JP2001156327A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 活性層からの発光光の吸収がなく且つ放熱性
に優れる半導体発光装置を得られるようにする。 【解決手段】 発光ダイオード装置は、発光光に対して
透明で且つ比較的高い熱伝導率を有し、主面の面方位が
（０００１）面であるｎ型ＧａＮからなる基板１１を有
している。基板１１上には、膜厚が約１μｍのｎ型Ｇａ
Ａｓからなり、基板１１と該基板１１上の各半導体層と
の格子不整合を緩和するバッファ層１２と、膜厚が約
０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＡｓからなり、発光に寄与す
るキャリアを発光層１４に閉じ込める第１クラッド層１
３と、膜厚が約０．１μｍのアンドープのＡｌＧａＡｓ
からなり、閉じ込められたキャリアを再結合させて発光
光を生成する発光層１４と、膜厚が約０．５μｍのｐ型
ＡｌＧａＡｓからなり、キャリアを発光層１４に閉じ込
める第２クラッド層１５とが順次形成されている。
に優れる半導体発光装置を得られるようにする。 【解決手段】 発光ダイオード装置は、発光光に対して
透明で且つ比較的高い熱伝導率を有し、主面の面方位が
（０００１）面であるｎ型ＧａＮからなる基板１１を有
している。基板１１上には、膜厚が約１μｍのｎ型Ｇａ
Ａｓからなり、基板１１と該基板１１上の各半導体層と
の格子不整合を緩和するバッファ層１２と、膜厚が約
０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＡｓからなり、発光に寄与す
るキャリアを発光層１４に閉じ込める第１クラッド層１
３と、膜厚が約０．１μｍのアンドープのＡｌＧａＡｓ
からなり、閉じ込められたキャリアを再結合させて発光
光を生成する発光層１４と、膜厚が約０．５μｍのｐ型
ＡｌＧａＡｓからなり、キャリアを発光層１４に閉じ込
める第２クラッド層１５とが順次形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード装
置又は高密度光記録が可能な半導体レーザ装置等の半導
体発光装置に関する。
置又は高密度光記録が可能な半導体レーザ装置等の半導
体発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、III-Ｖ族化合物半導体であって、
赤外領域の発光光を生成するＡｌＧａＡｓや、赤色の発
光光を生成するＡｌＩｎＧａＰを用いた発光層は、Ｇａ
Ａｓからなる基板上に形成されている。ＧａＡｓ基板
は、比較的安価であると共に、ＡｌＧａＡｓやＡｌＩｎ
ＧａＰと同じくIII-Ｖ族化合物半導体であるため、基板
上にエピタキシャル成長させる際に、該基板上に成長す
る結晶中にダブルドメインバウンダリ等の欠陥が導入さ
れることがなく、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＧａＰに対
して格子整合が取り易いという利点を有しているので、
広く用いられている。
赤外領域の発光光を生成するＡｌＧａＡｓや、赤色の発
光光を生成するＡｌＩｎＧａＰを用いた発光層は、Ｇａ
Ａｓからなる基板上に形成されている。ＧａＡｓ基板
は、比較的安価であると共に、ＡｌＧａＡｓやＡｌＩｎ
ＧａＰと同じくIII-Ｖ族化合物半導体であるため、基板
上にエピタキシャル成長させる際に、該基板上に成長す
る結晶中にダブルドメインバウンダリ等の欠陥が導入さ
れることがなく、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＧａＰに対
して格子整合が取り易いという利点を有しているので、
広く用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＡ
ｓ基板は、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＧａＰを活性層に
持つ光デバイスの発光光を吸収するため、発光ダイオー
ド装置においては発光光の半分以上がＧａＡｓ基板に吸
収されてしまうという問題がある。また、ＧａＡｓ基板
は熱伝導率が低く、熱飽和が容易に起こり、熱伝導効率
が低下するという問題を有しているため、半導体レーザ
装置においては、一般に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の熱
伝導率が比較的高い部材からなるサブマウント上に半導
体チップを実装している。このため、半導体レーザ装置
の製造時には、サブマウントや半田材等の資材が必要と
なる上に、製造時の工数が増えることにもなる。
ｓ基板は、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＩｎＧａＰを活性層に
持つ光デバイスの発光光を吸収するため、発光ダイオー
ド装置においては発光光の半分以上がＧａＡｓ基板に吸
収されてしまうという問題がある。また、ＧａＡｓ基板
は熱伝導率が低く、熱飽和が容易に起こり、熱伝導効率
が低下するという問題を有しているため、半導体レーザ
装置においては、一般に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の熱
伝導率が比較的高い部材からなるサブマウント上に半導
体チップを実装している。このため、半導体レーザ装置
の製造時には、サブマウントや半田材等の資材が必要と
なる上に、製造時の工数が増えることにもなる。
【０００４】本発明は、前記の問題を鑑みてなされたも
のであり、活性層からの発光光の吸収がなく且つ放熱性
に優れる半導体発光装置を得られるようにすることを目
的とする。
のであり、活性層からの発光光の吸収がなく且つ放熱性
に優れる半導体発光装置を得られるようにすることを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、半導体発光装置の基板に活性層からの発
光光の波長に対して透明で且つ高い熱伝導率を持つ基板
を用いる構成とする。
め、本発明は、半導体発光装置の基板に活性層からの発
光光の波長に対して透明で且つ高い熱伝導率を持つ基板
を用いる構成とする。
【０００６】具体的に、本発明に係る第１の半導体発光
装置は、窒素を含む第１のIII-Ｖ族化合物半導体からな
る基板と、基板の上に形成され、ヒ素又はリンを含む第
２のIII-Ｖ族化合物半導体からなる活性層とを備えてい
る。
装置は、窒素を含む第１のIII-Ｖ族化合物半導体からな
る基板と、基板の上に形成され、ヒ素又はリンを含む第
２のIII-Ｖ族化合物半導体からなる活性層とを備えてい
る。
【０００７】第１の半導体発光装置によると、窒化物か
らなる第１のIII-Ｖ族化合物半導体は、エネルギーギャ
ップが、ヒ素又はリンを含む第２のIII-Ｖ族化合物半導
体と比べて大きいため、第２のIII-Ｖ族化合物半導体か
らなる活性層から発せられる発光光は、第１のIII-Ｖ族
化合物半導体からなる基板に対して透明であり、該基板
に吸収されることがなく、その結果、発光効率が向上す
る。また、窒化物からなる化合物半導体は熱伝導率が優
れているため、放熱効率が向上し、熱飽和が生じにくい
ので、高温下であっても高効率の動作が可能となる。
らなる第１のIII-Ｖ族化合物半導体は、エネルギーギャ
ップが、ヒ素又はリンを含む第２のIII-Ｖ族化合物半導
体と比べて大きいため、第２のIII-Ｖ族化合物半導体か
らなる活性層から発せられる発光光は、第１のIII-Ｖ族
化合物半導体からなる基板に対して透明であり、該基板
に吸収されることがなく、その結果、発光効率が向上す
る。また、窒化物からなる化合物半導体は熱伝導率が優
れているため、放熱効率が向上し、熱飽和が生じにくい
ので、高温下であっても高効率の動作が可能となる。
【０００８】第１の半導体発光装置において、第２のII
I-Ｖ族化合物半導体は、ＡｌxＧａ1 -xＡｓ（但し、ｘは
０≦ｘ≦１である）からなることが好ましい。このよう
にすると、活性層からは、赤外領域の発光光が出力され
るため、窒化物からなる第１の化合物半導体基板に吸収
されることがない。
I-Ｖ族化合物半導体は、ＡｌxＧａ1 -xＡｓ（但し、ｘは
０≦ｘ≦１である）からなることが好ましい。このよう
にすると、活性層からは、赤外領域の発光光が出力され
るため、窒化物からなる第１の化合物半導体基板に吸収
されることがない。
【０００９】第１の半導体発光装置において、第２のII
I-Ｖ族化合物半導体は、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｐ（但
し、ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１
である）からなることが好ましい。このようにすると、
活性層からは、赤色領域の発光光が出力されるため、窒
化物からなる第１の化合物半導体基板に吸収されること
がない。
I-Ｖ族化合物半導体は、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｐ（但
し、ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１
である）からなることが好ましい。このようにすると、
活性層からは、赤色領域の発光光が出力されるため、窒
化物からなる第１の化合物半導体基板に吸収されること
がない。
【００１０】この場合に、活性層が発光ダイオード素子
又は半導体レーザ素子として発光可能に設けられている
ことが好ましい。
又は半導体レーザ素子として発光可能に設けられている
ことが好ましい。
【００１１】本発明に係る第２の半導体発光装置は、窒
素を含むIII-Ｖ族化合物半導体からなる基板と、基板の
上に形成され、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｎ（但し、ｘ、ｙ
は０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）か
らなる第１の活性層、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｐ（但し、
ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１であ
る）からなる第２の活性層及びＡｌxＧａ1-xＡｓ（但
し、ｘは０≦ｘ≦１である）からなる第３の活性層のう
ちの少なくとも２つとを備えている。
素を含むIII-Ｖ族化合物半導体からなる基板と、基板の
上に形成され、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｎ（但し、ｘ、ｙ
は０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）か
らなる第１の活性層、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｐ（但し、
ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１であ
る）からなる第２の活性層及びＡｌxＧａ1-xＡｓ（但
し、ｘは０≦ｘ≦１である）からなる第３の活性層のう
ちの少なくとも２つとを備えている。
【００１２】第２の半導体発光装置によると、ＡｌＧａ
ＩｎＮからなる第１の活性層からは青色の発光光が出力
され、ＡｌＧａＩｎＰからなる第２の活性層からは赤色
の発光光が出力され、ＡｌＧａＡｓからなる第３の活性
層からは赤外の発光光が出力される。このため、窒素を
含む化合物半導体からなる基板のエネルギーギャップを
第１の活性層からの発光光よりも大きくしておけば、各
活性層からの発光光がいずれも基板に吸収されることが
ない。さらに、窒化物半導体は熱伝導率に優れるため、
高温下でも高効率の動作が可能となる。これにより、単
一の基板上に２波長以上の異なる波長を出力できる高効
率な半導体発光装置を得ることができる。
ＩｎＮからなる第１の活性層からは青色の発光光が出力
され、ＡｌＧａＩｎＰからなる第２の活性層からは赤色
の発光光が出力され、ＡｌＧａＡｓからなる第３の活性
層からは赤外の発光光が出力される。このため、窒素を
含む化合物半導体からなる基板のエネルギーギャップを
第１の活性層からの発光光よりも大きくしておけば、各
活性層からの発光光がいずれも基板に吸収されることが
ない。さらに、窒化物半導体は熱伝導率に優れるため、
高温下でも高効率の動作が可能となる。これにより、単
一の基板上に２波長以上の異なる波長を出力できる高効
率な半導体発光装置を得ることができる。
【００１３】第２の半導体発光装置において、第１の活
性層、第２の活性層及び第３の活性層がそれぞれ面発光
可能に設けられており、第１の活性層、第２の活性層及
び第３の活性層のうちの少なくとも２つの活性層が、各
活性層のエネルギーギャップが大きい順に基板側から形
成され、各活性層からの発光光は、基板における各活性
層と反対側の面から出射されることが好ましい。このよ
うにすると、各活性層からの発光光が窒化物半導体から
なる基板に対して透明であるだけでなく、複数の活性層
におけるエネルギーギャップが、基板側が最も大きく基
板から離れるに連れて小さくなるので、基板側から離れ
た一の活性層からの発光光が該一の活性層と基板との間
に設けられた少なくとも１つの他の活性層によって吸収
されることがない。従って、各活性層からの発光光を基
板の各活性層と反対側の面から確実に取り出すことがで
きる。
性層、第２の活性層及び第３の活性層がそれぞれ面発光
可能に設けられており、第１の活性層、第２の活性層及
び第３の活性層のうちの少なくとも２つの活性層が、各
活性層のエネルギーギャップが大きい順に基板側から形
成され、各活性層からの発光光は、基板における各活性
層と反対側の面から出射されることが好ましい。このよ
うにすると、各活性層からの発光光が窒化物半導体から
なる基板に対して透明であるだけでなく、複数の活性層
におけるエネルギーギャップが、基板側が最も大きく基
板から離れるに連れて小さくなるので、基板側から離れ
た一の活性層からの発光光が該一の活性層と基板との間
に設けられた少なくとも１つの他の活性層によって吸収
されることがない。従って、各活性層からの発光光を基
板の各活性層と反対側の面から確実に取り出すことがで
きる。
【００１４】第２の半導体発光装置において、第１の活
性層、第２の活性層及び第３の活性層のうちの少なくと
も２つが、基板の主面からほぼ同一の高さとなるように
設けられていることが好ましい。このようにすると、活
性層がレーザ構造であって、光ディスクのピックアップ
に用いるような場合には、複数の活性層から出射される
各レーザ光の位置合わせが容易となる。
性層、第２の活性層及び第３の活性層のうちの少なくと
も２つが、基板の主面からほぼ同一の高さとなるように
設けられていることが好ましい。このようにすると、活
性層がレーザ構造であって、光ディスクのピックアップ
に用いるような場合には、複数の活性層から出射される
各レーザ光の位置合わせが容易となる。
【００１５】第１又は第２の半導体発光装置において、
基板が六方晶系の結晶構造を有し且つその主面の面方位
が｛０００１｝面であることが好ましい。このようにす
ると、基板の主面が六方晶でその面方位が｛０００１｝
面であるため、該主面上には立方晶の面方位が｛１１
１｝面となる特定の面が成長する。その結果、各活性層
を含む半導体の結晶性が損なわれないので、高品質な活
性層を確実に実現できる。
基板が六方晶系の結晶構造を有し且つその主面の面方位
が｛０００１｝面であることが好ましい。このようにす
ると、基板の主面が六方晶でその面方位が｛０００１｝
面であるため、該主面上には立方晶の面方位が｛１１
１｝面となる特定の面が成長する。その結果、各活性層
を含む半導体の結晶性が損なわれないので、高品質な活
性層を確実に実現できる。
【００１６】第１又は第２の半導体発光装置において、
基板が六方晶系の結晶構造を有し且つその主面の面方位
が｛１−１０１｝面であることが好ましい。このように
すると、基板の主面が六方晶でその面方位が｛１−１０
１｝面であるため、該主面上には立方晶の面方位が｛０
０１｝面となる特定の面が成長するので、各活性層を含
む半導体の結晶性が損なわれることがない。
基板が六方晶系の結晶構造を有し且つその主面の面方位
が｛１−１０１｝面であることが好ましい。このように
すると、基板の主面が六方晶でその面方位が｛１−１０
１｝面であるため、該主面上には立方晶の面方位が｛０
０１｝面となる特定の面が成長するので、各活性層を含
む半導体の結晶性が損なわれることがない。
【００１７】なお、本願明細書においては、便宜上、面
方位又は結晶軸の一の指数に負の符号を付加することに
より、該符号に続く一の指数の反転を表わすことにす
る。
方位又は結晶軸の一の指数に負の符号を付加することに
より、該符号に続く一の指数の反転を表わすことにす
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の第１
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】図１は本発明の第１の実施形態に係る半導
体発光装置であって、発光ダイオード装置の断面構成を
表わしている。以下、装置の構成を本装置の製造方法と
して説明する。
体発光装置であって、発光ダイオード装置の断面構成を
表わしている。以下、装置の構成を本装置の製造方法と
して説明する。
【００２０】まず、III 族源を、例えばトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）
とし、Ｖ族源を、例えばアルシン（ＡｓＨ3 ）とする有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、主面の面方
位に（０００１）面を持つｎ型のＧａＮからなる基板１
１の上に、基板温度を約７００℃として、膜厚が約１μ
ｍのｎ型のＧａＡｓからなり、基板１１と該基板１１上
に成長する各半導体層との格子不整合を緩和するバッフ
ァ層１２と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓ
からなり、発光に寄与するキャリアを後述する発光層に
閉じ込める第１クラッド層１３と、膜厚が約０．１μｍ
のアンドープのＡｌＧａＡｓからなり、閉じ込められた
キャリアを再結合させて発光光を生成する発光層（活性
層）１４と、膜厚が約０．５μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓ
からなり、キャリアを発光層１４に閉じ込める第２クラ
ッド層１５と、膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからな
り、後述するｐ側電極とのオーミックコンタクトを図る
コンタクト層１６とを順次成長させる。ここで、第１ク
ラッド層１３及び第２クラッド層１５のＡｌの組成は、
キャリアが確実に閉じ込められるように発光層１４のＡ
ｌの組成よりも大きくすることが好ましい。また、各半
導体層１２〜１６の主面の面方位は（１１１）面とな
る。
ウム（ＴＭＧ）又はトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）
とし、Ｖ族源を、例えばアルシン（ＡｓＨ3 ）とする有
機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、主面の面方
位に（０００１）面を持つｎ型のＧａＮからなる基板１
１の上に、基板温度を約７００℃として、膜厚が約１μ
ｍのｎ型のＧａＡｓからなり、基板１１と該基板１１上
に成長する各半導体層との格子不整合を緩和するバッフ
ァ層１２と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓ
からなり、発光に寄与するキャリアを後述する発光層に
閉じ込める第１クラッド層１３と、膜厚が約０．１μｍ
のアンドープのＡｌＧａＡｓからなり、閉じ込められた
キャリアを再結合させて発光光を生成する発光層（活性
層）１４と、膜厚が約０．５μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓ
からなり、キャリアを発光層１４に閉じ込める第２クラ
ッド層１５と、膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからな
り、後述するｐ側電極とのオーミックコンタクトを図る
コンタクト層１６とを順次成長させる。ここで、第１ク
ラッド層１３及び第２クラッド層１５のＡｌの組成は、
キャリアが確実に閉じ込められるように発光層１４のＡ
ｌの組成よりも大きくすることが好ましい。また、各半
導体層１２〜１６の主面の面方位は（１１１）面とな
る。
【００２１】次に、基板１１上に各半導体層１２〜１６
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板１１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極１７を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。続いて、同じく蒸着法等を用いて、コンタクト層１
６上に、透明電極となるように膜厚が約１０ｎｍのＡｕ
及びＺｎからなるｐ側電極１８を形成し、所定形状のパ
ターニングを施す。なお、ｎ側電極１７及びｐ側電極１
８の形成順序はいずれが先であっても構わない。
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板１１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極１７を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。続いて、同じく蒸着法等を用いて、コンタクト層１
６上に、透明電極となるように膜厚が約１０ｎｍのＡｕ
及びＺｎからなるｐ側電極１８を形成し、所定形状のパ
ターニングを施す。なお、ｎ側電極１７及びｐ側電極１
８の形成順序はいずれが先であっても構わない。
【００２２】次に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気
において、各電極１７、１８が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
１７及びｐ側電極１８をそれぞれオーミック化する。
において、各電極１７、１８が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
１７及びｐ側電極１８をそれぞれオーミック化する。
【００２３】次に、エピタキシャル基板を劈開して、図
１に示す発光ダイオード装置を得る。さらに、図示はし
ていないが、ｐ側電極１８を発光面としてｎ側電極１７
はステム又はマウントに実装する。
１に示す発光ダイオード装置を得る。さらに、図示はし
ていないが、ｐ側電極１８を発光面としてｎ側電極１７
はステム又はマウントに実装する。
【００２４】図２は本実施形態に係る発光ダイオード装
置と、該発光ダイオード装置の基板１１をＧａＮからＧ
ａＡｓに替えた比較用の発光ダイオード装置との電流光
出力特性を示す。図２において、横軸は各装置に与える
電流を示し、縦軸は各装置の光出力量を表わしている。
ここでは、発光波長を８００ｎｍとしている。図２に示
すように、曲線１に示す本実施形態の発光ダイオード装
置は、曲線２に示す比較用の発光ダイオード装置と比べ
て、同一の電流値で約２倍の光出力を得られることが分
かる。これは、本実施形態に係る発光ダイオード装置の
基板１１が発光光の波長に対して透明であることによ
る。具体的には、図３に示すように、基板１１によって
発光光の吸収がなく、例えば、発光層１４から基板１１
側に発せられた発光光Ｌ１、Ｌ２は、基板１１の中で反
射を繰り返しながら基板１１の裏面に設けられたｎ側電
極１７で反射され、透明電極であるｐ側電極１８を透過
して外部に出射されるようになるからである。なお、図
３において、反射光を明確に示すため、図３におけるハ
ッチングを省略している。
置と、該発光ダイオード装置の基板１１をＧａＮからＧ
ａＡｓに替えた比較用の発光ダイオード装置との電流光
出力特性を示す。図２において、横軸は各装置に与える
電流を示し、縦軸は各装置の光出力量を表わしている。
ここでは、発光波長を８００ｎｍとしている。図２に示
すように、曲線１に示す本実施形態の発光ダイオード装
置は、曲線２に示す比較用の発光ダイオード装置と比べ
て、同一の電流値で約２倍の光出力を得られることが分
かる。これは、本実施形態に係る発光ダイオード装置の
基板１１が発光光の波長に対して透明であることによ
る。具体的には、図３に示すように、基板１１によって
発光光の吸収がなく、例えば、発光層１４から基板１１
側に発せられた発光光Ｌ１、Ｌ２は、基板１１の中で反
射を繰り返しながら基板１１の裏面に設けられたｎ側電
極１７で反射され、透明電極であるｐ側電極１８を透過
して外部に出射されるようになるからである。なお、図
３において、反射光を明確に示すため、図３におけるハ
ッチングを省略している。
【００２５】なお、基板１１は発光光に対して透明であ
るため、ｎ側電極１７を透明電極とし、且つ、ｐ側電極
１８を発光光が反射可能な膜厚としてステム等に実装す
れば、逆にｎ側電極１７側から発光光を取り出すことも
できる。
るため、ｎ側電極１７を透明電極とし、且つ、ｐ側電極
１８を発光光が反射可能な膜厚としてステム等に実装す
れば、逆にｎ側電極１７側から発光光を取り出すことも
できる。
【００２６】また、基板１１の主面の面方位は、（００
０１）面に限らず、（１−１０１）面又は（１−１０
０）面を用いてもよい。この場合には、各半導体層１２
〜１６の主面は（００１）面となり、平坦なエピタキシ
ャル成長を観測している。さらに、このうちの（１−１
０１）面を用いれば、より確実に立方晶を得ることがで
きるので好ましい。
０１）面に限らず、（１−１０１）面又は（１−１０
０）面を用いてもよい。この場合には、各半導体層１２
〜１６の主面は（００１）面となり、平坦なエピタキシ
ャル成長を観測している。さらに、このうちの（１−１
０１）面を用いれば、より確実に立方晶を得ることがで
きるので好ましい。
【００２７】また、基板１１に、主面に対して傾斜角度
が１５°以内の、いわゆる傾斜基板を用いるとエピタキ
シャル層の結晶の品質が向上するため好ましい。
が１５°以内の、いわゆる傾斜基板を用いるとエピタキ
シャル層の結晶の品質が向上するため好ましい。
【００２８】また、ＧａＮからなる基板１１は、Ａｌ又
はＩｎを含んでいてもよい。
はＩｎを含んでいてもよい。
【００２９】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。
実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００３０】図４は本発明の第２の実施形態に係る半導
体発光装置であって、半導体レーザ装置の断面構成を表
わしている。以下、装置の構成を本装置の製造方法とし
て説明する。
体発光装置であって、半導体レーザ装置の断面構成を表
わしている。以下、装置の構成を本装置の製造方法とし
て説明する。
【００３１】まず、III 族源を、例えばＴＭＧ又はＴＭ
Ａとし、Ｖ族源を、例えばＡｓＨ3ガスとするＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて、主面の面方位に（０００１）面を持つｎ
型のＧａＮからなる基板２１の上に、基板温度を約７０
０℃として、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓからな
り、基板２１と該基板２１上に成長する各半導体層との
格子不整合を緩和するバッファ層２２と、膜厚が約０．
５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及び生
成された発光光を後述する活性層に閉じ込める第１クラ
ッド層２３と、膜厚が約５０ｎｍのアンドープのＡｌＧ
ａＡｓからなり、閉じ込められたキャリアを再結合させ
て発光光を生成する活性層２４と、膜厚が約０．１μｍ
のｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及び生成され
た発光光を活性層２４に閉じ込める第２クラッド層２５
と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからな
り、電流を活性層２４に効率良く注入する電流ブロック
層２６を順次成長させる。ここで、第１クラッド層２３
及び第２クラッド層２５のＡｌの組成は、キャリア及び
生成光が確実に閉じ込められるように活性層２４のＡｌ
の組成よりも大きくする。また、各半導体層２２〜２６
の主面の面方位は（１１１）面が得られている。さら
に、電流ブロック層２６のＡｌ組成を第２クラッド層２
５のＡｌ組成より大きくすれば、レーザ光の導波構造が
実屈折率型となり、動作電流の低減を図れるので好まし
い。
Ａとし、Ｖ族源を、例えばＡｓＨ3ガスとするＭＯＣＶ
Ｄ法を用いて、主面の面方位に（０００１）面を持つｎ
型のＧａＮからなる基板２１の上に、基板温度を約７０
０℃として、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓからな
り、基板２１と該基板２１上に成長する各半導体層との
格子不整合を緩和するバッファ層２２と、膜厚が約０．
５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及び生
成された発光光を後述する活性層に閉じ込める第１クラ
ッド層２３と、膜厚が約５０ｎｍのアンドープのＡｌＧ
ａＡｓからなり、閉じ込められたキャリアを再結合させ
て発光光を生成する活性層２４と、膜厚が約０．１μｍ
のｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及び生成され
た発光光を活性層２４に閉じ込める第２クラッド層２５
と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからな
り、電流を活性層２４に効率良く注入する電流ブロック
層２６を順次成長させる。ここで、第１クラッド層２３
及び第２クラッド層２５のＡｌの組成は、キャリア及び
生成光が確実に閉じ込められるように活性層２４のＡｌ
の組成よりも大きくする。また、各半導体層２２〜２６
の主面の面方位は（１１１）面が得られている。さら
に、電流ブロック層２６のＡｌ組成を第２クラッド層２
５のＡｌ組成より大きくすれば、レーザ光の導波構造が
実屈折率型となり、動作電流の低減を図れるので好まし
い。
【００３２】次に、電流ブロック層２６が形成されたエ
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、公知のリソグラフィ法及びエッチン
グ法を用いて、電流ブロック層２６に対してエッチング
を行なって、電流ブロック層２６にストライプ状の開口
部を形成する。このときのストライプが延びる方向は、
基板２１の晶帯軸の＜１−１００＞方向とすることが好
ましい。このようにすると、劈開によりミラー（反射端
面）の形成が容易に行なえるようになる。
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、公知のリソグラフィ法及びエッチン
グ法を用いて、電流ブロック層２６に対してエッチング
を行なって、電流ブロック層２６にストライプ状の開口
部を形成する。このときのストライプが延びる方向は、
基板２１の晶帯軸の＜１−１００＞方向とすることが好
ましい。このようにすると、劈開によりミラー（反射端
面）の形成が容易に行なえるようになる。
【００３３】次に、ストライプ構造が形成されたエピタ
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層２６上に開口部を含めて全面に、膜厚が約２μｍ
のｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリアを発光層２４
に閉じ込める第３クラッド層２７と、膜厚が約２μｍの
ｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ側電極とのオーミ
ックコンタクトを図るコンタクト層２８とを順次成長さ
せる。
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層２６上に開口部を含めて全面に、膜厚が約２μｍ
のｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリアを発光層２４
に閉じ込める第３クラッド層２７と、膜厚が約２μｍの
ｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ側電極とのオーミ
ックコンタクトを図るコンタクト層２８とを順次成長さ
せる。
【００３４】次に、基板２１上に各半導体層２２〜２８
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板２１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極２９を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。また、同じく蒸着法等を用いて、コンタクト層２８
上に、Ａｕ及びＺｎからなるｐ側電極３０を形成し、所
定形状のパターニングを施す。
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板２１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極２９を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。また、同じく蒸着法等を用いて、コンタクト層２８
上に、Ａｕ及びＺｎからなるｐ側電極３０を形成し、所
定形状のパターニングを施す。
【００３５】次に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気
において、各電極２９、３０が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
２９及びｐ側電極３０をそれぞれオーミック化する。
において、各電極２９、３０が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
２９及びｐ側電極３０をそれぞれオーミック化する。
【００３６】次に、エピタキシャル基板を劈開して、図
４に示す半導体レーザ装置を得る。さらに、図示はして
いないが、ｎ側電極２９をステム又はマウントに実装す
る。
４に示す半導体レーザ装置を得る。さらに、図示はして
いないが、ｎ側電極２９をステム又はマウントに実装す
る。
【００３７】図５は本実施形態に係る半導体レーザ装置
と、該半導体レーザ装置の基板２１をＧａＮからＧａＡ
ｓに替えた比較用の半導体レーザ装置との、温度が７０
℃における電流光出力特性を示す。図５において、横軸
は各装置に与える電流を示し、縦軸は各装置の光出力量
を表わしている。図５に示すように、曲線４に示す比較
用の半導体レーザ装置の場合は、熱飽和のために６０ｍ
Ｗ以上の光出力を得られないのに対し、曲線３に示す本
実施形態の半導体レーザ装置の場合は、熱飽和が生じる
ことがなく、１００ｍＷもの出力値を得られている。
と、該半導体レーザ装置の基板２１をＧａＮからＧａＡ
ｓに替えた比較用の半導体レーザ装置との、温度が７０
℃における電流光出力特性を示す。図５において、横軸
は各装置に与える電流を示し、縦軸は各装置の光出力量
を表わしている。図５に示すように、曲線４に示す比較
用の半導体レーザ装置の場合は、熱飽和のために６０ｍ
Ｗ以上の光出力を得られないのに対し、曲線３に示す本
実施形態の半導体レーザ装置の場合は、熱飽和が生じる
ことがなく、１００ｍＷもの出力値を得られている。
【００３８】このように、本実施形態によると、半導体
レーザ装置の基板２１に、ＧａＡｓと比べて熱伝導率が
高いＧａＮを用いているため、活性層２４において発生
した熱を高効率に放熱することができる。
レーザ装置の基板２１に、ＧａＡｓと比べて熱伝導率が
高いＧａＮを用いているため、活性層２４において発生
した熱を高効率に放熱することができる。
【００３９】なお、本実施形態に係る基板２１の主面の
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層２２〜２８の主面は（００１）面となり、平
坦なエピタキシャル成長を実現できる。さらに、このう
ちの（１−１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を
得ることができる。また、基板２１に傾斜角度が１５°
以内の傾斜基板を用いるとエピタキシャル層の結晶の品
質が向上するため好ましい。
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層２２〜２８の主面は（００１）面となり、平
坦なエピタキシャル成長を実現できる。さらに、このう
ちの（１−１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を
得ることができる。また、基板２１に傾斜角度が１５°
以内の傾斜基板を用いるとエピタキシャル層の結晶の品
質が向上するため好ましい。
【００４０】また、ＧａＮからなる基板２１には、Ａｌ
又はＩｎを含んでいてもよい。
又はＩｎを含んでいてもよい。
【００４１】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００４２】図１は本発明の第３の実施形態に係る半導
体発光装置であって、発光ダイオード装置の断面構成を
表わしている。本実施形態に係る発光ダイオード装置
は、活性層にＡｌＧａＩｎＰを用いて赤色の発光光を出
力する点が第１の実施形態と異なる。ここでも、第１の
実施形態と同様に、装置の構成を製造方法として説明す
る。
体発光装置であって、発光ダイオード装置の断面構成を
表わしている。本実施形態に係る発光ダイオード装置
は、活性層にＡｌＧａＩｎＰを用いて赤色の発光光を出
力する点が第１の実施形態と異なる。ここでも、第１の
実施形態と同様に、装置の構成を製造方法として説明す
る。
【００４３】まず、III 族源を、例えばＴＭＧ、ＴＭＡ
又はトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とし、Ｖ族源を、
例えばホスフィン（ＰＨ3 ）とするＭＯＣＶＤ法を用い
て、主面の面方位に（０００１）面を持つｎ型のＧａＮ
からなる基板１１の上に、基板温度を約７００℃とし
て、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓからなり、基板１
１と該基板１１上に成長する各半導体層との格子不整合
を緩和するバッファ層１２と、膜厚が約０．５μｍのｎ
型のＡｌＧａＩｎＰからなり、発光に寄与するキャリア
を後述する発光層に閉じ込める第１クラッド層１３と、
膜厚が約０．１μｍのアンドープのＡｌＧａＩｎＰから
なり、閉じ込められたキャリアを再結合させて発光光を
生成する発光層（活性層）１４と、膜厚が約０．５μｍ
のｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、キャリアを発光層１
４に閉じ込める第２クラッド層１５と、膜厚が約２μｍ
のｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、後述するｐ側電極と
のオーミックコンタクトを図るコンタクト層１６とを順
次成長させる。ここで、第１クラッド層１３、第２クラ
ッド層１５及びコンタクト層１６のエネルギーギャップ
（バンドギャップ）は、キャリアが確実に閉じ込められ
るように発光層１４のエネルギーギャップよりも大きく
することが好ましい。また、各半導体層１２〜１６の主
面の面方位は（１１１）面となる。
又はトリメチルインジウム（ＴＭＩ）とし、Ｖ族源を、
例えばホスフィン（ＰＨ3 ）とするＭＯＣＶＤ法を用い
て、主面の面方位に（０００１）面を持つｎ型のＧａＮ
からなる基板１１の上に、基板温度を約７００℃とし
て、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓからなり、基板１
１と該基板１１上に成長する各半導体層との格子不整合
を緩和するバッファ層１２と、膜厚が約０．５μｍのｎ
型のＡｌＧａＩｎＰからなり、発光に寄与するキャリア
を後述する発光層に閉じ込める第１クラッド層１３と、
膜厚が約０．１μｍのアンドープのＡｌＧａＩｎＰから
なり、閉じ込められたキャリアを再結合させて発光光を
生成する発光層（活性層）１４と、膜厚が約０．５μｍ
のｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、キャリアを発光層１
４に閉じ込める第２クラッド層１５と、膜厚が約２μｍ
のｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、後述するｐ側電極と
のオーミックコンタクトを図るコンタクト層１６とを順
次成長させる。ここで、第１クラッド層１３、第２クラ
ッド層１５及びコンタクト層１６のエネルギーギャップ
（バンドギャップ）は、キャリアが確実に閉じ込められ
るように発光層１４のエネルギーギャップよりも大きく
することが好ましい。また、各半導体層１２〜１６の主
面の面方位は（１１１）面となる。
【００４４】次に、基板１１上に各半導体層１２〜１６
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板１１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極１７を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。続いて、同じく蒸着法等を用いて、コンタクト層１
６上に、透明電極となるように膜厚が約１０ｎｍのＡｕ
及びＺｎからなるｐ側電極１８を形成し、所定形状のパ
ターニングを施す。
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板１１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極１７を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。続いて、同じく蒸着法等を用いて、コンタクト層１
６上に、透明電極となるように膜厚が約１０ｎｍのＡｕ
及びＺｎからなるｐ側電極１８を形成し、所定形状のパ
ターニングを施す。
【００４５】次に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気
において、各電極１７、１８が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
１７及びｐ側電極１８をそれぞれオーミック化する。
において、各電極１７、１８が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
１７及びｐ側電極１８をそれぞれオーミック化する。
【００４６】次に、エピタキシャル基板を劈開して、図
１に示す発光ダイオード装置を得る。さらに、図示はし
ていないが、ｐ側電極１８を発光面としてｎ側電極１７
はステム又はマウントに実装する。
１に示す発光ダイオード装置を得る。さらに、図示はし
ていないが、ｐ側電極１８を発光面としてｎ側電極１７
はステム又はマウントに実装する。
【００４７】本実施形態においても、本実施形態に係る
発光ダイオード装置と、該発光ダイオード装置の基板１
１をＧａＮからＧａＡｓに替えた比較用の発光ダイオー
ド装置との電流光出力特性を比較した。ここでも、本実
施形態の発光ダイオード装置は、比較用の発光ダイオー
ド装置と比べて、同一の電流値で約２倍の光出力を得ら
れている。これは、本実施形態に係る発光ダイオード装
置の基板１１が発光光の波長に対して透明であることに
よっており、図３で説明したように、光の取り出し効率
が向上するためである。
発光ダイオード装置と、該発光ダイオード装置の基板１
１をＧａＮからＧａＡｓに替えた比較用の発光ダイオー
ド装置との電流光出力特性を比較した。ここでも、本実
施形態の発光ダイオード装置は、比較用の発光ダイオー
ド装置と比べて、同一の電流値で約２倍の光出力を得ら
れている。これは、本実施形態に係る発光ダイオード装
置の基板１１が発光光の波長に対して透明であることに
よっており、図３で説明したように、光の取り出し効率
が向上するためである。
【００４８】なお、基板１１は発光光に対して透明であ
るため、ｎ側電極１７を透明電極とし、且つ、ｐ側電極
１８を反射可能の膜厚としてステム等に実装すれば、ｎ
側電極１７側から発光光を取り出すこともできる。
るため、ｎ側電極１７を透明電極とし、且つ、ｐ側電極
１８を反射可能の膜厚としてステム等に実装すれば、ｎ
側電極１７側から発光光を取り出すこともできる。
【００４９】また、基板１１の主面の面方位は、（００
０１）面に限らず、（１−１０１）面又は（１−１０
０）面を用いてもよい。この場合には、各半導体層１２
〜１６の主面は（００１）面となり、平坦なエピタキシ
ャル成長を観測している。さらに、このうちの（１−１
０１）面を用いれば、より確実に立方晶を得ることがで
きる。さらには、基板１１に、傾斜角度が１５°以内の
傾斜基板を用いることが好ましい。
０１）面に限らず、（１−１０１）面又は（１−１０
０）面を用いてもよい。この場合には、各半導体層１２
〜１６の主面は（００１）面となり、平坦なエピタキシ
ャル成長を観測している。さらに、このうちの（１−１
０１）面を用いれば、より確実に立方晶を得ることがで
きる。さらには、基板１１に、傾斜角度が１５°以内の
傾斜基板を用いることが好ましい。
【００５０】また、ＧａＮからなる基板１１は、Ａｌ又
はＩｎを含んでいてもよい。
はＩｎを含んでいてもよい。
【００５１】（第４の実施形態）以下、本発明の第４の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００５２】図４は本発明の第４の実施形態に係る半導
体発光装置であって、半導体レーザ装置の断面構成を表
わしている。本実施形態に係る半導体レーザ装置は、活
性層にＡｌＧａＩｎＰを用いて赤色のレーザ光を出力す
る点が第２の実施形態と異なる。ここでも、第２の実施
形態と同様に、装置の構成を製造方法として説明する。
体発光装置であって、半導体レーザ装置の断面構成を表
わしている。本実施形態に係る半導体レーザ装置は、活
性層にＡｌＧａＩｎＰを用いて赤色のレーザ光を出力す
る点が第２の実施形態と異なる。ここでも、第２の実施
形態と同様に、装置の構成を製造方法として説明する。
【００５３】まず、III 族源を、例えばＴＭＧ、ＴＭＡ
又はＴＭＩとし、Ｖ族源を、例えばＰＨ3 ガスとするＭ
ＯＣＶＤ法を用いて、主面の面方位に（０００１）面を
持つｎ型のＧａＮからなる基板２１の上に、基板温度を
約７００℃として、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓか
らなり、基板２１と該基板２１上に成長する各半導体層
との格子不整合を緩和するバッファ層２２と、膜厚が約
０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及
び生成された発光光を後述する発光層に閉じ込める第１
クラッド層２３と、膜厚が約３ｎｍの井戸層（図示せ
ず）と膜厚が約７ｎｍのバリア層（図示せず）とを少な
くとも３組含み、アンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる
多重量子井戸活性層２４と、膜厚が約０．１μｍのｐ型
のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及び生成された発光
光を多重量子井戸活性層２４に閉じ込める第２クラッド
層２５と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓか
らなり、多重量子井戸活性層２４に電流を効率良く注入
する電流ブロック層２６とを順次成長させる。ここで、
第１クラッド層２３及び第２クラッド層２５の屈折率
は、キャリア及び生成光が確実に閉じ込められるように
多重量子井戸活性層２４の透過屈折率よりも大きくす
る。また、各半導体層２２〜２６の主面の面方位は（１
１１）面が得られている。さらに、電流ブロック層２６
のＡｌ組成を第２クラッド層２５のＡｌ組成より大きく
すれば、レーザ光の導波構造が実屈折率型となり、動作
電流の低減を図れるので好ましい。
又はＴＭＩとし、Ｖ族源を、例えばＰＨ3 ガスとするＭ
ＯＣＶＤ法を用いて、主面の面方位に（０００１）面を
持つｎ型のＧａＮからなる基板２１の上に、基板温度を
約７００℃として、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓか
らなり、基板２１と該基板２１上に成長する各半導体層
との格子不整合を緩和するバッファ層２２と、膜厚が約
０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及
び生成された発光光を後述する発光層に閉じ込める第１
クラッド層２３と、膜厚が約３ｎｍの井戸層（図示せ
ず）と膜厚が約７ｎｍのバリア層（図示せず）とを少な
くとも３組含み、アンドープのＡｌＧａＩｎＰからなる
多重量子井戸活性層２４と、膜厚が約０．１μｍのｐ型
のＡｌＧａＡｓからなり、キャリア及び生成された発光
光を多重量子井戸活性層２４に閉じ込める第２クラッド
層２５と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓか
らなり、多重量子井戸活性層２４に電流を効率良く注入
する電流ブロック層２６とを順次成長させる。ここで、
第１クラッド層２３及び第２クラッド層２５の屈折率
は、キャリア及び生成光が確実に閉じ込められるように
多重量子井戸活性層２４の透過屈折率よりも大きくす
る。また、各半導体層２２〜２６の主面の面方位は（１
１１）面が得られている。さらに、電流ブロック層２６
のＡｌ組成を第２クラッド層２５のＡｌ組成より大きく
すれば、レーザ光の導波構造が実屈折率型となり、動作
電流の低減を図れるので好ましい。
【００５４】次に、電流ブロック層２６が形成されたエ
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層２６に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層２６にストライプ状の
開口部を形成する。このときのストライプが延びる方向
は、基板２１の晶帯軸の＜１−１００＞方向とすること
が好ましい。このようにすると、劈開によりミラー（反
射端面）の形成が容易に行なえるようになる。
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層２６に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層２６にストライプ状の
開口部を形成する。このときのストライプが延びる方向
は、基板２１の晶帯軸の＜１−１００＞方向とすること
が好ましい。このようにすると、劈開によりミラー（反
射端面）の形成が容易に行なえるようになる。
【００５５】次に、ストライプ構造が形成されたエピタ
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層２６上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリアを多
重量子井戸層２４に閉じ込める第３クラッド層２７と、
膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ
側電極とのオーミックコンタクトを図るコンタクト層２
８とを順次成長させる。
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層２６上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、キャリアを多
重量子井戸層２４に閉じ込める第３クラッド層２７と、
膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ
側電極とのオーミックコンタクトを図るコンタクト層２
８とを順次成長させる。
【００５６】次に、基板２１上に各半導体層２２〜２８
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板２１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極２９を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。同様に蒸着法等を用いて、コンタクト層２８上に、
Ａｕ及びＺｎからなるｐ側電極３０を形成し、その後、
所定形状のパターニングを施す。
が形成されたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から
取り出し、続いて、蒸着法等を用いて、基板２１の主面
と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜からなるｎ側電
極２９を形成し、その後、所定形状のパターニングを施
す。同様に蒸着法等を用いて、コンタクト層２８上に、
Ａｕ及びＺｎからなるｐ側電極３０を形成し、その後、
所定形状のパターニングを施す。
【００５７】次に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気
において、各電極２９、３０が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
２９及びｐ側電極３０をそれぞれオーミック化する。
において、各電極２９、３０が形成されたエピタキシャ
ル基板を４００℃程度で加熱することにより、ｎ側電極
２９及びｐ側電極３０をそれぞれオーミック化する。
【００５８】次に、エピタキシャル基板を劈開して、図
４に示す半導体レーザ装置を得る。
４に示す半導体レーザ装置を得る。
【００５９】第２の実施形態と同様に、本実施形態に係
る半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置の基板２１
をＧａＮからＧａＡｓに替えた比較用の半導体レーザ装
置との、温度が７０℃における電流光出力特性を比較し
たところ、比較用の半導体レーザ装置の場合は、熱飽和
のため４０ｍＷ以上の出力値を得られないのに対し、本
実施形態に係る半導体レーザ装置の場合は、熱飽和が生
じないため、８０ｍＷもの出力値を得られている。
る半導体レーザ装置と、該半導体レーザ装置の基板２１
をＧａＮからＧａＡｓに替えた比較用の半導体レーザ装
置との、温度が７０℃における電流光出力特性を比較し
たところ、比較用の半導体レーザ装置の場合は、熱飽和
のため４０ｍＷ以上の出力値を得られないのに対し、本
実施形態に係る半導体レーザ装置の場合は、熱飽和が生
じないため、８０ｍＷもの出力値を得られている。
【００６０】このように、本実施形態によると、ＧａＡ
ｓと比べて熱伝導率が高いＧａＮからなる基板２１を用
いているため、多重量子井戸活性層２４において発生し
た熱を効果的に放熱することができる。
ｓと比べて熱伝導率が高いＧａＮからなる基板２１を用
いているため、多重量子井戸活性層２４において発生し
た熱を効果的に放熱することができる。
【００６１】なお、本実施形態に係る基板２１の主面の
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層２２〜２８の主面は（００１）面となり、平
坦なエピタキシャル成長を実現できる。さらに、このう
ちの（１−１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を
得ることができる。さらには、基板２１に傾斜角度が１
５°以内の傾斜基板を用いることが好ましい。
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層２２〜２８の主面は（００１）面となり、平
坦なエピタキシャル成長を実現できる。さらに、このう
ちの（１−１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を
得ることができる。さらには、基板２１に傾斜角度が１
５°以内の傾斜基板を用いることが好ましい。
【００６２】また、ＧａＮからなる基板２１には、Ａｌ
又はＩｎを含んでいてもよい。
又はＩｎを含んでいてもよい。
【００６３】（第５の実施形態）以下、本発明の第５の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００６４】図６は本発明の第５の実施形態に係る半導
体発光装置であって、多波長スタック方式の面発光型レ
ーザ装置の断面構成を表わしている。以下、装置の構成
を本装置の製造方法として説明する。
体発光装置であって、多波長スタック方式の面発光型レ
ーザ装置の断面構成を表わしている。以下、装置の構成
を本装置の製造方法として説明する。
【００６５】（青色レーザ素子部）まず、III 族源を、
例えばＴＭＧ、ＴＭＡ又はＴＭＩとし、Ｖ族源を、例え
ば、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 又はアンモニア（ＮＨ3 ）とする
ＭＯＣＶＤ法を用いて、主面の面方位に（０００１）面
を持つｎ型のＧａＮからなる基板３１の上に、基板温度
を約１０００℃として、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＧ
ａＮからなり、基板３１と該基板３１上に成長する各半
導体層の結晶性を向上するバッファ層３２と、ｎ型のＡ
ｌＧａＮ及びＧａＮの積層体からなる第１ブラッグ反射
（ＤＢＲ）層３３と、膜厚が約０．１μｍのｎ型のＧａ
Ｎからなり、後述する多重量子井戸活性層にキャリア及
び生成光を閉じ込め易くする第１光ガイド層３４とを順
次成長させる。
例えばＴＭＧ、ＴＭＡ又はＴＭＩとし、Ｖ族源を、例え
ば、ＡｓＨ3 、ＰＨ3 又はアンモニア（ＮＨ3 ）とする
ＭＯＣＶＤ法を用いて、主面の面方位に（０００１）面
を持つｎ型のＧａＮからなる基板３１の上に、基板温度
を約１０００℃として、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＧ
ａＮからなり、基板３１と該基板３１上に成長する各半
導体層の結晶性を向上するバッファ層３２と、ｎ型のＡ
ｌＧａＮ及びＧａＮの積層体からなる第１ブラッグ反射
（ＤＢＲ）層３３と、膜厚が約０．１μｍのｎ型のＧａ
Ｎからなり、後述する多重量子井戸活性層にキャリア及
び生成光を閉じ込め易くする第１光ガイド層３４とを順
次成長させる。
【００６６】次に、基板温度を７００℃付近にまで降温
し、第１光ガイド層３４上に、アンドープのＩｎＧａＮ
からなる第１多重量子井戸活性層３５を成長させる。
し、第１光ガイド層３４上に、アンドープのＩｎＧａＮ
からなる第１多重量子井戸活性層３５を成長させる。
【００６７】その後、再び基板温度を１０００℃程度に
まで昇温し、第１多重量子井戸活性層３５の上に、膜厚
が約０．１μｍのｐ型ＧａＮからなり、第１多重量子井
戸活性層３５にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする
第２光ガイド層３６、ｐ型のＡｌＧａＮ、及びＧａＮの
積層体からなる第２ブラッグ反射層３７及び膜厚が約
０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＮからなる第１電流ブロッ
ク層３８を順次成長させる。
まで昇温し、第１多重量子井戸活性層３５の上に、膜厚
が約０．１μｍのｐ型ＧａＮからなり、第１多重量子井
戸活性層３５にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする
第２光ガイド層３６、ｐ型のＡｌＧａＮ、及びＧａＮの
積層体からなる第２ブラッグ反射層３７及び膜厚が約
０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＮからなる第１電流ブロッ
ク層３８を順次成長させる。
【００６８】次に、第１電流ブロック層３８が形成され
たエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、
リソグラフィ法及びエッチング法を用いて、第１電流ブ
ロック層３８にほぼ円形状の開口部を形成する。
たエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、
リソグラフィ法及びエッチング法を用いて、第１電流ブ
ロック層３８にほぼ円形状の開口部を形成する。
【００６９】次に、開口部が形成されたエピタキシャル
基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、第１電流ブロック
層３８上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が約２
μｍのｐ型のＧａＮからなり、後述するｐ側電極とのオ
ーミックコンタクトを図る第１コンタクト層３９を成長
させる。
基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、第１電流ブロック
層３８上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が約２
μｍのｐ型のＧａＮからなり、後述するｐ側電極とのオ
ーミックコンタクトを図る第１コンタクト層３９を成長
させる。
【００７０】以上の工程により青色レーザ素子部５が形
成される。
成される。
【００７１】（赤色レーザ素子部）次に、赤色レーザ素
子部６を説明する。
子部６を説明する。
【００７２】続いて、基板温度を７００℃程度にまで降
温し、第１コンタクト層３９上に、膜厚が約０．５μｍ
で高抵抗のＡｌＡｓからなり、青色レーザ素子部５と赤
色レーザ素子部６とを絶縁する第１素子分離層４０と、
膜厚が約２μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述す
るｎ側電極とのオーミックコンタクトを図る第２コンタ
クト層４１と、ｎ型のＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの積層
体からなる第３ブラッグ反射層４２と、膜厚が約０．１
μｍのｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、後述する多重量
子井戸活性層にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする
第３光ガイド層４３と、アンドープのＡｌＧａＩｎＰか
らなる第２多重量子井戸活性層４４と、膜厚が約０．１
μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、第２多重量子井
戸活性層４４にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする
第４光ガイド層４５とを順次成長させる。続いて、第４
光ガイド層４５上に、ｐ型のＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓ
の積層体からなる第４ブラッグ反射層４６と、膜厚が約
０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第２電流ブ
ロック層４７とを成長させる。
温し、第１コンタクト層３９上に、膜厚が約０．５μｍ
で高抵抗のＡｌＡｓからなり、青色レーザ素子部５と赤
色レーザ素子部６とを絶縁する第１素子分離層４０と、
膜厚が約２μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述す
るｎ側電極とのオーミックコンタクトを図る第２コンタ
クト層４１と、ｎ型のＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの積層
体からなる第３ブラッグ反射層４２と、膜厚が約０．１
μｍのｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、後述する多重量
子井戸活性層にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする
第３光ガイド層４３と、アンドープのＡｌＧａＩｎＰか
らなる第２多重量子井戸活性層４４と、膜厚が約０．１
μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなり、第２多重量子井
戸活性層４４にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする
第４光ガイド層４５とを順次成長させる。続いて、第４
光ガイド層４５上に、ｐ型のＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓ
の積層体からなる第４ブラッグ反射層４６と、膜厚が約
０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第２電流ブ
ロック層４７とを成長させる。
【００７３】次に、第２電流ブロック層４７が形成され
たエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、
通常のリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、第２
電流ブロック層４７における第１の電流ブロック層３８
の開口部とほぼ重なるように円形状の開口部を形成す
る。
たエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、
通常のリソグラフィ法及びエッチング法を用いて、第２
電流ブロック層４７における第１の電流ブロック層３８
の開口部とほぼ重なるように円形状の開口部を形成す
る。
【００７４】次に、開口部が形成されたエピタキシャル
基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、第２電流ブロック
層４７上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が約２
μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述するｐ側電極
とのオーミックコンタクトを図る第３コンタクト層４８
を成長させる。
基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、第２電流ブロック
層４７上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が約２
μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述するｐ側電極
とのオーミックコンタクトを図る第３コンタクト層４８
を成長させる。
【００７５】以上の工程により赤色レーザ素子部６が形
成される。
成される。
【００７６】（赤外レーザ素子部）次に、赤外レーザ素
子部７を説明する。
子部７を説明する。
【００７７】続いて、基板温度を７００℃程度にしたま
ま、第３コンタクト層４８上に、膜厚が約０．５μｍで
高抵抗のＡｌＡｓからなり、赤色レーザ素子部６と赤外
レーザ素子部７とを絶縁する第２素子分離層４９と、膜
厚が約２μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述する
ｎ側電極とのオーミックコンタクトを図る第４コンタク
ト層５０と、ｎ型のＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの積層体
からなる第５ブラッグ反射層５１と、膜厚が約０．１μ
ｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述する量子井戸活
性層にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする第５光ガ
イド層５２と、アンドープのＡｌＧａＡｓからなる量子
井戸活性層５３と、膜厚が約０．１μｍのｐ型のＡｌＧ
ａＡｓからなり、量子井戸活性層５３にキャリア及び生
成光を閉じ込め易くする第６光ガイド層５４とを順次成
長させる。続いて、第６光ガイド層５４上に、ｐ型のＡ
ｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの積層体からなる第６ブラッグ
反射層５５と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡ
ｓからなる第３電流ブロック層５６とを順次成長させ
る。
ま、第３コンタクト層４８上に、膜厚が約０．５μｍで
高抵抗のＡｌＡｓからなり、赤色レーザ素子部６と赤外
レーザ素子部７とを絶縁する第２素子分離層４９と、膜
厚が約２μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述する
ｎ側電極とのオーミックコンタクトを図る第４コンタク
ト層５０と、ｎ型のＡｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの積層体
からなる第５ブラッグ反射層５１と、膜厚が約０．１μ
ｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなり、後述する量子井戸活
性層にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする第５光ガ
イド層５２と、アンドープのＡｌＧａＡｓからなる量子
井戸活性層５３と、膜厚が約０．１μｍのｐ型のＡｌＧ
ａＡｓからなり、量子井戸活性層５３にキャリア及び生
成光を閉じ込め易くする第６光ガイド層５４とを順次成
長させる。続いて、第６光ガイド層５４上に、ｐ型のＡ
ｌＡｓ及びＡｌＧａＡｓの積層体からなる第６ブラッグ
反射層５５と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＡ
ｓからなる第３電流ブロック層５６とを順次成長させ
る。
【００７８】次に、第３電流ブロック層５６が形成され
たエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、
リソグラフィ法及びエッチング法を用いて、第３電流ブ
ロック層５６における第２電流ブロック層４７の開口部
とほぼ重なるように円形状の開口部を形成する。
たエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し、
リソグラフィ法及びエッチング法を用いて、第３電流ブ
ロック層５６における第２電流ブロック層４７の開口部
とほぼ重なるように円形状の開口部を形成する。
【００７９】次に、開口部が形成されたエピタキシャル
基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、第３電流ブロック
層５６上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が約２
μｍのｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ側電極との
オーミックコンタクトを図る第５コンタクト層５７を成
長させる。
基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、第３電流ブロック
層５６上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が約２
μｍのｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ側電極との
オーミックコンタクトを図る第５コンタクト層５７を成
長させる。
【００８０】次に、各レーザ素子部５〜７の電極を形成
する。
する。
【００８１】まず、第５コンタクト層５７までが形成さ
れたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し
た後、通常のリソグラフィ法及びエッチング法を用い
て、青色レーザ素子部５の第１コンタクト層３９におけ
る第１電流ブロック層３８の開口部を中心とする環状の
第１電極形成領域を露出する。続いて、赤色レーザ素子
部６の第２コンタクト層４１における第１電極形成領域
の内側に位置する周縁部で且つ第２電流ブロック層４７
の開口部を中心とする環状の第２電極形成領域を露出す
る。続いて、赤色レーザ素子部６の第３コンタクト層４
８における第２電極形成領域の内側に位置する周縁部で
且つ第２電流ブロック層４７の開口部を中心とする環状
の第３電極形成領域を露出する。続いて、赤外レーザ素
子部７の第４コンタクト層５０における第３電極形成領
域の内側に位置する周縁部で且つ第３電流ブロック層５
６の開口部を中心とする環状の第４電極形成領域を露出
する。
れたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置から取り出し
た後、通常のリソグラフィ法及びエッチング法を用い
て、青色レーザ素子部５の第１コンタクト層３９におけ
る第１電流ブロック層３８の開口部を中心とする環状の
第１電極形成領域を露出する。続いて、赤色レーザ素子
部６の第２コンタクト層４１における第１電極形成領域
の内側に位置する周縁部で且つ第２電流ブロック層４７
の開口部を中心とする環状の第２電極形成領域を露出す
る。続いて、赤色レーザ素子部６の第３コンタクト層４
８における第２電極形成領域の内側に位置する周縁部で
且つ第２電流ブロック層４７の開口部を中心とする環状
の第３電極形成領域を露出する。続いて、赤外レーザ素
子部７の第４コンタクト層５０における第３電極形成領
域の内側に位置する周縁部で且つ第３電流ブロック層５
６の開口部を中心とする環状の第４電極形成領域を露出
する。
【００８２】次に、蒸着法等を用いて、青色レーザ素子
部５においては、基板３１の各活性層と反対側の面であ
って、ＴｉとＡｌとの積層膜からなり、第１電流ブロッ
ク層３８の開口部を中心とする環状のｎ側第１電極５８
を形成する。続いて、第１電極形成領域にＡｕ及びＺｎ
からなるｐ側第１電極５９を形成する。
部５においては、基板３１の各活性層と反対側の面であ
って、ＴｉとＡｌとの積層膜からなり、第１電流ブロッ
ク層３８の開口部を中心とする環状のｎ側第１電極５８
を形成する。続いて、第１電極形成領域にＡｕ及びＺｎ
からなるｐ側第１電極５９を形成する。
【００８３】次に、赤色レーザ素子部６においては、第
２電極形成領域にＴｉとＡｌとの積層膜からなる環状の
ｎ側第２電極６０を形成し、第３電極形成領域にＡｕ及
びＺｎからなるｐ側第２電極６１を形成する。
２電極形成領域にＴｉとＡｌとの積層膜からなる環状の
ｎ側第２電極６０を形成し、第３電極形成領域にＡｕ及
びＺｎからなるｐ側第２電極６１を形成する。
【００８４】次に、赤外レーザ素子部７においては、第
４電極形成領域にＴｉとＡｌとの積層膜からなる環状の
ｎ側第３電極６２を形成し、第５コンタクト層５７上に
おける第３電流ブロック層５６の開口部の上側の領域に
Ａｕ及びＺｎからなる円形状のｐ側第３電極６３を形成
する。なお、各ｎ側電極５８、６０、６２と、各ｐ側電
極５９、６１、６３とはプロセスのスループットが向上
するような順序で形成すればよい。
４電極形成領域にＴｉとＡｌとの積層膜からなる環状の
ｎ側第３電極６２を形成し、第５コンタクト層５７上に
おける第３電流ブロック層５６の開口部の上側の領域に
Ａｕ及びＺｎからなる円形状のｐ側第３電極６３を形成
する。なお、各ｎ側電極５８、６０、６２と、各ｐ側電
極５９、６１、６３とはプロセスのスループットが向上
するような順序で形成すればよい。
【００８５】また、青色レーザ素子部５における第１多
重量子井戸層３５は、膜厚が約３ｎｍの井戸層と膜厚が
約５ｎｍのバリア層とを少なくとも１組含み、赤色レー
ザ素子部６における第２多重量子井戸層４４は、膜厚が
約３ｎｍの井戸層と膜厚が約５ｎｍのバリア層とを少な
くとも１組含んでいる。
重量子井戸層３５は、膜厚が約３ｎｍの井戸層と膜厚が
約５ｎｍのバリア層とを少なくとも１組含み、赤色レー
ザ素子部６における第２多重量子井戸層４４は、膜厚が
約３ｎｍの井戸層と膜厚が約５ｎｍのバリア層とを少な
くとも１組含んでいる。
【００８６】以上説明したように、本実施形態に係る面
発光型レーザ装置は、ｎ型のＧａＮからなる基板３１上
に基板１１の主面側から、それぞれ独立して動作可能
な、青色面発光型レーザ装置、赤色面発光型レーザ装
置、赤外面発光型レーザ装置が順次積層された多波長ス
タック型面発光レーザ装置である。
発光型レーザ装置は、ｎ型のＧａＮからなる基板３１上
に基板１１の主面側から、それぞれ独立して動作可能
な、青色面発光型レーザ装置、赤色面発光型レーザ装
置、赤外面発光型レーザ装置が順次積層された多波長ス
タック型面発光レーザ装置である。
【００８７】従って、基板３１が青色レーザ素子部５に
おける第１多重量子井戸活性層３５からのレーザ光に対
して透明なエネルギーギャップを持つことはいうまでも
なく、各ブラッグ反射層３３、３７、４２、４６、５１
及び５５に対して、以下に述べる特徴を有している。
おける第１多重量子井戸活性層３５からのレーザ光に対
して透明なエネルギーギャップを持つことはいうまでも
なく、各ブラッグ反射層３３、３７、４２、４６、５１
及び５５に対して、以下に述べる特徴を有している。
【００８８】青色レーザ素子部５における第１ブラッグ
反射層３３及び第２ブラッグ反射層３７は、青色レーザ
素子部５自身の第１多重量子井戸活性層３５からの生成
光に対しては高い反射率を有し、且つ、赤色レーザ素子
部６の第２多重量子井戸活性層４４からのレーザ光及び
赤外レーザ素子部７の量子井戸活性層５３からのレーザ
光に対しては共に低い反射率を有するように形成されて
いる。
反射層３３及び第２ブラッグ反射層３７は、青色レーザ
素子部５自身の第１多重量子井戸活性層３５からの生成
光に対しては高い反射率を有し、且つ、赤色レーザ素子
部６の第２多重量子井戸活性層４４からのレーザ光及び
赤外レーザ素子部７の量子井戸活性層５３からのレーザ
光に対しては共に低い反射率を有するように形成されて
いる。
【００８９】また、赤色レーザ素子部６における第３ブ
ラッグ反射層４２及び第４ブラッグ反射層４６は、赤色
レーザ素子部６自身の第２多重量子井戸活性層４４から
の生成光に対しては高い反射率を有し、且つ、赤外レー
ザ素子部７の量子井戸活性層５３からのレーザ光に対し
ては低い反射率を有するように形成されている。
ラッグ反射層４２及び第４ブラッグ反射層４６は、赤色
レーザ素子部６自身の第２多重量子井戸活性層４４から
の生成光に対しては高い反射率を有し、且つ、赤外レー
ザ素子部７の量子井戸活性層５３からのレーザ光に対し
ては低い反射率を有するように形成されている。
【００９０】このように形成された多波長スタック型レ
ーザ装置を光ディスク装置のピックアップ部に組み込む
と、１つの光学系装置で、ＣＤ、ＤＶＤ及び高密度ＤＶ
Ｄの３つのディスクを読み出せることを確認している。
ーザ装置を光ディスク装置のピックアップ部に組み込む
と、１つの光学系装置で、ＣＤ、ＤＶＤ及び高密度ＤＶ
Ｄの３つのディスクを読み出せることを確認している。
【００９１】なお、本実施形態に係る多波長スタック型
面発光レーザ装置は、青色、赤色及び赤外の３つのレー
ザ素子部５〜７により構成されているが、これに限ら
ず、各活性層のエネルギーギャップが大きい順に、基板
３１側から、青色、赤色及び赤外のレーザ素子部５〜７
のうちの少なくも２つのレーザ素子部を形成することも
可能である。
面発光レーザ装置は、青色、赤色及び赤外の３つのレー
ザ素子部５〜７により構成されているが、これに限ら
ず、各活性層のエネルギーギャップが大きい順に、基板
３１側から、青色、赤色及び赤外のレーザ素子部５〜７
のうちの少なくも２つのレーザ素子部を形成することも
可能である。
【００９２】また、本実施形態に係る基板３１の主面の
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層３２〜５７の主面は（００１）面となり、平
坦なエピタキシャル成長を実現できる。さらに、このう
ちの（１−１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を
得ることができる。さらに、基板２１に傾斜角度が１５
°以内の傾斜基板を用いることが好ましい。
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層３２〜５７の主面は（００１）面となり、平
坦なエピタキシャル成長を実現できる。さらに、このう
ちの（１−１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を
得ることができる。さらに、基板２１に傾斜角度が１５
°以内の傾斜基板を用いることが好ましい。
【００９３】また、ＧａＮからなる基板２１には、Ａｌ
又はＩｎを含んでいてもよい。
又はＩｎを含んでいてもよい。
【００９４】（第６の実施形態）以下、本発明の第６の
実施形態について説明する。
実施形態について説明する。
【００９５】図７は本発明の第６の実施形態に係る半導
体発光装置であって、多波長タンデム型レーザ装置の断
面構成を表わしている。以下、装置の構成を本装置の製
造方法として説明する。
体発光装置であって、多波長タンデム型レーザ装置の断
面構成を表わしている。以下、装置の構成を本装置の製
造方法として説明する。
【００９６】（青色レーザ素子部）まず、III 族源を、
例えばＴＭＧ、ＴＭＡ又はＴＭＩとし、Ｖ族源を、例え
ばＮＨ3 、ＡｓＨ3 又はＰＨ3 ガスとするＭＯＣＶＤ法
を用いて、基板温度を約１０００℃とし、主面の面方位
に（０００１）面を持つｎ型のＧａＮからなる基板７１
上の全面にわたって、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓ
からなり、基板７１と該基板７１上に成長する各半導体
層の結晶性を向上するバッファ層７２と、膜厚が約０．
５μｍのｎ型のＡｌＧａＮからなり、キャリア及び生成
された発光光を後述する多重量子井戸活性層に閉じ込め
る第１クラッド層７３と、膜厚が約０．１μｍのｎ型の
ＧａＮからなり、後述する多重量子井戸活性層にキャリ
ア及び生成光を閉じ込め易くする第１光ガイド層７４と
を順次成長させる。
例えばＴＭＧ、ＴＭＡ又はＴＭＩとし、Ｖ族源を、例え
ばＮＨ3 、ＡｓＨ3 又はＰＨ3 ガスとするＭＯＣＶＤ法
を用いて、基板温度を約１０００℃とし、主面の面方位
に（０００１）面を持つｎ型のＧａＮからなる基板７１
上の全面にわたって、膜厚が約１μｍのｎ型のＧａＡｓ
からなり、基板７１と該基板７１上に成長する各半導体
層の結晶性を向上するバッファ層７２と、膜厚が約０．
５μｍのｎ型のＡｌＧａＮからなり、キャリア及び生成
された発光光を後述する多重量子井戸活性層に閉じ込め
る第１クラッド層７３と、膜厚が約０．１μｍのｎ型の
ＧａＮからなり、後述する多重量子井戸活性層にキャリ
ア及び生成光を閉じ込め易くする第１光ガイド層７４と
を順次成長させる。
【００９７】次に、基板温度を７００℃付近にまで降温
し、第１光ガイド層７４上に、例えば、膜厚が約３ｎｍ
の井戸層と膜厚が約７ｎｍのバリア層とを少なくとも３
組含み、アンドープのＩｎＧａＮからなる多重量子井戸
活性層７５を成長させる。
し、第１光ガイド層７４上に、例えば、膜厚が約３ｎｍ
の井戸層と膜厚が約７ｎｍのバリア層とを少なくとも３
組含み、アンドープのＩｎＧａＮからなる多重量子井戸
活性層７５を成長させる。
【００９８】その後、再び基板温度を１０００℃程度に
まで昇温し、多重量子井戸活性層７５の上に、膜厚が約
０．１μｍのｐ型のＧａＮからなり、多重量子井戸活性
層７５にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする第２光
ガイド層７６と、膜厚が約０．０５μｍのｐ型のＡｌＧ
ａＮからなり、キャリア及び生成された発光光を多重量
子井戸活性層７５に閉じ込める第２クラッド層７７と、
膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＮからなり、多重
量子井戸活性層７５に電流を効率良く注入する電流ブロ
ック層７８とを順次成長させる。
まで昇温し、多重量子井戸活性層７５の上に、膜厚が約
０．１μｍのｐ型のＧａＮからなり、多重量子井戸活性
層７５にキャリア及び生成光を閉じ込め易くする第２光
ガイド層７６と、膜厚が約０．０５μｍのｐ型のＡｌＧ
ａＮからなり、キャリア及び生成された発光光を多重量
子井戸活性層７５に閉じ込める第２クラッド層７７と、
膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＮからなり、多重
量子井戸活性層７５に電流を効率良く注入する電流ブロ
ック層７８とを順次成長させる。
【００９９】次に、電流ブロック層７８が形成されたエ
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層７８に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層７８にストライプ状の
開口部を形成する。このときのストライプが延びる方向
は、基板７１の晶帯軸の＜１−１００＞方向とすること
が好ましい。
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層７８に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層７８にストライプ状の
開口部を形成する。このときのストライプが延びる方向
は、基板７１の晶帯軸の＜１−１００＞方向とすること
が好ましい。
【０１００】次に、ストライプ構造が形成されたエピタ
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層７８上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＮからなり、キャリアを多重
量子井戸層２４に閉じ込める第３クラッド層７９と、膜
厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ側
電極とのオーミックコンタクトを図るコンタクト層８０
とを順次成長させる。
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層７８上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＮからなり、キャリアを多重
量子井戸層２４に閉じ込める第３クラッド層７９と、膜
厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなり、後述するｐ側
電極とのオーミックコンタクトを図るコンタクト層８０
とを順次成長させる。
【０１０１】次に、基板７１上の青色レーザ素子部５を
マスクして、エピタキシャル層７２〜８０に対してドラ
イエッチングを行なって、赤色レーザ素子部６の基板７
１を露出させる。これにより、青色レーザ素子部５の半
導体層が完成する。
マスクして、エピタキシャル層７２〜８０に対してドラ
イエッチングを行なって、赤色レーザ素子部６の基板７
１を露出させる。これにより、青色レーザ素子部５の半
導体層が完成する。
【０１０２】（赤色レーザ素子部）次に、エッチングさ
れたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置に投入し、基
板温度を約７００℃に設定して、膜厚が約１μｍのｎ型
のＧａＡｓからなり、基板７１と該基板７１上に成長す
る各半導体層との格子不整合を緩和するバッファ層８１
と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＩｎＰからな
る第１クラッド層８２と、膜厚が約０．１μｍのｎ型の
ＡｌＧａＩｎＰからなる第１光ガイド層８３と、例え
ば、膜厚が約３ｎｍの井戸層と膜厚が約７ｎｍのバリア
層とを少なくとも３組含み、アンドープのＡｌＧａＩｎ
Ｐからなる多重量子井戸活性層８４と、膜厚が約０．１
μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第２光ガイド層８
５と、膜厚が約０．０５μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰか
らなる第２クラッド層８６と、膜厚が約０．５μｍのｎ
型のＡｌＧａＩｎＰからなる電流ブロック層８７とを順
次成長させる。
れたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置に投入し、基
板温度を約７００℃に設定して、膜厚が約１μｍのｎ型
のＧａＡｓからなり、基板７１と該基板７１上に成長す
る各半導体層との格子不整合を緩和するバッファ層８１
と、膜厚が約０．５μｍのｎ型のＡｌＧａＩｎＰからな
る第１クラッド層８２と、膜厚が約０．１μｍのｎ型の
ＡｌＧａＩｎＰからなる第１光ガイド層８３と、例え
ば、膜厚が約３ｎｍの井戸層と膜厚が約７ｎｍのバリア
層とを少なくとも３組含み、アンドープのＡｌＧａＩｎ
Ｐからなる多重量子井戸活性層８４と、膜厚が約０．１
μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第２光ガイド層８
５と、膜厚が約０．０５μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰか
らなる第２クラッド層８６と、膜厚が約０．５μｍのｎ
型のＡｌＧａＩｎＰからなる電流ブロック層８７とを順
次成長させる。
【０１０３】次に、電流ブロック層８７が形成されたエ
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層８７に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層８７に、青色レーザ素
子部５の電流ブロック層７８の開口部とほぼ平行な方向
に延びるストライプ状の開口部を形成する。
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層８７に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層８７に、青色レーザ素
子部５の電流ブロック層７８の開口部とほぼ平行な方向
に延びるストライプ状の開口部を形成する。
【０１０４】次に、ストライプ構造が形成されたエピタ
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層８７上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなる第３クラッド層
８８と、膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなるコン
タクト層８９とを順次成長させる。
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層８７上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなる第３クラッド層
８８と、膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなるコン
タクト層８９とを順次成長させる。
【０１０５】次に、基板７１上の青色レーザ素子部５及
び赤色レーザ素子部６をマスクして、エピタキシャル層
８１〜８９に対してドライエッチングを行なって、赤外
レーザ素子部７の基板７１を露出させる。これにより、
赤色レーザ素子部６の半導体層が完成する。
び赤色レーザ素子部６をマスクして、エピタキシャル層
８１〜８９に対してドライエッチングを行なって、赤外
レーザ素子部７の基板７１を露出させる。これにより、
赤色レーザ素子部６の半導体層が完成する。
【０１０６】（赤外レーザ素子部）次に、エッチングさ
れたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置に投入し、基
板温度を約７００℃に設定して、膜厚が約１μｍのｎ型
のＧａＡｓからなるバッファ層９０と、膜厚が約０．５
μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなる第１クラッド層９１
と、膜厚が約０．１μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなる
第１光ガイド層９２と、膜厚が約０．０５μｍのアンド
ープのＡｌＧａＡｓからなる量子井戸活性層９３と、膜
厚が約０．１μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなる第２光
ガイド層９４と、膜厚が約０．０５μｍのｐ型のＡｌＧ
ａＡｓからなる第２クラッド層９５と、膜厚が約０．５
μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなる電流ブロック層９６
とを順次成長させる。
れたエピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置に投入し、基
板温度を約７００℃に設定して、膜厚が約１μｍのｎ型
のＧａＡｓからなるバッファ層９０と、膜厚が約０．５
μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなる第１クラッド層９１
と、膜厚が約０．１μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなる
第１光ガイド層９２と、膜厚が約０．０５μｍのアンド
ープのＡｌＧａＡｓからなる量子井戸活性層９３と、膜
厚が約０．１μｍのｐ型のＡｌＧａＡｓからなる第２光
ガイド層９４と、膜厚が約０．０５μｍのｐ型のＡｌＧ
ａＡｓからなる第２クラッド層９５と、膜厚が約０．５
μｍのｎ型のＡｌＧａＡｓからなる電流ブロック層９６
とを順次成長させる。
【０１０７】次に、電流ブロック層９６が形成されたエ
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層９６に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層９６に、青色レーザ素
子部５の電流ブロック層７８の開口部とほぼ平行な方向
に延びるストライプ状の開口部を形成する。
ピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装置からいったん外部に
取り出す。続いて、電流ブロック層９６に対してエッチ
ングを行なって、電流ブロック層９６に、青色レーザ素
子部５の電流ブロック層７８の開口部とほぼ平行な方向
に延びるストライプ状の開口部を形成する。
【０１０８】次に、ストライプ構造が形成されたエピタ
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層９６上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第３クラッド
層９７と、膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなるコ
ンタクト層９８とを順次成長させる。
キシャル基板を再度ＭＯＣＶＤ装置に投入し、電流ブロ
ック層９６上に開口部を含めて全面にわたって、膜厚が
約２μｍのｐ型のＡｌＧａＩｎＰからなる第３クラッド
層９７と、膜厚が約２μｍのｐ型のＧａＡｓからなるコ
ンタクト層９８とを順次成長させる。
【０１０９】次に、エピタキシャル基板をＭＯＣＶＤ装
置から取り出し、続いて、青色レーザ素子部５、赤色レ
ーザ素子部６及び赤外レーザ素子部７をそれぞれ島状と
するパターニングを行なった後、蒸着法等を用いて、基
板７１の主面と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜か
らなるｎ側電極９９を形成し、その後、所定形状のパタ
ーニングを施す。また、同じく蒸着法等を用いて、各コ
ンタクト層８０、８９、９８上に、Ａｕ及びＺｎからな
るｐ側電極１００、１０１、１０２を形成し、それぞれ
所定形状のパターニングを施す。
置から取り出し、続いて、青色レーザ素子部５、赤色レ
ーザ素子部６及び赤外レーザ素子部７をそれぞれ島状と
するパターニングを行なった後、蒸着法等を用いて、基
板７１の主面と反対側の面に、ＴｉとＡｌとの積層膜か
らなるｎ側電極９９を形成し、その後、所定形状のパタ
ーニングを施す。また、同じく蒸着法等を用いて、各コ
ンタクト層８０、８９、９８上に、Ａｕ及びＺｎからな
るｐ側電極１００、１０１、１０２を形成し、それぞれ
所定形状のパターニングを施す。
【０１１０】次に、窒素ガスと水素ガスとの混合雰囲気
において、各電極９９〜１０２が形成されたエピタキシ
ャル基板を４００℃程度で加熱することにより、各電極
９９〜１０２をそれぞれオーミック化する。
において、各電極９９〜１０２が形成されたエピタキシ
ャル基板を４００℃程度で加熱することにより、各電極
９９〜１０２をそれぞれオーミック化する。
【０１１１】次に、エピタキシャル基板を劈開して、図
７に示す多波長タンデム型半導体レーザ装置を得る。な
お、各レーザ素子部５〜７のパターニングは、ｐ側電極
１００〜１０２の形成後に行なってもよい。
７に示す多波長タンデム型半導体レーザ装置を得る。な
お、各レーザ素子部５〜７のパターニングは、ｐ側電極
１００〜１０２の形成後に行なってもよい。
【０１１２】このように形成された多波長タンデム型レ
ーザ装置を光ディスク装置のピックアップ部に組み込む
と、１つの光学系装置で、ＣＤ、ＤＶＤ及び高密度ＤＶ
Ｄの３つのディスクを読み出せることを確認している。
ーザ装置を光ディスク装置のピックアップ部に組み込む
と、１つの光学系装置で、ＣＤ、ＤＶＤ及び高密度ＤＶ
Ｄの３つのディスクを読み出せることを確認している。
【０１１３】なお、本実施形態に係る多波長スタック型
面発光レーザ装置は、青色、赤色及び赤外の３つのレー
ザ素子部５〜７により構成されているが、これに限ら
ず、青色、赤色及び赤外のレーザ素子部５〜７のうちの
少なくも２つのレーザ素子部を形成してもよい。このと
き、青色レーザ素子部５を含める場合には、III 族窒化
物半導体は成長温度が１０００℃と比較的高いため、最
初に形成することが望ましく、一方、同等の成長温度で
形成される赤色レーザ素子部６と赤外レーザ素子部７と
の形成順序はいずれが先であっても構わない。
面発光レーザ装置は、青色、赤色及び赤外の３つのレー
ザ素子部５〜７により構成されているが、これに限ら
ず、青色、赤色及び赤外のレーザ素子部５〜７のうちの
少なくも２つのレーザ素子部を形成してもよい。このと
き、青色レーザ素子部５を含める場合には、III 族窒化
物半導体は成長温度が１０００℃と比較的高いため、最
初に形成することが望ましく、一方、同等の成長温度で
形成される赤色レーザ素子部６と赤外レーザ素子部７と
の形成順序はいずれが先であっても構わない。
【０１１４】また、本実施形態においては、活性層７
５、８４、９３の基板７１の主面からの高さを一致させ
るために、各レーザ素子部５〜７のエピタキシャル成長
の後に必要な素子領域を残して基板７１を露出させてい
る。しかしながら、発光部の高さを一致させる必要がな
い場合には、この露出工程を省略できる。
５、８４、９３の基板７１の主面からの高さを一致させ
るために、各レーザ素子部５〜７のエピタキシャル成長
の後に必要な素子領域を残して基板７１を露出させてい
る。しかしながら、発光部の高さを一致させる必要がな
い場合には、この露出工程を省略できる。
【０１１５】また、各レーザ素子部５〜７の基板７１上
における相互の位置関係は、任意でよいが、光ディスク
装置の光ピックアップ部に用いる場合には、光学系に最
も高精度が要求される高密度ＤＶＤ用の青色レーザ素子
部５を中心に設けるが好ましい。
における相互の位置関係は、任意でよいが、光ディスク
装置の光ピックアップ部に用いる場合には、光学系に最
も高精度が要求される高密度ＤＶＤ用の青色レーザ素子
部５を中心に設けるが好ましい。
【０１１６】また、本実施形態に係る基板７１の主面の
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層の主面は（００１）面となり、平坦なエピタ
キシャル成長を実現できる。さらに、このうちの（１−
１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を得ることが
できる。さらには、基板２１に傾斜角度が１５°以内の
傾斜基板を用いることが好ましい。
面方位は、（０００１）面に限らず、（１−１０１）面
又は（１−１００）面を用いてもよい。この場合には、
各半導体層の主面は（００１）面となり、平坦なエピタ
キシャル成長を実現できる。さらに、このうちの（１−
１０１）面を用いれば、より確実に立方晶を得ることが
できる。さらには、基板２１に傾斜角度が１５°以内の
傾斜基板を用いることが好ましい。
【０１１７】また、ＧａＮからなる基板７１には、Ａｌ
又はＩｎを含んでいてもよい。
又はＩｎを含んでいてもよい。
【０１１８】
【発明の効果】本発明に係る第１の半導体発光装置によ
ると、基板に、窒素を含む第１のIII-Ｖ族化合物半導体
を用いているため、ヒ素又はリンを含む第２の化合物半
導体からなる活性層から発せられる発光光は、第１の化
合物半導体からなる基板に対して透明であるため、発光
効率が向上する。また、窒化物からなる第１の化合物半
導体は熱伝導率が優れているため、放熱効率が向上し、
高温下であっても高効率の動作が可能となる。
ると、基板に、窒素を含む第１のIII-Ｖ族化合物半導体
を用いているため、ヒ素又はリンを含む第２の化合物半
導体からなる活性層から発せられる発光光は、第１の化
合物半導体からなる基板に対して透明であるため、発光
効率が向上する。また、窒化物からなる第１の化合物半
導体は熱伝導率が優れているため、放熱効率が向上し、
高温下であっても高効率の動作が可能となる。
【０１１９】本発明に係る第２の半導体発光装置による
と、窒素を含む化合物半導体からなる基板のエネルギー
ギャップを第１の活性層からの発光光よりも大きくして
おけば、各活性層からの発光光がいずれも基板に吸収さ
れることがない。また、基板に用いた窒化物半導体は熱
伝導率に優れるため、高温下でも高効率の動作が可能と
なるため、単一の基板上に２波長以上の異なる波長を出
力できる高効率な半導体発光装置を得ることができる。
と、窒素を含む化合物半導体からなる基板のエネルギー
ギャップを第１の活性層からの発光光よりも大きくして
おけば、各活性層からの発光光がいずれも基板に吸収さ
れることがない。また、基板に用いた窒化物半導体は熱
伝導率に優れるため、高温下でも高効率の動作が可能と
なるため、単一の基板上に２波長以上の異なる波長を出
力できる高効率な半導体発光装置を得ることができる。
【図１】本発明の第１又は第３の実施形態に係る発光ダ
イオード装置を示す構成断面図である。
イオード装置を示す構成断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード
装置と、該装置の基板をＧａＮからＧａＡｓに替えた比
較用の発光ダイオード装置との電流光出力特性を示すグ
ラフである。
装置と、該装置の基板をＧａＮからＧａＡｓに替えた比
較用の発光ダイオード装置との電流光出力特性を示すグ
ラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード
装置における発光光が伝播する様子を示す模式断面図で
ある。
装置における発光光が伝播する様子を示す模式断面図で
ある。
【図４】本発明の第２又は第３の実施形態に係る半導体
レーザ装置を示す構成断面図である。
レーザ装置を示す構成断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る半導体レーザ装
置と、該装置の基板をＧａＮからＧａＡｓに替えた比較
用の半導体レーザ装置との電流光出力特性を示すグラフ
である。
置と、該装置の基板をＧａＮからＧａＡｓに替えた比較
用の半導体レーザ装置との電流光出力特性を示すグラフ
である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る多波長スタック
型面発光レーザ装置を示す構成断面図である。
型面発光レーザ装置を示す構成断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る多波長タンデム
型半導体レーザ装置を示す構成断面図である。
型半導体レーザ装置を示す構成断面図である。
５ 青色レーザ素子部 ６ 赤色レーザ素子部 ７ 赤外レーザ素子部 １１ 基板 １２ バッファ層 １３ 第１クラッド層 １４ 発光層（活性層） １５ 第２クラッド層 １６ コンタクト層 １７ ｐ側電極 １８ ｎ側電極 Ｌ１ 発光光 Ｌ２ 発光光 ２１ 基板 ２２ バッファ層 ２３ 第１クラッド層 ２４ 活性層 ２５ 第２クラッド層 ２６ 電流ブロック層 ２７ 第３クラッド層 ２８ コンタクト層 ２９ ｎ側電極 ３０ ｐ側電極 ３１ 基板 ３２ バッファ層 ３３ 第１ブラッグ反射層 ３４ 第１光ガイド層 ３５ 第１多重量子井戸活性層 ３６ 第２光ガイド層 ３７ 第２ブラッグ反射層 ３８ 第１電流ブロック層 ３９ 第１コンタクト層 ４０ 第１素子分離層 ４１ 第２コンタクト層 ４２ 第３ブラッグ反射層 ４３ 第３光ガイド層 ４４ 第２多重量子井戸活性層 ４５ 第４光ガイド層 ４６ 第４ブラッグ反射層 ４７ 第２電流ブロック層 ４８ 第３コンタクト層 ４９ 第２素子分離層 ５０ 第４コンタクト層 ５１ 第５ブラッグ反射層 ５２ 第５光ガイド層 ５３ 量子井戸活性層 ５４ 第６光ガイド層 ５５ 第６ブラッグ反射層 ５６ 第３電流ブロック層 ５７ 第５コンタクト層 ５８ ｎ側第１電極 ５９ ｐ側第１電極 ６０ ｎ側第２電極 ６１ ｐ側第２電極 ６２ ｎ側第３電極 ６３ ｐ側第３電極 ７１ 基板 ７２ バッファ層 ７３ 第１クラッド層 ７４ 第１光ガイド層 ７５ 多重量子井戸活性層 ７６ 第２光ガイド層 ７７ 第２クラッド層 ７８ 電流ブロック層 ７９ 第３クラッド層 ８０ コンタクト層 ８１ バッファ層 ８２ 第１クラッド層 ８３ 第１光ガイド層 ８４ 多重量子井戸活性層 ８５ 第２光ガイド層 ８６ 第２クラッド層 ８７ 電流ブロック層 ８８ 第３クラッド層 ８９ コンタクト層 ９０ バッファ層 ９１ 第１クラッド層 ９２ 第１光ガイド層 ９３ 量子井戸活性層 ９４ 第２光ガイド層 ９５ 第２クラッド層 ９６ 電流ブロック層 ９７ 第３クラッド層 ９８ コンタクト層 ９９ ｎ側電極 １００ ｐ側電極 １０１ ｐ側電極 １０２ ｐ側電極
Claims (10)
- 【請求項１】 窒素を含む第１のIII-Ｖ族化合物半導体
からなる基板と、 前記基板の上に形成され、ヒ素又はリンを含む第２のII
I-Ｖ族化合物半導体からなる活性層とを備えていること
を特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 前記第２のIII-Ｖ族化合物半導体は、Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ（但し、ｘは０≦ｘ≦１である）からな
ることを特徴とする請求項１に記載の半導体発光装置。 - 【請求項３】 前記第２のIII-Ｖ族化合物半導体は、Ａ
ｌxＧａyＩｎ1-x-yＰ（但し、ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１である）からなることを特徴
とする半導体発光装置。 - 【請求項４】 前記活性層は発光ダイオード素子として
発光可能に設けられていることを特徴とする請求項２又
は３に記載の半導体発光装置。 - 【請求項５】 前記活性層は半導体レーザ素子として発
光可能に設けられていることを特徴とする請求項２又は
３に記載の半導体発光装置。 - 【請求項６】 窒素を含むIII-Ｖ族化合物半導体からな
る基板と、 前記基板の上に形成され、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y Ｎ（但
し、ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ≦１
である）からなる第１の活性層、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-y
Ｐ（但し、ｘ、ｙは０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋
ｙ≦１である）からなる第２の活性層及びＡｌxＧａ1-x
Ａｓ（但し、ｘは０≦ｘ≦１である）からなる第３の活
性層のうちの少なくとも２つとを備えていることを特徴
とする半導体発光装置。 - 【請求項７】 前記第１の活性層、第２の活性層及び第
３の活性層はそれぞれ面発光可能に設けられており、 前記第１の活性層、第２の活性層及び第３の活性層のう
ちの少なくとも２つの活性層は、前記各活性層のエネル
ギーギャップが大きい順に前記基板側から形成され、 前記各活性層からの発光光は、前記基板における前記各
活性層と反対側の面から出射されることを特徴とする請
求項６に記載の半導体発光装置。 - 【請求項８】 前記第１の活性層、第２の活性層及び第
３の活性層のうちの少なくとも２つは、前記基板の主面
からほぼ同一の高さとなるように設けられていることを
特徴とする請求項６に記載の半導体発光装置。 - 【請求項９】 前記基板は六方晶系の結晶構造を有し且
つその主面の面方位は｛０００１｝面であることを特徴
とする請求項１又は６に記載の半導体発光装置。 - 【請求項１０】 前記基板は六方晶系の結晶構造を有し
且つその主面の面方位は｛１−１０１｝面であることを
特徴とする請求項１又は６に記載の半導体発光装置。
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