JP2002124737A - Nitride semiconductor laser element - Google Patents

Nitride semiconductor laser element

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JP2002124737A
JP2002124737A JP2000316790A JP2000316790A JP2002124737A JP 2002124737 A JP2002124737 A JP 2002124737A JP 2000316790 A JP2000316790 A JP 2000316790A JP 2000316790 A JP2000316790 A JP 2000316790A JP 2002124737 A JP2002124737 A JP 2002124737A
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壮謙 後藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor laser element which can obtain a stable perpendicular fundamental lateral mode and can reduce threshold current. SOLUTION: A semiconductor laser element 100 is formed by stacking a p-GaN buffer layer 2 doped with Mg, a p-InGaN crack protection layer 3 made of InGaN doped with Mg, a p-ALGaN clad layer 4 made of AlGaN doped with Mg, a light-emitting layer 5, an n-AlGaN clad layer 6 made of AlGaN doped with Si, and an n-GaN contact layer 7 made of GaN doped with Si on a p-GaN substrate 1 made of GaN doped with Mg. In the semiconductor laser element 100, the p-GaN substrate 1 and the layers 2 to 4 can absorb light leaked from the light-emitting layer 5.

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】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)からなる窒化
物系半導体レーザ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a III-V semiconductor such as BN (boron nitride), GaN (gallium nitride), AlN (aluminum nitride), InN (indium nitride), TIN (thallium nitride) or a mixed crystal thereof. The present invention relates to a nitride semiconductor laser device made of a group III nitride semiconductor (hereinafter, referred to as a nitride semiconductor).

【0002】[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。
2. Description of the Related Art In recent years, as a recording or reproducing light source used in a high-density and large-capacity optical disk system, research and development of a nitride-based semiconductor laser device emitting blue or violet light have been conducted.

【0003】図11は従来の窒化物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11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、MOCVD法(有機金属化学的気相成長法)によ
り、アンドープのAlGaNからなるバッファ層82、
アンドープGaN層83、n−GaNからなるn−Ga
Nコンタクト層84、n−InGaNからなるクラック
防止層85、n−AlGaNからなるn−AlGaNク
ラッド層86、InGaNからなる発光層87、p−A
lGaNからなるp−AlGaNクラッド層91および
p−GaNからなるp−GaNコンタクト層92が順に
形成されてなる。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an example of a conventional nitride semiconductor laser device. In the semiconductor laser device shown in FIG. 11, a buffer layer 82 made of undoped AlGaN is formed on a C (0001) plane of a sapphire substrate 81 by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).
Undoped GaN layer 83, n-Ga made of n-GaN
N contact layer 84, crack preventing layer 85 made of n-InGaN, n-AlGaN clad layer 86 made of n-AlGaN, light emitting layer 87 made of InGaN, p-A
A p-AlGaN cladding layer 91 made of 1GaN and a p-GaN contact layer 92 made of p-GaN are sequentially formed.

【0004】発光層87は、n−GaNからなるn−G
aN光ガイド層88と、InGaNからなり多重量子井
戸(MQW)構造を有するMQW活性層89と、p−G
aNからなるp−GaN光ガイド層90とが順に積層さ
れてなる。
[0004] The light emitting layer 87 is made of n-G
aN optical guide layer 88, MQW active layer 89 made of InGaN and having a multiple quantum well (MQW) structure, and p-G
A p-GaN optical guide layer 90 made of aN is sequentially laminated.

【0005】p−GaNコンタクト層92からp−Al
GaNクラッド層91の所定深さまでがエッチングによ
り除去されている。それにより、p−GaNコンタクト
層92およびp−AlGaNクラッド層91からなるス
トライプ状のリッジ部93が形成されるとともに、p−
AlGaNクラッド層91に平坦部が形成される。この
リッジ部93のp−GaNコンタクト層92上にp電極
131が形成されている。また、p−AlGaNクラッ
ド層91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94が露出している。
この露出したn電極形成領域94上にn電極132が形
成されている。
[0005] From the p-GaN contact layer 92, p-Al
A predetermined depth of the GaN cladding layer 91 has been removed by etching. Thereby, a stripe-shaped ridge portion 93 composed of the p-GaN contact layer 92 and the p-AlGaN cladding layer 91 is formed, and the p-GaN contact layer 92 and the p-AlGaN cladding layer 91 are formed.
A flat portion is formed in the AlGaN cladding layer 91. A p-electrode 131 is formed on the p-GaN contact layer 92 of the ridge 93. Further, a part of the region from the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 91 to the n-GaN contact layer 84 is removed by etching, and the n-electrode formation region 94 of the n-GaN contact layer 84 is exposed.
An n-electrode 132 is formed on the exposed n-electrode formation region 94.

【0006】リッジ部93の両側面、p−AlGaNク
ラッド層91の平坦部上面、p−AlGaNクラッド層
91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SiO 2 等のSi酸化物からなる
絶縁膜95が形成されている。
[0006] Both sides of the ridge portion 93, p-AlGaN
Upper surface of the flat portion of the lad layer 91, p-AlGaN cladding layer
From 91 to the n-GaN contact layer 84,
N-GaN core excluding the region where the n-electrode 132 is formed
SiO on the contact layer 84 Two Consisting of Si oxide such as
An insulating film 95 is formed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図11の半導体レーザ
素子においては、例えば従来のAlGaAs系半導体レ
ーザ素子と比較して、発光層87とn−AlGaNクラ
ッド層86およびp−AlGaNクラッド層91との屈
折率の差が約4分の1〜3分の1と小さい。このため、
発光層87のMQW活性層89において発生した光は、
発光層87に導波されにくい。
In the semiconductor laser device shown in FIG. 11, for example, the light emitting layer 87 and the n-AlGaN cladding layer 86 and the p-AlGaN cladding layer 91 are different from the conventional AlGaAs semiconductor laser device. The difference in refractive index is as small as about 1/4 to 1/3. For this reason,
The light generated in the MQW active layer 89 of the light emitting layer 87 is
It is hard to be guided by the light emitting layer 87.

【0008】また、発光層87のMQW活性層89にお
いて発生した光を閉じ込めるn−AlGaNクラッド層
86およびp−AlGaNクラッド層91の外側に位置
するn−GaNコンタクト層84およびp−GaNコン
タクト層92の屈折率が、n−AlGaNクラッド層8
6およびp−AlGaNクラッド層91よりも大きくな
るいわゆる反導波構造となる。このため、n−AlGa
Nクラッド層86およびp−AlGaNクラッド層91
からn−GaNコンタクト層84およびp−GaNコン
タクト層92に光が漏れる。
Further, n-GaN contact layer 84 and p-GaN contact layer 92 located outside n-AlGaN cladding layer 86 and p-AlGaN cladding layer 91 for confining light generated in MQW active layer 89 of light emitting layer 87. Has a refractive index of n-AlGaN cladding layer 8
6 and a so-called anti-waveguide structure that is larger than the p-AlGaN cladding layer 91. Therefore, n-AlGa
N cladding layer 86 and p-AlGaN cladding layer 91
Light leaks into the n-GaN contact layer 84 and the p-GaN contact layer 92.

【0009】ここで、例えば、従来のAlGaAs系半
導体レーザ素子の場合では、AlGaAsからなる活性
層より発生したレーザ光に対して吸収のあるGaAsの
ような吸収係数の大きな材料から構成されるコンタクト
層は、クラッド層から漏れ出した光を吸収することが可
能である。しかしながら、上記のようにGaNから構成
されるn−GaNコンタクト層84およびp−GaNコ
ンタクト層92は、吸収係数が小さいため、n−AlG
aNクラッド層86およびp−AlGaNクラッド層9
1から染み出した光を吸収することができない。
Here, for example, in the case of a conventional AlGaAs-based semiconductor laser device, a contact layer made of a material having a large absorption coefficient, such as GaAs, which absorbs laser light generated from an active layer made of AlGaAs. Can absorb light leaked from the cladding layer. However, since the n-GaN contact layer 84 and the p-GaN contact layer 92 made of GaN as described above have small absorption coefficients, the n-AlG
aN cladding layer 86 and p-AlGaN cladding layer 9
1 cannot absorb light oozing out.

【0010】以上のことから、上記の半導体レーザ素子
においては、発光層87に十分に光を導波することが困
難であり、垂直横モードが高次モードになりやすく、安
定した垂直基本横モードが得られにくい。
From the above, in the above-described semiconductor laser device, it is difficult to sufficiently guide the light to the light emitting layer 87, the vertical transverse mode tends to become a higher-order mode, and a stable vertical fundamental transverse mode is obtained. Is difficult to obtain.

【0011】特に、この場合においては、p型層91,
92に比べて厚さが大きいサファイア基板81側の層8
2〜86およびサファイア基板81において、光の漏れ
出しがより大きくなる。このため、サファイア基板81
側においては、より垂直横モードが高次モードになりや
すい。
Particularly, in this case, the p-type layer 91,
Layer 8 on the sapphire substrate 81 side, which is thicker than 92
In 2 to 86 and the sapphire substrate 81, leakage of light becomes larger. Therefore, the sapphire substrate 81
On the side, the vertical and transverse modes are more likely to become higher-order modes.

【0012】このように、上記の半導体レーザ素子にお
いては、安定した垂直基本横モードを得ることが困難で
あることから、しきい値電流の低減化を図ることが困難
である。
As described above, in the above-described semiconductor laser device, it is difficult to obtain a stable vertical fundamental transverse mode, and thus it is difficult to reduce the threshold current.

【0013】一方、垂直横モードが高次モードになるこ
とを防止して安定な垂直基本横モードを得る方法として
は、n−AlGaNクラッド層86およびp−AlGa
Nクラッド層91のAl組成を大きくする(例えば0.
07より大きくする)か、または、n−GaNコンタク
ト層84に数%のAlを加える(例えばAlを0.02
程度加える)方法がある。このような方法により、半導
体レーザ素子において垂直基本横モードが得られやすく
なる。
On the other hand, as a method of preventing the vertical transverse mode from becoming a higher-order mode and obtaining a stable vertical fundamental transverse mode, an n-AlGaN cladding layer 86 and a p-AlGa
The Al composition of the N cladding layer 91 is increased (for example, 0.
07, or add a few% of Al to the n-GaN contact layer 84 (for example, 0.02
Degree). According to such a method, the vertical fundamental transverse mode is easily obtained in the semiconductor laser device.

【0014】しかしながら、これらの場合においては、
Al組成を大きくすることによって成長層にクラックが
発生しやすくなり、その結果、素子の歩留まりが大きく
低下してしまう。
However, in these cases,
By increasing the Al composition, cracks are likely to occur in the growth layer, and as a result, the yield of the device is greatly reduced.

【0015】ところで、上記の半導体レーザ素子のMQ
W活性層89は、GaNやAlGaNに比べて格子定数
が大きいInGaNから構成される。このようなInG
aNから構成されるMQW活性層89は、膜厚を大きく
すると結晶性が劣化する。したがって、MQW活性層8
9の結晶性を劣化させないためには、MQW活性層89
の厚さを数十Åと小さくする必要がある。
By the way, the MQ of the above semiconductor laser device
The W active layer 89 is made of InGaN having a larger lattice constant than GaN or AlGaN. Such InG
The crystallinity of the MQW active layer 89 made of aN deteriorates as the film thickness increases. Therefore, the MQW active layer 8
In order not to deteriorate the crystallinity of the MQW 9, the MQW active layer 89
Needs to be reduced to several tens of millimeters.

【0016】しかしながら、このようにMQW活性層8
9の厚さを小さくした場合、発光層87に特に光を導波
しにくく、垂直横モードがさらに高次モードになりやす
い。このため、半導体レーザ素子においてしきい値電流
の低減化を図ることがより困難となる。
However, the MQW active layer 8
In the case where the thickness of the layer 9 is reduced, light is not particularly guided to the light emitting layer 87, and the vertical transverse mode is more likely to be a higher mode. For this reason, it becomes more difficult to reduce the threshold current in the semiconductor laser device.

【0017】本発明の目的は、安定な垂直基本横モード
を得ることが可能でありしきい値電流の低減化を図るこ
とが可能な窒化物系半導体レーザ素子を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a nitride-based semiconductor laser device capable of obtaining a stable vertical fundamental transverse mode and reducing the threshold current.

【0018】[0018]

【課題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レーザ素子は、基板上に活性
層を含む窒化物系半導体層が形成されてなる窒化物系半
導体レーザ素子であって、基板は、活性層から漏れ出し
た光を吸収可能な材料から構成されるものである。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention A nitride-based semiconductor laser device according to a first aspect of the invention has a structure in which a nitride-based semiconductor layer including an active layer is formed on a substrate. Wherein the substrate is made of a material capable of absorbing light leaked from the active layer.

【0019】本発明に係る窒化物系半導体レーザ素子に
おいては、活性層から漏れ出した光を吸収可能な材料か
ら構成される基板が用いられているため、活性層から漏
れ出した光を基板において吸収することが可能である。
したがって、このような窒化物系半導体レーザ素子にお
いては、活性層からの光の漏れを低減することが可能と
なり、垂直横モードが高次モードとなることを防止する
ことが可能となる。
In the nitride-based semiconductor laser device according to the present invention, since a substrate made of a material capable of absorbing the light leaked from the active layer is used, the light leaked from the active layer is applied to the substrate. It is possible to absorb.
Therefore, in such a nitride-based semiconductor laser device, it is possible to reduce light leakage from the active layer, and to prevent the vertical / lateral mode from becoming a higher-order mode.

【0020】それにより、上記の半導体レーザ素子にお
いては、安定した垂直基本横モードを得ることが可能と
なり、しきい値電流の低減化を図ることが可能となる。
As a result, in the above-described semiconductor laser device, a stable vertical fundamental transverse mode can be obtained, and the threshold current can be reduced.

【0021】また、このような窒化物系半導体レーザ素
子においては、窒化物系半導体層におけるクラックの発
生を招くことなく垂直基本横モードを実現することが可
能であるため、高い歩留まりでの製造が実現可能とな
る。
In such a nitride-based semiconductor laser device, the vertical fundamental transverse mode can be realized without causing cracks in the nitride-based semiconductor layer. It becomes feasible.

【0022】また、基板はマグネシウムがドープされた
窒化物系半導体から構成されてもよい。マグネシウムが
ドープされた窒化物系半導体から構成される基板におい
ては、活性層から漏れ出した光を吸収することが可能と
なる。
The substrate may be made of a nitride-based semiconductor doped with magnesium. In a substrate composed of a nitride-based semiconductor doped with magnesium, light leaked from the active layer can be absorbed.

【0023】また、基板はマグネシウムがドープされた
GaNから構成されてもよい。このような基板において
は、活性層から漏れ出した光を吸収することが可能とな
る。
Further, the substrate may be composed of GaN doped with magnesium. In such a substrate, light leaked from the active layer can be absorbed.

【0024】基板の少なくとも一部は活性層よりも小さ
なバンドギャップを有する窒化物系半導体から構成され
てもよい。このような基板においては、活性層から漏れ
出した光を、活性層よりも小さなバンドギャップを有す
る窒化物系半導体から構成される部分において吸収する
ことが可能となる。
At least a part of the substrate may be made of a nitride semiconductor having a band gap smaller than that of the active layer. In such a substrate, light leaked from the active layer can be absorbed in a portion composed of a nitride-based semiconductor having a smaller band gap than the active layer.

【0025】なお、ここで、活性層が障壁層および井戸
層から構成される多重量子構造(MQW構造)を有する
場合においては、井戸層のバンドギャップを活性層のバ
ンドギャップとする。
In the case where the active layer has a multiple quantum structure (MQW structure) composed of a barrier layer and a well layer, the band gap of the well layer is defined as the band gap of the active layer.

【0026】また、活性層はInGaNを含む窒化物系
半導体から構成され、基板の少なくとも一部はInGa
Nを含む窒化物系半導体から構成されてもよい。このよ
うな基板においては、活性層から漏れ出した光をInG
aNから構成される部分において吸収することが可能と
なる。
The active layer is composed of a nitride semiconductor containing InGaN, and at least a part of the substrate is made of InGa.
It may be composed of a nitride-based semiconductor containing N. In such a substrate, light leaked from the active layer is converted into InG.
It becomes possible to absorb in the portion composed of aN.

【0027】また、基板はInGaN層とAlGaN層
とが積層された超格子構造を有してもよい。このような
基板においては、活性層から漏れ出した光をInGaN
層において吸収することが可能となるとともに、基板と
窒化物系半導体層との間に生じる歪みを緩和することが
可能となる。
Further, the substrate may have a super lattice structure in which an InGaN layer and an AlGaN layer are laminated. In such a substrate, light leaked from the active layer is applied to InGaN.
It becomes possible to absorb in the layer, and it is possible to alleviate the strain generated between the substrate and the nitride-based semiconductor layer.

【0028】第2の発明に係る窒化物系半導体レーザ素
子は、基板上に、第1の窒化物系半導体層と、活性層を
含む第2の窒化物系半導体層とが形成されてなる窒化物
系半導体レーザ素子であって、第1の窒化物系半導体層
は活性層から漏れ出した光を吸収可能な材料から構成さ
れるものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a nitride-based semiconductor laser device having a first nitride-based semiconductor layer and a second nitride-based semiconductor layer including an active layer formed on a substrate. In the object-based semiconductor laser device, the first nitride-based semiconductor layer is made of a material capable of absorbing light leaked from the active layer.

【0029】本発明に係る窒化物系半導体レーザ素子に
おいては、活性層から漏れ出した光を吸収可能な材料か
ら第1の窒化物系半導体層が構成される。このため、活
性層から漏れ出した光を第1の窒化物系半導体層におい
て吸収することが可能となる。したがって、このような
窒化物系半導体レーザ素子においては、活性層からの光
の漏れを低減することが可能となり、垂直横モードが高
次モードとなることを防止することが可能となる。
In the nitride semiconductor laser device according to the present invention, the first nitride semiconductor layer is made of a material capable of absorbing light leaked from the active layer. Therefore, light leaked from the active layer can be absorbed in the first nitride-based semiconductor layer. Therefore, in such a nitride-based semiconductor laser device, it is possible to reduce light leakage from the active layer, and to prevent the vertical / lateral mode from becoming a higher-order mode.

【0030】それにより、上記の窒化物系半導体レーザ
素子においては、安定した垂直基本横モードを得ること
が可能となり、しきい値電流の低減化を図ることが可能
となる。
As a result, in the nitride semiconductor laser device described above, a stable vertical fundamental transverse mode can be obtained, and the threshold current can be reduced.

【0031】また、このような窒化物系半導体レーザ素
子においては、窒化物系半導体層におけるクラックの発
生を招くことなく垂直基本横モードを実現することが可
能であるため、高い歩留まりでの製造が実現可能とな
る。
In such a nitride-based semiconductor laser device, the vertical fundamental transverse mode can be realized without causing cracks in the nitride-based semiconductor layer. It becomes feasible.

【0032】第1の窒化物系半導体層はマグネシウムが
ドープされた窒化物系半導体層を含んでもよい。このよ
うな第1の窒化物系半導体層においては、活性層から漏
れ出した光をマグネシウムがドープされた窒化物系半導
体層において吸収することが可能となる。
[0032] The first nitride-based semiconductor layer may include a nitride-based semiconductor layer doped with magnesium. In such a first nitride-based semiconductor layer, light leaked from the active layer can be absorbed by the magnesium-doped nitride-based semiconductor layer.

【0033】また、第1の窒化物系半導体層はマグネシ
ウムがドープされたGaN、AlGaNまたはInGa
Nから構成される層を含んでもよい。このような第1の
窒化物系半導体層においては、活性層から漏れ出した光
を、マグネシウムがドープされたGaN、AlGaNま
たはInGaNから構成される層において吸収すること
が可能となる。
The first nitride-based semiconductor layer is made of GaN, AlGaN or InGa doped with magnesium.
It may include a layer composed of N. In such a first nitride-based semiconductor layer, light leaked from the active layer can be absorbed in a layer made of GaN, AlGaN, or InGaN doped with magnesium.

【0034】第1の窒化物系半導体層は活性層よりも小
さなバンドギャップを有する窒化物系半導体から構成さ
れる層を含んでもよい。このような第1の窒化物系半導
体層においては、活性層から漏れ出した光を、活性層よ
りも小さなバンドギャップを有する窒化物系半導体から
構成される層において吸収することが可能となる。
The first nitride semiconductor layer may include a layer composed of a nitride semiconductor having a smaller band gap than the active layer. In such a first nitride-based semiconductor layer, light leaked from the active layer can be absorbed by a layer composed of the nitride-based semiconductor having a smaller band gap than the active layer.

【0035】なお、ここで、活性層が障壁層および井戸
層から構成される多重量子構造(MQW構造)を有する
場合においては、井戸層のバンドギャップを活性層のバ
ンドギャップとする。
In the case where the active layer has a multiple quantum structure (MQW structure) composed of a barrier layer and a well layer, the band gap of the well layer is defined as the band gap of the active layer.

【0036】また、活性層はInGaNを含む窒化物系
半導体から構成され、第1の窒化物系半導体層はInG
aN層を含んでもよい。このような第1の窒化物系半導
体層においては、活性層から漏れ出した光をInGaN
層において吸収することが可能となる。
The active layer is made of a nitride semiconductor containing InGaN, and the first nitride semiconductor layer is made of InG.
An aN layer may be included. In such a first nitride-based semiconductor layer, light leaked from the active layer is reflected by InGaN.
It becomes possible to absorb in the layer.

【0037】また、第1の窒化物系半導体層はInGa
N層とAlGaN層とが積層された超格子構造を含んで
もよい。このような第1の窒化物系半導体層において
は、活性層から漏れ出した光をInGaN層において吸
収することが可能となる。
The first nitride-based semiconductor layer is made of InGa
It may include a superlattice structure in which an N layer and an AlGaN layer are stacked. In such a first nitride-based semiconductor layer, light leaked from the active layer can be absorbed in the InGaN layer.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る窒化物系半導
体レーザ素子の一例を示す模式的な断面図である。図1
に示す半導体レーザ素子100は、以下の方法により作
製される。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a nitride-based semiconductor laser device according to the present invention. FIG.
Is manufactured by the following method.

【0039】半導体レーザ素子100の作製時において
は、まず、MgがドープされたがGaNからなる厚さ1
50μmのp−GaN基板1上に、MOCVD法(有機
金属化学的気相成長法)により、MgがドープされたG
aNからなる厚さ2μmのp−GaNバッファ層2、M
gがドープされたIn0.03Ga0.97Nからなる厚さ0.
1μmのp−InGaNクラック防止層3、Mgがドー
プされたAl0.07Ga 0.93Nからなる厚さ1.0μmの
p−AlGaNクラッド層4、後述の発光層5、Siが
ドープされたAl0.07Ga0.93Nからなる厚さ0.4μ
mのn−AlGaNクラッド層6およびSiがドープさ
れたGaNからなる厚さ0.1μmのn−GaNコンタ
クト層7を順に成長させる。
At the time of manufacturing the semiconductor laser device 100
First, a thickness of 1 doped with Mg but made of GaN
An MOCVD method (organic) is formed on a 50 μm p-GaN substrate 1.
G doped with Mg by metal-chemical vapor deposition
aN 2 μm thick p-GaN buffer layer 2, M
g doped In0.03Ga0.97N thickness 0.
1 μm p-InGaN crack prevention layer 3, Mg
Al0.07Ga 0.931.0 μm thick N
The p-AlGaN cladding layer 4, a light-emitting layer 5 described later, and Si
Doped Al0.07Ga0.930.4μ thick made of N
m n-AlGaN cladding layer 6 and Si doped
0.1 μm thick n-GaN contour made of GaN
Are grown in order.

【0040】この場合、図2に示すように、発光層5の
成長時においては、まず、MgがドープされたGaNか
らなる厚さ0.1μmのp−GaN光ガイド層51およ
びMgがドープされたAl0.2 Ga0.8 Nからなる厚さ
200Åのp−AlGaNキャリアブロック層52を順
に成長させる。
In this case, as shown in FIG. 2, during the growth of the light emitting layer 5, first, a p-GaN light guide layer 51 of 0.1 μm thick made of Mg-doped GaN and Mg-doped. the Al 0.2 Ga p-AlGaN carrier block layer 52 having a thickness of 200Å formed of 0.8 N was grown in this order.

【0041】続いて、p−AlGaNキャリアブロック
層52上に、SiがドープされたIn0.02Ga0.98Nか
らなるn−InGaN障壁層53とSiがドープされた
In 0.09Ga0.91Nからなるn−InGaN井戸層54
とを交互に積層して多重量子井戸構造(MQW構造)を
有するMQW活性層57を成長させる。
Subsequently, the p-AlGaN carrier block
On the layer 52, Si-doped In0.02Ga0.98N
N-InGaN barrier layer 53 and Si doped
In 0.09Ga0.91N-InGaN well layer 54 made of N
Are alternately stacked to form a multiple quantum well structure (MQW structure).
The MQW active layer 57 having the same is grown.

【0042】なお、この場合においては、厚さ100Å
の4つのn−InGaN障壁層53と厚さ50Åの3つ
のn−InGaN井戸層54とが交互に積層されてMQ
W活性層57が構成されている。
In this case, in this case, the thickness is 100 mm.
Are stacked alternately with three n-InGaN barrier layers 53 of 50 .ANG.
A W active layer 57 is formed.

【0043】上記のようにして形成したMQW活性層5
7上にSiがドープされたAl0.2Ga0.8 Nからなる
厚さ200Åのn−AlGaNキャリアブロック層55
を成長させ、さらにこのn−AlGaNキャリアブロッ
ク層55上に、SiがドープされたGaNからなる厚さ
0.1μmのn−GaN光ガイド層56を成長させる。
The MQW active layer 5 formed as described above
N-AlGaN carrier blocking layer 55 made of Al 0.2 Ga 0.8 N doped with Si and having a thickness of 200 °
Is further grown on the n-AlGaN carrier block layer 55, and an n-GaN optical guide layer 56 made of GaN doped with Si and having a thickness of 0.1 μm is grown.

【0044】以上のようにして、p−GaN光ガイド層
51、p−AlGaNキャリアブロック層52、MQW
活性層57、n−AlGaNキャリアブロック層55お
よびn−GaN光ガイド層56から構成される発光層5
を形成する。
As described above, the p-GaN light guide layer 51, the p-AlGaN carrier block layer 52, the MQW
Light emitting layer 5 composed of active layer 57, n-AlGaN carrier block layer 55 and n-GaN optical guide layer 56
To form

【0045】上記のように、半導体レーザ素子100の
作製時においては、Mgがドープされたp−GaN基板
1を用いるとともに、このp−GaN基板1上にMgが
ドープされたp−GaNバッファ層2、p−InGaN
クラック防止層3およびp−AlGaNクラッド層4を
成長させる。
As described above, when manufacturing the semiconductor laser device 100, the Mg-doped p-GaN substrate 1 is used, and the Mg-doped p-GaN buffer layer is formed on the p-GaN substrate 1. 2, p-InGaN
The crack prevention layer 3 and the p-AlGaN cladding layer 4 are grown.

【0046】ここで、通常、窒化物系半導体から構成さ
れる層および基板は肉眼では透明に見えるが、上記のよ
うにMgがドープされた窒化物系半導体から構成される
p−GaN基板1および各層2〜4は、Mgにより黒色
をおびている。このようにMgがドープされて黒色をお
びたp−GaN基板1、p−GaNバッファ層2、p−
InGaNクラック防止層3およびp−AlGaNクラ
ッド層4においては、可視光を吸収することが可能とな
る。
Here, usually, the layer and the substrate composed of the nitride-based semiconductor appear transparent to the naked eye, but the p-GaN substrate 1 and the substrate composed of the nitride-based semiconductor doped with Mg as described above. Each of the layers 2 to 4 is blackened by Mg. Thus, the p-GaN substrate 1, the p-GaN buffer layer 2, and the p-GaN
The InGaN crack prevention layer 3 and the p-AlGaN cladding layer 4 can absorb visible light.

【0047】なお、Mgがドープされたp−GaN基板
1および各層2〜4において上記のように光を吸収する
ことが可能となるのは、Mgをドープすることにより、
p−GaN基板1および各層2〜4のエネルギーバンド
中に不純物準位が形成されるためであると考えられる。
It is to be noted that light can be absorbed in the p-GaN substrate 1 doped with Mg and each of the layers 2 to 4 as described above by doping Mg.
It is considered that impurity levels are formed in the energy bands of the p-GaN substrate 1 and the layers 2 to 4.

【0048】上記のようにしてp−GaN基板1上に各
層2〜7を成長させた後、n−GaNコンタクト層7か
らn−AlGaNクラッド層6の所定深さまでをエッチ
ングにより除去する。それにより、n−GaNコンタク
ト層7およびn−AlGaNクラッド層6から構成され
る幅2μmのストライプ状のリッジ部を形成するととも
に、n−AlGaNクラッド層6に厚さ0.05μmの
平坦部を形成する。
After the layers 2 to 7 are grown on the p-GaN substrate 1 as described above, the portions from the n-GaN contact layer 7 to the predetermined depth of the n-AlGaN cladding layer 6 are removed by etching. Thereby, a stripe-shaped ridge portion having a width of 2 μm constituted by the n-GaN contact layer 7 and the n-AlGaN cladding layer 6 is formed, and a flat portion having a thickness of 0.05 μm is formed on the n-AlGaN cladding layer 6. I do.

【0049】次に、p−GaN基板1の結晶成長面と反
対側の面にNi膜を形成してp電極16を形成する。ま
た、リッジ部側面およびn−AlGaNクラッド層6の
平坦部上面にSiO2 からなる厚さ0.3μmの絶縁膜
8を形成するとともに、リッジ部上面および絶縁膜8上
にTi膜およびAl膜を順に積層してn電極15を形成
する。
Next, a p-electrode 16 is formed by forming a Ni film on the surface of the p-GaN substrate 1 opposite to the crystal growth surface. Further, an insulating film 8 made of SiO 2 having a thickness of 0.3 μm is formed on the side surface of the ridge portion and the upper surface of the flat portion of the n-AlGaN cladding layer 6, and a Ti film and an Al film are formed on the upper surface of the ridge portion and the insulating film 8. The n-electrodes 15 are formed by stacking in order.

【0050】最後に、例えば劈開により、共振器長50
0μmの共振器を作製する。以上のようにして、半導体
レーザ素子100を作製する。
Finally, the cavity length 50
A resonator of 0 μm is manufactured. The semiconductor laser device 100 is manufactured as described above.

【0051】図3は、上記の方法により作製された半導
体レーザ素子100の各層2〜7およびp−GaN基板
1の有する屈折率を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the refractive indexes of the layers 2 to 7 and the p-GaN substrate 1 of the semiconductor laser device 100 manufactured by the above method.

【0052】なお、基板および各層がそれぞれ有する屈
折率と、これらの基板および各層がそれぞれ有するエネ
ルギーバンドギャップの幅との間には逆の関係が成り立
つ。すなわち、屈折率が大きいものほどエネルギーバン
ドギャップの幅が小さく、屈折率が小さいものほどエネ
ルギーバンドギャップの幅が大きい。
The opposite relationship holds between the refractive indexes of the substrate and each layer and the width of the energy band gap of each of the substrate and each layer. That is, as the refractive index increases, the width of the energy band gap decreases. As the refractive index decreases, the width of the energy band gap increases.

【0053】図3に示すように、半導体レーザ素子10
0においては、MQW活性層57の屈折率とp−AlG
aNクラッド層4の屈折率との差が小さい。このため、
発光層5のMQW活性層57において発生した光を発光
層5内に十分に導波することが困難であり、発光層5か
らp−AlGaNクラッド層4に光が漏れ出す。
As shown in FIG. 3, the semiconductor laser device 10
0, the refractive index of the MQW active layer 57 and p-AlG
The difference from the refractive index of the aN cladding layer 4 is small. For this reason,
It is difficult to sufficiently guide light generated in the MQW active layer 57 of the light emitting layer 5 into the light emitting layer 5, and light leaks from the light emitting layer 5 to the p-AlGaN cladding layer 4.

【0054】なお、ここでは、n−InGaN障壁層5
3およびn−InGaN井戸層54の厚みによる重み付
けをした屈折率平均値をMQW活性層57の屈折率と定
義する。
Here, the n-InGaN barrier layer 5
The average refractive index weighted by the thicknesses of the 3 and n-InGaN well layers 54 is defined as the refractive index of the MQW active layer 57.

【0055】また、半導体レーザ素子100は、p−A
lGaNクラッド層4の外側に位置するp−GaNバッ
ファ層2がp−AlGaNクラッド層4に比べて大きな
屈折率を有するいわゆる反導波構造となる。このため、
p−AlGaNクラッド層4からp−GaNバッファ層
2に光が漏れ出す。
The semiconductor laser device 100 has a p-A
The p-GaN buffer layer 2 located outside the lGaN cladding layer 4 has a so-called anti-waveguide structure having a larger refractive index than the p-AlGaN cladding layer 4. For this reason,
Light leaks from the p-AlGaN cladding layer 4 to the p-GaN buffer layer 2.

【0056】特に、半導体レーザ素子100において
は、発光層5下方のp−GaN基板1側の層2〜4およ
びp−GaN基板1の厚さが大きいため、p−GaN基
板1側においては光の漏れ出しが大きくなる。
In particular, in the semiconductor laser device 100, since the thicknesses of the layers 2 to 4 on the p-GaN substrate 1 side below the light emitting layer 5 and the p-GaN substrate 1 are large, light is not Leakage increases.

【0057】ここで、半導体レーザ素子100において
は、前述のように、p−GaN基板1、p−GaNバッ
ファ層2、p−InGaNクラック防止層3およびp−
AlGaNクラッド層4にMgがドープされておりp−
GaN基板1および各層2〜4において可視光を吸収す
ることが可能である。このため、発光層5からp−Ga
N基板1側へ漏れ出した光をp−GaN基板1、p−G
aNバッファ層2、p−InGaNクラック防止層3お
よびp−AlGaNクラッド層4において吸収すること
が可能となる。
Here, in the semiconductor laser device 100, as described above, the p-GaN substrate 1, the p-GaN buffer layer 2, the p-InGaN crack preventing layer 3, and the p-GaN
The AlGaN cladding layer 4 is doped with Mg,
The GaN substrate 1 and each of the layers 2 to 4 can absorb visible light. For this reason, the p-Ga
The light leaked to the N substrate 1 side is transmitted to the p-GaN substrate 1, p-G
It becomes possible to absorb in the aN buffer layer 2, the p-InGaN crack preventing layer 3, and the p-AlGaN cladding layer 4.

【0058】このように、半導体レーザ素子100にお
いては、発光層5からp−GaN基板1側へ漏れ出した
光をp−GaN基板1、p−GaNバッファ層2、p−
InGaNクラック防止層3およびp−AlGaNクラ
ッド層4において吸収することが可能となるため、発光
層5からの光の漏れを低減することが可能となり、垂直
横モードが高次モードとなるのを防止することが可能と
なる。それにより、半導体レーザ素子100においては
安定した垂直基本横モードを得ることが可能となり、し
きい値電流の低減化を図ることが可能となる。
As described above, in the semiconductor laser device 100, the light leaked from the light emitting layer 5 to the p-GaN substrate 1 side is reflected by the p-GaN substrate 1, the p-GaN buffer layer 2, and the p-GaN buffer layer 2.
Since the light can be absorbed in the InGaN crack prevention layer 3 and the p-AlGaN cladding layer 4, light leakage from the light emitting layer 5 can be reduced, and the vertical transverse mode can be prevented from becoming a higher-order mode. It is possible to do. Thus, in the semiconductor laser device 100, a stable vertical fundamental transverse mode can be obtained, and the threshold current can be reduced.

【0059】上記のように、この場合においては、p−
AlGaNクラッド層4のAl組成を大きく(例えば
0.07より大きくする)したりp−GaNバッファ層
2にAlを加える(例えばAlを0.02程度加える)
ことなく垂直基本横モードを実現することができるた
め、各層2〜7におけるクラックの発生を防止すること
が可能となる。したがって、半導体レーザ素子100に
おいては、高い歩留まりでの製造が実現可能となる。
As described above, in this case, p-
The Al composition of the AlGaN cladding layer 4 is increased (for example, larger than 0.07) or Al is added to the p-GaN buffer layer 2 (for example, Al is added to about 0.02).
Since the vertical basic transverse mode can be realized without causing the occurrence of cracks in the layers 2 to 7, it is possible to prevent the occurrence of cracks. Therefore, in the semiconductor laser device 100, manufacturing at a high yield can be realized.

【0060】なお、この場合、p−GaN基板1、p−
GaNバッファ層2、p−InGaNクラック防止層3
およびp−AlGaNクラッド層4における光の吸収は
あまり強くなくてもよい。通常、光吸収がある場合の光
吸収係数は数千cm-1であるのに対して、p−GaN基
板1および各層2〜4全体における光の吸収係数は数十
cm-1以上であればよい。このように光の吸収係数が小
さなp−GaN基板1および各層2〜4においても、十
分に光の吸収を行うことが可能となり、安定な垂直基本
横モードを実現することが可能となる。
In this case, the p-GaN substrate 1, p-GaN
GaN buffer layer 2, p-InGaN crack prevention layer 3
The light absorption in the p-AlGaN cladding layer 4 may not be so strong. Normally, the light absorption coefficient when light is absorbed is several thousands cm −1 , whereas the light absorption coefficient in the p-GaN substrate 1 and the entire layers 2 to 4 is several tens cm −1 or more. Good. Thus, even in the p-GaN substrate 1 and each of the layers 2 to 4 having a small light absorption coefficient, light can be sufficiently absorbed, and a stable vertical fundamental transverse mode can be realized.

【0061】なお、p−GaN基板1、p−GaNバッ
ファ層2、p−InGaNクラック防止層3およびp−
AlGaNクラッド層4において光吸収効果を得るため
に必要なMgのドープ濃度は、それぞれ1×1018〜1
×1021cm-3である。
Incidentally, the p-GaN substrate 1, the p-GaN buffer layer 2, the p-InGaN crack preventing layer 3, and the p-GaN
The doping concentration of Mg required to obtain the light absorption effect in the AlGaN cladding layer 4 is 1 × 10 18 to 1
× 10 21 cm -3 .

【0062】p−GaN基板1および各層2〜4におけ
るMgのドープ濃度を高くすることによりp−GaN基
板1および各層2〜4における光の吸収をより大きくす
ることが可能となる。しかしながら、このようにMgの
ドープ濃度を大きくして光の吸収を大きくする場合にお
いては、Mgにより、p−GaN基板1および各層2〜
4において結晶性に問題が生じるおそれがある。
By increasing the doping concentration of Mg in the p-GaN substrate 1 and each of the layers 2 to 4, light absorption in the p-GaN substrate 1 and each of the layers 2 to 4 can be further increased. However, when the light absorption is increased by increasing the doping concentration of Mg, the p-GaN substrate 1 and each of the layers 2 to
In No. 4, a problem may occur in crystallinity.

【0063】ところで、p−GaN基板1はMQW活性
層57から発生した光を吸収するため、p−GaN基板
1とMQW活性層57との距離が小さい場合には、p−
GaN基板1での光吸収が増加し、半導体レーザ素子1
00のしきい値を増加させるおそれがある。
Since the p-GaN substrate 1 absorbs light generated from the MQW active layer 57, if the distance between the p-GaN substrate 1 and the MQW active layer 57 is small, the p-GaN substrate 1
The light absorption in the GaN substrate 1 increases, and the semiconductor laser device 1
The threshold value of 00 may be increased.

【0064】しかしながら、半導体レーザ素子100に
おいては、p−AlGaNクラッド層4の厚さが1μm
と十分大きいため、p−GaN基板1とMQW活性層5
7とを十分に離すことができる。したがって、半導体レ
ーザ素子100においては、発光層5に導波される光が
吸収されるのを防止し、かつ発光層5から漏れ出した光
を吸収することが可能となる。
However, in the semiconductor laser device 100, the thickness of the p-AlGaN cladding layer 4 is 1 μm.
P-GaN substrate 1 and MQW active layer 5
7 can be sufficiently separated. Therefore, in the semiconductor laser device 100, it is possible to prevent the light guided to the light emitting layer 5 from being absorbed and to absorb the light leaked from the light emitting layer 5.

【0065】図4は本発明に係る窒化物系半導体レーザ
素子の他の例を示す模式的な断面図である。図4に示す
半導体レーザ素子101は、以下の方法により作製され
る。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the nitride-based semiconductor laser device according to the present invention. The semiconductor laser device 101 shown in FIG. 4 is manufactured by the following method.

【0066】半導体レーザ素子101の作製時において
は、まず、厚さ350μmのサファイア基板20のC
(0001)面上に、アンドープのAl0.5 Ga0.5
からなる厚さ200ÅのAlGaNバッファ層21、厚
さ2μmのアンドープGaN層22、Mgがドープされ
たGaNからなる厚さ5μmのp−GaNコンタクト層
23、MgがドープされたIn0.03Ga0.97Nからなる
厚さ0.1μmのp−InGaNクラック防止層24、
MgがドープされたAl0.07Ga0.93Nからなるp−A
lGaNクラッド層25、発光層26、Siがドープさ
れたAlGaNからなる厚さ0.4μmのn−AlGa
Nクラッド層27およびSiがドープされたGaNから
なる厚さ0.1μmのn−GaNコンタクト層28を順
に成長させる。
At the time of manufacturing the semiconductor laser element 101, first, the C of the sapphire substrate 20 having a thickness of 350 μm is
On the (0001) plane, undoped Al 0.5 Ga 0.5 N
AlGaN buffer layer 21 having a thickness of 200 °, undoped GaN layer 22 having a thickness of 2 μm, p-GaN contact layer 23 having a thickness of 5 μm made of GaN doped with Mg, and In 0.03 Ga 0.97 N doped with Mg. A 0.1 μm-thick p-InGaN crack prevention layer 24,
P-A made of Mg-doped Al 0.07 Ga 0.93 N
lGaN clad layer 25, light emitting layer 26, 0.4 μm thick n-AlGa made of Si-doped AlGaN
An N-cladding layer 27 and an n-GaN contact layer 28 made of Si-doped GaN and having a thickness of 0.1 μm are sequentially grown.

【0067】なお、半導体レーザ素子101の発光層2
6は、図2に示す半導体レーザ素子100の発光層5と
同様の構造を有する。
The light emitting layer 2 of the semiconductor laser device 101
6 has the same structure as the light emitting layer 5 of the semiconductor laser device 100 shown in FIG.

【0068】上記のように、半導体レーザ素子101の
作製時においては、発光層26下方のサファイア基板2
0側に、Mgがドープされたp−GaNコンタクト層2
3、p−InGaNクラック防止層24およびp−Al
GaNクラッド層25を成長させる。
As described above, when the semiconductor laser device 101 is manufactured, the sapphire substrate 2 under the light emitting layer 26 is formed.
On the 0 side, a p-GaN contact layer 2 doped with Mg
3, p-InGaN crack preventing layer 24 and p-Al
A GaN cladding layer 25 is grown.

【0069】ここで、通常、窒化物系半導体から構成さ
れる層および基板は肉眼では透明に見えるが、上記のよ
うにMgがドープされた窒化物系半導体から構成される
p−GaNコンタクト層23、p−InGaNクラック
防止層24およびp−AlGaNクラッド層25は、M
gにより黒色をおびている。このようにMgがドープさ
れて黒色をおびたp−GaNコンタクト層23、p−I
nGaNクラック防止層24およびp−AlGaNクラ
ッド層25においては、可視光を吸収することが可能と
なる。
Here, usually, the layer and the substrate made of the nitride-based semiconductor appear transparent to the naked eye, but the p-GaN contact layer 23 made of the nitride-based semiconductor doped with Mg as described above. , P-InGaN crack prevention layer 24 and p-AlGaN cladding layer 25
It has a black color due to g. Thus, the p-GaN contact layer 23 doped with Mg and having a black color, p-I
The nGaN crack prevention layer 24 and the p-AlGaN cladding layer 25 can absorb visible light.

【0070】なお、Mgがドープされたp−GaNコン
タクト層23、p−InGaNクラック防止層24およ
びp−AlGaNクラッド層25において上記のように
光を吸収することが可能となるのは、Mgをドープする
ことにより、これらの各層23〜25のエネルギーバン
ド中に不純物準位が形成されるためであると考えられ
る。
It is to be noted that Mg-doped p-GaN contact layer 23, p-InGaN crack preventing layer 24, and p-AlGaN cladding layer 25 can absorb light as described above because Mg is doped with Mg. It is considered that the impurity levels are formed in the energy bands of these layers 23 to 25 by doping.

【0071】上記のようにしてサファイア基板20上に
各層21〜28を成長させた後、n−GaNコンタクト
層28からn−AlGaNクラッド層27の所定深さま
でをエッチングにより除去する。それにより、n−Ga
Nコンタクト層28およびn−AlGaNクラッド層2
7から構成される幅2μmのストライプ状のリッジ部を
形成するとともに、n−AlGaNクラッド層27に厚
さ0.05μmの平坦部を形成する。
After the layers 21 to 28 are grown on the sapphire substrate 20 as described above, the portions from the n-GaN contact layer 28 to a predetermined depth of the n-AlGaN cladding layer 27 are removed by etching. Thereby, n-Ga
N contact layer 28 and n-AlGaN cladding layer 2
7, a 2 μm-wide stripe-shaped ridge portion is formed, and a flat portion having a thickness of 0.05 μm is formed in the n-AlGaN cladding layer 27.

【0072】続いて、n−AlGaNクラッド層27の
平坦部からp−GaNコンタクト層23までの一部領域
をエッチングにより除去し、p−GaNコンタクト層2
3を露出させる。
Subsequently, a partial region from the flat portion of the n-AlGaN cladding layer 27 to the p-GaN contact layer 23 is removed by etching, and the p-GaN contact layer 2 is removed.
Expose 3

【0073】次に、この露出したp−GaNコンタクト
層23の所定領域上にNi膜を形成してp電極16を形
成する。また、リッジ部のn−GaNコンタクト層28
上にTi膜およびAl膜を順に積層してn電極15を形
成する。
Next, a Ni film is formed on a predetermined region of the exposed p-GaN contact layer 23 to form a p-electrode 16. Further, the n-GaN contact layer 28 in the ridge portion
A Ti film and an Al film are sequentially stacked thereon to form an n-electrode 15.

【0074】上記のようにして結晶成長および電極形成
を行った後、サファイア基板20の裏面を研磨してサフ
ァイア基板20の厚さを150〜200μmとする。
After crystal growth and electrode formation as described above, the back surface of the sapphire substrate 20 is polished to a thickness of 150 to 200 μm.

【0075】さらに、リッジ部側面、n−AlGaNク
ラッド層27の平坦部上面、n−AlGaNクラッド層
27からp−GaNコンタクト層23までの側面、p−
GaNコンタクト層23のp電極形成領域を除く領域上
面およびp電極16の所定領域上面に、SiO2 からな
る厚さ0.3μmの絶縁膜70を形成する。
Further, the side surface of the ridge portion, the upper surface of the flat portion of the n-AlGaN cladding layer 27, the side surface from the n-AlGaN cladding layer 27 to the p-GaN contact layer 23,
An insulating film 70 made of SiO 2 and having a thickness of 0.3 μm is formed on the upper surface of the GaN contact layer 23 excluding the p-electrode formation region and the upper surface of a predetermined region of the p-electrode 16.

【0076】最後に、例えば劈開により、共振器長50
0μmの共振器を作製する。以上のようにして、半導体
レーザ素子101を作製する。
Finally, the cavity length 50
A resonator of 0 μm is manufactured. The semiconductor laser element 101 is manufactured as described above.

【0077】図5は、上記の方法により作製された半導
体レーザ素子101の各層21〜28の有する屈折率を
示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the refractive index of each of the layers 21 to 28 of the semiconductor laser device 101 manufactured by the above method.

【0078】図5に示すように、半導体レーザ素子10
1においては、発光層26の屈折率とp−AlGaNク
ラッド層25の屈折率との差が小さい。このため、発光
層26のMQW活性層57において発生した光を発光層
26内に十分に導波することが困難であり、発光層26
からp−AlGaNクラッド層25に光が漏れ出す。
As shown in FIG. 5, the semiconductor laser device 10
In No. 1, the difference between the refractive index of the light emitting layer 26 and the refractive index of the p-AlGaN cladding layer 25 is small. For this reason, it is difficult to sufficiently guide the light generated in the MQW active layer 57 of the light emitting layer 26 into the light emitting layer 26, and
The light leaks out to the p-AlGaN cladding layer 25 from the.

【0079】また、半導体レーザ素子101は、p−A
lGaNクラッド層25の外側に位置するp−GaNコ
ンタクト層23がp−AlGaNクラッド層25に比べ
て大きな屈折率を有するいわゆる反導波構造となる。こ
のため、p−AlGaNクラッド層25からp−GaN
コンタクト層24に光が漏れ出す。
The semiconductor laser device 101 has a p-A
The p-GaN contact layer 23 located outside the lGaN clad layer 25 has a so-called anti-waveguide structure having a larger refractive index than the p-AlGaN clad layer 25. For this reason, the p-GaN
Light leaks into the contact layer 24.

【0080】特に、半導体レーザ素子101において
は、サファイア基板20側、すなわち発光層26下方の
層21〜25およびサファイア基板20の厚さが大きい
ため、サファイア基板20側においては光の漏れ出しが
大きくなる。
In particular, in the semiconductor laser device 101, the thickness of the layers 21 to 25 and the sapphire substrate 20 below the light emitting layer 26, that is, the thickness of the sapphire substrate 20 is large. Become.

【0081】ここで、半導体レーザ素子101において
は、前述のように、p−GaNコンタクト層23、p−
InGaNクラック防止層24およびp−AlGaNク
ラッド層25にMgがドープされており、各層23〜2
5において可視光を吸収することが可能である。このた
め、発光層26からサファイア基板20側へ漏れ出した
光をp−GaNコンタクト層23、p−InGaNクラ
ック防止層24およびp−AlGaNクラッド層25に
おいて吸収することが可能となる。
Here, in the semiconductor laser device 101, as described above, the p-GaN contact layer 23 and the p-GaN
The InGaN crack preventing layer 24 and the p-AlGaN cladding layer 25 are doped with Mg, and the respective layers 23 to 2
In 5 it is possible to absorb visible light. Therefore, light leaked from the light emitting layer 26 to the sapphire substrate 20 can be absorbed by the p-GaN contact layer 23, the p-InGaN crack prevention layer 24, and the p-AlGaN cladding layer 25.

【0082】このように、半導体レーザ素子101にお
いては、発光層26からサファイア基板20側へ漏れ出
した光をp−GaNコンタクト層23、p−InGaN
クラック防止層24およびp−AlGaNクラッド層2
5において吸収することが可能となるため、発光層26
からの光の漏れを低減することが可能となり、垂直横モ
ードが高次モードとなることを防止することが可能とな
る。それにより、半導体レーザ素子101においては、
安定した垂直基本横モードを得ることが可能となり、し
きい値電流の低減化を図ることが可能となる。
As described above, in the semiconductor laser device 101, the light leaked from the light emitting layer 26 to the sapphire substrate 20 side is reflected by the p-GaN contact layer 23 and the p-InGaN
Crack prevention layer 24 and p-AlGaN cladding layer 2
5, the light emitting layer 26 can be absorbed.
This makes it possible to reduce the leakage of light from the light source and prevent the vertical and horizontal modes from becoming higher-order modes. Thereby, in the semiconductor laser element 101,
A stable vertical basic transverse mode can be obtained, and a reduction in threshold current can be achieved.

【0083】上記のように、この場合においては、p−
AlGaNクラッド層25のAl組成を大きく(例えば
0.07より大きくする)したりp−GaNコンタクト
層23にAlを加える(例えばAlを0.02程度加え
る)ことなく垂直基本横モードを実現することができ
る。このため、半導体レーザ素子101においては、各
層2〜7におけるクラックの発生を防止することが可能
となる。したがって、半導体レーザ素子100において
は高い歩留まりでの製造が実現可能となる。
As described above, in this case, p-
Realizing the vertical fundamental transverse mode without increasing the Al composition of the AlGaN cladding layer 25 (for example, increasing it to more than 0.07) or adding Al to the p-GaN contact layer 23 (for example, adding Al about 0.02). Can be. Therefore, in the semiconductor laser device 101, it is possible to prevent the occurrence of cracks in each of the layers 2 to 7. Therefore, the semiconductor laser device 100 can be manufactured at a high yield.

【0084】なお、この場合、p−GaNコンタクト層
23、p−InGaNクラック防止層24およびp−A
lGaNクラッド層25における光の吸収はあまり強く
なくてもよく、p−GaNコンタクト層23、p−In
GaNクラック防止層24およびp−AlGaNクラッ
ド層25全体における光の吸収係数は数十cm-1以上で
あればよい。このように光の吸収係数が小さなp−Ga
Nコンタクト層23、p−InGaNクラック防止層2
4およびp−AlGaNクラッド層25においても、十
分に光の吸収を行うことが可能となり、安定な垂直基本
横モードを実現することが可能となる。
In this case, the p-GaN contact layer 23, the p-InGaN crack preventing layer 24 and the p-A
The light absorption in the 1GaN cladding layer 25 may not be so strong, and the p-GaN contact layer 23 and the p-In
The light absorption coefficient of the entire GaN crack preventing layer 24 and the p-AlGaN cladding layer 25 may be several tens cm -1 or more. Thus, p-Ga having a small light absorption coefficient
N contact layer 23, p-InGaN crack prevention layer 2
The 4 and p-AlGaN cladding layers 25 can also sufficiently absorb light, and can realize a stable vertical fundamental transverse mode.

【0085】なお、p−GaNコンタクト層23、p−
InGaNクラック防止層24およびp−AlGaNク
ラッド層25の各々において光吸収効果を得るために必
要なMgのドープ濃度は、それぞれ1×1018〜1×1
21cm-3である。
The p-GaN contact layer 23, p-GaN
In each of the InGaN crack prevention layer 24 and the p-AlGaN cladding layer 25, the doping concentration of Mg necessary for obtaining the light absorption effect is 1 × 10 18 to 1 × 1.
0 21 cm -3 .

【0086】p−GaNコンタクト層23、p−InG
aNクラック防止層24およびp−AlGaNクラッド
層25におけるMgのドープ濃度を高くすることにより
各層23〜25においてより光の吸収を大きくすること
が可能となる。しかしながら、このようにMgのドープ
濃度を大きくして光の吸収を大きくする場合において
は、Mgにより、各層23〜25において結晶性に問題
が生じるおそれがある。
The p-GaN contact layer 23, p-InG
By increasing the doping concentration of Mg in the aN crack preventing layer 24 and the p-AlGaN cladding layer 25, it becomes possible to increase light absorption in each of the layers 23 to 25. However, in the case where the absorption of light is increased by increasing the doping concentration of Mg in this manner, there is a concern that Mg may cause a problem in crystallinity in each of the layers 23 to 25.

【0087】なお、上記の半導体レーザ素子101にお
いて、p−GaNコンタクト層23の厚さは大きい方が
好ましく、例えば10〜20μmであることが好まし
い。このように大きな厚さを有するp−GaNコンタク
ト層23においては、特に多くの光を吸収することが可
能となる。それにより、半導体レーザ素子101におい
て、垂直横モードが高次モードとなることをより防止す
ることが可能となる。
In the semiconductor laser device 101, the thickness of the p-GaN contact layer 23 is preferably large, for example, preferably 10 to 20 μm. In the p-GaN contact layer 23 having such a large thickness, particularly large amounts of light can be absorbed. Thereby, in the semiconductor laser element 101, it is possible to further prevent the vertical / lateral mode from becoming a higher-order mode.

【0088】図6は本発明に係る窒化物系半導体レーザ
素子のさらに他の例を示す模式的な断面図である。図6
に示す半導体レーザ素子102は以下の方法により作製
される。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing still another example of the nitride-based semiconductor laser device according to the present invention. FIG.
Is manufactured by the following method.

【0089】半導体レーザ素子102の作製時において
は、n−AlGaN層とn−InGaN層とを交互に複
数積層してn−AlGaN/n−InGaN超格子基板
31を作製する。
When the semiconductor laser device 102 is manufactured, an n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 is manufactured by alternately stacking a plurality of n-AlGaN layers and n-InGaN layers.

【0090】n−AlGaN/n−InGaN超格子基
板31の作製の際には、まず、サファイア基板上に、ア
ンドープのAl0.5 Ga0.5 Nからなる厚さ200Åの
AlGaNバッファ層および厚さ2μmのアンドープG
aN層を成長させる。そして、さらにこのアンドープG
aN層上に、SiがドープされたIn0.12Ga0.88Nか
らなる厚さ50Åのn−InGaN層とSiがドープさ
れたAl0.1 Ga0.9Nからなる厚さ50Åのn−Al
GaN層とを1対として複数対積層し、厚さ150μm
まで成長させる。このようにしてn−AlGaN/n−
InGaN超格子構造を形成した後、研磨によりサファ
イア基板、AlGaNバッファ層およびアンドープGa
N層を除去する。以上のようにして、厚さ150μmの
n−AlGaN/n−InGaN超格子基板31を作製
する。
In manufacturing the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31, first, a 200 ° thick AlGaN buffer layer made of undoped Al 0.5 Ga 0.5 N and an undoped 2 μm thick layer are formed on a sapphire substrate. G
aN layer is grown. And this undoped G
On the aN layer, a 50 ° thick n-InGaN layer made of In 0.12 Ga 0.88 N doped with Si and a 50 ° thick n-Al made of Al 0.1 Ga 0.9 N doped with Si.
A plurality of GaN layers are laminated as a pair, and the thickness is 150 μm.
Grow up to. Thus, n-AlGaN / n-
After forming an InGaN superlattice structure, the sapphire substrate, the AlGaN buffer layer and the undoped Ga are polished by polishing.
The N layer is removed. As described above, a 150 μm-thick n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 is manufactured.

【0091】ここで、この場合においては、n−AlG
aN/n−InGaN超格子基板31のn−InGaN
層のバンドギャップの幅が、後述の発光層35のn−I
nGaN井戸層62のバンドギャップの幅よりも小さく
なるようにn−AlGaN/n−InGaN超格子基板
31のn−InGaN層の組成を設定する。それによ
り、n−AlGaN/n−InGaN超格子基板31の
n−InGaN層において、発光層35からn−AlG
aN/n−InGaN超格子基板31側に漏れ出した光
を吸収することが可能となる。
Here, in this case, n-AlG
n-InGaN of aN / n-InGaN superlattice substrate 31
The width of the band gap of the layer is determined by the n-I
The composition of the n-InGaN layer of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 is set to be smaller than the band gap width of the nGaN well layer 62. Thereby, in the n-InGaN layer of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31, the n-AlGaN
It is possible to absorb the light leaked to the aN / n-InGaN super lattice substrate 31 side.

【0092】上記のようにして作製したn−AlGaN
/n−InGaN超格子基板31上に、Siがドープさ
れたGaNからなる厚さ2μmのn−GaNバッファ層
32、SiがドープされたIn0.03Ga0.97Nからなる
厚さ0.1μmのn−InGaNクラック防止層33、
SiがドープされたAl0.07Ga0.93Nからなる厚さ
1.0μmのn−AlGaNクラッド層34、後述の発
光層35、MgがドープされたAl0.07Ga0.93Nから
なる厚さ0.4μmのp−AlGaNクラッド層36お
よびMgがドープされたGaNからなる厚さ0.1μm
のp−GaNコンタクト層37を順に成長させる。
The n-AlGaN fabricated as described above
/ N-InGaN superlattice substrate 31, a 2 μm thick n-GaN buffer layer 32 made of Si-doped GaN, and a 0.1 μm thick n-GaN buffer layer made of Si-doped In 0.03 Ga 0.97 N InGaN crack prevention layer 33,
A 1.0 μm thick n-AlGaN cladding layer 34 made of Si-doped Al 0.07 Ga 0.93 N, a light emitting layer 35 described later, and a 0.4 μm thick p-layer made of Mg-doped Al 0.07 Ga 0.93 N A thickness of 0.1 μm made of AlGaN cladding layer 36 and Mg-doped GaN
Are sequentially grown.

【0093】この場合、図7に示すように、発光層35
の成長時においては、まず、SiがドープされたGaN
からなる厚さ0.1μmのn−GaN光ガイド層61を
成長させる。続いて、n−GaN光ガイド層61上に、
SiがドープされたIn0.02Ga0.98Nからなるn−I
nGaN障壁層62とSiがドープされたIn0.09Ga
0.91Nからなるn−InGaN井戸層63とを交互に積
層した多重量子井戸構造(MQW構造)を有するMQW
活性層66を成長させる。さらに、このMQW活性層6
6上に、MgがドープされたAl0.2 Ga0.8 Nからな
る厚さ200Åのp−AlGaNキャリアブロック層6
4およびMgがドープされたGaNからなる厚さ0.1
μmのp−GaN光ガイド層65を順に成長させる。
In this case, as shown in FIG.
When growing, first, Si-doped GaN
An n-GaN optical guide layer 61 of 0.1 μm in thickness is grown. Subsequently, on the n-GaN optical guide layer 61,
N-I composed of In 0.02 Ga 0.98 N doped with Si
nGaN barrier layer 62 and In 0.09 Ga doped with Si
MQW having a multiple quantum well structure (MQW structure) in which n-InGaN well layers 63 made of 0.91 N are alternately stacked.
The active layer 66 is grown. Further, the MQW active layer 6
A p-AlGaN carrier blocking layer 6 of 200 ° thick made of Mg-doped Al 0.2 Ga 0.8 N
4 and a thickness of 0.1 made of Mg-doped GaN
A μm p-GaN optical guide layer 65 is sequentially grown.

【0094】なお、この場合においては、厚さ100Å
の4つのn−InGaN障壁層62と厚さ50Åの3つ
のn−InGaN井戸層63とが交互に積層されてMQ
W活性層66が構成されている。
In this case, in this case, the thickness is 100 mm.
Are stacked alternately with three n-InGaN barrier layers 62 of 50 .ANG.
A W active layer 66 is formed.

【0095】上記のようにしてn−AlGaN/n−I
nGaN超格子基板31上に各層32〜37を成長させ
た後、p−GaNコンタクト層37からp−AlGaN
クラッド層36の所定領域深さまでをエッチングにより
除去する。それにより、p−GaNコンタクト層37お
よびp−AlGaNクラッド層36から構成される幅2
μmのストライプ状のリッジ部を形成するとともに、p
−AlGaNクラッド層36に厚さ0.05μmの平坦
部を形成する。
As described above, n-AlGaN / nI
After the layers 32 to 37 are grown on the nGaN superlattice substrate 31, the p-GaN
The cladding layer 36 is removed by etching up to a predetermined region depth. Thereby, the width 2 composed of the p-GaN contact layer 37 and the p-AlGaN cladding layer 36 is
μm stripe ridges are formed
Forming a flat part having a thickness of 0.05 μm on the AlGaN cladding layer 36;

【0096】次に、n−AlGaN/n−InGaN超
格子基板31の結晶成長面と反対側の面にTi膜および
Al膜を順に積層してn電極15を形成する。また、リ
ッジ部側面およびp−AlGaNクラッド層6の平坦部
上面にSiO2 からなる厚さ0.3μmの絶縁膜38を
形成するとともに、リッジ部上面および絶縁膜38上に
Ni膜を形成してp電極16を形成する。
Next, an n-electrode 15 is formed by sequentially laminating a Ti film and an Al film on the surface of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 opposite to the crystal growth surface. Further, an insulating film 38 made of SiO 2 having a thickness of 0.3 μm is formed on the side surface of the ridge portion and the upper surface of the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 6, and a Ni film is formed on the upper surface of the ridge portion and the insulating film 38. A p-electrode 16 is formed.

【0097】最後に、例えば劈開により、共振器長50
0μmの共振器を作製する。以上のようにして、半導体
レーザ素子102を作製する。
Finally, the cavity length 50
A resonator of 0 μm is manufactured. The semiconductor laser device 102 is manufactured as described above.

【0098】図8は、上記の方法により作製された半導
体レーザ素子102のn−AlGaN/n−InGaN
超格子基板31および各層32〜37の有する屈折率を
示す模式図である。
FIG. 8 shows the n-AlGaN / n-InGaN of the semiconductor laser device 102 manufactured by the above method.
It is a schematic diagram which shows the superlattice board | substrate 31 and the refractive index which each layer 32-37 has.

【0099】図8に示すように、半導体レーザ素子10
2においては、MQW活性層66の屈折率とn−AlG
aNクラッド層34の屈折率との差が小さい。このた
め、発光層35のMQW活性層66において発生した光
を発光層35内に十分に導波することが困難であり、発
光層35からn−AlGaNクラッド層4に光が漏れ出
す。
As shown in FIG. 8, the semiconductor laser device 10
2, the refractive index of the MQW active layer 66 and n-AlG
The difference from the refractive index of the aN cladding layer 34 is small. For this reason, it is difficult to sufficiently guide light generated in the MQW active layer 66 of the light emitting layer 35 into the light emitting layer 35, and light leaks from the light emitting layer 35 to the n-AlGaN cladding layer 4.

【0100】なお、ここでは、n−InGaN障壁層6
2およびn−InGaN井戸層63の厚みによる重み付
けをした屈折率平均値をMQW活性層66の屈折率と定
義する。
Here, the n-InGaN barrier layer 6
The average refractive index weighted by the thickness of the 2 and n-InGaN well layers 63 is defined as the refractive index of the MQW active layer 66.

【0101】また、半導体レーザ素子102は、n−A
lGaNクラッド層34の外側に位置するn−GaNバ
ッファ層32がn−AlGaNクラッド層34に比べて
大きな屈折率を有するいわゆる反導波構造となる。この
ため、n−AlGaNクラッド層34からn−GaNバ
ッファ層32に光が漏れ出す。
The semiconductor laser device 102 has an n-A
The n-GaN buffer layer 32 located outside the lGaN cladding layer 34 has a so-called anti-waveguide structure having a larger refractive index than the n-AlGaN cladding layer 34. Therefore, light leaks from the n-AlGaN cladding layer 34 to the n-GaN buffer layer 32.

【0102】特に、半導体レーザ素子102において
は、発光層35下方のn−AlGaN/n−InGaN
超格子基板31側の層32〜34およびn−AlGaN
/n−InGaN超格子基板31の厚さが大きいため、
n−AlGaN/n−InGaN超格子基板31側にお
いては光の漏れ出しが大きくなる。
In particular, in the semiconductor laser device 102, the n-AlGaN / n-InGaN
Layers 32-34 on superlattice substrate 31 side and n-AlGaN
/ N-InGaN superlattice substrate 31 has a large thickness,
On the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 side, light leakage increases.

【0103】ここで、半導体レーザ素子102において
は、前述のように、n−AlGaN/n−InGaN超
格子基板31のn−InGaN層のバンドギャップの幅
が発光層35のn−InGaN井戸層62のバンドギャ
ップの幅よりも小さくなっているため、発光層35から
n−AlGaN/n−InGaN超格子基板31側に漏
れ出した光をn−AlGaN/n−InGaN超格子基
板31において吸収することが可能である。
Here, in the semiconductor laser device 102, as described above, the width of the band gap of the n-InGaN layer of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 is determined by the n-InGaN well layer 62 of the light emitting layer 35. Is absorbed by the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 from the light-emitting layer 35 to the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 side. Is possible.

【0104】このように、半導体レーザ素子102にお
いては、発光層35から漏れ出した光をn−AlGaN
/n−InGaN超格子基板31において吸収すること
が可能であるため、発光層35からの光の漏れを低減す
ることが可能となり、垂直横モードが高次モードとなる
のを防止することが可能となる。それにより、半導体レ
ーザ素子102においては安定した垂直基本横モードを
得ることが可能となり、しきい値電流の低減化を図るこ
とが可能となる。
As described above, in the semiconductor laser device 102, the light leaked from the light emitting layer 35 is reflected by the n-AlGaN
Since the / n-InGaN superlattice substrate 31 can absorb light, it is possible to reduce light leakage from the light emitting layer 35 and prevent the vertical transverse mode from becoming a higher-order mode. Becomes Thereby, in the semiconductor laser element 102, a stable vertical fundamental transverse mode can be obtained, and the threshold current can be reduced.

【0105】上記のように、この場合においては、n−
AlGaNクラッド層34のAl組成を大きく(例えば
0.07より大きくする)したりn−GaNバッファ層
32にAlを加える(例えばAlを0.02程度加え
る)ことなく垂直基本横モードを実現することができ
る。このため、半導体レーザ素子102の各層32〜3
7においては、クラックの発生を防止することができ
る。
As described above, in this case, n-
Realizing the vertical fundamental transverse mode without increasing the Al composition of the AlGaN cladding layer 34 (for example, increasing it to more than 0.07) or adding Al to the n-GaN buffer layer 32 (for example, adding Al about 0.02). Can be. Therefore, each of the layers 32 to 3 of the semiconductor laser device 102 is
In 7, the occurrence of cracks can be prevented.

【0106】さらに、この場合においては、n−AlG
aN/n−InGaN超格子基板31が超格子構造を有
するため、n−AlGaN/n−InGaN超格子基板
31と各層32〜37との間に生じる歪みが緩和されて
いる。このため、半導体レーザ素子102においては、
クラックの発生を防止することができる。
Furthermore, in this case, n-AlG
Since the aN / n-InGaN superlattice substrate 31 has a superlattice structure, the strain generated between the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 and each of the layers 32 to 37 is reduced. Therefore, in the semiconductor laser device 102,
Cracks can be prevented from occurring.

【0107】以上のように、半導体レーザ素子102に
おいては各層32〜37におけるクラックの発生を防止
することが可能となるため、このような半導体レーザ素
子102においては高い歩留まりでの製造が実現可能と
なる。
As described above, in the semiconductor laser element 102, it is possible to prevent the occurrence of cracks in each of the layers 32 to 37, so that it is possible to realize the semiconductor laser element 102 at a high yield. Become.

【0108】n−AlGaN/n−InGaN超格子基
板31における光の吸収はあまり強くなくてもよく、n
−AlGaN/n−InGaN超格子基板31における
光の吸収係数は数十cm-1以上であればよい。このよう
に光の吸収係数が小さなn−AlGaN/n−InGa
N超格子基板31においても、発光層35から漏れ出し
た光を十分に吸収することが可能であり、安定な垂直基
本横モードを実現することが可能となる。
Light absorption in the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 may not be so strong.
The light absorption coefficient of the AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 may be several tens cm -1 or more. Thus, n-AlGaN / n-InGa having a small light absorption coefficient
Also in the N superlattice substrate 31, it is possible to sufficiently absorb the light leaked from the light emitting layer 35, and it is possible to realize a stable vertical fundamental transverse mode.

【0109】なお、n−AlGaN/n−InGaN超
格子基板31において、n−InGaN層のIn組成を
大きくすると、n−InGaN層のバンドギャップの幅
がより小さくなるため、n−AlGaN/n−InGa
N超格子基板31における光の吸収をより大きくするこ
とが可能となる。しかしながら、n−InGaNのIn
組成が大きくなるとn−InGaNの結晶性が劣化す
る。したがって、このようにInの組成を大きくして光
の吸収を大きくする場合においては、n−AlGaN/
n−InGaN超格子基板31において結晶性に問題が
生じるおそれがある。
In the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31, when the In composition of the n-InGaN layer is increased, the width of the band gap of the n-InGaN layer becomes smaller. InGa
Light absorption in the N superlattice substrate 31 can be further increased. However, the n-InGaN In
As the composition increases, the crystallinity of n-InGaN deteriorates. Accordingly, in the case where the absorption of light is increased by increasing the composition of In as described above, n-AlGaN /
The n-InGaN superlattice substrate 31 may have a problem in crystallinity.

【0110】ところで、n−AlGaN/n−InGa
N超格子基板31はMQW活性層66から発生した光を
吸収するため、n−AlGaN/n−InGaN超格子
基板31とMQW活性層66との距離が小さい場合に
は、n−AlGaN/n−InGaN超格子基板31で
の光吸収が増加し、半導体レーザ素子102のしきい値
を増加させるおそれがある。
Incidentally, n-AlGaN / n-InGa
Since the N superlattice substrate 31 absorbs light generated from the MQW active layer 66, when the distance between the n-AlGaN / n-InGaN superlattice substrate 31 and the MQW active layer 66 is small, n-AlGaN / n- The light absorption in the InGaN superlattice substrate 31 may increase, and the threshold value of the semiconductor laser device 102 may increase.

【0111】しかしながら、半導体レーザ素子102に
おいては、n−AlGaNクラッド層34の厚さが1μ
mと十分大きいため、n−AlGaN/n−InGaN
超格子基板31とMQW活性層66とを十分に離すこと
ができる。したがって、半導体レーザ素子102におい
ては、発光層35に導波される光がn−AlGaN/n
−InGaN超格子基板31に吸収されるのを防止し、
かつ発光層35から漏れ出した光をn−AlGaN/n
−InGaN超格子基板31において吸収することが可
能となる。
However, in the semiconductor laser device 102, the thickness of the n-AlGaN cladding layer 34 is 1 μm.
m and n-AlGaN / n-InGaN
The superlattice substrate 31 and the MQW active layer 66 can be sufficiently separated. Therefore, in the semiconductor laser device 102, the light guided to the light emitting layer 35 is n-AlGaN / n
-Prevent absorption by the InGaN superlattice substrate 31;
The light leaked from the light emitting layer 35 is converted into n-AlGaN / n
-It becomes possible to absorb in the InGaN super lattice substrate 31.

【0112】なお、上記の半導体レーザ素子102にお
いては、光の吸収効果を目的とするとともに歪み緩和効
果を目的とするためにn−AlGaN/n−InGaN
超格子基板31を形成しているが、光吸収効果のみを目
的とするのであれば、n−InGaN層が部分的に挿入
された基板、例えば、厚さ0.2μm以下のn−InG
aN層がある程度の間隔で存在する構造を有する基板を
形成すればよい。
In the above-described semiconductor laser element 102, n-AlGaN / n-InGaN is used for the purpose of absorbing light and reducing strain.
Although the superlattice substrate 31 is formed, if only the light absorption effect is intended, a substrate in which an n-InGaN layer is partially inserted, for example, an n-InG layer having a thickness of 0.2 μm or less is used.
What is necessary is just to form a substrate having a structure in which the aN layer exists at a certain interval.

【0113】なお、InGaNは格子定数が大きいので
n−InGaN層の厚さが0.2μmより大きくなると
n−InGaN層の結晶性が劣化する。したがって、n
−InGaN層の厚さは0.2μm以下であることが好
ましい。
Since the lattice constant of InGaN is large, if the thickness of the n-InGaN layer is larger than 0.2 μm, the crystallinity of the n-InGaN layer deteriorates. Therefore, n
-The thickness of the InGaN layer is preferably 0.2 µm or less.

【0114】例えば、n−GaN/n−InGaN超格
子構造またはn−GaN/n−InGaN/n−AlG
aN超格子構造を有する基板を形成してもよい。また、
基板は超格子構造以外の周期構造を有していてもよく、
あるいは超格子構造および周期構造以外の構造であって
もよい。この場合においても、基板が発光層から漏れ出
した光を吸収することが可能であるため、安定な垂直基
本横モードを得ることが可能となる。
For example, an n-GaN / n-InGaN super lattice structure or an n-GaN / n-InGaN / n-AlG
A substrate having an aN superlattice structure may be formed. Also,
The substrate may have a periodic structure other than the superlattice structure,
Alternatively, a structure other than the superlattice structure and the periodic structure may be used. Also in this case, since the substrate can absorb light leaked from the light emitting layer, a stable vertical fundamental transverse mode can be obtained.

【0115】なお、ここでは100Å以下の厚さの層が
200Å以下の周期で積層された積層構造を超格子構造
としており、これ以外の範囲の厚さおよび周期の層が積
層された積層構造を周期構造として超格子構造と区別し
ている。
Here, a superlattice structure is a laminated structure in which layers having a thickness of 100 ° or less are laminated at a period of 200 ° or less, and a laminated structure in which layers having thicknesses and periods in other ranges are laminated. The periodic structure is distinguished from the superlattice structure.

【0116】なお、上記の半導体レーザ素子102にお
いては、n型の超格子基板を形成するとともにこの基板
上にn型層およびp型層をこの順で形成する場合につい
て説明したが、p型の超格子基板を形成するとともにこ
の基板上にp型層およびn型層をこの順で形成してもよ
い。
In the above-described semiconductor laser device 102, the case where an n-type superlattice substrate is formed and an n-type layer and a p-type layer are formed in this order on the substrate has been described. A superlattice substrate may be formed, and a p-type layer and an n-type layer may be formed on the substrate in this order.

【0117】図9は本発明に係る窒化物系半導体レーザ
素子のさらに他の例を示す模式的な断面図である。図9
に示す半導体レーザ素子103は、以下の方法により作
製される。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing still another example of the nitride-based semiconductor laser device according to the present invention. FIG.
Is manufactured by the following method.

【0118】半導体レーザ素子103の作製時において
は、まず、厚さ350μmのサファイア基板40のC
(0001)面上に、アンドープのAl0.5 Ga0.5
からなる厚さ200ÅのAlGaNバッファ層41、厚
さ2μmのアンドープGaN層42、Siがドープされ
たAlGaNおよびInGaNからなる後述の厚さ5μ
mのn−AlGaN/n−InGaN超格子バッファ層
43、SiがドープされたGaNからなる厚さ1μmの
n−GaNコンタクト層44、SiがドープされたAl
0.07Ga0.93Nからなるn−AlGaNクラッド層4
5、発光層46、MgがドープされたAl0.07Ga0.93
Nからなる厚さ0.4μmのp−AlGaNクラッド層
47およびMgがドープされたGaNからなる厚さ0.
1μmのp−GaNコンタクト層48を順に成長させ
る。
At the time of manufacturing the semiconductor laser element 103, first, the C of the sapphire substrate 40 having a thickness of 350 μm is
On the (0001) plane, undoped Al 0.5 Ga 0.5 N
AlGaN buffer layer 41 having a thickness of 200 °, undoped GaN layer 42 having a thickness of 2 μm, and a 5 μm-thick layer formed of AlGaN and InGaN doped with Si, which will be described later.
m-n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43, 1 μm-thick n-GaN contact layer 44 of Si-doped GaN, Si-doped Al
N-AlGaN cladding layer 4 made of 0.07 Ga 0.93 N
5, light emitting layer 46, Mg-doped Al 0.07 Ga 0.93
P-AlGaN cladding layer 47 of 0.4 μm in thickness made of N and a thickness of 0.4 μm of GaN doped with Mg.
A 1 μm p-GaN contact layer 48 is grown sequentially.

【0119】なお、半導体レーザ素子103の発光層4
6は、図7に示す半導体レーザ素子102の発光層35
と同様の構造を有する。
The light emitting layer 4 of the semiconductor laser device 103
6 is a light emitting layer 35 of the semiconductor laser device 102 shown in FIG.
It has the same structure as.

【0120】ここで、この場合においては、n−AlG
aN/n−InGaN超格子バッファ層43のn−In
GaN層のバンドギャップの幅が、発光層46のn−I
nGaN井戸層62のバンドギャップの幅よりも小さく
なるようにn−AlGaN/n−InGaN超格子バッ
ファ層43のn−InGaN層の組成を設定する。それ
により、発光層46からサファイア基板40側に漏れ出
した光をn−AlGaN/n−InGaN超格子バッフ
ァ層43のn−InGaN層において吸収することが可
能となる。
Here, in this case, n-AlG
n-In of aN / n-InGaN superlattice buffer layer 43
The width of the band gap of the GaN layer depends on the n-I
The composition of the n-InGaN layer of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 is set to be smaller than the band gap width of the nGaN well layer 62. Thus, light leaked from the light emitting layer 46 to the sapphire substrate 40 side can be absorbed by the n-InGaN layer of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43.

【0121】上記のようにしてサファイア基板40上に
各層41〜48を成長させた後、p−GaNコンタクト
層48からp−AlGaNクラッド層47の所定深さま
でをエッチングにより除去する。それにより、p−Ga
Nコンタクト層48およびp−AlGaNクラッド層4
7から構成される幅2μmのストライプ状のリッジ部を
形成するとともに、p−AlGaNクラッド層47に厚
さ0.05μmの平坦部を形成する。
After the layers 41 to 48 are grown on the sapphire substrate 40 as described above, the p-GaN contact layer 48 to a predetermined depth of the p-AlGaN cladding layer 47 are removed by etching. Thereby, p-Ga
N contact layer 48 and p-AlGaN cladding layer 4
7 and a stripe-shaped ridge portion having a width of 2 μm and a flat portion having a thickness of 0.05 μm are formed in the p-AlGaN cladding layer 47.

【0122】続いて、p−AlGaNクラッド層47の
平坦部からn−GaNコンタクト層44までの一部領域
をエッチングにより除去してn−GaNコンタクト層4
4を露出させる。
Subsequently, a partial region from the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 47 to the n-GaN contact layer 44 is removed by etching to remove the n-GaN contact layer 4.
Expose 4.

【0123】次に、この露出したn−GaNコンタクト
層44の所定領域上にTi膜およびAl膜を順に積層し
てn電極15を形成する。また、リッジ部のp−GaN
コンタクト層48上にNi膜を形成してp電極16を形
成する。
Next, an n-electrode 15 is formed by sequentially laminating a Ti film and an Al film on a predetermined region of the exposed n-GaN contact layer 44. Also, the p-GaN of the ridge portion
A p-electrode 16 is formed by forming a Ni film on the contact layer 48.

【0124】上記のようにして結晶成長および電極形成
を行った後、サファイア基板40の裏面を研磨してサフ
ァイア基板40の厚さを150〜200μmとする。
After the crystal growth and electrode formation as described above, the back surface of the sapphire substrate 40 is polished so that the sapphire substrate 40 has a thickness of 150 to 200 μm.

【0125】さらに、リッジ部側面、p−AlGaNク
ラッド層47の平坦部上面、p−AlGaNクラッド層
47からn−GaNコンタクト層44までの側面、n−
GaNコンタクト層44のn電極形成領域を除く領域上
面およびn電極15の所定領域上面に、SiO2 からな
る厚さ0.3μmの絶縁膜70を形成する。
Further, the side surface of the ridge portion, the upper surface of the flat portion of the p-AlGaN cladding layer 47, the side surface from the p-AlGaN cladding layer 47 to the n-GaN contact layer 44,
An insulating film 70 made of SiO 2 having a thickness of 0.3 μm is formed on the upper surface of the GaN contact layer 44 excluding the n-electrode formation region and on the upper surface of a predetermined region of the n-electrode 15.

【0126】最後に、例えば劈開により、共振器長50
0μmの共振器を作製する。以上のようにして、半導体
レーザ素子103を作製する。
Finally, the cavity length 50
A resonator of 0 μm is manufactured. The semiconductor laser device 103 is manufactured as described above.

【0127】図10は、上記の方法により作製された半
導体レーザ素子103の各層41〜48の有する屈折率
を示す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the refractive index of each of the layers 41 to 48 of the semiconductor laser device 103 manufactured by the above method.

【0128】図10に示すように、半導体レーザ素子1
03においては、発光層46の屈折率とn−AlGaN
クラッド層45の屈折率との差が小さい。このため、発
光層46のMQW活性層66において発生した光を発光
層46内に十分に導波することが困難であり、発光層4
6からn−AlGaNクラッド層45に光が漏れ出す。
As shown in FIG. 10, the semiconductor laser device 1
03, the refractive index of the light emitting layer 46 and n-AlGaN
The difference from the refractive index of the cladding layer 45 is small. For this reason, it is difficult to sufficiently guide the light generated in the MQW active layer 66 of the light emitting layer 46 into the light emitting layer 46, and the light emitting layer 4
From 6, light leaks into the n-AlGaN cladding layer 45.

【0129】また、半導体レーザ素子103は、n−A
lGaNクラッド層45の外側に位置するn−GaNコ
ンタクト層44がn−AlGaNクラッド層45に比べ
て大きな屈折率を有するいわゆる反導波構造となる。こ
のため、n−AlGaNクラッド層45からn−GaN
コンタクト層44に光が漏れ出す。
Further, the semiconductor laser element 103 has the n-A
The n-GaN contact layer 44 located outside the lGaN cladding layer 45 has a so-called anti-waveguide structure having a larger refractive index than the n-AlGaN cladding layer 45. For this reason, n-GaN
Light leaks into the contact layer 44.

【0130】特に、半導体レーザ素子103において
は、サファイア基板40側、すなわち発光層46下方の
層41〜45およびサファイア基板40の厚さが大きい
ため、サファイア基板40側においては光の漏れ出しが
大きくなる。
In particular, in the semiconductor laser element 103, since the thickness of the sapphire substrate 40 side, that is, the layers 41 to 45 below the light emitting layer 46 and the sapphire substrate 40 is large, the leakage of light is large on the sapphire substrate 40 side. Become.

【0131】ここで、半導体レーザ素子103において
は、前述のように、n−AlGaN/n−InGaN超
格子バッファ層43のn−InGaN層のバンドギャッ
プの幅が発光層46のn−InGaN井戸層62のバン
ドギャップの幅よりも小さくなっているため、発光層4
6からサファイア基板40側に漏れ出した光をn−Al
GaN/n−InGaN超格子バッファ層43において
吸収することが可能である。
Here, in the semiconductor laser element 103, as described above, the width of the band gap of the n-InGaN layer of the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 is determined by the n-InGaN well layer of the light emitting layer 46. 62 is smaller than the band gap width of the light emitting layer 4.
6 leaks to the sapphire substrate 40 side by n-Al
It is possible to absorb in the GaN / n-InGaN super lattice buffer layer 43.

【0132】このように、半導体レーザ素子103にお
いては、発光層46から漏れ出した光をn−AlGaN
/n−InGaN超格子バッファ層43において吸収す
ることが可能であるため、発光層46からの光の漏れを
低減することが可能となり、垂直横モードが高次モード
となるのを防止することが可能となる。それにより、半
導体レーザ素子103においては、安定した垂直基本横
モードを得ることが可能となり、しきい値電流の低減化
を図ることが可能となる。
As described above, in the semiconductor laser device 103, the light leaked from the light emitting layer 46 is reflected by the n-AlGaN
Since the / n-InGaN superlattice buffer layer 43 can absorb light, it is possible to reduce light leakage from the light emitting layer 46 and prevent the vertical transverse mode from becoming a higher mode. It becomes possible. Thus, in the semiconductor laser element 103, a stable vertical fundamental lateral mode can be obtained, and a reduction in threshold current can be achieved.

【0133】上記のように、この場合においては、n−
AlGaNクラッド層45のAl組成を大きく(例えば
0.07より大きくする)したりn−GaNコンタクト
層44にAlを加える(例えばAlを0.02程度加え
る)ことなく垂直基本横モードを実現することができ
る。このため、半導体レーザ素子103の各層41〜4
8においては、クラックの発生を防止することができ
る。
As described above, in this case, n-
Realizing the vertical fundamental transverse mode without increasing the Al composition of the AlGaN cladding layer 45 (for example, increasing it to more than 0.07) or adding Al to the n-GaN contact layer 44 (for example, adding Al about 0.02). Can be. Therefore, each of the layers 41 to 4 of the semiconductor laser device 103 is
In 8, the occurrence of cracks can be prevented.

【0134】さらに、この場合においては、n−AlG
aN/n−InGaN超格子バッファ層43が超格子構
造を有するため、n−AlGaN/n−InGaN超格
子バッファ層43と各層41,42,45〜48との間
の歪みが緩和されている。このため、半導体レーザ素子
103においては、クラックの発生を防止することがで
きる。
Furthermore, in this case, n-AlG
Since the aN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 has a superlattice structure, distortion between the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 and each of the layers 41, 42, 45 to 48 is reduced. For this reason, in the semiconductor laser element 103, the occurrence of cracks can be prevented.

【0135】以上のように、半導体レーザ素子102に
おいては各層41〜48におけるクラックの発生を防止
することが可能となるため、このような半導体レーザ素
子103においては高い歩留まりでの製造が実現可能と
なる。
As described above, in the semiconductor laser device 102, it is possible to prevent the occurrence of cracks in each of the layers 41 to 48. Therefore, it is possible to realize the semiconductor laser device 103 with a high yield. Become.

【0136】n−AlGaN/n−InGaN超格子バ
ッファ層43における光の吸収はあまり強くなくてもよ
く、n−AlGaN/n−InGaN超格子バッファ層
43における光の吸収係数は数十cm-1以上であればよ
い。このように光の吸収係数が小さなn−AlGaN/
n−InGaN超格子バッファ層43においても、発光
層46から漏れ出した光を十分に吸収することが可能で
あり、安定な垂直基本横モードを実現することが可能と
なる。
The light absorption in the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 does not have to be very strong, and the light absorption coefficient in the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 is several tens cm -1. All that is required is the above. As described above, the n-AlGaN /
Also in the n-InGaN superlattice buffer layer 43, it is possible to sufficiently absorb the light leaked from the light emitting layer 46, and to realize a stable vertical fundamental transverse mode.

【0137】なお、n−AlGaN/n−InGaN超
格子バッファ層43において、n−InGaN層のIn
組成を大きくすると、n−InGaN層のバンドギャッ
プの幅がより小さくなるため、n−AlGaN/n−I
nGaN超格子バッファ層43における光の吸収をより
大きくすることが可能となる。しかしながら、n−In
GaNのIn組成が大きくなるとn−InGaNの結晶
性が劣化する。このため、このようにInの組成を大き
くして光の吸収を大きくする場合においては、n−Al
GaN/n−InGaN超格子基板31において結晶性
に問題が生じるおそれがある。
In the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43, the n-InGaN layer
When the composition is increased, the width of the band gap of the n-InGaN layer becomes smaller, so that n-AlGaN / n-I
Light absorption in the nGaN superlattice buffer layer 43 can be further increased. However, n-In
As the In composition of GaN increases, the crystallinity of n-InGaN deteriorates. For this reason, in the case of increasing the light absorption by increasing the composition of In, the n-Al
The GaN / n-InGaN superlattice substrate 31 may have a problem in crystallinity.

【0138】上記の半導体レーザ素子103において
は、光の吸収効果を目的とするとともに歪み緩和効果を
目的とするためにn−AlGaN/n−InGaN超格
子バッファ層43を形成しているが、光吸収効果のみを
目的とするのであれば、n−InGaN層が部分的に挿
入されたバッファ層、例えば、厚さ0.2μm以下のn
−InGaN層がある程度の間隔で存在する構造を有す
るバッファ層を形成すればよい。
In the above-described semiconductor laser device 103, the n-AlGaN / n-InGaN superlattice buffer layer 43 is formed for the purpose of absorbing light and relaxing strain. If only the absorption effect is intended, a buffer layer in which the n-InGaN layer is partially inserted, for example, n having a thickness of 0.2 μm or less
A buffer layer having a structure in which the InGaN layer exists at a certain interval may be formed.

【0139】なお、InGaNは格子定数が大きいので
n−InGaN層の厚さが0.2μmより大きくなると
n−InGaN層の結晶性が劣化する。したがって、n
−InGaN層の厚さは0.2μm以下であることが好
ましい。
Since InGaN has a large lattice constant, the crystallinity of the n-InGaN layer deteriorates when the thickness of the n-InGaN layer exceeds 0.2 μm. Therefore, n
-The thickness of the InGaN layer is preferably 0.2 µm or less.

【0140】例えば、n−GaN/n−InGaN超格
子構造またはn−GaN/n−InGaN/n−AlG
aN超格子構造を有するバッファ層を形成してもよい。
また、バッファ層は超格子構造以外の周期構造を有して
いてもよく、あるいは超格子構造および周期構造以外の
構造であってもよい。この場合においても、基板が発光
層から漏れ出した光を吸収することが可能であるため、
安定な垂直基本横モードを得ることが可能となる。
For example, an n-GaN / n-InGaN super lattice structure or an n-GaN / n-InGaN / n-AlG
A buffer layer having an aN superlattice structure may be formed.
Further, the buffer layer may have a periodic structure other than the superlattice structure, or may have a structure other than the superlattice structure and the periodic structure. Also in this case, since the substrate can absorb light leaked from the light emitting layer,
It is possible to obtain a stable vertical basic transverse mode.

【0141】なお、ここでは100Å以下の厚さの層が
200Å以下の周期で積層された積層構造を超格子構造
としており、これ以外の範囲の厚さおよび周期の層が積
層された積層構造を周期構造として超格子構造と区別し
ている。
Here, a superlattice structure is a laminated structure in which layers having a thickness of 100 ° or less are laminated at a period of 200 ° or less, and a laminated structure in which layers having thicknesses and periods in other ranges are laminated. The periodic structure is distinguished from the superlattice structure.

【0142】また、上記の半導体レーザ素子103にお
いては、サファイア基板上にn型層およびp型層がこの
順で形成される場合について説明したが、サファイア基
板上にp型層およびn型層がこの順で形成されてもよ
い。
Further, in the above-described semiconductor laser device 103, the case where the n-type layer and the p-type layer are formed in this order on the sapphire substrate has been described. They may be formed in this order.

【0143】上記の半導体レーザ素子100〜103の
各層の組成は上記に限定されるものではなく、各層は、
Ga、Al、In、BおよびTlの少なくとも1つを含
む窒化物系半導体から構成されていればよい。
The composition of each layer of the semiconductor laser devices 100 to 103 is not limited to the above, and each layer is
What is necessary is just to be comprised from the nitride semiconductor containing at least one of Ga, Al, In, B, and Tl.

【0144】また、半導体レーザ素子101,103に
おいてはサファイア基板20,40を用いているが、サ
ファイア基板20,40の代わりにSi基板、SiC基
板等を用いてもよい。
Although the sapphire substrates 20 and 40 are used in the semiconductor laser elements 101 and 103, a Si substrate, a SiC substrate or the like may be used instead of the sapphire substrates 20 and 40.

【0145】さらに、上記においては、本発明をリッジ
導波型構造を有する半導体レーザ素子に適用する場合に
ついて説明したが、本発明をセルフアライン型構造を有
する半導体レーザ素子に適用することも可能である。
In the above description, the case where the present invention is applied to a semiconductor laser device having a ridge waveguide structure has been described. However, the present invention can be applied to a semiconductor laser device having a self-aligned structure. is there.

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

【図1】本発明に係る半導体レーザ素子の一例を示す模
式的な断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of a semiconductor laser device according to the present invention.

【図2】図1の半導体レーザ素子の発光層の構造を示す
模式的な断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a structure of a light emitting layer of the semiconductor laser device of FIG.

【図3】図1の半導体レーザ素子の基板および各層の屈
折率を示す模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the refractive index of the substrate and each layer of the semiconductor laser device of FIG. 1;

【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。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing another example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図5】図4の半導体レーザ素子の各層の屈折率を示す
模式図である。
FIG. 5 is a schematic view showing a refractive index of each layer of the semiconductor laser device of FIG.

【図6】本発明に係る半導体レーザ素子のさらに他の例
を示す模式的な断面図である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing still another example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図7】図6の半導体レーザ素子の発光層の構造を示す
模式的な断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing a structure of a light emitting layer of the semiconductor laser device of FIG.

【図8】図6の半導体レーザ素子の基板および各層の屈
折率を示す模式図である。
8 is a schematic diagram showing the refractive index of the substrate and each layer of the semiconductor laser device of FIG.

【図9】本発明に係る半導体レーザ素子のさらに他の例
を示す模式的な断面図である。
FIG. 9 is a schematic sectional view showing still another example of the semiconductor laser device according to the present invention.

【図10】図9の半導体レーザ素子の各層の屈折率を示
す模式図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a refractive index of each layer of the semiconductor laser device of FIG.

【図11】従来の半導体レーザ素子の構造を示す模式的
な断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p−GaN基板 2 p−GaNバッファ層 3,24,33 p−InGaNクラック防止層 4,25,36,47 p−AlGaNクラッド層 5,26,35,46 発光層 6,27,34,45 n−AlGaNクラッド層 7,28,44 n−GaNコンタクト層 8,38,70 絶縁膜 15 n電極 16 p電極 20 サファイア基板 21 AlGaNバッファ層 23,37,48 p−GaNコンタクト層 100〜103 半導体レーザ素子 Reference Signs List 1 p-GaN substrate 2 p-GaN buffer layer 3,24,33 p-InGaN crack prevention layer 4,25,36,47 p-AlGaN cladding layer 5,26,35,46 light-emitting layer 6,27,34,45 n-AlGaN cladding layer 7,28,44 n-GaN contact layer 8,38,70 insulating film 15 n-electrode 16 p-electrode 20 sapphire substrate 21 AlGaN buffer layer 23,37,48 p-GaN contact layer 100-103 semiconductor laser element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 狩野 隆司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA45 AA51 AA55 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 EA18 EA23 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takashi Kano 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term in Sanyo Electric Co., Ltd. (reference) 5F073 AA45 AA51 AA55 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 EA18 EA23

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に活性層を含む窒化物系半導体層
が形成されてなる窒化物系半導体レーザ素子であって、
前記基板は、前記活性層から漏れ出した光を吸収可能な
材料から構成されることを特徴とする窒化物系半導体素
子。
1. A nitride-based semiconductor laser device comprising a substrate and a nitride-based semiconductor layer including an active layer formed thereon,
The substrate according to claim 1, wherein the substrate is made of a material capable of absorbing light leaked from the active layer.
【請求項2】 前記基板はマグネシウムがドープされた
窒化物系半導体から構成されることを特徴とする請求項
1記載の窒化物系半導体レーザ素子。
2. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein said substrate is made of a nitride semiconductor doped with magnesium.
【請求項3】 前記基板はマグネシウムがドープされた
GaNから構成されることを特徴とする請求項2記載の
窒化物系半導体レーザ素子。
3. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 2, wherein said substrate is made of GaN doped with magnesium.
【請求項4】 前記基板の少なくとも一部は前記活性層
よりも小さなバンドギャップを有する窒化物系半導体か
ら構成されることを特徴とする請求項1記載の窒化物系
半導体レーザ素子。
4. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 1, wherein at least a part of said substrate is made of a nitride-based semiconductor having a band gap smaller than said active layer.
【請求項5】 前記活性層はInGaNを含む窒化物系
半導体から構成され、前記基板の少なくとも一部はIn
GaNを含む窒化物系半導体から構成されることを特徴
とする請求項4記載の窒化物系半導体レーザ素子。
5. The active layer is made of a nitride semiconductor containing InGaN, and at least a part of the substrate is made of InGaN.
5. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 4, comprising a nitride-based semiconductor containing GaN.
【請求項6】 前記基板はInGaN層とAlGaN層
とが積層された超格子構造を有することを特徴とする請
求項5記載の窒化物系半導体レーザ素子。
6. The nitride semiconductor laser device according to claim 5, wherein said substrate has a superlattice structure in which an InGaN layer and an AlGaN layer are stacked.
【請求項7】 基板上に、第1の窒化物系半導体層と、
活性層を含む第2の窒化物系半導体層とが形成されてな
る窒化物系半導体レーザ素子であって、前記第1の窒化
物系半導体層は前記活性層から漏れ出した光を吸収可能
な材料から構成されることを特徴とする窒化物系半導体
レーザ素子。
7. A first nitride-based semiconductor layer on a substrate,
A nitride-based semiconductor laser device comprising a second nitride-based semiconductor layer including an active layer, wherein the first nitride-based semiconductor layer is capable of absorbing light leaked from the active layer. A nitride-based semiconductor laser device comprising a material.
【請求項8】 前記第1の窒化物系半導体層はマグネシ
ウムがドープされた窒化物系半導体層を含むことを特徴
とする請求項7記載の窒化物系半導体レーザ素子。
8. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 7, wherein said first nitride-based semiconductor layer includes a magnesium-doped nitride-based semiconductor layer.
【請求項9】 前記第1の窒化物系半導体層はマグネシ
ウムがドープされたGaN、AlGaNまたはInGa
Nから構成される層を含むことを特徴とする請求項8記
載の窒化物系半導体レーザ素子。
9. The first nitride-based semiconductor layer is made of GaN, AlGaN, or InGa doped with magnesium.
9. The nitride-based semiconductor laser device according to claim 8, comprising a layer composed of N.
【請求項10】 前記第1の窒化物系半導体層は前記活
性層よりも小さなバンドギャップを有する窒化物系半導
体から構成される層を含むことを特徴とする請求項7記
載の窒化物系半導体レーザ素子。
10. The nitride-based semiconductor according to claim 7, wherein said first nitride-based semiconductor layer includes a layer made of a nitride-based semiconductor having a smaller band gap than said active layer. Laser element.
【請求項11】 前記活性層はInGaNを含む窒化物
系半導体から構成され、前記第1の窒化物系半導体層は
InGaN層を含むことを特徴とする請求項10記載の
窒化物系半導体レーザ素子。
11. The nitride semiconductor laser device according to claim 10, wherein said active layer is made of a nitride semiconductor containing InGaN, and said first nitride semiconductor layer contains an InGaN layer. .
【請求項12】 前記第1の窒化物系半導体層はInG
aN層とAlGaN層とが積層された超格子構造を含む
ことを特徴とする請求項11記載の窒化物系半導体レー
ザ素子。
12. The first nitride-based semiconductor layer is made of InG
The nitride-based semiconductor laser device according to claim 11, comprising a superlattice structure in which an aN layer and an AlGaN layer are stacked.
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