JP2001345519A - Laser element - Google Patents

Laser element

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JP2001345519A
JP2001345519A JP2000164338A JP2000164338A JP2001345519A JP 2001345519 A JP2001345519 A JP 2001345519A JP 2000164338 A JP2000164338 A JP 2000164338A JP 2000164338 A JP2000164338 A JP 2000164338A JP 2001345519 A JP2001345519 A JP 2001345519A
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layer
type
doped
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nitride semiconductor
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Shinichi Nagahama
慎一 長濱
Tomoya Yanagimoto
友弥 柳本
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser element where generation of pulsation of optical output emitted from the laser element can be prevented, even at high output operation. SOLUTION: This laser element is a nitride semiconductor laser element, having an N-type clad layer, an active layer and a P-type clad layer. In the laser element, an optical guide layer composed of InfGa1-fN (0<=f<1) is formed at least between the active layer and the N-type or the P-type clad layer. Film thickness of the optical guide layer is at most 0.05 μm. A nondoped layer which is not doped with impurities is formed at least on the N-type clad layer side or the P-type clad layer side of the active layer. The nondoped layer, which is formed on the side where the optical guide layer is formed is formed between the optical guide layer and the clad layer on the side, where the optical guide layer is formed.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体(たとえば
InxAlyGa1- x - yN、0≦x、0≦y、x+y≦
1)よりなるレーザ素子に関し、特に光出力のパルセー
ションの発生を防止することができるレーザ素子に関す
る。
The present invention relates to a nitride semiconductor (e.g. In x Al y Ga 1- x - y N, 0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦
More specifically, the present invention relates to a laser device capable of preventing pulsation of light output.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報化社会の発展とともに、大量
の情報を記憶する記憶装置が必要とされ、短波長のレー
ザ光源は、DVD等の大容量記録媒体の光源あるいは通
信用の光源等としてその開発が切望されている。このよ
うな短波長レーザの実現のため、窒化物半導体レーザ素
子に関し、多くの研究開発が行われており、種々の窒化
物半導体レーザ素子が知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the development of the information-oriented society, a storage device for storing a large amount of information is required, and a laser light source of a short wavelength is used as a light source for a large-capacity recording medium such as a DVD or a light source for communication. The development is eagerly awaited. In order to realize such a short-wavelength laser, much research and development has been conducted on nitride semiconductor laser devices, and various nitride semiconductor laser devices are known.

【0003】たとえば、本発明者等は、実用可能なレー
ザ素子として、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.37(1998)pp.L309
-L312、Part2,No.3B,15 March 1998に、サファイア基板
上部に、ELOG(Epitaxially late
rally overgrown GaN)を20μm
形成し、その後GaNを膜厚が100μmになるまで成
長させた後、サファイア基板を削除することで、約80
μmの転位の低減されたGaN基板を得て、このGaN
基板上にレーザ素子構造となる窒化物半導体層を複数積
層してなる窒化物半導体レーザ素子を発表している。そ
して、このレーザ素子は、室温での連続発振1万時間以
上を可能とする窒化物半導体レーザ素子を発表した。
[0003] For example, the present inventors have proposed a practical laser device as described in Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37 (1998) pp. L309.
-L312, Part2, No.3B, 15 March 1998, ELOG (Epitaxially late) on top of sapphire substrate
(rally overgrown GaN) 20 μm
Then, GaN is grown to a thickness of 100 μm, and then the sapphire substrate is removed.
A GaN substrate having reduced μm dislocations was obtained,
A nitride semiconductor laser device in which a plurality of nitride semiconductor layers forming a laser device structure are stacked on a substrate has been announced. And, as this laser device, a nitride semiconductor laser device capable of continuous oscillation at room temperature for 10,000 hours or more was announced.

【0004】図10に、上記J.J.A.P.に示されるレ
ーザ素子と同様の模式的断面図を示した。この図10に
示されるように、p−GaNよりなるp型コンタクト層
からp−Al0.14Ga0.86N/GaNの超格子構造より
なるp型クラッド層まで部分的にエッチングして形成さ
れたリッジ形状のストライプを有し、形成されたリッジ
形状のストライプの側面には素子の絶縁性のためにSi
2からなる絶縁膜が形成され、さらに前記ストライプ
上部にp電極が形成され、劈開により共振面を形成して
なる窒化物半導体レーザ素子である。更にこのレーザ素
子は、p電極を覆うようにpパッド電極が形成されてい
る。
FIG. 10 is a schematic sectional view similar to the laser device shown in the above-mentioned JJAP. As shown in FIG. 10, a ridge shape is formed by partially etching from a p-type contact layer made of p-GaN to a p-type clad layer having a superlattice structure of p-Al 0.14 Ga 0.86 N / GaN. The ridge-shaped stripe thus formed has a side surface of Si for insulation of the device.
A nitride semiconductor laser device in which an insulating film made of O 2 is formed, a p-electrode is formed on the stripe, and a resonance surface is formed by cleavage. Further, in this laser element, a p pad electrode is formed so as to cover the p electrode.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、得られ
た上記レーザ素子は、注入電流Iopを増加させ光出力を
30mW程度に増加させると、直流(CW)動作時に注
入電流Iopが一定にも関わらず光出力が周波数500M
Hz〜5GHzで変動するパルセーションが発生し、光
出力が不安定になるという問題が生じた。このようなパ
ルセーションによる光出力の変動は、記録媒体の読み取
りや書き込みエラー、および光通信時のデータ通信エラ
ーが生じるという問題になる。特に、光出力30mWは
DVD等のデータ書き換えに必要とされる光出力値に相
当し、高出力時の光出力の変動はDVD等のデータ書き
換えの大きな問題となる。さらに、光出力30mW程度
で常に安定した光出力を得るためには、光出力50〜6
0mW付近までパルセーションが発生しないことが重要
である。
However, in the obtained laser device, when the injection current Iop is increased to increase the optical output to about 30 mW, the injection current Iop is constant during the direct current (CW) operation even though the injection current Iop is constant. Light output frequency 500M
Pulsations that fluctuate between Hz and 5 GHz occur, causing a problem that the optical output becomes unstable. Fluctuations in optical output due to such pulsations cause problems such as reading and writing errors of the recording medium and data communication errors during optical communication. In particular, an optical output of 30 mW corresponds to an optical output value required for rewriting data of a DVD or the like, and a fluctuation of the optical output at the time of high output becomes a serious problem in rewriting data of a DVD or the like. Further, in order to always obtain a stable optical output at an optical output of about 30 mW, the optical output should be 50 to 6
It is important that pulsation does not occur up to around 0 mW.

【0006】そこで、本発明は、高出力の動作時であっ
てもレーザ素子から出射される光出力のパルセーション
発生を防止することができるレーザ素子を提供すること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser device which can prevent pulsation of light output from the laser device even during high-power operation.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のレーザ素子は、n型クラッド層と活性層と
p型クラッド層とを有する窒化物半導体レーザ素子にお
いて、InfGa1-fN(0≦f<1)からなる光ガイド
層が少なくとも前記活性層と前記n型またはp型クラッ
ド層との間に形成されており、前記光ガイド層の膜厚は
0.05μm以下である構成とする。
To achieve the above object, according to an aspect of the laser device of the present invention, the nitride semiconductor laser device having an n-type cladding layer and the active layer and the p-type cladding layer, an In f Ga 1- An optical guide layer made of fN (0 ≦ f <1) is formed at least between the active layer and the n-type or p-type clad layer, and the optical guide layer has a thickness of 0.05 μm or less. It has a certain configuration.

【0008】また、本発明のレーザ素子は、不純物のド
ープされないノンドープ層が少なくとも前記活性層のn
型クラッド層側またはp型クラッド層側に形成されてお
り、前記光ガイド層が形成された側に形成される前記ノ
ンドープ層は前記光ガイド層と前記光ガイド層が形成さ
れた側のクラッド層との間に形成される。
Further, in the laser device of the present invention, the non-doped layer which is not doped with the impurity has at least n of the active layer.
The non-doped layer formed on the mold clad layer side or the p-type clad layer side and formed on the side where the light guide layer is formed is the light guide layer and the clad layer on the side where the light guide layer is formed. Is formed between

【0009】また、本発明のレーザ素子は、前記ノンド
ープ層の膜厚は0.5μm以下である構成とする。
In the laser device according to the present invention, the thickness of the non-doped layer is 0.5 μm or less.

【0010】また、本発明のレーザ素子は、前記ノンド
ープ層はIncGa1-cN(0≦c≦1)からなる第1ノ
ンドープ層とAldGa1-dN(0<d≦1)からなる第
2ノンドープ層から構成される超格子構造を有する。
[0010] The laser device of the present invention, the non-doped layer is In c Ga 1-c N ( 0 ≦ c ≦ 1) first undoped layer consisting of the Al d Ga 1-d N ( 0 <d ≦ 1 ) Has a superlattice structure composed of a second non-doped layer.

【0011】また、本発明のレーザ素子は、前記活性層
はInxGa1-xN(0<x≦1)からなる井戸層とIn
yGa1-yN(0≦y<1、y<x)からなる障壁層との
多重量子井戸構造を有し、前記活性層のp型クラッド層
側に接してAlzGa1-zN(0<z≦1)からなる上部
障壁層がさらに形成される。
Further, in the laser device according to the present invention, the active layer includes a well layer made of In x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) and an active layer made of In x Ga 1 -xN.
It has a multiple quantum well structure with a barrier layer made of y Ga 1-y N (0 ≦ y <1, y <x), and is in contact with the active layer on the side of the p-type cladding layer, and Al z Ga 1-z N An upper barrier layer made of (0 <z ≦ 1) is further formed.

【0012】また、本発明のレーザ素子は、前記活性層
と前記上部障壁層と前記光ガイド層と前記ノンドープ層
とをあわせた総膜厚が1μm以下である構成とする。
Further, the laser device of the present invention is configured such that the total film thickness of the active layer, the upper barrier layer, the light guide layer and the non-doped layer is 1 μm or less.

【0013】また、本発明のレーザ素子は、前記n型お
よびp型クラッド層はInaGa1-aN(0≦a≦1)か
らなる第1クラッド層とAlbGa1-bN(0<b≦1)
からなる第2クラッド層とからなる超格子構造によって
構成され、前記第1および第2クラッド層の少なくとも
一方にn型およびp型不純物がそれぞれドープされてい
る構成とする。
Further, in the laser device of the present invention, the n-type and p-type cladding layers are composed of a first cladding layer made of In a Ga 1-a N (0 ≦ a ≦ 1) and an Al b Ga 1-b N ( 0 <b ≦ 1)
And a second clad layer made of a superlattice structure having at least one of the first and second clad layers doped with n-type and p-type impurities, respectively.

【0014】また、本発明のレーザ素子は、前記p型ク
ラッド層上にはさらにp型窒化物半導体層が形成されて
おり、前記p型窒化物半導体層側から少なくとも前記p
型クラッド層の一部までがエッチングされてストライプ
状の導波路が形成される。
Further, in the laser device of the present invention, a p-type nitride semiconductor layer is further formed on the p-type cladding layer, and at least the p-type nitride semiconductor layer is formed from the p-type nitride semiconductor layer side.
A part of the mold cladding layer is etched to form a striped waveguide.

【0015】また、本発明のレーザ素子は、前記ストラ
イプの幅が1μm以上3μm以下である構成とする。
In the laser device according to the present invention, the width of the stripe is 1 μm or more and 3 μm or less.

【0016】さらに、本発明のレーザ素子は、n型窒化
物半導体層と窒化物半導体からなる下部ノンドープ層と
窒化物半導体からなる活性層と窒化物半導体層からなる
上部ノンドープ層とp型窒化物半導体層とを有するレー
ザ素子において、前記n型窒化物半導体と下部ノンドー
プ層との境界から前記上部ノンドープ層と前記p型窒化
物半導体層との境界までの膜厚が0.2μm以上1μm
以下である構成とすることができる。
Further, the laser device of the present invention comprises an n-type nitride semiconductor layer, a lower non-doped layer made of a nitride semiconductor, an active layer made of a nitride semiconductor, an upper non-doped layer made of a nitride semiconductor layer, and a p-type nitride. In a laser device having a semiconductor layer, a film thickness from a boundary between the n-type nitride semiconductor and the lower non-doped layer to a boundary between the upper non-doped layer and the p-type nitride semiconductor layer is 0.2 μm or more and 1 μm or more.
The following configuration can be adopted.

【0017】また、本発明のレーザ素子は、前記n型お
よびp型窒化物半導体層はそれぞれn型およびp型クラ
ッド層を有し、前記n型およびp型クラッド層はIna
Ga1 -aN(0≦a≦1)からなる第1クラッド層とA
bGa1-bN(0<b≦1)からなる第2クラッド層と
からなる超格子構造によって構成され、前記第1および
第2クラッド層の少なくとも一方にn型およびp型不純
物がそれぞれドープされている構成とする。
In the laser device of the present invention, the n-type and p-type nitride semiconductor layers have an n-type and a p-type cladding layer, respectively, and the n-type and the p-type cladding layers are In a
A first cladding layer made of Ga 1 -aN (0 ≦ a ≦ 1) and A
l b Ga 1-b made of N (0 <b ≦ 1) and a second cladding layer is constituted by a superlattice structure, n-type and p-type impurity, respectively at least one of said first and second cladding layer The structure is doped.

【0018】また、本発明のレーザ素子は、前記p型窒
化物半導体層は上部ノンドープ層に接するp型クラッド
層を有し、前記p型窒化物半導体層側から少なくとも前
記p型クラッド層の一部までがエッチングされてストラ
イプ状の導波路が形成される。
Further, in the laser device according to the present invention, the p-type nitride semiconductor layer has a p-type cladding layer in contact with an upper non-doped layer, and at least one of the p-type cladding layers is arranged from the p-type nitride semiconductor layer side. The portion is etched to form a striped waveguide.

【0019】また、本発明のレーザ素子は、前記ストラ
イプの幅が1μm以上3μm以下である構成とする。
Further, the laser element of the present invention has a configuration in which the width of the stripe is 1 μm or more and 3 μm or less.

【0020】さらに、本発明のレーザ素子は、n型クラ
ッド層、活性層、上部障壁層、p型クラッド層が順次積
層され、前記p型クラッド層よりも上方から少なくとも
前記p型クラッド層の一部までがエッチングされてスト
ライプ状の導波路が形成されたレーザ素子であって、前
記n型クラッド層は、InaGa1-aN(0≦a≦1)か
らなる第1クラッド層とAlbGa1-bN(0<b≦1)
からなる第2クラッド層から構成される超格子構造を有
し、前記第1および第2クラッド層の少なくとも一方に
n型不純物がドープされており、前記活性層は、前記n
型クラッド層に接して形成され、前記上部障壁層は、A
zGa1-zN(0<z≦1)からなり前記活性層に接し
て形成され、前記p型クラッド層は、InaGa1-a
(0≦a≦1)からなる第1クラッド層とAlbGa1-b
N(0<b≦1)からなる第2クラッド層から構成され
る超格子構造を有し、前記第1および第2クラッド層の
少なくとも一方にp型不純物がドープされており、前記
上部障壁層に接して形成される構成とすることができ
る。
Further, in the laser device of the present invention, an n-type cladding layer, an active layer, an upper barrier layer, and a p-type cladding layer are sequentially laminated, and at least one of the p-type cladding layers is disposed above the p-type cladding layer. A n-type cladding layer formed of In a Ga 1 -aN (0 ≦ a ≦ 1) and a first cladding layer made of Al. b Ga 1-b N (0 <b ≦ 1)
Having a superlattice structure composed of a second cladding layer made of at least one of the first and second cladding layers doped with an n-type impurity.
The upper barrier layer is formed in contact with the mold cladding layer.
1 z Ga 1 -zN (0 <z ≦ 1), formed in contact with the active layer, and the p-type cladding layer is made of In a Ga 1 -aN.
A first cladding layer composed of (0 ≦ a ≦ 1) and Al b Ga 1-b
A superlattice structure composed of a second cladding layer made of N (0 <b ≦ 1), wherein at least one of the first and second cladding layers is doped with a p-type impurity; May be formed in contact with the substrate.

【0021】また、本発明のレーザ素子は、前記ストラ
イプの幅が1μm以上3μm以下である構成とする。
Further, the laser element of the present invention has a configuration in which the width of the stripe is 1 μm or more and 3 μm or less.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1に本発明の実施形態を示す。
まず異種基板であるサファイア基板1のC面(000
1)上に低温で成長させたGaNよりなるバッファ層
(図示せず)を200〜300Åの膜厚で成長させる。
このバッファ層上に、バッファ層の成長温度よりも高温
で成長させたGaN層を形成し下地層2とする。その上
にストライプ幅10μm、ストライプ間隔(窓部)2μ
mのSiO2膜3を形成する。さらにSiO2膜3形成
後、ノンドープGaNよりなる窒化物半導体基板4を2
0μmの膜厚で成長させる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
First, the C surface (000) of the sapphire substrate 1 which is a heterogeneous substrate
1) A buffer layer (not shown) made of GaN grown at a low temperature is grown to a thickness of 200 to 300 °.
On this buffer layer, a GaN layer grown at a temperature higher than the growth temperature of the buffer layer is formed to form an underlayer 2. On top of this, a stripe width of 10 μm and a stripe interval (window) of 2 μm
An m 2 SiO 2 film 3 is formed. Further, after forming the SiO 2 film 3, the nitride semiconductor substrate 4 made of non-doped GaN is
It is grown to a thickness of 0 μm.

【0023】次に、窒化物半導体基板4上に、Siをド
ープしたAlxcGa1-xcN(0≦xc≦1)GaNより
なるn型コンタクト層5が4μmの膜厚で形成される。
次に、InxpGa1-xpN(0≦xp≦1)よりなるクラ
ック防止層6が0.15μmの膜厚で形成される。な
お、このクラック防止層は省略可能である。
Next, on the nitride semiconductor substrate 4, Al doped with Si xc Ga 1-xc N ( 0 ≦ xc ≦ 1) n -type contact layer 5 made of GaN is formed to a thickness of 4 [mu] m.
Next, a crack preventing layer 6 made of In xp Ga 1-xp N (0 ≦ xp ≦ 1) is formed with a thickness of 0.15 μm. The crack prevention layer can be omitted.

【0024】次に、第1クラッド層であるAlbGa1-b
N(0<b<1)よりなる層が25オングストロームの
膜厚で形成され、その上に第2クラッド層であるSiを
ドープしたn型InaGa1-aN(0≦a≦1)よりなる
層が25オングストロームの膜厚で形成される。それら
の層を交互積層した超格子構造を有する総膜厚0.5〜
1.2μmのn型クラッド層7が形成される。またSi
等のn型不純物は第2クラッド層にドープしてもよく、
また第1および第2クラッド層の両方にドープすること
も可能である。
Next, Al b Ga 1 -b as the first cladding layer
A layer made of N (0 <b <1) is formed to a thickness of 25 Å, and an n-type In a Ga 1-a N (0 ≦ a ≦ 1) doped with Si as a second cladding layer is formed thereon. Is formed with a thickness of 25 Å. The total film thickness having a superlattice structure in which those layers are alternately laminated is 0.5 to
A 1.2 μm n-type cladding layer 7 is formed. Also Si
And the like may be doped into the second cladding layer.
It is also possible to dope both the first and second cladding layers.

【0025】次に、下部ノンドープ層8がn型クラッド
層7に接して形成される。第1ノンドープ層であるノン
ドープAldGa1-dN(0<d<1)よりなる層が25
オングストロームの膜厚で形成され、その上に第2ノン
ドープ層であるノンドープIncGa1-cN(0≦c≦
1)よりなる層が25オングストロームの膜厚で形成さ
れる。それらの層を交互積層した超格子構造を有する下
部ノンドープ層8が総膜厚0.5μm以下、より好まし
くは0.3μm以下で形成される。
Next, a lower non-doped layer 8 is formed in contact with the n-type cladding layer 7. The first non-doped layer made of non-doped Al d Ga 1-d N (0 <d <1) is 25
A non-doped In c Ga 1 -c N (0 ≦ c ≦
A layer consisting of 1) is formed with a thickness of 25 Å. The lower non-doped layer 8 having a superlattice structure in which these layers are alternately laminated is formed with a total film thickness of 0.5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less.

【0026】なお、n型クラッド層7と下部ノンドープ
層8をあわせた膜厚を0.7〜1.2μmとすること
が、閾値電流の低減のために好ましい。また、n型クラ
ッド層7におけるレーザ光の吸収が十分小さい場合、こ
の下部ノンドープ層8を省略してもよい。また、下部ノ
ンドープ層8における第1ノンドープ層の組成比cとn
型クラッド層7における第1クラッド層の組成比aはほ
ぼ同じ程度にすることが好ましく、同様に下部ノンドー
プ層8における第2ノンドープ層の組成比dとn型クラ
ッド層7における第2クラッド層の組成比bはほぼ同じ
程度にすることが好ましい。
It is preferable that the total thickness of the n-type cladding layer 7 and the lower non-doped layer 8 be 0.7 to 1.2 μm in order to reduce the threshold current. When the absorption of laser light in the n-type cladding layer 7 is sufficiently small, the lower non-doped layer 8 may be omitted. Further, the composition ratio c of the first non-doped layer in the lower non-doped layer 8 to n
It is preferable that the composition ratio a of the first cladding layer in the type cladding layer 7 is substantially the same, and similarly, the composition ratio d of the second non-doping layer in the lower non-doping layer 8 and the composition ratio d of the second cladding layer in the n-type cladding layer 7. It is preferable that the composition ratio b be approximately the same.

【0027】次に、ノンドープInfGa1-fN(0≦f
<1)よりなる下部光ガイド層9が0.05μm以下の
膜厚で形成される。レーザ光の吸収が十分小さい範囲で
あれば、下部光ガイド層9にn型不純物をドープしても
良い。この下部光ガイド層9は、下部ノンドープ層8お
よびn型クラッド層7によるレーザ光の垂直横モードに
おける閉じ込めが十分である場合は省略することができ
る。また、下部光ガイド層9は活性層10における井戸
層のバンドギャップよりも大きいことが好ましく、特に
GaNからなることが好ましい。
Next, non-doped In f Ga 1-f N ( 0 ≦ f
The lower light guide layer 9 of <1) is formed with a thickness of 0.05 μm or less. The lower light guide layer 9 may be doped with an n-type impurity as long as the absorption of the laser light is sufficiently small. The lower light guide layer 9 can be omitted when the lower non-doped layer 8 and the n-type cladding layer 7 sufficiently confine laser light in the vertical and transverse modes. The lower light guide layer 9 is preferably larger than the band gap of the well layer in the active layer 10, and is particularly preferably made of GaN.

【0028】また、このように光ガイド層の膜厚を0.
05μm以下とすることによって、導波路における垂直
横方向の実効屈折率が小さくなり、垂直横方向への光の
分布範囲が大きくすることができる。これによってNF
P(ニアーフィールドパターン)垂直横方向の大きさが
大きくなり、その結果FFP(ファーフィールドパター
ン)の垂直横方向の大きさを小さくできアスペクト比も
改善される。
Further, as described above, the thickness of the light guide layer is set to 0.1.
When the thickness is equal to or less than 05 μm, the effective refractive index in the vertical and horizontal directions in the waveguide is reduced, and the distribution range of light in the vertical and horizontal directions can be increased. By this, NF
The size of the P (near field pattern) in the vertical and horizontal directions increases, and as a result, the size of the FFP (far field pattern) in the vertical and horizontal directions can be reduced, and the aspect ratio can be improved.

【0029】次に、InyGa1-yN(0≦y<1、y<
x)よりなる障壁層が100オングストロームの膜厚で
形成され、InxGa1-xN(0<x≦1)よりなる井戸
層が40オングストロームの膜厚で形成される。障壁層
と井戸層とを2回交互に積層し、最後に障壁層で終わ
り、総膜厚380オングストロームの多重量子井戸構造
(MQW)を有する活性層10が形成される。
Next, In y Ga 1-y N (0 ≦ y <1, y <
A barrier layer made of x) is formed with a thickness of 100 Å, and a well layer made of In x Ga 1 -xN (0 <x ≦ 1) is formed with a thickness of 40 Å. An active layer 10 having a multiple quantum well structure (MQW) having a total film thickness of 380 Å is formed by alternately laminating the barrier layer and the well layer twice and finally ending with the barrier layer.

【0030】次に上部光ガイド層12よりもバンドギャ
ップエネルギーが大きい、Mgを1×1020/cm3ドー
プしたp型AlzGa1-zN(0<z≦1)よりなる上部
障壁層11が100オングストロームの膜厚で形成され
る。
[0030] Next is a larger band gap energy than the upper optical guide layer 12, an upper barrier layer composed of that 1 × 10 20 / cm 3 doped with Mg p-type Al z Ga 1-z N ( 0 <z ≦ 1) 11 is formed with a thickness of 100 angstroms.

【0031】次に、ノンドープInfGa1-fN(0≦f
<1)よりなる上部光ガイド層12が0.05μm以下
の膜厚で形成される。レーザ光の吸収が十分小さい範囲
であれば、上部光ガイド層12にp型不純物をドープし
ても良い。この上部光ガイド層12は、上部ノンドープ
層13およびp型クラッド層14によるレーザ光の垂直
横モードにおける閉じ込めが十分である場合は省略する
ことができる。また、上部光ガイド層12は井戸層のバ
ンドギャップよりも大きいことが好ましく、特にGaN
からなることが好ましい。
Next, non-doped In f Ga 1-f N ( 0 ≦ f
The upper light guide layer 12 of <1) is formed with a thickness of 0.05 μm or less. The upper light guide layer 12 may be doped with a p-type impurity as long as the absorption of the laser light is sufficiently small. The upper light guide layer 12 can be omitted when the upper non-doped layer 13 and the p-type clad layer 14 sufficiently confine laser light in the vertical and transverse modes. Further, the upper light guide layer 12 is preferably larger than the band gap of the well layer.
It preferably comprises

【0032】次に、上部ノンドープ層13が光ガイド層
12に接して形成される。第1ノンドープ層であるノン
ドープAldGa1-dN(0<d<1)よりなる層が25
オングストロームの膜厚で形成され、その上に第2ノン
ドープ層であるノンドープIncGa1-cN(0≦c≦
1)よりなる層が25オングストロームの膜厚で形成さ
れる。それらの層を交互積層した超格子構造を有する上
部ノンドープ層13が総膜厚0.5μm以下、より好ま
しくは0.3μm以下で形成される。
Next, an upper non-doped layer 13 is formed in contact with the light guide layer 12. The first non-doped layer made of non-doped Al d Ga 1-d N (0 <d <1) is 25
A non-doped In c Ga 1 -c N (0 ≦ c ≦
A layer consisting of 1) is formed with a thickness of 25 Å. The upper non-doped layer 13 having a superlattice structure in which these layers are alternately stacked is formed with a total thickness of 0.5 μm or less, more preferably 0.3 μm or less.

【0033】なお、p型クラッド層14におけるレーザ
光の吸収が十分小さい場合、この上部ノンドープ層13
を省略してもよい。また、p型クラッド層14と上部ノ
ンドープ層13をあわせた膜厚が0.3〜1μmとする
ことが、閾値電流の低減のために好ましい。
When the absorption of laser light in the p-type cladding layer 14 is sufficiently small, the upper non-doped layer 13
May be omitted. Further, it is preferable that the total thickness of the p-type cladding layer 14 and the upper non-doped layer 13 is 0.3 to 1 μm in order to reduce the threshold current.

【0034】また、活性層と上部障壁層と光ガイド層と
ノンドープ層とをあわせた総膜厚が1μm以下であるこ
とが好ましい。これによって、レーザ発振に必要な閾値
電流Ithを増加させることなく、かつ導波路における光
の吸収を低減することができる。特に、n型窒化物半導
体層であるn型クラッド層と第1ノンドープ層との境界
から第2ノンドープ層とp型窒化物半導体層であるp型
クラッド層との境界までの膜厚が0.5μm以上1μm
以下であることがより好ましい。
The total thickness of the active layer, the upper barrier layer, the light guide layer and the non-doped layer is preferably 1 μm or less. This makes it possible to reduce light absorption in the waveguide without increasing the threshold current Ith required for laser oscillation. In particular, the film thickness from the boundary between the n-type clad layer as the n-type nitride semiconductor layer and the first non-doped layer to the boundary between the second non-doped layer and the p-type clad layer as the p-type nitride semiconductor layer is 0. 5 μm or more and 1 μm
It is more preferred that:

【0035】次に、第1クラッド層であるAlbGa1-b
N(0<b<1)よりなる層が25オングストロームの
膜厚で形成され、その上に第2クラッド層であるMgを
ドープしたp型InaGa1-aN(0≦a≦1)よりなる
層が25オングストロームの膜厚で形成される。それら
の層を交互積層した超格子構造を有する総膜厚0.1〜
0.5μmのp型クラッド層14が形成される。またM
g等のp型は第2クラッド層にドープしてもよく、また
第1および第2クラッド層の両方にドープすることも可
能である。また、n型およびp型クラッド層における組
成比a、bはほぼ同程度であればよい。
Next, Al b Ga 1 -b as the first cladding layer
A layer made of N (0 <b <1) is formed with a thickness of 25 Å, and a second clad layer of Mg-doped p-type In a Ga 1-a N (0 ≦ a ≦ 1) is formed thereon. Is formed with a thickness of 25 Å. A total film thickness of 0.1 to 10 having a superlattice structure in which those layers are alternately laminated
A 0.5 μm p-type cladding layer 14 is formed. Also M
A p-type such as g may be doped into the second cladding layer, or it may be doped into both the first and second cladding layers. The composition ratios a and b in the n-type and p-type cladding layers may be substantially the same.

【0036】このようにクラッド層およびノンドープ層
を超格子構造とすることによって、クラッド層およびノ
ンドープ層全体のAl混晶比を上げることができるの
で、クラッド層およびノンドープ層自体の屈折率が小さ
くなり、導波路への光の閉じ込めに対して効果がある。
特に、光ガイド層を省略する場合は、クラッド層および
ノンドープ層を超格子構造とすることが重要である。ま
た、バンドギャップエネルギーが大きくなるので、閾値
を低下させる上で非常に有効である。さらに、超格子構
造としたことにより、クラッド層自体に発生するピット
が超格子構造としないものと比較して少なくなるので、
ショートの発生も低く抑えることができる。
Since the clad layer and the non-doped layer have a superlattice structure in this manner, the Al composition ratio of the entire clad layer and the non-doped layer can be increased, so that the refractive indices of the clad layer and the non-doped layer themselves are reduced. This is effective for confining light in the waveguide.
In particular, when the light guide layer is omitted, it is important that the clad layer and the non-doped layer have a super lattice structure. Further, since the band gap energy becomes large, it is very effective in lowering the threshold value. Furthermore, since the superlattice structure reduces the number of pits generated in the cladding layer itself as compared with the non-superlattice structure,
The occurrence of short-circuit can be suppressed low.

【0037】光ガイド層およびノンドープ層を省略する
場合は、n型クラッド層、活性層、上部障壁層、p型ク
ラッド層が順次接して形成されることが好ましい。ま
た、光ガイド層の省略は、上部または下部ガイド層のい
ずれか一方のみの省略としてもよく、同様にノンドープ
層の省略は、上部または下部ノンドープ層のいずれか一
方のみの省略としてもよい。
When the light guide layer and the non-doped layer are omitted, it is preferable that an n-type clad layer, an active layer, an upper barrier layer, and a p-type clad layer are sequentially formed. The light guide layer may be omitted from only one of the upper and lower guide layers. Similarly, the non-doped layer may be omitted from only one of the upper and lower non-doped layers.

【0038】最後に、p型クラッド層14の上に、Mg
をドープしたp型GaNよりなるp型コンタクト層15
が150オングストロームの膜厚で形成される。
Finally, on the p-type cladding layer 14,
Contact layer 15 made of p-type GaN doped with P
Is formed with a thickness of 150 Å.

【0039】そして、RIE(反応性イオンエッチン
グ)を用いエッチングし、n電極を形成すべきn型コン
タクト層5の表面を露出させる。
Then, etching is performed using RIE (reactive ion etching) to expose the surface of the n-type contact layer 5 where the n-electrode is to be formed.

【0040】次に、p型コンタクト層15、およびp型
クラッド層14をエッチングして、ストライプ状に凸部
が形成された導波路領域(この場合、リッジストライ
プ)を形成する。リッジ構造に形成されることによっ
て、水平横モードの閉じ込めを十分に行うことができ、
さらにストライプ幅を1μm以上3μmとすることが好
ましい。ストライプを形成する際、そのストライプの断
面形状を順メサの形状とすると、横モードがシングルモ
ードとなりやすく非常に好ましい。1μm未満である
と、ストライプ状のリッジ構造の形成が製造上困難とな
り、歩留りが低下し、3μmを超えると水平横モードの
制御が困難になる傾向を示す。
Next, the p-type contact layer 15 and the p-type cladding layer 14 are etched to form a waveguide region (in this case, a ridge stripe) in which stripe-shaped protrusions are formed. By being formed in the ridge structure, it is possible to sufficiently confine horizontal and horizontal modes,
Further, it is preferable that the stripe width be 1 μm or more and 3 μm. When a stripe is formed, it is highly preferable that the cross-sectional shape of the stripe be a forward mesa shape because the transverse mode becomes a single mode. If it is less than 1 μm, it becomes difficult to form a stripe-shaped ridge structure in manufacturing, and the yield tends to decrease. If it exceeds 3 μm, it tends to be difficult to control the horizontal and lateral modes.

【0041】凸部の高さ、つまりリッジ部分のエッチン
グは、上部障壁層よりも上方に形成された半導体層を膜
厚500オングストローム以上、好ましくは500オン
グストローム以上0.35μm以下、より好ましくは5
00オングストローム以上1000オングストローム以
下の範囲残す深さですることである。これは、膜厚50
0オングストローム以上の残る深さであると、上部障壁
層11まで深くエッチングされることが、ほぼなくな
り、良好な精度で凸部が形成される。また、0.35μ
m以上であると、上述した閾値電流Ithの上昇がみら
れ、さらに横モードの制御性に劣る傾向にある。
In the etching of the height of the projection, that is, the ridge portion, the semiconductor layer formed above the upper barrier layer is formed by etching the semiconductor layer having a thickness of 500 Å or more, preferably 500 Å or more and 0.35 μm or less, more preferably 5 Å or less.
That is, the depth is to be left in the range of not less than 00 angstroms and not more than 1000 angstroms. This is the film thickness 50
If the remaining depth is 0 Å or more, the upper barrier layer 11 is hardly etched deeply, and a convex portion is formed with good accuracy. 0.35μ
If it is not less than m, the threshold current Ith described above increases, and the controllability of the transverse mode tends to be poor.

【0042】このように構成することによって、高出力
の動作時であっても、水平横モードにおける光の閉じ込
めを十分に行い、かつ垂直横モードおけるレーザ素子の
導波路における光密度を平均化でき、レーザ発振に必要
な閾値電流Ithの上昇を招くことなく、レーザ素子から
出射される光出力のパルセーションが発生を防止するこ
とができる図2にリッジ部周辺の概略図を示す。ここで
は絶縁膜および電極の図示は省略されている。図2の例
では活性層10より上方に、上部障壁層11、上部光ガ
イド層12、上部ノンドープ層13、p型クラッド層1
4およびp型コンタクト層15が順次形成され、エッチ
ングによってp型コンタクト層15からp型クラッド層
14の一部までが除去されてリッジ構造の凸部を形成し
ている。図3に示す本発明の他の実施の形態の例では活
性層10より上方に、上部障壁層11、上部光ガイド層
12、上部ノンドープ層13、p型クラッド層14およ
びp型コンタクト層15が順次形成され、エッチングに
よってp型コンタクト層15からp型クラッド層14お
よび上部ノンドープ層13の一部までが除去されてリッ
ジ構造の凸部を形成している。図4に示す本発明の他の
実施の形態の例では活性層10より上方に、上部障壁層
11、ノンドープ層13、p型クラッド層14およびp
型コンタクト層15が順次形成され、エッチングによっ
てp型コンタクト層15からp型クラッド層14の一部
までが除去されてリッジ構造の凸部を形成している。こ
のエッチングはp型コンタクト層15からp型クラッド
層14および上部ノンドープ層13まで行ってもよい。
図5に示す本発明の他の実施の形態の例では活性層10
より上方に、上部障壁層11、上部光ガイド層12、p
型クラッド層14およびp型コンタクト層15が順次形
成され、エッチングによってp型コンタクト層15から
p型クラッド層14の一部までが除去されてリッジ構造
の凸部を形成している。図6に示す本発明の他の実施の
形態の例では活性層10より上方に、上部障壁層11、
p型クラッド層14およびp型コンタクト層15が順次
形成され、エッチングによってp型コンタクト層15か
らp型クラッド層14の一部までが除去されてリッジ構
造の凸部を形成している。
With this configuration, even during high-power operation, light can be sufficiently confined in the horizontal and transverse modes, and the light density in the waveguide of the laser element in the vertical and transverse modes can be averaged. FIG. 2 is a schematic diagram showing the vicinity of the ridge portion, which can prevent pulsation of the light output emitted from the laser element without causing an increase in the threshold current Ith required for laser oscillation. Here, illustration of the insulating film and the electrodes is omitted. In the example of FIG. 2, the upper barrier layer 11, the upper light guide layer 12, the upper non-doped layer 13, the p-type cladding layer 1 are provided above the active layer 10.
4 and a p-type contact layer 15 are sequentially formed, and a portion of the p-type cladding layer 14 from the p-type contact layer 15 is removed by etching to form a ridge-shaped convex portion. In an example of another embodiment of the present invention shown in FIG. 3, an upper barrier layer 11, an upper light guide layer 12, an upper non-doped layer 13, a p-type cladding layer 14, and a p-type contact layer 15 are provided above the active layer 10. The p-type contact layer 15 and a part of the p-type cladding layer 14 and the upper non-doped layer 13 are sequentially removed by etching to form a ridge-shaped convex portion. In an example of another embodiment of the present invention shown in FIG. 4, an upper barrier layer 11, a non-doped layer 13, a p-type clad layer 14, and a p-type
The mold contact layer 15 is sequentially formed, and a portion of the p-type contact layer 15 to a part of the p-type clad layer 14 is removed by etching to form a convex portion of a ridge structure. This etching may be performed from the p-type contact layer 15 to the p-type cladding layer 14 and the upper non-doped layer 13.
In another embodiment of the present invention shown in FIG.
Above the upper barrier layer 11, the upper light guide layer 12, p
A mold cladding layer 14 and a p-type contact layer 15 are sequentially formed, and a portion of the p-type contact layer 15 to a part of the p-type cladding layer 14 is removed by etching to form a convex portion of a ridge structure. In an example of another embodiment of the present invention shown in FIG. 6, an upper barrier layer 11 is provided above an active layer 10.
A p-type cladding layer 14 and a p-type contact layer 15 are sequentially formed, and a portion of the p-type cladding layer 14 from the p-type contact layer 15 is removed by etching to form a convex portion of a ridge structure.

【0043】[0043]

【実施例】以下の本発明にかかる窒化物半導体レーザ素
子の一実施の形態を示す。 [実施例1]図1は、本発明の一実施例に係るレーザ素
子の構造を示す模式的な断面図であり、ストライプ導波
路に垂直な方向で切断した際の図を示すものである。以
下、この図を基に実施例1について説明する。 (下地層2)1インチφ、C面を主面とするサファイア
よりなる異種基板1をMOVPE反応容器内にセット
し、温度を500℃にして、トリメチルガリウム(TM
G)、アンモニア(NH3)を用い、GaNよりなるバ
ッファ層を200オングストロームの膜厚で成長させ
る。バッファ層成長後、温度を1050℃にして、同じ
くGaNよりなる下地層2を4μmの膜厚で成長させ
る。この下地層は保護膜を部分的に表面に形成して、次
に窒化物半導体基板の選択成長を行うための下地層とし
て作用する。 (保護膜3)下地層成長後、ウェーハを反応容器から取
り出し、この下地層の表面に、ストライプ状のフォトマ
スクを形成し、PVD装置によりストライプ幅10μ
m、ストライプ間隔(窓部)2μmのSiO2よりなる
保護膜3を形成する。 (窒化物半導体基板4)保護膜形成後、ウェーハを再度
MOVPEの反応容器内にセットし、温度を1050℃
にして、TMG、アンモニアを用い、ノンドープGaN
よりなる窒化物半導体基板4を20μmの膜厚で成長さ
せる。この窒化物半導体基板は保護膜3上部において横
方向に成長されたものであるため、結晶欠陥が105
/cm2以下と下地層2に比較して2桁以上少なくなる。 (n型コンタクト層5)次に、アンモニアとTMG、不
純物ガスとしてシランガスを用い、窒化物半導体基板1
の上に、1050℃でSiを3×1018/cm3ドープし
たGaNよりなるn型コンタクト層5を4μmの膜厚で
成長させる。 (クラック防止層6)次に、TMG、TMI(トリメチ
ルインジウム)、アンモニアを用い、温度を800℃に
してIn0.06Ga0.94Nよりなるクラック防止層6を
0.15μmの膜厚で成長させる。なお、このクラック
防止層は省略可能である。 (n型クラッド層7)続いて、1050℃でTMA(ト
リメチルアルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、
ノンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、
シランガスを流し、Siを1×1019/cm3ドープした
n型GaNよりなる層を25オングストロームの膜厚で
成長させる。それらの層を交互積層して超格子層を構成
し、総膜厚0.9μmの超格子よりなるn型クラッド層
7を成長させる。 (下部ノンドープ層8)続いて、1050℃でTMA
(トリメチルアルミニウム)、TMG、アンモニアを用
い、ノンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オ
ングストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAを止め
て、ノンドープGaNよりなる層を25オングストロー
ムの膜厚で成長させる。それらの層を交互積層して超格
子層を構成し、総膜厚0.125μmの超格子よりなる
下部ノンドープ層8を成長させる。 (下部光ガイド層9)続いて、シランガスを止め、10
50℃でノンドープGaNよりなる下部光ガイド層8を
0.025μmの膜厚で成長させる。この下部光ガイド
層9にn型不純物をドープしてもよい。 (活性層10)次に、温度を800℃にして、Siドー
プIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を100オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、ノンド
ープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40オングスト
ロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交
互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚380オン
グストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を
成長させる。 (上部障壁層11)次に、温度を1050℃に上げ、T
MG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタ
ジエニルマグネシウム)を用い、上部光ガイド層12よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1×1
20/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなる上
部障壁層11を100オングストロームの膜厚で成長さ
せる。 (上部光ガイド層12)続いてCp2Mg、TMAを止
め、1050℃で、バンドギャップエネルギーがp型キ
ャップ層10よりも小さい、ノンドープGaNよりなる
上部光ガイド層12を0.025μmの膜厚で成長させ
る。 (上部ノンドープ層13)続いて、1050℃でノンド
ープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オングストロ
ームの膜厚で成長させ、続いてCp2Mg、TMAを止
め、ノンドープGaNよりなる層を25オングストロー
ムの膜厚で成長させ、総膜厚0.125μmの超格子層
よりなる上部ノンドープ層を成長させる。 (p型クラッド層14)続いて、1050℃でノンドー
プAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めてCp2Mg
を流し、MgドープGaNよりなる層を25オングスト
ロームの膜厚で成長させ、総膜厚0.3μmの超格子層
よりなるp型クラッド層14を成長させる。 (p型コンタクト層15)最後に、1050℃で、p型
クラッド層9の上に、Mgを1×1020/cm3ドープし
たp型GaNよりなるp型コンタクト層15を150オ
ングストロームの膜厚で成長させる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a nitride semiconductor laser device according to the present invention will be described below. [Embodiment 1] FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of a laser device according to an embodiment of the present invention, and is a view when cut in a direction perpendicular to a stripe waveguide. Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIG. (Underlayer 2) A heterogeneous substrate 1 made of sapphire having 1 inch φ and a C-plane as a main surface is set in a MOVPE reaction vessel, the temperature is set to 500 ° C., and trimethylgallium (TM)
G) Using ammonia (NH 3 ), a GaN buffer layer is grown to a thickness of 200 Å. After the growth of the buffer layer, the temperature is raised to 1050 ° C., and an underlayer 2 also made of GaN is grown to a thickness of 4 μm. This underlayer forms a protective film partially on the surface and then acts as an underlayer for selectively growing a nitride semiconductor substrate. (Protective film 3) After growing the underlayer, the wafer is taken out of the reaction vessel, a stripe-shaped photomask is formed on the surface of the underlayer, and a stripe width of 10 μm is formed by a PVD apparatus.
A protective film 3 made of SiO 2 having a thickness of m and a stripe interval (window portion) of 2 μm is formed. (Nitride semiconductor substrate 4) After forming the protective film, the wafer was set again in the MOVPE reaction vessel, and the temperature was set to 1050 ° C.
Using TMG and ammonia, non-doped GaN
A nitride semiconductor substrate 4 is grown to a thickness of 20 μm. Since this nitride semiconductor substrate is grown laterally above the protective film 3, the number of crystal defects is 10 5 / cm 2 or less, which is two orders of magnitude less than that of the underlayer 2. (N-type contact layer 5) Next, the nitride semiconductor substrate 1 was formed using ammonia and TMG, and silane gas as an impurity gas.
An n-type contact layer 5 made of GaN doped with 3 × 10 18 / cm 3 of Si at 1050 ° C. is grown to a thickness of 4 μm. (Crack prevention layer 6) Next, a crack prevention layer 6 of In 0.06 Ga 0.94 N is grown to a thickness of 0.15 μm using TMG, TMI (trimethyl indium), and ammonia at a temperature of 800 ° C. The crack prevention layer can be omitted. (N-type cladding layer 7) Subsequently, at 1050 ° C., using TMA (trimethylaluminum), TMG, and ammonia,
A layer of undoped Al 0.16 Ga 0.84 N is grown to a thickness of 25 Å, followed by stopping TMA,
By flowing a silane gas, a layer made of n-type GaN doped with 1 × 10 19 / cm 3 of Si is grown to a thickness of 25 Å. These layers are alternately laminated to form a superlattice layer, and an n-type clad layer 7 composed of a superlattice having a total film thickness of 0.9 μm is grown. (Lower non-doped layer 8) Then, at 1050 ° C., TMA
Using (trimethylaluminum), TMG, and ammonia, a layer made of non-doped Al 0.16 Ga 0.84 N is grown to a thickness of 25 Å, then TMA is stopped, and a layer made of non-doped GaN is grown to a thickness of 25 Å. Let it. These layers are alternately laminated to form a superlattice layer, and a lower non-doped layer 8 composed of a superlattice having a total film thickness of 0.125 μm is grown. (Lower light guide layer 9) Subsequently, the silane gas is stopped and 10
At 50 ° C., a lower optical guide layer 8 made of non-doped GaN is grown to a thickness of 0.025 μm. The lower light guide layer 9 may be doped with an n-type impurity. (Active Layer 10) Next, at a temperature of 800 ° C., a barrier layer made of Si-doped In 0.05 Ga 0.95 N is grown to a thickness of 100 Å, and subsequently made of non-doped In 0.2 Ga 0.8 N at the same temperature. A well layer is grown to a thickness of 40 Å. A barrier layer and a well layer are alternately laminated twice, and finally an active layer having a multiple quantum well structure (MQW) having a total thickness of 380 Å is grown, ending with the barrier layer. (Upper barrier layer 11) Next, the temperature is increased to 1050 ° C.
MG, TMA, ammonia, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium), and a bandgap energy larger than that of the upper optical guide layer 12.
An upper barrier layer 11 made of p-type Al 0.3 Ga 0.7 N doped with 0 20 / cm 3 is grown to a thickness of 100 Å. (Upper light guide layer 12) Subsequently, Cp 2 Mg and TMA are stopped, and the upper light guide layer 12 made of non-doped GaN having a band gap energy smaller than that of the p-type cap layer 10 at 1050 ° C. is formed to a thickness of 0.025 μm. Grow with. (Upper non-doped layer 13) Subsequently, a layer made of non-doped Al 0.16 Ga 0.84 N is grown at 1050 ° C. to a thickness of 25 Å, Cp 2 Mg and TMA are stopped, and a layer made of non-doped GaN is formed at 25 Å. An upper non-doped layer composed of a superlattice layer having a total thickness of 0.125 μm is grown. (P-type cladding layer 14) Subsequently, a layer made of non-doped Al 0.16 Ga 0.84 N is grown at 1050 ° C. to a thickness of 25 Å, and then TMA is stopped and Cp 2 Mg
And a layer made of Mg-doped GaN is grown to a thickness of 25 Å, and a p-type cladding layer 14 made of a superlattice layer having a total thickness of 0.3 μm is grown. (P-type contact layer 15) Finally, at 1050 ° C., a p-type contact layer 15 made of p-type GaN doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 is formed on the p-type cladding layer 9 to a thickness of 150 Å. Grow with.

【0044】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器から取り出し、最上層のp型コン
タクト層の表面にSiO2よりなる保護膜を形成して、
RIE(反応性イオンエッチング)を用いSiCl4
スによりエッチングし、n電極23を形成すべきn型コ
ンタクト層5の表面を露出させる。このように窒化物半
導体を深くエッチングするには保護膜としてSiO2
最適である。
The wafer on which the nitride semiconductor has been grown as described above is taken out of the reaction vessel, and a protective film made of SiO 2 is formed on the surface of the uppermost p-type contact layer.
Etching is performed by SiCl 4 gas using RIE (reactive ion etching) to expose the surface of the n-type contact layer 5 on which the n-electrode 23 is to be formed. In order to deeply etch the nitride semiconductor in this way, SiO 2 is optimal as a protective film.

【0045】図7は、図2の窒化物半導体レーザ素子の
ストライプ及び電極の形成方法の各工程を説明するため
の、各工程における窒化物半導体ウェーハの部分的な構
造を示す模式的断面図である。この図7に示される断面
図は、エッチングにより形成したストライプ導波路に対
し垂直方向、つまり共振面に対して平行方向で切断した
際の図を示している。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a partial structure of the nitride semiconductor wafer in each step for explaining each step of the method of forming stripes and electrodes of the nitride semiconductor laser device of FIG. is there. The cross-sectional view shown in FIG. 7 shows a cross section taken in a direction perpendicular to the stripe waveguide formed by etching, that is, in a direction parallel to the resonance surface.

【0046】次に、図7(a)に示すように、最上層の
p型コンタクト層15のほぼ全面に、PVD装置によ
り、Si酸化物(主として、SiO2)よりなる第1の
保護膜61を0.5μmの膜厚で形成した後、第1の保
護膜61の上に所定の形状のマスクをかけ、フォトレジ
ストよりなる第3の保護膜63を、ストライプ幅w2μ
m、厚さ1μmで形成する。
Next, as shown in FIG. 7A, a first protective film 61 made of Si oxide (mainly SiO 2 ) is formed on almost the entire surface of the uppermost p-type contact layer 15 by a PVD apparatus. Is formed in a thickness of 0.5 μm, a mask having a predetermined shape is applied on the first protective film 61, and a third protective film 63 made of photoresist is formed with a stripe width w2 μm.
m and a thickness of 1 μm.

【0047】次に、図7(b)に示すように第3の保護
膜63形成後、RIE(反応性イオンエッチング)装置
により、CF4ガスを用い、第3の保護膜63をマスク
として、前記第1の保護膜61をエッチングして、スト
ライプ状とする。その後エッチング液で処理してフォト
レジストのみを除去することにより、図7(c)に示す
ようにp型コンタクト層15の上にストライプ幅2μm
の第1の保護膜61が形成できる。
Next, as shown in FIG. 7B, after the formation of the third protective film 63, an RIE (reactive ion etching) device is used, using CF 4 gas and using the third protective film 63 as a mask. The first protective film 61 is etched into a stripe shape. Thereafter, by treating with an etchant to remove only the photoresist, a stripe width of 2 μm is formed on the p-type contact layer 15 as shown in FIG.
The first protective film 61 can be formed.

【0048】さらに、図7(d)に示すように、ストラ
イプ状の第1の保護膜61形成後、再度RIEによりS
iCl4ガスを用いて、p型コンタクト層15、および
p型クラッド層14をエッチングして、ストライプ状の
導波路領域(この場合、リッジストライプ)を形成す
る。ストライプを形成する際、そのストライプの断面形
状を図2に示すような順メサの形状とすると、横モード
がシングルモードとなりやすく非常に好ましい。
Further, as shown in FIG. 7D, after the first protection film 61 in the form of a stripe is formed, S is again formed by RIE.
Using iCl 4 gas, the p-type contact layer 15 and the p-type clad layer 14 are etched to form a stripe-shaped waveguide region (ridge stripe in this case). When a stripe is formed, it is highly preferable that the cross-sectional shape of the stripe be a forward mesa shape as shown in FIG.

【0049】その後、ウェーハをPVD装置に移送し、
図7(e)に示すように、Zr酸化物(主としてZrO
2)よりなる第2の保護膜62を、第1の保護膜61の
上と、エッチングにより露出されたp型クラッド層14
の上に0.5μmの膜厚で連続して形成する。
Thereafter, the wafer is transferred to a PVD device,
As shown in FIG. 7E, Zr oxide (mainly ZrO
2 ) forming a second protective film 62 on the first protective film 61 and the p-type clad layer 14 exposed by etching;
Is continuously formed with a film thickness of 0.5 μm.

【0050】次に、ウェーハをフッ酸に浸漬し、図7
(f)に示すように、第1の保護膜61をリフトオフ法
により除去する。
Next, the wafer was immersed in hydrofluoric acid,
As shown in (f), the first protective film 61 is removed by a lift-off method.

【0051】次に図7(g)に示すように、p型コンタ
クト層15の上の第1の保護膜61が除去されて露出し
たそのp型コンタクト層の表面にNi/Auよりなるp
電極21を形成する。但しp電極21は100μmのス
トライプ幅として、この図7(g)に示すように、第2
の保護膜62の上に渡って形成する。
Next, as shown in FIG. 7 (g), the first protective film 61 on the p-type contact layer 15 is removed and the exposed surface of the p-type contact layer is made of Ni / Au.
An electrode 21 is formed. However, the p-electrode 21 has a stripe width of 100 μm, and as shown in FIG.
Over the protective film 62 of FIG.

【0052】次に、p電極21上の全面に連続して、T
iからなる第1の薄膜層を1000オングストロームの
膜厚で形成し、更に図1に示すようにリッジの側面等に
も第1の薄膜層を形成する。この連続して形成された第
1の薄膜層上に、後の工程で劈開により共振面を形成す
る際の劈開面に一致しない大きさ、つまり劈開面となる
部分の上部を避けて、断続的にAuからなる第2の薄膜
層を8000オングストロームの膜厚で形成し、第1の
薄膜層及び第2の薄膜層からなるpパッド電極22を形
成する。
Next, continuously over the entire surface on the p-electrode 21, T
A first thin film layer made of i is formed with a thickness of 1000 angstroms, and further, as shown in FIG. On the continuously formed first thin film layer, a size that does not match the cleavage plane at the time of forming a resonance plane by cleavage in a later step, that is, an upper part of the cleavage plane is intermittently formed. Then, a second thin film layer made of Au is formed to a thickness of 8000 angstroms, and a p-pad electrode 22 consisting of the first thin film layer and the second thin film layer is formed.

【0053】pパッド電極形22成後、一番最初に露出
させたn型コンタクト層5の表面にはTi/Alよりな
るn電極23をストライプと平行な方向で形成し、その
上にTi/Pt/Auよりなるnパッド電極24を形成
する。
After the formation of the p-pad electrode 22, an n-electrode 23 made of Ti / Al is formed on the surface of the n-type contact layer 5 first exposed in a direction parallel to the stripe. An n pad electrode 24 of Pt / Au is formed.

【0054】以上のようにして、n電極23、nパッド
電極24,p電極21およびpパッド電極22とを形成
したウェーハのサファイア基板を研磨して70μmとし
た後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側から
バー状に劈開し、劈開面(11−00面、六角柱状の結
晶の側面に相当する面=M面)に共振器を作製する。共
振器面にSiO2とTiO2よりなる誘電体多層膜を形成
し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断して図1
に示すようなレーザ素子とする。なお共振器長は300
〜500μmとすることが望ましい。
As described above, the sapphire substrate of the wafer on which the n-electrode 23, the n-pad electrode 24, the p-electrode 21, and the p-pad electrode 22 are formed is polished to 70 μm, and then the sapphire substrate is perpendicular to the stripe-shaped electrodes. In the direction, the substrate is cleaved in a bar shape from the substrate side, and a resonator is formed on a cleavage plane (11-00 plane, a plane corresponding to a side surface of a hexagonal columnar crystal = M plane). A dielectric multilayer film composed of SiO 2 and TiO 2 is formed on the resonator surface, and finally the bar is cut in a direction parallel to the p-electrode to obtain a structure shown in FIG.
The laser element shown in FIG. The resonator length is 300
It is desirable to set it to 500 μm.

【0055】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長405nm、閾値電
流密度2.3kA/cm2において室温で良好な連続発振
を示す。閾値電流は45mAであった。また、駆動電流
130mA、光出力90mWにおいてもパルセーショ
ンの発生は見られなかった。 [実施例2]図4に示した下部光ガイド層9および上部
光ガイド層12が省略されたレーザ素子の実施例を示
す。 (n型クラッド層7)クラック防止層6の形成までは同
様にして、続いて、1050℃でTMA(トリメチルア
ルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、ノンドープ
Al0.16Ga 0.84Nよりなる層を25オングストローム
の膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、シランガス
を流し、Siを1×1019/cm3ドープしたn型GaN
よりなる層を25オングストロームの膜厚で成長させ
る。それらの層を交互積層して超格子層を構成し、総膜
厚0.9μmの超格子よりなるn型クラッド層7を成長
させる。 (ノンドープ層8)続いて、1050℃でTMA(トリ
メチルアルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、ノ
ンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、ノ
ンドープGaNよりなる層を25オングストロームの膜
厚で成長させる。それらの層を交互積層して超格子層を
構成し、総膜厚0.15μmの超格子よりなるノンドー
プ層8を成長させる。 (活性層10)次に、温度を800℃にして、Siドー
プIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を100オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、ノンド
ープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40オングスト
ロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交
互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚380オン
グストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を
成長させる。 (上部障壁層11)次に、温度を1050℃に上げ、T
MG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタ
ジエニルマグネシウム)を用い、上部光ガイド層12よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1×1
20/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなる上
部障壁層11を100オングストロームの膜厚で成長さ
せる。 (ノンドープ層13)続いてCp2Mgを止め、 続い
て、1050℃でノンドープAl0.16Ga0.8 4Nよりな
る層を25オングストロームの膜厚で成長させ、続いて
Cp2Mg、TMAを止め、ノンドープGaNよりなる
層を25オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚
0.15μmの超格子層よりなるp型クラッド層14を
成長させる。 (p型クラッド層14)続いて、1050℃でノンドー
プAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めてCp2Mg
を流し、MgドープGaNよりなる層を25オングスト
ロームの膜厚で成長させ、総膜厚0.3μmの超格子層
よりなるp型クラッド層14を成長させる。
This laser element is placed on a heat sink,
Wire bond each electrode and let it rest at room temperature.
Laser oscillation, the oscillation wavelength was 405 nm,
Flow density 2.3 kA / cmTwoGood continuous oscillation at room temperature
Is shown. The threshold current was 45 mA. Also, drive current
 Pulsation at 130mA and 90mW light output
No outbreak was observed. [Embodiment 2] Lower light guide layer 9 and upper part shown in FIG.
4 shows an embodiment of a laser device in which the light guide layer 12 is omitted.
You. (N-type cladding layer 7) The same until the formation of the crack prevention layer 6
Then, at 1050 ° C., TMA (trimethyl alcohol)
Luminium), TMG, ammonia, non-doped
Al0.16Ga 0.8425 angstroms of N layer
Growth, and then stop TMA, silane gas
And Si is 1 × 1019/cmThreeDoped n-type GaN
A layer of 25 Å in thickness
You. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer, and the total film
Growing n-type cladding layer 7 consisting of a superlattice having a thickness of 0.9 μm
Let it. (Non-doped layer 8) Subsequently, at 1050 ° C.
Methylaluminum), TMG, ammonia
Doped Al0.16Ga0.8425 Angstroms of N layer
Growing at the thickness of the trome, then stopping TMA,
25 Å film made of doped GaN
Grow in thickness. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer.
Non-dose composed of a superlattice having a total film thickness of 0.15 μm
The growth layer 8 is grown. (Active Layer 10) Next, the temperature is set to 800 ° C.
In0.05Ga0.95100 angstrom barrier layer made of N
Growing at the thickness of the troem, followed by non-doping at the same temperature
Group In0.2Ga0.840 angstrom well layer made of N
Grow with a ROHM film thickness. Interchange the barrier layer and the well layer twice
Stacked on top of each other, finally ending with barrier layer, total thickness 380 on
Gstrom's multiple quantum well structure (MQW) active layer
Let it grow. (Upper barrier layer 11) Next, the temperature is increased to 1050 ° C.
MG, TMA, ammonia, CpTwoMg (cyclopentane
Dienyl magnesium) and the upper light guide layer 12
High bandgap energy, Mg 1 × 1
020/cmThreeDoped p-type Al0.3Ga0.7Above N
The partial barrier layer 11 is grown to a thickness of 100 Å.
Let (Non-doped layer 13) Subsequently, CpTwoStop Mg, then continue
And non-doped Al at 1050 ° C0.16Ga0.8 FourMore than N
Layer is grown to a thickness of 25 Å, followed by
CpTwoStops Mg and TMA and is made of non-doped GaN
The layer is grown to a thickness of 25 Å and the total thickness
The p-type cladding layer 14 composed of a 0.15 μm superlattice layer is
Let it grow. (P-type cladding layer 14)
Al0.16Ga0.8425 angstrom for N layer
Growth with a film thickness of TTwoMg
And the layer made of Mg-doped GaN is 25 angstrom.
Superlattice layer with a total thickness of 0.3 μm, grown with ROHM film thickness
A p-type cladding layer 14 is grown.

【0056】そしてp型コンタクト層以降は実施例1と
同様の工程によって形成される。
After the p-type contact layer, the same steps as in the first embodiment are formed.

【0057】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長405nm、閾値電
流密度2.5kA/cm2において室温で良好な連続発振
を示す。閾値電流は50mAであった。また、駆動電流
160mA、光出力120mWにおいてもパルセーショ
ンの発生は見られなかった。 [実施例3]図5に示した下部ノンドープ層8および上
部ノンドープ層13が省略されたレーザ素子の実施例を
示す。 (n型クラッド層7)クラック防止層6の形成までは同
様にして、続いて、1050℃でTMA(トリメチルア
ルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、ノンドープ
Al0.16Ga 0.84Nよりなる層を25オングストローム
の膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、シランガス
を流し、Siを1×1019/cm3ドープしたn型GaN
よりなる層を25オングストロームの膜厚で成長させ
る。それらの層を交互積層して超格子層を構成し、総膜
厚1.2μmの超格子よりなるn型クラッド層7を成長
させる。 (下部光ガイド層9)続いて、シランガスを止め、10
50℃でノンドープGaNよりなる下部光ガイド層8を
0.05μmの膜厚で成長させる。この下部光ガイド層
9にn型不純物をドープしても良い。 (活性層10)次に、温度を800℃にして、Siドー
プIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を100オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、ノンド
ープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40オングスト
ロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交
互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚380オン
グストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を
成長させる。 (上部障壁層11)次に、温度を1050℃に上げ、T
MG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタ
ジエニルマグネシウム)を用い、上部光ガイド層12よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1×1
20/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなる上
部障壁層11を100オングストロームの膜厚で成長さ
せる。 (上部光ガイド層12)続いてCp2Mg、TMAを止
め、1050℃で、バンドギャップエネルギーがp型キ
ャップ層10よりも小さい、ノンドープGaNよりなる
上部光ガイド層12を0.05μmの膜厚で成長させ
る。 (p型クラッド層14)続いて、1050℃でノンドー
プAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めてCp2Mg
を流し、MgドープGaNよりなる層を25オングスト
ロームの膜厚で成長させ、総膜厚0.6μmの超格子層
よりなるp型クラッド層14を成長させる。
This laser element is set on a heat sink,
Wire bond each electrode and let it rest at room temperature.
Laser oscillation, the oscillation wavelength was 405 nm,
Flow density 2.5 kA / cmTwoGood continuous oscillation at room temperature
Is shown. The threshold current was 50 mA. Also, drive current
Pulsation even at 160 mA and light output of 120 mW
No outbreak was observed. [Embodiment 3] The lower non-doped layer 8 shown in FIG.
Example of a laser device in which a part of the non-doped layer 13 is omitted
Show. (N-type cladding layer 7) The same until the formation of the crack prevention layer 6
Then, at 1050 ° C., TMA (trimethyl alcohol)
Luminium), TMG, ammonia, non-doped
Al0.16Ga 0.8425 angstroms of N layer
Growth, and then stop TMA, silane gas
And Si is 1 × 1019/cmThreeDoped n-type GaN
A layer of 25 Å in thickness
You. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer, and the total film
Growing n-type cladding layer 7 of 1.2 μm thick superlattice
Let it. (Lower light guide layer 9) Subsequently, the silane gas is stopped and 10
At 50 ° C., the lower light guide layer 8 made of non-doped GaN is
It is grown to a thickness of 0.05 μm. This lower light guide layer
9 may be doped with an n-type impurity. (Active Layer 10) Next, the temperature is set to 800 ° C.
In0.05Ga0.95100 angstrom barrier layer made of N
Growing at the thickness of the troem, followed by non-doping at the same temperature
Group In0.2Ga0.840 angstrom well layer made of N
Grow with a ROHM film thickness. Interchange the barrier layer and the well layer twice
Stacked on top of each other, finally ending with barrier layer, total thickness 380 on
Gstrom's multiple quantum well structure (MQW) active layer
Let it grow. (Upper barrier layer 11) Next, the temperature is increased to 1050 ° C.
MG, TMA, ammonia, CpTwoMg (cyclopentane
Dienyl magnesium) and the upper light guide layer 12
High bandgap energy, Mg 1 × 1
020/cmThreeDoped p-type Al0.3Ga0.7Above N
The partial barrier layer 11 is grown to a thickness of 100 Å.
Let (Upper light guide layer 12) Subsequently, CpTwoStop Mg, TMA
At 1050 ° C., the band gap energy is
Made of non-doped GaN smaller than the cap layer 10
The upper light guide layer 12 is grown to a thickness of 0.05 μm.
You. (P-type cladding layer 14)
Al0.16Ga0.8425 angstrom for N layer
Growth with a film thickness of TTwoMg
And the layer made of Mg-doped GaN is 25 angstrom.
Super lattice layer with a total thickness of 0.6μm, grown with ROHM film thickness
A p-type cladding layer 14 is grown.

【0058】そしてp型コンタクト層15以降は実施例
1と同様の工程によって形成される。
The steps after the p-type contact layer 15 are formed by the same steps as in the first embodiment.

【0059】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長405nm、閾値電
流密度2kA/cm2において室温で良好な連続発振を示
す。閾値電流は40mAであった。また、駆動電流10
0mA、光出力60mWにおいてもパルセーションの発
生は見られなかった。 [実施例4]図6に示した下部光ガイド層9、下部ノン
ドープ層、上部ノンドープ層および上部光ガイド層12
が省略されたレーザ素子の実施例を示す。 (n型クラッド層7)クラック防止層6の形成までは同
様にして、続いて、1050℃でTMA(トリメチルア
ルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、ノンドープ
Al0.16Ga 0.84Nよりなる層を25オングストローム
の膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、シランガス
を流し、Siを1×1019/cm3ドープしたn型GaN
よりなる層を25オングストロームの膜厚で成長させ
る。それらの層を交互積層して超格子層を構成し、総膜
厚1.2μmの超格子よりなるn型クラッド層7を成長
させる。 (活性層10)次に、温度を800℃にして、Siドー
プIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を100オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、ノンド
ープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40オングスト
ロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交
互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚380オン
グストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を
成長させる。 (上部障壁層11)次に、温度を1050℃に上げ、T
MG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタ
ジエニルマグネシウム)を用い、上部光ガイド層12よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1×1
20/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなる上
部障壁層11を100オングストロームの膜厚で成長さ
せる。 (p型クラッド層14)続いて、Cp2Mgを止め、1
050℃でノンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を
25オングストロームの膜厚で成長させ、続いてTMA
を止めてCp2Mgを流し、MgドープGaNよりなる
層を25オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚
0.6μmの超格子層よりなるp型クラッド層14を成
長させる。
This laser element is placed on a heat sink,
Wire bond each electrode and let it rest at room temperature.
Laser oscillation, the oscillation wavelength was 405 nm,
Flow density 2 kA / cmTwoGood continuous oscillation at room temperature
You. The threshold current was 40 mA. The driving current 10
Occurrence of pulsation even at 0 mA and light output of 60 mW
No life was seen. [Embodiment 4] The lower light guide layer 9 shown in FIG.
Doped layer, upper non-doped layer and upper light guide layer 12
This shows an embodiment of the laser element in which is omitted. (N-type cladding layer 7) The same until the formation of the crack prevention layer 6
Then, at 1050 ° C., TMA (trimethyl alcohol)
Luminium), TMG, ammonia, non-doped
Al0.16Ga 0.8425 angstroms of N layer
Growth, and then stop TMA, silane gas
And Si is 1 × 1019/cmThreeDoped n-type GaN
A layer of 25 Å in thickness
You. These layers are alternately stacked to form a superlattice layer, and the total film
Growing n-type cladding layer 7 of 1.2 μm thick superlattice
Let it. (Active Layer 10) Next, the temperature is set to 800 ° C.
In0.05Ga0.95100 angstrom barrier layer made of N
Growing at the thickness of the troem, followed by non-doping at the same temperature
Group In0.2Ga0.840 angstrom well layer made of N
Grow with a ROHM film thickness. Interchange the barrier layer and the well layer twice
Stacked on top of each other, finally ending with barrier layer, total thickness 380 on
Gstrom's multiple quantum well structure (MQW) active layer
Let it grow. (Upper barrier layer 11) Next, the temperature is increased to 1050 ° C.
MG, TMA, ammonia, CpTwoMg (cyclopentane
Dienyl magnesium) and the upper light guide layer 12
High bandgap energy, Mg 1 × 1
020/cmThreeDoped p-type Al0.3Ga0.7Above N
The partial barrier layer 11 is grown to a thickness of 100 Å.
Let (P-type cladding layer 14) Subsequently, CpTwoStop Mg, 1
Non-doped Al at 050 ° C0.16Ga0.84A layer consisting of N
Grown to a thickness of 25 Å, followed by TMA
Stop and CpTwoFlow Mg and consist of Mg-doped GaN
The layer is grown to a thickness of 25 Å and the total thickness
A p-type cladding layer 14 composed of a 0.6 μm superlattice layer is formed.
Lengthen.

【0060】そしてp型コンタクト層以降は実施例1と
同様の工程によって形成される。
After the p-type contact layer, the same steps as in the first embodiment are formed.

【0061】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長405nm、閾値電
流密度3.5kA/cm2において室温で良好な連続発振
を示す。閾値電流は70mAであった。また、駆動電流
160mA、光出力90mWにおいてもパルセーション
の発生は見られなかった。 [実施例5]図8は本発明の他の実施例に係るレーザ素
子の構造を示す模式的な断面図であり、以下この図を元
に実施例5について説明する。 (窒化物半導体基板40)実施例1において、下地層2
の表面にストライプ状の保護膜3形成後、ウェーハを再
度MOVPEの反応容器内にセットし、温度を1050
℃にして、TMG、アンモニアを用い、ノンドープGa
Nを5μmの膜厚で成長させる。その後、ウェーハをH
VPE(ハイドライド気相成長法)装置に移送し、原料
にGaメタル、HClガス、及びアンモニアを用い、ノ
ンドープGaNよりなる窒化物半導体基板40を200
μmの膜厚で成長させる。このようにMOVPE法によ
り保護膜3の上に窒化物半導体を成長させた後、HVP
E法で100μm以上のGaN厚膜を成長させると結晶
欠陥は実施例1に比較してもう一桁以上少なくなる。窒
化物半導体基板40成長後、ウェーハを反応容器から取
り出し、サファイア基板1、バッファ層2、保護膜3、
ノンドープGaN層を研磨により除去し、窒化物半導体
基板40単独とする。
This laser element is set on a heat sink,
When the respective electrodes were wire-bonded and laser oscillation was attempted at room temperature, good continuous oscillation was exhibited at room temperature at an oscillation wavelength of 405 nm and a threshold current density of 3.5 kA / cm 2 . The threshold current was 70 mA. No pulsation was observed at a driving current of 160 mA and an optical output of 90 mW. [Embodiment 5] FIG. 8 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention. Hereinafter, Embodiment 5 will be described with reference to FIG. (Nitride semiconductor substrate 40)
After the formation of the striped protective film 3 on the surface of the substrate, the wafer is set again in the MOVPE reaction vessel and the temperature is set to 1050.
℃, using TMG and ammonia, non-doped Ga
N is grown to a thickness of 5 μm. Then, the wafer is
A nitride semiconductor substrate 40 made of non-doped GaN is transferred to a VPE (hydride vapor phase epitaxy) apparatus using Ga metal, HCl gas, and ammonia as raw materials.
It is grown to a thickness of μm. After the nitride semiconductor is grown on the protective film 3 by the MOVPE method, the HVP
When a GaN thick film having a thickness of 100 μm or more is grown by the E method, the number of crystal defects is reduced by one digit or more compared to the first embodiment. After the growth of the nitride semiconductor substrate 40, the wafer is taken out of the reaction vessel, and the sapphire substrate 1, the buffer layer 2, the protective film 3,
The non-doped GaN layer is removed by polishing, leaving the nitride semiconductor substrate 40 alone.

【0062】後は実施例1と同様にして、研磨側と反対
側の窒化物半導体基板40の上にn型コンタクト層5〜
p型コンタクト層15までを積層する。
Thereafter, in the same manner as in Example 1, the n-type contact layers 5 to 5 are formed on the nitride semiconductor substrate 40 on the side opposite to the polished side.
The layers up to the p-type contact layer 15 are stacked.

【0063】次に、p型コンタクト層15からn型コン
タクト層5の一部がエッチングによって除去されストラ
イプ構造とし、実施例1と同様に、図8に示すような構
造のレーザ素子とする。なお共振面を形成する場合、窒
化物半導体基板の劈開面は実施例1と同じM面とする。 [実施例6]図9本発明の他の実施例に係るレーザ素子
の構造を示す模式的な断面図であり、以下この図9を用
いて実施例6について説明する。
Next, a part of the n-type contact layer 5 is removed from the p-type contact layer 15 by etching to form a stripe structure, and a laser device having a structure as shown in FIG. When forming a resonance plane, the cleavage plane of the nitride semiconductor substrate is the same M plane as in the first embodiment. [Embodiment 6] FIG. 9 is a schematic sectional view showing the structure of a laser device according to another embodiment of the present invention. Embodiment 6 will be described below with reference to FIG.

【0064】実施例3において、窒化物半導体基板40
を作製する際にHVPE装置において原料にシランガス
を加え、Siを1×1018/cm3ドープしたGaNより
なる窒化物半導体基板50を200μmの膜厚で成長さ
せる。なおSi濃度は1×1017/cm3〜5×1019/c
m3の範囲とすることが望ましい。窒化物半導体基板50
成長後、実施例3と同様にしてサファイア基板1、バッ
ファ層2、保護膜3、ノンドープGaN層を研磨して除
去し、窒化物半導体基板50単体とする。
In the third embodiment, the nitride semiconductor substrate 40
A silane gas is added to the raw material in the HVPE apparatus to produce a nitride semiconductor substrate 50 made of GaN doped with 1 × 10 18 / cm 3 of Si with a thickness of 200 μm. The Si concentration is 1 × 10 17 / cm 3 to 5 × 10 19 / c
It is preferably in the range of m 3. Nitride semiconductor substrate 50
After the growth, the sapphire substrate 1, the buffer layer 2, the protective film 3, and the non-doped GaN layer are polished and removed in the same manner as in Example 3 to obtain the nitride semiconductor substrate 50 alone.

【0065】次にこの窒化物半導体基板50の上に実施
例1と同様にして、クラック防止層6〜p型コンタクト
層15までを積層成長させる。
Next, on this nitride semiconductor substrate 50, the crack prevention layer 6 to the p-type contact layer 15 are stacked and grown in the same manner as in the first embodiment.

【0066】p型コンタクト層15成長後、実施例1と
同様にして、ストライプ状の第1の保護膜61を形成し
た後、第2の工程において、エッチングストップを図6
に示すn型クラッド層7の表面とする。後は実施例1と
同様にして、ZrO2を主成分とする第2の保護膜62
をストライプ導波路の側面と、n型クラッド層7の表面
とに形成した後、その第2の保護膜を介してp電極21
を形成する。
After the p-type contact layer 15 is grown, a striped first protective film 61 is formed in the same manner as in the first embodiment.
The surface of the n-type cladding layer 7 shown in FIG. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the second protective film 62 containing ZrO 2 as a main component.
Is formed on the side surface of the stripe waveguide and the surface of the n-type cladding layer 7, and then the p-electrode 21 is formed via the second protective film.
To form

【0067】次に、p電極21上に、ストライプ長さと
同一の長さとなるようにTiからなる第1の薄膜層を膜
厚1000オングストロームで、第2の薄膜層の形状と
同様の形状でPtよりなる第3の薄膜層を膜厚1000
オングストロームで、及びストライプ長さより短い形状
でAuからなる第2の薄膜層32を膜厚8000オング
ストロームで順に積層形成してなるpパッド電極101
を図9に示すように形成する。第3の薄膜層は図示して
いないが、第2の薄膜層と同様の形状で形成する。一
方、窒化物半導体基板の裏面側のほぼ全面にn電極21
を形成する。電極形成後、窒化物半導体基板のM面で劈
開して共振面を作製し、図9に示すような構造のレーザ
素子とする。 [比較例]以下に比較例の構成について説明する。 (n型クラッド層7)クラック防止層6の形成までは実
施例1と同様にして、続いて、1050℃でTMA(ト
リメチルアルミニウム)、TMG、アンモニアを用い、
ノンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めて、
シランガスを流し、Siを1×1019/cm3ドープした
n型GaNよりなる層を25オングストロームの膜厚で
成長させる。それらの層を交互積層して超格子層を構成
し、総膜厚1.2μmの超格子よりなるn型クラッド層
7を成長させる。 (下部光ガイド層9)続いて、シランガスを止め、10
50℃でノンドープGaNよりなる下部光ガイド層8を
0.15μmの膜厚で成長させる。 (活性層10)次に、温度を800℃にして、Siドー
プIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を100オングス
トロームの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、ノンド
ープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40オングスト
ロームの膜厚で成長させる。障壁層と井戸層とを2回交
互に積層し、最後に障壁層で終わり、総膜厚380オン
グストロームの多重量子井戸構造(MQW)の活性層を
成長させる。 (上部障壁層11)次に、温度を1050℃に上げ、T
MG、TMA、アンモニア、Cp2Mg(シクロペンタ
ジエニルマグネシウム)を用い、上部光ガイド層12よ
りもバンドギャップエネルギーが大きい、Mgを1×1
20/cm3ドープしたp型Al0.3Ga0.7Nよりなる上
部障壁層11を300オングストロームの膜厚で成長さ
せる。 (上部光ガイド層12)続いてCp2Mg、TMAを止
め、1050℃で、バンドギャップエネルギーがp型キ
ャップ層10よりも小さい、ノンドープGaNよりなる
上部光ガイド層12を0.15μmの膜厚で成長させ
る。 (p型クラッド層14)続いて、1050℃でノンドー
プAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25オングストロー
ムの膜厚で成長させ、続いてTMAを止めてCp2Mg
を流し、MgドープGaNよりなる層を25オングスト
ロームの膜厚で成長させ、総膜厚0.6μmの超格子層
よりなるp型クラッド層14を成長させる。
Next, a first thin film layer made of Ti is formed on the p-electrode 21 so as to have the same length as the stripe length with a thickness of 1000 angstroms and Pt in the same shape as the second thin film layer. A third thin film layer having a thickness of 1000
A p-pad electrode 101 which is formed by sequentially laminating a second thin film layer 32 made of Au with a thickness of Angstroms and a shape shorter than the stripe length with a thickness of 8000 Angstroms.
Is formed as shown in FIG. Although not shown, the third thin film layer is formed in the same shape as the second thin film layer. On the other hand, the n-electrode 21
To form After the electrodes are formed, the substrate is cleaved on the M-plane of the nitride semiconductor substrate to form a resonance surface, and a laser device having a structure as shown in FIG. 9 is obtained. Comparative Example The configuration of the comparative example will be described below. (N-type cladding layer 7) The process up to the formation of the crack preventing layer 6 was performed in the same manner as in Example 1, and subsequently, at 1050 ° C., using TMA (trimethylaluminum), TMG, and ammonia,
A layer of undoped Al 0.16 Ga 0.84 N is grown to a thickness of 25 Å, followed by stopping TMA,
By flowing a silane gas, a layer made of n-type GaN doped with 1 × 10 19 / cm 3 of Si is grown to a thickness of 25 Å. These layers are alternately laminated to form a superlattice layer, and an n-type clad layer 7 composed of a superlattice having a total film thickness of 1.2 μm is grown. (Lower light guide layer 9) Subsequently, the silane gas is stopped and 10
A lower optical guide layer 8 made of non-doped GaN is grown at 50 ° C. with a thickness of 0.15 μm. (Active Layer 10) Next, at a temperature of 800 ° C., a barrier layer made of Si-doped In 0.05 Ga 0.95 N is grown to a thickness of 100 Å, and subsequently made of non-doped In 0.2 Ga 0.8 N at the same temperature. A well layer is grown to a thickness of 40 Å. A barrier layer and a well layer are alternately laminated twice, and finally an active layer having a multiple quantum well structure (MQW) having a total thickness of 380 Å is grown, ending with the barrier layer. (Upper barrier layer 11) Next, the temperature is increased to 1050 ° C.
MG, TMA, ammonia, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium), and a bandgap energy larger than that of the upper optical guide layer 12.
An upper barrier layer 11 of 0 20 / cm 3 doped p-type Al 0.3 Ga 0.7 N is grown to a thickness of 300 Å. (Upper light guide layer 12) Subsequently, Cp 2 Mg and TMA are stopped, and the upper light guide layer 12 made of non-doped GaN having a band gap energy smaller than that of the p-type cap layer 10 at 1050 ° C. is formed to a thickness of 0.15 μm. Grow with. (P-type cladding layer 14) Subsequently, a layer made of non-doped Al 0.16 Ga 0.84 N is grown at 1050 ° C. to a thickness of 25 Å, and then TMA is stopped and Cp 2 Mg
And a layer made of Mg-doped GaN is grown to a thickness of 25 Å, and a p-type clad layer 14 made of a superlattice layer having a total thickness of 0.6 μm is grown.

【0068】そしてp型コンタクト層15以降は実施例
1と同様の工程によって形成される。
The steps after the p-type contact layer 15 are formed by the same steps as in the first embodiment.

【0069】このレーザ素子をヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、発振波長405nm、閾値電
流密度2kA/cm2において室温で連続発振を示した。
閾値電流は40mAであった。また、駆動電流Iop75
mA、光出力30mW以上において、周波数500MH
z〜5GHzのパルセーションの発生が見られた。
This laser element is set on a heat sink,
When each electrode was wire-bonded and laser oscillation was attempted at room temperature, continuous oscillation was exhibited at room temperature at an oscillation wavelength of 405 nm and a threshold current density of 2 kA / cm 2 .
The threshold current was 40 mA. Also, the driving current Iop75
mA, at a light output of 30 mW or more, frequency 500 MH
Generation of pulsation of z to 5 GHz was observed.

【0070】また、下部および上部光ガイド層の膜厚を
0.1μmとして他の層を同様に構成し、室温でレーザ
発振を試みたところ、発振波長405nm、閾値電流密
度2kA/cm2において室温で連続発振を示した。閾値
電流は40mAであった。また、駆動電流Iop80m
A、光出力35mW以上において、周波数500MHz
〜5GHzのパルセーションの発生が見られた。
When the other layers were similarly configured with the lower and upper light guide layers having a thickness of 0.1 μm and the laser oscillation was attempted at room temperature, the oscillation wavelength was 405 nm and the threshold current density was 2 kA / cm 2 . Indicates continuous oscillation. The threshold current was 40 mA. The driving current Iop80m
A, at a power of 35 mW or more, frequency 500 MHz
Generation of pulsation of セ ー 5 GHz was observed.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明した通り、本発明のレーザ素子
によって、高出力の動作時であってもレーザ素子から出
射される光出力のパルセーション発生を防止することが
できる。
As described above, the laser device of the present invention can prevent pulsation of the light output emitted from the laser device even during high-power operation.

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

【図1】本発明の一実施の形態にかかるレーザ素子を示
す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a laser device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施の形態にかかるレーザ素の一部
を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a part of a laser element according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施の形態にかかるレーザ素の一
部を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a part of a laser element according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施の形態にかかるレーザ素の一
部を示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing a part of a laser element according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施の形態にかかるレーザ素の一
部を示す模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a part of a laser element according to another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施の形態にかかるレーザ素の一
部を示す模式的断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing a part of a laser element according to another embodiment of the present invention.

【図7】ストライプ状のリッジ構造を形成する方法の各
工程を説明するための、各工程におけるウェーハの部分
的な構造を示す模式的断面図である。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a partial structure of a wafer in each step for explaining each step of a method of forming a stripe-shaped ridge structure.

【図8】本発明の他の実施例にかかるレーザ素子を示す
模式的断面図である。
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a laser device according to another embodiment of the present invention.

【図9】本発明の他の実施例にかかるレーザ素子を示す
模式的断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a laser device according to another embodiment of the present invention.

【図10】従来のレーザ素子の構造を示す模式的断面図
である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・異種基板 2・・・下地層 3・・・窒化物半導体基板成長用の保護膜 4、40、50・・・窒化物半導体基板 5・・・n型コンタクト層 6・・・クラック防止層 7・・・n型クラッド層 8・・・下部ノンドープ層 9・・・下部光ガイド層 10・・・活性層 11・・・上部障壁層 12・・・上部光ガイド層 13・・・上部ノンドープ層 14・・・p型クラッド層 15・・・p型コンタクト層 21・・・p電極 22・・・pパッド電極 23・・・n電極 24・・・nパッド電極 31,32・・・絶縁膜 61・・・第1の保護膜 62・・・第2の保護膜 63・・・第3の保護膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Different substrate 2 ... Underlayer 3 ... Protective film for nitride semiconductor substrate growth 4, 40, 50 ... Nitride semiconductor substrate 5 ... N-type contact layer 6 ... Crack Prevention layer 7 n-type clad layer 8 lower non-doped layer 9 lower light guide layer 10 active layer 11 upper barrier layer 12 upper light guide layer 13 Upper non-doped layer 14 ... p-type cladding layer 15 ... p-type contact layer 21 ... p electrode 22 ... p pad electrode 23 ... n electrode 24 ... n pad electrode 31, 32 ...・ Insulating film 61 ・ ・ ・ First protective film 62 ・ ・ ・ Second protective film 63 ・ ・ ・ Third protective film

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】n型クラッド層と活性層とp型クラッド層
とを有する窒化物半導体レーザ素子において、 InfGa1-fN(0≦f<1)からなる光ガイド層が少
なくとも前記活性層と前記n型またはp型クラッド層と
の間に形成されており、前記光ガイド層の膜厚は0.0
5μm以下であることを特徴とするレーザ素子。
1. A n-type nitride semiconductor laser device having a cladding layer and the active layer and the p-type cladding layer, In f Ga 1-f N (0 ≦ f <1) optical guiding layer is at least the activity consisting Layer and the n-type or p-type cladding layer, and the light guide layer has a thickness of 0.0
A laser element having a diameter of 5 μm or less.
【請求項2】不純物のドープされないノンドープ層が少
なくとも前記活性層のn型クラッド層側またはp型クラ
ッド層側に形成されており、前記光ガイド層が形成され
た側に形成される前記ノンドープ層は前記光ガイド層と
前記光ガイド層が形成された側のクラッド層との間に形
成されることを特徴とする請求項1に記載のレーザ素
子。
2. The non-doped layer which is formed on at least an n-type cladding layer side or a p-type cladding layer side of the active layer, wherein the non-doped layer is formed on the side where the light guide layer is formed. 2. The laser device according to claim 1, wherein the laser element is formed between the light guide layer and the clad layer on the side where the light guide layer is formed. 3.
【請求項3】前記ノンドープ層の膜厚は0.5μm以下
であることを特徴とする請求項2に記載のレーザ素子。
3. The laser device according to claim 2, wherein said non-doped layer has a thickness of 0.5 μm or less.
【請求項4】前記ノンドープ層はIncGa1-cN(0≦
c≦1)からなる第1ノンドープ層とAldGa1-d
(0<d≦1)からなる第2ノンドープ層から構成され
る超格子構造を有することを特徴とする請求項2乃至3
に記載のレーザ素子。
4. The non-doped layer is composed of In c Ga 1 -c N (0 ≦
c ≦ 1) and a first non-doped layer comprising Al d Ga 1-d N
4. A superlattice structure comprising a second non-doped layer composed of (0 <d ≦ 1).
4. The laser device according to item 1.
【請求項5】前記活性層はInxGa1-xN(0<x≦
1)からなる井戸層とInyGa1-yN(0≦y<1、y
<x)からなる障壁層との多重量子井戸構造を有し、前
記活性層のp型クラッド層側に接してAlzGa1-z
(0<z≦1)からなる上部障壁層がさらに形成される
ことを特徴とする請求項2乃至4に記載のレーザ素子。
5. The active layer is formed of In x Ga 1 -xN (0 <x ≦
1) and In y Ga 1-y N (0 ≦ y <1, y
A multi-quantum well structure with a barrier layer made of <x), and Al z Ga 1 -zN in contact with the active layer on the side of the p-type cladding layer.
The laser device according to claim 2, further comprising an upper barrier layer (0 <z ≦ 1).
【請求項6】前記活性層と前記上部障壁層と前記光ガイ
ド層と前記ノンドープ層とをあわせた総膜厚が1μm以
下であることを特徴とする請求項5に記載のレーザ素
子。
6. The laser device according to claim 5, wherein the total thickness of the active layer, the upper barrier layer, the light guide layer, and the non-doped layer is 1 μm or less.
【請求項7】前記n型およびp型クラッド層はIna
1-aN(0≦a≦1)からなる第1クラッド層とAlb
Ga1-bN(0<b≦1)からなる第2クラッド層とか
らなる超格子構造によって構成され、前記第1および第
2クラッド層の少なくとも一方にn型およびp型不純物
がそれぞれドープされていることを特徴とする請求項1
乃至6に記載のレーザ素子。
7. The n-type and p-type cladding layers are formed of In a G
a 1 -a N (0 ≦ a ≦ 1) first cladding layer and Al b
A second clad layer made of Ga 1-b N (0 <b ≦ 1), and at least one of the first and second clad layers is doped with n-type and p-type impurities, respectively. 2. The method according to claim 1, wherein
7. The laser device according to any one of items 1 to 6.
【請求項8】前記p型クラッド層上にはさらにp型窒化
物半導体層が形成されており、前記p型窒化物半導体層
側から少なくとも前記p型クラッド層の一部までがエッ
チングされてストライプ状の導波路が形成されることを
特徴とする請求項1乃至7に記載のレーザ素子。
8. A p-type nitride semiconductor layer is further formed on the p-type cladding layer, and at least a part of the p-type cladding layer is etched from the p-type nitride semiconductor layer side to form a stripe. The laser device according to claim 1, wherein a waveguide is formed.
【請求項9】前記ストライプの幅が1μm以上3μm以
下であることを特徴とする請求項8に記載のレーザ素
子。
9. The laser device according to claim 8, wherein the width of the stripe is 1 μm or more and 3 μm or less.
【請求項10】n型窒化物半導体層と窒化物半導体から
なる下部ノンドープ層と窒化物半導体からなる活性層と
窒化物半導体層からなる上部ノンドープ層とp型窒化物
半導体層とを有するレーザ素子において、 前記n型窒化物半導体と下部ノンドープ層との境界から
前記上部ノンドープ層と前記p型窒化物半導体層との境
界までの膜厚が0.2μm以上1μm以下であることを
特徴とするレーザ素子。
10. A laser device having an n-type nitride semiconductor layer, a lower non-doped layer made of a nitride semiconductor, an active layer made of a nitride semiconductor, an upper non-doped layer made of a nitride semiconductor layer, and a p-type nitride semiconductor layer. The laser, wherein a film thickness from a boundary between the n-type nitride semiconductor and the lower non-doped layer to a boundary between the upper non-doped layer and the p-type nitride semiconductor layer is 0.2 μm or more and 1 μm or less. element.
【請求項11】前記n型およびp型窒化物半導体層はそ
れぞれn型およびp型クラッド層を有し、前記n型およ
びp型クラッド層はInaGa1-aN(0≦a≦1)から
なる第1クラッド層とAlbGa1-bN(0<b≦1)か
らなる第2クラッド層とからなる超格子構造によって構
成され、前記第1および第2クラッド層の少なくとも一
方にn型およびp型不純物がそれぞれドープされている
ことを特徴とする請求項10に記載のレーザ素子。
11. The n-type and p-type nitride semiconductor layers have n-type and p-type cladding layers, respectively, and the n-type and p-type cladding layers are In a Ga 1 -aN (0 ≦ a ≦ 1). ) And a second cladding layer made of Al b Ga 1 -bN (0 <b ≦ 1), and is provided in at least one of the first and second cladding layers. The laser device according to claim 10, wherein n-type and p-type impurities are respectively doped.
【請求項12】前記p型窒化物半導体層は上部ノンドー
プ層に接するp型クラッド層を有し、 前記p型窒化物半導体層側から少なくとも前記p型クラ
ッド層の一部までがエッチングされてストライプ状の導
波路が形成されることを特徴とする請求項10乃至11
に記載のレーザ素子。
12. The p-type nitride semiconductor layer has a p-type cladding layer in contact with an upper non-doped layer, and at least a part of the p-type cladding layer is etched from the p-type nitride semiconductor layer side to form a stripe. 12. A waveguide having a shape of a circle.
4. The laser device according to item 1.
【請求項13】前記ストライプの幅が1μm以上3μm
以下であることを特徴とする請求項10乃至12に記載
のレーザ素子。
13. The width of the stripe is not less than 1 μm and not more than 3 μm.
The laser device according to claim 10, wherein:
【請求項14】n型クラッド層、活性層、上部障壁層、
p型クラッド層が順次積層され、前記p型クラッド層よ
りも上方から少なくとも前記p型クラッド層の一部まで
がエッチングされてストライプ状の導波路が形成された
レーザ素子であって、 前記n型クラッド層は、InaGa1-aN(0≦a≦1)
からなる第1クラッド層とAlbGa1-bN(0<b≦
1)からなる第2クラッド層から構成される超格子構造
を有し、前記第1および第2クラッド層の少なくとも一
方にn型不純物がドープされており、前記活性層は、前
記n型クラッド層に接して形成され、 前記上部障壁層は、AlzGa1-zN(0<z≦1)から
なり前記活性層に接して形成され、前記p型クラッド層
は、InaGa1-aN(0≦a≦1)からなる第1クラッ
ド層とAlbGa1-bN(0<b≦1)からなる第2クラ
ッド層から構成される超格子構造を有し、前記第1およ
び第2クラッド層の少なくとも一方にp型不純物がドー
プされており、前記上部障壁層に接して形成されること
を特徴とするレーザ素子。
14. An n-type cladding layer, an active layer, an upper barrier layer,
A laser device in which a p-type cladding layer is sequentially stacked, and at least a part of the p-type cladding layer is etched from above the p-type cladding layer to form a striped waveguide, The cladding layer is made of In a Ga 1-a N (0 ≦ a ≦ 1).
A first cladding layer made of Al b Ga 1-b N ( 0 <b ≦
1) having a superlattice structure composed of a second cladding layer, wherein at least one of the first and second cladding layers is doped with an n-type impurity; formed in contact with, the upper barrier layer, Al z Ga 1-z N (0 <z ≦ 1) is formed in contact with the active layer made of the p-type cladding layer, in a Ga 1-a A superlattice structure composed of a first cladding layer composed of N (0 ≦ a ≦ 1) and a second cladding layer composed of Al b Ga 1-b N (0 <b ≦ 1); A laser device, wherein at least one of the second cladding layers is doped with a p-type impurity and is formed in contact with the upper barrier layer.
【請求項15】前記ストライプの幅が1μm以上3μm
以下であることを特徴とする請求項14に記載のレーザ
素子。
15. A stripe having a width of 1 μm or more and 3 μm or more.
The laser device according to claim 14, wherein:
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