JP2001148544A - Semiconductor light-emitting element - Google Patents

Semiconductor light-emitting element

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JP2001148544A
JP2001148544A JP2000270988A JP2000270988A JP2001148544A JP 2001148544 A JP2001148544 A JP 2001148544A JP 2000270988 A JP2000270988 A JP 2000270988A JP 2000270988 A JP2000270988 A JP 2000270988A JP 2001148544 A JP2001148544 A JP 2001148544A
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JP
Japan
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layer
type
film
growth
substrate
Prior art date
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JP2000270988A
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Japanese (ja)
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Yoshihiro Ueda
吉裕 上田
Takayuki Yuasa
貴之 湯浅
Atsushi Ogawa
淳 小河
Yuzo Tsuda
有三 津田
Masahiro Araki
正浩 荒木
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a light leaking from a propagation layer to a clad layer from generating a light which propagates in multiple mode between a substrate and a light-confining clad layer by making a Si-doped GaN film thick, to improve the characteristics of a crystal constituting a laser. SOLUTION: A growth suppression film 104 is formed on an n-GaN layer 103, an InGaN re-grown layer 105 is formed from a part, where the growth suppressing film 104 is not formed, thereby lessening the dislocation propagating from the substrate interface and improving the characteristics of a light-emitting element formed thereon.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は高温での温度特性が
優れた窒素化合物半導体膜及び、窒素化合物半導体より
構成された表示素子やディスプレイ、光ディスクの光源
に用いる発光素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor film having excellent temperature characteristics at a high temperature, and a light emitting element used as a light source for a display element, a display, and an optical disk composed of the nitride semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】窒素化合物半導体は発光素子やハイパワ
ーデバイスとして利用、研究されている。例えば発光素
子の場合、その組成を調整することにより、理論的には
青色から橙色まで、幅広い波長範囲で発光素子として利
用することができる。近年、その特性を利用して青色発
光ダイオードや緑色発光ダイオードが実用化され、さら
に青紫色半導体レーザ素子が開発されつつある。
2. Description of the Related Art Nitride compound semiconductors have been used and studied as light emitting devices and high power devices. For example, in the case of a light-emitting element, by adjusting its composition, it can be used as a light-emitting element in a wide wavelength range from blue to orange in theory. In recent years, a blue light emitting diode or a green light emitting diode has been put to practical use by utilizing its characteristics, and a blue-violet semiconductor laser device has been developed.

【0003】窒素化合物半導体膜を製造する際の基板と
して、サファイア、SiC、スピネル、Si、GaAs
等が使用される。例えばサファイア基板を使用する場
合、GaN膜をエピタキシャル成長する前に、あらかじ
め500℃〜600℃程度の低温でGaNまたはAlN
のバッファ層を形成し、その後、基板温度を1000℃
〜1100℃に昇温して窒化物半導体膜のエピタキシャ
ル成長を行うと、表面状態が良く、構造的及び電気的に
良好な結晶が得られる。また、SiC基板の場合には、
エピタキシャル成長を行う成長温度で薄いAlNバッフ
ァ層を用いることにより高質な結晶が得られる。
[0003] Sapphire, SiC, spinel, Si, GaAs are used as substrates for manufacturing a nitride semiconductor film.
Etc. are used. For example, when a sapphire substrate is used, GaN or AlN is preliminarily formed at a low temperature of about 500 ° C. to 600 ° C. before epitaxially growing a GaN film.
Buffer layer is formed, and then the substrate temperature is set to 1000 ° C.
When the temperature is raised to about 1100 ° C. and the nitride semiconductor film is epitaxially grown, a crystal having a good surface condition and good structural and electrical properties can be obtained. In the case of a SiC substrate,
High quality crystals can be obtained by using a thin AlN buffer layer at a growth temperature at which epitaxial growth is performed.

【0004】しかしながら、どの基板を使用しても、窒
化物半導体膜との熱膨張係数、格子定数の違いにより、
製造された窒素化合物半導体中に109cm-2〜107
-2にも達する高密度の欠陥が存在する。この欠陥は刃
状転移と螺旋転移に分類される。
However, no matter which substrate is used, the difference in thermal expansion coefficient and lattice constant from the nitride semiconductor film causes
10 9 cm -2 to 10 7 c in the manufactured nitrogen compound semiconductor
There are high-density defects up to m -2 . This defect is classified into edge transition and spiral transition.

【0005】これらの欠陥は、キャリアトラップとして
作用するため、製造した結晶の電気的特性を損ねること
が知られており、特にレーザのように大電流を注入する
素子に対しては寿命特性の劣化を招くため、欠陥を低減
させる試みが行われている。
It is known that these defects act as carrier traps and thus impair the electrical characteristics of the manufactured crystal. In particular, the lifetime characteristics of a device such as a laser which injects a large current are deteriorated. Attempts have been made to reduce defects.

【0006】例えば、Appl.Phys.Lett.
71(18)p2638−2640や、Appl.Ph
ys.Lett.71(16)p2259−2261で
は、GaN膜中にSiO2のマスクを形成し、選択成長
をすることで、マスク上部の欠陥密度が1〜2桁低減す
ることが公表されている。同様にマスクを用いて選択成
長を行う方法では、第45回応用物理学関連講演会講演
予稿集28a−ZS−6にタングステンマスクを用いて
選択成長し、電子デバイスに適応する報告がなされてい
る。また、レーザに関して、上記SiO2の選択成長技
術を応用して結晶内の転移密度を低減させて作製したレ
ーザの報告が、例えば応用電子物性分科会誌第4巻第2
号1989p53−58に記載されている。この報告で
は、n型のGaN膜上にストライプ状のSiO2選択成
長マスクを形成し、更にその上にn型のGaN膜を成長
してSiO2膜を被覆し、平坦な表面を作製してSiO2
被覆部上にレーザ構造を形成することで、レーザ素子内
の欠陥を低減して素子特性を向上した内容が記されてい
る。
For example, Appl. Phys. Lett.
71 (18) p2638-2640 and Appl. Ph
ys. Lett. In 71 (16) p2259-2261, a mask of SiO 2 is formed in the GaN layer, by selective growth, has been published that the defect density of the mask upper portion is reduced two orders of magnitude. Similarly, in the method of performing selective growth using a mask, there is a report in the 45th Applied Physics-related lecture conference proceedings 28a-ZS-6 that the selective growth is performed using a tungsten mask and that the method is applied to an electronic device. . Regarding lasers, reports of lasers manufactured by applying the above-described selective growth technology of SiO 2 to reduce the transition density in the crystal are reported in, for example, Journal of Applied Electronic Properties, Vol.
No. 1989, p. 53-58. In this report, a stripe-shaped SiO 2 selective growth mask is formed on an n-type GaN film, and an n-type GaN film is grown on the mask to cover the SiO 2 film to form a flat surface. SiO 2
The document describes that by forming a laser structure on a coating portion, defects in a laser element are reduced and element characteristics are improved.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述した方法によりG
aN膜上にSiO2のマスクを形成し、選択成長を行う
と、GaN自体が高温下で不安定であるため、成長条件
によりSiO2マスク上の選択成長膜の結合部分でボイ
ドを生じたり(例えば、Appl.Phys.Let
t.71(18)1997p2638−2640に記
載)、一箇所に集中して刃状欠陥が発生することがあっ
た(例えば、Appl.Phys.Lett.71(1
6)1997p2259−2261に記載)。また、一
様で平坦なGaN膜を得ようとすると、減圧下で成長す
る必要があった。
According to the method described above, G
When a SiO 2 mask is formed on the aN film and the selective growth is performed, GaN itself is unstable at a high temperature. Therefore, depending on the growth conditions, voids may be generated at the coupling portion of the selective growth film on the SiO 2 mask ( For example, Appl. Phys.
t. 71 (18) 1997, p. 2638-2640), there was a case where an edge defect was concentrated at one location (for example, Appl. Phys. Lett. 71 (1)
6) 1997p2259-2261). Also, in order to obtain a uniform and flat GaN film, it was necessary to grow the film under reduced pressure.

【0008】上記課題に加えて、異種基板上に窒化物半
導体レーザ素子を作製する際に発生する固有の問題があ
る。すなわち、レーザを構成する結晶の特性を向上させ
るためには下地となるSiドープGaN膜を厚くしなけ
ればならないが、厚膜化によって伝搬層から光閉じ込め
を行うクラッド層へ漏れた光が基板とクラッド層の間に
多重モードの伝搬光を発生させる。
In addition to the above problems, there is an inherent problem that occurs when a nitride semiconductor laser device is manufactured on a heterogeneous substrate. In other words, in order to improve the characteristics of the crystal constituting the laser, the underlying Si-doped GaN film must be thickened. Multi-mode propagating light is generated between the cladding layers.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
は、基板と、窒素化合物半導体層と、窒素化合物半導体
層表面の一部に形成された成長抑制膜と、再成長層と活
性層を有する半導体発光素子において、再成長層は窒素
化合物半導体層と成長抑制膜の上に形成され、Inを含
むことを特徴とする。
The semiconductor light emitting device of the present invention comprises a substrate, a nitride compound semiconductor layer, a growth suppressing film formed on a part of the surface of the nitride compound semiconductor layer, a regrowth layer and an active layer. In the semiconductor light emitting device having the above, the regrowth layer is formed on the nitride compound semiconductor layer and the growth suppressing film, and contains In.

【0010】本発明の半導体発光素子は、成長抑制膜
は、ストライプ状の欠如部を有し、該ストライプ欠如部
に対応する位置の有効屈折率を該ストライプ欠如部の周
辺に比べて高くすることにより、該ストライプ欠如部に
対応する位置でレーザ発振を生じせしめることを特徴と
する。
[0010] In the semiconductor light emitting device of the present invention, the growth suppressing film has a stripped portion, and the effective refractive index at a position corresponding to the striped portion is higher than that around the striped portion. As a result, laser oscillation is caused at a position corresponding to the stripped portion.

【0011】本発明の半導体発光素子は、成長抑制膜
は、ストライプ状の欠如部を有し、かつ少なくとも一部
に絶縁膜を含むことを特徴とする。
[0011] The semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the growth suppressing film has a stripped portion and includes at least a part of an insulating film.

【0012】本発明の半導体発光素子は、成長抑制膜
は、レーザストライプの鉛直下方に形成されているとと
もに、活性層で発生した光を吸収または反射する材料で
構成されていることを特徴とする。
The semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the growth suppressing film is formed vertically below the laser stripe and is made of a material that absorbs or reflects light generated in the active layer. .

【0013】本発明の半導体発光素子は、成長抑制膜
は、上記基板と上記活性層の間に形成されていることを
特徴とする。
The semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the growth suppressing film is formed between the substrate and the active layer.

【0014】本発明の半導体発光素子は、活性層は再成
長層より上に形成され、再成長層は、成長抑制膜の欠如
部に対応する位置に凹部を有し、活性層は再成長層の凹
凸形状に沿って形成されていることを特徴とする。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer is formed above the regrown layer, the regrown layer has a concave portion at a position corresponding to the lack of the growth suppressing film, and the active layer is formed of the regrown layer. Characterized by being formed along the uneven shape.

【0015】本発明の半導体発光素子は、活性層は再成
長層より上に形成され、再成長層は成長抑制膜に対応す
る位置に凹部を有し、活性層は再成長層の凹凸形状に沿
って形成されていることを特徴とする。
In the semiconductor light emitting device of the present invention, the active layer is formed above the regrown layer, the regrown layer has a concave portion at a position corresponding to the growth suppressing film, and the active layer has a concavo-convex shape of the regrown layer. It is characterized by being formed along.

【0016】本発明の窒素化合物半導体積層構造の製造
方法は、窒素化合物半導体積層構造の製造方法におい
て、第1の窒素化合物半導体を形成する工程と、第1の
窒素化合物半導体表面の一部に成長抑制膜を形成する工
程と、成長抑制膜が形成されない窒素化合物半導体表面
からInを含む窒素化合物半導体の形成を始める工程
と、を含むことを特徴とする。
According to the method of manufacturing a nitride semiconductor multilayer structure of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nitride semiconductor multilayer structure, comprising the steps of: forming a first nitride semiconductor; and growing a part of the surface of the first nitride semiconductor. The method is characterized by including a step of forming a suppression film and a step of starting formation of a nitride semiconductor containing In from a surface of the nitride compound semiconductor where the growth suppression film is not formed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】まず、本発明を詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the present invention will be described in detail.

【0018】一般に、窒素化合物半導体を結晶成長する
際の基板として、サファイア、SiC、GaN、GaA
s、MgAl24等が用いられる。また、結晶成長法と
して、有機金属気相成長法(以下MOCVD法)、分子
線エピタキシー法(以下MBE法)、ハイドライド気相
成長法(以下H−VPE法)を用いるのが通例である。
しかし、作製する窒素化合物半導体の結晶性や量産性を
考慮すると、基板としてサファイアまたはGaNを使用
し、MOCVD法により結晶成長するのが最も一般的で
ある。サファイア基板を用いてMOCVD法により製造
した窒素化合物半導体レーザの例を以下に記述する。
Generally, sapphire, SiC, GaN, GaAs
s, MgAl 2 O 4 or the like is used. Further, as a crystal growth method, it is usual to use a metal organic chemical vapor deposition method (hereinafter, MOCVD method), a molecular beam epitaxy method (hereinafter, MBE method), and a hydride vapor phase epitaxy method (hereinafter, H-VPE method).
However, in consideration of the crystallinity and mass productivity of a nitride semiconductor to be manufactured, it is most common to use sapphire or GaN as a substrate and grow crystals by MOCVD. An example of a nitride semiconductor laser manufactured by a MOCVD method using a sapphire substrate will be described below.

【0019】第2図に実施の形態で使用したMOCVD
装置の概略図を示す。図中、201は(0001)面を
有するサファイアまたはGaNの基板であり、炭素でで
きたサセプタ(202)上に配置されている。サセプタ
の内部には、やはり炭素でできた抵抗加熱用のヒーター
が配置されており、熱電対によって基板温度を監視、制
御することができる。203は二重の石英でできた反応
管であり、水冷されている。V族原料としてアンモニア
(206)を使用し、III族原料としてトリメチルガ
リウム(以下、TMG)、トリメチルアルミニウム(以
下、TMA)、トリメチルインジウム(以下、TMI)
(207a〜207c)を窒素ガスまたは水素ガスでバ
ブリングして使用した。また、n型のドーピング原料と
してSiH4(モノシラン)(209)を使用し、p型
のドーピング原料としては、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウム(Cp2Mg)(207d)を使用した。
各原料はマスフローコントローラ(MFC)(208)
で正確に流量を制御し、原料入り口(204)より反応
管に導入され、排気ガス出口(205)より排出され
る。
FIG. 2 shows the MOCVD used in the embodiment.
1 shows a schematic view of the device. In the figure, reference numeral 201 denotes a sapphire or GaN substrate having a (0001) plane, which is disposed on a susceptor (202) made of carbon. A heater for resistance heating, also made of carbon, is disposed inside the susceptor, and the temperature of the substrate can be monitored and controlled by a thermocouple. Reference numeral 203 denotes a reaction tube made of double quartz, which is water-cooled. Ammonia (206) is used as a group V raw material, and trimethylgallium (hereinafter, TMG), trimethylaluminum (hereinafter, TMA), and trimethylindium (hereinafter, TMI) are used as a group III raw material.
(207a to 207c) were used by bubbling with nitrogen gas or hydrogen gas. Further, SiH 4 (monosilane) (209) was used as an n-type doping material, and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) (207d) was used as a p-type doping material.
Each raw material is a mass flow controller (MFC) (208)
The flow rate is accurately controlled by the above method, and the raw material is introduced into the reaction tube through the raw material inlet (204) and discharged through the exhaust gas outlet (205).

【0020】以下、半導体レーザを構成する各層の結晶
成長の手順を図1、図3および図4を用いて説明する。
はじめに、図3を参照しながらレーザのクラッド層まで
の結晶成長手順を説明する。
Hereinafter, the procedure of crystal growth of each layer constituting the semiconductor laser will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4.
First, a procedure for growing a crystal up to a cladding layer of a laser will be described with reference to FIG.

【0021】まず、基板(301)を洗浄して、結晶成
長装置内に設置する。基板は水素雰囲気中1100℃程
度の温度で約10分間熱処理し、その後、500℃〜6
00℃程度に降温する。温度が一定になれば、キャリア
ガスを窒素に替え、全流量を10l/min、アンモニ
アを3l/min流し、数秒後、TMGを約20μmo
l/min流して低温GaNからなるバッファ層(30
2)を1分間程度で約20nm成長した。このバッファ
層(302)は、GaN基板を用いる場合、省略しても
差し支えない。その後、TMGの供給を停止して105
0℃まで昇温し、再びTMGを約50μmol/min
とSiH4ガスを約10nmol/min供給してn型
のGaN膜(303)を約4μm成長した。その後、一
旦、成長膜を取り出して、スパッタ法あるいは蒸着法等
を用いてSiO2の成長抑制膜(304)を約0.1μ
mの厚さに形成し、簡便なフォトリソグラフィーを用い
て5μm幅で10μm間隔のストライプ状にSiO2
をエッチングして下層のn型GaN膜を露出させる(3
05)。その後、再び結晶製造装置内に設置し窒素ガス
で置換した後、窒素を10l/min、アンモニアを3
l/min流しながら700℃まで昇温し、温度が安定
した時点でTMGを約50μmol/min、SiH4
ガスを約10nmol/minおよびTMIを10μm
ol/min供給してn型In0.1Ga0.9N(306)
を成長する。成長が進むにつれて、n型GaN露出部
(305)から再成長を始めたIn0.1Ga0.9Nは、S
iO2によって被覆されている部分に横方向成長する。
再成長したIn0.1Ga0.9Nが約0.2μm程度の厚み
になると、被覆部に横方向成長した部分が完全に結合し
て膜表面が平坦になる(307)。InGaN再成長
後、TMG、TMI及びSiH4の供給を停止し、10
50℃まで昇温し、窒素を10l/min、アンモニア
を3l/min、TMGを約50μmol/min、S
iH4ガスを約10nmol/minおよびTMAを1
0μmol/min供給して光閉じ込め層となるn型A
0.15Ga0.85N(308)を成長する。
First, the substrate (301) is washed and set in a crystal growth apparatus. The substrate is heat-treated in a hydrogen atmosphere at a temperature of about 1100 ° C. for about 10 minutes, and thereafter, at a temperature of 500 ° C. to
Cool down to about 00 ° C. When the temperature becomes constant, the carrier gas is replaced with nitrogen, the total flow rate is 10 l / min, the ammonia is 3 l / min, and after a few seconds, TMG is reduced to about 20 μmo.
1 / min and a buffer layer (30
2) was grown to about 20 nm in about one minute. When a GaN substrate is used, the buffer layer (302) may be omitted. Thereafter, the supply of TMG is stopped and 105
The temperature was raised to 0 ° C., and TMG was added again at about 50 μmol / min.
And an SiH 4 gas were supplied at about 10 nmol / min to grow an n-type GaN film (303) of about 4 μm. Thereafter, the grown film is once taken out, and the SiO 2 growth suppressing film (304) is formed to a thickness of about 0.1 μm by using a sputtering method or an evaporation method.
m, and the underlying n-type GaN film is exposed by using simple photolithography to etch the SiO 2 film in a stripe shape with a width of 5 μm and an interval of 10 μm (3)
05). After that, the apparatus was set again in the crystal manufacturing apparatus and replaced with nitrogen gas.
The temperature was raised to 700 ° C. while flowing at a rate of 1 / min, and when the temperature was stabilized, about 50 μmol / min of TMG and SiH 4
About 10 nmol / min of gas and 10 μm of TMI
ol / min to supply n-type In 0.1 Ga 0.9 N (306)
Grow. As the growth progressed, In 0.1 Ga 0.9 N started regrowing from the exposed n-type GaN (305),
It grows laterally on the portion covered by iO 2 .
When the regrown In 0.1 Ga 0.9 N has a thickness of about 0.2 μm, the portion grown in the lateral direction is completely bonded to the covering portion, and the film surface becomes flat (307). After the regrowth of InGaN, the supply of TMG, TMI and SiH 4 was stopped, and
The temperature was raised to 50 ° C., nitrogen was 10 l / min, ammonia was 3 l / min, TMG was about 50 μmol / min, S
About 10 nmol / min iH 4 gas and 1 TMA
N-type A that becomes 0 μmol / min and becomes a light confinement layer
Grow 0.15 Ga 0.85 N (308).

【0022】以上の工程を経て製造した膜の表面は、平
坦でクラックも生じていない。透過電子顕微鏡による観
察では、SiO2膜上を被覆したIn0.1Ga0.9N中及
びAl0.15Ga0.85N中では、基板とGaN膜との界面
から発生する欠陥が殆ど観測できなかった。螺旋転移及
び刃状転移は、SiO2膜により被覆されていない部分
(図3の305の上部)でSiO2成長抑制膜上に折れ
曲がり、お互い相殺しながら消滅していた。図4に転移
の状態を模式的に示す。図中、401は基板、402は
低温バッファ層、403はGaN膜、404はSiO2
成長抑制膜、405はIn0.1Ga0.9N膜、406はA
0.15Ga0.85N膜、407は基板界面から生じる転移
である。図に示すように転移はそのほとんどが成長抑制
膜に集中して消滅し、膜の表面まで到達してない。ま
た、同様にして選択成長したGaN膜と比較すると、G
aNの選択成長の場合に再成長膜同士の接合部分で多数
観測される刃状転移が、In0.1Ga0.9N再成長膜の接
合部分ではほとんど観測されなかった。これは、再成長
を行う膜中にInが含まれることによって結晶の剛性が
低下すると共に横方向への成長が容易になるため、In
0.1Ga0.9Nの格子が歪むことによって転位の伝搬が阻
止されると同時に、再成長膜同士が横方向に結合し易く
なるためであると考えられる。成長抑制膜上に再成長す
るInxGa1-xNのIn組成は再成長層の結晶性が悪化
しない程度に、例えばIn0.8Ga0.2Nのように高くし
て差し支えないが、再成長層上の各層の結晶性と成長抑
制膜を被覆する容易性を考慮してx=0.05から0.
25の範囲が最も好ましい。一般的に0.05未満のI
n組成では再成長層の剛性が高いため歪み難く転移を伝
搬し易い。また、再成長層の横方向への結合もし難くな
る。一方、0.25より高いIn組成では、再成長層中
のInが凝集しやすく、組成が不均一な領域が生じやす
くなる。このような領域が発生すると、以降の成長中に
この組成不均一部分が新たな転移の発生源になり、再成
長層より上の各層の結晶性を逆に悪化させる場合があ
る。またInGaN再成長層が成長抑制膜を完全に被覆
する膜厚は基本的に成長抑制膜の厚さと形状に依存して
おり、成長抑制膜を完全に被覆する厚さであればなんら
問題ないが、通常、再成長層の平坦性と再成長層より上
の各層の結晶性を考慮して、成長抑制膜の10倍程度の
厚さにInGaNを再成長するのが好ましい。
The surface of the film manufactured through the above steps is flat and free from cracks. In observation by a transmission electron microscope, in In 0.1 Ga 0.9 N and Al 0.15 Ga 0.85 N covering the SiO 2 film, almost no defects generated from the interface between the substrate and the GaN film could be observed. The helical transition and the edge transition were bent on the SiO 2 growth suppressing film at the portion not covered by the SiO 2 film (the upper part of 305 in FIG. 3), and disappeared while canceling each other. FIG. 4 schematically shows the state of the transition. In the figure, 401 is a substrate, 402 is a low-temperature buffer layer, 403 is a GaN film, and 404 is SiO 2.
Growth suppression film, 405 is an In 0.1 Ga 0.9 N film, 406 is A
The l 0.15 Ga 0.85 N film, 407, is a transition generated from the substrate interface. As shown in the figure, most of the dislocations are concentrated on the growth suppressing film and disappear, and have not reached the surface of the film. Further, when compared with a GaN film selectively grown in the same manner, G
threading edge dislocations that are many observed in the joint portion of the regrowth layer to each other in the case of aN of selective growth, was hardly observed in the joint portion of the In 0.1 Ga 0.9 N regrown layer. This is because the inclusion of In in the film to be regrown lowers the rigidity of the crystal and facilitates the growth in the lateral direction.
It is considered that this is because the dislocation of the dislocation is prevented by distorting the lattice of 0.1 Ga 0.9 N, and at the same time, the regrown films are easily coupled in the lateral direction. The In composition of In x Ga 1 -xN regrown on the growth suppressing film may be as high as, for example, In 0.8 Ga 0.2 N, so that the crystallinity of the regrown layer is not deteriorated. Considering the crystallinity of each layer above and the ease of coating the growth suppressing film, x = 0.05 to 0.
A range of 25 is most preferred. Generally I less than 0.05
In the case of the n composition, the rigidity of the regrown layer is high, so that distortion is hardly caused and the transition is easily propagated. Further, it is difficult to bond the regrown layer in the lateral direction. On the other hand, if the In composition is higher than 0.25, In in the regrown layer is likely to aggregate, and a region having a non-uniform composition is likely to be generated. When such a region is generated, the non-uniform composition becomes a source of a new dislocation during the subsequent growth, and may adversely deteriorate the crystallinity of each layer above the regrown layer. Further, the thickness of the InGaN regrown layer completely covering the growth suppression film basically depends on the thickness and shape of the growth suppression film, and there is no problem if the thickness completely covers the growth suppression film. In general, it is preferable to regrow InGaN to a thickness of about 10 times the thickness of the growth suppressing film in consideration of the flatness of the regrowth layer and the crystallinity of each layer above the regrowth layer.

【0023】次に、図1を参照して説明する。101は
サファイア基板、102はバッファ層、103はn型G
aN層、104は成長抑制膜、105はInGaN再成
長層、106はn型AlGaNクラッド層、107はn
型光伝搬層、108は多重量子井戸活性層、109はp
型伝搬層、110はp型AlGaNクラッド層、111
はp型コンタクト層、112はn型電極、113は絶縁
膜、114はp型電極である。図中、107は厚さが約
0.1μmのGaN光伝搬層であるが、この層は上述の
n型Al0.15Ga0.85Nクラッド層106(図3の30
8相当する)に引き続いて、TMAの供給を停止し、連
続して成長を行った。図1に示されているバッファ層1
02からn型Al0.15Ga0.85Nクラッド層106の窒
素化合物半導体結晶成長は、図3を用いて説明した手順
と全く同様の方法で実施することができる。
Next, a description will be given with reference to FIG. 101 is a sapphire substrate, 102 is a buffer layer, 103 is an n-type G
aN layer; 104, a growth suppressing film; 105, an InGaN regrown layer; 106, an n-type AlGaN cladding layer;
Type light propagation layer, 108 is a multiple quantum well active layer, 109 is p
Type propagation layer, 110 is a p-type AlGaN cladding layer, 111
Denotes a p-type contact layer, 112 denotes an n-type electrode, 113 denotes an insulating film, and 114 denotes a p-type electrode. In the figure, reference numeral 107 denotes a GaN light propagation layer having a thickness of about 0.1 μm, which is the n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 106 (30 in FIG. 3).
Subsequently, the supply of TMA was stopped, and the growth was continued. Buffer layer 1 shown in FIG.
From 02 to n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 106, the crystal growth of the nitride compound semiconductor can be performed in exactly the same manner as the procedure described with reference to FIG.

【0024】GaN光伝搬層107成長後、一旦TMG
とSiH4の供給を停止して基板の温度を700℃〜8
00℃程度に下げ、TMIとTMGを供給して、厚さ2
nmのIn0.15Ga0.85Nと厚さ4nmのIn0.02Ga
0.98Nの複数層より構成される多重量子井戸活性層(1
08)を成長する。その際、SiH4を供給してもよい
し、供給しなくてもよい。つづいてTMGとTMIの供
給を再度停止し、再び1050℃まで昇温した後、TM
GとTMAの供給を行い、厚さ20nmのAl 0.15Ga
0.85Nよりなるキャリアブロック層を成長する。その
際、Cp2Mgを供給してもよいし、供給しなくてもよ
く、この層がなくても特に大きな支障は生じない。その
後、TMAの供給を停止し、TMGを50μmol/m
in、Cp 2Mgを約50nmol/min供給して厚
さ0.1μmのp型GaN光伝搬層(109)を成長す
る。更に、TMAを10μmol/min供給して厚さ
0.5μmのp型Al0.15Ga0.85Nよりなるクラッド
層(110)を成長し、最後に、TMAの供給を停止し
て厚さ0.1μmのp型GaNよりなるコンタクト層
(111)を成長した後、基板温度を室温まで降温し結
晶成長膜を成長装置より取り出す。その後、ドライエッ
チング装置を用いてn型GaN膜を露出させ、AlとA
u膜を露出部分に蒸着してn型電極(112)を形成す
る。また、p型部分には絶縁膜(SiO2)(113)
を蒸着してストライプ状にエッチングを行いp型GaN
コンタクト層(111)を露出させ、NiとAu膜を蒸
着してp型電極(114)を形成する。最後に劈開、あ
るいはドライエッチングを用いてミラーとなる端面を形
成する。以上により窒素化合物半導体を用いた青紫色の
発光波長をもつレーザが作製できる。
After growing the GaN light propagation layer 107, the TMG
And SiHFourIs stopped and the temperature of the substrate is set to 700 ° C to 8 ° C.
Reduce to about 00 ° C, supply TMI and TMG,
nm of In0.15Ga0.85N and 4 nm thick In0.02Ga
0.98N multiple quantum well active layer (1
08) grow. At that time, SiHFourMay be supplied
It is not necessary to supply. Then, TMG and TMI
After the supply was stopped again and the temperature was raised again to 1050 ° C., the TM
G and TMA are supplied, and a 20-nm thick Al 0.15Ga
0.85A carrier block layer made of N is grown. That
When CpTwoMg may or may not be supplied
In addition, even without this layer, no major trouble occurs. That
Thereafter, the supply of TMA was stopped, and TMG was supplied at 50 μmol / m
in, Cp TwoSupplying about 50 nmol / min of Mg
Grow a 0.1 μm thick p-type GaN light propagation layer (109)
You. Further, TMA is supplied at a rate of 10 μmol / min,
0.5 μm p-type Al0.15Ga0.85Cladding made of N
The layer (110) is grown, and finally the supply of TMA is stopped.
Layer of 0.1 μm thick p-type GaN
After growing (111), the substrate temperature is lowered to room temperature and
The crystal growth film is taken out from the growth apparatus. Then, dry dry
The n-type GaN film is exposed using a
forming an n-type electrode (112) by depositing a u film on the exposed portion
You. In addition, an insulating film (SiOTwo) (113)
P-type GaN
The contact layer (111) is exposed, and the Ni and Au films are evaporated.
To form a p-type electrode (114). Finally, cleavage
Or, use dry etching to form the mirror end face.
To achieve. As described above, the blue-violet
A laser having an emission wavelength can be manufactured.

【0025】本方法で作製したレーザは、n型GaN層
とAlGaNクラッド層の間に設けられた成長抑制膜の
存在により、再成長後の各膜中の転移密度が2桁以上減
少している。また、従来技術によりGaN膜中に成長抑
制膜を形成して作製したレーザに比べると、成長抑制膜
上を被覆した部分の転移密度及び被覆していない部分の
転移密度が減少するばかりでなく、成長抑制膜上の再成
長膜接合部分に集中して発生していた刃状転移がなくな
っている。そのため、レーザを構成するガイド層以降の
成長膜の転移密度が場所に依存することなく減少して、
その結果、レーザ自体の寿命特性が10倍以上向上し
た。
In the laser fabricated by this method, the dislocation density in each film after regrowth is reduced by two digits or more due to the presence of the growth suppressing film provided between the n-type GaN layer and the AlGaN cladding layer. . In addition, as compared with a laser manufactured by forming a growth suppression film in a GaN film according to a conventional technique, not only the transition density of a portion coated on the growth suppression film and the dislocation density of an uncoated portion are reduced, The edge-like transition that has been concentrated on the regrowth film bonding portion on the growth suppressing film has disappeared. Therefore, the transition density of the grown film after the guide layer constituting the laser decreases without depending on the location,
As a result, the life characteristics of the laser itself were improved 10 times or more.

【0026】本例では、低温バッファ層としてGaN膜
を使用した場合について記述したが、AlxGa1-x
(0≦x≦1)を使用しても何ら問題がない。また、本
例では再成長を行う窒素化合物半導体膜のIn組成が
0.1の場合について記述したが、In組成が0<x
(In)≦1の窒素化合物半導体でも同様の効果が見ら
れ、更にIn組成が0.05≦x(In)≦0.25で
ある窒素化合物半導体では特に顕著な効果が見られた。
In this embodiment, the case where a GaN film is used as the low-temperature buffer layer has been described. However, Al x Ga 1 -xN
There is no problem even if (0 ≦ x ≦ 1) is used. Further, in this example, the case where the In composition of the nitrogen compound semiconductor film to be regrown is 0.1 is described, but the In composition is 0 <x.
A similar effect was observed in the case of a nitrogen compound semiconductor having (In) ≦ 1, and a particularly remarkable effect was observed in a nitrogen compound semiconductor having an In composition of 0.05 ≦ x (In) ≦ 0.25.

【0027】成長抑制膜の形状を特に固定する必要はな
いが、ストライプ方向が窒素化合物半導体の<1−10
0>方向の場合に、より横方向成長が促進され好まし
い。
It is not necessary to fix the shape of the growth suppressing film, but the stripe direction is <1-10 of the nitride compound semiconductor.
In the case of 0> direction, lateral growth is further promoted, which is preferable.

【0028】ストライプ構造を形成する際、その間隔は
50μm以下、成長抑制膜の幅は20μm以下が好まし
いがこの限りではなく、更に好ましくは間隔が20μm
以下、成長抑制膜の幅が10μm以下の場合に表面が平
坦で欠陥密度も少なく良好な結果が得られた。これは、
厚さ方向の成長速度と横方向の成長速度の比によってI
nGaN再成長層が成長抑制膜上を完全に覆う厚さが決
まるためであり、間隔が20μm以下、成長抑制膜の幅
が10μm以下の場合に結晶性を損ねない厚さで成長抑
制膜を被い尽くすことができることに起因している。 (実施例1)本実施例では成長抑制膜として絶縁物を使
用してレーザを作製した例について記述する。
In forming the stripe structure, the interval is preferably 50 μm or less, and the width of the growth suppressing film is preferably 20 μm or less, but not limited thereto, and more preferably the interval is 20 μm.
Hereinafter, when the width of the growth suppressing film was 10 μm or less, a good result was obtained with a flat surface and a low defect density. this is,
By the ratio of the growth rate in the thickness direction to the growth rate in the lateral direction, I
This is because the thickness by which the nGaN regrown layer completely covers the growth suppression film is determined. When the interval is 20 μm or less and the width of the growth suppression film is 10 μm or less, the growth suppression film is covered with a thickness that does not impair the crystallinity. Can be exhausted. Embodiment 1 In this embodiment, an example in which a laser is manufactured using an insulator as a growth suppressing film will be described.

【0029】n型GaN層成長後、成長装置より基板を
取り出し、下層のGaNに対して<1−100>方向に
5μmの間隔で幅2.5μmのSiN膜をストライプ状
に形成した後、結晶成長装置内に基板を戻し、厚さ約
0.2μmのInGaNを再成長した後、厚さ約0.4
μmのn型AlGaNクラッド層を含む他の層を成長
し、素子化プロセスを経て図1に示す構造を形成した。
本構造では成長抑制膜が被覆されていない部分の上に、
p型GaNコンタクト層に接するストライプ状に電極を
形成した。
After the growth of the n-type GaN layer, the substrate is taken out of the growth apparatus, and a 2.5 μm-wide SiN film is formed on the underlying GaN at intervals of 5 μm in the <1-100> direction in the form of stripes. After returning the substrate to the growth apparatus and re-growing InGaN having a thickness of about 0.2 μm,
Another layer including an n-type AlGaN cladding layer having a thickness of μm was grown, and a structure shown in FIG. 1 was formed through an element fabrication process.
In this structure, on the part where the growth suppression film is not covered,
Electrodes were formed in stripes in contact with the p-type GaN contact layer.

【0030】このようにして作製したレーザは、InG
aN膜の選択再成長を行っていないレーザに比べて、寿
命が10倍以上長かった。これは、活性層近傍の転移密
度が低減したことによると考えられる。また、閾値電流
密度が約1/2まで低減しており、これは、クラッド層
内に電流峡搾構造を有するため、活性層近傍での電流の
絞り込みが効率良く行えるためであると考えられる。
The laser fabricated in this manner is an InG
The lifetime was at least 10 times longer than that of the laser without selective regrowth of the aN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. In addition, the threshold current density is reduced to about 、, which is considered to be because the current narrowing structure is provided in the cladding layer, so that the current can be efficiently narrowed in the vicinity of the active layer.

【0031】本実施例では、成長抑制膜が被覆されてい
ない部分の上部に発光部を設けた例について記述した。
絶縁性の成長抑制膜としては、SiN以外にSiO2
金属の窒化物酸化物等、窒素化合物半導体が直接エピタ
キシャル成長しない絶縁膜であればその材料に大きく依
存しない。 (実施例2)本実施例では、成長抑制膜として金属を使
用して、レーザを作製した例について記述する。
In this embodiment, an example has been described in which a light emitting portion is provided above a portion not covered with the growth suppressing film.
The insulating growth inhibiting film, SiO 2 or metal nitride oxide other than SiN or the like, nitride compound semiconductor is not largely dependent on the material as long as an insulating film which does not directly epitaxially grown. (Embodiment 2) In this embodiment, an example in which a laser is manufactured using a metal as a growth suppressing film will be described.

【0032】実施例1と同様に、n型GaN層成長後、
成長装置より基板を取り出し、下層のGaNに対して<
1−100>方向に5μmの間隔で、幅2.5μmのモ
リブデン(Mo)膜をストライプ状に形成した後、結晶
成長装置内に基板を戻し、厚さ約0.2μmのInGa
Nを再成長した後、厚さ約0.4μmのn型AlGaN
クラッド層を含む他の層を成長し、素子化プロセスを経
て図1に示す構造を作製した。本構造では成長抑制膜が
被覆されていない部分の上に、p型GaNコンタクト層
に接するストライプ状に電極を形成した。
As in the first embodiment, after growing the n-type GaN layer,
The substrate is taken out from the growth device, and the lower GaN
After forming a 2.5-μm-wide molybdenum (Mo) film in the form of stripes at 5 μm intervals in the 1-100> direction, the substrate is returned into the crystal growth apparatus, and the InGa having a thickness of about 0.2 μm is formed.
After regrowing N, n-type AlGaN having a thickness of about 0.4 μm
Other layers including the cladding layer were grown, and the structure shown in FIG. In this structure, an electrode was formed in a stripe shape in contact with the p-type GaN contact layer on a portion not covered with the growth suppressing film.

【0033】このようにして作製したレーザは、AlG
aN膜の選択再成長を行っていないレーザに比べて、寿
命が10倍以上長く、閾値電流密度が約1/2まで低減
した。これは、活性層近傍の転移密度が低減したこと
と、n型AlGaNクラッド層内に金属層を配置したこ
とにより、光伝搬層の有効屈折率が変化し、横方向(基
板と平行方向)の光閉じ込じ込めが顕著になったためで
あると考えられる。なお、金属の成長抑制膜としては、
Mo以外に、Pt、W、Ti、Ni、Al、Pd、Au
等、窒素化合物半導体が直接エピタキシャル成長しない
金属であれば、その材料に対して大きく依存しない。 (実施例3)本実施例では、成長抑制膜として金属を使
用し、その表面を窒化処理して絶縁性とした後、再成長
しレーザを作製した例について記述する。
The laser fabricated in this manner is made of AlG
Compared with the laser without the selective regrowth of the aN film, the lifetime was more than 10 times longer and the threshold current density was reduced to about 1/2. This is because the effective refractive index of the light propagation layer changes due to the reduction of the transition density near the active layer and the disposition of the metal layer in the n-type AlGaN cladding layer, and the lateral (parallel to substrate) direction. This is considered to be because light confinement became conspicuous. In addition, as a metal growth suppression film,
Other than Mo, Pt, W, Ti, Ni, Al, Pd, Au
For example, if the nitride compound semiconductor is a metal that does not directly grow epitaxially, it does not largely depend on the material. (Embodiment 3) In this embodiment, an example will be described in which a metal is used as a growth suppressing film, the surface thereof is nitrided to make it insulating, and then regrown to produce a laser.

【0034】実施例1及び2と同様にn型GaN層成長
後、成長装置より基板を取り出し、下層のGaNに対し
て<1−100>方向に、5μmの間隔で、2.5μm
のチタン(Ti)膜をストライプ状に形成し、再び結晶
成長装置内に基板を戻した後、アンモニア雰囲気で一定
時間Ti表面を窒化処理して、TiN膜を形成する。そ
の後、再び、実施例1及び2と同様の方法で厚さ約0.
2μmのInGaNを再成長した後、厚さ約0.4μm
のn型AlGaNクラッド層を含む他の層を成長し、素
子化プロセスを経て図1に示す構造を作製した。本構造
では成長抑制膜が被覆されていない部分の上に、p型G
aNコンタクト層に接するストライプ状に電極を形成し
た。
After growing the n-type GaN layer in the same manner as in Examples 1 and 2, the substrate was taken out of the growth apparatus, and 2.5 μm of the underlying GaN was placed at 5 μm intervals in the <1-100> direction.
After the titanium (Ti) film is formed in a stripe shape and the substrate is returned to the crystal growth apparatus again, the Ti surface is nitrided for a certain time in an ammonia atmosphere to form a TiN film. Then, again, in the same manner as in Examples 1 and 2, the thickness is reduced to about 0.1 mm.
After regrowth of 2 μm InGaN, a thickness of about 0.4 μm
Another layer including the n-type AlGaN cladding layer was grown, and the structure shown in FIG. In this structure, p-type G
Electrodes were formed in a stripe shape in contact with the aN contact layer.

【0035】このようにして作製したレーザ素子の寿命
は、InGaN膜の選択再成長を行っていないレーザに
比べて、10倍以上長かった。これは、活性層近傍の転
移密度が低減したことによると考えられる。また、閾値
電流密度が約1/3に低減した。これは、n型AlGa
Nクラッド層内に金属層を配置したことによって光伝搬
層の有効屈折率が変化し、横方向(基板と平行方向)の
光閉じ込じ込めが顕著になったことと、金属表面が窒化
処理されて絶縁物となり電流峡搾構造が形成されている
ためであると考えられる。なお、金属表面を窒化処理し
て形成する成長抑制膜としては、Ti以外に、W、M
o、Ni、Al等、窒素化合物半導体が直接エピタキシ
ャル成長しない金属窒化物が形成されるものであれば問
題なく使用することができる。 (実施例4)本実施例では成長抑制膜として金属を使用
しレーザを作製した他の例について図5を用いて記述す
る。
The life of the laser device manufactured in this manner was at least ten times longer than that of the laser without selective regrowth of the InGaN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. Further, the threshold current density was reduced to about 1/3. This is an n-type AlGa
By arranging the metal layer in the N clad layer, the effective refractive index of the light propagation layer changed, the confinement of light in the lateral direction (parallel to the substrate) became remarkable, and the metal surface was nitrided. This is considered to be due to the fact that the current becomes an insulator and a current canopy structure is formed. In addition, as a growth suppressing film formed by nitriding the metal surface, in addition to Ti, W, M
As long as a metal nitride such as o, Ni, Al or the like, on which a nitrogen compound semiconductor is not directly epitaxially grown, is formed, it can be used without any problem. (Embodiment 4) In this embodiment, another example in which a laser is manufactured using a metal as the growth suppressing film will be described with reference to FIGS.

【0036】実施例1及び2と同様に基板501の上
に、バッファ層502を成長し、さらにn型のGaN膜
(503)を約4μm成長後、n型のAl0.15Ga0.85
N(504)を0.7μm成長し、続いてGaN光伝搬
層(505)、InGaN活性層(506)、キャリア
ブロック層(507)、p型GaN光伝搬層(508)
を形成する。更にAl0.15Ga0.85Nよりなるp型Al
GaNクラッド層(509)を約0.15μm成長した
後、一旦窒素化合物半導体の成長を中止して基板を成長
装置より取り出し、下層のAlGaNに対して<1−1
00>方向に、5μmの間隔で、幅2.5μmのモリブ
デン(Mo)の成長抑制膜(510)をストライプ状に
形成する。その後、結晶成長装置内に基板を戻し、厚さ
約0.4μmのp型InGaN再成長層(511)を再
成長した後、p型GaNコンタクト層(512)を成長
して基板を結晶成長装置より取り出し、素子化プロセス
を経て図5に示す構造を作製した。513はn型コンタ
クト電極、514は絶縁膜、515はp型コンタクト電
極である。本構造では成長抑制膜が被覆されていない部
分の上に、p型GaNコンタクト層に接するストライプ
状にp型コンタクト電極(515)を形成した。
As in the first and second embodiments, a buffer layer 502 is grown on a substrate 501, an n-type GaN film (503) is grown to about 4 μm, and then an n-type Al 0.15 Ga 0.85
N (504) is grown 0.7 μm, followed by a GaN light propagation layer (505), an InGaN active layer (506), a carrier block layer (507), and a p-type GaN light propagation layer (508).
To form Furthermore, a p-type Al made of Al 0.15 Ga 0.85 N
After growing the GaN cladding layer (509) by about 0.15 μm, the growth of the nitride compound semiconductor is stopped once, the substrate is taken out from the growth apparatus, and the lower AlGaN is <1-1.
A growth suppressing film (510) of molybdenum (Mo) having a width of 2.5 μm is formed in stripes at intervals of 5 μm in the direction 00>. Thereafter, the substrate is returned to the crystal growth apparatus, and a p-type InGaN regrowth layer (511) having a thickness of about 0.4 μm is regrown. Then, a p-type GaN contact layer (512) is grown to convert the substrate into a crystal growth apparatus. Then, the structure shown in FIG. 5 was manufactured through an element forming process. 513 is an n-type contact electrode, 514 is an insulating film, and 515 is a p-type contact electrode. In this structure, a p-type contact electrode (515) was formed in a stripe shape in contact with the p-type GaN contact layer on a portion not covered with the growth suppressing film.

【0037】このようにして作製したレーザ素子の寿命
は、InGaN膜の選択成長を行っていないレーザに比
べて、閾値電流密度が約1/2に低減した。これは、p
型AlGaNのクラッド層内に金属層とInGaN層を
配置したことにより、光伝搬層の有効屈折率が変化し、
横方向(基板と平行方向)の光閉じ込めが顕著になった
ためであると考えられる。 (実施例5)本実施例では、アモルファスシシリコン成
長抑制膜を用いてレーザを作製した例について図6に基
づいて記述する。実施例1及び2と同様に、基板(60
1)の上にバッファ層(602)、n型GaN層(60
3)を成長後、成長装置より基板を取り出し、下層のG
aNに対して<1−100>方向に5μmの間隔で幅
2.5μmのアモルファスシリコンの成長抑制膜(60
4)をストライプ状に形成する。その後、結晶成長装置
内に基板を戻し、厚さ約0.2μmのInGaN再成長
層(605)を再成長した後、厚さ約0.4μmのn型
AlGaNクラッド層(606)、n型GaN光伝搬層
(607)、InGaN多重量子井戸活性層(60
8)、p型GaN光伝搬層(609)、p型AlGaN
クラッド層(610)、p型GaNコンタクト層(61
1)、を成長し、素子化プロセスを経て、図6に示す構
造を作製した。612はn型コンタクト電極、613は
絶縁膜、614はp型コンタクト電極である。本構造で
は成長抑制膜が被覆されている部分の上に、p型GaN
コンタクト層(611)に接するストライプ状にp型コ
ンタクト電極(614)を形成した。
The lifetime of the laser device manufactured in this manner was reduced to about half the threshold current density as compared with a laser without selective growth of an InGaN film. This is
By disposing the metal layer and the InGaN layer in the cladding layer of the type AlGaN, the effective refractive index of the light propagation layer changes,
This is probably because light confinement in the lateral direction (parallel to the substrate) became significant. (Embodiment 5) In this embodiment, an example in which a laser is manufactured using an amorphous silicon growth suppressing film will be described with reference to FIG. As in Examples 1 and 2, the substrate (60
1) A buffer layer (602) and an n-type GaN layer (60)
3) After the growth, the substrate is taken out from the growth apparatus, and the G
A growth suppression film of amorphous silicon (60 μm) having a width of 2.5 μm at intervals of 5 μm in the <1-100> direction with respect to aN
4) is formed in a stripe shape. Thereafter, the substrate is returned into the crystal growth apparatus, and an InGaN regrown layer (605) having a thickness of about 0.2 μm is regrown. Then, an n-type AlGaN cladding layer (606) having a thickness of about 0.4 μm and an n-type GaN Light propagation layer (607), InGaN multiple quantum well active layer (60
8), p-type GaN light propagation layer (609), p-type AlGaN
Cladding layer (610), p-type GaN contact layer (61
1) was grown, and the structure shown in FIG. 612 is an n-type contact electrode, 613 is an insulating film, and 614 is a p-type contact electrode. In this structure, the p-type GaN is
A p-type contact electrode (614) was formed in a stripe shape in contact with the contact layer (611).

【0038】このようにして作製したレーザ素子の寿命
は、InGaN膜の選択再成長を行っていないレーザに
比べて10倍以上長くなった。これは、活性層近傍の転
移密度が低減したことによると考えられる。また、Al
GaNクラッド層をリークして基板とクラッド層の間で
発生する縦方向(基板に対して垂直方向)の多重モード
の伝搬光が、該成長抑制膜及びInGaN再成長膜で吸
収(あるいは活性層方向に反射)されるため、レーザ光
は常に単一モードで発振した。
The life of the laser device manufactured in this manner was ten times or more longer than that of the laser without selective regrowth of the InGaN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. Also, Al
The multi-mode propagation light in the vertical direction (perpendicular to the substrate) generated between the substrate and the clad layer by leaking from the GaN clad layer is absorbed by the growth suppressing film and the InGaN regrown film (or in the direction of the active layer). ), The laser beam always oscillated in a single mode.

【0039】本実施例では、成長抑制膜が被覆している
部分の上に発光部を設けた例について記述した。成長抑
制膜の種類として、アモルファスシリコン以外に、窒素
化合物半導体が直接エピタキシャル成長せず、レーザの
発光波長を吸収あるいは反射する材料であれば、作製す
るレーザの特性は大きく依存しない。 (実施例6)本実施例では、成長抑制膜による被覆と選
択成長を複数回行った例について記述する。
In this embodiment, the example in which the light emitting portion is provided on the portion covered with the growth suppressing film has been described. As a type of the growth suppressing film, other than the amorphous silicon, if the nitride compound semiconductor is a material that does not directly epitaxially grow and absorbs or reflects the emission wavelength of the laser, the characteristics of the laser to be manufactured do not largely depend on the material. (Embodiment 6) In this embodiment, an example in which coating with a growth suppressing film and selective growth are performed a plurality of times will be described.

【0040】図7に示す素子は、基板(701)、バッ
ファ層(702)、n型GaN層(703)を成長後に
成長抑制膜(704)を形成し、続いてn型のInGa
N再成長層(705)を選択成長し、n型AlGaNク
ラッド層(706)の成長を行って、n型GaN光伝搬
層(707)、InGaN多重量子井戸活性層(70
8)、p型GaN光伝搬層(709)、p型AlGaN
クラッド層(710)を成長し、再度成長抑制膜(70
4)を形成し、p型のInGaN層(705)を再成長
して、p型コンタクト層(711)を成長して、エッチ
ング及び電極形成等のプロセスを経てレーザを作製した
ものである。なお、712はn型コンタクト電極、71
3は絶縁膜、714はp型コンタクト電極である。
In the device shown in FIG. 7, a growth suppressing film (704) is formed after growing a substrate (701), a buffer layer (702), and an n-type GaN layer (703), followed by n-type InGa.
The N regrowth layer (705) is selectively grown, and the n-type AlGaN cladding layer (706) is grown, and the n-type GaN light propagation layer (707), the InGaN multiple quantum well active layer (70)
8), p-type GaN light propagation layer (709), p-type AlGaN
The cladding layer (710) is grown, and the growth suppressing film (70) is again formed.
4) is formed, a p-type InGaN layer (705) is regrown, a p-type contact layer (711) is grown, and a laser is produced through processes such as etching and electrode formation. 712 is an n-type contact electrode, 71
3 is an insulating film, and 714 is a p-type contact electrode.

【0041】図7に示す構造を採用することによって、
n型クラッド層に成長抑制膜を導入した効果に加えてp
型クラッド層に成長抑制膜を導入した効果が現われる。
すなわち、n型層あるいはp型層の成長抑制膜の一方を
金属、もう一方を絶縁物にすることで、転移の低減に加
えて電流狭窄と縦横両方向への光閉じ込めの効果が同時
に得られる。
By employing the structure shown in FIG.
In addition to the effect of introducing the growth suppressing film into the n-type cladding layer,
The effect of introducing the growth suppressing film into the mold clad layer appears.
That is, by using one of the n-type layer or the p-type layer as a metal and the other as an insulator, the effects of current confinement and light confinement in both the vertical and horizontal directions can be simultaneously obtained in addition to the reduction of dislocation.

【0042】また、図8に示す素子は、基板(80
1)、バッファ層(802)、n型GaN層(803)
を成長後に成長抑制膜(804a)を形成し、続いてn
型InGaN再成長層(805)を選択成長し、n型A
lGaNクラッド層(806)の成長を行って、n型G
aN光伝搬層(807)、InGaN多重量子井戸活性
層(808)、p型GaN光伝搬層(809)、p型A
lGaNクラッド層(810)を成長し、再度成長抑制
膜(804b)を形成し、p型InGaN層(811)
を再成長して、p型コンタクト層812を成長して、エ
ッチング及び電極形成等のプロセスを経てレーザを作製
したものである。なお、813はn型コンタクト電極、
814は絶縁膜、815はp型コンタクト電極である。
The device shown in FIG.
1), buffer layer (802), n-type GaN layer (803)
After the growth, a growth suppressing film (804a) is formed.
-Type InGaN regrown layer (805) is selectively grown and n-type A
By growing the lGaN cladding layer (806), the n-type G
aN light propagation layer (807), InGaN multiple quantum well active layer (808), p-type GaN light propagation layer (809), p-type A
The lGaN cladding layer (810) is grown, the growth suppressing film (804b) is formed again, and the p-type InGaN layer (811) is formed.
Is regrown, a p-type contact layer 812 is grown, and a laser is produced through processes such as etching and electrode formation. 813 denotes an n-type contact electrode,
814 is an insulating film, and 815 is a p-type contact electrode.

【0043】図8の構造では、転移の低減に加えてn型
クラッド下部の成長抑制膜(804a)を金属、あるい
は活性層から出るレーザ光を吸収または反射する材料と
することで多重モードを抑制し、p型クラッド層内の成
長抑制膜(804b)を金属あるいは絶縁物にすること
で、縦横両方向への光の閉じ込めを強くするか、あるい
は電流狭窄の効果を得ることができる。
In the structure of FIG. 8, in addition to the reduction of dislocation, the multi-mode is suppressed by using a metal or a material that absorbs or reflects laser light emitted from the active layer as the growth suppressing film (804a) under the n-type cladding. By using a metal or an insulator for the growth suppressing film (804b) in the p-type cladding layer, it is possible to enhance the confinement of light in both the vertical and horizontal directions, or to obtain the effect of current confinement.

【0044】更に図9の構造では、901は基板、90
2はバッファ層、903はn型GaN層、904a,b
は成長抑制膜、905はn型InGaN再成長層、90
6はn型AlGaNクラッド層、907はn型GaN光
伝搬層、908はInGaN多重量子井戸活性層、90
9はp型GaN光伝搬層、910はp型AlGaNクラ
ッド層、911はp型GaNコンタクト層、912はn
型コンタクト電極、913は絶縁膜、914はp型コン
タクト電極である。
Further, in the structure shown in FIG.
2 is a buffer layer, 903 is an n-type GaN layer, 904a and b
Is a growth suppressing film, 905 is an n-type InGaN regrown layer, 90
6 is an n-type AlGaN cladding layer, 907 is an n-type GaN light propagation layer, 908 is an InGaN multiple quantum well active layer, 90
9 is a p-type GaN light propagation layer, 910 is a p-type AlGaN cladding layer, 911 is a p-type GaN contact layer, and 912 is n
913 is an insulating film, 914 is a p-type contact electrode.

【0045】n型クラッド層内に2層の成長抑制膜(9
04aと904b)を導入することで、転移密度が一層
低減され、図8に示した構造のレーザ素子と同等の効果
を得ることができる。
In the n-type cladding layer, two growth suppressing films (9
By introducing the elements 04a and 904b), the transition density is further reduced, and an effect equivalent to that of the laser device having the structure shown in FIG. 8 can be obtained.

【0046】以上は、全てレーザ作製に関する実施例で
ある。前記実施例では、専らMOCVD法にて窒素化合
物半導体結晶を成長しているが、MOCVD法に止まら
ず、MBE法、HVPE法等一般に半導体結晶成長に用
いられる手法を問題無く適用することができる。また、
MOCVD法の場合、GaN膜の選択成長を減圧下で行
う場合が多いが、InGaN膜は選択性が高く横方向成
長が容易であり、選択成長による表面の平坦性および結
晶欠陥の低減が容易である。そのため、減圧、常圧を問
わず成長可能である。また、結晶欠陥を考慮すると、本
発明は、レーザに限らず、発光ダイオード(LED)や
受光素子、パワーデバイス等窒素化合物半導体から作製
される素子全般に対して有効である。 (実施例7)本実施例では、GaN基板を用いて、成長
抑制膜として絶縁物を使用してレーザを作製した例につ
いて記述する。図10において、1001はGaN基
板、1002はバッファ層、1003はn型GaN層、
1004は成長抑制膜、1005はInGaN再成長
層、1006はn型AlGaNクラッド層、1007は
n型GaN光伝搬層、1008はInGaN多重量子井
戸活性層、1009はp型GaN光伝搬層、1010は
p型AlGaNクラッド層、1011はp型GaNコン
タクト層、1012はn型コンタクト電極、1013は
絶縁膜、1014はp型コンタクト電極である。
The above are all examples relating to laser production. In the above embodiment, the nitrogen compound semiconductor crystal is grown exclusively by the MOCVD method. However, a method generally used for growing a semiconductor crystal, such as the MBE method or the HVPE method, can be applied without any problem. Also,
In the case of the MOCVD method, the selective growth of the GaN film is often performed under reduced pressure. However, the InGaN film has high selectivity and is easy to grow in the lateral direction, and the surface flatness and the reduction of crystal defects by the selective growth are easy. is there. Therefore, growth is possible regardless of reduced pressure or normal pressure. In addition, in consideration of crystal defects, the present invention is effective not only for lasers but also for all devices made from nitride semiconductors, such as light emitting diodes (LEDs), light receiving devices, and power devices. (Embodiment 7) In this embodiment, an example in which a laser is manufactured using a GaN substrate and an insulator as a growth suppressing film will be described. 10, 1001 is a GaN substrate, 1002 is a buffer layer, 1003 is an n-type GaN layer,
1004 is a growth suppressing film, 1005 is an InGaN regrown layer, 1006 is an n-type AlGaN cladding layer, 1007 is an n-type GaN light propagation layer, 1008 is an InGaN multiple quantum well active layer, 1009 is a p-type GaN light propagation layer, and 1010 is A p-type AlGaN cladding layer, 1011 is a p-type GaN contact layer, 1012 is an n-type contact electrode, 1013 is an insulating film, and 1014 is a p-type contact electrode.

【0047】GaN基板上にn型GaN層成長後、成長
装置より基板を取り出し、下層のGaNに対して<1−
100>方向に5μmの間隔で幅2.5μmのSiN膜
の成長抑制膜(1004)をストライプ状に形成した
後、結晶成長装置内に基板を戻し、厚さ約0.2μmの
InGaN(1005)を再成長した後、厚さ約0.4
μmのn型AlGaNクラッド層(1006)を含む他
の層を成長し、素子化プロセスを経て図10に示す構造
を形成した。本構造では成長抑制膜が被覆されていない
部分の上に、p型GaNコンタクト層(1011)に接
するストライプ状に電極(1014)を形成した。な
お、図10中のバッファ層(1001)は省略しても差
し支えない。
After growing the n-type GaN layer on the GaN substrate, the substrate is taken out from the growth apparatus, and <1-
After forming a growth suppressing film (1004) of a 2.5 μm wide SiN film in stripes at intervals of 5 μm in the 100> direction, the substrate is returned into the crystal growth apparatus, and InGaN (1005) having a thickness of about 0.2 μm is formed. After regrowth, thickness about 0.4
Another layer including a μm n-type AlGaN cladding layer (1006) was grown, and a structure shown in FIG. 10 was formed through an element forming process. In this structure, an electrode (1014) was formed in a stripe shape in contact with the p-type GaN contact layer (1011) on a portion not covered with the growth suppressing film. Note that the buffer layer (1001) in FIG. 10 may be omitted.

【0048】このようにして作製したレーザは、InG
aN膜の選択再成長を行っていないレーザに比べて、寿
命が20倍以上長かった。これは、活性層近傍の転移密
度が低減したことによると考えられる。また、閾値電流
密度が約1/4まで低減しており、これは、クラッド層
内に電流峡搾構造を有するため、活性層近傍での電流の
絞り込みが効率良く行えるためであると考えられる。
The laser fabricated in this manner is made of InG
The lifetime was at least 20 times longer than that of the laser without selective regrowth of the aN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. Further, the threshold current density is reduced to about 1/4, which is considered to be because the current narrowing structure is provided in the cladding layer so that the current can be efficiently narrowed in the vicinity of the active layer.

【0049】本実施例では、成長抑制膜が被覆していな
い部分の上部に発光部を設けた例について記述した。絶
縁性の成長抑制膜としては、SiN以外にSiO2や金
属の窒化物酸化物等、窒素化合物半導体が直接エピタキ
シャル成長しない絶縁膜であればその材料に大きく依存
しない。また、本実施例と同様の方法でp型GaN基板
上にレーザ素子を作製することも可能であり、n型Ga
N基板上と同様に特性が大幅に改善される。 (実施例8)本実施例では、GaN基板を用いて、成長
抑制膜として金属を使用して、レーザを作製した例につ
いて記述する。
In this embodiment, the example in which the light emitting portion is provided above the portion not covered with the growth suppressing film has been described. The insulating growth inhibiting film, SiO 2 or metal nitride oxide other than SiN or the like, nitride compound semiconductor is not largely dependent on the material as long as an insulating film which does not directly epitaxially grown. Further, it is also possible to fabricate a laser element on a p-type GaN substrate in the same manner as in this embodiment,
The characteristics are greatly improved as on the N substrate. (Embodiment 8) In this embodiment, an example in which a laser is manufactured using a GaN substrate and a metal as a growth suppressing film will be described.

【0050】実施例7と同様に、GaN基板上にn型G
aN層(1003)を成長後、成長装置より基板を取り
出し、下層のGaNに対して<1−100>方向に5μ
mの間隔で、幅2.5μmのモリブデン(Mo)膜(1
004)をストライプ状に形成した後、結晶成長装置内
に基板を戻し、厚さ約0.2μmのInGaN1005
を再成長した後、厚さ約0.4μmのn型AlGaNク
ラッド層(1010)を含む他の層を成長し、素子化プ
ロセスを経て図10に示す構造を作製した。本構造では
成長抑制膜が被覆していない部分の上に、p型GaNコ
ンタクト層(1011)に接するストライプ状に電極
(1014)を形成した。なお、図10中のバッファ層
(1002)は省略しても差し支えない。
As in the seventh embodiment, an n-type G
After the growth of the aN layer (1003), the substrate was taken out from the growth apparatus, and 5 μm in the <1-100> direction with respect to the underlying GaN.
at intervals of 2.5 m, a molybdenum (Mo) film (1
004) is formed in a stripe shape, and then the substrate is returned to the inside of the crystal growing apparatus, and the InGaN 1005 having a thickness of about 0.2 μm is formed.
After regrowth, another layer including an n-type AlGaN cladding layer (1010) having a thickness of about 0.4 μm was grown, and a structure shown in FIG. In this structure, an electrode (1014) was formed in a stripe shape in contact with the p-type GaN contact layer (1011) on a portion not covered by the growth suppressing film. Note that the buffer layer (1002) in FIG. 10 may be omitted.

【0051】このようにして作製したレーザは、InG
aN膜の選択再成長を行っていないレーザに比べて、寿
命が10倍以上長かった。これは、活性層近傍の転移密
度が低減したことによると考えられる。また、閾値電流
密度が約1/4まで低減した。これは、n型AlGaN
クラッド層内に金属層を配置したことにより、光伝搬層
の有効屈折率が変化し、横方向(基板と平行方向)の光
閉じ込じ込めが顕著になったためであると考えられる。
なお、金属の成長抑制膜としては、Mo以外に、Pt、
W、Ti、Ni、Al、Pd、Au等、窒素化合物半導
体が直接エピタキシャル成長しない金属であれば、その
材料に対して大きく依存しない。また、本実施例と同様
の方法でp型GaN基板上にレーザ素子を作製すること
も可能であり、n型GaN基板上と同様に特性が大幅に
改善される。 (実施例9)本実施例では、GaN基板を用いて、成長
抑制膜として金属を使用し、その表面を窒化処理して絶
縁性とした後、再成長しレーザを作製した例について記
述する。
The laser fabricated in this manner is made of InG
The lifetime was at least 10 times longer than that of the laser without selective regrowth of the aN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. Further, the threshold current density was reduced to about 1/4. This is n-type AlGaN
This is probably because the arrangement of the metal layer in the cladding layer changed the effective refractive index of the light propagation layer, and the confinement of light in the lateral direction (parallel to the substrate) became conspicuous.
In addition, as a metal growth suppressing film, Pt,
As long as the metal such as W, Ti, Ni, Al, Pd, and Au is not directly epitaxially grown on the nitride semiconductor, it does not largely depend on the material. Further, it is also possible to fabricate a laser device on a p-type GaN substrate by the same method as in this embodiment, and the characteristics are greatly improved as on an n-type GaN substrate. (Embodiment 9) In this embodiment, a description will be given of an example in which a metal is used as a growth suppressing film using a GaN substrate, the surface thereof is nitrided to make it insulating, and then regrown to produce a laser.

【0052】実施例7及び8と同様にGaN基板(10
01)上にn型GaN層(1003)成長後、成長装置
より基板を取り出し、下層のGaNに対して<1−10
0>方向に、5μmの間隔で、2.5μmのチタン(T
i)膜(1004)をストライプ状に形成し、再び結晶
成長装置内に基板を戻した後、アンモニア雰囲気で一定
時間Ti表面を窒化処理して、TiN膜を形成する。そ
の後、再び、実施例7及び8と同様の方法で厚さ約0.
2μmのInGaN(1005)を再成長した後、厚さ
約0.4μmのn型AlGaNクラッド層(1006)
を含む他の層を成長し、素子化プロセスを経て図10に
示す構造を作製した。本構造では成長抑制膜が被覆して
いない部分の上に、p型GaNコンタクト層(101
1)に接するストライプ状に電極を形成した。なお、図
10中のバッファ層(1002)は省略しても差し支え
ない。
The GaN substrate (10
01) After growing the n-type GaN layer (1003) on the substrate, the substrate was taken out from the growth apparatus, and the GaN of the lower layer was <1-10
0> direction, at intervals of 5 μm, 2.5 μm titanium (T
i) A film (1004) is formed in a stripe shape, and after returning the substrate to the crystal growth apparatus again, the Ti surface is nitrided for a certain time in an ammonia atmosphere to form a TiN film. Thereafter, the thickness is reduced to about 0.3 in the same manner as in Examples 7 and 8.
After regrowth of 2 μm InGaN (1005), an n-type AlGaN cladding layer (1006) about 0.4 μm thick
Was grown, and the structure shown in FIG. 10 was produced through an element forming process. In this structure, a p-type GaN contact layer (101
An electrode was formed in a stripe shape in contact with 1). Note that the buffer layer (1002) in FIG. 10 may be omitted.

【0053】このようにして作製したレーザ素子の寿命
は、InGaN膜の選択再成長を行っていないレーザに
比べて、20倍以上長かった。これは、活性層近傍の転
移密度が低減したことによると考えられる。また、閾値
電流密度が約1/6に低減した。これは、n型AlGa
Nクラッド層内に金属層を配置したことによって光伝搬
層の有効屈折率が変化し、横方向(基板と平行方向)の
光閉じ込じ込めが顕著になったことと、金属表面が窒化
処理されて絶縁物となり電流峡搾構造が形成されている
ためであると考えられる。なお、金属表面を窒化処理し
て形成する成長抑制膜としては、Ti以外に、W、M
o、Ni、Al等、窒素化合物半導体が直接エピタキシ
ャル成長しない金属窒化物が形成されるものであれば問
題なく使用することができる。また、本実施例と同様の
方法でp型GaN基板上にレーザ素子を作製することも
可能であり、n型GaN基板上と同様に特性が大幅に改
善される。 (実施例10)本実施例では、GaN基板を用いて、成
長抑制膜として金属を使用し、その成抑制膜が平坦に被
覆されない状態で再成長した後、レーザを作製した例に
ついて図16を参照して記述する。図16に示すよう
に、本実施例の素子構造は下層n型GaN層1603上
に形成された金属性の成長抑制膜1604が、再成長n
型InGaN層1605で平坦に被覆されていない点を
除いて実施例8および実施例9と同じである。
The life of the laser device manufactured in this manner was at least 20 times longer than that of the laser without selective regrowth of the InGaN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. Further, the threshold current density was reduced to about 1/6. This is an n-type AlGa
By arranging the metal layer in the N clad layer, the effective refractive index of the light propagation layer changed, the confinement of light in the lateral direction (parallel to the substrate) became remarkable, and the metal surface was nitrided. This is considered to be due to the fact that the current becomes an insulator and a current canopy structure is formed. In addition, as a growth suppressing film formed by nitriding the metal surface, in addition to Ti, W, M
As long as a metal nitride such as o, Ni, Al or the like, on which a nitrogen compound semiconductor is not directly epitaxially grown, is formed, it can be used without any problem. Further, it is also possible to fabricate a laser device on a p-type GaN substrate by the same method as in this embodiment, and the characteristics are greatly improved as on an n-type GaN substrate. (Embodiment 10) In this embodiment, FIG. 16 shows an example in which a metal is used as a growth suppressing film using a GaN substrate and the growth suppressing film is regrown in a state where the growth suppressing film is not covered flat, and then a laser is manufactured. Write by reference. As shown in FIG. 16, in the element structure of this embodiment, the metallic growth suppressing film 1604 formed on the lower n-type GaN layer 1603
It is the same as Example 8 and Example 9 except that it is not covered with the type InGaN layer 1605 flat.

【0054】図16に示すレーザ素子は、GaN基板1
601、バッファ層1602、n型GaN層1603、
成長抑制膜1604、InGaN再成長層1605、n
型AlGaNクラッド層1606、n型GaN光伝搬層
1607、InGaN多重量子井戸活性層1608、p
型GaN光伝搬層1609、p型AlGaNクラッド層
1610、p型GaNコンタクト層1611、n型コン
タクト電極1612、p型電極絶縁膜1613、p型コ
ンタクト電極1614から構成される。n型AlGaN
クラッド層1606下に設けられた金属成長抑制膜16
04は、レーザ素子における水平横モードの光閉じ込め
効果を得るために、前述の実施例8および実施例9に則
して導入したものである。しかしながら、素子特性を詳
細に検討した結果、水平横モードの光閉じ込め効果に加
えて以下の効果を有することがわかった。
The laser device shown in FIG.
601, a buffer layer 1602, an n-type GaN layer 1603,
Growth suppression film 1604, InGaN regrowth layer 1605, n
-Type AlGaN cladding layer 1606, n-type GaN light propagation layer 1607, InGaN multiple quantum well active layer 1608, p-type
GaN light propagation layer 1609, p-type AlGaN cladding layer 1610, p-type GaN contact layer 1611, n-type contact electrode 1612, p-type electrode insulating film 1613, and p-type contact electrode 1614. n-type AlGaN
Metal growth suppressing film 16 provided under cladding layer 1606
Reference numeral 04 denotes a laser element introduced in accordance with the above-described eighth and ninth embodiments in order to obtain an optical confinement effect in the horizontal and transverse modes in the laser element. However, as a result of a detailed study of the device characteristics, it was found that the following effects were obtained in addition to the light confinement effect in the horizontal and lateral modes.

【0055】図16のように、活性層1608の下方に
設けられた、少なくとも2つの金属性の成長抑制膜16
04の間隙であるS部の上方に位置するように、p型電
極1614の電流注入間隙(幅Wp)が設けられ、且
つ、再成長n型InGaN膜1605は、前記金属性の
成長抑制膜を平坦に被覆せず、窪みを有するとき、<効
果1>前記窪みを有することによって、活性層1608
は、多重量子井戸構造から、p型電極1614のストラ
イプ方向に対して垂直方向の量子細線構造に近くなり、
閾値電流密度をより一層低減することが可能となる。<
効果2>前記窪みを有することによって、再成長n型I
nGaN層1605よりも上方に形成された窒化物半導
体層の結晶歪を緩和することができ、結晶性を低下させ
ず、素子寿命をより一層長くすることができる。<効果
3>前記窪みを有することによって、p型電極1614
から注入された電流の横方向への広がりを防止でき、閾
値電流密度を低くすることが可能となる。
As shown in FIG. 16, at least two metallic growth suppressing films 16 provided below the active layer 1608 are formed.
A current injection gap (width Wp) of the p-type electrode 1614 is provided so as to be located above the S portion which is a gap of No. 04, and the regrown n-type InGaN film 1605 is formed of the metallic growth suppressing film. When it is not covered flat and has a depression, <Effect 1> By having the depression, the active layer 1608 is formed.
Is closer to a quantum wire structure perpendicular to the stripe direction of the p-type electrode 1614 from the multiple quantum well structure,
The threshold current density can be further reduced. <
Effect 2> Regrowth n-type I
The crystal strain of the nitride semiconductor layer formed above the nGaN layer 1605 can be reduced, the crystallinity is not reduced, and the element life can be further extended. <Effect 3> By having the recess, the p-type electrode 1614
This prevents the current injected from the gate from spreading in the horizontal direction, and lowers the threshold current density.

【0056】図16の模式図は、説明のため、窪みの側
壁に積層された窒化物半導体層を誇張して表示している
が、実際には、各層厚が薄いため、必ずしも図16に示
されるように窪み内部の大半が窒化物半導体層で埋めら
れるとは限らない。前述した効果1から3は、窪みが深
ければ深いほどより顕著に発揮される。
The schematic diagram of FIG. 16 exaggerates and shows the nitride semiconductor layers stacked on the side walls of the depression for the sake of explanation. However, since the thickness of each layer is actually small, it is not necessarily shown in FIG. In most cases, the inside of the depression is not necessarily filled with the nitride semiconductor layer. The effects 1 to 3 described above are more remarkably exhibited as the depth of the depression is deeper.

【0057】本実例に示した金属性成長抑制膜1604
は、窒化等の処理を施し、絶縁性膜付き成長抑制膜に置
き換えてもよいし、Si、Si34等、アモルファス成
長抑制膜に置き換えてもなんら差し支えない。成長抑制
膜を置き換えたことによる効果は前述の実施例と同様で
ある。また、本実施例では、GaN基板を用いたが、そ
の他の任意の組成を有する窒化物半導体(AlGaIn
N)基板を用いてもよいし、窒化物半導体基板以外の基
板、例えばサファイア基板等、窒化物半導体結晶がエピ
タキシャル成長可能な異種基板を用いても構わない。
The metallic growth suppressing film 1604 shown in this example
May be subjected to a treatment such as nitriding and replaced with a growth suppressing film with an insulating film, or replaced with an amorphous growth suppressing film such as Si or Si 3 N 4 . The effect obtained by replacing the growth suppressing film is the same as that of the above-described embodiment. In this embodiment, a GaN substrate is used, but a nitride semiconductor (AlGaIn) having any other composition is used.
N) A substrate may be used, or a substrate other than a nitride semiconductor substrate, for example, a heterogeneous substrate on which a nitride semiconductor crystal can be epitaxially grown, such as a sapphire substrate, may be used.

【0058】本実施例では、GaN基板の裏面側からn
型電極1612を形成したが、図1のようにp型電極と
同じ面側からn電極を形成しても構わない。
In this embodiment, n is applied from the back side of the GaN substrate.
Although the mold electrode 1612 is formed, an n-electrode may be formed from the same side as the p-type electrode as shown in FIG.

【0059】本実施例で示された窪みの形状はV字型で
あったが、その他の形状、例えば、矩形形状あるいは順
メサ,逆メサ形状であっても差し支えない。 (実施例11)本実施例では、GaN基板を用いて、成
長抑制膜として金属を使用しレーザを作製した他の例に
ついて記述する。
The shape of the depression shown in this embodiment is V-shaped, but may be any other shape, for example, a rectangular shape, a forward mesa, or an inverted mesa. (Embodiment 11) In this embodiment, another example in which a laser is manufactured using a GaN substrate and a metal as a growth suppressing film will be described.

【0060】実施例7及び8と同様にGaN基板上(1
101)にバッファ層(1102)、n型のGaN膜
(1103)を約4μm成長後、n型のAl0.15Ga
0.85N(1104)を0.7μm成長し、続いてGaN
光伝搬層(1105)、InGaN多重量子井戸活性層
(1106)、キャリアブロック層(1107)、p型
GaN光伝搬層(1108)を形成する。更にAl0.15
Ga0.85Nよりなるp型クラッド層(1109)を約
0.15μm成長した後、一旦窒素化合物半導体の成長
を中止して基板を成長装置より取り出し、下層のAlG
aNに対して<1−100>方向に、5μmの間隔で、
幅2.5μmのモリブデン(Mo)の成長抑制膜(11
10)をストライプ状に形成する。その後、結晶成長装
置内に基板を戻し、厚さ約0.4μmのInGaN再成
長層(1111)を再成長した後、p型GaNコンタク
ト層(1112)を成長して基板を結晶成長装置より取
り出し、素子化プロセスを経て図11に示す構造を作製
した。本構造では成長抑制膜が被覆していない部分の上
に、p型GaNコンタクト層(1112)に接するスト
ライプ状に絶縁膜(1114)を形成し、開口部に電極
(1115)を形成した。n型電極(1113)はGa
N基板裏面に形成した。なお、図11中のバッファ層1
102は省略しても差し支えない。
In the same manner as in Examples 7 and 8, on the GaN substrate (1
101), a buffer layer (1102) and an n-type GaN film (1103) are grown to about 4 μm, and then n-type Al 0.15 Ga
0.85 N (1104) is grown 0.7 μm, followed by GaN
A light propagation layer (1105), an InGaN multiple quantum well active layer (1106), a carrier block layer (1107), and a p-type GaN light propagation layer (1108) are formed. Further Al 0.15
After growing a p-type cladding layer (1109) of Ga 0.85 N to a thickness of about 0.15 μm, the growth of the nitride compound semiconductor is temporarily stopped, the substrate is taken out of the growth apparatus, and the lower AlG
aN in the <1-100> direction at intervals of 5 μm,
Molybdenum (Mo) growth suppressing film (2.5 μm wide) (11
10) is formed in a stripe shape. Thereafter, the substrate is returned into the crystal growth apparatus, and an InGaN regrown layer (1111) having a thickness of about 0.4 μm is regrown. Then, a p-type GaN contact layer (1112) is grown and the substrate is taken out of the crystal growth apparatus. Then, a structure shown in FIG. In this structure, an insulating film (1114) was formed in a stripe shape in contact with the p-type GaN contact layer (1112) on a portion not covered by the growth suppressing film, and an electrode (1115) was formed in the opening. The n-type electrode (1113) is Ga
It was formed on the back surface of the N substrate. The buffer layer 1 in FIG.
102 may be omitted.

【0061】このようにして作製したレーザ素子の寿命
は、InGaN膜の選択成長を行っていないレーザに比
べて、閾値電流密度が約1/4に低減した。これは、p
型AlGaNのクラッド層内に金属層とInGaN層を
配置したことにより、光伝搬層の有効屈折率が変化し、
横方向(基板と平行方向)の光閉じ込めが顕著になった
ためであると考えられる。また、本実施例と同様の方法
でp型GaN基板上にレーザ素子を作製することも可能
であり、n型GaN基板上と同様に特性が大幅に改善さ
れる。 (実施例12)本実施例では、GaN基板を用いて、成
長抑制膜として金属を使用し、その成抑制膜が平坦に被
服されない状態で再成長した後、レーザを作製した他の
例について図17を参照して説明する。本実施例の素子
構造はp型AlGaN層1709上に形成された金属性
の成長抑制膜1710が、再成長p型InGaN層17
11で平坦に被覆されていない点を除いて実施例11と
同じである。
The lifetime of the laser device fabricated in this manner was reduced to about one-fourth the threshold current density as compared with a laser without selective growth of an InGaN film. This is
By disposing the metal layer and the InGaN layer in the cladding layer of the type AlGaN, the effective refractive index of the light propagation layer changes,
This is probably because light confinement in the lateral direction (parallel to the substrate) became significant. Further, it is also possible to fabricate a laser device on a p-type GaN substrate by the same method as in this embodiment, and the characteristics are greatly improved as on an n-type GaN substrate. (Embodiment 12) In this embodiment, another example in which a metal is used as a growth suppression film using a GaN substrate, and the growth suppression film is regrown in a state where the growth suppression film is not coated flat, and then a laser is manufactured. 17 will be described. In the device structure of this embodiment, the metallic growth suppressing film 1710 formed on the p-type AlGaN layer 1709 is different from the re-grown p-type InGaN layer 1710.
Example 11 is the same as Example 11 except that it is not covered flat.

【0062】図17に示すレーザ素子は、GaN基板1
701、バッファ層1702、n型GaN層1703、
n型AlGaNクラッド層1704、n型GaN光伝搬
層1705、InGaN多重量子井戸活性層1706、
キャリアブロック層1707、p型GaN光伝搬層17
08、p型AlGaNクラッド層1709、成長抑制膜
1710、InGaN再成長層1711、p型GaNコ
ンタクト層1712、n型コンタクト電極1713、p
型電極絶縁膜1714、p型コンタクト電極1715か
ら構成される。p型AlGaNクラッド層1709上に
設けられた金属性成長抑制膜1710は、レーザ素子に
おける水平横モードの光閉じ込め効果を得るために、実
施例11に則して導入したが、素子特性を詳細に検討し
た結果、水平横モードの光閉じ込め効果に加えて以下の
効果を有することがわかった。
The laser device shown in FIG.
701, a buffer layer 1702, an n-type GaN layer 1703,
n-type AlGaN cladding layer 1704, n-type GaN light propagation layer 1705, InGaN multiple quantum well active layer 1706,
Carrier block layer 1707, p-type GaN light propagation layer 17
08, p-type AlGaN cladding layer 1709, growth suppression film 1710, InGaN regrowth layer 1711, p-type GaN contact layer 1712, n-type contact electrode 1713, p-type
It comprises a type electrode insulating film 1714 and a p-type contact electrode 1715. The metallic growth suppressing film 1710 provided on the p-type AlGaN cladding layer 1709 was introduced in accordance with the eleventh embodiment in order to obtain a horizontal transverse mode light confinement effect in the laser device. As a result of the study, it was found that the following effects were obtained in addition to the light confinement effect of the horizontal and transverse modes.

【0063】図17のように、活性層1706の上方に
設けられた少なくとも2つの金属性膜成長抑制膜171
0の間隙であるS部の上方に位置するように、p型電極
1715の電流注入間隙(幅Wp)が設けられ、且つ、
前記金属性成長抑制膜を再成長p型InGaN膜171
1で平坦に被覆せず、窪みを有するとき、 <効果>窪みを有することによって再成長p型InGa
N膜1711よりも上方に形成された窒化物半導体層の
結晶歪を緩和することができ、結晶性を低下させず、素
子寿命をより一層長くすることができる。
As shown in FIG. 17, at least two metallic film growth suppressing films 171 provided above the active layer 1706
A current injection gap (width Wp) of the p-type electrode 1715 is provided so as to be located above the S portion which is a gap of 0, and
Regrowing the metallic growth suppressing film into a p-type InGaN film 171
1 and not having a flat surface, but having a depression. <Effect> By having the depression, regrown p-type InGa
The crystal strain of the nitride semiconductor layer formed above the N film 1711 can be reduced, the crystallinity is not reduced, and the element life can be further extended.

【0064】図17の模式図は、説明のため、窪みの側
壁に積層された窒化物半導体層を誇張して表示している
が、実際には、各層厚が薄いため、必ずしも図17に示
されるように窪み内部の大半が窒化物半導体層で埋めら
れるとは限らない。前述した効果は、窪みが深ければ深
いほどより顕著に発揮される。
The schematic diagram of FIG. 17 exaggerates and shows the nitride semiconductor layers stacked on the side walls of the depression for the sake of explanation. However, in actuality, since the thickness of each layer is thin, it is not necessarily shown in FIG. In most cases, the inside of the depression is not necessarily filled with the nitride semiconductor layer. The above-mentioned effect is more remarkably exhibited as the depth of the depression becomes deeper.

【0065】本実施例で示した金属性成長抑制膜171
0は、窒化等の処理を施し、絶縁性膜付き成長抑制膜に
置き換えてもよいし、Si、Si34等、アモルファス
成長抑制膜に置き換えてもなんら差し支えない。成長抑
制膜を置き換えたことによる効果は前述の実施例と同様
である。また、本実施例では、GaN基板を用いたが、
その他の任意の組成を有する窒化物半導体(AlGaI
nN)基板を用いてもよいし、窒化物半導体基板以外の
基板、例えばサファイア基板等、窒化物半導体結晶がエ
ピタキシャル成長可能な異種基板を用いても構わない。
The metallic growth suppressing film 171 shown in this embodiment
0 may be subjected to a treatment such as nitriding and replaced with a growth suppressing film with an insulating film, or replaced with an amorphous growth suppressing film such as Si or Si 3 N 4 . The effect obtained by replacing the growth suppressing film is the same as that of the above-described embodiment. In this embodiment, a GaN substrate is used.
Nitride semiconductor having any other composition (AlGaI
An nN) substrate may be used, or a substrate other than a nitride semiconductor substrate, for example, a heterogeneous substrate on which a nitride semiconductor crystal can be epitaxially grown, such as a sapphire substrate, may be used.

【0066】本実施例では、GaN基板の裏面側からn
型電極1713を形成したが、図1のようにp型電極と
同じ面側からn電極を形成しても構わない。
In the present embodiment, n
Although the mold electrode 1713 is formed, the n-electrode may be formed from the same side as the p-type electrode as shown in FIG.

【0067】本実施例で示された窪みの形状はV字型で
あったが、その他の形状、例えば、矩形形状あるいは順
メサ、逆メサ形状であっても差し支えない。 (実施例13)本実施例では、アモルファスシシリコン
成長抑制膜を用いてレーザを作製した例を図12に基づ
いて記述する。図12において、1201はGaN基
板、1202はバッファ層、1203はn型GaN層、
1204は成長抑制膜、1205はInGaN再成長
層、1206はn型AlGaNクラッド層、1207は
n型GaN光伝搬層、1208はInGaN多重量子井
戸活性層、1209はp型GaN光伝搬層、1210は
p型AlGaNクラッド層、1211はp型GaNコン
タクト層、1212はn型コンタクト電極、1213は
絶縁膜、1214はp型コンタクト電極である。実施例
7及び8と同様に、GaN基板(1201)上にn型G
aN層(1203)成長後、成長装置より基板を取り出
し、下層のGaNに対して<1−100>方向に5μm
の間隔で幅2.5μmのアモルファスシリコン膜の成長
抑制膜(1204)をストライプ状に形成する。その
後、結晶成長装置内に基板を戻し、厚さ約0.2μmの
InGaN層(1205)を再成長した後、厚さ約0.
4μmのn型AlGaNクラッド層(1206)を含む
他の層を成長し、素子化プロセスを経て、図12に示す
構造を作製した。本構造では成長抑制膜が被覆している
部分の上に、p型GaNコンタクト層(1211)に接
するストライプ状に絶縁膜(1213)を形成し、開口
部にp型電極(1214)を形成した。なお、図12中
のバッファ層1202は省略しても差し支えない。
The shape of the depression shown in this embodiment is V-shaped, but may be any other shape, for example, a rectangular shape, a forward mesa, or an inverted mesa. Embodiment 13 In this embodiment, an example in which a laser is manufactured using an amorphous silicon growth suppressing film will be described with reference to FIG. In FIG. 12, 1201 is a GaN substrate, 1202 is a buffer layer, 1203 is an n-type GaN layer,
Numeral 1204 denotes a growth suppressing film, 1205 denotes an InGaN regrown layer, 1206 denotes an n-type AlGaN cladding layer, 1207 denotes an n-type GaN light propagation layer, 1208 denotes an InGaN multiple quantum well active layer, 1209 denotes a p-type GaN light propagation layer, and 1210 denotes A p-type AlGaN cladding layer, 1211 is a p-type GaN contact layer, 1212 is an n-type contact electrode, 1213 is an insulating film, and 1214 is a p-type contact electrode. As in Examples 7 and 8, the n-type G
After the growth of the aN layer (1203), the substrate was taken out of the growth apparatus, and 5 μm in the <1-100> direction with respect to the underlying GaN.
An amorphous silicon film growth suppressing film (1204) having a width of 2.5 μm is formed in stripes at intervals of. Thereafter, the substrate is returned into the crystal growth apparatus, and an InGaN layer (1205) having a thickness of about 0.2 μm is regrown.
Another layer including a 4 μm n-type AlGaN cladding layer (1206) was grown, and after a device process, a structure shown in FIG. 12 was produced. In this structure, an insulating film (1213) is formed in a stripe shape in contact with the p-type GaN contact layer (1211) on a portion covered with the growth suppressing film, and a p-type electrode (1214) is formed in the opening. . Note that the buffer layer 1202 in FIG. 12 may be omitted.

【0068】このようにして作製したレーザ素子の寿命
は、InGaN膜の選択再成長を行っていないレーザに
比べて20倍以上長くなった。これは、活性層近傍の転
移密度が低減したことによると考えられる。また、Al
GaNクラッド層をリークして基板とクラッド層の間で
発生する縦方向(基板に対して垂直方向)の多重モード
の伝搬光が、該成長抑制膜及びInGaN再成長膜で吸
収(あるいは活性層方向に反射)されるため、レーザ光
は常に単一モードで発振した。
The life of the laser device manufactured in this manner was at least 20 times longer than that of a laser without selective regrowth of an InGaN film. This is probably because the transition density near the active layer was reduced. Also, Al
The multi-mode propagation light in the vertical direction (perpendicular to the substrate) generated between the substrate and the clad layer by leaking from the GaN clad layer is absorbed by the growth suppressing film and the InGaN regrown film (or in the direction of the active layer). ), The laser beam always oscillated in a single mode.

【0069】本実施例では、成長抑制膜が被覆している
部分の上に発光部を設けた例について記述した。成長抑
制膜の種類として、アモルファスシリコン以外に、窒素
化合物半導体が直接エピタキシャル成長せず、レーザの
発光波長を吸収あるいは反射する材料であれば、作製す
るレーザの特性は大きく依存しない。また、本実施例と
同様の方法でp型GaN基板上にレーザ素子を作製する
ことも可能であり、n型GaN基板上と同様に特性が大
幅に改善される。 (実施例14)本実施例では、アモルファスシリコン成
長抑制膜を用いてレーザを作製した他の例について図1
8を参照して説明する。本実施例の素子構造はn型Ga
N層1803上に形成されたアモルファスSiの成長抑
制膜1804が、再成長n型InGaN層1805で平
坦に被覆されていない点および、リッジ構造である点を
除いて実施例13と同じである。
This embodiment has described the example in which the light emitting portion is provided on the portion covered with the growth suppressing film. As a type of the growth suppressing film, other than the amorphous silicon, if the nitride compound semiconductor is a material that does not directly epitaxially grow and absorbs or reflects the emission wavelength of the laser, the characteristics of the laser to be manufactured do not largely depend on the material. Further, it is also possible to fabricate a laser device on a p-type GaN substrate by the same method as in this embodiment, and the characteristics are greatly improved as on an n-type GaN substrate. (Embodiment 14) In this embodiment, another example in which a laser is manufactured using an amorphous silicon growth suppressing film will be described with reference to FIG.
8 will be described. The device structure of this embodiment is n-type Ga
This is the same as the thirteenth embodiment except that the amorphous Si growth suppressing film 1804 formed on the N layer 1803 is not flatly covered with the regrown n-type InGaN layer 1805 and has a ridge structure.

【0070】図18に示すレーザ素子は、GaN基板1
801、バッファ層1802、n型GaN層1803、
成長抑制膜1804、InGaN再成長層1805、n
型AlGaNクラッド層1806、n型GaN光伝搬層
1807、InGaN多重量子井戸活性層1808、p
型GaN光伝搬層1809、p型AlGaNクラッド層
1810、p型GaNコンタクト層1811、n型コン
タクト電極1812、p型電極絶縁膜1813、p型コ
ンタクト電極1814から構成される。n型AlGaN
クラッド層1806下に設けられたアモルファスシリコ
ンの成長抑制膜1804は、レーザ素子における水平横
モードの光閉じ込め効果を得るために、前述の実施例1
3に則して導入したものである。しかしながら、素子特
性を詳細に検討した結果、単峰垂直横モード以外への効
果を有することがわかった。
The laser device shown in FIG.
801, a buffer layer 1802, an n-type GaN layer 1803,
Growth suppression film 1804, InGaN regrowth layer 1805, n
-Type AlGaN cladding layer 1806, n-type GaN light propagation layer 1807, InGaN multiple quantum well active layer 1808, p-type
GaN light propagation layer 1809, p-type AlGaN cladding layer 1810, p-type GaN contact layer 1811, n-type contact electrode 1812, p-type electrode insulating film 1813, and p-type contact electrode 1814. n-type AlGaN
The amorphous silicon growth suppression film 1804 provided under the cladding layer 1806 is used in the first embodiment to obtain a horizontal-lateral mode light confinement effect in the laser device.
3 was introduced. However, as a result of a detailed study of the device characteristics, it was found that the device had an effect other than the single-modal vertical / lateral mode.

【0071】図18のように、InGaN多重量子井戸
活性層1808より下方に設けられた成長抑制膜180
4が、再成長n型InGaN層1805で平坦に被覆さ
れない窪みを有し、再成長n型InGaN層1805で
平坦に被覆された領域M1または領域M2のうち少なく
とも何れか1つの領域の上方に、p型リッジストライプ
構造の電流注入のための間隙Wpが設けられるとき、 <効果>窪みを有することによって再成長n型InGa
N膜1805よりも上方に形成された窒化物半導体層の
結晶歪を緩和することができ、結晶性を低下させず、素
子寿命をより一層長くすることができる。
As shown in FIG. 18, the growth suppressing film 180 provided below the InGaN multiple quantum well active layer 1808
4 has a depression that is not flatly covered with the regrown n-type InGaN layer 1805, and is located above at least one of the region M1 and the region M2 that is flatly covered with the regrown n-type InGaN layer 1805; When a gap Wp for current injection of the p-type ridge stripe structure is provided. <Effect> Regrowth n-type InGa
The crystal strain of the nitride semiconductor layer formed above the N film 1805 can be reduced, the crystallinity is not reduced, and the element life can be further extended.

【0072】図18の模式図は、説明のため、窪みの側
壁に積層された窒化物半導体層を誇張して表示している
が、実際には、各層厚が薄いため、必ずしも図18に示
されるように窪み内部の大半が窒化物半導体層で埋めら
れるとは限らない。前述した効果は、窪みが深ければ深
いほどより顕著に発揮される。
In the schematic diagram of FIG. 18, the nitride semiconductor layers stacked on the side walls of the depression are exaggerated for the sake of explanation. However, since the thickness of each layer is actually small, the schematic diagram of FIG. 18 is not necessarily shown in FIG. In most cases, the inside of the depression is not necessarily filled with the nitride semiconductor layer. The above-mentioned effect is more remarkably exhibited as the depth of the depression becomes deeper.

【0073】また、成長抑制膜(1804)を分割する
領域M1およびM2の比は任意に取ることができる。図
18においては、成長抑制膜は1つしか図示されていな
いが、実際に作製する際には、1つのウェハーに複数の
素子が並んだ状態で作製される。この時、成長抑制膜の
間隔を等しくすると、M1とM2の比は1:1になり、
間隔を変化させることによって、M1とM2の比を任意
とすることができる。
The ratio between the regions M1 and M2 that divide the growth suppressing film (1804) can be arbitrarily set. Although only one growth suppressing film is shown in FIG. 18, in actual manufacturing, a plurality of elements are arranged on one wafer. At this time, if the intervals of the growth suppressing films are made equal, the ratio between M1 and M2 becomes 1: 1.
By changing the interval, the ratio between M1 and M2 can be made arbitrary.

【0074】本実施例で示した成長抑制膜1804は、
金属に置き換えてもよいし、金属表面に窒化等の処理を
施した絶縁性膜付き成長抑制膜に置き換えてもなんら差
し支えない。成長抑制膜を置き換えたことによる効果は
前述の実施例と同様である。また、本実施例では、Ga
N基板を用いたが、その他の任意の組成を有する窒化物
半導体(AlGaInN)基板を用いてもよいし、窒化
物半導体基板以外の基板、例えばサファイア基板等、窒
化物半導体結晶がエピタキシャル成長可能な異種基板を
用いても構わない。
The growth suppressing film 1804 shown in this embodiment is
It may be replaced with a metal, or may be replaced with a growth suppressing film with an insulating film having a metal surface subjected to a treatment such as nitriding. The effect obtained by replacing the growth suppressing film is the same as that of the above-described embodiment. In the present embodiment, Ga
Although an N substrate was used, a nitride semiconductor (AlGaInN) substrate having any other composition may be used, or a heterogeneous substrate on which a nitride semiconductor crystal can be epitaxially grown, such as a substrate other than a nitride semiconductor substrate, for example, a sapphire substrate. A substrate may be used.

【0075】本実施例では、GaN基板の裏面側からn
型電極1812を形成したが、図1のようにp型電極と
同じ面側からn電極を形成しても構わない。
In the present embodiment, n
Although the mold electrode 1812 is formed, the n-electrode may be formed from the same side as the p-type electrode as shown in FIG.

【0076】本実施例で示された窪みの形状はV字型で
あったが、その他の形状、例えば、矩形形状あるいは順
メサ,逆メサ形状であっても差し支えない。 (実施例15)本実施例では、GaN基板を用いて、成
長抑制膜による被覆と選択成長を複数回行った例につい
て図13、図14を用いて記述する。図13において、
1301はGaN基板、1302はバッファ層、130
3はn型GaN層、1304は長抑制膜、1305はp
型及びn型InGaN再成長層、1306はn型AlG
aNクラッド層、1307はn型GaN光伝搬層、13
08はInGaN多重量子井戸活性層、1309はp型
GaN光伝搬層、1310はp型AlGaNクラッド
層、1311はp型GaNコンタクト層、1312はn
型コンタクト電極、1313は絶縁膜、1314はp型
コンタクト電極である。また、図14においては、14
01はGaN基板、1402はバッファ層、1403は
n型GaN層、1404a、bは成長抑制膜、1405
はn型InGaN再成長層、1406は型AlGaNク
ラッド層、1407はn型GaN光伝搬層、1408は
InGaN多重量子井戸活性層、1409はp型GaN
光伝搬層、1410はp型AlGaNクラッド層、14
11はp型InGaN再成長層、1412はp型GaN
コンタクト層、1413はn型コンタクト電極、141
4は絶縁膜、1415はp型コンタクト電極である。
The shape of the depression shown in this embodiment is V-shaped, but may be any other shape, for example, a rectangular shape, a forward mesa, or an inverted mesa. (Embodiment 15) In this embodiment, an example in which a GaN substrate is used and a growth suppressing film is coated and selective growth is performed a plurality of times will be described with reference to FIGS. In FIG.
1301 is a GaN substrate, 1302 is a buffer layer, 130
3 is an n-type GaN layer, 1304 is a long suppression film, and 1305 is p-type.
-Type and n-type InGaN regrown layers, 1306 is n-type AlG
aN cladding layer, 1307 is n-type GaN light propagation layer, 13
08 is an InGaN multiple quantum well active layer, 1309 is a p-type GaN light propagation layer, 1310 is a p-type AlGaN cladding layer, 1311 is a p-type GaN contact layer, and 1312 is n
Reference numeral 1313 denotes an insulating film, and reference numeral 1314 denotes a p-type contact electrode. In FIG. 14, 14
01 is a GaN substrate, 1402 is a buffer layer, 1403 is an n-type GaN layer, 1404a and b are growth suppressing films, 1405
Is an n-type InGaN regrowth layer, 1406 is an AlGaN cladding layer, 1407 is an n-type GaN light propagation layer, 1408 is an InGaN multiple quantum well active layer, 1409 is p-type GaN
A light propagation layer; 1410, a p-type AlGaN cladding layer;
11 is a p-type InGaN regrown layer, 1412 is a p-type GaN
Contact layer, 1413 is an n-type contact electrode, 141
4 is an insulating film and 1415 is a p-type contact electrode.

【0077】図13及び図14は、GaN基板(140
1)上にn型GaN層(1403)成を長後に成長抑制
膜(1404a)形成し、続いてInGaN再成長層
(1405)、AlGaNクラッド層(1406)の成
長を行って、n型GaN光伝搬層(1407)、活性層
(1408)、p型GaN光伝搬層(1409)、p型
AlGaNクラッド層(1410)を成長し、再度成長
抑制膜(1404b)を形成し、p型InGaN(14
11)を再成長して、さらにp型コンタクト層(141
4)を成長して、エッチング及び電極形成等のプロセス
を経てレーザを作製したものである。なお、図13中お
よび図14中のバッファ層1302および1402は省
略しても差し支えない。
FIGS. 13 and 14 show a GaN substrate (140).
1) After forming an n-type GaN layer (1403) on the substrate after a long time, a growth suppressing film (1404a) is formed, and then an InGaN regrown layer (1405) and an AlGaN cladding layer (1406) are grown, and the n-type GaN light is grown. A propagation layer (1407), an active layer (1408), a p-type GaN light propagation layer (1409), a p-type AlGaN cladding layer (1410) are grown, a growth suppression film (1404b) is formed again, and a p-type InGaN (14
11), and further grown on the p-type contact layer (141).
4) is grown to produce a laser through processes such as etching and electrode formation. Note that the buffer layers 1302 and 1402 in FIGS. 13 and 14 may be omitted.

【0078】図13に示す構造を採用することによっ
て、n型クラッド層に成長抑制膜を導入した効果に加え
てp型クラッド層に成長抑制膜を導入した効果が現われ
る。すなわち、n型層あるいはp型層の成長抑制膜の一
方を金属、もう一方を絶縁物にすることで、転移の低減
に加えて電流狭窄と光閉じ込めの両効果が得られる。
By employing the structure shown in FIG. 13, the effect of introducing the growth suppressing film into the p-type cladding layer appears in addition to the effect of introducing the growth suppressing film into the n-type cladding layer. That is, when one of the growth suppressing films of the n-type layer or the p-type layer is made of metal and the other is made of an insulating material, both effects of current confinement and light confinement can be obtained in addition to the reduction of dislocation.

【0079】図14の構造では、転移の低減に加えてn
型クラッド下部の成長抑制膜(1404a)を金属、あ
るいは活性層から出るレーザ光を吸収または反射する材
料とすることで多重モードを抑制しつつp型クラッド層
上の成長抑制膜(1404b)を金属あるいは絶縁物に
することで、光の閉じ込めを強くするか、あるいは電流
狭窄の効果を得ることができる。
In the structure of FIG. 14, in addition to the reduction of the dislocation, n
The growth suppressing film (1404b) on the p-type cladding layer is made of a metal or a material that absorbs or reflects laser light emitted from the active layer, while suppressing the multimode by using a metal for the growth suppressing film (1404a) below the mold cladding. Alternatively, by using an insulator, light confinement can be strengthened, or the effect of current confinement can be obtained.

【0080】更に図15に示すように、n型クラッド層
内に2層の成長抑制膜(1504aと1504b)を導
入することで、転移密度が一層低減され、図14に示し
た構造のレーザ素子と同等の効果を得ることができる。
なお、図15において、1501はGaN基板、150
2はバッファ層、1503はn型GaN層、1504a
および1504bは成長抑制膜、1505はInGaN
再成長層、1506はAlGaNクラッド層、1507
および1509はそれぞれn型およびp型の光ガイド
層、1508は多重量子井戸活性層、1510はp型A
lGaNクラッド層、1511はp型コンタクト層、1
513は絶縁膜、1512および1514はそれぞれn
型およびp型の電極である。ここで、バッファ層150
1は省略しても差し支えない。また、本実施例と同様の
方法でp型GaN基板上にレーザ素子を作製することも
可能であり、n型GaN基板上と同様に特性が大幅に改
善される。
Further, as shown in FIG. 15, by introducing two layers of growth suppressing films (1504a and 1504b) into the n-type cladding layer, the transition density is further reduced, and the laser device having the structure shown in FIG. The same effect can be obtained.
In FIG. 15, reference numeral 1501 denotes a GaN substrate;
2 is a buffer layer, 1503 is an n-type GaN layer, 1504a
And 1504b are growth suppressing films, and 1505 is InGaN
Regrown layer, 1506: AlGaN cladding layer, 1507
1509 are n-type and p-type light guide layers, 1508 is a multiple quantum well active layer, and 1510 is p-type A
1GaN cladding layer, 1511 is a p-type contact layer, 1
513 is an insulating film, 1512 and 1514 are each n
And p-type electrodes. Here, the buffer layer 150
1 may be omitted. Further, it is also possible to fabricate a laser device on a p-type GaN substrate by the same method as in this embodiment, and the characteristics are greatly improved as on an n-type GaN substrate.

【0081】以上は、全てレーザ作製に関する実施例で
ある。前記実施例では、専らMOCVD法にて窒素化合
物半導体結晶を成長しているが、MOCVD法に止まら
ず、MBE法、HVPE法等一般に半導体結晶成長に用
いられる手法を問題無く適用することができる。また、
MOCVD法の場合、GaN膜の選択成長を減圧下で行
う場合が多いが、InGaN膜は選択性が高く横方向成
長が容易であり、選択成長による表面の平坦性および結
晶欠陥の低減が容易である。そのため、減圧、常圧を問
わず成長可能である。また、結晶欠陥を考慮すると、本
発明は、レーザに限らず、発光ダイオード(LED)や
受光素子、パワーデバイス等窒素化合物半導体から作製
される素子全般に対して有効である。 (実施例16)本実施例では、本発明による金属性成長
抑制膜または絶縁性膜付き金属性成長抑制膜と窒化物半
導体基板の一例であるGaN基板を組み合わせた効果に
ついて説明する。
The above are all examples relating to laser production. In the above embodiment, the nitrogen compound semiconductor crystal is grown exclusively by the MOCVD method. However, a method generally used for growing a semiconductor crystal, such as the MBE method or the HVPE method, can be applied without any problem. Also,
In the case of the MOCVD method, the selective growth of the GaN film is often performed under reduced pressure. However, the InGaN film has high selectivity and is easy to grow in the lateral direction, and the surface flatness and the reduction of crystal defects by the selective growth are easy. is there. Therefore, growth is possible regardless of reduced pressure or normal pressure. In addition, in consideration of crystal defects, the present invention is effective not only for lasers but also for all devices made from nitride semiconductors, such as light emitting diodes (LEDs), light receiving devices, and power devices. (Embodiment 16) In this embodiment, the effect of combining the metallic growth suppressing film or the metallic growth suppressing film with an insulating film according to the present invention and a GaN substrate which is an example of a nitride semiconductor substrate will be described.

【0082】発明者らが詳細な検討を加えた結果、前記
金属性成長抑制膜を窒化物半導体層(以下、下地層と呼
ぶ)上に形成すると、当該成長抑制膜を構成している金
属が下地層中に内部拡散を起こすことが確認できた。こ
のような金属の内部拡散は、結晶性を低下させ、歩留ま
りの低下を招くものである。しかし、蒸着により成長抑
制膜を形成する際の蒸着温度や、後の行程で被覆させる
窒化物半導体膜の成長温度を制御することによって、内
部拡散をある程度抑制できる。また、この手法に加え
て、窒化物半導体基板の一例であるGaNを基板に用い
て、より一層効果的に内部拡散を抑制することが可能と
なり歩留まりを向上させることができる。
As a result of a detailed study made by the inventors, when the metallic growth suppressing film is formed on a nitride semiconductor layer (hereinafter, referred to as an underlayer), the metal constituting the growth suppressing film is reduced. It was confirmed that internal diffusion occurred in the underlayer. Such internal diffusion of the metal lowers the crystallinity and lowers the yield. However, internal diffusion can be suppressed to some extent by controlling the deposition temperature when forming the growth suppressing film by vapor deposition and the growth temperature of the nitride semiconductor film to be covered in a later step. Further, in addition to this method, the use of GaN, which is an example of a nitride semiconductor substrate, for the substrate makes it possible to more effectively suppress internal diffusion and improve the yield.

【0083】発明者らの実験結果によると、成長抑制膜
を構成する金属原子は貫通転位を介するスパイク拡散に
よって下地層に達している事が確認された。一方、Ga
N基板上に成長した窒化物半導体膜中の貫通転位密度
は、窒化物半導体基板以外から構成される異種基板(例
えばサファイア基板)上に成長したそれと比べて低い。
従って、GaN基板を用いることによって貫通転位を減
少させ、より効果的に内部拡散を抑制することが可能と
なる。
According to the experimental results of the inventors, it was confirmed that metal atoms constituting the growth suppressing film reached the underlayer by spike diffusion via threading dislocations. On the other hand, Ga
The threading dislocation density in the nitride semiconductor film grown on the N substrate is lower than that on a heterogeneous substrate (for example, a sapphire substrate) other than the nitride semiconductor substrate.
Therefore, by using a GaN substrate, threading dislocations can be reduced, and internal diffusion can be more effectively suppressed.

【0084】本実施例では、GaN基板について説明し
たが、その他の任意の組成を有する窒化物半導体(Al
GaInN)基板を用いてもよい。
In this embodiment, a GaN substrate has been described, but a nitride semiconductor (Al
GaInN) substrate may be used.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば窒素
化合物半導体製造後に、窒素化合物半導体が直接成長し
ない成長抑制膜を形成し、その後、選択成長によってI
nを含む窒素化合物半導体を再成長することで転移を低
減させ、表面平坦性に優れる膜を作製できる。
As described above, according to the present invention, after a nitride compound semiconductor is manufactured, a growth suppressing film on which a nitride compound semiconductor is not directly grown is formed, and thereafter, a selective growth is performed.
By regrowing a nitrogen compound semiconductor containing n, dislocation is reduced and a film having excellent surface flatness can be manufactured.

【0086】更に本発明をレーザ等の発光素子に適用す
ると、光伝搬層に近いクラッド層内に成長抑制膜を設置
できるため、光伝搬層の有効屈折率を変え、横方向(基
板に水平方向)の光の閉じ込めを強くすることによって
閾値電流密度を低減できる。また、絶縁性の成長抑制膜
を使用することで、電流狭窄構造を形成することがで
き、レーザ光を吸収あるいは反射する成長抑制膜を使用
すると、クラッド層をリークして発生する多重モードを
抑制することが可能となる。
Further, when the present invention is applied to a light emitting device such as a laser, a growth suppressing film can be provided in a clad layer close to a light propagation layer. Therefore, the effective refractive index of the light propagation layer is changed, and The threshold current density can be reduced by increasing the confinement of the light in ()). In addition, by using an insulating growth suppressing film, a current confinement structure can be formed. By using a growth suppressing film that absorbs or reflects laser light, multiple modes generated by leaking through the cladding layer can be suppressed. It is possible to do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施例で説明したレーザ構造の一例である。FIG. 1 is an example of a laser structure described in this embodiment.

【図2】本実施例で使用した結晶成長装置の概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of a crystal growth apparatus used in the present embodiment.

【図3】本実施例で説明した選択成長の一例である。FIG. 3 is an example of selective growth described in the present embodiment.

【図4】成長抑制膜近傍の転移の様子を表した模式図で
ある。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of transition near a growth suppressing film.

【図5】本実施例で説明したレーザ構造の一例である。FIG. 5 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図6】本実施例で説明したレーザ構造の一例である。FIG. 6 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図7】本実施例で説明したレーザ構造の一例である。FIG. 7 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図8】本実施例で説明したレーザ構造の一例である。FIG. 8 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図9】本実施例で説明したレーザ構造の一例である。FIG. 9 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図10】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 10 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図11】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 11 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図12】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 12 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図13】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 13 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図14】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 14 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図15】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 15 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図16】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 16 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図17】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 17 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【図18】本実施例で説明したレーザ構造の一例であ
る。
FIG. 18 is an example of the laser structure described in the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…サファイア基板 102…バッファ層 103…n型GaN層 104…成長抑制膜 105…InGaN再成長層 106…n型AlGaNクラッド層 107…n型光伝搬層 108…多重量子井戸活性層 109…p型光伝搬層 110…p型AlGaNクラッド層 111…p型コンタクト層 112…n型電極 113…絶縁膜 114…p型電極 301…基板 302…バッファ層 303…n型GaN層 304…成長抑制膜 305…n型GaN層表面の露出部 306…InGaN再成長層 307…成長抑制膜上を完全に被服したInGaN再成
長層 308…n型AlGaNクラッド層 401…基板 402…低温バッファ層 403…GaN膜 404…SiO2成長抑制膜 405…In0.1Ga0.9N膜 406…Al0.15Ga0.85N膜 407…基板界面から生じる転移 501…基板 502…バッファ層 503…n型GaN膜 504…n型のAl0.15Ga0.85Nクラッド層 505…n型GaN光伝搬層 506…InGaN活性層 507…キャリアブロック層 508…p型GaN光伝搬層 509…p型Al0.15Ga0.85Nクラッド層 510…成長抑制膜 511…p型InGaN再成長層 512…p型GaNコンタクト層 513…n型コンタクト電極 514…絶縁膜 515…p型コンタクト電極 601…基板 602…バッファ層 603…n型GaN層 604…成長抑制膜 605…InGaN再成長層 606…n型AlGaNクラッド層 607…n型GaN光伝搬層 608…InGaN多重量子井戸活性層 609…p型GaN光伝搬層 610…p型AlGaNクラッド層 611…p型GaNコンタクト層 612…n型コンタクト電極 613…絶縁膜 614…p型コンタクト電極 701…基板 702…バッファ層 703…n型GaN層 704…成長抑制膜 705…InGaN再成長層 706…n型AlGaNクラッド層 707…n型GaN光伝搬層 708…InGaN多重量子井戸活性層 709…p型GaN光伝搬層 710…p型AlGaNクラッド層 711…p型コンタクト層 712…n型コンタクト電極 713…絶縁膜 714…p型コンタクト電極 801…基板 802…バッファ層 803…n型GaN層 804a…成長抑制膜 804b…成長抑制膜 805…n型InGaN再成長層 806…n型AlGaNクラッド層 807…n型GaN光伝搬層 808…InGaN多重量子井戸活性層 809…p型GaN光伝搬層 810…p型AlGaNクラッド層 811…p型InGaN層 812…p型コンタクト層 813…n型コンタクト電極 814…絶縁膜 815…p型コンタクト電極 901…基板 902…バッファ層 903…n型GaN層 904a…は成長抑制膜 904b…は成長抑制膜 905…n型InGaN再成長層 906…n型AlGaNクラッド層 907…n型GaN光伝搬層 908…InGaN多重量子井戸活性層 909…p型AlGaNクラッド層 910…p型GaN光伝搬層 911…p型GaNコンタクト層 912…n型コンタクト電極 913…絶縁膜 914…p型コンタクト電極 1001…GaN基板 1002…バッファ層 1003…n型GaN層 1004…成長抑制膜 1005…InGaN再成長層 1006…n型AlGaNクラッド層 1007…n型GaN光伝搬層 1008…InGaN多重量子井戸活性層 1009…p型GaN光伝搬層 1010…p型AlGaNクラッド層 1011…p型GaNコンタクト層 1012…n型コンタクト電極 1013…絶縁膜 1014…p型コンタクト電極 1101…GaN基板 1102…バッファ層 1103…n型GaN膜 1104…n型Al0.15Ga0.85Nクラッド層 1105…GaN光伝搬層 1106…InGaN多重量子井戸活性層 1107…キャリアブロック層 1108…p型GaN光伝搬層 1109…p型Al0.15Ga0.85Nクラッド層 1110…成長抑制膜 1111…InGaN再成長層 1112…p型GaNコンタクト層 1113…n型電極 1114…絶縁膜 1115…p型電極 1201…GaN基板 1202…バッファ層 1203…n型GaN層 1204…成長抑制膜 1205…InGaN再成長層 1206…n型AlGaNクラッド層 1207…n型GaN光伝搬層 1208…InGaN多重量子井戸活性層 1209…p型GaN光伝搬層 1210…p型AlGaNクラッド層 1211…p型GaNコンタクト層 1212…n型コンタクト電極 1213…絶縁膜 1214…p型コンタクト電極 1301…GaN基板 1302…バッファ層 1303…n型GaN層 1304a…成長抑制膜 1304b…成長抑制膜 1305…InGaN再成長層 1306…n型AlGaNクラッド層 1307…n型GaN光伝搬層 1308…InGaN多重量子井戸活性層 1309…p型GaN光伝搬層 1310…p型AlGaNクラッド層 1311…p型GaNコンタクト層 1312…n型コンタクト電極 1313…絶縁膜 1314…p型コンタクト電極 1401…GaN基板 1402…バッファ層 1403…n型GaN層 1404a…成長抑制膜 1404b…成長抑制膜 1405…n型InGaN再成長層 1406…n型AlGaNクラッド層 1407…n型GaN光伝搬層 1408…InGaN多重量子井戸活性層 1409…p型GaN光伝搬層 1410…p型AlGaNクラッド層 1411…p型InGaN再成長層 1412…p型GaNコンタクト層 1413…n型コンタクト電極 1414…絶縁膜 1415…p型コンタクト電極 1501…GaN基板 1502…バッファ層 1503…n型GaN層 1504a…成長抑制膜 1504b…成長抑制膜 1505…InGaN再成長層 1506…n型AlGaNクラッド層 1507…n型光ガイド層 1508…多重量子井戸活性層 1509…p型光ガイド層 1510…p型AlGaNクラッド層 1511…p型コンタクト層 1512…n型コンタクト電極 1513…絶縁膜 1514…p型コンタクト電極 1601…GaN基板 1602…バッファ層 1603…n型GaN層 1604…成長抑制膜 1605…InGaN再成長層 1606…n型AlGaNクラッド層 1607…n型GaN光伝搬層 1608…InGaN多重量子井戸活性層 1609…p型GaN光伝搬層 1610…p型AlGaNクラッド層 1611…p型GaNコンタクト層 1612…n型コンタクト電極 1613…絶縁膜 1614…p型コンタクト電極 S…成長抑制膜の間隔 Wp…電流注入間隙 1701…GaN基板 1702…バッファ層 1703…n型GaN膜 1704…n型Al0.15Ga0.85Nクラッド層 1705…GaN光伝搬層 1706…InGaN多重量子井戸活性層 1707…キャリアブロック層 1708…p型GaN光伝搬層 1709…p型Al0.15Ga0.85Nクラッド層 1710…成長抑制膜 1711…InGaN再成長層 1712…p型GaNコンタクト層 1713…n型電極 1714…絶縁膜 1715…p型電極 1801…GaN基板 1802…バッファ層 1803…n型GaN層 1804…成長抑制膜 1805…InGaN再成長層 1806…n型AlGaNクラッド層 1807…n型GaN光伝搬層 1808…InGaN多重量子井戸活性層 1809…p型GaN光伝搬層 1810…p型AlGaNクラッド層 1811…p型GaNコンタクト層 1812…n型コンタクト電極 1813…絶縁膜 1814…p型コンタクト電極 M…成長抑制膜の幅 M1…成長抑制膜を再成長n型InGaN層が被覆した
部分の幅 M2…成長抑制膜を再成長n型InGaN層が被覆した
部分の幅 Wp…電流注入間隙
Reference Signs List 101 sapphire substrate 102 buffer layer 103 n-type GaN layer 104 growth suppression film 105 InGaN regrowth layer 106 n-type AlGaN cladding layer 107 n-type light propagation layer 108 multi-quantum well active layer 109 p-type Light propagation layer 110 p-type AlGaN cladding layer 111 p-type contact layer 112 n-type electrode 113 insulating film 114 p-type electrode 301 substrate 302 buffer layer 303 n-type GaN layer 304 growth suppression film 305 Exposed portion of n-type GaN layer surface 306 InGaN regrown layer 307 InGaN regrown layer completely covered on growth suppression film 308 n-type AlGaN cladding layer 401 Substrate 402 Low temperature buffer layer 403 GaN film 404 SiO 2 growth suppression film 405: In 0.1 Ga 0.9 N film 406: Al 0.15 Ga 0.85 N film 4 07: transition generated from the substrate interface 501: substrate 502: buffer layer 503: n-type GaN film 504: n-type Al 0.15 Ga 0.85 N clad layer 505: n-type GaN light propagation layer 506: InGaN active layer 507: carrier block layer 508: p-type GaN light propagation layer 509: p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 510: growth suppression film 511: p-type InGaN regrowth layer 512: p-type GaN contact layer 513: n-type contact electrode 514: insulating film 515 ... p-type contact electrode 601 ... substrate 602 ... buffer layer 603 ... n-type GaN layer 604 ... growth suppression film 605 ... InGaN regrowth layer 606 ... n-type AlGaN cladding layer 607 ... n-type GaN light propagation layer 608 ... InGaN multiple quantum well Active layer 609: p-type GaN light propagation layer 610: p-type AlGaN cladding Layer 611: p-type GaN contact layer 612: n-type contact electrode 613: insulating film 614: p-type contact electrode 701: substrate 702: buffer layer 703: n-type GaN layer 704: growth suppression film 705: InGaN regrown layer 706 ... n-type AlGaN cladding layer 707 ... n-type GaN light propagation layer 708 ... InGaN multiple quantum well active layer 709 ... p-type GaN light propagation layer 710 ... p-type AlGaN cladding layer 711 ... p-type contact layer 712 ... n-type contact electrode 713 ... Insulating film 714 ... p-type contact electrode 801 ... substrate 802 ... buffer layer 803 ... n-type GaN layer 804a ... growth suppressing film 804b ... growth suppressing film 805 ... n-type InGaN regrowth layer 806 ... n-type AlGaN cladding layer 807 ... n-type GaN light propagation layer 808 ... InGaN multiple quantum well active layer 809 ... p-type GaN light propagation layer 810 ... p-type AlGaN cladding layer 811 ... p-type InGaN layer 812 ... p-type contact layer 813 ... n-type contact electrode 814 ... insulating film 815 ... p-type contact electrode 901 ... substrate 902 ... buffer layer 903: n-type GaN layer 904a ... is a growth suppressing film 904b ... is a growth suppressing film 905 ... n-type InGaN regrowth layer 906 ... n-type AlGaN cladding layer 907 ... n-type GaN light propagation layer 908 ... InGaN multiple quantum well active layer 909 ... p-type AlGaN cladding layer 910 ... p-type GaN light propagation layer 911 ... p-type GaN contact layer 912 ... n-type contact electrode 913 ... insulating film 914 ... p-type contact electrode 1001 ... GaN substrate 1002 ... buffer layer 1003 ... n-type GaN Layer 1004: Growth suppression film 1005: InGaN layer Long layer 1006 n-type AlGaN cladding layer 1007 n-type GaN light propagation layer 1008 InGaN multiple quantum well active layer 1009 p-type GaN light propagation layer 1010 p-type AlGaN cladding layer 1011 p-type GaN contact layer 1012 n -Type contact electrode 1013-insulating film 1014-p-type contact electrode 1101-GaN substrate 1102-buffer layer 1103-n-type GaN film 1104-n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 1105-GaN light propagation layer 1106-InGaN multiple quantum well Active layer 1107 Carrier block layer 1108 p-type GaN light propagation layer 1109 p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 1110 growth suppression film 1111 InGaN regrowth layer 1112 p-type GaN contact layer 1113 n-type electrode 1114 ... Insulation film 1 115 ... p-type electrode 1201 ... GaN substrate 1202 ... buffer layer 1203 ... n-type GaN layer 1204 ... growth suppression film 1205 ... InGaN regrowth layer 1206 ... n-type AlGaN cladding layer 1207 ... n-type GaN light propagation layer 1208 ... InGaN multiple quantum Well active layer 1209 p-type GaN light propagation layer 1210 p-type AlGaN cladding layer 1211 p-type GaN contact layer 1212 n-type contact electrode 1213 insulating film 1214 p-type contact electrode 1301 GaN substrate 1302 buffer layer 1303 ... n-type GaN layer 1304a ... growth suppression film 1304b ... growth suppression film 1305 ... InGaN regrowth layer 1306 ... n-type AlGaN cladding layer 1307 ... n-type GaN light propagation layer 1308 ... InGaN multiple quantum well active layer 1309 ... p-type GaN light Biography Layer 1310: p-type AlGaN cladding layer 1311: p-type GaN contact layer 1312: n-type contact electrode 1313: insulating film 1314: p-type contact electrode 1401: GaN substrate 1402: buffer layer 1403: n-type GaN layer 1404a: growth suppressing film 1404b: Growth suppression film 1405: n-type InGaN regrowth layer 1406 ... n-type AlGaN cladding layer 1407 ... n-type GaN light propagation layer 1408 ... InGaN multiple quantum well active layer 1409 ... p-type GaN light propagation layer 1410 ... p-type AlGaN cladding Layer 1411 p-type InGaN regrowth layer 1412 p-type GaN contact layer 1413 n-type contact electrode 1414 insulating film 1415 p-type contact electrode 1501 GaN substrate 1502 buffer layer 1503 n-type GaN layer 1504a Growth suppression film 1504b growth suppression film 1505 InGaN regrown layer 1506 n-type AlGaN cladding layer 1507 n-type light guide layer 1508 multi-quantum well active layer 1509 p-type light guide layer 1510 p-type AlGaN cladding layer 1511 ... p-type contact layer 1512 ... n-type contact electrode 1513 ... insulating film 1514 ... p-type contact electrode 1601 ... GaN substrate 1602 ... buffer layer 1603 ... n-type GaN layer 1604 ... growth suppression film 1605 ... InGaN regrowth layer 1606 ... n-type AlGaN cladding layer 1607 n-type GaN light propagation layer 1608 InGaN multiple quantum well active layer 1609 p-type GaN light propagation layer 1610 p-type AlGaN cladding layer 1611 p-type GaN contact layer 1612 n-type contact electrode 1613 insulation 1614 ... p-type contact electrode S ... Interval Wp ... current growth inhibiting film infusion gap 1701 ... GaN substrate 1702 ... buffer layer 1703 ... n-type GaN film 1704 ... n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 1705 ... GaN light propagation layer 1706 ... InGaN multiple quantum well active layer 1707 carrier block layer 1708 p-type GaN light propagation layer 1709 p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 1710 growth suppression film 1711 InGaN regrowth layer 1712 p-type GaN contact layer 1713 ... n-type electrode 1714 ... insulating film 1715 ... p-type electrode 1801 ... GaN substrate 1802 ... buffer layer 1803 ... n-type GaN layer 1804 ... growth suppression film 1805 ... InGaN regrowth layer 1806 ... n-type AlGaN cladding layer 1807 ... n-type GaN Light propagation layer 1808 ... In aN multiple quantum well active layer 1809 p-type GaN light propagation layer 1810 p-type AlGaN cladding layer 1811 p-type GaN contact layer 1812 n-type contact electrode 1813 insulating film 1814 p-type contact electrode M: growth suppression film Width M1: Width of the portion where the growth suppressing film is covered by the regrown n-type InGaN layer M2: Width of the portion where the growth suppressing film is covered by the regrown n-type InGaN layer Wp: Current injection gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小河 淳 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 津田 有三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 荒木 正浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Jun Ogawa 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka Inside (72) Inventor Yuzo Tsuda 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka City, Osaka (72) Inventor Masahiro Araki 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、窒素化合物半導体層と、窒素化
合物半導体層表面の一部に形成された成長抑制膜と、再
成長層と活性層を有する半導体発光素子において、再成
長層は窒素化合物半導体層と成長抑制膜の上に形成さ
れ、Inを含むことを特徴とする半導体発光素子。
In a semiconductor light emitting device having a substrate, a nitride compound semiconductor layer, a growth suppressing film formed on a part of the surface of a nitride compound semiconductor layer, a regrowth layer and an active layer, the regrowth layer is a nitrogen compound. A semiconductor light emitting device formed on a semiconductor layer and a growth suppressing film, wherein the semiconductor light emitting device contains In.
【請求項2】 成長抑制膜は、ストライプ状の欠如部を
有し、該ストライプ欠如部に対応する位置の有効屈折率
を該ストライプ欠如部の周辺に比べて高くすることによ
り、該ストライプ欠如部に対応する位置でレーザ発振を
生じせしめることを特徴とする請求項1に記載の半導体
発光素子。
2. The growth control film according to claim 1, wherein the growth suppression film has a stripe-shaped lacking portion, and the effective refractive index at a position corresponding to the stripe lacking portion is made higher than the periphery of the stripe lacking portion. 2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein laser oscillation is caused at a position corresponding to (1).
【請求項3】 成長抑制膜は、ストライプ状の欠如部を
有し、かつ少なくとも一部に絶縁膜を含むことを特徴と
する請求項1に記載の半導体発光素子。
3. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the growth suppressing film has a stripped portion and at least partially includes an insulating film.
【請求項4】 成長抑制膜は、レーザストライプの鉛直
下方に形成されているとともに、活性層で発生した光を
吸収または反射する材料で構成されていることを特徴と
する請求項1から3のいずれかに記載の半導体発光素
子。
4. The method according to claim 1, wherein the growth suppressing film is formed vertically below the laser stripe and is made of a material that absorbs or reflects light generated in the active layer. The semiconductor light emitting device according to any one of the above.
【請求項5】 成長抑制膜は、上記基板と上記活性層の
間に形成されていることを特徴とする請求項1から4の
いずれかに記載の半導体発光素子。
5. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said growth suppressing film is formed between said substrate and said active layer.
【請求項6】 活性層は再成長層より上に形成され、再
成長層は、成長抑制膜の欠如部に対応する位置に凹部を
有し、活性層は再成長層の凹凸形状に沿って形成されて
いることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載
の半導体発光素子。
6. The active layer is formed above the regrowth layer, the regrowth layer has a concave portion at a position corresponding to the lacking portion of the growth suppressing film, and the active layer follows the uneven shape of the regrown layer. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the semiconductor light emitting device is formed.
【請求項7】 活性層は再成長層より上に形成され、再
成長層は成長抑制膜に対応する位置に凹部を有し、活性
層は再成長層の凹凸形状に沿って形成されていることを
特徴とする請求項1または3のいずれかに記載の半導体
発光素子。
7. The active layer is formed above the regrown layer, the regrown layer has a concave portion at a position corresponding to the growth suppressing film, and the active layer is formed along the unevenness of the regrown layer. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein:
【請求項8】 窒素化合物半導体積層構造の製造方法に
おいて、第1の窒素化合物半導体を形成する工程と、第
1の窒素化合物半導体表面の一部に成長抑制膜を形成す
る工程と、成長抑制膜が形成されない窒素化合物半導体
表面からInを含む窒素化合物半導体の形成を始める工
程と、を含むことを特徴とする窒素化合物半導体積層構
造の製造方法。
8. A method for manufacturing a nitride semiconductor layered structure, comprising: forming a first nitride semiconductor; forming a growth suppression film on a part of the surface of the first nitride semiconductor; Starting the formation of a nitrogen compound semiconductor containing In from the surface of the nitrogen compound semiconductor where no is formed.
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