JP2000307193A - 半導体レーザおよびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体レーザおよびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法

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    • H01S5/2218—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 having special optical properties
    • H01S5/2219—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 having special optical properties absorbing
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    • H01S5/22—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
    • H01S5/223—Buried stripe structure
    • H01S5/2231—Buried stripe structure with inner confining structure only between the active layer and the upper electrode

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定に横モードを制御して高出力時の高次モ
ード発振を抑制することができ、しかも熱放散性に優れ
た、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
レーザおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 リッジ形状のストライプを有する、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザに
おいて、リッジの両側の部分をＡｌx Ｇａ1-xＡｓ（０
≦ｘ≦１）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
により埋め込む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体レーザお
よびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方
法に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いたリッジ構造の半導体レーザに適用して好適なもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化に必要であ
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われている。書き込み型光ディスクの実現には、
少なくとも２０ｍＷ以上の光出力が必要であるが、中村
らのグループはこの材料系を用いたハイパワーレーザの
作製に関して報告している（Appl.Phys.Lett.,72(1998)
2014, Jpn.J.Appl.Phys.,37(1998)L627)。この半導体レ
ーザはリッジ形状のストライプを有し、そのリッジ側面
はＳｉＯ2 膜などの絶縁膜で保護されており、ｐ側電極
はリッジ上面のｐ型コンタクト層部分にのみ接触するよ
うな構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記の報告の半導体レ
ーザでは、光出力−電流特性にキンクがあり、また、通
電直後からの電流の上昇が見られており、実用上問題が
ある。このキンクは光出力の増大とともに、高次モード
での発振が起こっていることを示しており、その抑制の
ためには、リッジ部とリッジ外部との屈折率差を下げる
か、あるいはストライプ幅を狭くする必要がある。しか
しながら、この場合、リッジ外部は屈折率の小さいＳｉ
Ｏ2 あるいは空気であるため、屈折率差を変化させるこ
とは容易ではない。また、ストライプ幅を狭くすること
はプロセス上の困難を伴う。
【０００４】一方、通電直後からの電流の上昇は、活性
層の熱的な劣化によって引き起こされていると考えられ
る。これを抑制するためには、活性層で発生した熱を有
効に外部に逃すことが必要であるが、この半導体レーザ
の構造は、リッジ上面のｐ型コンタクト層表面以外の部
分は、熱伝導の悪いＳｉＯ2 で覆われているため、熱を
逃しにくい。
【０００５】したがって、この発明の目的は、安定に横
モードを制御して高出力時の高次モード発振を抑制する
ことができ、しかも熱放散性に優れた半導体レーザおよ
びその製造方法を提供することにある。
【０００６】この発明の他の目的は、熱放散性に優れた
長寿命の半導体装置およびその製造方法を提供すること
にある。
【０００７】
【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、リッジ形状のストライプ
を有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
半導体レーザにおいて、リッジ形状のストライプの両側
の部分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる
埋め込み半導体層により埋め込まれていることを特徴と
するものである。
【０００８】この発明の第２の発明は、リッジ形状のス
トライプを有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体レーザにおいて、リッジ形状のストライ
プの両側の部分が、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
により埋め込まれていることを特徴とするものである。
【０００９】この発明の第３の発明は、リッジ形状のス
トライプを有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体レーザにおいて、リッジ形状のストライ
プの両側の部分が、Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦
ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層により
埋め込まれていることを特徴とするものである。
【００１０】この発明の第４の発明は、リッジ形状のス
トライプを有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体レーザの製造方法において、リッジ形状
のストライプを形成する工程と、リッジ形状のストライ
プの両側の部分にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）か
らなる埋め込み半導体層を成長させて埋め込む工程とを
有することを特徴とするものである。
【００１１】この発明の第５の発明は、リッジ形状のス
トライプを有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体レーザの製造方法において、リッジ形状
のストライプを形成する工程と、リッジ形状のストライ
プの両側の部分に（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層を成
長させて埋め込む工程とを有することを特徴とするもの
である。
【００１２】この発明の第６の発明は、リッジ形状のス
トライプを有する、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体レーザの製造方法において、リッジ形状
のストライプを形成する工程と、リッジ形状のストライ
プの両側の部分にＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層を成長さ
せて埋め込む工程とを有することを特徴とするものであ
る。
【００１３】この発明の第７の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基体に凸部を有し、この凸部の周囲
の部分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる
埋め込み半導体層により埋め込まれていることを特徴と
する半導体装置である。
【００１４】この発明の第８の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基体に凸部を有し、この凸部の周囲
の部分が、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層により埋め
込まれていることを特徴とする半導体装置である。
【００１５】この発明の第９の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基体に凸部を有し、この凸部の周囲
の部分が、Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層により埋め込ま
れていることを特徴とする半導体装置である。
【００１６】この発明の第１０の発明は、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基体に凸部を有し、この凸部の周
囲の部分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からな
る埋め込み半導体層により埋め込まれている半導体装置
の製造方法であって、凸部を形成する工程と、凸部の周
囲の部分にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる
埋め込み半導体層を成長させて埋め込む工程とを有する
ことを特徴とするものである。
【００１７】この発明の第１１の発明は、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基体に凸部を有し、この凸部の周
囲の部分が、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ
≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層により埋
め込まれている半導体装置の製造方法であって、凸部を
形成する工程と、凸部の周囲の部分に（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
なる埋め込み半導体層を成長させて埋め込む工程とを有
することを特徴とするものである。
【００１８】この発明の第１２の発明は、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基体に凸部を有し、この凸部の周
囲の部分が、Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層により埋め
込まれている半導体装置の製造方法であって、凸部を形
成する工程と、凸部の周囲の部分にＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy
Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み
半導体層を成長させて埋め込む工程とを有することを特
徴とするものである。
【００１９】この発明において、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
（０≦ｘ≦１）からなる埋め込み半導体層、（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
なる埋め込み半導体層およびＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導
体層は、典型的には、いずれも［１１１］方向に配向し
ている。これらの埋め込み半導体層の成長には、有機金
属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法などを用いることができるが、リッジ形状
のストライプの両側の部分または凸部の周囲の部分に埋
め込み半導体層を選択成長させる場合には、好適には有
機金属化学気相成長法が用いられる。有機金属化学気相
成長法を用いて成長を行う場合、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ
（０≦ｘ≦１）からなる埋め込み半導体層の成長温度は
典型的には６００〜９００℃、（ＡｌxＧａ1-x ）y Ｉ
ｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み
半導体層の成長温度は典型的には５００〜８００℃、Ｚ
ｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）
からなる埋め込み半導体層の成長温度は典型的には３０
０〜６００℃である。また、特に、半導体レーザの製造
においては、活性層の材料としてＩｎＧａＮ系の材料を
用いる場合には、活性層の熱的劣化を抑制する観点か
ら、好適には、埋め込み半導体層の成長温度は活性層の
成長温度よりも低くする。
【００２０】この発明において、半導体レーザまたは半
導体装置の製造工程を簡略化し、製造を容易にする観点
からは、好適にはリッジ形状のストライプの両側の部分
または凸部の周囲の部分に埋め込み半導体層が選択成長
されるが、必ずしも選択成長させる必要はない。すなわ
ち、リッジ形状のストライプまたは凸部を形成し、これ
らのリッジ形状のストライプまたは凸部を覆うように埋
め込み半導体層を基板全面に成長させた後、リッジ形状
のストライプまたは凸部の上の部分の埋め込み半導体層
をエッチングなどにより除去するようにしてもよい。
【００２１】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、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮな
どである。
【００２２】上述のように構成されたこの発明による半
導体レーザおよびその製造方法によれば、リッジ形状の
ストライプの両側の部分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦
ｘ≦１）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導
体層により埋め込まれることにより、リッジ部からの熱
の放散性が高くなるため、活性層の劣化が抑制され、半
導体レーザの長寿命化を図ることができる。
【００２３】また、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
１）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、
０≦ｙ≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦
ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層は、活
性層からの発光を吸収することから、この半導体レーザ
は損失導波型半導体レーザとなるため、横モードの安定
化を図ることができ、高出力時の高次モード発振を抑制
し、光出力−電流曲線におけるキンクをなくすことが可
能となる。したがって、ストライプ幅を極端に狭くする
必要がなく、容易に製造することができる。
【００２４】また、特に、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ
≦１）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導
体層の成長に有機金属化学気相成長法を用いた場合に
は、選択成長が可能であるため、容易に製造することが
可能となる。
【００２５】また、特に、活性層の成長温度よりも低い
成長温度で埋め込み半導体層を成長させることにより、
活性層の熱的劣化を抑制することができ、したがって長
寿命の半導体レーザを製造することができる。
【００２６】上述のように構成されたこの発明による半
導体装置およびその製造方法によれば、凸部の周囲の部
分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）、（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）また
はＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１）からなる埋め込み半導体層により埋め込まれている
ことにより、凸部が発熱源となるような場合、その凸部
からの熱の放散性が高くなることから、素子の劣化が抑
制され、半導体装置の長寿命化を図ることができる。
【００２７】また、特に、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ
≦１）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導
体層の成長に有機金属化学気相成長法を用いた場合に
は、選択成長が可能であるため、容易に製造することが
可能となる。
【００２８】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態について説明
する前に、埋め込み層による埋め込み特性および埋め込
み層の結晶性の評価を行うために行った予備実験の結果
について説明する。評価用の試料の作製方法を図１〜図
３に示す。
【００２９】すなわち、まず、図１に示すように、あら
かじめサーマルクリーニングなどにより表面を清浄化し
たｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法により例えば
５２０℃程度の温度でアンドープのＧａＮバッファ層２
を成長させた後、１０００℃の成長温度で、ＭＯＣＶＤ
法により、ＧａＮバッファ層２上に、アンドープのＧａ
Ｎ層３、ｐ型ＡｌＧａＮ層４およびｐ型ＧａＮ層５を順
次成長させる。これらのＧａＮ系半導体層の成長原料
は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはト
リメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、Ｉ
ＩＩ族元素であるＡｌの原料としてはトリメチルアルミ
ニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素
であるＩｎの原料としてはトリメチルインジウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの原料と
してはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キャリア
ガスとしては、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ2 ）と
の混合ガスを用いる。ｐ型ドーパントとしては、例えば
ビス＝メチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ
Ｈ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペンタジ
エニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
【００３０】次に、ＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面
サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。次
に、図２に示すように、ｐ型ＧａＮ層５の全面に例えば
ＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例
えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜６を形成した後、こ
のＳｉＯ2 膜６上にリソグラフィーにより所定形状のレ
ジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパ
ターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエッチング液
を用いたウエットエッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ
3 などのフッ素を含むエッチングガスを用いた反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）法によりＳｉＯ2 膜６をエッ
チングし、ストライプ形状とする。次に、ＳｉＯ2 膜６
をマスクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮ層
４の厚さ方向の所定の深さまでエッチングを行うことに
よりリッジ部を形成する。このＲＩＥのエッチングガス
としては例えば塩素系ガスを用いる。
【００３１】次に、図３に示すように、再度ＭＯＣＶＤ
法により、例えば成長温度を６７０℃として、ＧａＡｓ
埋め込み層７を成長させて、リッジ部の両側の部分を埋
め込む。
【００３２】図４は、このようにしてＧａＡｓ埋め込み
層７の成長を行ったときのリッジ部およびその近傍のＧ
ａＡｓ埋め込み層７の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ）により撮影した写真を基にして図を描いたものであ
る。図４から明らかなように、ＳｉＯ2 膜６上にはＧａ
Ａｓは成長しておらず、選択成長が達成されている。ま
た、電子線回折図形から、このＧａＡｓ埋め込み層７は
［１１１］方向に配向した結晶であることが明らかとな
った。
【００３３】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。
【００３４】図５はこの発明の第１の実施形態による埋
め込みリッジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す。この
ＧａＮ系半導体レーザは、ＳＣＨ（Separate Confineme
nt Heterostructure）構造を有するものである。
【００３５】図５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、例えば厚さが４
００μｍのｃ面サファイア基板１１上に、アンドープの
ＧａＮバッファ層１２を介して、ｎ型ＧａＮコンタクト
層１３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光
導波層１５、例えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ
1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１６、ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８および
ｐ型ＧａＮコンタクト層１９が順次積層されている。
【００３６】ＧａＮバッファ層１２は厚さが例えば３０
ｎｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は厚さが例え
ば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリコン（Ｓ
ｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
４は厚さが例えば０．７μｍであり、ｎ型不純物として
例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光導波層１
５は厚さが例えば０．１μｍであり、ｎ型不純物として
例えばＳｉがドープされている。アンドープＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１
６は、例えば、井戸層の厚さが３ｎｍ、障壁層の厚さが
４ｎｍである。
【００３７】ｐ型ＧａＮ光導波層１７は厚さが例えば
０．１μｍであり、ｐ型不純物として例えばマグネシウ
ム（Ｍｇ）がドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８は例えば厚さが０．７μｍであり、ｐ型不純物
として例えばＭｇがドープされている。ｐ型ＧａＮコン
タクト層１９は厚さが例えば０．３μｍであり、ｐ型不
純物として例えばＭｇがドープされている。
【００３８】ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上層部、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波層１
５、活性層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１７およびｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１８は所定幅のメサ形状を有する。
また、このメサ部におけるｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
８の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９には一方
向に延在する所定幅のリッジ部が形成されている。この
リッジ部の延在方向は例えば〈１１−２０〉方向であ
り、幅は例えば４μｍである。
【００３９】このリッジ部の両側の部分には、例えばア
ンドープのＧａＡｓ埋め込み層２０が埋め込まれてい
る。このＧａＡｓ埋め込み層２０は［１１１］方向に配
向している。
【００４０】リッジ部のｐ型ＧａＮコンタクト層１９お
よびその両側のＧａＡｓ埋め込み層２０上にｐ側電極２
１が設けられている。このｐ側電極２１は、例えばＮｉ
膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＮｉ／Ｐｔ／Ａ
ｕ構造を有し、これらのＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の
厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００ｎｍおよび３０
０ｎｍである。ここで、ＧａＡｓ埋め込み層２０は高抵
抗であるため、ｐ側電極２１がｐ型ＧａＮコンタクト層
１９およびＧａＡｓ埋め込み層２０の両方に接触してい
るにもかかわらず、電流はリッジストライプ部にのみ流
れる。また、メサ部に隣接する部分のｎ型ＧａＮコンタ
クト層１３上にｎ側電極２２が設けられている。このｎ
側電極２２は、例えばＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜を順次積層したＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有
し、これらのＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚
さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍ
および３００ｎｍである。
【００４１】次に、上述のように構成されたこの第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。
【００４２】このＧａＮ系半導体レーザを製造するに
は、まず、図６に示すように、あらかじめサーマルクリ
ーニングなどにより表面を清浄化したｃ面サファイア基
板１１上にＭＯＣＶＤ法により例えば５２０℃程度の温
度でアンドープのＧａＮバッファ層１２を成長させた
後、基板温度を所定の成長温度に上昇させて、ＭＯＣＶ
Ｄ法により、ＧａＮバッファ層１２上に、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層１３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型
ＧａＮ光導波層１５、例えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx
Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１６、
ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１
８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９を順次成長させ
る。ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＧａＮコンタ
クト層１３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層１５、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９
の成長温度は例えば１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層
であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井
戸構造の活性層１６の成長温度は例えば８００℃とす
る。これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメチルガリ
ウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、ＩＩＩ族元素で
あるＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩｎの
原料としてはトリメチルインジウム（（ＣＨ3）3 Ｉ
ｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてはアン
モニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キャリアガスとして
は、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガス
を用いる。ドーパントについては、ｎ型ドーパントとし
ては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパント
としては例えばビス＝メチルシクロペンタジエニルマグ
ネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝
シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍ
ｇ）を用いる。
【００４３】次に、ＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面
サファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。次
に、図７に示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９の
全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法
などにより例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜２３を
形成した後、このＳｉＯ2 膜２３上にリソグラフィーに
より所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成
し、このレジストパターンをマスクとして、例えばフッ
酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、また
は、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエッチングガ
スを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜２３をエッチング
し、ストライプ形状とする。次に、ＳｉＯ2 膜２３をマ
スクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層１８の厚さ方向の所定の深さまでエッチングを行う
ことによりリッジ部を形成する。このＲＩＥのエッチン
グガスとしては例えば塩素系ガスを用いる。
【００４４】次に、図８に示すように、再度ＭＯＣＶＤ
法により、成長温度を活性層１６の成長温度よりも低い
温度、例えば６７０℃として、ＧａＡｓ埋め込み層２０
を成長させて、リッジ部の両側の部分を埋め込む。この
場合、ＳｉＯ2 膜２３上にはＧａＡｓは成長せず、リッ
ジ部の両側の部分へのＧａＡｓ埋め込み層２０の選択成
長が可能である。このＧａＡｓ埋め込み層２０の成長原
料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としては
トリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、
Ｖ族元素であるＡｓの原料としてはアルシン（Ａｓ
Ｈ3 ）を用いる。
【００４５】次に、ＧａＡｓ埋め込み層２０を成長させ
たｃ面サファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出
す。次に、ＳｉＯ2 膜２３をエッチング除去した後、図
９に示すように、上記と同様なプロセスで所定形状のＳ
ｉＯ2 膜２４を基板表面に形成する。
【００４６】次に、図１０に示すように、このＳｉＯ2
膜２４をマスクとして例えばＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ
コンタクト層１３が露出するまでエッチングを行うこと
により、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上層部、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波層１５、例
えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多
重量子井戸構造の活性層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１
７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびＧａＡｓ埋め
込み層２０をメサ形状にパターニングする。
【００４７】次に、ＳｉＯ2 膜２４をエッチング除去す
る。次に、基板表面に所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、真空蒸着法などにより基板全面にＴ
ｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、
レジストパターンをその上のＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、図１１に示すように、メサ部に隣接する部分のｎ
型ＧａＮコンタクト層１３上にｎ側電極２２が形成され
る。次に、ｎ側電極２２をオーミック接触させるための
アロイ処理を行う。同様なプロセスで、メサ部における
ｐ型ＧａＮコンタクト層１９およびその両側の部分のＧ
ａＡｓ埋め込み層２０上にｐ側電極２１を形成する。次
に、ｐ側電極２１をオーミック接触させるためのアロイ
処理を行う。
【００４８】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたｃ面サファイア基板１１を劈開などによりバー
状に加工して両共振器端面を形成し、さらにこれらの共
振器端面に端面コーティングを施した後、このバーを劈
開などによりチップ化する。以上により、図５に示すよ
うに、目的とする埋め込みリッジ構造およびＳＣＨ構造
のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００４９】図１２に、この第１の実施形態によるＧａ
Ｎ系半導体レーザの光出力−電流特性および電圧−電流
特性の測定結果の一例を示す。ただし、測定は５μｓｅ
ｃ幅のパルス電流を１ｍｓｅｃ周期で印加することによ
り行った。図１２より、２８０ｍＡ程度の電流値から光
出力が急速に立ち上がっており、レーザ発振が達成され
ていることがわかる。
【００５０】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ＧａＡｓ埋め込み層２０でリッジを埋め込んでいる
ことにより、ｐ側電極２１と下地半導体層との接触面積
を広くすることができることから、動作時に発生する熱
の放散性を高めることが可能であり、このため通電中の
電流上昇を抑制して、半導体レーザの長寿命化を図るこ
とができる。また、ＧａＡｓ埋め込み層２０の成長温度
を活性層１６の成長温度よりも低くしているので、Ｇａ
Ａｓ埋め込み層２０の成長時に活性層１６が熱的に悪影
響を受けることがない。さらに、ＧａＡｓ埋め込み層２
０のバンドギャップは活性層１６のそれよりも小さいの
で、このＧａＡｓ埋め込み層２０は光吸収層として機能
する。このため、この半導体レーザは損失導波型半導体
レーザとなり、横モードが安定となることから、高出力
時の高次モード発振を抑制することができる。
【００５１】また、この第１の実施形態によれば、次の
ような利点を得ることもできる。すなわち、一般にＧａ
Ｎ系半導体の成長では、成長雰囲気中の水素により、成
長層中のｐ型不純物（アクセプタ）が不活性化する問題
があるため、ｐ型層の成長後に、窒素雰囲気中でポスト
アニールを行う必要がある。しかしながら、この第１の
実施形態においては、ＧａＡｓ埋め込み層２０の成長中
は、最表面がこのＧａＡｓ埋め込み層２０あるいはＳｉ
Ｏ2 膜２３となるため、成長雰囲気中の水素がｐ型層を
直接アタックせず、かつ、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９
までの成長を行う１回目のエピタキシャル成長において
ｐ型層に取り込まれた水素はこのＧａＡｓ埋め込み層２
０あるいはＳｉＯ2 膜２３を通して脱離する可能性があ
る。このため、ポストアニールを行わないでも、ＧａＡ
ｓ埋め込み層２０の成長中にｐ型層中のｐ型不純物を活
性化させることが可能である。
【００５２】図１３はこの発明の第２の実施形態による
埋め込みリッジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す。こ
のＧａＮ系半導体レーザもＳＣＨ構造を有するものであ
る。
【００５３】図１３に示すように、この第２の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジ部の両
側の部分に、例えばＡｌ組成が５０％でアンドープのＡ
ｌＧａＡｓ埋め込み層２５が埋め込まれている。このＡ
ｌＧａＡｓ埋め込み層２５は［１１１］方向に配向して
いる。その他のことは、第１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【００５４】また、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である。なお、Ａｌ
ＧａＡｓ埋め込み層２５の成長原料は、例えば、ＩＩＩ
族元素であるＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウ
ム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であ
るＧａの原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）
3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、Ｖ族元素であるＡｓの原料として
はアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。
【００５５】この第２の実施形態によれば、ＡｌＧａＡ
ｓ埋め込み層２５でリッジを埋め込んでいることによ
り、第１の実施形態と同様に、ｐ側電極２１と下地半導
体層との接触面積を広くすることができることから、動
作時に発生する熱の放散性を高めることが可能であり、
このため通電中の電流上昇を抑制して、半導体レーザの
長寿命化を図ることができる。また、ＡｌＧａＡｓ埋め
込み層２５の成長温度を活性層１６の成長温度よりも低
くしているので、ＡｌＧａＡｓ埋め込み層２５の成長時
に活性層１６が熱的に悪影響を受けることがない。さら
に、ＡｌＧａＡｓ埋め込み層２５のバンドギャップは活
性層１６のそれよりも小さいことによりこのＡｌＧａＡ
ｓ埋め込み層２５は光吸収層として機能するため、この
半導体レーザは損失導波型半導体レーザとなり、かつこ
のＡｌＧａＡｓ埋め込み層２５のＡｌ組成を変化させる
ことにより、リッジ部とリッジ外部との屈折率差を容易
に制御することが可能であるので、高次モードでの発振
を抑制することが可能である。ポストアニールを行わな
いでも、ＡｌＧａＡｓ埋め込み層２５の成長中にｐ型層
中のｐ型不純物を活性化させることが可能であること
も、第１の実施形態と同様である。
【００５６】図１４はこの発明の第３の実施形態による
埋め込みリッジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す。こ
のＧａＮ系半導体レーザもＳＣＨ構造を有するものであ
る。
【００５７】図１４に示すように、この第３の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジ部の両
側の部分に、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み
層２６が埋め込まれている。ただし、０≦ｘ≦１、０≦
ｙ≦１である。この（ＡｌxＧａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋
め込み層２６は［１１１］方向に配向している。その他
のことは、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザ
と同様であるので、説明を省略する。
【００５８】また、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は、（Ａｌ x Ｇａ1-x ）y Ｉｎ
1-y Ｐ埋め込み層２６を例えば５００〜８００℃の成長
温度で成長させることを除いて、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である。なお、
（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み層２６の成長
原料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料として
はトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭ
Ａ）を、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメ
チルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、ＩＩＩ
族元素であるＩｎの原料としてはトリメチルインジウム
（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＰの
原料としてはフォスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。
【００５９】この第３の実施形態によれば、（Ａｌx Ｇ
ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み層２６でリッジを埋め込
んでいることにより、第１の実施形態と同様に、ｐ側電
極２１と下地半導体層との接触面積を広くすることがで
きることから、動作時に発生する熱の放散性を高めるこ
とが可能であり、このため通電中の電流上昇を抑制し
て、半導体レーザの長寿命化を図ることができる。ま
た、（Ａｌx Ｇａ1-x ）yＩｎ1-y Ｐ埋め込み層２６の
成長温度を活性層１６の成長温度よりも低くしているの
で、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み層２６の
成長時に活性層１６が熱的に悪影響を受けることがな
い。さらに、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み
層２６のバンドギャップは活性層１６のそれよりも小さ
いことによりこの（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め
込み層２６は光吸収層として機能するため、この半導体
レーザは損失導波型半導体レーザとなり、かつこの（Ａ
ｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み層２６の組成を変
化させることにより、リッジ部とリッジ外部との屈折率
差を容易に制御することが可能であるので、高次モード
での発振を抑制することが可能である。ポストアニール
を行わないでも、（ＡｌxＧａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め
込み層２６の成長中にｐ型層中のｐ型不純物を活性化さ
せることが可能であることも、第１の実施形態と同様で
ある。
【００６０】図１５はこの発明の第４の実施形態による
埋め込みリッジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す。こ
のＧａＮ系半導体レーザもＳＣＨ構造を有するものであ
る。
【００６１】図１５に示すように、この第４の実施形態
によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、リッジ部の両
側の部分に、Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層２
７が埋め込まれている。ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１である。このＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層
２７は［１１１］方向に配向している。その他のこと
は、第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様
であるので、説明を省略する。
【００６２】また、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は、ＺｎxＭｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y 埋め込み層２７をＭＯＣＶＤ法により例えば３００
〜６００℃の成長温度で成長させることを除いて、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
様である。なお、Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み
層２７の成長原料は、例えば、ＩＩ族元素であるＺｎの
原料としてはジメチル亜鉛（ＤＭＺｎ）、ＩＩ族元素で
あるＭｇの原料としてはビス＝メチルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるい
はビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ
5 ）2 Ｍｇ）、ＶＩ族元素であるＳの原料としてはジエ
チル硫黄（ＤＥＳ）、ＶＩ族元素であるＳｅの原料とし
てはジメチルセレン（ＤＭＳｅ）を用いる。
【００６３】この第４の実施形態によれば、Ｚｎx Ｍｇ
1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層２７でリッジを埋め込んで
いることにより、第１の実施形態と同様に、ｐ側電極２
１と下地半導体層との接触面積を広くすることができる
ことから、動作時に発生する熱の放散性を高めることが
可能であり、このため通電中の電流上昇を抑制して、半
導体レーザの長寿命化を図ることができる。また、Ｚｎ
x Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層２７の成長温度を活
性層１６の成長温度よりも低くしているので、Ｚｎx Ｍ
ｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層２７の成長時に活性層１
６が熱的に悪影響を受けることがない。さらに、Ｚｎx
Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層２７のバンドギャップ
は活性層１６のそれよりも小さいことによりこのＺｎx
Ｍｇ1-xＳy Ｓｅ1-y 埋め込み層２７は光吸収層として
機能するため、この半導体レーザは損失導波型半導体レ
ーザとなり、かつこのＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め
込み層２７の組成を変化させることにより、リッジ部と
リッジ外部との屈折率差を容易に制御することが可能で
あるので、高次モードでの発振を抑制することが可能で
ある。ポストアニールを行わないでも、Ｚｎx Ｍｇ1-x
Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層２７の成長中にｐ型層中のｐ型
不純物を活性化させることが可能であることも、第１の
実施形態と同様である。
【００６４】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。
【００６５】例えば、上述の第１、第２、第３および第
４の実施形態において挙げた数値、構造、基板、原料、
プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、
これらと異なる数値、構造、基板、原料、プロセスなど
を用いてもよい。
【００６６】また、上述の第１、第２、第３および第４
の実施形態においては、リッジストライプの延びる方向
をｃ面サファイア基板１の〈１１−２０〉方向にしてい
るが、このリッジストライプの延びる方向は〈１−１０
０〉方向にしてもよい。
【００６７】また、上述の第１、第２、第３および第４
の実施形態においては、基板としてｃ面サファイア基板
を用いているが、必要に応じて、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基
板、スピネル基板などを用いてもよい。
【００６８】さらに、上述の第１、第２、第３および第
４の実施形態においては、この発明をＳＣＨ構造のＧａ
Ｎ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、例えば、ＤＨ（Double Heterostructure）
構造のＧａＮ系半導体レーザに適用してもよいことは勿
論、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＦＥＴ
などの電子走行素子に適用してもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体レーザによれば、リッジ形状のストライプの両側の
部分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）、（Ａｌx
Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）ま
たはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１）からなる埋め込み半導体層により埋め込まれてい
るので、安定に横モードを制御して高出力時の高次モー
ド発振を抑制することができ、しかも熱放散性に優れて
いる。
【００７０】この発明による半導体レーザの製造方法に
よれば、リッジ形状のストライプを形成し、このリッジ
形状のストライプの両側の部分にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ
（０≦ｘ≦１）、（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導
体層を成長させて埋め込むことにより、上記のような半
導体レーザを容易に製造することができる。また、特
に、埋め込み半導体層を有機金属化学気相成長法により
成長させることにより、選択成長が可能となるため、製
造が容易となる。さらに、これらの埋め込み半導体層の
成長温度を活性層の成長温度よりも低くすることによ
り、活性層の熱的劣化を抑制することができ、半導体レ
ーザの長寿命化を図ることができる。
【００７１】この発明による半導体装置によれば、凸部
の周囲の部分が、Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）、
（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１）またはＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦
１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層により埋め
込まれているので、凸部が発熱源となるような場合、そ
の凸部からの熱の放散性が高くなることから、素子の劣
化が抑制され、半導体装置の長寿命化を図ることができ
る。
【００７２】この発明による半導体装置の製造方法によ
れば、上記のような半導体装置を容易に製造することが
できる。また、特に、埋め込み半導体層を有機金属化学
気相成長法により成長させることにより、選択成長が可
能となるため、製造が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】予備実験に用いた試料の作製方法を説明するた
めの断面図である。
【図２】予備実験に用いた試料の作製方法を説明するた
めの断面図である。
【図３】予備実験に用いた試料の作製方法を説明するた
めの断面図である。
【図４】成長温度を６７０℃としてＧａＡｓ埋め込み層
を成長させた場合のリッジ部およびその近傍のＧａＡｓ
埋め込み層の断面図である。
【図５】この発明の第１の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す斜視図である。
【図６】この発明の第１の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。
【図７】この発明の第１の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。
【図８】この発明の第１の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。
【図９】この発明の第１の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。
【図１０】この発明の第１の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造の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。
【図１１】この発明の第１の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造の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。
【図１２】この発明の第１の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造のＧａＮ系半導体レーザの光出力−電流特性お
よび電圧−電流特性の測定結果の一例を示す略線図であ
る。
【図１３】この発明の第２の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造のＧａＮ系半導体レーザを示す斜視図である。
【図１４】この発明の第３の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造のＧａＡｓ系半導体レーザを示す斜視図であ
る。
【図１５】この発明の第４の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造のＧａＡｓ系半導体レーザを示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
１、１１・・・ｃ面サファイア基板、１３・・・ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層、１４・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド
層、１５・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、１６・・・活性
層、１７・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、１８・・・ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層、１９・・・ｐ型ＧａＮコンタクト
層、２０・・・ＧａＡｓ埋め込み層、２１・・・ｐ側電
極、２２・・・ｎ側電極、２３、２４・・・ＳｉＯ
2 膜、２５・・・ＡｌＧａＡｓ埋め込み層、２６・・・
（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ埋め込み層、２７・・
・Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y 埋め込み層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 東條 剛 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 冨谷 茂隆 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 CA05 CA34 CA36 CA40 CA41 CB02 CB11 5F073 AA13 AA74 CA02 CA07 CB11 DA35

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リッジ形状のストライプを有する、窒化
    物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザに
    おいて、 上記リッジ形状のストライプの両側の部分が、Ａｌx Ｇ
    ａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる埋め込み半導体層に
    より埋め込まれていることを特徴とする半導体レーザ。
  2. 【請求項２】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）
    からなる埋め込み半導体層は［１１１］方向に配向して
    いることを特徴とする請求項１記載の半導体レーザ。
  3. 【請求項３】 リッジ形状のストライプを有する、窒化
    物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザに
    おいて、 上記リッジ形状のストライプの両側の部分が、（Ａｌx
    Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-yＰ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）か
    らなる埋め込み半導体層により埋め込まれていることを
    特徴とする半導体レーザ。
  4. 【請求項４】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    は［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求
    項３記載の半導体レーザ。
  5. 【請求項５】 リッジ形状のストライプを有する、窒化
    物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザに
    おいて、 上記リッジ形状のストライプの両側の部分が、Ｚｎx Ｍ
    ｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からな
    る埋め込み半導体層により埋め込まれていることを特徴
    とする半導体レーザ。
  6. 【請求項６】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦
    ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層は［１
    １１］方向に配向していることを特徴とする請求項５記
    載の半導体レーザ。
  7. 【請求項７】 リッジ形状のストライプを有する、窒化
    物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの
    製造方法において、 上記リッジ形状のストライプを形成する工程と、 上記リッジ形状のストライプの両側の部分にＡｌx Ｇａ
    1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる埋め込み半導体層を成
    長させて埋め込む工程とを有することを特徴とする半導
    体レーザの製造方法。
  8. 【請求項８】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）
    からなる埋め込み半導体層を６００℃以上９００℃以下
    の成長温度で成長させるようにしたことを特徴とする請
    求項７記載の半導体レーザの製造方法。
  9. 【請求項９】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）
    からなる埋め込み半導体層は［１１１］方向に配向して
    いることを特徴とする請求項７記載の半導体レーザの製
    造方法。
  10. 【請求項１０】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層を有機金属化学気相成長
    法により成長させるようにしたことを特徴とする請求項
    ７記載の半導体レーザの製造方法。
  11. 【請求項１１】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層の成長温度を活性層の成
    長温度よりも低くするようにしたことを特徴とする請求
    項７記載の半導体レーザの製造方法。
  12. 【請求項１２】 リッジ形状のストライプを有する、窒
    化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ
    の製造方法において、 上記リッジ形状のストライプを形成する工程と、 上記リッジ形状のストライプの両側の部分に（Ａｌx Ｇ
    ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
    なる埋め込み半導体層を成長させて埋め込む工程とを有
    することを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  13. 【請求項１３】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    を５００℃以上８００℃以下の成長温度で成長させるよ
    うにしたことを特徴とする請求項１２記載の半導体レー
    ザの製造方法。
  14. 【請求項１４】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    は［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求
    項１２記載の半導体レーザの製造方法。
  15. 【請求項１５】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    を有機金属化学気相成長法により成長させるようにした
    ことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザの製造
    方法。
  16. 【請求項１６】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    の成長温度を活性層の成長温度よりも低くするようにし
    たことを特徴とする請求項１２記載の半導体レーザの製
    造方法。
  17. 【請求項１７】 リッジ形状のストライプを有する、窒
    化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ
    の製造方法において、 上記リッジ形状のストライプを形成する工程と、 上記リッジ形状のストライプの両側の部分にＺｎx Ｍｇ
    1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる
    埋め込み半導体層を成長させて埋め込む工程とを有する
    ことを特徴とする半導体レーザの製造方法。
  18. 【請求項１８】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層を３
    ００℃以上６００℃以下の成長温度で成長させるように
    したことを特徴とする請求項１７記載の半導体レーザの
    製造方法。
  19. 【請求項１９】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層は
    ［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求項
    １７記載の半導体レーザの製造方法。
  20. 【請求項２０】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層を有
    機金属化学気相成長法により成長させるようにしたこと
    を特徴とする請求項１７記載の半導体レーザの製造方
    法。
  21. 【請求項２１】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層の成
    長温度を活性層の成長温度よりも低くするようにしたこ
    とを特徴とする請求項１７記載の半導体レーザの製造方
    法。
  22. 【請求項２２】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
    体に凸部を有し、この凸部の周囲の部分が、Ａｌx Ｇａ
    1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる埋め込み半導体層によ
    り埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
  23. 【請求項２３】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層は［１１１］方向に配向
    していることを特徴とする請求項２２記載の半導体装
    置。
  24. 【請求項２４】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
    体に凸部を有し、この凸部の周囲の部分が、（Ａｌx Ｇ
    ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
    なる埋め込み半導体層により埋め込まれていることを特
    徴とする半導体装置。
  25. 【請求項２５】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    は［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求
    項２４記載の半導体装置。
  26. 【請求項２６】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
    体に凸部を有し、この凸部の周囲の部分が、Ｚｎx Ｍｇ
    1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる
    埋め込み半導体層により埋め込まれていることを特徴と
    する半導体装置。
  27. 【請求項２７】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層は
    ［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求項
    ２６記載の半導体装置。
  28. 【請求項２８】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
    体に凸部を有し、この凸部の周囲の部分が、Ａｌx Ｇａ
    1-x Ａｓ（０≦ｘ≦１）からなる埋め込み半導体層によ
    り埋め込まれている半導体装置の製造方法であって、 上記凸部を形成する工程と、 上記凸部の周囲の部分にＡｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層を成長させて埋め込む工
    程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  29. 【請求項２９】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層を６００℃以上９００℃
    以下の成長温度で成長させるようにしたことを特徴とす
    る請求項２８記載の半導体装置の製造方法。
  30. 【請求項３０】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層は［１１１］方向に配向
    していることを特徴とする請求項２８記載の半導体装置
    の製造方法。
  31. 【請求項３１】 上記Ａｌx Ｇａ1-x Ａｓ（０≦ｘ≦
    １）からなる埋め込み半導体層を有機金属化学気相成長
    法により成長させるようにしたことを特徴とする請求項
    ２８記載の半導体装置の製造方法。
  32. 【請求項３２】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
    体に凸部を有し、この凸部の周囲の部分が、（Ａｌx Ｇ
    ａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）から
    なる埋め込み半導体層により埋め込まれている半導体装
    置の製造方法であって、 上記凸部を形成する工程と、 上記凸部の周囲の部分に（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y
    Ｐ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体
    層を成長させて埋め込む工程とを有することを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  33. 【請求項３３】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    を５００℃以上８００℃以下の成長温度で成長させるよ
    うにしたことを特徴とする請求項３２記載の半導体装置
    の製造方法。
  34. 【請求項３４】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    は［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求
    項３２記載の半導体装置の製造方法。
  35. 【請求項３５】 上記（Ａｌx Ｇａ1-x ）y Ｉｎ1-y Ｐ
    （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層
    を有機金属化学気相成長法により成長させるようにした
    ことを特徴とする請求項３２記載の半導体装置の製造方
    法。
  36. 【請求項３６】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
    体に凸部を有し、この凸部の周囲の部分が、Ｚｎx Ｍｇ
    1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる
    埋め込み半導体層により埋め込まれている半導体装置の
    製造方法であって、 上記凸部を形成する工程と、 上記凸部の周囲の部分にＺｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ
    1-y （０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導
    体層を成長させて埋め込む工程とを有することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  37. 【請求項３７】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層を３
    ００℃以上６００℃以下の成長温度で成長させるように
    したことを特徴とする請求項３６記載の半導体装置の製
    造方法。
  38. 【請求項３８】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層は
    ［１１１］方向に配向していることを特徴とする請求項
    ３６記載の半導体装置の製造方法。
  39. 【請求項３９】 上記Ｚｎx Ｍｇ1-x Ｓy Ｓｅ1-y （０
    ≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１）からなる埋め込み半導体層を有
    機金属化学気相成長法により成長させるようにしたこと
    を特徴とする請求項３６記載の半導体装置の製造方法。
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