JP2001210915A - 半導体発光装置 - Google Patents
半導体発光装置Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
-
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
- H01S5/3086—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure doping of the active layer
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体発光装置において、しきい値電流を１
００ｍＡ以下とし、水平角を６度以上として、３０ｍＷ
程度の出力で安定的な動作を提供する。 【解決手段】 基板１１上に積層された、第１導電型
（ｎ型）のクラッド層１４、活性層１６および少なくと
もクラッド層１９を含む前記第１導電型とは逆の第２導
電型（ｐ型）の半導体層２０を備え、前記半導体層２０
上部の一部にリッジ２１が形成された半導体発光装置１
において、前記リッジ２１はその幅が１．９μｍ以上
２．６μｍ以下に形成されているものである。
００ｍＡ以下とし、水平角を６度以上として、３０ｍＷ
程度の出力で安定的な動作を提供する。 【解決手段】 基板１１上に積層された、第１導電型
（ｎ型）のクラッド層１４、活性層１６および少なくと
もクラッド層１９を含む前記第１導電型とは逆の第２導
電型（ｐ型）の半導体層２０を備え、前記半導体層２０
上部の一部にリッジ２１が形成された半導体発光装置１
において、前記リッジ２１はその幅が１．９μｍ以上
２．６μｍ以下に形成されているものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光装置お
よびその製造方法に関し、詳しくは青紫色発光の窒化物
系化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオード
に用いられる半導体発光装置およびその製造方法に関す
る。
よびその製造方法に関し、詳しくは青紫色発光の窒化物
系化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオード
に用いられる半導体発光装置およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクシステムの光源として、青紫
色半導体レーザ素子が注目されている。青紫色発光の窒
化物系化合物半導体を用いた半導体発光装置としては、
例えば特開平１１−２１４７８８号公報に開示されてい
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子がある。この半導体
レーザ素子は、基板上に窒化物半導体からなる少なくと
もクラッド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を
備えているもので、この活性層の幅よりも狭い幅のスト
ライプ領域（リッジ）に電流が注入される窒化ガリウム
系半導体レーザ素子であり、リッジ幅が０．２μｍ以上
１．８μｍ以下に形成されているものである。
色半導体レーザ素子が注目されている。青紫色発光の窒
化物系化合物半導体を用いた半導体発光装置としては、
例えば特開平１１−２１４７８８号公報に開示されてい
る窒化ガリウム系半導体レーザ素子がある。この半導体
レーザ素子は、基板上に窒化物半導体からなる少なくと
もクラッド層に挟まれた窒化物半導体よりなる活性層を
備えているもので、この活性層の幅よりも狭い幅のスト
ライプ領域（リッジ）に電流が注入される窒化ガリウム
系半導体レーザ素子であり、リッジ幅が０．２μｍ以上
１．８μｍ以下に形成されているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術で説明した半導体レーザ素子では、リッジ幅が
０．２μｍ以上１．８μｍ以下であるため、消費電流が
１００ｍＡ以上と大きくなり好ましくない。例えば、短
波長デジタルビデオディスク記録装置では、半導体発光
装置は３０ｍＷ程度の出力が要求されており、安定的に
動作させるためには、消費電流は１００ｍＡ以下に低減
することが望まれている。また消費電力も低減すること
が要求されている。
来の技術で説明した半導体レーザ素子では、リッジ幅が
０．２μｍ以上１．８μｍ以下であるため、消費電流が
１００ｍＡ以上と大きくなり好ましくない。例えば、短
波長デジタルビデオディスク記録装置では、半導体発光
装置は３０ｍＷ程度の出力が要求されており、安定的に
動作させるためには、消費電流は１００ｍＡ以下に低減
することが望まれている。また消費電力も低減すること
が要求されている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた半導体発光装置およびその製造方
法である。
決するためになされた半導体発光装置およびその製造方
法である。
【０００５】上記半導体発光装置は、基板上に積層され
た、第１導電型のクラッド層、活性層および少なくとも
クラッド層を含む前記第１導電型とは逆の第２導電型の
半導体層を備え、前記半導体層上部の一部にリッジが形
成され、前記第１導電型のクラッド層、前記活性層およ
び前記第２導電型の半導体層が窒化物系III -Ｖ族化合
物半導体からなる半導体発光装置において、前記リッジ
はその幅が１．９μｍ以上２．６μｍ以下に形成されて
いるものである。
た、第１導電型のクラッド層、活性層および少なくとも
クラッド層を含む前記第１導電型とは逆の第２導電型の
半導体層を備え、前記半導体層上部の一部にリッジが形
成され、前記第１導電型のクラッド層、前記活性層およ
び前記第２導電型の半導体層が窒化物系III -Ｖ族化合
物半導体からなる半導体発光装置において、前記リッジ
はその幅が１．９μｍ以上２．６μｍ以下に形成されて
いるものである。
【０００６】上記半導体発光装置では、リッジの幅が
１．９μｍ以上２．６μｍ以下に形成されていることか
ら、３０ｍＷ出力を得るために必要な消費電力は、本発
明者の実験によれば、ほぼ０．６Ｗ以下であることが判
明した。また消費電流はほぼ１００ｍＷ以下になること
が判明した。一方、リッジの幅が１．９μｍよりも狭い
場合、および２．６μｍを超える場合には、消費電流は
１００ｍＡを超え、使用に耐えなくなる。また、消費電
力も急激に多くなることが判った。
１．９μｍ以上２．６μｍ以下に形成されていることか
ら、３０ｍＷ出力を得るために必要な消費電力は、本発
明者の実験によれば、ほぼ０．６Ｗ以下であることが判
明した。また消費電流はほぼ１００ｍＷ以下になること
が判明した。一方、リッジの幅が１．９μｍよりも狭い
場合、および２．６μｍを超える場合には、消費電流は
１００ｍＡを超え、使用に耐えなくなる。また、消費電
力も急激に多くなることが判った。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の半導体発光装置に係る実
施の形態を、図１の概略構成断面図によって説明する。
施の形態を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【０００８】図１に示すように、基板１１には例えばサ
ファイア基板を用い、その基板１１上には、バッファ層
１２、第１導電型（以下第１導電型をｎ型とする）のコ
ンタクト層１３が積層されている。上記バッファ層１２
は、例えば厚さが３０ｎｍのアンドープ窒化ガリウム
（ＧａＮ）膜で形成されている。また、上記ｎ型のコン
タクト層１３は、例えば厚さが４．５μｍのｎ型の窒化
ガリウム（ｎ−ＧａＮ）膜で形成されていて、ｎ型不純
物として例えばシリコンがドーピングされている。
ファイア基板を用い、その基板１１上には、バッファ層
１２、第１導電型（以下第１導電型をｎ型とする）のコ
ンタクト層１３が積層されている。上記バッファ層１２
は、例えば厚さが３０ｎｍのアンドープ窒化ガリウム
（ＧａＮ）膜で形成されている。また、上記ｎ型のコン
タクト層１３は、例えば厚さが４．５μｍのｎ型の窒化
ガリウム（ｎ−ＧａＮ）膜で形成されていて、ｎ型不純
物として例えばシリコンがドーピングされている。
【０００９】上記ｎ型のコンタクト層１３の所定領域上
には、ｎ型のクラッド層１４、ｎ型のガイド層１５、活
性層１６、ｐ型のキャップ層１７、ｐ型のガイド層１
８、ｐ型のクラッド層１９が下層より順に積層されてい
て、所定のメサ形状に形成されている。
には、ｎ型のクラッド層１４、ｎ型のガイド層１５、活
性層１６、ｐ型のキャップ層１７、ｐ型のガイド層１
８、ｐ型のクラッド層１９が下層より順に積層されてい
て、所定のメサ形状に形成されている。
【００１０】上記ｎ型のクラッド層１４は、例えば厚さ
が１．３μｍのｎ型の窒化ガリウムアルミニウム（ｎ−
ＡｌＧａＮ）膜で形成されていて、ｎ型不純物として例
えばシリコンが５×１０18／ｃｍ3 程度の濃度でドーピ
ングされている。またアルミニウムの組成は０．０８と
した。上記ｎ型のガイド層１５は、例えば厚さが１００
ｎｍのｎ型の窒化ガリウム（ｎ−ＧａＮ）膜で形成され
ていて、ｎ型不純物として例えばシリコンが５×１０18
／ｃｍ3 程度の濃度でドーピングされている。
が１．３μｍのｎ型の窒化ガリウムアルミニウム（ｎ−
ＡｌＧａＮ）膜で形成されていて、ｎ型不純物として例
えばシリコンが５×１０18／ｃｍ3 程度の濃度でドーピ
ングされている。またアルミニウムの組成は０．０８と
した。上記ｎ型のガイド層１５は、例えば厚さが１００
ｎｍのｎ型の窒化ガリウム（ｎ−ＧａＮ）膜で形成され
ていて、ｎ型不純物として例えばシリコンが５×１０18
／ｃｍ3 程度の濃度でドーピングされている。
【００１１】上記活性層１６は、アンドープ窒化インジ
ウムガリウム（ｕｎｄｏｐｅｄ−Ｇａ1-xＩｎx Ｎ）膜
とｎ型の窒化インジウムガリウム（ｎ−Ｇａ1-yＩｎy
Ｎ）膜とからなる多重量子井戸構造で形成されている。
例えば、井戸層としてのシリコンドープ窒化インジウム
ガリウム（ｎ−Ｇａ1-xＩｎx Ｎ）膜の厚さが３．５ｎ
ｍでｘ＝０．１４、障壁層としてのアンドープ窒化イン
ジウムガリウム（ｕｎｄｏｐｅｄ−Ｇａ1-yＩｎy Ｎ）
膜の厚さが７．５ｎｍでｙ＝０．０２、井戸数は例えば
３である。
ウムガリウム（ｕｎｄｏｐｅｄ−Ｇａ1-xＩｎx Ｎ）膜
とｎ型の窒化インジウムガリウム（ｎ−Ｇａ1-yＩｎy
Ｎ）膜とからなる多重量子井戸構造で形成されている。
例えば、井戸層としてのシリコンドープ窒化インジウム
ガリウム（ｎ−Ｇａ1-xＩｎx Ｎ）膜の厚さが３．５ｎ
ｍでｘ＝０．１４、障壁層としてのアンドープ窒化イン
ジウムガリウム（ｕｎｄｏｐｅｄ−Ｇａ1-yＩｎy Ｎ）
膜の厚さが７．５ｎｍでｙ＝０．０２、井戸数は例えば
３である。
【００１２】上記ｐ型のキャップ層１７は、例えば厚さ
が２０ｎｍのｐ型の窒化ガリウムアルミニウム（ｐ−Ａ
ｌＧａＮ）膜で形成されていて、ｐ型不純物として例え
ばマグネシウムがドーピングされている。また、アルミ
ニウムの組成は例えば０．２である。このキャップ層１
７は形成されていることが望ましいが、形成されていな
くてもよい。
が２０ｎｍのｐ型の窒化ガリウムアルミニウム（ｐ−Ａ
ｌＧａＮ）膜で形成されていて、ｐ型不純物として例え
ばマグネシウムがドーピングされている。また、アルミ
ニウムの組成は例えば０．２である。このキャップ層１
７は形成されていることが望ましいが、形成されていな
くてもよい。
【００１３】上記ｐ型のガイド層１８は、例えば厚さが
１００ｎｍのｐ型の窒化ガリウム（ｐ−ＧａＮ）膜で形
成されていて、ｐ型不純物として例えばマグネシウムが
５×１０19／ｃｍ3 程度の濃度でドーピングされてい
る。このときのキャリア濃度は例えば５×１０17／ｃｍ
3 程度の濃度である
１００ｎｍのｐ型の窒化ガリウム（ｐ−ＧａＮ）膜で形
成されていて、ｐ型不純物として例えばマグネシウムが
５×１０19／ｃｍ3 程度の濃度でドーピングされてい
る。このときのキャリア濃度は例えば５×１０17／ｃｍ
3 程度の濃度である
【００１４】上記ｐ型のクラッド層１９は、例えば厚さ
が１．０μｍのｐ型の窒化ガリウムアルミニウム（ｐ−
ＡｌＧａＮ）膜で形成されていて、ｐ型不純物として例
えばマグネシウムが８×１０19／ｃｍ3 程度の濃度でド
ーピングされている。このときのキャリア濃度は例えば
８×１０17／ｃｍ3 程度の濃度である。
が１．０μｍのｐ型の窒化ガリウムアルミニウム（ｐ−
ＡｌＧａＮ）膜で形成されていて、ｐ型不純物として例
えばマグネシウムが８×１０19／ｃｍ3 程度の濃度でド
ーピングされている。このときのキャリア濃度は例えば
８×１０17／ｃｍ3 程度の濃度である。
【００１５】上記ｐ型のクラッド層１９は、その上部の
一部がストライプ状のリッジ形状に形成されている。そ
の部分を以下リッジ２１という。このリッジ２１は、そ
の幅Ｗが１．９μｍ以上２．６μｍ以下に形成されてい
る。好ましくは、２．０μｍ以上２．４μｍ以下に形成
される。
一部がストライプ状のリッジ形状に形成されている。そ
の部分を以下リッジ２１という。このリッジ２１は、そ
の幅Ｗが１．９μｍ以上２．６μｍ以下に形成されてい
る。好ましくは、２．０μｍ以上２．４μｍ以下に形成
される。
【００１６】上記リッジ２１両側でかつ上記活性層１６
上におけるｐ型の半導体層２０の厚さ（本実施の形態の
場合には、ｐ型のキャップ層１７、ｐ型のガイド層１８
およびｐ型のクラッド層１９を合わせた膜厚）ｄは、後
に詳述するように、しきい値電流Ｉthの観点から、図２
に示す斜線の範囲であり、例えばＷ＝１．９μｍのとき
０．０３μｍ以上０．３３μｍ以下であり、Ｗ＝２．６
μｍのとき０．０３μｍ以上０．２９５μｍ以下であ
る。
上におけるｐ型の半導体層２０の厚さ（本実施の形態の
場合には、ｐ型のキャップ層１７、ｐ型のガイド層１８
およびｐ型のクラッド層１９を合わせた膜厚）ｄは、後
に詳述するように、しきい値電流Ｉthの観点から、図２
に示す斜線の範囲であり、例えばＷ＝１．９μｍのとき
０．０３μｍ以上０．３３μｍ以下であり、Ｗ＝２．６
μｍのとき０．０３μｍ以上０．２９５μｍ以下であ
る。
【００１７】リッジ２１上には、ｐ型のコンタクト層２
２が形成されている。このｐ型のコンタクト層２２は、
例えば厚さが１００ｎｍのｐ型の窒化ガリウム（ｐ−Ｇ
ａＮ）膜で形成されている。さらにｐ型のクラッド層１
９上には、ｐ型のコンタクト層２２の上部を開口した状
態に電流阻止層２３が形成されている。この電流阻止層
２３は、その下部のｐ型の半導体層２０（ｐ型クラッド
層１９）から電流が流れ込まないようなもので屈折率が
２．５以下の材料で形成され、例えば、酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ジルコニウム
（ＺｎＯ2 ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化ハ
フニウム（ＨｆＯ2 ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ
2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、
酸化トリウム（ＴｈＯ2 ）、酸化ビスマス（Ｂｉ
2 Ｏ3 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）もしくは窒化ガリウムアルミニウム（ｎ−Ａ
ｌx Ｇａ1-xＮ）（ｘ≧０．０２）で形成されている。
２が形成されている。このｐ型のコンタクト層２２は、
例えば厚さが１００ｎｍのｐ型の窒化ガリウム（ｐ−Ｇ
ａＮ）膜で形成されている。さらにｐ型のクラッド層１
９上には、ｐ型のコンタクト層２２の上部を開口した状
態に電流阻止層２３が形成されている。この電流阻止層
２３は、その下部のｐ型の半導体層２０（ｐ型クラッド
層１９）から電流が流れ込まないようなもので屈折率が
２．５以下の材料で形成され、例えば、酸化シリコン
（ＳｉＯ2 ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ジルコニウム
（ＺｎＯ2 ）、窒化酸化シリコン（ＳｉＯＮ）、酸化ハ
フニウム（ＨｆＯ2 ）、酸化スカンジウム（Ｓｃ
2 Ｏ3 ）、酸化イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）、酸化マグネ
シウム（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、
酸化トリウム（ＴｈＯ2 ）、酸化ビスマス（Ｂｉ
2 Ｏ3 ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）もしくは窒化ガリウムアルミニウム（ｎ−Ａ
ｌx Ｇａ1-xＮ）（ｘ≧０．０２）で形成されている。
【００１８】上記電流阻止層２３上には、上記リッジ２
１に接続するｐ側電極２４が、例えばニッケル（Ｎｉ）
〔厚さが例えば１０ｎｍ〕、白金（Ｐｔ）〔厚さが例え
ば１００ｎｍ〕、金（Ａｕ）〔厚さが例えば３００ｎ
ｍ〕を順に積層した膜で形成されている。また上記ｎ型
のコンタクト層１３上にはｎ側電極２５が、例えばチタ
ン（Ｔｉ）〔厚さが例えば１０ｎｍ〕、アルミニウム
（Ａｌ）〔厚さが例えば１００ｎｍ〕、白金（Ｐｔ）
〔厚さが例えば１００ｎｍ〕、金（Ａｕ）〔厚さが例え
ば３００ｎｍ〕を積層した膜で形成されている。
１に接続するｐ側電極２４が、例えばニッケル（Ｎｉ）
〔厚さが例えば１０ｎｍ〕、白金（Ｐｔ）〔厚さが例え
ば１００ｎｍ〕、金（Ａｕ）〔厚さが例えば３００ｎ
ｍ〕を順に積層した膜で形成されている。また上記ｎ型
のコンタクト層１３上にはｎ側電極２５が、例えばチタ
ン（Ｔｉ）〔厚さが例えば１０ｎｍ〕、アルミニウム
（Ａｌ）〔厚さが例えば１００ｎｍ〕、白金（Ｐｔ）
〔厚さが例えば１００ｎｍ〕、金（Ａｕ）〔厚さが例え
ば３００ｎｍ〕を積層した膜で形成されている。
【００１９】上記説明したように、半導体発光装置１が
構成されている。
構成されている。
【００２０】次に、上記半導体発光装置１におけるリッ
ジ幅Ｗの限定理由を、図３〜図５によって以下に説明す
る。
ジ幅Ｗの限定理由を、図３〜図５によって以下に説明す
る。
【００２１】図３では、縦軸に３０ｍＷの出力を得ると
きの消費電流を示し、横軸にリッジ幅Ｗを示した。また
図中の黒塗りの丸印は共振器長Ｌ＝６００μｍのものを
示し、黒塗りの三角印は共振器長Ｌ＝７００μｍのもの
を示す。
きの消費電流を示し、横軸にリッジ幅Ｗを示した。また
図中の黒塗りの丸印は共振器長Ｌ＝６００μｍのものを
示し、黒塗りの三角印は共振器長Ｌ＝７００μｍのもの
を示す。
【００２２】図３に示すように、リッジ幅Ｗが１．９μ
ｍ以上２．６μｍ以下では、ほぼ消費電流が１００ｍＡ
以下となっている。特に、リッジ幅Ｗは２．１μｍ以上
２．４μｍ以下が望ましい。一方、リッジ幅Ｗが１．９
μｍよりも狭い場合および２．６μｍよりも広い場合に
は、消費電流が１００ｍＡ以上となり、特にリッジ幅が
１．９μｍよりも狭くなると急激に消費電流が増大し、
例えば発熱により動作不良を起こす原因となって好まし
くない。
ｍ以上２．６μｍ以下では、ほぼ消費電流が１００ｍＡ
以下となっている。特に、リッジ幅Ｗは２．１μｍ以上
２．４μｍ以下が望ましい。一方、リッジ幅Ｗが１．９
μｍよりも狭い場合および２．６μｍよりも広い場合に
は、消費電流が１００ｍＡ以上となり、特にリッジ幅が
１．９μｍよりも狭くなると急激に消費電流が増大し、
例えば発熱により動作不良を起こす原因となって好まし
くない。
【００２３】図４では、縦軸に３０ｍＷの出力を得ると
きの消費電力を示し、横軸にリッジ幅Ｗを示した。また
図中の黒塗りの丸印は共振器長Ｌ＝６００μｍのものを
示し、黒塗りの三角印は共振器長Ｌ＝７００μｍのもの
を示す。
きの消費電力を示し、横軸にリッジ幅Ｗを示した。また
図中の黒塗りの丸印は共振器長Ｌ＝６００μｍのものを
示し、黒塗りの三角印は共振器長Ｌ＝７００μｍのもの
を示す。
【００２４】図４に示すように、リッジ幅Ｗが１．９μ
ｍ以上２．６μｍ以下では、消費電力がほぼ０．６Ｗ以
下となっている。特に、リッジ幅Ｗは２．０μｍ以上
２．４μｍ以下では確実に０．６Ｗ以下となっている。
一方、リッジ幅Ｗが１．９μｍよりも狭い場合および
２．６μｍよりも広い場合には、消費電力が０．６Ｗ以
上となり、特にリッジ幅が１．９μｍよりも狭くなると
急激に消費電力が高くなり、低消費電力化の目的を達成
することができなくなる。
ｍ以上２．６μｍ以下では、消費電力がほぼ０．６Ｗ以
下となっている。特に、リッジ幅Ｗは２．０μｍ以上
２．４μｍ以下では確実に０．６Ｗ以下となっている。
一方、リッジ幅Ｗが１．９μｍよりも狭い場合および
２．６μｍよりも広い場合には、消費電力が０．６Ｗ以
上となり、特にリッジ幅が１．９μｍよりも狭くなると
急激に消費電力が高くなり、低消費電力化の目的を達成
することができなくなる。
【００２５】図５では、共振器長Ｌ＝７５０μｍの半導
体発光装置のしきい値電流Ｉthとリッジ幅Ｗとの関係を
示す図であり、縦軸に連続発振時のしきい値電流Ｉthを
示し、横軸にリッジ幅Ｗを示した。また図中、点線はリ
ッジ両側における半導体層の厚さｄが０．１μｍのもの
を示し、実線はｄが０．３μｍのものを示す。
体発光装置のしきい値電流Ｉthとリッジ幅Ｗとの関係を
示す図であり、縦軸に連続発振時のしきい値電流Ｉthを
示し、横軸にリッジ幅Ｗを示した。また図中、点線はリ
ッジ両側における半導体層の厚さｄが０．１μｍのもの
を示し、実線はｄが０．３μｍのものを示す。
【００２６】半導体発光装置を安定に動作させるには、
Ｉthを１００ｍＡ以下とする必要がある。図５に示すよ
うに、ｄ＝０．３μｍのものでしきい値電流Ｉthを１０
０ｍＡ以下とするには、Ｗ＝２．３μｍ以下としなけれ
ばならない。またｄ＝０．１μｍのものでしきい値電流
Ｉthを１００ｍＡ以下とするには、Ｗ＝３．５μｍ以下
としなければならない。
Ｉthを１００ｍＡ以下とする必要がある。図５に示すよ
うに、ｄ＝０．３μｍのものでしきい値電流Ｉthを１０
０ｍＡ以下とするには、Ｗ＝２．３μｍ以下としなけれ
ばならない。またｄ＝０．１μｍのものでしきい値電流
Ｉthを１００ｍＡ以下とするには、Ｗ＝３．５μｍ以下
としなければならない。
【００２７】ここで、上記リッジ２１両側における半導
体層２０の厚さｄについて説明する。ｄが厚くなると、
リッジ２１から流れ出る電流は、リッジ２１両側におけ
る半導体層２０方向にも流れ、発光領域に流れこむ電流
量が減少する。すなわち、電流効率が低下し、しきい値
電流Ｉthが増大することになる。一方、ｄが薄くなく
と、リッジ２１から流れ出る電流は、リッジ２１両側に
おける半導体層２０方向には流れにくくなり、発光領域
に効率よく流れこむようになる。したがって、発光領域
に流れこむ電流量が増大するので、電流効率が高くな
り、しきい値電流Ｉthが低減されることになる。
体層２０の厚さｄについて説明する。ｄが厚くなると、
リッジ２１から流れ出る電流は、リッジ２１両側におけ
る半導体層２０方向にも流れ、発光領域に流れこむ電流
量が減少する。すなわち、電流効率が低下し、しきい値
電流Ｉthが増大することになる。一方、ｄが薄くなく
と、リッジ２１から流れ出る電流は、リッジ２１両側に
おける半導体層２０方向には流れにくくなり、発光領域
に効率よく流れこむようになる。したがって、発光領域
に流れこむ電流量が増大するので、電流効率が高くな
り、しきい値電流Ｉthが低減されることになる。
【００２８】また、dが薄いと、リッジ２１直下の有効
屈折率ｎ2 と、半導体層２０、活性層１６、ｎ型のガイ
ド層１５およびｎ型のクラッド層１４で構成される有効
屈折率ｎ1 との差Δｎ、すなわちΔｎ＝ｎ2 −ｎ1 の値
が大きくなる。このように、屈折率差Δｎが例えば３×
１０-3以上に大きくなるとラテラル方向の光の閉じ込め
が十分に強くなるので誘導放出が効率よく起こるように
なる。したがって、しきい値電流Ｉthが低下する。
屈折率ｎ2 と、半導体層２０、活性層１６、ｎ型のガイ
ド層１５およびｎ型のクラッド層１４で構成される有効
屈折率ｎ1 との差Δｎ、すなわちΔｎ＝ｎ2 −ｎ1 の値
が大きくなる。このように、屈折率差Δｎが例えば３×
１０-3以上に大きくなるとラテラル方向の光の閉じ込め
が十分に強くなるので誘導放出が効率よく起こるように
なる。したがって、しきい値電流Ｉthが低下する。
【００２９】次に、リッジ２１両側の半導体層２０の厚
さｄをパラメータにして、縦軸に水平角（遠視野像の水
平方向の半値幅）θを示し、横軸にリッジ幅Ｗを示す。
さｄをパラメータにして、縦軸に水平角（遠視野像の水
平方向の半値幅）θを示し、横軸にリッジ幅Ｗを示す。
【００３０】図６に示すように、上記リッジ幅Ｗの範囲
である１．９μｍ以上２．６μｍ以下では、ｄ＝０．０
３μｍ〜０．２５μｍの範囲では、平均的な水平角θは
６．０°以上となっている。特にｄ＝０．０３μｍ〜
０．２５μｍの範囲では、平均的な水平角θが８°以上
となっていて、ばらつきを考慮しても６°以上となって
いる。なお、ｄの値を０．０３μｍよりも小さくするこ
とも可能ではあるが、ｐ型のクラッド層１９をエッチン
グしてリッジ２１を形成する場合には、そのエッチング
の際に活性層１６にエッチングダメージが入らないよう
にするために、０．０３μｍ程度の厚さにｐ型のクラッ
ド層１９を残す必要がある。したがって、ｄは０．０３
μｍ以上とした。ただし、エッチングダメージが入らな
いようなエッチングによってリッジ２１を形成する場合
にはさらにｄの値を縮小することが可能である。
である１．９μｍ以上２．６μｍ以下では、ｄ＝０．０
３μｍ〜０．２５μｍの範囲では、平均的な水平角θは
６．０°以上となっている。特にｄ＝０．０３μｍ〜
０．２５μｍの範囲では、平均的な水平角θが８°以上
となっていて、ばらつきを考慮しても６°以上となって
いる。なお、ｄの値を０．０３μｍよりも小さくするこ
とも可能ではあるが、ｐ型のクラッド層１９をエッチン
グしてリッジ２１を形成する場合には、そのエッチング
の際に活性層１６にエッチングダメージが入らないよう
にするために、０．０３μｍ程度の厚さにｐ型のクラッ
ド層１９を残す必要がある。したがって、ｄは０．０３
μｍ以上とした。ただし、エッチングダメージが入らな
いようなエッチングによってリッジ２１を形成する場合
にはさらにｄの値を縮小することが可能である。
【００３１】以上のことからして、リッジ幅Ｗは、少な
くとも１．９μｍ以上２．６μｍ以下でなければならな
い。そして、望ましくは、リッジ幅Ｗを２．１μｍ以上
２．４μｍ以下とすることが好ましい。また、ｄの値は
０．０３μｍ以上０．２５μｍ以下とすることが好まし
い。
くとも１．９μｍ以上２．６μｍ以下でなければならな
い。そして、望ましくは、リッジ幅Ｗを２．１μｍ以上
２．４μｍ以下とすることが好ましい。また、ｄの値は
０．０３μｍ以上０．２５μｍ以下とすることが好まし
い。
【００３２】上記半導体発光装置１では、電流阻止層２
３に屈折率が２．５以下となる低屈折率材料、好ましく
は例えば屈折率が１．７以下の酸化シリコンもしくは窒
化シリコンで電流阻止層２３を形成することによって、
ラテラル方向に光強度分布の横モードを安定に保つこと
が可能になっている。
３に屈折率が２．５以下となる低屈折率材料、好ましく
は例えば屈折率が１．７以下の酸化シリコンもしくは窒
化シリコンで電流阻止層２３を形成することによって、
ラテラル方向に光強度分布の横モードを安定に保つこと
が可能になっている。
【００３３】また、窒化ガリウム系材料にアルミニウム
を添加しても屈折率はあまり変化しないことが知られて
いるが、リッジ幅Ｗやリッジ２１の両側に残された半導
体層２０の膜厚ｄが、ラテラル方向の屈折率分布に大き
な影響を有することは指摘されていなかった。そこで、
上記半導体発光装置１では、電流阻止層２３に低屈折率
材料を用い、Ｘ方向（ラテラル方向）に安定に光を閉じ
込めるために、上記説明したように規定することで、低
しきい値化（しきい値電流Ｉthを１００ｍＡ以下とする
こと）、高遠視野角化（遠視野像の水平方向の半値幅θ
を６．０°以上にすること）を同時に満足することが可
能となった。また、リッジ幅Ｗと半導体層の厚さｄを選
択することにより、半値幅θを８°以上にすることも可
能になる。そのため、本発明の半導体発光装置は、デジ
タルビデオディスク（ＤＶＤ）装置のような光ディスク
装置、特には高密度光ディスク装置に用いることができ
る。
を添加しても屈折率はあまり変化しないことが知られて
いるが、リッジ幅Ｗやリッジ２１の両側に残された半導
体層２０の膜厚ｄが、ラテラル方向の屈折率分布に大き
な影響を有することは指摘されていなかった。そこで、
上記半導体発光装置１では、電流阻止層２３に低屈折率
材料を用い、Ｘ方向（ラテラル方向）に安定に光を閉じ
込めるために、上記説明したように規定することで、低
しきい値化（しきい値電流Ｉthを１００ｍＡ以下とする
こと）、高遠視野角化（遠視野像の水平方向の半値幅θ
を６．０°以上にすること）を同時に満足することが可
能となった。また、リッジ幅Ｗと半導体層の厚さｄを選
択することにより、半値幅θを８°以上にすることも可
能になる。そのため、本発明の半導体発光装置は、デジ
タルビデオディスク（ＤＶＤ）装置のような光ディスク
装置、特には高密度光ディスク装置に用いることができ
る。
【００３４】なお、上記遠視野像の水平方向の半値幅θ
は、半導体発光装置から放出される発光光の水平方向の
強度分布において、ピーク強度の５０％以上の強度が得
られる角度で示される。
は、半導体発光装置から放出される発光光の水平方向の
強度分布において、ピーク強度の５０％以上の強度が得
られる角度で示される。
【００３５】本発明の構成は、上記実施の形態で説明し
た以外のいわゆるリッジを有する窒化ガリウム系の半導
体発光装置にも適用することが可能である。
た以外のいわゆるリッジを有する窒化ガリウム系の半導
体発光装置にも適用することが可能である。
【００３６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の半導体発
光装置によれば、リッジ幅が１．９μｍ以上２．６μｍ
以下に形成されているので、しきい値電流が１００ｍＡ
以下となる発光効率の高い青紫色発光の半導体レーザ装
置を得ることができる。また、遠視野像の水平角の半値
幅が６．０°以上となる青紫色発光の半導体レーザ装置
を得ることができる。
光装置によれば、リッジ幅が１．９μｍ以上２．６μｍ
以下に形成されているので、しきい値電流が１００ｍＡ
以下となる発光効率の高い青紫色発光の半導体レーザ装
置を得ることができる。また、遠視野像の水平角の半値
幅が６．０°以上となる青紫色発光の半導体レーザ装置
を得ることができる。
【図１】本発明の半導体発光装置に係る実施の形態を示
す概略構成断面図である。
す概略構成断面図である。
【図２】リッジの両側における半導体層の膜厚ｄとリッ
ジ幅Ｗの許容範囲を示す図である。
ジ幅Ｗの許容範囲を示す図である。
【図３】半導体発光装置の消費電流とリッジ幅との関係
図である。
図である。
【図４】半導体発光装置の消費電力とリッジ幅との関係
図である。
図である。
【図５】しきい値電流Ｉthとリッジ幅Ｗとの関係図であ
る。
る。
【図６】水平角θとリッジ幅Ｗとの関係図である。
１…半導体発光装置、１１…基板、１４…ｎ型のクラッ
ド層、１４…活性層、１９…ｐ型のクラッド層、２０…
ｐ型の半導体層、２１…リッジ、Ｗ…リッジ幅
ド層、１４…活性層、１９…ｐ型のクラッド層、２０…
ｐ型の半導体層、２１…リッジ、Ｗ…リッジ幅
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に積層された、第１導電型のクラ
ッド層、活性層および少なくともクラッド層を含む前記
第１導電型とは逆の第２導電型の半導体層を備え、 前記半導体層上部の一部にリッジが形成され、 前記第１導電型のクラッド層、前記活性層および前記第
２導電型の半導体層が窒化物系III -Ｖ族化合物半導体
からなる半導体発光装置において、 前記リッジはその幅が１．９μｍ以上２．６μｍ以下に
形成されていることを特徴とする半導体発光装置。 - 【請求項２】 前記リッジの側方に存在する前記半導体
層はその厚さが０．０３μｍ以上０．２５μｍ以下の厚
さに形成されていることを特徴とする請求項１記載の半
導体発光装置。 - 【請求項３】 少なくとも前記リッジの側方に存在する
前記半導体層上に、前記半導体層から前記活性層方向に
流れようとする電流を阻止する電流阻止層が形成されて
いることを特徴とする請求項１記載の半導体発光装置。 - 【請求項４】 少なくとも前記リッジの側方に存在する
前記半導体層上に、前記半導体層から前記活性層方向に
流れようとする電流を阻止する電流阻止層が形成されて
いることを特徴とする請求項２記載の半導体発光装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000014289A JP2001210915A (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 半導体発光装置 |
| TW090101294A TW497308B (en) | 2000-01-24 | 2001-01-19 | Semiconductor light emitting device |
| KR1020010003610A KR100763424B1 (ko) | 2000-01-24 | 2001-01-22 | 반도체 발광 장치 |
| US09/765,580 US6492660B2 (en) | 2000-01-24 | 2001-01-22 | Semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000014289A JP2001210915A (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 半導体発光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001210915A true JP2001210915A (ja) | 2001-08-03 |
| JP2001210915A5 JP2001210915A5 (ja) | 2006-11-02 |
Family
ID=18541767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000014289A Pending JP2001210915A (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 半導体発光装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
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| JP (1) | JP2001210915A (ja) |
| KR (1) | KR100763424B1 (ja) |
| TW (1) | TW497308B (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100396675B1 (ko) * | 2001-11-07 | 2003-09-02 | 엘지전자 주식회사 | 플라즈마 처리를 이용한 청색 반도체 레이저의 제조 방법 |
| US6801559B2 (en) | 2002-03-08 | 2004-10-05 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor laser |
| US6937631B2 (en) | 2002-03-20 | 2005-08-30 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor laser device |
| JP2007109843A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ製造方法及び半導体レーザ |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002084831A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-24 | Nichia Corporation | Gallium nitride compound semiconductor element |
| US6806197B2 (en) * | 2001-08-07 | 2004-10-19 | Micron Technology, Inc. | Method of forming integrated circuitry, and method of forming a contact opening |
| TWI262606B (en) * | 2001-08-30 | 2006-09-21 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Radiation-emitting semiconductor-element and its production method |
| JP4077348B2 (ja) * | 2003-03-17 | 2008-04-16 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ装置およびそれを用いた光ピックアップ装置 |
| JP2007012729A (ja) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Toshiba Corp | 窒化ガリウム系半導体レーザ装置 |
| KR100770440B1 (ko) * | 2006-08-29 | 2007-10-26 | 삼성전기주식회사 | 질화물 반도체 발광소자 |
| JP2008066476A (ja) * | 2006-09-06 | 2008-03-21 | Toshiba Corp | 半導体レーザ装置 |
| TWI384657B (zh) * | 2009-07-15 | 2013-02-01 | Ind Tech Res Inst | 氮化物半導體發光二極體元件 |
| JP5660940B2 (ja) * | 2010-04-27 | 2015-01-28 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 光半導体装置の製造方法 |
| US8933434B2 (en) * | 2013-05-20 | 2015-01-13 | International Business Machines Company | Elemental semiconductor material contact for GaN-based light emitting diodes |
| US9048363B2 (en) * | 2013-05-20 | 2015-06-02 | International Business Machines Corporation | Elemental semiconductor material contact for high indium content InGaN light emitting diodes |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4018177B2 (ja) * | 1996-09-06 | 2007-12-05 | 株式会社東芝 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| WO1998031055A1 (fr) * | 1997-01-09 | 1998-07-16 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Dispositif a semi-conducteur au nitrure |
| JPH11251685A (ja) * | 1998-03-05 | 1999-09-17 | Toshiba Corp | 半導体レーザ |
-
2000
- 2000-01-24 JP JP2000014289A patent/JP2001210915A/ja active Pending
-
2001
- 2001-01-19 TW TW090101294A patent/TW497308B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-01-22 KR KR1020010003610A patent/KR100763424B1/ko active IP Right Grant
- 2001-01-22 US US09/765,580 patent/US6492660B2/en not_active Expired - Lifetime
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| KR100396675B1 (ko) * | 2001-11-07 | 2003-09-02 | 엘지전자 주식회사 | 플라즈마 처리를 이용한 청색 반도체 레이저의 제조 방법 |
| US6801559B2 (en) | 2002-03-08 | 2004-10-05 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor laser |
| US7186579B2 (en) | 2002-03-08 | 2007-03-06 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing a group III nitride compound semiconductor laser |
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| JP2007109843A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Rohm Co Ltd | 半導体レーザ製造方法及び半導体レーザ |
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| Publication number | Publication date |
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| US20010010373A1 (en) | 2001-08-02 |
| KR20010074543A (ko) | 2001-08-04 |
| KR100763424B1 (ko) | 2007-10-04 |
| US6492660B2 (en) | 2002-12-10 |
| TW497308B (en) | 2002-08-01 |
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