JP2002111131A - Semiconductor light emitting device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor light emitting device and its manufacturing method

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JP2002111131A
JP2002111131A JP2000296190A JP2000296190A JP2002111131A JP 2002111131 A JP2002111131 A JP 2002111131A JP 2000296190 A JP2000296190 A JP 2000296190A JP 2000296190 A JP2000296190 A JP 2000296190A JP 2002111131 A JP2002111131 A JP 2002111131A
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JP
Japan
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layer
emitting device
light emitting
semiconductor light
nitride
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JP2000296190A
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Japanese (ja)
Inventor
Motonobu Takeya
元伸 竹谷
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable a semiconductor light emitting device using a nitride based III-V compound semiconductor to be reduced in power consumption and improved in service life and reliability. SOLUTION: An N-type clad layer 4 is grown into a shape like a chevron on a substrate 1 of sapphire or the like, and a plurality of nitride based III-V compound semiconductor layers including an active layer 6 are grown thereon into a shape like a chevron for the formation of a light emitting device structure. At this point, the conditions of growth are so controlled as to make the apex angles of the chevrons of the layers conform to it that the higher they are located, the larger they become.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体発光素子
およびその製造方法に関し、例えば、窒化物系III−
V族化合物半導体を用いた半導体レーザに適用して好適
なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, for example, a nitride-based light emitting device.
It is suitable for application to a semiconductor laser using a group V compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化に必要であ
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、AlGaInNなどの窒化物系III−
V族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われている。
2. Description of the Related Art In recent years, as a semiconductor laser capable of emitting light from a blue region to an ultraviolet region, which is necessary for increasing the density of an optical disk, a nitride III-based laser such as AlGaInN has been used.
Research and development of semiconductor lasers using group V compound semiconductors have been actively conducted.

【0003】しかしながら、現状の窒化物系III−V
族化合物半導体を用いた半導体レーザは、発振電圧、閾
値電流とも高く、消費電力が高いため、発振電圧、閾値
電流を低減し、消費電力を低減することが望まれてい
る。ここで、発振電圧が高い原因としては、p型層にド
ープされるp型不純物の活性化率が低く、抵抗率が高い
ことが挙げられる。
However, the current nitride III-V
Since a semiconductor laser using a group III compound semiconductor has a high oscillation voltage and a high threshold current and a high power consumption, it is desired to reduce the oscillation voltage and the threshold current to reduce the power consumption. Here, the reason why the oscillation voltage is high is that the activation rate of the p-type impurity doped into the p-type layer is low and the resistivity is high.

【0004】閾値電流の低減には電流狭窄が有効である
が、電流狭窄を行うとp型層とp側電極との接触面積が
小さくなるため、接触抵抗が増大し、発振電圧を増大さ
せてしまう。p型層とp側電極との接触面積を十分に大
きく保ったまま、実質的な閾値電流密度を低下させるこ
とができれば、閾値電流が低下し、発振電圧も低下させ
ることができる。また、その分、消費電力が低下するた
め、発熱量が減少し、半導体レーザの長寿命化に寄与す
ることができる。
Although current constriction is effective in reducing the threshold current, the current constriction reduces the contact area between the p-type layer and the p-side electrode, so that the contact resistance increases and the oscillation voltage increases. I will. If the substantial threshold current density can be reduced while maintaining a sufficiently large contact area between the p-type layer and the p-side electrode, the threshold current can be reduced and the oscillation voltage can be reduced. In addition, power consumption is reduced by that amount, so that the amount of heat generated is reduced, which can contribute to a longer life of the semiconductor laser.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
で、p型層とp側電極との接触面積を十分に大きく保っ
たまま実質的な閾値電流密度を低下させる有効な方策は
提案されておらず、したがって消費電力の低減を図るこ
とは困難であった。
However, until now, no effective measure has been proposed to reduce the substantial threshold current density while keeping the contact area between the p-type layer and the p-side electrode sufficiently large. Therefore, it has been difficult to reduce power consumption.

【0006】したがって、この発明が解決しようとする
課題は、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半
導体発光素子の消費電力の低減を図ることである。この
発明が解決しようとする他の課題は、窒化物系III−
V族化合物半導体を用いた半導体発光素子の長寿命化お
よび信頼性の向上を図ることである。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the power consumption of a semiconductor light emitting device using a nitride III-V compound semiconductor. Another problem to be solved by the present invention is a nitride III-
It is an object of the present invention to extend the life and improve the reliability of a semiconductor light emitting device using a group V compound semiconductor.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の第1の発明は、活性層およびこの活性層
を挟む一対のクラッド層を含む発光素子構造を形成する
複数の窒化物系III−V族化合物半導体層が基板上に
積層された半導体発光素子において、基板と活性層との
間にある少なくとも一層の窒化物系III−V族化合物
半導体層が山形に形成されていることを特徴とするもの
である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a light emitting device comprising a light emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer. In a semiconductor light emitting device in which a group III-V compound semiconductor layer is laminated on a substrate, at least one nitride group III-V compound semiconductor layer between the substrate and the active layer is formed in a mountain shape. It is characterized by the following.

【0008】ここで、「山形」とは、頂点が尖った断面
形状を有することを意味するものとし、頂部が平坦な台
形状のものは除外されるものとする(以下同様)。「山
形」は「切妻状」と言い換えることもできる。
[0008] Here, "crest" means that the cross section has a sharp peak, and a trapezoid having a flat top is excluded (the same applies hereinafter). "Yamagata" can be paraphrased as "gabled".

【0009】基板と活性層との間にある少なくとも一層
の山形の窒化物系III−V族化合物半導体層は、基本
的にはどの層であってもよいが、最も典型的には、基板
と活性層との間にあるクラッド層が山形に形成される。
そして、この山形のクラッド層の上層の窒化物系III
−V族化合物半導体層も、山形に形成される。この場
合、これらの層の頂点の角度は互いに同一か、または、
上層ほど大きくなる。ここで、これらの層の頂点の角度
の制御は、これらの層の成長条件、例えば圧力、温度、
成長速度などの制御により行うことができる。この山形
のクラッド層は、例えば、その下地の窒化物系III−
V族化合物半導体層に形成された凸状のストライプ部、
基板上に形成された窒化物系III−V族化合物半導体
からなるストライプ部、あるいは、基板上に形成された
窒化物系III−V族化合物半導体層上に形成された成
長マスクのストライプ状の開口部における窒化物系II
I−V族化合物半導体層の上に三角柱状に形成される。
ストライプ部の幅は必要に応じて決定されるが、一般的
には1〜5μm、典型的には2〜4μmである。山形層
を形成する下地の窒化物系III−V族化合物半導体層
としては、例えばAl x Ga1-x N(ただし、0≦x<
1)層を用いることができる。ストライプ部は、典型的
には〈11−20〉方向または〈1−100〉方向に延
在させる。山形のクラッド層は典型的にはn型クラッド
層である。典型的には、最上層の窒化物系III−V族
化合物半導体層はコンタクト層、特にp型コンタクト層
であり、その上に電極、特にp側電極が形成される。ま
た、山形のクラッド層の上層の窒化物系III−V族化
合物半導体層の頂点の角度が上層ほど大きくなる場合、
活性層と最上層のコンタクト層上に形成される電極との
間の距離は場所により異なり、山形の頂点上で距離が最
も短くなる。
At least one layer between the substrate and the active layer
Of the nitride-based III-V compound semiconductor layer of
Can be any layer, but most typically the substrate
The cladding layer between the and the active layer is formed in a mountain shape.
Then, the nitride III of the upper layer of the mountain-shaped cladding layer
The -V group compound semiconductor layer is also formed in a mountain shape. This place
The angles of the vertices of these layers are identical to each other, or
The larger the upper layer. Where the angles of the vertices of these layers
Controls the growth conditions of these layers, such as pressure, temperature,
It can be performed by controlling the growth rate or the like. This Yamagata
Is, for example, a nitride-based III-
A convex stripe portion formed in the group V compound semiconductor layer,
Nitride III-V compound semiconductor formed on substrate
Stripes formed on the substrate or
Formed on nitride-based III-V compound semiconductor layer
Nitride II in striped openings of long masks
A triangular prism is formed on the IV compound semiconductor layer.
The width of the stripe is determined as necessary,
Is 1 to 5 μm, typically 2 to 4 μm. Yamagata Formation
Nitride III-V Compound Semiconductor Layer Underlying Forming Layer
As, for example, Al xGa1-xN (however, 0 ≦ x <
1) Layers can be used. Stripes are typical
Extends in the <11-20> or <1-100> direction.
To be located. The chevron layer is typically n-type clad
Layer. Typically, the top nitride-based III-V group
The compound semiconductor layer is a contact layer, especially a p-type contact layer
And an electrode, particularly a p-side electrode, is formed thereon. Ma
Of the nitride-based III-V group of the upper layer of the angled cladding layer
When the angle of the apex of the compound semiconductor layer is larger in the upper layer,
Between the active layer and the electrode formed on the uppermost contact layer
The distance between them depends on the location.
Is also shorter.

【0010】この発明の第2の発明は、活性層およびこ
の活性層を挟む一対のクラッド層を含む発光素子構造を
形成する複数の窒化物系III−V族化合物半導体層が
基板上に積層され、基板と活性層との間の少なくとも一
層の窒化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成
されている半導体発光素子の製造方法であって、基板上
に下地窒化物系III−V族化合物半導体層を成長さ
せ、その上面に凸状のストライプ部を形成する工程と、
ストライプ部の上に窒化物系III−V族化合物半導体
層を山形に成長させる工程とを有することを特徴とする
ものである。
According to a second aspect of the present invention, a plurality of nitride III-V compound semiconductor layers forming a light emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer are laminated on a substrate. A method for manufacturing a semiconductor light-emitting device, wherein at least one nitride III-V compound semiconductor layer between a substrate and an active layer is formed in a mountain shape, wherein an underlying nitride III-V compound is formed on a substrate. Growing a compound semiconductor layer and forming a convex stripe on the upper surface thereof;
Growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer on the stripe portion in a chevron shape.

【0011】この発明の第3の発明は、活性層およびこ
の活性層を挟む一対のクラッド層を含む発光素子構造を
形成する複数の窒化物系III−V族化合物半導体層が
基板上に積層され、基板と活性層との間の少なくとも一
層の窒化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成
されている半導体発光素子の製造方法であって、基板上
に窒化物系III−V族化合物半導体からなるストライ
プ部を形成する工程と、ストライプ部の上に山形に窒化
物系III−V族化合物半導体層を成長させる工程とを
有することを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, a plurality of nitride III-V compound semiconductor layers forming a light emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer are laminated on a substrate. A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein at least one nitride III-V compound semiconductor layer between a substrate and an active layer is formed in a mountain shape, wherein the nitride III-V compound is formed on the substrate. The method includes a step of forming a stripe portion made of a semiconductor and a step of growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer on the stripe portion in a mountain shape.

【0012】この発明の第4の発明は、活性層およびこ
の活性層を挟む一対のクラッド層を含む発光素子構造を
形成する複数の窒化物系III−V族化合物半導体層が
基板上に積層され、基板と活性層との間の少なくとも一
層の窒化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成
されている半導体発光素子の製造方法であって、基板上
に下地窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させ
る工程と、下地窒化物系III−V族化合物半導体層上
にストライプ状の開口部を有する成長マスクを形成する
工程と、成長マスクを用いて選択成長を行うことにより
ストライプ状の開口部における下地窒化物系III−V
族化合物半導体層上に山形に窒化物系III−V族化合
物半導体層を成長させる工程とを有することを特徴とす
るものである。
According to a fourth aspect of the present invention, a plurality of nitride III-V compound semiconductor layers forming a light emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer are laminated on a substrate. A method for manufacturing a semiconductor light-emitting device, wherein at least one nitride III-V compound semiconductor layer between a substrate and an active layer is formed in a mountain shape, wherein an underlying nitride III-V compound is formed on a substrate. A step of growing a compound semiconductor layer, a step of forming a growth mask having a stripe-shaped opening on the underlying nitride III-V compound semiconductor layer, and a step of forming a stripe by selective growth using the growth mask. Nitride III-V in opening
Growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer in a chevron on the group III compound semiconductor layer.

【0013】この発明の第2、第3および第4の発明に
おいて、典型的には、ストライプ部あるいはストライプ
状の開口部を互いに平行に複数形成する。このストライ
プ部の幅は必要に応じて決定されるが、一般的には1〜
5μm、典型的には2〜4μmである。また、ストライ
プ部あるいはストライプ状の開口部の間隔も必要に応じ
て決定されるが、典型的には2〜500μmである。こ
の間隔が十分に大きいとストライプ部あるいはストライ
プ状の開口部に形成される山形層は互いに分離して形成
されるが、この間隔が十分に狭いとストライプ部あるい
はストライプ状の開口部に形成される山形層は互いに連
続して形成される。ストライプ部は基板の端から端まで
延在して形成するのが一般的であるが、例えば個々の素
子サイズに応じた長さに分断して形成してもよく、具体
的には半導体レーザの場合にはその共振器長に対応した
長さ、例えば0.1〜1mmとしてもよい。後者の場合
には、ストライプ部あるいはストライプ状の開口部に形
成される山形層も、これらのストライプ部あるいはスト
ライプ状の開口部と同じ長さに形成される。山形層を形
成する下地の窒化物系III−V族化合物半導体層とし
ては、例えばAlxGa1-x N(ただし、0≦x<1)
層を用いることができる。ストライプ部は、典型的には
〈11−20〉方向または〈1−100〉方向に延在さ
せる。
In the second, third and fourth aspects of the present invention, typically, a plurality of stripe portions or stripe-shaped openings are formed in parallel with each other. The width of the stripe portion is determined as necessary, but is generally 1 to
5 μm, typically 2-4 μm. The interval between the stripe portions or the stripe-shaped openings is also determined as necessary, but is typically 2 to 500 μm. If the interval is sufficiently large, the chevron layers formed in the stripe portion or the stripe-shaped opening are formed separately from each other, but if the interval is sufficiently small, the mountain-shaped layer is formed in the stripe portion or the stripe-shaped opening. The chevron layers are formed continuously with one another. The stripe portion is generally formed to extend from one end of the substrate to the other end. For example, the stripe portion may be divided into lengths corresponding to individual element sizes. In this case, a length corresponding to the resonator length, for example, 0.1 to 1 mm may be used. In the latter case, the chevron layer formed in the striped portion or the striped opening is also formed to have the same length as the striped portion or the striped opening. As the underlying nitride III-V compound semiconductor layer forming the chevron layer, for example, Al x Ga 1 -xN (where 0 ≦ x <1)
Layers can be used. The stripe portion typically extends in the <11-20> direction or the <1-100> direction.

【0014】この発明において、窒化物系III−V族
化合物半導体は、Ga、Al、In、BおよびTlから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のIII族元素
と、少なくともNを含み、場合によってさらにAsまた
はPを含むV族元素とからなる。この窒化物系III−
V族化合物半導体の具体例を挙げると、GaN、AlG
aN、AlN、GaInN、AlGaInN、InNな
どである。また、基板としては、例えば、サファイア基
板、特にc面サファイア基板のほか、SiC基板、Si
基板、スピネル基板、GaN基板などの窒化物系III
−V族化合物半導体基板などを用いることができる。半
導体発光素子は、典型的には半導体レーザであるが、発
光ダイオードであってもよい。
In the present invention, the nitride III-V compound semiconductor contains at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In, B and Tl and at least N, and in some cases. Further, it is made of a group V element containing As or P. This nitride III-
Specific examples of group V compound semiconductors include GaN, AlG
aN, AlN, GaInN, AlGaInN, InN and the like. Examples of the substrate include a sapphire substrate, particularly a c-plane sapphire substrate, a SiC substrate,
Nitride III such as substrate, spinel substrate, GaN substrate
A -V compound semiconductor substrate or the like can be used. The semiconductor light emitting device is typically a semiconductor laser, but may be a light emitting diode.

【0015】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、基板と活性層との間にある少なくとも一層の窒化物
系III−V族化合物半導体層が山形に形成されている
ことにより、少なくとも活性層を含む上層の窒化物系I
II−V族化合物半導体層も山形となる。このように発
光素子構造を形成する窒化物系III−V族化合物半導
体層が山形であると、素子動作時にp側電極とn側電極
との間に電圧を印加した場合に発生する電界は山の頂点
近傍に集中する傾向があるため、そこに電流が集中して
流れる。特に、山の頂点の角度が上層ほど大きくなる場
合には、発光素子構造を形成する窒化物系III−V族
化合物半導体層は山形の頂点で最も厚さが小さく、頂点
から離れるにしたがって厚さが小さくなるため、山の頂
点付近を通る経路が最も抵抗が低く、この経路に電流が
集中して流れる。これらの効果により、山の頂点に近づ
くほど電流密度が増大し、活性層に流れる電流密度が増
大する。すなわち、従来のような電流狭窄構造を作り込
まないでも、電流狭窄効果を得ることができる。このた
め、コンタクト層、特にp型層とそのコンタクト層上に
形成される電極、特にp側電極との接触面積を十分に大
きく保ったまま、実質的な閾値電流密度を低下させるこ
とができる。
According to the present invention having the above-described structure, at least one nitride III-V compound semiconductor layer between the substrate and the active layer is formed in a mountain shape, so that at least one active layer is formed. Nitride based I containing layer
The II-V compound semiconductor layer also has a mountain shape. When the nitride III-V compound semiconductor layer forming the light emitting device structure has a mountain shape, an electric field generated when a voltage is applied between the p-side electrode and the n-side electrode during device operation is high. Tends to concentrate near the apex, so that current flows intensively there. In particular, when the angle of the peak of the mountain increases toward the upper layer, the nitride III-V compound semiconductor layer forming the light emitting device structure has the smallest thickness at the peak of the mountain, and the thickness increases as the distance from the peak increases. Is smaller, the path passing near the peak of the mountain has the lowest resistance, and current flows intensively on this path. Due to these effects, the current density increases as approaching the peak of the mountain, and the current density flowing in the active layer increases. That is, the current confinement effect can be obtained without forming the conventional current confinement structure. Therefore, the substantial threshold current density can be reduced while keeping the contact area between the contact layer, particularly the p-type layer, and the electrode formed on the contact layer, particularly the p-side electrode, sufficiently large.

【0016】また、ストライプ部あるいはストライプ状
の開口部に山形に成長する窒化物系III−V族化合物
半導体層の頂点が形成されると、頂点の上方に転位が伝
播しづらくなる。そのため、その上層の窒化物系III
−V族化合物半導体層の転位密度が小さくなる。
Further, when a peak of a nitride III-V compound semiconductor layer that grows in a mountain shape is formed in a stripe portion or a stripe-shaped opening, dislocations are difficult to propagate above the peak. Therefore, the nitride III of the upper layer
-The dislocation density of the group V compound semiconductor layer is reduced.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図
において、同一または対応する部分には同一の符号を付
す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding portions are denoted by the same reference numerals.

【0018】図1はこの発明の第1の実施形態によるG
aN系半導体レーザを示す。このGaN系半導体レーザ
は、SCH(Separate Confinement Heterostructure)
構造を有するものである。
FIG. 1 shows a G according to a first embodiment of the present invention.
1 shows an aN-based semiconductor laser. This GaN-based semiconductor laser has a SCH (Separate Confinement Heterostructure).
It has a structure.

【0019】図1に示すように、この第1の実施形態に
よるGaN系半導体レーザにおいては、例えば厚さが4
00μmのc面サファイア基板1上に、アンドープのG
aNバッファ層2を介して、n型GaN層3が積層され
ている。このn型GaN層3の上面には、〈11−2
0〉方向に延在し、長方形の断面形状を有するストライ
プ部3aが設けられている。このストライプ部3aおよ
びその両側の部分のn型GaN層3上にn型AlGaN
クラッド層4が積層されている。ここで、ストライプ部
3a上のn型AlGaNクラッド層4は三角形の断面形
状の山形の形状を有し、〈11−20〉方向に延在する
三角柱状に形成されている。この三角柱状のn型AlG
aNクラッド層4の両斜面は、基板面に対して例えば6
1.8〜62°の角度をなす。
As shown in FIG. 1, the GaN semiconductor laser according to the first embodiment has a thickness of, for example, 4 mm.
An undoped G is placed on a 00 μm c-plane sapphire substrate 1.
An n-type GaN layer 3 is stacked via an aN buffer layer 2. On the upper surface of the n-type GaN layer 3, <11-2
A stripe portion 3a extending in the <0> direction and having a rectangular cross-sectional shape is provided. The n-type AlGaN is formed on the stripe portion 3a and the n-type GaN layer 3 on both sides thereof.
The clad layer 4 is laminated. Here, the n-type AlGaN cladding layer 4 on the stripe portion 3a has a mountain shape with a triangular cross section, and is formed in a triangular prism shape extending in the <11-20> direction. This triangular prism-shaped n-type AlG
Both slopes of the aN cladding layer 4 are, for example, 6
Make an angle of 1.8-62 °.

【0020】n型AlGaNクラッド層4上に、n型G
aN光導波層5、例えばGa1-x Inx N/Ga1-y
y N多重量子井戸構造の活性層6、p型AlGaNキ
ャップ層7、p型GaN光導波層8、p型AlGaNク
ラッド層9およびp型GaNコンタクト層10が順次積
層されている。これらのn型GaN光導波層5、活性層
6、p型AlGaNキャップ層7、p型GaN光導波層
8、p型AlGaNクラッド層9およびp型GaNコン
タクト層10は、いずれも、ストライプ部3a上の山形
のn型AlGaNクラッド層4の頂点の上方に頂点を有
する山形の形状を有する。この場合、これらの山形のn
型GaN光導波層5、活性層6、p型AlGaNキャッ
プ層7、p型GaN光導波層8、p型AlGaNクラッ
ド層9およびp型GaNコンタクト層10の頂点の角度
(頂角)は、上層ほど大きくなっており、したがってこ
れらの層はその頂点に向かって徐々に薄くなり、頂点の
部分で最も薄くなっている。
On the n-type AlGaN cladding layer 4, an n-type G
aN optical waveguide layer 5, for example, Ga 1-x In x N / Ga 1-y I
An active layer 6 having an n y N multiple quantum well structure, a p-type AlGaN cap layer 7, a p-type GaN optical waveguide layer 8, a p-type AlGaN cladding layer 9, and a p-type GaN contact layer 10 are sequentially laminated. The n-type GaN optical waveguide layer 5, the active layer 6, the p-type AlGaN cap layer 7, the p-type GaN optical waveguide layer 8, the p-type AlGaN cladding layer 9, and the p-type GaN contact layer 10 all have a stripe portion 3a. The upper n-type AlGaN cladding layer 4 has an apex having a vertex above the vertex of the clad layer 4. In this case, these n
The vertices (vertical angles) of the p-type GaN optical waveguide layer 5, the active layer 6, the p-type AlGaN cap layer 7, the p-type GaN optical waveguide layer 8, the p-type AlGaN cladding layer 9, and the p-type GaN contact layer 10 are upper layers. The layers are therefore progressively thinner towards their vertices, the thinnest at the vertices.

【0021】GaNバッファ層2は厚さが例えば40n
mである。ストライプ部3a以外の部分のn型GaN層
3は厚さが例えば5.0μmであり、n型不純物として
例えばシリコン(Si)が例えば2×1018cm-3程度
ドープされている。このn型GaN層3に形成されたス
トライプ部3aの幅は例えば3μm、高さは例えば1μ
mである。n型AlGaNクラッド層4は厚さが例えば
1.5μm、Al組成が例えば0.08であり、n型不
純物として例えばSiがドープされている。n型GaN
光導波層5は厚さが例えば0.1μmであり、n型不純
物として例えばSiがドープされている。Ga1-x In
x N/Ga1-y Iny N多重量子井戸構造の活性層6
は、例えば、障壁層であるGa1-x Inx N層は厚さが
0.007μm、In組成xは0.02でn型不純物と
して例えばSiがドープされ、井戸層であるGa1-y
y N層は厚さが0.0035μm、In組成yは0.
10でアンドープであり、井戸数は3である。
The GaN buffer layer 2 has a thickness of, for example, 40 n.
m. The n-type GaN layer 3 other than the stripe portion 3a has a thickness of, for example, 5.0 μm, and is doped with, for example, silicon (Si) as an n-type impurity, for example, at about 2 × 10 18 cm −3 . The width of the stripe portion 3a formed on the n-type GaN layer 3 is, for example, 3 μm, and the height is, for example, 1 μm.
m. The n-type AlGaN cladding layer 4 has a thickness of, for example, 1.5 μm, an Al composition of, for example, 0.08, and is doped with, for example, Si as an n-type impurity. n-type GaN
The optical waveguide layer 5 has a thickness of, for example, 0.1 μm, and is doped with, for example, Si as an n-type impurity. Ga 1-x In
x N / Ga 1-y In y N multiquantum well structure active layer 6
For example, a Ga 1-x In x N layer serving as a barrier layer has a thickness of 0.007 μm, an In composition x is 0.02, Si is doped as an n-type impurity, and a Ga 1-y well layer is used. I
The n y N layer has a thickness of 0.0035 μm, and the In composition y has a thickness of 0.3 μm.
10 is undoped, and the number of wells is 3.

【0022】p型AlGaNキャップ層7は厚さが例え
ば0.02μm、Al組成が例えば0.15であり、p
型不純物として例えばマグネシウム(Mg)がドープさ
れている。このp型AlGaNキャップ層7は、p型G
aN光導波層8、p型AlGaNクラッド層9およびp
型GaNコンタクト層10の成長時に活性層6からIn
が拡散して劣化するのを防止するため、および、活性層
6からのキャリアのオーバーフローを防止するためのも
のである。p型GaN光導波層8は厚さが例えば0.1
μmであり、p型不純物として例えばMgがドープされ
ている。p型AlGaNクラッド層9はAl組成が互い
に異なる上下2層からなり、下層は例えば厚さが0.0
5μm、Al組成が例えば0.08、上層は例えば厚さ
が0.4μm、Al組成が例えば0.06であり、いず
れもp型不純物として例えばMgがドープされている。
p型GaNコンタクト層10は厚さが例えば0.1μm
であり、p型不純物として例えばMgがドープされてい
る。
The p-type AlGaN cap layer 7 has a thickness of, for example, 0.02 μm and an Al composition of, for example, 0.15.
For example, magnesium (Mg) is doped as the type impurity. This p-type AlGaN cap layer 7 is made of p-type G
aN optical waveguide layer 8, p-type AlGaN cladding layer 9, and p
From the active layer 6 during the growth of
Are prevented from being diffused and deteriorated, and from overflowing of carriers from the active layer 6. The p-type GaN optical waveguide layer 8 has a thickness of, for example, 0.1
μm, for example, Mg is doped as a p-type impurity. The p-type AlGaN cladding layer 9 is composed of upper and lower layers having different Al compositions from each other.
The upper layer has a thickness of, for example, 0.4 μm and the Al composition is, for example, 0.06, and the upper layer has, for example, 0.06, and both are doped with, for example, Mg as a p-type impurity.
The p-type GaN contact layer 10 has a thickness of, for example, 0.1 μm.
And Mg is doped as a p-type impurity.

【0023】p型GaNコンタクト層10上にp側電極
11が設けられている。このp側電極11は、例えばP
d膜、Pt膜およびAu膜を順次積層したPd/Pt/
Au構造を有し、これらのPd膜、Pt膜およびAu膜
の厚さは例えばそれぞれ10nm、100nmおよび3
00nmである。ここで、Pd膜に代えて、例えばNi
膜を用いてもよい。一方、レーザ共振器を構成するメサ
部に隣接する部分のn型GaN層3上にn側電極12が
設けられている。このn側電極12は、例えばTi膜、
Pt膜およびAu膜を順次積層したTi/Pt/Au構
造を有し、これらのTi膜、Pt膜およびAu膜は例え
ばそれぞれ10nm、50nmおよび100nmであ
る。
A p-side electrode 11 is provided on the p-type GaN contact layer 10. This p-side electrode 11 is, for example, P
Pd / Pt / in which a d film, a Pt film, and an Au film are sequentially laminated
It has an Au structure, and the Pd film, Pt film and Au film have a thickness of, for example, 10 nm, 100 nm and 3 nm, respectively.
00 nm. Here, instead of the Pd film, for example, Ni
A membrane may be used. On the other hand, an n-side electrode 12 is provided on a portion of the n-type GaN layer 3 adjacent to the mesa portion forming the laser resonator. This n-side electrode 12 is made of, for example, a Ti film,
It has a Ti / Pt / Au structure in which a Pt film and an Au film are sequentially laminated, and these Ti, Pt, and Au films are, for example, 10 nm, 50 nm, and 100 nm, respectively.

【0024】次に、上述のように構成されたこの第1の
実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法につい
て説明する。
Next, a method of manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment configured as described above will be described.

【0025】このGaN系半導体レーザを製造するに
は、まず、図2に示すように、あらかじめサーマルクリ
ーニングなどにより表面を清浄化したc面サファイア基
板1上にMOCVD法により例えば490℃程度の温度
および例えば1.6気圧(1216Torr)の圧力で
アンドープのGaNバッファ層2を成長させた後、基板
温度を所定の成長温度、例えば1050℃に上昇させ
て、MOCVD法により例えば1.6気圧(1216T
orr)の圧力で、GaNバッファ層2上にn型GaN
層3をエピタキシャル成長させる。なお、図2は図1と
縮尺が異なり、特に横方向の縮尺を図1に対して大幅に
縮小して描いたものである。
In order to manufacture this GaN-based semiconductor laser, first, as shown in FIG. 2, on a c-plane sapphire substrate 1 whose surface has been previously cleaned by thermal cleaning or the like, a temperature of about 490.degree. After growing the undoped GaN buffer layer 2 at a pressure of, for example, 1.6 atm (1216 Torr), the substrate temperature is raised to a predetermined growth temperature, for example, 1050 ° C., and then, for example, 1.6 atm (1216 T) by MOCVD.
orr) pressure on the GaN buffer layer 2
Layer 3 is grown epitaxially. Note that FIG. 2 is different from FIG. 1 in scale, and in particular, the horizontal scale is significantly reduced from that in FIG.

【0026】次に、n型GaN層3をエピタキシャル成
長させたc面サファイア基板1をMOCVD装置から取
り出した後、n型GaN層3の上部をエッチングにより
パターニングして、〈11−20〉方向に延在する幅が
例えば3μmのストライプ部3aを〈1−100〉方向
に例えば300μmの間隔で形成する。このエッチング
は、例えば1μmの深さまで行う。n型GaN層3の上
部のパターニングは、具体的には例えば次のような手順
で行うことができる。すなわち、n型GaN層3の全面
に例えばCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法など
により例えば厚さが0.4μmのSiO2 膜(図示せ
ず)を形成した後、このSiO2 膜上にリソグラフィー
により所定形状のレジストパターン(図示せず)を形成
し、このレジストパターンをマスクとして、例えばフッ
酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、また
は、CF4 やCHF3 などのフッ素を含むエッチングガ
スを用いた反応性イオンエッチング(RIE)法により
SiO2 膜をエッチングすることによりSiO2 膜から
なるパターンの一次元アレイを形成する。次に、このS
iO2 膜からなるパターンをマスクとして例えばRIE
法またはウエットエッチング法によりn型GaN層3の
上部のエッチングを行う。エッチングにRIE法を用い
る場合、このRIEのエッチングガスとしては例えばC
4 などのフッ素系ガスまたは塩素系ガスを用いる。こ
の後、SiO2 膜をエッチング除去する。
Next, after the c-plane sapphire substrate 1 on which the n-type GaN layer 3 has been epitaxially grown is taken out from the MOCVD apparatus, the upper part of the n-type GaN layer 3 is patterned by etching to extend in the <11-20> direction. The stripe portions 3a having a width of, for example, 3 μm are formed at an interval of, for example, 300 μm in the <1-100> direction. This etching is performed to a depth of, for example, 1 μm. The patterning of the upper portion of the n-type GaN layer 3 can be specifically performed, for example, in the following procedure. That is, after forming an SiO 2 film (not shown) having a thickness of, for example, 0.4 μm on the entire surface of the n-type GaN layer 3 by, for example, a CVD method, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like, lithography is performed on the SiO 2 film. A resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed by using the resist pattern as a mask, for example, wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant, or etching gas containing fluorine such as CF 4 or CHF 3. The one-dimensional array of the pattern made of the SiO 2 film is formed by etching the SiO 2 film by the used reactive ion etching (RIE) method. Next, this S
For example, RIE is performed by using a pattern composed of an iO 2 film as a mask.
The upper portion of the n-type GaN layer 3 is etched by a wet etching method or a wet etching method. When the RIE method is used for the etching, the etching gas for the RIE is, for example, C
Using a fluorine-based gas or a chlorine-based gas such as F 4. Thereafter, the SiO 2 film is removed by etching.

【0027】次に、上述のようにしてストライプ部3a
を形成したn型GaN層3上に、MOCVD法により、
例えば990℃の温度および例えば1.0気圧(760
Torr)の圧力で、n型AlGaNクラッド層4をエ
ピタキシャル成長させる。この成長条件では、このn型
AlGaNクラッド層4は、n型GaN層3のストライ
プ部3a上では三角柱状に成長し、ストライプ部3aの
外側の部分ではこれに連なってほぼ平坦に成長する。こ
の様子を図3に図1と同じ縮尺で示す。
Next, as described above, the stripe portion 3a
Is formed on the n-type GaN layer 3 on which
For example at a temperature of 990 ° C. and for example 1.0 atm (760
At a pressure of Torr), the n-type AlGaN cladding layer 4 is epitaxially grown. Under this growth condition, the n-type AlGaN cladding layer 4 grows in a triangular prism shape on the stripe portion 3a of the n-type GaN layer 3, and grows almost flat in a portion outside the stripe portion 3a. This is shown in FIG. 3 on the same scale as FIG.

【0028】次に、図1に示すように、上述のようにし
て山形に成長したn型AlGaNクラッド層4上に、n
型GaN光導波層5、活性層6、p型AlGaNキャッ
プ層7、p型GaN光導波層8、p型AlGaNクラッ
ド層9およびp型GaNコンタクト層10をMOCVD
法により順次エピタキシャル成長させる。これらのn型
GaN光導波層5、活性層6、p型AlGaNキャップ
層7、p型GaN光導波層8、p型AlGaNクラッド
層9およびp型GaNコンタクト層10は、ストライプ
部3aの頂点の上方に頂点を有する山形に成長する。
Next, as shown in FIG. 1, n-type AlGaN cladding layer 4 grown in a mountain shape as described above
MOCVD of the p-type GaN optical waveguide layer 5, the active layer 6, the p-type AlGaN cap layer 7, the p-type GaN optical waveguide layer 8, the p-type AlGaN cladding layer 9, and the p-type GaN contact layer 10
The epitaxial growth is performed sequentially by the method. The n-type GaN optical waveguide layer 5, the active layer 6, the p-type AlGaN cap layer 7, the p-type GaN optical waveguide layer 8, the p-type AlGaN cladding layer 9, and the p-type GaN contact layer 10 are formed at the top of the stripe portion 3a. It grows into a chevron with a peak at the top.

【0029】ここで、これらの層の成長温度は、n型G
aN光導波層5は例えば990℃、活性層6およびp型
AlGaNキャップ層7は例えば780℃、p型GaN
光導波層8は例えば860℃、p型AlGaNクラッド
層9およびp型GaNコンタクト層10は例えば990
℃とする。また、これらの層の成長圧力は、n型GaN
光導波層5、活性層6およびp型AlGaNキャップ層
7は1.0気圧(760Torr)、p型GaN光導波
層8は0.66気圧(500Torr)、p型AlGa
Nクラッド層9およびp型GaNコンタクト層10は
0.26気圧(200Torr)とする。ここで、上層
ほど成長圧力を低くし、逆に成長温度は高くしているこ
とにより、上層ほど成長面上で原料分子がマイグレーシ
ョンしやすくなり、したがって上層ほど山形の頂点の角
度が大きくなる。
Here, the growth temperature of these layers is n-type G
The aN optical waveguide layer 5 is, for example, 990 ° C., the active layer 6 and the p-type AlGaN cap layer 7 are, for example, 780 ° C., p-type GaN.
The optical waveguide layer 8 is, for example, 860 ° C., and the p-type AlGaN cladding layer 9 and the p-type GaN contact layer 10 are, for example, 990 ° C.
° C. The growth pressure of these layers is n-type GaN
The optical waveguide layer 5, the active layer 6, and the p-type AlGaN cap layer 7 have a pressure of 1.0 atm (760 Torr), the p-type GaN optical waveguide layer 8 has a pressure of 0.66 atm (500 Torr), and p-type AlGa.
The N cladding layer 9 and the p-type GaN contact layer 10 are set at 0.26 atm (200 Torr). Here, since the growth pressure is lower in the upper layer and the growth temperature is higher in the upper layer, the material molecules are more likely to migrate on the growth surface in the upper layer, and therefore the angle of the peak of the chevron increases in the upper layer.

【0030】また、以上のGaN系半導体層の成長原料
は、例えば、III族元素であるGaの原料としてはト
リメチルガリウム((CH3 3 Ga、TMG)を、I
II族元素であるAlの原料としてはトリメチルアルミ
ニウム((CH3 3 Al、TMA)を、III族元素
であるInの原料としてはトリメチルインジウム((C
3 3 In、TMI)を、V族元素であるNの原料と
してはアンモニア(NH3 )を用いる。また、キャリア
ガスとしては、例えば、水素(H2 )と窒素(N2 )と
の混合ガスを用いる。ドーパントについては、n型ドー
パントとしては例えばモノシラン(SiH4 )を、p型
ドーパントとしては例えばビス=メチルシクロペンタジ
エニルマグネシウム((CH3 5 4 2 Mg)ある
いはビス=シクロペンタジエニルマグネシウム((C5
5 2 Mg)を用いる。
The above-mentioned GaN-based semiconductor layer growth raw materials include, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG) as a group III element Ga source,
Trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) is used as a source of Al as a group II element, and trimethylindium ((C
H 3 ) 3 In, TMI) and ammonia (NH 3 ) as a raw material of N which is a group V element. As the carrier gas, for example, a mixed gas of hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N 2 ) is used. As for the dopant, for example, monosilane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis = methylcyclopentadienyl magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis = cyclopentadienyl is used as the p-type dopant. magnesium ((C 5
H 5 ) 2 Mg).

【0031】次に、GaN系半導体層を成長させたc面
サファイア基板11をMOCVD装置から取り出す。次
に、p型GaNコンタクト層20の全面に例えばCVD
法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば厚
さが0.4μmのSiO2 膜(図示せず)を形成した
後、このSiO2 膜上にリソグラフィーにより所定形状
のレジストパターン(図示せず)を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、例えばフッ酸系のエッチン
グ液を用いたウエットエッチング、または、CF 4 やC
HF3 などのフッ素を含むエッチングガスを用いた反応
性イオンエッチング(RIE)法によりSiO2 膜をエ
ッチングし、所定幅のストライプ形状とする。次に、こ
のストライプ形状のSiO2 膜をマスクとして例えばR
IE法によりn型GaN層3が露出するまでエッチング
を行うことにより、図1に示すように、n型AlGaN
クラッド層4、n型GaN光導波層5、活性層6、p型
AlGaNキャップ層7、p型GaN光導波層8、p型
AlGaNクラッド層9およびp型GaNコンタクト層
10をメサ形状にパターニングする。この後、エッチン
グマスクとして用いたSiO2 膜をエッチング除去す
る。
Next, the c-plane on which the GaN-based semiconductor layer was grown
The sapphire substrate 11 is taken out of the MOCVD apparatus. Next
Next, for example, CVD is performed on the entire surface of the p-type GaN contact layer 20.
Method, vacuum evaporation method, sputtering method etc.
0.4 μm SiOTwoFormed a film (not shown)
Later, this SiOTwoPredetermined shape by lithography on film
Of a resist pattern (not shown)
Using the pattern as a mask, for example, hydrofluoric acid based etchin
Wet etching using a liquid solution or CF FourAnd C
HFThreeUsing fluorine-containing etching gas such as
SiO by reactive ion etching (RIE)TwoD membrane
To form a stripe shape having a predetermined width. Next,
Stripe-shaped SiOTwoUsing the film as a mask,
Etching by IE method until the n-type GaN layer 3 is exposed
By performing the above, as shown in FIG.
Clad layer 4, n-type GaN optical waveguide layer 5, active layer 6, p-type
AlGaN cap layer 7, p-type GaN optical waveguide layer 8, p-type
AlGaN cladding layer 9 and p-type GaN contact layer
10 is patterned into a mesa shape. After this, Etchin
SiO used as a maskTwoEtch off film
You.

【0032】次に、基板表面にリソグラフィーにより所
定形状のレジストパターン(図示せず)を形成し、真空
蒸着法などにより基板全面にTi膜、Pt膜およびAu
膜を順次形成した後、レジストパターンをその上のTi
膜、Pt膜およびAu膜とともに除去する(リフトオ
フ)。これによって、図1に示すように、メサ部に隣接
する部分のn型GaN層3上にn側電極12が形成され
る。次に、n側電極12をn型GaN層3にオーミック
接触させるためのアロイ処理を行う。
Next, a resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed on the surface of the substrate by lithography, and a Ti film, a Pt film, and an Au film are formed on the entire surface of the substrate by a vacuum deposition method or the like.
After sequentially forming the films, the resist pattern is
It is removed together with the film, the Pt film and the Au film (lift-off). Thereby, as shown in FIG. 1, an n-side electrode 12 is formed on the n-type GaN layer 3 in a portion adjacent to the mesa portion. Next, an alloy process for bringing the n-side electrode 12 into ohmic contact with the n-type GaN layer 3 is performed.

【0033】次に、基板表面にリソグラフィーにより所
定形状のレジストパターン(図示せず)を形成し、真空
蒸着法などにより基板全面に例えばPd膜、Pt膜およ
びAu膜を順次形成した後、レジストパターンをその上
のPd膜、Pt膜およびAu膜とともに除去する(リフ
トオフ)。これによって、図1に示すように、p側電極
11がp型GaNコンタクト層10上に形成される。次
に、p側電極11をオーミック接触させるためのアロイ
処理を行う。
Next, a resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed on the surface of the substrate by lithography, and for example, a Pd film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate by a vacuum deposition method or the like. Is removed together with the Pd film, Pt film and Au film thereon (lift-off). Thereby, as shown in FIG. 1, the p-side electrode 11 is formed on the p-type GaN contact layer 10. Next, an alloy process for bringing the p-side electrode 11 into ohmic contact is performed.

【0034】次に、上述のようにしてレーザ構造が形成
されたc面サファイア基板1を裏面側から例えば厚さ1
00μm程度までラッピングした後、このレーザ構造が
形成されたc面サファイア基板1を劈開などにより〈1
1−20〉方向に延在するバー状に加工して両共振器端
面を形成する。次に、このバーの両共振器端面に誘電体
多層膜を形成して端面コーティングを施す。この後、劈
開などによりバーをチップ化する。以上により、図1に
示すように、目的とするSCH構造のGaN系半導体レ
ーザが製造される。
Next, the c-plane sapphire substrate 1 on which the laser structure is formed as described above is placed on the back surface side, for example, with a thickness of 1 mm.
After lapping to about 00 μm, the c-plane sapphire substrate 1 on which this laser structure is formed is cleaved by <1
The two resonator end faces are formed by processing into a bar shape extending in the <1-20> direction. Next, a dielectric multilayer film is formed on both resonator end faces of the bar, and the end face coating is performed. Thereafter, the bar is chipped by cleavage or the like. As described above, the intended GaN-based semiconductor laser having the SCH structure is manufactured as shown in FIG.

【0035】この第1の実施形態によれば、次のような
種々の利点を得ることができる。すなわち、この第1の
実施形態においては、山形のn型AlGaNクラッド層
4上に積層されたn型GaN光導波層5、活性層6、p
型AlGaNキャップ層7、p型GaN光導波層8、p
型AlGaNクラッド層9およびp型GaNコンタクト
層10は山形の頂点の角度が上層ほど大きくなってお
り、それらの厚さは山形の頂点に向かって徐々に薄くな
り、それらの頂点の部分で最も薄くなっている。このた
め、p側電極11と活性層6との最短距離は山形の頂点
を通る経路となり、したがってp側電極11とn側電極
12との間の抵抗値は山形の頂点を通る経路で最も低く
なり、動作時に流れる電流はその付近に集中する。さら
に、p側電極11とn側電極12との間に電圧を印加し
たときに発生する電界は山形の頂点付近に集中すること
から、これによっても動作時に流れる電流は山形の頂点
を通る経路付近に集中する。この様子を図5に示す。こ
のため、低電流でレーザ発振に必要な電流密度を容易に
得ることができる。すなわち、従来のような電流狭窄構
造を作り込まないでも、したがってp型GaNコンタク
ト層10とp側電極11との接触面積を十分に大きく保
ったまま、閾値電流密度の大幅な低減を図ることができ
る。
According to the first embodiment, the following various advantages can be obtained. That is, in the first embodiment, the n-type GaN optical waveguide layer 5, the active layer 6, and the p-type
-Type AlGaN cap layer 7, p-type GaN optical waveguide layer 8, p-type
In the AlGaN cladding layer 9 and the p-type GaN contact layer 10, the angle of the peak of the chevron becomes larger toward the top, and their thickness gradually decreases toward the peak of the chevron, and becomes thinnest at the top of the peak. Has become. Therefore, the shortest distance between the p-side electrode 11 and the active layer 6 is a path passing through the peak of the mountain, and therefore, the resistance value between the p-side electrode 11 and the n-side electrode 12 is the lowest on the path passing through the peak of the mountain. That is, the current flowing during operation concentrates on the vicinity. Further, since the electric field generated when a voltage is applied between the p-side electrode 11 and the n-side electrode 12 is concentrated near the peak of the mountain, the current flowing during operation is also close to the path passing through the peak of the mountain. Focus on This is shown in FIG. Therefore, it is possible to easily obtain a current density required for laser oscillation at a low current. That is, the threshold current density can be significantly reduced while the contact area between the p-type GaN contact layer 10 and the p-side electrode 11 is kept sufficiently large without forming a current confinement structure as in the related art. it can.

【0036】また、このGaN系半導体レーザにおいて
は、山形の頂点近傍の活性層6の上下左右がより低屈折
率のn型GaN光導波層5、n型AlGaNクラッド層
4、p型GaN光導波層7およびp型AlGaNクラッ
ド層6により囲まれた構造となっているので、光の閉じ
込め効率が増大し、それによって閾値電流密度がより低
減される。
In this GaN-based semiconductor laser, the n-type GaN optical waveguide layer 5, the n-type AlGaN cladding layer 4, and the p-type GaN optical waveguide 5 have lower refractive indices at the top, bottom, left and right of the active layer 6 near the peak of the chevron. Since the structure is surrounded by the layer 7 and the p-type AlGaN clad layer 6, the light confinement efficiency is increased, thereby further reducing the threshold current density.

【0037】そして、上述のように閾値電流密度が大幅
に低減されることから、閾値電流の大幅な低減を図るこ
とができ、これによって消費電力の大幅な低減を図るこ
とができる。
Since the threshold current density is greatly reduced as described above, the threshold current can be significantly reduced, and the power consumption can be greatly reduced.

【0038】また、消費電力の低減により発熱量も減少
するため、寿命が長くなる。さらにまた、n型GaN層
3のストライプ部3a上に山形にn型AlGaNクラッ
ド層4が成長し、頂点が形成されると、c面サファイア
基板1との界面などから発生し、上層に伝播する転位は
その頂点より上に成長しにくくなることから(図7参
照)、その上に成長させるGaN系半導体層、とりわけ
活性層6を低転位密度とすることができ、したがって上
述の消費電力の低減による発熱量の減少と相まって、G
aN系半導体レーザの長寿命化および信頼性の向上を図
ることができる。
Further, since the amount of heat generated by the reduction in power consumption is also reduced, the life is prolonged. Furthermore, when the n-type AlGaN cladding layer 4 grows in a mountain shape on the stripe portion 3a of the n-type GaN layer 3 and its vertex is formed, it is generated from the interface with the c-plane sapphire substrate 1 and propagates to the upper layer. Since dislocations are unlikely to grow above their vertices (see FIG. 7), the GaN-based semiconductor layer grown thereon, especially the active layer 6, can have a low dislocation density, thus reducing the power consumption described above. Coupled with the decrease in heat generation due to
It is possible to extend the life and improve the reliability of the aN-based semiconductor laser.

【0039】また、このGaN系半導体レーザにおいて
は、山形の頂点付近の活性層6に集中して電流が流れる
ため、活性層6の実質的な幅が極めて狭いことから、遠
視野像(FFP)はほぼ円形に近い良好な形となる。
Further, in this GaN-based semiconductor laser, a current flows intensively in the active layer 6 near the apex of the chevron, and the substantial width of the active layer 6 is extremely narrow. Has a good shape that is almost circular.

【0040】次に、この発明の第2の実施形態によるG
aN系半導体レーザについて説明する。
Next, G according to the second embodiment of the present invention will be described.
The aN-based semiconductor laser will be described.

【0041】この第2の実施形態によるGaN系半導体
レーザにおいては、レーザ構造を形成する窒化物系II
I−V族化合物半導体層の成長に用いる下地基板とし
て、図7に示すようなものを用いる。すなわち、図7に
示すように、c面サファイア基板1上にGaNバッファ
層2を介してn型GaN層3を成長させ、このn型Ga
N層3をエッチングによりパターニングして〈11−2
0〉方向に延在するストライプ形状とする。この場合、
n型GaN層3の厚さ、したがってストライプ部の高さ
は例えば1μm、ストライプ部の幅は例えば3μm、ス
トライプ部の〈1−100〉方向の間隔は例えば3μm
とする。このようにしてn型GaN層3からなるストラ
イプ部が形成された基板上に、第1の実施形態と同様に
してn型AlGaNクラッド層4を山形に成長させる。
この場合、ストライプ部の間隔が狭いため、このn型A
lGaNクラッド層4は基板面内で連続に成長する。
In the GaN semiconductor laser according to the second embodiment, the nitride II
As an undersubstrate used for growing an IV group compound semiconductor layer, one as shown in FIG. 7 is used. That is, as shown in FIG. 7, an n-type GaN layer 3 is grown on a c-plane sapphire substrate 1 with a GaN buffer layer 2 interposed therebetween.
By patterning the N layer 3 by etching, <11-2>
0> The stripe shape extends in the direction. in this case,
The thickness of the n-type GaN layer 3, that is, the height of the stripe portion is, for example, 1 μm, the width of the stripe portion is, for example, 3 μm, and the interval between the stripe portions in the <1-100> direction is, for example, 3 μm.
And The n-type AlGaN cladding layer 4 is grown in a mountain shape on the substrate on which the stripe portion composed of the n-type GaN layer 3 is formed in the same manner as in the first embodiment.
In this case, since the interval between the stripe portions is narrow, this n-type A
The lGaN cladding layer 4 grows continuously in the substrate plane.

【0042】このようにして製造された下地基板上に、
第1の実施形態と同様にして、n型GaN光導波層5、
活性層6、p型AlGaNキャップ層7、p型GaN光
導波層8、p型AlGaNクラッド層9およびp型Ga
Nコンタクト層10を順次山形に成長させてレーザ構造
を形成する。この場合、各ストライプ部に一個のレーザ
構造が形成され、レーザ構造が例えば6μmピッチで配
列したレーザアレイが形成される。この後、第1の実施
形態と同様にして、n側電極12およびp側電極11の
形成などの必要な工程を実行し、目的とするGaN系半
導体レーザを製造する。
On the base substrate thus manufactured,
Similarly to the first embodiment, the n-type GaN optical waveguide layer 5,
Active layer 6, p-type AlGaN cap layer 7, p-type GaN optical waveguide layer 8, p-type AlGaN cladding layer 9, and p-type Ga
The laser structure is formed by sequentially growing the N contact layers 10 in a mountain shape. In this case, one laser structure is formed in each stripe portion, and a laser array in which the laser structures are arranged at a pitch of, for example, 6 μm is formed. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, necessary steps such as formation of the n-side electrode 12 and the p-side electrode 11 are executed to manufacture a target GaN-based semiconductor laser.

【0043】この第2の実施形態によれば、図1に示す
ようなレーザ構造が互いに近接して配置された集積型G
aN系半導体レーザを実現することができる。この集積
型GaN系半導体レーザは例えば高出力用途に好適なも
のである。
According to the second embodiment, the integrated type G in which the laser structures as shown in FIG.
An aN-based semiconductor laser can be realized. This integrated GaN-based semiconductor laser is suitable for, for example, high-power applications.

【0044】次に、この発明の第3の実施形態によるG
aN系半導体レーザについて説明する。
Next, G according to the third embodiment of the present invention will be described.
The aN-based semiconductor laser will be described.

【0045】この第3の実施形態によるGaN系半導体
レーザにおいては、レーザ構造を形成する窒化物系II
I−V族化合物半導体層の成長に用いる下地基板とし
て、図8に示すようなものを用いる。すなわち、図8に
示すように、c面サファイア基板1上にGaNバッファ
層2を介してn型GaN層3を成長させる。次に、この
n型GaN層3上に例えばSiO2 膜やSiNx 膜など
を形成した後、これをエッチングによりパターニングし
て〈11−20〉方向に延在するストライプ形状の開口
部13aを有する成長マスク13を形成する。
In the GaN semiconductor laser according to the third embodiment, the nitride II forming the laser structure
As a base substrate used for growing an IV group compound semiconductor layer, a substrate as shown in FIG. 8 is used. That is, as shown in FIG. 8, an n-type GaN layer 3 is grown on a c-plane sapphire substrate 1 via a GaN buffer layer 2. Next, after forming, for example, a SiO 2 film or a SiN x film on the n-type GaN layer 3, the film is patterned by etching to have a stripe-shaped opening 13 a extending in the <11-20> direction. A growth mask 13 is formed.

【0046】次に、この成長マスク13を用いて、EL
OG(Epitaxial Lateral Overgrowth) 技術により常圧
以上の成長圧力を用いて、成長マスク13の開口部13
aにおけるn型GaN層3上に山形にn型AlGaNク
ラッド層4を選択成長させる。
Next, using this growth mask 13, the EL
Using an OG (Epitaxial Lateral Overgrowth) technique, a growth pressure higher than normal pressure is applied to the opening 13 of the growth mask 13.
An n-type AlGaN cladding layer 4 is selectively grown on the n-type GaN layer 3 in a.

【0047】このようにして製造された下地基板上に、
第1の実施形態と同様にして、n型GaN光導波層5、
活性層6、p型AlGaNキャップ層7、p型GaN光
導波層8、p型AlGaNクラッド層9およびp型Ga
Nコンタクト層10を順次山形に成長させてレーザ構造
を形成する。この場合、各ストライプ部に一個のレーザ
構造が形成される。この後、第1の実施形態と同様にし
て、n側電極12およびp側電極11の形成などの必要
な工程を実行し、目的とするGaN系半導体レーザを製
造する。
On the base substrate thus manufactured,
Similarly to the first embodiment, the n-type GaN optical waveguide layer 5,
Active layer 6, p-type AlGaN cap layer 7, p-type GaN optical waveguide layer 8, p-type AlGaN cladding layer 9, and p-type Ga
The laser structure is formed by sequentially growing the N contact layers 10 in a mountain shape. In this case, one laser structure is formed in each stripe portion. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, necessary steps such as formation of the n-side electrode 12 and the p-side electrode 11 are executed to manufacture a target GaN-based semiconductor laser.

【0048】この第3の実施形態によれば、第1の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
According to the third embodiment, the same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0049】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical concept of the present invention are possible.

【0050】例えば、上述の第1、第2および第3の実
施形態において挙げた数値、構造、基板、原料、プロセ
スなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これら
と異なる数値、構造、基板、原料、プロセスなどを用い
てもよい。
For example, the numerical values, structures, substrates, raw materials, processes, and the like described in the first, second, and third embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, and the like may be used as necessary. Substrates, raw materials, processes, and the like may be used.

【0051】また、上述の第1、第2および第3の実施
形態においては、ストライプの延びる方向をc面サファ
イア基板1の〈11−20〉方向にしているが、このス
トライプの延びる方向は〈1−100〉方向にしてもよ
い。
In the first, second and third embodiments, the stripe extends in the <11-20> direction of the c-plane sapphire substrate 1, but the stripe extends in the <11-20> direction. 1-100> direction.

【0052】また、上述の第1の実施形態においては、
p側電極11およびn側電極12をリフトオフ法により
形成しているが、これらのp側電極11およびn側電極
12は、電極膜の形成およびその後のエッチングによる
パターニングにより形成してもよい。
In the first embodiment described above,
Although the p-side electrode 11 and the n-side electrode 12 are formed by a lift-off method, the p-side electrode 11 and the n-side electrode 12 may be formed by forming an electrode film and then patterning by etching.

【0053】また、上述の第1、第2および第3の実施
形態においては、ストライプの延びる方向をc面サファ
イア基板1の〈11−20〉方向にしているが、このス
トライプの延びる方向は〈1−100〉方向にしてもよ
い。
In the first, second and third embodiments, the stripe extends in the <11-20> direction of the c-plane sapphire substrate 1, but the stripe extends in the <11-20> direction. 1-100> direction.

【0054】また、上述の第1、第2および第3の実施
形態においては、基板としてc面サファイア基板を用い
ているが、必要に応じて、GaN基板、SiC基板、S
i基板、スピネル基板などを用いてもよい。
In the first, second and third embodiments, the c-plane sapphire substrate is used as the substrate. However, if necessary, the GaN substrate, the SiC substrate, the S
An i-substrate, a spinel substrate, or the like may be used.

【0055】さらに、上述の第1、第2および第3の実
施形態においては、この発明をSCH構造のGaN系半
導体レーザに適用した場合について説明したが、この発
明は、例えば、DH(Double Heterostructure)構造の
GaN系半導体レーザに適用してもよい。
Further, in the first, second and third embodiments described above, the case where the present invention is applied to a GaN-based semiconductor laser having an SCH structure has been described. However, the present invention relates to, for example, a DH (Double Heterostructure). The present invention may be applied to a GaN-based semiconductor laser having a structure.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板と活性層との間にある少なくとも一層の窒化物
系III−V族化合物半導体層が山形に形成されている
ことにより、少なくとも活性層を含む上層の窒化物系I
II−V族化合物半導体層が山形の形状となるため、動
作電流はこの山形の頂点を通る経路付近に集中して流れ
ることから、コンタクト層とその上に形成される電極と
の接触面積を十分に大きく保ったまま動作電流密度の低
減を図ることができ、動作電流の低減を図ることができ
る。このため、消費電力の低減を図ることができる。ま
た、発光素子構造を形成する窒化物系III−V族化合
物半導体層を成長させる際に、山形の頂点上は転位が入
りにくいため、頂点上の活性層などの転位密度が減少
し、半導体発光素子の信頼性および寿命の向上を図るこ
とができる。
As described above, according to the present invention, at least one nitride III-V compound semiconductor layer between the substrate and the active layer is formed in a mountain shape, Upper nitride containing active layer I
Since the group II-V compound semiconductor layer has a mountain shape, the operating current flows intensively near the path passing through the peak of the mountain, so that the contact area between the contact layer and the electrode formed thereon is sufficiently large. The operating current density can be reduced while maintaining a large value, and the operating current can be reduced. Therefore, power consumption can be reduced. Further, when growing a nitride III-V compound semiconductor layer forming a light emitting device structure, dislocations are hardly formed on the peaks of the chevron, so that the dislocation density of the active layer and the like on the peaks is reduced, and the semiconductor light emission is reduced. The reliability and life of the element can be improved.

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

【図1】この発明の第1の実施形態によるGaN系半導
体レーザを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a GaN-based semiconductor laser according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第1の実施形態によるGaN系半導
体レーザにおいて発振時にレーザ構造に流れる電流の経
路を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a path of a current flowing through the laser structure during oscillation in the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第1の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造工程において窒化物系III−V族化合
物半導体層の成長時に転位が伝播する様子を示す断面図
である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the manner in which dislocations propagate during the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor layer in the manufacturing process of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第2の実施形態によるGaN系半導
体レーザを説明するための断面図である。
FIG. 7 is a sectional view for explaining a GaN-based semiconductor laser according to a second embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第3の実施形態によるGaN系半導
体レーザを説明するための断面図である。
FIG. 8 is a sectional view for explaining a GaN-based semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・c面サファイア基板、3・・・n型GaN層、
4・・・n型AlGaNクラッド層、5・・・n型Ga
N光導波層、6・・・活性層、7・・・p型AlGaN
キャップ層、8・・・p型GaN光導波層、9・・・p
型AlGaNクラッド層、10・・・p型GaNコンタ
クト層、11・・・p側電極、12・・・n側電極、1
3・・・成長マスク
1 ... c-plane sapphire substrate, 3 ... n-type GaN layer,
4 ... n-type AlGaN cladding layer, 5 ... n-type Ga
N optical waveguide layer, 6 ... active layer, 7 ... p-type AlGaN
Cap layer, 8 ... p-type GaN optical waveguide layer, 9 ... p
-Type AlGaN cladding layer, 10 ... p-type GaN contact layer, 11 ... p-side electrode, 12 ... n-side electrode, 1
3. Growth mask

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AC08 AC09 AC12 AD11 AD12 AD13 AD14 AE25 AE29 AE30 AF02 AF03 AF04 AF09 AF13 BB16 CA10 CA12 DA53 DB02 DB04 5F073 AA03 AA45 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA22 DA25 DA35 EA23 EA28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) EA28

Claims (41)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 活性層およびこの活性層を挟む一対のク
ラッド層を含む発光素子構造を形成する複数の窒化物系
III−V族化合物半導体層が基板上に積層された半導
体発光素子において、 上記基板と上記活性層との間にある少なくとも一層の上
記窒化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成さ
れていることを特徴とする半導体発光素子。
1. A semiconductor light emitting device in which a plurality of nitride III-V compound semiconductor layers forming a light emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer are stacked on a substrate, A semiconductor light emitting device, wherein at least one of the nitride-based III-V compound semiconductor layers between a substrate and the active layer is formed in a mountain shape.
【請求項2】 上記基板と上記活性層との間にある上記
クラッド層が山形に形成されていることを特徴とする請
求項1記載の半導体発光素子。
2. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein said cladding layer between said substrate and said active layer is formed in a mountain shape.
【請求項3】 上記基板と上記活性層との間にある上記
クラッド層の上層の上記窒化物系III−V族化合物半
導体層が山形に形成されており、それらの頂点の角度が
互いに同一か、または、上層ほど大きくなっていること
を特徴とする請求項2記載の半導体発光素子。
3. The nitride-based III-V compound semiconductor layer on the cladding layer between the substrate and the active layer is formed in a mountain shape, and the angles of their vertices are the same. 3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein the upper layer is larger.
【請求項4】 上記基板と上記活性層との間にある上記
山形のクラッド層はその下地の窒化物系III−V族化
合物半導体層に形成された凸状のストライプ部の上に形
成されていることを特徴とする請求項2記載の半導体発
光素子。
4. The chevron-shaped cladding layer between the substrate and the active layer is formed on a convex stripe portion formed on an underlying nitride III-V compound semiconductor layer. 3. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein:
【請求項5】 上記山形のクラッド層は三角柱状に形成
されていることを特徴とする請求項4記載の半導体発光
素子。
5. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein said chevron-shaped cladding layer is formed in a triangular prism shape.
【請求項6】 上記ストライプ部の幅は1〜5μmであ
ることを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子。
6. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the width of the stripe portion is 1 to 5 μm.
【請求項7】 上記ストライプ部の幅は2〜4μmであ
ることを特徴とする請求項4記載の半導体発光素子。
7. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the width of the stripe portion is 2 to 4 μm.
【請求項8】 上記下地の窒化物系III−V族化合物
半導体層はAlx Ga1-x N(ただし、0≦x<1)層
であることを特徴とする請求項4記載の半導体発光素
子。
8. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein the underlying nitride-based III-V compound semiconductor layer is an Al x Ga 1 -xN (0 ≦ x <1) layer. element.
【請求項9】 上記基板と上記活性層との間にある上記
クラッド層はn型クラッド層であることを特徴とする請
求項2記載の半導体発光素子。
9. The semiconductor light emitting device according to claim 2, wherein said clad layer between said substrate and said active layer is an n-type clad layer.
【請求項10】 上記ストライプ部は〈11−20〉方
向に延在することを特徴とする請求項4記載の半導体発
光素子。
10. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein said stripe portion extends in a <11-20> direction.
【請求項11】 上記ストライプ部は〈1−100〉方
向に延在することを特徴とする請求項4記載の半導体発
光素子。
11. The semiconductor light emitting device according to claim 4, wherein said stripe portion extends in a <1-100> direction.
【請求項12】 最上層の上記窒化物系III−V族化
合物半導体層はコンタクト層であり、その上に電極が形
成されていることを特徴とする請求項1記載の半導体発
光素子。
12. The semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the uppermost nitride III-V compound semiconductor layer is a contact layer, and an electrode is formed thereon.
【請求項13】 上記コンタクト層はp型コンタクト層
であり、上記電極はp側電極であることを特徴とする請
求項12記載の半導体発光素子。
13. The semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein said contact layer is a p-type contact layer, and said electrode is a p-side electrode.
【請求項14】 上記活性層と上記電極との間の距離が
場所により異なっていることを特徴とする請求項12記
載の半導体発光素子。
14. The semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein a distance between said active layer and said electrode differs depending on a place.
【請求項15】 上記活性層と上記電極との間の距離が
山形の頂点上で最も短くなっていることを特徴とする請
求項12記載の半導体発光素子。
15. The semiconductor light emitting device according to claim 12, wherein a distance between said active layer and said electrode is the shortest on a peak of a chevron.
【請求項16】 活性層およびこの活性層を挟む一対の
クラッド層を含む発光素子構造を形成する複数の窒化物
系III−V族化合物半導体層が基板上に積層され、 上記基板と上記活性層との間の少なくとも一層の上記窒
化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成されて
いる半導体発光素子の製造方法であって、 上記基板上に下地窒化物系III−V族化合物半導体層
を成長させ、その上面に凸状のストライプ部を形成する
工程と、 上記ストライプ部の上に山形に窒化物系III−V族化
合物半導体層を成長させる工程とを有することを特徴と
する半導体発光素子の製造方法。
16. A nitride-based III-V compound semiconductor layer forming a light-emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer is laminated on a substrate, wherein the substrate and the active layer A method of manufacturing a semiconductor light-emitting device, wherein at least one of the nitride-based III-V compound semiconductor layers is formed in a mountain shape, wherein an underlying nitride-based III-V compound semiconductor layer is formed on the substrate. Forming a convex stripe portion on the upper surface thereof; and growing a nitride III-V compound semiconductor layer in a mountain shape on the stripe portion. Device manufacturing method.
【請求項17】 上記ストライプ部を互いに平行に複数
形成することを特徴とする請求項16記載の半導体発光
素子の製造方法。
17. The method according to claim 16, wherein a plurality of the stripe portions are formed in parallel with each other.
【請求項18】 上記ストライプ部の幅は1〜5μmで
あることを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子
の製造方法。
18. The method according to claim 16, wherein the width of the stripe portion is 1 to 5 μm.
【請求項19】 上記ストライプ部の幅は2〜4μmで
あることを特徴とする請求項16記載の半導体発光素子
の製造方法。
19. The method according to claim 16, wherein the width of the stripe portion is 2 to 4 μm.
【請求項20】 上記ストライプ部の間隔は2〜500
μmであることを特徴とする請求項17記載の半導体発
光素子の製造方法。
20. An interval between the stripe portions is 2 to 500.
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 17, wherein the thickness is μm.
【請求項21】 上記ストライプ部は〈11−20〉方
向に延在することを特徴とする請求項16記載の半導体
発光素子の製造方法。
21. The method according to claim 16, wherein the stripe portion extends in a <11-20> direction.
【請求項22】 上記ストライプ部は〈1−100〉方
向に延在することを特徴とする請求項16記載の半導体
発光素子の製造方法。
22. The method according to claim 16, wherein the stripe portion extends in a <1-100> direction.
【請求項23】 上記下地窒化物系III−V族化合物
半導体層はAlx Ga1-x N(ただし、0≦x<1)層
であることを特徴とする請求項16記載の半導体発光素
子の製造方法。
23. The semiconductor light emitting device according to claim 16, wherein the underlying nitride III-V compound semiconductor layer is an Al x Ga 1 -xN (0 ≦ x <1) layer. Manufacturing method.
【請求項24】 活性層およびこの活性層を挟む一対の
クラッド層を含む発光素子構造を形成する複数の窒化物
系III−V族化合物半導体層が基板上に積層され、 上記基板と上記活性層との間の少なくとも一層の上記窒
化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成されて
いる半導体発光素子の製造方法であって、 上記基板上に窒化物系III−V族化合物半導体からな
るストライプ部を形成する工程と、 上記ストライプ部の上に山形に窒化物系III−V族化
合物半導体層を成長させる工程とを有することを特徴と
する半導体発光素子の製造方法。
24. A plurality of nitride III-V compound semiconductor layers forming a light emitting device structure including an active layer and a pair of cladding layers sandwiching the active layer are laminated on a substrate, wherein the substrate and the active layer A method of manufacturing a semiconductor light-emitting device in which at least one of the nitride-based III-V compound semiconductor layers is formed in a mountain shape, comprising a nitride-based III-V compound semiconductor on the substrate. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a step of forming a stripe portion; and a step of growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer in a mountain shape on the stripe portion.
【請求項25】 上記ストライプ部を互いに平行に複数
形成することを特徴とする請求項24記載の半導体発光
素子の製造方法。
25. The method according to claim 24, wherein a plurality of the stripe portions are formed in parallel with each other.
【請求項26】 上記ストライプ部の幅は1〜5μmで
あることを特徴とする請求項24記載の半導体発光素子
の製造方法。
26. The method according to claim 24, wherein the width of the stripe portion is 1 to 5 μm.
【請求項27】 上記ストライプ部の幅は2〜4μmで
あることを特徴とする請求項24記載の半導体発光素子
の製造方法。
27. The method according to claim 24, wherein the width of the stripe portion is 2 to 4 μm.
【請求項28】 上記ストライプ部の間隔は2〜500
μmであることを特徴とする請求項25記載の半導体発
光素子の製造方法。
28. An interval between the stripe portions is 2 to 500.
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 25, wherein the thickness is μm.
【請求項29】 上記ストライプ部の長さは0.1〜1
mmであることを特徴とする請求項24記載の半導体発
光素子の製造方法。
29. The length of the stripe portion is 0.1 to 1
25. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 24, wherein the thickness is mm.
【請求項30】 上記ストライプ部は〈11−20〉方
向に延在することを特徴とする請求項24記載の半導体
発光素子の製造方法。
30. The method according to claim 24, wherein the stripe portion extends in a <11-20> direction.
【請求項31】 上記ストライプ部は〈1−100〉方
向に延在することを特徴とする請求項24記載の半導体
発光素子の製造方法。
31. The method according to claim 24, wherein the stripe portion extends in a <1-100> direction.
【請求項32】 上記ストライプ部を構成する窒化物系
III−V族化合物半導体はAlx Ga1-x N(ただ
し、0≦x<1)であることを特徴とする請求項24記
載の半導体発光素子の製造方法。
32. The semiconductor according to claim 24, wherein the nitride III-V compound semiconductor constituting the stripe portion is Al x Ga 1 -xN (where 0 ≦ x <1). A method for manufacturing a light-emitting element.
【請求項33】 活性層およびこの活性層を挟む一対の
クラッド層を含む発光素子構造を形成する複数の窒化物
系III−V族化合物半導体層が基板上に積層され、 上記基板と上記活性層との間の少なくとも一層の上記窒
化物系III−V族化合物半導体層が山形に形成されて
いる半導体発光素子の製造方法であって、 上記基板上に下地窒化物系III−V族化合物半導体層
を成長させる工程と、 上記下地窒化物系III−V族化合物半導体層上にスト
ライプ状の開口部を有する成長マスクを形成する工程
と、 上記成長マスクを用いて選択成長を行うことにより上記
ストライプ状の開口部における上記下地窒化物系III
−V族化合物半導体層上に山形に窒化物系III−V族
化合物半導体層を成長させる工程とを有することを特徴
とする半導体発光素子の製造方法。
33. A plurality of nitride-based III-V compound semiconductor layers forming a light emitting device structure including an active layer and a pair of clad layers sandwiching the active layer are laminated on a substrate, wherein the substrate and the active layer A method of manufacturing a semiconductor light-emitting device, wherein at least one of the nitride-based III-V compound semiconductor layers is formed in a mountain shape, wherein an underlying nitride-based III-V compound semiconductor layer is formed on the substrate. A step of forming a growth mask having a stripe-shaped opening on the underlying nitride-based III-V compound semiconductor layer; and a step of selectively growing using the growth mask. Base nitride system III in opening
Growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer on the group V compound semiconductor layer in a mountain shape.
【請求項34】 上記ストライプ部を互いに平行に複数
形成することを特徴とする請求項33記載の半導体発光
素子の製造方法。
34. The method according to claim 33, wherein a plurality of the stripe portions are formed in parallel with each other.
【請求項35】 上記ストライプ状の開口部の幅は1〜
5μmであることを特徴とする請求項33記載の半導体
発光素子の製造方法。
35. The width of the stripe-shaped opening is 1 to
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 33, wherein the thickness is 5 µm.
【請求項36】 上記ストライプ状の開口部の幅は2〜
4μmであることを特徴とする請求項33記載の半導体
発光素子の製造方法。
36. The width of the striped opening is 2 to 36.
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 33, wherein the thickness is 4 µm.
【請求項37】 上記ストライプ状の開口部の間隔は2
〜500μmであることを特徴とする請求項33記載の
半導体発光素子の製造方法。
37. The interval between the stripe-shaped openings is 2
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 33, wherein the thickness is from 500 to 500 m.
【請求項38】 上記ストライプ状の開口部の長さは
0.1〜1mmであることを特徴とする請求項33記載
の半導体発光素子の製造方法。
38. The method according to claim 33, wherein the length of the stripe-shaped opening is 0.1 to 1 mm.
【請求項39】 上記ストライプ状の開口部は〈11−
20〉方向に延在することを特徴とする請求項33記載
の半導体発光素子の製造方法。
39. The stripe-shaped opening has the shape of <11-
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 33, wherein the semiconductor light emitting device extends in a <20> direction.
【請求項40】 上記ストライプ状の開口部は〈1−1
00〉方向に延在することを特徴とする請求項33記載
の半導体発光素子の製造方法。
40. The stripe-shaped opening portion is <1-1.
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 33, wherein the semiconductor light emitting device extends in the <00> direction.
【請求項41】 上記下地窒化物系III−V族化合物
半導体層はAlx Ga1-x N(ただし、0≦x<1)層
であることを特徴とする請求項33記載の半導体発光素
子の製造方法。
41. The semiconductor light emitting device according to claim 33, wherein the underlying nitride-based III-V compound semiconductor layer is an Al x Ga 1 -xN (0 ≦ x <1) layer. Manufacturing method.
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