎ−電流ブロック層の材料として活性層よりもバン
ドギャップの小さなＩｎＧａＮを用いる。この場合、ｎ
−電流ブロック層下の活性層の領域で発生した光がｎ−
電流ブロック層により吸収されるため、光がｐ−第１ク
ラッド層のストライプ状開口部下の活性層の領域に集中
する。
ザ素子においては、活性層の材料としてＩｎＧａＮを用
い、ｐ−第１クラッド層の材料としてＡｌＧａＮを用
い、ｎ−電流ブロック層の材料として活性層よりもバン
ドギャップの小さなＩｎＧａＮを用いる。この場合、ｎ
−電流ブロック層下の活性層の領域で発生した光がｎ−
電流ブロック層により吸収されるため、光がｐ−第１ク
ラッド層のストライプ状開口部下の活性層の領域に集中
する。
【００１１】このような損失導波構造のＧａＮ系半導体
レーザ素子においても、ｎ−電流ブロック層を厚く成長
させると、ｎ−電流ブロック層の結晶性が劣化し、実屈
折率導波構造のＧａＮ系半導体レーザ素子の場合と同様
に、ｐ−第２クラッド層の結晶成長が困難になる。
レーザ素子においても、ｎ−電流ブロック層を厚く成長
させると、ｎ−電流ブロック層の結晶性が劣化し、実屈
折率導波構造のＧａＮ系半導体レーザ素子の場合と同様
に、ｐ−第２クラッド層の結晶成長が困難になる。
【００１２】本発明の目的は、クラックが少なく結晶性
が良好でかつ確実に電流狭窄を行うことができる電流ブ
ロック層を備えた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。
が良好でかつ確実に電流狭窄を行うことができる電流ブ
ロック層を備えた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。
【００１３】
【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、活性層を含む第１の半
導体層上に、ストライプ状開口部を有する電流ブロック
層が形成され、電流ブロック層上およびストライプ状開
口部内の第１の半導体層上に第２の半導体層が形成さ
れ、ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域における電
流ブロック層の厚さが他の領域における電流ブロック層
の厚さよりも大きいことを特徴とするものである。
発明に係る半導体レーザ素子は、活性層を含む第１の半
導体層上に、ストライプ状開口部を有する電流ブロック
層が形成され、電流ブロック層上およびストライプ状開
口部内の第１の半導体層上に第２の半導体層が形成さ
れ、ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域における電
流ブロック層の厚さが他の領域における電流ブロック層
の厚さよりも大きいことを特徴とするものである。
【００１４】本発明に係る半導体レーザ素子において
は、ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域における電
流ブロック層の厚さが他の領域における電流ブロック層
の厚さよりも大きくなっているので、電流がストライプ
状開口部近傍の所定幅の領域で電流ブロック層により確
実に阻止され、ストライプ状開口部内に狭窄される。こ
の場合、供給された電流のうち電流ブロック層の両端部
側に向かう電流の量は中央部に向かう電流の量に比べて
少ないため、ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域を
除いて電流ブロック層の厚さが小さくても、電流を確実
に阻止することができる。
は、ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域における電
流ブロック層の厚さが他の領域における電流ブロック層
の厚さよりも大きくなっているので、電流がストライプ
状開口部近傍の所定幅の領域で電流ブロック層により確
実に阻止され、ストライプ状開口部内に狭窄される。こ
の場合、供給された電流のうち電流ブロック層の両端部
側に向かう電流の量は中央部に向かう電流の量に比べて
少ないため、ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域を
除いて電流ブロック層の厚さが小さくても、電流を確実
に阻止することができる。
【００１５】また、ストライプ状開口部近傍の所定幅の
領域を除いて電流ブロック層の厚さが小さくなっている
ので、電流ブロック層中にクラックが少なくまたは存在
せず結晶性が良好となる。したがって、電流ブロック層
上およびストライプ状開口部内の第１の半導体層上への
第２の半導体層の結晶成長が容易になる。これらの結
果、素子特性が向上する。
領域を除いて電流ブロック層の厚さが小さくなっている
ので、電流ブロック層中にクラックが少なくまたは存在
せず結晶性が良好となる。したがって、電流ブロック層
上およびストライプ状開口部内の第１の半導体層上への
第２の半導体層の結晶成長が容易になる。これらの結
果、素子特性が向上する。
【００１６】第１の半導体層は第１導電型のクラッド
層、活性層および第２導電型の第１のクラッド層を順に
含み、第２の半導体層は第２導電型の第２のクラッド層
を含んでもよい。
層、活性層および第２導電型の第１のクラッド層を順に
含み、第２の半導体層は第２導電型の第２のクラッド層
を含んでもよい。
【００１７】電流ブロック層の屈折率が第２導電型の第
１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率よりも
小さい場合には、ストライプ状開口部下の活性層の領域
での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の領域
での実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ
状開口部下の領域に集中する。これにより、実屈折率導
波構造の半導体レーザ素子が実現される。
１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率よりも
小さい場合には、ストライプ状開口部下の活性層の領域
での実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の領域
での実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ
状開口部下の領域に集中する。これにより、実屈折率導
波構造の半導体レーザ素子が実現される。
【００１８】一方、電流ブロック層が活性層よりも小さ
なバンドギャップを有する場合には、電流ブロック層下
の活性層の領域で発生した光が電流ブロック層により吸
収されるため、光がストライプ状開口部下の領域に集中
する。これにより、損失導波構造の半導体レーザ素子が
実現される。
なバンドギャップを有する場合には、電流ブロック層下
の活性層の領域で発生した光が電流ブロック層により吸
収されるため、光がストライプ状開口部下の領域に集中
する。これにより、損失導波構造の半導体レーザ素子が
実現される。
【００１９】第１の半導体層は、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であり、第２の半導体層は、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であり、電流ブ
ロック層は、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３の窒化物系半導体
層であってもよい。
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であり、第２の半導体層は、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であり、電流ブ
ロック層は、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３の窒化物系半導体
層であってもよい。
【００２０】この場合、ストライプ状開口部近傍の所定
幅の領域を除いて第３の窒化物系半導体層からなる電流
ブロック層の厚さが小さくなっているので、電流ブロッ
ク層中にクラックが少なくまたは存在せず、電流ブロッ
ク層の結晶性が良好となる。したがって、電流ブロック
層上およびストライプ状開口部内の第１の窒化物系半導
体層上への第２の窒化物系半導体層の結晶成長が容易に
なる。
幅の領域を除いて第３の窒化物系半導体層からなる電流
ブロック層の厚さが小さくなっているので、電流ブロッ
ク層中にクラックが少なくまたは存在せず、電流ブロッ
ク層の結晶性が良好となる。したがって、電流ブロック
層上およびストライプ状開口部内の第１の窒化物系半導
体層上への第２の窒化物系半導体層の結晶成長が容易に
なる。
【００２１】第２の発明に係る半導体レーザ素子の製造
方法は、活性層を含む第１の半導体層を形成する工程
と、第１の半導体層上に電流ブロック層を形成する工程
と、電流ブロック層上に、ストライプ状開口部を有する
第１のマスクパターンを形成する工程と、第１のマスク
パターンのストライプ状開口部内の電流ブロック層を所
定の深さまでエッチングすることによりストライプ状凹
部を形成する工程と、第１のマスクパターンを除去した
後、ストライプ状凹部の両側における電流ブロック層上
の領域に一対のストライプ状の第２のマスクパターンを
形成する工程と、第２のマスクパターンの領域を除いて
電流ブロック層をエッチングして第２のマスクパターン
間に第１の半導体層を露出させることにより電流ブロッ
ク層にストライプ状開口部を形成する工程と、第２のマ
スクパターンを除去した後、電流ブロック層上およびス
トライプ状開口部内の第１の半導体層上に第２の半導体
層を形成する工程とを備えたものである。
方法は、活性層を含む第１の半導体層を形成する工程
と、第１の半導体層上に電流ブロック層を形成する工程
と、電流ブロック層上に、ストライプ状開口部を有する
第１のマスクパターンを形成する工程と、第１のマスク
パターンのストライプ状開口部内の電流ブロック層を所
定の深さまでエッチングすることによりストライプ状凹
部を形成する工程と、第１のマスクパターンを除去した
後、ストライプ状凹部の両側における電流ブロック層上
の領域に一対のストライプ状の第２のマスクパターンを
形成する工程と、第２のマスクパターンの領域を除いて
電流ブロック層をエッチングして第２のマスクパターン
間に第１の半導体層を露出させることにより電流ブロッ
ク層にストライプ状開口部を形成する工程と、第２のマ
スクパターンを除去した後、電流ブロック層上およびス
トライプ状開口部内の第１の半導体層上に第２の半導体
層を形成する工程とを備えたものである。
【００２２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
によれば、活性層を含む第１の半導体層上に電流ブロッ
ク層が形成され、電流ブロック層上にストライプ状開口
部を有する第１のマスクパターンが形成される。そし
て、第１のマスクパターンのストライプ状開口部内の電
流ブロック層が所定の深さまでエッチングされ、ストラ
イプ状凹部が形成される。
によれば、活性層を含む第１の半導体層上に電流ブロッ
ク層が形成され、電流ブロック層上にストライプ状開口
部を有する第１のマスクパターンが形成される。そし
て、第１のマスクパターンのストライプ状開口部内の電
流ブロック層が所定の深さまでエッチングされ、ストラ
イプ状凹部が形成される。
【００２３】第１のマスクパターンが除去された後、ス
トライプ状凹部の両側における電流ブロック層上の領域
に一対のストライプ状の第２のマスクパターンが形成さ
れ、第２のマスクパターン間に第１の半導体層が露出す
るまで第２のマスクパターンの領域を除いて電流ブロッ
ク層がエッチングされ、電流ブロック層にストライプ状
開口部が形成される。この場合、第２のマスクパターン
下の領域を除いて電流ブロック層の厚さが薄くなる。第
２のマスクパターンが除去された後、電流ブロック層上
およびストライプ状開口部内の第１の半導体層上に第２
の半導体層が形成される。
トライプ状凹部の両側における電流ブロック層上の領域
に一対のストライプ状の第２のマスクパターンが形成さ
れ、第２のマスクパターン間に第１の半導体層が露出す
るまで第２のマスクパターンの領域を除いて電流ブロッ
ク層がエッチングされ、電流ブロック層にストライプ状
開口部が形成される。この場合、第２のマスクパターン
下の領域を除いて電流ブロック層の厚さが薄くなる。第
２のマスクパターンが除去された後、電流ブロック層上
およびストライプ状開口部内の第１の半導体層上に第２
の半導体層が形成される。
【００２４】本発明の製造方法により製造された半導体
レーザ素子においては、ストライプ状開口部近傍の所定
幅の領域における電流ブロック層の厚さが他の領域にお
ける電流ブロック層の厚さよりも大きくなるので、電流
が電流ブロック層により確実に阻止され、ストライプ状
開口部内に狭窄される。
レーザ素子においては、ストライプ状開口部近傍の所定
幅の領域における電流ブロック層の厚さが他の領域にお
ける電流ブロック層の厚さよりも大きくなるので、電流
が電流ブロック層により確実に阻止され、ストライプ状
開口部内に狭窄される。
【００２５】また、ストライプ状開口部近傍の所定幅の
領域を除いて電流ブロック層の厚さが小さくなるので、
電流ブロック層中にクラックが少なくまたは存在せず、
電流ブロック層の結晶性が良好となる。したがって、電
流ブロック層上およびストライプ状開口部内の第１の半
導体層上への第２の半導体層の結晶成長が容易になる。
これらの結果、素子特性が向上する。
領域を除いて電流ブロック層の厚さが小さくなるので、
電流ブロック層中にクラックが少なくまたは存在せず、
電流ブロック層の結晶性が良好となる。したがって、電
流ブロック層上およびストライプ状開口部内の第１の半
導体層上への第２の半導体層の結晶成長が容易になる。
これらの結果、素子特性が向上する。
【００２６】第３の発明に係る半導体レーザ素子の製造
方法は、活性層を含む第１の半導体層を形成する工程
と、第１の半導体層上に電流ブロック層を形成する工程
と、電流ブロック層上に互いに所定間隔を隔てて第１の
材料からなる一対のストライプ状の第１のマスクパター
ンを形成する工程と、第１のマスクパターン間にストラ
イプ状開口部を有する第２の材料からなる第２のマスク
パターンを第１のマスクパターンを覆うように電流ブロ
ック層上に形成する工程と、第２のマスクパターンのス
トライプ状開口部内の電流ブロック層を所定の深さまで
エッチングすることによりストライプ状凹部を形成する
工程と、第１のマスクパターンの領域を除いて電流ブロ
ック層を第２のマスクパターンとともにエッチングして
第１のマスクパターン間において第１の半導体層を露出
させることにより電流ブロック層にストライプ状開口部
を形成する工程と、第１のマスクパターンを除去した
後、電流ブロック層およびストライプ状開口部内の第１
の半導体層上に第２の半導体層を形成する工程とを備え
たものである。
方法は、活性層を含む第１の半導体層を形成する工程
と、第１の半導体層上に電流ブロック層を形成する工程
と、電流ブロック層上に互いに所定間隔を隔てて第１の
材料からなる一対のストライプ状の第１のマスクパター
ンを形成する工程と、第１のマスクパターン間にストラ
イプ状開口部を有する第２の材料からなる第２のマスク
パターンを第１のマスクパターンを覆うように電流ブロ
ック層上に形成する工程と、第２のマスクパターンのス
トライプ状開口部内の電流ブロック層を所定の深さまで
エッチングすることによりストライプ状凹部を形成する
工程と、第１のマスクパターンの領域を除いて電流ブロ
ック層を第２のマスクパターンとともにエッチングして
第１のマスクパターン間において第１の半導体層を露出
させることにより電流ブロック層にストライプ状開口部
を形成する工程と、第１のマスクパターンを除去した
後、電流ブロック層およびストライプ状開口部内の第１
の半導体層上に第２の半導体層を形成する工程とを備え
たものである。
【００２７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法
によれば、活性層を含む第１の半導体層上に電流ブロッ
ク層が形成され、電流ブロック層上に互いに所定間隔を
隔てて第１の材料からなる一対のストライプ状の第１の
マスクパターンが形成される。そして、電流ブロック層
上にストライプ状開口部を有する第２の材料からなる第
２のマスクパターンが第１のマスクパターンを覆うよう
に形成され、第２のマスクパターンのストライプ状開口
部内の電流ブロック層が所定の深さまでエッチングさ
れ、ストライプ状凹部が形成される。
によれば、活性層を含む第１の半導体層上に電流ブロッ
ク層が形成され、電流ブロック層上に互いに所定間隔を
隔てて第１の材料からなる一対のストライプ状の第１の
マスクパターンが形成される。そして、電流ブロック層
上にストライプ状開口部を有する第２の材料からなる第
２のマスクパターンが第１のマスクパターンを覆うよう
に形成され、第２のマスクパターンのストライプ状開口
部内の電流ブロック層が所定の深さまでエッチングさ
れ、ストライプ状凹部が形成される。
【００２８】その後、第１のマスクパターン間において
第１の半導体層が露出するまで第１のマスクパターンの
領域を除いて電流ブロック層が第２のマスクパターンと
ともにエッチングされ、電流ブロック層にストライプ状
開口部が形成される。この場合、第１のマスクパターン
下の領域を除いて電流ブロック層の厚さが薄くなる。第
１のマスクパターンが除去された後、電流ブロック層上
およびストライプ状開口部内の第１の半導体層上に第２
の半導体層が形成される。
第１の半導体層が露出するまで第１のマスクパターンの
領域を除いて電流ブロック層が第２のマスクパターンと
ともにエッチングされ、電流ブロック層にストライプ状
開口部が形成される。この場合、第１のマスクパターン
下の領域を除いて電流ブロック層の厚さが薄くなる。第
１のマスクパターンが除去された後、電流ブロック層上
およびストライプ状開口部内の第１の半導体層上に第２
の半導体層が形成される。
【００２９】本発明の製造方法により製造された半導体
レーザ素子においては、ストライプ状開口部近傍の所定
幅の領域における電流ブロック層の厚さが他の領域にお
ける電流ブロック層の厚さよりも大きくなるので、電流
が電流ブロック層により確実に阻止され、ストライプ状
開口部内に狭窄される。
レーザ素子においては、ストライプ状開口部近傍の所定
幅の領域における電流ブロック層の厚さが他の領域にお
ける電流ブロック層の厚さよりも大きくなるので、電流
が電流ブロック層により確実に阻止され、ストライプ状
開口部内に狭窄される。
【００３０】また、ストライプ状開口部近傍の所定幅の
領域を除いて電流ブロック層の厚さが小さくなるので、
電流ブロック層中にクラックが少なくまたは存在せず、
電流ブロック層の結晶性が良好となる。したがって、電
流ブロック層上およびストライプ状開口部内の第１の半
導体層上への第２の半導体層の結晶成長が容易になる。
これらの結果、素子特性が向上する。
領域を除いて電流ブロック層の厚さが小さくなるので、
電流ブロック層中にクラックが少なくまたは存在せず、
電流ブロック層の結晶性が良好となる。したがって、電
流ブロック層上およびストライプ状開口部内の第１の半
導体層上への第２の半導体層の結晶成長が容易になる。
これらの結果、素子特性が向上する。
【００３１】第１の半導体層を形成する工程は、第１導
電型のクラッド層、活性層および第２導電型の第１のク
ラッド層を順に形成する工程を含み、第２の半導体層を
形成する工程は、第２導電型の第２のクラッド層を形成
する工程を含んでもよい。
電型のクラッド層、活性層および第２導電型の第１のク
ラッド層を順に形成する工程を含み、第２の半導体層を
形成する工程は、第２導電型の第２のクラッド層を形成
する工程を含んでもよい。
【００３２】電流ブロック層の屈折率が第２導電型の第
１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率よりも
小さい場合、ストライプ状開口部下の活性層の領域での
実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の領域での
実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストライプ状開
口部下の領域に集中する。それにより、実屈折率導波構
造の半導体レーザ素子が実現される。
１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率よりも
小さい場合、ストライプ状開口部下の活性層の領域での
実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の領域での
実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストライプ状開
口部下の領域に集中する。それにより、実屈折率導波構
造の半導体レーザ素子が実現される。
【００３３】一方、電流ブロック層のバンドギャップが
活性層のバンドギャップよりも小さい場合、電流ブロッ
ク層下の活性層の領域で発生した光が電流ブロック層に
より吸収されるため、光がストライプ状開口部下の領域
に集中する。それにより、損失導波構造の半導体レーザ
素子が実現される。
活性層のバンドギャップよりも小さい場合、電流ブロッ
ク層下の活性層の領域で発生した光が電流ブロック層に
より吸収されるため、光がストライプ状開口部下の領域
に集中する。それにより、損失導波構造の半導体レーザ
素子が実現される。
【００３４】第１の半導体層は、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であり、第２の半導体層は、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であり、電流ブ
ロック層は、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３の窒化物系半導体
層であってもよい。
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であり、第２の半導体層は、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であり、電流ブ
ロック層は、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３の窒化物系半導体
層であってもよい。
【００３５】この場合、ストライプ状開口部近傍の所定
幅の領域を除いて第３の窒化物系半導体層からなる電流
ブロック層の厚さが小さくなるので、電流ブロック層中
にクラックが少なくまたは存在せず、電流ブロック層の
結晶性が良好となる。したがって、電流ブロック層上お
よびストライプ状開口部内の第１の窒化物系半導体層上
への第２の窒化物系半導体層の結晶成長が容易になる。
幅の領域を除いて第３の窒化物系半導体層からなる電流
ブロック層の厚さが小さくなるので、電流ブロック層中
にクラックが少なくまたは存在せず、電流ブロック層の
結晶性が良好となる。したがって、電流ブロック層上お
よびストライプ状開口部内の第１の窒化物系半導体層上
への第２の窒化物系半導体層の結晶成長が容易になる。
【００３６】
【発明の実施の形態】図１（ａ），（ｂ）は本発明の第
１の実施例におけるセルフアライン型のＧａＮ系半導体
レーザ素子の構造を示すそれぞれ模式的断面図および模
式的斜視図である。図１の半導体レーザ素子は実屈折率
導波構造を有する。
１の実施例におけるセルフアライン型のＧａＮ系半導体
レーザ素子の構造を示すそれぞれ模式的断面図および模
式的斜視図である。図１の半導体レーザ素子は実屈折率
導波構造を有する。
【００３７】図１において、サファイア基板１上に、厚
さ４．５μｍのｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層
２、厚さ０．８μｍのｎ−Ａｌa Ｇａ1-a Ｎからなるｎ
−クラッド層３、多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活
性層と呼ぶ）４および厚さ０．２μｍのｐ−Ａｌb Ｇａ
1-b Ｎからなるｐ−第１クラッド層５が順に形成されて
いる。
さ４．５μｍのｎ−ＧａＮからなるｎ−コンタクト層
２、厚さ０．８μｍのｎ−Ａｌa Ｇａ1-a Ｎからなるｎ
−クラッド層３、多重量子井戸活性層（以下、ＭＱＷ活
性層と呼ぶ）４および厚さ０．２μｍのｐ−Ａｌb Ｇａ
1-b Ｎからなるｐ−第１クラッド層５が順に形成されて
いる。
【００３８】ＭＱＷ活性層４は、厚さ８０ÅのＩｎx Ｇ
ａ1-x Ｎからなる３つの量子井戸層と厚さ１６０ÅのＩ
ｎy Ｇａ1-y Ｎからなる４つの障壁層とが交互に積層さ
れてなる多重量子井戸構造を有する。ここで、ｘ＞ｙで
あり、本実施例では、ｘ＝０．１３、ｙ＝０．０５であ
る。
ａ1-x Ｎからなる３つの量子井戸層と厚さ１６０ÅのＩ
ｎy Ｇａ1-y Ｎからなる４つの障壁層とが交互に積層さ
れてなる多重量子井戸構造を有する。ここで、ｘ＞ｙで
あり、本実施例では、ｘ＝０．１３、ｙ＝０．０５であ
る。
【００３９】ｐ−第１クラッド層５上には、ストライプ
状開口部２０を有するｎ−Ａｌc Ｇａ1-c Ｎからなるｎ
−電流ブロック層６が形成されている。ストライプ状開
口部２０近傍における電流ブロック層６の一定幅の領域
６ａの厚さｔ１は電流ブロック層６の他の領域６ｂの厚
さｔ２よりも大きく、本実施例では厚さｔ１は、０．６
μｍ〜１．０μｍの範囲、例えば０．８μｍであり、厚
さｔ２は、０．４μｍ〜０．６μｍの範囲、例えば０．
５μｍである。厚さｔ１の各領域６ａの幅Ｗは、１μｍ
〜５μｍの範囲、例えば２μｍである。
状開口部２０を有するｎ−Ａｌc Ｇａ1-c Ｎからなるｎ
−電流ブロック層６が形成されている。ストライプ状開
口部２０近傍における電流ブロック層６の一定幅の領域
６ａの厚さｔ１は電流ブロック層６の他の領域６ｂの厚
さｔ２よりも大きく、本実施例では厚さｔ１は、０．６
μｍ〜１．０μｍの範囲、例えば０．８μｍであり、厚
さｔ２は、０．４μｍ〜０．６μｍの範囲、例えば０．
５μｍである。厚さｔ１の各領域６ａの幅Ｗは、１μｍ
〜５μｍの範囲、例えば２μｍである。
【００４０】ｎ−電流ブロック層６上およびストライプ
状開口部２０内のｐ−第１クラッド層５上には、厚さ
０．８μｍのｐ−Ａｌd Ｇａ1-d Ｎからなるｐ−第２ク
ラッド層７および厚さ０．０５μｍのｐ−ＧａＮからな
るｐ−コンタクト層８が順に形成されている。ここで、
０≦ａ＜ｃ、０≦ｂ＜ｃ、および０≦ｄ＜ｃであり、本
実施例では、ａ＝０．０７、ｂ＝０．０７、ｃ＝０．１
２およびｄ＝０．０７である。
状開口部２０内のｐ−第１クラッド層５上には、厚さ
０．８μｍのｐ−Ａｌd Ｇａ1-d Ｎからなるｐ−第２ク
ラッド層７および厚さ０．０５μｍのｐ−ＧａＮからな
るｐ−コンタクト層８が順に形成されている。ここで、
０≦ａ＜ｃ、０≦ｂ＜ｃ、および０≦ｄ＜ｃであり、本
実施例では、ａ＝０．０７、ｂ＝０．０７、ｃ＝０．１
２およびｄ＝０．０７である。
【００４１】なお、各層のｎ型ドーパントとしてはＳｉ
が用いられ、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられ
る。
が用いられ、ｐ型ドーパントとしてはＭｇが用いられ
る。
【００４２】ｐ−コンタクト層８からｎ−コンタクト層
２までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−コ
ンタクト層２の表面が露出している。ｐ−コンタクト層
８上にｐ電極９が形成され、ｎ−コンタクト層２の露出
した表面にｎ電極１０が形成されている。
２までの一部領域がエッチングにより除去され、ｎ−コ
ンタクト層２の表面が露出している。ｐ−コンタクト層
８上にｐ電極９が形成され、ｎ−コンタクト層２の露出
した表面にｎ電極１０が形成されている。
【００４３】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ｎ−電流ブロック層６のＡｌ組成比がｐ−第１クラッド
層５およびｐ−第２クラッド層７のＡｌ組成比よりも大
きくなっているため、ｎ−電流ブロック層６の屈折率が
ｐ−第１クラッド層５およびｐ−第２クラッド層７の屈
折率よりも小さくなっている。それにより、ストライプ
状開口部２０下のＭＱＷ活性層４の領域での実効的な屈
折率がｎ−電流ブロック層６下のＭＱＷ活性層４の領域
での実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストライプ
状開口部２０下の領域に集中する。このようにして、実
屈折率導波構造の半導体レーザ素子が実現される。
ｎ−電流ブロック層６のＡｌ組成比がｐ−第１クラッド
層５およびｐ−第２クラッド層７のＡｌ組成比よりも大
きくなっているため、ｎ−電流ブロック層６の屈折率が
ｐ−第１クラッド層５およびｐ−第２クラッド層７の屈
折率よりも小さくなっている。それにより、ストライプ
状開口部２０下のＭＱＷ活性層４の領域での実効的な屈
折率がｎ−電流ブロック層６下のＭＱＷ活性層４の領域
での実効的な屈折率よりも小さくなり、光がストライプ
状開口部２０下の領域に集中する。このようにして、実
屈折率導波構造の半導体レーザ素子が実現される。
【００４４】図２、図３および図４は図１のＧａＮ系半
導体レーザ素子の製造方法の第１の例を示す模式的工程
断面図である。
導体レーザ素子の製造方法の第１の例を示す模式的工程
断面図である。
【００４５】まず、図２（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長
法）等により、ｎ−コンタクト層２、ｎ−クラッド層
３、ＭＱＷ活性層４、ｐ−第１クラッド層５およびｎ−
電流ブロック層６を連続的に成長させる。そして、ｎ−
電流ブロック層６上にストライプ状開口部を有するマス
クパターン１２を形成する。
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長
法）等により、ｎ−コンタクト層２、ｎ−クラッド層
３、ＭＱＷ活性層４、ｐ−第１クラッド層５およびｎ−
電流ブロック層６を連続的に成長させる。そして、ｎ−
電流ブロック層６上にストライプ状開口部を有するマス
クパターン１２を形成する。
【００４６】次に、図２（ｂ）に示すように、ＲＩＥ法
（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ（反応性イオ
ンビームエッチング法）等のドライエッチングにより、
マスクパターン１２のストライプ状開口部内のｎ−電流
ブロック層６を途中まで除去する。これにより、ｎ−電
流ブロック層６にストライプ状凹部２０ａが形成され
る。その後、マスクパターン２０を除去する。
（反応性イオンエッチング法）、ＲＩＢＥ（反応性イオ
ンビームエッチング法）等のドライエッチングにより、
マスクパターン１２のストライプ状開口部内のｎ−電流
ブロック層６を途中まで除去する。これにより、ｎ−電
流ブロック層６にストライプ状凹部２０ａが形成され
る。その後、マスクパターン２０を除去する。
【００４７】次に、図２（ｃ）に示すように、ストライ
プ状凹部２０ａの両側におけるｎ−電流ブロック層６上
の領域に一対のストライプ状マスクパターン１３を形成
する。この場合、ストライプ状マスクパターン１３は、
ストライプ状開口部２０ａの縁部から所定距離だけ離し
て形成する。
プ状凹部２０ａの両側におけるｎ−電流ブロック層６上
の領域に一対のストライプ状マスクパターン１３を形成
する。この場合、ストライプ状マスクパターン１３は、
ストライプ状開口部２０ａの縁部から所定距離だけ離し
て形成する。
【００４８】次いで、図３（ｄ）に示すように、再度ド
ライエッチングにより、ストライプ状マスクパターン１
３を除く領域のｎ−電流ブロック層６を除去し、ストラ
イプ状マスクパターン１３間にｐ−第１クラッド層５を
露出させる。それにより、ｎ−電流ブロック層６にスト
ライプ状開口部２０が形成される。また、ストライプ状
マスクパターン１３よりも外側の領域におけるｎ−電流
ブロック層６の厚さがストライプ状マスクパターン１３
下の領域におけるｎ−電流ブロック層６の厚さに比べて
薄くなる。その後、ストライプ状マスクパターン１３を
除去する。
ライエッチングにより、ストライプ状マスクパターン１
３を除く領域のｎ−電流ブロック層６を除去し、ストラ
イプ状マスクパターン１３間にｐ−第１クラッド層５を
露出させる。それにより、ｎ−電流ブロック層６にスト
ライプ状開口部２０が形成される。また、ストライプ状
マスクパターン１３よりも外側の領域におけるｎ−電流
ブロック層６の厚さがストライプ状マスクパターン１３
下の領域におけるｎ−電流ブロック層６の厚さに比べて
薄くなる。その後、ストライプ状マスクパターン１３を
除去する。
【００４９】次に、図３（ｅ）に示すように、ストライ
プ状開口部２０内のｐ−第１クラッド層５上およびｎ−
電流ブロック層６上に、ｐ−第２クラッド層７およびｐ
−コンタクト層８を順に成長させる。
プ状開口部２０内のｐ−第１クラッド層５上およびｎ−
電流ブロック層６上に、ｐ−第２クラッド層７およびｐ
−コンタクト層８を順に成長させる。
【００５０】さらに、図３（ｆ）に示すように、ｐ−コ
ンタクト層８上の所定領域にマスクパターン１４を形成
する。
ンタクト層８上の所定領域にマスクパターン１４を形成
する。
【００５１】そして、図４（ｇ）に示すように、ドライ
エッチングにより、マスクパターン１４の領域を除いて
ｐ−コンタクト層８からｎ−コンタクト層２までを除去
し、ｎ−コンタクト層２の表面を露出させる。その後、
マスクパターン１４を除去する。
エッチングにより、マスクパターン１４の領域を除いて
ｐ−コンタクト層８からｎ−コンタクト層２までを除去
し、ｎ−コンタクト層２の表面を露出させる。その後、
マスクパターン１４を除去する。
【００５２】最後に、図４（ｈ）に示すように、ｐ−コ
ンタクト層８上にｐ電極９を形成し、ｎ−コンタクト層
２の露出した表面にｎ電極１０を形成する。
ンタクト層８上にｐ電極９を形成し、ｎ−コンタクト層
２の露出した表面にｎ電極１０を形成する。
【００５３】図５、図６および図７は図１のＧａＮ系半
導体レーザ素子の製造方法の第２の例を示す模式的工程
断面図である。
導体レーザ素子の製造方法の第２の例を示す模式的工程
断面図である。
【００５４】まず、図５（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法等により、ｎ−コンタクト
層２、ｎ−クラッド層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ−第１ク
ラッド層５およびｎ−電流ブロック層６を連続的に成長
させる。そして、ｎ−電流ブロック層６上に、互いに所
定間隔を隔てて一対のストライプ状のＳｉＯ2 マスクパ
ターン１５を形成する。さらに、一対のＳｉＯ2 マスク
パターン１５間の領域にストライプ状開口部を有するＮ
ｉマスクパターン１６をＳｉＯ2 マスクパターン１５を
覆うようにｎ−電流ブロック層６上に形成する。
ア基板１上に、ＭＯＣＶＤ法等により、ｎ−コンタクト
層２、ｎ−クラッド層３、ＭＱＷ活性層４、ｐ−第１ク
ラッド層５およびｎ−電流ブロック層６を連続的に成長
させる。そして、ｎ−電流ブロック層６上に、互いに所
定間隔を隔てて一対のストライプ状のＳｉＯ2 マスクパ
ターン１５を形成する。さらに、一対のＳｉＯ2 マスク
パターン１５間の領域にストライプ状開口部を有するＮ
ｉマスクパターン１６をＳｉＯ2 マスクパターン１５を
覆うようにｎ−電流ブロック層６上に形成する。
【００５５】次に、図５（ｂ）に示すように、ＣＣｌ4
（四塩化炭素）を用いたドライエッチングにより、Ｎｉ
マスクパターン１６のストライプ状開口部内におけるｎ
−電流ブロック層６の途中までを除去する。それによ
り、ｎ−電流ブロック層６にストライプ状凹部２０ｂが
形成される。
（四塩化炭素）を用いたドライエッチングにより、Ｎｉ
マスクパターン１６のストライプ状開口部内におけるｎ
−電流ブロック層６の途中までを除去する。それによ
り、ｎ−電流ブロック層６にストライプ状凹部２０ｂが
形成される。
【００５６】さらに、図５（ｃ）に示すように、Ｃｌ2
（塩素）を用いたドライエッチングにより、ｎ−電流ブ
ロック層６を除去し、ＳｉＯ2 マスクパターン１５間に
おいてｐ−第１クラッド層５を露出させる。それによ
り、ｎ−電流ブロック層６にストライプ状開口部２０が
形成される。この場合、Ｎｉマスクパターン１６および
その下部のｎ−電流ブロック層６はエッチングされる
が、ＳｉＯ2 マスクパターン１５はエッチングされな
い。それにより、ＳｉＯ2 マスクパターン１５よりも外
側の領域におけるｎ−電流ブロック層６の厚さがＳｉＯ
2 マスクパターン１５下の領域におけるｎ−電流ブロッ
ク層６の厚さに比べて薄くなる。その後、マスクパター
ン１５を除去する。
（塩素）を用いたドライエッチングにより、ｎ−電流ブ
ロック層６を除去し、ＳｉＯ2 マスクパターン１５間に
おいてｐ−第１クラッド層５を露出させる。それによ
り、ｎ−電流ブロック層６にストライプ状開口部２０が
形成される。この場合、Ｎｉマスクパターン１６および
その下部のｎ−電流ブロック層６はエッチングされる
が、ＳｉＯ2 マスクパターン１５はエッチングされな
い。それにより、ＳｉＯ2 マスクパターン１５よりも外
側の領域におけるｎ−電流ブロック層６の厚さがＳｉＯ
2 マスクパターン１５下の領域におけるｎ−電流ブロッ
ク層６の厚さに比べて薄くなる。その後、マスクパター
ン１５を除去する。
【００５７】次に、図６（ｄ）に示すように、ｎ−電流
ブロック層６上およびストライプ状開口部２０内のｐ−
第１クラッド層５上に、ｐ−第２クラッド層７およびｐ
−コンタクト層８を順に成長させる。
ブロック層６上およびストライプ状開口部２０内のｐ−
第１クラッド層５上に、ｐ−第２クラッド層７およびｐ
−コンタクト層８を順に成長させる。
【００５８】さらに、図６（ｅ）に示すように、ｐ−コ
ンタクト層８上の所定領域にマスクパターン１７を形成
する。
ンタクト層８上の所定領域にマスクパターン１７を形成
する。
【００５９】そして、図６（ｆ）に示すように、ドライ
エッチングにより、マスクパターン１７の領域を除いて
ｐ−コンタクト層８からｎ−コンタクト層２までを除去
し、ｎ−コンタクト層２の表面を露出させる。その後、
マスクパターン１７を除去する。
エッチングにより、マスクパターン１７の領域を除いて
ｐ−コンタクト層８からｎ−コンタクト層２までを除去
し、ｎ−コンタクト層２の表面を露出させる。その後、
マスクパターン１７を除去する。
【００６０】最後に、図７（ｇ）に示すように、ｐ−コ
ンタクト層８上にｐ電極９を形成し、ｎ−コンタクト層
２の露出した表面にｎ電極１０を形成する。
ンタクト層８上にｐ電極９を形成し、ｎ−コンタクト層
２の露出した表面にｎ電極１０を形成する。
【００６１】本実施例のＧａＮ系半導体レーザ素子にお
いては、ストライプ状開口部２０近傍におけるｎ−電流
ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１がｎ−電流
ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大きくな
っているので、電流がｎ−電流ブロック層６の領域６ａ
により確実に阻止され、ストライプ状開口部２０内に狭
窄される。この場合、ｐ電極９から供給された電流のう
ちｎ−電流ブロック層６の両端部側に向かう電流の量は
中央部に向かう電流の量に比べて少ないため、ｎ−電流
ブロック層６の両端部側の領域６ｂの厚さが小さくて
も、電流を確実に阻止することができる。
いては、ストライプ状開口部２０近傍におけるｎ−電流
ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１がｎ−電流
ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大きくな
っているので、電流がｎ−電流ブロック層６の領域６ａ
により確実に阻止され、ストライプ状開口部２０内に狭
窄される。この場合、ｐ電極９から供給された電流のう
ちｎ−電流ブロック層６の両端部側に向かう電流の量は
中央部に向かう電流の量に比べて少ないため、ｎ−電流
ブロック層６の両端部側の領域６ｂの厚さが小さくて
も、電流を確実に阻止することができる。
【００６２】また、ストライプ状開口部２０近傍の一定
幅の領域を除いてｎ−電流ブロック層６の厚さが薄くな
っている。それにより、ｎ−電流ブロック層６のうちク
ラックが多く結晶性の悪い上部領域が除去され、比較的
クラックが少なく結晶性の良好な下部領域が残ってい
る。したがって、ｎ−電流ブロック層６上およびストラ
イプ状開口部２０内のｐ−第１クラッド層５上へのｐ−
第２クラッド層７の結晶成長が容易になる。
幅の領域を除いてｎ−電流ブロック層６の厚さが薄くな
っている。それにより、ｎ−電流ブロック層６のうちク
ラックが多く結晶性の悪い上部領域が除去され、比較的
クラックが少なく結晶性の良好な下部領域が残ってい
る。したがって、ｎ−電流ブロック層６上およびストラ
イプ状開口部２０内のｐ−第１クラッド層５上へのｐ−
第２クラッド層７の結晶成長が容易になる。
【００６３】これらの結果、本実施例のＧａＮ系半導体
レーザ素子では、光スポットの真円性、しきい値電流等
の素子特性が向上する。
レーザ素子では、光スポットの真円性、しきい値電流等
の素子特性が向上する。
【００６４】図８は本発明の第２の実施例におけるＧａ
Ｎ系半導体レーザ素子の構造を示す模式的断面図であ
る。図８の半導体レーザ素子はセルフアライン型の半導
体レーザ素子である。
Ｎ系半導体レーザ素子の構造を示す模式的断面図であ
る。図８の半導体レーザ素子はセルフアライン型の半導
体レーザ素子である。
【００６５】図８の半導体レーザ素子が図１の半導体レ
ーザ素子と異なるのは次の点である。図１の半導体レー
ザ素子では、平坦なｐ−第１クラッド層５上にストライ
プ状開口部２０の周辺部分のみ厚膜化されたｎ−電流ブ
ロック層６が形成されている。これに対して、図８の半
導体レーザ素子では、ｐ−第１クラッド層５の電流注入
領域（ｎ−電流ブロック層６のストライプ状開口部２０
に相当する領域）およびその周辺部分をドライエッチン
グにより予め除去することによりｐ−第１クラッド層５
の上面に電流注入領域よりも幅広の凹部を形成した後、
ｐ−第１クラッド層５上にｎ−電流ブロック層６を成長
させ、ｎ−電流ブロック層６にストライプ状開口部２０
を設ける。それにより、ストライプ状開口部２０近傍に
おける電流ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１
が電流ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大
きくなる。本実施例においても、厚さｔ１は０．８μｍ
であり、厚さｔ２は０．５μｍである。厚さｔ１の各領
域６ａの幅Ｗは、例えば２μｍである。
ーザ素子と異なるのは次の点である。図１の半導体レー
ザ素子では、平坦なｐ−第１クラッド層５上にストライ
プ状開口部２０の周辺部分のみ厚膜化されたｎ−電流ブ
ロック層６が形成されている。これに対して、図８の半
導体レーザ素子では、ｐ−第１クラッド層５の電流注入
領域（ｎ−電流ブロック層６のストライプ状開口部２０
に相当する領域）およびその周辺部分をドライエッチン
グにより予め除去することによりｐ−第１クラッド層５
の上面に電流注入領域よりも幅広の凹部を形成した後、
ｐ−第１クラッド層５上にｎ−電流ブロック層６を成長
させ、ｎ−電流ブロック層６にストライプ状開口部２０
を設ける。それにより、ストライプ状開口部２０近傍に
おける電流ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１
が電流ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大
きくなる。本実施例においても、厚さｔ１は０．８μｍ
であり、厚さｔ２は０．５μｍである。厚さｔ１の各領
域６ａの幅Ｗは、例えば２μｍである。
【００６６】本実施例のＧａＮ系半導体レーザ素子にお
いても、ストライプ状開口部２０近傍におけるｎ−電流
ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１がｎ−電流
ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大きくな
っているので、ｐ電極９から供給された電流がｎ−電流
ブロック層６の領域６ａにより確実に阻止され、ストラ
イプ状開口部２０内に狭窄される。
いても、ストライプ状開口部２０近傍におけるｎ−電流
ブロック層６の一定幅の領域６ａの厚さｔ１がｎ−電流
ブロック層６の他の領域６ｂの厚さｔ２よりも大きくな
っているので、ｐ電極９から供給された電流がｎ−電流
ブロック層６の領域６ａにより確実に阻止され、ストラ
イプ状開口部２０内に狭窄される。
【００６７】また、ストライプ状開口部２０近傍の一定
幅の領域６ａを除いてｎ−電流ブロック層６の厚さが薄
くなっているので、ｎ−電流ブロック層６中にクラック
が少なくまたは存在せず、ｎ−電流ブロック層６の結晶
性が良好になっている。したがって、ｎ−電流ブロック
層６上およびストライプ状開口部２０内のｐ−第１クラ
ッド層５上へのｐ−第２クラッド層７の結晶成長が容易
になる。
幅の領域６ａを除いてｎ−電流ブロック層６の厚さが薄
くなっているので、ｎ−電流ブロック層６中にクラック
が少なくまたは存在せず、ｎ−電流ブロック層６の結晶
性が良好になっている。したがって、ｎ−電流ブロック
層６上およびストライプ状開口部２０内のｐ−第１クラ
ッド層５上へのｐ−第２クラッド層７の結晶成長が容易
になる。
【００６８】これらの結果、本実施例のＧａＮ系半導体
レーザ素子においても、光スポットの真円性、しきい値
電流等の素子特性が向上する。
レーザ素子においても、光スポットの真円性、しきい値
電流等の素子特性が向上する。
【００６９】なお、上記実施例では、絶縁性のサファイ
ア基板１を用いているが、サファイア基板１の代わりに
ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板等の導電性基板を用いてもよ
い。その場合には、ｐ−コンタクト層８の成長後のマス
クパターンの形成工程およびドライエッチング工程は行
わず、ｐ−コンタクト層８上にｐ電極９を形成し、導電
性基板の裏面にｎ電極１０を形成する。
ア基板１を用いているが、サファイア基板１の代わりに
ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板等の導電性基板を用いてもよ
い。その場合には、ｐ−コンタクト層８の成長後のマス
クパターンの形成工程およびドライエッチング工程は行
わず、ｐ−コンタクト層８上にｐ電極９を形成し、導電
性基板の裏面にｎ電極１０を形成する。
【００７０】また、ｎ−電流ブロック層６を活性層４よ
りも小さなバンドギャップを有する材料により形成して
もよい。この場合、ｎ−電流ブロック層６下の活性層４
の領域で発生した光がｎ−電流ブロック層６により吸収
されるため、光がｐ−第１クラッド層５のストライプ状
開口部２０下の活性層４の領域に集中する。それによ
り、損失導波構造の半導体レーザ素子が実現される。
りも小さなバンドギャップを有する材料により形成して
もよい。この場合、ｎ−電流ブロック層６下の活性層４
の領域で発生した光がｎ−電流ブロック層６により吸収
されるため、光がｐ−第１クラッド層５のストライプ状
開口部２０下の活性層４の領域に集中する。それによ
り、損失導波構造の半導体レーザ素子が実現される。
【００７１】この場合にも、実屈折率導波構造の半導体
レーザ素子の場合と同様に、絶縁性のサファイア基板１
の代わりにＧａＮ基板、ＳｉＣ基板等の導電性基板を用
い、ｎ電極１０を導電性基板の裏面に形成していもよ
い。
レーザ素子の場合と同様に、絶縁性のサファイア基板１
の代わりにＧａＮ基板、ＳｉＣ基板等の導電性基板を用
い、ｎ電極１０を導電性基板の裏面に形成していもよ
い。
【図１】本発明の第１の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の構造を示す模式的断面図および模式的斜視
図である。
レーザ素子の構造を示す模式的断面図および模式的斜視
図である。
【図２】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法の
第１の例を示す模式的工程断面図である。
第１の例を示す模式的工程断面図である。
【図３】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法の
第１の例を示す模式的工程断面図である。
第１の例を示す模式的工程断面図である。
【図４】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法の
第１の例を示す模式的工程断面図である。
第１の例を示す模式的工程断面図である。
【図５】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法の
第２の例を示す模式的工程断面図である。
第２の例を示す模式的工程断面図である。
【図６】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法の
第２の例を示す模式的工程断面図である。
第２の例を示す模式的工程断面図である。
【図７】図１のＧａＮ系半導体レーザ素子の製造方法の
第２の例を示す模式的工程断面図である。
第２の例を示す模式的工程断面図である。
【図８】本発明の第２の実施例におけるＧａＮ系半導体
レーザ素子の構造を示す模式的断面図である。
レーザ素子の構造を示す模式的断面図である。
【図９】従来のＧａＮ系半導体レーザ素子の構造を示す
模式的断面図である。
模式的断面図である。
【符号の説明】 １ サファイア基板 ２ ｎ−コンタクト層 ３ ｎ−クラッド層 ４ ＭＱＷ活性層 ５ ｐ−第１クラッド層 ６ ｎ−電流ブロック層 ７ ｐ−第２クラッド層 ８ ｐ−コンタクト層 ９ ｐ電極 １０ ｎ電極 ２０ ストライプ状開口部 ２０ａ ストライプ状凹部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１２月３日（１９９９．１２．
３）
３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３２】電流ブロック層の屈折率が第２導電型の第
１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率よりも
小さい場合、ストライプ状開口部下の活性層の領域での
実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の領域での
実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ状開
口部下の領域に集中する。それにより、実屈折率導波構
造の半導体レーザ素子が実現される。
１のクラッド層および第２のクラッド層の屈折率よりも
小さい場合、ストライプ状開口部下の活性層の領域での
実効的な屈折率が電流ブロック層下の活性層の領域での
実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ状開
口部下の領域に集中する。それにより、実屈折率導波構
造の半導体レーザ素子が実現される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】本実施例の半導体レーザ素子においては、
ｎ−電流ブロック層６のＡｌ組成比がｐ−第１クラッド
層５およびｐ−第２クラッド層７のＡｌ組成比よりも大
きくなっているため、ｎ−電流ブロック層６の屈折率が
ｐ−第１クラッド層５およびｐ−第２クラッド層７の屈
折率よりも小さくなっている。それにより、ストライプ
状開口部２０下のＭＱＷ活性層４の領域での実効的な屈
折率がｎ−電流ブロック層６下のＭＱＷ活性層４の領域
での実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ
状開口部２０下の領域に集中する。このようにして、実
屈折率導波構造の半導体レーザ素子が実現される。
ｎ−電流ブロック層６のＡｌ組成比がｐ−第１クラッド
層５およびｐ−第２クラッド層７のＡｌ組成比よりも大
きくなっているため、ｎ−電流ブロック層６の屈折率が
ｐ−第１クラッド層５およびｐ−第２クラッド層７の屈
折率よりも小さくなっている。それにより、ストライプ
状開口部２０下のＭＱＷ活性層４の領域での実効的な屈
折率がｎ−電流ブロック層６下のＭＱＷ活性層４の領域
での実効的な屈折率よりも大きくなり、光がストライプ
状開口部２０下の領域に集中する。このようにして、実
屈折率導波構造の半導体レーザ素子が実現される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正内容】
【図８】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA04 CA05 CA14 CA33 CA34 CA40 CA46 CA74 CB03 5F073 AA20 AA74 CA07 CB04 CB05 DA25 EA20 EA23
Claims (7)
- 【請求項１】 活性層を含む第１の半導体層上に、スト
ライプ状開口部を有する電流ブロック層が形成され、前
記電流ブロック層上および前記ストライプ状開口部内の
前記第１の半導体層上に第２の半導体層が形成され、前
記ストライプ状開口部近傍の所定幅の領域における前記
電流ブロック層の厚さが他の領域における前記電流ブロ
ック層の厚さよりも大きいことを特徴とする半導体レー
ザ素子。 - 【請求項２】 前記第１の半導体層は第１導電型のクラ
ッド層、前記活性層および第２導電型の第１のクラッド
層を順に含み、前記第２の半導体層は第２導電型の第２
のクラッド層を含むことを特徴とする請求項１記載の半
導体レーザ素子。 - 【請求項３】 前記第１の半導体層は、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であり、前記第２の半導体
層は、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であ
り、前記電流ブロック層は、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３の
窒化物系半導体層であることを特徴とする請求項１また
は２記載の半導体レーザ素子。 - 【請求項４】 活性層を含む第１の半導体層を形成する
工程と、 前記第１の半導体層上に電流ブロック層を形成する工程
と、 前記電流ブロック層上に、ストライプ状開口部を有する
第１のマスクパターンを形成する工程と、 前記第１のマスクパターンの前記ストライプ状開口部内
の前記電流ブロック層を所定の深さまでエッチングする
ことによりストライプ状凹部を形成する工程と、 前記第１のマスクパターンを除去した後、前記ストライ
プ状凹部の両側における前記電流ブロック層上の領域に
一対のストライプ状の第２のマスクパターンを形成する
工程と、 前記第２のマスクパターンの領域を除いて前記電流ブロ
ック層をエッチングして前記第２のマスクパターン間に
おいて前記第１の半導体層を露出させることにより前記
電流ブロック層にストライプ状開口部を形成する工程
と、 前記第２のマスクパターンを除去した後、前記電流ブロ
ック層上および前記ストライプ状開口部内の前記第１の
半導体層上に第２の半導体層を形成する工程とを備えた
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項５】 活性層を含む第１の半導体層を形成する
工程と、 前記第１の半導体層上に電流ブロック層を形成する工程
と、 前記電流ブロック層上に互いに所定間隔を隔てて第１の
材料からなる一対のストライプ状の第１のマスクパター
ンを形成する工程と、 前記第１のマスクパターン間にストライプ状開口部を有
する第２の材料からなる第２のマスクパターンを前記第
１のマスクパターンを覆うように前記電流ブロック層上
に形成する工程と、 前記第２のマスクパターンの前記ストライプ状開口部内
の前記電流ブロック層を所定の深さまでエッチングする
ことによりストライプ状凹部を形成する工程と、 前記第１のマスクパターンの領域を除いて前記電流ブロ
ック層を前記第２のマスクパターンとともにエッチング
して前記第１のマスクパターン間において前記第１の半
導体層を露出させることにより前記電流ブロック層にス
トライプ状開口部を形成する工程と、 前記第１のマスクパターンを除去した後、前記電流ブロ
ック層上および前記ストライプ状開口部内の前記第１の
半導体層上に第２の半導体層を形成する工程とを備えた
ことを特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記第１の半導体層を形成する工程は、
第１導電型のクラッド層、前記活性層および第２導電型
の第１のクラッド層を順に形成する工程を含み、 前記第２の半導体層を形成する工程は、第２導電型の第
２のクラッド層を形成する工程を含むことを特徴とする
請求項４または５記載の半導体レーザ素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記第１の半導体層は、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であり、前記第２の半導体
層は、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であ
り、前記電流ブロック層は、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３の
窒化物系半導体層であることを特徴とする請求項４〜６
のいずれかに記載の半導体レーザ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4329599A JP2000244062A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP4329599A JP2000244062A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000244062A true JP2000244062A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12659808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4329599A Pending JP2000244062A (ja) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | 半導体レーザ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000244062A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002094189A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光学装置 |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP4329599A patent/JP2000244062A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002094189A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-03-29 | Sharp Corp | 窒化物半導体レーザ素子およびそれを用いた光学装置 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040210 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040817 |
|
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|
| A02 | Decision of refusal |
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