JP2002270957A - Semiconductor laser element and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor laser element and its manufacturing method

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JP2002270957A
JP2002270957A JP2001068790A JP2001068790A JP2002270957A JP 2002270957 A JP2002270957 A JP 2002270957A JP 2001068790 A JP2001068790 A JP 2001068790A JP 2001068790 A JP2001068790 A JP 2001068790A JP 2002270957 A JP2002270957 A JP 2002270957A
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face
semiconductor laser
laser device
gan
layer
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Application number
JP2001068790A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Kuniyasu
利明 国安
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a GaN based semiconductor laser element having a highly reliable window structure by a simple method. SOLUTION: A p-type contact layer 20 of an Mg doped GaN semiconductor is formed on the uppermost layer of a multilayer sample 31 comprising a plurality of GaN based semiconductor layers. Under a state that a region of a 60 μm width around a cleavage line A on the end face of a resonator is covered with a UV-ray mask material 28, the p-type contact layer 20 is irradiated with UV-rays and then the multilayer sample 31 is heat-treated.

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、GaN系の半導体
からなる半導体レーザ素子およびその製造方法に関する
ものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor laser device made of a GaN-based semiconductor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体レーザ素子においては、高出力発
振下では端面での電流密度が増大するため、光密度が増
加し端面破壊等が発生してしまい高い信頼性を得ること
が困難となっている。このため、共振器端面近傍を構成
する半導体層のバンドギャップを大きくして光吸収を低
減するウインドウ構造が提案されている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor laser device, the current density at the end face increases under high-power oscillation, so that the light density increases and end face destruction occurs, making it difficult to obtain high reliability. I have. For this reason, a window structure has been proposed in which the band gap of the semiconductor layer constituting the vicinity of the cavity end face is increased to reduce light absorption.

【0003】例えば、特開2000-31596公報には、量子井
戸活性層近傍までクラッド層をエッチングし、ドーパン
トを添加したクラッド再成長層を形成することによって
ドーパントが量子井戸層へ拡散し、混晶化されることに
よって作製されたウインドウ構造が開示されているが、
再成長の過程による熱拡散のばらつきによって拡散深
さ、混晶化が変動してしまいウインドウ構造の再現性が
悪いといった問題点を有している。そのため、高出力発
振下において信頼性の高い半導体レーザを高歩留まりで
得ることが困難であった。さらに、この構成では素子化
のために3回の結晶成長と2回のドライエッチング工程
を行う必要があり、製造を想定した場合、煩雑でありコ
ストが上昇することが懸念される。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-31596 discloses that a dopant is diffused into a quantum well layer by etching a cladding layer to the vicinity of a quantum well active layer and forming a cladding regrowth layer to which a dopant is added. Although a window structure manufactured by being converted is disclosed,
There is a problem that the diffusion depth and the mixed crystal formation fluctuate due to variations in thermal diffusion due to the regrowth process, and the reproducibility of the window structure is poor. Therefore, it has been difficult to obtain a highly reliable semiconductor laser at a high yield under high output oscillation. Further, in this configuration, it is necessary to perform three crystal growths and two dry etching steps for device formation, and when manufacturing is assumed, there is a concern that the production is complicated and the cost is increased.

【0004】また、特開平11-298086号においては、活
性層周辺に歪み補償を取り入れた化合物半導体層構成を
とることによる活性層近傍での格子緩和によりバンドギ
ャップを大きくすることができ、素子の端面における光
の吸収を低減することができる半導体レーザが提案され
ている。しかしこの構成だけでは端面まで電流注入領域
が形成されており、キャリア注入が少なからず行われる
ため完全なウインドウ構造を形成することができなかっ
た。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-298086, the band gap can be increased by lattice relaxation near the active layer by employing a compound semiconductor layer structure incorporating strain compensation around the active layer. A semiconductor laser capable of reducing light absorption at an end face has been proposed. However, with this configuration alone, the current injection region is formed up to the end face, and a small amount of carrier injection is performed, so that a complete window structure cannot be formed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みて、高歩留まりで平易な工程で製造可能な、ウインド
ウ構造を備えた低出力から高出力まで信頼性が高い半導
体レーザ素子およびその製造方法を提供することを目的
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a semiconductor laser device having a window structure, which has a high reliability from low output to high output and has a window structure, which can be manufactured in a simple process with high yield. It is intended to provide a method.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体レーザ素
子は、複数のGaN系半導体層からなる半導体レーザ素子
であって、p側電極と接する半導体層が、共振器を構成
する互いに対向する二つの端面の一方から他方に亘って
形成された、Mgがドープされたp型GaN半導体からなる
p型コンタクト層であり、該p型コンタクト層の、前記
二つの端面の少なくともいずれか一方の端面近傍に、前
記p側電極との接触抵抗が、該端面近傍以外の部分にお
ける接触抵抗よりも高抵抗である領域を設けたことを特
徴とするものである。
A semiconductor laser device according to the present invention is a semiconductor laser device comprising a plurality of GaN-based semiconductor layers, wherein a semiconductor layer in contact with a p-side electrode is opposed to each other forming a resonator. A p-type contact layer made of a Mg-doped p-type GaN semiconductor formed from one of the two end faces to the other, in the vicinity of at least one of the two end faces of the p-type contact layer; A region where the contact resistance with the p-side electrode is higher than the contact resistance in a portion other than the vicinity of the end face.

【0007】本半導体レーザ素子においては、前記接触
抵抗が高抵抗である領域が、前記端面を含み該端面から
共振器内部方向距離が5μm以上50μm以下の範囲に亘
る領域に形成されていることが望ましい。
In the semiconductor laser device, the region where the contact resistance is high may be formed in a region including the end face and a distance from the end face in the cavity in the direction of 5 μm or more and 50 μm or less. desirable.

【0008】本発明の半導体レーザ素子の製造方法は、
複数のGaN系半導体層を積層してなる半導体レーザ素子
の製造方法であって、複数のGaN系半導体層を積層して
なる積層体の最上層にMgをドープしたGaN半導体からな
るp型コンタクト層を形成し、該p型コンタクト層の、
少なくとも一方の共振器端面を含む端面近傍領域を紫外
線マスク材により覆った状態で、かつ、非加熱状態でp
型コンタクト層に紫外線を照射し、該紫外線の照射後に
前記積層体の加熱処理を行うことを特徴とするものであ
る。
The method for manufacturing a semiconductor laser device according to the present invention comprises:
A method for manufacturing a semiconductor laser device comprising a plurality of GaN-based semiconductor layers laminated, wherein a p-type contact layer comprising a Mg-doped GaN semiconductor is formed on an uppermost layer of a laminate formed by laminating a plurality of GaN-based semiconductor layers. And forming the p-type contact layer,
In a state where at least one of the resonator end faces including the end face near the end face is covered with an ultraviolet mask material, and in a non-heated state, p
The mold contact layer is irradiated with ultraviolet rays, and after the irradiation with the ultraviolet rays, the laminate is subjected to a heat treatment.

【0009】なお、上記製造方法においては、前記紫外
線マスク材により覆われる前記端面近傍領域を、前記共
振器端面を含み該端面から共振器内部方向距離5μm以
上50μm以下の範囲に亘る領域とすることが望ましい。
In the above manufacturing method, the area near the end face covered by the ultraviolet mask material is an area including the end face of the resonator and extending from the end face to a distance of 5 μm or more and 50 μm or less in a resonator internal direction. Is desirable.

【0010】また、前記紫外線の波長は200nm以上350nm
以下であることが望ましい。
The wavelength of the ultraviolet light is 200 nm or more and 350 nm or more.
It is desirable that:

【0011】さらに、前記加熱処理における加熱温度は
600℃以上800℃以下であり、加熱時間が5分以上60分
以下であることが望ましい。
Further, the heating temperature in the heat treatment is
Desirably, the heating temperature is 600 ° C. or more and 800 ° C. or less, and the heating time is 5 minutes or more and 60 minutes or less.

【0012】なお、上記GaN系とは、GaとNを構成
要素に含むことを示す。
[0012] The above GaN system indicates that Ga and N are included in the constituent elements.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明の半導体レーザ素子は、複数のGa
N系半導体層からなる半導体レーザ素子であって、p側
電極と接する半導体層が、共振器を構成する互いに対向
する二つの端面の一方から他方に亘って形成された、Mg
がドープされたp型GaN半導体からなるp型コンタクト
層であり、このp型コンタクト層の、二つの端面の少な
くともいずれか一方の端面近傍に、p側電極との接触抵
抗が、該端面近傍以外の部分における接触抵抗よりも高
抵抗である領域を設けたものであるため、この高抵抗領
域を備えた共振器端面への電流の注入が抑制され、端面
での電流密度を低減させることができ、端面での発熱を
低減できる。よって、発熱による発振モードの乱れを抑
制できるため、低出力から高出力まで高品位なガウス型
分布のビームを得ることができる。
The semiconductor laser device of the present invention has a plurality of Ga layers.
A semiconductor laser device comprising an N-based semiconductor layer, wherein a semiconductor layer in contact with a p-side electrode is formed from one of two end surfaces facing each other constituting a resonator, from one to the other, Mg.
Is a p-type contact layer made of a doped p-type GaN semiconductor, and the contact resistance between the p-type contact layer and the p-side electrode in the vicinity of at least one of the two end faces is different from the vicinity of the end face. Since a region having a higher resistance than the contact resistance in the portion is provided, current injection into the cavity end face having this high resistance area is suppressed, and the current density at the end face can be reduced. In addition, heat generation at the end face can be reduced. Therefore, since disturbance of the oscillation mode due to heat generation can be suppressed, a high-quality Gaussian distribution beam from low output to high output can be obtained.

【0014】なお、前記接触抵抗が高抵抗である領域
が、前記端面を含み該端面から共振器内部方向距離が5
μm以上50μm以下の範囲に亘る領域に形成されていれ
ば、コンタクト層による電流の広がりをより良好に抑え
ることができ、かつ、光吸収による光損失に伴う光出力
の低減も抑制することができる。
The region where the contact resistance is high includes the end face and the distance from the end face in the resonator inward direction is 5 mm.
If it is formed in a region ranging from μm to 50 μm, the spread of current due to the contact layer can be suppressed more favorably, and the reduction in light output due to light loss due to light absorption can be suppressed. .

【0015】本発明の半導体レーザ素子の製造方法のよ
うに、複数のGaN系半導体層を積層してなる積層体の最
上層にMgをドープしたGaN半導体からなるp型コンタク
ト層を形成し、該p型コンタクト層の、少なくとも一方
の共振器端面を含む端面近傍領域を紫外線マスク材によ
り覆った状態で、かつ、非加熱状態でp型コンタクト層
に紫外線を照射し、該紫外線の照射後に前記積層体の加
熱処理を行うことにより、p型半導体層内のp型不純物
の活性化を容易に行うことができる。特に、p型コンタ
クト層中のMgを活性化することにより、電極との接触抵
抗を低減することができ、結果として低電流でのレーザ
発振を達成可能な半導体レーザを容易に得ることができ
る。また、紫外線マスク材により端面近傍領域には紫外
線を照射しないようにしているため、端面近傍のMgの活
性化はされず、この領域の電極との接触抵抗は紫外線が
照射された部分の接触抵抗よりも高くなる。すなわち、
p型コンタクト層の、二つの端面の少なくともいずれか
一方の端面近傍に、p側電極との接触抵抗が、該端面近
傍以外の部分における接触抵抗よりも高抵抗である領域
を有する半導体レーザ素子を容易にかつ確実に製造する
ことができる。
As in the method of manufacturing a semiconductor laser device of the present invention, a p-type contact layer made of a Mg-doped GaN semiconductor is formed on the uppermost layer of a stacked body formed by stacking a plurality of GaN-based semiconductor layers. The p-type contact layer is irradiated with ultraviolet light in a non-heated state while covering a region near the end face including at least one resonator end face with an ultraviolet mask material, and after the irradiation of the ultraviolet light, stacks the p-type contact layer. By performing the heat treatment on the body, the p-type impurity in the p-type semiconductor layer can be easily activated. In particular, by activating Mg in the p-type contact layer, the contact resistance with the electrode can be reduced, and as a result, a semiconductor laser capable of achieving laser oscillation at a low current can be easily obtained. In addition, since ultraviolet rays are not irradiated to the region near the end surface by the ultraviolet mask material, Mg near the end surface is not activated, and the contact resistance with the electrode in this region is the contact resistance of the portion irradiated with the ultraviolet light. Higher than. That is,
A semiconductor laser device having, in the vicinity of at least one of two end faces of the p-type contact layer, a region in which the contact resistance with the p-side electrode is higher than the contact resistance in a portion other than the vicinity of the end face. It can be manufactured easily and reliably.

【0016】なお、前記紫外線マスク材により覆われる
前記端面近傍領域を、前記共振器端面を含み該端面から
共振器内部方向距離5μm以上50μm以下の範囲に亘る
領域とすることにより、該領域に高抵抗領域を有する半
導体レーザ素子を得ることができる。
The region near the end face covered with the ultraviolet mask material is a region including the end face of the resonator and extending from the end face to a distance of 5 μm or more and 50 μm or less from the end face to the inside of the resonator. A semiconductor laser device having a resistance region can be obtained.

【0017】また、紫外線の波長を200nm以上350nm以下
とすれば、p型不純物の活性化率が上昇し、効果的であ
る。なお、これはp型不純物と結びついた水素の電荷が
荷電子帯へ励起されることに基づくものであると考えら
れる。
Further, when the wavelength of the ultraviolet light is 200 nm or more and 350 nm or less, the activation rate of the p-type impurity increases, which is effective. It is considered that this is based on the fact that the charge of hydrogen associated with the p-type impurity is excited into the valence band.

【0018】さらに、加熱処理における加熱温度を600
℃以上800℃以下とし、加熱時間を5分以上60分以下
とすることにより、さらに、p型不純物を効果的に活性
化することができる。
Further, the heating temperature in the heat treatment is set to 600
By setting the heating temperature to not less than 800 ° C. and the heating time to be not less than 5 minutes and not more than 60 minutes, the p-type impurity can be more effectively activated.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】本発明の実施例による半導体レーザ素子に
ついてその製造過程に沿って説明する。図1にその半導
体レーザ素子の製造過程における半導体積層試料(ウエ
ハー)の一部断面斜視図を示し、図2に半導体レーザ素
子の斜視図を示す。
A semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention will be described along with its manufacturing process. FIG. 1 is a partially sectional perspective view of a semiconductor laminated sample (wafer) in a process of manufacturing the semiconductor laser device, and FIG. 2 is a perspective view of the semiconductor laser device.

【0021】以下に記載の各半導体層の成長用原料とし
て、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジュ
ウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)とアンモ
ニアを用い、n型ドーパントガスとして、シランガスを
用い、p型ドーパントとしてシクロペンタジエニルマグ
ネシウム(Cp2Mg)を用いた。
Trimethyl gallium (TMG), trimethyl indium (TMI), trimethyl aluminum (TMA) and ammonia are used as raw materials for growing each semiconductor layer described below, and silane gas is used as an n-type dopant gas. Cyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) was used as the type dopant.

【0022】図1に示すように、予めフォトリソグラフ
ィによりフォトリソアライメント用エッチング穴が形成
された(0001)C面サファイア基板1上に、有機金
属気相成長法により30nm厚のGaN低温層2を500℃で形成
し、そのGaN低温層2上に 1.33×10-4Pa(100torr)の低
圧下でGaNバッファ層3を2μm程度の膜厚で形成した。
次に、このGaNバッファ層3上に0.1μm厚のSiO2膜4を
P-CVD装置で形成し、フォトリソグラフィおよびエッチ
ングにより、5μm幅ストライプを形成し、続いてSiO2
マスクパターン上に20μm厚のGaN膜6を成長させた。
引き続き、n-GaNコンタクト層9、n-Ga1-z1Alz1N(1≧z
1≧0;2.5nm)/GaN超格子クラッド層(2.5nm)11、n-Ga
1-y2Aly2N光導波層(0.4>y2≧0)13、Inx2Ga1-x2N(S
i-ドープ)/Inx1Ga1-x1N多重量子井戸活性層(0.5>x1
>x2≧0)14、p-Ga1-y3Aly3Nキャリアブロッキング層
(1>y3>y2)15、p-Ga1-y2Aly2N光導波層16、p-Ga
1-z1Alz1N(2.5nm)/GaN(2.5nm)超格子クラッド層18、p-G
aNコンタクト層20を成長させた。
As shown in FIG. 1, a low-temperature GaN layer 2 having a thickness of 30 nm is formed on a (0001) C-plane sapphire substrate 1 on which etching holes for photolithography have been formed in advance by photolithography. The GaN buffer layer 3 was formed on the GaN low-temperature layer 2 at a low pressure of 1.33 × 10 −4 Pa (100 torr) with a thickness of about 2 μm.
Next, a 0.1 μm thick SiO 2 film 4 is formed on the GaN buffer layer 3.
A 5 μm-wide stripe was formed by photolithography and etching using a P-CVD apparatus, followed by SiO 2
A 20 μm thick GaN film 6 was grown on the mask pattern.
Subsequently, the n-GaN contact layer 9 and n-Ga 1-z1 Al z1 N (1 ≧ z
1 ≧ 0; 2.5 nm) / GaN superlattice cladding layer (2.5 nm) 11, n-Ga
1-y2 Al y2 N optical waveguide layer (0.4> y2 ≧ 0) 13, In x2 Ga 1-x2 N (S
i-doped) / In x1 Ga 1-x1 N multiple quantum well active layer (0.5> x1
> X2 ≧ 0) 14, p -Ga 1-y3 Al y3 N carrier blocking layer (1>y3> y2) 15 , p-Ga 1-y2 Al y2 N optical waveguide layer 16, p-Ga
1-z1 Al z1 N (2.5 nm) / GaN (2.5 nm) superlattice cladding layer 18, pG
An aN contact layer 20 was grown.

【0023】次に、EB蒸着法でTi/W膜(0.1/1μm)28
をp-GaNコンタクト層20上に成膜し、フォトリソグラフ
ィおよびエッチングによって、図1中一点鎖線Aで示す
共振器端面設定位置を中心とした幅60μmのストライプ
状の電流非注入部分にのみTi/W膜28が形成される状態と
した。
Next, a Ti / W film (0.1 / 1 μm)
Is formed on the p-GaN contact layer 20, and Ti / Ti is applied only to the 60 μm-wide stripe-shaped current non-injection portion centered on the cavity end face setting position indicated by the alternate long and short dash line A in FIG. 1 by photolithography and etching. The state was such that the W film 28 was formed.

【0024】次に図3に示すように、遮蔽箱33中にてこ
の半導体積層試料(ウエハー)31に対して、紫外線光源
30から波長200〜350nm、光量モニター32で計測されるエ
ネルギー光量が0.2Jouleとなる紫外線30aを出射さ
せて1時間照射した。なお、遮蔽箱33中の雰囲気は大
気、温度は室温とした。
Next, as shown in FIG. 3, an ultraviolet light source is applied to the semiconductor laminated sample (wafer) 31 in a shielding box 33.
Ultraviolet rays 30a from 30 to a wavelength of 200 to 350 nm and an energy light amount of 0.2 Joule measured by the light amount monitor 32 were emitted and irradiated for 1 hour. The atmosphere in the shielding box 33 was the atmosphere, and the temperature was room temperature.

【0025】その後、Ti/W膜28を除去し、図4に示すよ
うにウエハ31を700℃で温調されたヒーターブロック34
上に載置して30分間程度加温させてMgドーパントの活性
化処理を行った。ヒーターブロック34は温度コントロー
ラー37に接続された温度センサー36とヒーター35を内臓
しており、温度コントローラー37によって温調したる。
その後、ウエハ31を6:1(NHF:HF)溶液で1
分間洗浄し、汚染層(コンタミ層)を除去した。
Thereafter, the Ti / W film 28 is removed, and the wafer 31 is heated at 700 ° C. as shown in FIG.
It was placed on top and heated for about 30 minutes to activate the Mg dopant. The heater block 34 includes a temperature sensor 36 and a heater 35 connected to a temperature controller 37, and the temperature is controlled by the temperature controller 37.
Thereafter, the wafer 31 is treated with a 6: 1 (NH 4 F: HF) solution for 1 hour.
Then, the contaminated layer (contamination layer) was removed.

【0026】引き続き、コンタクト層20上にSiO2膜(図
示せず)とレジスト(図示せず)を形成し、通常のリソ
グラフィにより2.2μm幅のストライプ状部分のレジス
トとSiO2膜を除去した。さらに、RIE(反応性イオンエ
ッチング装置)で選択エッチングによりp-Ga1-z1Alz1N
(2.5nm)/GaN(2.5nm)超格子クラッド層18の途中であっ
て、p-Ga1-y2Aly2N光導波層16より0.1μmの距離までエ
ッチングを行い2.2μm幅のリッジストライプを形成し
た。このとき、エッチングによるp型クラッド層18の残
し厚を制御して、リッジ両脇の端面での垂直方向に伝搬
する光の等価屈折率nAとリッジ部の垂直方向に伝搬す
る光の等価屈折率nBとの差、nB-nAが、1×10 -2>nB
-nA>2×10-3の範囲になるようにする。
Subsequently, a SiO 2 layer is formed on the contact layer 20.TwoMembrane (Figure
(Not shown) and a resist (not shown).
2.2 μm wide stripe-shaped resist
And SiOTwoThe film was removed. In addition, RIE (reactive ion
P-Ga by selective etching1-z1Alz1N
(2.5 nm) / GaN (2.5 nm)
And p-Ga1-y2Aly2E from the N optical waveguide layer 16 to a distance of 0.1 μm.
To form a 2.2μm wide ridge stripe.
Was. At this time, the remaining of the p-type cladding layer 18 due to the etching is
Control the thickness of the ridge to propagate vertically at both sides of the ridge
Light propagating in the vertical direction of the equivalent refractive index nA and ridge
Difference from the equivalent refractive index nB of the light, nB-nA, is 1 × 10 -2> NB
-nA> 2 × 10-3Range.

【0027】その後、酸素プラズマアッシングによりレ
ジストを除去しBHF(バッファードフッ酸)によってSiO2
膜を除去し、再びSiO2膜(図示せず)とレジスト(図示
せず)を形成し通常のリソグラフィにより50μm幅のSiO
2ストライプマスクパターンを形成した。該マスクパタ
ーンに沿って、塩素イオンを用いたECRエッチングによ
りn-GaNコンタクト層9上面までエッチングを行い、酸
素プラズマアッシングによりレジストを除去しBHFによ
ってSiO2膜を除去した。その後再度絶縁膜SiO2膜25を形
成し、さらにレジストを塗布した。予め基板に形成され
たアライメントマークを用い、通常のフォトリソグラフ
ィおよびエッチングでリッジストライプ上面の、先に紫
外線が照射された領域のレジストとSiO2膜25を除去し開
口を形成し、このレジストとSiO2膜25の開口により露出
されたp-GaNコンタクト層20の表面にNi/Auよりなるp側
電極27を形成した。このp側電極27は、p-GaNコンタク
ト層20の露出部およびレジスト上にp側電極材を塗布し
たのち、リフトオフ法によってp-GaNコンタクト層20の
露出部以外のp側電極材をレジストごと剥離することに
より形成した。その後、再度レジストを塗布し、通常の
フォトリソグラフィおよびエッチングにより、n-GaNコ
ンタクト層9上のSiO2膜25に、p側電極27と平行な10μ
m幅のストライプ開口部を形成し、露出されたn-GaNコ
ンタクト層9上にTi/Alよりなるn側電極26を形成し
た。このn側電極26は、n-GaNコンタクト層9の露出部
およびレジスト上にn側電極材を形成したのち、リフト
オフ法によってn-GaNコンタクト層9の露出部以外のn
側電極材をレジストごと剥離することにより形成した。
Thereafter, the resist is removed by oxygen plasma ashing, and SiO 2 is removed by BHF (buffered hydrofluoric acid).
The film is removed, and a SiO 2 film (not shown) and a resist (not shown) are formed again.
Two stripe mask patterns were formed. Along the mask pattern, etching was performed up to the upper surface of the n-GaN contact layer 9 by ECR etching using chlorine ions, the resist was removed by oxygen plasma ashing, and the SiO 2 film was removed by BHF. Thereafter, the insulating film SiO 2 film 25 was formed again, and a resist was applied. Using an alignment mark formed in advance on the substrate, the resist and the SiO 2 film 25 on the upper surface of the ridge stripe previously irradiated with ultraviolet rays are removed by ordinary photolithography and etching to form an opening. A p-side electrode 27 made of Ni / Au was formed on the surface of the p-GaN contact layer 20 exposed through the opening of the second film 25. The p-side electrode 27 is formed by coating a p-side electrode material on the exposed portion of the p-GaN contact layer 20 and the resist, and then removing the p-side electrode material other than the exposed portion of the p-GaN contact layer 20 together with the resist by a lift-off method. It was formed by peeling. Thereafter, a resist is applied again, and 10 μm parallel to the p-side electrode 27 is formed on the SiO 2 film 25 on the n-GaN contact layer 9 by ordinary photolithography and etching.
An m-width stripe opening was formed, and an n-side electrode 26 made of Ti / Al was formed on the exposed n-GaN contact layer 9. After the n-side electrode material is formed on the exposed portion of the n-GaN contact layer 9 and the resist, the n-side electrode 26 is formed on the n-side electrode 26 except for the exposed portion of the n-GaN contact layer 9 by a lift-off method.
It was formed by stripping the side electrode material together with the resist.

【0028】その後、サファイア基板1を研磨法により
70μm厚に研磨した。ウエハ31を、紫外線照射されてい
ない領域の中央、すなわち図1の一点鎖線Aで示した共
振器端面設定位置でへき開し、該へき開により形成され
た共振器面の一方に高反射率コートを、他方に無反射コ
ートを施し、さらに図1点線Bで示す素子分離へき開位
置でへき開してチップ化し、図2に示すような半導体レ
ーザ素子を形成した。これによって両共振器端面から素
子内部方向へ30μmに亘る領域は紫外線が照射されてい
ない領域すなわちp型不純物の活性化がなされていない
高抵抗領域を有し、同時に該領域をp側電極が形成され
ない電流非注入領域とした良好な端面非注入構造(窓構
造)の半導体レーザ素子を得た。
Thereafter, the sapphire substrate 1 is polished by a polishing method.
Polishing was performed to a thickness of 70 μm. The wafer 31 is cleaved at the center of the region not irradiated with ultraviolet light, that is, at the cavity end face setting position shown by the dashed line A in FIG. 1, and a high reflectance coat is applied to one of the cavity surfaces formed by the cleavage. On the other side, an anti-reflection coating was applied, and further, cleavage was performed at a device isolation cleavage position indicated by a dotted line B in FIG. 1 to form a chip, thereby forming a semiconductor laser device as shown in FIG. As a result, a region extending from the end faces of both resonators to the inside of the device in the direction of 30 μm has a region not irradiated with ultraviolet rays, that is, a high resistance region in which p-type impurities are not activated, and at the same time, a p-side electrode is formed in this region. A semiconductor laser device having a good end face non-injection structure (window structure) as a current non-injection region was obtained.

【0029】上記実施例においては、電流非注入領域
は、共振器端面から素子内部方向へ距離30μmに亘る領
域としたが、端面から5μmに亘る領域以上の範囲であ
り、かつ端面から50μmに亘る領域以下の範囲であれば
よい。なお、電流非注入領域が端面から共振器内部方向
への距離が5μmより小さい領域であると、コンタクト
層による電流の広がりによって実質上非電流注入領域を
形成することができず、発熱による端面劣化を起こすた
め好ましくなく、50μmより大きい領域であると、電流
非注入領域の光吸収による光損失が大きくなり光出力が
低減する。
In the above embodiment, the current non-injection region is a region extending over a distance of 30 μm from the end face of the resonator toward the inside of the device. It is sufficient that the range is equal to or less than the area. If the current non-injection region is a region in which the distance from the end face to the inside of the resonator is smaller than 5 μm, the non-current injection region cannot be substantially formed due to the spread of current by the contact layer, and the end face is deteriorated due to heat generation. When the area is larger than 50 μm, light loss due to light absorption in the current non-injection area increases and the light output decreases.

【0030】また電流非注入領域は、両端面ではなく一
方の端面であっても光密度増大による端面破壊抑制の効
果を得ることができる。
In addition, even if the current non-injection region is not one end face but one end face, the effect of suppressing the end face destruction by increasing the light density can be obtained.

【0031】紫外線照射時のマスク材料としては上述し
たTi/Wに限らず、紫外線を反射あるいは吸収する材料で
あればいかなるものを用いても良く、また、メタルマス
ク等を用いてコンタクト層の所定の部分を覆う形態であ
ってもよい。
The mask material at the time of ultraviolet irradiation is not limited to the above-described Ti / W, and any material may be used as long as it reflects or absorbs ultraviolet light. May be covered.

【0032】本発明の半導体レーザ素子は、低出力から
高出力までガウス型分布の高品位でかつ高信頼性なビー
ムを発するので、高速な情報・画像処理および通信、計
測、医療、印刷の分野での光源として応用可能である。
The semiconductor laser device of the present invention emits a high-quality and high-reliability beam having a Gaussian distribution from a low output to a high output. Therefore, the fields of high-speed information / image processing and communication, measurement, medical care, and printing are provided. It can be applied as a light source in a computer.

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

【図1】本発明の実施の形態による半導体レーザ素子の
製造過程における半導体積層試料の一部を示す図
FIG. 1 is a view showing a part of a semiconductor laminated sample in a manufacturing process of a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態による半導体レーザ素子を
示す斜視図
FIG. 2 is a perspective view showing a semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2に示す半導体レーザ素子の作製工程を説明
するための図
FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser device shown in FIG. 2;

【図4】図2に示す半導体レーザ素子の作製工程を説明
するための図
FIG. 4 is a view for explaining a manufacturing process of the semiconductor laser device shown in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 (0001)C面サファイア基板 2 GaN低温層 3 GaNバッファ層 4 SiO2膜 6 GaN層 9 n-GaNコンタクト層 11 n-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層 13 n-Ga1-y2Aly2N光導波層 14 Inx2Ga1-x2N/Inx1Ga1-x1N多重量子井戸活性層 15 p-Ga1-y3Aly3Nキャリアブロッキング層 16 p-Ga1-y2Aly2N光導波層 18 p-Ga1-z1Alz1N/GaN超格子クラッド層 20 p-GaNコンタクト層 25 絶縁膜 26 n側電極 27 p側電極 28 Ti/W膜(紫外線マスク材) 30 紫外線光源 31 ウエハ 32 光量モニター 33 遮蔽箱 34 ヒーターブロック 35 ヒーター 36 温度センサー 37 温度コントローラーReference Signs List 1 (0001) C-plane sapphire substrate 2 GaN low-temperature layer 3 GaN buffer layer 4 SiO 2 film 6 GaN layer 9 n-GaN contact layer 11 n-Ga 1-z1 Al z1 N / GaN super lattice cladding layer 13 n-Ga 1 -y2 Al y2 N optical waveguide layer 14 In x2 Ga 1-x2 N / In x1 Ga 1-x1 N multiple quantum well active layer 15 p-Ga 1-y3 Al y3 N carrier blocking layer 16 p-Ga 1-y2 Al y2 N optical waveguide layer 18 p-Ga 1-z1 Al z1 N / GaN superlattice cladding layer 20 p-GaN contact layer 25 insulating film 26 n-side electrode 27 p-side electrode 28 Ti / W film (UV mask material) 30 UV Light source 31 Wafer 32 Light intensity monitor 33 Shield box 34 Heater block 35 Heater 36 Temperature sensor 37 Temperature controller

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数のGaN系半導体層からなる半導体レ
ーザ素子であって、 p側電極と接する半導体層が、共振器を構成する互いに
対向する二つの端面の一方から他方に亘って形成され
た、Mgがドープされたp型GaN半導体からなるp型コン
タクト層であり、 該p型コンタクト層の、前記二つの端面の少なくともい
ずれか一方の端面近傍に、前記p側電極との接触抵抗
が、該端面近傍以外の部分における接触抵抗よりも高抵
抗である領域を設けたことを特徴とする半導体レーザ素
子。
1. A semiconductor laser device comprising a plurality of GaN-based semiconductor layers, wherein a semiconductor layer in contact with a p-side electrode is formed from one of two opposing end faces constituting a resonator to one from the other. A p-type contact layer made of a Mg-doped p-type GaN semiconductor, the contact resistance of the p-type contact layer with the p-side electrode near at least one of the two end faces, A semiconductor laser device comprising a region having a resistance higher than a contact resistance in a portion other than the vicinity of the end face.
【請求項2】 前記接触抵抗が高抵抗である領域が、前
記端面を含み該端面から共振器内部方向距離が5μm以
上50μm以下の範囲に亘る領域に形成されていることを
特徴とする請求項1記載の半導体レーザ素子。
2. The region where the contact resistance is high is formed in a region including the end face and a distance from the end face in the cavity in the direction of 5 μm or more and 50 μm or less. 2. The semiconductor laser device according to 1.
【請求項3】 複数のGaN系半導体層を積層してなる半
導体レーザ素子の製造方法であって、 複数のGaN系半導体層を積層してなる積層体の最上層にM
gをドープしたGaN半導体からなるp型コンタクト層を形
成し、 該p型コンタクト層の、少なくとも一方の共振器端面を
含む端面近傍領域を紫外線マスク材により覆った状態
で、かつ、非加熱状態でp型コンタクト層に紫外線を照
射し、 該紫外線の照射後に前記積層体の加熱処理を行うことを
特徴とする半導体レーザ素子の製造方法。
3. A method for manufacturing a semiconductor laser device comprising a plurality of GaN-based semiconductor layers stacked, wherein M is formed on the uppermost layer of a stacked body formed by stacking a plurality of GaN-based semiconductor layers.
forming a p-type contact layer made of a g-doped GaN semiconductor, in a state in which a region near the end face including at least one resonator end face of the p-type contact layer is covered with an ultraviolet mask material, and in a non-heated state. A method for manufacturing a semiconductor laser device, comprising irradiating a p-type contact layer with ultraviolet rays, and performing heat treatment on the laminate after the irradiation with the ultraviolet rays.
【請求項4】 前記紫外線マスク材により覆われる前記
端面近傍領域が、前記共振器端面を含み該端面から共振
器内部方向距離5μm以上50μm以下の範囲に亘る領域
であることを特徴とする請求項3記載の半導体レーザ素
子の製造方法。
4. The region near the end face covered by the ultraviolet mask material is an area including the end face of the resonator and extending from the end face in a range of 5 μm or more and 50 μm or less in a resonator inward direction. 4. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to item 3.
【請求項5】 前記紫外線の波長が200nm以上350nm以下
であることを特徴とする請求項3または4記載の半導体
レーザ素子の製造方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3, wherein the wavelength of the ultraviolet light is not less than 200 nm and not more than 350 nm.
【請求項6】 前記加熱処理における加熱温度が600℃
以上800℃以下であり、加熱時間が5分以上60分以下
であることをを特徴とする請求項3から5いずれか1項
記載の半導体レーザ素子の製造方法。
6. The heating temperature in the heat treatment is 600 ° C.
6. The method for manufacturing a semiconductor laser device according to claim 3, wherein the heating time is not less than 800 ° C. and the heating time is not less than 5 minutes and not more than 60 minutes.
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