JP2002359436A - Nitride semiconductor laser diode and method for manufacturing the same - Google Patents

Nitride semiconductor laser diode and method for manufacturing the same

Info

Publication number
JP2002359436A
JP2002359436A JP2001163321A JP2001163321A JP2002359436A JP 2002359436 A JP2002359436 A JP 2002359436A JP 2001163321 A JP2001163321 A JP 2001163321A JP 2001163321 A JP2001163321 A JP 2001163321A JP 2002359436 A JP2002359436 A JP 2002359436A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride semiconductor
layer
ridge
laser diode
semiconductor laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001163321A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4304883B2 (en
Inventor
Akinori Yoneda
章法 米田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Chemical Industries Ltd filed Critical Nichia Chemical Industries Ltd
Priority to JP2001163321A priority Critical patent/JP4304883B2/en
Publication of JP2002359436A publication Critical patent/JP2002359436A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4304883B2 publication Critical patent/JP4304883B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor laser diode, having a ridge shape in which ripples are not generated, regardless of low output or high output. SOLUTION: This method for manufacturing a nitride semiconductor laser diode is provided with a ridge, and formed with embedded films at the both sides of the ridge; the embedded films are formed by a process for forming the ridge, and for forming a first insulation film, whose absorption coefficient is high on the exposed face of a p-side nitride semiconductor layer of a region from which the upper part and sidewalls of the ridge are excluded; and a process for forming a second insulating film, whose absorption coefficient is low on the first insulation film and at the sidewalls of the ridge.

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、窒化物半導体レー
ザダイオード、及びその製造方法に関し、特に、埋め込
み層を有するリッジ形状の窒化物半導体レーザダイオー
ドに適用される。
The present invention relates to a nitride semiconductor laser diode and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a ridge-shaped nitride semiconductor laser diode having a buried layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体発光素子である窒化物半導体レー
ザダイオードは、大容量の情報を記憶するDVD等のメ
ディアや通信用の光源、又は印刷機器等への利用が期待
されている。またガリウムを含有する窒化物半導体は発
光波長が400nm帯の短波長領域であるため、紫外か
ら緑色までの発光光源とすることができる。そのため、
ガリウムを含有する窒化物半導体レーザダイオードとし
て用いた場合、従来の赤色レーザダイオードに比べて数
倍の大容量メディアの再生装置、又は記憶装置として使
用可能となる。さらに電界効果トランジスタ(FET)
のような電子デバイスへの応用も期待されている。
2. Description of the Related Art A nitride semiconductor laser diode, which is a semiconductor light emitting element, is expected to be used for a medium such as a DVD for storing a large amount of information, a light source for communication, or a printing apparatus. In addition, the gallium-containing nitride semiconductor has a light emission wavelength in a short wavelength region of a 400 nm band, and thus can be used as a light source from ultraviolet to green. for that reason,
When used as a gallium-containing nitride semiconductor laser diode, it can be used as a reproducing device or a storage device for a large-capacity medium several times larger than a conventional red laser diode. Further field effect transistors (FETs)
Applications to such electronic devices are also expected.

【0003】このような窒化物半導体レーザダイオード
には、光導波路を形成し横方向の光閉じ込めを実現する
ために窒化物半導体にエッチングをすることによりリッ
ジを備えたものがある。この窒化物半導体レーザダイオ
ードはリッジを形成後に露出面となったリッジの側壁部
からリッジ両側のp側窒化物半導体層の露出面上に絶縁
性の埋め込み層を備えたものである。これは、リッジを
形成し露出面となったリッジ両側のp側窒化物半導体層
の露出面上に窒化物半導体と屈折率の違う、例えば屈折
率の低い埋め込み層を有することで、リッジ両側にある
窒化物半導体の屈折率をコア領域となる窒化物半導体の
屈折率よりも低くするものである。これより、光をコア
領域内に閉じ込めることで、横方向の光閉じ込めを可能
とするものである。このようなレーザダイオードを実効
屈折率型レーザダイオードと呼ぶ。また、窒化物半導体
レーザダイオードにおいて、リッジ両側の埋め込み層を
絶縁体とすることで電流狭窄ができる。この実効屈折率
型レーザダイオードは、例えばJpn.J.Appl.Phys.vol.37
(1988) pp.L309-L312、Part2,No.cB,15 March 1998に示
している。
Some of such nitride semiconductor laser diodes have a ridge formed by etching a nitride semiconductor in order to form an optical waveguide and realize lateral light confinement. This nitride semiconductor laser diode has an insulating buried layer on the exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer on both sides of the ridge from the side wall of the ridge exposed after forming the ridge. This is because the ridge is formed on both sides of the ridge by having a buried layer having a different refractive index from the nitride semiconductor, for example, a low refractive index, on the exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer on both sides of the ridge which has become an exposed surface. This is to make the refractive index of a certain nitride semiconductor lower than the refractive index of the nitride semiconductor serving as the core region. Thus, light is confined in the core region, thereby enabling lateral light confinement. Such a laser diode is called an effective refractive index type laser diode. Further, in the nitride semiconductor laser diode, current confinement can be achieved by using the buried layers on both sides of the ridge as insulators. This effective refractive index type laser diode is, for example, Jpn.J.Appl.Phys.vol.37
(1988) pp. L309-L312, Part 2, No. cB, 15 March 1998.

【0004】例えば、絶縁性を有する特性を満たした埋
め込み層としてSiOやZrOが報告されている。
ZrOからなる埋め込み層を有する窒化物半導体レー
ザダイオードにおいては、出力が5mW程度では寿命特
性が連続発振1万時間以上を達成した良好な窒化物半導
体レーザダイオードを可能としている。
[0004] For example, SiO 2 and ZrO 2 have been reported as buried layers satisfying the property of having insulating properties.
With a nitride semiconductor laser diode having a buried layer made of ZrO 2 , when the output is about 5 mW, a good nitride semiconductor laser diode whose life characteristics have achieved continuous oscillation of 10,000 hours or more is possible.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、SiO
やZrOを埋め込み膜として用いた場合には、低出
力時や高出力時に関わらずリップルが発生してしまう。
これは、実効屈折率型レーザダイオードはコア領域だけ
でなく、このコア領域の両横側にも活性層が存在するか
らである。コア領域の両横側にある活性層から、発光が
あるため出力が不均一となる。また、コア領域からの発
光漏れも考えられる。リップルが発生すればFFP(フ
ァー・フィールド・パターン)は非ガウシアン分布とな
る。このような非ガウシアン分布を特性として示す窒化
物半導体レーザダイオードは、光ディスクへの書き込み
等には用いるのが困難である。つまり、リップルが発生
すれば、ピークが複数発生するようなFFPとなり、ピ
ークの読み間違い等による歩留まり低下が問題となる。
そこで、本発明の目的は、低出力や高出力に関わらずリ
ップルの発生しない、窒化物半導体レーザダイオードを
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION However, SiO
When 2 or ZrO 2 is used as the buried film, ripple occurs regardless of the low output or high output.
This is because the active refractive index type laser diode has active layers not only on the core region but also on both lateral sides of the core region. The light emission from the active layers on both sides of the core region causes uneven output. Also, light emission from the core region may be considered. If a ripple occurs, the FFP (far field pattern) has a non-Gaussian distribution. A nitride semiconductor laser diode exhibiting such a non-Gaussian distribution as a characteristic is difficult to use for writing to an optical disk or the like. In other words, if ripples occur, the FFP will be such that a plurality of peaks will occur, and there will be a problem of lowering the yield due to erroneous reading of the peaks.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor laser diode that does not generate ripples regardless of low output or high output.

【0006】前記リップルとは、さざなみの意味を示
す。図3(a)にはリップルのないFFP−Xを示す。
また、図3(b)にはリップルの発生したFFP−Xを
示す。また前記コア領域とは、光閉じ込め領域を示す。
縦方向の光閉じ込めはガイド層とクラッド層との屈折率
差を利用したものである。また、横方向の光閉じ込めは
リッジの両側に形成した埋め込み膜に屈折率が低いもの
を用いる。これにより、埋め込み膜の下部にある窒化物
半導体の屈折率を低下させ実効屈折率を形成する。その
ため、横方向の光閉じ込めが可能となる。
[0006] The ripple indicates the meaning of ripples. FIG. 3A shows an FFP-X having no ripple.
FIG. 3B shows an FFP-X in which a ripple has occurred. The core region indicates a light confinement region.
The light confinement in the vertical direction utilizes the difference in the refractive index between the guide layer and the cladding layer. For the light confinement in the lateral direction, buried films formed on both sides of the ridge have a low refractive index. Thereby, the refractive index of the nitride semiconductor below the buried film is reduced to form an effective refractive index. Therefore, lateral light confinement becomes possible.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化物半導体レ
ーザダイオードは、上記目的を達成するために、リッジ
を有し、そのリッジ両側に埋め込み膜が形成された窒化
物半導体レーザダイオードにおいて、前記埋め込み膜は
吸収係数の異なる第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とを順に
形成した2層構造からなる。
In order to achieve the above object, a nitride semiconductor laser diode according to the present invention has a ridge, and a buried film is formed on both sides of the ridge. The buried film has a two-layer structure in which a first insulating film and a second insulating film having different absorption coefficients are sequentially formed.

【0008】本発明の窒化物半導体レーザダイオードに
おいて、前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜よりも
吸収係数が高いことを特徴とする。
In the nitride semiconductor laser diode according to the present invention, the first insulating film has a higher absorption coefficient than the second insulating film.

【0009】本発明の窒化物半導体レーザダイオード
は、基板上にn側窒化物半導体層、活性層、p側窒化物
半導体層とを形成したものであり、このp側窒化物半導
体層は活性層上にp側キャップ層、p側ガイド層、p側
クラッド層、p側コンタクト層とを有するものであっ
て、前記窒化物半導体レーザダイオードは少なくともp
側クラッド層までエッチングすることによりリッジを形
成していることを特徴とする。
A nitride semiconductor laser diode according to the present invention comprises an n-side nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-side nitride semiconductor layer formed on a substrate, and the p-side nitride semiconductor layer is an active layer. And a p-side cap layer, a p-side guide layer, a p-side clad layer, and a p-side contact layer on the nitride semiconductor laser diode.
The ridge is formed by etching the side cladding layer.

【0010】本発明の窒化物半導体レーザダイオードに
おいて、前記第1の絶縁膜はリッジ形成後のp側窒化物
半導体層の露出面上に形成され、かつリッジの側壁部に
は接触していないことを特徴とする。
In the nitride semiconductor laser diode according to the present invention, the first insulating film is formed on an exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer after the ridge is formed, and is not in contact with a sidewall of the ridge. It is characterized by.

【0011】本発明における窒化物半導体レーザダイオ
ードは、リッジ形状を有する実効屈折率型レーザダイオ
ードであり、吸収係数の異なる第1の絶縁膜と第2の絶
縁膜との2層構造からなる埋め込み層を有する。この第
1の絶縁膜には吸収係数が高いものを用いることとす
る。これより、第1の絶縁膜は光吸収膜としての効果を
有し、コア領域からの発光漏れやコア領域以外での発光
による光を吸収することでリップルをなくすことができ
る。ここで、吸収係数の高い埋め込み層としては、Ti
(酸化チタン)やNb(酸化ニオブ)、Rh
O等が挙げられる。また、前記第1の絶縁膜であるTi
等はSiOやZrOに比べて熱伝導率が高く、
放熱性に優れており高出力時の連続発振に用いる埋め込
み膜としては好ましい。さらに、本発明は埋め込み膜を
2層構造とすることで、逆耐圧が高くなる。これは、窒
化物半導体レーザダイオードを形成するための電極と窒
化物半導体との間の絶縁が強くなるからである。そのた
め、逆方向に電圧がかかった場合でも壊れにくく、品質
の向上が期待できる。
The nitride semiconductor laser diode according to the present invention is an effective refractive index type laser diode having a ridge shape, and has a buried layer having a two-layer structure of a first insulating film and a second insulating film having different absorption coefficients. Having. The first insulating film has a high absorption coefficient. Thus, the first insulating film has an effect as a light absorbing film, and can eliminate ripple by absorbing light leakage from the core region and light emitted from regions other than the core region. Here, as the buried layer having a high absorption coefficient, Ti
O 2 (titanium oxide), Nb 2 O 3 (niobium oxide), Rh
O and the like. Further, the first insulating film Ti
O 2 and the like have higher thermal conductivity than SiO 2 and ZrO 2 ,
It is excellent in heat dissipation and is preferable as a buried film used for continuous oscillation at high output. Further, according to the present invention, the reverse breakdown voltage is increased by using a buried film having a two-layer structure. This is because insulation between the electrode for forming the nitride semiconductor laser diode and the nitride semiconductor becomes stronger. Therefore, even if a voltage is applied in the reverse direction, it is hard to break, and an improvement in quality can be expected.

【0012】また、前記窒化物半導体レーザダイオード
は、少なくともp側クラッド層までエッチングすること
でリッジを形成している。また、活性層までエッチング
すれば活性層にダメージを与えるため寿命特性を低下さ
せてしまう。さらに、このリッジ形成後に形成する第1
の絶縁膜はリッジの側壁部には接触していないものとす
る。これは、第1の絶縁膜がリッジに接触していたら、
閾値が上がり寿命特性を低下させるためである。これ
は、第1の絶縁膜が光吸収膜としての効果があるもの
の、レーザ発振に必要なレーザ光までこの第1の絶縁膜
が吸収してしまうからである。
Further, the nitride semiconductor laser diode forms a ridge by etching at least up to the p-side cladding layer. In addition, if the active layer is etched, the active layer is damaged, so that the life characteristics are reduced. Further, a first ridge formed after the ridge is formed.
Is not in contact with the side wall of the ridge. This is because if the first insulating film is in contact with the ridge,
This is because the threshold value increases and the life characteristics are reduced. This is because, although the first insulating film has an effect as a light absorbing film, the first insulating film absorbs laser light required for laser oscillation.

【0013】前記窒化物半導体レーザダイオードの製造
方法は、リッジを有し、そのリッジの両側に埋め込み層
が形成された窒化物半導体レーザダイオードの製造方法
において、前記リッジ形成後にリッジ上部、及びリッジ
の側壁部を除いた領域であり、p側窒化物半導体層の露
出面に第1の絶縁膜を形成する工程と、その後、前記第
1の絶縁膜上、及びリッジの側壁部に第2の絶縁膜を形
成する工程とを有することを特徴とする。また、前記第
1の絶縁膜、第2の絶縁膜の成膜方法としては、特に限
定しないが、スパッタやECRスパッタ、蒸着を用いる
ことができる。
[0013] The method for manufacturing a nitride semiconductor laser diode has a ridge, and a buried layer is formed on both sides of the ridge. Forming a first insulating film on the exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer in a region excluding the side wall, and then forming a second insulating film on the first insulating film and on the side wall of the ridge. Forming a film. The method for forming the first insulating film and the second insulating film is not particularly limited, but sputtering, ECR sputtering, or vapor deposition can be used.

【0014】前記窒化物半導体レーザダイオードの製造
方法において、前記第1の絶縁膜の形成にはウェットエ
ッチング法を用いることを特徴とする。このウェットエ
ッチングには、熱硫酸やBHF、フッ酸が用いられる。
第1の絶縁膜はウェットエッチングで形成することによ
り、リッジ両側の側壁と第1の絶縁膜との間隔を均一に
制御することができる。また、リッジの端からの距離を
数ミクロンの1/10という狭い範囲でのエッチングが
可能となる。そのため、リッジ両横側の閉じ込めを均一
にすることができ、FFPのピークずれを抑制すること
ができる。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor laser diode, a wet etching method is used for forming the first insulating film. For this wet etching, hot sulfuric acid, BHF, or hydrofluoric acid is used.
By forming the first insulating film by wet etching, the distance between the sidewalls on both sides of the ridge and the first insulating film can be uniformly controlled. In addition, etching can be performed in a narrow range of 1/10 of several microns from the edge of the ridge. Therefore, confinement on both sides of the ridge can be made uniform, and the peak shift of the FFP can be suppressed.

【0015】本発明における埋め込み膜は上記に示す材
料であれば、電気伝導度が低く、10〜1012Ωc
mであるため絶縁体となり、埋め込み層からの電流のリ
ークはない。さらに、熱伝導率が高く、放熱性に優れて
いる。そのため、30mW以上の高出力に連続発振をす
る窒化物半導体レーザダイオードにおいても、コア内で
発生した熱を埋め込み層から外部に逃がし発熱による素
子の劣化を抑制することができるため、寿命特性の向上
が期待できる。また、フェイスダウン構造である窒化物
半導体レーザダイオードにおいては窒化物半導体レーザ
ダイオードと、ステムとの接合面積が広いため効率よく
熱を逃がすことができ好ましい。その他として、第1の
絶縁膜をリッジ両横側の範囲のみに形成するのであれ
ば、絶縁膜に限らずメタルを使用することもできる。
If the buried film of the present invention is made of the above-mentioned material, it has a low electric conductivity of 10 6 to 10 12 Ωc.
Since m is an insulator, there is no leakage of current from the buried layer. Furthermore, it has high thermal conductivity and excellent heat dissipation. Therefore, even in a nitride semiconductor laser diode that continuously oscillates at a high output of 30 mW or more, the heat generated in the core can be released from the buried layer to the outside to suppress deterioration of the element due to heat generation, thereby improving the life characteristics. Can be expected. Further, in the nitride semiconductor laser diode having a face-down structure, the junction area between the nitride semiconductor laser diode and the stem is large, so that heat can be efficiently released, which is preferable. In addition, if the first insulating film is formed only in the range on both sides of the ridge, not only the insulating film but also a metal can be used.

【0016】以上に示すように、本発明における窒化物
半導体レーザダイオードはリッジ形状を有する実効屈折
率型レーザダイオードであり、2層構造から成る埋め込
み層を用いるものである。これにより、低出力や高出力
に関係なくリップルをなくした窒化物半導体レーザダイ
オードを提供することができる。
As described above, the nitride semiconductor laser diode of the present invention is an effective refractive index type laser diode having a ridge shape, and uses a buried layer having a two-layer structure. Thus, it is possible to provide a nitride semiconductor laser diode having no ripple regardless of low output or high output.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態の半導体
レーザダイオードは、リッジを有し、そのリッジの側壁
部からリッジの両側表面に連続して埋め込み膜が形成さ
れた窒化物半導体レーザダイオードにおいて、前記埋め
込み膜としては吸収係数の異なる第1の絶縁膜と第2の
絶縁膜とを順に形成した2層構造からなるものである。
前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜よりも吸収係数
が高いものとする。この吸収係数の測定にはエリプソメ
ーターを用い、0.005〜0.1の範囲の第1の絶縁
膜を成膜する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention has a ridge, and a nitride semiconductor laser diode in which a buried film is formed continuously from the side wall of the ridge to both side surfaces of the ridge. Wherein the buried film has a two-layer structure in which a first insulating film and a second insulating film having different absorption coefficients are sequentially formed.
The first insulating film has a higher absorption coefficient than the second insulating film. For the measurement of the absorption coefficient, a first insulating film in the range of 0.005 to 0.1 is formed using an ellipsometer.

【0018】前記窒化物半導体レーザダイオードは、基
板上にn側窒化物半導体層、活性層、p側窒化物半導体
層とを形成したものである。この基板は、窒化物半導体
基板と異なるサファイア等の異種基板であってもよい。
また、n側窒化物半導体層は前記基板上にn側コンタク
ト層、クラック防止層、n側クラッド層、n側ガイド層
とを有するものである。さらに、このn側窒化物半導体
層上に形成する活性層は多重量子井戸構造からなる。こ
の活性層上に形成するp側窒化物半導体層は、活性層上
にp側キャップ層、p側ガイド層、p側クラッド層、p
側コンタクト層とを有するものであって、本実施の形態
では少なくともp側クラッド層までエッチングすること
によりリッジを形成している。
The nitride semiconductor laser diode has an n-side nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-side nitride semiconductor layer formed on a substrate. This substrate may be a heterogeneous substrate such as sapphire different from the nitride semiconductor substrate.
The n-side nitride semiconductor layer has an n-side contact layer, a crack prevention layer, an n-side cladding layer, and an n-side guide layer on the substrate. Further, the active layer formed on the n-side nitride semiconductor layer has a multiple quantum well structure. The p-side nitride semiconductor layer formed on the active layer includes a p-side cap layer, a p-side guide layer, a p-side clad layer,
In this embodiment, the ridge is formed by etching at least up to the p-side cladding layer.

【0019】前記窒化物半導体レーザダイオードにおい
て、前記第1の絶縁膜はリッジ形成後のp側窒化物半導
体層の露出面上に形成され、かつリッジの側壁部には接
触していないものとする。
In the nitride semiconductor laser diode, the first insulating film is formed on an exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer after the ridge is formed, and is not in contact with a side wall of the ridge. .

【0020】本発明に係る実施の形態の窒化物半導体レ
ーザダイオードにおける埋め込み層は、吸収係数の異な
る第1の絶縁膜と第2の絶縁膜とを順に形成した2層構
造からなる。また、前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶
縁膜よりも吸収係数が高いものとするため、以下の効果
を有する。
The buried layer in the nitride semiconductor laser diode according to the embodiment of the present invention has a two-layer structure in which a first insulating film and a second insulating film having different absorption coefficients are sequentially formed. In addition, the first insulating film has the following effects in order to have a higher absorption coefficient than the second insulating film.

【0021】効果1 上記に示すように、吸収係数の高い第1の絶縁膜を埋め
込み膜に用いることで、FFP−Xにおけるリップルの
発生をなくすことができる。この第1の絶縁膜として
は、TiO等の絶縁膜を用いる。このリップルの発生
をなくす理由は、これらの絶縁膜の吸収係数が高いため
に、光を吸収することができるからである。具体的数値
としては0.005〜0.1である。吸収係数の高い絶
縁膜を有することで、コア領域からの漏れ光、又はコア
領域以外での発光を取り除き、単一なレーザ光とするこ
tこができる。そのため、上記埋め込み膜を形成するこ
とで、リップルをなくすことができる。また、TiO
の成膜方法としてはスパッタ法等が考えられる。
Effect 1 As described above, the use of the first insulating film having a high absorption coefficient as the buried film makes it possible to eliminate the occurrence of ripple in the FFP-X. As the first insulating film, an insulating film such as TiO 2 is used. The reason for eliminating the occurrence of the ripple is that light can be absorbed due to the high absorption coefficient of these insulating films. Specific numerical values are 0.005 to 0.1. With the insulating film having a high absorption coefficient, leakage light from the core region or light emission from regions other than the core region can be removed, and a single laser beam can be obtained. Therefore, ripples can be eliminated by forming the buried film. In addition, TiO 2
As a film forming method, a sputtering method or the like can be considered.

【0022】効果2 本発明では、埋め込み膜を2層構造としているために、
逆耐圧が高くなる。その理由は、窒化物半導体レーザダ
イオードを形成時に電極と窒化物半導体との間の絶縁が
2層構造とすることで強くなるからである。
Effect 2 In the present invention, since the buried film has a two-layer structure,
Reverse breakdown voltage is increased. The reason is that when the nitride semiconductor laser diode is formed, the insulation between the electrode and the nitride semiconductor is increased by forming a two-layer structure.

【0023】また、リッジ形成時のエッチング深さは、
活性層までエッチングしなければ、p側キャップ層まで
エッチングしてもよく、好ましくはp側ガイド層やp側
クラッド層までエッチングすることとする。これは、窒
化物半導体はエッチングにより形成したエッチング表面
が劣化することが考えられるからである。このエッチン
グによる劣化の影響が活性層に及ばない範囲とすること
が好ましいからである。
The etching depth when forming the ridge is as follows:
If the active layer is not etched, the p-side cap layer may be etched, and preferably, the p-side guide layer and the p-side clad layer are also etched. This is because it is considered that the etching surface of the nitride semiconductor formed by etching is deteriorated. This is because it is preferable that the influence of the deterioration due to the etching be in a range not affecting the active layer.

【0024】以上より、本発明ではp側ガイド層までエ
ッチングすれば、コア領域以外に電流が流れることなく
電流狭窄が可能となる。その結果、リッジ形成後に露出
面となるp側ガイド層上に埋め込み膜を2層構造で形成
した窒化物半導体レーザダイオードであって5mW程度
の低出力のみならず、30mW以上、好ましくは50m
W程度の高出力時においてもリップルやキンクが発生す
ることなく3000時間以上の連続発振を行なうことが
可能なリッジ形状の窒化物半導体レーザダイオードを提
供することができる。
As described above, according to the present invention, when etching is performed up to the p-side guide layer, current can be confined without flowing current except in the core region. As a result, the nitride semiconductor laser diode has a buried film formed in a two-layer structure on the p-side guide layer which becomes an exposed surface after the formation of the ridge, and has not only a low output of about 5 mW but also 30 mW or more, preferably 50 mW.
It is possible to provide a ridge-shaped nitride semiconductor laser diode capable of performing continuous oscillation for 3000 hours or more without generating a ripple or kink even at a high output of about W.

【0025】本発明に係る実施形態の半導体レーザダイ
オードにおける埋め込み膜の形成方法を以下に示す。ま
ず、埋め込み膜を形成するために窒化物半導体レーザダ
イオードにリッジを形成する。図2(a)に示すよう
に、リッジの最上面にレジスト、又はSiO等を保護
マスクとして形成した後、スパッタ等によりレジスト上
部やリッジの側壁部、p側窒化物半導体層の露出面上に
第1の絶縁膜を形成する。次に、図2(b)に示すよう
に、レジスト上部、及びリッジの側壁部に形成した第1
の絶縁膜を熱硫酸やBHF(バッファードフッ酸)を用
いてウェットエッチング等により除去する。ここで、リ
ッジ両側の側壁部と第1の絶縁膜とは接触していない状
態とすることが好ましい。その後、図2(c)に示すよ
うに、レジスト上部やリッジの側壁部、第1の絶縁膜上
に第2の絶縁膜を形成する。さらに、図2(d)に示す
ように、リッジの上面に形成されているレジストやSi
、第2の絶縁膜とを除去し、リッジ最上面を露出さ
せる。この露出面には後工程において、p側電極を形成
する。
A method for forming a buried film in a semiconductor laser diode according to an embodiment of the present invention will be described below. First, a ridge is formed on a nitride semiconductor laser diode to form a buried film. As shown in FIG. 2A, after a resist or SiO 2 or the like is formed as a protective mask on the uppermost surface of the ridge, the upper portion of the resist, the side wall of the ridge, and the exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer are formed by sputtering or the like. Next, a first insulating film is formed. Next, as shown in FIG. 2B, first resists formed on the upper portion of the resist and on the side walls of the ridge are formed.
Is removed by wet etching or the like using hot sulfuric acid or BHF (buffered hydrofluoric acid). Here, it is preferable that the side walls on both sides of the ridge and the first insulating film are not in contact with each other. Thereafter, as shown in FIG. 2C, a second insulating film is formed on the resist, on the side wall of the ridge, and on the first insulating film. Further, as shown in FIG. 2D, a resist or Si formed on the upper surface of the ridge is formed.
O 2 and the second insulating film are removed to expose the top surface of the ridge. A p-side electrode is formed on this exposed surface in a later step.

【0026】ここで、TiOの成膜条件を以下に示
す。成膜装置としては、スパッタ装置を用いる。原料に
はTiターゲットを使用し、成膜温度を窒化物半導体に
ダメージを与えない温度である600℃以下である15
0℃とする。また、成膜温度が600℃より高ければ、
成膜時に窒化物半導体にダメージを与える恐れがある。
以上より、本発明における埋め込み膜は、100℃以
上、好ましくは200℃以上500℃以下の範囲を成膜
条件とする。埋め込み膜は2層構造とするため、組み合
わせにより埋め込み膜の屈折率を2.0〜2.65と広
範囲で形成することができる。そのため、窒化物半導体
レーザダイオードの窒化物半導体層をGaN(屈折率=
約2.3)だけでなく一般式InAlGa
1−x−yN(0≦X<1、0≦Y<1、0≦X+Y<
1)で示した場合にも、この組成式内での屈折率に対し
て屈折率差を維持することが可能であり、上記組成の窒
化物半導体に対して安定した光閉じ込めができる。ま
た、埋め込み膜の膜厚は第1の絶縁膜が100Å〜25
00Å、第2の絶縁膜が100Å〜6000Åとする。
Here, the film forming conditions of TiO 2 are shown below. As a film forming apparatus, a sputtering apparatus is used. A Ti target is used as a raw material, and the film forming temperature is 600 ° C. or less, which is a temperature that does not damage the nitride semiconductor.
0 ° C. If the film formation temperature is higher than 600 ° C.,
There is a risk of damaging the nitride semiconductor during film formation.
As described above, the film forming conditions of the buried film in the present invention are 100 ° C. or more, preferably 200 ° C. or more and 500 ° C. or less. Since the buried film has a two-layer structure, the refractive index of the buried film can be formed in a wide range of 2.0 to 2.65 depending on the combination. Therefore, the nitride semiconductor layer of the nitride semiconductor laser diode is formed of GaN (refractive index =
About 2.3) as well as the general formula In x Al y Ga
1-xy N (0 ≦ X <1, 0 ≦ Y <1, 0 ≦ X + Y <
Also in the case of 1), it is possible to maintain a difference in the refractive index with respect to the refractive index in this composition formula, and it is possible to stably confine light in the nitride semiconductor having the above composition. Further, the thickness of the buried film is 100Å to 25 が for the first insulating film.
00 °, and the second insulating film has a thickness of 100 ° to 6000 °.

【0027】また、埋め込み膜である第1の絶縁膜、第
2の絶縁膜の成膜方法としては、スパッタ法、ECRス
パッタ法等のスパッタリング法、又は電子ビーム蒸着
法、イオンビーム蒸着法等の蒸着法、その他にマイクロ
波プラズマCVD法やDCプラズマCVD法などのプラ
ズマCVD法、熱フィラメントCVD法、EACVD
法、アークイオンプレーティング法、電子励起式イオン
プレーティング法を使用した装置を用いることができ
る。
The first insulating film and the second insulating film which are buried films are formed by a sputtering method such as a sputtering method or an ECR sputtering method, or an electron beam evaporation method or an ion beam evaporation method. Evaporation method, plasma CVD method such as microwave plasma CVD method and DC plasma CVD method, hot filament CVD method, EACVD
An apparatus using an ion plating method, an arc ion plating method, or an electronic excitation type ion plating method can be used.

【0028】以下、本発明に係る実施の形態の半導体レ
ーザダイオードの製造工程の一例をさらに詳細に説明す
るが、本発明は、これに限定されるものでない。本発明
における基板は、窒化物半導体層をエピタキシャル成長
させることができる基板であればよく、基板の大きさや
厚さ等は特に限定されない。この基板の具体例として
は、C面、R面、及びA面のいずれかを主面とするサフ
ァイアやスピネルのような絶縁性基板、また炭化珪素
(6H、4H、3C)、シリコン、ZnS、ZnO、G
aAs、ダイヤモンド、及び窒化物半導体と格子接合す
る酸化物基板が挙げられる。また、サファイアを基板と
して用いる場合、サファイア基板は、A面をオリフラと
し、C面を成長面とする。その他、R面やA面でも成長
面とすることができるが、好ましくはC軸配向の窒化物
半導体層を成長させることである。この基板は、外周を
面取り加工や裏面を研削加工したものであってもよい。
Hereinafter, an example of the manufacturing process of the semiconductor laser diode according to the embodiment of the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited to this. The substrate in the present invention may be any substrate on which a nitride semiconductor layer can be epitaxially grown, and the size and thickness of the substrate are not particularly limited. As specific examples of this substrate, an insulating substrate such as sapphire or spinel having any one of the C plane, the R plane, and the A plane as a main surface, silicon carbide (6H, 4H, 3C), silicon, ZnS, ZnO, G
oxide substrates that lattice-attach with aAs, diamond, and nitride semiconductors. When sapphire is used as a substrate, the sapphire substrate has an A-plane as an orientation flat and a C-plane as a growth surface. In addition, an R-plane or an A-plane can be used as a growth plane, but it is preferable to grow a nitride semiconductor layer having a C-axis orientation. This substrate may be one whose outer periphery is chamfered or whose back surface is ground.

【0029】次に、前記基板上に成長させる窒化物半導
体層としては、窒化物半導体であり、一般式としてIn
AlGa1−x−yN(0≦X<1、0≦Y<1、
0≦X+Y<1)で表される。また、窒化物半導体層を
本発明では有機金属化学気相成長(MOCVD)法、や
ハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)法、分子
線エピタキシー(MBE)法等の気相成長法を用いて成
長させる。
Next, the nitride semiconductor layer to be grown on the substrate is a nitride semiconductor and has a general formula of In.
x Al y Ga 1-x- y N (0 ≦ X <1,0 ≦ Y <1,
0 ≦ X + Y <1). In the present invention, the nitride semiconductor layer is grown by using a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, a halide vapor phase epitaxial growth (HVPE) method, a molecular beam epitaxy (MBE) method, or another vapor phase growth method.

【0030】まずは、前記基板上に低温で窒化物半導体
AlGa1−xN(0≦X≦1)から成る下地層を成
長させる。これにより、基板と窒化物半導体との格子定
数差により生じる欠陥や割れを抑制することができる。
ここで、低温とは300〜800℃の温度範囲である。
さらに、第2の下地層としてAlGa1−xN(0≦
X≦1)を有機金属化学気相成長法により成長させる場
合、成長原料にTMG(トリメチルガリウム)、TMA
(トリメチルアルミニウム)とアンモニアを使用して成
長温度1150℃以下で1〜20μm程度成長させ、窒
化物半導体の表面を平坦な鏡面とする。
[0030] First, growing the base layer made of nitride semiconductor Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ X ≦ 1) at a low temperature on the substrate. Thereby, defects and cracks caused by a lattice constant difference between the substrate and the nitride semiconductor can be suppressed.
Here, the low temperature is a temperature range of 300 to 800 ° C.
Further, Al x Ga 1-x N (0 ≦
When X ≦ 1) is grown by metal organic chemical vapor deposition, TMG (trimethyl gallium), TMA
(Trimethylaluminum) and ammonia are used to grow about 1 to 20 μm at a growth temperature of 1150 ° C. or lower to make the surface of the nitride semiconductor a flat mirror surface.

【0031】また、前記下地層上にELO(Epitaxial
Lateral Overgrowth)法によりAl Ga1−xN(0
≦X≦1)層を成長させてもよい。このELO(Epitax
ialLateral Overgrowth)法とは窒化物半導体を横方向
成長させることで貫通転位を曲げて収束させることによ
り転位を低減させるものである。異種基板上に窒化物半
導体を成長させる場合、この基板と窒化物半導体との格
子定数の違いから成長界面に応力が発生する。この応力
が貫通転位等を発生させることとなり、貫通転位が窒化
物半導体の結晶性を低下させてしまう。そこで、このE
LO法では縦方向に伸びる性質を有する貫通転位を横方
向に曲げることで窒化物半導体の表面の貫通転位を低減
させるものである。まず、下地層上に保護膜を成膜し、
この保護膜に開口部を設ける。この保護膜の性質として
は、保護膜上には窒化物半導体が成長しないものとす
る。さらに、保護膜の開口部には下地層が露出してお
り、この下地層を核として窒化物半導体を成長させるも
のである。核から成長した窒化物半導体は保護膜上で横
方向成長する。この横方向成長した窒化物半導体と同様
に貫通転位も横方向に伸びる。この横方向に伸びた貫通
転位は保護膜上で接合し、収束する。また、開口部から
縦方向に伸びる貫通転位も存在する。以上より、保護膜
開口部から保護膜上に成長させた窒化物半導体は、保護
膜の開口部上、及び保護膜上に横方向成長した同士の接
合部以外の領域には低転位領域を形成することができ
る。
An ELO (Epitaxial) is formed on the underlayer.
Lateral Overgrowth) xGa1-xN (0
≦ X ≦ 1) A layer may be grown. This ELO (Epitax
What is the ialLateral Overgrowth method?
Bending and converging threading dislocations by growing
This is to reduce dislocations. Semi-nitride on heterogeneous substrate
When growing a conductor, the substrate and nitride semiconductor
Stress is generated at the growth interface due to the difference in the element constants. This stress
Causes threading dislocations and the like, and threading dislocations are nitrided.
The crystallinity of the semiconductor is reduced. So this E
In the LO method, threading dislocations having the property of extending in the vertical direction
To reduce threading dislocations on the surface of nitride semiconductor
It is to let. First, a protective film is formed on the underlayer,
An opening is provided in this protective film. The properties of this protective film
Indicates that the nitride semiconductor does not grow on the protective film.
You. Furthermore, the underlying layer is exposed at the opening of the protective film.
Also, a nitride semiconductor is grown using this underlayer as a nucleus.
It is. The nitride semiconductor grown from the nucleus lays on the protective film.
Grow in the direction. Same as this laterally grown nitride semiconductor
In addition, threading dislocations also extend laterally. This laterally extending penetration
The dislocation bonds on the protective film and converges. Also from the opening
There are threading dislocations extending in the longitudinal direction. From the above, the protective film
The nitride semiconductor grown on the protective film from the opening protects
The contact between the laterally grown layers on the opening of the film and on the protective film
Low dislocation regions can be formed in areas other than the joint
You.

【0032】さらに、本発明者らは図4や図6に示す窒
化物半導体基板上に形成した窒化物半導体レーザダイオ
ードを提供することができる。この図4に示す窒化物半
導体基板は、基板上に横方向成長させた窒化物半導体を
T字形状とし、さらに窒化物半導体を再成長させるもの
である。この窒化物半導体基板は、T字柱上には転位が
伸びるものの、T字両翼上部、及び隣り合うT字両翼の
開口部上には転位が大幅に低減された結晶性の良好な窒
化物半導体基板を得ることができる。この窒化物半導体
基板は低欠陥領域がウェハー上に広範囲で存在するた
め、この上に形成した窒化物半導体レーザーダイオード
は寿命特性の良好なものが期待できる。また、図6に示
すように、基板上に窒化物半導体を成長後、部分的にエ
ッチングを行い、さらに窒化物半導体を再成長させる方
法により窒化物半導体基板を形成することができる。こ
のエッチング深さは特に限定しないが、基板を露出させ
ず、底面には空洞を有するものであればよい。基板を露
出すれば、基板と窒化物半導体との成長界面を露出する
ことになる。この成長界面は、基板と窒化物半導体との
格子定数が違うため窒化物半導体の結晶性がよくない。
この結晶性がよくない窒化物半導体を露出すれば、基板
上の窒化物半導体へのダメージが大きく、上部の窒化物
半導体まで転位がより多く伸びてしまう。そのため、基
板は露出させない方が好ましい。しかしながら、エッチ
ング深さが浅ければ、凹部の底面からの窒化物半導体の
再成長が起こり、転位が伸びてしまう。そのため、基板
を露出させず、かつ空洞を有する図6に示す窒化物半導
体基板が好ましい。
Further, the present inventors can provide a nitride semiconductor laser diode formed on the nitride semiconductor substrate shown in FIGS. In the nitride semiconductor substrate shown in FIG. 4, the nitride semiconductor grown laterally on the substrate has a T-shape, and the nitride semiconductor is regrown. In this nitride semiconductor substrate, although dislocations extend on the T-shaped pillars, the dislocations are significantly reduced on the upper portions of the T-shaped wings and on the openings of the adjacent T-shaped wings, so that the nitride semiconductors have good crystallinity. A substrate can be obtained. Since this nitride semiconductor substrate has a wide range of low defect areas on the wafer, the nitride semiconductor laser diode formed thereon can be expected to have good life characteristics. In addition, as shown in FIG. 6, a nitride semiconductor substrate can be formed by a method in which a nitride semiconductor is grown on a substrate, partially etched, and then the nitride semiconductor is regrown. The etching depth is not particularly limited, but may be any as long as it does not expose the substrate and has a cavity on the bottom surface. When the substrate is exposed, the growth interface between the substrate and the nitride semiconductor is exposed. At the growth interface, the crystallinity of the nitride semiconductor is not good because the lattice constant of the substrate is different from that of the nitride semiconductor.
If the nitride semiconductor having poor crystallinity is exposed, damage to the nitride semiconductor on the substrate is large, and dislocations extend to the upper nitride semiconductor. Therefore, it is preferable not to expose the substrate. However, if the etching depth is small, regrowth of the nitride semiconductor from the bottom of the concave portion occurs, and the dislocation lengthens. Therefore, the nitride semiconductor substrate shown in FIG. 6 which does not expose the substrate and has a cavity is preferable.

【0033】また、窒化物半導体に生じる貫通転位を減
少させるには、前記ELO法の他に、HVPE法により
厚膜成長させ、この厚膜成長時に貫通転位を収束させる
ことで転位を 低減させる方法が挙げられる。
In order to reduce threading dislocations generated in the nitride semiconductor, in addition to the above-mentioned ELO method, a method of growing a thick film by HVPE and converging threading dislocations during the growth of the thick film to reduce dislocations. Is mentioned.

【0034】このHVPE法で窒化物半導体を成長させ
る場合、例えばGaNであれば、HClガスとGa金属
が反応することでGaClやGaClを形成し、さら
にこのGa塩化物がアンモニアと反応することでGaN
を基板上に堆積させるものである。HVPE法による窒
化物半導体の成長時に成長速度を変化させ、2段階成長
させることで結晶欠陥を大幅に低減させることができ
る。これにより、保護膜を用いた横方向成長をする必要
がなく、効率良く窒化物半導体基板を得ることができ
る。この2段階成長基板を図5に示す。
When a nitride semiconductor is grown by the HVPE method, for example, in the case of GaN, HCl gas reacts with Ga metal to form GaCl or GaCl 3 , and this Ga chloride reacts with ammonia. With GaN
Is deposited on a substrate. By changing the growth rate during the growth of the nitride semiconductor by the HVPE method and performing two-stage growth, crystal defects can be significantly reduced. Thus, it is not necessary to perform lateral growth using the protective film, and a nitride semiconductor substrate can be obtained efficiently. This two-stage growth substrate is shown in FIG.

【0035】また、HVPE法により窒化物半導体と異
なる異種基板上に窒化物半導体を厚膜成長させた場合に
は、この厚膜の窒化物半導体基板から異種基板を除去す
ることにより窒化物半導体のみから成る単体基板を形成
することができる。厚膜の窒化物半導体基板から異種基
板を除去する方法としては、異種基板を研磨により除去
する方法、その他には、異種基板と窒化物半導体との界
面にエキシマレーザ照射することにより異種基板を除去
する方法が挙げられる。そのため、サファイア基板のよ
うな絶縁体基板上に成長させた窒化物半導体基板であっ
てもサファイア基板除去することで窒化物半導体から成
る単体基板とし、裏面電極構造とすることが可能とな
る。ここまでの工程で得られた基板上に窒化物半導体を
成長させたもの、ELO法で成長させたもの、及びHV
PE法により成長させたものを含めて以下、窒化物半導
体基板という。
In the case where a nitride semiconductor is grown in a thick film on a heterogeneous substrate different from the nitride semiconductor by the HVPE method, only the nitride semiconductor is removed by removing the heterogeneous substrate from the thick nitride semiconductor substrate. Can be formed. As a method for removing a heterogeneous substrate from a thick nitride semiconductor substrate, a method for removing the heterogeneous substrate by polishing, or, alternatively, removing the heterogeneous substrate by irradiating an excimer laser to an interface between the heterogeneous substrate and the nitride semiconductor Method. Therefore, even if a nitride semiconductor substrate is grown on an insulating substrate such as a sapphire substrate, the sapphire substrate can be removed to form a single substrate made of a nitride semiconductor and a back electrode structure. A nitride semiconductor grown on the substrate obtained in the steps so far, a nitride semiconductor grown by the ELO method, and HV
Hereinafter, the substrate including the substrate grown by the PE method is referred to as a nitride semiconductor substrate.

【0036】次に、前記窒化物半導体基板上に窒化物半
導体素子を形成する。前記窒化物半導体基板上にn側コ
ンタクト層3としてn型不純物をドープしたAlGa
1− N(0≦X<1)を5μm程度で成長させる。こ
のn側コンタクト層上にクラック防止層(図示されてい
ない)としてn型不純物ドープInGa1−xN(0
≦X<1)を0.2μm程度で成長させる。なお、この
クラック防止層は省略可能である。続いて、クラック防
止層上にn側クラッド層4を成長させる。このn側クラ
ッド層としては、超格子構造であるのが好ましく、アン
ドープAlGa1−xN(0≦X<1)よりなる層
と、n型不純物をドープしたn型GaNよりなる層とを
交互に積層して総膜厚1.2μm程度の超格子構造より
なるn側クラッド層を成長させる。続いて、アンドープ
GaNよりなるn側光ガイド層5を0.1μm程度の膜
厚で成長させる。このn側光ガイド層は、n型不純物を
ドープしてもよい。
Next, a nitride semiconductor device is formed on the nitride semiconductor substrate. Al x Ga doped with an n-type impurity on the nitride semiconductor substrate as an n-side contact layer 3
1- xN (0 ≦ X <1) is grown to about 5 μm. On this n-side contact layer, an n-type impurity-doped In x Ga 1-x N (0
≦ X <1) is grown at about 0.2 μm. The crack prevention layer can be omitted. Subsequently, the n-side cladding layer 4 is grown on the crack prevention layer. As the n-side cladding layer is preferably a superlattice structure, a layer of undoped Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ X <1), a layer of n-type GaN doped with n-type impurity Are alternately stacked to grow an n-side cladding layer having a superlattice structure with a total film thickness of about 1.2 μm. Subsequently, an n-side optical guide layer 5 made of undoped GaN is grown to a thickness of about 0.1 μm. This n-side light guide layer may be doped with an n-type impurity.

【0037】次に、障壁層にノンドープInGa
1−xN(0≦X≦1)と井戸層にn型不純物ドープI
Ga1−xN(0≦X≦1)とからなる単一量子井
戸構造、又は多重量子井戸構造である活性層6を成長さ
せる。多重量子井戸構造であれば、障壁層と井戸層とを
同一温度で2〜5回程度で交互に積層し、最後に障壁層
とし総膜厚を200〜500Åとする。
Next, the non-doped In x Ga is applied to the barrier layer.
1-x N (0 ≦ X ≦ 1) and n-type impurity doped I in the well layer
n x Ga 1-x N ( 0 ≦ X ≦ 1) consisting of a single quantum well structure, or growing the active layer 6 is multi-quantum well structure. In the case of a multiple quantum well structure, the barrier layers and the well layers are alternately stacked at the same temperature about 2 to 5 times, and finally the barrier layer is formed to have a total thickness of 200 to 500 °.

【0038】次に、活性層上にp側キャップ層(図示さ
れていない)としてp型不純物をドープしたp型Al
Ga1−xN(0≦X<1)を成長させる。このp側キ
ャップ層は膜厚を300Å程度で成長させる。続いて、
アンドープGaNよりなるp側光ガイド層を0.1μm
程度の膜厚で成長させる。このp側光ガイド層7は、p
型不純物をドープしてもよい。次に、p側光ガイド層上
にp側クラッド層8を成長させる。このp側クラッド層
としては、n側クラッド層と同様に超格子構造であるの
が好ましく、アンドープAlGa1−xN(0≦X<
1)よりなる層と、p型不純物をドープしたp型GaN
よりなる層とを交互に積層して総膜厚0.6μm程度の
超格子構造よりなるp側クラッド層を成長させる。最後
に、p側クラッド層の上に、p型不純物をドープしたA
Ga1−xN(0≦X≦1)からなるp側コンタク
ト層9を成長させる。
Next, a p-type Al x doped with a p-type impurity is formed on the active layer as a p-side cap layer (not shown).
Ga 1-x N (0 ≦ X <1) is grown. This p-side cap layer is grown with a thickness of about 300 °. continue,
0.1 μm p-side light guide layer made of undoped GaN
It is grown with a film thickness of the order. This p-side light guide layer 7 is
Type impurities may be doped. Next, the p-side cladding layer 8 is grown on the p-side light guide layer. The p-side cladding layer preferably has a superlattice structure similarly to the n-side cladding layer, and is undoped Al x Ga 1-x N (0 ≦ X <
1) layer and p-type GaN doped with p-type impurities
And a p-side cladding layer having a superlattice structure having a total film thickness of about 0.6 μm is grown alternately. Finally, a p-type impurity-doped A
l x Ga 1-x N ( 0 ≦ X ≦ 1) growing a p-side contact layer 9 made of.

【0039】ここで、不純物濃度としては、特に限定す
る必要はないが、好ましくはn型不純物、及びp型不純
物は1×1018/cm〜1×1020/cmとす
る。また、前記n型不純物としてはSi、Ge、Sn、
S、O、Ti、Zr、Cd等が挙げられ、p型不純物と
してはBe、Zn、Mn、Mg、Ca、Sr等が挙げら
れる。
Here, the impurity concentration is not particularly limited, but it is preferable that the n-type impurity and the p-type impurity are 1 × 10 18 / cm 3 to 1 × 10 20 / cm 3 . Further, as the n-type impurity, Si, Ge, Sn,
Examples include S, O, Ti, Zr, and Cd, and examples of the p-type impurity include Be, Zn, Mn, Mg, Ca, and Sr.

【0040】次に、前記窒化物半導体基板上に窒化物半
導体素子を形成後、p電極とn電極とを同一面側に形成
する場合には、n電極を形成するためにn側コンタクト
層をエッチングにより露出させる。次に、ストライプ状
の光導波路領域を形成するためにエッチングすることに
よりリッジを形成する。ここで、エッチングはリッジを
形成するには異方性エッチングであるのが好ましく、例
えばRIE(反応性イオンエッチング)装置等を使用す
る。ここで形成されるリッジ幅としては本発明において
は後工程で形成する埋め込み層や出力にもよるが、リッ
ジ幅は1.0〜3.0μmと広くすることができる。ま
た、エッチング深さとしては窒化物半導体素子内の少な
くともp側クラッド層までエッチングするものとする。
さらに、リッジ形状は、順メサ型、逆メサ型、垂直型か
ら成り、これらの形状であれば横方向の光閉じ込めがで
き好ましい。
Next, when a p-electrode and an n-electrode are formed on the same surface after forming a nitride semiconductor device on the nitride semiconductor substrate, an n-side contact layer is formed to form the n-electrode. It is exposed by etching. Next, a ridge is formed by etching to form a striped optical waveguide region. Here, the etching is preferably anisotropic etching in order to form a ridge. For example, an RIE (reactive ion etching) device or the like is used. Although the ridge width formed here depends on the buried layer and the output formed in a later step in the present invention, the ridge width can be as wide as 1.0 to 3.0 μm. The etching depth is such that at least the p-side cladding layer in the nitride semiconductor device is etched.
Further, the ridge shape includes a forward mesa type, an inverted mesa type, and a vertical type, and these shapes are preferable because light can be confined in a lateral direction.

【0041】リッジを形成後、露出したリッジの側壁部
からリッジの両側表面の窒化物半導体層上に絶縁体であ
る埋め込み膜を2層構造でスパッタ法等により形成す
る。埋め込み膜の成膜方法、及び成膜条件は前記に示し
ており、ここでは省略する。
After the formation of the ridge, a buried film as an insulator is formed in a two-layer structure from the exposed side wall of the ridge on the nitride semiconductor layers on both sides of the ridge by a sputtering method or the like. The method of forming the buried film and the film forming conditions have been described above, and will not be described here.

【0042】この埋め込み膜の効果としては第1の絶縁
膜11は光吸収である。また、第2の絶縁膜12の効果
としては、電流狭窄、及び横方向の光閉じ込めである。
横方向の光閉じ込めをするためには窒化物半導体層との
間に屈折率差を設ける必要があり、またコア領域内に光
を閉じ込めるには窒化物半導体よりも屈折率の小さい材
料を埋め込み層に用いる。また、縦方向の光閉じ込めは
屈折率の高いコア領域と、屈折率の低いp、n側クラッ
ド層とで屈折率差をつけることでコア内に光を閉じ込め
ている。
The effect of this buried film is that the first insulating film 11 absorbs light. The effects of the second insulating film 12 are current confinement and lateral light confinement.
In order to confine light in the lateral direction, it is necessary to provide a difference in the refractive index between the nitride semiconductor layer and the nitride semiconductor layer. Used for In the vertical light confinement, light is confined in the core by providing a refractive index difference between the core region having a high refractive index and the p and n-side cladding layers having a low refractive index.

【0043】その後、p側電極13を形成するためにリ
ッジ最上面に成膜された埋め込み層をリフトオフ等によ
り除去する。次に、除去後、露出したp側コンタクト層
の表面にNi/Auよりなるp側電極をストライプ状に
形成し、p側電極を形成後、n側コンタクト層の表面に
Ti/Alよりなるn側電極10をリッジストライプと
平行に形成する。次に取り出し電極であるパッド電極1
4をp電極、及びn電極上に形成する。
Thereafter, the buried layer formed on the uppermost surface of the ridge for forming the p-side electrode 13 is removed by lift-off or the like. Next, after the removal, a p-side electrode made of Ni / Au is formed in a stripe shape on the exposed surface of the p-side contact layer. After the p-side electrode is formed, an n-side made of Ti / Al is formed on the surface of the n-side contact layer. The side electrode 10 is formed in parallel with the ridge stripe. Next, the pad electrode 1 which is an extraction electrode
4 is formed on the p-electrode and the n-electrode.

【0044】また、p側電極をNi/Au/RhOと
し、p側パッド電極をRhO/Pt/Auとする組み合
わせとすることもできる。パッド電極を形成する前に、
SiO 、TiO等から成る誘電体多層膜を共振器面
(光出射端面側)に形成してもよい。この誘電体多層膜
を有することにより高出力時における光出射端面の端面
劣化を抑制することができる。
The p-side electrode is made of Ni / Au / RhO.
And the p-side pad electrode is RhO / Pt / Au
It can also be done. Before forming the pad electrode,
SiO 2, TiO2Dielectric multilayer film consisting of
(Light emitting end face side). This dielectric multilayer film
The end face of the light emitting end face at the time of high output by having
Deterioration can be suppressed.

【0045】さらに、ストライプ状の電極に垂直な方向
で、基板側からバー状にヘキカイし、ヘキカイ面((1
1−00)面、六方晶系の側面に相当する面=M面)に
共振器を形成する。この共振器面に誘電体多層膜を形成
し、電極に平行な方向でバーを切断して窒化物半導体レ
ーザ素子とする。この窒化物半導体レーザ素子をヒート
シンクに設置し、ワイヤーボンディングし、キャップで
封止することで窒化物半導体レーザダイオードとする。
Further, the substrate is cleaved in a bar shape in the direction perpendicular to the stripe-shaped electrodes, and the cleaved surface ((1
A resonator is formed on the (1-00) plane, a plane corresponding to a hexagonal side surface = M plane). A dielectric multilayer film is formed on the surface of the resonator, and a bar is cut in a direction parallel to the electrodes to obtain a nitride semiconductor laser device. This nitride semiconductor laser device is placed on a heat sink, wire-bonded, and sealed with a cap to obtain a nitride semiconductor laser diode.

【0046】以上により得られた窒化物半導体レーザダ
イオードを用いて室温でレーザ発振を試みたところ、発
振波長400〜420nm、閾値電流密度2.9kA/
cm において連続発振を示し、5mW程度の低出力時
だけでなく30mW以上、好ましくは50mW程度の光
出力時でもリップルが発生せず、3000時間以上の寿
命特性を示す。
The nitride semiconductor laser diode obtained as described above
When laser oscillation was attempted at room temperature using an
Oscillation wavelength 400 to 420 nm, threshold current density 2.9 kA /
cm 2Shows continuous oscillation at low output of about 5mW
Not only light of 30 mW or more, preferably about 50 mW
Ripple does not occur even at the time of output and the life is over 3000 hours
Shows life characteristics.

【0047】[0047]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。 [実施例1]まず、基板1としてC面を主面、オリフラ
面をA面とする2インチφで厚さ2mmのサファイア基
板を用い、MOCVD装置にセットし、温度1050℃
で10分間のサーマルクリーニングを行い水分や表面の
付着物を除去した。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1 First, a sapphire substrate of 2 inches in diameter and 2 mm in thickness having a C surface as a main surface and an orientation flat surface as an A surface was set as a substrate 1 and set in a MOCVD apparatus at a temperature of 1050 ° C.
For 10 minutes to remove moisture and deposits on the surface.

【0048】次に、温度を510℃にして、キャリアガ
スに水素、原料ガスにアンモニアとTMG(トリメチル
ガリウム)を用い、GaNより成る下地層を200オン
グストロームの膜厚で成長させる。
Next, at a temperature of 510 ° C., an underlayer made of GaN is grown to a thickness of 200 Å using hydrogen as a carrier gas, ammonia and TMG (trimethylgallium) as a source gas.

【0049】その後、第2の下地層であるGaNを成長
温度1050℃、膜厚2.5μmで成長する。この第2
の下地層は、上記下地層と同様にキャリアガスには水
素、原料ガスにはアンモニアを用いて成長させる。
Thereafter, GaN as a second underlayer is grown at a growth temperature of 1050 ° C. and a thickness of 2.5 μm. This second
The underlayer is grown by using hydrogen as a carrier gas and ammonia as a source gas, similarly to the above-described underlayer.

【0050】第2の下地層を成長後、その上にSiO
よりなる保護膜を膜厚0.5μmで成膜する。さらに、
この保護膜に開口部を有するストライプパターンを形成
する。この保護膜のストライプパターンは基板のオリフ
ラ面に対して垂直方向に形成される。また、保護膜のス
トライプ幅は14μm、開口部幅は6μmである。この
開口部は下地層であるGaNが露出している。次に、こ
の開口部より露出したGaNを核としてGaNを横方向
に成長させ、このGaN同士が接合する前に成長を止め
る。この時のGaNの断面形状としてはT字状となる。
その後、保護膜を除去し、T字状のGaNの両翼側面、
及びT字上面よりGaNを再成長させることで、膜厚1
5μmのGaN層2を形成する。このGaN基板は、平
坦でミラー形状を有する窒化物半導体基板であり、保護
膜上の横方向成長させた領域は単位面積あたりの貫通転
位が1×10個/cm以下となる低欠陥である窒化
物半導体基板とすることができる。
After the second underlayer is grown, SiO 2 is
A protective film made of a film having a thickness of 0.5 μm is formed. further,
A stripe pattern having an opening is formed in the protective film. The stripe pattern of the protective film is formed in a direction perpendicular to the orientation flat surface of the substrate. The protective film has a stripe width of 14 μm and an opening width of 6 μm. This opening exposes the underlying layer of GaN. Next, GaN is laterally grown with the GaN exposed from the opening as a nucleus, and the growth is stopped before the GaNs are joined. At this time, the GaN has a T-shaped cross section.
After that, the protective film was removed, and both sides of the T-shaped GaN,
And by growing GaN again from the upper surface of the T-shape,
A GaN layer 2 of 5 μm is formed. This GaN substrate is a nitride semiconductor substrate having a flat mirror shape, and a region grown laterally on the protective film has a low defect in which threading dislocations per unit area is 1 × 10 7 / cm 2 or less. A certain nitride semiconductor substrate can be obtained.

【0051】次に、前記窒化物半導体基板上に窒化物半
導体素子を形成する。 [アンドープn型コンタクト層(図示されていない)]
前記窒化物半導体基板を形成したウェーハをMOCVD
装置の反応容器内にセットし、1050℃で窒化物半導
体に、TMG(トリメチルガリウム)、TMA(トリメ
チルアルミニウム)、アンモニアを用い、Al0.05
Ga0.95Nよりなるアンドープn型コンタクト層を
1μmの膜厚で成長させる。この層は、GaNからなる
窒化物半導体基板とn型コンタクト層をはじめとする半
導体素子との間で、緩衝層としての機能を有する。
Next, a nitride semiconductor device is formed on the nitride semiconductor substrate. [Undoped n-type contact layer (not shown)]
MOCVD is performed on the wafer on which the nitride semiconductor substrate is formed.
It was set in a reaction vessel of the apparatus, and TMG (trimethylgallium), TMA (trimethylaluminum) and ammonia were used as the nitride semiconductor at 1050 ° C., and Al 0.05
An undoped n-type contact layer made of Ga 0.95 N is grown to a thickness of 1 μm. This layer has a function as a buffer layer between a nitride semiconductor substrate made of GaN and a semiconductor element such as an n-type contact layer.

【0052】[n型コンタクト層3]次にアンドープn
型コンタクト層上にTMG、TMA、アンモニア、不純
物ガスとしてシランガスを用い、1050℃でSiドー
プしたAl0.05Ga0. 95Nよりなるn型コンタ
クト層3を4μmの膜厚で成長させる。
[N-type contact layer 3] Next, undoped n
Using TMG, TMA, ammonia, and silane gas as impurity gas, Al 0.05 Ga 0. An n-type contact layer 3 of 95 N is grown to a thickness of 4 μm.

【0053】[クラック防止層]次に、TMG、TMI
(トリメチルインジウム)、アンモニアを用い、温度を
900℃にしてIn0.07Ga0.93Nよりなるク
ラック防止層を0.15μmの膜厚で成長させる。な
お、このクラック防止層は省略可能である。
[Crack prevention layer] Next, TMG, TMI
Using (trimethylindium) and ammonia at a temperature of 900 ° C., a crack prevention layer made of In 0.07 Ga 0.93 N is grown to a thickness of 0.15 μm. The crack prevention layer can be omitted.

【0054】[n型クラッド層4]次に、温度を105
0℃にして、原料ガスにTMA、TMG及びアンモニア
を用い、アンドープのAl0.05Ga0.95Nより
なるA層を25Åの膜厚で成長させ、続いて、TMAを
止め、不純物ガスとしてシランガスを用い、Siを5×
1018/cmドープしたGaNよりなるB層を25
Åの膜厚で成長させる。この操作を200回繰り返しA
層とB層との積層構造とし、総膜厚1μmの多層膜(超
格子構造)よりなるn型クラッド層を成長させる。
[N-type cladding layer 4] Next, the temperature was set to 105
At 0 ° C., an A layer made of undoped Al 0.05 Ga 0.95 N is grown to a thickness of 25 ° using TMA, TMG and ammonia as source gases. 5x Si using silane gas
A B layer made of GaN doped with 10 18 / cm 3 is 25
It grows with the film thickness of Å. Repeat this operation 200 times A
An n-type clad layer having a multilayer structure (superlattice structure) having a total thickness of 1 μm and having a layered structure of the layer and the B layer is grown.

【0055】[n型光ガイド層5]次に、シランガスを
止め、同様の温度で、原料ガスにTMG及びアンモニア
を用い、アンドープのGaNよりなるn型ガイド層5を
0.15μmの膜厚で成長させる。このn型光ガイド層
5は、n型不純物をドープしてもよい。
[N-Type Light Guide Layer 5] Next, the silane gas was stopped, and at the same temperature, an N-type guide layer 5 of undoped GaN was formed to a thickness of 0.15 μm using TMG and ammonia as source gases. Let it grow. The n-type light guide layer 5 may be doped with an n-type impurity.

【0056】[活性層6]次に、温度を900℃にし、
原料ガスにTMI(トリメチルインジウム)、TMG及
びアンモニアを用い、不純物ガスとしてシランガスを用
い、Siを5×1018/cmドープしたIn
0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を140Åの膜
厚で成長させ、シランガスを止め、アンドープのIn
0.13Ga0.8 Nよりなる井戸層を25Åの膜厚
で成長させることにより、障壁層/井戸層/障壁層/井
戸層の順に積層し、最後に障壁層として、TMI、TM
G及びアンモニアを用い、アンドープのIn0.05
0.95Nを成長させる。活性層6は、総膜厚500
Åの多重量子井戸構造(MQW)となる。
[Active Layer 6] Next, the temperature is set to 900 ° C.
Indium doped with 5 × 10 18 / cm 3 using TMI (trimethyl indium), TMG and ammonia as source gas, silane gas as impurity gas, and Si
A barrier layer of 0.05 Ga 0.95 N is grown to a thickness of 140 °, silane gas is stopped, and undoped In
By growing a well layer made of 0.13 Ga 0.8 7 N with a thickness of 25 Å, stacked in this order of the barrier layer / well layer / barrier layer / well layer, as the last barrier layer, TMI, TM
Undoped In 0.05 G using G and ammonia
a 0.95 N is grown. The active layer 6 has a total thickness of 500
多重 is a multiple quantum well structure (MQW).

【0057】[p型キャップ層(図示されていない)]
次に、活性層と同じ温度で、原料ガスにTMA、TMG
及びアンモニアを用い、不純物ガスとしてCpMg
(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、Mgを
1×1019/cmドープしたAl0.3Ga0.7
Nよりなるp型電子閉じ込め層を100Åの膜厚で成長
させる。
[P-type cap layer (not shown)]
Next, at the same temperature as the active layer, TMA, TMG
And ammonia, and Cp 2 Mg as an impurity gas.
(Cyclopentadienylmagnesium), Al 0.3 Ga 0.7 doped with Mg at 1 × 10 19 / cm 3
A p-type electron confinement layer made of N is grown to a thickness of 100 °.

【0058】[p型光ガイド層7]次に、CpMg、
TMAを止め、温度を1050℃にして、原料ガスにT
MG及びアンモニアを用い、アンドープのGaNよりな
るp型ガイド層7を0.15μmの膜厚で成長させる。
[P-type light guide layer 7] Next, Cp 2 Mg,
Stop TMA, raise temperature to 1050 ° C, and add T
Using MG and ammonia, a p-type guide layer 7 made of undoped GaN is grown to a thickness of 0.15 μm.

【0059】[p型クラッド層8]次に、1050℃で
アンドープAl0.05Ga0.95NよりなるA層を
25Åの膜厚で成長させ、続いてTMAを止め、Cp
Mgを用いて、Mgを1×1020/cmドープした
GaNよりなるB層を25Åの膜厚で成長させ、それを
90回繰り返して総膜厚0.45μmの超格子層よりな
るp型クラッド層8を成長させる。p型クラッド層は、
GaNとAlGaNとを積層した超格子構造とする。p
型クラッド層8を超格子構造とすることによって、クラ
ッド層全体のAl混晶比を上げることができるので、ク
ラッド層自体の屈折率が小さくなり、さらにバンドギャ
ップエネルギーが大きくなるので、しきい値を低下させ
る上で非常に有効である。
[P-type cladding layer 8] Next, an A layer made of undoped Al 0.05 Ga 0.95 N is grown at a temperature of 1050 ° C. to a thickness of 25 °, then TMA is stopped and Cp 2
Using Mg, a B layer made of GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg is grown to a thickness of 25 °, and this is repeated 90 times to form a p-type made of a superlattice layer having a total thickness of 0.45 μm. The cladding layer 8 is grown. The p-type cladding layer
It has a super lattice structure in which GaN and AlGaN are stacked. p
When the mold cladding layer 8 has a superlattice structure, the Al mixed crystal ratio of the entire cladding layer can be increased, so that the refractive index of the cladding layer itself decreases and the bandgap energy increases. Is very effective in lowering

【0060】[p型コンタクト層9]最後に、1050
℃で、p型クラッド層109の上に、TMG、アンモニ
ア、CpMgを用い、Mgを1×1020/cm
ープしたp型GaNよりなるp型コンタクト層9を15
0Åの膜厚で成長させる。反応終了後、反応容器内にお
いて、ウェハを窒素雰囲気中、700℃でアニーリング
を行い、p型層をさらに低抵抗化する。
[P-type contact layer 9] Finally, 1050
At 10 ° C., a p-type contact layer 9 made of p-type GaN doped with 1 × 10 20 / cm 3 of Mg using TMG, ammonia, and Cp 2 Mg was formed on the p-type cladding layer 109 by 15 μm.
It is grown to a thickness of 0 °. After the reaction, the wafer is annealed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere in a reaction vessel to further reduce the resistance of the p-type layer.

【0061】アニーリング後、窒化物半導体を積層させ
たウェハを反応容器から取り出し、最上層のp型コンタ
クト層の表面にSiOよりなる保護膜を形成して、R
IE(反応性イオンエッチング)法を用いClガスに
よりエッチングし、n電極を形成すべきn型コンタクト
層3の表面を露出させる。
After annealing, the wafer on which the nitride semiconductor was laminated was taken out of the reaction vessel, and a protective film made of SiO 2 was formed on the surface of the uppermost p-type contact layer.
The surface of the n-type contact layer 3 on which the n-electrode is to be formed is exposed by etching with a Cl 2 gas using an IE (reactive ion etching) method.

【0062】次に、レジストをマスクとして形成し、R
IEを用いClガス、及びSiClガスとによりエ
ッチングすることにより、ストライプ状の導波路領域と
してリッジストライプをリッジのストライプ幅を1.8
μmで形成する。このエッチングはp側ガイド層までエ
ッチングして、ストライプ状の光導波路領域となるリッ
ジを形成する。その後、スパッタ装置を用いて第1の絶
縁膜であるTiOを膜厚500Åで形成する。その
後、リッジ側壁部とレジスト上部の第1の絶縁膜を除去
し、第2の絶縁膜であるZrOを図2に示すように膜
厚550Åで形成する。その後、剥離液により図2
(d)に示すようにリッジ上部を露出させる。
Next, a resist is formed as a mask, and R
The ridge stripe is formed into a stripe-shaped waveguide region by using the IE and etching with a Cl 2 gas and a SiCl 4 gas to have a ridge stripe width of 1.8.
Formed in μm. This etching is performed up to the p-side guide layer to form a ridge serving as a stripe-shaped optical waveguide region. Thereafter, TiO 2 as a first insulating film is formed to a thickness of 500 ° using a sputtering apparatus. Thereafter, the first insulating film on the ridge side wall and on the resist is removed, and ZrO 2 as a second insulating film is formed to a thickness of 550 ° as shown in FIG. Then, using a stripper,
The upper part of the ridge is exposed as shown in FIG.

【0063】次に前記リッジ最上面の露出したp型コン
タクト層上にp側電極をNi/Auで100μmのスト
ライプ幅で形成し、また、エッチングにより露出したn
型コンタクト層上にはTi/Alよりなるn型電極を形
成する。このp側電極は、リッジ上にストライプ形成さ
れており、同じくストライプ形成されているn側電極と
は平行な方向で形成する。
Next, a p-side electrode is formed of Ni / Au with a stripe width of 100 μm on the exposed p-type contact layer on the uppermost surface of the ridge, and the n-side exposed by etching is formed.
An n-type electrode made of Ti / Al is formed on the mold contact layer. The p-side electrode is formed in stripes on the ridge, and is formed in a direction parallel to the n-side electrodes also formed in stripes.

【0064】次に、光反射端面にSiOとTiO
りなる誘電体多層膜を設けた後、p側電極、及びn側電
極上にNi−Ti−Au(1000Å−1000Å−8
000Å)よりなるパット電極をそれぞれ形成する。
Next, after a dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 is provided on the light reflection end face, Ni-Ti-Au (1000Å-1000Å-8) is formed on the p-side electrode and the n-side electrode.
000 °) are formed.

【0065】以上のようにして得られた窒化物半導体レ
ーザ素子をヒートシンクに設置し、それぞれのパッド電
極にワイヤーボンディングをすることで窒化物半導体レ
ーザダイオードとする。本実施例におけるFFP−Xを
図7に示す。また、埋め込み膜をZrOのみとした他
は実施例1と同様にして形成した窒化物半導体レーザー
ダイオードにおけるFFP−Xを図8にしめす。以上よ
り、この窒化物半導体レーザダイオードを用いて、室温
においてしきい値2.8kA/cm、5〜30mWの
出力においてリップルが発生せず、3000時間以上の
寿命特性を有する発振波長405nmの連続発振の窒化
物半導体レーザダイオードを得られた。
The nitride semiconductor laser device obtained as described above is placed on a heat sink, and each pad electrode is wire-bonded to obtain a nitride semiconductor laser diode. FIG. 7 shows the FFP-X according to the present embodiment. FIG. 8 shows an FFP-X of a nitride semiconductor laser diode formed in the same manner as in Example 1 except that only the buried film is ZrO 2 . As described above, using this nitride semiconductor laser diode, no ripple occurs at an output of 5 to 30 mW at a threshold value of 2.8 kA / cm 2 at room temperature, and a continuous oscillation wavelength of 405 nm having a life characteristic of 3000 hours or more is obtained. An oscillating nitride semiconductor laser diode was obtained.

【0066】[実施例2]実施例1と同様にサファイア
基板1上に下地層2を成長させた後、ハイドライド気相
エピタキシャル成長装置にセットし、Gaメタルを石英
ボートに用意し、ハロゲンガスにHClガスを用いるこ
とによりGaClを生成し、次に、Nガスであるアン
モニアガスと反応させ、アンドープGaNよりなる窒化
物半導体2aを成長させる。窒化物半導体2aの成長温
度としては1000℃であり、成長速度を1mm/ho
urとして、膜厚100μmで成長させる。次に、窒化
物半導体2a上に、窒化物半導体2bをハイドライド気
相エピタキシャル成長法装置において成長させる。この
時の成長条件としては、成長温度を窒化物半導体2aと
同温とし、窒化物半導体2bの成長速度を50μm/h
ourで膜厚は50μmで成長させた。ここで得られた
窒化物半導体基板は表面は平坦かつ鏡面となり、CL観
察によると貫通転位密度は約1×10cm−2程度で
あり、低欠陥である図5に示す窒化物半導体基板を提供
することができる。
Example 2 After a base layer 2 was grown on a sapphire substrate 1 in the same manner as in Example 1, it was set in a hydride vapor phase epitaxial growth apparatus, Ga metal was prepared in a quartz boat, and HCl was used as a halogen gas. GaCl 3 is generated by using a gas, and then reacted with ammonia gas, which is an N gas, to grow a nitride semiconductor 2a made of undoped GaN. The growth temperature of the nitride semiconductor 2a is 1000 ° C., and the growth rate is 1 mm / ho.
The film is grown as a ur with a film thickness of 100 μm. Next, nitride semiconductor 2b is grown on nitride semiconductor 2a using a hydride vapor phase epitaxial growth apparatus. As growth conditions at this time, the growth temperature is the same as that of the nitride semiconductor 2a, and the growth rate of the nitride semiconductor 2b is 50 μm / h.
Our film was grown at a thickness of 50 μm. The surface of the obtained nitride semiconductor substrate is flat and mirror-finished. According to CL observation, the threading dislocation density is about 1 × 10 6 cm −2 , and the nitride semiconductor substrate shown in FIG. Can be provided.

【0067】以上により得られた窒化物半導体基板を用
いる以外は実施例1と同様に窒化物半導体レーザダイオ
ードを形成し、実施例1と同条件で埋め込み膜を第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜との2層構造で形成する。ここで
得られた窒化物半導体レーザダイオードは実施例1と同
様にリップルが発生しない連続発振が3000時間以上
の寿命特性が期待できる。
A nitride semiconductor laser diode was formed in the same manner as in Example 1 except that the nitride semiconductor substrate obtained as described above was used, and a buried film was formed under the same conditions as in Example 1 with the first insulating film and the second insulating film. It is formed in a two-layer structure with an insulating film. The nitride semiconductor laser diode obtained here can be expected to have a life characteristic of 3000 hours or more of continuous oscillation without generation of ripples, similarly to the first embodiment.

【0068】[実施例3]基板1にはC面を主面、オリ
フラ面をA面とする2インチφで厚さ2mmのサファイ
ア基板を用い、MOCVD装置にセットし、温度105
0℃で10分間のサーマルクリーニングを行い水分や表
面の付着物を除去する。 次に、温度を510℃にし
て、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとTM
G(トリメチルガリウム)を用い、GaNより成る下地
層を200オングストロームの膜厚で成長させる。
[Example 3] A sapphire substrate of 2 inches in diameter and 2 mm in thickness having the C surface as the main surface and the orientation flat surface as the A surface was used as the substrate 1, and was set in a MOCVD apparatus.
Thermal cleaning is performed at 0 ° C. for 10 minutes to remove moisture and attached substances on the surface. Next, the temperature was increased to 510 ° C., and hydrogen was used as the carrier gas, and ammonia and TM were used as the source gas.
Using G (trimethylgallium), an underlayer made of GaN is grown to a thickness of 200 angstroms.

【0069】その後、窒化物半導体2aとしてGaNを
成長温度1050℃、膜厚10μmで成長する。この窒
化物半導体2aは、上記下地層と同様にキャリアガスに
は水素、原料ガスにはアンモニアを用いて成長させる。
Thereafter, GaN is grown as nitride semiconductor 2a at a growth temperature of 1050 ° C. and a film thickness of 10 μm. This nitride semiconductor 2a is grown using hydrogen as a carrier gas and ammonia as a source gas, as in the case of the underlayer.

【0070】次に、窒化物半導体2aを深さ8.5μm
の溝を形成する。この溝の幅は14μmであり、14:
6の比で溝を等間隔で形成している。さらに窒化物半導
体2bを窒化物半導体2aの側面、及び上面より成長さ
せて、窒化物半導体のトータル膜厚が15μmである欠
陥を低減させた窒化物半導体基板とする。この窒化物半
導体2bの成長条件は窒化物半導体2aと同様とする。
Next, a nitride semiconductor 2a having a depth of 8.5 μm
Is formed. The width of this groove is 14 μm, and 14:
The grooves are formed at regular intervals at a ratio of 6. Further, the nitride semiconductor 2b is grown from the side surface and the upper surface of the nitride semiconductor 2a to obtain a nitride semiconductor substrate with a reduced total defect thickness of 15 μm. The growth condition of the nitride semiconductor 2b is the same as that of the nitride semiconductor 2a.

【0071】以上により得られた窒化物半導体基板を用
いる以外は実施例1と同様に窒化物半導体レーザダイオ
ードを形成し、実施例1と同条件で埋め込み膜を第1の
絶縁膜と第2の絶縁膜との2層構造で形成する。ここで
得られた窒化物半導体レーザダイオードは実施例1と同
様の効果が期待できる。
A nitride semiconductor laser diode was formed in the same manner as in Example 1 except that the nitride semiconductor substrate obtained as described above was used, and the buried film was formed by using the first insulating film and the second insulating film under the same conditions as in Example 1. It is formed in a two-layer structure with an insulating film. The nitride semiconductor laser diode obtained here can expect the same effect as that of the first embodiment.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上に示すように、本発明における埋め
込み膜を窒化物半導体レーザダイオードに形成すれば、
低出力、高出力に関係なくリップルが発生せず、寿命特
性の安定な窒化物半導体レーザダイオードを提供するこ
とができる。
As described above, if the buried film of the present invention is formed on a nitride semiconductor laser diode,
It is possible to provide a nitride semiconductor laser diode in which ripple does not occur regardless of low output and high output, and has stable life characteristics.

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

【図1】本発明の一実施形態を説明する模式断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態を説明する工程図である。FIG. 2 is a process chart illustrating an embodiment of the present invention.

【図3】FFP−Xを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing FFP-X.

【図4】本発明の一実施形態を説明する窒化物半導体基
板の模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor substrate illustrating one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施形態を説明する窒化物半導体基
板の模式断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor substrate illustrating one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施形態を説明する窒化物半導体基
板の模式断面図である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor substrate illustrating one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例におけるFFP−Xを示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing FFP-X in one embodiment of the present invention.

【図8】比較例におけるFFP−Xを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing FFP-X in a comparative example.

【符号の簡単な説明】[Brief description of reference numerals]

1・・・基板 2・・・下地層 3・・・n側コンタクト層 4・・・n側クラッド層 5・・・n側光ガイド層 6・・・活性層 7・・・p側光ガイド層 8・・・p側クラッド層 9・・・p側コンタクト層 10・・・n側電極 11・・・埋め込み膜(第1の絶縁膜) 12・・・埋め込み膜(第2の絶縁膜) 13・・・p側電極 14・・・パッド電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Underlayer 3 ... n-side contact layer 4 ... n-side cladding layer 5 ... n-side light guide layer 6 ... Active layer 7 ... p-side light guide Layer 8: p-side cladding layer 9: p-side contact layer 10: n-side electrode 11: embedded film (first insulating film) 12: embedded film (second insulating film) 13 ... p-side electrode 14 ... pad electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 リッジを有し、そのリッジ両側に埋め込
み膜が形成された窒化物半導体レーザダイオードにおい
て、前記埋め込み膜は吸収係数の異なる第1の絶縁膜と
第2の絶縁膜とを順に形成した2層構造からなることを
特徴とする窒化物半導体レーザダイオード。
In a nitride semiconductor laser diode having a ridge and buried films formed on both sides of the ridge, the buried film is formed by forming a first insulating film and a second insulating film having different absorption coefficients in order. A nitride semiconductor laser diode having a two-layer structure.
【請求項2】 前記第1の絶縁膜は、前記第2の絶縁膜
よりも吸収係数が高いことを特徴とする請求項1に記載
の窒化物半導体レーザダイオード。
2. The nitride semiconductor laser diode according to claim 1, wherein said first insulating film has a higher absorption coefficient than said second insulating film.
【請求項3】 前記窒化物半導体レーザダイオードは、
基板上にn側窒化物半導体層、活性層、p側窒化物半導
体層とを形成したものであり、このp側窒化物半導体層
は活性層上にp側キャップ層、p側ガイド層、p側クラ
ッド層、p側コンタクト層とを有するものであって、前
記窒化物半導体レーザダイオードは少なくともp側クラ
ッド層までエッチングすることによりリッジを形成して
いることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体レ
ーザダイオード。
3. The nitride semiconductor laser diode according to claim 1,
An n-side nitride semiconductor layer, an active layer, and a p-side nitride semiconductor layer are formed on a substrate. The p-side nitride semiconductor layer has a p-side cap layer, a p-side guide layer, 2. The ridge according to claim 1, further comprising a side cladding layer and a p-side contact layer, wherein the nitride semiconductor laser diode forms a ridge by etching at least up to the p-side cladding layer. Nitride semiconductor laser diode.
【請求項4】 前記窒化物半導体レーザダイオードにお
いて、前記第1の絶縁膜はリッジ形成後のp側窒化物半
導体層の露出面上に形成され、かつリッジの側壁部には
接触していないことを特徴とする請求項1に記載の窒化
物半導体レーザダイオード。
4. In the nitride semiconductor laser diode, the first insulating film is formed on an exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer after the formation of the ridge, and does not contact a sidewall of the ridge. The nitride semiconductor laser diode according to claim 1, wherein:
【請求項5】 リッジを有し、そのリッジの両側に埋め
込み膜が形成された窒化物半導体レーザダイオードの製
造方法において、前記リッジ形成後にリッジ上部、及び
リッジの側壁部を除いた領域であり、p側窒化物半導体
層の露出面に第1の絶縁膜を形成する工程と、その後、
前記第1の絶縁膜上、及びリッジの側壁部に第2の絶縁
膜を形成する工程とにより前記埋め込み膜を形成するこ
とを特徴とする窒化物半導体レーザダイオードの製造方
法。
5. A method for manufacturing a nitride semiconductor laser diode having a ridge and having a buried film formed on both sides of the ridge, wherein the ridge is formed after removing the ridge and excluding a sidewall of the ridge. forming a first insulating film on the exposed surface of the p-side nitride semiconductor layer;
Forming a buried film by the step of forming a second insulating film on the first insulating film and on the side wall of the ridge.
【請求項6】 前記窒化物半導体レーザダイオードの製
造方法であって、 前記第1の絶縁膜の形成にはウェットエッチング法を用
いることを特徴とする請求項5に記載の窒化物半導体レ
ーザダイオードの製造方法。
6. The method for manufacturing a nitride semiconductor laser diode according to claim 5, wherein the first insulating film is formed using a wet etching method. Production method.
JP2001163321A 2001-05-30 2001-05-30 Nitride semiconductor laser diode and manufacturing method thereof Expired - Fee Related JP4304883B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001163321A JP4304883B2 (en) 2001-05-30 2001-05-30 Nitride semiconductor laser diode and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001163321A JP4304883B2 (en) 2001-05-30 2001-05-30 Nitride semiconductor laser diode and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002359436A true JP2002359436A (en) 2002-12-13
JP4304883B2 JP4304883B2 (en) 2009-07-29

Family

ID=19006318

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001163321A Expired - Fee Related JP4304883B2 (en) 2001-05-30 2001-05-30 Nitride semiconductor laser diode and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4304883B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005167118A (en) * 2003-12-05 2005-06-23 Sharp Corp Gallium-nitride-based semiconductor laser, and manufacturing method thereof
JP2006511948A (en) * 2002-12-20 2006-04-06 クリー インコーポレイテッド Semiconductor device with mesa structure and multiple passivation layers and method of forming related devices
US7558306B2 (en) 2004-05-24 2009-07-07 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
JP2009212521A (en) * 2008-03-03 2009-09-17 Sharp Corp Semiconductor laser with improved heat dissipation
JP2010287913A (en) * 2010-08-25 2010-12-24 Sharp Corp Gallium nitride semiconductor laser and method of manufacturing the same
WO2014016024A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Bar laser

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006511948A (en) * 2002-12-20 2006-04-06 クリー インコーポレイテッド Semiconductor device with mesa structure and multiple passivation layers and method of forming related devices
JP2005167118A (en) * 2003-12-05 2005-06-23 Sharp Corp Gallium-nitride-based semiconductor laser, and manufacturing method thereof
JP4640752B2 (en) * 2003-12-05 2011-03-02 シャープ株式会社 Gallium nitride semiconductor laser and manufacturing method thereof
US7558306B2 (en) 2004-05-24 2009-07-07 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor laser device
JP2009212521A (en) * 2008-03-03 2009-09-17 Sharp Corp Semiconductor laser with improved heat dissipation
US8073031B2 (en) 2008-03-03 2011-12-06 Sharp Kabushiki Kaisha Laser diode with improved heat dissipation
JP2010287913A (en) * 2010-08-25 2010-12-24 Sharp Corp Gallium nitride semiconductor laser and method of manufacturing the same
WO2014016024A1 (en) * 2012-07-24 2014-01-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Bar laser
CN104604052A (en) * 2012-07-24 2015-05-06 奥斯兰姆奥普托半导体有限责任公司 Bar laser
US9281656B2 (en) 2012-07-24 2016-03-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh Ridge laser

Also Published As

Publication number Publication date
JP4304883B2 (en) 2009-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7083996B2 (en) Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3988018B2 (en) Crystal film, crystal substrate and semiconductor device
JP3372226B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP4288743B2 (en) Nitride semiconductor growth method
JP3436128B2 (en) Method for growing nitride semiconductor and nitride semiconductor device
JP3791246B2 (en) Nitride semiconductor growth method, nitride semiconductor device manufacturing method using the same, and nitride semiconductor laser device manufacturing method
JP2000040858A (en) Optical semiconductor device, manufacture thereof and semiconductor wafer
JP2001007447A (en) Nitride semiconductor laser element
JP3446660B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP2002270971A (en) Nitride semiconductor element
JP4873116B2 (en) Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof
JP4165040B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor substrate
JP2001039800A (en) Growing method of nitride semiconductor and nitride semiconductor element
JP3925127B2 (en) Nitride semiconductor substrate and growth method thereof
JP3804335B2 (en) Semiconductor laser
JP2003124576A (en) Nitride semiconductor substrate and its growing method
JP3604278B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP4304883B2 (en) Nitride semiconductor laser diode and manufacturing method thereof
JP4211358B2 (en) Nitride semiconductor, nitride semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2001044570A (en) Nitride semiconductor laser element
JP2000196199A (en) Nitride semiconductor laser element
JP4784012B2 (en) Nitride semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP4628651B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor light emitting device
JP3562478B2 (en) Method for growing nitride semiconductor and device using the same
JP4045785B2 (en) Nitride semiconductor laser diode and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050325

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081028

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090105

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090407

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090420

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4304883

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120515

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130515

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140515

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees