JP2001308458A - 半導体発光素子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 - Google Patents
半導体発光素子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Info
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- JP2001308458A JP2001308458A JP2000127401A JP2000127401A JP2001308458A JP 2001308458 A JP2001308458 A JP 2001308458A JP 2000127401 A JP2000127401 A JP 2000127401A JP 2000127401 A JP2000127401 A JP 2000127401A JP 2001308458 A JP2001308458 A JP 2001308458A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
半導体発光素子、より一般的には半導体装置を高い生産
性でしかも低コストで製造する。 【解決手段】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子、例えば半導体レーザにおいて、サ
ファイア基板などの基板１上にその主面の法線とほぼ平
行な側面を有するパターン、例えばｎ型ＧａＮ層３を二
次元アレイ状に形成し、このｎ型ＧａＮ層３の側面に複
数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４〜１０を順
次成長させることにより発光素子構造、例えばレーザ構
造を形成する。
半導体発光素子、より一般的には半導体装置を高い生産
性でしかも低コストで製造する。 【解決手段】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子、例えば半導体レーザにおいて、サ
ファイア基板などの基板１上にその主面の法線とほぼ平
行な側面を有するパターン、例えばｎ型ＧａＮ層３を二
次元アレイ状に形成し、このｎ型ＧａＮ層３の側面に複
数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４〜１０を順
次成長させることにより発光素子構造、例えばレーザ構
造を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
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
方法に関し、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体レーザに適用して好適なものである。
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
方法に関し、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体を用いた半導体レーザに適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化に必要であ
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われている。
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われている。
【０００３】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体レーザの製造においては、有機金属化学気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりサファイア基板などの基
板の全面にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させ
ることによりレーザ構造を形成するのが最も一般的であ
る。
用いた半導体レーザの製造においては、有機金属化学気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりサファイア基板などの基
板の全面にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させ
ることによりレーザ構造を形成するのが最も一般的であ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、基板全
面にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させること
によりレーザ構造を形成する上述の従来の方法では、成
長速度が遅いため、成長に多くの時間と原料とを必要と
する。成長速度を速くするために原料供給量を増やす
と、原料の消費量や無害化のための処理コストの増大を
もたらすほか、多量の副生成物が発生することにより、
ＭＯＣＶＤ装置のメンテナンス周期が短縮され、生産性
が低下する。
面にＧａＮ系半導体層をエピタキシャル成長させること
によりレーザ構造を形成する上述の従来の方法では、成
長速度が遅いため、成長に多くの時間と原料とを必要と
する。成長速度を速くするために原料供給量を増やす
と、原料の消費量や無害化のための処理コストの増大を
もたらすほか、多量の副生成物が発生することにより、
ＭＯＣＶＤ装置のメンテナンス周期が短縮され、生産性
が低下する。
【０００５】一方、実屈折率導波型の半導体レーザを得
るために活性層を数μｍ幅でエッチングすると、エッチ
ング面に表面準位（欠陥）が形成され、レーザ特性を低
下させる原因となる。また、イオン注入により電流狭窄
構造を形成することも考えられるが、この方法は結晶の
破壊を伴うため、同様の問題が予想される。
るために活性層を数μｍ幅でエッチングすると、エッチ
ング面に表面準位（欠陥）が形成され、レーザ特性を低
下させる原因となる。また、イオン注入により電流狭窄
構造を形成することも考えられるが、この方法は結晶の
破壊を伴うため、同様の問題が予想される。
【０００６】さらに、基板面全体にエピタキシャル成長
を行う上述の従来の方法では、基板とエピタキシャル層
との熱膨張係数が互いに異なるため、エピタキシャル成
長の温度変化の際に基板に反りが生じる。この反りによ
る基板の温度の不均一は活性層のＩｎ組成やクラッド層
のＡｌ組成などの不均一化の原因となり、製造歩留まり
の低下をもたらす。
を行う上述の従来の方法では、基板とエピタキシャル層
との熱膨張係数が互いに異なるため、エピタキシャル成
長の温度変化の際に基板に反りが生じる。この反りによ
る基板の温度の不均一は活性層のＩｎ組成やクラッド層
のＡｌ組成などの不均一化の原因となり、製造歩留まり
の低下をもたらす。
【０００７】したがって、この発明が解決しようとする
課題は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子、より一般的には半導体装置を高い生産性
でしかも低コストで製造することである。
課題は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半
導体発光素子、より一般的には半導体装置を高い生産性
でしかも低コストで製造することである。
【０００８】この発明が解決しようとする他の課題は、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた実屈折率導
波型の半導体レーザを容易に製造することである。
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた実屈折率導
波型の半導体レーザを容易に製造することである。
【０００９】この発明が解決しようとするさらに他の課
題は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体発光素子、より一般的には半導体装置を高い製造歩留
まりで製造することである。
題は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体発光素子、より一般的には半導体装置を高い製造歩留
まりで製造することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第１の発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子において、基板の主
面とほぼ水平方向に積層された複数の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層により発光素子構造が形成されてい
ることを特徴とするものである。
に、この発明の第１の発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた半導体発光素子において、基板の主
面とほぼ水平方向に積層された複数の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層により発光素子構造が形成されてい
ることを特徴とするものである。
【００１１】この発明の第２の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
において、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより発
光素子構造を形成するようにしたことを特徴とするもの
である。
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子の製造方法
において、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより発
光素子構造を形成するようにしたことを特徴とするもの
である。
【００１２】この発明の第３の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置において、基板
の主面とほぼ水平方向に積層された複数の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層により素子構造が形成されてい
ることを特徴とするものである。
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置において、基板
の主面とほぼ水平方向に積層された複数の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層により素子構造が形成されてい
ることを特徴とするものである。
【００１３】この発明の第４の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置の製造方法にお
いて、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより素子構
造を形成するようにしたことを特徴とするものである。
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置の製造方法にお
いて、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより素子構
造を形成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】この発明の第１および第３の発明において
は、典型的には、基板上にこの基板の主面の法線とほぼ
平行な側面を有するパターンが設けられ、パターンの側
面に複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が積層
され、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
より発光素子構造または素子構造が形成される。最も典
型的には、このパターンは基板の主面の法線とほぼ平行
な平面からなる四つの側面を有する直方体の形状を有す
る。パターンの厚さは、形成すべき発光素子構造または
素子構造に応じて選ばれるが、例えば実屈折率導波型半
導体レーザを形成する場合には、典型的には１μｍ以上
４μｍ以下、好適には１μｍ以上２．５μｍ以下に選ば
れる。パターンの側面の法線は、典型的には、〈１−１
００〉方向または〈１１−２０〉方向に選ばれる。特
に、発光素子構造がレーザ構造である場合には、前者の
ようにパターンの側面の法線が〈１−１００〉方向であ
るときは、パターンの〈１−１００〉方向に平行な一対
の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍｍ以下であり、後
者のようにパターンの側面の法線が〈１１−２０〉方向
であるときは、パターンの〈１１−２０〉方向に平行な
一対の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍｍ以下であ
る。これらの側面間の長さは共振器長に相当する。
は、典型的には、基板上にこの基板の主面の法線とほぼ
平行な側面を有するパターンが設けられ、パターンの側
面に複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が積層
され、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
より発光素子構造または素子構造が形成される。最も典
型的には、このパターンは基板の主面の法線とほぼ平行
な平面からなる四つの側面を有する直方体の形状を有す
る。パターンの厚さは、形成すべき発光素子構造または
素子構造に応じて選ばれるが、例えば実屈折率導波型半
導体レーザを形成する場合には、典型的には１μｍ以上
４μｍ以下、好適には１μｍ以上２．５μｍ以下に選ば
れる。パターンの側面の法線は、典型的には、〈１−１
００〉方向または〈１１−２０〉方向に選ばれる。特
に、発光素子構造がレーザ構造である場合には、前者の
ようにパターンの側面の法線が〈１−１００〉方向であ
るときは、パターンの〈１−１００〉方向に平行な一対
の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍｍ以下であり、後
者のようにパターンの側面の法線が〈１１−２０〉方向
であるときは、パターンの〈１１−２０〉方向に平行な
一対の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍｍ以下であ
る。これらの側面間の長さは共振器長に相当する。
【００１５】この発明の第２および第４の発明において
は、典型的には、基板上にこの基板の主面の法線とほぼ
平行な側面を有する少なくとも一つのパターンを設け、
このパターンの側面に複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を成長させ、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層により発光素子構造または素子構造を形
成する。これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の成長には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）のほ
か、必要に応じて、ハイドライド気相エピタキシー（ハ
ライド気相エピタキシーとも呼ばれる）（ＨＶＰＥ）な
ど、場合によっては分子線エピタキシー（ＭＢＥ）など
の方法を用いることができる。最も典型的には、パター
ンは基板の主面の法線に平行な平面からなる四つの側面
を有する直方体の形状を有する。また、通常は、基板上
に複数の発光素子構造または素子構造を同時に多数形成
するために、複数のパターンを基板の主面に二次元アレ
イ状に互いに分離して設ける。パターンの厚さは、形成
すべき発光素子構造または素子構造に応じて選ばれる
が、例えば実屈折率導波型半導体レーザを形成する場合
には、典型的には１μｍ以上４μｍ以下、好適には１μ
ｍ以上２．５μｍ以下に選ばれる。パターンの側面の法
線は、典型的には、〈１−１００〉方向または〈１１−
２０〉方向に選ばれる。特に、発光素子構造がレーザ構
造である場合には、前者のようにパターンの側面の法線
が〈１−１００〉方向であるときは、パターンの〈１−
１００〉方向に平行な一対の側面間の長さが１００μｍ
以上１ｍｍ以下であり、後者のようにパターンの側面の
法線が〈１１−２０〉方向であるときは、パターンの
〈１１−２０〉方向に平行な一対の側面間の長さが１０
０μｍ以上１ｍｍ以下である。これらの側面間の長さは
共振器長に相当する。
は、典型的には、基板上にこの基板の主面の法線とほぼ
平行な側面を有する少なくとも一つのパターンを設け、
このパターンの側面に複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を成長させ、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層により発光素子構造または素子構造を形
成する。これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の成長には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）のほ
か、必要に応じて、ハイドライド気相エピタキシー（ハ
ライド気相エピタキシーとも呼ばれる）（ＨＶＰＥ）な
ど、場合によっては分子線エピタキシー（ＭＢＥ）など
の方法を用いることができる。最も典型的には、パター
ンは基板の主面の法線に平行な平面からなる四つの側面
を有する直方体の形状を有する。また、通常は、基板上
に複数の発光素子構造または素子構造を同時に多数形成
するために、複数のパターンを基板の主面に二次元アレ
イ状に互いに分離して設ける。パターンの厚さは、形成
すべき発光素子構造または素子構造に応じて選ばれる
が、例えば実屈折率導波型半導体レーザを形成する場合
には、典型的には１μｍ以上４μｍ以下、好適には１μ
ｍ以上２．５μｍ以下に選ばれる。パターンの側面の法
線は、典型的には、〈１−１００〉方向または〈１１−
２０〉方向に選ばれる。特に、発光素子構造がレーザ構
造である場合には、前者のようにパターンの側面の法線
が〈１−１００〉方向であるときは、パターンの〈１−
１００〉方向に平行な一対の側面間の長さが１００μｍ
以上１ｍｍ以下であり、後者のようにパターンの側面の
法線が〈１１−２０〉方向であるときは、パターンの
〈１１−２０〉方向に平行な一対の側面間の長さが１０
０μｍ以上１ｍｍ以下である。これらの側面間の長さは
共振器長に相当する。
【００１６】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまた
はＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮな
どである。
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまた
はＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮな
どである。
【００１７】この発明において、その側面に窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を積層または成長させるパタ
ーンは、典型的には窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
からなり、具体的には例えばＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただ
し、０≦ｘ≦１）からなる。また、基板は、典型的に
は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と異なる物質か
らなるもの、具体的には、例えば、サファイア基板、特
にｃ面サファイア基板のほか、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、
スピネル基板などを用いることができる。
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を積層または成長させるパタ
ーンは、典型的には窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
からなり、具体的には例えばＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただ
し、０≦ｘ≦１）からなる。また、基板は、典型的に
は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と異なる物質か
らなるもの、具体的には、例えば、サファイア基板、特
にｃ面サファイア基板のほか、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、
スピネル基板などを用いることができる。
【００１８】この発明においては、パターンの側面に複
数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる
際に、基板上からの成長を抑え、成長方位を揃えるため
に、好適には、パターンの側面に成長させる複数の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が基板と接触しないよ
うにする。このために、具体的には、例えば、複数の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる前にパ
ターンの周辺部の基板の最上部を除去する。
数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる
際に、基板上からの成長を抑え、成長方位を揃えるため
に、好適には、パターンの側面に成長させる複数の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が基板と接触しないよ
うにする。このために、具体的には、例えば、複数の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる前にパ
ターンの周辺部の基板の最上部を除去する。
【００１９】この発明において、半導体発光素子は、典
型的には半導体レーザであるが、発光ダイオードであっ
てもよい。また、半導体装置は、例えば、半導体レーザ
や発光ダイオードなどの半導体発光素子のほか、電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）などの電子走行素子などであ
る。
型的には半導体レーザであるが、発光ダイオードであっ
てもよい。また、半導体装置は、例えば、半導体レーザ
や発光ダイオードなどの半導体発光素子のほか、電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）などの電子走行素子などであ
る。
【００２０】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより、具体的
には、基板上にこの基板の主面の法線とほぼ平行な側面
を有するパターンを設け、このパターンの側面に複数の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させ
ることにより発光素子構造または素子構造を形成するの
で、成長速度が速く、成長原料の消費効率も高い。ま
た、例えば、発光素子構造のストライプ幅はこのパター
ンの厚さによって決まるため、このパターンの厚さを十
分に薄く選ぶことにより、ストライプ幅を十分に狭くす
ることができる。さらに、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層は、基板全面に成長させるのではなく、パター
ンの側面に局所的に成長させるので、基板と窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との熱膨張係数差による基板
の反りを抑えることができる。
ば、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより、具体的
には、基板上にこの基板の主面の法線とほぼ平行な側面
を有するパターンを設け、このパターンの側面に複数の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を横方向成長させ
ることにより発光素子構造または素子構造を形成するの
で、成長速度が速く、成長原料の消費効率も高い。ま
た、例えば、発光素子構造のストライプ幅はこのパター
ンの厚さによって決まるため、このパターンの厚さを十
分に薄く選ぶことにより、ストライプ幅を十分に狭くす
ることができる。さらに、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層は、基板全面に成長させるのではなく、パター
ンの側面に局所的に成長させるので、基板と窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との熱膨張係数差による基板
の反りを抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
【００２２】図１はこの発明の第１の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザ
は、ＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）
構造を有するものである。
ａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザ
は、ＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）
構造を有するものである。
【００２３】図１に示すように、この第１の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例えば厚さが４
００μｍのｃ面サファイア基板１上に、アンドープのＧ
ａＮバッファ層２を介して、ｎ型ＧａＮ層３が積層され
ている。このｎ型ＧａＮ層３は〈１１−２０〉方向に延
在するストライプ形状を有し、この〈１１−２０〉方向
に平行な一対の側面は｛１−１００｝面からなり、この
〈１１−２０〉方向に垂直な一対の側面は｛１１−２
０｝面からなる。ここで、ＧａＮバッファ層２およびｃ
面サファイア基板１の最上部も、このｎ型ＧａＮ層３と
同一形状にパターニングされている。このｎ型ＧａＮ層
３の｛１−１００｝面からなる一方の側面に、ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、例えばＧ
ａ1-x Ｉｎ x Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光
導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０が順次横方向（〈１−１００〉方
向）に積層されている。ここで、これらのｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト
層１０は、ｃ面サファイア基板１から浮いた状態に設け
られている。また、この場合、これらのｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ型
ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト層
１０は、ｎ型ＧａＮ層３の上面にもごく薄く延在してい
るが、これらのＧａＮ系半導体層は結晶性が悪く、ほぼ
絶縁体と言える状態にあり、レーザの動作に関しては無
視することができるものである。
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例えば厚さが４
００μｍのｃ面サファイア基板１上に、アンドープのＧ
ａＮバッファ層２を介して、ｎ型ＧａＮ層３が積層され
ている。このｎ型ＧａＮ層３は〈１１−２０〉方向に延
在するストライプ形状を有し、この〈１１−２０〉方向
に平行な一対の側面は｛１−１００｝面からなり、この
〈１１−２０〉方向に垂直な一対の側面は｛１１−２
０｝面からなる。ここで、ＧａＮバッファ層２およびｃ
面サファイア基板１の最上部も、このｎ型ＧａＮ層３と
同一形状にパターニングされている。このｎ型ＧａＮ層
３の｛１−１００｝面からなる一方の側面に、ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、例えばＧ
ａ1-x Ｉｎ x Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光
導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０が順次横方向（〈１−１００〉方
向）に積層されている。ここで、これらのｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト
層１０は、ｃ面サファイア基板１から浮いた状態に設け
られている。また、この場合、これらのｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ型
ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト層
１０は、ｎ型ＧａＮ層３の上面にもごく薄く延在してい
るが、これらのＧａＮ系半導体層は結晶性が悪く、ほぼ
絶縁体と言える状態にあり、レーザの動作に関しては無
視することができるものである。
【００２４】ＧａＮバッファ層２は厚さが例えば４０ｎ
ｍである。ｎ型ＧａＮ層３は厚さが例えば２．５μｍ、
〈１１−２０〉方向の長さ（共振器長に相当する）は例
えば４５０μｍ、〈１−１００〉方向の長さ（幅）は例
えば１５０μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリコ
ン（Ｓｉ）が例えば２×１０18ｃｍ-3程度ドープされて
いる。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４は厚さが例えば１．
０μｍ、Ａｌ組成が例えば０．０８であり、ｎ型不純物
として例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光導
波層５は厚さが例えば０．０８μｍであり、ｎ型不純物
として例えばＳｉがドープされている。Ｇａ1-x Ｉｎx
Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層６は、
例えば、障壁層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層は厚さが０．
００７μｍ、Ｉｎ組成ｘは０．０２でｎ型不純物として
例えばＳｉがドープされ、井戸層であるＧａ1-y Ｉｎy
Ｎ層は厚さが０．００３５μｍ、Ｉｎ組成ｙは０．１０
でアンドープであり、井戸数は３である。
ｍである。ｎ型ＧａＮ層３は厚さが例えば２．５μｍ、
〈１１−２０〉方向の長さ（共振器長に相当する）は例
えば４５０μｍ、〈１−１００〉方向の長さ（幅）は例
えば１５０μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリコ
ン（Ｓｉ）が例えば２×１０18ｃｍ-3程度ドープされて
いる。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４は厚さが例えば１．
０μｍ、Ａｌ組成が例えば０．０８であり、ｎ型不純物
として例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光導
波層５は厚さが例えば０．０８μｍであり、ｎ型不純物
として例えばＳｉがドープされている。Ｇａ1-x Ｉｎx
Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層６は、
例えば、障壁層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層は厚さが０．
００７μｍ、Ｉｎ組成ｘは０．０２でｎ型不純物として
例えばＳｉがドープされ、井戸層であるＧａ1-y Ｉｎy
Ｎ層は厚さが０．００３５μｍ、Ｉｎ組成ｙは０．１０
でアンドープであり、井戸数は３である。
【００２５】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７は厚さが例え
ば０．００２μｍ、Ａｌ組成が例えば０．１５であり、
ｐ型不純物として例えばマグネシウム（Ｍｇ）がドープ
されている。ｐ型ＧａＮ光導波層８は厚さが例えば０．
８５μｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープ
されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９は例えば厚さ
が０．５μｍ、Ａｌ組成が例えば０．０７であり、ｐ型
不純物として例えばＭｇがドープされている。ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０は厚さが例えば０．１μｍであり、
ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされている。
ば０．００２μｍ、Ａｌ組成が例えば０．１５であり、
ｐ型不純物として例えばマグネシウム（Ｍｇ）がドープ
されている。ｐ型ＧａＮ光導波層８は厚さが例えば０．
８５μｍであり、ｐ型不純物として例えばＭｇがドープ
されている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９は例えば厚さ
が０．５μｍ、Ａｌ組成が例えば０．０７であり、ｐ型
不純物として例えばＭｇがドープされている。ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０は厚さが例えば０．１μｍであり、
ｐ型不純物として例えばＭｇがドープされている。
【００２６】符号１１は、例えばＴｉＯ2 層上にＳｉＯ
2 層を積層したＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2層からなる端面コー
ティング層を示す。図１には示されていないが、この端
面コーティング層１１は｛１１−２０｝面からなる両共
振器端面を覆うように形成されている。
2 層を積層したＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2層からなる端面コー
ティング層を示す。図１には示されていないが、この端
面コーティング層１１は｛１１−２０｝面からなる両共
振器端面を覆うように形成されている。
【００２７】ｐ型ＧａＮコンタクト層１０に接してｐ側
電極１２が設けられている。このｐ側電極１２は、例え
ばＰｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＰｄ／Ｐ
ｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＰｄ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００ｎｍおよ
び３００ｎｍである。ここで、Ｐｄ膜に代えて、例えば
Ｎｉ膜を用いてもよい。一方、ｎ型ＧａＮ層３上にｎ側
電極１３が設けられている。このｎ側電極１３は、例え
ばＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜は例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよび１００
ｎｍである。
電極１２が設けられている。このｐ側電極１２は、例え
ばＰｄ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＰｄ／Ｐ
ｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＰｄ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００ｎｍおよ
び３００ｎｍである。ここで、Ｐｄ膜に代えて、例えば
Ｎｉ膜を用いてもよい。一方、ｎ型ＧａＮ層３上にｎ側
電極１３が設けられている。このｎ側電極１３は、例え
ばＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＴｉ／Ｐ
ｔ／Ａｕ構造を有し、これらのＴｉ膜、Ｐｔ膜およびＡ
ｕ膜は例えばそれぞれ１０ｎｍ、５０ｎｍおよび１００
ｎｍである。
【００２８】次に、上述のように構成されたこの第１の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法につい
て説明する。
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法につい
て説明する。
【００２９】このＧａＮ系半導体レーザを製造するに
は、まず、図２に示すように、あらかじめサーマルクリ
ーニングなどにより表面を清浄化したｃ面サファイア基
板１上にＭＯＣＶＤ法により常圧下において例えば４９
０℃程度の温度でアンドープのＧａＮバッファ層２を成
長させた後、基板温度を所定の成長温度、例えば１０５
０℃に上昇させて、ＭＯＣＶＤ法により加圧下、例えば
圧力１．６気圧（１２１６Ｔｏｒｒ）において、ＧａＮ
バッファ層２上にｎ型ＧａＮ層３をエピタキシャル成長
させる。
は、まず、図２に示すように、あらかじめサーマルクリ
ーニングなどにより表面を清浄化したｃ面サファイア基
板１上にＭＯＣＶＤ法により常圧下において例えば４９
０℃程度の温度でアンドープのＧａＮバッファ層２を成
長させた後、基板温度を所定の成長温度、例えば１０５
０℃に上昇させて、ＭＯＣＶＤ法により加圧下、例えば
圧力１．６気圧（１２１６Ｔｏｒｒ）において、ＧａＮ
バッファ層２上にｎ型ＧａＮ層３をエピタキシャル成長
させる。
【００３０】次に、ｎ型ＧａＮ層３をエピタキシャル成
長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取
り出した後、ｎ型ＧａＮ層３をエッチングによりパター
ニングして、図３および図４に示すように、〈１１−２
０〉方向の長さが例えば４５０μｍ、〈１−１００〉方
向の長さ（幅）が例えば３００μｍのパターンの二次元
アレイを形成する。ただし、図３Ａは図４のＡ−Ａ線に
沿っての断面図、図３Ｂは図４のＢ−Ｂ線に沿っての断
面図に相当する（以下同様）。このエッチングは、ｃ面
サファイア基板１の最上部がエッチングされるまで行
う。ここで、〈１−１００〉方向におけるパターンの互
いに対向する一対の側面間の隙間の幅は、後の工程でこ
れらの側面に最後に横方向成長させるｐ型ＧａＮコンタ
クト層１０同士が互いに接触しないように選ばれ、具体
的には、例えば１００μｍに選ばれる。ｎ型ＧａＮ層３
のパターニングは具体的には例えば次のような手順で行
うことができる。すなわち、ｎ型ＧａＮ層３の全面に例
えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などによ
り例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を
形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより
所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、こ
のレジストパターンをマスクとして、例えばフッ酸系の
エッチング液を用いたウエットエッチング、または、Ｃ
Ｆ4 やＣＨＦ3などのフッ素を含むエッチングガスを用
いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりＳｉＯ
2 膜をエッチングすることによりＳｉＯ2 膜からなるパ
ターンの二次元アレイを形成する。次に、このＳｉＯ2
膜からなるパターンをマスクとして例えばＲＩＥ法によ
りｃ面サファイア基板１の最上部までエッチングを行
う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系
ガスを用いる。この後、ＳｉＯ2 膜をエッチング除去す
る。
長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取
り出した後、ｎ型ＧａＮ層３をエッチングによりパター
ニングして、図３および図４に示すように、〈１１−２
０〉方向の長さが例えば４５０μｍ、〈１−１００〉方
向の長さ（幅）が例えば３００μｍのパターンの二次元
アレイを形成する。ただし、図３Ａは図４のＡ−Ａ線に
沿っての断面図、図３Ｂは図４のＢ−Ｂ線に沿っての断
面図に相当する（以下同様）。このエッチングは、ｃ面
サファイア基板１の最上部がエッチングされるまで行
う。ここで、〈１−１００〉方向におけるパターンの互
いに対向する一対の側面間の隙間の幅は、後の工程でこ
れらの側面に最後に横方向成長させるｐ型ＧａＮコンタ
クト層１０同士が互いに接触しないように選ばれ、具体
的には、例えば１００μｍに選ばれる。ｎ型ＧａＮ層３
のパターニングは具体的には例えば次のような手順で行
うことができる。すなわち、ｎ型ＧａＮ層３の全面に例
えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法などによ
り例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜（図示せず）を
形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより
所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、こ
のレジストパターンをマスクとして、例えばフッ酸系の
エッチング液を用いたウエットエッチング、または、Ｃ
Ｆ4 やＣＨＦ3などのフッ素を含むエッチングガスを用
いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりＳｉＯ
2 膜をエッチングすることによりＳｉＯ2 膜からなるパ
ターンの二次元アレイを形成する。次に、このＳｉＯ2
膜からなるパターンをマスクとして例えばＲＩＥ法によ
りｃ面サファイア基板１の最上部までエッチングを行
う。このＲＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系
ガスを用いる。この後、ＳｉＯ2 膜をエッチング除去す
る。
【００３１】次に、図５に示すように、上述のようにし
て形成したｎ型ＧａＮ層３のパターンを成長核として、
レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層、具体的には、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、
活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光
導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキ
シャル成長させる。この際、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−
２０〉方向に平行な側面におけるＧａＮ系半導体層の成
長速度に比べて、ｎ型ＧａＮ層３の〈１−１００〉方向
に平行な側面におけるＧａＮ系半導体層の成長速度は極
端に遅く、無視することができる。このようにして、図
５に示すように、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方向
に平行な側面にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０がエピタキシャル
成長し、一方、ｎ型ＧａＮ層３の〈１−１００〉方向に
平行な側面にはこれらのＧａＮ系半導体層が成長しない
ようにすることができる。この場合、ｎ型ＧａＮ層３の
〈１１−２０〉方向に平行な側面に成長したＧａＮ系半
導体層の両端面をそのまま共振器面として用いる。
て形成したｎ型ＧａＮ層３のパターンを成長核として、
レーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層、具体的には、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、
活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光
導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキ
シャル成長させる。この際、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−
２０〉方向に平行な側面におけるＧａＮ系半導体層の成
長速度に比べて、ｎ型ＧａＮ層３の〈１−１００〉方向
に平行な側面におけるＧａＮ系半導体層の成長速度は極
端に遅く、無視することができる。このようにして、図
５に示すように、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方向
に平行な側面にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０がエピタキシャル
成長し、一方、ｎ型ＧａＮ層３の〈１−１００〉方向に
平行な側面にはこれらのＧａＮ系半導体層が成長しない
ようにすることができる。この場合、ｎ型ＧａＮ層３の
〈１１−２０〉方向に平行な側面に成長したＧａＮ系半
導体層の両端面をそのまま共振器面として用いる。
【００３２】ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト
層１０の成長温度は例えば１０２０℃とし、活性層６お
よびｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７の成長温度は例えば７
８５℃とする。また、ｎ型ＧａＮ光導波層５の成長温度
は、成長初期は例えば１０２０℃とし、途中から例えば
７８５℃に下げる。また、ｐ型ＧａＮ光導波層８の成長
温度は、成長当初は例えば７８５℃とし、途中から例え
ば１０２０℃に上昇させる。成長時の圧力は、ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層
６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層
８およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９の成長時には例え
ば０．２６気圧（２００Ｔｏｒｒ）とし、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１０の成長時には例えば１気圧（７６０Ｔｏ
ｒｒ）とする。また、これらのＧａＮ系半導体層の成長
原料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料として
はトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）
を、ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてはトリメチル
アルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ
族元素であるＩｎの原料としてはトリメチルインジウム
（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの
原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キ
ャリアガスとしては、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ
2 ）との混合ガスを用いる。ドーパントについては、ｎ
型ドーパントとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）
を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス＝メチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍ
ｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト
層１０の成長温度は例えば１０２０℃とし、活性層６お
よびｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７の成長温度は例えば７
８５℃とする。また、ｎ型ＧａＮ光導波層５の成長温度
は、成長初期は例えば１０２０℃とし、途中から例えば
７８５℃に下げる。また、ｐ型ＧａＮ光導波層８の成長
温度は、成長当初は例えば７８５℃とし、途中から例え
ば１０２０℃に上昇させる。成長時の圧力は、ｎ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層
６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層
８およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９の成長時には例え
ば０．２６気圧（２００Ｔｏｒｒ）とし、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１０の成長時には例えば１気圧（７６０Ｔｏ
ｒｒ）とする。また、これらのＧａＮ系半導体層の成長
原料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料として
はトリメチルガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）
を、ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてはトリメチル
アルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、ＩＩＩ
族元素であるＩｎの原料としてはトリメチルインジウム
（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族元素であるＮの
原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キ
ャリアガスとしては、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ
2 ）との混合ガスを用いる。ドーパントについては、ｎ
型ドーパントとしては例えばモノシラン（ＳｉＨ4 ）
を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス＝メチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍ
ｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエニルマグネシウム
（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。
【００３３】また、ｎ型ＧａＮ層３の周辺部のｃ面サフ
ァイア基板１の最上部がエッチングされていてこの部分
のｃ面サファイア基板１の表面はｎ型ＧａＮ層３の下面
より下に位置するため、ｎ型ＧａＮ層３の側面にＧａＮ
系半導体層が横方向成長する際に、ｃ面サファイア基板
１の表面からの成長が競合するおそれがなく、これらの
ＧａＮ系半導体層をｃ軸方位に揃えることができる。
ァイア基板１の最上部がエッチングされていてこの部分
のｃ面サファイア基板１の表面はｎ型ＧａＮ層３の下面
より下に位置するため、ｎ型ＧａＮ層３の側面にＧａＮ
系半導体層が横方向成長する際に、ｃ面サファイア基板
１の表面からの成長が競合するおそれがなく、これらの
ＧａＮ系半導体層をｃ軸方位に揃えることができる。
【００３４】なお、上述の横方向成長の際には、ｃ面サ
ファイア基板１の基板面に垂直な方向、すなわちｃ軸方
向の成長が完全に抑制されない結果、ｎ型ＧａＮ層３の
上面にもｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導
波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型
ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９および
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０がごく薄く成長するが、す
でに述べたように、これらのＧａＮ系半導体層は結晶性
が悪く、ほぼ絶縁体と言える状態にあるため、レーザの
動作に関しては無視することができるものである。
ファイア基板１の基板面に垂直な方向、すなわちｃ軸方
向の成長が完全に抑制されない結果、ｎ型ＧａＮ層３の
上面にもｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導
波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型
ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９および
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０がごく薄く成長するが、す
でに述べたように、これらのＧａＮ系半導体層は結晶性
が悪く、ほぼ絶縁体と言える状態にあるため、レーザの
動作に関しては無視することができるものである。
【００３５】次に、上述のようにしてレーザ構造を形成
するＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面サファイア基板
１をＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、図６に示すよう
に、端面コーティング層１１を基板全面に例えばＣＶＤ
法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより形成す
る。この端面コーティング層１１としては、例えばＴｉ
Ｏ2 層上にＳｉＯ2 層を積層したＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 層
を用いる。
するＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面サファイア基板
１をＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、図６に示すよう
に、端面コーティング層１１を基板全面に例えばＣＶＤ
法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより形成す
る。この端面コーティング層１１としては、例えばＴｉ
Ｏ2 層上にＳｉＯ2 層を積層したＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 層
を用いる。
【００３６】次に、端面コーティング層１１上に所定形
状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジ
ストパターンをマスクとして端面コーティング層１１を
エッチングすることにより、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−
２０〉方向に平行な側面にエピタキシャル成長したｐ型
ＧａＮコンタクト層１０を露出させ、真空蒸着法などに
より基板全面にＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成
した後、レジストパターンをその上のＮｉ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、図７に示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０
に接してｐ側電極１２が形成される。次に、端面コーテ
ィング層１１上に再び所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て端面コーティング層１１をエッチングすることによ
り、ｎ型ＧａＮ層３の上面の所定部分を露出させ、真空
蒸着法などにより基板全面にＴｉ膜およびＡｌ膜を順次
形成した後、レジストパターンをその上のＴｉ膜および
Ａｌ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによっ
て、図８に示すように、ｎ型ＧａＮ層３上にｎ側電極１
３が形成される。この後、ｐ側電極１２およびｎ側電極
１３をオーミック接触させるためのアロイ処理を行う。
状のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジ
ストパターンをマスクとして端面コーティング層１１を
エッチングすることにより、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−
２０〉方向に平行な側面にエピタキシャル成長したｐ型
ＧａＮコンタクト層１０を露出させ、真空蒸着法などに
より基板全面にＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成
した後、レジストパターンをその上のＮｉ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、図７に示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０
に接してｐ側電極１２が形成される。次に、端面コーテ
ィング層１１上に再び所定形状のレジストパターン（図
示せず）を形成し、このレジストパターンをマスクとし
て端面コーティング層１１をエッチングすることによ
り、ｎ型ＧａＮ層３の上面の所定部分を露出させ、真空
蒸着法などにより基板全面にＴｉ膜およびＡｌ膜を順次
形成した後、レジストパターンをその上のＴｉ膜および
Ａｌ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによっ
て、図８に示すように、ｎ型ＧａＮ層３上にｎ側電極１
３が形成される。この後、ｐ側電極１２およびｎ側電極
１３をオーミック接触させるためのアロイ処理を行う。
【００３７】次に、上述のようにしてレーザ構造が形成
されたｃ面サファイア基板１を図８Ｂに示す破線に沿っ
て劈開して〈１１−２０〉方向に延在するバー状に加工
した後、このバーを劈開してチップ化する。以上によ
り、図１に示すように、目的とするＳＣＨ構造のＧａＮ
系半導体レーザが製造される。
されたｃ面サファイア基板１を図８Ｂに示す破線に沿っ
て劈開して〈１１−２０〉方向に延在するバー状に加工
した後、このバーを劈開してチップ化する。以上によ
り、図１に示すように、目的とするＳＣＨ構造のＧａＮ
系半導体レーザが製造される。
【００３８】この第１の実施形態によれば、次のような
種々の利点を得ることができる。すなわち、この第１の
実施形態においては、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉
方向に平行な側面にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導
体層を横方向成長させているが、この横方向成長の成長
速度は、従来のように基板全面にＧａＮ系半導体層を成
長させる場合の成長速度に比べてずっと速く、成長原料
の消費効率も高いため、成長時間を短くすることがで
き、成長原料も少なくすることができる。また、成長速
度を速めるために原料供給量を増やす必要がないため、
成長原料の消費量および無害化のための処理コストの低
減を図ることができるとともに、成長時に発生する副生
成物の量も少ないため、ＭＯＣＶＤ装置のメンテナンス
周期が長くなり、生産性の向上を図ることができる。す
なわち、ＧａＮ系半導体レーザを高い生産性でしかも低
コストで製造することができる。
種々の利点を得ることができる。すなわち、この第１の
実施形態においては、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉
方向に平行な側面にレーザ構造を形成するＧａＮ系半導
体層を横方向成長させているが、この横方向成長の成長
速度は、従来のように基板全面にＧａＮ系半導体層を成
長させる場合の成長速度に比べてずっと速く、成長原料
の消費効率も高いため、成長時間を短くすることがで
き、成長原料も少なくすることができる。また、成長速
度を速めるために原料供給量を増やす必要がないため、
成長原料の消費量および無害化のための処理コストの低
減を図ることができるとともに、成長時に発生する副生
成物の量も少ないため、ＭＯＣＶＤ装置のメンテナンス
周期が長くなり、生産性の向上を図ることができる。す
なわち、ＧａＮ系半導体レーザを高い生産性でしかも低
コストで製造することができる。
【００３９】また、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方
向に平行な側面へのＧａＮ系半導体層の横方向成長によ
り、ストライプ幅が例えば２．５μｍと狭い実屈折率導
波型ＧａＮ系半導体レーザを容易に製造することができ
る。このため、従来の方法で実屈折率導波型ＧａＮ系半
導体レーザを製造する場合のように、活性層を数μｍ幅
でエッチングする必要がなくなり、したがってエッチン
グ面に形成される表面準位がレーザ特性を劣化させる問
題がない。
向に平行な側面へのＧａＮ系半導体層の横方向成長によ
り、ストライプ幅が例えば２．５μｍと狭い実屈折率導
波型ＧａＮ系半導体レーザを容易に製造することができ
る。このため、従来の方法で実屈折率導波型ＧａＮ系半
導体レーザを製造する場合のように、活性層を数μｍ幅
でエッチングする必要がなくなり、したがってエッチン
グ面に形成される表面準位がレーザ特性を劣化させる問
題がない。
【００４０】さらに、レーザ構造を形成するＧａＮ系半
導体層は基板全面に成長させるのではなく、ｎ型ＧａＮ
層３の〈１１−２０〉方向に平行な側面に局所的に成長
させており、しかも、これらのＧａＮ系半導体層の合計
の厚さは２〜３μｍ程度と薄いことから、ｃ面サファイ
ア基板１とこれらのＧａＮ系半導体層との熱膨張係数差
によるｃ面サファイア基板１の反りは極めて少ない。こ
のため、これらのＧａＮ系半導体層を高い均一性でエピ
タキシャル成長させることができ、したがってレーザの
製造歩留まりも高くすることができる。
導体層は基板全面に成長させるのではなく、ｎ型ＧａＮ
層３の〈１１−２０〉方向に平行な側面に局所的に成長
させており、しかも、これらのＧａＮ系半導体層の合計
の厚さは２〜３μｍ程度と薄いことから、ｃ面サファイ
ア基板１とこれらのＧａＮ系半導体層との熱膨張係数差
によるｃ面サファイア基板１の反りは極めて少ない。こ
のため、これらのＧａＮ系半導体層を高い均一性でエピ
タキシャル成長させることができ、したがってレーザの
製造歩留まりも高くすることができる。
【００４１】また、共振器端面は、横方向成長されたＧ
ａＮ系半導体層の成長面からなるので、共振器端面を劈
開により形成する場合に比べて、劈開の工程を削減する
ことができ、製造プロセスの簡略化を図ることができる
とともに、平坦性が良好な共振器端面を容易に得ること
ができ、これによって良好なレーザ特性および高い信頼
性を得ることができ、製造歩留まりの向上を図ることが
できる。
ａＮ系半導体層の成長面からなるので、共振器端面を劈
開により形成する場合に比べて、劈開の工程を削減する
ことができ、製造プロセスの簡略化を図ることができる
とともに、平坦性が良好な共振器端面を容易に得ること
ができ、これによって良好なレーザ特性および高い信頼
性を得ることができ、製造歩留まりの向上を図ることが
できる。
【００４２】図９はこの発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザ
もＳＣＨ構造を有するものである。
ａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レーザ
もＳＣＨ構造を有するものである。
【００４３】図９に示すように、この第２の実施形態に
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＮ層３
の｛１−１００｝面からなる側面にのみ、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト
層１０が順次横方向に積層されており、ｎ型ＧａＮ層３
の上面にはこれらのＧａＮ系半導体層は積層されていな
い。その他のことは第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザと同様であるので、説明を省略する。
よるＧａＮ系半導体レーザにおいては、ｎ型ＧａＮ層３
の｛１−１００｝面からなる側面にのみ、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト
層１０が順次横方向に積層されており、ｎ型ＧａＮ層３
の上面にはこれらのＧａＮ系半導体層は積層されていな
い。その他のことは第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザと同様であるので、説明を省略する。
【００４４】次に、この第２の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法について説明する。
半導体レーザの製造方法について説明する。
【００４５】このＧａＮ系半導体レーザを製造するに
は、まず、第１の実施形態と同様にして、ｃ面サファイ
ア基板１上にＧａＮバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３
を成長させる。
は、まず、第１の実施形態と同様にして、ｃ面サファイ
ア基板１上にＧａＮバッファ層２およびｎ型ＧａＮ層３
を成長させる。
【００４６】次に、ｎ型ＧａＮ層３をエピタキシャル成
長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取
り出す。次に、図１０に示すように、ｎ型ＧａＮ層３の
全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法
などにより例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜１４を
形成した後、このＳｉＯ2 膜１４上にリソグラフィーに
より所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成
し、このレジストパターンをマスクとして、例えばフッ
酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、また
は、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエッチングガ
スを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜１４をエッチング
することによりＳｉＯ2 膜１４からなるパターンの二次
元アレイを形成する。次に、このＳｉＯ2 膜１４からな
るパターンをマスクとして例えばＲＩＥ法によりｃ面サ
ファイア基板１の最上部までエッチングを行う。このＲ
ＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系ガスを用い
る。
長させたｃ面サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取
り出す。次に、図１０に示すように、ｎ型ＧａＮ層３の
全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法
などにより例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜１４を
形成した後、このＳｉＯ2 膜１４上にリソグラフィーに
より所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成
し、このレジストパターンをマスクとして、例えばフッ
酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、また
は、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含むエッチングガ
スを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜１４をエッチング
することによりＳｉＯ2 膜１４からなるパターンの二次
元アレイを形成する。次に、このＳｉＯ2 膜１４からな
るパターンをマスクとして例えばＲＩＥ法によりｃ面サ
ファイア基板１の最上部までエッチングを行う。このＲ
ＩＥのエッチングガスとしては例えば塩素系ガスを用い
る。
【００４７】次に、ＳｉＯ2 膜１４を成長マスクとし、
ｎ型ＧａＮ層３のパターンを成長核として、レーザ構造
を形成するＧａＮ系半導体層、具体的には、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、
ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成長
させる。この際、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方向
に平行な側面におけるＧａＮ系半導体層の成長速度に比
べて、ｎ型ＧａＮ層３の〈１−１００〉方向に平行な側
面におけるＧａＮ系半導体層の成長速度は極端に遅く、
無視することができる。また、ｎ型ＧａＮ層３の上面に
はＳｉＯ2 膜１４が形成されているため、このｎ型Ｇａ
Ｎ層３の上面ではＧａＮ系半導体層の成長は起きないこ
とから、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導
波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型
ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９および
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０の厚さの制御性の向上を図
ることができる。このようにして、図１１に示すよう
に、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方向に平行な側面
にのみｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波
層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型Ｇ
ａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ
型ＧａＮコンタクト層１０を順次エピタキシャル成長さ
せることができる。この場合、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１
−２０〉方向に平行な側面に成長したＧａＮ系半導体層
の両端面をそのまま共振器面として用いる。
ｎ型ＧａＮ層３のパターンを成長核として、レーザ構造
を形成するＧａＮ系半導体層、具体的には、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、活性層６、
ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型ＧａＮコンタク
ト層１０をＭＯＣＶＤ法により順次エピタキシャル成長
させる。この際、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方向
に平行な側面におけるＧａＮ系半導体層の成長速度に比
べて、ｎ型ＧａＮ層３の〈１−１００〉方向に平行な側
面におけるＧａＮ系半導体層の成長速度は極端に遅く、
無視することができる。また、ｎ型ＧａＮ層３の上面に
はＳｉＯ2 膜１４が形成されているため、このｎ型Ｇａ
Ｎ層３の上面ではＧａＮ系半導体層の成長は起きないこ
とから、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導
波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型
ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９および
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０の厚さの制御性の向上を図
ることができる。このようにして、図１１に示すよう
に、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１−２０〉方向に平行な側面
にのみｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波
層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型Ｇ
ａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ
型ＧａＮコンタクト層１０を順次エピタキシャル成長さ
せることができる。この場合、ｎ型ＧａＮ層３の〈１１
−２０〉方向に平行な側面に成長したＧａＮ系半導体層
の両端面をそのまま共振器面として用いる。
【００４８】ここで、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ
型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャッ
プ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０の成長温度、
成長圧力、成長原料などは、第１の実施形態と同様であ
る。
型ＧａＮ光導波層５、活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャッ
プ層７、ｐ型ＧａＮ光導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層９およびｐ型ＧａＮコンタクト層１０の成長温度、
成長圧力、成長原料などは、第１の実施形態と同様であ
る。
【００４９】この場合も、ｎ型ＧａＮ層３の周辺部のｃ
面サファイア基板１の最上部がエッチングされていてこ
の部分のｃ面サファイア基板１の表面はｎ型ＧａＮ層３
の下面より下に位置するため、ｎ型ＧａＮ層３の側面に
ＧａＮ系半導体層が横方向成長する際に、ｃ面サファイ
ア基板１の表面からの成長が競合するおそれがなく、こ
れらのＧａＮ系半導体層をｃ軸方位に揃えることができ
る。
面サファイア基板１の最上部がエッチングされていてこ
の部分のｃ面サファイア基板１の表面はｎ型ＧａＮ層３
の下面より下に位置するため、ｎ型ＧａＮ層３の側面に
ＧａＮ系半導体層が横方向成長する際に、ｃ面サファイ
ア基板１の表面からの成長が競合するおそれがなく、こ
れらのＧａＮ系半導体層をｃ軸方位に揃えることができ
る。
【００５０】次に、上述のようにしてレーザ構造を形成
するＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面サファイア基板
１をＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、ＳｉＯ2 膜１４
をエッチング除去する。
するＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面サファイア基板
１をＭＯＣＶＤ装置から取り出した後、ＳｉＯ2 膜１４
をエッチング除去する。
【００５１】次に、図１２に示すように、端面コーティ
ング層１１を基板全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、
スパッタリング法などにより形成する。この端面コーテ
ィング層１１としては、例えばＴｉＯ2 層上にＳｉＯ2
層を積層したＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 層を用いる。
ング層１１を基板全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、
スパッタリング法などにより形成する。この端面コーテ
ィング層１１としては、例えばＴｉＯ2 層上にＳｉＯ2
層を積層したＴｉＯ2 ／ＳｉＯ2 層を用いる。
【００５２】次に、第１の実施形態と同様にして、図１
３に示すように、ｐ側電極１２を形成する。次に、第１
の実施形態と同様にして、図１４に示すように、ｎ側電
極１３を形成する。この後、ｐ側電極１２およびｎ側電
極１３をオーミック接触させるためのアロイ処理を行
う。
３に示すように、ｐ側電極１２を形成する。次に、第１
の実施形態と同様にして、図１４に示すように、ｎ側電
極１３を形成する。この後、ｐ側電極１２およびｎ側電
極１３をオーミック接触させるためのアロイ処理を行
う。
【００５３】次に、第１の実施形態と同様にして、レー
ザ構造が形成されたｃ面サファイア基板１を劈開してチ
ップ化する。これによって、図９に示すように、目的と
するＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
ザ構造が形成されたｃ面サファイア基板１を劈開してチ
ップ化する。これによって、図９に示すように、目的と
するＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００５４】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００５５】次に、この発明の第３の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。
ａＮ系半導体レーザについて説明する。
【００５６】この第３の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザにおいては、｛１１−２０｝面からなる両共振器
端面が、劈開面またはエッチング面からなる。その他の
ことは第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同
様であるので、説明を省略する。
レーザにおいては、｛１１−２０｝面からなる両共振器
端面が、劈開面またはエッチング面からなる。その他の
ことは第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同
様であるので、説明を省略する。
【００５７】次に、この第３の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法について説明する。
半導体レーザの製造方法について説明する。
【００５８】第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レー
ザの製造方法においては、レーザ構造を形成するＧａＮ
系半導体層の横方向成長を行う際の成長核として島状に
パターニングされたｎ型ＧａＮ層３を用いているのに対
し、この第３の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの
製造方法においては、図１５に示すように、成長核とし
てのｎ型ＧａＮ層３は〈１１−２０〉方向に延在する細
長いストライプ形状を有する。このストライプ形状のｎ
型ＧａＮ層３は第１の実施形態と同様な方法により形成
することができる。
ザの製造方法においては、レーザ構造を形成するＧａＮ
系半導体層の横方向成長を行う際の成長核として島状に
パターニングされたｎ型ＧａＮ層３を用いているのに対
し、この第３の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの
製造方法においては、図１５に示すように、成長核とし
てのｎ型ＧａＮ層３は〈１１−２０〉方向に延在する細
長いストライプ形状を有する。このストライプ形状のｎ
型ＧａＮ層３は第１の実施形態と同様な方法により形成
することができる。
【００５９】次に、第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法と同様にプロセスを進めてｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０の横方向成長まで終了する。次に、
第１の実施形態と同様にしてｐ側電極１２およびｎ側電
極１３を形成する。次に、第１の実施形態と同様にして
ｃ面サファイア基板１の劈開を行ってバー状に加工して
両共振器端面を形成し、さらに端面コーティングを行っ
た後、このバーを劈開することによりチップ化する。こ
の場合、共振器端面は劈開面となる。あるいは、別の方
法では、ｃ面サファイア基板１の劈開を行う前に、ｎ型
ＧａＮ層３の側面に横方向成長したストライプ状のＧａ
Ｎ系半導体層の所定部分を選択的にエッチングすること
によりエッチング面からなる共振器端面を形成し、次に
第１の実施形態と同様にしてｃ面サファイア基板１の劈
開を行ってバー状に加工し、さらに端面コーティングを
行った後、このバーを劈開することによりチップ化す
る。以上により、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製
造する。
体レーザの製造方法と同様にプロセスを進めてｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０の横方向成長まで終了する。次に、
第１の実施形態と同様にしてｐ側電極１２およびｎ側電
極１３を形成する。次に、第１の実施形態と同様にして
ｃ面サファイア基板１の劈開を行ってバー状に加工して
両共振器端面を形成し、さらに端面コーティングを行っ
た後、このバーを劈開することによりチップ化する。こ
の場合、共振器端面は劈開面となる。あるいは、別の方
法では、ｃ面サファイア基板１の劈開を行う前に、ｎ型
ＧａＮ層３の側面に横方向成長したストライプ状のＧａ
Ｎ系半導体層の所定部分を選択的にエッチングすること
によりエッチング面からなる共振器端面を形成し、次に
第１の実施形態と同様にしてｃ面サファイア基板１の劈
開を行ってバー状に加工し、さらに端面コーティングを
行った後、このバーを劈開することによりチップ化す
る。以上により、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製
造する。
【００６０】この第３の実施形態によれば、第１の実施
形態とほぼ同様な利点を得ることができる。
形態とほぼ同様な利点を得ることができる。
【００６１】次に、この発明の第４の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザについて説明する。
ａＮ系半導体レーザについて説明する。
【００６２】この第４の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザにおいては、｛１１−２０｝面からなる両共振器
端面が、劈開面またはエッチング面からなる。また、ｎ
型ＧａＮ層３の｛１−１００｝面からなる側面にのみ、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、
活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光
導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０が順次横方向に積層されており、ｎ
型ＧａＮ層３の上面にはこれらのＧａＮ系半導体層は積
層されていない。その他のことは第１の実施形態による
ＧａＮ系半導体レーザと同様であるので、説明を省略す
る。
レーザにおいては、｛１１−２０｝面からなる両共振器
端面が、劈開面またはエッチング面からなる。また、ｎ
型ＧａＮ層３の｛１−１００｝面からなる側面にのみ、
ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層４、ｎ型ＧａＮ光導波層５、
活性層６、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層７、ｐ型ＧａＮ光
導波層８、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層９およびｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０が順次横方向に積層されており、ｎ
型ＧａＮ層３の上面にはこれらのＧａＮ系半導体層は積
層されていない。その他のことは第１の実施形態による
ＧａＮ系半導体レーザと同様であるので、説明を省略す
る。
【００６３】次に、この第４の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法について説明する。
半導体レーザの製造方法について説明する。
【００６４】第１の実施形態によるＧａＮ系半導体レー
ザの製造方法においては、レーザ構造を形成するＧａＮ
系半導体層の横方向成長を行う際の成長核として島状に
パターニングされたｎ型ＧａＮ層３を用いているのに対
し、この第４の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの
製造方法においては、図１５に示すように、成長核とし
てのｎ型ＧａＮ層３は〈１１−２０〉方向に延在する細
長いストライプ形状を有する。また、このｎ型ＧａＮ層
３上には第２の実施形態と同様にＳｉＯ2 膜１４を成長
マスクとして形成しておく。
ザの製造方法においては、レーザ構造を形成するＧａＮ
系半導体層の横方向成長を行う際の成長核として島状に
パターニングされたｎ型ＧａＮ層３を用いているのに対
し、この第４の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの
製造方法においては、図１５に示すように、成長核とし
てのｎ型ＧａＮ層３は〈１１−２０〉方向に延在する細
長いストライプ形状を有する。また、このｎ型ＧａＮ層
３上には第２の実施形態と同様にＳｉＯ2 膜１４を成長
マスクとして形成しておく。
【００６５】この後、第３の実施形態と同様にプロセス
を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造す
る。
を進めて、目的とするＧａＮ系半導体レーザを製造す
る。
【００６６】この第４の実施形態によれば、第１の実施
形態とほぼ同様な利点を得ることができる。
形態とほぼ同様な利点を得ることができる。
【００６７】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００６８】例えば、上述の第１、第２、第３および第
４の実施形態において挙げた数値、構造、基板、原料、
プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、
これらと異なる数値、構造、基板、原料、プロセスなど
を用いてもよい。
４の実施形態において挙げた数値、構造、基板、原料、
プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、
これらと異なる数値、構造、基板、原料、プロセスなど
を用いてもよい。
【００６９】また、上述の第１、第２、第３および第４
の実施形態においては、ストライプの延びる方向をｃ面
サファイア基板１の〈１１−２０〉方向にしているが、
このストライプの延びる方向は〈１−１００〉方向にし
てもよい。
の実施形態においては、ストライプの延びる方向をｃ面
サファイア基板１の〈１１−２０〉方向にしているが、
このストライプの延びる方向は〈１−１００〉方向にし
てもよい。
【００７０】また、上述の第１、第２、第３および第４
の実施形態においては、基板としてｃ面サファイア基板
を用いているが、必要に応じて、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基
板、スピネル基板などを用いてもよい。
の実施形態においては、基板としてｃ面サファイア基板
を用いているが、必要に応じて、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基
板、スピネル基板などを用いてもよい。
【００７１】さらに、上述の第１、第２、第３および第
４の実施形態においては、この発明をＳＣＨ構造のＧａ
Ｎ系半導体レーザに適用した場合について説明したが、
この発明は、例えば、ＤＨ（Double Heterostructure）
構造のＧａＮ系半導体レーザに適用してもよいことは勿
論、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＦＥＴ
などの電子走行素子に適用してもよい。
４の実施形態においては、この発明をＳＣＨ構造のＧａ
Ｎ系半導体レーザに適用した場合について説明したが、
この発明は、例えば、ＤＨ（Double Heterostructure）
構造のＧａＮ系半導体レーザに適用してもよいことは勿
論、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＦＥＴ
などの電子走行素子に適用してもよい。
【００７２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより発光素子
構造、より一般的には素子構造を形成することにより、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光
素子、より一般的には半導体装置を高い生産性でしかも
低コストで製造することができる。また、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた実屈折率導波型の半導体
レーザを容易に製造することができる。さらに、窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子、
より一般的には半導体装置を高い製造歩留まりで製造す
ることができる。
ば、基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより発光素子
構造、より一般的には素子構造を形成することにより、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光
素子、より一般的には半導体装置を高い生産性でしかも
低コストで製造することができる。また、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体を用いた実屈折率導波型の半導体
レーザを容易に製造することができる。さらに、窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子、
より一般的には半導体装置を高い製造歩留まりで製造す
ることができる。
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザを示す斜視図である。
体レーザを示す斜視図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図３】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。
体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザを示す斜視図である。
体レーザを示す斜視図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１１】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系半
導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。
導体レーザの製造方法を説明するための斜視図である。
１・・・ｃ面サファイア基板、３・・・ｎ型ＧａＮ層、
４・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、５・・・ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層、６・・・活性層、７・・・ｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層、８・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、９・・・ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層、１０・・・ｐ型ＧａＮコンタ
クト層、１１・・・端面コーティング層、１２・・・ｐ
側電極、１３・・・ｎ側電極、１４・・・ＳｉＯ2 膜
４・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、５・・・ｎ型Ｇａ
Ｎ光導波層、６・・・活性層、７・・・ｐ型ＡｌＧａＮ
キャップ層、８・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、９・・・ｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層、１０・・・ｐ型ＧａＮコンタ
クト層、１１・・・端面コーティング層、１２・・・ｐ
側電極、１３・・・ｎ側電極、１４・・・ＳｉＯ2 膜
Claims (48)
- 【請求項１】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用
いた半導体発光素子において、 基板の主面とほぼ水平方向に積層された複数の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層により発光素子構造が形成
されていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項２】 上記基板上に上記基板の主面の法線とほ
ぼ平行な側面を有するパターンが設けられ、上記パター
ンの上記側面に上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層が積層されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体発光素子。 - 【請求項３】 上記パターンは上記基板の主面の法線と
ほぼ平行な平面からなる四つの側面を有する直方体の形
状を有することを特徴とする請求項２記載の半導体発光
素子。 - 【請求項４】 上記パターンは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体からなることを特徴とする請求項２記載の半
導体発光素子。 - 【請求項５】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
はＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）であること
を特徴とする請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】 上記基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体と異なる物質からなることを特徴とする請求項２
記載の半導体発光素子。 - 【請求項７】 上記パターンの厚さが１μｍ以上４μｍ
以下であることを特徴とする請求項２記載の半導体発光
素子。 - 【請求項８】 上記パターンの上記側面の法線が〈１−
１００〉方向であることを特徴とする請求項２記載の半
導体発光素子。 - 【請求項９】 上記パターンの上記側面の法線が〈１１
−２０〉方向であることを特徴とする請求項２記載の半
導体発光素子。 - 【請求項１０】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
−１００〉方向であり、上記パターンの〈１−１００〉
方向に平行な一対の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の半導体発
光素子。 - 【請求項１１】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
１−２０〉方向であり、上記パターンの〈１１−２０〉
方向に平行な一対の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項３記載の半導体発
光素子。 - 【請求項１２】 上記パターンの上記側面に積層された
上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が上記
基板と接触していないことを特徴とする請求項２記載の
半導体発光素子。 - 【請求項１３】 上記パターンの周辺部の上記基板の最
上部が除去されていることを特徴とする請求項１２記載
の半導体発光素子。 - 【請求項１４】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体発光素子の製造方法において、 基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させることにより発光素子構造
を形成するようにしたことを特徴とする半導体発光素子
の製造方法。 - 【請求項１５】 上記基板上に上記基板の主面の法線と
ほぼ平行な側面を有する少なくとも一つのパターンを設
け、上記パターンの上記側面に上記複数の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたことを
特徴とする請求項１４記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項１６】 上記パターンは上記基板の主面の法線
に平行な平面からなる四つの側面を有する直方体の形状
を有することを特徴とする請求項１５記載の半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項１７】 複数の上記パターンを上記基板の主面
に二次元アレイ状に互いに分離して設けるようにしたこ
とを特徴とする請求項１５記載の半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項１８】 上記パターンは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなることを特徴とする請求項１５記載
の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１９】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体はＡｌx Ｇａ1-xＮ（ただし、０≦ｘ≦１）であるこ
とを特徴とする請求項１８記載の半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項２０】 上記基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体と異なる物質からなることを特徴とする請求項
１４記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２１】 上記パターンの厚さが１μｍ以上４μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１５記載の半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項２２】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
−１００〉方向であることを特徴とする請求項１５記載
の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２３】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
１−２０〉方向であることを特徴とする請求項１５記載
の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２４】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
−１００〉方向であり、上記パターンの〈１−１００〉
方向に平行な一対の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１５記載の半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項２５】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
１−２０〉方向であり、上記パターンの〈１１−２０〉
方向に平行な一対の側面間の長さが１００μｍ以上１ｍ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１５記載の半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項２６】 上記パターンの上記側面に積層された
上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が上記
基板と接触しないようにすることを特徴とする請求項１
５記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２７】 上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を成長させる前に上記パターンの周辺部の上
記基板の最上部を除去するようにしたことを特徴とする
請求項２６記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項２８】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体装置において、 基板の主面とほぼ水平方向に積層された複数の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層により素子構造が形成され
ていることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２９】 上記基板上に上記基板の主面の法線と
ほぼ平行な側面を有するパターンが設けられ、上記パタ
ーンの上記側面に上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層が積層されていることを特徴とする請求項２
８記載の半導体装置。 - 【請求項３０】 上記パターンは上記基板の主面の法線
とほぼ平行な平面からなる四つの側面を有する直方体の
形状を有することを特徴とする請求項２９記載の半導体
装置。 - 【請求項３１】 上記パターンは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなることを特徴とする請求項２９記載
の半導体装置。 - 【請求項３２】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体はＡｌx Ｇａ1-xＮ（ただし、０≦ｘ≦１）であるこ
とを特徴とする請求項３１記載の半導体装置。 - 【請求項３３】 上記基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体と異なる物質からなることを特徴とする請求項
２８記載の半導体装置。 - 【請求項３４】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
−１００〉方向であることを特徴とする請求項２９記載
の半導体装置。 - 【請求項３５】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
１−２０〉方向であることを特徴とする請求項２９記載
の半導体装置。 - 【請求項３６】 上記パターンの上記側面に積層された
上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が上記
基板と接触していないことを特徴とする請求項２９記載
の半導体装置。 - 【請求項３７】 上記パターンの周辺部の上記基板の最
上部が除去されていることを特徴とする請求項３６記載
の半導体装置。 - 【請求項３８】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体装置の製造方法において、 基板の主面とほぼ水平方向に複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させることにより素子構造を形
成するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３９】 上記基板上に上記基板の主面の法線と
ほぼ平行な側面を有する少なくとも一つのパターンを設
け、上記パターンの上記側面に上記複数の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたことを
特徴とする請求項３８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４０】 上記パターンは上記基板の主面の法線
に平行な平面からなる四つの側面を有する直方体の形状
を有することを特徴とする請求項３９記載の半導体装置
の製造方法。 - 【請求項４１】 複数の上記パターンを上記基板の主面
に二次元アレイ状に互いに分離して設けるようにしたこ
とを特徴とする請求項３９記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４２】 上記パターンは窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体からなることを特徴とする請求項３９記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４３】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体はＡｌx Ｇａ1-xＮ（ただし、０≦ｘ≦１）であるこ
とを特徴とする請求項４２記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項４４】 上記基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体と異なる物質からなることを特徴とする請求項
３８記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４５】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
−１００〉方向であることを特徴とする請求項３９記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４６】 上記パターンの上記側面の法線が〈１
１−２０〉方向であることを特徴とする請求項３９記載
の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４７】 上記パターンの上記側面に積層された
上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層が上記
基板と接触しないようにすることを特徴とする請求項３
９記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４８】 上記複数の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を成長させる前に上記パターンの周辺部の上
記基板の最上部を除去するようにしたことを特徴とする
請求項４７記載の半導体装置の製造方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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-
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