JP2001217503A - GaN系半導体発光素子およびその製造方法 - Google Patents

GaN系半導体発光素子およびその製造方法

Info

Publication number
JP2001217503A
JP2001217503A JP2000025929A JP2000025929A JP2001217503A JP 2001217503 A JP2001217503 A JP 2001217503A JP 2000025929 A JP2000025929 A JP 2000025929A JP 2000025929 A JP2000025929 A JP 2000025929A JP 2001217503 A JP2001217503 A JP 2001217503A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gan
layer
ridge
active layer
based semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000025929A
Other languages
English (en)
Inventor
Isao Kidoguchi
勲 木戸口
Akihiko Ishibashi
明彦 石橋
Takeshi Sugawara
岳 菅原
Ayumi Tsujimura
歩 辻村
Ryoko Miyanaga
良子 宮永
Masahiro Kume
雅博 粂
Yuzaburo Ban
雄三郎 伴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000025929A priority Critical patent/JP2001217503A/ja
Publication of JP2001217503A publication Critical patent/JP2001217503A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性の高いGaN系半導体レーザを歩留ま
りよく作製する。 【解決手段】 基板上にn−AlGaNクラッド層まで
堆積した後、該n−AlGaNクラッド層をリッジ状に
加工し、リッジ側面とリセス底部とをSiNxで被覆
し、n−AlGaNクラッド層のC面を種結晶としてn
−光ガイド層、活性層、p−光ガイド層、pクラッド
層、p−GaN層を成長させて、GaN系半導体レーザ
を作製することで、信頼性の高い単一横モードのレーザ
を歩留まりよく作製できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光情報処理分野など
への応用が期待されているGaN系半導体レーザなどの
GaN系半導体発光素子および製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】V族元素に窒素(N)を有する窒化物半
導体は、そのバンドギャップの大きさから、短波長発光
素子の材料として有望視されている。中でも窒化ガリウ
ム系化合物半導体(GaN系半導体:AlxGayInz
N(0≦x, y, z≦1、x+y+z=1))は研究が
盛んに行われ、青色発光ダイオード(LED)、緑色L
EDが実用化されている。また、光ディスク装置の大容
量化のために、400nm帯に発振波長を有する半導体
レーザが熱望されており、GaN系半導体を材料とする
半導体レーザが注目され現在では実用レベルに達しつつ
ある。
【0003】図12はレーザ発振が達成されているGa
N系半導体レーザの構造断面図(概略図)である。サフ
ァイア基板1201上に有機金属気相成長法(MOVP
E法)によりGaNバッファー層1202、n−GaN
層1203、n−AlGaNクラッド層1204、n−
GaN光ガイド層1205、Ga1-xInxN/Ga1-y
yN (0<y<x<1)から成る多重量子井戸(MQ
W)活性層1206、p−GaN光ガイド層1207、
p−AlGaNクラッド層1208、p−GaNコンタ
クト層1209が成長される。そしてp−GaNコンタ
クト層1209上に3ミクロン程度の幅のリッジストラ
イプが形成され、その両側はSiO21211などの絶
縁物によって埋め込まれる。その後リッジストライプお
よびSiO21211上に例えばNi/Auから成るp
電極1210、また一部をn−GaN層1203が露出
するまでエッチングした表面に例えばTi/Alから成
るn電極1212が形成される。本素子においてn電極
1212を接地し、p電極1210に順方向の電圧を印
可すると、MQW活性層1206に向かってp電極12
10側からホールが、またn電極1212側から電子が
注入され、前記MQW活性層1206内で光学利得を生
じ、発振波長400nm帯のレーザ発振を起こす。MQ
W活性層1206の材料であるGa1-xInxN/Ga1-y
InyN薄膜の組成や膜厚によって発振波長は変化す
る。現在室温以上での連続発振が実現されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このレーザはリッジス
トライプの幅と高さを制御することによって、水平方向
の横モードにおいて基本モードでレーザ発振するような
工夫が成される。すなわち、基本横モードと高次モード
(1次以上のモード)の光閉じ込め係数に差を設けるこ
とで、基本横モードでの発振を可能としている。
【0005】このリッジ形状の形成には、主にドライエ
ッチングが用いられる。エッチングガスとして、例えば
塩素などが用いられる。前述のように横モード制御のた
めには、リッジの高さ(すなわち、被エッチング膜であ
るp−AlGaNクラッド層1208の残し厚)を正確
にコントロールする必要がある。そのためにレーザ干渉
を用いたエッチング量のモニターやプラズマ分光による
終点検出器などの工夫が成される場合がある。しかしな
がら、これらは必ずしも精密な制御を可能としているわ
けではなく、これらエッチング・モニターを用いても歩
留まりを向上させることは難しい。
【0006】また、ドライエッチング時に活性層近傍に
ダメージを与える場合もあり、レーザ特性を悪化させる
という不具合を生じる場合がある。
【0007】本発明は上記の事情を鑑みてなされたもの
であり、量産性に優れたGaN系半導体レーザを提供す
るものである。特に高出力駆動時に安定な単一横モード
発振が要求される光ディスク用レーザへの応用において
効果的である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明のGaN系半導体
素子の製造方法は、GaN系結晶をリッジ状に加工する
工程と、リッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被
覆する工程と、該GaN系結晶の表面に露出した部分を
種結晶として活性層構造を積層する工程と、上記種結晶
の上部に電極を形成する工程とを有している。
【0009】本発明の別のGaN系半導体素子の製造方
法は、基板上に第一のクラッド層まで堆積する工程と、
該第一のクラッド層をリッジ状に加工する工程と、リッ
ジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆する工程
と、表面に露出した部分を種結晶として活性層構造、第
二のクラッド層を積層する工程と、リッジ状の第一のク
ラッド層の上部に電極を形成する工程を有している。
【0010】本発明の更に別のGaN系半導体の製造方
法は、基板上にGaN系結晶を堆積した後、該GaN系
結晶をリッジ状に加工する工程と、リッジ側面とリセス
底部とを非晶質絶縁膜で被覆する工程と、第二のGaN
系結晶を堆積した後に該第二のGaN系結晶の上記非晶
質絶縁膜の上部に第二のリッジ形成する工程と、該第二
のリッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆する
工程と、上記第二のGaN系結晶の表面に露出した部分
を種結晶として活性層構造を積層する工程とをしてい
る。
【0011】また、本発明のGaN系半導体レーザは、
好ましくは、活性層構造が光ガイド層と量子井戸活性層
から構成されている。
【0012】また、本発明のGaN系半導体の製造方法
は、好ましくは、非晶質絶縁膜としてSiNx、Si
2、SiON、Al23、AlNO、TiO2、ZrO
2、Nb 25を用いている。
【0013】これらの堆積方法として電子サイクロトロ
ン共鳴(ECR)プラズマ、特にECRスパッタを用い
ることができる。
【0014】また、本発明の別のGaN系半導体レーザ
は、1ミクロン以上の厚さ、望ましくは3ミクロン以上
の厚さの配線電極が活性層上部に設けられている。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明の製造方
法は、窒化物半導体の成長方法はMOVPE法に限定す
るものではなく、ハイドライド気相成長法(H−VPE
法)など、窒化物半導体層を成長させるためにこれまで
提案されている全ての方法に適用できる。また、本発明
のGaN系半導体とは、AlxGayInzN(x+y+
z=1)のことをいう。
【0016】(実施の形態1)図1は第1の実施例を示
すGaN系半導体レーザの構造断面図である。このレー
ザの作製方法を工程順に図2から図4に示す。
【0017】図1に示すレーザの作製方法は以下の通り
である。
【0018】まず、SiCやGaNなどの基板101上
にn−Al0.03Ga0.97N層102(厚さ0.2ミクロ
ン)、n−Al0.05Ga0.95Nクラッド層103(厚さ
0.7ミクロン)を堆積する(図2)。この時、主面
(表面)はC面になっている。次に、フォトリソグラフ
ィー技術、ドライエッチング技術を用いてn−Al0.05
Ga0.95Nクラッド層103をリセス状(凹状)に加工
し、周期的なリッジストライプを形成する。そしてEC
Rスパッタ法などの絶縁膜堆積技術を用いてリッジ形状
の側面とリセス底面に非晶質絶縁膜であるSiNx10
4を堆積する(図3)。この時、リッジストライプの周
期は16ミクロン、リッジ部の幅は約3ミクロンであ
る。この3ミクロンという幅はレーザの基本横モード発
振を可能とするものである。また、ストライプの方向は
GaNの<1−100>方向である。
【0019】リッジの頂上に露出した(0001)面n
−Al0.05Ga0.95Nクラッド層103を種結晶として
減圧MOVPE法によってn−GaN光ガイド層106
(厚さ0.2ミクロン)、多重量子井戸(MQW)活性
層107、p−GaN光ガイド層108(厚さ0.1ミ
クロン)、p−Al0.07Ga0.93Nクラッド層109
(厚さ2ミクロン)、p−GaN層110(厚さ0.0
5ミクロン)を順次堆積する(図4)。図4において、
p−Al0.07Ga0.93Nクラッド層109はエアギャッ
プ105の中央部付近で合体している。
【0020】その後、p−GaN層110上にp電極1
11を堆積し、p電極111、p−GaN層110とp
−Al0.07Ga0.93Nクラッド層109を幅5ミクロン
程度のリッジ状に加工する。露出したp−Al0.07Ga
0.93Nクラッド層109上にはAlNやSiO2などの
絶縁膜112を被覆し、電流狭窄構造を形成する。絶縁
膜112の形成方法は、図3の場合と同様にECRスパ
ッタを用いている。p電極111と絶縁膜112上には
5ミクロンのAuから成る配線電極113が形成されて
いる。
【0021】最後に、導電性基板101の裏面にn電極
114を形成する。
【0022】このようにして図1に示される本発明のG
aN系半導体レーザは作製される。
【0023】本素子においてn電極114と配線電極1
13の間に電圧を印加すると、MQW活性層107に向
かってp電極110から正孔がn電極114から電子が
注入され、活性層で利得を生じ、403nmの波長でレ
ーザ発振を起こす。MQW活性層107は厚さ3nmの
Ga0.8In0.2N井戸層と厚さ6nmのGaNバリア層
から構成されている。
【0024】図1の構造の特徴は、光の横モード制御を
n側(活性層の下部、基板側)で行っている点である。
予め、ドライエッチングによって幅3ミクロンのリッジ
を形成されたn−Al0.05Ga0.95Nクラッド層103
の上に結晶成長によって活性層構造(ここで言う活性層
構造とは、光ガイド層、活性層から構成される積層構造
を言う)を形成させている。このため従来の課題であっ
た活性層へのエッチングダメージやリッジの高さの制御
性の問題を容易に解決することができる。
【0025】従来は、横モード制御のために、第一のク
ラッド層1204、活性層1206、第二のクラッド層
1208を積層した後、活性層1206のごく近くまで
第二のクラッド層1208をリッジストライプ状に加工
していた。このリッジ形状の形成には、主にドライエッ
チングが用いられる。そのために活性層へのダメージが
懸念されていた。
【0026】また、横モード制御のためには、リッジの
高さ(すなわち、被エッチング膜であるp−AlGaN
クラッド層1208の残し厚)を正確にコントロールす
る必要がある。従来、エッチングレートから換算した時
間制御が主として用いられ、制御性に問題があった。こ
れを解決するために、レーザ干渉計やプラズマ分光によ
る終点検出器などの工夫が成される場合があるが、これ
らは必ずしも精密な制御を可能としているわけではな
く、生産性の低下などの問題は残されている。
【0027】本実施例は活性層へのエッチングダメージ
の影響の回避のみならず、結晶成長によってクラッド層
のリッジの高さ(図1においては活性層の下の光ガイド
層106)を形成しているため、生産性に優れていると
言える。
【0028】ただし、本実施例においても、電流狭窄構
造とするために活性層を堆積した後にp−Al0.07Ga
0.93Nクラッド層109をリッジストライプ状に加工し
ている。しかし、このリッジの高さは0.5ミクロン程
度であり、活性層との距離は1ミクロン以上あり、ドラ
イエッチングによるエッチングダメージが活性層に影響
することはない。また、p型のGaN系結晶の比抵抗は
高く、バイアスを印加した際に正孔は垂直に活性層へ注
入され、横方向に広がることはないため、0.5ミクロ
ン程度の比較的小さな段差で電流狭窄の効果は十分と言
える。
【0029】(実施の形態2)図6は第2の実施例を示
すGaN系半導体レーザの構造断面図である。このレー
ザの作製方法を工程順に図7から図11に示す。
【0030】図6に示すレーザの作製方法は以下の通り
である。まず、サファイア基板601上に500℃でT
MGとNH3とを供給してGaNバッファ層を堆積す
る。その後、1020℃まで昇温させ、TMGとNH3
とを供給しGaN層602(膜厚1ミクロン)を堆積す
る(図7)。この時、主面(表面)はC面になってい
る。
【0031】次に、フォトリソグラフィー技術、ドライ
エッチング技術を用いてGaN層602をリセス状(凹
状)に加工し、周期的なリッジストライプを形成する。
そしてECRスパッタ法などの絶縁膜堆積技術を用いて
リッジ形状の側面とリセス底面に非晶質絶縁膜であるS
iNx603(厚さ10nm)を堆積する(図8)。こ
の時、リッジストライプの周期は16ミクロン、リッジ
部の幅は約4ミクロンである。また、ストライプの方向
はGaNの<1−100>方向である。
【0032】リッジの頂上に露出したGaN層602の
C面を種結晶として減圧MOVPE法によってエアギャ
ップ604、n−Al0.03Ga0.97N層605(厚さ2
ミクロン)、n−Al0.1Ga0.9N/n−GaN超格子
コンタクト層606(厚さ2ミクロン)、n−Al0.07
Ga0.93Nクラッド層607(厚さ0.5ミクロン)を
順次堆積する(図9)。n−Al0.03Ga0.97N層60
5はエアギャップ604の中央部付近で合体し合体部9
01を形成している。
【0033】次に、n−Al0.07Ga0.93Nクラッド層
607をリセス状(凹状)に加工し、周期的なリッジス
トライプを形成する。この時、エッチングがn−Al
0.1Ga0.9N/n−GaN超格子コンタクト層606ま
で至っても構わない。そしてリッジ形状の側面とリセス
底面にSiNx608(厚さ10nm)を堆積する(図
10)。この時、リッジストライプの周期は16ミクロ
ン、リッジ部の幅は約3ミクロンである。また、約3ミ
クロンのリッジ部はエアギャップ604上部の貫通転位
の少ない領域に形成されている。
【0034】リッジの頂上に露出したn−Al0.07Ga
0.93Nクラッド層607のC面を種結晶として減圧MO
VPE法によってエアギャップ609、n−GaN光ガ
イド層610(厚さ0.2ミクロン)、多重量子井戸
(MQW)活性層611、p−GaN光ガイド層612
(厚さ0.1ミクロン)、p−Al0.07Ga0.93Nクラ
ッド層613(厚さ2ミクロン)、p−GaN層614
(厚さ0.05ミクロン)を順次堆積する(図11)。
p−Al0.07Ga0.93Nクラッド層613はエアギャッ
プ609の中央部付近で合体している。
【0035】その後、p−GaN層614上にp電極6
15を堆積し、p電極615とp−GaN層614、p
−Al0.07Ga0.93Nクラッド層613を幅5ミクロン
程度のリッジ状に加工する。露出したp−Al0.07Ga
0.93Nクラッド層613上にはSiO2などの絶縁膜6
16を被覆し、電流狭窄構造を形成する。絶縁膜616
の形成方法は、図8の場合と同様にECRスパッタを用
いている。p電極615と絶縁膜616上には5ミクロ
ンのAuから成る配線電極618が形成されている。
【0036】また、n−AlGaN/n−GaN超格子
コンタクト層606の一部が露出するまでエッチングを
行った表面には、n電極617と配線電極619が形成
されている。
【0037】このようにして図6に示される半導体レー
ザを作製することができる。
【0038】本素子においてn電極617とp電極61
5の間に電圧を印加すると、MQW活性層611にキャ
リアが注入され、活性層で利得を生じ、402nmの波
長でレーザ発振を起こす。MQW活性層611は厚さ3
nmのGa0.8In0.2N井戸層と厚さ6nmのGaNバ
リア層から構成されている。
【0039】結晶成長において、少なくともラテラル成
長したn−Al0.03Ga0.97N層605やp−Al0.07
Ga0.93Nクラッド層613が合体するまでは200T
orrと比較的低い圧力で成長を行っている。これは、
減圧ほどC軸方向の成長速度に対しA軸方向(GaNの
<11−20>方向)の成長速度が増大するためで、早
く合体するためである。これに対し活性層は圧力を上げ
て300Torrで行っている。これは、圧力を上げた
方が、蒸気圧の高いInの蒸発を抑制でき、良質の活性
層を形成しやすいためである。したがって、レーザ構造
を作製する際には成長圧力を変えることになる。これを
達成するためには圧力可変の機能を有する1つの結晶成
長炉で行ってもよいし、各々の成長圧力を有する2つの
結晶成長炉を用いてもよい。
【0040】図6の構造の特徴は図1と同様に、光の横
モード制御をn側(活性層の下部、基板側)で行ってい
る点である。予め、ドライエッチングによって幅3ミク
ロンのリッジを形成されたn−Al0.05Ga0.95Nクラ
ッド層607の上に結晶成長によって活性層構造(ここ
で言う活性層構造とは、光ガイド層、活性層から構成さ
れる積層構造を言う)を形成させている。このため従来
の課題であった活性層へのエッチングダメージやリッジ
の高さの制御性の問題を容易に解決することができる。
【0041】従来は、横モード制御のために、第一のク
ラッド層1204、活性層1206、第二のクラッド層
1208を積層した後、活性層1206のごく近くまで
第二のクラッド層1208をリッジストライプ状に加工
していた。このリッジ形状の形成には、主にドライエッ
チングが用いられる。そのために活性層へのダメージが
懸念されていた。
【0042】また、横モード制御のためには、リッジの
高さ(すなわち、被エッチング膜であるp−AlGaN
クラッド層1208の残し厚)を正確にコントロールす
る必要がある。従来、エッチングレートから換算した時
間制御が主として用いられ、制御性に問題があった。こ
れを解決するために、レーザ干渉計やプラズマ分光によ
る終点検出器などの工夫が成される場合があるが、これ
らは必ずしも精密な制御を可能としているわけではな
く、生産性の低下などの問題は残されている。
【0043】本実施例は活性層へのエッチングダメージ
の影響の回避のみならず、結晶成長によってクラッド層
のリッジの高さ(図6においては活性層の下の光ガイド
層610)を形成しているため、生産性に優れていると
言える。
【0044】ただし、本実施例においても、電流狭窄構
造とするために活性層を堆積した後にp−Al0.07Ga
0.93Nクラッド層613をリッジストライプ状に加工し
ている。しかし、このリッジの高さは0.5ミクロン程
度であり、活性層との距離は1ミクロン以上あり、ドラ
イエッチングによるエッチングダメージが活性層に影響
することはない。また、p型のGaN系結晶の比抵抗は
高く、バイアスを印加した際に正孔は垂直に活性層へ注
入され、横方向に広がることはないため、0.5ミクロ
ン程度の比較的小さな段差で電流狭窄の効果は十分と言
える。
【0045】図6において、リッジ状のn−Al0.07
0.93Nクラッド層607の下部にはAlを含有する低
屈折率の層のみが存在し、さらにその下部には、より屈
折率の小さなエアギャップ604があるため、クラッド
層と基板との間に寄生的な導波路が形成されず、光の漏
れによる活性層の光閉じ込め係数の減少が生じにくい。
【0046】なお、この効果はエアギャップ104の厚
みに依存する。計算機シミュレーションの結果、エアギ
ャップ604の厚さが少なくとも200Å程度あれば、
n−GaN層602への光の漏れがほとんどないことが
分かった。
【0047】また、n−Al0.07Ga0.93Nクラッド層
607の下部のAlGaN層のAl組成は、2%以上、
望ましくは4%以上とすることで、光の漏れを抑制でき
ることがわかっている。
【0048】種結晶であるリッジ状GaN層602上部
は約1x109cm-2と貫通転位が多く存在するが、エ
アギャップ604の上部の横方向成長した部分は転位密
度が1x107cm-2以下まで低減できている。本発明
では、このエアギャップ604上部の、転位の少ない領
域に活性領域、つまりリッジ状の電流注入領域を形成す
ることで信頼性を向上させることが可能となる。
【0049】本実施例において、n電極はn−AlGa
N/n−GaN超格子コンタクト層606上に形成され
ている。先に述べたが、光が基板側に漏れないために
は、エアギャップとn光ガイド層との間はAlを含有す
る層で構成する必要がある。ところが、n電極を形成す
るためのnコンタクト層にAl組成の高いバルク層(単
層)、例えば、n−Al0.05Ga0.95N単層を用いる
と、抵抗率が約2倍に増加したり、コンタクト抵抗が増
大したりして、半導体レーザの駆動電圧の増大を招いて
しまう。実験の結果、例えばn−Al0.1Ga0.9N/n
−GaN超格子層の比抵抗はn−GaN層の比抵抗とほ
ぼ同じであることがわかった。これはn−GaN超格子
層に形成された2次元電子ガスの移動度が大きいためで
ある。さらに、超格子を構成する各層の膜厚を十分薄く
する(例えば3nm程度)ことで、コンタクト抵抗もn
−GaN層と同等であることがわかった。この時のドー
ピング濃度は1x1018cm-3程度である。
【0050】すなわち、超格子構造をコンタクト層に用
いることで低電圧化を図ることができることになる。
【0051】なお、超格子層は、平均Al組成2%以
上、膜厚λ/(4n)以下であれば効果的である。ここ
で、nは層の屈折率である。
【0052】図1、図5、図6において、少なくとも活
性層上部に位置する配線電極は厚さ5ミクロンの金から
なり、放熱性を高めている。すなわち金属製の放熱体と
なっている。1ミクロン以上、望ましくは3ミクロン以
上の金の放熱体を設けることでレーザ特性の向上、特に
高温や高出力での駆動電流の低減に有効である。本発明
のみではなく、他のGaN系レーザにおいても効果的で
あることは言うまでもない。
【0053】図1において、p−Al0.07Ga0.93Nク
ラッド層109が合体し合体部401を形成している
が、必ずしも合体する必要はなく、図5に示すような構
造でも構わない。これは、実施の形態2でも同様であ
り、n−Al0.05Ga0.95N層607の上部は分かれて
いても構わない。
【0054】以上の実施例では非晶質絶縁膜の堆積にE
CRスパッタを用いている。SiN xの場合、原料とし
て固体Si、反応性ガスにN2、プラズマガスにArを
用いている。非晶質絶縁膜の堆積にECRスパッタを用
いることで、低温で良質の膜を得ることができる。
【0055】また、マスク材料としてSiNxを用いて
いるが、その他の非晶質絶縁膜、例えばSiO2、Si
ON、Al23、AlNO、TiO2、ZrO2、Nb2
5でも構わない。これらの膜はECRスパッタを用い
ることで比較的容易に得ることができる。
【0056】さらに、以上の実施例では基板にサファイ
アを用いた場合について説明したが、その他の基板、例
えばSiC、NGO等を用いても本発明の効果は大き
い。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のGaN系
半導体素子の製造方法は、GaN系結晶をリッジ状に加
工する工程と、リッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁
膜で被覆する工程と、該GaN系結晶の表面に露出した
部分を種結晶として活性層構造を積層する工程と、上記
種結晶の上部に電極を形成する工程とを有しており、信
頼性の高い半導体発光素子を簡便に作製することができ
る。
【0058】また、本発明のGaN系半導体素子の製造
方法は、基板上に第一のクラッド層まで堆積する工程
と、該第一のクラッド層をリッジ状に加工する工程と、
リッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆する工
程と、表面に露出した部分を種結晶として活性層構造、
第二のクラッド層を積層する工程と、リッジ状の第一の
クラッド層の上部に電極を形成する工程を有しており、
横モードの安定性が良く信頼性等の特性に優れた半導体
レーザを歩留まり良く作製することができる。
【0059】また、本発明のGaN系半導体の製造方法
は、基板上にGaN系結晶を堆積した後、該GaN系結
晶をリッジ状に加工する工程と、リッジ側面とリセス底
部とを非晶質絶縁膜で被覆する工程と、第二のGaN系
結晶を堆積した後に該第二のGaN系結晶の上記非晶質
絶縁膜の上部に第二のリッジ形成する工程と、該第二の
リッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆する工
程と、上記第二のGaN系結晶の表面に露出した部分を
種結晶として活性層構造を積層する工程とをしており、
簡便に転位等の欠陥の少ない領域を半導体レーザのキャ
リア注入領域として用いることができ、信頼性等の特性
に優れた素子を歩留まり良く作製することができる。
【0060】また、本発明のGaN系半導体レーザは、
1ミクロン以上の厚さ、望ましくは3ミクロン以上の厚
さの配線電極が活性層上部に設けられており、レーザの
放熱性を高めることで、高温や高出力での駆動電流の低
減、ひいては更に信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第一の実施の形態を示す半導体レ
ーザの構造断面図
【図2】本発明に係る第1の実施の形態を示すGaN系
半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図3】本発明に係る第1の実施の形態を示すGaN系
半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図4】本発明に係る第1の実施の形態を示すGaN系
半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図5】本発明の実施の形態を示す半導体レーザの構造
断面図
【図6】本発明に係る第二の実施の形態を示す半導体レ
ーザの構造断面図
【図7】本発明に係る第2の実施の形態を示すGaN系
半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図8】本発明に係る第2の実施の形態を示すGaN系
半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図9】本発明に係る第2の実施の形態を示すGaN系
半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図10】本発明に係る第2の実施の形態を示すGaN
系半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図11】本発明に係る第2の実施の形態を示すGaN
系半導体レーザの製造方法を工程順に示した構造断面図
【図12】従来のGaN系半導体レーザの素子断面図
【図13】従来のELOG成長を用いたGaN系半導体
レーザの素子断面図
【符号の説明】
101 基板(n−GaNまたはn−SiC) 102 n−Al0.03Ga0.97N層 103 n−Al0.05Ga0.95Nクラッド層 104 SiNx 105 エアギャップ 106 n−GaN光ガイド層 107 MQW活性層 108 p−GaN光ガイド層 109 p−Al0.07Ga0.93Nクラッド層 110 p−GaN層 111 p電極 112 絶縁膜(SiO2) 113 配線電極 114 n電極 401 合体部 601 サファイア基板 602 GaN層 603 SiNx 604 エアギャップ 605 n−Al0.03Ga0.97N層 607 n−Al0.1Ga0.9N/n−GaNコンタクト
層 608 SiNx 609 エアギャップ 610 n−GaN光ガイド層 611 MQW活性層 612 p−GaN光ガイド層 613 p−Al0.07Ga0.93Nクラッド層 614 p−GaN層 615 p電極 616 絶縁膜(SiO2) 617 n電極 618 配線電極1 619 配線電極2 901 合体部1101 合体部 1201 サファイア基板 1202 バッファー層 1203 n−GaN層 1204 n−AlGaNクラッド層 1205 n−GaN光ガイド層 1206 活性層 1207 p−GaN光ガイド層 1208 p−AlGaNクラッド層 1209 p−GaNコンタクト層 1210 p電極 1211 SiO2 1212 n電極 1301 GaN 1302 SiO2 1303 GaN層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅原 岳 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 辻村 歩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮永 良子 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA11 CA04 CA34 CA40 CA46 CA64 5F073 AA13 AA42 AA45 AA71 AA74 CA07 CB02 CB04 DA05 DA24

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】GaN系結晶をリッジ状に加工する工程
    と、リッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆す
    る工程と、前記GaN系結晶の表面に露出した部分を種
    結晶として活性層構造を積層する工程と、前記種結晶の
    上部に電極を形成する工程を有することを特徴とするG
    aN系半導体発光素子の製造方法。
  2. 【請求項2】基板上に第一のクラッド層まで堆積する工
    程と、前記第一のクラッド層をリッジ状に加工する工程
    と、リッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆す
    る工程と、表面に露出した部分を種結晶として活性層構
    造、第二のクラッド層を積層する工程と、リッジ状の第
    一のクラッド層の上部に電極を形成する工程を有するこ
    とを特徴とするGaN系半導体発光素子の製造方法。
  3. 【請求項3】基板上にGaN系結晶を堆積した後、前記
    GaN系結晶をリッジ状に加工する工程と、リッジ側面
    とリセス底部とを非晶質絶縁膜で被覆する工程と、第二
    のGaN系結晶を堆積した後に前記第二のGaN系結晶
    の前記非晶質絶縁膜の上部に第二のリッジ形成する工程
    と、前記第二のリッジ側面とリセス底部とを非晶質絶縁
    膜で被覆する工程と、前記第二のGaN系結晶の表面に
    露出した部分を種結晶として活性層構造を積層する工程
    とを有するGaN系半導体発光素子の製造方法。
  4. 【請求項4】活性層構造が光ガイド層と量子井戸活性層
    からなることを特徴とする請求項1または2に記載のG
    aN系半導体発光素子の製造方法。
  5. 【請求項5】非晶質絶縁膜がSiNx、SiO2、SiO
    N、Al23、AlNO、TiO2、ZrO2、Nb25
    のいずれかであ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GaN系半導体発光素子の製造方法。
  6. 【請求項6】1ミクロン以上の厚さの配線電極が活性層
    上部に設けられていることを特徴とするGaN系半導体
    発光素子。
  7. 【請求項7】3ミクロン以上の厚さの配線電極が活性層
    上部に設けられていることを特徴とするGaN系半導体
    発光素子。
JP2000025929A 2000-02-03 2000-02-03 GaN系半導体発光素子およびその製造方法 Pending JP2001217503A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000025929A JP2001217503A (ja) 2000-02-03 2000-02-03 GaN系半導体発光素子およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000025929A JP2001217503A (ja) 2000-02-03 2000-02-03 GaN系半導体発光素子およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001217503A true JP2001217503A (ja) 2001-08-10

Family

ID=18551718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000025929A Pending JP2001217503A (ja) 2000-02-03 2000-02-03 GaN系半導体発光素子およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001217503A (ja)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001332815A (ja) * 2000-05-25 2001-11-30 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
JP2002246698A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子とその製法
WO2002103868A1 (fr) * 2001-06-15 2002-12-27 Sony Corporation Element laser a semi-conducteurs a faisceaux multiples
WO2003019678A1 (fr) * 2001-08-22 2003-03-06 Sony Corporation Element semiconducteur au nitrure et procede de production de cet element
US6734030B2 (en) 2001-03-06 2004-05-11 Sony Corporation Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device
WO2004064212A1 (ja) * 2003-01-14 2004-07-29 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. 窒化物半導体素子及びその製造方法、並びに窒化物半導体基板の製造方法
US6806109B2 (en) * 2001-12-20 2004-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating nitride based semiconductor substrate and method of fabricating nitride based semiconductor device
US6828591B2 (en) 2000-12-15 2004-12-07 Sony Corporation Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
US6830946B2 (en) 2001-02-01 2004-12-14 Sony Corporation Device transfer method and panel
US6831300B2 (en) 2001-02-21 2004-12-14 Sony Corporation Semiconductor light emitting device, manufacturing method of a semiconductor light emitting device and connection structure of an electrode layer
EP1508922A1 (en) * 2002-05-15 2005-02-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting element and production method therefor
US6870190B2 (en) 2001-03-06 2005-03-22 Sony Corporation Display unit and semiconductor light emitting device
US6924500B2 (en) 2000-07-18 2005-08-02 Sony Corporation Semiconductor light-emitting device and process for producing the same
US7250320B2 (en) 2003-03-20 2007-07-31 Sony Corporation Semiconductor light emitting element, manufacturing method thereof, integrated semiconductor light emitting device, manufacturing method thereof, image display device, manufacturing method thereof, illuminating device and manufacturing method thereof
CN100362710C (zh) * 2003-01-14 2008-01-16 松下电器产业株式会社 氮化物半导体元件及其制造方法和氮化物半导体基板的制造方法
JP2010080481A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Ngk Insulators Ltd 受光素子および受光素子の作製方法
WO2011108422A1 (ja) * 2010-03-01 2011-09-09 シャープ株式会社 窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体発光素子および発光装置
CN103618212A (zh) * 2013-12-10 2014-03-05 北京燕园中镓半导体工程研发中心有限公司 GaN基脊型激光二极管的制备方法

Cited By (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001332815A (ja) * 2000-05-25 2001-11-30 Rohm Co Ltd 半導体発光素子
US7221001B2 (en) 2000-07-18 2007-05-22 Sony Corporation Semiconductor light-emitting device and process for producing the same
US6924500B2 (en) 2000-07-18 2005-08-02 Sony Corporation Semiconductor light-emitting device and process for producing the same
US6828591B2 (en) 2000-12-15 2004-12-07 Sony Corporation Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
US7233030B2 (en) 2001-02-01 2007-06-19 Sony Corporation Device transfer method and panel
US6830946B2 (en) 2001-02-01 2004-12-14 Sony Corporation Device transfer method and panel
US6921675B2 (en) 2001-02-01 2005-07-26 Sony Corporation Device transfer method and panel
JP2002246698A (ja) * 2001-02-15 2002-08-30 Sharp Corp 窒化物半導体発光素子とその製法
JP4703014B2 (ja) * 2001-02-15 2011-06-15 シャープ株式会社 窒化物半導体発光素子、光学装置、および半導体発光装置とその製造方法
US6831300B2 (en) 2001-02-21 2004-12-14 Sony Corporation Semiconductor light emitting device, manufacturing method of a semiconductor light emitting device and connection structure of an electrode layer
US6870190B2 (en) 2001-03-06 2005-03-22 Sony Corporation Display unit and semiconductor light emitting device
US6734030B2 (en) 2001-03-06 2004-05-11 Sony Corporation Semiconductor light emitting device and method of fabricating semiconductor light emitting device
US6950451B2 (en) 2001-06-15 2005-09-27 Sony Corporation Multi-beam semiconductor laser element
WO2002103868A1 (fr) * 2001-06-15 2002-12-27 Sony Corporation Element laser a semi-conducteurs a faisceaux multiples
US7149235B2 (en) 2001-06-15 2006-12-12 Sony Corporation Multi-beam semiconductor laser device
US6818465B2 (en) 2001-08-22 2004-11-16 Sony Corporation Nitride semiconductor element and production method for nitride semiconductor element
WO2003019678A1 (fr) * 2001-08-22 2003-03-06 Sony Corporation Element semiconducteur au nitrure et procede de production de cet element
US6806109B2 (en) * 2001-12-20 2004-10-19 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating nitride based semiconductor substrate and method of fabricating nitride based semiconductor device
CN100418236C (zh) * 2002-05-15 2008-09-10 松下电器产业株式会社 半导体发光元件及其制造方法
EP1508922A4 (en) * 2002-05-15 2006-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
EP1508922A1 (en) * 2002-05-15 2005-02-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting element and production method therefor
US7470608B2 (en) 2002-05-15 2008-12-30 Panasonics Corporation Semiconductor light emitting device and fabrication method thereof
EP1814166A1 (en) * 2002-05-15 2007-08-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting element and production method therefor
EP1970969A1 (en) * 2002-05-15 2008-09-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor light emitting element and production method therefor
CN100362710C (zh) * 2003-01-14 2008-01-16 松下电器产业株式会社 氮化物半导体元件及其制造方法和氮化物半导体基板的制造方法
US6927149B2 (en) 2003-01-14 2005-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nitride semiconductor device and fabrication method thereof, and method for forming nitride semiconductor substrate
WO2004064212A1 (ja) * 2003-01-14 2004-07-29 Matsushita Electric Industrial Co. Ltd. 窒化物半導体素子及びその製造方法、並びに窒化物半導体基板の製造方法
US7250320B2 (en) 2003-03-20 2007-07-31 Sony Corporation Semiconductor light emitting element, manufacturing method thereof, integrated semiconductor light emitting device, manufacturing method thereof, image display device, manufacturing method thereof, illuminating device and manufacturing method thereof
JP2010080481A (ja) * 2008-09-24 2010-04-08 Ngk Insulators Ltd 受光素子および受光素子の作製方法
WO2011108422A1 (ja) * 2010-03-01 2011-09-09 シャープ株式会社 窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体発光素子および発光装置
JP5399552B2 (ja) * 2010-03-01 2014-01-29 シャープ株式会社 窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体発光素子および発光装置
US8647904B2 (en) 2010-03-01 2014-02-11 Sharp Kabushiki Kaisha Method for manufacturing nitride semiconductor device, nitride semiconductor light-emitting device, and light-emitting apparatus
CN103618212A (zh) * 2013-12-10 2014-03-05 北京燕园中镓半导体工程研发中心有限公司 GaN基脊型激光二极管的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3864735B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JP2000332364A (ja) 窒化物半導体素子
JP2010177651A (ja) 半導体レーザ素子
JP2001217503A (ja) GaN系半導体発光素子およびその製造方法
JP2002026456A (ja) 半導体装置、半導体レーザ及びその製造方法並びにエッチング方法
JP2008198952A (ja) Iii族窒化物半導体発光素子
JP2002335053A (ja) 半導体レーザの製造方法、半導体レーザ、半導体装置の製造方法および半導体装置
JP2001308462A (ja) 窒化物半導体素子の製造方法
JP2009158955A (ja) 窒化物半導体レーザダイオード
JP2009094360A (ja) 半導体レーザダイオード
US6801559B2 (en) Group III nitride compound semiconductor laser
JP4622225B2 (ja) 半導体レーザ素子及びその製造方法
JP3804335B2 (ja) 半導体レーザ
JP2000164510A (ja) 窒化物系iii−v族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法
JP4608731B2 (ja) 半導体レーザの製造方法
JP5224312B2 (ja) 半導体レーザダイオード
JP3735638B2 (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
JP2005191588A (ja) 半導体発光素子の製造方法
JP2009239084A (ja) 半導体レーザ素子
JP2001007443A (ja) 半導体発光装置の製造方法
JP4679867B2 (ja) 窒化物半導体発光素子、及びその製造方法
JP3963233B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子及びその製造方法
JP2009212343A (ja) 窒化物半導体素子および窒化物半導体素子の製造方法
JP5341353B2 (ja) Iii族窒化物半導体素子およびiii族窒化物半導体素子の製造方法
JP3644446B2 (ja) 窒化物半導体素子