JP2001102673A - Iii nitride compound semiconductor laser diode - Google Patents
Iii nitride compound semiconductor laser diodeInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電極の構造を高度
に鑑みた、 III族窒化物系化合物半導体を用いたレーザ
ダイオードに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser diode using a group III nitride-based compound semiconductor in which the structure of an electrode is taken into consideration at a high level.
【０００２】[0002]
【従来の技術】III族窒化物系化合物半導体レーザダイ
オードの従来技術としては、例えば、公開特許公報「特
開平９−１９９７８７：窒化物半導体レーザ素子」（以
下、「従来技術」と言う場合がある。）に記載された
ものや、公開特許公報「特開平１０−２００２１３：窒
化ガリウム系半導体レーザ」（以下、「従来技術」と
言う場合がある。）に記載されたもの等がある。2. Description of the Related Art As a prior art of a group III nitride-based compound semiconductor laser diode, for example, there is a case where an open patent is disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 9-199787 (hereinafter referred to as "prior art"). ), And those described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 10-200213: Gallium Nitride-Based Semiconductor Laser (hereinafter sometimes referred to as “prior art”).
【０００３】従来技術における III族窒化物系化合物
半導体レーザダイオード９００の模式的断面図を図８に
示す。９０１はサファイア基板、９０２はｎ型 III族窒
化物系化合物半導体層、９０３は活性層、９０４はｐ型
III族窒化物系化合物半導体層、９０５は正電極、９０
６は負電極である。また、９０８は予め電極接続パター
ン９０７が形成された絶縁基板であり、半田９０９によ
り上記の正電極９０５および負電極９０６と接続されて
いる。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 900 according to the prior art. Reference numeral 901 denotes a sapphire substrate, 902 denotes an n-type group III nitride compound semiconductor layer, 903 denotes an active layer, and 904 denotes a p-type.
Group III nitride compound semiconductor layer, 905 is a positive electrode, 90
6 is a negative electrode. Reference numeral 908 denotes an insulating substrate on which an electrode connection pattern 907 has been formed in advance, and is connected to the positive electrode 905 and the negative electrode 906 by solder 909.
【０００４】正電極９０５のｐ型 III族窒化物系化合物
半導体層９０４との接触部分の幅は、電流狭窄を起こさ
せるために通常１〜３μｍと非常に狭くなっている。ま
た、正電極９０５と負電極９０６との間には、空間的に
大きな段差がある。[0004] The width of the contact portion of the positive electrode 905 with the p-type group III nitride compound semiconductor layer 904 is usually as very narrow as 1 to 3 µm in order to cause current constriction. In addition, there is a large spatial step between the positive electrode 905 and the negative electrode 906.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】III族窒化物系化合物
半導体レーザダイオードを製造する場合、キャリヤの閉
じ込め効果や光閉じ込め効果を十分に得るためには、リ
ッジをｎ型 III族窒化物系化合物半導体層まで形成する
構造（メサ構造）を採用することが望ましい。When a group III nitride compound semiconductor laser diode is manufactured, the ridge must be formed with an n-type group III nitride compound semiconductor in order to obtain a sufficient carrier confinement effect and light confinement effect. It is desirable to adopt a structure (a mesa structure) in which up to a layer is formed.
【０００６】しかしながら、従来技術においては、図
８に示すように、上記の９０１〜９０６より成る発光素
子を上記の９０７、９０８より成るヒートシンクに接続
する際、上記の段差を半田９０９で全て解消しなければ
ならず、また、この段差の大きさは、個々の半導体素子
にわたり均一ではないため、画一的な処置によってこの
段差を解消することは容易ではなかった。However, in the prior art, as shown in FIG. 8, when connecting the light emitting element consisting of 901 to 906 to the heat sink consisting of 907 and 908, all the above steps are eliminated by solder 909. In addition, since the size of the step is not uniform over the individual semiconductor elements, it is not easy to eliminate the step by a uniform treatment.
【０００７】このため、従来技術においては、レーザ
ダイオードが傾きやすく、リードフレームやヒートシン
ク上にある決まった一定の角度に接続することが難しい
という問題があった。For this reason, in the prior art, there is a problem that the laser diode is easily inclined, and it is difficult to connect the laser diode to a fixed fixed angle on a lead frame or a heat sink.
【０００８】また、上記の従来技術においては、半田
等の導電性接着剤を多量に用いなければならず、短絡等
の不具合が発生する恐れが在るという問題があった。In addition, the above-mentioned prior art has a problem in that a large amount of conductive adhesive such as solder must be used, and there is a possibility that a short circuit or other trouble may occur.
【０００９】また、上記の従来技術においては、上記
の従来技術における上記の問題に対する対策が一応は
試みられているものの、十分な問題解決には至っていな
かった。即ち、上記の従来技術においては、エッチン
グ等により露出された半導体層の側壁が、正電極を形成
する半導体の表面に対して略垂直になってしまってお
り、特に、この側壁が、形成される負電極の膜厚に対し
て比較的高い場合には、この側壁に負電極を真空蒸着等
により形成する際に、負電極をムラなく一定の厚さに形
成することが困難となっていた。このため、露出された
半導体層の側壁に負電極を真空蒸着等により形成するこ
とは容易でなく、負電極の断線による接続不良や負電極
の高抵抗化等の不具合が発生する恐れが在るという問題
があった。Further, in the above-mentioned prior art, although measures for the above-mentioned problem in the above-mentioned prior art have been tentatively attempted, they have not been sufficiently solved. That is, in the above-described conventional technology, the side wall of the semiconductor layer exposed by etching or the like is substantially perpendicular to the surface of the semiconductor forming the positive electrode, and in particular, this side wall is formed. If the thickness of the negative electrode is relatively high with respect to the thickness of the negative electrode, when forming the negative electrode on the side wall by vacuum deposition or the like, it has been difficult to form the negative electrode to a uniform thickness without unevenness. For this reason, it is not easy to form a negative electrode on the exposed side wall of the semiconductor layer by vacuum deposition or the like, and there is a possibility that a defect such as a connection failure due to disconnection of the negative electrode or a high resistance of the negative electrode may occur. There was a problem.
【００１０】本発明は、上記の問題を解決するために成
されたものであり、その目的は、光閉じ込め効果やキャ
リヤ閉じ込め効果が十分得られ、負電極の接続不良や高
抵抗化、或いは、電極間の短絡等の不具合が発生せず、
リードフレームやヒートシンクに確実かつ正確に接続す
ることが容易なレーザダイオードを提供することであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a light confinement effect and a carrier confinement effect, and to provide a poor connection of a negative electrode, a high resistance, or No problems such as short circuit between electrodes occur,
An object of the present invention is to provide a laser diode which can be easily and reliably connected to a lead frame or a heat sink.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段
は、基板の上に III族窒化物系化合物半導体から成る複
数の層を積層し、共振器部分を残してその周辺部分をエ
ッチング等により除去することで、共振器が平頂な島型
に形成されたフリップチップ型の半導体レーザダイオー
ドにおいて、共振器以外のエッチング等の対象とされず
に残された浸食残骸部と、共振器の平頂部に直接、平板
状に形成された正電極とを備え、この浸食残骸部の一部
として、共振器の平頂部と略同じ高さの半導体層の上面
を残し、上記のエッチング等によりこの上面に対して傾
斜して露出した半導体層の露出部の表面に、負電極をこ
の上面の少なくとも一部分にまで拡張して形成すること
により、この負電極に、上記の上面に対して傾斜したテ
ーパ部を設けることである。ただし、上記の半導体レー
ザダイオードは、面発光型のものであっても、端面発光
型のものであっても良い。また、上記の島型の共振器と
は、いわゆるメサ型、ストライプ型、或いは、リッジ型
等と一般に呼ばれる共振器を含むものとする。In order to solve the above-mentioned problems, the following means are effective. That is, the first means is to stack a plurality of layers made of a group III nitride compound semiconductor on a substrate and remove the peripheral portion by etching or the like while leaving the resonator portion, so that the resonator is flat. In a flip-chip type semiconductor laser diode formed in a top island shape, an erosion debris portion left without being subjected to etching or the like other than the resonator, and a flat plate shape formed directly on the flat top portion of the resonator. A positive electrode, and as a part of the erosion debris, a semiconductor layer which is exposed at an angle with respect to the upper surface by the above-described etching or the like, leaving the upper surface of the semiconductor layer substantially at the same height as the flat top of the resonator. By forming a negative electrode on the surface of the exposed portion of the layer so as to extend to at least a part of the upper surface, the negative electrode is provided with a tapered portion inclined with respect to the upper surface. However, the above-mentioned semiconductor laser diode may be a surface-emitting type or an edge-emitting type. The above-mentioned island-type resonator includes a resonator generally called a so-called mesa type, stripe type, or ridge type.
【００１２】また、第２の手段は、基板の上に III族窒
化物系化合物半導体から成る複数の層を積層し、共振器
部分を残してその周辺部分をエッチング等により除去す
ることで、共振器が平頂な島型に形成されたフリップチ
ップ型の半導体レーザダイオードにおいて、共振器以外
のエッチング等の対象とされずに残された浸食残骸部
と、共振器の平頂部に直接、平板状に形成された正電極
とを備え、この浸食残骸部の一部として、共振器の平頂
部と略同じ高さの半導体層の上面を残し、基板の底面に
負電極を形成し、基板は電気伝導性を有する材料で形成
し、上記の上面の少なくとも一部分に絶縁膜を形成する
ことである。ただし、上記の半導体レーザダイオード
は、面発光型のものであっても、端面発光型のものであ
っても良い。また、上記の島型の共振器とは、いわゆる
メサ型、ストライプ型、或いは、リッジ型等と一般に呼
ばれる共振器を含むものとする。The second means is that a plurality of layers made of a group III nitride compound semiconductor are stacked on a substrate, and a peripheral portion thereof is removed by etching or the like while leaving a resonator portion. In a flip-chip type semiconductor laser diode in which the vessel is formed in a flat-top island shape, the erosion debris remaining without being subjected to etching etc. other than the resonator, and a flat plate directly on the flat top of the resonator A negative electrode is formed on the bottom surface of the substrate, leaving a top surface of the semiconductor layer approximately at the same height as the flat top of the resonator as a part of the erosion debris. It is to be formed of a conductive material, and to form an insulating film on at least a part of the upper surface. However, the above-mentioned semiconductor laser diode may be a surface-emitting type or an edge-emitting type. The above-mentioned island-type resonator includes a resonator generally called a so-called mesa type, stripe type, or ridge type.
【００１３】また、第３の手段は、上記の第１の手段に
おいて、上記の上面の少なくとも一部分に絶縁膜を形成
することである。A third means is that, in the first means, an insulating film is formed on at least a part of the upper surface.
【００１４】更に、第４の手段は、上記の第１乃至第３
の何れか１つの手段において、上記の上面の少なくとも
一部分に形成された、負電極又は絶縁膜の膜厚を上記の
平頂部に形成された正電極の膜厚と略同じにすることで
ある。以上の手段により、前記の課題を解決することが
できる。Further, the fourth means includes the first to third means.
In any one of the means, the thickness of the negative electrode or the insulating film formed on at least a part of the upper surface is made substantially the same as the thickness of the positive electrode formed on the flat top. With the above means, the above-mentioned problem can be solved.
【００１５】[0015]
【作用及び発明の効果】本発明の手段によれば、共振器
の平頂部と略同じ高さの上面を持つ半導体層が部分的に
エッチング等の対象とされずに残り、この上面に負電極
又は絶縁膜を形成されるので、半導体発光素子（レーザ
ダイオード）をヒートシンク等のサブマウントに接続す
る際に、負電極又は絶縁膜の高さと正電極の高さとを容
易に略同じにできる。According to the means of the present invention, a semiconductor layer having an upper surface having substantially the same height as the flat top of the resonator remains partially without being subjected to etching or the like, and a negative electrode is formed on this upper surface. Alternatively, since the insulating film is formed, the height of the negative electrode or the insulating film and the height of the positive electrode can be easily made substantially the same when the semiconductor light emitting element (laser diode) is connected to a submount such as a heat sink.
【００１６】これにより、この接続工程が簡略化できる
と共に、半導体発光素子が傾かないため、半導体発光素
子をヒートシンク等のサブマウントに正確に接続するこ
とができる。また、使用する半田等の量も大幅に削減で
きるため、短絡が発生する恐れも解消され、半田等の材
料費が削減できるという効果も生れる。Thus, the connection process can be simplified, and since the semiconductor light emitting device does not tilt, the semiconductor light emitting device can be accurately connected to a submount such as a heat sink. In addition, since the amount of solder or the like to be used can be significantly reduced, the possibility of short-circuiting can be eliminated, and the effect of reducing the material cost of solder or the like can be obtained.
【００１７】また、本発明によれば、エッチング等によ
り露出された半導体層の側壁が斜めに形成されるため、
この側壁に負電極をムラなく一定の厚さに形成すること
が容易となり、接続不良や負電極の高抵抗化等の不具合
が発生する恐れが無くなるという効果が得られる。Further, according to the present invention, since the side wall of the semiconductor layer exposed by etching or the like is formed obliquely,
It is easy to form the negative electrode on this side wall to have a uniform thickness without unevenness, and an effect is obtained that there is no possibility that a problem such as a poor connection or a high resistance of the negative electrode occurs.
【００１８】また、上記の上面の面積を広く確保するこ
とにより、電極を予め電極接続パターンが形成されたヒ
ートシンク等に接続する際、半導体発光素子の半田等と
の接触面積を従来よりも大幅に広く取ることができる。
このため、半導体発光素子が安定し易く、従来よりも確
実にヒートシンクに接続することが容易となる。Further, by securing a large area of the upper surface, when connecting the electrodes to a heat sink or the like in which an electrode connection pattern is formed in advance, the contact area of the semiconductor light emitting element with solder or the like can be made larger than before. Can be widely taken.
For this reason, the semiconductor light emitting element is easily stabilized, and it is easier to connect the semiconductor light emitting element to the heat sink more securely than before.
【００１９】また、本発明によれば、負電極の表面積や
半導体発光素子のヒートシンクとの接触面積を従来より
も大幅に広く取ることができるため、電流狭窄による活
性層からの発熱を外部に放熱し易いという効果もある。Further, according to the present invention, since the surface area of the negative electrode and the contact area of the semiconductor light emitting element with the heat sink can be made much larger than before, heat generated from the active layer due to current confinement is radiated to the outside. There is also an effect that it is easy to do.
【００２０】また、本発明において特に、絶縁膜を形成
しない手段を採用する場合には、その分だけ製造工程が
簡略化できるという効果もある。Further, in the present invention, in particular, in the case where the means for forming no insulating film is employed, there is an effect that the manufacturing process can be simplified accordingly.
【００２１】尚、これらの作用・効果は、少なくともＡ
ｌx Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０
≦ｘ＋ｙ≦１）にて表される２元系、３元系若しくは４
元系の半導体から成る半導体層が積層され、電極又は保
護膜層を有する III族窒化物系化合物半導体レーザダイ
オード一般に対して得ることができる。また、 III族元
素の一部は、ボロン（Ｂ）、タリウム（Tl）で置き換え
ても良く、また、窒素（Ｎ）の一部をリン（Ｐ）、砒素
（As）、アンチモン（Sb）、ビスマス（Bi）で置き換え
ても良い。These actions and effects are at least A
l x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0
≤ x + y ≤ 1) binary system, ternary system or 4
It can be obtained for a group III nitride-based compound semiconductor laser diode in which a semiconductor layer made of a primary semiconductor is laminated and has an electrode or a protective film layer. Some of the group III elements may be replaced with boron (B) and thallium (Tl), and part of nitrogen (N) may be replaced with phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), It may be replaced with bismuth (Bi).
【００２２】更に、これらの半導体を用いてｎ型の III
族窒化物系化合物半導体層を形成する場合には、ｎ型不
純物として、Si、Ge、Se、Te、Ｃ等を添加することがで
きる。また、ｐ型不純物としては、Zn、Mg、Be、Ca、S
r、Ba等を添加することができる。Further, using these semiconductors, n-type III
When forming a group nitride-based compound semiconductor layer, Si, Ge, Se, Te, C, or the like can be added as an n-type impurity. The p-type impurities include Zn, Mg, Be, Ca, S
r, Ba, etc. can be added.
【００２３】また、これらの半導体層を結晶成長させる
基板としては、サファイヤ、スピネル、Si、SiＣ、Zn
Ｏ、MgＯ、或いは、 III族窒化物系化合物単結晶等を用
いることができる。また、バッファ層には、窒化アルミ
ニウム（AlＮ）以外にも、一般に、低温で結晶成長させ
たＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦ｘ≦１）を用いることができ
る。The substrates on which these semiconductor layers are grown can be sapphire, spinel, Si, SiC, Zn.
O, MgO, a group III nitride compound single crystal, or the like can be used. In addition to the aluminum nitride (AlN), generally, Al x Ga 1 -xN (0 ≦ x ≦ 1) crystal grown at a low temperature can be used for the buffer layer.
【００２４】また、これらの半導体層を結晶成長させる
方法としては、分子線気相成長法（ＭＢＥ）、有機金属
気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、ハライド気相成長法（ＨＤ
ＶＰＥ）、液相成長法等が有効である。Also, as a method for growing these semiconductor layers by crystal, molecular beam epitaxy (MBE), metalorganic vapor phase epitaxy (MOCVD), and halide vapor phase epitaxy (HD)
VPE), a liquid phase growth method and the like are effective.
【００２５】また、光の反射効率を高めるために、正電
極の材料としてAl、In、Cu、Ag、Pt、Ir、Pd、Rh、Ｗ、
Mo、Ti、Ni、又はこれらを１種類以上含んだ合金を用い
ることができる。In order to increase the light reflection efficiency, Al, In, Cu, Ag, Pt, Ir, Pd, Rh, W,
Mo, Ti, Ni, or an alloy containing one or more of these can be used.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は、本第１実施例の III族窒化物系
化合物半導体レーザダイオード１００の模式的な斜視図
である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described based on specific embodiments. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic perspective view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 100 of the first embodiment.
【００２７】サファイヤ基板１０１の上には、窒化アル
ミニウム（AlＮ）から成るバッファ層１０２が積層され
ている。更にその上には、シリコン(Si)ドープのGaN か
ら成る高キャリア濃度ｎ+ 層、ノンドープのIn0.03Ga
0.97N から成る中間層、及びGaN から成るｎ型クラッド
層の順に積層された、これら計３層の半導体層より成る
ｎ型層１０３が形成されている。On the sapphire substrate 101, a buffer layer 102 made of aluminum nitride (AlN) is laminated. Further thereon, a high carrier concentration n + layer composed of silicon (Si) -doped GaN and a non-doped In 0.03 Ga
An n-type layer 103 composed of a total of three semiconductor layers is formed, which is laminated in the order of an intermediate layer made of 0.97 N and an n-type clad layer made of GaN.
【００２８】更にその上には、公知の端面発光型レーザ
ダイオードに見られる端面発光型の活性層１０４が形成
されている。Furthermore, an edge emitting type active layer 104 found in a known edge emitting type laser diode is formed thereon.
【００２９】この活性層１０４の上には、GaN から成る
キャップ層、マグネシウム(Mg)ドープのｐ型Al0.12Ga
0.88N から成るｐ型クラッド層、及びＭｇドープのｐ型
Al0.05Ga0.95N から成るｐ型コンタクト層の順に積層さ
れた、これら計３層の半導体層より成るｐ型層１０５が
形成されている。On the active layer 104, a cap layer made of GaN, a magnesium (Mg) -doped p-type Al 0.12 Ga
0.88 N p-type cladding layer and Mg-doped p-type
A p-type layer 105 composed of a total of three semiconductor layers, which are laminated in the order of a p-type contact layer composed of Al 0.05 Ga 0.95 N, is formed.
【００３０】ｎ型層１０３は、上方（ｐ型層１０５側）
からのエッチングによりその一部が露出され、本エッチ
ングにより、平頂な共振器部分と、浸食残骸部とが形成
されている。本エッチングにおいては、レジストマスク
の膜厚を共振器に近い部分程薄くすることにより、半導
体層がエッチングされる深さを調整しており、これによ
りテーパ部Ｃが形成されている。尚、本図において記号
Ａは端面発光型の共振器の平頂部を表し、記号Ｂは浸食
残骸部の半導体の最上層の上面を表しており、記号Ｃは
テーパ部を示している。The n-type layer 103 is located above (on the p-type layer 105 side)
A part of the cavity is exposed by etching from the substrate, and a flat resonator portion and an erosion debris are formed by the main etching. In the present etching, the depth of the semiconductor layer is adjusted by reducing the thickness of the resist mask in a portion closer to the resonator, thereby forming a tapered portion C. In this figure, the symbol A represents the flat top portion of the edge emitting type resonator, the symbol B represents the upper surface of the uppermost layer of the semiconductor of the erosion debris, and the symbol C represents the tapered portion.
【００３１】共振器の平頂部（ｐ型層１０５）の上に
は、ロジウム（Ｒｈ）より成る正電極１０６が、蒸着に
より成膜されている。露出したｎ型層１０３の露出部か
ら傾斜した半導体層の側壁（上記のテーパ部）を経て、
浸食残骸部の半導体の最上層の上面にかけては、ニッケ
ル（Ｎｉ）より成る負電極１０７が、蒸着により成膜さ
れている。このテーパ部の傾斜は垂直に切り立っている
他の側壁に比べ、十分になだらかなため、このテーパ部
にはムラなく十分に膜厚のある負電極１０７が形成され
ている。即ち、上記の正電極１０６と負電極１０７の両
者は略同じ膜厚に形成されている。On the flat top (p-type layer 105) of the resonator, a positive electrode 106 made of rhodium (Rh) is formed by vapor deposition. From the exposed portion of the n-type layer 103 through the side wall (the above-described tapered portion) of the semiconductor layer inclined from the exposed portion,
A negative electrode 107 made of nickel (Ni) is formed by vapor deposition on the upper surface of the uppermost layer of the semiconductor in the erosion debris. Since the inclination of the tapered portion is sufficiently gentle compared to the other side walls which are stood up vertically, the negative electrode 107 having a sufficient thickness without unevenness is formed in the tapered portion. That is, both the positive electrode 106 and the negative electrode 107 are formed to have substantially the same thickness.
【００３２】図２は、上記の III族窒化物系化合物半導
体レーザダイオード１００のヒートシンク１に接続した
際の模式的な断面図である。ヒートシンク１上に形成さ
れた正、負各々の金属製の電極接続パターン２に、正電
極１０６、及び負電極１０７がそれぞれ半田３により接
続されている。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the group III nitride compound semiconductor laser diode 100 when it is connected to a heat sink 1. A positive electrode 106 and a negative electrode 107 are connected to the positive and negative metal electrode connection patterns 2 formed on the heat sink 1 by solder 3, respectively.
【００３３】尚、ヒートシンク１は、例えば、シリコン
(Si)、窒化アルミニウム(AlN）、或いはダイヤモンド等
から形成することができる。また、半田３には、Ａｕ−
Ｓｎや、Ｉｎ−Ｓｎ等を使用することが可能である。The heat sink 1 is made of, for example, silicon
(Si), aluminum nitride (AlN), diamond or the like. The solder 3 has Au-
It is possible to use Sn, In-Sn, or the like.
【００３４】この様に、 III族窒化物系化合物半導体レ
ーザダイオード１００を構成し、ヒートシンク等の回路
基板に接続することにより、本レーザダイオード１００
は傾かず、安定して確実にヒートシンク１上に固定され
ている。また、負電極１０７は広面積を持ち、更に、電
極接続パターン２を介して幅広くヒートシンク１と接し
ている。この構成により、本レーザダイオード１００に
おいては、高い放熱効果が得られている。As described above, by forming the group III nitride compound semiconductor laser diode 100 and connecting it to a circuit board such as a heat sink, the present laser diode 100 is manufactured.
Are not tilted and are fixed on the heat sink 1 stably and reliably. Further, the negative electrode 107 has a large area, and is in wide contact with the heat sink 1 via the electrode connection pattern 2. With this configuration, in the present laser diode 100, a high heat radiation effect is obtained.
【００３５】また、本レーザダイオード１００において
は、エッチング等により露出された半導体層の側壁が斜
めに形成されており、この側壁に負電極をムラなく一定
の厚さに形成することが容易なため、接続不良や負電極
の高抵抗化等の不具合が発生すること無く、駆動電圧の
安定したレーザが得られた。Further, in the present laser diode 100, the side wall of the semiconductor layer exposed by etching or the like is formed obliquely, and it is easy to form a negative electrode on this side wall with a uniform thickness. A laser having a stable driving voltage was obtained without causing problems such as poor connection and high resistance of the negative electrode.
【００３６】（第２実施例）図３は、本第２実施例の I
II族窒化物系化合物半導体レーザダイオード２００の模
式的な斜視図である。本レーザダイオード２００の活性
層１０４を中心とする半導体の積層構成は、第１実施例
のレーザダイオード１００の半導体積層構成と略同じで
あり、特にレーザダイオード１００との大きな差異がな
い半導体層については、同一の記号を付している。ま
た、正電極１０６についても同様である。(Second Embodiment) FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic perspective view of a group II nitride compound semiconductor laser diode 200. The laminated structure of the semiconductor around the active layer 104 of the laser diode 200 is substantially the same as the laminated structure of the semiconductor of the laser diode 100 of the first embodiment. , The same symbols are given. The same applies to the positive electrode 106.
【００３７】本レーザダイオード２００のｐ型層１０５
の上側の略全面には、正電極１０６と略同じ厚さの絶縁
膜２１０が成膜されている。また、本レーザダイオード
２００の結晶成長基板には、電気伝導性を示すｎ型ドー
プのシリコン（Si）基板２０１が用いられている。更
に、このシリコン基板２０１の裏面には、ニッケル(Ni)
より成る負電極２０７が蒸着により、成膜されている。The p-type layer 105 of the present laser diode 200
An insulating film 210 having substantially the same thickness as the positive electrode 106 is formed on substantially the entire upper surface of the substrate. As the crystal growth substrate of the present laser diode 200, an n-type doped silicon (Si) substrate 201 having electrical conductivity is used. Further, on the back surface of the silicon substrate 201, nickel (Ni)
A negative electrode 207 is formed by vapor deposition.
【００３８】図４は、上記の III族窒化物系化合物半導
体レーザダイオード２００のヒートシンク１に接続した
際の模式的な断面図である。本レーザダイオード２００
の正電極１０６及び絶縁膜２１０は、ヒートシンク１の
表面に形成された電極接続パターン２に半田３により接
続されている。また、負電極２０７には、リード線４が
半田３により接続されている。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the group III nitride compound semiconductor laser diode 200 when it is connected to the heat sink 1. The present laser diode 200
The positive electrode 106 and the insulating film 210 are connected by solder 3 to an electrode connection pattern 2 formed on the surface of the heat sink 1. Further, a lead wire 4 is connected to the negative electrode 207 by solder 3.
【００３９】この様に、 III族窒化物系化合物半導体レ
ーザダイオード２００を構成し、接続することにより、
本レーザダイオード２００は、第１実施例の III族窒化
物系化合物半導体レーザダイオード１００と略同様の効
果を実現している。As described above, by forming and connecting the group III nitride compound semiconductor laser diode 200,
The present laser diode 200 has substantially the same effect as the group III nitride compound semiconductor laser diode 100 of the first embodiment.
【００４０】（第３実施例）図５は、本第３実施例の I
II族窒化物系化合物半導体レーザダイオード３００の模
式的な斜視図である。本レーザダイオード３００は、面
発光型の共振器を２つ備えており、ｎ型層３０３、活性
層３０４、ｐ型層３０５の計３層は、それぞれ公知の面
発光型レーザダイオードに見られる面発光に好適な半導
体層が形成されている。(Third Embodiment) FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic perspective view of a group II nitride compound semiconductor laser diode 300. The present laser diode 300 includes two surface-emitting type resonators, and a total of three layers of an n-type layer 303, an active layer 304, and a p-type layer 305 are formed on a surface of a known surface-emitting type laser diode. A semiconductor layer suitable for light emission is formed.
【００４１】本レーザダイオード３００のその他の構成
要素には、特に、前記のレーザダイオード１００、又は
２００との大きな差異がないものについては、各々同一
の記号を付している。The other components of the present laser diode 300 are given the same symbols, especially if they have no significant difference from the laser diode 100 or 200 described above.
【００４２】図６は、この III族窒化物系化合物半導体
レーザダイオード３００の模式的な平面図である。図
５、図６から判る様に、本レーザダイオード３００の正
電極１０６と負電極１０７との間には、レーザダイオー
ド１００と同様に、十分な間隔が確保されており、半田
で接続する際に短絡の恐れが無い。FIG. 6 is a schematic plan view of the group III nitride compound semiconductor laser diode 300. As can be seen from FIGS. 5 and 6, a sufficient space is secured between the positive electrode 106 and the negative electrode 107 of the present laser diode 300, as in the case of the laser diode 100. There is no danger of short circuit.
【００４３】図６に一点鎖線で示す鉛直断面α又はβに
おける断面図は、図２の断面図と一致する。ただし、本
レーザダイオード３００は、面発光型であるため、図２
のｎ型層１０３、活性層１０４、ｐ型層１０５は、面発
光型のｎ型層３０３、活性層３０４、ｐ型層３０５と読
み替えるものとする。The cross-sectional view at the vertical cross section α or β shown by the one-dot chain line in FIG. 6 coincides with the cross-sectional view of FIG. However, since the present laser diode 300 is a surface emitting type, FIG.
The n-type layer 103, the active layer 104, and the p-type layer 105 described above are to be read as a surface-emitting n-type layer 303, an active layer 304, and a p-type layer 305.
【００４４】この様に、 III族窒化物系化合物半導体レ
ーザダイオード３００を構成し、接続することにより、
本レーザダイオード３００においても、第１実施例の I
II族窒化物系化合物半導体レーザダイオード１００と同
様に、本発明の作用・効果を得ることができる。As described above, by forming and connecting the group III nitride compound semiconductor laser diode 300,
Also in the present laser diode 300, I of the first embodiment is used.
The operation and effect of the present invention can be obtained as in the case of the group II nitride-based compound semiconductor laser diode 100.
【００４５】（第４実施例）図７は、本第４実施例の I
II族窒化物系化合物半導体レーザダイオード４００の模
式的な断面図である。本レーザダイオード４００の共振
器は、リッジ型に構成されているが、その他の構成につ
いては第１実施例のレーザダイオード１００の半導体積
層構成と略同じであり、特にレーザダイオード１００と
の大きな差異がない半導体層については、同一の記号を
付している。また、正電極１０６についても同様であ
る。(Fourth Embodiment) FIG. 7 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of a group II nitride-based compound semiconductor laser diode 400. The resonator of the present laser diode 400 is configured in a ridge type, but other configurations are substantially the same as the semiconductor multilayer configuration of the laser diode 100 of the first embodiment. The same symbols are used for the semiconductor layers that do not exist. The same applies to the positive electrode 106.
【００４６】この様に、 III族窒化物系化合物半導体レ
ーザダイオード４００をリッジ型に構成し、ヒートシン
ク等の回路基板に接続することにより、本レーザダイオ
ード４００においても、第１実施例の III族窒化物系化
合物半導体レーザダイオード１００と同様に、本発明の
作用・効果を得ることができる。As described above, the group III nitride compound semiconductor laser diode 400 is formed in a ridge shape and connected to a circuit board such as a heat sink, so that the group III nitride compound semiconductor laser diode 400 of the first embodiment can also be used. The operation and effect of the present invention can be obtained as in the case of the compound semiconductor laser diode 100.
【００４７】また、ｎ型層１０３およびｐ型層１０５
は、それぞれ複数の層で構成してもよく、単数の層構成
としても良い。また、活性層、及びその他の層は、任意
の混晶比の４元、３元、２元系のAlxGay In1-x-y N
（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，０≦ｘ＋ｙ≦１）として良
い。The n-type layer 103 and the p-type layer 105
May be composed of a plurality of layers or a single layer. The active layer and the other layers are made of Al x Ga y In 1-xy N of a quaternary, ternary or binary system having an arbitrary mixed crystal ratio.
(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1).
【００４８】また、アクセプタ不純物元素には、亜鉛の
他、II族元素又は、IV族元素を使用でき、ドナー不純物
元素には、シリコンの他、IV族元素、VI族元素を用いる
ことができる。The acceptor impurity element can be a group II element or a group IV element in addition to zinc, and the donor impurity element can be a group IV element or a group VI element other than silicon.
【００４９】また、上記実施例では、サファイア基板や
シリコン(Si)基板を用いたが、結晶成長基板には、SiC
、GaN 、MgAl2O4 等を用いることができる。又、バッ
ファ層にはAlN を用いたがAlGaN 、GaN 、InAlGaN 等を
用いることができる。In the above embodiment, a sapphire substrate or a silicon (Si) substrate was used.
, GaN, MgAl 2 O 4 or the like can be used. Although AlN is used for the buffer layer, AlGaN, GaN, InAlGaN, or the like can be used.
【００５０】尚、本発明の各手段は、前記の第３実施例
でも示した様に、面発光型の半導体レーザダイオードに
対して適応した場合にも有効であり、この様な場合にお
いても、端面発光型の半導体レーザダイオードの場合と
同様に、本発明の作用・効果を得ることができる。Incidentally, each means of the present invention is also effective when applied to a surface-emitting type semiconductor laser diode as shown in the third embodiment, and even in such a case, The operation and effect of the present invention can be obtained as in the case of the edge emitting type semiconductor laser diode.
【図１】第１実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード１００の模式的な斜視図。FIG. 1 is a schematic perspective view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 100 according to a first embodiment.
【図２】第１実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード１００の模式的な断面図。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 100 according to the first embodiment.
【図３】第２実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード２００の模式的な斜視図。FIG. 3 is a schematic perspective view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 200 according to a second embodiment.
【図４】第２実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード２００の模式的な断面図。FIG. 4 is a schematic sectional view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 200 according to a second embodiment.
【図５】第３実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード３００の模式的な斜視図。FIG. 5 is a schematic perspective view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 300 according to a third embodiment.
【図６】第３実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード３００の模式的な平面図。FIG. 6 is a schematic plan view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 300 according to a third embodiment.
【図７】第４実施例の III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード４００の模式的な断面図。FIG. 7 is a schematic sectional view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 400 according to a fourth embodiment.
【図８】従来技術での III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード９００の模式的な断面図。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a group III nitride compound semiconductor laser diode 900 according to a conventional technique.
Ａ … 共振器の平頂部 Ｂ … 半導体最上位層の上面 Ｃ … テーパ部 １００、２００、 ３００、４００、 ９００ … III族窒化物系化合物半導体レーザダイオー
ド １０１ … サファイア基板 １０２ … バッファ層 １０３ … ｎ型 III族窒化物系化合物半導体層 １０４ … 活性層 １０５ … ｐ型 III族窒化物系化合物半導体層 １０６ … 正電極 １０７、 ２０７ … 負電極 ２０１ … 半導体基板（導電性基板） ２１０ … 絶縁膜 １ … ヒートシンク ２ … 電極接続パターン ３ … 半田等の導電性接着剤 ４ … リード線A: Flat top portion of resonator B: Upper surface of semiconductor uppermost layer C: Tapered portion 100, 200, 300, 400, 900 ... Group III nitride compound semiconductor laser diode 101: Sapphire substrate 102: Buffer layer 103: n-type Group III nitride compound semiconductor layer 104 Active layer 105 p-type Group III nitride compound semiconductor layer 106 Positive electrode 107, 207 Negative electrode 201 Semiconductor substrate (conductive substrate) 210 Insulating film 1 Heat sink 2 ... electrode connection pattern 3 ... conductive adhesive such as solder 4 ... lead wire
Claims (4)
から成る複数の層を積層し、共振器部分を残してその周
辺部分をエッチング等により除去することで、共振器が
平頂な島型に形成されたフリップチップ型の半導体レー
ザダイオードにおいて、 前記共振器以外の、前記エッチング等の対象とされずに
残された浸食残骸部と、 前記共振器の平頂部に直接、平板状に形成された正電極
とを備え、 前記浸食残骸部は、前記平頂部と略同じ高さの半導体層
の上面を有し、 前記エッチング等により前記上面に対して傾斜して露出
した半導体層の露出部の表面に、前記上面の少なくとも
一部分にまで拡張されて負電極が形成され、 前記負電極は、前記上面に対して傾斜したテーパ部を有
することを特徴とする III族窒化物系化合物半導体レー
ザダイオード。1. A flat island having a cavity formed by stacking a plurality of layers made of a group III nitride compound semiconductor on a substrate and removing a peripheral portion thereof by etching or the like while leaving a cavity portion. In a flip-chip type semiconductor laser diode formed in a mold, other than the resonator, an erosion debris portion left without being subjected to the etching or the like, and a flat plate-shaped portion directly formed on a flat top portion of the resonator The erosion debris portion has an upper surface of the semiconductor layer having substantially the same height as the flat top portion, and an exposed portion of the semiconductor layer which is inclined and exposed with respect to the upper surface by the etching or the like. A negative electrode formed on at least a part of the upper surface on the surface of the semiconductor device, wherein the negative electrode has a tapered portion inclined with respect to the upper surface. De.
から成る複数の層を積層し、共振器部分を残してその周
辺部分をエッチング等により除去することで、共振器が
平頂な島型に形成されたフリップチップ型の半導体レー
ザダイオードにおいて、 前記共振器以外の、前記エッチング等の対象とされずに
残された浸食残骸部と、 前記共振器の平頂部に直接、平板状に形成された正電極
とを備え、 前記浸食残骸部は、前記平頂部と略同じ高さの半導体層
の上面を有し、前記基板の底面に負電極が形成され、 前記基板は電気伝導性を有し、 前記上面の少なくとも一部分に絶縁膜が形成されている
ことを特徴とする III族窒化物系化合物半導体レーザダ
イオード。2. A resonator having a flat top by stacking a plurality of layers made of a group III nitride compound semiconductor on a substrate and removing a peripheral portion thereof by etching or the like while leaving a resonator portion. In a flip-chip type semiconductor laser diode formed in a mold, other than the resonator, an erosion debris remaining without being subjected to the etching or the like, and a flat plate-shaped portion directly formed on a flat top of the resonator The erosion debris portion has an upper surface of a semiconductor layer having substantially the same height as the flat top portion, a negative electrode is formed on the bottom surface of the substrate, and the substrate has electrical conductivity. A group III nitride compound semiconductor laser diode, wherein an insulating film is formed on at least a part of the upper surface.
形成されていることを特徴とする請求項１に記載の III
族窒化物系化合物半導体レーザダイオード。3. The III according to claim 1, wherein an insulating film is formed on at least a part of the upper surface.
III-nitride compound semiconductor laser diode.
た、前記負電極又は前記絶縁膜の膜厚は、 前記平頂部に形成された前記正電極の膜厚と略同じであ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項
に記載の III族窒化物系化合物半導体レーザダイオー
ド。4. The film thickness of the negative electrode or the insulating film formed on at least a part of the upper surface is substantially the same as the film thickness of the positive electrode formed on the flat top. The group III nitride compound semiconductor laser diode according to any one of claims 1 to 3.
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|---|---|---|---|
| JP27423499A JP2001102673A (en) | 1999-09-28 | 1999-09-28 | Iii nitride compound semiconductor laser diode |
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