JP2001007443A - 半導体発光装置の製造方法 - Google Patents
半導体発光装置の製造方法Info
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- JP2001007443A JP2001007443A JP17962899A JP17962899A JP2001007443A JP 2001007443 A JP2001007443 A JP 2001007443A JP 17962899 A JP17962899 A JP 17962899A JP 17962899 A JP17962899 A JP 17962899A JP 2001007443 A JP2001007443 A JP 2001007443A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 III-V族窒化物半導体よりなる半導体発光装
置の電流狭窄構造を容易に且つ確実に実現できるように
する。 【解決手段】 サファイアよりなる基板11上に、n型
クラッド層14、n型光ガイド層15、多重量子井戸活
性層16及びp型光ガイド層17を順次成長させる。そ
の後、p型光ガイド層17上に全面にわたって膜厚が約
0.1μmのSiO2 よりなる電流狭窄形成層18Aを
堆積する。続いて、電流狭窄形成層18A上に、開口幅
が約3μmのストライプ形状で、該ストライプが延びる
方向がGaN結晶のほぼ<1−100>方向となる開口
部を持つマスクパターン19Bを形成し、これを用いて
ウェットエッチングを行なうことにより、電流狭窄形成
層18Aから開口部18aを持つ電流狭窄層18Bを形
成する。続いて、p型光ガイド層17上に、p型クラッ
ド層20を電流狭窄層18B上にも大きく広がるように
成長させる。
置の電流狭窄構造を容易に且つ確実に実現できるように
する。 【解決手段】 サファイアよりなる基板11上に、n型
クラッド層14、n型光ガイド層15、多重量子井戸活
性層16及びp型光ガイド層17を順次成長させる。そ
の後、p型光ガイド層17上に全面にわたって膜厚が約
0.1μmのSiO2 よりなる電流狭窄形成層18Aを
堆積する。続いて、電流狭窄形成層18A上に、開口幅
が約3μmのストライプ形状で、該ストライプが延びる
方向がGaN結晶のほぼ<1−100>方向となる開口
部を持つマスクパターン19Bを形成し、これを用いて
ウェットエッチングを行なうことにより、電流狭窄形成
層18Aから開口部18aを持つ電流狭窄層18Bを形
成する。続いて、p型光ガイド層17上に、p型クラッ
ド層20を電流狭窄層18B上にも大きく広がるように
成長させる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、青紫色の短波長光
を発光するAlInGaN系のIII-V族化合物半導体を
用いた半導体発光装置の製造方法に関する。
を発光するAlInGaN系のIII-V族化合物半導体を
用いた半導体発光装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、次世代の高密度光ディスク用光源
として青紫色光を発光する半導体レーザ素子に対する要
望が高まり、特に、青紫色という短波長領域で発振可能
な窒化ガリウム(GaN)系のIII-V族化合物半導体レ
ーザ素子の研究及び開発が盛んに行なわれている。しか
しながら、III-V族化合物レーザ素子は、材料強度が大
きく加工が容易でないため、活性層に注入される電流を
共振器に効率良く注入させる電流狭窄構造を形成するこ
とが困難である。従って、電流狭窄構造を採れないこと
による動作電流の増加をどのようにして抑えるか、ま
た、電流狭窄構造を採れないことによる出射光の水平横
モードの単一化をどのようにして図るかが実用レベルの
青紫色レーザ素子を実現する上で重要な課題となってい
る。
として青紫色光を発光する半導体レーザ素子に対する要
望が高まり、特に、青紫色という短波長領域で発振可能
な窒化ガリウム(GaN)系のIII-V族化合物半導体レ
ーザ素子の研究及び開発が盛んに行なわれている。しか
しながら、III-V族化合物レーザ素子は、材料強度が大
きく加工が容易でないため、活性層に注入される電流を
共振器に効率良く注入させる電流狭窄構造を形成するこ
とが困難である。従って、電流狭窄構造を採れないこと
による動作電流の増加をどのようにして抑えるか、ま
た、電流狭窄構造を採れないことによる出射光の水平横
モードの単一化をどのようにして図るかが実用レベルの
青紫色レーザ素子を実現する上で重要な課題となってい
る。
【0003】以下、従来のGaN系半導体発光素子の電
流狭窄方法について説明する。従来のGaN系半導体発
光素子の電流狭窄方法は、第1の論文「IEEE Journal o
f Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 4
(1998) pp.483-489」に開示されている。第1の論文に
は、ドライエッチング(反応性イオンエッチング)法を
用いて、p型GaNよりなるコンタクト層及びp型Al
GaN/GaNが変調ドープされてなる超格子クラッド
層に対してエッチングを行なって幅が4μmのリッジ構
造を形成することにより電流狭窄構造を実現している。
流狭窄方法について説明する。従来のGaN系半導体発
光素子の電流狭窄方法は、第1の論文「IEEE Journal o
f Selected Topics in Quantum Electronics, Vol. 4
(1998) pp.483-489」に開示されている。第1の論文に
は、ドライエッチング(反応性イオンエッチング)法を
用いて、p型GaNよりなるコンタクト層及びp型Al
GaN/GaNが変調ドープされてなる超格子クラッド
層に対してエッチングを行なって幅が4μmのリッジ構
造を形成することにより電流狭窄構造を実現している。
【0004】また、GaN系半導体の結晶内部に電流狭
窄構造を形成する方法が、第2の論文「Extended Abstra
cts of the 1997 International Conference on Solid
State Devices and Materials (Hamamatsu, 1997) pp.2
18-219」に開示されている。第2の論文によると、電流
ブロック層となるn型GaN層をp型GaN層上に成長
させ、電流ブロック層における電流通過領域をドライエ
ッチング(反応性イオンビームエッチング)により除去
した後、再び、電流通過領域を含む電流ブロック層上に
p型GaN層を再成長させることにより、エピタキシャ
ル層の内部にストライプ部を持つ内部ストライプレーザ
構造を形成している。さらに、第2の論文には、ドライ
エッチングによるGaNの格子ダメージは、ドライエッ
チング後のフッ酸とリン酸とを用いたウエット処理を行
なっても除去できないことが示されている。
窄構造を形成する方法が、第2の論文「Extended Abstra
cts of the 1997 International Conference on Solid
State Devices and Materials (Hamamatsu, 1997) pp.2
18-219」に開示されている。第2の論文によると、電流
ブロック層となるn型GaN層をp型GaN層上に成長
させ、電流ブロック層における電流通過領域をドライエ
ッチング(反応性イオンビームエッチング)により除去
した後、再び、電流通過領域を含む電流ブロック層上に
p型GaN層を再成長させることにより、エピタキシャ
ル層の内部にストライプ部を持つ内部ストライプレーザ
構造を形成している。さらに、第2の論文には、ドライ
エッチングによるGaNの格子ダメージは、ドライエッ
チング後のフッ酸とリン酸とを用いたウエット処理を行
なっても除去できないことが示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のGaN系半導体発光装置に対して、前記第1の論文
又は第2の論文は、電流狭窄構造をドライエッチング技
術等のGaN系半導体に対して加工を行なう方法を記載
しているものの、GaN系半導体に対する加工の制御性
すなわち加工精度や、加工によるダメージの回復方法に
ついては何も示されていない。そのため、発光素子の歩
留まりやコストを含めた生産性や素子の信頼性が不十分
であるという問題がある。
来のGaN系半導体発光装置に対して、前記第1の論文
又は第2の論文は、電流狭窄構造をドライエッチング技
術等のGaN系半導体に対して加工を行なう方法を記載
しているものの、GaN系半導体に対する加工の制御性
すなわち加工精度や、加工によるダメージの回復方法に
ついては何も示されていない。そのため、発光素子の歩
留まりやコストを含めた生産性や素子の信頼性が不十分
であるという問題がある。
【0006】本発明は、前記従来の問題を解決し、III-
V族窒化物半導体よりなる半導体発光装置の電流狭窄構
造を容易に且つ確実に実現できるようにすることを目的
とする。
V族窒化物半導体よりなる半導体発光装置の電流狭窄構
造を容易に且つ確実に実現できるようにすることを目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、基板上に形成された活性層に注入される
キャリアの流れを規制するキャリアブロック層を、発光
装置を構成する窒化物半導体層を加工することなく形成
する構成とする。
め、本発明は、基板上に形成された活性層に注入される
キャリアの流れを規制するキャリアブロック層を、発光
装置を構成する窒化物半導体層を加工することなく形成
する構成とする。
【0008】具体的に、本発明に係る第1の半導体発光
装置の製造方法は、基板の上に、第1導電型の第1の窒
化物半導体よりなる第1のクラッド層を形成する第1の
クラッド層形成工程と、第1のクラッド層の上に第2の
窒化物半導体よりなる活性層を形成する活性層形成工程
と、活性層の上に薄膜部材を堆積した後、薄膜部材にス
トライプ状の開口部を形成することにより、開口部を持
つ薄膜部材よりなり、活性層に注入されるキャリアの流
れを規制するキャリアブロック層を形成するキャリアブ
ロック層形成工程と、キャリアブロック層の上に第2導
電型の第3の窒化物半導体よりなる第2のクラッド層を
形成する第2のクラッド層形成工程とを備えている。
装置の製造方法は、基板の上に、第1導電型の第1の窒
化物半導体よりなる第1のクラッド層を形成する第1の
クラッド層形成工程と、第1のクラッド層の上に第2の
窒化物半導体よりなる活性層を形成する活性層形成工程
と、活性層の上に薄膜部材を堆積した後、薄膜部材にス
トライプ状の開口部を形成することにより、開口部を持
つ薄膜部材よりなり、活性層に注入されるキャリアの流
れを規制するキャリアブロック層を形成するキャリアブ
ロック層形成工程と、キャリアブロック層の上に第2導
電型の第3の窒化物半導体よりなる第2のクラッド層を
形成する第2のクラッド層形成工程とを備えている。
【0009】第1の半導体発光装置の製造方法による
と、活性層の上に薄膜部材を堆積し、堆積した薄膜部材
にストライプ状の開口部を形成することにより、ストラ
イプ状の開口部を持ち活性層に注入されるキャリアの流
れを規制するキャリアブロック層を形成するため、該キ
ャリアブロック層は、半導体発光装置を構成する窒化物
半導体層自体を直接に加工しないで形成される。このた
め、キャリアブロック層を設けても、該キャリアブロッ
ク層の上に成長する第2のクラッド層の結晶の品質が劣
化しないので、電流狭窄構造による水平横モードの単一
化を実現できると共に、消費電流の低減及び装置の信頼
性の向上を図ることができる。
と、活性層の上に薄膜部材を堆積し、堆積した薄膜部材
にストライプ状の開口部を形成することにより、ストラ
イプ状の開口部を持ち活性層に注入されるキャリアの流
れを規制するキャリアブロック層を形成するため、該キ
ャリアブロック層は、半導体発光装置を構成する窒化物
半導体層自体を直接に加工しないで形成される。このた
め、キャリアブロック層を設けても、該キャリアブロッ
ク層の上に成長する第2のクラッド層の結晶の品質が劣
化しないので、電流狭窄構造による水平横モードの単一
化を実現できると共に、消費電流の低減及び装置の信頼
性の向上を図ることができる。
【0010】第1の半導体発光装置の製造方法におい
て、キャリアブロック層形成工程がキャリアブロック層
の開口部をウェットエッチングによって形成する工程を
含むことが好ましい。このようにすると、ウェットエッ
チはドライエッチと比べて深さ方向(基板方向)に対す
る制御性に優れると共にエッチングダメージを与えにく
い。
て、キャリアブロック層形成工程がキャリアブロック層
の開口部をウェットエッチングによって形成する工程を
含むことが好ましい。このようにすると、ウェットエッ
チはドライエッチと比べて深さ方向(基板方向)に対す
る制御性に優れると共にエッチングダメージを与えにく
い。
【0011】第1の半導体発光装置の製造方法におい
て、キャリアブロック層形成工程がキャリアブロック層
の開口部をエッチングによって形成する工程を含み、さ
らに、活性層形成工程とキャリアブロック層形成工程と
の間に、活性層の上に、第2導電型の窒化物半導体より
なり、キャリアブロック層形成工程のエッチングを停止
させるエッチング停止層を形成するエッチング停止層形
成工程を備えていることが好ましい。このようにする
と、キャリアブロック層の開口部をエッチングにより形
成する場合に、エッチングの深さ方向の制御を考慮しな
くてすむ。
て、キャリアブロック層形成工程がキャリアブロック層
の開口部をエッチングによって形成する工程を含み、さ
らに、活性層形成工程とキャリアブロック層形成工程と
の間に、活性層の上に、第2導電型の窒化物半導体より
なり、キャリアブロック層形成工程のエッチングを停止
させるエッチング停止層を形成するエッチング停止層形
成工程を備えていることが好ましい。このようにする
と、キャリアブロック層の開口部をエッチングにより形
成する場合に、エッチングの深さ方向の制御を考慮しな
くてすむ。
【0012】この場合に、エッチング停止層がアルミニ
ウムを含むことが好ましい。このようにすると、窒化物
半導体の強度が大きくなるため、例えばドライエッチを
用いてもエッチングが停止する。
ウムを含むことが好ましい。このようにすると、窒化物
半導体の強度が大きくなるため、例えばドライエッチを
用いてもエッチングが停止する。
【0013】また、この場合に、エッチング停止層形成
工程とキャリアブロック層形成工程との間に、活性層の
上に、第2導電型の窒化物半導体よりなり、キャリアブ
ロック層形成工程のエッチングによるダメージを緩和す
るダメージ緩和層を形成する工程をさらに備えているこ
とが好ましい。このようにすると、エッチング停止層が
直接エッチングダメージを受けなくなる。
工程とキャリアブロック層形成工程との間に、活性層の
上に、第2導電型の窒化物半導体よりなり、キャリアブ
ロック層形成工程のエッチングによるダメージを緩和す
るダメージ緩和層を形成する工程をさらに備えているこ
とが好ましい。このようにすると、エッチング停止層が
直接エッチングダメージを受けなくなる。
【0014】さらに、ダメージ緩和層を設けた場合に、
キャリアブロック層形成工程よりも後に、ダメージ緩和
層におけるキャリアブロック層の開口部に露出する領域
を熱処理によって蒸発させることにより、ダメージ緩和
層にキャリアブロック層の開口部と連続する開口部を形
成する工程をさらに備えていることが好ましい。このよ
うにすると、エッチングの影響を受けたダメージ緩和層
を蒸発させて除去するため、開口部に露出するエッチン
グ停止層の表面には清浄表面が得られる。このとき、エ
ッチング停止層はダメージ緩和層を除去する際の蒸発停
止層として機能する。
キャリアブロック層形成工程よりも後に、ダメージ緩和
層におけるキャリアブロック層の開口部に露出する領域
を熱処理によって蒸発させることにより、ダメージ緩和
層にキャリアブロック層の開口部と連続する開口部を形
成する工程をさらに備えていることが好ましい。このよ
うにすると、エッチングの影響を受けたダメージ緩和層
を蒸発させて除去するため、開口部に露出するエッチン
グ停止層の表面には清浄表面が得られる。このとき、エ
ッチング停止層はダメージ緩和層を除去する際の蒸発停
止層として機能する。
【0015】この場合に、ダメージ緩和層がインジウム
を含むことが好ましい。このようにすると、窒化物半導
体が成長する1000℃付近において、該窒化物半導体
がインジウムを含むと蒸発が活発になるため、ダメージ
緩和層が容易に除去される。
を含むことが好ましい。このようにすると、窒化物半導
体が成長する1000℃付近において、該窒化物半導体
がインジウムを含むと蒸発が活発になるため、ダメージ
緩和層が容易に除去される。
【0016】第1の半導体発光装置の製造方法におい
て、第2のクラッド層形成工程が、第2のクラッド層
を、キャリアブロック層上における開口部の周縁部にも
広がるように成長させる工程を含むことが好ましい。こ
のようにすると、キャリアブロック層の上に必要な第2
導電型の窒化物半導体層を平坦に成長させることができ
るため、該第2導電型の半導体層と電極との接触抵抗が
大幅に低減する。これにより、装置の消費電力を確実に
低減できる。
て、第2のクラッド層形成工程が、第2のクラッド層
を、キャリアブロック層上における開口部の周縁部にも
広がるように成長させる工程を含むことが好ましい。こ
のようにすると、キャリアブロック層の上に必要な第2
導電型の窒化物半導体層を平坦に成長させることができ
るため、該第2導電型の半導体層と電極との接触抵抗が
大幅に低減する。これにより、装置の消費電力を確実に
低減できる。
【0017】第1の半導体発光装置の製造方法におい
て、第2のクラッド層形成工程が、第2のクラッド層
を、キャリアブロック層における開口部の上に基板面に
垂直で且つ開口部が延びる方向に垂直な方向の断面形状
が方形状又は台形状となるように成長させる工程を含む
ことが好ましい。このようにすると、第2のクラッド層
が、そのままリッジ部となり、リッジ部は該リッジ部の
外側の大気との屈折率差で形成されるため、電流狭窄構
造と光閉じ込め構造とを同一の構造で実現できるので、
動作特性が向上する。
て、第2のクラッド層形成工程が、第2のクラッド層
を、キャリアブロック層における開口部の上に基板面に
垂直で且つ開口部が延びる方向に垂直な方向の断面形状
が方形状又は台形状となるように成長させる工程を含む
ことが好ましい。このようにすると、第2のクラッド層
が、そのままリッジ部となり、リッジ部は該リッジ部の
外側の大気との屈折率差で形成されるため、電流狭窄構
造と光閉じ込め構造とを同一の構造で実現できるので、
動作特性が向上する。
【0018】本発明に係る第2の半導体発光装置の製造
方法は、基板の上に薄膜部材を堆積した後、薄膜部材に
ストライプ状の開口部を形成することにより、開口部を
持つ薄膜部材よりなり、活性層に注入されるキャリアの
流れを規制するキャリアブロック層を形成するキャリア
ブロック層形成工程と、キャリアブロック層の上に、第
1導電型の第1の窒化物半導体よりなる第1のクラッド
層を形成する第1のクラッド層形成工程と、第1のクラ
ッド層の上に第2の窒化物半導体よりなる活性層を形成
する活性層形成工程と、活性層の上に第2導電型の第3
の窒化物半導体よりなる第2のクラッド層を形成する第
2のクラッド層形成工程とを備えている。
方法は、基板の上に薄膜部材を堆積した後、薄膜部材に
ストライプ状の開口部を形成することにより、開口部を
持つ薄膜部材よりなり、活性層に注入されるキャリアの
流れを規制するキャリアブロック層を形成するキャリア
ブロック層形成工程と、キャリアブロック層の上に、第
1導電型の第1の窒化物半導体よりなる第1のクラッド
層を形成する第1のクラッド層形成工程と、第1のクラ
ッド層の上に第2の窒化物半導体よりなる活性層を形成
する活性層形成工程と、活性層の上に第2導電型の第3
の窒化物半導体よりなる第2のクラッド層を形成する第
2のクラッド層形成工程とを備えている。
【0019】第2の半導体発光装置の製造方法による
と、基板の上に薄膜部材を堆積し、堆積した薄膜部材に
ストライプ状の開口部を形成することにより、ストライ
プ状の開口部を持ち活性層に注入されるキャリアの流れ
を規制するキャリアブロック層を形成するため、該キャ
リアブロック層は、半導体発光装置を構成する窒化物半
導体層自体を直接に加工しないで形成される。このた
め、キャリアブロック層を設けても、該キャリアブロッ
ク層の上に成長する第1のクラッド層及び活性層の結晶
の品質が劣化しないので、電流狭窄構造による水平横モ
ードの単一化を実現しながら、消費電流の低減及び装置
の信頼性の向上を図ることができる。
と、基板の上に薄膜部材を堆積し、堆積した薄膜部材に
ストライプ状の開口部を形成することにより、ストライ
プ状の開口部を持ち活性層に注入されるキャリアの流れ
を規制するキャリアブロック層を形成するため、該キャ
リアブロック層は、半導体発光装置を構成する窒化物半
導体層自体を直接に加工しないで形成される。このた
め、キャリアブロック層を設けても、該キャリアブロッ
ク層の上に成長する第1のクラッド層及び活性層の結晶
の品質が劣化しないので、電流狭窄構造による水平横モ
ードの単一化を実現しながら、消費電流の低減及び装置
の信頼性の向上を図ることができる。
【0020】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、キャリアブロック層形成工程が、キャリアブロック
層の開口部をウェットエッチングによって形成する工程
を含むことが好ましい。
て、キャリアブロック層形成工程が、キャリアブロック
層の開口部をウェットエッチングによって形成する工程
を含むことが好ましい。
【0021】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、キャリアブロック層形成工程が、キャリアブロック
層の開口部をエッチングによって形成する工程を含み、
キャリアブロック層形成工程よりも前に、基板の上に第
1導電型の窒化物半導体よりなりキャリアブロック層形
成工程のエッチングを停止させるエッチング停止層を形
成するエッチング停止層形成工程をさらに備えているこ
とが好ましい。
て、キャリアブロック層形成工程が、キャリアブロック
層の開口部をエッチングによって形成する工程を含み、
キャリアブロック層形成工程よりも前に、基板の上に第
1導電型の窒化物半導体よりなりキャリアブロック層形
成工程のエッチングを停止させるエッチング停止層を形
成するエッチング停止層形成工程をさらに備えているこ
とが好ましい。
【0022】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、エッチング停止層がアルミニウムを含むことが好ま
しい。
て、エッチング停止層がアルミニウムを含むことが好ま
しい。
【0023】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、エッチング停止層形成工程とキャリアブロック層形
成工程との間に、エッチング停止層の上に第1導電型の
窒化物半導体よりなりキャリアブロック層形成工程のエ
ッチングによるダメージを緩和するダメージ緩和層を形
成する工程をさらに備えていることが好ましい。
て、エッチング停止層形成工程とキャリアブロック層形
成工程との間に、エッチング停止層の上に第1導電型の
窒化物半導体よりなりキャリアブロック層形成工程のエ
ッチングによるダメージを緩和するダメージ緩和層を形
成する工程をさらに備えていることが好ましい。
【0024】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、キャリアブロック層形成工程よりも後に、キャリア
ブロック層の開口部に露出する領域を熱処理により蒸発
させることにより、ダメージ緩和層にキャリアブロック
層の開口部と連続する開口部を形成する工程をさらに備
えていることが好ましい。
て、キャリアブロック層形成工程よりも後に、キャリア
ブロック層の開口部に露出する領域を熱処理により蒸発
させることにより、ダメージ緩和層にキャリアブロック
層の開口部と連続する開口部を形成する工程をさらに備
えていることが好ましい。
【0025】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、ダメージ緩和層がインジウムを含むことが好まし
い。
て、ダメージ緩和層がインジウムを含むことが好まし
い。
【0026】第2の半導体発光装置の製造方法におい
て、第1のクラッド層形成工程が、第1のクラッド層
を、キャリアブロック層上における開口部の周縁部に広
がるように成長させる工程を含むことが好ましい。
て、第1のクラッド層形成工程が、第1のクラッド層
を、キャリアブロック層上における開口部の周縁部に広
がるように成長させる工程を含むことが好ましい。
【0027】第2の半導体発光装置の製造方法は、活性
層形成工程と第2のクラッド層形成工程との間に、活性
層の上に薄膜部材を堆積し、堆積した薄膜部材に対して
選択的にエッチングを行なうことにより、キャリアブロ
ック層の開口部とほぼ対向する位置に開口部を持ち、活
性層に注入されるキャリアの流れを規制する薄膜部材よ
りなる上部キャリアブロック層を形成する工程をさらに
備えていることが好ましい。このようにすると、活性層
の下側に設けたキャリアブロック層と活性層の上側に設
けた上部キャリアブロック層とによって、キャリアであ
る電子及び正孔の双方に対して活性層への注入が規制さ
れるため、レーザ光の発光効率がさらに向上する。
層形成工程と第2のクラッド層形成工程との間に、活性
層の上に薄膜部材を堆積し、堆積した薄膜部材に対して
選択的にエッチングを行なうことにより、キャリアブロ
ック層の開口部とほぼ対向する位置に開口部を持ち、活
性層に注入されるキャリアの流れを規制する薄膜部材よ
りなる上部キャリアブロック層を形成する工程をさらに
備えていることが好ましい。このようにすると、活性層
の下側に設けたキャリアブロック層と活性層の上側に設
けた上部キャリアブロック層とによって、キャリアであ
る電子及び正孔の双方に対して活性層への注入が規制さ
れるため、レーザ光の発光効率がさらに向上する。
【0028】第1又は第2の半導体発光装置の製造方法
において、キャリアブロック層がシリコンを含む絶縁膜
よりなることが好ましい。このようにすると、酸化シリ
コン又は窒化シリコン等の絶縁膜は、ウェットエッチが
容易であり、キャリアブロック層に設けるストライプ状
開口部の開口幅も容易に制御できる。
において、キャリアブロック層がシリコンを含む絶縁膜
よりなることが好ましい。このようにすると、酸化シリ
コン又は窒化シリコン等の絶縁膜は、ウェットエッチが
容易であり、キャリアブロック層に設けるストライプ状
開口部の開口幅も容易に制御できる。
【0029】第1又は第2の半導体発光装置の製造方法
において、キャリアブロック層が窒化物半導体よりなる
ことが好ましい。このようにすると、キャリアブロック
層形成時の窒化物半導体に対するウェットエッチは容易
ではなくなるものの、発光装置を形成する窒化物半導体
層と同一の材料であるため、半導体結晶に歪みや欠陥の
導入が抑制されるので、発光装置の信頼性が向上する。
において、キャリアブロック層が窒化物半導体よりなる
ことが好ましい。このようにすると、キャリアブロック
層形成時の窒化物半導体に対するウェットエッチは容易
ではなくなるものの、発光装置を形成する窒化物半導体
層と同一の材料であるため、半導体結晶に歪みや欠陥の
導入が抑制されるので、発光装置の信頼性が向上する。
【0030】第1又は第2の半導体発光装置の製造方法
において、キャリアブロック層が活性層よりも屈折率が
小さいことが好ましい。このようにすると、発光装置か
ら出射される発光光が活性層近傍に閉じ込められ易くな
るため、発光装置の動作電流及び消費電力が低減する。
において、キャリアブロック層が活性層よりも屈折率が
小さいことが好ましい。このようにすると、発光装置か
ら出射される発光光が活性層近傍に閉じ込められ易くな
るため、発光装置の動作電流及び消費電力が低減する。
【0031】第1又は第2の半導体発光装置の製造方法
において、キャリアブロック層が導電膜よりなることが
好ましい。このようにすると、導電膜よりなるキャリア
ブロック層に電流を流すことによって、キャリアブロッ
ク層におけるキャリアに対する規制の程度を制御できる
ようになる。
において、キャリアブロック層が導電膜よりなることが
好ましい。このようにすると、導電膜よりなるキャリア
ブロック層に電流を流すことによって、キャリアブロッ
ク層におけるキャリアに対する規制の程度を制御できる
ようになる。
【0032】第1又は第2の半導体発光装置において、
キャリアブロック層形成工程が、薄膜部材に互いに間隔
をおき且つほぼ平行に延びる複数の開口部を形成する工
程を含むことが好ましい。このようにすると、1つの活
性層に電気的及び光学的に分離された複数の内部ストラ
イプ構造を一括して形成できるため、1つのチップにア
レイ状発光部を有する半導体発光装置を実現できる。
キャリアブロック層形成工程が、薄膜部材に互いに間隔
をおき且つほぼ平行に延びる複数の開口部を形成する工
程を含むことが好ましい。このようにすると、1つの活
性層に電気的及び光学的に分離された複数の内部ストラ
イプ構造を一括して形成できるため、1つのチップにア
レイ状発光部を有する半導体発光装置を実現できる。
【0033】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)本発明の第1
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0034】図1(a)〜(c)及び図2(a)〜
(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
(c)は本発明の第1の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【0035】まず、サファイアよりなる基板11の表面
を有機溶剤を用いて超音波洗浄を行なう。その後、洗浄
した基板11をMOVPE装置(図示せず)の反応炉内
のサセプタに保持し、反応炉を真空排気する。続いて、
反応炉内を圧力が300Torrの水素雰囲気とし、基
板温度を約1100℃にまで昇温して基板11を加熱し
て基板表面のサーマルクリーニングを10分間程度行な
う。
を有機溶剤を用いて超音波洗浄を行なう。その後、洗浄
した基板11をMOVPE装置(図示せず)の反応炉内
のサセプタに保持し、反応炉を真空排気する。続いて、
反応炉内を圧力が300Torrの水素雰囲気とし、基
板温度を約1100℃にまで昇温して基板11を加熱し
て基板表面のサーマルクリーニングを10分間程度行な
う。
【0036】次に、図1(a)に示すように、基板温度
を約500℃にまで降温した後、基板11上に、供給量
が25μmol/minのトリメチルガリウム(TM
G)、供給量が7.5L/minのアンモニア(N
H3 )ガス、及びキャリアガスとしての水素ガスを供給
することにより、基板11上に膜厚が約20nmのGa
Nよりなり、基板11を構成するサファイアと該基板1
1上に成長させるIII 族窒化物半導体との格子不整合を
緩和する低温バッファ層(図示せず)を成長させる。こ
のときのV族原料とIII 族原料との供給比はほぼ130
00とする。続いて、基板温度を約1000℃にまで昇
温した後、低温バッファ層上に膜厚が約2μmのGaN
よりなり、基板11上に成長させるIII 族窒化物半導体
の結晶性を高めるバッファ層12を成長させる。続い
て、n型ドーパントのSiを含むシラン(SiH4 )ガ
スも供給して、バッファ層12の上面に、Siの不純物
濃度が約1×1018cm-3で膜厚が約2μmのn型Ga
Nよりなるn型コンタクト層13を成長させる。その
後、トリメチルアルミニウム(TMA)をも供給しなが
ら、n型コンタクト層13上に、Siの不純物濃度が約
5×1017cm-3で膜厚が約0.7μmのn型Al0.07
Ga0.93Nよりなり、後述する活性層に電子及び再結合
光を閉じ込めるn型クラッド層14を成長させる。続い
て、n型クラッド層14上に、Siの不純物濃度が約1
×1018cm-3で膜厚が約100nmのn型GaNより
なり、再結合光をより閉じ込め易くするn型光ガイド層
15を成長させる。
を約500℃にまで降温した後、基板11上に、供給量
が25μmol/minのトリメチルガリウム(TM
G)、供給量が7.5L/minのアンモニア(N
H3 )ガス、及びキャリアガスとしての水素ガスを供給
することにより、基板11上に膜厚が約20nmのGa
Nよりなり、基板11を構成するサファイアと該基板1
1上に成長させるIII 族窒化物半導体との格子不整合を
緩和する低温バッファ層(図示せず)を成長させる。こ
のときのV族原料とIII 族原料との供給比はほぼ130
00とする。続いて、基板温度を約1000℃にまで昇
温した後、低温バッファ層上に膜厚が約2μmのGaN
よりなり、基板11上に成長させるIII 族窒化物半導体
の結晶性を高めるバッファ層12を成長させる。続い
て、n型ドーパントのSiを含むシラン(SiH4 )ガ
スも供給して、バッファ層12の上面に、Siの不純物
濃度が約1×1018cm-3で膜厚が約2μmのn型Ga
Nよりなるn型コンタクト層13を成長させる。その
後、トリメチルアルミニウム(TMA)をも供給しなが
ら、n型コンタクト層13上に、Siの不純物濃度が約
5×1017cm-3で膜厚が約0.7μmのn型Al0.07
Ga0.93Nよりなり、後述する活性層に電子及び再結合
光を閉じ込めるn型クラッド層14を成長させる。続い
て、n型クラッド層14上に、Siの不純物濃度が約1
×1018cm-3で膜厚が約100nmのn型GaNより
なり、再結合光をより閉じ込め易くするn型光ガイド層
15を成長させる。
【0037】次に、基板温度を約800℃にまで降温す
ると共にキャリアガスを水素ガスから窒素ガスに変更
し、トリメチルインジウム(TMI)とTMGとを供給
して、n型光ガイド層15上に、各膜厚が約3nmのI
n0.1 Ga0.9 Nよりなる3層の歪量子井戸層と各膜厚
が約9nmのGaNよりなる2層のバリア層とが交互に
積層されてなる多重量子井戸活性層16を成長させる。
次に、基板温度を約1000℃にまで昇温すると共に、
キャリアガスを窒素ガスから水素ガスに戻し、TMGと
p型ドーパントのMgを含むCp2 Mgガスとを供給し
ながら、多重量子井戸活性層16上に、Mgの不純物濃
度が1×1018cm-3で膜厚が約100nmのp型Ga
Nよりなり、再結合光をより閉じ込め易くするp型光ガ
イド層17を成長させる。
ると共にキャリアガスを水素ガスから窒素ガスに変更
し、トリメチルインジウム(TMI)とTMGとを供給
して、n型光ガイド層15上に、各膜厚が約3nmのI
n0.1 Ga0.9 Nよりなる3層の歪量子井戸層と各膜厚
が約9nmのGaNよりなる2層のバリア層とが交互に
積層されてなる多重量子井戸活性層16を成長させる。
次に、基板温度を約1000℃にまで昇温すると共に、
キャリアガスを窒素ガスから水素ガスに戻し、TMGと
p型ドーパントのMgを含むCp2 Mgガスとを供給し
ながら、多重量子井戸活性層16上に、Mgの不純物濃
度が1×1018cm-3で膜厚が約100nmのp型Ga
Nよりなり、再結合光をより閉じ込め易くするp型光ガ
イド層17を成長させる。
【0038】次に、反応炉から基板11を取り出し、p
型光ガイド層17の表面に対して有機洗浄を行なうと共
にフッ酸系のウェットエッチングによるクリーニングを
行なう。その後、例えば、プラズマCVD法を用いて、
p型光ガイド層17上に全面にわたって膜厚が約0.1
μmの二酸化シリコン(SiO2 )よりなる電流狭窄形
成層18Aを堆積する。続いて、スピナを用いて電流狭
窄形成層18Aの上に全面にわたって第1のレジスト膜
19Aを塗布する。
型光ガイド層17の表面に対して有機洗浄を行なうと共
にフッ酸系のウェットエッチングによるクリーニングを
行なう。その後、例えば、プラズマCVD法を用いて、
p型光ガイド層17上に全面にわたって膜厚が約0.1
μmの二酸化シリコン(SiO2 )よりなる電流狭窄形
成層18Aを堆積する。続いて、スピナを用いて電流狭
窄形成層18Aの上に全面にわたって第1のレジスト膜
19Aを塗布する。
【0039】次に、図1(b)に示すように、フォトリ
ングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対し
て、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクするマ
スク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライプ
が延びる方向がバッファ層12を形成するGaN結晶の
晶帯軸のほぼ<1−100>方向となる開口部を持つよ
うに、第1のレジスト膜19Aに対してパターニングを
行なって、第1のレジスト膜19Aから第1のマスクパ
ターン19Bを形成する。実際には、1つの基板から複
数の発光装置を形成するため、第1のマスクパターン1
9Bの複数の開口部同士は約300μmピッチで形成さ
れている。ここで、第1のマスクパターン19Bの開口
部の開口幅を約3μmとしたが、1μm〜20μm程度
であればよい。また、本明細書においては、結晶の晶帯
軸方向の指数に負符号”−”を付すことにより、該負符
号に続く一の指数の反転を表わすこととする。
ングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対し
て、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクするマ
スク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライプ
が延びる方向がバッファ層12を形成するGaN結晶の
晶帯軸のほぼ<1−100>方向となる開口部を持つよ
うに、第1のレジスト膜19Aに対してパターニングを
行なって、第1のレジスト膜19Aから第1のマスクパ
ターン19Bを形成する。実際には、1つの基板から複
数の発光装置を形成するため、第1のマスクパターン1
9Bの複数の開口部同士は約300μmピッチで形成さ
れている。ここで、第1のマスクパターン19Bの開口
部の開口幅を約3μmとしたが、1μm〜20μm程度
であればよい。また、本明細書においては、結晶の晶帯
軸方向の指数に負符号”−”を付すことにより、該負符
号に続く一の指数の反転を表わすこととする。
【0040】次に、第1のマスクパターン19Bを用い
て、電流狭窄形成層18Aに対してフッ酸系の水溶液を
用いたウェットエッチングを行なうことにより、電流狭
窄形成層18Aからストライプ状の開口部18aを持つ
キャリアブロック層としての電流狭窄層18Bを形成す
る。
て、電流狭窄形成層18Aに対してフッ酸系の水溶液を
用いたウェットエッチングを行なうことにより、電流狭
窄形成層18Aからストライプ状の開口部18aを持つ
キャリアブロック層としての電流狭窄層18Bを形成す
る。
【0041】次に、図1(c)に示すように、有機洗浄
により第1のマスクパターン19Bを除去した後、電流
狭窄層18B及びp型光ガイド層17の表面を有機洗浄
し、続いて該表面をフッ酸系のウェットエッチングによ
りクリーニングする。その後、基板11を再度反応炉に
搬入し、電流狭窄層18Bを含むp型光ガイド層17上
にレーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を順次成
長させる。
により第1のマスクパターン19Bを除去した後、電流
狭窄層18B及びp型光ガイド層17の表面を有機洗浄
し、続いて該表面をフッ酸系のウェットエッチングによ
りクリーニングする。その後、基板11を再度反応炉に
搬入し、電流狭窄層18Bを含むp型光ガイド層17上
にレーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を順次成
長させる。
【0042】具体的には、V族源のNH3 ガスを基板1
1上に供給しながら、基板温度を1100℃程度とやや
高めに設定し、p型光ガイド層17上に、Mgの不純物
濃度が5×1017cm-3で膜厚が約0.7μmのp型A
l0.07Ga0.93Nよりなり、活性層16に正孔及び再結
合光を閉じ込めるp型クラッド層20を成長させる。こ
のとき、p型クラッド層20は、電流狭窄層18Bの開
口部18aの長辺方向が晶帯軸のほぼ<1−100>で
あり、且つ、結晶の成長条件として、V族原料とIII 族
原料との供給比をほぼ13000以上とすることによ
り、電流狭窄層18B上をその開口部18aの周縁部を
超えて横方向(基板面に平行な方向)にも大きく広がる
ように成長するため、成長面の上面はほぼ平坦となる。
なお、このような横方向にも広く成長する成長条件であ
る、成長温度を1100℃程度とするやや高温の温度条
件と、供給比を13000以上とする供給条件とは必ず
しも同時に満たさなくてもよい。続いて、Mgの不純物
濃度が1×1018cm-3で膜厚が約0.1μmのp型G
aNよりなるp型コンタクト層21を成長させる。その
後、反応炉から基板11を取り出し、スピナを用いてp
型コンタクト層21の上に全面にわたって第2のレジス
ト膜22Aを塗布する。
1上に供給しながら、基板温度を1100℃程度とやや
高めに設定し、p型光ガイド層17上に、Mgの不純物
濃度が5×1017cm-3で膜厚が約0.7μmのp型A
l0.07Ga0.93Nよりなり、活性層16に正孔及び再結
合光を閉じ込めるp型クラッド層20を成長させる。こ
のとき、p型クラッド層20は、電流狭窄層18Bの開
口部18aの長辺方向が晶帯軸のほぼ<1−100>で
あり、且つ、結晶の成長条件として、V族原料とIII 族
原料との供給比をほぼ13000以上とすることによ
り、電流狭窄層18B上をその開口部18aの周縁部を
超えて横方向(基板面に平行な方向)にも大きく広がる
ように成長するため、成長面の上面はほぼ平坦となる。
なお、このような横方向にも広く成長する成長条件であ
る、成長温度を1100℃程度とするやや高温の温度条
件と、供給比を13000以上とする供給条件とは必ず
しも同時に満たさなくてもよい。続いて、Mgの不純物
濃度が1×1018cm-3で膜厚が約0.1μmのp型G
aNよりなるp型コンタクト層21を成長させる。その
後、反応炉から基板11を取り出し、スピナを用いてp
型コンタクト層21の上に全面にわたって第2のレジス
ト膜22Aを塗布する。
【0043】次に、図2(a)に示すように、フォトリ
ングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜22Aが電流
狭窄層18Bの上方、すなわち共振器形成領域を覆うよ
うに、第2のレジスト膜22Aに対してパターニングを
行なって第2のマスクパターン22Bを形成する。
ングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜22Aが電流
狭窄層18Bの上方、すなわち共振器形成領域を覆うよ
うに、第2のレジスト膜22Aに対してパターニングを
行なって第2のマスクパターン22Bを形成する。
【0044】次に、図2(b)に示すように、第2のマ
スクパターン22Bを用いて、エピタキシャル層に対し
てドライエッチングを行なうことにより、n型コンタク
ト層13を露出させる。
スクパターン22Bを用いて、エピタキシャル層に対し
てドライエッチングを行なうことにより、n型コンタク
ト層13を露出させる。
【0045】次に、図2(c)に示すように、第2のマ
スクパターン22Bを除去してp型コンタクト層21を
露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コンタ
クト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp側
電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト層
13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側電
極24を形成する。続いて、基板11を共振器構造が形
成されるようにへき開し、へき開した共振器における出
射端面には反射率が70%で、反射端面には反射率が9
0%のSiO2 及びTiO2 よりなる高反射コートを施
す。ここでは、共振器長は1mm程度としている。
スクパターン22Bを除去してp型コンタクト層21を
露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コンタ
クト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp側
電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト層
13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側電
極24を形成する。続いて、基板11を共振器構造が形
成されるようにへき開し、へき開した共振器における出
射端面には反射率が70%で、反射端面には反射率が9
0%のSiO2 及びTiO2 よりなる高反射コートを施
す。ここでは、共振器長は1mm程度としている。
【0046】以下、前記のように形成された半導体レー
ザ装置の動作を説明する。
ザ装置の動作を説明する。
【0047】n側電極24を接地し、p側電極23に所
定の電圧を印加すると、p型コンタクト層21及びp型
クラッド層20の多数キャリアである正孔は、電流狭窄
層18Bに設けられた幅が3μmの開口部18aを通過
して多重量子井戸活性層16に注入される。このため、
エピタキシャル層をリッジ状の共振器構造とすることな
く、正孔をストライプ状に規制しながら活性層16に注
入できるため、レーザ光の水平横モードの単一化を実現
できると共に動作電流を低減できる。
定の電圧を印加すると、p型コンタクト層21及びp型
クラッド層20の多数キャリアである正孔は、電流狭窄
層18Bに設けられた幅が3μmの開口部18aを通過
して多重量子井戸活性層16に注入される。このため、
エピタキシャル層をリッジ状の共振器構造とすることな
く、正孔をストライプ状に規制しながら活性層16に注
入できるため、レーザ光の水平横モードの単一化を実現
できると共に動作電流を低減できる。
【0048】また、内部ストライプ構造を形成する際
に、活性層16上に成長する窒化物半導体層に対してド
ライエッチングを行なわないため、活性層16上でエッ
チングを停止させる高度な加工精度が不要となると共
に、活性層16に対するドライエッチングによるダメー
ジを与えるおそれがない。その結果、電流狭窄層18B
により形成される内部ストライプ構造を容易に且つ確実
に形成できる。これにより、活性層16上に成長する半
導体層の結晶性が優れるため、しきい値電流の大幅な低
減が可能になるので、青紫色光を出射できるIII 族窒化
物半導体レーザ装置としての動作特性が格段に向上す
る。
に、活性層16上に成長する窒化物半導体層に対してド
ライエッチングを行なわないため、活性層16上でエッ
チングを停止させる高度な加工精度が不要となると共
に、活性層16に対するドライエッチングによるダメー
ジを与えるおそれがない。その結果、電流狭窄層18B
により形成される内部ストライプ構造を容易に且つ確実
に形成できる。これにより、活性層16上に成長する半
導体層の結晶性が優れるため、しきい値電流の大幅な低
減が可能になるので、青紫色光を出射できるIII 族窒化
物半導体レーザ装置としての動作特性が格段に向上す
る。
【0049】さらに、電流狭窄層18Bをウェットエッ
チングにより形成するため、開口部18aの開口幅の制
御が容易となり、所望の電流狭窄構造を実現できる。ま
た、電流狭窄層18Bを構成するSiO2 はAlGaN
半導体と比べて光の屈折率が小さく、活性層16への光
閉じ込め効率が向上するため、しきい値電流が低減す
る。従って、ここでは、電流狭窄形成層18Aの膜厚を
0.1μmとしているが、1μm〜2μm程度にまで厚
くすることにより、光閉じ込め効率をさらに改善でき
る。
チングにより形成するため、開口部18aの開口幅の制
御が容易となり、所望の電流狭窄構造を実現できる。ま
た、電流狭窄層18Bを構成するSiO2 はAlGaN
半導体と比べて光の屈折率が小さく、活性層16への光
閉じ込め効率が向上するため、しきい値電流が低減す
る。従って、ここでは、電流狭窄形成層18Aの膜厚を
0.1μmとしているが、1μm〜2μm程度にまで厚
くすることにより、光閉じ込め効率をさらに改善でき
る。
【0050】本実施形態は、電流狭窄層18BにSiO
2 を用いているため、p型GaNよりなるp型光ガイド
層17における電流狭窄層18Bの下側の領域が酸素原
子の拡散により結晶性が悪化する。これにより、p型光
ガイド層17が高抵抗化して電流阻止領域となるため、
多重量子井戸活性層16における電流狭窄層18Bの下
側の領域が光損失領域となる。このため、電流狭窄層1
8Bの開口部18aのみが有効な電流パス領域となるの
で、しきい値電流を低減することができる。
2 を用いているため、p型GaNよりなるp型光ガイド
層17における電流狭窄層18Bの下側の領域が酸素原
子の拡散により結晶性が悪化する。これにより、p型光
ガイド層17が高抵抗化して電流阻止領域となるため、
多重量子井戸活性層16における電流狭窄層18Bの下
側の領域が光損失領域となる。このため、電流狭窄層1
8Bの開口部18aのみが有効な電流パス領域となるの
で、しきい値電流を低減することができる。
【0051】なお、電流狭窄層18Bの材料として二酸
化シリコンの代わりに、III 族窒化物半導体を用いても
よい。この場合には、電流狭窄形成層18Aに対するウ
ェットエッチはやや困難となるものの、共振器構造を形
成する各窒化物半導体層と同一の材料であるため、半導
体結晶に歪みや欠陥の導入が抑制されるので、レーザ装
置の信頼性が向上する。
化シリコンの代わりに、III 族窒化物半導体を用いても
よい。この場合には、電流狭窄形成層18Aに対するウ
ェットエッチはやや困難となるものの、共振器構造を形
成する各窒化物半導体層と同一の材料であるため、半導
体結晶に歪みや欠陥の導入が抑制されるので、レーザ装
置の信頼性が向上する。
【0052】また、電流狭窄層18Bとして、導電性の
シリコン又はタングステン(W)等の導電膜を用いても
よい。この場合には、導電膜よりなる電流狭窄層18B
に電流を流すことによって、該電流狭窄層18Bのキャ
リアに対する規制の程度を外部から積極的に調整できる
ようになる。
シリコン又はタングステン(W)等の導電膜を用いても
よい。この場合には、導電膜よりなる電流狭窄層18B
に電流を流すことによって、該電流狭窄層18Bのキャ
リアに対する規制の程度を外部から積極的に調整できる
ようになる。
【0053】また、本実施形態に係る窒化物半導体レー
ザ装置は、共振器が電流狭窄層18Bにより構成される
内部ストライプ構造を持つことにより、p型コンタクト
層21が電流狭窄層18Bの開口部18aの両側に大き
く広がるため、前記の第1の論文に示されるような幅が
4μm程度のリッジ状コンタクト層よりも接触抵抗を顕
著に低減できる。例えば、p型コンタクト層21の幅が
20μmで接触抵抗率が約1×10-3Ωcm2 である場
合、本発明による接触抵抗は5Ω程度であるが、4μm
のリッジ状では25ΩW程度にもなる。
ザ装置は、共振器が電流狭窄層18Bにより構成される
内部ストライプ構造を持つことにより、p型コンタクト
層21が電流狭窄層18Bの開口部18aの両側に大き
く広がるため、前記の第1の論文に示されるような幅が
4μm程度のリッジ状コンタクト層よりも接触抵抗を顕
著に低減できる。例えば、p型コンタクト層21の幅が
20μmで接触抵抗率が約1×10-3Ωcm2 である場
合、本発明による接触抵抗は5Ω程度であるが、4μm
のリッジ状では25ΩW程度にもなる。
【0054】このように、本実施形態によると、短波長
の発光素子に用いられるGaN系半導体レーザ装置を製
造する際に、ドライエッチング等の半導体層への加工を
必要としないで電流狭窄が可能な内部ストライプ構造を
実現できる。
の発光素子に用いられるGaN系半導体レーザ装置を製
造する際に、ドライエッチング等の半導体層への加工を
必要としないで電流狭窄が可能な内部ストライプ構造を
実現できる。
【0055】また、多重量子井戸活性層16に対して基
板11側をp型半導体層とし、基板11と反対側をn型
半導体層としてもよい。
板11側をp型半導体層とし、基板11と反対側をn型
半導体層としてもよい。
【0056】なお、論文「Applied Physics Letters, V
ol.71 (1997) pp.2259-2261」には、サファイア基板上に
成長したGaN膜上に、開口部を持つSiO2 膜を堆積
させ、該SiO2 膜の開口部上にGaN膜を基板面に平
行な方向に再成長させることにより、貫通転位が基板面
方向に平行な方向に曲げられて基板上方への貫通転移の
伝搬が抑制されるため、転位密度が著しく低減されるこ
とが開示されている。
ol.71 (1997) pp.2259-2261」には、サファイア基板上に
成長したGaN膜上に、開口部を持つSiO2 膜を堆積
させ、該SiO2 膜の開口部上にGaN膜を基板面に平
行な方向に再成長させることにより、貫通転位が基板面
方向に平行な方向に曲げられて基板上方への貫通転移の
伝搬が抑制されるため、転位密度が著しく低減されるこ
とが開示されている。
【0057】(第2の実施形態)以下、本発明の第2の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0058】図3(a)〜(c)及び図4(a)〜
(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここ
で、図3(a)は、第1の実施形態と同様にして形成さ
れたn型光ガイド層15、多重量子井戸活性層16及び
p型光ガイド層17を拡大して示している。
(c)は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここ
で、図3(a)は、第1の実施形態と同様にして形成さ
れたn型光ガイド層15、多重量子井戸活性層16及び
p型光ガイド層17を拡大して示している。
【0059】まず、図3(a)に示すように、反応炉内
において、基板上のp型光ガイド層17の上面に、Mg
の不純物濃度が約1×1018cm-3で膜厚が約20nm
のp型Al0.20Ga0.80Nよりなるp型エッチング停止
層31と、Mgの不純物濃度が約1×1018cm-3で膜
厚が約10nmのp型In0.10Ga0.90Nよりなるp型
ダメージ緩和層32とを順次成長させる。次に、反応炉
から基板を取り出し、p型ダメージ緩和層32の表面に
対して有機洗浄を行なうと共にフッ酸系のウェットエッ
チングによるクリーニングを行なった後、例えば、プラ
ズマCVD法を用いて、p型ダメージ緩和層32の上に
全面にわたって膜厚が約0.1μmのSiO2 よりなる
電流狭窄形成層18Aを堆積する。
において、基板上のp型光ガイド層17の上面に、Mg
の不純物濃度が約1×1018cm-3で膜厚が約20nm
のp型Al0.20Ga0.80Nよりなるp型エッチング停止
層31と、Mgの不純物濃度が約1×1018cm-3で膜
厚が約10nmのp型In0.10Ga0.90Nよりなるp型
ダメージ緩和層32とを順次成長させる。次に、反応炉
から基板を取り出し、p型ダメージ緩和層32の表面に
対して有機洗浄を行なうと共にフッ酸系のウェットエッ
チングによるクリーニングを行なった後、例えば、プラ
ズマCVD法を用いて、p型ダメージ緩和層32の上に
全面にわたって膜厚が約0.1μmのSiO2 よりなる
電流狭窄形成層18Aを堆積する。
【0060】次に、図3(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ法を用いて、電流狭窄形成層18Aの上に、
ストライプが延びる方向が基板上のGaN結晶における
晶帯軸のほぼ<1−100>方向で、開口幅が約3μm
の開口部33aを持つレジストパターン33を形成す
る。
ソグラフィ法を用いて、電流狭窄形成層18Aの上に、
ストライプが延びる方向が基板上のGaN結晶における
晶帯軸のほぼ<1−100>方向で、開口幅が約3μm
の開口部33aを持つレジストパターン33を形成す
る。
【0061】次に、図3(c)に示すように、レジスト
パターン33をマスクとして電流狭窄形成層18Aに対
してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングを行
なうことにより、電流狭窄形成層18Aから開口幅が3
μmのストライプ状の開口部18aを持つ電流狭窄層1
8Bを形成する。
パターン33をマスクとして電流狭窄形成層18Aに対
してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングを行
なうことにより、電流狭窄形成層18Aから開口幅が3
μmのストライプ状の開口部18aを持つ電流狭窄層1
8Bを形成する。
【0062】次に、図4(a)に示すように、有機洗浄
によりレジストパターン33を除去した後、電流狭窄層
18B及びp型ダメージ緩和層32の表面を有機洗浄
し、続いて該表面をフッ酸系のウェットエッチングによ
りクリーニングする。
によりレジストパターン33を除去した後、電流狭窄層
18B及びp型ダメージ緩和層32の表面を有機洗浄
し、続いて該表面をフッ酸系のウェットエッチングによ
りクリーニングする。
【0063】次に、図4(b)に示すように、基板を再
度反応炉に搬入し、電流狭窄層18Bをマスクとして、
p型ダメージ緩和層32における電流狭窄層18Bの開
口部18aに露出する露出領域を除去する。露出領域の
具体的な除去方法は、まず、反応炉に供給するV族源の
NH3 ガスの供給量を10分間程度キャリアガスのH 2
ガスの供給量とほぼ同量とする。これにより、蒸気圧が
比較的低いInGaNよりなるp型ダメージ緩和層32
は、反応炉内において容易に再蒸発を起こすため、露出
領域のみエッチング除去される。このとき、p型ダメー
ジ緩和層32の下側に形成されているp型エッチング停
止層31は蒸気圧がInGaNよりも高いAlGaNに
より構成されているため、p型ダメージ緩和層32の蒸
発条件では再蒸発を起こしにくい。その結果、p型ダメ
ージ緩和層32の再蒸発はp型エッチング停止層31の
表面で停止する。
度反応炉に搬入し、電流狭窄層18Bをマスクとして、
p型ダメージ緩和層32における電流狭窄層18Bの開
口部18aに露出する露出領域を除去する。露出領域の
具体的な除去方法は、まず、反応炉に供給するV族源の
NH3 ガスの供給量を10分間程度キャリアガスのH 2
ガスの供給量とほぼ同量とする。これにより、蒸気圧が
比較的低いInGaNよりなるp型ダメージ緩和層32
は、反応炉内において容易に再蒸発を起こすため、露出
領域のみエッチング除去される。このとき、p型ダメー
ジ緩和層32の下側に形成されているp型エッチング停
止層31は蒸気圧がInGaNよりも高いAlGaNに
より構成されているため、p型ダメージ緩和層32の蒸
発条件では再蒸発を起こしにくい。その結果、p型ダメ
ージ緩和層32の再蒸発はp型エッチング停止層31の
表面で停止する。
【0064】次に、図4(c)に示すように、成長温度
を1100℃程度と高めに設定するか、又は反応炉にV
族原料とIII 族原料との供給比がほぼ13000以上と
なるようにTMG及びTMAを供給する。このようにす
ると、p型エッチング停止層31上には、Mgの不純物
濃度が5×1017cm-3で膜厚が約0.7μmのp型A
l0.07Ga0.93Nよりなり、電流狭窄層18B上を該電
流狭窄層18Bの開口部18aの周縁部を超えて基板面
に平行な方向にも大きく広がるようにp型クラッド層2
0が成長する。続いて、Mgの不純物濃度が1×1018
cm-3で膜厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型
コンタクト層21を成長させる。
を1100℃程度と高めに設定するか、又は反応炉にV
族原料とIII 族原料との供給比がほぼ13000以上と
なるようにTMG及びTMAを供給する。このようにす
ると、p型エッチング停止層31上には、Mgの不純物
濃度が5×1017cm-3で膜厚が約0.7μmのp型A
l0.07Ga0.93Nよりなり、電流狭窄層18B上を該電
流狭窄層18Bの開口部18aの周縁部を超えて基板面
に平行な方向にも大きく広がるようにp型クラッド層2
0が成長する。続いて、Mgの不純物濃度が1×1018
cm-3で膜厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型
コンタクト層21を成長させる。
【0065】この後、第1の実施形態と同様に、成長し
たエピタキシャル層に対して、共振器形成領域を残して
エッチングを行ない、続いて、共振器形成領域上にはp
側電極を形成すると共に、露出したn型コンタクト層上
にはn側電極を形成する。
たエピタキシャル層に対して、共振器形成領域を残して
エッチングを行ない、続いて、共振器形成領域上にはp
側電極を形成すると共に、露出したn型コンタクト層上
にはn側電極を形成する。
【0066】第2の実施形態によると、図3(c)に示
すように、電流狭窄形成層18Aに対してウェットエッ
チングによる開口部18aを形成する際に、該電流狭窄
形成層18Aの下側にInを含むp型窒化物半導体より
なるp型ダメージ緩和層32を設けているため、p型光
ガイド層17等のレーザ共振器を構成する半導体層にエ
ッチングダメージを与えない。この場合のエッチングダ
メージとは、炭素やシリコン等の不純物によるパイルア
ップや、結晶欠陥の発生等が考えられるが、いずれも結
晶品質を低下させるため、p型コンタクト層21を高抵
抗化するおそれがある。
すように、電流狭窄形成層18Aに対してウェットエッ
チングによる開口部18aを形成する際に、該電流狭窄
形成層18Aの下側にInを含むp型窒化物半導体より
なるp型ダメージ緩和層32を設けているため、p型光
ガイド層17等のレーザ共振器を構成する半導体層にエ
ッチングダメージを与えない。この場合のエッチングダ
メージとは、炭素やシリコン等の不純物によるパイルア
ップや、結晶欠陥の発生等が考えられるが、いずれも結
晶品質を低下させるため、p型コンタクト層21を高抵
抗化するおそれがある。
【0067】さらに、開口部18aを持つ電流狭窄層1
8B及びp型クラッド層17の上にp型クラッド層20
を再成長させる際には、図4(b)に示すように、p型
ダメージ緩和層32を、窒化物半導体がInを含むこと
により蒸気圧が相対的に低くなるという性質を利用し、
電流狭窄層18Bをマスクとして蒸発させることによっ
てエッチング除去を行なう。このように、p型ダメージ
緩和層32をエッチャントを用いずに蒸発させて除去す
るため、p型エッチング停止層31における電流狭窄層
18Bの開口部18aに露出する領域の表面に清浄面が
得られるので、p型エッチング停止層31上に再成長す
る窒化物半導体の結晶性が極めて良好となる。
8B及びp型クラッド層17の上にp型クラッド層20
を再成長させる際には、図4(b)に示すように、p型
ダメージ緩和層32を、窒化物半導体がInを含むこと
により蒸気圧が相対的に低くなるという性質を利用し、
電流狭窄層18Bをマスクとして蒸発させることによっ
てエッチング除去を行なう。このように、p型ダメージ
緩和層32をエッチャントを用いずに蒸発させて除去す
るため、p型エッチング停止層31における電流狭窄層
18Bの開口部18aに露出する領域の表面に清浄面が
得られるので、p型エッチング停止層31上に再成長す
る窒化物半導体の結晶性が極めて良好となる。
【0068】また、本実施形態においては、p型ダメー
ジ緩和層32の下側にAlを含むp型窒化物半導体より
なるエッチング停止層31を設け、窒化物半導体がAl
を含むことにより蒸気圧が相対的に高くなるという性質
を利用して、p型ダメージ緩和層32の蒸発によるエッ
チングを停止させている。このため、p型ダメージ緩和
層32に対するエッチング(蒸発)工程における加工の
精度がp型エッチング停止層31により自己整合的に決
定されるので、高度な制御を行なわなくても、容易に且
つ確実に所望の内部ストライプ構造を形成できる。その
結果、レーザ装置における電流狭窄構造を容易に且つ確
実に実現できるので、コストや歩留り等の生産性や信頼
性を向上させることがでいる。
ジ緩和層32の下側にAlを含むp型窒化物半導体より
なるエッチング停止層31を設け、窒化物半導体がAl
を含むことにより蒸気圧が相対的に高くなるという性質
を利用して、p型ダメージ緩和層32の蒸発によるエッ
チングを停止させている。このため、p型ダメージ緩和
層32に対するエッチング(蒸発)工程における加工の
精度がp型エッチング停止層31により自己整合的に決
定されるので、高度な制御を行なわなくても、容易に且
つ確実に所望の内部ストライプ構造を形成できる。その
結果、レーザ装置における電流狭窄構造を容易に且つ確
実に実現できるので、コストや歩留り等の生産性や信頼
性を向上させることがでいる。
【0069】なお、本実施形態においては、電流狭窄層
18Bの開口部18aの形成にウェットエッチングを用
いたが、電流狭窄層18Bの下側にp型ダメージ緩和層
32を設けているため、ドライエッチング法を用いても
よい。この場合にも、p型ダメージ緩和層32における
電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する領域を除去
すると、再成長させる半導体結晶の結晶性が格段に向上
する。また、p型ダメージ緩和層32を設けない場合で
あっても、Alを含むp型エッチング停止層31は、A
lを含まない窒化物半導体よりも高度が大きいため、ウ
ェットエッチ又はドライエッチのいずれの方法でも、エ
ッチングを停止させることができる。
18Bの開口部18aの形成にウェットエッチングを用
いたが、電流狭窄層18Bの下側にp型ダメージ緩和層
32を設けているため、ドライエッチング法を用いても
よい。この場合にも、p型ダメージ緩和層32における
電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する領域を除去
すると、再成長させる半導体結晶の結晶性が格段に向上
する。また、p型ダメージ緩和層32を設けない場合で
あっても、Alを含むp型エッチング停止層31は、A
lを含まない窒化物半導体よりも高度が大きいため、ウ
ェットエッチ又はドライエッチのいずれの方法でも、エ
ッチングを停止させることができる。
【0070】(第3の実施形態)以下、本発明の第3の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0071】図5(a)〜(c)及び図6(a)〜
(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここ
で、図5(a)において、図1(a)に示す構成部材と
同一の構成部材には同一の符号を付している。
(c)は本発明の第3の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここ
で、図5(a)において、図1(a)に示す構成部材と
同一の構成部材には同一の符号を付している。
【0072】まず、図5(a)に示すように、サファイ
アよりなる基板11の表面に対して所定の清浄処理を行
なった後、MOVPE法を用いて、基板11上に、低温
バッファ層(図示せず)、バッファ層12、n型コンタ
クト層13、n型クラッド層14、n型光ガイド層1
5、多重量子井戸活性層16及びp型光ガイド層17を
順次成長させる。ここで、各エピタキシャル層のV族原
料とIII 族原料との供給比はほぼ13000とする。
アよりなる基板11の表面に対して所定の清浄処理を行
なった後、MOVPE法を用いて、基板11上に、低温
バッファ層(図示せず)、バッファ層12、n型コンタ
クト層13、n型クラッド層14、n型光ガイド層1
5、多重量子井戸活性層16及びp型光ガイド層17を
順次成長させる。ここで、各エピタキシャル層のV族原
料とIII 族原料との供給比はほぼ13000とする。
【0073】その後、プラズマCVD法を用いて、p型
光ガイド層17上に全面にわたって膜厚が約0.1μm
のSiO2 よりなる電流狭窄形成層18Aを堆積する。
続いて、電流狭窄形成層18Aの上に、開口幅が約3μ
m、共振器形成領域と対応するマスク幅が約15μmの
ストライプ形状で、該ストライプが延びる方向がGaN
よりなるバッファ層12の晶帯軸のほぼ<11−20>
方向となる開口部35aを持つ第1のレジストパターン
35を形成する。ここで、第1のレジストパターン35
の開口部35aの開口幅を約3μmとしたが、1μm〜
20μm程度であればよい。
光ガイド層17上に全面にわたって膜厚が約0.1μm
のSiO2 よりなる電流狭窄形成層18Aを堆積する。
続いて、電流狭窄形成層18Aの上に、開口幅が約3μ
m、共振器形成領域と対応するマスク幅が約15μmの
ストライプ形状で、該ストライプが延びる方向がGaN
よりなるバッファ層12の晶帯軸のほぼ<11−20>
方向となる開口部35aを持つ第1のレジストパターン
35を形成する。ここで、第1のレジストパターン35
の開口部35aの開口幅を約3μmとしたが、1μm〜
20μm程度であればよい。
【0074】次に、図5(b)に示すように、第1のレ
ジストパターン35をマスクとして電流狭窄形成層18
Aに対してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチン
グを行なうことにより、電流狭窄形成層18Aからスト
ライプ状の開口部18aを持つ電流狭窄層18Cを形成
する。
ジストパターン35をマスクとして電流狭窄形成層18
Aに対してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチン
グを行なうことにより、電流狭窄形成層18Aからスト
ライプ状の開口部18aを持つ電流狭窄層18Cを形成
する。
【0075】次に、図5(c)に示すように、p型光ガ
イド層17上に、Mgの不純物濃度が5×1017cm-3
で膜厚が約0.7μmのp型Al0.07Ga0.93Nよりな
るp型光ガイド層36を成長させる。このときの成長条
件は、成長温度を1000℃以下とやや低めにし、且
つ、V族原料とIII 族原料との供給比をほぼ13000
以下とする。さらに、電流狭窄層18Cの開口部18a
の長辺方向を晶帯軸のほぼ<11−20>方向としてい
るため、p型光ガイド層36は電流狭窄層18Cの開口
部18aの上方に、基板面に垂直で且つストライプが延
びる方向に垂直な方向の断面形状が方形状又は台形状に
成長する。なお、このような断面方形状等に成長する成
長条件である、成長温度を1000℃程度以下とする温
度条件と、供給比を13000以下とする供給条件とは
必ずしも同時に満たさなくてもよい。続いて、p型光ガ
イド層36の上に、Mgの不純物濃度が1×1018cm
-3で膜厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型コン
タクト層37を成長させる。その後、電流狭窄層18C
及びp型コンタクト層37の上に全面にわたってレジス
ト膜38Aを塗布する。
イド層17上に、Mgの不純物濃度が5×1017cm-3
で膜厚が約0.7μmのp型Al0.07Ga0.93Nよりな
るp型光ガイド層36を成長させる。このときの成長条
件は、成長温度を1000℃以下とやや低めにし、且
つ、V族原料とIII 族原料との供給比をほぼ13000
以下とする。さらに、電流狭窄層18Cの開口部18a
の長辺方向を晶帯軸のほぼ<11−20>方向としてい
るため、p型光ガイド層36は電流狭窄層18Cの開口
部18aの上方に、基板面に垂直で且つストライプが延
びる方向に垂直な方向の断面形状が方形状又は台形状に
成長する。なお、このような断面方形状等に成長する成
長条件である、成長温度を1000℃程度以下とする温
度条件と、供給比を13000以下とする供給条件とは
必ずしも同時に満たさなくてもよい。続いて、p型光ガ
イド層36の上に、Mgの不純物濃度が1×1018cm
-3で膜厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型コン
タクト層37を成長させる。その後、電流狭窄層18C
及びp型コンタクト層37の上に全面にわたってレジス
ト膜38Aを塗布する。
【0076】次に、図6(a)に示すように、フォトリ
ングラフィ法を用いて、レジスト膜38Aに対してパタ
ーニングを行なって、電流狭窄層18Cの上方、すなわ
ち共振器形成領域を覆う第2のレジストパターン38B
を形成する。
ングラフィ法を用いて、レジスト膜38Aに対してパタ
ーニングを行なって、電流狭窄層18Cの上方、すなわ
ち共振器形成領域を覆う第2のレジストパターン38B
を形成する。
【0077】次に、図6(b)に示すように、第2のレ
ジストパターン38Bをマスクとして、エピタキシャル
層に対してドライエッチングを行なうことにより、n型
コンタクト層13を露出させる。
ジストパターン38Bをマスクとして、エピタキシャル
層に対してドライエッチングを行なうことにより、n型
コンタクト層13を露出させる。
【0078】次に、図6(c)に示すように、第2のレ
ジストパターン38Bを除去してp型コンタクト層37
を露出させ、露出したp型コンタクト層37の上面にN
iとAuとが積層されてなるp側電極23を形成する。
また、露出したn型コンタクト層13の上面に、Tiと
Alとが積層されてなるn側電極24を形成する。続い
て、基板11を共振器長が約1mm程度の共振器構造が
形成されるようにへき開し、へき開した共振器における
出射端面には反射率が70%で、反射端面には反射率が
90%のSiO2 及びTiO2 よりなる高反射コートを
施す。
ジストパターン38Bを除去してp型コンタクト層37
を露出させ、露出したp型コンタクト層37の上面にN
iとAuとが積層されてなるp側電極23を形成する。
また、露出したn型コンタクト層13の上面に、Tiと
Alとが積層されてなるn側電極24を形成する。続い
て、基板11を共振器長が約1mm程度の共振器構造が
形成されるようにへき開し、へき開した共振器における
出射端面には反射率が70%で、反射端面には反射率が
90%のSiO2 及びTiO2 よりなる高反射コートを
施す。
【0079】第3の実施形態によると、SiO2 よりな
る電流狭窄層18Cの開口部18aの開口方向及び特定
の成長条件により、エピタキシャル層に対してエッチン
グを行なわずにリッジ状の共振器構造を実現できる。そ
の結果、活性層16にドライエッチングによるエッチン
グダメージを与えることなく、キャリアをストライプ状
に規制して活性層16に注入できるため、レーザ光の水
平横モードの単一化を実現できると共に動作電流を低減
できる。
る電流狭窄層18Cの開口部18aの開口方向及び特定
の成長条件により、エピタキシャル層に対してエッチン
グを行なわずにリッジ状の共振器構造を実現できる。そ
の結果、活性層16にドライエッチングによるエッチン
グダメージを与えることなく、キャリアをストライプ状
に規制して活性層16に注入できるため、レーザ光の水
平横モードの単一化を実現できると共に動作電流を低減
できる。
【0080】このように、本実施形態の光の閉じ込め方
法は、屈折率が小さいSiO2 よりな電流狭窄層18C
と、前記の第1の論文と同様のリッジ構造の外側の大気
との屈折率差でなされている。
法は、屈折率が小さいSiO2 よりな電流狭窄層18C
と、前記の第1の論文と同様のリッジ構造の外側の大気
との屈折率差でなされている。
【0081】また、第1の実施形態と同様に、電流狭窄
層18Cを構成するSiO2 はAlGaN半導体と比べ
て光の屈折率が小さく、活性層16への光閉じ込め効率
が向上するため、しきい値電流が低減する。従って、こ
こでは、電流狭窄形成層18Aの膜厚を0.1μmとし
ているが、1μm〜2μm程度にまで厚くすることによ
り、光閉じ込め効率はさらに改善される。
層18Cを構成するSiO2 はAlGaN半導体と比べ
て光の屈折率が小さく、活性層16への光閉じ込め効率
が向上するため、しきい値電流が低減する。従って、こ
こでは、電流狭窄形成層18Aの膜厚を0.1μmとし
ているが、1μm〜2μm程度にまで厚くすることによ
り、光閉じ込め効率はさらに改善される。
【0082】また、電流狭窄層18CにSiO2 を用い
ているため、p型GaNよりなるp型光ガイド層17に
おける電流狭窄層18Cの下側の領域が酸素原子の拡散
により結晶性が悪化する。これにより、p型光ガイド層
17が高抵抗化して電流阻止領域となるため、多重量子
井戸活性層16における電流狭窄層18Cの下側の領域
が光損失領域となる。このため、電流狭窄層18Cの開
口部18aのみが有効な電流パス領域となるので、しき
い値電流を低減することができる。
ているため、p型GaNよりなるp型光ガイド層17に
おける電流狭窄層18Cの下側の領域が酸素原子の拡散
により結晶性が悪化する。これにより、p型光ガイド層
17が高抵抗化して電流阻止領域となるため、多重量子
井戸活性層16における電流狭窄層18Cの下側の領域
が光損失領域となる。このため、電流狭窄層18Cの開
口部18aのみが有効な電流パス領域となるので、しき
い値電流を低減することができる。
【0083】なお、電流狭窄層18Cの材料として、II
I 族窒化物半導体を用いてもよい。この場合には、電流
狭窄形成層18Aに対するウェットエッチはやや困難と
なるものの、共振器構造を形成する各窒化物半導体層と
同一の材料であるため、半導体結晶に歪みや欠陥の導入
が抑制されるので、レーザ装置の信頼性が向上する。
I 族窒化物半導体を用いてもよい。この場合には、電流
狭窄形成層18Aに対するウェットエッチはやや困難と
なるものの、共振器構造を形成する各窒化物半導体層と
同一の材料であるため、半導体結晶に歪みや欠陥の導入
が抑制されるので、レーザ装置の信頼性が向上する。
【0084】また、電流狭窄層18Cとして、導電性の
シリコン又はタングステン等の導電膜を用いてもよい。
この場合には、導電膜よりなる電流狭窄層18Cに電流
を流すことによって、該電流狭窄層18Cのキャリアに
対する規制の程度を積極的に外部から調整できるように
なる。
シリコン又はタングステン等の導電膜を用いてもよい。
この場合には、導電膜よりなる電流狭窄層18Cに電流
を流すことによって、該電流狭窄層18Cのキャリアに
対する規制の程度を積極的に外部から調整できるように
なる。
【0085】(第4の実施形態)以下、本発明の第4の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0086】図7(a)〜(c)及び図8(a)〜
(c)は本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
(c)は本発明の第4の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【0087】まず、図7(a)に示すようにサファイア
よりなる基板11の表面に対して所定の有機洗浄を行な
った後、MOVPE装置の反応炉に基板11を搬入し、
所定のサーマルクリーニングを行なう。続いて、基板温
度を500℃として、基板11の上面に膜厚が20nm
程度の低温バッファ層(図示せず)を成長させる。この
ときのV族原料とIII 族原料との供給比はほぼ1300
0とする。その後、基板温度を1000℃程度にまで昇
温し、低温バッファ層上に膜厚が約2μmのGaNより
なるバッファ層12を成長させる。続いて、バッファ層
12の上面に、膜厚が約2μmのn型GaNよりなるn
型コンタクト層13を成長させる。
よりなる基板11の表面に対して所定の有機洗浄を行な
った後、MOVPE装置の反応炉に基板11を搬入し、
所定のサーマルクリーニングを行なう。続いて、基板温
度を500℃として、基板11の上面に膜厚が20nm
程度の低温バッファ層(図示せず)を成長させる。この
ときのV族原料とIII 族原料との供給比はほぼ1300
0とする。その後、基板温度を1000℃程度にまで昇
温し、低温バッファ層上に膜厚が約2μmのGaNより
なるバッファ層12を成長させる。続いて、バッファ層
12の上面に、膜厚が約2μmのn型GaNよりなるn
型コンタクト層13を成長させる。
【0088】次に、反応炉から基板11を取り出し、n
型コンタクト層13の表面に対して有機洗浄を行なうと
共にフッ酸系のウェットエッチングによるクリーニング
を行なう。その後、例えば、プラズマCVD法を用い
て、n型コンタクト層13の上に全面にわたって膜厚が
約0.1μmのSiO2 よりなる電流狭窄形成層18A
を堆積する。続いて、スピナを用いて電流狭窄形成層1
8Aの上に全面にわたって第1のレジスト膜19Aを塗
布する。
型コンタクト層13の表面に対して有機洗浄を行なうと
共にフッ酸系のウェットエッチングによるクリーニング
を行なう。その後、例えば、プラズマCVD法を用い
て、n型コンタクト層13の上に全面にわたって膜厚が
約0.1μmのSiO2 よりなる電流狭窄形成層18A
を堆積する。続いて、スピナを用いて電流狭窄形成層1
8Aの上に全面にわたって第1のレジスト膜19Aを塗
布する。
【0089】次に、図7(b)に示すように、フォトリ
ングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対し
て、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクするマ
スク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライプ
が延びる方向がGaN結晶の晶帯軸のほぼ<1−100
>方向となる開口部を持つように、第1のレジスト膜1
9Aに対してパターニングを行なって、第1のレジスト
膜19Aから第1のマスクパターン19Bを形成する。
1つの基板から複数の発光装置を形成する際には、例え
ば、第1のマスクパターン19Bの複数の開口部同士は
約300μmピッチとする。また、第1のマスクパター
ン19Bの開口部の開口幅を約3μmとしたが、1μm
〜20μm程度であればよい。続いて、第1のマスクパ
ターン19Bを用いて、電流狭窄形成層18Aに対して
フッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングを行なう
ことにより、電流狭窄形成層18Aからストライプ状の
開口部18aを持つキャリアブロック層としての電流狭
窄層18Bを形成する。
ングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対し
て、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクするマ
スク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライプ
が延びる方向がGaN結晶の晶帯軸のほぼ<1−100
>方向となる開口部を持つように、第1のレジスト膜1
9Aに対してパターニングを行なって、第1のレジスト
膜19Aから第1のマスクパターン19Bを形成する。
1つの基板から複数の発光装置を形成する際には、例え
ば、第1のマスクパターン19Bの複数の開口部同士は
約300μmピッチとする。また、第1のマスクパター
ン19Bの開口部の開口幅を約3μmとしたが、1μm
〜20μm程度であればよい。続いて、第1のマスクパ
ターン19Bを用いて、電流狭窄形成層18Aに対して
フッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングを行なう
ことにより、電流狭窄形成層18Aからストライプ状の
開口部18aを持つキャリアブロック層としての電流狭
窄層18Bを形成する。
【0090】次に、図7(c)に示すように、第1のマ
スクパターン19Bを除去した後、電流狭窄層18B及
びn型コンタクト層13の表面をクリーニングし、クリ
ーニングした基板11を再度反応炉に搬入し、電流狭窄
層18Bを含むn型コンタクト層13上にレーザ共振器
を構成する各エピタキシャル層を順次成長させる。
スクパターン19Bを除去した後、電流狭窄層18B及
びn型コンタクト層13の表面をクリーニングし、クリ
ーニングした基板11を再度反応炉に搬入し、電流狭窄
層18Bを含むn型コンタクト層13上にレーザ共振器
を構成する各エピタキシャル層を順次成長させる。
【0091】具体的には、V族源のNH3 ガスを基板1
1上に供給しながら、基板11の温度を1100℃程度
とやや高めに設定し、n型コンタクト層13上に、膜厚
が約0.7μmのn型Al0.07Ga0.93Nよりなるn型
クラッド層14を成長させる。このとき、n型クラッド
層14は、電流狭窄層18Bの開口部18aの長辺方向
が晶帯軸のほぼ<1−100>であり、且つ、結晶の成
長条件として、V族原料とIII 族原料との供給比をほぼ
13000以上とすることにより、電流狭窄層18B上
をその開口部18aの周縁部を超えて基板面に対して平
行な方向にも大きく広がるように成長するため、成長面
の上面はほぼ平坦となる。なお、このような横方向にも
成長する成長条件である、成長温度を1100℃程度と
する温度条件と、供給比を13000以上とする供給条
件とは必ずしも同時に満たさなくてもよい。続いて、n
型クラッド層14上に、Siの不純物濃度が約1×10
18cm-3で膜厚が約100nmのn型GaNよりなるn
型光ガイド層15を成長させる。
1上に供給しながら、基板11の温度を1100℃程度
とやや高めに設定し、n型コンタクト層13上に、膜厚
が約0.7μmのn型Al0.07Ga0.93Nよりなるn型
クラッド層14を成長させる。このとき、n型クラッド
層14は、電流狭窄層18Bの開口部18aの長辺方向
が晶帯軸のほぼ<1−100>であり、且つ、結晶の成
長条件として、V族原料とIII 族原料との供給比をほぼ
13000以上とすることにより、電流狭窄層18B上
をその開口部18aの周縁部を超えて基板面に対して平
行な方向にも大きく広がるように成長するため、成長面
の上面はほぼ平坦となる。なお、このような横方向にも
成長する成長条件である、成長温度を1100℃程度と
する温度条件と、供給比を13000以上とする供給条
件とは必ずしも同時に満たさなくてもよい。続いて、n
型クラッド層14上に、Siの不純物濃度が約1×10
18cm-3で膜厚が約100nmのn型GaNよりなるn
型光ガイド層15を成長させる。
【0092】続いて、基板温度を約800℃にまで降温
すると共にキャリアガスを水素ガスから窒素ガスに変更
して、n型光ガイド層15上に、各膜厚が約3nmのI
n0. 1 Ga0.9 Nよりなる3層の歪量子井戸層と各膜厚
が約9nmのGaNよりなる2層のバリア層とが交互に
積層されてなる多重量子井戸活性層16を成長させる。
次に、再度、基板温度を約1000℃にまで昇温すると
共に、キャリアガスを窒素ガスから水素ガスに戻して、
多重量子井戸活性層16上に、膜厚が約100nmのp
型GaNよりなるp型光ガイド層17と、膜厚が約0.
7μmのp型Al0.07Ga0.93Nよりなるp型クラッド
層20と、膜厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp
型コンタクト層21とを順次成長させる。その後、反応
炉から基板11を取り出し、スピナを用いてp型コンタ
クト層21の上に全面にわたって第2のレジスト膜22
Aを塗布する。
すると共にキャリアガスを水素ガスから窒素ガスに変更
して、n型光ガイド層15上に、各膜厚が約3nmのI
n0. 1 Ga0.9 Nよりなる3層の歪量子井戸層と各膜厚
が約9nmのGaNよりなる2層のバリア層とが交互に
積層されてなる多重量子井戸活性層16を成長させる。
次に、再度、基板温度を約1000℃にまで昇温すると
共に、キャリアガスを窒素ガスから水素ガスに戻して、
多重量子井戸活性層16上に、膜厚が約100nmのp
型GaNよりなるp型光ガイド層17と、膜厚が約0.
7μmのp型Al0.07Ga0.93Nよりなるp型クラッド
層20と、膜厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp
型コンタクト層21とを順次成長させる。その後、反応
炉から基板11を取り出し、スピナを用いてp型コンタ
クト層21の上に全面にわたって第2のレジスト膜22
Aを塗布する。
【0093】次に、図8(a)に示すように、フォトリ
ングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜22Aに対し
てパターニングを行なって、電流狭窄層18Bの上方を
覆う第2のマスクパターン22Bを形成する。
ングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜22Aに対し
てパターニングを行なって、電流狭窄層18Bの上方を
覆う第2のマスクパターン22Bを形成する。
【0094】次に、図8(b)に示すように、第2のマ
スクパターン22Bを用いて、エピタキシャル層に対し
てドライエッチングを行なうことにより、n型コンタク
ト層13を露出させる。
スクパターン22Bを用いて、エピタキシャル層に対し
てドライエッチングを行なうことにより、n型コンタク
ト層13を露出させる。
【0095】次に、図8(c)に示すように、第2のマ
スクパターン22Bを除去してp型コンタクト層21を
露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コンタ
クト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp側
電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト層
13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側電
極24を形成する。続いて、基板11を共振器長が1m
m程度の共振器構造が形成されるようにへき開し、へき
開した共振器における出射端面には反射率が70%で、
反射端面には反射率が90%のSiO2 及びTiO2 よ
りなる高反射コートを施す。
スクパターン22Bを除去してp型コンタクト層21を
露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コンタ
クト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp側
電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト層
13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側電
極24を形成する。続いて、基板11を共振器長が1m
m程度の共振器構造が形成されるようにへき開し、へき
開した共振器における出射端面には反射率が70%で、
反射端面には反射率が90%のSiO2 及びTiO2 よ
りなる高反射コートを施す。
【0096】以下、前記のように形成された半導体レー
ザ装置の動作を説明する。
ザ装置の動作を説明する。
【0097】n側電極24を接地し、p側電極23に所
定の電圧を印加すると、n型コンタクト層13の多数キ
ャリアである電子は、電流狭窄層18Bの幅が3μmの
開口部18aを通過して多重量子井戸活性層16に注入
される。このため、エピタキシャル層をリッジ状の共振
器構造とすることなく、電子をストライプ状に規制しな
がら活性層16に注入できるため、レーザ光の水平横モ
ードの単一化を実現できると共に動作電流を低減でき
る。
定の電圧を印加すると、n型コンタクト層13の多数キ
ャリアである電子は、電流狭窄層18Bの幅が3μmの
開口部18aを通過して多重量子井戸活性層16に注入
される。このため、エピタキシャル層をリッジ状の共振
器構造とすることなく、電子をストライプ状に規制しな
がら活性層16に注入できるため、レーザ光の水平横モ
ードの単一化を実現できると共に動作電流を低減でき
る。
【0098】また、内部ストライプ構造を形成する際
に、n型コンタクト層13上に成長する窒化物半導体層
に対してドライエッチングを行なわないため、活性層1
6上でエッチングを停止させる高度な加工精度が不要と
なると共に、活性層16に対するドライエッチングによ
るダメージを与えるおそれがない。その結果、電流狭窄
層18Bにより形成される内部ストライプ構造を容易に
且つ確実に形成できる。これにより、活性層16上に成
長する半導体層の結晶性が優れるため、しきい値電流の
大幅な低減が可能になるので、青紫色光を出射できるII
I 族窒化物半導体レーザ装置としての動作特性が格段に
向上する。
に、n型コンタクト層13上に成長する窒化物半導体層
に対してドライエッチングを行なわないため、活性層1
6上でエッチングを停止させる高度な加工精度が不要と
なると共に、活性層16に対するドライエッチングによ
るダメージを与えるおそれがない。その結果、電流狭窄
層18Bにより形成される内部ストライプ構造を容易に
且つ確実に形成できる。これにより、活性層16上に成
長する半導体層の結晶性が優れるため、しきい値電流の
大幅な低減が可能になるので、青紫色光を出射できるII
I 族窒化物半導体レーザ装置としての動作特性が格段に
向上する。
【0099】さらに、電流狭窄層18Bをウェットエッ
チングにより形成するため、開口部18aの開口幅の幅
制が容易となり、所望の電流狭窄構造を実現できる。ま
た、電流狭窄層18Bを構成するSiO2 はAlGaN
半導体と比べて光の屈折率が小さく、活性層16への光
閉じ込め効率が向上するため、しきい値電流が低減す
る。従って、ここでは、電流狭窄形成層18Aの膜厚を
0.1μmとしているが、1μm〜2μm程度にまで厚
くすることにより、光閉じ込め効率をさらに改善され
る。その結果、動作電流が低減して、消費電力も抑制で
きる。
チングにより形成するため、開口部18aの開口幅の幅
制が容易となり、所望の電流狭窄構造を実現できる。ま
た、電流狭窄層18Bを構成するSiO2 はAlGaN
半導体と比べて光の屈折率が小さく、活性層16への光
閉じ込め効率が向上するため、しきい値電流が低減す
る。従って、ここでは、電流狭窄形成層18Aの膜厚を
0.1μmとしているが、1μm〜2μm程度にまで厚
くすることにより、光閉じ込め効率をさらに改善され
る。その結果、動作電流が低減して、消費電力も抑制で
きる。
【0100】なお、第4の実施形態においては、電流狭
窄形成層18Aに窒化シリコン(Si3 N4 )を用いる
ことが好ましい。それは、電流狭窄形成層18AにSi
O2を用いる場合の、n型GaNよりなるn型コンタク
ト層13における電流狭窄層18Bの下側の領域が酸素
原子の拡散により結晶性が悪化して該n型コンタクト層
13が高抵抗化してしまうというおそれがなくなり、レ
ーザ装置の直列抵抗の増加を抑制できるからである。
窄形成層18Aに窒化シリコン(Si3 N4 )を用いる
ことが好ましい。それは、電流狭窄形成層18AにSi
O2を用いる場合の、n型GaNよりなるn型コンタク
ト層13における電流狭窄層18Bの下側の領域が酸素
原子の拡散により結晶性が悪化して該n型コンタクト層
13が高抵抗化してしまうというおそれがなくなり、レ
ーザ装置の直列抵抗の増加を抑制できるからである。
【0101】また、電流狭窄形成層18Aに、導電性の
シリコン又はタングステン等の導電膜を用いてもよい。
この場合には、導電膜よりなる電流狭窄層18Bに電流
を流すことによって、該電流狭窄層18Bのキャリアに
対する規制の程度を外部から積極的に調整できるように
なる。
シリコン又はタングステン等の導電膜を用いてもよい。
この場合には、導電膜よりなる電流狭窄層18Bに電流
を流すことによって、該電流狭窄層18Bのキャリアに
対する規制の程度を外部から積極的に調整できるように
なる。
【0102】さらに、本実施形態において、図8(c)
に示すp側電極23及びn側電極24を形成するよりも
前に、p型コンタクト層21及びp型クラッド層20に
おける電流狭窄層18Bの開口部18aの上方の幅が3
μmの領域のみを残すようにリッジ状にドライエッチン
グを施すのが好ましい。このようにすると、p側エピタ
キシャル層における正孔の狭窄及び光閉じ込めを図るこ
とができるため、電流狭窄層18Bの電子の狭窄に加
え、電流狭窄機能をより強化することができる。
に示すp側電極23及びn側電極24を形成するよりも
前に、p型コンタクト層21及びp型クラッド層20に
おける電流狭窄層18Bの開口部18aの上方の幅が3
μmの領域のみを残すようにリッジ状にドライエッチン
グを施すのが好ましい。このようにすると、p側エピタ
キシャル層における正孔の狭窄及び光閉じ込めを図るこ
とができるため、電流狭窄層18Bの電子の狭窄に加
え、電流狭窄機能をより強化することができる。
【0103】なお、多重量子井戸活性層16に対して基
板11側をp型半導体層とし、基板11と反対側をn型
半導体層としてもよい。
板11側をp型半導体層とし、基板11と反対側をn型
半導体層としてもよい。
【0104】(第5の実施形態)以下、本発明の第5の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0105】図9(a)〜(c)及び図10(a)〜
(c)は本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここ
で、図9(a)は、第4の実施形態と同様にして形成さ
れたバッファ層12及びn型コンタクト層13を拡大し
て示している。
(c)は本発明の第5の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。ここ
で、図9(a)は、第4の実施形態と同様にして形成さ
れたバッファ層12及びn型コンタクト層13を拡大し
て示している。
【0106】まず、図9(a)に示すように、反応炉内
において、基板上のn型コンタクト層13の上面に、S
iの不純物濃度が約1×1018cm-3で膜厚が約20n
mのp型Al0.20Ga0.80Nよりなるn型エッチング停
止層41と、Siの不純物濃度が約1×1018cm-3で
膜厚が約10nmのn型In0.10Ga0.90Nよりなるn
型ダメージ緩和層42とを順次成長させる。その後、反
応炉から基板を取り出し、n型ダメージ緩和層42の表
面に対して有機洗浄を行なうと共にフッ酸系のウェット
エッチングによるクリーニングを行なった後、プラズマ
CVD法を用いて、n型ダメージ緩和層42の上に全面
にわたって膜厚が約0.1μmのSiO 2 よりなる電流
狭窄形成層18Aを堆積する。
において、基板上のn型コンタクト層13の上面に、S
iの不純物濃度が約1×1018cm-3で膜厚が約20n
mのp型Al0.20Ga0.80Nよりなるn型エッチング停
止層41と、Siの不純物濃度が約1×1018cm-3で
膜厚が約10nmのn型In0.10Ga0.90Nよりなるn
型ダメージ緩和層42とを順次成長させる。その後、反
応炉から基板を取り出し、n型ダメージ緩和層42の表
面に対して有機洗浄を行なうと共にフッ酸系のウェット
エッチングによるクリーニングを行なった後、プラズマ
CVD法を用いて、n型ダメージ緩和層42の上に全面
にわたって膜厚が約0.1μmのSiO 2 よりなる電流
狭窄形成層18Aを堆積する。
【0107】次に、図9(b)に示すように、フォトリ
ソグラフィ法を用いて、電流狭窄形成層18Aの上に、
ストライプの長辺方向が基板上のGaN結晶における晶
帯軸のほぼ<1−100>方向で、開口幅が約3μmの
開口部33aを持つレジストパターン33を形成する。
ソグラフィ法を用いて、電流狭窄形成層18Aの上に、
ストライプの長辺方向が基板上のGaN結晶における晶
帯軸のほぼ<1−100>方向で、開口幅が約3μmの
開口部33aを持つレジストパターン33を形成する。
【0108】次に、図9(c)に示すように、レジスト
パターン33をマスクとして電流狭窄形成層18Aに対
してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングを行
なうことにより、電流狭窄形成層18Aから開口幅が3
μmのストライプ状の開口部18aを持つ電流狭窄層1
8Bを形成する。
パターン33をマスクとして電流狭窄形成層18Aに対
してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチングを行
なうことにより、電流狭窄形成層18Aから開口幅が3
μmのストライプ状の開口部18aを持つ電流狭窄層1
8Bを形成する。
【0109】次に、図10(a)に示すように、有機洗
浄によりレジストパターン33を除去した後、電流狭窄
層18B及びn型ダメージ緩和層42の表面を有機洗浄
し、続いて該表面をフッ酸系のウェットエッチングによ
りクリーニングする。
浄によりレジストパターン33を除去した後、電流狭窄
層18B及びn型ダメージ緩和層42の表面を有機洗浄
し、続いて該表面をフッ酸系のウェットエッチングによ
りクリーニングする。
【0110】次に、図10(b)に示すように、基板を
再度反応炉に搬入し、電流狭窄層18Bをマスクとし
て、反応炉に供給するV族源のNH3 ガスの供給量を1
0分程度の間キャリアガスのH2 ガスの供給量とほぼ同
量とすることにより、n型ダメージ緩和層42における
電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する露出部分を
除去する。これは、蒸気圧が比較的低いInGaNより
なるn型ダメージ緩和層42が、反応炉内において容易
に再蒸発を起こす現象を利用している。さらに、n型ダ
メージ緩和層42の下側に形成されているn型エッチン
グ停止層41は蒸気圧がInGaNよりも高いAlGa
Nにより構成されているため、n型ダメージ緩和層42
の蒸発条件では再蒸発を起こしにくいので、n型ダメー
ジ緩和層42の再蒸発はn型エッチング停止層41の表
面で停止する。
再度反応炉に搬入し、電流狭窄層18Bをマスクとし
て、反応炉に供給するV族源のNH3 ガスの供給量を1
0分程度の間キャリアガスのH2 ガスの供給量とほぼ同
量とすることにより、n型ダメージ緩和層42における
電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する露出部分を
除去する。これは、蒸気圧が比較的低いInGaNより
なるn型ダメージ緩和層42が、反応炉内において容易
に再蒸発を起こす現象を利用している。さらに、n型ダ
メージ緩和層42の下側に形成されているn型エッチン
グ停止層41は蒸気圧がInGaNよりも高いAlGa
Nにより構成されているため、n型ダメージ緩和層42
の蒸発条件では再蒸発を起こしにくいので、n型ダメー
ジ緩和層42の再蒸発はn型エッチング停止層41の表
面で停止する。
【0111】次に、図10(c)に示すように、成長温
度を1100℃程度と高めに設定するか、又は反応炉に
V族原料とIII 族原料との供給比がほぼ13000以上
となるようにTMG及びTMAを供給する。これによ
り、n型エッチング停止層41上に、膜厚が約0.7μ
mのn型Al0.07Ga0.93Nよりなり、電流狭窄層18
B上を該電流狭窄層の18Bの開口部18aの周縁部を
超えて基板面に平行な方向にも大きく広がるようにn型
クラッド層14を成長させる。続いて、n型クラッド層
14上にレーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を
成長させる。
度を1100℃程度と高めに設定するか、又は反応炉に
V族原料とIII 族原料との供給比がほぼ13000以上
となるようにTMG及びTMAを供給する。これによ
り、n型エッチング停止層41上に、膜厚が約0.7μ
mのn型Al0.07Ga0.93Nよりなり、電流狭窄層18
B上を該電流狭窄層の18Bの開口部18aの周縁部を
超えて基板面に平行な方向にも大きく広がるようにn型
クラッド層14を成長させる。続いて、n型クラッド層
14上にレーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を
成長させる。
【0112】すなわち、n型クラッド層14上に、膜厚
が約100nmのn型GaNよりなるn型光ガイド層1
5と、各膜厚が約3nmのIn0.1 Ga0.9 Nよりなる
3層の歪量子井戸層と各膜厚が約9nmのGaNよりな
る2層のバリア層とが交互に積層されてなる多重量子井
戸活性層16と、膜厚が約100nmのp型GaNより
なるp型光ガイド層17と、膜厚が約0.7μmのp型
Al0.07Ga0.93Nよりなるp型クラッド層20と、膜
厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型コンタクト
層21とを順次成長させる。
が約100nmのn型GaNよりなるn型光ガイド層1
5と、各膜厚が約3nmのIn0.1 Ga0.9 Nよりなる
3層の歪量子井戸層と各膜厚が約9nmのGaNよりな
る2層のバリア層とが交互に積層されてなる多重量子井
戸活性層16と、膜厚が約100nmのp型GaNより
なるp型光ガイド層17と、膜厚が約0.7μmのp型
Al0.07Ga0.93Nよりなるp型クラッド層20と、膜
厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型コンタクト
層21とを順次成長させる。
【0113】この後、第4の実施形態と同様に、成長し
たエピタキシャル層に対して、共振器形成領域を残して
エッチングを行ない、続いて、共振器形成領域上にはp
側電極を形成すると共に、露出したn型コンタクト層上
にはn側電極を形成する。
たエピタキシャル層に対して、共振器形成領域を残して
エッチングを行ない、続いて、共振器形成領域上にはp
側電極を形成すると共に、露出したn型コンタクト層上
にはn側電極を形成する。
【0114】第5の実施形態によると、図9(c)に示
すように、電流狭窄形成層18Aに対してウェットエッ
チングによる開口部18aを形成する際に、該電流狭窄
形成層18Aの下側にInGaNよりなるn型ダメージ
緩和層32を設けているため、n型コンタクト層13に
エッチングダメージを与えることがない。
すように、電流狭窄形成層18Aに対してウェットエッ
チングによる開口部18aを形成する際に、該電流狭窄
形成層18Aの下側にInGaNよりなるn型ダメージ
緩和層32を設けているため、n型コンタクト層13に
エッチングダメージを与えることがない。
【0115】さらに、開口部18aを持つ電流狭窄層1
8B及びn型コンタクト層13の上にn型クラッド層1
4を再成長させる際には、図10(b)に示すように、
n型ダメージ緩和層42を、該n型ダメージ緩和層42
がInを含むことにより蒸気圧が相対的に低くなるとい
う性質を利用し、電流狭窄層18Bをマスクとして蒸発
させることによってエッチング除去を行なう。これによ
り、n型ダメージ緩和層42をエッチャントを用いずに
蒸発させて除去するため、n型エッチング停止層41に
おける電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する領域
の表面に清浄面が得られるので、n型エッチング停止層
41上に再成長する窒化物半導体の結晶性が極めて良好
となる。
8B及びn型コンタクト層13の上にn型クラッド層1
4を再成長させる際には、図10(b)に示すように、
n型ダメージ緩和層42を、該n型ダメージ緩和層42
がInを含むことにより蒸気圧が相対的に低くなるとい
う性質を利用し、電流狭窄層18Bをマスクとして蒸発
させることによってエッチング除去を行なう。これによ
り、n型ダメージ緩和層42をエッチャントを用いずに
蒸発させて除去するため、n型エッチング停止層41に
おける電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する領域
の表面に清浄面が得られるので、n型エッチング停止層
41上に再成長する窒化物半導体の結晶性が極めて良好
となる。
【0116】また、n型ダメージ緩和層42の下側にA
lを含むp型窒化物半導体よりなるエッチング停止層3
1を設け、窒化物半導体がAlを含むことにより蒸気圧
が相対的に高くなるという性質を利用して、n型ダメー
ジ緩和層42の蒸発によるエッチングを停止させてい
る。このため、n型ダメージ緩和層42のエッチング
(蒸発)工程における加工の精度がn型エッチング停止
層41により決定されるので、高度な制御を行なわなく
ても、容易に且つ確実に所望の内部ストライプ構造を形
成できる。その結果、レーザ装置における電流狭窄構造
を容易に且つ確実に実現できるので、コストや歩留り等
の生産性や信頼性が向上する。
lを含むp型窒化物半導体よりなるエッチング停止層3
1を設け、窒化物半導体がAlを含むことにより蒸気圧
が相対的に高くなるという性質を利用して、n型ダメー
ジ緩和層42の蒸発によるエッチングを停止させてい
る。このため、n型ダメージ緩和層42のエッチング
(蒸発)工程における加工の精度がn型エッチング停止
層41により決定されるので、高度な制御を行なわなく
ても、容易に且つ確実に所望の内部ストライプ構造を形
成できる。その結果、レーザ装置における電流狭窄構造
を容易に且つ確実に実現できるので、コストや歩留り等
の生産性や信頼性が向上する。
【0117】なお、本実施形態においては、電流狭窄層
18Bの開口部18aの形成にウェットエッチングを用
いたが、電流狭窄層18Bの下側にn型ダメージ緩和層
42を設けているため、ドライエッチング法を用いても
よい。この場合にも、n型ダメージ緩和層42における
電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する部分を除去
すると、再成長させる半導体結晶の結晶性がさらに向上
する。
18Bの開口部18aの形成にウェットエッチングを用
いたが、電流狭窄層18Bの下側にn型ダメージ緩和層
42を設けているため、ドライエッチング法を用いても
よい。この場合にも、n型ダメージ緩和層42における
電流狭窄層18Bの開口部18aに露出する部分を除去
すると、再成長させる半導体結晶の結晶性がさらに向上
する。
【0118】(第6の実施形態)以下、本発明の第6の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0119】図11(a)〜(c)、図12(a)〜
(c)及び図13(a)〜(c)は本発明の第6の実施
形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面
構成を示している。
(c)及び図13(a)〜(c)は本発明の第6の実施
形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面
構成を示している。
【0120】まず、図11(a)に示すようにサファイ
アよりなる基板11の表面に対して所定の有機洗浄を行
なった後、MOVPE装置の反応炉に基板11を搬入
し、所定のサーマルクリーニングを行なう。続いて、基
板温度を500℃として、基板11の上面に膜厚が20
nm程度の低温バッファ層(図示せず)を成長させる。
このときのV族原料とIII 族原料との供給比はほぼ13
000とする。その後、基板温度を1000℃程度にま
で昇温し、低温バッファ層上に膜厚が約2μmのGaN
よりなるバッファ層12を成長させる。続いて、バッフ
ァ層12の上面に、膜厚が約2μmのn型GaNよりな
るn型コンタクト層13を成長させる。
アよりなる基板11の表面に対して所定の有機洗浄を行
なった後、MOVPE装置の反応炉に基板11を搬入
し、所定のサーマルクリーニングを行なう。続いて、基
板温度を500℃として、基板11の上面に膜厚が20
nm程度の低温バッファ層(図示せず)を成長させる。
このときのV族原料とIII 族原料との供給比はほぼ13
000とする。その後、基板温度を1000℃程度にま
で昇温し、低温バッファ層上に膜厚が約2μmのGaN
よりなるバッファ層12を成長させる。続いて、バッフ
ァ層12の上面に、膜厚が約2μmのn型GaNよりな
るn型コンタクト層13を成長させる。
【0121】次に、反応炉から基板11を取り出し、n
型コンタクト層13の表面に対して有機洗浄を行なうと
共にフッ酸系のウェットエッチングによるクリーニング
を行なう。その後、例えば、プラズマCVD法を用い
て、n型コンタクト層13の上に全面にわたって膜厚が
約0.1μmのSiO2 よりなる第1の電流狭窄形成層
18Aを堆積する。続いて、スピナを用いて第1の電流
狭窄形成層18Aの上に全面にわたって第1のレジスト
膜19Aを塗布する。
型コンタクト層13の表面に対して有機洗浄を行なうと
共にフッ酸系のウェットエッチングによるクリーニング
を行なう。その後、例えば、プラズマCVD法を用い
て、n型コンタクト層13の上に全面にわたって膜厚が
約0.1μmのSiO2 よりなる第1の電流狭窄形成層
18Aを堆積する。続いて、スピナを用いて第1の電流
狭窄形成層18Aの上に全面にわたって第1のレジスト
膜19Aを塗布する。
【0122】次に、図11(b)に示すように、フォト
リングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対
して、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクする
マスク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライ
プが延びる方向がGaN結晶の晶帯軸のほぼ<1−10
0>方向となる開口部を持つように、第1のレジスト膜
19Aに対してパターニングを行なって、第1のレジス
ト膜19Aから第1のマスクパターン19Bを形成す
る。1つの基板から複数の発光装置を形成する際には、
例えば、第1のマスクパターン19Bの複数の開口部同
士は約300μmピッチとする。また、第1のマスクパ
ターン19Bの開口部の開口幅を約3μmとしたが、1
μm〜20μm程度であればよい。続いて、第1のマス
クパターン19Bを用いて、第1の電流狭窄形成層18
Aに対してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチン
グを行なうことにより、第1の電流狭窄形成層18Aか
らストライプ状の開口部18aを持つキャリアブロック
層としての第1の電流狭窄層18Bを形成する。
リングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対
して、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクする
マスク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライ
プが延びる方向がGaN結晶の晶帯軸のほぼ<1−10
0>方向となる開口部を持つように、第1のレジスト膜
19Aに対してパターニングを行なって、第1のレジス
ト膜19Aから第1のマスクパターン19Bを形成す
る。1つの基板から複数の発光装置を形成する際には、
例えば、第1のマスクパターン19Bの複数の開口部同
士は約300μmピッチとする。また、第1のマスクパ
ターン19Bの開口部の開口幅を約3μmとしたが、1
μm〜20μm程度であればよい。続いて、第1のマス
クパターン19Bを用いて、第1の電流狭窄形成層18
Aに対してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチン
グを行なうことにより、第1の電流狭窄形成層18Aか
らストライプ状の開口部18aを持つキャリアブロック
層としての第1の電流狭窄層18Bを形成する。
【0123】次に、図11(c)に示すように、第1の
マスクパターン19Bを除去した後、第1の電流狭窄層
18B及びn型コンタクト層13の表面をクリーニング
し、クリーニングした基板11を再度反応炉に搬入し、
第1の電流狭窄層18Bを含むn型コンタクト層13上
にレーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を順次成
長させる。
マスクパターン19Bを除去した後、第1の電流狭窄層
18B及びn型コンタクト層13の表面をクリーニング
し、クリーニングした基板11を再度反応炉に搬入し、
第1の電流狭窄層18Bを含むn型コンタクト層13上
にレーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を順次成
長させる。
【0124】具体的には、V族源のNH3 ガスを基板1
1上に供給しながら、基板11の温度を1100℃程度
とやや高めに設定し、n型コンタクト層13上に、膜厚
が約0.7μmのn型Al0.07Ga0.93Nよりなるn型
クラッド層14を成長させる。このとき、n型クラッド
層14は、第1の電流狭窄層18Bの開口部18aの長
辺方向が晶帯軸のほぼ<1−100>であり、且つ、結
晶の成長条件として、V族原料とIII 族原料との供給比
をほぼ13000以上とすることにより、第1の電流狭
窄層18B上をその開口部18aの周縁部を超えて基板
面に対して平行な方向にも大きく広がるように成長す
る。続いて、n型クラッド層14上に、膜厚が約100
nmのn型GaNよりなるn型光ガイド層15を成長さ
せる。続いて、基板温度を約800℃にまで降温すると
共にキャリアガスを水素ガスから窒素ガスに変更して、
n型光ガイド層15上に、各膜厚が約3nmのIn0.1
Ga 0.9 Nよりなる3層の歪量子井戸層と各膜厚が約9
nmのGaNよりなる2層のバリア層とが交互に積層さ
れてなる多重量子井戸活性層16を成長させる。次に、
再度、基板温度を約1000℃にまで昇温すると共に、
キャリアガスを窒素ガスから水素ガスに戻して、多重量
子井戸活性層16上に、膜厚が約100nmのp型Ga
Nよりなるp型光ガイド層17を成長させる。
1上に供給しながら、基板11の温度を1100℃程度
とやや高めに設定し、n型コンタクト層13上に、膜厚
が約0.7μmのn型Al0.07Ga0.93Nよりなるn型
クラッド層14を成長させる。このとき、n型クラッド
層14は、第1の電流狭窄層18Bの開口部18aの長
辺方向が晶帯軸のほぼ<1−100>であり、且つ、結
晶の成長条件として、V族原料とIII 族原料との供給比
をほぼ13000以上とすることにより、第1の電流狭
窄層18B上をその開口部18aの周縁部を超えて基板
面に対して平行な方向にも大きく広がるように成長す
る。続いて、n型クラッド層14上に、膜厚が約100
nmのn型GaNよりなるn型光ガイド層15を成長さ
せる。続いて、基板温度を約800℃にまで降温すると
共にキャリアガスを水素ガスから窒素ガスに変更して、
n型光ガイド層15上に、各膜厚が約3nmのIn0.1
Ga 0.9 Nよりなる3層の歪量子井戸層と各膜厚が約9
nmのGaNよりなる2層のバリア層とが交互に積層さ
れてなる多重量子井戸活性層16を成長させる。次に、
再度、基板温度を約1000℃にまで昇温すると共に、
キャリアガスを窒素ガスから水素ガスに戻して、多重量
子井戸活性層16上に、膜厚が約100nmのp型Ga
Nよりなるp型光ガイド層17を成長させる。
【0125】次に、図12(a)に示すように、反応炉
から基板11を取り出し、p型光ガイド層17の表面に
対して有機洗浄を行なうと共にフッ酸系のウェットエッ
チングによるクリーニングを行なう。その後、プラズマ
CVD法を用いて、n型コンタクト層13の上に全面に
わたって膜厚が約0.1μmのSiO2 よりなる第2の
電流狭窄形成層28Aを堆積する。続いて、スピナを用
いて第2の電流狭窄形成層28Aの上に全面にわたって
第2のレジスト膜29Aを塗布する。
から基板11を取り出し、p型光ガイド層17の表面に
対して有機洗浄を行なうと共にフッ酸系のウェットエッ
チングによるクリーニングを行なう。その後、プラズマ
CVD法を用いて、n型コンタクト層13の上に全面に
わたって膜厚が約0.1μmのSiO2 よりなる第2の
電流狭窄形成層28Aを堆積する。続いて、スピナを用
いて第2の電流狭窄形成層28Aの上に全面にわたって
第2のレジスト膜29Aを塗布する。
【0126】次に、図12(b)に示すように、フォト
リングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜29Aに対
して、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクする
マスク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライ
プが延びる方向がGaN結晶の晶帯軸のほぼ<1−10
0>方向となる開口部を持つように、第1のレジスト膜
29Aに対してパターニングを行なって、第2のレジス
ト膜29Aから第2のマスクパターン29Bを形成す
る。1つの基板から複数の発光装置を形成する際には、
例えば、第2のマスクパターン29Bの複数の開口部同
士は約300μmピッチとする。また、第2のマスクパ
ターン29Bの開口部の開口幅を約3μmとしたが、1
μm〜20μm程度であればよい。続いて、第2のマス
クパターン29Bを用いて、第2の電流狭窄形成層28
Aに対してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチン
グを行なうことにより、第2の電流狭窄形成層28Aか
らストライプ状の開口部28aを持つ上部キャリアブロ
ック層としての第2の電流狭窄層28Bを形成する。
リングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜29Aに対
して、開口幅が約3μm、共振器形成領域をマスクする
マスク幅が約15μmのストライプ形状で、該ストライ
プが延びる方向がGaN結晶の晶帯軸のほぼ<1−10
0>方向となる開口部を持つように、第1のレジスト膜
29Aに対してパターニングを行なって、第2のレジス
ト膜29Aから第2のマスクパターン29Bを形成す
る。1つの基板から複数の発光装置を形成する際には、
例えば、第2のマスクパターン29Bの複数の開口部同
士は約300μmピッチとする。また、第2のマスクパ
ターン29Bの開口部の開口幅を約3μmとしたが、1
μm〜20μm程度であればよい。続いて、第2のマス
クパターン29Bを用いて、第2の電流狭窄形成層28
Aに対してフッ酸系の水溶液を用いたウェットエッチン
グを行なうことにより、第2の電流狭窄形成層28Aか
らストライプ状の開口部28aを持つ上部キャリアブロ
ック層としての第2の電流狭窄層28Bを形成する。
【0127】次に、図12(c)に示すように、第2の
マスクパターン29Bを除去した後、第2の電流狭窄層
28B及びp型光ガイド層17の表面をクリーニング
し、クリーニングした基板11を再度反応炉に搬入す
る。続いて、V族源のNH3 ガスを基板11上に供給し
ながら、基板11の温度を1100℃程度とやや高めに
設定し、第2の電流狭窄層28Bを含むp型光ガイド層
17上に、膜厚が約0.7μmのp型Al0.07Ga0.93
Nよりなるp型クラッド層20を成長させる。このと
き、p型クラッド層20は、第2の電流狭窄層28Bの
開口部28aの長辺方向が晶帯軸のほぼ<1−100>
であり、且つ、結晶の成長条件として、V族原料とIII
族原料との供給比をほぼ13000以上とすることによ
り、第2の電流狭窄層28B上をその開口部28aの周
縁部を超えて基板面に対して平行な方向にも大きく広が
るように成長する。なお、第1の電流狭窄層18B及び
第2の電流狭窄層28Bの各開口部から横方向に広がっ
て成長する成長条件である、成長温度を1100℃程度
とする温度条件と、原料の供給比を13000以上とす
る供給条件とは必ずしも同時に満たさなくてもよい。続
いて、p型クラッド層20上に膜厚が約0.1μmのp
型GaNよりなるp型コンタクト層21を成長させる。
その後、反応炉から基板11を取り出し、スピナを用い
てp型コンタクト層21の上に全面にわたって第3のレ
ジスト膜30Aを塗布する。
マスクパターン29Bを除去した後、第2の電流狭窄層
28B及びp型光ガイド層17の表面をクリーニング
し、クリーニングした基板11を再度反応炉に搬入す
る。続いて、V族源のNH3 ガスを基板11上に供給し
ながら、基板11の温度を1100℃程度とやや高めに
設定し、第2の電流狭窄層28Bを含むp型光ガイド層
17上に、膜厚が約0.7μmのp型Al0.07Ga0.93
Nよりなるp型クラッド層20を成長させる。このと
き、p型クラッド層20は、第2の電流狭窄層28Bの
開口部28aの長辺方向が晶帯軸のほぼ<1−100>
であり、且つ、結晶の成長条件として、V族原料とIII
族原料との供給比をほぼ13000以上とすることによ
り、第2の電流狭窄層28B上をその開口部28aの周
縁部を超えて基板面に対して平行な方向にも大きく広が
るように成長する。なお、第1の電流狭窄層18B及び
第2の電流狭窄層28Bの各開口部から横方向に広がっ
て成長する成長条件である、成長温度を1100℃程度
とする温度条件と、原料の供給比を13000以上とす
る供給条件とは必ずしも同時に満たさなくてもよい。続
いて、p型クラッド層20上に膜厚が約0.1μmのp
型GaNよりなるp型コンタクト層21を成長させる。
その後、反応炉から基板11を取り出し、スピナを用い
てp型コンタクト層21の上に全面にわたって第3のレ
ジスト膜30Aを塗布する。
【0128】次に、図13(a)に示すように、フォト
リングラフィ法を用いて、第3のレジスト膜30Aに対
してパターニングを行なって、第2の電流狭窄層28B
の上方であって、共振器形成領域を覆う第3のマスクパ
ターン30Bを形成する。
リングラフィ法を用いて、第3のレジスト膜30Aに対
してパターニングを行なって、第2の電流狭窄層28B
の上方であって、共振器形成領域を覆う第3のマスクパ
ターン30Bを形成する。
【0129】次に、図13(b)に示すように、第3の
マスクパターン30Bを用いて、エピタキシャル層に対
してドライエッチングを行なうことにより、n型コンタ
クト層13を露出させる。
マスクパターン30Bを用いて、エピタキシャル層に対
してドライエッチングを行なうことにより、n型コンタ
クト層13を露出させる。
【0130】次に、図13(c)に示すよう、第3のマ
スクパターン30Bを除去してp型コンタクト層21を
露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コンタ
クト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp側
電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト層
13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側電
極24を形成する。続いて、基板11を共振器長が約1
mmの共振器構造が形成されるようにへき開し、へき開
した共振器における出射端面には反射率が70%で、反
射端面には反射率が90%のSiO2 及びTiO2 より
なる高反射コートを施す。
スクパターン30Bを除去してp型コンタクト層21を
露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コンタ
クト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp側
電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト層
13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側電
極24を形成する。続いて、基板11を共振器長が約1
mmの共振器構造が形成されるようにへき開し、へき開
した共振器における出射端面には反射率が70%で、反
射端面には反射率が90%のSiO2 及びTiO2 より
なる高反射コートを施す。
【0131】以下、前記のように形成された半導体レー
ザ装置の動作を説明する。
ザ装置の動作を説明する。
【0132】n側電極24を接地し、p側電極23に所
定の電圧を印加すると、p型コンタクト層21及びp型
クラッド層20の多数キャリアである正孔は、第2の電
流狭窄層28Bの幅が3μmの開口部28aを通過して
多重量子井戸活性層16に注入される。また、n型コン
タクト層13の多数キャリアである電子は、第1の電流
狭窄層18Bの幅が3μmの開口部18aを通過して多
重量子井戸活性層16に注入される。このため、エピタ
キシャル層をリッジ状の共振器構造とすることなく、正
孔及び電子を共にストライプ状に規制しながら活性層1
6に注入できるため、正孔及び電子の再結合効率が向上
するので、生成されるレーザ光の水平横モードの単一化
及び動作電流の低減化をより確実に行なえるようにな
る。
定の電圧を印加すると、p型コンタクト層21及びp型
クラッド層20の多数キャリアである正孔は、第2の電
流狭窄層28Bの幅が3μmの開口部28aを通過して
多重量子井戸活性層16に注入される。また、n型コン
タクト層13の多数キャリアである電子は、第1の電流
狭窄層18Bの幅が3μmの開口部18aを通過して多
重量子井戸活性層16に注入される。このため、エピタ
キシャル層をリッジ状の共振器構造とすることなく、正
孔及び電子を共にストライプ状に規制しながら活性層1
6に注入できるため、正孔及び電子の再結合効率が向上
するので、生成されるレーザ光の水平横モードの単一化
及び動作電流の低減化をより確実に行なえるようにな
る。
【0133】また、内部ストライプ構造を形成する際
に、n型コンタクト層13上に成長する窒化物半導体層
に対してドライエッチングを行なわないため、活性層1
6上でエッチングを停止させる高度な加工精度が不要と
なると共に、活性層16に対するドライエッチングによ
るダメージを与えるおそれがない。その結果、第1の電
流狭窄層18B及び第2の電流狭窄層28Bにより形成
される複数の内部ストライプ構造を容易に且つ確実に形
成できる。これにより、活性層16上に成長する半導体
層の結晶性が優れるため、しきい値電流の大幅な低減が
可能になるので、青紫色光を出射できるIII 族窒化物半
導体レーザ装置としての動作特性が格段に向上する。
に、n型コンタクト層13上に成長する窒化物半導体層
に対してドライエッチングを行なわないため、活性層1
6上でエッチングを停止させる高度な加工精度が不要と
なると共に、活性層16に対するドライエッチングによ
るダメージを与えるおそれがない。その結果、第1の電
流狭窄層18B及び第2の電流狭窄層28Bにより形成
される複数の内部ストライプ構造を容易に且つ確実に形
成できる。これにより、活性層16上に成長する半導体
層の結晶性が優れるため、しきい値電流の大幅な低減が
可能になるので、青紫色光を出射できるIII 族窒化物半
導体レーザ装置としての動作特性が格段に向上する。
【0134】さらに、第1及び第2の電流狭窄層18
B、28Bをそれぞれウェットエッチングにより形成す
るため、各開口部18a、28aの開口幅の幅制が容易
となり、所望の電流狭窄構造を実現できる。また、第1
及び第2の電流狭窄層18B、28Bを構成するSiO
2 はAlGaN半導体と比べて光の屈折率が小さく、活
性層16への光閉じ込め効率が向上するため、しきい値
電流が低減する。従って、ここでは、第1及び第2の電
流狭窄形成層18A、28Aの膜厚をそれぞれ0.1μ
mとしているが、少なくとも一方の膜厚を1μm〜2μ
m程度にまで厚くすることにより、光閉じ込め効率をさ
らに改善できる。その結果、動作電流が低減して、消費
電力も抑制できる。
B、28Bをそれぞれウェットエッチングにより形成す
るため、各開口部18a、28aの開口幅の幅制が容易
となり、所望の電流狭窄構造を実現できる。また、第1
及び第2の電流狭窄層18B、28Bを構成するSiO
2 はAlGaN半導体と比べて光の屈折率が小さく、活
性層16への光閉じ込め効率が向上するため、しきい値
電流が低減する。従って、ここでは、第1及び第2の電
流狭窄形成層18A、28Aの膜厚をそれぞれ0.1μ
mとしているが、少なくとも一方の膜厚を1μm〜2μ
m程度にまで厚くすることにより、光閉じ込め効率をさ
らに改善できる。その結果、動作電流が低減して、消費
電力も抑制できる。
【0135】本実施形態は、第2の電流狭窄層28Bに
SiO2 を用いているため、p型GaNよりなるp型光
ガイド層17における第2の電流狭窄層28Bの下側の
領域が酸素原子の拡散により結晶性が悪化する。これに
より、p型光ガイド層17が高抵抗化して電流阻止領域
となるため、多重量子井戸活性層16における電流狭窄
層18Bの下側の領域が光損失領域となる。その結果、
電流狭窄層18Bの開口部18aのみが有効な電流パス
領域となるので、しきい値電流を低減することができ
る。逆に、このことから、n型コンタクト層13上に形
成する第1の電流狭窄形成層18Aには酸素を含まない
窒化シリコンを用いることが好ましい。
SiO2 を用いているため、p型GaNよりなるp型光
ガイド層17における第2の電流狭窄層28Bの下側の
領域が酸素原子の拡散により結晶性が悪化する。これに
より、p型光ガイド層17が高抵抗化して電流阻止領域
となるため、多重量子井戸活性層16における電流狭窄
層18Bの下側の領域が光損失領域となる。その結果、
電流狭窄層18Bの開口部18aのみが有効な電流パス
領域となるので、しきい値電流を低減することができ
る。逆に、このことから、n型コンタクト層13上に形
成する第1の電流狭窄形成層18Aには酸素を含まない
窒化シリコンを用いることが好ましい。
【0136】なお、第1及び第2の電流狭窄層18B、
28Bの材料として二酸化シリコンの代わりに、III 族
窒化物半導体を用いてもよい。この場合には、第1及び
第2の電流狭窄形成層18A、28Aに対するウェット
エッチはやや困難となるものの、共振器構造を形成する
各窒化物半導体層と同一の材料であるため、半導体結晶
に歪みや欠陥の導入が抑制されるので、レーザ装置の信
頼性が向上する。
28Bの材料として二酸化シリコンの代わりに、III 族
窒化物半導体を用いてもよい。この場合には、第1及び
第2の電流狭窄形成層18A、28Aに対するウェット
エッチはやや困難となるものの、共振器構造を形成する
各窒化物半導体層と同一の材料であるため、半導体結晶
に歪みや欠陥の導入が抑制されるので、レーザ装置の信
頼性が向上する。
【0137】また、第1及び第2の電流狭窄層18B、
28Bの少なくとも一方に、導電性のシリコン又はタン
グステン等の導電膜を用いてもよい。この場合には、導
電膜よりなる電流狭窄層に電流を流すことによって、該
電流狭窄層のキャリアに対する規制の程度を外部から積
極的に調整できるようになる。
28Bの少なくとも一方に、導電性のシリコン又はタン
グステン等の導電膜を用いてもよい。この場合には、導
電膜よりなる電流狭窄層に電流を流すことによって、該
電流狭窄層のキャリアに対する規制の程度を外部から積
極的に調整できるようになる。
【0138】また、多重量子井戸活性層16に対して基
板11側をp型半導体層とし、基板11と反対側をn型
半導体層としてもよい。
板11側をp型半導体層とし、基板11と反対側をn型
半導体層としてもよい。
【0139】(第7の実施形態)以下、本発明の第7の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0140】図14(a)〜(c)及び図15(a)〜
(c)は本発明の第7の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
(c)は本発明の第7の実施形態に係る半導体レーザ装
置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
【0141】まず、図14(a)に示すように、サファ
イアよりなる基板11の表面に対して所定の清浄処理を
行なった後、MOVPE法を用いて、基板11上に、低
温バッファ層(図示せず)、バッファ層12、n型コン
タクト層13、n型クラッド層14、n型光ガイド層1
5、多重量子井戸活性層16及びp型光ガイド層17を
順次成長させる。ここで、各エピタキシャル層のV族原
料とIII 族原料との供給比はほぼ13000する。その
後、反応炉からエピタキシャル層が形成された基板11
を取り出し、プラズマCVD法を用いて、p型光ガイド
層17上に全面にわたって膜厚が約0.1μmのSiO
2 よりなる電流狭窄形成層18Aを堆積する。続いて、
スピナを用いて電流狭窄形成層18Aの上に全面にわた
って第1のレジスト膜19Aを塗布する。
イアよりなる基板11の表面に対して所定の清浄処理を
行なった後、MOVPE法を用いて、基板11上に、低
温バッファ層(図示せず)、バッファ層12、n型コン
タクト層13、n型クラッド層14、n型光ガイド層1
5、多重量子井戸活性層16及びp型光ガイド層17を
順次成長させる。ここで、各エピタキシャル層のV族原
料とIII 族原料との供給比はほぼ13000する。その
後、反応炉からエピタキシャル層が形成された基板11
を取り出し、プラズマCVD法を用いて、p型光ガイド
層17上に全面にわたって膜厚が約0.1μmのSiO
2 よりなる電流狭窄形成層18Aを堆積する。続いて、
スピナを用いて電流狭窄形成層18Aの上に全面にわた
って第1のレジスト膜19Aを塗布する。
【0142】次に、図14(b)に示すように、フォト
リングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対
してパターニングを行なって、互いに隣接する間隔が2
0μmで、開口幅が3μm程度のストライプ状の複数の
開口部を持ち、ストライプが延びる方向がGaNよりな
るバッファ層12の晶帯軸のほぼ<1−100>方向で
ある開口パターンを持つ第1のマスクパターン19Bを
形成する。ここで、第1のマスクパターン19Bの各開
口部の開口幅を約3μmとしたが、1μm〜20μm程
度であればよい。
リングラフィ法を用いて、第1のレジスト膜19Aに対
してパターニングを行なって、互いに隣接する間隔が2
0μmで、開口幅が3μm程度のストライプ状の複数の
開口部を持ち、ストライプが延びる方向がGaNよりな
るバッファ層12の晶帯軸のほぼ<1−100>方向で
ある開口パターンを持つ第1のマスクパターン19Bを
形成する。ここで、第1のマスクパターン19Bの各開
口部の開口幅を約3μmとしたが、1μm〜20μm程
度であればよい。
【0143】次に、第1のマスクパターン19Bを用い
て、電流狭窄形成層18Aに対してフッ酸系の水溶液を
用いたウェットエッチングを行なうことにより、電流狭
窄形成層18Aから複数のストライプ状の開口部18a
を持つアレイ状電流狭窄層18Dを形成する。
て、電流狭窄形成層18Aに対してフッ酸系の水溶液を
用いたウェットエッチングを行なうことにより、電流狭
窄形成層18Aから複数のストライプ状の開口部18a
を持つアレイ状電流狭窄層18Dを形成する。
【0144】次に、図14(c)に示すように、有機洗
浄により第1のマスクパターン19Bを除去した後、ア
レイ状電流狭窄層18D及びp型光ガイド層17の表面
を洗浄する。その後、基板11を再度反応炉に搬入し、
アレイ状電流狭窄層18Dを含むp型光ガイド層17上
に、レーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を順次
成長させる。
浄により第1のマスクパターン19Bを除去した後、ア
レイ状電流狭窄層18D及びp型光ガイド層17の表面
を洗浄する。その後、基板11を再度反応炉に搬入し、
アレイ状電流狭窄層18Dを含むp型光ガイド層17上
に、レーザ共振器を構成する各エピタキシャル層を順次
成長させる。
【0145】すなわち、V族源のNH3 ガスを基板11
上に供給しながら、基板11の温度を1100℃程度と
やや高めに設定し、p型光ガイド層17上に、厚さが約
0.7μmのpクラッド層20を成長させる。このと
き、p型クラッド層20は、アレイ状電流狭窄層18D
の各開口部18aの長辺方向が晶帯軸のほぼ<1−10
0>であり、且つ、結晶の成長条件として、V族原料と
III 族原料との供給比をほぼ13000以上とすること
により、アレイ状電流狭窄層18D上をその開口部18
aの周縁部を超えて基板面に対して平行な方向にも大き
く広がるように成長する。なお、このような横方向にも
成長する成長条件である、成長温度を1100℃程度と
する温度条件と、供給比を13000以上とする供給条
件とは必ずしも同時に満たさなくてもよい。続いて、膜
厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型コンタクト
層21を成長させる。その後、反応炉から基板11を取
り出し、スピナを用いてp型コンタクト層21の上に全
面にわたって第2のレジスト膜22Aを塗布する。
上に供給しながら、基板11の温度を1100℃程度と
やや高めに設定し、p型光ガイド層17上に、厚さが約
0.7μmのpクラッド層20を成長させる。このと
き、p型クラッド層20は、アレイ状電流狭窄層18D
の各開口部18aの長辺方向が晶帯軸のほぼ<1−10
0>であり、且つ、結晶の成長条件として、V族原料と
III 族原料との供給比をほぼ13000以上とすること
により、アレイ状電流狭窄層18D上をその開口部18
aの周縁部を超えて基板面に対して平行な方向にも大き
く広がるように成長する。なお、このような横方向にも
成長する成長条件である、成長温度を1100℃程度と
する温度条件と、供給比を13000以上とする供給条
件とは必ずしも同時に満たさなくてもよい。続いて、膜
厚が約0.1μmのp型GaNよりなるp型コンタクト
層21を成長させる。その後、反応炉から基板11を取
り出し、スピナを用いてp型コンタクト層21の上に全
面にわたって第2のレジスト膜22Aを塗布する。
【0146】次に、図15(a)に示すように、フォト
リングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜22Aに対
してパターニングを行なって、アレイ状電流狭窄層18
Dの上方であって、アレイ状共振器形成領域を覆う第2
のマスクパターン22Bを形成する。
リングラフィ法を用いて、第2のレジスト膜22Aに対
してパターニングを行なって、アレイ状電流狭窄層18
Dの上方であって、アレイ状共振器形成領域を覆う第2
のマスクパターン22Bを形成する。
【0147】次に、図15(b)に示すように、第2の
マスクパターン22Bを用いて、エピタキシャル層に対
してドライエッチングを行なうことにより、アレイ状共
振器形成領域の両側部にn型コンタクト層13を露出さ
せる。
マスクパターン22Bを用いて、エピタキシャル層に対
してドライエッチングを行なうことにより、アレイ状共
振器形成領域の両側部にn型コンタクト層13を露出さ
せる。
【0148】次に、図15(c)に示すように、第2の
マスクパターン22Bを除去してp型コンタクト層21
を露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コン
タクト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp
側電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト
層13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側
電極24を形成する。続いて、基板11を各共振器長が
約1mmのアレイ状共振器端面が形成されるようにへき
開し、へき開した各共振器における出射端面には反射率
が70%で、反射端面には反射率が90%のSiO2 及
びTiO2 よりなる高反射コートを施す。
マスクパターン22Bを除去してp型コンタクト層21
を露出させた後、蒸着法等を用いて、露出したp型コン
タクト層21の上面にNiとAuとが積層されてなるp
側電極23を形成する。また、露出したn型コンタクト
層13の上面には、TiとAlとが積層されてなるn側
電極24を形成する。続いて、基板11を各共振器長が
約1mmのアレイ状共振器端面が形成されるようにへき
開し、へき開した各共振器における出射端面には反射率
が70%で、反射端面には反射率が90%のSiO2 及
びTiO2 よりなる高反射コートを施す。
【0149】以下、前記のように形成された半導体レー
ザ装置の動作を説明する。
ザ装置の動作を説明する。
【0150】n側電極24を接地し、p側電極23に所
定の電圧を印加すると、p型コンタクト層21及びp型
クラッド層20の多数キャリアである正孔は、アレイ状
電流狭窄層18Dの各開口部18aを通過して多重量子
井戸活性層16に注入される。
定の電圧を印加すると、p型コンタクト層21及びp型
クラッド層20の多数キャリアである正孔は、アレイ状
電流狭窄層18Dの各開口部18aを通過して多重量子
井戸活性層16に注入される。
【0151】このとき、アレイ状電流狭窄層18Dの開
口部18a同士の間隔が20μm程度であるため、本実
施形態に係るレーザ装置は20μm間隔で青紫光を出射
できることになる。すなわち、アレイ状電流狭窄層18
Dの開口部18aの間隔を適当に調整することにより、
レーザ光をアレイ状に出射可能な青紫色半導体レーザ装
置の1チップ化が実現でき、その結果、出射光の大幅な
高出力化が可能となる。
口部18a同士の間隔が20μm程度であるため、本実
施形態に係るレーザ装置は20μm間隔で青紫光を出射
できることになる。すなわち、アレイ状電流狭窄層18
Dの開口部18aの間隔を適当に調整することにより、
レーザ光をアレイ状に出射可能な青紫色半導体レーザ装
置の1チップ化が実現でき、その結果、出射光の大幅な
高出力化が可能となる。
【0152】このように、本実施形態によると、内部ス
トライプ構造を形成する際に、活性層16上に成長する
窒化物半導体層に対してドライエッチングを行なわない
ため、活性層16上でエッチングを停止させる高度な加
工精度が不要となると共に、活性層16に対するドライ
エッチングによるダメージを与えるおそれがない。その
結果、アレイ状電流狭窄層18Dにより形成される内部
ストライプ構造を容易に且つ確実に形成できる。
トライプ構造を形成する際に、活性層16上に成長する
窒化物半導体層に対してドライエッチングを行なわない
ため、活性層16上でエッチングを停止させる高度な加
工精度が不要となると共に、活性層16に対するドライ
エッチングによるダメージを与えるおそれがない。その
結果、アレイ状電流狭窄層18Dにより形成される内部
ストライプ構造を容易に且つ確実に形成できる。
【0153】アレイ状の内部ストライプ構造を形成する
際に、活性層16上に成長する窒化物半導体層に対して
ドライエッチングを行なわないため、活性層16上でエ
ッチングを停止させる高度な加工精度が不要となると共
に、活性層16に対するドライエッチングによるダメー
ジを与えるおそれがない。その結果、アレイ状電流狭窄
層18Dにより形成されるアレイ状の内部ストライプ構
造を容易に且つ確実に形成できる。これにより、活性層
16上に成長する半導体層の結晶性が優れるため、しき
い値電流の大幅な低減が可能になり、半導体レーザ装置
としての動作特性が格段に向上する。
際に、活性層16上に成長する窒化物半導体層に対して
ドライエッチングを行なわないため、活性層16上でエ
ッチングを停止させる高度な加工精度が不要となると共
に、活性層16に対するドライエッチングによるダメー
ジを与えるおそれがない。その結果、アレイ状電流狭窄
層18Dにより形成されるアレイ状の内部ストライプ構
造を容易に且つ確実に形成できる。これにより、活性層
16上に成長する半導体層の結晶性が優れるため、しき
い値電流の大幅な低減が可能になり、半導体レーザ装置
としての動作特性が格段に向上する。
【0154】さらに、アレイ状電流狭窄層18Dをウェ
ットエッチングにより形成するため、開口部18aの開
口幅の幅制が容易となり、所望の電流狭窄構造を実現で
きる。また、アレイ状電流狭窄層18Dを構成するSi
O2 はAlGaN半導体と比べて光の屈折率が小さく、
活性層16への光閉じ込め効率が向上するため、しきい
値電流が低減する。従って、ここでは、電流狭窄形成層
18Aの膜厚を0.1μmとしているが、1μm〜2μ
m程度にまで厚くすることにより、光閉じ込め効率をさ
らに改善できる。
ットエッチングにより形成するため、開口部18aの開
口幅の幅制が容易となり、所望の電流狭窄構造を実現で
きる。また、アレイ状電流狭窄層18Dを構成するSi
O2 はAlGaN半導体と比べて光の屈折率が小さく、
活性層16への光閉じ込め効率が向上するため、しきい
値電流が低減する。従って、ここでは、電流狭窄形成層
18Aの膜厚を0.1μmとしているが、1μm〜2μ
m程度にまで厚くすることにより、光閉じ込め効率をさ
らに改善できる。
【0155】また、アレイ状電流狭窄層18DにSiO
2 を用いているため、p型GaNよりなるp型光ガイド
層17におけるアレイ状電流狭窄層18Dの下側の領域
が酸素原子の拡散により結晶性が悪化する。これによ
り、p型光ガイド層17が高抵抗化して電流阻止領域と
なるため、多重量子井戸活性層16におけるアレイ状電
流狭窄層18Dの下側の領域が光損失領域となる。この
ため、アレイ状電流狭窄層18Dの各開口部18aのみ
が有効な電流パス領域となるので、アレイ状の共振器構
造をそれぞれ電気的及び光学的に断絶することが可能と
なる。その結果、アレイ状共振器を1チップ化した半導
体レーザ装置において、電気的及び光学的なクロストー
クがさらに低減すると共にしきい値電流が低減する。
2 を用いているため、p型GaNよりなるp型光ガイド
層17におけるアレイ状電流狭窄層18Dの下側の領域
が酸素原子の拡散により結晶性が悪化する。これによ
り、p型光ガイド層17が高抵抗化して電流阻止領域と
なるため、多重量子井戸活性層16におけるアレイ状電
流狭窄層18Dの下側の領域が光損失領域となる。この
ため、アレイ状電流狭窄層18Dの各開口部18aのみ
が有効な電流パス領域となるので、アレイ状の共振器構
造をそれぞれ電気的及び光学的に断絶することが可能と
なる。その結果、アレイ状共振器を1チップ化した半導
体レーザ装置において、電気的及び光学的なクロストー
クがさらに低減すると共にしきい値電流が低減する。
【0156】また、アレイ状の共振器がアレイ状電流狭
窄層18Dによって内部ストライプ構造を持つことによ
り、p型コンタクト層21がアレイ状電流狭窄層18D
の上方に広く形成されるため、幅が4μm程度の従来の
リッジ状コンタクト層よりも接触抵抗を顕著に低減でき
る。
窄層18Dによって内部ストライプ構造を持つことによ
り、p型コンタクト層21がアレイ状電流狭窄層18D
の上方に広く形成されるため、幅が4μm程度の従来の
リッジ状コンタクト層よりも接触抵抗を顕著に低減でき
る。
【0157】
【発明の効果】本発明に係る半導体発光装置によると、
半導体発光装置を構成する窒化物半導体と独立し、注入
キャリアの流れを規制する開口部を持つキャリアブロッ
ク層を設けることにより、半導体発光装置を構成する窒
化物半導体に対してエッチングダメージを与えることな
く電流狭窄構造を容易に且つ確実に形成できるため、青
紫色半導体レーザ装置に望まれる動作電流の低減及び出
射光の水平横モードの単一化を実現できる。
半導体発光装置を構成する窒化物半導体と独立し、注入
キャリアの流れを規制する開口部を持つキャリアブロッ
ク層を設けることにより、半導体発光装置を構成する窒
化物半導体に対してエッチングダメージを与えることな
く電流狭窄構造を容易に且つ確実に形成できるため、青
紫色半導体レーザ装置に望まれる動作電流の低減及び出
射光の水平横モードの単一化を実現できる。
【図1】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図2】(a)〜(c)は本発明の第1の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図3】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の第2の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図5】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図6】(a)〜(c)は本発明の第3の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図7】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図8】(a)〜(c)は本発明の第4の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図9】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態に係
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面
図である。
【図10】(a)〜(c)は本発明の第5の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
【図11】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
【図12】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
【図13】(a)〜(c)は本発明の第6の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
【図14】(a)〜(c)は本発明の第7の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
【図15】(a)〜(c)は本発明の第7の実施形態に
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断
面図である。
11 基板 12 バッファ層 13 n型コンタクト層 14 n型クラッド層(第1のクラッド層) 15 n型光ガイド層 16 多重量子井戸活性層 17 p型光ガイド層 18A 電流狭窄形成層(薄膜部材) 18A 第1の電流狭窄形成層 18B 電流狭窄層(キャリアブロック層) 18a 開口部 18B 第1の電流狭窄層(キャリアブロック層) 18C 電流狭窄層(キャリアブロック層) 18D アレイ状電流狭窄層(キャリアブロック層) 19A 第1のレジスト膜 19B 第1のマスクパターン 20 p型クラッド層(第2のクラッド層) 21 p型コンタクト層 22A 第2のレジスト膜 22B 第2のマスクパターン 28A 第2の電流狭窄形成層(薄膜部材) 28a 開口部 28B 第2の電流狭窄層(上部キャリアブロック層) 29A 第2のレジスト膜 29B 第2のマスクパターン 30A 第3のレジスト膜 30B 第3のマスクパターン 31 p型エッチング停止層 32 p型ダメージ緩和層 33 レジストパターン 35 第1のレジストパターン 35a 開口部 36 p型光ガイド層 37 p型コンタクト層 38A レジスト膜 38B 第2のレジストパターン 41 n型エッチング停止層 42 n型ダメージ緩和層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 明彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木戸口 勲 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA03 AA06 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA74 CB04 5F073 AA20 AA45 AA51 AA53 AA74 AA83 AB02 CA07 CB05 DA05 EA18 EA23
Claims (23)
- 【請求項1】 基板の上に、第1導電型の第1の窒化物
半導体よりなる第1のクラッド層を形成する第1のクラ
ッド層形成工程と、 前記第1のクラッド層の上に第2の窒化物半導体よりな
る活性層を形成する活性層形成工程と、 前記活性層の上に薄膜部材を堆積した後、前記薄膜部材
にストライプ状の開口部を形成することにより、前記開
口部を持つ薄膜部材よりなり、前記活性層に注入される
キャリアの流れを規制するキャリアブロック層を形成す
るキャリアブロック層形成工程と、 前記キャリアブロック層の上に第2導電型の第3の窒化
物半導体よりなる第2のクラッド層を形成する第2のク
ラッド層形成工程とを備えていることを特徴とする半導
体発光装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記キャリアブロック層形成工程は、前
記キャリアブロック層の開口部をウェットエッチングに
よって形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に
記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記キャリアブロック層形成工程は、前
記キャリアブロック層の開口部をエッチングによって形
成する工程を含み、 前記活性層形成工程と前記キャリアブロック層形成工程
との間に、前記活性層の上に第2導電型の窒化物半導体
よりなり前記キャリアブロック層形成工程のエッチング
を停止させるエッチング停止層を形成するエッチング停
止層形成工程をさらに備えていることを特徴とする請求
項1に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記エッチング停止層はアルミニウムを
含むことを特徴とする請求項3に記載の半導体発光装置
の製造方法。 - 【請求項5】 前記エッチング停止層形成工程と前記キ
ャリアブロック層形成工程との間に、前記エッチング停
止層の上に第2導電型の窒化物半導体よりなり前記キャ
リアブロック層形成工程のエッチングによるダメージを
緩和するダメージ緩和層を形成する工程をさらに備えて
いることを特徴とする請求項3に記載の半導体発光装置
の製造方法。 - 【請求項6】 前記キャリアブロック層形成工程よりも
後に、前記ダメージ緩和層における前記キャリアブロッ
ク層の開口部に露出する領域を熱処理によって蒸発させ
ることにより、前記ダメージ緩和層に前記キャリアブロ
ック層の開口部と連続する開口部を形成する工程をさら
に備えていることを特徴とする請求項5に記載の半導体
発光装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記ダメージ緩和層はインジウムを含む
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体発光装置の製
造方法。 - 【請求項8】 前記第2のクラッド層形成工程は、前記
第2のクラッド層を、前記キャリアブロック層上におけ
る前記開口部の周縁部にも広がるように成長させる工程
を含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体発光装
置の製造方法。 - 【請求項9】 前記第2のクラッド層形成工程は、前記
第2のクラッド層を、前記キャリアブロック層における
前記開口部の上に基板面に垂直で且つ前記開口部が延び
る方向に垂直な方向の断面形状が方形状又は台形状とな
るように成長させる工程を含むことを特徴とする請求項
1に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項10】 基板の上に薄膜部材を堆積した後、前
記薄膜部材にストライプ状の開口部を形成することによ
り、前記開口部を持つ薄膜部材よりなり、前記活性層に
注入されるキャリアの流れを規制するキャリアブロック
層を形成するキャリアブロック層形成工程と、 前記キャリアブロック層の上に、第1導電型の第1の窒
化物半導体よりなる第1のクラッド層を形成する第1の
クラッド層形成工程と、 前記第1のクラッド層の上に第2の窒化物半導体よりな
る活性層を形成する活性層形成工程と、 前記活性層の上に第2導電型の第3の窒化物半導体より
なる第2のクラッド層を形成する第2のクラッド層形成
工程とを備えていることを特徴とする半導体発光装置の
製造方法。 - 【請求項11】 前記キャリアブロック層形成工程は、
前記キャリアブロック層の開口部をウェットエッチング
によって形成する工程を含むことを特徴とする請求項1
0に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項12】 前記キャリアブロック層形成工程は、
前記キャリアブロック層の開口部をエッチングによって
形成する工程を含み、 前記キャリアブロック層形成工程よりも前に、前記基板
の上に第1導電型の窒化物半導体よりなり前記キャリア
ブロック層形成工程のエッチングを停止させるエッチン
グ停止層を形成するエッチング停止層形成工程をさらに
備えていることを特徴とする請求項10に記載の半導体
発光装置の製造方法。 - 【請求項13】 前記エッチング停止層はアルミニウム
を含むことを特徴とする請求項12に記載の半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項14】 前記エッチング停止層形成工程と前記
キャリアブロック層形成工程との間に、前記エッチング
停止層の上に第1導電型の窒化物半導体よりなり前記キ
ャリアブロック層形成工程のエッチングによるダメージ
を緩和するダメージ緩和層を形成する工程をさらに備え
ていることを特徴とする請求項12に記載の半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項15】 前記キャリアブロック層形成工程より
も後に、前記キャリアブロック層の開口部に露出する領
域を熱処理により蒸発させることにより、前記ダメージ
緩和層に前記キャリアブロック層の開口部と連続する開
口部を形成する工程をさらに備えていることを特徴とす
る請求項14に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項16】 前記ダメージ緩和層はインジウムを含
むことを特徴とする請求項15に記載の半導体発光装置
の製造方法。 - 【請求項17】 前記第1のクラッド層形成工程は、前
記第1のクラッド層を、前記キャリアブロック層上にお
ける前記開口部の周縁部に広がるように成長させる工程
を含むことを特徴とする請求項10に記載の半導体発光
装置の製造方法。 - 【請求項18】 前記活性層形成工程と前記第2のクラ
ッド層形成工程との間に、前記活性層の上に薄膜部材を
堆積し、堆積した薄膜部材に対して選択的にエッチング
を行なうことにより、前記キャリアブロック層の開口部
とほぼ対向する位置に開口部を持ち、前記活性層に注入
されるキャリアの流れを規制する前記薄膜部材よりなる
上部キャリアブロック層を形成する工程をさらに備えて
いることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置。 - 【請求項19】 前記キャリアブロック層はシリコンを
含む絶縁膜よりなることを特徴とする請求項1又は10
に記載の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項20】 前記キャリアブロック層は窒化物半導
体よりなることを特徴とする請求項1に又は10に記載
の半導体発光装置の製造方法。 - 【請求項21】 前記キャリアブロック層は前記活性層
よりも屈折率が小さいことを特徴とする請求項1又は1
0に記載の半導体発光装置の製造方法 - 【請求項22】 前記キャリアブロック層は導電膜より
なることを特徴とする請求項1又は10に記載の半導体
発光装置の製造方法。 - 【請求項23】 前記キャリアブロック層形成工程は、
前記薄膜部材に互いに間隔をおき且つほぼ平行に延びる
複数の開口部を形成する工程を含むことを特徴とする請
求項1又は10に記載の半導体発光装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17962899A JP2001007443A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 半導体発光装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17962899A JP2001007443A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 半導体発光装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001007443A true JP2001007443A (ja) | 2001-01-12 |
| JP2001007443A5 JP2001007443A5 (ja) | 2007-04-12 |
Family
ID=16069099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17962899A Withdrawn JP2001007443A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | 半導体発光装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001007443A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1999
- 1999-06-25 JP JP17962899A patent/JP2001007443A/ja not_active Withdrawn
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| JP7678426B2 (ja) | 2021-03-29 | 2025-05-16 | 旭化成株式会社 | 光デバイス |
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