JP2003046195A - Nitride-based semiconductor light emitting element and its manufacturing method - Google Patents

Nitride-based semiconductor light emitting element and its manufacturing method

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JP2003046195A
JP2003046195A JP2001228100A JP2001228100A JP2003046195A JP 2003046195 A JP2003046195 A JP 2003046195A JP 2001228100 A JP2001228100 A JP 2001228100A JP 2001228100 A JP2001228100 A JP 2001228100A JP 2003046195 A JP2003046195 A JP 2003046195A
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nitride
current
based semiconductor
passage portion
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雅幸 畑
Yasuhiko Nomura
康彦 野村
Daijiro Inoue
大二朗 井上
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride-based semiconductor light emitting element that can stabilize shut-out of light in the horizontal direction. SOLUTION: This nitride-based semiconductor light emitting element is provided with an MQW light emitting layer 8, a p-type second clad layer 10 that is formed on the MQW light emitting layer 8 and is made of p-type AlGaN and constitutes a current passage, and a current block layer 14 that is formed as cover the sides of the current passage and is made of Si doped GaInN. The current block layer 14 is formed adjacent to the current passage, and an area excluding the vicinity of the current passage includes areas where the current block layer 14 is not formed.

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、窒化物系半導体発
光素子およびその製造方法に関し、特に、電流ブロック
層を備えた窒化物系半導体発光素子およびその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a nitride semiconductor light emitting device having a current blocking layer and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、窒化物系半導体発光素子の一つで
ある窒化物系半導体レーザ素子は、次世代の大容量ディ
スク用光源としての利用が期待されているため、その開
発が盛んに行われている。従来の窒化物系半導体レーザ
素子では、電流通路部となるリッジ部の側部に、リッジ
部を構成する窒化物系半導体層とは逆の導電性を有する
材料からなる電流ブロック層を設けた構造を有するもの
が知られている。このような構造を有する窒化物系半導
体レーザ素子は、たとえば、特開平10−321962
号公報に開示されている。
2. Description of the Related Art In recent years, a nitride-based semiconductor laser device, which is one of nitride-based semiconductor light-emitting devices, is expected to be used as a light source for a next-generation large-capacity disk. It is being appreciated. In a conventional nitride-based semiconductor laser device, a structure in which a current block layer made of a material having a conductivity opposite to that of the nitride-based semiconductor layer forming the ridge is provided on the side of the ridge that serves as a current passage part. Are known to have. A nitride-based semiconductor laser device having such a structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-321962.
It is disclosed in the publication.

【0003】上記のようなリッジ部と電流ブロック層と
を有する窒化物系半導体レーザ素子の構造の一例として
は、基板上に、n型の窒化物系半導体層および発光層が
形成されている。発光層上には、凸部(リッジ部)を有
するp型クラッド層が形成されている。そして、電流通
路部となるリッジ部の側部と、p型クラッド層の上面の
リッジ部以外の平坦部の全面とを覆うように、p型クラ
ッド層とは逆の導電性を有するn型の材料からなる電流
ブロック層が形成されている。
As an example of the structure of a nitride-based semiconductor laser device having the ridge portion and the current blocking layer as described above, an n-type nitride-based semiconductor layer and a light emitting layer are formed on a substrate. A p-type cladding layer having a convex portion (ridge portion) is formed on the light emitting layer. Then, an n-type clad layer having a conductivity opposite to that of the p-type clad layer is formed so as to cover the side part of the ridge part serving as a current passage part and the entire flat part other than the ridge part on the upper surface of the p-type clad layer. A current blocking layer made of a material is formed.

【0004】上記した従来の窒化物系半導体レーザ素子
において、p型クラッド層と異なる屈折率を有する材料
を用いて電流ブロック層を形成することにより、p型ク
ラッド層の下部の発光層と、電流ブロック層の下部の発
光層との間に実効的な屈折率差を生じさせることができ
る。この屈折率差を利用して、発光層において横方向の
光を閉じ込めることができる。
In the conventional nitride semiconductor laser device described above, the current blocking layer is formed using a material having a refractive index different from that of the p-type cladding layer, so that the light-emitting layer below the p-type cladding layer and the current An effective refractive index difference can be generated between the light emitting layer below the block layer. By utilizing this difference in refractive index, it is possible to confine lateral light in the light emitting layer.

【0005】この場合、発光層へのレーザ光の閉じ込め
を強くしたり、または、良好な垂直方向の遠視野像を得
るためには、発光層上のp型クラッド層と電流ブロック
層との屈折率差を大きくする必要がある。このように、
屈折率差を大きくするためには、AlGaNからなる電
流ブロック層のAl組成を大きくする方法や、GaIn
Nからなる電流ブロック層のIn組成を大きくする方法
がある。
In this case, in order to strengthen the confinement of the laser light in the light emitting layer or to obtain a good vertical far-field image, the p-type cladding layer on the light emitting layer and the current blocking layer are refracted. It is necessary to increase the rate difference. in this way,
In order to increase the refractive index difference, a method of increasing the Al composition of the current blocking layer made of AlGaN, or GaIn
There is a method of increasing the In composition of the current blocking layer made of N.

【0006】p型クラッド層の材料の屈折率よりも小さ
い屈折率を有する材料を用いて電流ブロック層を構成す
ることにより、発光層において、実効的な屈折率差を形
成することができる。たとえば、p型クラッド層および
電流ブロック層をAlGaNを用いて形成する場合、電
流ブロック層を構成するAlGaNのAl組成を、p型
クラッド層を構成するAlGaNのAl組成に比べて大
きくすることによって、発光層において横方向に光を閉
じ込めることができる。このような構造を有する窒化物
系半導体レーザ素子は、一般に、実屈折率導波型レーザ
と呼ばれる。
By constructing the current blocking layer using a material having a refractive index smaller than that of the material of the p-type cladding layer, an effective refractive index difference can be formed in the light emitting layer. For example, when the p-type cladding layer and the current blocking layer are formed of AlGaN, the Al composition of AlGaN forming the current blocking layer is made larger than the Al composition of AlGaN forming the p-type cladding layer, Light can be confined laterally in the light emitting layer. The nitride-based semiconductor laser device having such a structure is generally called a real index guided laser.

【0007】また、電流ブロック層を発光層のバンドギ
ャップに比べて小さいバンドギャップを有する材料によ
って構成することも可能である。たとえば、発光層およ
び電流ブロック層をInGaNを用いて形成するととも
に、電流ブロック層を構成するInGaNのIn組成
を、発光層を構成するInGaNのIn組成に比べて大
きくすることによって、発光層で発生した光の一部を電
流ブロック層により吸収させることができる。これによ
り、横方向に光を閉じ込めることができる。このような
構造を有する窒化物系半導体レーザ素子は、一般に、複
素屈折率導波型レーザと呼ばれる。
Further, the current blocking layer can be made of a material having a band gap smaller than that of the light emitting layer. For example, when the light emitting layer and the current blocking layer are formed using InGaN, and the In composition of InGaN forming the current blocking layer is made larger than the In composition of InGaN forming the light emitting layer, the light emitting layer and the current blocking layer are generated in the light emitting layer. Part of the generated light can be absorbed by the current blocking layer. This allows light to be confined laterally. The nitride semiconductor laser device having such a structure is generally called a complex index guided laser.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の実屈折
率導波型レーザでは、電流ブロック層が基板または基板
上の厚みの大きい窒化物系半導体層の上方に形成されて
いる。この場合、基板または基板上の厚みの大きい窒化
物系半導体層として、GaNを用いると、電流ブロック
層を構成するAlGaNの格子定数は、GaNの格子定
数に比べて小さいので、AlGaNからなる電流ブロッ
ク層のAl組成を大きくすると、電流ブロック層に歪み
が加わる。このため、電流ブロック層にクラックや格子
欠陥が発生しやすいという不都合が生じる。その結果、
電流ブロック層を厚く形成するのが困難になるので、横
方向の光閉じ込めを安定化するのは困難であるという問
題点があった。
In the conventional real index waveguide type laser described above, the current block layer is formed above the substrate or the nitride-based semiconductor layer having a large thickness on the substrate. In this case, when GaN is used as the substrate or the nitride-based semiconductor layer having a large thickness on the substrate, the lattice constant of AlGaN forming the current block layer is smaller than the lattice constant of GaN. When the Al composition of the layer is increased, strain is applied to the current blocking layer. Therefore, there is a disadvantage that cracks and lattice defects are likely to occur in the current blocking layer. as a result,
Since it is difficult to form the current blocking layer thick, it is difficult to stabilize the optical confinement in the lateral direction.

【0009】また、上記した従来の複素屈折率導波型レ
ーザにおいても、従来の実屈折率型レーザと同様、電流
ブロック層が基板または基板上の厚みの大きい窒化物系
半導体層の上方に形成されている。この場合、基板また
は基板上の厚みの大きい窒化物系半導体層として、Ga
Nを用いると、電流ブロック層を構成するInGaNの
格子定数は、GaNの格子定数に比べて大きいので、I
nGaNからなる電流ブロック層のIn組成を大きくす
ると、電流ブロック層に歪みが加わる。このため、電流
ブロック層に格子欠陥が発生しやすいという不都合が生
じる。この場合にも、電流ブロック層を厚く形成するの
が困難になるので、横方向の光閉じ込めを安定化するの
は困難であるという問題点があった。
Also in the above-described conventional complex index guided laser, the current block layer is formed above the substrate or the thick nitride semiconductor layer on the substrate, as in the conventional real index laser. Has been done. In this case, as the substrate or the nitride-based semiconductor layer having a large thickness on the substrate, Ga
When N is used, the lattice constant of InGaN forming the current blocking layer is larger than that of GaN, so that I
When the In composition of the current blocking layer made of nGaN is increased, strain is applied to the current blocking layer. For this reason, there arises a disadvantage that lattice defects are likely to occur in the current blocking layer. Also in this case, it is difficult to form the current blocking layer thickly, and it is difficult to stabilize the optical confinement in the lateral direction.

【0010】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、この発明の1つの目的は、
横方向の光閉じ込めを安定化することが可能な窒化物系
半導体発光素子を提供することである。
The present invention has been made to solve the above problems, and one object of the present invention is to:
It is an object of the present invention to provide a nitride-based semiconductor light emitting device capable of stabilizing lateral light confinement.

【0011】この発明のもう1つの目的は、横方向の光
閉じ込めを安定化することが可能な窒化物系半導体発光
素子を容易に形成することが可能な窒化物系半導体発光
素子の製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device capable of easily forming a nitride-based semiconductor light-emitting device capable of stabilizing optical confinement in the lateral direction. Is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の第1の局面による窒化物系半導体発光素
子は、発光層と、発光層上に形成され、第1窒化物系半
導体からなるとともに、電流通路部を含むクラッド層
と、電流通路部の側面を覆うように形成され、第2窒化
物系半導体からなる電流ブロック層とを備え、電流通路
部の近傍以外の領域に、電流ブロック層が形成されてい
ない領域を含む。たとえば、発光層上に電流ブロック層
が形成されていない領域を含んでいてもよい。
In order to achieve the above object, a nitride semiconductor light emitting device according to a first aspect of the present invention includes a light emitting layer and a first nitride semiconductor formed on the light emitting layer. And a clad layer including a current passage portion, and a current block layer formed to cover a side surface of the current passage portion and formed of a second nitride-based semiconductor, in a region other than the vicinity of the current passage portion, It includes a region where the current blocking layer is not formed. For example, it may include a region where the current blocking layer is not formed on the light emitting layer.

【0013】この第1の局面による窒化物系半導体発光
素子では、電流通路部の近傍以外の領域に電流ブロック
層が形成されていない領域を含むように構成することに
よって、電流ブロック層が電流通路部の近傍以外の全面
に形成される場合に比べて、電流ブロック層の幅が小さ
くなる。これにより、電流ブロック層と、窒化物系半導
体基板または基板上に形成された窒化物系半導体層との
格子定数の差に起因して電流ブロック層に加わる歪みを
緩和することができるので、電流ブロック層にクラック
や格子欠陥が発生するのを抑制することができる。その
結果、電流ブロック層の厚みを大きくすることができる
ので、横方向の光閉じ込めを安定化することができる。
In the nitride-based semiconductor light emitting device according to the first aspect, the current blocking layer is configured so as to include a region where the current blocking layer is not formed in a region other than the vicinity of the current passage portion. The width of the current block layer is smaller than that in the case where it is formed on the entire surface other than the vicinity of the portion. Thereby, the strain applied to the current block layer due to the difference in lattice constant between the current block layer and the nitride semiconductor substrate or the nitride semiconductor layer formed on the substrate can be relaxed, so that the current It is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the block layer. As a result, the thickness of the current blocking layer can be increased, so that lateral optical confinement can be stabilized.

【0014】上記第1の局面による窒化物系半導体発光
素子において、好ましくは、電流ブロック層は、電流通
路部の近傍にのみ形成されている。このように構成すれ
ば、電流ブロック層の幅が小さくなるので、電流ブロッ
ク層に加わる歪みをより緩和することができる。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the first aspect, preferably, the current block layer is formed only near the current passage portion. According to this structure, the width of the current block layer is reduced, so that the strain applied to the current block layer can be further relaxed.

【0015】上記の窒化物系半導体発光素子において、
電流通路部および電流ブロック層の合計幅は、電流通路
部の幅の3倍以上7倍以下であるのが好ましい。すなわ
ち、電流通路部および電流ブロック層の合計幅が、電流
通路部の幅の3倍よりも小さくなると、電流ブロック層
の形成範囲が小さくなりすぎるために、横方向の光閉じ
込めが不十分になる。また、電流通路部および電流ブロ
ック層の合計幅が、電流通路部の幅の7倍よりも大きく
なると、電流ブロック層に加わる歪みが増加するため
に、電流ブロック層に結晶欠陥が多く発生したり、クラ
ックが入りやすくなる。したがって、電流通路部および
電流ブロック層の合計幅は、電流通路部の幅の3倍以上
7倍以下であるのが好ましい。
In the above nitride semiconductor light emitting device,
The total width of the current passage portion and the current block layer is preferably 3 times or more and 7 times or less the width of the current passage portion. That is, when the total width of the current passage portion and the current block layer is smaller than three times the width of the current passage portion, the formation range of the current block layer becomes too small, so that optical confinement in the lateral direction becomes insufficient. . Further, when the total width of the current passage portion and the current block layer is larger than 7 times the width of the current passage portion, the strain applied to the current block layer increases, so that many crystal defects occur in the current block layer. , Cracks easily occur. Therefore, the total width of the current passage portion and the current block layer is preferably 3 times or more and 7 times or less the width of the current passage portion.

【0016】また、上記の窒化物系半導体発光素子にお
いて、好ましくは、クラッド層上に電流通路部から所定
の間隔を隔てて形成され、電流ブロック層を選択成長さ
せるためのマスク層をさらに備える。このように構成す
れば、マスク層を用いて、電流ブロック層を選択成長さ
せることができるので、電流ブロック層の結晶性を向上
させることができる。この場合、マスク層は、電流通路
部から、電流通路部の幅の1倍以上3倍以下の間隔を隔
てて形成されている。このように構成すれば、マスク層
をマスクとして、電流通路部の近傍にのみ電流ブロック
層を選択成長させることができるので、電流ブロック層
に加わる歪みを容易に緩和することができる。この場
合、マスク層は、Si、TiおよびZrからなるグルー
プより選択される少なくとも1つの元素を含有する酸化
膜または窒化膜を含むのが好ましい。
Further, the above nitride-based semiconductor light emitting device preferably further comprises a mask layer formed on the clad layer at a predetermined distance from the current passage portion for selectively growing the current blocking layer. According to this structure, the current blocking layer can be selectively grown using the mask layer, so that the crystallinity of the current blocking layer can be improved. In this case, the mask layer is formed so as to be separated from the current passage portion by a distance of 1 to 3 times the width of the current passage portion. According to this structure, since the current block layer can be selectively grown only in the vicinity of the current passage portion using the mask layer as a mask, the strain applied to the current block layer can be easily relaxed. In this case, the mask layer preferably contains an oxide film or a nitride film containing at least one element selected from the group consisting of Si, Ti and Zr.

【0017】また、上記の窒化物系半導体発光素子にお
いて、好ましくは、クラッド層は、電流通路部を構成す
る凸部と、平坦部とを含み、電流ブロック層は、凸部の
側面上および平坦部上に形成されている。このように構
成すれば、クラックなどの発生が抑制された電流ブロッ
ク層を含むリッジ型の半導体発光素子を容易に得ること
ができる。この場合、マスク層は、クラッド層の平坦部
上に形成され、電流ブロック層は、クラッド層の凸部の
側面上と、クラッド層の平坦部上と、マスク層上とに形
成されていてもよい。
In the above nitride-based semiconductor light emitting device, preferably, the cladding layer includes a convex portion forming a current passage portion and a flat portion, and the current block layer is on a side surface of the convex portion and flat. It is formed on the part. According to this structure, it is possible to easily obtain a ridge-type semiconductor light emitting device including a current block layer in which the occurrence of cracks is suppressed. In this case, the mask layer is formed on the flat portion of the cladding layer, and the current blocking layer is formed on the side surface of the convex portion of the cladding layer, on the flat portion of the cladding layer, and on the mask layer. Good.

【0018】また、上記の窒化物系半導体発光素子にお
いて、好ましくは、電流ブロック層は、開口部を含み、
クラッド層は、実質的に平坦な上面を有する第1クラッ
ド層と、開口部内で第1クラッド層上に形成され、電流
通路部を有する第2クラッド層とを含む。このように構
成すれば、クラックなどの発生が抑制された電流ブロッ
ク層を含むセルフアライン型の半導体発光素子を容易に
得ることができる。
In the above nitride-based semiconductor light emitting device, preferably, the current blocking layer includes an opening,
The cladding layer includes a first cladding layer having a substantially flat upper surface and a second cladding layer formed on the first cladding layer in the opening and having a current passage portion. According to this structure, it is possible to easily obtain the self-aligned semiconductor light emitting device including the current block layer in which the generation of cracks is suppressed.

【0019】この発明の第2の局面による窒化物系半導
体発光素子は、発光層と、発光層上に形成され、第1窒
化物系半導体からなるとともに、電流通路部を含むクラ
ッド層と、電流通路部の側面を覆うように形成され、第
2窒化物系半導体からなる電流ブロック層とを備え、電
流ブロック層は、電流通路部の近傍以外の領域に、電流
通路部の近傍における厚みよりも厚みの小さい領域を含
む。
A nitride-based semiconductor light-emitting device according to a second aspect of the present invention includes a light-emitting layer, a first nitride-based semiconductor formed on the light-emitting layer, a clad layer including a current passage portion, and a current layer. A current blocking layer formed to cover the side surface of the passage portion and made of a second nitride-based semiconductor, wherein the current blocking layer is provided in a region other than the vicinity of the current passage portion, and has a thickness greater than that in the vicinity of the current passage portion. Includes a region of small thickness.

【0020】この第2の局面による窒化物系半導体発光
素子では、電流ブロック層を、電流通路部の近傍以外の
領域に、電流通路部の近傍における厚みよりも厚みの小
さい領域を含むように構成することによって、電流ブロ
ック層と、窒化物系半導体基板または基板上に形成され
た窒化物系半導体層との格子定数の差に起因して電流ブ
ロック層に加わる歪みが、電流ブロック層の厚みの小さ
い領域に集中しやすくなる。これにより、電流通路部の
近傍以外の電流ブロック層の厚みの小さい領域に、結晶
欠陥やクラックが発生しやすくなるので、電流通路部の
近傍における電流ブロック層にクラックや格子欠陥が発
生するのを抑制することができる。その結果、電流通路
部の近傍における電流ブロック層の厚みを大きくするこ
とができるので、横方向の光閉じ込めを安定化すること
ができる。
In the nitride-based semiconductor light-emitting device according to the second aspect, the current blocking layer is configured to include a region having a thickness smaller than the thickness in the vicinity of the current passage portion in a region other than the vicinity of the current passage portion. By doing so, the strain applied to the current block layer due to the difference in lattice constant between the current block layer and the nitride-based semiconductor substrate or the nitride-based semiconductor layer formed on the substrate is reduced by the thickness of the current block layer. It is easy to concentrate on a small area. As a result, crystal defects and cracks are likely to occur in regions of the current block layer having a small thickness other than in the vicinity of the current passage portion, so that cracks and lattice defects are generated in the current block layer near the current passage portion. Can be suppressed. As a result, the thickness of the current blocking layer in the vicinity of the current passage portion can be increased, so that lateral optical confinement can be stabilized.

【0021】上記第2の局面による窒化物系半導体発光
素子において、好ましくは、電流通路部の近傍以外の領
域に形成された段差部をさらに備え、電流通路部の近傍
における厚みよりも厚みの小さい電流ブロック層の領域
は、段差部に形成されている。このように構成すれば、
段差部を用いて電流ブロック層を選択成長させることが
できるので、電流ブロック層の結晶性を向上させること
ができる。また、段差部を用いて電流ブロック層を選択
成長すれば、容易に、厚みの小さい電流ブロック層の領
域を段差部に形成することができる。この場合、好まし
くは、段差部は、電流通路部から、電流通路部の幅の1
倍以上3倍以下離れた位置に形成されている。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the second aspect, preferably, a step portion formed in a region other than the vicinity of the current passage portion is further provided, and the thickness is smaller than the thickness in the vicinity of the current passage portion. The region of the current block layer is formed in the step portion. With this configuration,
Since the current block layer can be selectively grown using the step portion, the crystallinity of the current block layer can be improved. Further, if the current block layer is selectively grown using the step portion, it is possible to easily form a region of the current block layer having a small thickness in the step portion. In this case, it is preferable that the step portion has a width of the current passage portion 1
It is formed at a position that is more than twice and less than three times.

【0022】上記第1または第2の局面による窒化物系
半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロック層
は、B、Ga、Al、InおよびTlからなるグループ
より選択される少なくとも1つの元素と、Nとを含む。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current blocking layer contains at least one element selected from the group consisting of B, Ga, Al, In and Tl. N and.

【0023】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、AlGaN層を含み、電流ブロック層は、G
aN基板上または基板上に形成されたGaN層上のうち
のいずれかに形成されており、電流ブロック層は、Ga
Nより格子定数の小さい第2窒化物系半導体層を含む。
この場合、電流ブロック層とGaNとの格子定数の差に
起因して電流ブロック層に加わる歪みを緩和することが
できるので、電流ブロック層にクラックや格子欠陥が発
生するのを抑制することができる。その結果、電流ブロ
ック層の格子定数を小さくしたり、または、電流ブロッ
ク層の厚みを大きくすることができるので、横方向の光
閉じ込めを安定化することができる。たとえば、GaN
より格子定数の小さい窒化物系半導体層としてAlGa
Nを、電流ブロック層は含んでいてもよい。その結果、
AlGaNのAl組成を高くすることができるので、横
方向の光閉じ込めを安定化することができる。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current block layer includes an AlGaN layer, and the current block layer is G
The current blocking layer is formed on either the aN substrate or the GaN layer formed on the substrate.
It includes a second nitride-based semiconductor layer having a lattice constant smaller than N.
In this case, since the strain applied to the current block layer due to the difference in the lattice constant between the current block layer and GaN can be relaxed, it is possible to suppress the occurrence of cracks or lattice defects in the current block layer. . As a result, the lattice constant of the current blocking layer can be reduced, or the thickness of the current blocking layer can be increased, so that lateral optical confinement can be stabilized. For example, GaN
AlGa as a nitride semiconductor layer having a smaller lattice constant
The current blocking layer may include N. as a result,
Since the Al composition of AlGaN can be increased, the optical confinement in the lateral direction can be stabilized.

【0024】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、クラッド層を構成する第1窒化物系半導体層
の屈折率より小さい屈折率を有する第2窒化物系半導体
層を含む。この場合、クラッド層と電流ブロック層との
屈折率の差を大きくすることができるので、横方向の光
閉じ込めを安定化することができる。
In the nitride-based semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current blocking layer has a refractive index smaller than that of the first nitride-based semiconductor layer forming the cladding layer. A second nitride-based semiconductor layer having. In this case, the difference in refractive index between the clad layer and the current blocking layer can be increased, so that optical confinement in the lateral direction can be stabilized.

【0025】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、クラッド層を構成する第1窒化物系半導体層
の格子定数より小さい格子定数を有する第2窒化物系半
導体層を含む。この場合、電流ブロック層にクラックや
格子欠陥が発生するのを抑制することができる。その結
果、良好な結晶性を有する電流ブロック層を形成するこ
とができる。また、クラッド層と電流ブロック層との格
子定数の差を大きくすることができるので、横方向の光
閉じ込めを安定化することができる。
In the nitride-based semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current block layer has a lattice constant smaller than that of the first nitride-based semiconductor layer forming the cladding layer. A second nitride-based semiconductor layer having. In this case, it is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the current blocking layer. As a result, the current blocking layer having good crystallinity can be formed. Further, since the difference in lattice constant between the clad layer and the current blocking layer can be increased, lateral optical confinement can be stabilized.

【0026】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、AlxGa1-xN層を含み、クラッド層は、A
yGa1-yN層を含み、電流ブロック層およびクラッド
層は、x>yを満たす組成を有するように形成されてい
る。この場合、電流ブロック層にクラックや格子欠陥が
発生するのを抑制することができる。その結果、良好な
結晶性を有する電流ブロック層を形成することができ
る。また、クラッド層と電流ブロック層とのAl組成の
差を大きくすることができるので、クラッド層と電流ブ
ロック層との屈折率の差を大きくすることができる。そ
の結果、横方向の光閉じ込めを安定化することができ
る。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current block layer includes an Al x Ga 1 -x N layer and the cladding layer is A.
The current blocking layer and the cladding layer are formed so as to have a composition satisfying x> y, including the l y Ga 1 -y N layer. In this case, it is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the current blocking layer. As a result, the current blocking layer having good crystallinity can be formed. Further, since the difference in Al composition between the cladding layer and the current blocking layer can be increased, the difference in refractive index between the cladding layer and the current blocking layer can be increased. As a result, lateral optical confinement can be stabilized.

【0027】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、GaN基板上または基板上に形成されたGa
N層上のうちのいずれかに形成されており、電流ブロッ
ク層は、GaNの格子定数より大きな格子定数を有する
第2窒化物系半導体層を含む。この場合、電流ブロック
層とGaNとの格子定数の差に起因する電流ブロック層
に加わる歪みを緩和することができるので、電流ブロッ
ク層に格子欠陥が発生するのを抑制することができる。
その結果、良好な結晶性を有する電流ブロック層を形成
することができる。また、電流ブロック層の格子定数を
大きくしたり、または、電流ブロック層の厚みを大きく
したりすることができるので、横方向の光閉じ込めを安
定化することができる。たとえば、電流ブロック層を、
GaNより格子定数の小さい窒化物系半導体層であるG
aInNを含むように形成してもよい。この場合、Ga
InNのIn組成を大きくすることができるので、横方
向の光閉じ込めを安定化することができる。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current block layer is a GaN substrate or a Ga formed on the substrate.
The current blocking layer formed on any one of the N layers includes a second nitride-based semiconductor layer having a lattice constant larger than that of GaN. In this case, since the strain applied to the current block layer due to the difference in the lattice constant between the current block layer and GaN can be relaxed, it is possible to suppress the occurrence of lattice defects in the current block layer.
As a result, the current blocking layer having good crystallinity can be formed. Further, since the lattice constant of the current blocking layer can be increased or the thickness of the current blocking layer can be increased, the lateral optical confinement can be stabilized. For example, the current blocking layer
G, which is a nitride-based semiconductor layer having a lattice constant smaller than that of GaN
You may form so that aInN may be included. In this case, Ga
Since the In composition of InN can be increased, lateral optical confinement can be stabilized.

【0028】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、発光層で発光する光を吸収する第2窒化物系
半導体層を含む。この場合、発光層で発生する光を、電
流ブロック層においてより多く吸収することができる。
その結果、クラッド層と電流ブロック層との屈折率の差
を大きくすることができるので、横方向の光閉じ込めを
安定化することができる。たとえば、電流ブロック層
を、発光層よりバンドギャップの小さい第2窒化物系半
導体層を含むように形成してもよい。
In the nitride-based semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current block layer includes a second nitride-based semiconductor layer that absorbs light emitted from the light emitting layer. In this case, more light generated in the light emitting layer can be absorbed in the current blocking layer.
As a result, the difference in refractive index between the clad layer and the current blocking layer can be increased, so that optical confinement in the lateral direction can be stabilized. For example, the current blocking layer may be formed to include the second nitride semiconductor layer having a smaller bandgap than the light emitting layer.

【0029】また、上記第1または第2の局面による窒
化物系半導体発光素子において、好ましくは、電流ブロ
ック層は、Ga1-xInxN層を含み、発光層は、Ga
1-yInyN層を含み、電流ブロック層および発光層は、
x>yを満たす組成を有するように形成されている。こ
の場合、電流ブロック層に格子欠陥が発生するのを抑制
することができるので、電流ブロック層と発光層とのI
n組成の差を大きくすることができる。その結果、良好
な結晶性を有する電流ブロック層を形成することができ
る。また、発光層で発生する光を、電流ブロック層にお
いてより多く吸収することができる。これにより、クラ
ッド層と電流ブロック層との屈折率の差を大きくするこ
とができるので、横方向の光閉じ込めを安定化すること
ができる。
In the nitride semiconductor light emitting device according to the first or second aspect, preferably, the current block layer includes a Ga 1-x In x N layer and the light emitting layer is a Ga layer.
The 1-y In y N layer is included, and the current blocking layer and the light emitting layer are
It is formed to have a composition satisfying x> y. In this case, it is possible to suppress the occurrence of lattice defects in the current blocking layer, so that the I
The difference in n composition can be increased. As a result, the current blocking layer having good crystallinity can be formed. Further, more light generated in the light emitting layer can be absorbed in the current blocking layer. As a result, the difference in refractive index between the cladding layer and the current blocking layer can be increased, so that optical confinement in the lateral direction can be stabilized.

【0030】この発明の第3の局面による窒化物系半導
体発光素子の製造方法は、発光層上に、第1窒化物系半
導体からなるとともに、電流通路部を含むクラッド層を
形成する工程と、電流通路部の側面を覆うように、電流
通路部の近傍に第2窒化物系半導体からなる電流ブロッ
ク層を形成するとともに、電流通路部の近傍以外の領域
に、電流ブロック層が形成されていない領域を形成する
工程とを備えている。
A method of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to a third aspect of the present invention comprises a step of forming a clad layer made of a first nitride-based semiconductor on a light-emitting layer and including a current passage portion, A current blocking layer made of a second nitride semiconductor is formed near the current passage portion so as to cover the side surface of the current passage portion, and the current block layer is not formed in a region other than the vicinity of the current passage portion. And a step of forming a region.

【0031】この第3の局面による窒化物系半導体発光
素子の製造方法では、上記のように、電流通路部の近傍
以外の領域に、電流ブロック層が形成されていない領域
を形成することによって、電流ブロック層が電流通路部
の近傍以外の全面に形成される場合に比べて、電流ブロ
ック層の幅が小さくなる。これにより、電流ブロック層
と、窒化物系半導体基板または基板上に形成された窒化
物系半導体層との格子定数の差に起因して電流ブロック
層に加わる歪みを緩和することができるので、電流ブロ
ック層にクラックや格子欠陥が発生するのを抑制するこ
とができる。その結果、電流ブロック層の厚みを大きく
することができるので、横方向の光閉じ込めを安定化す
ることが可能な窒化物系半導体発光素子を容易に形成す
ることができる。
In the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to the third aspect, as described above, the region where the current block layer is not formed is formed in the region other than the vicinity of the current passage portion. The width of the current block layer is smaller than that in the case where the current block layer is formed on the entire surface other than the vicinity of the current passage portion. Thereby, the strain applied to the current block layer due to the difference in lattice constant between the current block layer and the nitride semiconductor substrate or the nitride semiconductor layer formed on the substrate can be relaxed, so that the current It is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the block layer. As a result, since the thickness of the current blocking layer can be increased, it is possible to easily form the nitride-based semiconductor light emitting device capable of stabilizing the optical confinement in the lateral direction.

【0032】上記第3の局面による窒化物系半導体発光
素子の製造方法において、好ましくは、クラッド層上に
電流通路部から所定の間隔を隔てて、マスク層を形成す
る工程をさらに備え、電流ブロック層を形成する工程
は、マスク層を用いて、電流ブロック層を選択成長させ
ることによって、電流通路部の側面を覆うように、電流
通路部の近傍にのみ電流ブロック層を形成する工程を含
む。このように構成すれば、マスク層を用いて、電流ブ
ロック層を選択成長させることができるので、電流ブロ
ック層の結晶性を向上させることができる。また、マス
ク層をマスクとして、電流通路部の近傍にのみ電流ブロ
ック層を選択成長させることができるので、電流ブロッ
ク層に加わる歪みを容易に緩和することができる。
In the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device according to the third aspect, it is preferable that the method further comprises the step of forming a mask layer on the clad layer at a predetermined distance from the current passage portion. The step of forming the layer includes a step of selectively growing the current blocking layer using the mask layer to form the current blocking layer only in the vicinity of the current passage portion so as to cover the side surface of the current passage portion. According to this structure, the current blocking layer can be selectively grown using the mask layer, so that the crystallinity of the current blocking layer can be improved. Further, since the current blocking layer can be selectively grown only in the vicinity of the current passage portion using the mask layer as a mask, the strain applied to the current blocking layer can be easily relaxed.

【0033】この発明の第4の局面による窒化物系半導
体発光素子の製造方法は、発光層上に、第1窒化物系半
導体からなるとともに、電流通路部を含むクラッド層を
形成する工程と、電流通路部の側面を覆うとともに、電
流通路部の近傍以外の領域に電流通路部の近傍における
厚みよりも厚みの小さい領域を含む第2窒化物系半導体
からなる電流ブロック層を形成する工程とを備えてい
る。
A method of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to a fourth aspect of the present invention comprises a step of forming a clad layer made of a first nitride-based semiconductor on a light-emitting layer and including a current passage portion, Forming a current block layer made of a second nitride-based semiconductor that covers the side surface of the current passage portion and includes a region having a thickness smaller than the thickness in the vicinity of the current passage portion in a region other than the vicinity of the current passage portion. I have it.

【0034】この第4の局面による窒化物系半導体発光
素子の製造方法では、電流通路部の近傍以外の領域に、
電流通路部の近傍における厚みよりも厚みの小さい領域
を含む電流ブロック層を形成することによって、電流ブ
ロック層と、窒化物系半導体基板または基板上に形成さ
れた窒化物系半導体層との格子定数の差に起因して電流
ブロック層に加わる歪みが、電流ブロック層の厚みの小
さい領域に集中しやすくなる。これにより、電流通路部
の近傍以外の電流ブロック層の厚みの小さい領域に、結
晶欠陥やクラックが発生しやすくなるので、電流通路部
の近傍における電流ブロック層にクラックや格子欠陥が
発生するのを抑制することができる。その結果、電流通
路部の近傍における電流ブロック層の厚みを大きくする
ことができるので、横方向の光閉じ込めを安定化するこ
とが可能な窒化物系半導体発光素子を容易に形成するこ
とができる。
In the method for manufacturing the nitride-based semiconductor light emitting device according to the fourth aspect, the region other than the vicinity of the current passage portion is
By forming a current block layer including a region having a thickness smaller than the thickness in the vicinity of the current passage portion, the lattice constant of the current block layer and the nitride-based semiconductor substrate or the nitride-based semiconductor layer formed on the substrate The strain applied to the current block layer due to the difference of 1 is likely to be concentrated in a region of the current block layer having a small thickness. As a result, crystal defects and cracks are likely to occur in regions of the current block layer having a small thickness other than in the vicinity of the current passage portion, so that cracks and lattice defects are generated in the current block layer near the current passage portion. Can be suppressed. As a result, the thickness of the current blocking layer in the vicinity of the current passage portion can be increased, so that a nitride-based semiconductor light emitting device capable of stabilizing lateral optical confinement can be easily formed.

【0035】上記第4の局面による窒化物系半導体発光
素子の製造方法において、好ましくは、電流ブロック層
を形成する工程は、電流通路部の近傍以外の領域に段差
部を形成する工程と、段差部を用いて、電流通路部の近
傍に電流ブロック層を選択成長させることによって、段
差部に、電流通路部の近傍における電流ブロック層の厚
みよりも厚みの小さい電流ブロック層の領域を形成する
工程とを含む。このように構成すれば、段差部を用いて
電流ブロック層を選択成長させることができるので、電
流ブロック層の結晶性を向上させることができる。ま
た、段差部を用いて電流ブロック層を選択成長すれば、
容易に、厚みの小さい電流ブロック層の領域を段差部に
形成することができる。
In the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device according to the fourth aspect, preferably, the step of forming the current block layer includes the step of forming a step portion in a region other than the vicinity of the current passage portion, and the step difference. Forming a region of the current block layer having a smaller thickness than the thickness of the current block layer in the vicinity of the current passage portion in the step portion by selectively growing the current block layer in the vicinity of the current passage portion using the portion. Including and According to this structure, since the current block layer can be selectively grown using the step portion, the crystallinity of the current block layer can be improved. Further, if the current block layer is selectively grown using the step portion,
It is possible to easily form the region of the current blocking layer having a small thickness in the step portion.

【0036】この発明の第5の局面による窒化物系半導
体発光素子の製造方法は、発光層上に、第1窒化物系半
導体からなる第1クラッド層を形成する工程と、電流通
路部が形成される領域の近傍に、開口部を有する第2窒
化物系半導体からなる電流ブロック層を形成する工程
と、電流ブロック層の開口部内の、第1クラッド層上
に、電流通路部を構成する第3窒化物系半導体からなる
第2クラッド層を形成する工程とを備えている。
According to a fifth aspect of the present invention, a method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device includes a step of forming a first cladding layer made of a first nitride-based semiconductor on a light-emitting layer, and a current passage portion. Forming a current blocking layer made of a second nitride-based semiconductor having an opening in the vicinity of the region to be formed, and forming a current passage portion on the first cladding layer in the opening of the current blocking layer. And a step of forming a second clad layer made of a nitride semiconductor.

【0037】この第5の局面による窒化物系半導体発光
素子の製造方法では、上記のように、電流通路部が形成
される領域の近傍に、開口部を有する第2窒化物系半導
体からなる電流ブロック層を形成した後、電流ブロック
層の開口部内の、第1クラッド層上に、電流通路部を構
成する第3窒化物系半導体からなる第2クラッド層を形
成することによって、容易に、電流通路部の近傍にのみ
電流ブロック層が形成されたセルフアライン型の窒化物
系半導体発光素子を形成することができる。これによ
り、電流ブロック層が電流通路部の近傍以外の全面に形
成される場合に比べて、電流ブロック層の幅が小さくな
る。このため、電流ブロック層と、窒化物系半導体基板
または基板上に形成された窒化物系半導体層との格子定
数の差に起因して電流ブロック層に加わる歪みを緩和す
ることができるので、電流ブロック層にクラックや格子
欠陥が発生するのを抑制することができる。その結果、
電流ブロック層の厚みを大きくすることができるので、
横方向の光閉じ込めを安定化することが可能なセルフア
ライン型の窒化物系半導体発光素子を容易に形成するこ
とができる。
In the method for manufacturing the nitride-based semiconductor light emitting device according to the fifth aspect, as described above, the current made of the second nitride-based semiconductor having the opening in the vicinity of the region where the current passage portion is formed is formed. After forming the block layer, the second clad layer made of the third nitride-based semiconductor forming the current passage part is formed on the first clad layer in the opening of the current block layer, so that the current can be easily formed. It is possible to form a self-aligned nitride-based semiconductor light emitting device in which the current block layer is formed only near the passage portion. As a result, the width of the current block layer becomes smaller than that in the case where the current block layer is formed on the entire surface other than the vicinity of the current passage portion. Therefore, the strain applied to the current block layer due to the difference in lattice constant between the current block layer and the nitride-based semiconductor substrate or the nitride-based semiconductor layer formed on the substrate can be relaxed. It is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the block layer. as a result,
Since the thickness of the current blocking layer can be increased,
It is possible to easily form a self-aligned nitride-based semiconductor light-emitting device that can stabilize lateral optical confinement.

【0038】上記第5の局面による窒化物系半導体発光
素子の製造方法において、好ましくは、第1クラッド層
上に、電流通路部が形成される領域から所定の間隔を隔
てて、マスク層を形成する工程をさらに備え、電流ブロ
ック層を形成する工程は、マスク層を用いて、電流ブロ
ック層を選択成長させることによって、電流通路部が形
成される領域の近傍にのみ電流ブロック層を形成する工
程を含む。このように構成すれば、マスク層を用いて、
電流ブロック層を選択成長させることができるので、セ
ルフアライン型の窒化物系半導体発光素子において、電
流ブロック層の結晶性を向上させることができる。ま
た、マスク層をマスクとして、電流通路部の近傍にのみ
電流ブロック層を選択成長させることができるので、セ
ルフアライン型の窒化物系半導体発光素子において、電
流ブロック層に加わる歪みを容易に緩和することができ
る。
In the method for manufacturing a nitride semiconductor light emitting device according to the fifth aspect, preferably, a mask layer is formed on the first cladding layer at a predetermined distance from a region where the current passage portion is formed. The step of forming the current blocking layer further includes the step of selectively growing the current blocking layer using the mask layer to form the current blocking layer only in the vicinity of the region where the current passage portion is formed. including. According to this structure, using the mask layer,
Since the current blocking layer can be selectively grown, the crystallinity of the current blocking layer can be improved in the self-aligned nitride-based semiconductor light emitting device. Further, since the current block layer can be selectively grown only in the vicinity of the current passage portion using the mask layer as a mask, in the self-aligned nitride-based semiconductor light emitting device, strain applied to the current block layer can be easily relaxed. be able to.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0040】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図
である。図1を参照して、本発明の第1実施形態による
窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。こ
の第1実施形態による窒化物系半導体レーザ素子は、複
素屈折率導波型レーザ素子である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a nitride semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention. The structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The nitride semiconductor laser device according to the first embodiment is a complex index guided laser device.

【0041】第1実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の構造としては、サファイア(0001)面基板1
(以下、「サファイア基板1」という)上に、約15n
mの膜厚を有するAlGaNからなるバッファ層2、お
よび、約0.5μmの膜厚を有するアンドープGaN層
3が形成されている。アンドープGaN層3上には、約
70μmの幅のメサ状部を有するとともに、約4μmの
膜厚を有するn型GaNからなるn型コンタクト層4が
形成されている。なお、サファイア基板1は、本発明の
「基板」の一例であり、n型コンタクト層4は、本発明
の「窒化物系半導体層」の一例である。
The structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment is as follows: sapphire (0001) plane substrate 1
(Hereinafter referred to as "sapphire substrate 1"), approximately 15n
A buffer layer 2 made of AlGaN having a thickness of m and an undoped GaN layer 3 having a thickness of about 0.5 μm are formed. On the undoped GaN layer 3, an n-type contact layer 4 made of n-type GaN having a mesa-shaped portion with a width of about 70 μm and a thickness of about 4 μm is formed. The sapphire substrate 1 is an example of the “substrate” in the present invention, and the n-type contact layer 4 is an example of the “nitride-based semiconductor layer” in the present invention.

【0042】そのn型コンタクト層4のメサ状部の上面
上には、約0.1μmの膜厚を有するn型Ga0.95In
0.05Nからなるクラック防止層5、約1μmの膜厚を有
するSiドープAl0.3Ga0.7Nからなるn型第2クラ
ッド層6、約50nmの膜厚を有するSiドープGaN
からなるn型第1クラッド層7、および、GaInNの
多重量子井戸(MQW)からなるMQW発光層8が形成
されている。このMQW発光層8は、約4nmの厚みを
有する5つのアンドープGaN障壁層と、約4nmの厚
みを有する4つのアンドープGa0.85In0.15N井戸層
とが交互に積層された構造を有する。なお、MQW発光
層は、本発明の「発光層」の一例である。
On the upper surface of the mesa portion of the n-type contact layer 4, n-type Ga 0.95 In having a film thickness of about 0.1 μm is formed.
Crack prevention layer 5 made of 0.05 N, n-type second cladding layer 6 made of Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 N having a thickness of about 1 μm, Si-doped GaN having a thickness of about 50 nm
An n-type first cladding layer 7 made of and an MQW light emitting layer 8 made of a GaInN multiple quantum well (MQW) are formed. The MQW light emitting layer 8 has a structure in which five undoped GaN barrier layers having a thickness of about 4 nm and four undoped Ga 0.85 In 0.15 N well layers having a thickness of about 4 nm are alternately stacked. The MQW light emitting layer is an example of the "light emitting layer" in the present invention.

【0043】MQW発光層8上には、約40nmの膜厚
を有するMgドープGaNからなるp型第1クラッド層
9が形成されている。p型第1クラッド層9の上面上に
は、約2μmの幅と約0.45μmの膜厚とを有するM
gドープAlGaN(Al組成:0.08)からなるp
型第2クラッド層10が形成されている。また、p型第
2クラッド層10の上面上のほぼ全面に接触するよう
に、約50nmの膜厚を有するp型GaNからなるキャ
ップ層11が形成されている。これらのp型第2クラッ
ド層10およびキャップ層11によって、幅W1(第1
実施形態では、約2μm)を有する電流通路部(リッジ
部)12が構成されている。なお、p型第1クラッド層
9およびp型第2クラッド層10は、本発明の「クラッ
ド層」の一例である。
A p-type first cladding layer 9 made of Mg-doped GaN having a film thickness of about 40 nm is formed on the MQW light emitting layer 8. On the upper surface of the p-type first cladding layer 9, M having a width of about 2 μm and a film thickness of about 0.45 μm.
p made of g-doped AlGaN (Al composition: 0.08)
The mold second clad layer 10 is formed. Further, a cap layer 11 made of p-type GaN having a film thickness of about 50 nm is formed so as to come into contact with almost the entire upper surface of the p-type second cladding layer 10. With the p-type second cladding layer 10 and the cap layer 11, the width W1 (first
In the embodiment, the current passage portion (ridge portion) 12 having a thickness of about 2 μm is formed. The p-type first cladding layer 9 and the p-type second cladding layer 10 are examples of the “cladding layer” in the present invention.

【0044】また、p型第1クラッド層9の上面上に
は、電流通路部12を中心として約10μmの幅の開口
部を有するSi34などのSi窒化物からなるマスク層
13が形成されている。このマスク層13の開口部に露
出されたp型第1クラッド層9の上面上、および、マス
ク層13の上面上の一部領域には、電流通路部12の側
部を埋め込むように、約3μmの膜厚を有するSiドー
プGaInN(In組成:0.2)からなる電流ブロッ
ク層14が形成されている。この場合、電流通路部12
および電流ブロック層14の合計幅W2(約10μm)
は、電流通路部12の幅W1(約2μm)の3倍以上7
倍以下の範囲(第1実施形態では5倍)に設定されてい
る。これは、以下の理由による。
On the upper surface of the p-type first cladding layer 9, a mask layer 13 made of Si nitride such as Si 3 N 4 having an opening with a width of about 10 μm around the current passage portion 12 is formed. Has been done. The upper surface of the p-type first cladding layer 9 exposed in the opening of the mask layer 13 and a partial region on the upper surface of the mask layer 13 are filled with the side portions of the current passage portion 12 so as to be approximately A current blocking layer 14 made of Si-doped GaInN (In composition: 0.2) having a film thickness of 3 μm is formed. In this case, the current passage portion 12
And the total width W2 of the current blocking layer 14 (about 10 μm)
Is more than three times the width W1 (about 2 μm) of the current passage portion 7
It is set to a range equal to or less than twice (5 times in the first embodiment). This is for the following reason.

【0045】すなわち、電流通路部12および電流ブロ
ック層14の合計幅W2が、電流通路部12の幅W1の
3倍よりも小さい場合には、電流ブロック層14の形成
範囲が小さくなり過ぎるために、横方向の光閉じ込めが
不十分になる。また、電流通路部12および電流ブロッ
ク層14の合計幅W2が、電流通路部12の幅W1の7
倍よりも大きい場合には、電流ブロック層14に加わる
歪みが増加するために、電流ブロック層14に格子欠陥
が多く発生する。このため、電流通路部12および電流
ブロック層14の合計幅W2を、電流通路部12の幅W
1の3倍以上7倍以下の範囲に設定するのが好ましい。
That is, when the total width W2 of the current passage portion 12 and the current block layer 14 is smaller than three times the width W1 of the current passage portion 12, the formation range of the current block layer 14 becomes too small. , Lateral light confinement becomes insufficient. The total width W2 of the current passage portion 12 and the current block layer 14 is 7 times the width W1 of the current passage portion 12.
When it is larger than twice, the strain applied to the current block layer 14 increases, and thus many lattice defects occur in the current block layer 14. Therefore, the total width W2 of the current passage portion 12 and the current block layer 14 is set to the width W of the current passage portion 12.
It is preferable to set the range of 3 times or more and 7 times or less.

【0046】そして、電流通路部12上および電流ブロ
ック層14上には、電流通路部12(キャップ層11)
の上面上のほぼ全面を覆うとともに、電流ブロック層1
4の上面上の一部領域を覆うように、約3μm〜約5μ
mの膜厚を有するMgドープGaNからなるp型コンタ
クト層15が形成されている。なお、各層2〜11、1
4および15は、ウルツ鉱構造を有するとともに、窒化
物系半導体の[0001]方向に成長することによって
形成されている。
On the current passage portion 12 and the current block layer 14, the current passage portion 12 (cap layer 11) is formed.
Covering almost the entire upper surface of the current block layer 1 and
3 μm to about 5 μm so as to cover a partial area on the upper surface of No. 4
A p-type contact layer 15 made of Mg-doped GaN having a film thickness of m is formed. In addition, each layer 2-11, 1
4 and 15 have a wurtzite structure and are formed by growing in the [0001] direction of a nitride semiconductor.

【0047】p型コンタクト層15上には、Au/Pd
からなるp側電極16が形成されている。また、n型コ
ンタクト層4の露出された表面上には、Au/Tiから
なるn側電極17が形成されている。
Au / Pd is formed on the p-type contact layer 15.
Is formed on the p-side electrode 16. An n-side electrode 17 made of Au / Ti is formed on the exposed surface of the n-type contact layer 4.

【0048】第1実施形態では、上記のように、電流ブ
ロック層14を、マスク層13の開口部の幅W2(約1
0μm)の範囲内に形成することによって、電流ブロッ
ク層14を電流通路部12の近傍にのみ形成することが
できる。それによって、電流ブロック層14が電流通路
部12の近傍および近傍以外の全面に形成される場合に
比べて、電流ブロック層14の幅が小さくなる。これに
より、電流ブロック層14と、サファイア基板1上に大
きな厚み(約4μm)で形成されたn型GaNからなる
n型コンタクト層4との格子定数の差に起因して電流ブ
ロック層14に加わる歪みを緩和することができるの
で、電流ブロック層14に格子欠陥が発生するのを抑制
することができる。その結果、電流ブロック層14の厚
みを大きくすることができるので、横方向の光閉じ込め
を安定化することができる。
In the first embodiment, as described above, the current blocking layer 14 is provided with the width W2 (about 1) of the opening of the mask layer 13.
By forming it within the range of 0 μm), the current blocking layer 14 can be formed only in the vicinity of the current passage portion 12. As a result, the width of the current blocking layer 14 becomes smaller than that in the case where the current blocking layer 14 is formed in the vicinity of the current passage portion 12 and the entire surface other than the vicinity. As a result, the current block layer 14 is added to the current block layer 14 due to the difference in lattice constant between the current block layer 14 and the n-type contact layer 4 made of n-type GaN formed on the sapphire substrate 1 with a large thickness (about 4 μm). Since the strain can be relaxed, generation of lattice defects in the current blocking layer 14 can be suppressed. As a result, the thickness of the current blocking layer 14 can be increased, and the optical confinement in the lateral direction can be stabilized.

【0049】図2〜図7は、本発明の第1実施形態によ
る窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するため
の断面図である。図1〜図7を参照して、以下に、第1
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法に
ついて説明する。
2 to 7 are sectional views for explaining the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. With reference to FIG. 1 to FIG.
A method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the embodiment will be described.

【0050】まず、図2に示すように、大気圧下のMO
VPE法(Metal Organic Vapor
Phase Epitaxy:有機金属気相成長法)を
用いて、基板温度を約600℃に保持した状態で、サフ
ァイア基板1上に、約15nmの膜厚を有するAlGa
Nからなるバッファ層2を形成する。次に、基板温度を
約1150℃に保持した状態で、バッファ層2上に、約
0.5μmの膜厚を有するアンドープGaN層3および
約4μmの膜厚を有するSiドープGaNからなるn型
コンタクト層4を形成する。さらに、基板温度を約88
0℃に保持した状態で、n型コンタクト層4上に、約
0.1μmの膜厚を有するn型Ga0.95In0.05Nから
なるクラック防止層5を形成する。そのクラック防止層
5上に、基板温度を約1150℃に保持した状態で、約
1μmの膜厚を有するSiドープAl0.3Ga0.7Nから
なるn型第2クラッド層6および約50nmの膜厚を有
するSiドープGaNからなるn型第1クラッド層7を
形成する。
First, as shown in FIG. 2, MO under atmospheric pressure is used.
VPE method (Metal Organic Vapor)
Phase Epitaxy: metalorganic vapor phase epitaxy) and AlGa having a film thickness of about 15 nm on the sapphire substrate 1 while maintaining the substrate temperature at about 600 ° C.
A buffer layer 2 made of N is formed. Next, with the substrate temperature kept at about 1150 ° C., an n-type contact made of undoped GaN layer 3 having a thickness of about 0.5 μm and Si-doped GaN having a thickness of about 4 μm is formed on the buffer layer 2. Form layer 4. Furthermore, the substrate temperature is set to about 88.
With the temperature kept at 0 ° C., the crack prevention layer 5 made of n-type Ga 0.95 In 0.05 N having a film thickness of about 0.1 μm is formed on the n-type contact layer 4. On the crack prevention layer 5, while maintaining the substrate temperature at about 1150 ° C., an n-type second cladding layer 6 made of Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 N having a thickness of about 1 μm and a thickness of about 50 nm were formed. The n-type first cladding layer 7 made of Si-doped GaN is formed.

【0051】次に、基板温度を約880℃に保持した状
態で、n型第1クラッド層7上に、5つのアンドープG
aN障壁層と、4つのアンドープGa0.85In0.15N井
戸層とを交互に積層することによって、MQW発光層8
を形成する。そして、基板温度を約1150℃に保持し
た状態で、MQW発光層8上に、約40nmの膜厚を有
するMgドープGaNからなるp型第1クラッド層9、
約0.45μmの膜厚を有するMgドープAlGaN
(Al組成:0.08)からなるp型第2クラッド層1
0および約50nmの膜厚を有するp型GaNからなる
キャップ層11を順次形成する。
Next, with the substrate temperature kept at about 880 ° C., five undoped G layers were formed on the n-type first cladding layer 7.
The MQW light emitting layer 8 is formed by alternately stacking an aN barrier layer and four undoped Ga 0.85 In 0.15 N well layers.
To form. Then, with the substrate temperature kept at about 1150 ° C., the p-type first cladding layer 9 made of Mg-doped GaN having a thickness of about 40 nm is formed on the MQW light emitting layer 8.
Mg-doped AlGaN having a film thickness of about 0.45 μm
(Al composition: 0.08) p-type second cladding layer 1
A cap layer 11 made of p-type GaN having a thickness of 0 and about 50 nm is sequentially formed.

【0052】その後、キャップ層11上の所定領域に、
図3に示すように、約2μmの幅を有するストライプ形
状のNiマスク層18を形成する。そして、このNiマ
スク層18をマスクとして、RIE(反応性イオンエッ
チング)法などを用いて、たとえばCF4をエッチング
ガスとして、キャップ層11およびp型第2クラッド層
10を、p型第1クラッド層9が露出するまでエッチン
グする。これにより、図3に示されるような、約2μm
の幅を有するp型第2クラッド層10およびキャップ層
11からなる電流通路部(リッジ部)12が形成され
る。その後、Niマスク層18を除去する。
Then, in a predetermined region on the cap layer 11,
As shown in FIG. 3, a striped Ni mask layer 18 having a width of about 2 μm is formed. Then, using the Ni mask layer 18 as a mask, the cap layer 11 and the p-type second clad layer 10 are converted to the p-type first clad by using, for example, CF 4 as an etching gas by using RIE (reactive ion etching) method or the like. Etch until layer 9 is exposed. As a result, as shown in FIG.
A current passage portion (ridge portion) 12 including a p-type second clad layer 10 and a cap layer 11 having a width of 10 is formed. Then, the Ni mask layer 18 is removed.

【0053】次に、たとえばECRプラズマCVD法を
用いて、全面を覆うようにSi34などのSi窒化物層
(図示せず)を形成した後、フォトリソグラフィー技術
と、BHF(バッファードフッ酸)を用いたウェットエ
ッチングとを用いてパターニングすることによって、図
4に示されるような、マスク層13を形成する。このマ
スク層13は、電流通路部12(キャップ層11)の上
面上、および、p型第1クラッド層9の上面上の一部領
域に形成される。このp型第1クラッド層9の上面上の
マスク層13は、電流通路部12を中心として約10μ
mの幅の開口部を有するように形成されている。そし
て、マスク層13間の開口部内には、p型第1クラッド
層9の上面が露出されている。
Next, a Si nitride layer (not shown) such as Si 3 N 4 is formed so as to cover the entire surface by using, for example, ECR plasma CVD method, followed by photolithography technology and BHF (buffered fluorine). By patterning using wet etching using acid), a mask layer 13 as shown in FIG. 4 is formed. The mask layer 13 is formed on the upper surface of the current passage portion 12 (cap layer 11) and a partial region on the upper surface of the p-type first cladding layer 9. The mask layer 13 on the upper surface of the p-type first cladding layer 9 has a thickness of approximately 10 μm centered on the current passage portion 12.
It is formed to have an opening having a width of m. The upper surface of the p-type first cladding layer 9 is exposed in the openings between the mask layers 13.

【0054】次に、図5に示すように、マスク層13を
マスクとして、約1×104Paの圧力で、減圧MOV
PE法により、露出されたp型第1クラッド層9の上面
上に、電流通路部12の側部を覆うように、約3μmの
膜厚を有する電流ブロック層14を選択成長させる。こ
の場合、たとえば、基板温度を約880℃に保持した状
態で、NH3の流量を、大気圧下のMOVPE法に用い
るNH3の流量の約3倍にする。このような条件下で、
電流ブロック層14を成長させると、マスク層13間の
開口部内に露出されたp型第1クラッド層9の上面上、
および、マスク層13の上面上の一部領域上に、電流通
路部12の側部を覆うように、電流ブロック層14が形
成される。その後、電流通路部12(キャップ層11)
上のマスク層13を除去する。
Next, as shown in FIG. 5, using the mask layer 13 as a mask, a reduced pressure MOV is applied at a pressure of about 1 × 10 4 Pa.
A current blocking layer 14 having a thickness of about 3 μm is selectively grown on the exposed upper surface of the first p-type cladding layer 9 by the PE method so as to cover the side portions of the current passage portion 12. In this case, for example, while holding the substrate temperature at about 880 ° C., the flow rate of NH 3, is about three times the flow rate of NH 3 used in the MOVPE method under atmospheric pressure. Under these conditions,
When the current blocking layer 14 is grown, on the upper surface of the p-type first cladding layer 9 exposed in the openings between the mask layers 13,
Further, the current block layer 14 is formed on a partial region on the upper surface of the mask layer 13 so as to cover the side portions of the current passage portion 12. After that, the current passage portion 12 (cap layer 11)
The upper mask layer 13 is removed.

【0055】そして、図6に示すように、約1×104
Paの圧力で、減圧MOVPE法を用いて、電流通路部
12(キャップ層11)上および電流ブロック層14上
に、約3μm〜約5μmの膜厚を有するMgドープGa
Nからなるp型コンタクト層15を形成する。この場
合、電流通路部12(キャップ層11)上および電流ブ
ロック層14上に、選択的にMgドープGaNが成長さ
れる条件下で、MgドープGaNを成長させる。これに
より、電流通路部12を中心として、約8μmの幅を有
するp型コンタクト層15が形成される。なお、MOV
PE法を用いて、サファイア基板1上に、窒化物系半導
体からなる各層2〜11、14および15を形成する際
の原料ガスとしては、たとえばトリメチルアルミニウム
(TMAl)、トリメチルガリウム(TMGa)、トリ
メチルインジウム(TMIn)、NH3、SiH4および
シクロペンタジエニルマグネシウム(CP2Mg)など
を用いる。
Then, as shown in FIG. 6, about 1 × 10 4
A Mg-doped Ga having a film thickness of about 3 μm to about 5 μm is formed on the current passage portion 12 (cap layer 11) and the current block layer 14 using a reduced pressure MOVPE method at a pressure of Pa.
A p-type contact layer 15 made of N is formed. In this case, the Mg-doped GaN is grown on the current passage portion 12 (cap layer 11) and the current block layer 14 under the condition that the Mg-doped GaN is selectively grown. As a result, the p-type contact layer 15 having a width of about 8 μm is formed around the current passage portion 12. MOV
As a source gas for forming each of the layers 2 to 11, 14 and 15 made of a nitride-based semiconductor on the sapphire substrate 1 by using the PE method, for example, trimethylaluminum (TMAl), trimethylgallium (TMGa), trimethyl are used. Indium (TMIn), NH 3 , SiH 4 and cyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg) are used.

【0056】次に、メタルマスクおよびEB(Elec
tron Beam)蒸着法を用いて、ウェハ上の所定
領域に、たとえば約70μmの幅と約3μm〜約5μm
の膜厚を有するストライプ形状のNiマスク(図示せ
ず)を形成する。その後、RIE法などを用いて、たと
えばCF4をエッチングガスとして、このNiマスクを
マスクとして、マスク層13、p型第1クラッド層9、
MQW発光層8、n型第1クラッド層7、n型第2クラ
ッド層6、クラック防止層5およびn型コンタクト層4
の一部領域を除去することによって、図7に示されるよ
うな、約70μmの幅を有するメサ状部が形成される。
その後、Niマスクを塩酸などを用いて除去する。
Next, a metal mask and EB (Elec
For example, a width of about 70 μm and a width of about 3 μm to about 5 μm are formed in a predetermined area on the wafer by using the tron beam evaporation method.
Forming a striped Ni mask (not shown) having a film thickness of. After that, using the RIE method or the like, the mask layer 13, the p-type first cladding layer 9, and the Ni mask are used as an etching gas with CF 4 as an etching gas.
MQW light emitting layer 8, n-type first cladding layer 7, n-type second cladding layer 6, crack prevention layer 5 and n-type contact layer 4
By removing a part of the area, a mesa portion having a width of about 70 μm is formed as shown in FIG.
Then, the Ni mask is removed using hydrochloric acid or the like.

【0057】最後に、図1に示したように、p型コンタ
クト層15上に、Au/Pdからなるp側電極16を形
成する。また、エッチングにより露出されたn型コンタ
クト層4の表面上に、Au/Tiからなるn側電極17
を形成する。そして、上記のようにして形成されたウェ
ハを、たとえば劈開することにより、ストライプ形状の
伸延する方向に、約300μmの共振器長さを有する共
振器構造を形成する。このようにして、第1実施形態に
よる窒化物系半導体レーザ素子が製造される。
Finally, as shown in FIG. 1, the p-side electrode 16 made of Au / Pd is formed on the p-type contact layer 15. Further, on the surface of the n-type contact layer 4 exposed by etching, the n-side electrode 17 made of Au / Ti is formed.
To form. Then, the wafer formed as described above is cleaved to form a resonator structure having a resonator length of about 300 μm in the extending direction of the stripe shape. In this way, the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment is manufactured.

【0058】第1実施形態の窒化物系半導体レーザ素子
の製造方法では、上記のように、マスク層13をマスク
として、選択成長により電流ブロック層14を形成する
ことによって、電流通路部12の近傍にのみ、電流ブロ
ック層14を形成することができる。これにより、電流
ブロック層14と、大きな厚み(約4μm)で形成され
たn型GaNからなるn型コンタクト層4との格子定数
の差に起因して電流ブロック層14に加わる歪みを緩和
することができる。
In the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device of the first embodiment, as described above, the current blocking layer 14 is formed by selective growth using the mask layer 13 as a mask, whereby the vicinity of the current passage portion 12 is formed. The current blocking layer 14 can be formed only in the above. Thereby, strain applied to the current block layer 14 due to a difference in lattice constant between the current block layer 14 and the n-type contact layer 4 made of n-type GaN having a large thickness (about 4 μm) is relaxed. You can

【0059】(第2実施形態)図8は、本発明の第1実
施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面図
である。図8を参照して、本発明の第2実施形態による
窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明する。第
2実施形態よる窒化物系半導体レーザ素子は、実屈折率
型レーザ素子である。また、上記第1実施形態では、マ
スク層を用いて電流通路部の近傍にのみ電流ブロック層
を選択成長させる例を示したが、この第2実施形態で
は、段差部を用いて電流ブロック層を選択成長させるこ
とにより、電流通路部の近傍以外の領域に、電流通路部
の近傍における電流ブロック層の厚みよりも小さい厚み
を有する電流ブロック層を形成する例を示す。以下、詳
細に説明する。
(Second Embodiment) FIG. 8 is a sectional view showing a nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention. The structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment is a real refractive index type laser device. In addition, in the above-described first embodiment, an example in which the mask layer is used to selectively grow the current block layer only in the vicinity of the current passage portion is shown. In the second embodiment, the step portion is used to form the current block layer. An example is shown in which a current block layer having a thickness smaller than the thickness of the current block layer in the vicinity of the current passage portion is formed in a region other than the vicinity of the current passage portion by selective growth. The details will be described below.

【0060】すなわち、第2実施形態による窒化物系半
導体レーザ素子の構造としては、サファイア(000
1)面基板21(以下、「サファイア基板21」とい
う)上に、約15nmの膜厚を有するAlGaNからな
るバッファ層22、および、約0.5μmの膜厚を有す
るアンドープGaN層23が形成されている。アンドー
プGaN層23上には、約10μmの幅のメサ状部を有
するとともに、約4μmの膜厚を有するn型GaNから
なるn型コンタクト層24が形成されている。なお、サ
ファイア基板21は、本発明の「基板」の一例であり、
n型コンタクト層24は、本発明の「窒化物系半導体
層」の一例である。
That is, as the structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment, sapphire (000
1) A buffer layer 22 made of AlGaN having a thickness of about 15 nm and an undoped GaN layer 23 having a thickness of about 0.5 μm are formed on a plane substrate 21 (hereinafter referred to as “sapphire substrate 21”). ing. An n-type contact layer 24 made of n-type GaN having a mesa-shaped portion with a width of about 10 μm and a film thickness of about 4 μm is formed on the undoped GaN layer 23. The sapphire substrate 21 is an example of the “substrate” in the present invention,
The n-type contact layer 24 is an example of the “nitride-based semiconductor layer” in the present invention.

【0061】そのn型コンタクト層24のメサ状部上に
は、約0.1μmの膜厚を有するn型Ga0.95In0.05
Nからなるクラック防止層25、約1μmの膜厚を有す
るSiドープAl0.1Ga0.9Nからなるn型第2クラッ
ド層26、約50nmの膜厚を有するSiドープGaN
からなるn型第1クラッド層27、および、GaInN
の多重量子井戸(MQW)からなるMQW発光層28
が、約10μmの幅を有するように形成されている。こ
のMQW発光層28は、約4nmの厚みを有する5つの
アンドープGaN障壁層と、約4nmの厚みを有する4
つのアンドープGa0.85In0.15N井戸層とが交互に積
層された構造を有する。なお、MQW発光層28は、本
発明の「発光層」の一例である。
On the mesa portion of the n-type contact layer 24, n-type Ga 0.95 In 0.05 having a film thickness of about 0.1 μm is formed.
The crack prevention layer 25 made of N, the Si-doped Al 0.1 Ga 0.9 N having a thickness of about 1 μm, the second cladding layer 26 made of Si, and the Si-doped GaN having a thickness of about 50 nm.
N-type first cladding layer 27 and GaInN
MQW light emitting layer 28 composed of multiple quantum wells (MQW)
Are formed to have a width of about 10 μm. The MQW light emitting layer 28 includes five undoped GaN barrier layers having a thickness of about 4 nm and 4 having a thickness of about 4 nm.
It has a structure in which two undoped Ga 0.85 In 0.15 N well layers are alternately laminated. The MQW light emitting layer 28 is an example of the “light emitting layer” in the present invention.

【0062】MQW発光層28の上面上のほぼ中心に
は、約2μmの幅と約40nmの膜厚とを有するMgド
ープGaNからなるp型第1クラッド層29が形成され
ている。また、p型第1クラッド層29の上面上のほぼ
全面に接触するように、約2μmの幅と約0.45μm
の膜厚とを有するMgドープAlGaN(Al組成:
0.08)からなるp型第2クラッド層30、および、
約2μmの幅と約50nmの膜厚とを有するp型GaN
からなるキャップ層31が形成されている。これらのp
型第1クラッド層29、p型第2クラッド層30および
キャップ層31によって、幅W1(第2実施形態では、
約2μm)を有する電流通路部32が構成されている。
A p-type first clad layer 29 made of Mg-doped GaN having a width of about 2 μm and a film thickness of about 40 nm is formed almost at the center of the upper surface of the MQW light emitting layer 28. In addition, a width of about 2 μm and a width of about 0.45 μm are provided so as to contact almost the entire upper surface of the p-type first cladding layer 29.
Mg-doped AlGaN (Al composition:
0.08) p-type second cladding layer 30 and
P-type GaN having a width of about 2 μm and a film thickness of about 50 nm
A cap layer 31 made of is formed. These p
The width W1 (in the second embodiment, in the second embodiment, the first type clad layer 29, the p-type second clad layer 30, and the cap layer 31).
A current passage portion 32 having a thickness of about 2 μm is formed.

【0063】また、電流通路部32の両側に位置するM
QW発光層28の上面の露出部分(テラス)28aは、
それぞれ、約4μmの幅を有する。また、テラス28a
の外側には、高さ約3μmの段差部100が形成されて
いる。つまり、段差部100は、電流通路部32からテ
ラス28aの幅(約4μm)だけ離れた位置に形成され
ている。このように、段差部100は、電流通路部32
から電流通路部32の幅(約2μm)の1倍以上3倍以
下(本実施形態では2倍(約4μm))だけ離れた位置
に形成するのが好ましい。なお、p型第1クラッド層2
9およびp型第2クラッド層30は、本発明の「クラッ
ド層」の一例である。
Further, M located on both sides of the current passage portion 32
The exposed portion (terrace) 28a on the upper surface of the QW light emitting layer 28 is
Each has a width of about 4 μm. Also, the terrace 28a
A stepped portion 100 having a height of about 3 μm is formed on the outer side of the. That is, the step portion 100 is formed at a position separated from the current passage portion 32 by the width of the terrace 28a (about 4 μm). As described above, the stepped portion 100 has the current passage portion 32.
It is preferable to form the current passage portion 32 at a position separated by 1 to 3 times the width (about 2 μm) of the current passage section 32 (2 times (about 4 μm) in this embodiment). The p-type first cladding layer 2
9 and the p-type second cladding layer 30 are examples of the “cladding layer” in the present invention.

【0064】また、電流通路部32の側部の一部と、M
QW発光層28の上面上と、段差部100とを覆うよう
に、アンドープAl0.3Ga0.7Nからなる電流ブロック
層33が形成されている。この場合、MQW発光層28
の上面上に形成された電流ブロック層33は、電流通路
部32の近傍のテラス28a上では、約3μmの膜厚を
有するとともに、段差部100では、電流通路部32の
近傍の電流ブロック層33に比べて小さい膜厚で形成さ
れている。この場合、電流通路部32を含む段差部10
0間の距離W2(約10μm)は、電流通路部32の幅
W1(約2μm)の3倍以上7倍以下(本実施形態では
5倍)になるように形成されている。
Further, a part of the side portion of the current passage portion 32 and M
A current block layer 33 made of undoped Al 0.3 Ga 0.7 N is formed so as to cover the upper surface of the QW light emitting layer 28 and the step portion 100. In this case, the MQW light emitting layer 28
The current blocking layer 33 formed on the upper surface of the current blocking layer 33 has a thickness of about 3 μm on the terrace 28a near the current passage portion 32, and in the step portion 100, the current blocking layer 33 near the current passage portion 32. The film thickness is smaller than that of In this case, the step portion 10 including the current passage portion 32
The distance W2 between 0s (about 10 μm) is formed to be 3 times or more and 7 times or less (five times in this embodiment) the width W1 (about 2 μm) of the current passage portion 32.

【0065】そして、電流通路部32の近傍の電流ブロ
ック層33の上面上の一部と、電流ブロック層33上に
露出された電流通路部32(キャップ層31)とを覆う
ように、約1μmの膜厚を有するMgドープGaNから
なるp型コンタクト層34が形成されている。なお、各
層22〜31、33および34は、ウルツ鉱構造を有す
るとともに、窒化物系半導体の[0001]方向に成長
することによって形成されている。また、MOVPE法
を用いて、サファイア基板21上に、窒化物系半導体か
らなる各層22〜31、33および34を形成する際の
原料ガスとしては、たとえばトリメチルアルミニウム
(TMAl)、トリメチルガリウム(TMGa)、トリ
メチルインジウム(TMIn)、NH3、SiH4および
シクロペンタジエニルマグネシウム(CP2Mg)など
を用いる。
Then, about 1 μm is formed so as to cover a part of the upper surface of the current block layer 33 near the current passage portion 32 and the current passage portion 32 (cap layer 31) exposed on the current block layer 33. And a p-type contact layer 34 made of Mg-doped GaN having a film thickness of 3 is formed. Each of the layers 22 to 31, 33, and 34 has a wurtzite structure and is formed by growing in the [0001] direction of the nitride-based semiconductor. Further, as a source gas for forming each of the layers 22 to 31, 33 and 34 made of a nitride semiconductor on the sapphire substrate 21 by using the MOVPE method, for example, trimethylaluminum (TMAl), trimethylgallium (TMGa) is used. , Trimethylindium (TMIn), NH 3 , SiH 4, and cyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg) are used.

【0066】p型コンタクト層34上には、Au/Pd
からなるp側電極35が形成されている。また、n型コ
ンタクト層24の露出された表面上には、Au/Tiか
らなるn側電極36が形成されている。
Au / Pd is formed on the p-type contact layer 34.
Is formed on the p-side electrode 35. An n-side electrode 36 made of Au / Ti is formed on the exposed surface of the n-type contact layer 24.

【0067】第2実施形態では、上記のように、電流ブ
ロック層33を、電流通路部32の近傍では、約3μm
の膜厚で厚く形成するとともに、電流通路部32の近傍
以外の領域である段差部100では、電流ブロック層3
3を薄く形成することによって、電流ブロック層33
と、サファイア基板21上に大きな厚み(約4μm)で
形成されたn型GaNからなるn型コンタクト層24と
の格子定数の差に起因して電流ブロック層33に加わる
歪みが、電流ブロック層33の厚みの小さい領域(段差
部100)に集中しやすくなる。これにより、電流通路
部32の近傍以外の電流ブロック層33の厚みの小さい
領域に、格子欠陥やクラックが発生しやすくなるので、
電流通路部32の近傍における電流ブロック層33にク
ラックや格子欠陥が発生するのを抑制することができ
る。その結果、電流通路部32の近傍における電流ブロ
ック層33の厚みを大きくすることができるので、横方
向の光閉じ込めを安定化することができる。
In the second embodiment, as described above, the current blocking layer 33 is provided in the vicinity of the current passage portion 32 by about 3 μm.
Of the current blocking layer 3 in the step portion 100 which is a region other than the vicinity of the current passage portion 32.
3 is thinly formed, the current blocking layer 33 is formed.
And the strain applied to the current block layer 33 due to the difference in lattice constant between the n-type contact layer 24 made of n-type GaN and formed on the sapphire substrate 21 with a large thickness (about 4 μm). It becomes easy to concentrate on a region (stepped portion 100) having a small thickness. As a result, lattice defects and cracks are likely to occur in regions where the thickness of the current block layer 33 is small except for the vicinity of the current passage portion 32.
It is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the current blocking layer 33 near the current passage portion 32. As a result, the thickness of the current blocking layer 33 in the vicinity of the current passage portion 32 can be increased, so that the lateral optical confinement can be stabilized.

【0068】図9〜図14は、本発明の第2実施形態に
よる窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明するた
めの断面図である。図8〜図14を参照して、以下に、
第2実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製造方
法について説明する。
9 to 14 are sectional views for explaining the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention. With reference to FIGS. 8 to 14,
The method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment will be described.

【0069】まず、図2に示した第1実施形態の成長条
件と同様の条件下で、図9に示すように、大気圧下のM
OVPE法を用いて、サファイア基板21上に、約15
nmの膜厚を有するAlGaNからなるバッファ層2
2、約0.5μmの膜厚を有するアンドープGaN層2
3、約4μmの膜厚を有するSiドープGaNからなる
n型コンタクト層24、約0.1μmの膜厚を有するn
型Ga0.95In0.05Nからなるクラック防止層25、約
1μmの膜厚を有するSiドープAl0.1Ga0.9Nから
なるn型第2クラッド層26および約50nmの膜厚を
有するSiドープGaNからなるn型第1クラッド層2
7を形成する。
First, under the same growth conditions as those of the first embodiment shown in FIG. 2, as shown in FIG.
About 15 sapphire substrate 21 is formed by using the OVPE method.
buffer layer 2 made of AlGaN having a thickness of nm
2, undoped GaN layer 2 having a thickness of about 0.5 μm
3, n-type contact layer 24 made of Si-doped GaN having a thickness of about 4 μm, n having a thickness of about 0.1 μm
Crack prevention layer 25 made of Ga 0.95 In 0.05 N, an n-type second cladding layer 26 made of Si-doped Al 0.1 Ga 0.9 N having a thickness of about 1 μm, and n made of Si-doped GaN having a thickness of about 50 nm. Mold first clad layer 2
Form 7.

【0070】次に、n型第1クラッド層27上に、5つ
のアンドープGaN障壁層と、4つのアンドープGa
0.85In0.15N井戸層とを交互に積層することによっ
て、MQW発光層28を形成する。そして、MQW発光
層28上に、約40nmの膜厚を有するMgドープGa
Nからなるp型第1クラッド層29、約0.45μmの
膜厚を有するMgドープAlGaN(Al組成:0.0
8)からなるp型第2クラッド層30および約50nm
の膜厚を有するp型GaNからなるキャップ層31を形
成する。
Next, five undoped GaN barrier layers and four undoped Ga layers are formed on the n-type first cladding layer 27.
The MQW light emitting layer 28 is formed by alternately stacking 0.85 In 0.15 N well layers. Then, Mg-doped Ga having a film thickness of about 40 nm is formed on the MQW light emitting layer 28.
The p-type first clad layer 29 made of N, Mg-doped AlGaN having a thickness of about 0.45 μm (Al composition: 0.0
8) p-type second cladding layer 30 and about 50 nm
A cap layer 31 made of p-type GaN having a film thickness of 3 is formed.

【0071】その後、キャップ層31上の所定領域に、
図10に示すように、約10μmの幅を有するストライ
プ形状のNiマスク層(図示せず)を形成する。そし
て、このNiマスク層をマスクとして、RIE法などを
用いて、たとえばCF4をエッチングガスとして、キャ
ップ層31、p型第2クラッド層30、p型第1クラッ
ド層29、MQW発光層28、n型第1クラッド層2
7、n型第2クラッド層26、クラック防止層25およ
びn型コンタクト層24の一部領域を、エッチングによ
り除去する。これにより、段差部100を形成する。そ
の後、Niマスク層を除去する。
Then, in a predetermined region on the cap layer 31,
As shown in FIG. 10, a striped Ni mask layer (not shown) having a width of about 10 μm is formed. Then, using the Ni mask layer as a mask, the cap layer 31, the p-type second clad layer 30, the p-type first clad layer 29, the MQW light emitting layer 28, and the like, using CF 4 as an etching gas, using RIE or the like. n-type first cladding layer 2
7. Partial regions of the n-type second cladding layer 26, the crack prevention layer 25 and the n-type contact layer 24 are removed by etching. Thereby, the step portion 100 is formed. Then, the Ni mask layer is removed.

【0072】その後、キャップ層31上に、約2μmの
幅を有するストライプ形状のNiマスク層(図示せず)
を形成する。そして、このNiマスク層をマスクとし
て、RIE法などを用いて、たとえばCF4をエッチン
グガスとして、キャップ層31、p型第2クラッド層3
0およびp型第1クラッド層29を、MQW発光層28
が露出するまでエッチングした後、Niマスク層を除去
する。これにより、図11に示されるような、約2μm
の幅を有するp型第1クラッド層29、p型第2クラッ
ド層30およびキャップ層31からなる電流通路部(リ
ッジ部)32が形成される。この場合、電流通路部32
の両側に、MQW発光層28が上面に露出された約4μ
mの幅を有するテラス28aが形成される。その後、た
とえばECRプラズマCVD法を用いて、電流通路部3
2(キャップ層31)の上面上にのみ、約2μmの幅と
約0.5μmの膜厚とを有するSi34などのSi窒化
物からなるマスク層37を形成する。
Then, a striped Ni mask layer (not shown) having a width of about 2 μm is formed on the cap layer 31.
To form. Then, using the Ni mask layer as a mask, the cap layer 31 and the p-type second cladding layer 3 are formed by using, for example, CF 4 as an etching gas by using the RIE method or the like.
0 and p-type first clad layer 29, MQW light emitting layer 28
After etching to expose the Ni mask layer, the Ni mask layer is removed. As a result, as shown in FIG. 11, about 2 μm
A current passage portion (ridge portion) 32 including a p-type first clad layer 29, a p-type second clad layer 30, and a cap layer 31 having a width of 4 is formed. In this case, the current passage portion 32
The MQW light emitting layer 28 on both sides of the
A terrace 28a having a width of m is formed. After that, the current passage portion 3 is formed by using, for example, the ECR plasma CVD method.
A mask layer 37 made of Si nitride such as Si 3 N 4 having a width of about 2 μm and a film thickness of about 0.5 μm is formed only on the upper surface of 2 (cap layer 31).

【0073】次に、図12に示すように、段差部100
を用いて、約1×104Paの圧力で、減圧MOVPE
法により、電流ブロック層33を選択成長させる。これ
により、電流通路部32の側部の一部領域と、MQW発
光層28の上面上と、MQW発光層28、n型第1クラ
ッド層27、n型第2クラッド層26、クラック防止層
25およびn型コンタクト層24の側面(段差部10
0)と、n型コンタクト層24の上面上とを覆うよう
に、アンドープAlGaNからなる電流ブロック層33
が形成される。このような段差部100を用いた選択成
長を行うことによって、MQW発光層28上の電流通路
部32の近傍に形成された電流ブロック層33は、約3
μmの大きい膜厚で形成されるとともに、段差部100
に形成された電流ブロック層33は、電流通路部32の
近傍の電流ブロック層33比べて小さい膜厚で形成され
る。その後、電流通路部32(キャップ層31)上のマ
スク層37を除去する。
Next, as shown in FIG.
With a pressure of about 1 × 10 4 Pa and a reduced pressure MOVPE
Method, the current block layer 33 is selectively grown. Thereby, a partial region of the side of the current passage portion 32, the upper surface of the MQW light emitting layer 28, the MQW light emitting layer 28, the n-type first cladding layer 27, the n-type second cladding layer 26, and the crack prevention layer 25. And the side surface of the n-type contact layer 24 (the step portion 10
0) and the upper surface of the n-type contact layer 24 so as to cover the current blocking layer 33 made of undoped AlGaN.
Is formed. By performing the selective growth using the step portion 100, the current blocking layer 33 formed in the vicinity of the current passage portion 32 on the MQW light emitting layer 28 has a thickness of about 3 mm.
The step portion 100 is formed with a large film thickness of μm.
The current blocking layer 33 formed in the above is formed with a smaller film thickness than the current blocking layer 33 in the vicinity of the current passage portion 32. After that, the mask layer 37 on the current passage portion 32 (cap layer 31) is removed.

【0074】そして、図13に示すように、約1×10
4Paの圧力で、減圧MOVPE法を用いて、電流通路
部32の近傍の電流ブロック層33の一部上と、電流ブ
ロック層33上に露出された電流通路部32(キャップ
層31)とを覆うように、約1μmの膜厚を有するMg
ドープGaNからなるp型コンタクト層34を形成す
る。
Then, as shown in FIG. 13, about 1 × 10
Using a reduced pressure MOVPE method at a pressure of 4 Pa, a part of the current block layer 33 near the current path part 32 and the current path part 32 (cap layer 31) exposed on the current block layer 33 are removed. Mg with a film thickness of about 1 μm to cover
A p-type contact layer 34 made of doped GaN is formed.

【0075】次に、メタルマスクおよびEB蒸着法を用
いて、ウェハ上の所定領域に、たとえば約70μmの幅
と約3μm〜約5μmの膜厚を有するストライプ形状の
Niマスク層(図示せず)を形成する。そして、このN
iマスク層をマスクとして、RIE法などを用いて、た
とえばCF4をエッチングガスとして、電流ブロック層
33およびn型コンタクト層24の一部領域を除去する
ことによって、図14に示すように、n型コンタクト層
24の上面の一部を露出させる。その後、上記Niマス
クを塩酸などを用いて除去する。
Next, a striped Ni mask layer (not shown) having a width of about 70 μm and a film thickness of about 3 μm to about 5 μm is formed in a predetermined region on the wafer by using a metal mask and an EB vapor deposition method. To form. And this N
By using the i mask layer as a mask, a partial region of the current blocking layer 33 and the n-type contact layer 24 is removed by using RIE or the like, for example, CF 4 as an etching gas, and as shown in FIG. A part of the upper surface of the mold contact layer 24 is exposed. Then, the Ni mask is removed using hydrochloric acid or the like.

【0076】最後に、図8に示したように、p型コンタ
クト層34上に、Au/Pdからなるp側電極35を形
成する。また、エッチングにより露出されたn型コンタ
クト層24の表面上に、Au/Tiからなるn側電極3
6を形成する。そして、上記のようにして形成されたウ
ェハを、たとえば劈開することにより、ストライプ形状
の伸延する方向に、約300μmの共振器長さを有する
共振器構造を形成する。このようにして、第2実施形態
の窒化物系半導体レーザ素子が製造される。
Finally, as shown in FIG. 8, a p-side electrode 35 made of Au / Pd is formed on the p-type contact layer 34. Further, on the surface of the n-type contact layer 24 exposed by etching, the n-side electrode 3 made of Au / Ti is formed.
6 is formed. Then, the wafer formed as described above is cleaved to form a resonator structure having a resonator length of about 300 μm in the extending direction of the stripe shape. In this way, the nitride-based semiconductor laser device of the second embodiment is manufactured.

【0077】第2実施形態の窒化物系半導体レーザ素子
の製造方法では、上記のように、段差部100を用いて
選択成長により電流ブロック層33を形成することによ
って、電流ブロック層33の結晶性を向上させることが
できる。また、段差部100を用いて電流ブロック層3
3を選択成長させることによって、容易に、厚みの小さ
い電流ブロック層33の領域を電流通路部32の近傍以
外の領域に位置する段差部100に形成することができ
る。それによって、電流ブロック層33と、大きな厚み
(約4μm)で形成されたn型GaNからなるn型コン
タクト層24との格子定数の差に起因して電流ブロック
層33に加わる歪みが、電流ブロック層33の厚みの小
さい領域に集中しやすくなる。これにより、電流通路部
32の近傍における電流ブロック層33にクラックや格
子欠陥が発生するのを抑制することができる。
In the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device of the second embodiment, the crystallinity of the current block layer 33 is formed by forming the current block layer 33 by selective growth using the step portion 100 as described above. Can be improved. In addition, the current blocking layer 3 is formed by using the step portion 100.
By selectively growing 3, the region of the current blocking layer 33 having a small thickness can be easily formed in the step portion 100 located in a region other than the vicinity of the current passage portion 32. As a result, the strain applied to the current block layer 33 due to the difference in lattice constant between the current block layer 33 and the n-type contact layer 24 made of n-type GaN having a large thickness (about 4 μm) causes It becomes easy to concentrate on the region where the thickness of the layer 33 is small. As a result, it is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the current blocking layer 33 near the current passage portion 32.

【0078】(第3実施形態)図15は、本発明の第3
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面
図である。図15を参照して、本発明の第3実施形態に
よる窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明す
る。この第3実施形態では、実屈折率導波型のセルフア
ライン型の窒化物系半導体レーザ素子について説明す
る。
(Third Embodiment) FIG. 15 shows a third embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a nitride-based semiconductor laser device according to an embodiment. The structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this third embodiment, a real index guided type self-aligned nitride semiconductor laser device will be described.

【0079】第3実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の構造としては、n型Si(111)面基板41
(以下、「n型Si基板41」という)上に、約15n
mの膜厚を有するn型AlGaNからなるバッファ層4
2、約4μmの膜厚を有するn型GaNからなるn型G
aN層43、約0.1μmの膜厚を有するn型Ga0.95
In0.05Nからなるクラック防止層44、約1μmの膜
厚を有するn型AlGaNからなるn型第2クラッド層
45、および、約50nmの膜厚を有するn型GaNか
らなるn型第1クラッド層46が形成されている。
The structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment is an n-type Si (111) plane substrate 41.
Approximately 15n on (hereinafter referred to as "n-type Si substrate 41")
Buffer layer 4 made of n-type AlGaN having a thickness of m
2, n-type G made of n-type GaN having a thickness of about 4 μm
aN layer 43, n-type Ga 0.95 having a thickness of about 0.1 μm
A crack prevention layer 44 made of In 0.05 N, an n-type second clad layer 45 made of n-type AlGaN having a thickness of about 1 μm, and an n-type first clad layer made of n-type GaN having a thickness of about 50 nm. 46 is formed.

【0080】また、n型第1クラッド層46上には、G
aInNの多重量子井戸(MQW)からなるMQW発光
層47が形成されている。このMQW発光層47は、約
4nmの厚みを有する5つのアンドープGaN障壁層
と、約4nmの厚みを有する4つのアンドープGa0.85
In0.15N井戸層とが交互に積層された構造を有する。
なお、n型Si基板41は、本発明の「基板」の一例で
あり、n型GaN層43は、本発明の「窒化物系半導体
層」の一例である。また、MQW発光層47は、本発明
の「発光層」の一例である。
On the n-type first cladding layer 46, G
An MQW light emitting layer 47 formed of a multiple quantum well (MQW) of aInN is formed. The MQW light emitting layer 47 includes five undoped GaN barrier layers having a thickness of about 4 nm and four undoped Ga 0.85 having a thickness of about 4 nm.
It has a structure in which In 0.15 N well layers are alternately laminated.
The n-type Si substrate 41 is an example of the “substrate” in the present invention, and the n-type GaN layer 43 is an example of the “nitride-based semiconductor layer” in the present invention. The MQW light emitting layer 47 is an example of the “light emitting layer” in the present invention.

【0081】MQW発光層47上には、約40nmの膜
厚を有するMgドープGaNからなるp型第1クラッド
層48が形成されている。p型第1クラッド層48の上
面上の一部領域には、約8μmの幅の開口部を有するS
34などのSi窒化物からなるマスク層49が形成さ
れている。また、マスク層49間の開口部に露出された
p型第1クラッド層48の上面上には、開口部を有する
とともに、約3μmの膜厚を有するアンドープAlGa
N(Al組成:0.2)からなる電流ブロック層50が
幅W2(約8μm)で形成されている。電流ブロック層
50の開口部内のp型第1クラッド層48上には、約
0.45μmの膜厚を有するMgドープAlGaN(A
l組成:0.08)からなるp型第2クラッド層52が
形成されている。このp型第2クラッド層52は、逆メ
サ形状(逆台形形状)を有するとともに、p型第2クラ
ッド層52のp型第1クラッド層48側の面は、約2μ
mの幅W1を有するように形成されている。また、p型
第2クラッド層52の側面は、電流ブロック層50の開
口部の内側面に接触するように形成されている。なお、
p型第1クラッド層48は、本発明の「第1クラッド
層」の一例であり、p型第2クラッド層52は、本発明
の「第2クラッド層」の一例である。
On the MQW light emitting layer 47, a p-type first cladding layer 48 made of Mg-doped GaN having a film thickness of about 40 nm is formed. In a partial region on the upper surface of the p-type first cladding layer 48, S having an opening with a width of about 8 μm is formed.
A mask layer 49 made of Si nitride such as i 3 N 4 is formed. Further, on the upper surface of the p-type first cladding layer 48 exposed in the openings between the mask layers 49, there is an opening and the undoped AlGa having a film thickness of about 3 μm.
A current blocking layer 50 made of N (Al composition: 0.2) is formed with a width W2 (about 8 μm). On the p-type first clad layer 48 in the opening of the current blocking layer 50, Mg-doped AlGaN (A having a thickness of about 0.45 μm) is formed.
A p-type second cladding layer 52 having an l composition of 0.08) is formed. The p-type second cladding layer 52 has an inverted mesa shape (inverted trapezoidal shape), and the surface of the p-type second cladding layer 52 on the p-type first cladding layer 48 side is about 2 μm.
It is formed to have a width W1 of m. The side surface of the p-type second cladding layer 52 is formed so as to contact the inner side surface of the opening of the current blocking layer 50. In addition,
The p-type first cladding layer 48 is an example of the “first cladding layer” in the present invention, and the p-type second cladding layer 52 is an example of the “second cladding layer” in the present invention.

【0082】また、電流ブロック層50の上面上には、
Si34などのSi窒化物からなるマスク層51が形成
されている。また、p型第2クラッド層52上およびマ
スク層51上には、約3μm〜約5μmの膜厚を有する
MgドープGaNからなるp型コンタクト層53が形成
されている。p型第2クラッド層52およびp型コンタ
クト層53によって、幅W1(第3実施形態では、約2
μm)を有する電流通路部が構成されている。また、マ
スク層49間の開口部の幅(電流通路部および電流ブロ
ック層50の合計幅)W2(約8μm)は、電流通路部
(p型第2クラッド層52の下面)の幅W1(約2μ
m)の3倍以上7倍以下の範囲(本実施形態では4倍)
に設定されている。これは、以下の理由による。
On the upper surface of the current block layer 50,
A mask layer 51 made of Si nitride such as Si 3 N 4 is formed. A p-type contact layer 53 made of Mg-doped GaN having a film thickness of about 3 μm to about 5 μm is formed on the p-type second cladding layer 52 and the mask layer 51. Due to the p-type second cladding layer 52 and the p-type contact layer 53, the width W1 (in the third embodiment, about 2
μm) is formed. The width of the opening between the mask layers 49 (the total width of the current passage portion and the current block layer 50) W2 (about 8 μm) is equal to the width W1 of the current passage portion (the lower surface of the p-type second cladding layer 52) (about 2μ
m) to 3 times or more and 7 times or less (4 times in this embodiment)
Is set to. This is for the following reason.

【0083】すなわち、電流通路部および電流ブロック
層50の合計幅W2が、電流通路部の幅W1の3倍より
も小さい場合には、電流ブロック層50の形成範囲が小
さくなり過ぎるために、横方向の光閉じ込めが不十分に
なる。また、電流通路部および電流ブロック層50の合
計幅W2が、電流通路部の幅W1の7倍よりも大きい場
合には、電流ブロック層50に加わる歪みが増加するた
めに、電流ブロック層50に格子欠陥が多く発生した
り、クラックが入る。このため、電流通路部および電流
ブロック層50の合計幅W2を、電流通路部の幅W1の
3倍以上7倍以下の範囲に設定するのが好ましい。ま
た、各層42〜48、50、52および53は、ウルツ
鉱構造を有するとともに、窒化物系半導体の[000
1]方向に成長することによって形成されている。
That is, when the total width W2 of the current passage portion and the current block layer 50 is smaller than three times the width W1 of the current passage portion, the formation range of the current block layer 50 becomes too small, so that Directional light confinement becomes insufficient. Further, when the total width W2 of the current passage portion and the current block layer 50 is larger than 7 times the width W1 of the current passage portion, the strain applied to the current block layer 50 increases, so that the current block layer 50 is increased in strain. Many lattice defects occur and cracks occur. For this reason, it is preferable to set the total width W2 of the current passage portion and the current block layer 50 within a range of 3 times or more and 7 times or less of the width W1 of the current passage portion. In addition, each of the layers 42 to 48, 50, 52 and 53 has a wurtzite structure and is composed of a nitride-based semiconductor [000
1] direction.

【0084】p型コンタクト層53上には、Au/Pd
からなるp側電極54が形成されている。また、導電性
を有するn型Si基板41の裏面には、Au/Tiから
なるn側電極55が形成されている。
Au / Pd is formed on the p-type contact layer 53.
Is formed on the p-side electrode 54. An n-side electrode 55 made of Au / Ti is formed on the back surface of the conductive n-type Si substrate 41.

【0085】第3実施形態では、上記のように、電流ブ
ロック層50を、マスク層49間の開口部の幅W2(約
8μm)の範囲内に形成することによって、電流ブロッ
ク層50を電流通路部の近傍にのみ形成することができ
る。それによって、電流ブロック層50が電流通路部の
近傍および近傍以外の全面に形成される場合に比べて、
電流ブロック層50の幅が小さくなる。これにより、電
流ブロック層50と、Si基板41上に大きな厚み(約
4μm)で形成されたn型GaNからなるn型GaN層
43との格子定数の差に起因して電流ブロック層50に
加わる歪みを緩和することができるので、電流ブロック
層50にクラックや格子欠陥が発生するのを抑制するこ
とができる。その結果、電流ブロック層50の厚みを大
きくすることができるので、横方向の光閉じ込めを安定
化することができる。
In the third embodiment, as described above, the current block layer 50 is formed within the range of the width W2 (about 8 μm) of the opening between the mask layers 49, so that the current block layer 50 is formed in the current path. It can be formed only near the portion. As a result, compared with the case where the current blocking layer 50 is formed in the vicinity of the current passage portion and on the entire surface other than the vicinity,
The width of the current blocking layer 50 becomes smaller. As a result, the current block layer 50 is added to the current block layer 50 due to the difference in lattice constant between the current block layer 50 and the n-type GaN layer 43 made of n-type GaN formed with a large thickness (about 4 μm) on the Si substrate 41. Since the strain can be relaxed, the generation of cracks or lattice defects in the current blocking layer 50 can be suppressed. As a result, the thickness of the current blocking layer 50 can be increased, and the lateral optical confinement can be stabilized.

【0086】図16〜図19は、本発明の第3実施形態
による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明する
ための断面図である。図15〜図19を参照して、以下
に、第3実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製
造方法について説明する。
16 to 19 are sectional views for illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention. A method of manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment will be described below with reference to FIGS.

【0087】まず、図16に示すように、大気圧下のM
OVPE法を用いて、基板温度を約1150℃に保持し
た状態で、n型Si基板41上に、約15nmの膜厚を
有するn型AlGaNからなるバッファ層42および約
4μmの膜厚を有するSiドープGaNからなるn型G
aN層43を形成する。次に、基板温度を約880℃に
保持した状態で、n型GaN層43上に、約0.1μm
の膜厚を有するn型Ga0.95In0.05Nからなるクラッ
ク防止層44を形成する。そのクラック防止層44上
に、基板温度を約1150℃に保持した状態で、約1μ
mの膜厚SiドープAl0.15Ga0.85Nからなるn型第
2クラッド層45および約50nmの膜厚を有するSi
ドープGaNからなるn型第1クラッド層46を形成す
る。
First, as shown in FIG. 16, M under atmospheric pressure
Using the OVPE method, while maintaining the substrate temperature at about 1150 ° C., the buffer layer 42 made of n-type AlGaN having a thickness of about 15 nm and the Si having a thickness of about 4 μm are formed on the n-type Si substrate 41. N-type G made of doped GaN
The aN layer 43 is formed. Next, with the substrate temperature kept at about 880 ° C., about 0.1 μm was formed on the n-type GaN layer 43.
A crack prevention layer 44 made of n-type Ga 0.95 In 0.05 N having a film thickness of is formed. On the crack prevention layer 44, while maintaining the substrate temperature at about 1150 ° C., about 1 μm
m-thickness n-type second cladding layer 45 made of Si-doped Al 0.15 Ga 0.85 N and Si having a thickness of about 50 nm
An n-type first cladding layer 46 made of doped GaN is formed.

【0088】次に、基板温度を約880℃に保持した状
態で、n型第1クラッド層46上に、5つのアンドープ
GaN障壁層と、4つのアンドープGa0.85In0.15
井戸層とを交互に積層することによって、MQW発光層
47を形成する。そして、基板温度を約1150℃に保
持した状態で、MQW発光層47上に、約40nmの膜
厚を有するMgドープGaNからなるp型第1クラッド
層48を形成する。
Next, with the substrate temperature kept at about 880 ° C., five undoped GaN barrier layers and four undoped Ga 0.85 In 0.15 N were formed on the n-type first cladding layer 46.
The MQW light emitting layer 47 is formed by alternately stacking well layers. Then, with the substrate temperature kept at about 1150 ° C., the p-type first cladding layer 48 made of Mg-doped GaN having a film thickness of about 40 nm is formed on the MQW light emitting layer 47.

【0089】その後、図17に示すように、p型第1ク
ラッド層48の上面上に、約8μmの幅の開口部を有す
るSi34などのSi窒化物からなるストライプ形状の
マスク層49を形成する。そして、マスク層49をマス
クとして、約1×104Paの圧力で、減圧MOVPE
法を用いて、マスク層49間の開口部に露出されたp型
第1クラッド層48の上面上に、アンドープAlGaN
(Al組成:0.2)を選択成長させることにより、約
3μmの膜厚を有するアンドープAlGaN(Al組
成:0.2)からなる電流ブロック層50を形成する。
この場合、たとえば、基板温度を約100℃上昇させた
状態で、NH3の流量を、大気圧下のMOVPE法に用
いるNH3の流量の約3倍にする。このような条件下
で、電流ブロック層50を成長させると、マスク層49
間の開口部内に露出されたp型第1クラッド層48の上
面上から上方向にアンドープAlGaNが選択的に成長
するとともに、マスク層49上にはアンドープAlGa
Nは成長されない。これにより、マスク層49間に露出
されたp型第1クラッド層48の上面上に、マスク層4
9間の開口部の約8μmの幅W2(図15参照)の範囲
内に電流ブロック層50が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 17, a stripe-shaped mask layer 49 made of Si nitride such as Si 3 N 4 having an opening with a width of about 8 μm is formed on the upper surface of the p-type first cladding layer 48. To form. Then, using the mask layer 49 as a mask, a reduced pressure MOVPE is performed at a pressure of about 1 × 10 4 Pa.
On the upper surface of the p-type first cladding layer 48 exposed in the opening between the mask layers 49 by using the
By selectively growing (Al composition: 0.2), the current blocking layer 50 made of undoped AlGaN (Al composition: 0.2) having a film thickness of about 3 μm is formed.
In this case, for example, in a state where the substrate temperature was increased to about 100 ° C., the flow rate of NH 3, is about three times the flow rate of NH 3 used in the MOVPE method under atmospheric pressure. When the current blocking layer 50 is grown under such conditions, the mask layer 49
Undoped AlGaN selectively grows upward from the upper surface of the p-type first cladding layer 48 exposed in the opening between the undoped AlGa and the mask layer 49.
N is not grown. As a result, the mask layer 4 is formed on the upper surface of the p-type first cladding layer 48 exposed between the mask layers 49.
The current blocking layer 50 is formed within the width W2 (see FIG. 15) of about 8 μm of the opening between the holes 9.

【0090】次に、図18に示すように、電流ブロック
層50の上面上の電流通路部となる部分を除いた領域
に、SiNからなるマスク層51を形成する。そして、
マスク層51をマスクとして、RIE法などを用いて、
たとえばCF4をエッチングガスとして、p型第1クラ
ッド層48の上面が、約2μmの幅の分だけ露出される
まで電流ブロック層50をエッチングする。これによ
り、電流ブロック層50に電流通路部となる開口部が形
成される。
Next, as shown in FIG. 18, a mask layer 51 made of SiN is formed on the upper surface of the current block layer 50 except for the portion which becomes the current passage portion. And
Using the mask layer 51 as a mask, using the RIE method or the like,
For example, using CF 4 as an etching gas, the current blocking layer 50 is etched until the upper surface of the p-type first cladding layer 48 is exposed by a width of about 2 μm. As a result, an opening serving as a current passage portion is formed in the current block layer 50.

【0091】次に、図19に示すように、電流ブロック
層50の開口部内に露出されたp型第1クラッド層48
の上面上に、約1×104Paの圧力で、減圧MOVP
E法を用いて、MgドープAlGaN(Al組成:0.
08)からなるp型第2クラッド層52を成長させる。
これにより、約2μmの幅(底部幅)を有するp型第2
クラッド層52がセルフアライン的に形成される。そし
て、p型第2クラッド層52の上面上およびマスク層5
1上に、約3μm〜約5μmの膜厚を有するMgドープ
GaNからなるp型コンタクト層53を形成する。
Next, as shown in FIG. 19, the p-type first cladding layer 48 exposed in the opening of the current blocking layer 50.
On the upper surface of the depressurized MOVP with a pressure of about 1 × 10 4 Pa.
Using the E method, Mg-doped AlGaN (Al composition: 0.
08) to grow the p-type second cladding layer 52.
Thereby, the p-type second having a width (bottom width) of about 2 μm is formed.
The clad layer 52 is formed in a self-aligned manner. Then, on the upper surface of the p-type second cladding layer 52 and the mask layer 5
A p-type contact layer 53 made of Mg-doped GaN and having a film thickness of about 3 μm to about 5 μm is formed on the substrate 1.

【0092】なお、MOVPE法を用いて、n型Si基
板41上に、窒化物系半導体からなる各層42〜48、
50、52および53を形成する際の原料ガスとして
は、たとえばトリメチルアルミニウム(TMAl)、ト
リメチルガリウム(TMGa)、トリメチルインジウム
(TMIn)、NH3、SiH4およびシクロペンタジエ
ニルマグネシウム(CP2Mg)などを用いる。
The layers 42 to 48 made of a nitride semiconductor are formed on the n-type Si substrate 41 by the MOVPE method.
As a source gas for forming 50, 52 and 53, for example, trimethylaluminum (TMAl), trimethylgallium (TMGa), trimethylindium (TMIn), NH 3 , SiH 4 and cyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg) are used. And so on.

【0093】最後に、図15に示したように、p型コン
タクト層53上に、Au/Pdからなるp側電極54を
形成する。また、導電性を有するn型Si基板41の裏
面に、Au/Tiからなるn側電極55を形成する。そ
して、上記のようにして形成されたウェハを、たとえば
劈開することにより、ストライプ形状の伸延する方向
に、約300μmの共振器長さを有する共振器構造を形
成する。このようにして、第3実施形態によるセルフア
ライン型の窒化物系半導体レーザ素子が製造される。
Finally, as shown in FIG. 15, the p-side electrode 54 made of Au / Pd is formed on the p-type contact layer 53. Further, the n-side electrode 55 made of Au / Ti is formed on the back surface of the conductive n-type Si substrate 41. Then, the wafer formed as described above is cleaved to form a resonator structure having a resonator length of about 300 μm in the extending direction of the stripe shape. In this way, the self-aligned nitride semiconductor laser device according to the third embodiment is manufactured.

【0094】第3実施形態の窒化物系半導体レーザ素子
の製造方法では、上記のように、マスク層49を用いて
p型第1クラッド層48の上面上の電流通路部が形成さ
れる領域の近傍に、開口部を有する電流ブロック層50
を形成した後、電流ブロック層50の開口部内のp型第
1クラッド層48上に、電流通路部を構成するp型第2
クラッド層52およびp型コンタクト層53を形成する
ことによって、容易に、電流通路部の近傍にのみ電流ブ
ロック層50が形成されたセルフアライン型の窒化物系
半導体レーザ素子を形成することができる。これによ
り、電流ブロック層50が電流通路部の近傍および近傍
以外の全面に形成される場合に比べて、電流ブロック層
50の幅が小さくなる。このため、電流ブロック層50
と、大きな厚み(約4μm)で形成されたn型GaNか
らなるn型GaN層43との格子定数の差に起因して電
流ブロック層50に加わる歪みを緩和することができる
ので、電流ブロック層50にクラックや格子欠陥が発生
するのを抑制することができる。
In the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device of the third embodiment, as described above, the mask layer 49 is used to cover the region where the current passage portion is formed on the upper surface of the p-type first cladding layer 48. Current blocking layer 50 having an opening in the vicinity thereof
After the formation of the p-type second p-type clad layer 48 in the opening of the current blocking layer 50, the p-type second clad layer constituting the current passage part is formed.
By forming the cladding layer 52 and the p-type contact layer 53, it is possible to easily form a self-aligned nitride-based semiconductor laser device in which the current block layer 50 is formed only near the current passage portion. As a result, the width of the current block layer 50 becomes smaller than that in the case where the current block layer 50 is formed in the vicinity of the current passage portion and on the entire surface other than the vicinity. Therefore, the current blocking layer 50
And the strain applied to the current blocking layer 50 due to the difference in lattice constant between the n-type GaN layer 43 made of n-type GaN and having a large thickness (about 4 μm) can be relaxed. It is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in 50.

【0095】また、第3実施形態では、上記のように、
マスク層49をマスクとして、選択成長させることによ
り、電流ブロック層50を形成することによって、セル
フアライン型の窒化物系半導体レーザ素子において、電
流ブロック層50の結晶性を向上させることができる。
Further, in the third embodiment, as described above,
By forming the current blocking layer 50 by selective growth using the mask layer 49 as a mask, the crystallinity of the current blocking layer 50 can be improved in the self-aligned nitride-based semiconductor laser device.

【0096】(第4実施形態)図20は、本発明の第4
実施形態による窒化物系半導体レーザ素子を示した断面
図である。図20を参照して、本発明の第4実施形態に
よる窒化物系半導体レーザ素子の構造について説明す
る。この第4実施形態では、セルフアライン型の窒化物
系半導体レーザ素子において、n型GaN基板を用いて
いる。また、この第4実施形態では、複素屈折率導波型
の窒化物系半導体レーザ素子について説明する。以下、
詳細に説明する。
(Fourth Embodiment) FIG. 20 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a nitride-based semiconductor laser device according to an embodiment. The structure of the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, an n-type GaN substrate is used in a self-aligned nitride semiconductor laser device. Further, in the fourth embodiment, a complex index guided type nitride semiconductor laser device will be described. Less than,
The details will be described.

【0097】第4実施形態による窒化物系半導体レーザ
素子の構造としては、n型GaN(0001)面基板6
1(以下、「n型GaN基板61」という)上に、約
0.1μmの膜厚を有するn型Ga0.95In0.05Nから
なるクラック防止層62、約1μmの膜厚を有するSi
ドープAl0.3Ga0.7Nからなるn型第2クラッド層6
3、約50nmの膜厚を有するSiドープGaNからな
るn型第1クラッド層64、および、GaInNの多重
量子井戸(MQW)からなるMQW発光層65が形成さ
れている。このMQW発光層65は、約4nmの厚みを
有する5つのアンドープGaN障壁層と、約4nmの厚
みを有する4つのアンドープGa0.85In 0.15N井戸層
とが交互に積層された構造を有する。なお、n型GaN
基板61は、本発明の「GaN基板」の一例であり、M
QW発光層65は、本発明の「発光層」の一例である。
Nitride-based semiconductor laser according to the fourth embodiment
The structure of the device is as follows: n-type GaN (0001) plane substrate 6
1 (hereinafter referred to as “n-type GaN substrate 61”),
N-type Ga having a film thickness of 0.1 μm0.95In0.05From N
Crack prevention layer 62, Si having a film thickness of about 1 μm
Doped Al0.3Ga0.7N-type second cladding layer 6 made of N
3, made of Si-doped GaN having a thickness of about 50 nm
N-type first clad layer 64 and GaInN multiplex
An MQW light emitting layer 65 composed of a quantum well (MQW) is formed.
Has been. The MQW light emitting layer 65 has a thickness of about 4 nm.
5 undoped GaN barrier layers with a thickness of about 4 nm
4 undoped Ga having only0.85In 0.15N well layer
It has a structure in which and are alternately stacked. Note that n-type GaN
The substrate 61 is an example of the “GaN substrate” in the present invention, and M
The QW light emitting layer 65 is an example of the “light emitting layer” in the present invention.

【0098】MQW発光層65上には、約40nmの膜
厚を有するMgドープGaNからなるp型第1クラッド
層66が形成されている。p型第1クラッド層66の上
面上の一部領域には、約8μmの幅の開口部を有するS
34などのSi窒化物からなるマスク層67が形成さ
れている。また、マスク層67間の開口部に露出された
p型第1クラッド層66の上面上には、開口部を有する
とともに、約3μmの膜厚を有するアンドープGa0.85
In0.15Nからなる電流ブロック層68が幅W2(約8
μm)で形成されている。電流ブロック層68の開口部
内のp型第1クラッド層66上には、約0.45μmの
膜厚を有するMgドープAlGaN(Al組成:0.0
8)からなるp型第2クラッド層70が形成されてい
る。このp型第2クラッド層70は、逆メサ形状(逆台
形形状)を有するとともに、p型第2クラッド層70の
p型第1クラッド層66側の面は、約2μmの幅W1を
有するように形成されている。また、p型第2クラッド
層70の側面は、電流ブロック層68の開口部の内側面
に接触するように形成されている。なお、p型第1クラ
ッド層66は、本発明の「第1クラッド層」の一例であ
り、p型第2クラッド層70は、本発明の「第2クラッ
ド層」の一例である。
On the MQW light emitting layer 65, a p-type first cladding layer 66 made of Mg-doped GaN having a film thickness of about 40 nm is formed. In a partial region on the upper surface of the p-type first cladding layer 66, S having an opening with a width of about 8 μm is formed.
A mask layer 67 made of Si nitride such as i 3 N 4 is formed. Further, on the upper surface of the p-type first cladding layer 66 exposed in the openings between the mask layers 67, there is an opening and an undoped Ga 0.85 film having a film thickness of about 3 μm.
The current blocking layer 68 made of In 0.15 N has a width W2 (about 8
μm). On the p-type first cladding layer 66 in the opening of the current blocking layer 68, Mg-doped AlGaN (Al composition: 0.0
The p-type second cladding layer 70 of 8) is formed. The p-type second cladding layer 70 has an inverted mesa shape (inverse trapezoidal shape), and the surface of the p-type second cladding layer 70 on the p-type first cladding layer 66 side has a width W1 of about 2 μm. Is formed in. The side surface of the p-type second cladding layer 70 is formed so as to contact the inner side surface of the opening of the current blocking layer 68. The p-type first cladding layer 66 is an example of the “first cladding layer” in the present invention, and the p-type second cladding layer 70 is an example of the “second cladding layer” in the present invention.

【0099】また、電流ブロック層68の上面上には、
Si34などのSi窒化物からなるマスク層69が形成
されている。また、p型第2クラッド層70上およびマ
スク層69上には、約3μm〜約5μmの膜厚を有する
MgドープGaNからなるp型コンタクト層71が形成
されている。p型第2クラッド層70およびp型コンタ
クト層71によって、幅W1(第4実施形態では、約2
μm)を有する電流通路部が構成されている。また、マ
スク層67間の開口部の幅(電流通路部および電流ブロ
ック層68の合計幅)W2(約8μm)は、電流通路部
(p型第2クラッド層70の下面)の幅W1(約2μ
m)の3倍以上7倍以下の範囲に設定されている。この
範囲に設定している理由は、第1実施形態と同様であ
る。また、各層62〜66、68、70および71は、
ウルツ鉱構造を有するとともに、窒化物系半導体の[0
001]方向に成長することによって形成されている。
On the upper surface of the current block layer 68,
A mask layer 69 made of Si nitride such as Si 3 N 4 is formed. A p-type contact layer 71 made of Mg-doped GaN and having a film thickness of about 3 μm to about 5 μm is formed on the p-type second cladding layer 70 and the mask layer 69. Due to the p-type second clad layer 70 and the p-type contact layer 71, the width W1 (in the fourth embodiment, about 2
μm) is formed. The width of the opening between the mask layers 67 (total width of the current passage portion and the current block layer 68) W2 (about 8 μm) is equal to the width W1 (about the lower surface of the p-type second cladding layer 70) of the current passage portion. 2μ
It is set in the range of 3 times or more and 7 times or less of m). The reason for setting this range is the same as in the first embodiment. In addition, each of the layers 62 to 66, 68, 70 and 71 is
It has a wurtzite structure and a nitride-based semiconductor [0
It is formed by growing in the [001] direction.

【0100】p型コンタクト層71上には、Au/Pd
からなるp側電極72が形成されている。また、導電性
を有するn型GaN基板61の裏面には、Au/Pt/
Ti/Al/Tiからなるn側電極73が、Tiがn型
GaN基板61側に接触するように形成されている。
Au / Pd is formed on the p-type contact layer 71.
The p-side electrode 72 is formed. On the back surface of the n-type GaN substrate 61 having conductivity, Au / Pt /
An n-side electrode 73 made of Ti / Al / Ti is formed so that Ti contacts the n-type GaN substrate 61 side.

【0101】第4実施形態では、上記のように、電流ブ
ロック層68を、マスク層67間の開口部の幅W2(約
8μm)の範囲内に形成することによって、電流ブロッ
ク層68を電流通路部の近傍にのみ形成することができ
る。それによって、電流ブロック層68が電流通路部の
近傍および近傍以外の全面に形成される場合に比べて、
電流ブロック層68の幅が小さくなる。これにより、電
流ブロック層68と、n型GaN基板61との格子定数
の差に起因して電流ブロック層68に加わる歪みを緩和
することができるので、電流ブロック層68にクラック
や格子欠陥が発生するのを抑制することができる。その
結果、電流ブロック層68の厚みを大きくすることがで
きるので、横方向の光閉じ込めを安定化することができ
る。
In the fourth embodiment, as described above, the current blocking layer 68 is formed within the range of the width W2 (about 8 μm) of the opening between the mask layers 67, so that the current blocking layer 68 is formed. It can be formed only near the portion. As a result, compared with the case where the current blocking layer 68 is formed in the vicinity of the current passage portion and on the entire surface other than the vicinity,
The width of the current blocking layer 68 becomes smaller. As a result, the strain applied to the current blocking layer 68 due to the difference in the lattice constant between the current blocking layer 68 and the n-type GaN substrate 61 can be relaxed, so that cracks or lattice defects occur in the current blocking layer 68. Can be suppressed. As a result, the thickness of the current blocking layer 68 can be increased, and the optical confinement in the lateral direction can be stabilized.

【0102】図21〜図24は、本発明の第4実施形態
による窒化物系半導体レーザ素子の製造方法を説明する
ための断面図である。図20〜図24を参照して、以下
に、第4実施形態による窒化物系半導体レーザ素子の製
造方法について説明する。
21 to 24 are sectional views for illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention. 20 to 24, the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment will be described below.

【0103】まず、図21に示すように、大気圧下のM
OVPE法を用いて、基板温度を約880℃に保持した
状態で、n型GaN基板61上に、約0.1μmの膜厚
を有するn型Ga0.95In0.05Nからなるクラック防止
層62を形成する。そのクラック防止層62上に、基板
温度を約1150℃に保持した状態で、約1μmの膜厚
を有するSiドープAl0.3Ga0.7Nからなるn型第2
クラッド層63および約50nmの膜厚を有するSiド
ープGaNからなるn型第1クラッド層64を形成す
る。
First, as shown in FIG. 21, M under atmospheric pressure
A crack prevention layer 62 made of n-type Ga 0.95 In 0.05 N having a film thickness of about 0.1 μm is formed on the n-type GaN substrate 61 by using the OVPE method while maintaining the substrate temperature at about 880 ° C. To do. An n-type second layer made of Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 N having a film thickness of about 1 μm is formed on the crack prevention layer 62 while maintaining the substrate temperature at about 1150 ° C.
A clad layer 63 and an n-type first clad layer 64 made of Si-doped GaN having a film thickness of about 50 nm are formed.

【0104】次に、基板温度を約880℃に保持した状
態で、n型第1クラッド層64上に、5つのアンドープ
GaN障壁層と、4つのアンドープGa0.85In0.15
井戸層とを交互に積層することによって、MQW発光層
65を形成する。そして、基板温度を約1150℃に保
持した状態で、MQW発光層65上に、MgドープGa
Nからなるp型第1クラッド層66を形成する。
Next, with the substrate temperature kept at about 880 ° C., five undoped GaN barrier layers and four undoped Ga 0.85 In 0.15 N were formed on the n-type first cladding layer 64.
The MQW light emitting layer 65 is formed by alternately stacking well layers. Then, with the substrate temperature kept at about 1150 ° C., the Mg-doped Ga is deposited on the MQW light emitting layer 65.
A p-type first cladding layer 66 made of N is formed.

【0105】その後、図22に示すように、p型第1ク
ラッド層66の上面上に、約8μmの幅の開口部を有す
るSi34などのSi窒化物からなるストライプ形状の
マスク層67を形成する。そして、マスク層67をマス
クとして、約1×104Paの圧力で、減圧MOVPE
法を用いて、マスク層67間の開口部に露出されたp型
第1クラッド層66の上面上に、アンドープGaInN
を選択成長させることにより、約3μmの膜厚を有する
アンドープGaInNからなる電流ブロック層68を形
成する。この場合、たとえば、基板温度を約100℃上
昇させた状態で、NH3の流量を、大気圧下のMOVP
E法に用いるNH3の流量の約3倍にする。このような
条件下で、電流ブロック層68を成長させると、マスク
層67間に露出されたp型第1クラッド層66の上面上
から上方向にアンドープGaInNが選択的に成長する
とともに、マスク層67上にはアンドープGaInNは
成長されない。これにより、マスク層67間に露出され
たp型第1クラッド層66の上面上に、マスク層67間
の開口部の約8μmの幅W2(図20参照)の範囲内に
電流ブロック層68が形成される。
After that, as shown in FIG. 22, a stripe-shaped mask layer 67 made of Si nitride such as Si 3 N 4 having an opening with a width of about 8 μm is formed on the upper surface of the p-type first cladding layer 66. To form. Then, using the mask layer 67 as a mask, a reduced pressure MOVPE is performed at a pressure of about 1 × 10 4 Pa.
Of undoped GaInN on the upper surface of the p-type first cladding layer 66 exposed in the openings between the mask layers 67 by using the
Is selectively grown to form a current blocking layer 68 made of undoped GaInN having a film thickness of about 3 μm. In this case, for example, with the substrate temperature raised by about 100 ° C., the flow rate of NH 3 is set to MOVP under atmospheric pressure.
The flow rate of NH 3 used in the E method is about 3 times. When the current blocking layer 68 is grown under such conditions, the undoped GaInN is selectively grown upward from the upper surface of the p-type first cladding layer 66 exposed between the mask layers 67, and the mask layer is also formed. Undoped GaInN is not grown on 67. As a result, the current blocking layer 68 is formed on the upper surface of the p-type first cladding layer 66 exposed between the mask layers 67 within the range of the width W2 (see FIG. 20) of about 8 μm of the openings between the mask layers 67. It is formed.

【0106】次に、図23に示すように、電流ブロック
層68の上面上の電流通路部となる部分を除いた領域
に、SiNからなるマスク層69を形成する。そして、
マスク層69をマスクとして、RIE法などを用いて、
たとえばCF4をエッチングガスとして、p型第1クラ
ッド層66の上面が、約2μmの幅W1(図20参照)
分だけ露出されるまで電流ブロック層68をエッチング
する。これにより、電流ブロック層68およびマスク層
69間に電流通路部となる開口部が形成される。
Next, as shown in FIG. 23, a mask layer 69 made of SiN is formed on the upper surface of the current block layer 68 except for the portion which becomes the current passage portion. And
Using the mask layer 69 as a mask, using the RIE method or the like,
For example, using CF 4 as an etching gas, the upper surface of the p-type first cladding layer 66 has a width W1 of about 2 μm (see FIG. 20).
The current blocking layer 68 is etched until it is exposed. As a result, an opening serving as a current passage portion is formed between the current block layer 68 and the mask layer 69.

【0107】次に、図24に示すように、電流ブロック
層68の開口部内に露出されたp型第1クラッド層66
の上面上に、約1×104Paの圧力で、減圧MOVP
E法を用いて、MgドープAlGaN(Al組成:0.
08)からなるp型第2クラッド層70を成長させる。
これにより、約2μmの幅(底部幅)を有するp型第2
クラッド層70がセルフアライン的に形成される。そし
て、p型第2クラッド層70の上面上およびマスク層6
9上に、約3μm〜約5μmの膜厚を有するMgドープ
GaNからなるp型コンタクト層71を形成する。
Next, as shown in FIG. 24, the p-type first cladding layer 66 exposed in the opening of the current blocking layer 68.
On the upper surface of the depressurized MOVP with a pressure of about 1 × 10 4 Pa.
Using the E method, Mg-doped AlGaN (Al composition: 0.
08) of the p-type second clad layer 70 is grown.
Thereby, the p-type second having a width (bottom width) of about 2 μm is formed.
The clad layer 70 is formed in a self-aligned manner. Then, on the upper surface of the p-type second cladding layer 70 and the mask layer 6
A p-type contact layer 71 made of Mg-doped GaN and having a film thickness of about 3 μm to about 5 μm is formed on the substrate 9.

【0108】なお、MOVPE法を用いて、n型GaN
基板61上に、窒化物系半導体からなる各層62〜6
6、68、70および71を形成する際の原料ガスとし
ては、たとえばトリメチルアルミニウム(TMAl)、
トリメチルガリウム(TMGa)、トリメチルインジウ
ム(TMIn)、NH3、SiH4およびシクロペンタジ
エニルマグネシウム(CP2Mg)などを用いる。
Note that n-type GaN is formed by using the MOVPE method.
Layers 62 to 6 made of a nitride-based semiconductor on the substrate 61
As a raw material gas for forming 6, 68, 70 and 71, for example, trimethyl aluminum (TMAl),
Trimethyl gallium (TMGa), trimethyl indium (TMIn), NH 3 , SiH 4 and cyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg) are used.

【0109】最後に、図20に示したように、p型コン
タクト層71上に、Au/Pdからなるp側電極72を
形成する。また、導電性を有するn型GaN基板61の
裏面に、Au/Pt/Ti/Al/Tiからなるn側電
極73をTiがn型GaN基板61側に接触するように
形成する。そして、上記のようにして形成されたウェハ
を、たとえば劈開することにより、ストライプ形状の伸
延する方向に、約300μmの共振器長さを有する共振
器構造を形成する。このようにして、第4実施形態によ
るセルフアライン型の窒化物系半導体レーザ素子が製造
される。
Finally, as shown in FIG. 20, a p-side electrode 72 made of Au / Pd is formed on the p-type contact layer 71. Further, an n-side electrode 73 made of Au / Pt / Ti / Al / Ti is formed on the back surface of the conductive n-type GaN substrate 61 so that Ti contacts the n-type GaN substrate 61 side. Then, the wafer formed as described above is cleaved to form a resonator structure having a resonator length of about 300 μm in the extending direction of the stripe shape. In this way, the self-aligned nitride semiconductor laser device according to the fourth embodiment is manufactured.

【0110】第4実施形態の窒化物系半導体レーザ素子
の製造方法では、上記のように、マスク層67を用い
て、p型第1クラッド層66の上面上の電流通路部が形
成される領域の近傍に、開口部を有する電流ブロック層
68を形成した後、電流ブロック層68の開口部内のp
型第1クラッド層66上に、電流通路部を構成するp型
第2クラッド層70およびp型コンタクト層71を形成
することによって、容易に、電流通路部の近傍にのみ電
流ブロック層68が形成されたセルフアライン型の窒化
物系半導体レーザ素子を形成することができる。これに
より、電流ブロック層68が電流通路部の近傍および近
傍以外の全面に形成される場合に比べて、電流ブロック
層68の幅が小さくなる。このため、電流ブロック層6
8と、n型GaN基板61との格子定数の差に起因して
電流ブロック層68に加わる歪みを緩和することができ
る。
In the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device of the fourth embodiment, as described above, the mask layer 67 is used to form the region where the current passage portion is formed on the upper surface of the p-type first cladding layer 66. After forming the current block layer 68 having an opening in the vicinity of, the p in the opening of the current block layer 68 is formed.
By forming the p-type second cladding layer 70 and the p-type contact layer 71 forming the current passage portion on the type first cladding layer 66, the current block layer 68 can be easily formed only in the vicinity of the current passage portion. It is possible to form a self-aligned nitride-based semiconductor laser device. As a result, the width of the current block layer 68 becomes smaller than that in the case where the current block layer 68 is formed in the vicinity of the current passage portion and on the entire surface other than the vicinity. Therefore, the current blocking layer 6
8 and the strain constant applied to the current blocking layer 68 due to the difference in lattice constant between the n-type GaN substrate 61 and the n-type GaN substrate 61.

【0111】また、第4実施形態では、上記のように、
マスク層67をマスクとして、選択成長させることによ
り、電流ブロック層68を形成することによって、セル
フアライン型の窒化物系半導体レーザ素子において、電
流ブロック層68の結晶性を向上させることができる。
Further, in the fourth embodiment, as described above,
By selectively growing the mask layer 67 as a mask to form the current block layer 68, the crystallinity of the current block layer 68 can be improved in the self-aligned nitride-based semiconductor laser device.

【0112】なお、今回開示された実施形態は、すべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明
ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請
求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が
含まれる。
It should be understood that the embodiments disclosed this time are exemplifications in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and includes meaning equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

【0113】たとえば、上記第1〜第4実施形態におい
て形成された窒化物系半導体レーザ素子の共振器面上
に、さらに、Si34、SiO2、Al23またはTi
2などを積層した誘電体多層膜などの端面高反射膜や
端面低反射膜を形成してもよい。
For example, Si 3 N 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 or Ti is further formed on the cavity facets of the nitride-based semiconductor laser devices formed in the first to fourth embodiments.
An end face high reflection film or an end face low reflection film such as a dielectric multilayer film in which O 2 is laminated may be formed.

【0114】また、上記第1〜第4実施形態では、窒化
物系半導体レーザ素子に本発明の適用した例を示した
が、本発明はこれに限らず、たとえば、面発光型半導体
レーザ素子への応用も可能である。この場合、発光領域
の直径をBとすると、たとえば、発光領域の周囲にほぼ
円形の開口部(好ましくは、直径3B〜7B)を有する
マスク層を形成し、そのマスク層の開口部内の発光領域
の周囲にのみ電流ブロック層を形成すればよい。また、
発光領域の周囲にほぼ円形のテラス(平坦部)(好まし
くは、直径3B〜7B)の周囲に段差部を形成した後、
その段差部を利用して電流ブロック層を選択成長させれ
ば、発光層を囲むように、段差部に電流ブロック層の膜
厚の薄い部分を形成することができる。また、スーパル
ミネッセント発光ダイオード素子などへの応用も可能で
ある。
Further, in the above-mentioned first to fourth embodiments, the example in which the present invention is applied to the nitride-based semiconductor laser device has been shown, but the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a surface-emitting type semiconductor laser device. The application of is also possible. In this case, assuming that the diameter of the light emitting region is B, for example, a mask layer having a substantially circular opening (preferably diameters 3B to 7B) is formed around the light emitting region, and the light emitting region in the opening of the mask layer is formed. The current blocking layer may be formed only around the area. Also,
After forming a stepped portion around a substantially circular terrace (flat portion) (preferably, diameter 3B to 7B) around the light emitting region,
If the current block layer is selectively grown using the step portion, a thin portion of the current block layer can be formed in the step portion so as to surround the light emitting layer. Further, application to a super luminescent light emitting diode element or the like is also possible.

【0115】また、上記第1〜第4実施形態では、サフ
ァイア基板、n型Si基板およびn型GaN基板を用い
たが、本発明はこれに限らず、スピネルなどの絶縁体基
板、GaAs、GaPまたはInPなどの3−5族半導
体基板、または、SiC基板などを用いてもよい。
Further, although the sapphire substrate, the n-type Si substrate and the n-type GaN substrate are used in the above-mentioned first to fourth embodiments, the present invention is not limited to this, and an insulating substrate such as spinel, GaAs, GaP. Alternatively, a 3-5 group semiconductor substrate such as InP or a SiC substrate may be used.

【0116】また、上記第1〜第4実施形態では、MQ
W発光層の材料としてGaInNを用いたが、本発明は
これに限らず、n型第1クラッド層およびn型第2クラ
ッド層のバンドギャップより小さいバンドギャップを有
する材料を用いて発光層を形成してもよい。特に、Al
GaN、GaNまたはAlGaN/GaN/AlGaN
量井戸構造などの、GaInNに比べて大きなバンドギ
ャップを有する発光層を有する素子では、AlBGaN
またはAl組成の大きいAlGaNなどから構成される
格子定数がさらに小さい電流ブロック層を形成する必要
があるため、電流ブロック層と、GaN層またはGaN
基板との格子定数の差が大きくなる。この場合にも、電
流ブロック層を電流通路部の近傍にのみ形成したり、電
流ブロック層の厚みを電流通路部の近傍以外の部分にお
いて薄くなるように形成することによって、上記第1〜
第4実施形態と同様の効果を得ることができる。
In the first to fourth embodiments, the MQ
Although GaInN is used as the material of the W light emitting layer, the present invention is not limited to this, and the light emitting layer is formed using a material having a band gap smaller than the band gaps of the n-type first cladding layer and the n-type second cladding layer. You may. In particular, Al
GaN, GaN or AlGaN / GaN / AlGaN
In a device having a light emitting layer having a bandgap larger than that of GaInN, such as a quantum well structure, AlBGaN is used.
Alternatively, since it is necessary to form a current block layer having a smaller lattice constant composed of AlGaN or the like having a large Al composition, the current block layer and the GaN layer or GaN
The difference in lattice constant from the substrate becomes large. Also in this case, the current blocking layer is formed only in the vicinity of the current passage portion, or the thickness of the current blocking layer is formed to be thin in the portion other than the vicinity of the current passage portion.
The same effect as that of the fourth embodiment can be obtained.

【0117】また、上記第1〜第4実施形態では、n型
第1クラッド層およびn型第2クラッド層の材料として
AlGaNを用いたが、本発明はこれに限らず、AlB
GaN、AlBNまたはAlBGaInNなどの、下地
の層と格子定数が異なる材料であればよい。
Although AlGaN is used as the material of the n-type first clad layer and the n-type second clad layer in the first to fourth embodiments, the present invention is not limited to this, and AlB may be used.
Any material such as GaN, AlBN or AlBGaInN having a lattice constant different from that of the underlying layer may be used.

【0118】また、上記第1〜第4実施形態では、基板
上に、n型の各層を形成した後、p型の各層を形成した
が、本発明はこれに限らず、基板上に、p型の各層を形
成した後、n型の各層を形成してもよい。
In the first to fourth embodiments, the p-type layers are formed after the n-type layers are formed on the substrate. However, the present invention is not limited to this, and the p-type layers may be formed on the substrate. After forming the mold layers, the n-type layers may be formed.

【0119】また、上記第1〜第4実施形態において、
窒化物系半導体の結晶構造は、ウルツ鉱型構造であって
もよいし、閃亜鉛鉱型構造であってもよい。
Further, in the above-mentioned first to fourth embodiments,
The crystal structure of the nitride-based semiconductor may be a wurtzite type structure or a zinc blende type structure.

【0120】また、上記第1〜第4実施形態では、窒化
物系半導体各層の結晶成長を、MOVPE法などを用い
て行ったが、本発明はこれに限らず、HVPE法、また
は、TMAl、TMGa、TMIn、NH3、SiH4
よびCp2Mgなどを原料ガスとして用いるガスソース
MBE法などを用いて結晶成長を行ってもよい。
Further, in the above-mentioned first to fourth embodiments, the crystal growth of each of the nitride-based semiconductor layers is performed by using the MOVPE method or the like, but the present invention is not limited to this, and the HVPE method or TMAl, Crystal growth may be performed using a gas source MBE method using TMGa, TMIn, NH 3 , SiH 4, Cp 2 Mg, or the like as a source gas.

【0121】また、上記第2および第3実施形態では、
発光層に関して基板側に形成されたn型クラッド層を構
成するAlzGa1-zNのAl組成に比べて、電流ブロッ
ク層を構成するAlxGa1-xNのAl組成を大きくし
た。このように、電流ブロック層のAl組成が大きい場
合には、一般に、クラックや格子欠陥が発生しやすくな
るが、本発明では、電流ブロック層にクラックや格子欠
陥が発生するのを抑制することができる。その結果、n
型クラッド層と電流ブロック層との格子定数の差を大き
くすることができるので、横方向の光閉じ込めを安定化
することができる。また、x≦zの場合でも、本発明で
は、電流ブロック層にクラックや格子欠陥が発生するの
を抑制することができる。これにより、良好な結晶性を
有する電流ブロック層を形成することができるという点
で、同様の効果を得ることができる。
Further, in the second and third embodiments,
The Al composition of Al x Ga 1-x N forming the current blocking layer was made larger than the Al composition of Al z Ga 1-z N forming the n-type cladding layer formed on the substrate side with respect to the light emitting layer. As described above, generally, when the Al composition of the current block layer is large, cracks and lattice defects are likely to occur, but in the present invention, it is possible to suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the current block layer. it can. As a result, n
Since the difference in the lattice constant between the mold cladding layer and the current blocking layer can be increased, the lateral optical confinement can be stabilized. Further, even when x ≦ z, the present invention can suppress the occurrence of cracks and lattice defects in the current blocking layer. As a result, the same effect can be obtained in that the current blocking layer having good crystallinity can be formed.

【0122】[0122]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、窒化物
系半導体発光素子において、横方向の光閉じ込めを安定
化することができる。また、横方向の光閉じ込めを安定
化することが可能な窒化物系半導体発光素子を容易に形
成することができる。
As described above, according to the present invention, lateral light confinement can be stabilized in a nitride semiconductor light emitting device. In addition, it is possible to easily form a nitride-based semiconductor light emitting device capable of stabilizing light confinement in the lateral direction.

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

【図1】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子を示した断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a nitride semiconductor laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第1実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子を示した断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a nitride semiconductor laser device according to a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体レ
ーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 9 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 10 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 11 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 13 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第2実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 14 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第3実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子を示した断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing a nitride-based semiconductor laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第3実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 16 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の第3実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 17 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.

【図18】本発明の第3実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 18 is a sectional view illustrating the method for fabricating the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第3実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 19 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子を示した断面図である。
FIG. 20 is a sectional view showing a nitride semiconductor laser device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 21 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第4実施形態による窒化物系半導体
レーザ素子の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 24 is a sectional view illustrating the method for manufacturing the nitride-based semiconductor laser device according to the fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 サファイア基板(基板) 4、24 n型コンタクト層(窒化物系半導体層) 8、28、47、65 MQW発光層(発光層) 9、29 p型第1クラッド層(クラッド層) 10、30 p型第2クラッド層(クラッド層) 12、32 電流通路部 13、49、67 マスク層 14、33、50、68 電流ブロック層 41 n型Si基板(基板) 43 n型GaN層(窒化物系半導体層) 48、66 p型第1クラッド層(第1クラッド層) 52、70 p型第2クラッド層(第2クラッド層) 61 n型GaN基板 100 段差部 1,21 Sapphire substrate (substrate) 4, 24 n-type contact layer (nitride-based semiconductor layer) 8, 28, 47, 65 MQW light emitting layer (light emitting layer) 9, 29 p-type first clad layer (clad layer) 10, 30 p-type second clad layer (clad layer) 12, 32 Current passage section 13, 49, 67 Mask layer 14, 33, 50, 68 Current blocking layer 41 n-type Si substrate (substrate) 43 n-type GaN layer (nitride-based semiconductor layer) 48, 66 p-type first clad layer (first clad layer) 52, 70 p-type second cladding layer (second cladding layer) 61 n-type GaN substrate 100 step

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 大二朗 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA21 AA51 AA74 CA07 CB05 CB22 DA05 DA25 EA15    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Daijiro Inoue             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. F term (reference) 5F073 AA21 AA51 AA74 CA07 CB05                       CB22 DA05 DA25 EA15

Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発光層と、 前記発光層上に形成され、第1窒化物系半導体からなる
とともに、電流通路部を含むクラッド層と、 前記電流通路部の側面を覆うように形成され、第2窒化
物系半導体からなる電流ブロック層とを備え、 前記電流ブロック層は、前記電流通路部の近傍に形成さ
れており、 前記電流通路部の近傍以外の領域は、前記電流ブロック
層が形成されていない領域を含む、窒化物系半導体発光
素子。
1. A light emitting layer, a clad layer formed on the light emitting layer and made of a first nitride-based semiconductor, the clad layer including a current passage portion, and a side surface of the current passage portion. A current blocking layer made of a nitride semiconductor, the current blocking layer is formed in the vicinity of the current passage portion, and the current blocking layer is formed in a region other than in the vicinity of the current passage portion. A nitride-based semiconductor light-emitting device including a non-doped region.
【請求項2】 前記電流ブロック層は、前記電流通路部
の近傍にのみ形成されている、請求項1に記載の窒化物
系半導体発光素子。
2. The nitride-based semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the current blocking layer is formed only near the current passage portion.
【請求項3】 前記電流通路部および前記電流ブロック
層の合計幅は、前記電流通路部の幅の3倍以上7倍以下
である、請求項1または2に記載の窒化物系半導体発光
素子。
3. The nitride-based semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein the total width of the current passage portion and the current block layer is 3 times or more and 7 times or less the width of the current passage portion.
【請求項4】 前記クラッド層上に前記電流通路部から
所定の間隔を隔てて形成され、前記電流ブロック層を選
択成長させるためのマスク層をさらに備える、請求項1
〜3のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
4. The mask layer, which is formed on the cladding layer at a predetermined distance from the current passage portion, for selectively growing the current blocking layer.
4. The nitride-based semiconductor light emitting device according to any one of 3 to 3.
【請求項5】 前記マスク層は、前記電流通路部から、
前記電流通路部の幅の1倍以上3倍以下の間隔を隔てて
形成されている、請求項4に記載の窒化物系半導体発光
素子。
5. The mask layer is formed from the current passage portion,
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 4, wherein the nitride-based semiconductor light-emitting device is formed at intervals of 1 to 3 times the width of the current passage portion.
【請求項6】 前記マスク層は、Si、TiおよびZr
からなるグループより選択される少なくとも1つの元素
を含有する酸化膜または窒化膜を含む、請求項4または
5に記載の窒化物系半導体発光素子。
6. The mask layer is made of Si, Ti and Zr.
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 4, comprising an oxide film or a nitride film containing at least one element selected from the group consisting of:
【請求項7】 前記クラッド層は、前記電流通路部を構
成する凸部と、平坦部とを含み、 前記電流ブロック層は、前記凸部の側面上および前記平
坦部上に形成されている、請求項1〜6のいずれか1項
に記載の窒化物系半導体発光素子。
7. The clad layer includes a convex portion that constitutes the current path portion and a flat portion, and the current block layer is formed on a side surface of the convex portion and on the flat portion. The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 1.
【請求項8】 前記マスク層は、前記クラッド層の平坦
部上に形成され、 前記電流ブロック層は、前記クラッド層の凸部の側面上
と、前記クラッド層の平坦部上と、前記マスク層上とに
形成されている、請求項7に記載の窒化物系半導体発光
素子。
8. The mask layer is formed on a flat portion of the cladding layer, and the current blocking layer is on a side surface of a convex portion of the cladding layer, on a flat portion of the cladding layer, and the mask layer. The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 7, which is formed on and above.
【請求項9】 前記電流ブロック層は、開口部を含み、 前記クラッド層は、実質的に平坦な上面を有する第1ク
ラッド層と、 前記開口部内で前記第1クラッド層上に形成され、電流
通路部を有する第2クラッド層とを含む、請求項1〜6
のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
9. The current blocking layer includes an opening, the cladding layer has a first cladding layer having a substantially flat upper surface, and the cladding layer is formed on the first cladding layer in the opening. A second cladding layer having a passage portion is included.
9. The nitride-based semiconductor light emitting device according to any one of 1.
【請求項10】 発光層と、 前記発光層上に形成され、第1窒化物系半導体からなる
とともに、電流通路部を含むクラッド層と、 前記電流通路部の側面を覆うように形成され、第2窒化
物系半導体からなる電流ブロック層とを備え、 前記電流ブロック層は、前記電流通路部の近傍以外の領
域に、前記電流通路部の近傍における厚みよりも厚みの
小さい領域を含む、窒化物系半導体発光素子。
10. A light emitting layer, a clad layer formed on the light emitting layer, comprising a first nitride-based semiconductor, including a current passage portion, and formed to cover a side surface of the current passage portion. 2. A current blocking layer made of a nitride-based semiconductor, wherein the current blocking layer includes a region in a region other than the vicinity of the current passage portion, the region having a smaller thickness than a thickness in the vicinity of the current passage portion. -Based semiconductor light emitting device.
【請求項11】 前記電流通路部の近傍以外の領域に形
成された段差部をさらに備え、 前記電流通路部の近傍における厚みよりも厚みの小さい
前記電流ブロック層の領域は、前記段差部に形成されて
いる、請求項10に記載の窒化物系半導体発光素子。
11. A step portion formed in a region other than the vicinity of the current passage portion is further provided, and a region of the current block layer having a thickness smaller than a thickness in the vicinity of the current passage portion is formed in the step portion. The nitride-based semiconductor light emitting device according to claim 10, which is
【請求項12】 前記段差部は、前記電流通路部から、
前記電流通路部の幅の1倍以上3倍以下離れた位置に形
成されている、請求項11に記載の窒化物系半導体発光
素子。
12. The stepped portion extends from the current passage portion,
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 11, wherein the nitride-based semiconductor light-emitting device is formed at positions separated by 1 to 3 times the width of the current passage portion.
【請求項13】 前記電流ブロック層は、B、Ga、A
l、InおよびTlからなるグループより選択される少
なくとも1つの元素と、Nとを含む、請求項1〜12の
いずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
13. The current blocking layer comprises B, Ga, A
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 1, comprising N and at least one element selected from the group consisting of 1, In, and Tl.
【請求項14】 前記電流ブロック層は、AlGaN層
を含み、 前記電流ブロック層は、GaN基板上または基板上に形
成されたGaN層上のうちのいずれかに形成されてお
り、 前記電流ブロック層は、GaNより格子定数の小さい前
記第2窒化物系半導体層を含む、請求項1〜13のいず
れか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
14. The current blocking layer includes an AlGaN layer, and the current blocking layer is formed on either a GaN substrate or a GaN layer formed on the substrate. The nitride-based semiconductor light emitting device according to claim 1, further comprising: the second nitride-based semiconductor layer having a lattice constant smaller than that of GaN.
【請求項15】 前記電流ブロック層は、前記クラッド
層を構成する前記第1窒化物系半導体層の屈折率より小
さい屈折率を有する前記第2窒化物系半導体層を含む、
請求項1〜14のいずれか1項に記載の窒化物系半導体
発光素子。
15. The current blocking layer includes the second nitride-based semiconductor layer having a refractive index smaller than that of the first nitride-based semiconductor layer forming the cladding layer.
The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 1.
【請求項16】 前記電流ブロック層は、前記クラッド
層を構成する前記第1窒化物系半導体層の格子定数より
小さい格子定数を有する前記第2窒化物系半導体層を含
む、請求項1〜14のいずれか1項に記載の窒化物系半
導体発光素子。
16. The current blocking layer includes the second nitride semiconductor layer having a lattice constant smaller than that of the first nitride semiconductor layer forming the cladding layer. 9. The nitride-based semiconductor light emitting device according to any one of 1.
【請求項17】 前記電流ブロック層は、AlxGa1-x
N層を含み、 前記クラッド層は、AlyGa1-yN層を含み、 前記電流ブロック層および前記クラッド層は、x>yを
満たす組成を有するように形成されている、請求項1〜
16のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
17. The current blocking layer comprises Al x Ga 1-x.
Includes N layers, the clad layer comprises Al y Ga 1-y N layer, said current blocking layer and the cladding layer is formed so as to have a composition satisfying x> y, claim 1
17. The nitride-based semiconductor light emitting device according to any one of 16.
【請求項18】 前記電流ブロック層は、GaN基板上
または基板上に形成されたGaN層上のうちのいずれか
に形成されており、 前記電流ブロック層は、GaNの格子定数より大きな格
子定数を有する前記第2窒化物系半導体層を含む、請求
項1〜13のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光
素子。
18. The current blocking layer is formed on either a GaN substrate or a GaN layer formed on the substrate, and the current blocking layer has a lattice constant larger than that of GaN. The nitride-based semiconductor light-emitting device according to claim 1, further comprising: the second nitride-based semiconductor layer having the same.
【請求項19】 前記電流ブロック層は、前記発光層で
発光する光を吸収する前記第2窒化物系半導体層を含
む、請求項1〜13および18のいずれか1項に記載の
窒化物系半導体発光素子。
19. The nitride-based material according to claim 1, wherein the current blocking layer includes the second nitride-based semiconductor layer that absorbs light emitted from the light-emitting layer. Semiconductor light emitting device.
【請求項20】 前記電流ブロック層は、Ga1-xInx
N層を含み、 前記発光層は、Ga1-yInyN層を含み前記電流ブロッ
ク層および前記発光層は、x>yを満たす組成を有する
ように形成されている、請求項1〜13、18および1
9のいずれか1項に記載の窒化物系半導体発光素子。
20. The current blocking layer comprises Ga 1-x In x
14. An N layer, wherein the light emitting layer includes a Ga 1-y In y N layer, and the current blocking layer and the light emitting layer are formed to have a composition satisfying x> y. , 18 and 1
9. The nitride-based semiconductor light emitting device according to any one of 9 above.
【請求項21】 発光層上に、第1窒化物系半導体から
なるとともに、電流通路部を含むクラッド層を形成する
工程と、 前記電流通路部の側面を覆うように、前記電流通路部の
近傍に第2窒化物系半導体からなる電流ブロック層を形
成するとともに、前記電流通路部の近傍以外の領域に、
前記電流ブロック層が形成されていない領域を形成する
工程とを備えた、窒化物系半導体発光素子の製造方法。
21. A step of forming, on the light emitting layer, a clad layer made of a first nitride semiconductor and including a current passage portion, and the vicinity of the current passage portion so as to cover a side surface of the current passage portion. And forming a current blocking layer made of a second nitride-based semiconductor on the region other than the vicinity of the current passage portion,
And a step of forming a region where the current blocking layer is not formed.
【請求項22】 前記クラッド層上に前記電流通路部か
ら所定の間隔を隔てて、マスク層を形成する工程をさら
に備え、 前記電流ブロック層を形成する工程は、 前記マスク層を用いて、前記電流ブロック層を選択成長
させることによって、前記電流通路部の側面を覆うよう
に、前記電流通路部の近傍にのみ前記電流ブロック層を
形成する工程を含む、請求項21に記載の窒化物系半導
体発光素子の製造方法。
22. The method further comprising the step of forming a mask layer on the cladding layer at a predetermined distance from the current passage portion, wherein the step of forming the current blocking layer uses the mask layer to form the mask layer. 22. The nitride-based semiconductor according to claim 21, comprising the step of selectively growing the current blocking layer to form the current blocking layer only in the vicinity of the current passage portion so as to cover the side surface of the current passage portion. Method for manufacturing light emitting device.
【請求項23】 発光層上に、第1窒化物系半導体から
なるとともに、電流通路部を含むクラッド層を形成する
工程と、 前記電流通路部の側面を覆うとともに、前記電流通路部
の近傍以外の領域に前記電流通路部の近傍における厚み
よりも厚みの小さい領域を含む第2窒化物系半導体から
なる電流ブロック層を形成する工程とを備えた、窒化物
系半導体発光素子の製造方法。
23. A step of forming, on the light emitting layer, a clad layer made of a first nitride-based semiconductor and including a current passage portion; covering a side surface of the current passage portion; Forming a current blocking layer made of a second nitride-based semiconductor including a region having a smaller thickness than the region near the current passage portion in the region of 1.
【請求項24】 前記電流ブロック層を形成する工程
は、 前記電流通路部の近傍以外の領域に段差部を形成する工
程と、 前記段差部を用いて、前記電流通路部の近傍に前記電流
ブロック層を選択成長させることによって、前記段差部
に、前記電流通路部の近傍における前記電流ブロック層
の厚みよりも厚みの小さい前記電流ブロック層の領域を
形成する工程とを含む、請求項23に記載の窒化物系半
導体発光素子の製造方法。
24. The step of forming the current blocking layer includes the step of forming a step portion in a region other than the vicinity of the current passage portion, and the step of forming the step portion in the vicinity of the current passage portion. 24. The step of forming a region of the current block layer having a thickness smaller than a thickness of the current block layer in the vicinity of the current passage part in the step portion by selectively growing a layer. Of manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device of.
【請求項25】 発光層上に、第1窒化物系半導体から
なる第1クラッド層を形成する工程と、 電流通路部が形成される領域の近傍に、開口部を有する
第2窒化物系半導体からなる電流ブロック層を形成する
工程と、 前記電流ブロック層の開口部内の、前記第1クラッド層
上に、前記電流通路部を構成する第3窒化物系半導体か
らなる第2クラッド層を形成する工程とを備えた、窒化
物系半導体発光素子の製造方法。
25. A step of forming a first cladding layer made of a first nitride semiconductor on the light emitting layer, and a second nitride semiconductor having an opening in the vicinity of a region where the current passage portion is formed. And forming a second clad layer made of a third nitride-based semiconductor forming the current passage part on the first clad layer in the opening of the current block layer. A method for manufacturing a nitride-based semiconductor light emitting device, comprising:
【請求項26】 前記第1クラッド層上に、前記電流通
路部が形成される領域から所定の間隔を隔てて、マスク
層を形成する工程をさらに備え、 前記電流ブロック層を形成する工程は、 前記マスク層を用いて、前記電流ブロック層を選択成長
させることによって、前記電流通路部が形成される領域
の近傍にのみ前記電流ブロック層を形成する工程を含
む、請求項25に記載の窒化物系半導体発光素子の製造
方法。
26. The method further comprises the step of forming a mask layer on the first cladding layer at a predetermined distance from the region where the current passage portion is formed, and the step of forming the current block layer comprises: 26. The nitride according to claim 25, comprising the step of selectively growing the current blocking layer using the mask layer to form the current blocking layer only near a region where the current passage portion is formed. -Based semiconductor light emitting device manufacturing method.
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