JP2003078214A - Nitride semiconductor light emitting device - Google Patents

Nitride semiconductor light emitting device

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JP2003078214A
JP2003078214A JP2002245269A JP2002245269A JP2003078214A JP 2003078214 A JP2003078214 A JP 2003078214A JP 2002245269 A JP2002245269 A JP 2002245269A JP 2002245269 A JP2002245269 A JP 2002245269A JP 2003078214 A JP2003078214 A JP 2003078214A
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Japan
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dislocation density
active layer
region
layer
nitride semiconductor
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Application number
JP2002245269A
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Japanese (ja)
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Atsushi Yamaguchi
敦史 山口
Masaru Kuramoto
大 倉本
Masaaki Nidou
正明 仁道
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor light emitting device which is markedly improved in device life when it operates at high temperatures while outputting a high power and furthermore improved in long-term service life. SOLUTION: A nitride semiconductor light emitting device is equipped with an active layer 110 of quantum well structure composed of laminated well layers and barrier layers. The active layer 110 is equipped with a high- dislocation density region 116 and a low-dislocation density region 104 which are different from one another in dislocation density. The low-dislocation density region 104 is lower in dislocation density than the high-dislocation density region 116. Furthermore, at least a current injection region is provided to a part of the low-dislocation density region 104, and the impurity concentration of the active layer is below 1018 cm<-3> .

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、青紫色半導体レー
ザ等の窒化物半導体発光素子に関する。 【0002】 【従来の技術】窒化物半導体は青紫色レーザ素子の材料
としてたいへん有望であり、中村他がJpn. J. Appl. Ph
ys. vol. 36 (1997), pp. L1568-1571で報告しているよ
うに、既に室温において2mW出力で1万時間以上の連続
発振寿命が報告されている。図4にそのレーザの断面構
造図を示す。一般に、レーザ素子の寿命を長くするため
には転位密度を低減することが不可欠であり、図4のレ
ーザ素子においては、サファイア基板101上のGaN膜
102上に、ストライプ状のSiO2膜(マスク)103を
形成し、その上にGaNを成長することによって選択成長
させ、マスク上に横方向成長した低転位密度のGaNを形
成し、その低転位密度領域104の上にp電極105が
形成されるようにレーザ素子を作製している。 【0003】中村他による上記の方法によって作製され
たGaN基板はELOG(Epitaxial Lateral Overgrowth GaN)
基板と呼ばれており、SiO2マスクの無い部分(窓領域)
の上部では、サファイア基板上GaN膜の高密度の貫通転
位がそのまま引き継がれて膜が成長するために、高い
(1012m-2以上)転位密度となっているが、SiO2マスク
の上部ではマスクによって転位の伝播がさえぎられるた
めに、低い(1011m-2未満)転位密度が実現している。
ただし、SiO2マスクの中心付近では両側の窓領域から横
方向成長してきたGaNがぶつかるため、転位が新たに発
生し高い転位密度となっている。 【0004】そして、低転位領域(SiO2マスク上で中心
から離れた部分:図中でドット模様を付していない領
域)104の上部にp電極105が形成されるようにレ
ーザ素子を作製すると、活性層内の低転位密度領域に電
流が注入されるため、転位に起因した素子の劣化が起こ
りにくくなり、素子の寿命が長くなると考えられる。 【0005】図4のレーザ素子は、Siドープn型GaN-ELO
G基板106上にSiドープn型In0.1Ga0.9N層107、 12
0周期のSiドープn型GaN層(厚さ2.5nm)とアンドープAl
0.14Ga0.86N層(厚さ2.5nm)からなるn型クラッド層1
08、Siドープn型GaN(厚さ0.1μm)からなるn型光閉
じ込め層109、Siドープn型In0.15Ga0.85N量子井戸層
(厚さ3.5nm)とSiドープn型In0.02Ga0.98N障壁層(厚
さ10.5nm)からなる多重量子井戸活性層210、Mgドー
プp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層(厚さ20nm)111、Mgド
ープp型GaN(厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め層1
12、120周期のMgドープp型GaN層(厚さ2.5nm)とアン
ドープAl0.14Ga0.86N層(厚さ2.5nm)からなるp型クラ
ッド層113、 Mgドープp型GaN(厚さ0.05μm)からな
るp型コンタクト層114を順に成長した後に、ドライ
エッチングなどにより図4に示すようなリッジ構造を形
成し、最後にNiとAuからなるp電極105とTiとAlから
なるn電極115を蒸着して作製されている。 【0006】上記のマスクを用いる方法の他に、転位密
度の低い領域を作製する方法として、中村他が応用物理
第68巻第7号pp.793-796に記述しているように、サフ
ァイア基板上GaN膜をドライエッチングしてストライプ
状にGaN膜を残し、その上にGaN再成長を行うことによっ
て側面成長を利用して平坦な膜を形成する方法(以下マ
スクレスELOGと呼ぶ)もある。この方法では残されたス
トライプ状GaNの上部ではGaN膜の貫通転位が引き継がれ
て高転位密度となるが、GaNをエッチングしサファイア
が露出した領域の上部では低転位密度となる。そしてこ
の低転位密度領域にレーザ素子を形成することによって
長い素子寿命が得られている。 【0007】一方、発明者らはJpn. J. Appl. Phys. vo
l. 36 (1997), pp. L899-902あるいはNEC Research and
Development vol.41 (2000) No.1 pp.74-85で述べてい
るように、FIELO(Facet-Initiated Epitaxial Lateral
Overgrowth)と呼ばれる方法によって基板あるいは活性
層全面にわたって転位密度を低くすることに成功してい
る。FIELOにおいては、ELOGと同様にサファイア基板上
のGaN膜上に、ストライプ状のSiO2膜(マスク)を形成
するが、ハイドライド気相成長によって選択成長させる
ことによって貫通転位を曲げることができ、ELOGのよう
に転位密度の高い領域は生じず、基板全面にわたって転
位密度を低くできる。 【0008】以上述べたように、低転位密度のGaNを作
製する技術の進展に伴って、400-450nm程度の波長領域
で発振する青紫色窒化物半導体レーザの素子寿命は飛躍
的に改善されてきた。一方、閾値電流密度などのレーザ
素子特性そのものを改善する技術として活性層へのSi不
純物の添加が挙げられる。長濱他が特開平10-12969号公
報に記載しているように、活性層にSi不純物(あるいは
Mgなどの他の不純物)を1019-1021cm-3の濃度で添加す
ることにより、レーザの閾値は改善される。 【0009】秩父他は、Applied Physics Letter 73 (1
998), pp.496-498.やProc. of the2nd Int. Symp. on B
lue Laser and Light Emitting Diodes, (1998), p.38
1,において、活性層にSi不純物を添加することによる閾
値低減のメカニズムについて述べており、不純物添加に
よるピエゾ電界遮蔽効果、量子井戸構造の平坦性改善な
ど複数の可能性を挙げている。このように不純物添加に
よるレーザ特性改善のメカニズムはまだ完全に解明され
たわけではないが、この不純物添加によるレーザ特性改
善は広く業界に認知されており、近年作製されている窒
化物半導体レーザにおいては活性層にSi不純物を添加す
るのが常識となっている。 【0010】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の窒化物半導体レーザ素子においても、応用上の観点
から十分な素子の信頼性が実現しているとは言いがた
い。400-450nm程度の波長領域で発振する窒化物半導体
レーザをDVDなどの光ディスクに用いるためには、書き
込み用も考慮に入れると、70℃において、30mW出力で50
00時間以上の素子寿命が必要である。それにもかかわら
ず、中村他がJSAP International No.1 pp.5-17(2000)
に述べているように、これまでのところ、60℃において
も、30mW出力で500時間程度の素子寿命しか実現してい
ない。 【0011】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、高温・高出力動作での素子寿命を飛躍的に改善
し、さらに長時間の素子寿命を実現することができる窒
化物半導体発光素子を提供することを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、窒化物半
導体レーザの製造技術について研究を行ってきた結果、
FIELO-GaN基板上に作製した窒化物半導体レーザ素子に
おいて活性層に不純物を添加しなくても閾値の低いもの
ができること等を見出し、さらに、それらの素子の寿命
が長いという兆候も得ることができた。 【0013】本発明者らは、ペレット(1チップにおけ
る一つの半導体レーザ素子)の転位密度分布や活性層不
純物濃度とレーザ素子の閾値、素子寿命との関連をさら
に詳しく調べるため、FIELO基板上とELOG基板上とに同
時成長によりレーザ構造を成長し、レーザ素子を作製し
た。そして、活性層量子井戸に添加するSi不純物濃度に
ついて、アンドープ、1×1018cm-3、5×1018cm-3の3種
類のものを作製した。 【0014】上記レーザ素子の構造は、後述する第1実
施形態で述べるものと同一である。ここで用いたELOG基
板においては、マスク幅20μm、窓部5μmのSiO2マスク
パターンを用いており、マスク幅が通常のELOG(マスク
幅は通常10μm程度以下)に比べてかなり広い。このよ
うにマスク幅が広い場合、横方向成長で広い領域のSiO2
マスクを埋め込まなければならないので、平坦な膜を作
製するのがあまり容易ではないが、転位密度の低い領域
の面積を大きくすることができる。ここでは、平坦に埋
め込むために成長条件(III族原料とV族原料の流量比)
の最適化を行った上で、従来より幅広いマスク幅のELOG
を実現した。 【0015】表1に、これらから作製した数個のレーザ
素子の初期閾値電流密度の平均値および70℃、30mWで10
0時間APC動作した後の素子劣化状況を示す。 【表1】 【0016】初期閾値電流密度は6種類の試料で大きな
差は見られず、FIELO上の素子ではアンドープおよび1×
1018cm-3のドーピングで若干閾値が下がる傾向が見られ
ている。すなわち、Si不純物濃度が1019cm-3レベルまで
は至っていないものの、閾値に大きなSi不純物濃度依存
性はなく、かつ、少なくともFIELO上においてはバラツ
キの範囲の可能性はあるもののSi不純物を添加しない方
が閾値が低くなるという傾向が得られた。そして、素子
の劣化に関しては、ELOG上の5×1018cm-3ドーピングの
素子においてのみ若干の電圧上昇(劣化)が見られた。 【0017】上記の実験結果から、高温・高出力動作で
の素子の劣化には、高転位密度領域の有無とSi不純物濃
度の両方が関係していると考えられる。すなわち、基板
全面にわたって転位密度が低減されているFIELO上の素
子では劣化が起こりにくいが、電流注入する領域は低転
位密度領域であってもペレット内に高転位密度領域が存
在するELOG上素子の場合には劣化が起こりやすいと考え
られる。さらに、高転位密度領域がペレット内に存在す
る場合においても、活性層に添加されている不純物濃度
が小さい場合には劣化は起こりにくいと考えられる。 【0018】これらの現象のメカニズムは次のように推
測される。高温・高出力動作では、素子には大きな電流
が流れ、発熱も大きく、発生する光の強度も高い。この
熱や光のエネルギーにより、電流の流れていない部分の
転位が増殖しながら活性層領域(電流の流れている部
分)にまで移動してきて素子を劣化させる可能性が考え
られる。そして、活性層への不純物添加の有無が転位の
増殖や運動に影響を与える理由としては、不純物添加に
よって結晶に局所的な歪みが導入されて転位が増殖した
り動きやすくなる効果や不純物準位によるレーザ光吸収
による発熱が転位の増殖や運動を促進する効果などが考
えられる。 【0019】このような素子の劣化を防ぐには素子内の
すべての領域で転位密度を低くすることが最も望まし
い。FIELO基板を用いれば基板面内のすべての領域が低
転位密度になるが、FIELO基板を作製するためには、MOV
PE成長装置だけでなく、ハイドライドVPE成長装置も用
意する必要があり、現状ではコストが高くなる。将来、
FIELO基板の大量生産ができるようになればこのコスト
の問題は解決される見通しであるが、現状ではELOGやマ
スクレスELOGによるGaN基板を利用する方がコスト面で
有利である。 【0020】ELOGやマスクレスELOGによるGaN基板を用
いたレーザ素子において、高温・高出力動作寿命を改善
するためには次の2つの方法が考えられる。1つは、EL
OG作製時のSiO2マスク幅もしくはマスクレスELOG作製時
のサファイア露出領域の幅を十分広くして高転位密度領
域の影響を少なくする方法である。もう1つは、活性層
の不純物濃度を低くして高転位密度領域から低転位密度
領域への転位の増殖と移動を抑制する方法である。 【0021】前者の方法では、横方向成長で埋め込むべ
き領域の面積が大きくなるので、埋め込むのに必要な成
長時間が長くなり、しかも、平坦な膜を作製するのが難
しくなる。しかしながら、横方向成長しやすい成長条件
(例えばTMG流量を1分あたり1μmol以下にする)を用い
れば30μm程度のマスク幅(あるいはサファイア露出領
域幅)でも平坦な膜で埋め込むことが可能である。 【0022】後者の方法は、Si不純物を添加した方が閾
値電流密度が低くなるという従来の窒化物半導体レーザ
素子の常識と反する方向性であるが、前述のように少な
くとも発明者らが実験した範囲ではSi不純物濃度による
閾値電流密度の大きな変化は見られなかった。これはFI
ELO基板での結果が如実に物語るように発明者らが作製
した活性層(電流注入領域)の転位密度が低く欠陥が少
ないことが関係していると推測している。 【0023】転位では転位芯を通してのキャリアの非放
射再結合が起こると考えられるが、これを軽減するには
活性層の不純物濃度を増大してキャリア拡散長を短くす
ることで、転位芯へのキャリアの流入を押さえることが
有効と考えられる。しかし、一方で不純物濃度を1019cm
-3以上にするとオージェ再結合と呼ばれる非放射再結合
が盛んになることは多くの半導体で報告されている。 【0024】従来、不純物濃度を高める必要があったの
は活性層での転位密度が高く、この転位芯での非放射再
結合を防ぐためであったと考えられる。一方、転位密度
を大幅に低減した領域に電流を注入するレーザにあって
は転位芯での非放射再結合よりはオージェ再結合を軽減
することが重要であることを実験結果は示していると考
えられる。 【0025】なお、活性層が量子井戸構造ではなく厚さ
10nm以上の単層膜の場合にはSi不純物濃度を1018cm-3
り小さくしても長寿命化は量子井戸構造の場合ほどには
顕著ではなかった。しかし、たとえ活性層がInGaN単層
膜であっても量子井戸構造としての効果(状態密度の立
ち上がりが急峻になるために光学利得が増加し、しきい
値が下がり温度特性も向上する)が現れる活性層厚が10
nm未満(単一量子井戸構造)の場合には不純物濃度を10
18cm-3より小さくすると量子井戸活性層の場合と同様に
長寿命化は顕著であった。 【0026】厚さ10nm以上の単層膜活性層で長寿命化効
果が顕著でない理由の一つとしては、厚い活性層では不
純物濃度を低減するとその直列抵抗が増加し発熱量が大
きくなり、不純物を添加量が小さくても転位の増殖と移
動が容易に起こってしまうことが考えられる。また、発
熱量とは別に量子井戸構造の場合に不純物濃度を大きい
と寿命が短くなる理由としては厚い単層膜活性層の場合
に較べて活性層体積に占める界面の割合が著しく増加
し、これら界面での不純物の偏析が起こり、界面再結合
速度の増大をもたらすのみならず、転位の増殖や移動を
増長させるためだと考えられる。 【0027】したがって、本発明は、上記知見に基づい
た技術であり、前記課題を解決するために以下の構成を
採用した。すなわち、本発明の窒化物半導体発光素子で
は、井戸層と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の
活性層を有する窒化物半導体発光素子であって、前記活
性層は、互いに転位密度が異なる高転位密度領域と低転
位密度領域とを有し、前記低転位密度領域は、前記高転
位密度領域より転位密度が低いと共に少なくとも一部に
電流注入領域が形成され、前記活性層の不純物濃度が10
18cm-3未満であることを特徴とする。 【0028】この窒化物半導体発光素子では、低転位密
度領域の少なくとも一部に電流注入領域が形成され、量
子井戸構造の活性層の不純物濃度が1018cm-3未満である
ので、活性層における不純物濃度が低くオージェ再結合
が軽減されると共に、高転位密度領域から低転位密度領
域の電流注入領域への転位の増殖と移動を抑制すること
ができ、高温・高出力動作での素子寿命を飛躍的に長く
することができる。 【0029】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記低転位密度領域が前記高転位密度領域の転位密度の
10分の1以下の転位密度である場合に好適である。ま
た、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記電流注入領
域の平均転位密度が活性層全領域の平均転位密度の10
分の1以下である場合に好適である。 【0030】さらに、本発明の窒化物半導体発光素子
は、前記高転位密度領域が、少なくとも一部の転位密度
が1012m-2以上であり、前記低転位密度領域の電流注入
領域の平均転位密度が、1011m-2未満である場合に好適
である。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記
活性層が、全領域の平均転位密度が1012m-2以上であ
り、かつ、前記低転位密度領域の電流注入領域の平均転
位密度が1011m-2未満である場合に好適である。 【0031】これらの窒化物半導体発光素子では、少な
くとも活性層内における電流が注入される領域の転位密
度が、他の領域の高転位密度領域の1/10以下であ
り、活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であることによ
る効果(高転位密度領域からの転位の移動・増殖の抑
制)が顕著に得られる。 【0032】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記活性層が、前記電流注入領域の平均転位密度が1011
m-2未満であり、かつ、電流注入領域から5μm以内の領
域の平均転位密度が1012m-2以上である場合に好適であ
る。また、本発明の窒化物半導体発光素子は、前記活性
層上には、他の半導体層を介して電流注入電極が形成さ
れ、前記活性層が、前記電流注入電極の直下の領域の平
均転位密度が1011m-2未満であり、かつ、前記領域から5
μm以内の領域の平均転位密度が1012m-2以上である場合
に好適である。 【0033】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記活性層が、前記電流注入領域の平均転位密度が電流
注入領域から5μm以内の領域の平均転位密度の10分の
1以下である場合に好適である。また、本発明の窒化物
半導体発光素子は、前記活性層上には、他の半導体層を
介して電流注入電極が形成され、前記活性層が、前記電
流注入電極の直下の領域の平均転位密度が前記領域から
5μm以内の領域の平均転位密度の10分の1以下である
場合に好適である。 【0034】これらの窒化物半導体発光素子では、電流
が注入される領域より10倍以上の転位密度を有する領
域が、電流が注入される領域の5μm以内に存在してお
り、この場合、活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であ
ることによる効果(高転位密度領域からの転位の移動・
増殖の抑制)が特に顕著に得られる。 【0035】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
窒化物半導体が露出した基板表面にパターニングされた
マスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させて作製
されることが好ましい。すなわち、この窒化物半導体発
光素子では、いわゆるELOG基板に作製されるので、いわ
ゆるFIELO基板に比べて低コストで作製することができ
る。 【0036】また、本発明の窒化物半導体発光素子は、
窒化物半導体層が形成された基板表面をエッチングによ
り加工して部分的に窒化物半導体層を除去した後に窒化
物を成長させて作製されることが好ましい。すなわち、
この窒化物半導体発光素子では、いわゆるマスクレスEL
OG基板に作製されるので、いわゆるFIELO基板に比べて
低コストで作製することができる。 【0037】本発明の窒化物半導体発光素子は、井戸層
と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の活性層を有
する窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体が露
出した基板表面にパターニングされたマスク材料を形成
した後に窒化物を選択成長させて作製され、前記マスク
材料が、マスク幅25μm以上でパターニングされている
ことを特徴とする。この窒化物半導体発光素子では、い
わゆるELOG基板に作製される場合において、マスク材料
がマスク幅25μm以上でパターニングされているので、
高温・高出力で高信頼性が得られる十分に広い低転位密
度領域が確保され、高転位密度領域からの影響が大幅に
抑制される。 【0038】本発明の窒化物半導体発光素子は、井戸層
と障壁層とが積層されてなる量子井戸構造の活性層を有
する窒化物半導体発光素子であって、窒化物半導体層が
形成された基板表面をエッチングにより加工して部分的
に窒化物半導体層を除去した後に窒化物を成長させて作
製され、前記エッチングによる加工が、幅25μm以上の
領域に施されていることを特徴とする。この窒化物半導
体発光素子では、いわゆるマスクレスELOG基板に作製さ
れる場合において、エッチングによる加工が幅25μm以
上の領域に施されているので、高温・高出力で高信頼性
が得られる十分に広い低転位密度領域が確保され、高転
位密度領域からの影響が大幅に抑制される。 【0039】なお、本発明の窒化物半導体発光素子は、
前記活性層に添加した不純物がSiであることが好まし
い。 【0040】 【発明の実施の形態】以下、本発明の第1実施形態につ
いて、図1を参照しながら説明する。図1は、第1実施
形態における窒化物半導体レーザ素子の断面構造図であ
る。 【0041】第1実施形態における半導体レーザ素子の
構造を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイ
ア基板101上にGaN膜102をMOCVDにより成長する。
その後、GaN膜102上に、ストライプ状のSiO2膜(マ
スク)103を[1,-1,0,0]方向に形成し、その上にSiを
添加したn型GaNをMOCVD成長することによって選択成長
させ、マスク上に横方向成長した低転位密度のGaNを形
成し、n型GaN-ELOG基板106を作製する。この際、比
較のために、SiO2膜のマスク幅を10μmにした基板と該
マスク幅を25μmにした基板の両方を用意した。 【0042】この基板上にさらに引き続き、Siドープn
型In0.1Ga0.9N層107、 120周期のSiドープn型GaN層
(厚さ2.5nm)とアンドープAl0.14Ga0.86N層(厚さ2.5n
m)からなるn型クラッド層108、Siドープn型GaN(厚
さ0.1μm)からなるn型光閉じ込め層109、アンドー
プIn0.15Ga0.85N量子井戸層(厚さ3.5nm)とアンドープ
In0.02Ga0.98N障壁層(厚さ10.5nm)からなる多重量子
井戸活性層110、Mgドープp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層
(厚さ20nm)111、Mgドープp型GaN(厚さ0.1μm)か
らなるp型光閉じ込め層112、 120周期のMgドープp型
GaN層(厚さ2.5nm)とアンドープAl0.14Ga0.86N層(厚
さ2.5nm)からなるp型クラッド層113、 Mgドープp型
GaN(厚さ0.05μm)からなるp型コンタクト層114を
順に成長した後に、ドライエッチングなどにより図1に
示すようなリッジ構造を形成し、最後にNiとAuからなる
p電極105とTiとAlからなるn電極115を蒸着によ
り、図1に示す半導体レーザ素子が作製される。 【0043】なお、比較のために、活性層の障壁層及び
量子井戸層にSi不純物を1×1018cm- 3添加したレーザ素
子及び活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加したレーザ
素子も作製した。これらのレーザ素子に対し、透過電子
顕微鏡によって転位を観察したところ、すべての素子に
対して前述の高転位密度領域116と低転位密度領域1
04とがはっきりと観察され、転位密度は高転位密度領
域116で5×1012m-2程度、低転位密度領域104で2
×1010m-2程度であった。このように、本実施形態で
は、高転位密度領域116と低転位密度領域104とが
活性層の層方向に形成され、活性層の面内で転位密度が
大きく変化している。 【0044】転位密度の測定は透過電子顕微鏡による観
察で調べることができるが、より簡便にはエッチピット
密度で調べることもできる。窒化物半導体では、リン酸
と硫酸の混合液を200℃程度に加熱し、その溶液に試料
を1時間程度浸すことによりエッチピットが形成され
る。基本的にはエッチピットは転位の存在するところに
形成されるので、エッチピット密度は転位密度にほぼ対
応する。 【0045】転位(エッチピット)密度が低い場合に
は、広い面積で転位(エッチピット)数を数えなければ
精度の良い密度の測定はできない。例えば、転位密度10
11m-2程度の場合には少なくとも10-10m2程度の面積での
測定が必要である。この面積は10μm角四方に対応する
が、ELOG基板上成長膜ではストライプに垂直な方向に転
位密度が大きく空間変化するため、測定は「ストライプ
方向100μm」×「ストライプに垂直方向1μm」の長方形
領域で行う必要がある。 【0046】SiO2マスク幅またはSi不純物濃度の異なる
これら6つの素子における初期閾値電流密度および70
℃、30mWで100時間APC動作した後の素子劣化状況を表2
に示す。 【表2】 【0047】初期閾値電流密度は6つの素子でほとんど
差が見られないが、素子劣化については、SiO2マスク幅
が10μmであり、かつ、活性層にSi不純物を5×1018cm-3
添加した素子において、著しい劣化が見られ、100時間
動作終了前に発振が止まってしまった。それ以外の5つ
の試料についてはほとんど劣化は見られなかった。ま
た、劣化した素子について、透過型電子顕微鏡によって
転位を観察したところ、高転位密度領域から低転位密度
領域に転位が移動し増殖しているのが観察された。 【0048】この試料において、高転位密度領域は、動
作試験前には、電流を注入する活性層領域から3μm程度
離れた位置にあったが、動作試験後に高転位密度領域は
活性層(電流注入する領域)まで進出していた。これに
対し、活性層に不純物を添加していない素子では、転位
の分布は動作試験前と全く変わらない状況であった。ま
た、SiO2マスク幅が25μmであり、かつ、活性層にSi不
純物を5×1018cm-3添加した素子においては、高転位密
度領域116から低転位密度領域104に転位が移動し
増殖しているのが観察されたが、高転位密度領域116
の進出は5μm程度の距離にとどまっており活性層(電流
注入する領域)まで進出してはいなかった。 【0049】このように、本実施形態では、高転位密度
領域116が活性層(電流注入する領域)から5μm以内
の近傍に存在している場合であっても、不純物濃度が低
い(1018cm-3未満)ことによる効果が顕著に得られて、
転位の移動及び増殖を抑制することができる。また、従
来から行われてきた活性層へのSi不純物添加を行わない
こと、もしくは、SiO2マスク幅を十分広くすること(2
5μm以上)により、高転位密度領域116から低転位
密度領域104への転位の移動・増殖が抑制され、高温
・高出力でのレーザ素子寿命が飛躍的に改善される。 【0050】なお、本実施形態における素子長寿命効果
を示すために、比較として高転位密度領域及び低転位密
度領域の転位密度を様々に変化させたものを作製し、そ
れぞれについて高温・高出力動作での素子劣化試験を行
った。なお、転位密度は選択成長の成長条件を変えるこ
とによってある程度制御できる。 【0051】その結果、本実施形態では、高転位密度領
域と低転位密度領域とで転位密度が10倍以上異なって
いる場合であっても、Si不純物を添加しないことによる
長寿命化現象が顕著に生じ、素子の劣化が抑制されるこ
とが確認された。高転位密度領域からの転位の移動・増
殖により素子の劣化が起こっていることを考えると、転
位密度の空間分布(例えば、活性層の面内における転位
密度の変化)があまり大きくない場合には効果は小さい
はずなのでこの結果は当然と言え、実際に転位密度が空
間的に一様なレーザ素子では不純物を添加しないことに
よる長寿命化効果は全く見られなかった。 【0052】また、ここで述べた活性層への不純物添加
とは、量子井戸層または障壁層いずれか一方または両者
への不純物添加のことを指しており、活性層内のすべて
の層をアンドープにするか、もしくは、Si不純物添加量
を1018cm-3より小さくすることによって初めて素子の長
寿命化が実現される。 【0053】また、活性層を量子井戸構造ではなくInGa
N単層膜にした場合の実験を行った結果、InGaN単層膜の
厚さが10nm以上の場合にはSi不純物濃度を1018cm-3より
小さくしても長寿命化は量子井戸構造の場合ほどには顕
著ではなかった。しかし、たとえ活性層がInGaN単層膜
であっても量子井戸構造としての効果が現れる活性層厚
が10nm未満(単一量子井戸構造)の場合にはSi不純物濃
度を1018cm-3より小さくすると量子井戸活性層の場合と
同様に長寿命化が顕著にあらわれた。 【0054】このように、厚さ10nm以上のInGaN単層膜
活性層で長寿命化効果が顕著でない理由の一つとして
は、前記したように厚い活性層では発熱量が大きいため
にSi不純物を添加しない活性層においても転位の増殖と
移動が容易に起こってしまうことが考えられる。また、
これも前記したことだが発熱量とは別に量子井戸構造の
場合にSi不純物濃度を大きいと寿命が短くなる理由と
しては厚い単層膜活性層の場合に較べて活性層体積に占
める界面の割合が著しく増加し、これら界面での不純物
の偏析が起こり、界面再結合速度の増大などをもたらし
たり、転位の増殖や移動を増長させるためだと考える。 【0055】また、長濱他が特開平10-12969号公報で記
載しているように、MgなどのSi以外の不純物を添加する
ことによりレーザ素子の閾値を低減することも行われて
いるが、このようなレーザ素子においても不純物を添加
しないことにより、高温・高出力レーザ素子寿命が大幅
に改善されると考えられる。実際に我々は、活性層にMg
不純物を添加したレーザ素子と添加しないレーザ素子で
70℃、30mWでの素子劣化を比較した結果、不純物添加し
ない素子より添加した素子の方が劣化が顕著であった。 【0056】次に、本発明の第2実施形態について、図
2を参照しながら説明する。図2は、第2実施形態にお
ける窒化物半導体レーザ素子の断面構造図である。 【0057】第2実施形態の半導体レーザ素子の構造
を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイア基
板101上にGaN膜をMOCVDにより成長する。その上にス
トライプ状のSiO2マスクを形成し、ドライエッチングに
より窓部のGaNをサファイアまでエッチングした。次にS
iO2マスクを除去し、できたストライプ状GaN301上に
MOCVDによりSiを添加したn型GaN302を再成長させ
る。 【0058】ある程度の時間成長すると、側面方向から
のGaNがつながり平坦なGaN膜ができる。ストライプ状Ga
Nの上部では高密度の貫通転位がそのまま引き継がれる
ため高転位密度領域(図中でドット模様を付していない
領域)116ができるが、側面成長により形成されたGa
Nが低転位密度領域104となる。また、左右から横方
向成長してきたGaNがぶつかる領域には新たに転位が発
生し高い転位密度となっている。 【0059】比較のために、サファイア露出領域幅を10
μmにした基板と該幅を25μmにした基板との両方を用意
した。この基板の上に、Siドープn型In0.1Ga0.9N層10
7、120周期のSiドープn型GaN層(厚さ2.5nm)とアンド
ープAl0.14Ga0.86N層(厚さ2.5nm)からなるn型クラッ
ド層108、Siドープn型GaN(厚さ0.1μm)からなるn
型光閉じ込め層109、アンドープIn0.15Ga0.85N量子
井戸層(厚さ3.5nm)とアンドープIn0.02Ga0.98N障壁層
(厚さ10.5nm)からなる多重量子井戸活性層110、Mg
ドープp型Al0.2Ga0.8Nキャップ層(厚さ20nm)111、
Mgドープp型GaN(厚さ0.1μm)からなるp型光閉じ込め
層112、 120周期のMgドープp型GaN層(厚さ2.5nm)
とアンドープAl0.14Ga0.86N層(厚さ2.5nm)からなるp
型クラッド層113、 Mgドープp型GaN(厚さ0.05μm)
からなるp型コンタクト層114を順に成長した後に、
ドライエッチングなどにより図2に示すようなリッジ構
造を形成し、最後にNiとAuからなるp電極105とTiとA
lからなるn電極115を蒸着により、図2に示す半導体
レーザ素子が作製される。 【0060】比較のために、活性層の障壁層及び量子井
戸層にSi不純物を1×1018cm-3添加したレーザ素子及び
活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加したレーザ素子も
作製した。これらのレーザ素子に対し、透過電子顕微鏡
によって転位を観察したところ、すべての素子に対して
前述の高転位密度領域と低転位密度領域とがはっきりと
観察され、転位密度は高転位密度領域で5×1012m-2
度、低転位密度領域で2×1010m-2程度であった。 【0061】SiO2マスク幅またはSi不純物濃度の異なる
これら6つの素子における初期閾値電流密度および70
℃、30mWで100時間APC動作した後の素子劣化状況を表3
に示す。 【表3】 【0062】初期閾値電流密度は6つの素子でほとんど
差が見られないが、素子劣化については、サファイア露
出領域幅が10μmであり、かつ、活性層にSi不純物を5×
1018cm-3添加した素子において、著しい劣化が見られ、
100時間動作終了前に発振を停止してしまった。それ以
外の5つの試料についてはほとんど劣化は見られなかっ
た。 【0063】また、劣化した素子について、透過型電子
顕微鏡によって転位を観察したところ、高転位密度領域
から低転位密度領域に転位が移動し増殖しているのが観
察された。この試料において、高転位密度領域は、動作
試験前には、電流を注入する活性層領域から3μm程度離
れた位置にあったが、動作試験後に高転位密度領域は活
性層(電流注入する領域)まで進出していた。 【0064】これに対し、活性層に不純物を添加してい
ない素子では、転位の分布は動作試験前と全く変わらな
い状況であった。また、サファイア露出領域幅が25μm
であり、かつ、活性層にSi不純物を5×1018cm-3添加し
た素子においては、高転位密度領域116から低転位密
度領域104に転位が移動し増殖しているのが観察され
たが、高転位密度領域116の進出は5μm程度の距離に
とどまっており活性層(電流注入する領域)まで進出し
てはいなかった。 【0065】この結果、本実施形態では、活性層(電流
注入する領域)から5μm以内の近傍に高転位密度領域1
16が存在している場合であっても、不純物濃度が低い
(10 18cm-3未満)ことによる効果が顕著に得られて、転
位の移動及び増殖を抑制することができる。また、従来
から行われてきた活性層へのSi不純物添加を行わないこ
と、もしくは、サファイア露出領域幅を十分広くするこ
とにより、高転位密度領域116から低転位密度領域1
04への転位の移動・増殖が抑制され、高温・高出力で
のレーザ素子寿命が飛躍的に改善されることがわかる。 【0066】次に、本発明の第3実施形態について、図
3を参照しながら説明する。図3は、第3実施形態にお
ける面発光型窒化物半導体レーザ素子の断面構造図であ
る。 【0067】第3実施形態の半導体レーザ素子の構造
を、その製造工程と共に説明する。まず、サファイア基
板101上にGaN膜102をMOCVDにより成長する。その
後、GaN膜102上に、ストライプ状の20周期ZrO2/Si
O2膜(マスク)403を[1,-1,0,0]方向に形成し、その
上にSiを添加したn型GaNをMOCVD成長することによって
選択成長させ、マスク上に横方向成長した低転位密度の
GaNを形成し、n型GaN-ELOG基板106を作製する。 【0068】ZrO2/SiO2膜は、誘電体多層膜反射鏡(D
BR)の働きも兼ねている。この基板上にさらに引き続
き、アンドープIn0.15Ga0.85N量子井戸層(厚さ3.5nm)
とアンドープIn0.02Ga0.98N障壁層(厚さ10.5nm)から
なる多重量子井戸活性層110、Mgドープp型Al0.4Ga0.6
N/GaN40周期多層膜反射鏡(DBR)413、Mgドープp型G
aN(厚さ0.05μm)からなるp型コンタクト層114を順
に成長した後に、ドライエッチングなどにより図3に示
すようなリッジ構造を形成し、最後にNiとAuからなるp
電極105とTiとAlからなるn電極115を蒸着により
作製する。 【0069】この面発光レーザでは、裏面(すなわちサ
ファイア基板側)からレーザ光が出射される。比較のた
めに、活性層の障壁層及び量子井戸層にSi不純物を1×1
018cm-3添加したレーザ素子及び活性層にSi不純物を5×
1018cm-3添加したレーザ素子も作製した。これらの面発
光レーザ素子においても、上記実施形態と同様に活性層
に不純物を添加しない素子で、高温・高出力動作での長
寿命化が実現した。 【0070】なお、上記各実施形態では、窒化物半導体
発光素子として半導体レーザに適用したが、他の半導体
発光素子に採用しても構わない。例えば、LEDやSL
D(Super Luminescent Diode)に用いてもよい。 【0071】 【発明の効果】以上述べたように、本発明の窒化物半導
体発光素子によれば、低転位密度領域の少なくとも一部
に電流注入領域が形成され、量子井戸構造の活性層の不
純物濃度が1018cm-3未満であるので、活性層における不
純物濃度が低くオージェ再結合が軽減されると共に、高
転位密度領域から低転位密度領域の電流注入領域への転
位の増殖と移動を抑制することができ、高温・高出力動
作でのレーザ素子等の寿命を飛躍的に長くすることがで
きる。 【0072】また、本発明の窒化物半導体発光素子によ
れば、窒化物半導体が露出した基板表面にパターニング
されたマスク材料を形成した後に窒化物を選択成長させ
て作製され、マスク材料が、マスク幅25μm以上でパタ
ーニングされている、又は窒化物半導体層が形成された
基板表面をエッチングにより加工して部分的に窒化物半
導体層を除去した後に窒化物を成長させて作製され、エ
ッチングによる加工が、幅25μm以上の領域に施されて
いるので、高温・高出力で高信頼性が得られる十分に広
い低転位密度領域が確保され、高転位密度領域からの影
響が大幅に抑制される。 【0073】したがって、本発明により、書き込み可能
な光ディスク用光源として、実用可能な窒化物半導体レ
ーザ等が実現できるようになり、産業上の利用価値は非
常に大きい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a blue-violet semiconductor laser.
The present invention relates to a nitride semiconductor light emitting device such as a semiconductor device. [0002] 2. Description of the Related Art A nitride semiconductor is a material for a blue-violet laser device.
Is very promising, and Nakamura et al.
ys. vol. 36 (1997), pp. L1568-1571
As mentioned above, at room temperature, 2mW output for more than 10,000 hours
The oscillation lifetime has been reported. FIG. 4 shows the cross-sectional structure of the laser.
The drawing is shown. Generally, to extend the life of the laser element
It is essential to reduce the dislocation density for
In a laser device, a GaN film on a sapphire substrate 101
A stripe-shaped SiO2 film (mask) 103 is formed on
Selective growth by forming and growing GaN on it
To form GaN with low dislocation density grown laterally on the mask.
And a p-electrode 105 is formed on the low dislocation density region 104.
A laser element is manufactured to be formed. Made by the above method by Nakamura et al.
GaN substrate is ELOG (Epitaxial Lateral Overgrowth GaN)
The part without the SiO2 mask called the substrate (window area)
Above the GaN film on the sapphire substrate
Position is taken over as it is and the film grows,
(Ten12m-2Above) Dislocation density, but SiO2 mask
Mask disturbs the propagation of dislocations above
Low (1011m-2Less) dislocation density is realized.
However, near the center of the SiO2 mask, the window
Dislocations are newly generated because GaN that has grown in
It has a high dislocation density. Then, the low dislocation region (the center on the SiO2 mask)
Part away from: Areas without dot pattern in the figure
Area) 104 so that the p-electrode 105 is formed
When a laser element is fabricated, the low dislocation density region in the active layer is charged.
Current is injected into the device, causing the degradation of the device due to the dislocation.
It is considered that the element life becomes longer and the life of the element becomes longer. The laser device shown in FIG. 4 is a Si-doped n-type GaN-ELO
On a G substrate 106, an Si-doped n-type In0.1Ga0.9N layer 107, 12
Zero-period Si-doped n-type GaN layer (2.5 nm thick) and undoped Al
N-type cladding layer 1 consisting of 0.14Ga0.86N layer (2.5nm thickness)
08, n-type photo-closed made of Si-doped n-type GaN (0.1 μm thick)
Confinement layer 109, Si-doped n-type In0.15Ga0.85N quantum well layer
(3.5 nm thick) and Si-doped n-type In0.02Ga0.98N barrier layer (thick
Multi-quantum well active layer 210 made of Mg
P-type Al0.2Ga0.8N cap layer (thickness: 20 nm) 111, Mg
P-type optical confinement layer 1 made of low-p-type GaN (0.1 μm thick)
12,120 cycles of Mg-doped p-type GaN layer (2.5 nm thick)
A p-type clad consisting of a doped Al0.14Ga0.86N layer (2.5 nm thick)
Layer 113, made of Mg-doped p-type GaN (0.05 μm thick).
After the p-type contact layer 114 is sequentially grown,
The ridge structure as shown in Fig. 4 is formed by etching etc.
And finally a p-electrode 105 composed of Ni and Au, and Ti and Al
N electrode 115 formed by evaporation. In addition to the above-described method using a mask, dislocation density
Nakamura et al. Applied applied physics
As described in Vol. 68, No. 7, pp. 793-796,
Dry etching of GaN film on fire substrate and stripe
Leaving a GaN film in the shape of
To form a flat film using lateral growth
There is also "Screth ELOG"). In this way, the remaining
Threading dislocations of GaN film are inherited on top of tripe GaN
GaN is etched by sapphire
The dislocation density is low above the region where is exposed. And this
Forming a laser device in the low dislocation density region
A long element life is obtained. On the other hand, the inventors have disclosed Jpn. J. Appl. Phys.
l. 36 (1997), pp. L899-902 or NEC Research and
 Development vol.41 (2000) No.1 pp.74-85
FIELO (Facet-Initiated Epitaxial Lateral
Substrate or activity by a method called Overgrowth)
Successfully reducing the dislocation density over the entire layer
You. In FIELO, on the sapphire substrate like ELOG
Of SiO2 film (mask) in stripes on GaN film
Selective growth by hydride vapor phase epitaxy
Can be used to bend threading dislocations, like ELOG
No regions with high dislocation density occur in the
The density can be reduced. As described above, GaN with low dislocation density is produced.
With the development of manufacturing technology, the wavelength range of about 400-450nm
Life of blue-violet nitride semiconductor laser oscillating at high speed
Has been improved. On the other hand, lasers such as threshold current density
As a technology to improve the device characteristics itself,
The addition of a pure substance is mentioned. Nagahama et al., JP 10-12969
As described in the report, Si impurities (or
10 other impurities such as Mg)19-Tentwenty onecm-3At a concentration of
This improves the laser threshold. Chichibu et al., Applied Physics Letter 73 (1
998), pp. 496-498. And Proc. Of the 2nd Int. Symp. On B
lue Laser and Light Emitting Diodes, (1998), p.38
In 1, the threshold by adding Si impurity to the active layer
It describes the mechanism of value reduction, and
Electric field shielding effect and flatness improvement of the quantum well structure.
He mentioned several possibilities. As described above,
The mechanism of laser characteristics improvement by
Although not always the case, the laser characteristics were improved by adding this impurity.
Good is widely recognized in the industry, and recently produced nitrogen
Addition of Si impurity to active layer in nitride semiconductor laser
Is common sense. [0010] SUMMARY OF THE INVENTION
Application point of view for conventional nitride semiconductor laser devices
Says that sufficient device reliability has been achieved
No. Nitride semiconductor oscillating in the wavelength range of 400-450nm
In order to use a laser for an optical disc such as a DVD,
In addition, when taking into account the
A device life of at least 00 hours is required. Nevertheless
Nakamura et al., JSAP International No.1 pp.5-17 (2000)
So far, at 60 ° C,
Also achieves a device life of only 500 hours at 30mW output.
Absent. The present invention has been made in view of the aforementioned problems.
Dramatically improved device life at high temperature and high output operation
And a longer device life.
It is an object to provide a compound semiconductor light emitting device. [0012] SUMMARY OF THE INVENTION The present inventors have developed a nitride
As a result of conducting research on semiconductor laser manufacturing technology,
For nitride semiconductor laser device fabricated on FIELO-GaN substrate
Low threshold without adding impurities to the active layer
And the life of those devices
There was also a sign that it was long. The present inventors have proposed a pellet (one chip).
Dislocation density distribution of the active layer
Further study the relationship between the pure substance concentration, the threshold value of the laser
In order to investigate in detail, the same
The laser structure is grown by time growth, and the laser element is fabricated.
Was. Then, the concentration of Si impurities added to the active layer quantum well is
About undoped, 1 × 1018cm-3, 5 × 1018cm-3Three kinds
Was made. The structure of the laser device is described in the first embodiment described later.
This is the same as that described in the embodiment. ELOG base used here
For the board, a SiO2 mask with a mask width of 20 μm and a window of 5 μm
ELOG (mask)
(The width is usually about 10 μm or less). This
When the mask width is wide, the lateral growth is
Since a mask must be embedded, create a flat film.
Area that is not easy to manufacture but has low dislocation density
Area can be increased. Here, buried flat
Growth conditions (flow ratio of group III raw material to group V raw material)
ELOG with wider mask width than before
Was realized. Table 1 shows several lasers produced from these.
Average of initial threshold current density of device and 10 at 70 ° C and 30mW
This shows the state of element deterioration after APC operation for 0 hours. [Table 1] The initial threshold current density is large in the six kinds of samples.
No difference is seen, and the undoped and 1 ×
Ten18cm-3Doping tends to lower the threshold slightly
ing. That is, when the Si impurity concentration is 1019cm-3Up to the level
Not reached, but the threshold value largely depends on the Si impurity concentration
No, and at least on FIELO
Although there is a possibility of the range of the key, but do not add Si impurities
Tended to lower the threshold. And the element
5 × 10 on ELOG18cm-3Doping
A slight voltage increase (deterioration) was observed only in the device. From the above experimental results, it can be seen that high-temperature, high-power operation
Deterioration of the device caused by the existence of a high dislocation density region and the Si impurity concentration
Both degrees are thought to be involved. That is, the substrate
Element on FIELO where dislocation density is reduced over the entire surface
Is less likely to occur in the device, but the current injection area is low
High dislocation density region exists in the pellet even in the dislocation density region
Degradation is likely to occur in the case of existing ELOG elements
Can be Furthermore, a high dislocation density region exists in the pellet.
The concentration of impurities added to the active layer
When the value is small, it is considered that deterioration hardly occurs. The mechanism of these phenomena is presumed as follows.
Measured. In high-temperature, high-power operation, the device has a large current
Flow, generate a large amount of heat, and generate a high intensity of light. this
Due to the energy of heat and light,
The active layer region (where the current is flowing)
Minutes), there is a possibility that the element may be degraded
Can be The presence or absence of impurity addition to the active layer depends on the dislocation.
The reason for affecting growth and exercise is that
Therefore, local strain was introduced into the crystal, and the dislocation grew.
Laser light absorption due to the effect of easy movement and impurity levels
It is considered that the heat generated by heat promotes dislocation growth and movement.
available. In order to prevent such deterioration of the element,
It is most desirable to reduce the dislocation density in all regions.
No. If a FIELO substrate is used, all areas within the substrate surface are low.
Although the dislocation density will occur, MOV
Use not only PE growth equipment but also hydride VPE growth equipment
Needs to be considered, and the cost is high at present. future,
If the mass production of FIELO substrates becomes possible, this cost
Is expected to be resolved, but at present, ELOG and
Use of GaN substrate by screen ELOG is more cost effective
It is advantageous. Uses GaN substrate by ELOG or maskless ELOG
The operating life of high-temperature, high-output laser devices
To do this, the following two methods can be considered. One is EL
SiO2 mask width for OG production or maskless ELOG production
Sapphire exposed area is made sufficiently wide to achieve high dislocation density
This is a method to reduce the influence of the area. The other is the active layer
Lower impurity concentration to lower dislocation density from high dislocation density region
This is a method of suppressing the growth and movement of dislocations into the region. In the former method, it is necessary to embed by lateral growth.
Area required for embedding.
Long time is long and it is difficult to produce a flat film
It becomes difficult. However, growth conditions for easy lateral growth
(Eg, TMG flow rate should be 1μmol or less per minute)
30μm mask width (or sapphire exposure area
Area can be buried with a flat film. In the latter method, the threshold is better when the Si impurity is added.
Nitride semiconductor laser with low current density
Although it is in a direction contrary to common sense of the element, as described above,
It depends on the Si impurity concentration at least in the range where the inventors experimented.
No significant change in the threshold current density was observed. This is FI
Inventors made it so that the result on the ELO board tells the story
Active layer (current injection region) has low dislocation density and few defects
I speculate that nothing is relevant. In the dislocation, the carrier is not released through the dislocation core.
Radiation recombination is thought to occur, but to reduce this
Increase impurity concentration in active layer to shorten carrier diffusion length
By doing so, the flow of carriers into the dislocation core can be suppressed.
It is considered effective. However, on the other hand, when the impurity concentration is 1019cm
-3Above, non-radiative recombination called Auger recombination
It has been reported that many semiconductors have become popular. Conventionally, it was necessary to increase the impurity concentration.
Has a high dislocation density in the active layer,
It is thought that this was to prevent binding. On the other hand, dislocation density
Laser to inject current into the region where
Reduces Auger recombination over non-radiative recombination at dislocation cores
The experimental results show that it is important to
available. The active layer is not a quantum well structure but has a thickness
In the case of a single layer film of 10 nm or more, the Si impurity concentration should be 1018cm-3Yo
Even if it is smaller, the life extension is as large as that of the quantum well structure.
Not noticeable. However, even if the active layer is an InGaN single layer
Even if a film is used, the effect of the quantum well structure (state density
The optical gain increases due to the sharp rise,
The active layer thickness is 10
In the case of less than nm (single quantum well structure), the impurity concentration is 10
18cm-3If it is made smaller, as in the case of the quantum well active layer,
The life extension was remarkable. [0026] Longer life effect with single layer active layer of thickness 10nm or more
One of the reasons that the results are not significant is that thick active layers
When the concentration of pure substance is reduced, its series resistance increases and the calorific value increases.
Dislocation multiplication and migration even with a small amount of impurity added.
It is conceivable that the movement easily occurs. Also, departure
Large impurity concentration in the case of quantum well structure separately from the calorific value
The reason why the life is shortened is that in the case of a thick monolayer active layer
The proportion of the interface in the active layer volume is significantly increased compared to
In addition, segregation of impurities at these interfaces occurs, and interface recombination occurs.
Not only increase the speed, but also increase the dislocation
It is thought to be to increase. Accordingly, the present invention has been made based on the above findings.
Technology to solve the above-mentioned problems, the following configuration
Adopted. That is, in the nitride semiconductor light emitting device of the present invention,
Has a quantum well structure in which a well layer and a barrier layer are laminated.
A nitride semiconductor light emitting device having an active layer,
The dislocation layer has a high dislocation density region and a low dislocation density
And the low dislocation density region includes the high dislocation density region.
Dislocation density lower than dislocation density region and at least partially
A current injection region is formed, and the active layer has an impurity concentration of 10
18cm-3Less than. In this nitride semiconductor light emitting device, low dislocation density
Current injection region is formed in at least a part of the
Impurity concentration of active layer of child well structure is 1018cm-3Is less than
Because the impurity concentration in the active layer is low, Auger recombination
Is reduced, and from the high dislocation density region to the low dislocation density region.
The propagation and migration of dislocations into the current injection region in the region
, Dramatically extending device life at high temperature and high output operation
can do. Also, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention
The low dislocation density region is the dislocation density of the high dislocation density region.
This is suitable when the dislocation density is 1/10 or less. Ma
Further, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that the current injection region
The average dislocation density in the region is 10% of the average dislocation density in the entire active layer region.
It is suitable when it is less than one-half. Further, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention
Indicates that the high dislocation density region has at least a portion of the dislocation density.
Is 1012m-2And the current injection in the low dislocation density region
The average dislocation density in the region is 1011m-2Suitable when less than
It is. Further, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention,
The active layer has an average dislocation density of 1012m-2Is over
And the average displacement of the current injection region in the low dislocation density region.
Phase density is 1011m-2It is suitable when it is less than. In these nitride semiconductor light emitting devices, a small number
At least the dislocation density in the region where current is injected in the active layer
Degree is 1/10 or less of the high dislocation density region in other regions.
The active layer has an impurity concentration of 1018cm-3By being less than
Effect (suppression of dislocation migration / proliferation from the high dislocation density region)
Remarkably). Also, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention
The active layer has an average dislocation density of 10 in the current injection region.11
m-2Less than 5 μm from the current injection area.
Region average dislocation density is 1012m-2It is suitable when it is above
You. Further, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that
A current injection electrode is formed on the layer via another semiconductor layer.
And the active layer is formed in a flat area in a region immediately below the current injection electrode.
Average dislocation density of 1011m-2And less than 5 from the area
The average dislocation density in the region within μm is 1012m-2If more than
It is suitable for. Also, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention
The active layer has an average dislocation density in the current injection region,
10 min of the average dislocation density in the region within 5 μm from the implantation region
It is suitable when it is 1 or less. The nitride of the present invention
The semiconductor light emitting device may include another semiconductor layer on the active layer.
A current injection electrode is formed through the active layer, and the active layer
The average dislocation density in the region directly below the flow injection electrode is
1/10 or less of the average dislocation density in the area within 5 μm
It is suitable for the case. In these nitride semiconductor light emitting devices, the current
Region having a dislocation density 10 times or more than the region where
Area is within 5 μm of the area where the current is injected.
In this case, the impurity concentration of the active layer is 1018cm-3Less than
Effect (movement of dislocations from the high dislocation density region
Inhibition of proliferation) is particularly remarkably obtained. Also, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention
The nitride semiconductor was patterned on the exposed substrate surface
Made by selectively growing nitride after forming mask material
Preferably. In other words, this nitride semiconductor
Optical devices are manufactured on so-called ELOG substrates, so
Can be manufactured at low cost compared to loose FIELO substrates
You. Also, the nitride semiconductor light emitting device of the present invention
The substrate surface on which the nitride semiconductor layer is formed is etched.
Nitride after partially removing the nitride semiconductor layer
It is preferable that the substrate be made by growing an object. That is,
In this nitride semiconductor light emitting device, a so-called maskless EL
Since it is manufactured on an OG substrate, it is
It can be manufactured at low cost. The nitride semiconductor light emitting device of the present invention has a well layer
And an active layer having a quantum well structure
Nitride semiconductor light emitting device, wherein the nitride semiconductor is exposed.
Form a patterned mask material on the exposed substrate surface
After the selective growth of nitride, the mask
The material is patterned with a mask width of 25 μm or more
It is characterized by the following. In this nitride semiconductor light emitting device,
When manufacturing on a so-called ELOG substrate, the mask material
Is patterned with a mask width of 25 μm or more,
Wide enough low dislocation density for high reliability at high temperature and high output
Degree region is secured, and the influence from the high dislocation density region is large.
Be suppressed. The nitride semiconductor light emitting device of the present invention has a well layer
And an active layer having a quantum well structure
Nitride semiconductor light emitting device, wherein the nitride semiconductor layer is
Process the formed substrate surface by etching and partially
After removing the nitride semiconductor layer, the nitride
And the processing by the etching has a width of 25 μm or more.
It is characterized in that it is applied to the area. This nitride semiconductor
In the case of body light emitting devices, they are fabricated on so-called maskless ELOG substrates.
Processing by etching is more than 25μm width
High reliability with high temperature and high output because it is applied to the upper area
A low dislocation density region wide enough to obtain
The influence from the potential density region is greatly suppressed. The nitride semiconductor light emitting device of the present invention
Preferably, the impurity added to the active layer is Si.
No. [0040] DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described.
And will be described with reference to FIG. Figure 1 shows the first implementation
FIG. 3 is a cross-sectional structural view of a nitride semiconductor laser device according to an embodiment.
You. The semiconductor laser device of the first embodiment
The structure will be described together with its manufacturing steps. First, sapphire
A GaN film 102 is grown on a substrate 101 by MOCVD.
Then, on the GaN film 102, a stripe-shaped SiO2 film (ma
Mask) 103 is formed in the [1, -1,0,0] direction, and Si is
Selective growth by MOCVD growth of doped n-type GaN
To form GaN with low dislocation density grown laterally on the mask.
Then, an n-type GaN-ELOG substrate 106 is manufactured. At this time,
For comparison, a substrate having a SiO2 film mask width of 10 μm and
Both substrates having a mask width of 25 μm were prepared. Further on this substrate, Si-doped n
Type In0.1Ga0.9N layer 107, Si-doped n-type GaN layer with 120 periods
(2.5nm thick) and undoped Al0.14Ga0.86N layer (2.5n thick)
m), an n-type clad layer 108 composed of
N-type optical confinement layer 109 of 0.1 μm)
In0.15Ga0.85N quantum well layer (3.5nm thick) and undoped
Multiquantum composed of In0.02Ga0.98N barrier layer (10.5nm thickness)
Well active layer 110, Mg-doped p-type Al0.2Ga0.8N cap layer
(Thickness 20nm) 111, Mg-doped p-type GaN (0.1μm thickness)
P-type optical confinement layer 112 composed of 120 periods of Mg-doped p-type
GaN layer (2.5nm thickness) and undoped Al0.14Ga0.86N layer (thickness
2.5 nm) p-type cladding layer 113, Mg-doped p-type
P-type contact layer 114 made of GaN (0.05 μm thick)
After growing in order, dry etching etc.
Form ridge structure as shown, and finally consist of Ni and Au
A p-electrode 105 and an n-electrode 115 made of Ti and Al are deposited by evaporation.
Thus, the semiconductor laser device shown in FIG. 1 is manufactured. For comparison, the barrier layer of the active layer and
1 × 10 Si impurity in quantum well layer18cm- ThreeLaser element added
5 × 10 Si impurities in element and active layer18cm-3Laser added
An element was also manufactured. For these laser elements, transmitted electrons
Observation of dislocations with a microscope showed that all elements
On the other hand, the above-described high dislocation density region 116 and low dislocation density region 1
04 was clearly observed, and the dislocation density was high.
5 × 10 in area 11612m-2Degree, 2 in low dislocation density region 104
× 10Tenm-2It was about. Thus, in this embodiment,
Means that the high dislocation density region 116 and the low dislocation density region 104
It is formed in the direction of the active layer and has a dislocation density in the plane of the active layer.
It has changed significantly. The dislocation density was measured by a transmission electron microscope.
It can be checked by inspection, but more easily the etch pit
You can also check by density. In nitride semiconductors, phosphoric acid
Heat the mixture of sulfuric acid and sulfuric acid to about 200 ° C,
Etch pits are formed by soaking
You. Basically, the etch pit is where the dislocation exists
As a result, the etch pit density is almost equivalent to the dislocation density.
Respond. When the dislocation (etch pit) density is low
Must count the number of dislocations (etch pits) in a large area
Accurate density measurement is not possible. For example, dislocation density 10
11m-2At least 10 if the degree-TenmTwoIn the area of about
Measurement is required. This area corresponds to a 10 μm square
However, the film grown on the ELOG substrate turns in the direction perpendicular to the stripe.
The measurement is "stripe"
100μm in direction × 1μm in direction perpendicular to the stripe
Must be done in the area. Different SiO2 mask width or Si impurity concentration
The initial threshold current densities for these six devices and 70
Table 2 shows the state of device deterioration after 100 hours of APC operation at 30mW and 30mW.
Shown in [Table 2] The initial threshold current density is almost the same for the six elements.
Although there is no difference, the deterioration of the device
Is 10 μm, and 5 × 1018cm-3
Significant deterioration was seen in the element added, 100 hours
Oscillation stopped before the end of operation. The other five
No deterioration was observed for the sample. Ma
In addition, the deteriorated element was examined with a transmission electron microscope.
Observation of dislocations revealed that the dislocation density ranged from high to low.
It was observed that the dislocation migrated to the region and proliferated. In this sample, the high dislocation density region is
Before the operation test, about 3 μm from the active layer area where current is injected
Although it was far away, the high dislocation density region
It has advanced to the active layer (current injection region). to this
On the other hand, in a device in which an impurity is not added to the active layer, dislocations
Was in the same condition as before the operation test. Ma
Also, the SiO2 mask width is 25 μm, and the active layer has no Si
5 × 10 pure18cm-3High dislocation density
Dislocations move from the degree region 116 to the low dislocation density region 104
Proliferation was observed, but high dislocation density regions 116
Advance is limited to a distance of about 5 μm and the active layer (current
Injection region). As described above, in this embodiment, the high dislocation density
The region 116 is within 5 μm from the active layer (current injection region)
Impurity concentration is low even if it exists near
I (1018cm-3Less), the effect is remarkably obtained,
Dislocation movement and proliferation can be suppressed. In addition,
Do not add Si impurity to active layer
Or make the SiO2 mask width sufficiently wide (2
5 μm or more), the low dislocations from the high dislocation density region 116
The movement and proliferation of dislocations to the density region 104 are suppressed,
・ Dramatic improvement in laser element life at high output. Note that the element longevity effect in this embodiment is
In order to show the high dislocation density region and low dislocation density
In which the dislocation density in various regions is varied.
A device degradation test was performed for each of them at high temperature and high output operation.
Was. The dislocation density depends on the growth conditions for selective growth.
And can be controlled to some extent. As a result, in this embodiment, the high dislocation density region
Of the dislocation density between the region and the low dislocation density region
By adding no Si impurity
A prolonged life phenomenon occurs remarkably and deterioration of the element is suppressed.
And was confirmed. Movement / increase of dislocations from high dislocation density region
Considering that the device has deteriorated due to
Spatial distribution of dislocation densities (eg, dislocations in the plane of the active layer)
If the change in density is not very large, the effect is small.
This result should be taken for granted, and the dislocation density is actually
Do not add impurities in a laser element that is uniformly uniform
No effect of extending the life was observed at all. Further, the impurity addition to the active layer described here
Means either the quantum well layer or the barrier layer, or both
Refers to the addition of impurities to the active layer.
Layer is undoped or the amount of Si impurity added
To 1018cm-3The length of the element only by making it smaller
Life extension is realized. Further, the active layer is made of InGa instead of a quantum well structure.
As a result of conducting an experiment using an N monolayer film,
If the thickness is 10 nm or more, the Si impurity concentration should be 1018cm-3Than
Even if it is small, the life extension is not as pronounced as in the quantum well structure.
It was not written. However, even if the active layer is an InGaN single layer film
Active layer thickness that shows the effect as quantum well structure
Is less than 10 nm (single quantum well structure)
Degree 1018cm-3If it is smaller, the case of the quantum well active layer and
Similarly, the prolongation of the service life was remarkable. As described above, an InGaN single-layer film having a thickness of 10 nm or more
One of the reasons why the effect of extending the life in the active layer is not remarkable
Is because a large amount of heat is generated in a thick active layer as described above.
Growth of dislocations even in the active layer with no Si impurity added
It is conceivable that the movement occurs easily. Also,
As mentioned above, apart from the calorific value, the quantum well structure
The life is shortened if the Si impurity concentration is high
As a result, the active layer occupies a larger volume than the thick single-layer active layer.
Significantly increase the proportion of
Segregation occurs, resulting in an increase in the interface recombination rate
Or increase the dislocation growth and migration. Further, Nagahama et al. Described in JP-A-10-12969.
Add impurities other than Si, such as Mg, as described
It is also possible to reduce the threshold of the laser element
However, even in such a laser element, impurities are added.
The life of high-temperature, high-power laser elements
It is thought to be improved. In fact we have Mg in the active layer
Laser elements with and without impurities
As a result of comparing the device degradation at 70 ° C and 30mW,
The deterioration of the element added was more remarkable than that of the element without the element. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a second embodiment.
1 is a cross-sectional structural view of a nitride semiconductor laser device according to the present invention. Structure of Semiconductor Laser Device of Second Embodiment
Will be described together with the manufacturing process. First, the sapphire group
A GaN film is grown on the plate 101 by MOCVD. On it
Form tripe-shaped SiO2 mask for dry etching
The GaN in the window was further etched to sapphire. Then S
After removing the iO2 mask, the stripe-shaped GaN 301
Regrown n-type GaN 302 with Si added by MOCVD
You. After growing for some time, from the side
Are connected to form a flat GaN film. Striped Ga
High-density threading dislocations are inherited directly above N
High dislocation density region (dot pattern is not
Region) 116, but Ga formed by side growth
N becomes the low dislocation density region 104. Also, from left and right
New dislocations occur in the region where GaN that has grown
It has a high dislocation density. For comparison, the width of the sapphire exposed area was set to 10
Prepare both a substrate with a width of 25 μm and a substrate with a width of 25 μm
did. On this substrate, a Si-doped n-type In0.1Ga0.9N layer 10
7, 120 cycles of Si-doped n-type GaN layer (2.5 nm thick) and AND
N-type cladding made of Al0.14Ga0.86N layer (2.5nm thick)
Layer 108, n made of Si-doped n-type GaN (0.1 μm thick)
Type optical confinement layer 109, undoped In0.15Ga0.85N quantum
Well layer (3.5nm thickness) and undoped In0.02Ga0.98N barrier layer
(Thickness 10.5 nm) multi-quantum well active layer 110, Mg
Doped p-type Al0.2Ga0.8N cap layer (20 nm thick) 111,
P-type optical confinement made of Mg-doped p-type GaN (0.1μm thick)
Layer 112, Mg-doped p-type GaN layer with 120 periods (2.5 nm thickness)
Composed of undoped Al0.14Ga0.86N layer (thickness 2.5nm)
-Type cladding layer 113, Mg-doped p-type GaN (0.05 μm thick)
After sequentially growing a p-type contact layer 114 made of
The ridge structure as shown in FIG.
Finally, a p-electrode 105 made of Ni and Au and Ti and A
The n-electrode 115 made of l is deposited on the semiconductor shown in FIG.
A laser device is manufactured. For comparison, the barrier layer of the active layer and the quantum well
1 × 10 Si impurity in door layer18cm-3Added laser element and
5 × 10 Si impurities in active layer18cm-3Laser element added
Produced. For these laser elements, a transmission electron microscope
Observing the dislocations by
The above-mentioned high dislocation density region and low dislocation density region are clearly
Observed, dislocation density is 5 × 10 in high dislocation density region12m-2About
Degree, 2 × 10 in low dislocation density regionTenm-2It was about. Different SiO2 mask width or Si impurity concentration
The initial threshold current densities for these six devices and 70
Table 3 shows the element deterioration status after 100 hours of APC operation at 30mW at ℃.
Shown in [Table 3] The initial threshold current density is almost the same for the six elements.
Although there is no difference, the sapphire exposure
The output region width is 10 μm, and the active layer is
Ten18cm-3In the element added, remarkable deterioration is seen,
Oscillation stopped before 100 hours of operation. After that
Almost no deterioration was seen for the other five samples
Was. Further, regarding the deteriorated element, a transmission electron
Observation of dislocations under a microscope showed that
Dislocations migrate from the dislocation density region to the low dislocation density region and grow.
I was guessed. In this sample, the high dislocation density region
Before the test, leave about 3 μm from the active layer area where current is injected.
However, after the operation test, the high dislocation density region became active.
Into the active layer (region where current is injected). On the other hand, impurities are added to the active layer.
The dislocation distribution is completely the same as before the operation test.
It was a bad situation. The sapphire exposed area width is 25 μm
And 5 × 10 Si impurities in the active layer18cm-3Add
In a device having a low dislocation density,
It is observed that the dislocations move to the
However, the advance of the high dislocation density region 116 has a distance of about 5 μm.
Stays and advances to the active layer (current injection area)
I didn't. As a result, in this embodiment, the active layer (current
High dislocation density region 1 within 5 μm from the region to be implanted
Even if 16 exists, the impurity concentration is low.
(Ten 18cm-3), The effect of
Movement and proliferation of the position can be suppressed. In addition,
Do not add Si impurities to the active layer
Or make the sapphire exposed area wide enough.
As a result, from the high dislocation density region 116 to the low dislocation density region 1
04 dislocation movement and proliferation are suppressed, and at high temperature and high output
It can be seen that the life of the laser element is significantly improved. Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
3 will be described. FIG. 3 shows a third embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a surface-emitting nitride semiconductor laser device according to the present invention.
You. Structure of Semiconductor Laser Device of Third Embodiment
Will be described together with the manufacturing process. First, the sapphire group
A GaN film 102 is grown on a plate 101 by MOCVD. That
Then, a 20-period ZrO2 / Si in a stripe pattern is formed on the GaN film 102.
An O2 film (mask) 403 is formed in the [1, -1,0,0] direction.
MOCVD growth of n-type GaN doped with Si
Selective growth and low dislocation density grown laterally on the mask
GaN is formed, and an n-type GaN-ELOG substrate 106 is manufactured. The ZrO2 / SiO2 film is a dielectric multilayer film reflecting mirror (D
BR). Continue on this board
Undoped In0.15Ga0.85N quantum well layer (3.5nm thick)
And undoped In0.02Ga0.98N barrier layer (10.5nm thickness)
Multi-quantum well active layer 110, Mg-doped p-type Al0.4Ga0.6
N / GaN 40 periodic multilayer reflector (DBR) 413, Mg-doped p-type G
The p-type contact layer 114 made of aN (0.05 μm thick) is
After being grown to a thickness of
A ridge structure is formed, and finally p
The electrode 105 and the n-electrode 115 made of Ti and Al are deposited by evaporation.
Make it. In this surface emitting laser, the back surface (that is,
Laser light is emitted from the fire substrate side). Comparison
1 × 1 Si impurity in barrier layer and quantum well layer of active layer
018cm-35 × Si impurities in the doped laser element and active layer
Ten18cm-3The added laser element was also manufactured. From these aspects
In the optical laser element, the active layer
Element that does not add impurities to
The service life has been extended. In each of the above embodiments, the nitride semiconductor
Applied to semiconductor lasers as light emitting devices, but other semiconductors
It may be used for a light emitting element. For example, LED or SL
It may be used for D (Super Luminescent Diode). [0071] As described above, the nitride semiconductor of the present invention is
According to the body light emitting device, at least a part of the low dislocation density region
Current injection region is formed in the active layer having the quantum well structure.
Pure substance concentration is 1018cm-3Less than the
Low pure concentration reduces Auger recombination and high
Transition from dislocation density region to current injection region in low dislocation density region
Temperature and high power operation.
Can dramatically increase the life of laser devices
Wear. Further, according to the nitride semiconductor light emitting device of the present invention,
Patterning on the substrate surface where the nitride semiconductor is exposed
Nitride is selectively grown after forming the patterned mask material.
The mask material is patterned with a mask width of 25 μm or more.
Or a nitride semiconductor layer is formed
The substrate surface is processed by etching and partially nitrided
It is manufactured by growing nitride after removing the conductor layer.
Processing by etching is applied to the area of 25μm or more in width.
High enough to provide high reliability at high temperatures and high output.
Low dislocation density region is secured and shadows from high dislocation density region
Sound is greatly suppressed. Therefore, according to the present invention, writable
Nitride semiconductor lasers that can be used as
Users can be realized, and the industrial utility value is
Always big.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明に係る窒化物半導体発光素子の第1実施
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。 【図2】本発明に係る窒化物半導体発光素子の第2実施
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。 【図3】本発明に係る窒化物半導体発光素子の第3実施
形態を示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。 【図4】本発明に係る窒化物半導体発光素子の従来例を
示す窒化物半導体レーザ素子の断面図である。 【符号の説明】 101 サファイア基板 102 GaN膜 103 ストライプ状SiO2膜(マスク) 104 低転位密度領域(ドット模様を付していない領
域) 105 p電極 106 ELOG基板 107 InGaN層 108 n型クラッド層 109 n型光閉じ込め層 110 アンドープ活性層 111 キャップ層 112 p型光閉じ込め層 113 p型クラッド層 114 p型コンタクト層 115 n電極 116 高転位密度領域(ドット模様を付した領域) 210 Siドープ活性層 301 ストライプ状GaN 302 n型GaN 403 ストライプ状ZrO2/SiO2多層膜 413 p型AlGaN/GaN多層膜反射鏡
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view of a nitride semiconductor laser device showing a first embodiment of a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a nitride semiconductor laser device showing a second embodiment of the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a nitride semiconductor laser device showing a third embodiment of the nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a nitride semiconductor laser device showing a conventional example of a nitride semiconductor light emitting device according to the present invention. [Description of Signs] 101 Sapphire substrate 102 GaN film 103 Striped SiO2 film (mask) 104 Low dislocation density region (region without dot pattern) 105 p electrode 106 ELOG substrate 107 InGaN layer 108 n-type cladding layer 109 n Light confinement layer 110 undoped active layer 111 cap layer 112 p-type light confinement layer 113 p-type cladding layer 114 p-type contact layer 115 n-electrode 116 high dislocation density region (dotted region) 210 Si-doped active layer 301 stripe GaN 302 n-type GaN 403 Striped ZrO2 / SiO2 multilayer 413 p-type AlGaN / GaN multilayer mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仁道 正明 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5F073 AA13 AA45 AA74 BA05 CA07 CB05 DA05 DA35 EA28    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (72) Inventor Masaaki Nichido             NEC Corporation 5-7-1 Shiba, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation             In the formula company F term (reference) 5F073 AA13 AA45 AA74 BA05 CA07                       CB05 DA05 DA35 EA28

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】井戸層と障壁層とが積層されてなる量子井
戸構造の活性層を有する窒化物半導体発光素子であっ
て、 前記活性層は、互いに転位密度が異なる高転位密度領域
と低転位密度領域とを有し、 前記低転位密度領域は、前記高転位密度領域より転位密
度が低いと共に少なくとも一部に電流注入領域が形成さ
れ、 前記高転位密度領域は、前記電流注入領域から離れた位
置に位置しており、 前記活性層の不純物濃度が1018cm-3未満であることを特
徴とする窒化物半導体発光素子。
1. A nitride semiconductor light emitting device having an active layer having a quantum well structure in which a well layer and a barrier layer are stacked, wherein the active layers have different dislocation densities from each other. It has a dislocation density region and a low dislocation density region, wherein the low dislocation density region has a lower dislocation density than the high dislocation density region and at least a current injection region is formed, and the high dislocation density region is A nitride semiconductor light emitting device, which is located at a position away from a current injection region, wherein the impurity concentration of the active layer is less than 10 18 cm −3 .
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