JP2002016312A - 窒化物系半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系半導体素子およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極との接触抵抗を低減することにより動作
電圧の低減を図ることが可能な窒化物系半導体素子およ
びその製造方法を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子１００は、サファイア
基板１の（０００１）面上に、バッファ層２、アンドー
プＧａＮ層３、ｎ−ＧａＮコンタクト層４、ｎ−ＩｎＧ
ａＮクラック防止層５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層６、
ＭＱＷ発光層７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｐ
−ＧａＮコンタクト層９が順に積層されてなる。ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８
にリッジ部が形成され、リッジ部上面に凹凸形状が形成
されている。また、エッチングにより露出したｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４の所定領域表面に凹凸形状が形成され
ている。さらに、凹凸形状が形成されたｐ−ＧａＮコン
タクト層４上にｐ電極１０およびｎ電極１１が形成され
ている。
電圧の低減を図ることが可能な窒化物系半導体素子およ
びその製造方法を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子１００は、サファイア
基板１の（０００１）面上に、バッファ層２、アンドー
プＧａＮ層３、ｎ−ＧａＮコンタクト層４、ｎ−ＩｎＧ
ａＮクラック防止層５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層６、
ＭＱＷ発光層７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびｐ
−ＧａＮコンタクト層９が順に積層されてなる。ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８
にリッジ部が形成され、リッジ部上面に凹凸形状が形成
されている。また、エッチングにより露出したｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４の所定領域表面に凹凸形状が形成され
ている。さらに、凹凸形状が形成されたｐ−ＧａＮコン
タクト層４上にｐ電極１０およびｎ電極１１が形成され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＢＮ（窒化ホウ
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）もしくはＴｌＮ（窒
化タリウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族窒化物
系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）からなる半導
体素子およびその製造方法に関する。
素）、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニ
ウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）もしくはＴｌＮ（窒
化タリウム）またはこれらの混晶等のIII −Ｖ族窒化物
系半導体（以下、窒化物系半導体と呼ぶ）からなる半導
体素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、高密度かつ大容量の光ディスクシ
ステムに用いられる記録または再生用の光源として、青
色または紫色の光を発する窒化物系半導体レーザ素子の
研究開発が行われている。
ステムに用いられる記録または再生用の光源として、青
色または紫色の光を発する窒化物系半導体レーザ素子の
研究開発が行われている。
【０００３】図８は、従来のＧａＮ系半導体レーザ素子
の例を示す模式的な断面図である。図８に示す半導体レ
ーザ素子は、サファイア基板８１のＣ（０００１）面上
にバッファ層８２、アンドープＧａＮ層８３、ｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層８４、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層８
５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８６、ＩｎＧａＮからな
る発光層８７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８およびｐ
−ＧａＮコンタクト層８９が順に形成されてなる。
の例を示す模式的な断面図である。図８に示す半導体レ
ーザ素子は、サファイア基板８１のＣ（０００１）面上
にバッファ層８２、アンドープＧａＮ層８３、ｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層８４、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層８
５、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８６、ＩｎＧａＮからな
る発光層８７、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８およびｐ
−ＧａＮコンタクト層８９が順に形成されてなる。
【０００４】ｐ−ＧａＮコンタクト層８９からｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８８間での一部領域が所定深さまでエ
ッチングされ除去されている。それにより、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層８９およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８
からなるストライプ状のリッジ部が形成されるととも
に、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８に平坦部が形成され
る。このリッジ部のｐ−ＧａＮコンタクト層８９上にｐ
電極１３１がオーミック接触している。また、ｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８８の平坦部からｎ−ＧａＮコンタク
ト層８４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮコンタクト層８４のｎ電極形成領域が露出し
ている。この露出したｎ電極形成領域上にｎ電極１３２
がオーミック接触している。
ＧａＮクラッド層８８間での一部領域が所定深さまでエ
ッチングされ除去されている。それにより、ｐ−ＧａＮ
コンタクト層８９およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８
からなるストライプ状のリッジ部が形成されるととも
に、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８に平坦部が形成され
る。このリッジ部のｐ−ＧａＮコンタクト層８９上にｐ
電極１３１がオーミック接触している。また、ｐ−Ａｌ
ＧａＮクラッド層８８の平坦部からｎ−ＧａＮコンタク
ト層８４までの一部領域がエッチングにより除去され、
ｎ−ＧａＮコンタクト層８４のｎ電極形成領域が露出し
ている。この露出したｎ電極形成領域上にｎ電極１３２
がオーミック接触している。
【０００５】リッジ部の両側面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層８８の平坦部上面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８
からｎ−ＧａＮコンタクト層８４までの側面、ならびに
ｎ電極１３２が形成された領域を除くｎ−ＧａＮコンタ
クト層８４上面にＳｉＯ2 等のＳｉ酸化物からなる絶縁
膜９５が形成されている。
ド層８８の平坦部上面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８８
からｎ−ＧａＮコンタクト層８４までの側面、ならびに
ｎ電極１３２が形成された領域を除くｎ−ＧａＮコンタ
クト層８４上面にＳｉＯ2 等のＳｉ酸化物からなる絶縁
膜９５が形成されている。
【０００６】なお、上記の半導体レーザ素子のｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層８４、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層８
５およびｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８６においては、ｎ
型ドーパントとしてＳｉが用いられている。一方、ｐ−
ＡｌＧａＮクラッド層８８およびｐ−ＧａＮコンタクト
層８９においては、ｐ型ドーパントとしてＭｇが用いら
れている。
Ｎコンタクト層８４、ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層８
５およびｎ−ＡｌＧａＮクラッド層８６においては、ｎ
型ドーパントとしてＳｉが用いられている。一方、ｐ−
ＡｌＧａＮクラッド層８８およびｐ−ＧａＮコンタクト
層８９においては、ｐ型ドーパントとしてＭｇが用いら
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の半導体レーザ素
子のｐ型半導体層８８，８９においては、ｐ型ドーパン
トであるＭｇを活性化しにくい。このため、半導体レー
ザ素子のｐ型半導体層８８，８９においてはキャリア濃
度を高くすることが困難であり、ｐ型半導体層８８，８
９における抵抗が大きくなる。
子のｐ型半導体層８８，８９においては、ｐ型ドーパン
トであるＭｇを活性化しにくい。このため、半導体レー
ザ素子のｐ型半導体層８８，８９においてはキャリア濃
度を高くすることが困難であり、ｐ型半導体層８８，８
９における抵抗が大きくなる。
【０００８】特に、ｐ電極１３１とオーミック接触して
いるｐ−ＧａＮコンタクト層８９の抵抗が大きいことか
ら、ｐ電極１３１とｐ−ＧａＮコンタクト層８９との接
触抵抗が増大する。このため、ｐ電極１３１と良好なオ
ーミック接触を得ることが困難である。それにより、半
導体レーザ素子において動作電圧が高くなる。
いるｐ−ＧａＮコンタクト層８９の抵抗が大きいことか
ら、ｐ電極１３１とｐ−ＧａＮコンタクト層８９との接
触抵抗が増大する。このため、ｐ電極１３１と良好なオ
ーミック接触を得ることが困難である。それにより、半
導体レーザ素子において動作電圧が高くなる。
【０００９】このように、上記の半導体レーザ素子にお
いては動作電圧が高くなるため、動作時における発熱量
が大きくなる。このため、半導体レーザ素子の劣化が著
しく、素子の寿命が短い。
いては動作電圧が高くなるため、動作時における発熱量
が大きくなる。このため、半導体レーザ素子の劣化が著
しく、素子の寿命が短い。
【００１０】ところで、上記の半導体レーザ素子におい
てはｎ−ＧａＮコンタクト層８４が形成される場合につ
いて説明したが、発光層８７における光の閉じ込めを効
果的に行うためには、ｎ−ＡｌＧａＮからなるｎ−Ａｌ
ＧａＮコンタクト層を形成することが好ましい。
てはｎ−ＧａＮコンタクト層８４が形成される場合につ
いて説明したが、発光層８７における光の閉じ込めを効
果的に行うためには、ｎ−ＡｌＧａＮからなるｎ−Ａｌ
ＧａＮコンタクト層を形成することが好ましい。
【００１１】しかしながら、このようなｎ−ＡｌＧａＮ
コンタクト層においては、ｎ−ＧａＮコンタクト層に比
べてキャリア濃度を高くすることが困難である。このた
め、ｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層を形成した場合におい
ては、ｎ−ＧａＮコンタクト層を形成した場合に比べ
て、コンタクト層の抵抗が大きくなり、ｎ電極１３２と
の接触抵抗が大きくなる。したがって、この場合におい
ては半導体レーザ素子の動作電圧がより高くなり、半導
体レーザ素子の劣化がより著しく、素子の寿命がより短
くなる。
コンタクト層においては、ｎ−ＧａＮコンタクト層に比
べてキャリア濃度を高くすることが困難である。このた
め、ｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層を形成した場合におい
ては、ｎ−ＧａＮコンタクト層を形成した場合に比べ
て、コンタクト層の抵抗が大きくなり、ｎ電極１３２と
の接触抵抗が大きくなる。したがって、この場合におい
ては半導体レーザ素子の動作電圧がより高くなり、半導
体レーザ素子の劣化がより著しく、素子の寿命がより短
くなる。
【００１２】一方、図８に示すようなサファイア基板８
１を用いた半導体レーザ素子以外に、ＧａＮ基板を用い
た半導体レーザ素子の研究も進められている。
１を用いた半導体レーザ素子以外に、ＧａＮ基板を用い
た半導体レーザ素子の研究も進められている。
【００１３】ＧａＮ基板を用いた半導体レーザ素子にお
いては、例えばＧａＮ基板の一方の面にｎ−ＧａＮ層、
ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層、ｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層お
よびｐ−ＧａＮコンタクト層が順に形成される。ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層にエ
ッチングによりリッジ部が形成される。このリッジ部の
ｐ−ＧａＮコンタクト層上面に、ｐ電極がオーミック接
触している。一方、ＧａＮ基板の他方の面に、ｎ電極が
オーミック接触している。
いては、例えばＧａＮ基板の一方の面にｎ−ＧａＮ層、
ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層、ｎ−ＡｌＧａＮクラッ
ド層、ＩｎＧａＮ発光層、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層お
よびｐ−ＧａＮコンタクト層が順に形成される。ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層にエ
ッチングによりリッジ部が形成される。このリッジ部の
ｐ−ＧａＮコンタクト層上面に、ｐ電極がオーミック接
触している。一方、ＧａＮ基板の他方の面に、ｎ電極が
オーミック接触している。
【００１４】このようなＧａＮ基板の他面にｎ電極が形
成されてなる半導体レーザ素子においては、ＧａＮ基板
にＳｉをドープしてＧａＮ基板をｎ型とする必要があ
る。
成されてなる半導体レーザ素子においては、ＧａＮ基板
にＳｉをドープしてＧａＮ基板をｎ型とする必要があ
る。
【００１５】ここで、ＧａＮ基板におけるＳｉドープ濃
度が高いほど、ＧａＮ基板の結晶性が劣化する。したが
って、ＧａＮ基板において良好な結晶性を得るために
は、ＧａＮ基板におけるＳｉ濃度を十分に高くすること
ができない。
度が高いほど、ＧａＮ基板の結晶性が劣化する。したが
って、ＧａＮ基板において良好な結晶性を得るために
は、ＧａＮ基板におけるＳｉ濃度を十分に高くすること
ができない。
【００１６】ところで、半導体レーザ素子の作製時にお
いては、例えばＴｉ膜およびＡｌ膜を順に積層してＧａ
Ｎ基板の他面にｎ電極を形成した後、熱処理を行う。こ
こで、前述のようにＳｉの濃度が十分でないＧａＮ基板
においては、このような熱処理により、ｎ電極とＧａＮ
基板との接触抵抗が増大しオーミック特性が劣化しやす
くなる。
いては、例えばＴｉ膜およびＡｌ膜を順に積層してＧａ
Ｎ基板の他面にｎ電極を形成した後、熱処理を行う。こ
こで、前述のようにＳｉの濃度が十分でないＧａＮ基板
においては、このような熱処理により、ｎ電極とＧａＮ
基板との接触抵抗が増大しオーミック特性が劣化しやす
くなる。
【００１７】このように、ＧａＮ基板の結晶性と、Ｇａ
Ｎ基板およびｎ電極間における接触抵抗とは、トレード
オフの関係にある。したがって、この場合においても半
導体レーザ素子の動作電圧が高くなり、動作時における
発熱量が大きくなる。このため、このような半導体レー
ザ素子においては動作時における素子の劣化が著しく、
素子の寿命が短い。
Ｎ基板およびｎ電極間における接触抵抗とは、トレード
オフの関係にある。したがって、この場合においても半
導体レーザ素子の動作電圧が高くなり、動作時における
発熱量が大きくなる。このため、このような半導体レー
ザ素子においては動作時における素子の劣化が著しく、
素子の寿命が短い。
【００１８】本発明の目的は、電極との接触抵抗を低減
することにより動作電圧の低減を図ることが可能な窒化
物系半導体素子およびその製造方法を提供することであ
る。
することにより動作電圧の低減を図ることが可能な窒化
物系半導体素子およびその製造方法を提供することであ
る。
【００１９】
【発明を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係る窒化物系半導体素子は、III 族窒化物系半導
体層の電極形成領域の表面に周期的または不規則に凹凸
形状が形成され、凹凸形状が形成された電極形成領域上
面にオーミック電極が形成されたものである。
発明に係る窒化物系半導体素子は、III 族窒化物系半導
体層の電極形成領域の表面に周期的または不規則に凹凸
形状が形成され、凹凸形状が形成された電極形成領域上
面にオーミック電極が形成されたものである。
【００２０】本発明に係る窒化物系半導体素子において
は、凹凸形状が形成されたIII 族窒化物系半導体層の電
極形成領域上面にオーミック電極が形成されている。こ
のため、平坦な表面を有するIII 族窒化物系半導体層の
電極形成領域上にオーミック電極が形成される場合に比
べて、オーミック電極とIII 族窒化物系半導体層の電極
形成領域との間の接触面積が大きくなる。
は、凹凸形状が形成されたIII 族窒化物系半導体層の電
極形成領域上面にオーミック電極が形成されている。こ
のため、平坦な表面を有するIII 族窒化物系半導体層の
電極形成領域上にオーミック電極が形成される場合に比
べて、オーミック電極とIII 族窒化物系半導体層の電極
形成領域との間の接触面積が大きくなる。
【００２１】したがって、このような窒化物系半導体素
子においては、III 族窒化物系半導体層の電極形成領域
とオーミック電極との間の接触抵抗を低減して、動作電
圧の低減化を図ることが可能となる。それにより、窒化
物系半導体素子において、動作時における発熱量が低減
され、素子寿命が長くかつ信頼性の高い窒化物系半導体
素子が実現可能となる。
子においては、III 族窒化物系半導体層の電極形成領域
とオーミック電極との間の接触抵抗を低減して、動作電
圧の低減化を図ることが可能となる。それにより、窒化
物系半導体素子において、動作時における発熱量が低減
され、素子寿命が長くかつ信頼性の高い窒化物系半導体
素子が実現可能となる。
【００２２】また、III 族窒化物系半導体層は、III 族
窒化物系半導体からなる基板を含んでもよい。この場合
においては、基板の電極形成領域上に凹凸形状が形成さ
れるため、基板に形成された電極形成領域とオーミック
電極との間の接触面積を大きくすることが可能となる。
それにより、基板に形成された電極形成領域とオーミッ
ク電極との間の接触抵抗を低減することが可能となる。
窒化物系半導体からなる基板を含んでもよい。この場合
においては、基板の電極形成領域上に凹凸形状が形成さ
れるため、基板に形成された電極形成領域とオーミック
電極との間の接触面積を大きくすることが可能となる。
それにより、基板に形成された電極形成領域とオーミッ
ク電極との間の接触抵抗を低減することが可能となる。
【００２３】第２の発明に係る窒化物系半導体素子は、
基板上に、第１導電型の第１のIII族窒化物系半導体層
と、III 族窒化物系半導体からなる能動素子領域と、第
２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体層とが順に形成
されてなる窒化物系半導体素子であって、第１のIII 族
窒化物系半導体層の所定領域に第１の電極形成領域が配
置されるとともに第２のIII 族窒化物系半導体層の所定
領域に第２の電極形成領域が配置され、第１の電極形成
領域の表面および第２の電極形成領域の表面の少なくと
も一方に周期的または不規則に凹凸形状が形成され、第
１の電極形成領域上に第１導電型のオーミック電極が形
成されるとともに第２の電極形成領域上に第２導電型の
オーミック電極が形成されたものである。
基板上に、第１導電型の第１のIII族窒化物系半導体層
と、III 族窒化物系半導体からなる能動素子領域と、第
２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体層とが順に形成
されてなる窒化物系半導体素子であって、第１のIII 族
窒化物系半導体層の所定領域に第１の電極形成領域が配
置されるとともに第２のIII 族窒化物系半導体層の所定
領域に第２の電極形成領域が配置され、第１の電極形成
領域の表面および第２の電極形成領域の表面の少なくと
も一方に周期的または不規則に凹凸形状が形成され、第
１の電極形成領域上に第１導電型のオーミック電極が形
成されるとともに第２の電極形成領域上に第２導電型の
オーミック電極が形成されたものである。
【００２４】なお、ここで、窒化物系半導体素子の能動
素子領域とは、例えば発光ダイオード素子や半導体レー
ザ素子の発光層や活性層、導波路素子のコア層、ＰＩＮ
フォトダイオードのＩ層、フォトダイオードやＨＢＴ
（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）のｐｎ接合部
分、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のチャンネル部
分等に相当する。
素子領域とは、例えば発光ダイオード素子や半導体レー
ザ素子の発光層や活性層、導波路素子のコア層、ＰＩＮ
フォトダイオードのＩ層、フォトダイオードやＨＢＴ
（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）のｐｎ接合部
分、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のチャンネル部
分等に相当する。
【００２５】本発明に係る窒化物系半導体素子において
は、第１の電極形成領域の表面および第２の電極形成領
域の表面の少なくとも一方に凹凸形状が形成されてい
る。このため、第１の電極形成領域と第１のオーミック
電極との間の接触面積および／または第２の電極形成領
域と第２のオーミック電極との間の接触面積を大きくす
ることが可能となる。
は、第１の電極形成領域の表面および第２の電極形成領
域の表面の少なくとも一方に凹凸形状が形成されてい
る。このため、第１の電極形成領域と第１のオーミック
電極との間の接触面積および／または第２の電極形成領
域と第２のオーミック電極との間の接触面積を大きくす
ることが可能となる。
【００２６】したがって、このような窒化物系半導体素
子においては、第１の電極形成領域と第１のオーミック
電極との間の接触抵抗および／または第２の電極形成領
域と第２のオーミック電極との間の接触抵抗を低減し、
動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
子においては、第１の電極形成領域と第１のオーミック
電極との間の接触抵抗および／または第２の電極形成領
域と第２のオーミック電極との間の接触抵抗を低減し、
動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００２７】動作電圧の低減化が図られた上記の窒化物
系半導体素子においては、動作時における発熱量を低減
することが可能となる。したがって、寿命が長くかつ信
頼性の高い窒化物系半導体素子が実現可能となる。
系半導体素子においては、動作時における発熱量を低減
することが可能となる。したがって、寿命が長くかつ信
頼性の高い窒化物系半導体素子が実現可能となる。
【００２８】第１導電型の第１のIII 族窒化物系半導体
層は第１のコンタクト層を含み、第２導電型の第２のII
I 族窒化物系半導体層は第２のコンタクト層を含み、第
１のコンタクト層の所定領域に第１の電極形成領域が配
置されるとともに第２のコンタクト層の所定領域に第２
の電極形成領域が配置され、第１のコンタクト層の第１
の電極形成領域の表面および第２のコンタクト層の第２
の電極形成領域の表面の少なくとも一方に凹凸形状が形
成されもよい。
層は第１のコンタクト層を含み、第２導電型の第２のII
I 族窒化物系半導体層は第２のコンタクト層を含み、第
１のコンタクト層の所定領域に第１の電極形成領域が配
置されるとともに第２のコンタクト層の所定領域に第２
の電極形成領域が配置され、第１のコンタクト層の第１
の電極形成領域の表面および第２のコンタクト層の第２
の電極形成領域の表面の少なくとも一方に凹凸形状が形
成されもよい。
【００２９】この場合においては、第１のコンタクト層
の第１の電極形成領域および／または第２のコンタクト
層の第２の電極形成領域の表面に凹凸形状が形成され
る。
の第１の電極形成領域および／または第２のコンタクト
層の第２の電極形成領域の表面に凹凸形状が形成され
る。
【００３０】したがって、このような窒化物系半導体素
子においては、第１のコンタクト層と第１のオーミック
電極との間の接触面積および／または第２のコンタクト
層と第２のオーミック電極との間の接触面積を大きくす
ることが可能となる。このため、第１のコンタクト層と
第１のオーミック電極との間の接触抵抗および／または
第２のコンタクト層と第２のオーミック電極との間の接
触抵抗を低減し、動作電圧の低減化を図ることが可能と
なる。
子においては、第１のコンタクト層と第１のオーミック
電極との間の接触面積および／または第２のコンタクト
層と第２のオーミック電極との間の接触面積を大きくす
ることが可能となる。このため、第１のコンタクト層と
第１のオーミック電極との間の接触抵抗および／または
第２のコンタクト層と第２のオーミック電極との間の接
触抵抗を低減し、動作電圧の低減化を図ることが可能と
なる。
【００３１】また、共振器を構成する光導波路を含む能
動素子領域は発光層であり、第１導電型の第１のIII 族
窒化物系半導体層はさらに第１のクラッド層を含み、第
２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体層はさらに第２
のクラッド層を含み、第２のコンタクト層に配置された
第２の電極形成領域の表面に共振器端面に平行に延びる
回折格子を構成する凹凸形状が形成されてもよい。
動素子領域は発光層であり、第１導電型の第１のIII 族
窒化物系半導体層はさらに第１のクラッド層を含み、第
２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体層はさらに第２
のクラッド層を含み、第２のコンタクト層に配置された
第２の電極形成領域の表面に共振器端面に平行に延びる
回折格子を構成する凹凸形状が形成されてもよい。
【００３２】このような窒化物系半導体素子は、分布帰
還型（ＤＦＢ）半導体レーザ素子に相当する。
還型（ＤＦＢ）半導体レーザ素子に相当する。
【００３３】ＤＦＢ半導体レーザ素子においては、第２
のコンタクト層に形成された凹凸形状により発光層の屈
折率が周期的に変化しており、それゆえ発光層において
発生した光が所定の次元の回折となる。したがって、こ
のような半導体レーザ素子においては、単一縦モードで
レーザ発振が可能となる。
のコンタクト層に形成された凹凸形状により発光層の屈
折率が周期的に変化しており、それゆえ発光層において
発生した光が所定の次元の回折となる。したがって、こ
のような半導体レーザ素子においては、単一縦モードで
レーザ発振が可能となる。
【００３４】上記のようなＤＦＢ半導体レーザ素子にお
いては、電流値または素子温度が変化した場合において
もレーザ光の発振波長が変化せず、一定の波長のレーザ
光を安定して発振させることが可能となる。したがっ
て、良好な素子特性を有する窒化物系半導体レーザ素子
が実現される。
いては、電流値または素子温度が変化した場合において
もレーザ光の発振波長が変化せず、一定の波長のレーザ
光を安定して発振させることが可能となる。したがっ
て、良好な素子特性を有する窒化物系半導体レーザ素子
が実現される。
【００３５】特に、このようなＤＦＢ半導体レーザ素子
においては、第２のコンタクト層に形成する凹凸形状の
周期を調整することにより、レーザ光の波長を所望の値
に設定することが可能となる。したがって、半導体レー
ザ素子の波長の選択性が広がる。
においては、第２のコンタクト層に形成する凹凸形状の
周期を調整することにより、レーザ光の波長を所望の値
に設定することが可能となる。したがって、半導体レー
ザ素子の波長の選択性が広がる。
【００３６】凹凸形状は、複数のストライプ状の凹部お
よび凸部から構成されてもよい。このような複数のスト
ライプ状の凹部および凸部が電極形成領域に形成される
ことにより、電極形成領域と電極との間の接触面積を大
きくすることが可能となる。
よび凸部から構成されてもよい。このような複数のスト
ライプ状の凹部および凸部が電極形成領域に形成される
ことにより、電極形成領域と電極との間の接触面積を大
きくすることが可能となる。
【００３７】第３の発明に係る窒化物系半導体素子は、
導電性基板の一方の面に、第１導電型の第１のIII 族窒
化物系半導体層と、III 族窒化物系半導体からなる能動
素子領域と、第２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体
層とが順に形成されてなる窒化物系半導体素子であっ
て、導電性基板の他方の面の所定領域に第１の電極形成
領域が配置されるとともに第２のIII 族窒化物系半導体
層の所定領域に第２の電極形成領域が配置され、第１の
電極形成領域および第２の電極形成領域のうち少なくと
も第１の電極形成領域の表面に凹凸形状が形成され、第
１の電極形成領域上に第１導電型のオーミック電極が形
成されるとともに、第２の電極形成領域上に第２導電型
のオーミック電極が形成されたものである。
導電性基板の一方の面に、第１導電型の第１のIII 族窒
化物系半導体層と、III 族窒化物系半導体からなる能動
素子領域と、第２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体
層とが順に形成されてなる窒化物系半導体素子であっ
て、導電性基板の他方の面の所定領域に第１の電極形成
領域が配置されるとともに第２のIII 族窒化物系半導体
層の所定領域に第２の電極形成領域が配置され、第１の
電極形成領域および第２の電極形成領域のうち少なくと
も第１の電極形成領域の表面に凹凸形状が形成され、第
１の電極形成領域上に第１導電型のオーミック電極が形
成されるとともに、第２の電極形成領域上に第２導電型
のオーミック電極が形成されたものである。
【００３８】本発明に係る窒化物系半導体素子において
は、少なくとも基板の他方の面に配置された第１の電極
形成領域の表面に凹凸形状が形成されている。このた
め、少なくとも第１の電極形成領域と第１のオーミック
電極との間の接触面積を大きくすることが可能となる。
は、少なくとも基板の他方の面に配置された第１の電極
形成領域の表面に凹凸形状が形成されている。このた
め、少なくとも第１の電極形成領域と第１のオーミック
電極との間の接触面積を大きくすることが可能となる。
【００３９】したがって、このような窒化物系半導体素
子においては、少なくとも基板の他方の面に配置された
第１の電極形成領域と第１のオーミック電極との間の接
触抵抗を低減し、動作電圧の低減化を図ることが可能と
なる。
子においては、少なくとも基板の他方の面に配置された
第１の電極形成領域と第１のオーミック電極との間の接
触抵抗を低減し、動作電圧の低減化を図ることが可能と
なる。
【００４０】動作電圧の低減化が図られた上記の窒化物
系半導体素子においては、動作時における発熱量を低減
することが可能となる。したがって、寿命が長くかつ信
頼性の高い窒化物系半導体素子が実現可能となる。
系半導体素子においては、動作時における発熱量を低減
することが可能となる。したがって、寿命が長くかつ信
頼性の高い窒化物系半導体素子が実現可能となる。
【００４１】導電性基板は窒化ガリウムから構成されて
もよい。この場合においては、基板と、基板上に形成さ
れた第１および第２のIII 族窒化物系半導体層ならびに
能動素子領域との間における格子定数の差が小さくな
る。このため、第１および第２のIII 族窒化物系半導体
層ならびに能動素子領域においては、基板との格子定数
の差に起因して発生する転位が低減されている。したが
って、これらの層において良好な結晶性が実現されるた
め、窒化物系半導体素子において素子特性の向上が図ら
れる。
もよい。この場合においては、基板と、基板上に形成さ
れた第１および第２のIII 族窒化物系半導体層ならびに
能動素子領域との間における格子定数の差が小さくな
る。このため、第１および第２のIII 族窒化物系半導体
層ならびに能動素子領域においては、基板との格子定数
の差に起因して発生する転位が低減されている。したが
って、これらの層において良好な結晶性が実現されるた
め、窒化物系半導体素子において素子特性の向上が図ら
れる。
【００４２】第４の発明に係る窒化物系半導体素子の製
造方法は、III 族窒化物系半導体層に電極形成領域を形
成する工程と、電極形成領域の表面に凹凸形状を形成す
る工程と、凹凸形状を形成した電極形成領域上にオーミ
ック電極を形成する工程とを備えたものである。
造方法は、III 族窒化物系半導体層に電極形成領域を形
成する工程と、電極形成領域の表面に凹凸形状を形成す
る工程と、凹凸形状を形成した電極形成領域上にオーミ
ック電極を形成する工程とを備えたものである。
【００４３】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方
法においては、凹凸形状が形成されたIII 窒化物系半導
体層の電極形成領域上面に凹凸形状を形成し、この凹凸
形状が形成された電極形成領域上にオーミック電極を形
成する。このため、平坦な表面を有するIII 族窒化物系
半導体層の電極形成領域上にオーミック電極を形成する
場合に比べて、オーミック電極とIII 族窒化物系半導体
層の電極形成領域との間の接触面積を大きくすることが
可能となる。
法においては、凹凸形状が形成されたIII 窒化物系半導
体層の電極形成領域上面に凹凸形状を形成し、この凹凸
形状が形成された電極形成領域上にオーミック電極を形
成する。このため、平坦な表面を有するIII 族窒化物系
半導体層の電極形成領域上にオーミック電極を形成する
場合に比べて、オーミック電極とIII 族窒化物系半導体
層の電極形成領域との間の接触面積を大きくすることが
可能となる。
【００４４】したがって、上記の方法により作製した窒
化物系半導体素子においては、III族窒化物系半導体層
の電極形成領域とオーミック電極との間の接触抵抗を低
減して、動作電圧の低減化を図ることが可能となる。そ
れにより、窒化物系半導体素子の動作時における発熱量
を低減することが可能となる。その結果、素子寿命が長
くかつ信頼性の高い窒化物系半導体素子が実現可能とな
る。
化物系半導体素子においては、III族窒化物系半導体層
の電極形成領域とオーミック電極との間の接触抵抗を低
減して、動作電圧の低減化を図ることが可能となる。そ
れにより、窒化物系半導体素子の動作時における発熱量
を低減することが可能となる。その結果、素子寿命が長
くかつ信頼性の高い窒化物系半導体素子が実現可能とな
る。
【００４５】また、III 族窒化物系半導体層は、III 族
窒化物系半導体からなる基板を含んでもよい。この場合
においては、基板の電極形成領域に凹凸形状を形成する
ため、基板の電極形成領域とオーミック電極との間の接
触面積を大きくすることが可能となる。それにより、基
板の電極形成領域とオーミック電極との間の接触抵抗を
低減することが可能となる。
窒化物系半導体からなる基板を含んでもよい。この場合
においては、基板の電極形成領域に凹凸形状を形成する
ため、基板の電極形成領域とオーミック電極との間の接
触面積を大きくすることが可能となる。それにより、基
板の電極形成領域とオーミック電極との間の接触抵抗を
低減することが可能となる。
【００４６】また、凹凸形状を形成する工程は、電極形
成領域をエッチングする工程、または電極形成領域を研
磨する工程を含んでもよい。
成領域をエッチングする工程、または電極形成領域を研
磨する工程を含んでもよい。
【００４７】なお、III 族窒化物系半導体層の結晶成長
表面の電極形成領域に凹凸形状を形成する場合において
は、エッチングにより凹凸形状を形成することが好まし
い。このようにエッチングにより凹凸形状を形成するこ
とにより、III 族窒化物系半導体層の結晶成長表面への
損傷を抑制しながら凹凸形状を形成することが可能とな
る。
表面の電極形成領域に凹凸形状を形成する場合において
は、エッチングにより凹凸形状を形成することが好まし
い。このようにエッチングにより凹凸形状を形成するこ
とにより、III 族窒化物系半導体層の結晶成長表面への
損傷を抑制しながら凹凸形状を形成することが可能とな
る。
【００４８】一方、III 族窒化物系半導体からなる基板
の電極形成領域に凹凸形状を形成する場合においては、
研磨により凹凸形状を形成することが好ましい。この場
合においては、研磨により、基板の他方の面上に成長し
たIII 族窒化物系半導体層に損傷を与えることなく容易
に凹凸形状を形成することが可能となる。
の電極形成領域に凹凸形状を形成する場合においては、
研磨により凹凸形状を形成することが好ましい。この場
合においては、研磨により、基板の他方の面上に成長し
たIII 族窒化物系半導体層に損傷を与えることなく容易
に凹凸形状を形成することが可能となる。
【００４９】
【発明の実施の形態】以下においては、本発明に係る窒
化物系半導体素子の例として、窒化物系半導体レーザ素
子について説明する。
化物系半導体素子の例として、窒化物系半導体レーザ素
子について説明する。
【００５０】図１〜図３は、本発明に係る窒化物系半導
体レーザ素子の製造方法の例を示す模式的な工程断面図
である。
体レーザ素子の製造方法の例を示す模式的な工程断面図
である。
【００５１】まず、図１（ａ）に示すように、サファイ
ア基板１のＣ（０００１）面上に、アンドープのＡｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ｎからなり厚さが２５０Åであるバッファ
層２、厚さ２μｍのアンドープＧａＮ層３、Ｓｉドープ
のＧａＮからなる厚さ３μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層
４、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ０．
１μｍのｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層５、Ｓｉドープ
のＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層６、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ（多重量
子井戸）発光層７、ＭｇドープのＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎか
らなるｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびＭｇドープの
ＧａＮからなる厚さ０．０５μｍのｐ−ＧａＮコンタク
ト層９を順に成長させる。このような各層２〜９は、例
えばＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長法）により
成長させる。
ア基板１のＣ（０００１）面上に、アンドープのＡｌ
0.5 Ｇａ0.5 Ｎからなり厚さが２５０Åであるバッファ
層２、厚さ２μｍのアンドープＧａＮ層３、Ｓｉドープ
のＧａＮからなる厚さ３μｍのｎ−ＧａＮコンタクト層
４、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ０．
１μｍのｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層５、Ｓｉドープ
のＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−ＡｌＧ
ａＮクラッド層６、ＩｎＧａＮからなるＭＱＷ（多重量
子井戸）発光層７、ＭｇドープのＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎか
らなるｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８およびＭｇドープの
ＧａＮからなる厚さ０．０５μｍのｐ−ＧａＮコンタク
ト層９を順に成長させる。このような各層２〜９は、例
えばＭＯＣＶＤ法（有機金属化学的気相成長法）により
成長させる。
【００５２】この場合、ＭＱＷ発光層７は、Ｓｉドープ
のＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる厚さ６０ｎｍの４つのｎ
−ＩｎＧａＮ障壁層と、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9
Ｎからなる厚さ３０ｎｍの３つのｎ−ＩｎＧａＮ井戸層
とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有
する。
のＩｎ0.02Ｇａ0.98Ｎからなる厚さ６０ｎｍの４つのｎ
−ＩｎＧａＮ障壁層と、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9
Ｎからなる厚さ３０ｎｍの３つのｎ−ＩｎＧａＮ井戸層
とが交互に積層された多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を有
する。
【００５３】続いて、図１（ｂ）に示すように、ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９からｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８ま
での一部領域を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）
または反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ法）
によりエッチングする。それにより、ｐ−ＧａＮコンタ
クト層９およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８からなるス
トライプ状のリッジ部を形成する。
ａＮコンタクト層９からｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８ま
での一部領域を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ法）
または反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ法）
によりエッチングする。それにより、ｐ−ＧａＮコンタ
クト層９およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８からなるス
トライプ状のリッジ部を形成する。
【００５４】さらに、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平
坦部からｎ−ＧａＮコンタクト層４までの一部領域を、
ＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法により、所定深さまでエッチ
ングし、ｎ−ＧａＮコンタクト層４のｎ電極形成領域２
０を露出させる。
坦部からｎ−ＧａＮコンタクト層４までの一部領域を、
ＲＩＥ法またはＲＩＢＥ法により、所定深さまでエッチ
ングし、ｎ−ＧａＮコンタクト層４のｎ電極形成領域２
０を露出させる。
【００５５】次に、上記のリッジ部の上面および両側
面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平坦部上面ならびに
ｎ−ＧａＮコンタクト層４のｎ電極形成領域２０上面
に、Ｎｉ、ＳｉＯ2 等からなるマスク（図示せず）を形
成する。その後、このマスク上にフォトレジストを塗布
するとともに、フォトマスクを用いた露光法、干渉露光
法、電子ビーム（ＥＢ）露光法等によりパターニングを
行って、フォトレジストに所定のパターンを形成する。
面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平坦部上面ならびに
ｎ−ＧａＮコンタクト層４のｎ電極形成領域２０上面
に、Ｎｉ、ＳｉＯ2 等からなるマスク（図示せず）を形
成する。その後、このマスク上にフォトレジストを塗布
するとともに、フォトマスクを用いた露光法、干渉露光
法、電子ビーム（ＥＢ）露光法等によりパターニングを
行って、フォトレジストに所定のパターンを形成する。
【００５６】次に、上記のようにして形成したフォトレ
ジストのパターンに基づいてマスクをパターニングす
る。例えばこの場合においては、マスクのリッジ部上の
領域に、所定の幅を有しかつ半導体レーザ素子の共振器
長方向と平行な方向にのびる複数のストライプ状の開口
部を所定の間隔で形成する。
ジストのパターンに基づいてマスクをパターニングす
る。例えばこの場合においては、マスクのリッジ部上の
領域に、所定の幅を有しかつ半導体レーザ素子の共振器
長方向と平行な方向にのびる複数のストライプ状の開口
部を所定の間隔で形成する。
【００５７】さらに、上記のパターンが形成されたマス
クを用いて、ＲＩＥ法やＲＩＢＥ法により、マスクの開
口部内で露出したリッジ部のｐ−ＧａＮコンタクト層９
を所定の深さまでエッチングする。このようなエッチン
グの後、マスクを除去する。
クを用いて、ＲＩＥ法やＲＩＢＥ法により、マスクの開
口部内で露出したリッジ部のｐ−ＧａＮコンタクト層９
を所定の深さまでエッチングする。このようなエッチン
グの後、マスクを除去する。
【００５８】以上のようにして、図２（ｃ）に示すよう
に、リッジ部のｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面に、半
導体レーザ素子の共振器長方向と平行な方向にのびるス
トライプ状の凹部および凸部を所定の周期で形成する。
に、リッジ部のｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面に、半
導体レーザ素子の共振器長方向と平行な方向にのびるス
トライプ状の凹部および凸部を所定の周期で形成する。
【００５９】さらに、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面
に凹凸形状を形成する上記の場合と同様の方法により、
ｎ−ＧａＮコンタクト層４のｎ電極形成領域２０の所定
領域表面に、半導体レーザ素子の共振器長方向と平行な
方向にのびるストライプ状の凹部および凸部を所定の周
期で形成する。
に凹凸形状を形成する上記の場合と同様の方法により、
ｎ−ＧａＮコンタクト層４のｎ電極形成領域２０の所定
領域表面に、半導体レーザ素子の共振器長方向と平行な
方向にのびるストライプ状の凹部および凸部を所定の周
期で形成する。
【００６０】なお、この場合における凹凸形状の周期と
は、１つの凹部の幅と、これに隣接する片方の凸部の幅
とをあわせた値のことである。
は、１つの凹部の幅と、これに隣接する片方の凸部の幅
とをあわせた値のことである。
【００６１】ここで、上記においては、ｐ−ＧａＮコン
タクト層９の表面に凹部および凸部を形成した後にｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面に凹部および凸部を形成し
ているが、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面に凹部およ
び凸部を形成した後にｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面
に凹部および凸部を形成してもよい。
タクト層９の表面に凹部および凸部を形成した後にｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面に凹部および凸部を形成し
ているが、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面に凹部およ
び凸部を形成した後にｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面
に凹部および凸部を形成してもよい。
【００６２】上記のようにしてｐ−ＧａＮコンタクト層
９およびｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面に凹凸形状を
形成した後、図２（ｄ）に示すように、リッジ部の両側
面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平坦部上面、ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層８からｎ−ＧａＮコンタクト層４ま
での側面、ならびにｎ電極形成領域２０を除くｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４の上面に、ＳｉＯ2 等からなる絶縁膜
１２を形成する。
９およびｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面に凹凸形状を
形成した後、図２（ｄ）に示すように、リッジ部の両側
面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層８の平坦部上面、ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層８からｎ−ＧａＮコンタクト層４ま
での側面、ならびにｎ電極形成領域２０を除くｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４の上面に、ＳｉＯ2 等からなる絶縁膜
１２を形成する。
【００６３】さらに、図３（ｅ）に示すように、ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９表面の凹部内および凸部上を被覆す
るようにＮｉ膜およびＡｕ膜を順に積層してｐ電極１０
を形成する。
ａＮコンタクト層９表面の凹部内および凸部上を被覆す
るようにＮｉ膜およびＡｕ膜を順に積層してｐ電極１０
を形成する。
【００６４】また、図３（ｆ）に示すように、ｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４のｎ電極形成領域２０の表面の凹部内
および凸部上を被覆するようにＡｌ膜およびＴｉ膜を順
に積層してｎ電極１１を形成する。
Ｎコンタクト層４のｎ電極形成領域２０の表面の凹部内
および凸部上を被覆するようにＡｌ膜およびＴｉ膜を順
に積層してｎ電極１１を形成する。
【００６５】以上のようにして、半導体レーザ素子１０
０を作製する。上記の方法により作製された半導体レー
ザ素子１００においては、表面が凹凸形状を有するｐ−
ＧａＮコンタクト層９上にｐ電極１０が形成されてい
る。このため、平坦な表面を有するｐ−ＧａＮコンタク
ト層の上面にｐ電極を形成する場合に比べて、ｐ電極１
０とｐ−ＧａＮコンタクト層９との接触面積が大きくな
る。したがって、このような半導体レーザ素子１００に
おいては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９とｐ電極１０との
接触抵抗の低減化が図られる。それにより、キャリア濃
度を高くすることが困難であるｐ−ＧａＮコンタクト層
９においても、ｐ電極との間に良好なオーミック接触が
得られる。
０を作製する。上記の方法により作製された半導体レー
ザ素子１００においては、表面が凹凸形状を有するｐ−
ＧａＮコンタクト層９上にｐ電極１０が形成されてい
る。このため、平坦な表面を有するｐ−ＧａＮコンタク
ト層の上面にｐ電極を形成する場合に比べて、ｐ電極１
０とｐ−ＧａＮコンタクト層９との接触面積が大きくな
る。したがって、このような半導体レーザ素子１００に
おいては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９とｐ電極１０との
接触抵抗の低減化が図られる。それにより、キャリア濃
度を高くすることが困難であるｐ−ＧａＮコンタクト層
９においても、ｐ電極との間に良好なオーミック接触が
得られる。
【００６６】また、半導体レーザ素子１００において
は、表面が凹凸形状を有するｎ−ＧａＮコンタクト層４
上にｎ電極１１が形成される。このため、平坦な表面を
有するｎ−ＧａＮコンタクト層上にｎ電極を形成する場
合に比べて、ｎ電極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４と
の接触面積が大きくなる。したがって、このような半導
体レーザ素子１００においては、ｎ−ＧａＮコンタクト
層４とｎ電極１１との接触抵抗の低減化が図られ、ｎ電
極との間に良好なオーミック接触が得られる。
は、表面が凹凸形状を有するｎ−ＧａＮコンタクト層４
上にｎ電極１１が形成される。このため、平坦な表面を
有するｎ−ＧａＮコンタクト層上にｎ電極を形成する場
合に比べて、ｎ電極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４と
の接触面積が大きくなる。したがって、このような半導
体レーザ素子１００においては、ｎ−ＧａＮコンタクト
層４とｎ電極１１との接触抵抗の低減化が図られ、ｎ電
極との間に良好なオーミック接触が得られる。
【００６７】以上のように、上記の半導体レーザ素子１
００においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面に凹凸形状を形成すること
により、ｐ電極１０およびｎ電極１１との接触抵抗を低
減して動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
００においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面に凹凸形状を形成すること
により、ｐ電極１０およびｎ電極１１との接触抵抗を低
減して動作電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００６８】したがって、半導体レーザ素子１００にお
いては、素子の動作時における発熱を抑制することが可
能となる。このため、寿命が長くかつ信頼性の高い半導
体レーザ素子が実現可能となる。
いては、素子の動作時における発熱を抑制することが可
能となる。このため、寿命が長くかつ信頼性の高い半導
体レーザ素子が実現可能となる。
【００６９】ここで、半導体レーザ素子１００のｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層９に形成する複数のストライプ状の凹
部および凸部の周期ａは数〜数十μｍとすることが好ま
しい。
ａＮコンタクト層９に形成する複数のストライプ状の凹
部および凸部の周期ａは数〜数十μｍとすることが好ま
しい。
【００７０】この場合、凹部および凸部の周期ａが小さ
いほどｐ電極１０とｐ−ＧａＮコンタクト層９との接触
面積が大きくなるため好ましいが、上記の範囲より周期
ａの小さな凹凸形状をエッチングにより形成することは
困難である。したがって、凹部および凸部の周期ａを上
記の範囲に設定することにより、エッチングにより容易
に凹凸形状を形成することが可能になるとともに、ｐ電
極１０とｐ−ＧａＮコンタクト層９との接触面積の増加
を十分に図ることが可能となる。
いほどｐ電極１０とｐ−ＧａＮコンタクト層９との接触
面積が大きくなるため好ましいが、上記の範囲より周期
ａの小さな凹凸形状をエッチングにより形成することは
困難である。したがって、凹部および凸部の周期ａを上
記の範囲に設定することにより、エッチングにより容易
に凹凸形状を形成することが可能になるとともに、ｐ電
極１０とｐ−ＧａＮコンタクト層９との接触面積の増加
を十分に図ることが可能となる。
【００７１】また、ｐ−ＧａＮコンタクト層９表面のス
トライプ状の凹凸形状における凹部の深さｂは、数十〜
数百ｎｍとすることが好ましい。なお、凹部の深さｂは
ｐ−ＧａＮコンタクト層９の厚さに依存しており、ｐ−
ＧａＮコンタクト層９の凹部下の領域の厚さｔ1 が５０
ｎｍ以上となるように凹部の深さｂを設定することが好
ましい。
トライプ状の凹凸形状における凹部の深さｂは、数十〜
数百ｎｍとすることが好ましい。なお、凹部の深さｂは
ｐ−ＧａＮコンタクト層９の厚さに依存しており、ｐ−
ＧａＮコンタクト層９の凹部下の領域の厚さｔ1 が５０
ｎｍ以上となるように凹部の深さｂを設定することが好
ましい。
【００７２】また、上記においては、ｐ−ＧａＮコンタ
クト層９の表面に形成される凹部および凸部の幅が互い
に等しい場合について説明したが、凹部および凸部の幅
がそれぞれ異なってもよい。
クト層９の表面に形成される凹部および凸部の幅が互い
に等しい場合について説明したが、凹部および凸部の幅
がそれぞれ異なってもよい。
【００７３】一方、半導体レーザ素子１００のｎ−Ｇａ
Ｎコンタクト層４に形成する複数のストライプ状の凹部
および凸部の周期ｃは数〜数十μｍとすることが好まし
い。
Ｎコンタクト層４に形成する複数のストライプ状の凹部
および凸部の周期ｃは数〜数十μｍとすることが好まし
い。
【００７４】この場合、凹部および凸部の周期ｃが小さ
いほどｎ電極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触
面積が大きくなるため好ましいが、上記の範囲より周期
ｃの小さな凹凸形状をエッチングにより形成することは
困難である。したがって、凹部および凸部の周期ｃを上
記の範囲に設定することにより、エッチングにより容易
に凹凸形状を形成することが可能になるとともに、ｎ電
極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触面積の増加
を十分に図ることが可能となる。
いほどｎ電極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触
面積が大きくなるため好ましいが、上記の範囲より周期
ｃの小さな凹凸形状をエッチングにより形成することは
困難である。したがって、凹部および凸部の周期ｃを上
記の範囲に設定することにより、エッチングにより容易
に凹凸形状を形成することが可能になるとともに、ｎ電
極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触面積の増加
を十分に図ることが可能となる。
【００７５】また、ｎ−ＧａＮコンタクト層４表面の凹
凸形状における凹部の深さｄは、数百ｎｍ〜数μｍとす
ることが好ましい。なお、凹部の深さｄはｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４の厚さに依存しており、ｎ−ＧａＮコンタ
クト層４の凹部下の領域の厚さｔ2 が２μｍ以上となる
ように凹部の深さｄを設定することが好ましい。
凸形状における凹部の深さｄは、数百ｎｍ〜数μｍとす
ることが好ましい。なお、凹部の深さｄはｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４の厚さに依存しており、ｎ−ＧａＮコンタ
クト層４の凹部下の領域の厚さｔ2 が２μｍ以上となる
ように凹部の深さｄを設定することが好ましい。
【００７６】また、上記においては、ｎ−ＧａＮコンタ
クト層４の表面に形成される凹部および凸部の幅が互い
に等しい場合について説明したが、凹部および凸部の幅
がそれぞれ異なってもよい。
クト層４の表面に形成される凹部および凸部の幅が互い
に等しい場合について説明したが、凹部および凸部の幅
がそれぞれ異なってもよい。
【００７７】上記の半導体レーザ素子１００において、
ｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面に形成される凹凸形状
の周期ａおよび凹部の深さｂと、ｎ−ＧａＮコンタクト
層４の表面に形成される凹凸形状の周期ｃおよび凹部の
深さｄとは等しくてもよく、あるいは互いに異なってい
てもよい。
ｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面に形成される凹凸形状
の周期ａおよび凹部の深さｂと、ｎ−ＧａＮコンタクト
層４の表面に形成される凹凸形状の周期ｃおよび凹部の
深さｄとは等しくてもよく、あるいは互いに異なってい
てもよい。
【００７８】また、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ
−ＧａＮコンタクト層４の表面に形成されるストライプ
状の凹部および凸部の断面形状は、上記に限定されるも
のではなく、これ以外の形状、例えば鋸歯状の断面形状
であってもよい。
−ＧａＮコンタクト層４の表面に形成されるストライプ
状の凹部および凸部の断面形状は、上記に限定されるも
のではなく、これ以外の形状、例えば鋸歯状の断面形状
であってもよい。
【００７９】また、上記においては、ｐ−ＧａＮコンタ
クト層９およびｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面にスト
ライプ状の凹部および凸部を周期的に形成する場合につ
いて説明したが、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面にストライプ状の凹部およ
び凸部を不規則に形成してもよい。
クト層９およびｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面にスト
ライプ状の凹部および凸部を周期的に形成する場合につ
いて説明したが、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面にストライプ状の凹部およ
び凸部を不規則に形成してもよい。
【００８０】また、上記の半導体レーザ素子１００にお
いては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４の表面にストライプ状の凹部および凸部か
らなる凹凸形状を形成する場合について説明したが、こ
れらの層９，４の表面に種々の形状を有する凹部または
凸部を分散配置することによりこれらの層９，４の表面
に凹凸形状を形成してもよい。
いては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４の表面にストライプ状の凹部および凸部か
らなる凹凸形状を形成する場合について説明したが、こ
れらの層９，４の表面に種々の形状を有する凹部または
凸部を分散配置することによりこれらの層９，４の表面
に凹凸形状を形成してもよい。
【００８１】さらに、上記の半導体レーザ素子１００に
おいては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−ＧａＮ
コンタクト層４の表面に凹凸形状を形成する場合につい
て説明したが、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面のみに
凹凸形状を形成してもよい。この場合、ｐ電極１０とｐ
−ＧａＮコンタクト層９との接触抵抗が低減されるた
め、半導体レーザ素子１００の動作電圧の低減化を図る
ことが可能となる。
おいては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９およびｎ−ＧａＮ
コンタクト層４の表面に凹凸形状を形成する場合につい
て説明したが、ｐ−ＧａＮコンタクト層９の表面のみに
凹凸形状を形成してもよい。この場合、ｐ電極１０とｐ
−ＧａＮコンタクト層９との接触抵抗が低減されるた
め、半導体レーザ素子１００の動作電圧の低減化を図る
ことが可能となる。
【００８２】あるいは、ｎ−ＧａＮコンタクト層４の表
面のみに凹凸形状を形成してもよい。この場合において
は、ｎ電極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触抵
抗が低減されるため、半導体レーザ素子１００の動作電
圧の低減化を図ることが可能となる。
面のみに凹凸形状を形成してもよい。この場合において
は、ｎ電極１１とｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触抵
抗が低減されるため、半導体レーザ素子１００の動作電
圧の低減化を図ることが可能となる。
【００８３】なお、上記においては、ｎ−ＧａＮからな
るｎ−コンタクト層が形成される場合について説明した
が、ＭＱＷ発光層７への光の閉じ込めを効果的に行うた
めに、Ａｌ組成が１〜２％のｎ−ＡｌＧａＮから構成さ
れるｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層を形成してもよい。
るｎ−コンタクト層が形成される場合について説明した
が、ＭＱＷ発光層７への光の閉じ込めを効果的に行うた
めに、Ａｌ組成が１〜２％のｎ−ＡｌＧａＮから構成さ
れるｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層を形成してもよい。
【００８４】ここで、Ａｌを含むｎ−ＡｌＧａＮコンタ
クト層は、ｎ−ＧａＮコンタクト層に比べてキャリア濃
度が低いため、ｎ電極１１との接触抵抗が大きくなる
が、この場合においてはｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層の
表面に凹凸形状が形成されるため、Ａｌを含んでいても
ｎ電極１１との接触抵抗を十分に低減することが可能で
ある。したがって、この場合においては、動作電圧の低
減化が図られるとともにＭＱＷ発光層７への光の閉じ込
めを効果的に行うことが可能な半導体レーザ素子が実現
される。
クト層は、ｎ−ＧａＮコンタクト層に比べてキャリア濃
度が低いため、ｎ電極１１との接触抵抗が大きくなる
が、この場合においてはｎ−ＡｌＧａＮコンタクト層の
表面に凹凸形状が形成されるため、Ａｌを含んでいても
ｎ電極１１との接触抵抗を十分に低減することが可能で
ある。したがって、この場合においては、動作電圧の低
減化が図られるとともにＭＱＷ発光層７への光の閉じ込
めを効果的に行うことが可能な半導体レーザ素子が実現
される。
【００８５】上記においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層
９およびｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面に半導体レー
ザ素子の共振器長方向と平行な方向にのびるストライプ
状の凹部および凸部が形成される場合について説明した
が、ストライプ状の凹部および凸部は上記以外の方向に
形成されてもよい。この場合について、以下に説明す
る。
９およびｎ−ＧａＮコンタクト層４の表面に半導体レー
ザ素子の共振器長方向と平行な方向にのびるストライプ
状の凹部および凸部が形成される場合について説明した
が、ストライプ状の凹部および凸部は上記以外の方向に
形成されてもよい。この場合について、以下に説明す
る。
【００８６】図４は、本発明に係る半導体レーザ素子の
他の例を示す模式的な断面図である。図４（ａ）は共振
器長方向と垂直な方向における半導体レーザ素子の断面
を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−
Ａ線における断面、すなわち共振器長方向と平行な方向
における半導体レーザ素子の断面を示している。
他の例を示す模式的な断面図である。図４（ａ）は共振
器長方向と垂直な方向における半導体レーザ素子の断面
を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−
Ａ線における断面、すなわち共振器長方向と平行な方向
における半導体レーザ素子の断面を示している。
【００８７】図４に示す半導体レーザ素子１０１は、以
下の点を除いて、図３（ｆ）の半導体レーザ素子１００
と同様の構造を有する。
下の点を除いて、図３（ｆ）の半導体レーザ素子１００
と同様の構造を有する。
【００８８】半導体レーザ素子１０１は、共振器長方向
と垂直な方向（共振器端面と平行な方向）にのびる複数
のストライプ状の凹部および凸部が形成されたｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９０を有する。すなわち、半導体レーザ
素子１０１と半導体レーザ素子１００とでは、ｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９０に形成されるストライプ状の凹部お
よび凸部の形成方向が異なっている。
と垂直な方向（共振器端面と平行な方向）にのびる複数
のストライプ状の凹部および凸部が形成されたｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９０を有する。すなわち、半導体レーザ
素子１０１と半導体レーザ素子１００とでは、ｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９０に形成されるストライプ状の凹部お
よび凸部の形成方向が異なっている。
【００８９】このような半導体レーザ素子１０１におい
ては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０およびｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４の表面に凹凸形状が形成されているため、
半導体レーザ素子１００と同様、ｐ電極１０とｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９０との接触抵抗、およびｎ電極１１と
ｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触抵抗を低減して動作
電圧の低減化を図ることが可能となる。
ては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０およびｎ−ＧａＮコ
ンタクト層４の表面に凹凸形状が形成されているため、
半導体レーザ素子１００と同様、ｐ電極１０とｐ−Ｇａ
Ｎコンタクト層９０との接触抵抗、およびｎ電極１１と
ｎ−ＧａＮコンタクト層４との接触抵抗を低減して動作
電圧の低減化を図ることが可能となる。
【００９０】したがって、半導体レーザ素子１０１にお
いては、素子の動作時における発熱を抑制することが可
能となり、寿命が長くかつ信頼性の高い半導体レーザ素
子が実現可能となる。
いては、素子の動作時における発熱を抑制することが可
能となり、寿命が長くかつ信頼性の高い半導体レーザ素
子が実現可能となる。
【００９１】ここで、特に、この場合においては、ｐ−
ＧａＮコンタクト層９０の表面に形成された凹凸形状が
回折格子を構成する。すなわち、このような半導体レー
ザ素子１０１は、回折格子を有する分布帰還型（Distri
buted Feedback；ＤＦＢ）レーザ素子に相当する。
ＧａＮコンタクト層９０の表面に形成された凹凸形状が
回折格子を構成する。すなわち、このような半導体レー
ザ素子１０１は、回折格子を有する分布帰還型（Distri
buted Feedback；ＤＦＢ）レーザ素子に相当する。
【００９２】すなわち、上記の半導体レーザ素子１０１
においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０の表面に、共
振器長方向と垂直な方向にのびる複数のストライプ状の
凹部および凸部からなる周期構造が形成されているた
め、ＭＱＷ発光層７における屈折率が周期的に変化して
いる。
においては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０の表面に、共
振器長方向と垂直な方向にのびる複数のストライプ状の
凹部および凸部からなる周期構造が形成されているた
め、ＭＱＷ発光層７における屈折率が周期的に変化して
いる。
【００９３】例えば、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０にお
ける凹凸形状の周期ｅが０．２４６μｍであり、ＭＱＷ
発光層７の屈折率が２．５であり、レーザ光の発振波長
が０．４１μｍである半導体レーザ素子１０１において
は、ＭＱＷ発光層７で発生した光が３次の回折となり、
単一縦モードでのレーザ発振が可能となる。したがっ
て、このような半導体レーザ素子１０１においては、電
流値が変化してもレーザ光の発振波長が変化せず、波長
０．４１μｍのレーザ光を安定して発振させることが可
能となる。したがって、半導体レーザ素子１０１におい
ては、良好な素子特性が実現可能となる。
ける凹凸形状の周期ｅが０．２４６μｍであり、ＭＱＷ
発光層７の屈折率が２．５であり、レーザ光の発振波長
が０．４１μｍである半導体レーザ素子１０１において
は、ＭＱＷ発光層７で発生した光が３次の回折となり、
単一縦モードでのレーザ発振が可能となる。したがっ
て、このような半導体レーザ素子１０１においては、電
流値が変化してもレーザ光の発振波長が変化せず、波長
０．４１μｍのレーザ光を安定して発振させることが可
能となる。したがって、半導体レーザ素子１０１におい
ては、良好な素子特性が実現可能となる。
【００９４】また、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０の表面
に形成された凹凸形状が回折格子を構成する半導体レー
ザ素子１０１においては、凹凸形状の周期ｅを調整する
ことにより、所望の波長を有するレーザ光を単一縦モー
ドで発振させることが可能となる。
に形成された凹凸形状が回折格子を構成する半導体レー
ザ素子１０１においては、凹凸形状の周期ｅを調整する
ことにより、所望の波長を有するレーザ光を単一縦モー
ドで発振させることが可能となる。
【００９５】なお、ｐ−ＧａＮコンタクト層９０表面の
凹凸形状における凹部の深さｆに関しては、半導体レー
ザ素子１００のｐ−ＧａＮコンタクト層９の凹凸形状に
おける凹部の深さｂにおいて前述した通りである。
凹凸形状における凹部の深さｆに関しては、半導体レー
ザ素子１００のｐ−ＧａＮコンタクト層９の凹凸形状に
おける凹部の深さｂにおいて前述した通りである。
【００９６】上記の半導体レーザ素子１００，１０１に
おいては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９，９０およびｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面にストライプ状の凹部およ
び凸部が一方向に沿って形成される場合について説明し
たが、ストライプ状の凹部および凸部は異なる複数の方
向に沿って形成されてもよい。
おいては、ｐ−ＧａＮコンタクト層９，９０およびｎ−
ＧａＮコンタクト層４の表面にストライプ状の凹部およ
び凸部が一方向に沿って形成される場合について説明し
たが、ストライプ状の凹部および凸部は異なる複数の方
向に沿って形成されてもよい。
【００９７】例えば、ｐ−ＧａＮコンタクト層およびｎ
−ＧａＮコンタクト層の表面において、半導体レーザ素
子１００のように共振器長方向と平行な方向にのびるス
トライプ状の凹部および凸部を形成するとともに、半導
体レーザ素子１０１のように共振器長方向と垂直な方向
にのびるストライプ状の凹部および凸部を形成し、２つ
の方向にのびるストライプ状の凹部および凸部を互いに
直交させて格子状の凹凸形状を形成してもよい。
−ＧａＮコンタクト層の表面において、半導体レーザ素
子１００のように共振器長方向と平行な方向にのびるス
トライプ状の凹部および凸部を形成するとともに、半導
体レーザ素子１０１のように共振器長方向と垂直な方向
にのびるストライプ状の凹部および凸部を形成し、２つ
の方向にのびるストライプ状の凹部および凸部を互いに
直交させて格子状の凹凸形状を形成してもよい。
【００９８】図５〜図７は、本発明に係る半導体レーザ
素子の製造方法の他の例を示す模式的な工程断面図であ
る。
素子の製造方法の他の例を示す模式的な工程断面図であ
る。
【００９９】まず、図５（ａ）に示すように、厚さが１
００〜１７０μｍであるＳｉドープのｎ−ＧａＮ基板２
１上に、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ
０．１μｍのｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層２２、Ｓｉ
ドープのＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−
ＡｌＧａＮクラッド層２３、ＭＱＷ発光層２４、Ｍｇド
ープのＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐ−ＡｌＧａＮクラ
ッド層２５およびＭｇドープのＧａＮからなる厚さ０．
０５μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層２６を順に成長させ
る。このような各層２２〜２６は、例えばＭＯＣＶＤ法
（有機金属化学的気相成長法）により成長させる。
００〜１７０μｍであるＳｉドープのｎ−ＧａＮ基板２
１上に、ＳｉドープのＩｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎからなる厚さ
０．１μｍのｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層２２、Ｓｉ
ドープのＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなる厚さ１μｍのｎ−
ＡｌＧａＮクラッド層２３、ＭＱＷ発光層２４、Ｍｇド
ープのＡｌ0.07Ｇａ0.93Ｎからなるｐ−ＡｌＧａＮクラ
ッド層２５およびＭｇドープのＧａＮからなる厚さ０．
０５μｍのｐ−ＧａＮコンタクト層２６を順に成長させ
る。このような各層２２〜２６は、例えばＭＯＣＶＤ法
（有機金属化学的気相成長法）により成長させる。
【０１００】なお、ＭＱＷ発光層２４は、図３（ｆ）の
半導体レーザ素子１００のＭＱＷ発光層７と同様の構造
を有する。
半導体レーザ素子１００のＭＱＷ発光層７と同様の構造
を有する。
【０１０１】続いて、図５（ｂ）に示すように、ｐ−Ｇ
ａＮコンタクト層２６からｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２
５までの一部領域を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ
法）または反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ
法）によりエッチングする。それにより、ｐ−ＧａＮコ
ンタクト層２６およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２５か
らなるストライプ状のリッジ部を形成する。
ａＮコンタクト層２６からｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２
５までの一部領域を反応性イオンエッチング法（ＲＩＥ
法）または反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＢＥ
法）によりエッチングする。それにより、ｐ−ＧａＮコ
ンタクト層２６およびｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２５か
らなるストライプ状のリッジ部を形成する。
【０１０２】続いて、図６（ｃ）に示すように、リッジ
部の両側面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２５の平坦部上
面にＳｉＯ2 等からなる絶縁膜１２を形成する。
部の両側面、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層２５の平坦部上
面にＳｉＯ2 等からなる絶縁膜１２を形成する。
【０１０３】さらに、図６（ｄ）に示すように、リッジ
部のｐ−ＧａＮコンタクト層２６上にＮｉ膜からなるｐ
電極１０を形成する。
部のｐ−ＧａＮコンタクト層２６上にＮｉ膜からなるｐ
電極１０を形成する。
【０１０４】続いて、図７（ｅ）に示すように、ｎ−Ｇ
ａＮ基板２１の結晶成長面と反対側の面（裏面）を、粒
径１０μｍ以上の研磨剤で研磨する。それにより、ｎ−
ＧａＮ基板２１の表面に、２次元的に配列および周期に
規則性のない凹部および凸部を形成する。このように、
本例においては、研磨によりｎ−ＧａＮ基板２１の表面
にランダムに凹部および凸部を形成する。
ａＮ基板２１の結晶成長面と反対側の面（裏面）を、粒
径１０μｍ以上の研磨剤で研磨する。それにより、ｎ−
ＧａＮ基板２１の表面に、２次元的に配列および周期に
規則性のない凹部および凸部を形成する。このように、
本例においては、研磨によりｎ−ＧａＮ基板２１の表面
にランダムに凹部および凸部を形成する。
【０１０５】最後に、図７（ｆ）に示すように、凹凸形
状を形成したｎ−ＧａＮ基板２１の表面において、凹部
内および凸部上を被覆するようにＡｌ膜およびＴｉ膜を
順に積層してｎ電極１１を形成する。
状を形成したｎ−ＧａＮ基板２１の表面において、凹部
内および凸部上を被覆するようにＡｌ膜およびＴｉ膜を
順に積層してｎ電極１１を形成する。
【０１０６】上記の方法により作製された半導体レーザ
素子１０２においては、表面が凹凸形状を有するｎ−Ｇ
ａＮ基板２１上にｎ電極１１が形成される。このため、
平坦な表面を有するｎ−ＧａＮ基板上にｎ電極が形成さ
れる場合に比べて、ｎ電極１１とｎ−ＧａＮ基板２１と
の接触面積が大きくなる。したがって、このような半導
体レーザ素子１０２においては、ｎ−ＧａＮコンタクト
層４とｎ電極１１との接触抵抗の低減化を図ることが可
能となる。
素子１０２においては、表面が凹凸形状を有するｎ−Ｇ
ａＮ基板２１上にｎ電極１１が形成される。このため、
平坦な表面を有するｎ−ＧａＮ基板上にｎ電極が形成さ
れる場合に比べて、ｎ電極１１とｎ−ＧａＮ基板２１と
の接触面積が大きくなる。したがって、このような半導
体レーザ素子１０２においては、ｎ−ＧａＮコンタクト
層４とｎ電極１１との接触抵抗の低減化を図ることが可
能となる。
【０１０７】特に、この場合においては、ｎ−ＧａＮ基
板２１のドープ濃度が低い場合においても、電極形成後
の熱処理時においてオーミック特性の劣化が生じず、ｎ
−ＧａＮ基板２１とｎ電極１１との間で良好なオーミッ
ク接触が得られる。したがって、半導体レーザ素子１０
２においては、ｎ−ＧａＮ基板２１において良好な結晶
性が実現できるとともに、ｎ−ＧａＮ基板２１およびｎ
電極１１間において良好なオーミック接触を得ることが
できる。
板２１のドープ濃度が低い場合においても、電極形成後
の熱処理時においてオーミック特性の劣化が生じず、ｎ
−ＧａＮ基板２１とｎ電極１１との間で良好なオーミッ
ク接触が得られる。したがって、半導体レーザ素子１０
２においては、ｎ−ＧａＮ基板２１において良好な結晶
性が実現できるとともに、ｎ−ＧａＮ基板２１およびｎ
電極１１間において良好なオーミック接触を得ることが
できる。
【０１０８】以上のように、上記の半導体レーザ素子１
０２においては、ｎ−ＧａＮ基板２１の表面を凹凸形状
とすることにより、ｎ電極１１との接触抵抗を低減して
動作電圧の低減を図ることが可能となる。したがって、
半導体レーザ素子１０２においては、素子の動作時にお
ける発熱を抑制することが可能となり、寿命が長くかつ
信頼性の高い半導体レーザ素子が実現可能となる。
０２においては、ｎ−ＧａＮ基板２１の表面を凹凸形状
とすることにより、ｎ電極１１との接触抵抗を低減して
動作電圧の低減を図ることが可能となる。したがって、
半導体レーザ素子１０２においては、素子の動作時にお
ける発熱を抑制することが可能となり、寿命が長くかつ
信頼性の高い半導体レーザ素子が実現可能となる。
【０１０９】ここで、ｎ−ＧａＮ基板２１の表面の凹凸
形状における凹部の深さは数〜数十μｍとすることが好
ましい。なお、この場合においては、各凹部の深さは異
なってもよい。また、この場合、各凹部および凸部の幅
は任意でありかつ不規則であってよいが、ｎ電極１１と
ｎ−ＧａＮ基板２１との接触面積の増加を図る上で各凹
部および凸部の幅は小さい方が好ましい。
形状における凹部の深さは数〜数十μｍとすることが好
ましい。なお、この場合においては、各凹部の深さは異
なってもよい。また、この場合、各凹部および凸部の幅
は任意でありかつ不規則であってよいが、ｎ電極１１と
ｎ−ＧａＮ基板２１との接触面積の増加を図る上で各凹
部および凸部の幅は小さい方が好ましい。
【０１１０】また、ｎ−ＧａＮ基板２１に形成される凹
部および凸部の断面形状は上記に限定されるものではな
く、研磨によって形成される任意の断面形状であってよ
い。
部および凸部の断面形状は上記に限定されるものではな
く、研磨によって形成される任意の断面形状であってよ
い。
【０１１１】上記の半導体レーザ素子１０２において
は、ｎ−ＧａＮ基板２１の表面のみに凹凸形状を形成す
る場合について説明したが、ｐ−ＧａＮコンタクト層２
６の表面にさらに凹凸形状を形成してもよい。この場
合、ｐ電極１０とｐ−ＧａＮコンタクト層２６との接触
抵抗が低減されるため、半導体レーザ素子の動作電圧の
低減化がより図られる。
は、ｎ−ＧａＮ基板２１の表面のみに凹凸形状を形成す
る場合について説明したが、ｐ−ＧａＮコンタクト層２
６の表面にさらに凹凸形状を形成してもよい。この場
合、ｐ電極１０とｐ−ＧａＮコンタクト層２６との接触
抵抗が低減されるため、半導体レーザ素子の動作電圧の
低減化がより図られる。
【０１１２】なお、上記においては、研磨によりｎ−Ｇ
ａＮ基板２１の表面に凹凸形状を形成する場合について
説明したが、半導体レーザ素子１００の場合のように、
エッチングによりｎ−ＧａＮ基板２１の表面に凹凸形状
を形成してもよい。このようにエッチングにより凹凸形
状を形成する場合においては、ｎ−ＧａＮ基板２１の表
面に形成するストライプ状の凹部および凸部の周期を数
〜数十μｍとすることが好ましい。
ａＮ基板２１の表面に凹凸形状を形成する場合について
説明したが、半導体レーザ素子１００の場合のように、
エッチングによりｎ−ＧａＮ基板２１の表面に凹凸形状
を形成してもよい。このようにエッチングにより凹凸形
状を形成する場合においては、ｎ−ＧａＮ基板２１の表
面に形成するストライプ状の凹部および凸部の周期を数
〜数十μｍとすることが好ましい。
【０１１３】なお、本例のように研磨により凹凸形状を
形成する場合の方が、エッチングにより凹凸形状を形成
する場合に比べて容易に凹凸形状を形成することが可能
である。
形成する場合の方が、エッチングにより凹凸形状を形成
する場合に比べて容易に凹凸形状を形成することが可能
である。
【０１１４】ここで、ｎ−ＧａＮ基板２１の表面に凹凸
形状を形成する場合においては、研磨により凹凸形状を
形成しても、基板の他面側に形成された結晶成長層に損
傷を与えることはない。これに対して、半導体レーザ素
子１００のように結晶成長層の表面に凹凸形状を形成す
る場合においては、研磨により凹凸形状を形成すると、
結晶成長層に損傷を与えるおそれがある。
形状を形成する場合においては、研磨により凹凸形状を
形成しても、基板の他面側に形成された結晶成長層に損
傷を与えることはない。これに対して、半導体レーザ素
子１００のように結晶成長層の表面に凹凸形状を形成す
る場合においては、研磨により凹凸形状を形成すると、
結晶成長層に損傷を与えるおそれがある。
【０１１５】上記の半導体レーザ素子１００，１０１，
１０２において、各層の構成は上記に限定されるもので
はなく、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌの少なくとも
一つを含む窒化物系半導体から構成されていればよい。
１０２において、各層の構成は上記に限定されるもので
はなく、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌの少なくとも
一つを含む窒化物系半導体から構成されていればよい。
【０１１６】また、上記においては、本発明を半導体レ
ーザ素子に適用する場合について説明したが、半導体レ
ーザ素子以外の半導体発光素子や半導体発光素子以外の
半導体素子に本発明を適用することも可能である。
ーザ素子に適用する場合について説明したが、半導体レ
ーザ素子以外の半導体発光素子や半導体発光素子以外の
半導体素子に本発明を適用することも可能である。
【図１】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の例
を示す模式的な工程断面図である。
を示す模式的な工程断面図である。
【図２】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の例
を示す模式的な工程断面図である。
を示す模式的な工程断面図である。
【図３】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の例
を示す模式的な工程断面図である。
を示す模式的な工程断面図である。
【図４】本発明に係る半導体レーザ素子の他の例を示す
模式的な断面図である。
模式的な断面図である。
【図５】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の他
の例を示す模式的な工程断面図である。
の例を示す模式的な工程断面図である。
【図６】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の他
の例を示す模式的な工程断面図である。
の例を示す模式的な工程断面図である。
【図７】本発明に係る半導体レーザ素子の製造方法の他
の例を示す模式的な工程断面図である。
の例を示す模式的な工程断面図である。
【図８】従来の半導体レーザ素子の例を示す模式的な断
面図である。
面図である。
１ サファイア基板 ２ バッファ層 ３ アンドープＧａＮ層 ４ ｎ−ＧａＮコンタクト層 ５，２２ ｎ−ＩｎＧａＮクラック防止層 ６，２３ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層 ７，２４ ＭＱＷ発光層 ８，２５ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層 ９，２６ ｐ−ＧａＮコンタクト層 １０ ｐ電極 １１ ｎ電極 １２ 絶縁膜 ２１ ｎ−ＧａＮ基板 １００，１０１，１０２ 半導体レーザ素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M104 AA04 BB05 CC01 DD08 DD24 FF31 GG04 HH15 5F041 CA40 CA74 CA91 CA93 CA98 CA99 5F073 AA11 AA13 AA51 AA61 AA74 CA07 CB05 CB07 DA25 DA35 EA23 EA29
Claims (11)
- 【請求項１】 III 族窒化物系半導体層の電極形成領域
の表面に周期的または不規則に凹凸形状が形成され、前
記凹凸形状が形成された電極形成領域上面にオーミック
電極が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素
子。 - 【請求項２】 前記III 族窒化物系半導体層は、III 族
窒化物系半導体からなる基板を含むことを特徴とする請
求項２記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項３】 基板上に、第１導電型の第１のIII 族窒
化物系半導体層と、III 族窒化物系半導体からなる能動
素子領域と、第２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体
層とが順に形成されてなる窒化物系半導体素子であっ
て、前記第１のIII 族窒化物系半導体層の所定領域に第
１の電極形成領域が配置されるとともに前記第２のIII
族窒化物系半導体層の所定領域に第２の電極形成領域が
配置され、前記第１の電極形成領域の表面および前記第
２の電極形成領域の表面の少なくとも一方に周期的また
は不規則に凹凸形状が形成され、前記第１の電極形成領
域上に第１導電型のオーミック電極が形成されるととも
に前記第２の電極形成領域上に第２導電型のオーミック
電極が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素
子。 - 【請求項４】 前記第１導電型の第１のIII 族窒化物系
半導体層は第１のコンタクト層を含み、前記第２導電型
の第２のIII 族窒化物系半導体層は第２のコンタクト層
を含み、前記第１のコンタクト層の所定領域に前記第１
の電極形成領域が配置されるとともに前記第２のコンタ
クト層の所定領域に前記第２の電極形成領域が配置さ
れ、前記第１のコンタクト層の前記第１の電極形成領域
の表面および前記第２のコンタクト層の前記第２の電極
形成領域の表面の少なくとも一方に前記凹凸形状が形成
されたことを特徴とする請求項３記載の窒化物系半導体
素子。 - 【請求項５】 共振器を構成する光導波路を含む前記能
動素子領域は発光層であり、前記第１導電型の第１のII
I 族窒化物系半導体層はさらに第１のクラッド層を含
み、前記第２導電型の第２のIII 族窒化物系半導体層は
さらに第２のクラッド層を含み、前記第２のコンタクト
層に配置された第２の電極形成領域の表面に共振器端面
に平行に延びる回折格子を構成する凹凸形状が形成され
たことを特徴とする請求項４記載の窒化物系半導体素
子。 - 【請求項６】 前記凹凸形状は、複数のストライプ状の
凹部および凸部から構成されることを特徴とする請求項
３〜５のいずれかに記載の窒化物系半導体素子。 - 【請求項７】 導電性基板の一方の面に、第１導電型の
第１のIII 族窒化物系半導体層と、III 族窒化物系半導
体からなる能動素子領域と、第２導電型の第２のIII 族
窒化物系半導体層とが順に形成されてなる窒化物系半導
体素子であって、前記導電性基板の他方の面の所定領域
に第１の電極形成領域が配置されるとともに前記第２の
III 族窒化物系半導体層の所定領域に第２の電極形成領
域が配置され、前記第１の電極形成領域および前記第２
の電極形成領域のうち少なくとも前記第１の電極形成領
域の表面に凹凸形状が形成され、前記第１の電極形成領
域上に第１導電型のオーミック電極が形成されるととも
に、前記第２の電極形成領域上に第２導電型のオーミッ
ク電極が形成されたことを特徴とする窒化物系半導体素
子。 - 【請求項８】 前記導電性基板は窒化ガリウムから構成
されることを特徴とする請求項７記載の窒化物系半導体
素子。 - 【請求項９】 III 窒化物系半導体層に電極形成領域を
形成する工程と、前記電極形成領域の表面に凹凸形状を
形成する工程と、前記凹凸形状を形成した電極形成領域
上にオーミック電極を形成する工程とを備えたことを特
徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記III 族窒化物系半導体層は、III
族窒化物系半導体からなる基板を含むことを特徴とする
請求項９記載の窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記凹凸形状を形成する工程は、前記
電極形成領域をエッチングする工程、または前記電極形
成領域を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項９
または１０記載の窒化物系半導体素子の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000192722A JP2002016312A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP2000192722A JP2002016312A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002016312A true JP2002016312A (ja) | 2002-01-18 |
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ID=18691815
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|---|---|---|---|
| JP2000192722A Pending JP2002016312A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 窒化物系半導体素子およびその製造方法 |
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