JP2001007448A - 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｉｎを含む量子井戸活性層の直上にＡｌを含
む蒸発防止層を設けた窒化物系化合物半導体発光素子に
おいて、発光効率、発光波長の再現性および面内均一性
を良好にする。 【解決手段】 構成元素の異なる第１下地層２および第
２下地層３を設け、その上方にＡｌＧａＮ蒸発防止層６
を形成する。蒸発防止層６のＡｌ組成比を変化させなく
ても第１下地層２上と第２下地層３上とで蒸発防止層６
のＥｇが変化し、Ｅｇが小さい領域のみに効率よく電流
を集中させて、量子井戸活性層に効率よく電流（ホー
ル）を注入することができる。さらに、ＧａＮ第１下地
層２をＡｌＧａＮ第２下地層３の開口部から露出させ、
第１下地層２の露出表面１６上に電流阻止層の開口部を
設けるか、クラッド層やコンタクト層のストライプ状リ
ッジ部分を設ければ、量子井戸活性層にさらに効率よく
電流（ホール）を注入することができる。
む蒸発防止層を設けた窒化物系化合物半導体発光素子に
おいて、発光効率、発光波長の再現性および面内均一性
を良好にする。 【解決手段】 構成元素の異なる第１下地層２および第
２下地層３を設け、その上方にＡｌＧａＮ蒸発防止層６
を形成する。蒸発防止層６のＡｌ組成比を変化させなく
ても第１下地層２上と第２下地層３上とで蒸発防止層６
のＥｇが変化し、Ｅｇが小さい領域のみに効率よく電流
を集中させて、量子井戸活性層に効率よく電流（ホー
ル）を注入することができる。さらに、ＧａＮ第１下地
層２をＡｌＧａＮ第２下地層３の開口部から露出させ、
第１下地層２の露出表面１６上に電流阻止層の開口部を
設けるか、クラッド層やコンタクト層のストライプ状リ
ッジ部分を設ければ、量子井戸活性層にさらに効率よく
電流（ホール）を注入することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザや発
光ダイオード等の窒化物系化合物半導体発光素子および
その製造方法に関し、特に、Ｉｎ（インジウム）を含む
量子井戸活性層からＩｎやＮ（窒素）が抜けるのを防ぐ
ため、および電流の注入効率を良好にしてて発光効率を
向上させるために、Ａｌ（アルミニウム）を含む蒸発防
止層を設けた窒化物系化合物半導体発光素子およびその
製造方法に関する。
光ダイオード等の窒化物系化合物半導体発光素子および
その製造方法に関し、特に、Ｉｎ（インジウム）を含む
量子井戸活性層からＩｎやＮ（窒素）が抜けるのを防ぐ
ため、および電流の注入効率を良好にしてて発光効率を
向上させるために、Ａｌ（アルミニウム）を含む蒸発防
止層を設けた窒化物系化合物半導体発光素子およびその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明者は、特開平８−２９３６４３号
公報において、Ｉｎを含む量子井戸活性層からＩｎやＮ
が抜けるのを防ぐためにＡｌを含む蒸発防止層を設けた
図１２に示すような窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
を提案している。
公報において、Ｉｎを含む量子井戸活性層からＩｎやＮ
が抜けるのを防ぐためにＡｌを含む蒸発防止層を設けた
図１２に示すような窒化ガリウム系化合物半導体レーザ
を提案している。
【０００３】この半導体レーザは、基板１００上に、Ｇ
ａＮまたはＡｌＮバッファ層１０１、ｎ型ＧａＮ層１０
２、ｎ型ＡｌＧａＮ下部クラッド層１０３、ノンドープ
またはＳｉドープＩｎＧａＮ活性層１０４、薄膜ｐ型Ａ
ｌＧａＮ蒸発防止層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッ
ド層１０６およびｐ型ＧａＮキャップ層１０７を順次積
層した構造を備えている。ｐ型キャップ層１０７の上に
はｐ型電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＮ層１０２の露
出部上にはｎ型電極１０９が形成されている。
ａＮまたはＡｌＮバッファ層１０１、ｎ型ＧａＮ層１０
２、ｎ型ＡｌＧａＮ下部クラッド層１０３、ノンドープ
またはＳｉドープＩｎＧａＮ活性層１０４、薄膜ｐ型Ａ
ｌＧａＮ蒸発防止層１０５、ｐ型ＡｌＧａＮ上部クラッ
ド層１０６およびｐ型ＧａＮキャップ層１０７を順次積
層した構造を備えている。ｐ型キャップ層１０７の上に
はｐ型電極１０８が形成され、ｎ型ＧａＮ層１０２の露
出部上にはｎ型電極１０９が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の窒化ガ
リウム系化合物半導体レーザの構造においては、単一量
子井戸活性層または多重量子井戸活性層の直上にＡｌを
含むＡｌＧａＮ蒸発防止層が積層されている。
リウム系化合物半導体レーザの構造においては、単一量
子井戸活性層または多重量子井戸活性層の直上にＡｌを
含むＡｌＧａＮ蒸発防止層が積層されている。
【０００５】この従来の窒化ガリウム系化合物半導体レ
ーザについて、ＡｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を一
定（ここでは０．１２）にして膜厚を変化させ、発光波
長と発光強度に関してその影響を調べた結果を図１３に
示す。
ーザについて、ＡｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を一
定（ここでは０．１２）にして膜厚を変化させ、発光波
長と発光強度に関してその影響を調べた結果を図１３に
示す。
【０００６】この図１３によれば、ＡｌＧａＮ蒸発防止
層の膜厚が薄い程、発光強度は増加するが、基準波長
（設定波長）に比して短波長化する傾向を示している。
これは、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が薄いと、ｐ型窒
化物系化合物半導体層から活性層への注入効率（ホー
ル）が良くなるため、発光強度が増加する傾向にあると
考えられる。また、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が薄い
と、十分にＩｎやＮの抜けを防止することができず、短
波長化を示すと考えられる。
層の膜厚が薄い程、発光強度は増加するが、基準波長
（設定波長）に比して短波長化する傾向を示している。
これは、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が薄いと、ｐ型窒
化物系化合物半導体層から活性層への注入効率（ホー
ル）が良くなるため、発光強度が増加する傾向にあると
考えられる。また、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が薄い
と、十分にＩｎやＮの抜けを防止することができず、短
波長化を示すと考えられる。
【０００７】一方、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が厚い
程、基準波長に比して漸近しているが、発光強度は減少
する傾向を示している。これは、ＡｌＧａＮ蒸発防止層
の膜厚が厚いと、十分にＩｎやＮの抜けを防止すること
ができ、短波長化を防ぐことができると考えられる。ま
た、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が厚いと、ｐ型窒化物
系化合物半導体層から活性層への注入効率（ホール）が
減少するため、発光強度が減少する傾向にあると考えら
れる。
程、基準波長に比して漸近しているが、発光強度は減少
する傾向を示している。これは、ＡｌＧａＮ蒸発防止層
の膜厚が厚いと、十分にＩｎやＮの抜けを防止すること
ができ、短波長化を防ぐことができると考えられる。ま
た、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の膜厚が厚いと、ｐ型窒化物
系化合物半導体層から活性層への注入効率（ホール）が
減少するため、発光強度が減少する傾向にあると考えら
れる。
【０００８】さらに、Ａｌを含むＡｌＧａＮ蒸発防止層
のＡｌ混晶比を０．０５から０．２まで変化させ、発光
波長と発光強度に関してその影響を調べた。その結果、
ＡｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を小さく設定した場
合、ｐ型窒化物系化合物半導体層から活性層への注入効
率（ホール）が良くなるので発光強度が増加するが、基
準波長に比して短波長化するという問題が生じる。一
方、ＡｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を大きく設定し
た場合、基準波長に比して短波長化を防ぐことができる
が、ｐ型窒化物系化合物半導体層から活性層への注入効
率（ホール）が減少し、発光強度が減少するという問題
が生じる。
のＡｌ混晶比を０．０５から０．２まで変化させ、発光
波長と発光強度に関してその影響を調べた。その結果、
ＡｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を小さく設定した場
合、ｐ型窒化物系化合物半導体層から活性層への注入効
率（ホール）が良くなるので発光強度が増加するが、基
準波長に比して短波長化するという問題が生じる。一
方、ＡｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を大きく設定し
た場合、基準波長に比して短波長化を防ぐことができる
が、ｐ型窒化物系化合物半導体層から活性層への注入効
率（ホール）が減少し、発光強度が減少するという問題
が生じる。
【０００９】従って、従来の素子構造においては、発光
波長の短波長化を防ぐと同時に発光強度が低下するのを
防ぐことはできていなかった。
波長の短波長化を防ぐと同時に発光強度が低下するのを
防ぐことはできていなかった。
【００１０】本発明はこのような従来技術の課題を解決
すべくなされたものであり、Ｉｎを含む量子井戸活性層
に効率良く電流（ホール）を注入して発光効率を向上す
ると共に、発光波長の短波長化を防いで設定通りの波長
の光が再現性良く得られる窒化物系化合物半導体発光素
子およびその製造方法を提供することを目的とする。
すべくなされたものであり、Ｉｎを含む量子井戸活性層
に効率良く電流（ホール）を注入して発光効率を向上す
ると共に、発光波長の短波長化を防いで設定通りの波長
の光が再現性良く得られる窒化物系化合物半導体発光素
子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系化合物
半導体発光素子は、基板上に、少なくともＩｎを含む単
一または多重量子井戸活性層と、該活性層直上に設けら
れたＡｌを含む蒸発防止層と、少なくとも１つのクラッ
ド層とを含む半導体積層構造を備えた窒化物系化合物半
導体発光素子において、該基板上に構成元素が異なる第
１下地層と第２下地層を有し、該第１下地層がその上に
設けられた該第２下地層の開口部から露出しているか、
または該第２下地層の上に該第１下地層が部分的に設け
られ、該第１下地層の露出部上または該第１下地層の形
成部上、および該第２下地層上にわたって該半導体積層
構造が形成され、そのことにより上記目的が達成され
る。
半導体発光素子は、基板上に、少なくともＩｎを含む単
一または多重量子井戸活性層と、該活性層直上に設けら
れたＡｌを含む蒸発防止層と、少なくとも１つのクラッ
ド層とを含む半導体積層構造を備えた窒化物系化合物半
導体発光素子において、該基板上に構成元素が異なる第
１下地層と第２下地層を有し、該第１下地層がその上に
設けられた該第２下地層の開口部から露出しているか、
または該第２下地層の上に該第１下地層が部分的に設け
られ、該第１下地層の露出部上または該第１下地層の形
成部上、および該第２下地層上にわたって該半導体積層
構造が形成され、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００１２】前記第１下地層が、前記第２の下地層に比
べて前記蒸発防止層のエネルギーギャップを低減させる
材料からなっているのが好ましい。
べて前記蒸発防止層のエネルギーギャップを低減させる
材料からなっているのが好ましい。
【００１３】前記基板がサファイヤ基板からなり、前記
第１下地層がＧａＮからなり、前記第２下地層がＡｌy
Ｇａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）からなり、前記活性層がＩｎx
Ｇａ1 -xＮ（０≦ｘ≦１）からなり、前記蒸発防止層が
ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）からなっているのが好ま
しい。
第１下地層がＧａＮからなり、前記第２下地層がＡｌy
Ｇａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）からなり、前記活性層がＩｎx
Ｇａ1 -xＮ（０≦ｘ≦１）からなり、前記蒸発防止層が
ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）からなっているのが好ま
しい。
【００１４】本発明の窒化物系化合物半導体発光素子
は、基板上に、少なくともＩｎを含む単一または多重量
子井戸活性層と、該活性層直上に設けられたＡｌを含む
蒸発防止層と、少なくとも１つのクラッド層とを含む半
導体積層構造を備えた窒化物系化合物半導体発光素子に
おいて、該基板上に、該基板とは構成元素が異なる下地
層が、該基板の一部を露出させる開口部を有して設けら
れ、該基板の露出部上および該下地層上にわたって該半
導体積層構造が設けられ、そのことにより上記目的が達
成される。
は、基板上に、少なくともＩｎを含む単一または多重量
子井戸活性層と、該活性層直上に設けられたＡｌを含む
蒸発防止層と、少なくとも１つのクラッド層とを含む半
導体積層構造を備えた窒化物系化合物半導体発光素子に
おいて、該基板上に、該基板とは構成元素が異なる下地
層が、該基板の一部を露出させる開口部を有して設けら
れ、該基板の露出部上および該下地層上にわたって該半
導体積層構造が設けられ、そのことにより上記目的が達
成される。
【００１５】前記基板が、前記下地層に比べて前記蒸発
防止層のエネルギーギャップを低減させる材料からなっ
ているのが好ましい。
防止層のエネルギーギャップを低減させる材料からなっ
ているのが好ましい。
【００１６】前記基板がＧａＮ基板からなり、前記下地
層がＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）からなり、前記活性
層がＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなり、前記蒸発
防止層がＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）からなるのが好
ましい。
層がＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）からなり、前記活性
層がＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなり、前記蒸発
防止層がＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）からなるのが好
ましい。
【００１７】電流通路となる開口部を有する電流阻止層
が、該開口部を前記第１下地層の露出部もしくは形成
部、または前記基板の露出部の上方に配して設けられて
いるのが好ましい。
が、該開口部を前記第１下地層の露出部もしくは形成
部、または前記基板の露出部の上方に配して設けられて
いるのが好ましい。
【００１８】上部クラッド層が前記第１下地層の露出部
もしくは形成部、または前記下地層の露出部の上方にリ
ッジストライプ状部分を有して設けられているか、また
は該クラッド層と該クラッド層上に設けられたコンタク
ト層が前記第１下地層露出部もしくは形成部、または前
記基板の露出部の上方にリッジストライプ状部分を有し
て設けられているのが好ましい。
もしくは形成部、または前記下地層の露出部の上方にリ
ッジストライプ状部分を有して設けられているか、また
は該クラッド層と該クラッド層上に設けられたコンタク
ト層が前記第１下地層露出部もしくは形成部、または前
記基板の露出部の上方にリッジストライプ状部分を有し
て設けられているのが好ましい。
【００１９】本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の
製造方法は、基板上に、構成元素が異なる第１下地層と
第２下地層を積層形成する工程と、該第２下地層の一部
を除去して該第１下地層の一部を露出させる工程と、該
第１下地層の露出部上および該第２下地層上にわたっ
て、少なくとも下部クラッド層と、Ｉｎを含む単一また
は多重量子井戸活性層と、Ａｌを含む蒸発防止層と、上
部クラッド層とを積層形成する工程とを含み、そのこと
により上記目的が達成される。
製造方法は、基板上に、構成元素が異なる第１下地層と
第２下地層を積層形成する工程と、該第２下地層の一部
を除去して該第１下地層の一部を露出させる工程と、該
第１下地層の露出部上および該第２下地層上にわたっ
て、少なくとも下部クラッド層と、Ｉｎを含む単一また
は多重量子井戸活性層と、Ａｌを含む蒸発防止層と、上
部クラッド層とを積層形成する工程とを含み、そのこと
により上記目的が達成される。
【００２０】本発明の窒化物系化合物半導体発光素子の
製造方法は、基板上に、該基板と構成元素が異なる下地
層を形成する工程と、該下地層の一部を除去して該基板
の一部を露出させる工程と、該基板の露出部上および該
下地層上にわたって、少なくとも下部クラッド層と、Ｉ
ｎを含む単一または多重量子井戸活性層と、Ａｌを含む
蒸発防止層と、上部クラッド層とを積層形成する工程と
を含み、そのことにより上記目的が達成される。
製造方法は、基板上に、該基板と構成元素が異なる下地
層を形成する工程と、該下地層の一部を除去して該基板
の一部を露出させる工程と、該基板の露出部上および該
下地層上にわたって、少なくとも下部クラッド層と、Ｉ
ｎを含む単一または多重量子井戸活性層と、Ａｌを含む
蒸発防止層と、上部クラッド層とを積層形成する工程と
を含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】前記基板または前記第１下地層の露出部の
上方に開口部を有する電流阻止層を形成する工程を含む
のが好ましい。
上方に開口部を有する電流阻止層を形成する工程を含む
のが好ましい。
【００２２】前記基板または前記第１下地層の露出部の
上方に前記上部クラッド層のリッジストライプ状部分を
形成するか、または該上部クラッド層上にコンタクト層
を形成して該基板または該第１下地層の露出部の上方に
該上部クラッド層と該コンタクト層のリッジストライプ
状部分を形成する工程を含むのが好ましい。
上方に前記上部クラッド層のリッジストライプ状部分を
形成するか、または該上部クラッド層上にコンタクト層
を形成して該基板または該第１下地層の露出部の上方に
該上部クラッド層と該コンタクト層のリッジストライプ
状部分を形成する工程を含むのが好ましい。
【００２３】以下、本発明の作用について説明する。
【００２４】本発明にあっては、構成元素の異なる第１
下地層と第２下地層を形成し、その上方にＡｌを含む蒸
発防止層を設けているので、蒸発防止層のＡｌ組成比を
変えなくても、第１下地層上と第２下地層上とで蒸発防
止層のＥｇを異ならせることができる。よって、Ｅｇが
小さい領域に電流を集中させて、より効率良く活性層に
電流（ホール）を注入することができ、発光効率が増大
する。
下地層と第２下地層を形成し、その上方にＡｌを含む蒸
発防止層を設けているので、蒸発防止層のＡｌ組成比を
変えなくても、第１下地層上と第２下地層上とで蒸発防
止層のＥｇを異ならせることができる。よって、Ｅｇが
小さい領域に電流を集中させて、より効率良く活性層に
電流（ホール）を注入することができ、発光効率が増大
する。
【００２５】例えば、サファイヤ基板上にＧａＮ第１下
地層とＡｌＮ第２下地層を形成し、その上方にＡｌzＧ
ａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）蒸発防止層を形成した場合、第
１下地層の上方に形成された蒸発防止層は、歪みの影響
によって、そのエネルギーギャップ（Ｅｇ）が図３に●
および○で示すようになり、第２下地層の上方に形成さ
れた蒸発防止層のＥｇ（実線）よりも小さくなる。ここ
で、●はＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法により形
成したＧａＮ層であり、○はＭＯＣＶＤ法（有機金属化
合物気相成長法）法により形成したＧａＮ層である。
地層とＡｌＮ第２下地層を形成し、その上方にＡｌzＧ
ａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）蒸発防止層を形成した場合、第
１下地層の上方に形成された蒸発防止層は、歪みの影響
によって、そのエネルギーギャップ（Ｅｇ）が図３に●
および○で示すようになり、第２下地層の上方に形成さ
れた蒸発防止層のＥｇ（実線）よりも小さくなる。ここ
で、●はＨＶＰＥ（ハイドライド気相成長）法により形
成したＧａＮ層であり、○はＭＯＣＶＤ法（有機金属化
合物気相成長法）法により形成したＧａＮ層である。
【００２６】従って、単一のＡｌＮ下地層上にＡｌを含
む蒸発防止層を形成した従来の構造よりもＥｇが小さく
なり、活性層に電流（ホール）を注入しやすくなる。
む蒸発防止層を形成した従来の構造よりもＥｇが小さく
なり、活性層に電流（ホール）を注入しやすくなる。
【００２７】なお、下地層がＧａＮ単体の場合にはＡｌ
ＧａＮ蒸発防止層全体に歪みがかかり、蒸発防止層全体
のＥｇは小さくなるが、本願発明は電流通路の位置にあ
る蒸発防止層部分のみのＥｇを小さくし、さらに、横方
向のＥｇにΔＥｇを設けたものである。
ＧａＮ蒸発防止層全体に歪みがかかり、蒸発防止層全体
のＥｇは小さくなるが、本願発明は電流通路の位置にあ
る蒸発防止層部分のみのＥｇを小さくし、さらに、横方
向のＥｇにΔＥｇを設けたものである。
【００２８】また、第１下地層上と第２下地層上とで蒸
発防止層のＥｇが異なるので、Ｅｇが小さくなった領域
に電流を集中させることができ、より効率良く活性層に
電流（ホール）が注入され、発光効率が増大する。
発防止層のＥｇが異なるので、Ｅｇが小さくなった領域
に電流を集中させることができ、より効率良く活性層に
電流（ホール）が注入され、発光効率が増大する。
【００２９】さらに、第１下地層の上方に形成されたＡ
ｌを含む蒸発防止層のＡｌ混晶比が従来と同じでもＥｇ
を小さくすることができるので、従来に比べてＡｌ混晶
比を大きくすることができる。その結果、活性層のＩ
ｎ、Ｎ抜けを防いで発光波長の制御および発光波長のバ
ラツキの制御が可能となり、さらに注入効率が向上し、
発光効率が増大する。
ｌを含む蒸発防止層のＡｌ混晶比が従来と同じでもＥｇ
を小さくすることができるので、従来に比べてＡｌ混晶
比を大きくすることができる。その結果、活性層のＩ
ｎ、Ｎ抜けを防いで発光波長の制御および発光波長のバ
ラツキの制御が可能となり、さらに注入効率が向上し、
発光効率が増大する。
【００３０】このような構成元素が異なる２つの下地層
は、第２下地層の開口部からその下に設けた第１下地層
の一部を露出させてもよく、第２下地層の上に第１下地
層を部分的に形成してもよいが、基板上に基板と構成元
素が異なる下地層を設けて、その開口部から露出した基
板部分を下地層して用いることもできる。
は、第２下地層の開口部からその下に設けた第１下地層
の一部を露出させてもよく、第２下地層の上に第１下地
層を部分的に形成してもよいが、基板上に基板と構成元
素が異なる下地層を設けて、その開口部から露出した基
板部分を下地層して用いることもできる。
【００３１】ここで、第１下地層としては、第２下地層
に比べて蒸発防止層のエネルギーギャップを低減させる
材料を用いるのが好ましく、例えばサファイヤ基板上に
ＧａＮ第１下地層およびＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）
第２下地層を形成することができる。または、ＧａＮ基
板上にＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）下地層を形成し、
その開口部から露出したＧａＮ基板部分をＧａＮ下地層
して用いることもできる。
に比べて蒸発防止層のエネルギーギャップを低減させる
材料を用いるのが好ましく、例えばサファイヤ基板上に
ＧａＮ第１下地層およびＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）
第２下地層を形成することができる。または、ＧａＮ基
板上にＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）下地層を形成し、
その開口部から露出したＧａＮ基板部分をＧａＮ下地層
して用いることもできる。
【００３２】上記ＧａＮ下地層上とＡｌＧａＮ下地層上
とで蒸発防止層のＥｇを十分異ならせて発光効率を向上
させるためには、ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）下地層
のＡｌ混晶比ｙが０．５以上１以下であるのが好まし
い。
とで蒸発防止層のＥｇを十分異ならせて発光効率を向上
させるためには、ＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）下地層
のＡｌ混晶比ｙが０．５以上１以下であるのが好まし
い。
【００３３】さらに、第１下地層の露出部や形成部、基
板の露出部の上方に電流阻止層の開口部を設けたり、ク
ラッド層やコンタクト層のリッジストライプ状部分を設
けることにより、上記Ｅｇが小さくなった領域のみに電
流を集中させることができる。よって、活性層に電流
（ホール）が効率良く注入され、発光効率がさらに増大
する。
板の露出部の上方に電流阻止層の開口部を設けたり、ク
ラッド層やコンタクト層のリッジストライプ状部分を設
けることにより、上記Ｅｇが小さくなった領域のみに電
流を集中させることができる。よって、活性層に電流
（ホール）が効率良く注入され、発光効率がさらに増大
する。
【００３４】単一量子井戸活性層または多重量子井戸活
性層を構成する活性層または量子井戸層は、ＩｎxＧａ
1-xＮ（０≦ｘ≦１）のＩｎ組成比ｘが０．０５以上で
あるのが好ましく、さらに好ましくは０．３０以上であ
る。活性層または量子井戸層のＩｎ組成比が多いほど上
記効果が顕著に得られる。
性層を構成する活性層または量子井戸層は、ＩｎxＧａ
1-xＮ（０≦ｘ≦１）のＩｎ組成比ｘが０．０５以上で
あるのが好ましく、さらに好ましくは０．３０以上であ
る。活性層または量子井戸層のＩｎ組成比が多いほど上
記効果が顕著に得られる。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに
限定されるものではない。以下の実施形態では半導体レ
ーザ素子について説明するが、発光ダイオードについて
も適用可能であることは言うまでもない。なお、本発明
において、窒化物系化合物半導体とは、ＩｎsＡｌtＧａ
1-s-tＮ（０≦ｓ、０≦ｔ、ｓ＋ｔ≦１）を含むものと
する。さらに、Ｖ族元素としてＡｓやＰを含んでいても
よい。
いて図面を参照しながら説明するが、本発明はこれらに
限定されるものではない。以下の実施形態では半導体レ
ーザ素子について説明するが、発光ダイオードについて
も適用可能であることは言うまでもない。なお、本発明
において、窒化物系化合物半導体とは、ＩｎsＡｌtＧａ
1-s-tＮ（０≦ｓ、０≦ｔ、ｓ＋ｔ≦１）を含むものと
する。さらに、Ｖ族元素としてＡｓやＰを含んでいても
よい。
【００３６】（実施形態１）図１は本発明の一実施形態
である窒化ガリウム系化合物半導体レーザの構成を示す
断面図である。
である窒化ガリウム系化合物半導体レーザの構成を示す
断面図である。
【００３７】この半導体レーザは、サファイヤ基板１上
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次積層し
た構造を備えている。ｐ型コンタクト層９の上にはｐ型
電極１０が形成され、ｎ型コンタクト層４の露出部上に
はｎ型電極１１が形成されている。
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次積層し
た構造を備えている。ｐ型コンタクト層９の上にはｐ型
電極１０が形成され、ｎ型コンタクト層４の露出部上に
はｎ型電極１１が形成されている。
【００３８】上記ＧａＮ第１下地層２上のＡｌＮ第２下
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
【００３９】この半導体レーザは、例えば以下のように
して作製することができる。
して作製することができる。
【００４０】窒化物系半導体層の形成は有機金属化合物
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により行い、基板としてサ
ファイヤ基板、Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ3）、I
II族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）およびトリメチルインジウ
ム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデ
ィエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物とし
てモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとして
Ｈ2およびＮ2を用いる。
気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）により行い、基板としてサ
ファイヤ基板、Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ3）、I
II族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）およびトリメチルインジウ
ム（ＴＭＩｎ）、ｐ型不純物としてビスシクロペンタデ
ィエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）、ｎ型不純物とし
てモノシラン（ＳｉＨ4）を用い、キャリヤガスとして
Ｈ2およびＮ2を用いる。
【００４１】まず、図２（ａ）に示すように、サファイ
ヤ基板１上に基板温度６００℃にて厚さ５５ｎｍのＧａ
Ｎ第１下地層２および厚さ５５ｎｍのＡｌＮ第２下地層
３を成長させる。
ヤ基板１上に基板温度６００℃にて厚さ５５ｎｍのＧａ
Ｎ第１下地層２および厚さ５５ｎｍのＡｌＮ第２下地層
３を成長させる。
【００４２】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅３μ
ｍ除去する。
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅３μ
ｍ除去する。
【００４３】続いて、図２（ｂ）に示すように、エッチ
ングによりＡｌＮ第２下地層３を幅３μｍ除去してスト
ライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面１
５を露出させる。
ングによりＡｌＮ第２下地層３を幅３μｍ除去してスト
ライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面１
５を露出させる。
【００４４】その後、このウェハーを再度ＭＯＣＶＤ装
置内に導入し、図２（ｃ）に示すように、基板温度１０
５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成
長させる。次に、基板温度８００℃にて厚さ３ｎｍのＩ
ｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ量子井戸活性層５および厚さ５０ｎｍの
ｐ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ蒸発防止層６を成長させる。次
に、基板温度１０５０℃にて厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層７および厚さ０．３μｍのｐ
型ＧａＮコンタクト層９を成長させる。
置内に導入し、図２（ｃ）に示すように、基板温度１０
５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成
長させる。次に、基板温度８００℃にて厚さ３ｎｍのＩ
ｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ量子井戸活性層５および厚さ５０ｎｍの
ｐ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ蒸発防止層６を成長させる。次
に、基板温度１０５０℃にて厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層７および厚さ０．３μｍのｐ
型ＧａＮコンタクト層９を成長させる。
【００４５】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出し、図２（ｄ）に示すようにドライエッチン
グによりｎ型コンタクト層４表面１６を露出させる。
一旦取り出し、図２（ｄ）に示すようにドライエッチン
グによりｎ型コンタクト層４表面１６を露出させる。
【００４６】その後、ｐ型コンタクト層９の表面上にｐ
型電極１０を形成し、ｎ型コンタクト層４の露出表面１
６上にｎ型電極１１を形成する。最後に、幅３５０μ
ｍ、長さ６００μｍにスクライブ等によりチップに分割
して本実施形態の半導体レーザが得られる。
型電極１０を形成し、ｎ型コンタクト層４の露出表面１
６上にｎ型電極１１を形成する。最後に、幅３５０μ
ｍ、長さ６００μｍにスクライブ等によりチップに分割
して本実施形態の半導体レーザが得られる。
【００４７】このようにして得られる本実施形態の半導
体レーザは、図３に示すように、ＧａＮ第１下地層２の
露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが従
来に比べて小さくなり、このＥｇが小さくなった領域の
みに電流を集中させることができる。よって、より効率
良く活性層に電流（ホール）を注入することができ、よ
り発光効率の優れた半導体レーザとすることができる。
体レーザは、図３に示すように、ＧａＮ第１下地層２の
露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが従
来に比べて小さくなり、このＥｇが小さくなった領域の
みに電流を集中させることができる。よって、より効率
良く活性層に電流（ホール）を注入することができ、よ
り発光効率の優れた半導体レーザとすることができる。
【００４８】さらに、蒸発防止層６のＡｌ混晶比を従来
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
【００４９】なお、ＧａＮ第１下地層２の表面からｐ型
ＡｌＧａＮ蒸発防止層６までの距離、つまり、本実施形
態では主としてｎ型ＧａＮコンタクト層４の層厚である
が、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下の範囲である。
この距離が１μｍ未満ではｎ型コンタクト層４の結晶性
が悪化して第１下地層２からの歪みの影響を蒸発防止層
６に伝搬できず、１０μｍを超える蒸発防止層６が第１
下地層２からの歪みの影響を受けなくなるからである。
ＡｌＧａＮ蒸発防止層６までの距離、つまり、本実施形
態では主としてｎ型ＧａＮコンタクト層４の層厚である
が、好ましくは１μｍ以上１０μｍ以下の範囲である。
この距離が１μｍ未満ではｎ型コンタクト層４の結晶性
が悪化して第１下地層２からの歪みの影響を蒸発防止層
６に伝搬できず、１０μｍを超える蒸発防止層６が第１
下地層２からの歪みの影響を受けなくなるからである。
【００５０】（実施形態２）本実施形態では、第１下地
層の露出表面上方に電流阻止層の開口部を設けた例につ
いて説明する。
層の露出表面上方に電流阻止層の開口部を設けた例につ
いて説明する。
【００５１】図４は実施形態２の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザの構成を示す断面図である。
半導体レーザの構成を示す断面図である。
【００５２】この半導体レーザは、サファイヤ基板１上
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７、ｎ型ＧａＮ電流阻止層８およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層９を順次積層した構造を備えている。ｐ型コ
ンタクト層９の上にはｐ型電極１０が形成され、ｎ型コ
ンタクト層４の露出部上にはｎ型電極１１が形成されて
いる。
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７、ｎ型ＧａＮ電流阻止層８およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層９を順次積層した構造を備えている。ｐ型コ
ンタクト層９の上にはｐ型電極１０が形成され、ｎ型コ
ンタクト層４の露出部上にはｎ型電極１１が形成されて
いる。
【００５３】上記ＧａＮ第１下地層２上のＡｌＮ第２下
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
【００５４】上記電流阻止層８には電流通路となるスト
ライプ状開口部が設けられており、このストライプ状開
口部はＧａＮ第１下地層の露出表面１５上に配置されて
いる。
ライプ状開口部が設けられており、このストライプ状開
口部はＧａＮ第１下地層の露出表面１５上に配置されて
いる。
【００５５】この半導体レーザは、例えば以下のように
して作製することができる。
して作製することができる。
【００５６】窒化物系半導体層の形成はＭＯＣＶＤ法に
より行い、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型不
純物およびキャリヤガスは実施形態１と同様のものを用
いる。
より行い、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型不
純物およびキャリヤガスは実施形態１と同様のものを用
いる。
【００５７】まず、図５（ａ）に示すように、サファイ
ヤ基板１上に基板温度６００℃にて厚さ５５ｎｍのＧａ
Ｎ第１下地層２および厚さ５５ｎｍのＡｌＮ第２下地層
３を成長させる。
ヤ基板１上に基板温度６００℃にて厚さ５５ｎｍのＧａ
Ｎ第１下地層２および厚さ５５ｎｍのＡｌＮ第２下地層
３を成長させる。
【００５８】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅３μ
ｍ除去する。
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅３μ
ｍ除去する。
【００５９】続いて、図５（ｂ）に示すように、エッチ
ングによりＡｌＮ第２下地層３を幅３μｍ除去してスト
ライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面１
５を露出させる。
ングによりＡｌＮ第２下地層３を幅３μｍ除去してスト
ライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面１
５を露出させる。
【００６０】その後、このウェハーを再度ＭＯＣＶＤ装
置内に導入し、図５（ｃ）に示すように、基板温度１０
５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成
長させる。次に、基板温度８００℃にて厚さ３ｎｍのＩ
ｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ量子井戸活性層５および厚さ５０ｎｍの
ｐ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ蒸発防止層６を成長させる。次
に、基板温度１０５０℃にて厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層７および厚さ０．３μｍのｎ
型ＧａＮ電流阻止層８を成長させる。
置内に導入し、図５（ｃ）に示すように、基板温度１０
５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成
長させる。次に、基板温度８００℃にて厚さ３ｎｍのＩ
ｎ0.3Ｇａ0.7Ｎ量子井戸活性層５および厚さ５０ｎｍの
ｐ型Ａｌ0.12Ｇａ0.88Ｎ蒸発防止層６を成長させる。次
に、基板温度１０５０℃にて厚さ０．１μｍのｐ型Ａｌ
0.05Ｇａ0.95Ｎクラッド層７および厚さ０．３μｍのｎ
型ＧａＮ電流阻止層８を成長させる。
【００６１】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出してレジストマスク（図示せず）を形成し、
このレジストマスクをストライプ状に幅５μｍ除去す
る。
一旦取り出してレジストマスク（図示せず）を形成し、
このレジストマスクをストライプ状に幅５μｍ除去す
る。
【００６２】続いて、レジストマスクをドライエッチン
グ用マスクとして用いて、図５（ｄ）に示すように、ド
ライエッチングによりｐ型クラッド層７の表面１４を露
出させる。
グ用マスクとして用いて、図５（ｄ）に示すように、ド
ライエッチングによりｐ型クラッド層７の表面１４を露
出させる。
【００６３】その後、このウェハーを再度ＭＯＣＶＤ装
置内に導入し、基板温度１０５０℃にて、図５（ｅ）に
示すように露出したｐ型クラッド層７表面１４とｎ型電
流阻止層８の上にわたって厚さ０．３μｍのｐ型ＧａＮ
コンタクト層９を成長させる。
置内に導入し、基板温度１０５０℃にて、図５（ｅ）に
示すように露出したｐ型クラッド層７表面１４とｎ型電
流阻止層８の上にわたって厚さ０．３μｍのｐ型ＧａＮ
コンタクト層９を成長させる。
【００６４】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出し、図５（ｆ）に示すようにドライエッチン
グによりｎ型コンタクト層４表面１６を露出させる。
一旦取り出し、図５（ｆ）に示すようにドライエッチン
グによりｎ型コンタクト層４表面１６を露出させる。
【００６５】その後、ｐ型コンタクト層９の表面上にｐ
型電極１０を形成し、ｎ型コンタクト層４の露出表面上
にｎ型電極１１を形成する。最後に、幅３５０μｍ、長
さ６００μｍにスクライブ等によりチップに分割して本
実施形態の半導体レーザが得られる。
型電極１０を形成し、ｎ型コンタクト層４の露出表面上
にｎ型電極１１を形成する。最後に、幅３５０μｍ、長
さ６００μｍにスクライブ等によりチップに分割して本
実施形態の半導体レーザが得られる。
【００６６】このようにして得られる本実施形態の半導
体レーザは、図３に示したようにＧａＮ第１下地層２の
露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが従
来に比べて小さくなり、さらに、この上方に電流阻止層
の開口部を配置することにより、このＥｇが小さくなっ
た領域のみにさらに効率よく電流を集中させることがで
きる。よって、より効率良く活性層に電流（ホール）を
注入することができ、より発光効率の優れた半導体レー
ザとすることができる。
体レーザは、図３に示したようにＧａＮ第１下地層２の
露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが従
来に比べて小さくなり、さらに、この上方に電流阻止層
の開口部を配置することにより、このＥｇが小さくなっ
た領域のみにさらに効率よく電流を集中させることがで
きる。よって、より効率良く活性層に電流（ホール）を
注入することができ、より発光効率の優れた半導体レー
ザとすることができる。
【００６７】さらに、蒸発防止層６のＡｌ混晶比を従来
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
【００６８】本実施形態１の半導体レーザについて、Ａ
ｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を一定（ここでは０．
１２）にして膜厚を変化させ、発光波長と発光強度に関
してその影響を調べた結果を図６に示す。
ｌＧａＮ蒸発防止層のＡｌ混晶比を一定（ここでは０．
１２）にして膜厚を変化させ、発光波長と発光強度に関
してその影響を調べた結果を図６に示す。
【００６９】この図６から、本実施形態の半導体レーザ
は、従来の構造に比べて発光波長のシフト量が少なく、
発光強度の低下が少ないことがわかる。
は、従来の構造に比べて発光波長のシフト量が少なく、
発光強度の低下が少ないことがわかる。
【００７０】さらに、発光波長のシフト量を少なくする
と共に発光強度の減少を少なくするためには、Ａｌを含
む蒸発防止層の層厚を２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲
であるのが好ましいことがわかる。
と共に発光強度の減少を少なくするためには、Ａｌを含
む蒸発防止層の層厚を２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲
であるのが好ましいことがわかる。
【００７１】（実施形態３）本実施形態では、第１下地
層の露出表面上方にリッジストライプ状部分を設けた例
について説明する。
層の露出表面上方にリッジストライプ状部分を設けた例
について説明する。
【００７２】図７は実施形態３の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザの構成を示す断面図である。
半導体レーザの構成を示す断面図である。
【００７３】この半導体レーザは、サファイヤ基板１上
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次積層し
た構造を備えている。ｐ型クラッド層７およびｐ型コン
タクト層９はリッジストライプ状に加工されてその上に
ｐ型電極１０が形成され、ｎ型コンタクト層４の露出部
上にはｎ型電極１１が形成されている。さらに、ｐ型ク
ラッド層７の平坦部上からｐ型電極１０の端部にかけて
ＳｉＯ2絶縁体層１２が形成されている。
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次積層し
た構造を備えている。ｐ型クラッド層７およびｐ型コン
タクト層９はリッジストライプ状に加工されてその上に
ｐ型電極１０が形成され、ｎ型コンタクト層４の露出部
上にはｎ型電極１１が形成されている。さらに、ｐ型ク
ラッド層７の平坦部上からｐ型電極１０の端部にかけて
ＳｉＯ2絶縁体層１２が形成されている。
【００７４】上記ＧａＮ第１下地層２上のＡｌＮ第２下
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
【００７５】上記ｐ型クラッド層７およびｐ型コンタク
ト層９のリッジストライプ状部分は、ＧａＮ第１下地層
の露出表面１５上に配置されている。
ト層９のリッジストライプ状部分は、ＧａＮ第１下地層
の露出表面１５上に配置されている。
【００７６】この半導体レーザは、例えば以下のように
して作製することができる。
して作製することができる。
【００７７】窒化物系半導体層の形成はＭＯＣＶＤ法に
より行い、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型不
純物およびキャリヤガスは実施形態１と同様のものを用
いる。
より行い、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型不
純物およびキャリヤガスは実施形態１と同様のものを用
いる。
【００７８】まず、図８（ａ）に示すように、ＨＶＰＥ
法またはＭＯＣＶＤ法により厚さ１０μｍの厚膜ＧａＮ
第１下地層２が形成されたサファイヤ基板１をＭＯＣＶ
Ｄ装置内に導入し、基板温度６００℃にて厚さ５０ｎｍ
のＡｌＮ第２下地層３を成長させる。
法またはＭＯＣＶＤ法により厚さ１０μｍの厚膜ＧａＮ
第１下地層２が形成されたサファイヤ基板１をＭＯＣＶ
Ｄ装置内に導入し、基板温度６００℃にて厚さ５０ｎｍ
のＡｌＮ第２下地層３を成長させる。
【００７９】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅４μ
ｍ除去する。
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅４μ
ｍ除去する。
【００８０】続いて、図８（ｂ）に示すように、エッチ
ングによりＡｌＮ第２下地層３を幅４μｍ除去してスト
ライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面１
５を露出させる。
ングによりＡｌＮ第２下地層３を幅４μｍ除去してスト
ライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面１
５を露出させる。
【００８１】その後、このウェハーを再度ＭＯＣＶＤ装
置内に導入し、図８（ｃ）に示すように、基板温度１０
５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成
長させる。次に、基板温度８００℃にて厚さ３ｎｍのＩ
ｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ量子井戸層の３層と厚さ４ｎｍのＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層の２層からなる多重量子井戸活性
層５および厚さ４０ｎｍのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ蒸発
防止層６を成長させる。次に、基板温度１０５０℃にて
厚さ０．２μｍのｐ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎクラッド層７
および厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層９を成
長させる。
置内に導入し、図８（ｃ）に示すように、基板温度１０
５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成
長させる。次に、基板温度８００℃にて厚さ３ｎｍのＩ
ｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ量子井戸層の３層と厚さ４ｎｍのＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層の２層からなる多重量子井戸活性
層５および厚さ４０ｎｍのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ蒸発
防止層６を成長させる。次に、基板温度１０５０℃にて
厚さ０．２μｍのｐ型Ａｌ0.04Ｇａ0.96Ｎクラッド層７
および厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層９を成
長させる。
【００８２】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出してｐ型コンタクト層９上に、例えば幅３μ
ｍのストライプ状のｐ型電極１０を形成する。
一旦取り出してｐ型コンタクト層９上に、例えば幅３μ
ｍのストライプ状のｐ型電極１０を形成する。
【００８３】続いて、図８（ｄ）に示すように、ストラ
イプ状のｐ型電極１０の上にレジストマスク１３を形成
する。
イプ状のｐ型電極１０の上にレジストマスク１３を形成
する。
【００８４】その後、レジストマスク１３をドライエッ
チング用マスクとして用いて、図８（ｅ）に示すよう
に、ドライエッチングによりｐ型クラッド層７の表面１
４を露出させる。
チング用マスクとして用いて、図８（ｅ）に示すよう
に、ドライエッチングによりｐ型クラッド層７の表面１
４を露出させる。
【００８５】次に、図８（ｆ）に示すように、ｐ型電極
１０、ｐ型コンタクト層９およびｐ型クラッド層７の露
出表面１４上にＳｉＯ2絶縁体層１２を形成し、ｐ型電
極１０上の絶縁体層１２を除去してｐ型電極１０表面を
露出させる。
１０、ｐ型コンタクト層９およびｐ型クラッド層７の露
出表面１４上にＳｉＯ2絶縁体層１２を形成し、ｐ型電
極１０上の絶縁体層１２を除去してｐ型電極１０表面を
露出させる。
【００８６】続いて、図８（ｇ）に示すように、ドライ
エッチングによりｎ型コンタクト層４表面１６を露出さ
せ、その上にｎ型電極１１を形成する。最後に、幅３５
０μｍ、長さ６００μｍにスクライブ等によりチップに
分割して本実施形態の半導体レーザが得られる。
エッチングによりｎ型コンタクト層４表面１６を露出さ
せ、その上にｎ型電極１１を形成する。最後に、幅３５
０μｍ、長さ６００μｍにスクライブ等によりチップに
分割して本実施形態の半導体レーザが得られる。
【００８７】このようにして得られる本実施形態の半導
体レーザは、図３に示したように、ＧａＮ第１下地層２
の露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが
従来に比べて小さくなり、さらに、この上方にリッジス
トライプ状部分を配置することにより、このＥｇが小さ
くなった領域のみにさらに効率よく電流を集中させるこ
とができる。よって、より効率良く活性層に電流（ホー
ル）を注入することができ、より発光効率の優れた半導
体レーザとすることができる。
体レーザは、図３に示したように、ＧａＮ第１下地層２
の露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが
従来に比べて小さくなり、さらに、この上方にリッジス
トライプ状部分を配置することにより、このＥｇが小さ
くなった領域のみにさらに効率よく電流を集中させるこ
とができる。よって、より効率良く活性層に電流（ホー
ル）を注入することができ、より発光効率の優れた半導
体レーザとすることができる。
【００８８】さらに、蒸発防止層６のＡｌ混晶比を従来
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
【００８９】本実施形態の半導体レーザにおいても、実
施形態２の半導体レーザと同様に、従来の構造に比べて
発光波長のシフト量を少なくすると共に発光強度の減少
を少なくすることができた。
施形態２の半導体レーザと同様に、従来の構造に比べて
発光波長のシフト量を少なくすると共に発光強度の減少
を少なくすることができた。
【００９０】（実施形態４）本実施形態では、第１下地
層の露出表面上方にリッジストライプ状部を設けた実施
形態３の応用例について説明する。
層の露出表面上方にリッジストライプ状部を設けた実施
形態３の応用例について説明する。
【００９１】図９は実施形態４の窒化ガリウム系化合物
半導体レーザの構成を示す断面図である。
半導体レーザの構成を示す断面図である。
【００９２】この半導体レーザは、サファイヤ基板１上
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次積層し
た構造を備えている。ｐ型クラッド層７およびｐ型コン
タクト層９は短冊状に加工され、その上に電流通路とな
るリッジストライプ状部分を除いてＳｉＯ2絶縁体層１
２が形成されている。さらにその上にｐ型電極１０が形
成され、ｎ型コンタクト層４の露出部上にはｎ型電極１
１が形成されている。
に、ＧａＮ第１下地層２、ＡｌＮ第２下地層３、ｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層
５、ｐ型ＡｌＧａＮ蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層７およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次積層し
た構造を備えている。ｐ型クラッド層７およびｐ型コン
タクト層９は短冊状に加工され、その上に電流通路とな
るリッジストライプ状部分を除いてＳｉＯ2絶縁体層１
２が形成されている。さらにその上にｐ型電極１０が形
成され、ｎ型コンタクト層４の露出部上にはｎ型電極１
１が形成されている。
【００９３】上記ＧａＮ第１下地層２上のＡｌＮ第２下
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
地層３にはストライプ状開口部が設けられており、その
開口部からＧａＮ第１下地層の表面１５が露出してい
る。
【００９４】上記ｐ型クラッド層７およびｐ型コンタク
ト層９のリッジストライプ状部分（短冊状の中央の部
分）は、ＧａＮ第１下地層の露出表面１５上に配置され
ている。
ト層９のリッジストライプ状部分（短冊状の中央の部
分）は、ＧａＮ第１下地層の露出表面１５上に配置され
ている。
【００９５】この半導体レーザは、例えば以下のように
して作製することができる。
して作製することができる。
【００９６】窒化物系半導体層の形成はＭＯＣＶＤ法に
より行い、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型不
純物およびキャリヤガスは実施形態１と同様のものを用
いる。
より行い、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型不
純物およびキャリヤガスは実施形態１と同様のものを用
いる。
【００９７】まず、図１０（ａ）に示すように、ＨＶＰ
Ｅ法またはＭＯＣＶＤ法により厚さ１０μｍの厚膜Ｇａ
Ｎ第１下地層２が形成されたサファイヤ基板１をＭＯＣ
ＶＤ装置内に導入し、基板温度６００℃にて厚さ５５ｎ
ｍのＡｌＮ第２下地層３を成長させる。
Ｅ法またはＭＯＣＶＤ法により厚さ１０μｍの厚膜Ｇａ
Ｎ第１下地層２が形成されたサファイヤ基板１をＭＯＣ
ＶＤ装置内に導入し、基板温度６００℃にて厚さ５５ｎ
ｍのＡｌＮ第２下地層３を成長させる。
【００９８】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅５μ
ｍ除去する。
一旦取り出してレジストマスク１３をウェハー全面に形
成し、このレジストマスク１３をストライプ状に幅５μ
ｍ除去する。
【００９９】続いて、図１０（ｂ）に示すように、エッ
チングによりＡｌＮ第２下地層３を幅５μｍ除去してス
トライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面
１５を露出させる。
チングによりＡｌＮ第２下地層３を幅５μｍ除去してス
トライプ状開口部を形成し、ＧａＮ第１下地層２の表面
１５を露出させる。
【０１００】その後、このウェハーを再度ＭＯＣＶＤ装
置内に導入し、図１０（ｃ）に示すように、基板温度１
０５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を
成長させる。次に、基板温度７５０℃にて厚さ２ｎｍの
Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸層の３層と厚さ４ｎｍのＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層の２層からなる多重量子井戸活性
層５および厚さ３０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ蒸発防
止層６を成長させる。次に、基板温度１０５０℃にて厚
さ０．２μｍのｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎクラッド層７お
よび厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層９を成長
させる。
置内に導入し、図１０（ｃ）に示すように、基板温度１
０５０℃にて厚さ４μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層４を
成長させる。次に、基板温度７５０℃にて厚さ２ｎｍの
Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ量子井戸層の３層と厚さ４ｎｍのＩｎ
0.05Ｇａ0.95Ｎ障壁層の２層からなる多重量子井戸活性
層５および厚さ３０ｎｍのｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ蒸発防
止層６を成長させる。次に、基板温度１０５０℃にて厚
さ０．２μｍのｐ型Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ｎクラッド層７お
よび厚さ０．３μｍのｎ型ＧａＮコンタクト層９を成長
させる。
【０１０１】次に、このウェハーをＭＯＣＶＤ装置から
一旦取り出し、図１０（ｄ）に示すようにｐ型コンタク
ト層９上にレジストマスク１３を形成し、このレジスト
マスク１３をストライプ状に幅５μｍ残すように除去す
る。
一旦取り出し、図１０（ｄ）に示すようにｐ型コンタク
ト層９上にレジストマスク１３を形成し、このレジスト
マスク１３をストライプ状に幅５μｍ残すように除去す
る。
【０１０２】続いて、レジストマスク１３をドライエッ
チング用マスクとして用いて、図１０（ｅ）に示すよう
に、ドライエッチングによりｐ型クラッド層７の表面１
４を露出させる。
チング用マスクとして用いて、図１０（ｅ）に示すよう
に、ドライエッチングによりｐ型クラッド層７の表面１
４を露出させる。
【０１０３】その後、図１０（ｆ）に示すように、ｐ型
コンタクト層９およびｐ型クラッド層７の露出表面１４
上にＳｉＯ2絶縁体層１２を形成する。そして、リッジ
ストライプ状部分上の絶縁体層１２を除去してｐ型コン
タクト層９表面を露出させ、その上にｐ型電極１０を形
成する。
コンタクト層９およびｐ型クラッド層７の露出表面１４
上にＳｉＯ2絶縁体層１２を形成する。そして、リッジ
ストライプ状部分上の絶縁体層１２を除去してｐ型コン
タクト層９表面を露出させ、その上にｐ型電極１０を形
成する。
【０１０４】続いて、ドライエッチングによりｎ型コン
タクト層４表面を露出させ、その上にｎ型電極１１を形
成する。最後に、幅３５０μｍ、長さ６００μｍにスク
ライブ等によりチップに分割し、電流を供給するための
金属ワイヤー１７を接続して本実施形態の半導体レーザ
が得られる。
タクト層４表面を露出させ、その上にｎ型電極１１を形
成する。最後に、幅３５０μｍ、長さ６００μｍにスク
ライブ等によりチップに分割し、電流を供給するための
金属ワイヤー１７を接続して本実施形態の半導体レーザ
が得られる。
【０１０５】このようにして得られる本実施形態の半導
体レーザは、図３に示したように、ＧａＮ第１下地層２
の露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが
従来に比べて小さくなり、さらに、この上方にリッジス
トライプ状部分を配置することにより、実施形態２と同
様に、このＥｇが小さくなった領域のみにさらに効率よ
く電流を集中させることができる。よって、より効率良
く活性層に電流（ホール）を注入することができ、より
発光効率の優れた半導体レーザとすることができる。
体レーザは、図３に示したように、ＧａＮ第１下地層２
の露出表面１５上方のＡｌを含む蒸発防止層６のＥｇが
従来に比べて小さくなり、さらに、この上方にリッジス
トライプ状部分を配置することにより、実施形態２と同
様に、このＥｇが小さくなった領域のみにさらに効率よ
く電流を集中させることができる。よって、より効率良
く活性層に電流（ホール）を注入することができ、より
発光効率の優れた半導体レーザとすることができる。
【０１０６】さらに、蒸発防止層６のＡｌ混晶比を従来
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
よりも大きく設定することができるので、十分に活性層
のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長を設定
通りに制御することができる。
【０１０７】本実施形態の半導体レーザにおいても、実
施形態２の半導体レーザと同様に、従来の構造に比べて
発光波長のシフト量を少なくすると共に発光強度の減少
を少なくすることができた。
施形態２の半導体レーザと同様に、従来の構造に比べて
発光波長のシフト量を少なくすると共に発光強度の減少
を少なくすることができた。
【０１０８】なお、上記実施形態では第１下地層として
サファイヤ基板１上にＨＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法で作製
したＧａＮ層を用いたが、後述する実施形態５に示すよ
うに、ｎ型ＧａＮ基板を上に開口部を有するＡｌＧａＮ
下地層を形成し、基板の露出部を下地層として用いるこ
ともできる。
サファイヤ基板１上にＨＶＰＥ法やＭＯＣＶＤ法で作製
したＧａＮ層を用いたが、後述する実施形態５に示すよ
うに、ｎ型ＧａＮ基板を上に開口部を有するＡｌＧａＮ
下地層を形成し、基板の露出部を下地層として用いるこ
ともできる。
【０１０９】さらに、上記実施形態では第１下地層上の
第２下地層に開口部を形成して第１下地層を露出させた
が、第２下地層上に第１下地層を部分的に形成してもよ
い。
第２下地層に開口部を形成して第１下地層を露出させた
が、第２下地層上に第１下地層を部分的に形成してもよ
い。
【０１１０】（実施形態５）図１１は実施形態５の窒化
ガリウム系化合物半導体レーザの構成を示す断面図であ
る。
ガリウム系化合物半導体レーザの構成を示す断面図であ
る。
【０１１１】この半導体レーザは、ｎ型ＧａＡｓ基板２
１上に、ＡｌＮ下地層２３、ｎ型ＧａＮコンタクト層
４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層５、ｐ型ＡｌＧａＮ
蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７、ｎ型Ｇａ
Ｎ電流阻止層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次
積層した構造を備えている。ｐ型コンタクト層９の上に
はｐ型電極１０が形成され、ｎ型基板２１側にはｎ型電
極１１が形成されている。
１上に、ＡｌＮ下地層２３、ｎ型ＧａＮコンタクト層
４、ＩｎＧａＮ単一量子井戸活性層５、ｐ型ＡｌＧａＮ
蒸発防止層６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７、ｎ型Ｇａ
Ｎ電流阻止層８およびｐ型ＧａＮコンタクト層９を順次
積層した構造を備えている。ｐ型コンタクト層９の上に
はｐ型電極１０が形成され、ｎ型基板２１側にはｎ型電
極１１が形成されている。
【０１１２】上記ＧａＮ基板２１上に設けられたＡｌＮ
下地層２３にはストライプ状開口部が設けられており、
その開口部からｎ型ＧａＮ基板２１の表面２５が露出し
ている。
下地層２３にはストライプ状開口部が設けられており、
その開口部からｎ型ＧａＮ基板２１の表面２５が露出し
ている。
【０１１３】上記ｎ型ＧａＮ電流阻止層８にはストライ
プ状開口部が設けられており、そのストライプ状開口部
はストライプ状に露出したｎ型ＧａＮ基板２１部分の上
方に配置されている。
プ状開口部が設けられており、そのストライプ状開口部
はストライプ状に露出したｎ型ＧａＮ基板２１部分の上
方に配置されている。
【０１１４】この半導体レーザ素子は、窒化物系半導体
層の成長法、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型
不純物およびキャリヤガス等として上記実施形態と同様
のものを用いることができる。
層の成長法、Ｖ族原料、III族原料、ｐ型不純物、ｎ型
不純物およびキャリヤガス等として上記実施形態と同様
のものを用いることができる。
【０１１５】ｎ型ＧａＮ基板２１は、従来から知られて
いるＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて厚さ１００μｍ
〜３００μｍの基板を作製する。次に、基板上にＡｌＮ
下地層２３からｐ型コンタクト層９までを順次積層す
る。 その後、ｐ型電極１０をｐ型コンタクト層９上に
形成し、ｎ型電極１１とｎ型基板２１の裏面に形成す
る。このときのｎ型電極１１としては、例えばＴｉ層と
Ａｌ層を厚さ０．３μｍに積層するか、または厚さ０．
３μｍのＡｌ層を形成する。
いるＭＯＣＶＤ法やＨＶＰＥ法を用いて厚さ１００μｍ
〜３００μｍの基板を作製する。次に、基板上にＡｌＮ
下地層２３からｐ型コンタクト層９までを順次積層す
る。 その後、ｐ型電極１０をｐ型コンタクト層９上に
形成し、ｎ型電極１１とｎ型基板２１の裏面に形成す
る。このときのｎ型電極１１としては、例えばＴｉ層と
Ａｌ層を厚さ０．３μｍに積層するか、または厚さ０．
３μｍのＡｌ層を形成する。
【０１１６】このように構成された本実施形態の半導体
レーザは、ＧａＮ下地層を用いる代わりにｎ型ＧａＮ基
板２１上にＡｌＮ下地層３を形成し、ｎ型ＧａＮ基板２
１の露出表面２５の上方にＡｌを含む蒸発防止層と開口
部を有する電流阻止層を配置することにより、ｎ型Ｇａ
Ｎ基板２１の露出表面２５上方のＡｌを含む蒸発防止層
６のＥｇが従来に比べて小さくなり、さらにこのＥｇが
小さくなった領域のみに電流を集中させることができ
る。よって、より効率良く活性層に電流（ホール）を注
入することができ、より発光効率の優れた半導体レーザ
とすることができる。
レーザは、ＧａＮ下地層を用いる代わりにｎ型ＧａＮ基
板２１上にＡｌＮ下地層３を形成し、ｎ型ＧａＮ基板２
１の露出表面２５の上方にＡｌを含む蒸発防止層と開口
部を有する電流阻止層を配置することにより、ｎ型Ｇａ
Ｎ基板２１の露出表面２５上方のＡｌを含む蒸発防止層
６のＥｇが従来に比べて小さくなり、さらにこのＥｇが
小さくなった領域のみに電流を集中させることができ
る。よって、より効率良く活性層に電流（ホール）を注
入することができ、より発光効率の優れた半導体レーザ
とすることができる。
【０１１７】さらに、ｎ型ＧａＮ基板２１の露出表面２
５上方の蒸発防止層６のＡｌ混晶比は、従来構造のＡｌ
混晶比よりも大きく設定することができるので、十分に
活性層のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長
を設定通りに制御することができる。このように、Ｇａ
Ｎ第１下地層の代わりに基板を用いても、本発明の目的
を達成することができる。
５上方の蒸発防止層６のＡｌ混晶比は、従来構造のＡｌ
混晶比よりも大きく設定することができるので、十分に
活性層のＩｎやＮ抜けを防止することができ、発光波長
を設定通りに制御することができる。このように、Ｇａ
Ｎ第１下地層の代わりに基板を用いても、本発明の目的
を達成することができる。
【０１１８】本実施形態においては、導電性基板を用い
ているので基板裏面に電極を形成可能であり、上記実施
形態のようにｎ型電極を形成する際にドライエッチング
工程を必要とせず、製造工程を簡略化することができ
る。さらに、半導体レーザのマウントに際しても、基板
裏面の電極を直接マウントすることができるので、マウ
ント方法が簡単である。
ているので基板裏面に電極を形成可能であり、上記実施
形態のようにｎ型電極を形成する際にドライエッチング
工程を必要とせず、製造工程を簡略化することができ
る。さらに、半導体レーザのマウントに際しても、基板
裏面の電極を直接マウントすることができるので、マウ
ント方法が簡単である。
【０１１９】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
構成元素の異なる下地層の上方にＡｌを含む蒸発防止層
を形成することにより、蒸発防止層のＡｌ組成比を変化
させなくてもＥｇを変化させることができる。よって、
Ｅｇが小さくなった領域のみに効率よく電流を集中させ
て、量子井戸活性層に効率よく電流（ホール）を注入す
ることができる。
構成元素の異なる下地層の上方にＡｌを含む蒸発防止層
を形成することにより、蒸発防止層のＡｌ組成比を変化
させなくてもＥｇを変化させることができる。よって、
Ｅｇが小さくなった領域のみに効率よく電流を集中させ
て、量子井戸活性層に効率よく電流（ホール）を注入す
ることができる。
【０１２０】さらに、Ｅｇを小さくさせる下地層部分
（露出部や形成部）の上方に電流阻止層の開口部を設け
るか、またはクラッド層やコンタクト層のリッジストラ
イプ状部分を設けることにより、Ｅｇが小さくなった領
域のみにさらに効率よく電流を集中させることができ
る。よって、量子井戸活性層にさらに効率よく電流（ホ
ール）を注入して、より発光効率の優れた半導体レーザ
とすることができる。
（露出部や形成部）の上方に電流阻止層の開口部を設け
るか、またはクラッド層やコンタクト層のリッジストラ
イプ状部分を設けることにより、Ｅｇが小さくなった領
域のみにさらに効率よく電流を集中させることができ
る。よって、量子井戸活性層にさらに効率よく電流（ホ
ール）を注入して、より発光効率の優れた半導体レーザ
とすることができる。
【０１２１】蒸発防止層上のＡｌ混晶比は従来よりも大
きく設定することができるので、十分に活性層のＩｎや
Ｎ抜けを防止することができ、発光波長を設定通りに制
御することができる。
きく設定することができるので、十分に活性層のＩｎや
Ｎ抜けを防止することができ、発光波長を設定通りに制
御することができる。
【０１２２】従って、本発明によれば、発光効率が高
く、発光波長の再現性及び面内均一性に優れた窒化物系
化合物半導体発光素子を実現することができる。
く、発光波長の再現性及び面内均一性に優れた窒化物系
化合物半導体発光素子を実現することができる。
【図１】実施形態１の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの構造を示す断面模式図である。
ザの構造を示す断面模式図である。
【図２】実施形態１の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの製造工程を説明するための断面模式図である。
ザの製造工程を説明するための断面模式図である。
【図３】Ａｌを含む蒸発防止層について、第１下地層上
のＥｇと第２下地層上のＥｇの相関を示す図である。
のＥｇと第２下地層上のＥｇの相関を示す図である。
【図４】実施形態２の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの構造を示す断面模式図である。
ザの構造を示す断面模式図である。
【図５】実施形態２の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの製造工程を説明するための断面模式図である。
ザの製造工程を説明するための断面模式図である。
【図６】実施形態２の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザについて、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の厚さと、発光波長
および発光強度との関係を示す図である。
ザについて、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の厚さと、発光波長
および発光強度との関係を示す図である。
【図７】実施形態３の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの構造を示す断面模式図である。
ザの構造を示す断面模式図である。
【図８】実施形態３の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの製造工程を説明するための断面模式図である。
ザの製造工程を説明するための断面模式図である。
【図９】実施形態４の窒化ガリウム系化合物半導体レー
ザの構造を示す断面模式図である。
ザの構造を示す断面模式図である。
【図１０】実施形態４の窒化ガリウム系化合物半導体レ
ーザの製造工程を説明するための断面模式図である。
ーザの製造工程を説明するための断面模式図である。
【図１１】実施形態５の窒化ガリウム系化合物半導体レ
ーザの構造を示す断面模式図である。
ーザの構造を示す断面模式図である。
【図１２】従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザの
構造を示す断面模式図である。
構造を示す断面模式図である。
【図１３】従来の窒化ガリウム系化合物半導体レーザに
ついて、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の厚さと、発光波長およ
び発光強度との関係を示す図である。
ついて、ＡｌＧａＮ蒸発防止層の厚さと、発光波長およ
び発光強度との関係を示す図である。
１ サファイヤ基板 ２ 第１下地層 ３ 第２下地層 ４ ｎ型コンタクト層 ５ Ｉｎを含む単一または多重量子井戸活性層 ６ Ａｌを含む蒸発防止層 ７ ｐ型クラッド層 ８ 電流阻止層 ９ ｐ型コンタクト層 １０ ｐ型電極 １１ ｎ型電極 １２ 絶縁体層 １３ レジストマスク １４ ｐ型クラッド層の露出表面 １５ 第１下地層の露出表面 １６ ｎ型コンタクト層の露出表面 ２１ ｎ型ＧａＮ基板 ２３ ＡｌＮ下地層 ２５ ｎ型ＧａＮ基板の露出表面
Claims (12)
- 【請求項１】 基板上に、少なくともＩｎを含む単一ま
たは多重量子井戸活性層と、該活性層直上に設けられた
Ａｌを含む蒸発防止層と、少なくとも１つのクラッド層
とを含む半導体積層構造を備えた窒化物系化合物半導体
発光素子において、 該基板上に構成元素が異なる第１下地層と第２下地層を
有し、該第１下地層がその上に設けられた該第２下地層
の開口部から露出しているか、または該第２下地層の上
に該第１下地層が部分的に設けられ、該第１下地層の露
出部上または該第１下地層の形成部上、および該第２下
地層上にわたって該半導体積層構造が形成されている窒
化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記第１下地層が、前記第２の下地層に
比べて前記蒸発防止層のエネルギーギャップを低減させ
る材料からなる請求項１に記載の窒化物系化合物半導体
発光素子。 - 【請求項３】 前記基板がサファイヤ基板からなり、前
記第１下地層がＧａＮからなり、前記第２下地層がＡｌ
yＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）からなり、前記活性層がＩｎ
xＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなり、前記蒸発防止層が
ＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）からなる請求項１または
請求項２に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項４】 基板上に、少なくともＩｎを含む単一ま
たは多重量子井戸活性層と、該活性層直上に設けられた
Ａｌを含む蒸発防止層と、少なくとも１つのクラッド層
とを含む半導体積層構造を備えた窒化物系化合物半導体
発光素子において、 該基板上に、該基板とは構成元素が異なる下地層が、該
基板の一部を露出させる開口部を有して設けられ、該基
板の露出部上および該下地層上にわたって該半導体積層
構造が設けられている窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記基板が、前記下地層に比べて前記蒸
発防止層のエネルギーギャップを低減させる材料からな
る請求項４に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項６】 前記基板がＧａＮ基板からなり、前記下
地層がＡｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ≦１）からなり、前記活
性層がＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）からなり、前記蒸
発防止層がＡｌzＧａ1-zＮ（０＜ｚ＜１）からなる請求
項３に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項７】 電流通路となる開口部を有する電流阻止
層が、該開口部を前記第１下地層の露出部もしくは形成
部、または前記基板の露出部の上方に配して設けられて
いる請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の窒化物系
化合物半導体発光素子。 - 【請求項８】 上部クラッド層が前記第１下地層の露出
部もしくは形成部、または前記下地層の露出部の上方に
リッジストライプ状部分を有して設けられているか、ま
たは該クラッド層と該クラッド層上に設けられたコンタ
クト層が前記第１下地層露出部もしくは形成部、または
前記基板の露出部の上方にリッジストライプ状部分を有
して設けられている請求項１乃至請求項７のいずれかに
記載の窒化物系化合物半導体発光素子。 - 【請求項９】 基板上に、構成元素が異なる第１下地層
と第２下地層を積層形成する工程と、 該第２下地層の一部を除去して該第１下地層の一部を露
出させる工程と、 該第１下地層の露出部上および該第２下地層上にわたっ
て、少なくとも下部クラッド層と、Ｉｎを含む単一また
は多重量子井戸活性層と、Ａｌを含む蒸発防止層と、上
部クラッド層とを積層形成する工程とを含む窒化物系化
合物半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１０】 基板上に、該基板と構成元素が異なる
下地層を形成する工程と、 該下地層の一部を除去して該基板の一部を露出させる工
程と、 該基板の露出部上および該下地層上にわたって、少なく
とも下部クラッド層と、Ｉｎを含む単一または多重量子
井戸活性層と、Ａｌを含む蒸発防止層と、上部クラッド
層とを積層形成する工程とを含む窒化物系化合物半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記基板または前記第１下地層の露出
部の上方に開口部を有する電流阻止層を形成する工程を
含む請求項９または請求項１０に記載の窒化物系化合物
半導体発光素子。 - 【請求項１２】 前記基板または前記第１下地層の露出
部の上方に前記上部クラッド層のリッジストライプ状部
分を形成するか、または該上部クラッド層上にコンタク
ト層を形成して該基板または該第１下地層の露出部の上
方に該上部クラッド層と該コンタクト層のリッジストラ
イプ状部分を形成する工程を含む請求項９または請求項
１０に記載の窒化物系化合物半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11178997A JP2001007448A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11178997A JP2001007448A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001007448A true JP2001007448A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16058319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11178997A Withdrawn JP2001007448A (ja) | 1999-06-24 | 1999-06-24 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001007448A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010501117A (ja) * | 2006-08-16 | 2010-01-14 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | マグネシウムをドーピングされた（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ層の堆積方法 |
| CN102856454A (zh) * | 2011-06-30 | 2013-01-02 | 展晶科技(深圳)有限公司 | Led磊晶结构 |
| US8956896B2 (en) | 2006-12-11 | 2015-02-17 | The Regents Of The University Of California | Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) growth of high performance non-polar III-nitride optical devices |
-
1999
- 1999-06-24 JP JP11178997A patent/JP2001007448A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010501117A (ja) * | 2006-08-16 | 2010-01-14 | ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア | マグネシウムをドーピングされた（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ，Ｂ）Ｎ層の堆積方法 |
| US8956896B2 (en) | 2006-12-11 | 2015-02-17 | The Regents Of The University Of California | Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) growth of high performance non-polar III-nitride optical devices |
| CN102856454A (zh) * | 2011-06-30 | 2013-01-02 | 展晶科技(深圳)有限公司 | Led磊晶结构 |
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