JP2003115641A - Nitride semiconductor layer element - Google Patents

Nitride semiconductor layer element

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JP2003115641A
JP2003115641A JP2002262516A JP2002262516A JP2003115641A JP 2003115641 A JP2003115641 A JP 2003115641A JP 2002262516 A JP2002262516 A JP 2002262516A JP 2002262516 A JP2002262516 A JP 2002262516A JP 2003115641 A JP2003115641 A JP 2003115641A
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JP
Japan
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layer
nitride semiconductor
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composition
grown
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JP2002262516A
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Japanese (ja)
Inventor
Noriya Ozaki
徳也 小崎
Shuji Nakamura
修二 中村
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Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nitride semiconductor layer element in which the crystallinity of a guide layer, an active layer or the like is improved and a laser beam having a long wavelength can be obtained. SOLUTION: The nitride semiconductor laser element comprises an n-type clad layer 4 and/or a p-type clad layer 9 containing a first nitride semiconductor having a quantum well structure containing Ala Ga1-a N (0<=a<1), in which a composition is inclined so that an Al component is reduced as the semiconductor approaches the active layer 6. The active layer 6 contains Inb Ga1-b N (0<=b<1), and n-type guide layer 5 and/or a p-type guide layer 8 in which the composition is inclined so that the composition of In is increased when the layer 8 approaches the active layer 6, but contains a second nitride semiconductor having Ind Ga1-d N (0<=d<1) in which the composition of In is reduced as compared with the composition of In of the well layer of the active layer.

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、LED(発光ダイ
オード)、SLD(スーパールミネッセントダイオー
ド)、LD(レーザダイオード)等の発光素子、太陽電
池、光センサー等の受光素子、あるいはトランジスタ、
パワーデバイス等の電子デバイスに使用される窒化物半
導体(InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦
1)素子に関し、特に、光閉じ込めが良好な青色(およ
そ400nm付近)よりも長波長のレーザ光の得られる
窒化物半導体レーザ素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light emitting element such as an LED (light emitting diode), an SLD (super luminescent diode), an LD (laser diode), a light receiving element such as a solar cell or an optical sensor, or a transistor.
Nitride semiconductors used in electronic devices such as power devices (InXAlYGa1-X-YN, 0≤X, 0≤Y, X + Y≤
1) The present invention relates to a device, and more particularly, to a nitride semiconductor laser device capable of obtaining laser light having a longer wavelength than blue (about 400 nm), which has good light confinement.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、本発明者等は、実用可能な窒化物
半導体レーザ素子を提案している。例えば、Japanese J
ournal of Aplide Physics. Vol.37(1998)pp.L309-L312
に、発振波長が400nm付近のレーザ光が得られる窒
化物半導体レーザ素子を開示している。この素子は、サ
ファイア上に成長させたGaN層上に、SiO2よりな
る保護膜を部分的に形成し、その上から再度GaNを有
機金属気相成長法(MOVPE)等の気相成長法により
選択成長させ、厚膜のGaNを成長させることにより得
られる結晶欠陥(以下、転位という場合もある)の少な
い窒化物半導体を基板(以下、ELOG基板という場合
がある。)とし、このELOG基板上に、少なくとも多
層膜層(超格子層)のn型クラッド層と多層膜層(超格
子層)のp型クラッド層との間に、多重量子井戸構造の
活性層を有してなる。このような素子構造を有するレー
ザ素子は、1万時間以上の連続発振を達成することがで
きる。
2. Description of the Related Art Recently, the present inventors have proposed a practical nitride semiconductor laser device. For example, Japanese J
ournal of Aplide Physics. Vol.37 (1998) pp.L309-L312
Discloses a nitride semiconductor laser device capable of obtaining laser light having an oscillation wavelength near 400 nm. In this device, a protective film made of SiO2 is partially formed on a GaN layer grown on sapphire, and GaN is again selected by a vapor phase growth method such as metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE). A nitride semiconductor having a small number of crystal defects (hereinafter also referred to as dislocations) obtained by growing and growing thick GaN is used as a substrate (hereinafter sometimes referred to as ELOG substrate), and is formed on this ELOG substrate. An active layer having a multiple quantum well structure is provided at least between the n-type clad layer of the multilayer film layer (superlattice layer) and the p-type clad layer of the multilayer film layer (superlattice layer). A laser device having such a device structure can achieve continuous oscillation for 10,000 hours or more.

【0003】更に本発明者等は、窒化物半導体を用い
て、例えば450nm付近の長波長のレーザ光の得られ
る窒化物半導体レーザ素子の実用化の研究を行ってい
る。長波長のレーザ光を得る方法として、例えば、上記
J.J.A.P.に記載の素子構造において、理論的に
は、活性層のIn組成比を多くすることにより長波長の
光が得られる。
Further, the present inventors have conducted research on the practical use of a nitride semiconductor laser device using a nitride semiconductor and capable of obtaining a laser beam having a long wavelength of, for example, about 450 nm. As a method of obtaining a laser beam having a long wavelength, for example, the method described in J. J. A. P. In the device structure described in (1), theoretically, light having a long wavelength can be obtained by increasing the In composition ratio of the active layer.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性層
のIn混晶比を高くすると、活性層で発光した光がn型
ガイド層からp型ガイド層までの間を良好に導波できる
ように、ガイド層にもInを含ませて活性層に対するガ
イド層の屈折率を調整する必要が生じるが、上記J.
J.A.P.に記載のGaNでガイド層を形成した場合
に比べて、In含有のガイド層の結晶性が非常に低下し
てしまう。n型ガイド層の結晶性が低下すると、活性層
の結晶性も低下し良好な発光が得られ難くなる。また、
ガイド層の結晶性の低下により、ガイド層での光の損
失、吸収及び散乱などが生じてしまう。更に、活性層の
In混晶比を高くすると結晶性が低下するために、自然
発光時の波長の半値幅が広くなり、ピーク波長をレーザ
光としにくくなる。更にまた、長波長のレーザ素子の場
合、クラックの入り易いAl含有のn型クラッド層上
に、In含有の結晶性の低下し易いn型ガイド層を積層
成長させるために、n型クラッド層の結晶性を向上させ
ることはかなり難しい。
However, when the In mixed crystal ratio of the active layer is increased, light emitted from the active layer can be satisfactorily guided between the n-type guide layer and the p-type guide layer. It is necessary to adjust the refractive index of the guide layer with respect to the active layer by including In also in the guide layer.
J. A. P. Compared with the case where the guide layer is formed of GaN described in (3), the crystallinity of the In-containing guide layer is significantly reduced. When the crystallinity of the n-type guide layer decreases, the crystallinity of the active layer also decreases, and it becomes difficult to obtain good light emission. Also,
The decrease in crystallinity of the guide layer causes light loss, absorption, and scattering in the guide layer. Further, if the In mixed crystal ratio of the active layer is increased, the crystallinity is lowered, so that the half-value width of the wavelength at the time of spontaneous light emission is widened, and it becomes difficult to use the peak wavelength as the laser light. Furthermore, in the case of a long-wavelength laser element, in order to grow an n-type guide layer containing In, which easily deteriorates in crystallinity, on the n-type clad layer containing Al, which easily cracks, the n-type clad layer It is quite difficult to improve the crystallinity.

【0005】また、本出願人は、特開平10−3357
57号公報に、クラッド層やガイド層の結晶性を向上さ
せるために、ガイド層やクラッド層を超格子にすること
を開示している。しかし、上記公報に記載の技術では、
400nm付近のレーザ光が得られる素子に対しては有
効であるが、波長をさらに長波長にするとガイド層のI
n組成の量を多くしなければならず、ガイド層を超格子
にしても十分満足できる結晶性が得られない。
The applicant of the present invention has also filed Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-3357.
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 57-57 discloses that the guide layer or the clad layer is formed into a superlattice in order to improve the crystallinity of the clad layer or the guide layer. However, in the technique described in the above publication,
This is effective for an element that can obtain a laser beam near 400 nm, but if the wavelength is further increased, the I
The amount of n composition must be increased, and even if the guide layer is a superlattice, sufficient crystallinity cannot be obtained.

【0006】このように、長波長のレーザ光を得るため
には、Inを含むガイド層やIn混晶比を高くした活性
層の結晶性を向上させ、自然発光時の波長の半値幅を狭
くし、ガイド層等での光の損失、吸収、及び散乱を防止
することが望まれる。
As described above, in order to obtain a laser beam having a long wavelength, the crystallinity of the guide layer containing In or the active layer having a high In mixed crystal ratio is improved, and the half-width of the wavelength during spontaneous emission is narrowed. However, it is desirable to prevent light loss, absorption, and scattering in the guide layer and the like.

【0007】そこで、本発明の目的は、ガイド層や活性
層等の結晶性を向上させ、長波長のレーザ光を得ること
ができる窒化物半導体レーザ素子を提供することであ
る。
Therefore, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor laser device which can improve the crystallinity of a guide layer, an active layer and the like and can obtain a laser beam having a long wavelength.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、下記
(1)〜(3)の構成により本発明の目的を達成するこ
とができる。 (1) 基板上に、少なくともn型クラッド層、n型ガ
イド層、活性層、p型ガイド層及びp型クラッド層を有
する窒化物半導体レーザ素子において、前記n型及び/
又はp型クラッド層が、活性層に接近するにつれて、A
l組成が少なくなるように組成傾斜されているAlaG
a1-aN(0≦a<1)を有する第1の窒化物半導体を
含んでなり、前記活性層が、InbGa1-bN(0≦b<
1)を含んでなる量子井戸構造であり、前記n型及び/
又はp型ガイド層が、活性層に接近するにつれて、In
の組成が多くなるように組成傾斜され、但しInの組成
が活性層の井戸層のInの組成より少ないようにされて
いるIndGa1-dN(0≦d<1)を有する第2の窒化
物半導体を含んでなることを特徴とする窒化物半導体レ
ーザ素子。 (2) 前記n型及び/又はp型クラッド層が、前記組
成傾斜されている第1の窒化物半導体と、第1の窒化物
半導体と組成の異なる第3の窒化物半導体とを積層して
なる多層膜層であることを特徴とする請求項1に記載の
窒化物半導体レーザ素子。 (3) 前記n型及び/又はp型ガイド層が、前記組成
傾斜されている第2の窒化物半導体と、第2の窒化物半
導体と組成の異なる第4の窒化物半導体とを積層してな
る多層膜層であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の窒化物半導体レーザ素子。
That is, the present invention can achieve the object of the present invention by the following constitutions (1) to (3). (1) In a nitride semiconductor laser device having at least an n-type clad layer, an n-type guide layer, an active layer, a p-type guide layer and a p-type clad layer on a substrate, the n-type and /
Or, as the p-type cladding layer approaches the active layer, A
AlaG whose composition is graded so that the composition is reduced
a1-aN (0 ≦ a <1) is contained in the active layer, and the active layer is InbGa1-bN (0 ≦ b <
1) is a quantum well structure including the n-type and / or
Alternatively, as the p-type guide layer approaches the active layer, In
Of IndGa1-dN (0≤d <1) whose composition is graded so that the composition of In becomes smaller than that of In of the well layer of the active layer. A nitride semiconductor laser device comprising: (2) The n-type and / or p-type clad layer is formed by stacking a first nitride semiconductor having a composition gradient and a third nitride semiconductor having a composition different from that of the first nitride semiconductor. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor laser device is a multilayer film layer. (3) The n-type and / or p-type guide layer is formed by stacking the composition-graded second nitride semiconductor and a fourth nitride semiconductor having a composition different from that of the second nitride semiconductor. 3. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor laser device is a multi-layered film.

【0009】つまり、本発明は、n型及び/又はp型ガ
イド層のInの組成、並びにn型及び/又はp型クラッ
ド層のAlの組成を活性層に接近するにつれて徐々に変
える、つまり組成傾斜させることにより、クラッド層、
ガイド層、活性層等の結晶性を向上させて、長波長のレ
ーザ光の得られる窒化物半導体レーザ素子を得ることが
できる。
That is, according to the present invention, the composition of In in the n-type and / or p-type guide layer and the composition of Al in the n-type and / or p-type cladding layer are gradually changed, that is, the composition is changed as they approach the active layer. By tilting, the cladding layer,
By improving the crystallinity of the guide layer, the active layer, etc., it is possible to obtain a nitride semiconductor laser device that can obtain laser light of a long wavelength.

【0010】本発明者等は、結晶性を向上させるために
種々検討の結果、GaNにInやAlを含ませると結晶
性が低下し易くなる傾向があることに加え、さらにAl
GaNとInGaNとの格子定数の差が大きいためにク
ラッド層とガイド層の接合面で結晶の歪みが大きくな
り、結晶性が著しく低下するのではないかと考えた。こ
の考察をもとに、本発明者等は、組成傾斜させること
で、クラッド層やガイド層内で格子定数の差を徐々に変
化させ、各層内及びガイド層とクラッド層との界面で結
晶に生じる歪みを減少させることにより、結晶性の向上
を達成させた。
As a result of various studies for improving the crystallinity, the inventors of the present invention tend to lower the crystallinity when GaN contains In or Al, and further
It is considered that the crystallinity is significantly reduced due to the large crystal strain at the junction surface between the clad layer and the guide layer due to the large difference in the lattice constant between GaN and InGaN. Based on this consideration, the inventors of the present invention gradually change the lattice constant difference in the cladding layer and the guide layer by gradient composition, and form a crystal in each layer and at the interface between the guide layer and the cladding layer. An improvement in crystallinity was achieved by reducing the strain that occurs.

【0011】従来、GaAs系の半導体において、組成
を傾斜させてGRIN−SCH構造とすることにより、
しきい値が低くなることが知られているが、この場合、
例えばGaAsにAlを含ませても格子定数の差は小さ
く、結晶の歪みがあまり生じない。
Conventionally, in a GaAs-based semiconductor, the composition is graded to form a GRIN-SCH structure.
It is known that the threshold becomes low, but in this case,
For example, even if GaAs contains Al, the difference in lattice constant is small, and crystal distortion does not occur much.

【0012】これに対して、本発明は、結果的にGRI
N−SCH構造となり得る組成傾斜をしてはいるもの
の、窒化物半導体を用いて長波長のレーザ光の発振を達
成しようとする場合に生じる結晶性の著しい低下という
窒化物半導体における特有の問題点を、クラッド層やガ
イド層の組成を傾斜させることで格子定数の差を徐々に
変化させ結晶にかかる歪みを緩和することにより解決す
るものである。本発明において、組成傾斜されている層
としては、n型及びp型クラッド層の少なくとも一方
と、n型及びp型ガイド層の少なくとも一方とが組成傾
斜されていればよいが、好ましくは、n型又はp型クラ
ッド層と、n型及びp型ガイド層が組成傾斜され、より
好ましくはn型クラッド層、n型ガイド層、p型クラッ
ド層及びp型ガイド層が組成傾斜されていると、結晶性
の向上の点で好ましい。
In contrast, the present invention results in a GRI.
Although it has a compositional gradient capable of forming an N-SCH structure, it is a peculiar problem in the nitride semiconductor that the crystallinity is remarkably lowered when an oscillation of long wavelength laser light is to be achieved using the nitride semiconductor. This is solved by grading the composition of the clad layer and the guide layer to gradually change the difference in lattice constant and alleviating the strain applied to the crystal. In the present invention, as the compositionally graded layer, at least one of the n-type and p-type cladding layers and at least one of the n-type and p-type guide layers may be compositionally graded, but preferably n The composition of the n-type or p-type clad layer and the n-type and p-type guide layers, and more preferably the n-type clad layer, the n-type guide layer, the p-type clad layer and the p-type guide layer are compositionally graded, It is preferable in terms of improving crystallinity.

【0013】更に、本発明は、n型及びp型クラッド
層、並びに、n型及びp型ガイド層が組成傾斜されてい
ると、活性層を挟んで対称的に、活性層に接近するに従
い屈折率が徐々に大きくなる構造、GRIN−SCH構
造となり、結晶性の向上に加えて、実効的に光を閉じ込
めることができしきい値が低下する。このように結晶性
が向上すると共に、しきい値が低下することにより、よ
り一層長波長でのレーザ発振がし易くなる。また、上記
のように、活性層を中心に屈折率が対称となっている
と、反転分布するキャリア濃度の高い部分と利得の生じ
る部分が一致し、発光効率が良好となる。このような組
成傾斜、つまり、クラッド層では活性層に接近するに従
いAlの組成を徐々に減少させていき、ガイド層では活
性層に接近するにつれてInの組成を徐々に増加させて
いくと、クラッド層とガイド層との界面において結晶の
格子定数の差が小さくなるので、例えば結晶性が不安定
であるAl含有のn型クラッド層上に、結晶性の不安定
なIn含有のn型ガイド層を積層しても、あるいはIn
含有のp型ガイド層上にAl含有のp型クラッド層を積
層させても、結晶性良く成長させることができる。
Furthermore, according to the present invention, when the n-type and p-type cladding layers and the n-type and p-type guide layers are compositionally graded, the refractive index is increased symmetrically with respect to the active layer as it approaches the active layer. The GRIN-SCH structure has a structure in which the ratio gradually increases, and in addition to improving the crystallinity, light can be effectively confined and the threshold value decreases. As the crystallinity is improved and the threshold value is lowered in this way, laser oscillation at a longer wavelength is facilitated. Further, as described above, when the refractive index is symmetric with respect to the active layer, the portion where the carrier concentration having the population inversion is high coincides with the portion where the gain is generated, and the light emission efficiency is improved. With such a composition gradient, that is, in the cladding layer, the Al composition is gradually decreased as it approaches the active layer, and in the guide layer, the In composition is gradually increased as it approaches the active layer. Since the difference in the crystal lattice constants at the interface between the layer and the guide layer becomes small, for example, an In-containing n-type guide layer with unstable crystallinity is formed on an Al-containing n-type clad layer with unstable crystallinity. Or In
Even if an Al-containing p-type clad layer is laminated on the contained p-type guide layer, good crystallinity can be achieved.

【0014】また更に、本発明は、n型及び/又はp型
クラッド層が、前記組成傾斜されている第1の窒化物半
導体と、第1の窒化物半導体と組成の異なる第3の窒化
物半導体とを積層してなる多層膜層であると、結晶性の
向上の点で好ましい。また更に、本発明は、n型及び/
又はp型ガイド層が、前記組成傾斜されている第2の窒
化物半導体と、第2の窒化物半導体と組成の異なる第4
の窒化物半導体とを積層してなる多層膜層であると、結
晶性の向上の点で好ましい。
Still further, according to the present invention, the first nitride semiconductor in which the composition of the n-type and / or p-type cladding layer is graded and the third nitride having a composition different from that of the first nitride semiconductor are provided. A multilayer film layer formed by laminating a semiconductor is preferable in terms of improving crystallinity. Still further, the present invention provides n-type and / or
Alternatively, the p-type guide layer has a fourth composition having a composition different from that of the second nitride semiconductor in which the composition is graded, and the second nitride semiconductor.
A multilayer film layer formed by stacking the nitride semiconductor of 1) is preferable from the viewpoint of improving the crystallinity.

【0015】本発明において、n型及びp型クラッド層
と、n型及びp型ガイド層とを、組成傾斜で且つ多層膜
層とすると、結晶性の向上及びしきい値の低下のために
より好ましく、長波長のレーザ光の連続発振に加え、連
続発振をより長時間おこなうことができる。
In the present invention, when the n-type and p-type clad layers and the n-type and p-type guide layers are compositionally graded and are multilayer films, it is more preferable for improving the crystallinity and lowering the threshold value. In addition to continuous oscillation of long wavelength laser light, continuous oscillation can be performed for a longer time.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明について、図1を用いて更
に説明する。図1は、本発明の一実施の形態である窒化
物半導体レーザ素子の模式的断面図である。図1には、
サファイア上に選択成長させてなる窒化物半導体基板
(ELOG基板)1上に、アンドープn型コンタクト層
2、不純物ドープのn型コンタクト層3、クラック防止
層4、n型クラッド層5、n型ガイド層6、活性層7、
p型電子閉じ込め層8、p型ガイド層9、p型クラッド
層10、p型コンタクト層11を順に積層させてなるリ
ッジ形状のストライプを有する窒化物半導体レーザ素子
が示されている。そして、この素子は、クラッド層及び
ガイド層のn型及びp型の少なくとも一方が組成傾斜さ
れている。また、p電極は、リッジ形状のストライプの
最上層に形成され、n電極はn型コンタクト層上に形成
される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be further described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic sectional view of a nitride semiconductor laser device which is an embodiment of the present invention. In Figure 1,
On a nitride semiconductor substrate (ELOG substrate) 1 selectively grown on sapphire, an undoped n-type contact layer 2, an impurity-doped n-type contact layer 3, a crack prevention layer 4, an n-type cladding layer 5, an n-type guide. Layer 6, active layer 7,
A nitride semiconductor laser device having a ridge-shaped stripe formed by sequentially stacking a p-type electron confinement layer 8, a p-type guide layer 9, a p-type cladding layer 10, and a p-type contact layer 11 is shown. In this device, at least one of the n-type and the p-type of the cladding layer and the guide layer is compositionally graded. The p-electrode is formed on the uppermost layer of the ridge-shaped stripe, and the n-electrode is formed on the n-type contact layer.

【0017】まず、本発明のn型クラッド層及びp型ク
ラッド層としては、少なくともAl組成を含む窒化物半
導体であり、n型及びp型クラッド層の少なくとも一方
が、Al組成が活性層に接近するに従って少なくなるよ
うに組成傾斜されている窒化物半導体であればよい。具
体的には、n型及びp型クラッド層の少なくとも一方、
好ましくは両方が、活性層に接近するに従って、Al組
成が少なくなるように組成傾斜されているAlaGa1-a
N(0≦a<1、好ましくは0≦a<0.7)を有する
第1の窒化物半導体を含んでなる。上記第1の窒化物半
導体は、活性層に接近するに従って、Al組成が少なく
なるようにAlaGa1-aNで示される式のaの値を徐々
に少なくして、活性層に最も接近した部分には、Alを
含まないGaNを成長させると、結晶性及び光閉じこめ
の点で好ましい。このように、Al組成を活性層に接近
させるに従って小さくしていくことにより、徐々に格子
定数を変化させることができ、クラッド層内での結晶の
歪みを小さくし、クラッド層内のクラックの発生を防止
して結晶性を向上させることができる。更に、クラッド
層とガイド層との界面でクラッド層内のAl組成を最も
少なくすることで、クラッド層とガイド層との格子定数
の差が小さくなり、界面での結晶に生じる歪みを低減で
き、結晶性を良好にすることができる。
First, the n-type clad layer and the p-type clad layer of the present invention are nitride semiconductors containing at least an Al composition, and at least one of the n-type and p-type clad layers has an Al composition close to that of the active layer. Any nitride semiconductor may be used as long as the composition is graded so as to decrease. Specifically, at least one of the n-type and p-type cladding layers,
Preferably, both are AlaGa1-a whose composition is graded so that the Al composition decreases as the active layer is approached.
It comprises a first nitride semiconductor having N (0 ≦ a <1, preferably 0 ≦ a <0.7). In the first nitride semiconductor, the value of a in the formula represented by AlaGa1-aN is gradually decreased so that the Al composition becomes smaller as it approaches the active layer. , GaN containing no Al is preferable in terms of crystallinity and light confinement. In this way, by decreasing the Al composition as it approaches the active layer, the lattice constant can be gradually changed, the strain of the crystal in the clad layer can be reduced, and the occurrence of cracks in the clad layer can be reduced. Can be prevented and the crystallinity can be improved. Furthermore, by minimizing the Al composition in the clad layer at the interface between the clad layer and the guide layer, the difference in the lattice constant between the clad layer and the guide layer is reduced, and the strain generated in the crystal at the interface can be reduced. The crystallinity can be improved.

【0018】上記第1の窒化物半導体において、Al組
成が活性層に接近するにつれて少なくなるように組成傾
斜する方法としては、特に限定されないが、例えばAl
aGa1-aNで示されるクラッド層の成長時に、Al組成
となる原料ガスの供給量を、n型クラッド層では徐々に
少なくし、一方p型クラッド層では徐々に多くするよう
に、バルブの開閉を調節する、あるいはAl組成の異な
る複数の第1の窒化物半導体を積層することにより、A
l混晶比の異なる複数の第1の窒化物半導体を積層させ
てクラッド層のAl組成を傾斜させる。
In the first nitride semiconductor, the method of grading the composition so that the Al composition decreases as it approaches the active layer is not particularly limited.
When the clad layer represented by aGa1-aN is grown, the valve is opened and closed so that the supply amount of the raw material gas that becomes the Al composition is gradually decreased in the n-type clad layer and gradually increased in the p-type clad layer. By adjusting or laminating a plurality of first nitride semiconductors having different Al compositions, A
l A plurality of first nitride semiconductors having different mixed crystal ratios are stacked to make the Al composition of the cladding layer graded.

【0019】更にまた、上記のように組成傾斜させる
と、屈折率が、活性層に向かって徐々に大きくなってい
くので、光を閉じ込めやすくなり、好ましくはn型及び
p型クラッド層を組成傾斜させると、活性層を挟んで対
称的になり、実効的に光の閉じ込めが良好となる。
Furthermore, when the composition is graded as described above, the refractive index gradually increases toward the active layer, which makes it easier to trap light. Preferably, the n-type and p-type cladding layers have composition gradients. By doing so, it becomes symmetrical with the active layer in between, effectively confining light.

【0020】更に、本発明において、n型クラッド層及
びp型クラッド層の少なくとも一方、好ましくは両方
が、組成傾斜されてなる第1の窒化物半導体と、第1の
窒化物半導体と組成の異なる第3の窒化物半導体とを積
層してなる多層膜層であることが好ましい。本発明にお
いて、第3の窒化物半導体としては、第1の窒化物半導
体と組成が異なれば特に限定されないが、好ましくは第
1の窒化物半導体よりもバンドギャップエネルギーが小
さい窒化物半導体であり、具体的には、IneGa1-eN
(0≦e≦1、a<e)からなる窒化物半導体が挙げら
れ、好ましくはeが0であるGaNである。このように
多層膜層とした場合に、多層膜層中の複数の第1の窒化
物半導体は、活性層に接近するに従って、Al組成が小
さくなるようにされている。クラッド層が多層膜層であ
る場合の単一層の膜厚は、特に限定されないが、好まし
くは100オングストローム以下、より好ましくは70
オングストローム以下、更に好ましくは50オングスト
ローム以下であり、好ましくは10オングストローム以
上である。クラッド層が組成傾斜された第1の窒化物半
導体を含んでなる多層膜層であると、組成傾斜による結
晶性の向上に加えて、多層膜層を構成する各層の単一膜
厚を薄く、好ましくは上記単一膜厚とすることにより、
窒化物半導体の弾性臨界膜厚以下となり、クラックの発
生を防止し易くなり、より良好な結晶性の膜質の良いク
ラッド層を成長できる。また、第3の窒化物半導体が、
eが0に近い、つまりIn組成の少ない窒化物半導体、
例えば第3の窒化物半導体がGaNであると、特に結晶
性の良いGaNの第3の窒化物半導体がバッファ層のよ
うな作用をして、AlGaNの第1の窒化物半導体を結
晶性良く成長し易くなり、クラッド層全体の結晶性が向
上する。また、第3の窒化物半導体として、InAlN
やInGaAlNなどを用いてもよい。
Further, in the present invention, at least one of the n-type clad layer and the p-type clad layer, preferably both of them, has a composition different from that of the first nitride semiconductor in which the composition is graded. It is preferably a multilayer film layer formed by stacking a third nitride semiconductor. In the present invention, the third nitride semiconductor is not particularly limited as long as it has a different composition from the first nitride semiconductor, but is preferably a nitride semiconductor having a bandgap energy smaller than that of the first nitride semiconductor, Specifically, IneGa1-eN
A nitride semiconductor composed of (0 ≦ e ≦ 1, a <e) is exemplified, and GaN in which e is 0 is preferable. When the multilayer film layer is formed as described above, the Al compositions of the plurality of first nitride semiconductors in the multilayer film layer are made smaller as they approach the active layer. When the clad layer is a multilayer film, the thickness of the single layer is not particularly limited, but is preferably 100 angstroms or less, more preferably 70 angstroms or less.
It is angstrom or less, more preferably 50 angstrom or less, and preferably 10 angstrom or more. When the clad layer is a multilayer film layer including the first nitride semiconductor having a composition gradient, in addition to improving the crystallinity due to the composition gradient, the single film thickness of each layer forming the multilayer film layer is reduced, By preferably having the above single film thickness,
The thickness is less than the elastic critical film thickness of the nitride semiconductor, it is easy to prevent cracks from being generated, and it is possible to grow a clad layer having better crystallinity and good film quality. In addition, the third nitride semiconductor,
a nitride semiconductor in which e is close to 0, that is, an In composition is small,
For example, when the third nitride semiconductor is GaN, the third nitride semiconductor of GaN having particularly good crystallinity acts as a buffer layer to grow the first nitride semiconductor of AlGaN with good crystallinity. And the crystallinity of the entire cladding layer is improved. InAlN is used as the third nitride semiconductor.
Alternatively, InGaAlN or the like may be used.

【0021】本発明において、n型クラッド層の膜厚
は、特に限定されないが、好ましくは3μm以下、より
好ましくは2μm以下、さらに好ましくは1.5〜0.
1μmである。膜厚が上記範囲であると順方向電圧(V
f)の低下及びクラック発生防止の点で好ましい。また
本発明において、p型クラッド層の膜厚は、特に限定さ
れないが、好ましくは2μm以下、より好ましくは1.
5μm以下、さらに好ましくは1〜0.05μmであ
る。膜厚が上記範囲であると、面状態が良好となり、ク
ラック発生防止の点で好ましい。
In the present invention, the thickness of the n-type cladding layer is not particularly limited, but is preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, still more preferably 1.5 to 0.
It is 1 μm. When the film thickness is in the above range, the forward voltage (V
It is preferable in terms of reduction of f) and prevention of crack generation. In the present invention, the film thickness of the p-type cladding layer is not particularly limited, but is preferably 2 μm or less, more preferably 1.
It is 5 μm or less, more preferably 1 to 0.05 μm. When the film thickness is in the above range, the surface condition is good, and it is preferable from the viewpoint of preventing the occurrence of cracks.

【0022】本発明において、n型クラッド層及びp型
クラッド層は、バルク抵抗を低くし順方向電圧を低減す
るため、不純物がドープされていることが好ましい。不
純物は、クラッド層を構成するいずれの層にドープされ
ていてもよく、例えばクラッド層がAlの組成傾斜され
ている第1の窒化物半導体からなる場合、Al組成の変
化に関係なく一定量をドープされても、Al組成が活性
層に接近するに従って小さくなるのとともに、活性層に
接近するに従って少なくなるように調整されドープされ
ていてもよい。好ましい不純物のドープの方法として
は、活性層に接近するに従って小さくなるようにドープ
されることが、クラッド層による活性層付近の光吸収を
少なくし、光損失が低下してしきい値が低下する傾向が
ある。更にクラッド層の不純物が活性層に接近するに従
って少なくなっていると、クラッド層とガイド層との界
面には、不純物が少なく、結晶に生じる歪みを小さくす
る点で好ましい。
In the present invention, the n-type cladding layer and the p-type cladding layer are preferably doped with impurities in order to lower the bulk resistance and reduce the forward voltage. Impurities may be doped in any of the layers forming the clad layer. For example, when the clad layer is made of the first nitride semiconductor in which the Al composition is graded, a certain amount of impurities is irrespective of changes in the Al composition. Even if doped, the Al composition may be adjusted so that the Al composition becomes smaller as it approaches the active layer and becomes smaller as it approaches the active layer. As a preferable method of doping impurities, it is preferable to dope so that the impurity becomes smaller as it gets closer to the active layer, which reduces light absorption in the vicinity of the active layer by the cladding layer, lowers optical loss and lowers the threshold value. Tend. Further, it is preferable that the amount of impurities in the clad layer decreases as it approaches the active layer, because the amount of impurities at the interface between the clad layer and the guide layer is small, and strain generated in the crystal is reduced.

【0023】また、クラッド層が組成傾斜されている第
1の窒化物半導体と、第3の窒化物半導体とを積層して
なる多層膜層である場合、不純物は、いずれか一方の層
又は両方の層にドープされ、好ましくはいずれか一方に
ドープされ、より好ましくは第3の窒化物半導体にドー
プされる。クラッド層に不純物をドープする場合、第3
の窒化物半導体がGaNからなり、この第3の窒化物半
導体に不純物がドープされていると、結晶性を低下させ
ることなくバルク抵抗を低くでき好ましい。不純物が両
方の窒化物半導体にドープされている場合、不純物のド
ープ量は、異なっても同一でもよく、多層膜層を構成し
ている複数の層において隣接する単一の窒化物半導体層
の不純物濃度が異なることが好ましい。
In the case where the cladding layer is a multilayer film layer formed by laminating a first nitride semiconductor having a composition gradient and a third nitride semiconductor, impurities are contained in either one layer or both layers. Layer, preferably one or the other, more preferably the third nitride semiconductor. If the cladding layer is doped with impurities, the third
It is preferable that the nitride semiconductor is made of GaN and the third nitride semiconductor is doped with impurities because the bulk resistance can be lowered without lowering the crystallinity. When impurities are doped in both nitride semiconductors, the doping amount of the impurities may be different or the same, and the impurities of a single nitride semiconductor layer adjacent to each other in a plurality of layers forming the multilayer film layer. Different concentrations are preferred.

【0024】本発明において用いられるn型不純物とし
ては、Si、Ge、Sn、S、O等が挙げられ、好まし
くはSi、Snである。本発明において用いられるp型
不純物としては、Mg、Zn、Be、Caが挙げられ、
好ましくはMgである。
Examples of the n-type impurities used in the present invention include Si, Ge, Sn, S, O and the like, and Si and Sn are preferable. Examples of p-type impurities used in the present invention include Mg, Zn, Be, and Ca.
Mg is preferred.

【0025】n型クラッド層のn型不純物濃度は、1×
1020/cm3以下、好ましくは5×1019/cm3以
下、より好ましくは5×1017〜5×1019/cm3で
ある。不純物濃度がこの範囲であるとVf及び結晶性の
点で好ましい。n型不純物がAl組成の傾斜と共に変化
する場合、上記不純物濃度の範囲内で、適宜調整され
る。p型クラッド層のp型不純物濃度は、上記n型不純
物濃度の値と同様である。p型不純物濃度がAl組成の
傾斜と共に変化する場合は、上記不純物濃度の範囲内で
適宜調整される。
The n-type impurity concentration of the n-type cladding layer is 1 ×
It is 1020 / cm3 or less, preferably 5 × 1019 / cm3 or less, more preferably 5 × 1017 to 5 × 1019 / cm3. The impurity concentration within this range is preferable from the viewpoint of Vf and crystallinity. When the n-type impurity changes with the gradient of the Al composition, it is appropriately adjusted within the above-mentioned impurity concentration range. The p-type impurity concentration of the p-type cladding layer is similar to the value of the n-type impurity concentration. When the p-type impurity concentration changes with the gradient of the Al composition, it is appropriately adjusted within the above-mentioned impurity concentration range.

【0026】次に、本発明のn型ガイド層及びp型ガイ
ド層としては、少なくともIn組成を含む窒化物半導体
であり、さらにn型及びp型ガイド層の少なくとも一方
が、In組成が活性層に接近するに従って多くなるよう
に組成傾斜されている窒化物半導体であればよい。具体
的には、n型及びp型ガイド層の少なくとも一方、好ま
しくは両方が、活性層に接近するにつれて、In組成が
多くなるように組成傾斜されているIndGa1-dN(0
≦d<1、好ましくは0≦d<0.6)を有する第2の
窒化物半導体層を含んでなる。第2の窒化物半導体のI
n組成の量は、活性層の井戸層のIn組成の量より少な
くても、多くてもよく、好ましくは同じ量かそれ以下で
あるように調整される。
Next, the n-type guide layer and the p-type guide layer of the present invention are nitride semiconductors containing at least In composition, and at least one of the n-type and p-type guide layers has an In composition as an active layer. Any nitride semiconductor may be used as long as it has a composition gradient so as to increase as it approaches. Specifically, at least one of the n-type and p-type guide layers, preferably both, is IndGa1-dN (0) whose composition is graded so that the In composition increases as it approaches the active layer.
Comprising a second nitride semiconductor layer having ≦ d <1, preferably 0 ≦ d <0.6). I of the second nitride semiconductor
The amount of n composition may be smaller or larger than the amount of In composition of the well layer of the active layer, and is preferably adjusted to the same amount or less.

【0027】上記第2の窒化物半導体は、活性層に接近
するに従って、In組成が少なくなるようにIndGa1
-dNで示される式のdの値を徐々に大きくして、活性層
に最も接近した部分では、In組成の最も多いガイド層
を形成する。このようにIn組成を組成傾斜させること
で、前記クラッド層との界面でのクラッド層の格子定数
と、ガイド層の格子定数との差が最小となり、結晶にか
かる歪みを緩和して、n型クラッド層上に成長させるn
型ガイド層、及びp型ガイド層上に成長させるp型クラ
ッド層の結晶性を向上させることができる。更に、活性
層に最も近接している部分のガイド層には、ガイド層内
でIn組成が最も多くなるようにされているので、In
組成を多く含む活性層の結晶性をも良好にすることがで
きる。ガイド層の結晶性が向上すると、活性層で発光し
た光がガイド層を導波する際に、光の損失、吸収、又は
散乱などを防止し、光の閉じ込めが向上する。
In the second nitride semiconductor, the In composition decreases so that the In composition decreases as it approaches the active layer.
The value of d in the formula represented by -dN is gradually increased to form the guide layer having the highest In composition in the portion closest to the active layer. By grading the In composition in this way, the difference between the lattice constant of the cladding layer and the lattice constant of the guide layer at the interface with the cladding layer is minimized, and the strain applied to the crystal is relaxed to reduce the n-type conductivity. N grown on clad layer
The crystallinity of the type guide layer and the p-type clad layer grown on the p-type guide layer can be improved. Furthermore, since the In composition in the guide layer that is closest to the active layer is set to be the highest in the guide layer,
The crystallinity of the active layer containing a large amount of composition can be improved. When the crystallinity of the guide layer is improved, when the light emitted from the active layer is guided through the guide layer, light loss, absorption, or scattering is prevented, and light confinement is improved.

【0028】上記第2の窒化物半導体において、In組
成が活性層に接近するにつれて多くなるように組成傾斜
する方法としては、特に限定されないが、上記のクラッ
ド層と同様に、例えばIndGa1-dNで示されるガイド
層の成長時にIn組成となる原料ガスの供給量を、n型
ガイド層では徐々に多くし、一方p型ガイド層では徐々
に少なくするように、バルブの開閉を調節する、あるい
はIn組成の異なる複数の第2の窒化物半導体を積層す
ることにより、In混晶比の異なる複数の第2の窒化物
半導体を積層させてガイド層のIn組成を傾斜させる。
In the second nitride semiconductor, the method of grading the composition so that the In composition increases as it approaches the active layer is not particularly limited. However, as in the case of the above cladding layer, for example, IndGa1-dN is used. The opening / closing of the valve is adjusted so that the supply amount of the source gas having an In composition during the growth of the guide layer shown in the figure is gradually increased in the n-type guide layer and gradually decreased in the p-type guide layer, or By stacking a plurality of second nitride semiconductors having different compositions, a plurality of second nitride semiconductors having different In mixed crystal ratios are stacked so that the In composition of the guide layer is graded.

【0029】更にまた、上記のように組成傾斜させる
と、屈折率が、活性層に向かって徐々に大きくなってい
くので、光を閉じ込めやすくなり、好ましくはn型及び
p型ガイド層を組成傾斜させると、活性層を挟んで対称
的になり、実効的に光の閉じ込めるが良好となる。更
に、n型及びp型ガイド層が組成傾斜され、上記n型及
びp型クラッド層が組成傾斜されていると、活性層に接
近するに従ってクラッド層から徐々に屈折率が大きくな
り、結晶性の向上に加えて、実効的に光を良好に閉じ込
めることができ好ましい。
Furthermore, when the composition is graded as described above, the refractive index gradually increases toward the active layer, which makes it easier to trap light, and preferably the n-type and p-type guide layers have a composition gradient. By doing so, it becomes symmetrical with the active layer in between, and it becomes better to effectively confine light. Furthermore, when the n-type and p-type guide layers are compositionally graded and the n-type and p-type clad layers are compositionally graded, the refractive index gradually increases from the clad layer toward the active layer, and the crystallinity In addition to the improvement, it is possible to effectively confine the light, which is preferable.

【0030】更に、本発明において、n型ガイド層及び
p型ガイド層の少なくとも一方、好ましくは両方が、組
成傾斜されてなる第2の窒化物半導体と、第2の窒化物
半導体と組成の異なる第4の窒化物半導体とを積層して
なる多層膜層であることが好ましい。本発明において、
第4の窒化物半導体としては、第1の窒化物半導体と組
成が異なれば特に限定されないが、例えばInfGa1-f
N(0≦f<1)又はAlgGa1-gN(0≦g<1)か
らなるのもが挙げられる。好ましくは、第4の窒化物半
導体がGaNであると、ガイド層の結晶性を向上させる
のに好ましい。このように多層膜層とした場合に、多層
膜層中の複数の第2の窒化物半導体は、活性層に接近す
るに従って、In組成が多くなるようにされている。ガ
イド層が多層膜層である場合の単一層の膜厚は、特に限
定されないが、好ましくは100オングストローム以
下、より好ましくは70オングストローム以下、更に好
ましくは50オングストローム以下であり、好ましくは
10オングストローム以上である。ガイド層が組成傾斜
された第2の窒化物半導体を含んでなる多層膜層である
と、組成傾斜による結晶性の向上に加えて、多層膜層を
構成する各層の単一膜厚を薄く、好ましくは上記単一膜
厚とすることにより、窒化物半導体の弾性臨界膜厚以下
となり、より良好な結晶性の膜質の良いガイド層を成長
できる。また、第4の窒化物半導体が、GaNである
と、多層膜層を形成する際に、結晶性のよいGaNがバ
ッファ層のような作用をして、第2の窒化物半導体であ
るInGaNを結晶性良く成長し易くなり、ガイド層全
体の結晶性が向上する。
Further, in the present invention, at least one of the n-type guide layer and the p-type guide layer, preferably both, has a composition different from that of the second nitride semiconductor in which the composition is graded. It is preferably a multilayer film layer formed by stacking a fourth nitride semiconductor. In the present invention,
The fourth nitride semiconductor is not particularly limited as long as it has a composition different from that of the first nitride semiconductor. For example, InfGa1-f
It may also be made of N (0 ≦ f <1) or AlgGa1-gN (0 ≦ g <1). It is preferable that the fourth nitride semiconductor is GaN in order to improve the crystallinity of the guide layer. When the multilayer film layer is formed as described above, the In composition of the plurality of second nitride semiconductors in the multilayer film layer is increased as the second nitride semiconductor is closer to the active layer. When the guide layer is a multilayer film, the thickness of the single layer is not particularly limited, but is preferably 100 angstroms or less, more preferably 70 angstroms or less, further preferably 50 angstroms or less, and preferably 10 angstroms or more. is there. When the guide layer is a multilayer film layer including a second nitride semiconductor having a composition gradient, in addition to improving the crystallinity due to the composition gradient, the single film thickness of each layer forming the multilayer film layer is reduced, The single film thickness is preferably the elastic critical film thickness of the nitride semiconductor or less, and a guide layer having better crystallinity and good film quality can be grown. In addition, when the fourth nitride semiconductor is GaN, when the multilayer film layer is formed, GaN with good crystallinity acts as a buffer layer, and the second nitride semiconductor InGaN is added. It becomes easy to grow with good crystallinity, and the crystallinity of the entire guide layer is improved.

【0031】本発明において、n型及びp型ガイド層の
膜厚は、特に限定されないが、好ましくは5μm以下、
より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2.5〜
0.05μmである。膜厚が上記範囲であると結晶性、
Vf、及び光閉じこめの点で好ましい。
In the present invention, the thickness of the n-type and p-type guide layers is not particularly limited, but is preferably 5 μm or less,
More preferably 3 μm or less, further preferably 2.5 to
It is 0.05 μm. Crystallinity when the film thickness is in the above range,
It is preferable in terms of Vf and light confinement.

【0032】また、本発明において、n型ガイド層は、
n型不純物がドープされていてもよく、好ましくはアン
ドープである。第2の窒化物半導体はIn組成を含んで
なるため、不純物をドープしない場合でもn型を示して
いるので、結晶性のよいアンドープとするとn型ガイド
層の結晶性が良好となり好ましい。また、本発明におい
て、p型ガイド層は、p型不純物がドープされていても
よく、好ましくはp型不純物がドープされている。In
組成を含んでなるガイド層はアンドープではn型を示す
ため、p型ガイド層にp型不純物をドープして、バルク
抵抗を低くする等の点で好ましい。
In the present invention, the n-type guide layer is
It may be doped with an n-type impurity, and is preferably undoped. Since the second nitride semiconductor contains an In composition, it exhibits n-type even if it is not doped with impurities. Therefore, undoped with good crystallinity is preferable because the crystallinity of the n-type guide layer is good. Further, in the present invention, the p-type guide layer may be doped with p-type impurities, and is preferably doped with p-type impurities. In
Since the guide layer containing the composition exhibits n-type when undoped, it is preferable in that the p-type guide layer is doped with p-type impurities to lower the bulk resistance.

【0033】不純物は、ガイド層を構成するいずれの層
にドープされていてもよく、例えばガイド層がIn組成
の組成傾斜されている第1の窒化物半導体からなる場
合、In組成の変化に関係なく一定量をドープされて
も、In組成が活性層に接近するに従って小さくなるの
とともに、活性層に接近するに従って多くなるように調
整されドープされていてもよい。
Impurities may be doped in any of the layers forming the guide layer. For example, when the guide layer is composed of the first nitride semiconductor having a composition gradient of In composition, it is related to the change of In composition. Alternatively, even if a certain amount is doped, the In composition may be adjusted so that the In composition decreases as it approaches the active layer and increases as it approaches the active layer.

【0034】また、ガイド層が組成傾斜されている第2
の窒化物半導体と、第4の窒化物半導体とを積層してな
る多層膜層である場合、不純物は、いずれか一方の層又
は両方の層にドープされていてもよいが、好ましくはい
ずれか一方にドープされ、より好ましくは結晶性の点か
ら第4の窒化物半導体にドープされる。ガイド層に不純
物をドープする場合、第4の窒化物半導体がGaNから
なり、この第4の窒化物半導体に不純物がドープされて
いると、結晶性を低下させることなく、バルク抵抗を低
くすることができ好ましい。不純物が、第2の窒化物半
導体及び第4の窒化物半導体の両方にドープされている
場合、不純物のドープ量は、異なっても同一でもよく、
多層膜層を構成している複数の層において隣接する単一
の窒化物半導体層の不純物濃度が異なることが好まし
い。
In addition, the guide layer has a second composition gradient.
In the case of a multilayer film layer formed by stacking the nitride semiconductor of and the fourth nitride semiconductor, the impurity may be doped in either one layer or both layers, but preferably either One is doped, and more preferably the fourth nitride semiconductor is doped from the viewpoint of crystallinity. When the guide layer is doped with impurities, the fourth nitride semiconductor is made of GaN, and when the fourth nitride semiconductor is doped with impurities, the bulk resistance is lowered without lowering the crystallinity. Is preferred and is preferable. When the impurities are doped into both the second nitride semiconductor and the fourth nitride semiconductor, the doping amount of the impurities may be different or the same,
In a plurality of layers forming the multilayer film layer, it is preferable that adjacent single nitride semiconductor layers have different impurity concentrations.

【0035】本発明のガイド層に用いられるn型不純物
及びp型不純物としては、前記クラッド層にドープ可能
な不純物と同様のものを挙げることができる。n型ガイ
ド層にn型不純物をドープする場合のn型不純物濃度
は、1×1020/cm3以下、好ましくは5×1019/
cm3以下、より好ましくは1×1019/cm3以下、最
も好ましくは結晶性が良好なアンドープである。n型不
純物がIn組成の傾斜と共に変化する場合、上記不純物
濃度の範囲内で、適宜調整される。p型ガイド層のp型
不純物濃度は、1×1020/cm3以下、好ましくは5
×1019/cm3以下、より好ましくは1×1019〜1
×1016/cm3である。p型不純物濃度がこの範囲で
あると、抵抗、結晶性の点で好ましい。不純物濃度がI
n組成の傾斜と共に変化する場合は、上記不純物濃度の
範囲内で適宜調整される。
As the n-type impurities and p-type impurities used in the guide layer of the present invention, the same impurities as those which can be doped into the clad layer can be mentioned. When the n-type guide layer is doped with n-type impurities, the n-type impurity concentration is 1 × 10 20 / cm 3 or less, preferably 5 × 10 19 /
cm 3 or less, more preferably 1 × 10 19 / cm 3 or less, most preferably undoped with good crystallinity. When the n-type impurity changes with the gradient of the In composition, it is appropriately adjusted within the above-mentioned impurity concentration range. The p-type impurity concentration of the p-type guide layer is 1 × 10 20 / cm 3 or less, preferably 5
X1019 / cm3 or less, more preferably 1 x 1019-1
× 10 16 / cm 3. When the p-type impurity concentration is within this range, it is preferable in terms of resistance and crystallinity. Impurity concentration is I
When it changes with the gradient of n composition, it is appropriately adjusted within the range of the above impurity concentration.

【0036】次に、本発明の活性層としては、InbG
a1-bN(0≦b<1)を含んでなる単一量子井戸構造
又は多重量子井戸構造であり、好ましくは多重量子井戸
構造である。多重量子井戸構造とすると、単一量子井戸
構造より発光出力が向上し好ましい。
Next, as the active layer of the present invention, InbG
A single quantum well structure or a multiple quantum well structure containing a1-bN (0 ≦ b <1) is preferable, and a multiple quantum well structure is preferable. The multi-quantum well structure is preferable because the light emission output is improved as compared with the single quantum well structure.

【0037】本発明の活性層としては、特に限定されな
いが、発振波長が400nmより長波長、好ましくは発
振波長が420nm以上の長波長となるように井戸層の
In組成比が調整されているものが挙げられる。更に、
本発明の活性層の具体例としては、活性層が多重量子井
戸構造である場合、例えば近似的に、好ましい井戸層と
しては、bが0.1〜0.6のInbGa1-bNであり、
好ましい障壁層としては、bが0〜0.1のInbGa1
-bNが挙げられる。また活性層を構成する井戸層及び障
壁層のいずれか一方または両方に不純物をドープしても
よい。好ましくは障壁層に不純物をドープさせると、し
きい値が低下し好ましい。不純物としては、n型でもp
型でもよい。井戸層の膜厚としては、100オングスト
ローム以下、好ましくは70オングストローム以下、好
ましくは10オングストローム以上であり、より好まし
くは30〜60オングストロームである。また、障壁層
の膜厚としては、150オングストローム以下、好まし
くは100オングストローム以下、好ましくは10オン
グストローム以上であり、より好ましくは90〜150
オングストロームである。
The active layer of the present invention is not particularly limited, but the In composition ratio of the well layer is adjusted so that the oscillation wavelength is longer than 400 nm, preferably 420 nm or longer. Is mentioned. Furthermore,
As a specific example of the active layer of the present invention, when the active layer has a multi-quantum well structure, for example, approximately, a preferable well layer is InbGa1-bN in which b is 0.1 to 0.6,
A preferable barrier layer is InbGa1 in which b is 0 to 0.1.
-bN is mentioned. Further, one or both of the well layer and the barrier layer forming the active layer may be doped with impurities. It is preferable to dope the barrier layer with impurities because the threshold value is lowered. As an impurity, even if it is n-type, p
It can be a mold. The film thickness of the well layer is 100 angstroms or less, preferably 70 angstroms or less, preferably 10 angstroms or more, and more preferably 30 to 60 angstroms. The thickness of the barrier layer is 150 angstroms or less, preferably 100 angstroms or less, preferably 10 angstroms or more, and more preferably 90 to 150.
Angstrom.

【0038】活性層が多重量子井戸構造である場合、活
性層を構成する障壁層と井戸層の積層順としては、障壁
層から始まり井戸層で終わっても、障壁層から始まり障
壁層で終わっても、井戸層から始まり障壁層で終わって
も、また井戸層から始まり井戸層で終わってもよい。好
ましくは障壁層から始まり、井戸層と障壁層とのペアを
2〜5回繰り返してなるもの、好ましくは井戸層と障壁
層とのペアを3回繰り返してなるものがしきい値を低く
し寿命特性を向上させるのに好ましい。
When the active layer has a multiple quantum well structure, the stacking order of the barrier layer and the well layer forming the active layer may start from the barrier layer and end with the well layer or end with the barrier layer. May start with a well layer and end with a barrier layer, or may start with a well layer and end with a well layer. It is preferable to start from the barrier layer and repeat the pair of the well layer and the barrier layer 2 to 5 times, and preferably repeat the pair of the well layer and the barrier layer 3 times to lower the threshold value and shorten the life. It is preferable for improving the characteristics.

【0039】活性層の井戸層のIn組成比の調整として
は、所望する発振波長となるようにIn組成比を調整し
てあればよく、具体的な値としては、上記にも近似的な
一例を挙げたが、例えば下記の理論値の計算式から求め
られる値を近似的な値として挙げることができる。しか
し、実際にレーザ素子を動作させて得られる発振波長
は、量子井戸構造をとる量子準位が形成されるため、発
振波長のエネルギー(Eλ)がInGaNのバンドギャ
ップエネルギー(Eg)よりも図7のように大きくな
り、計算式などから求められる発振波長より、短波長側
へシフトする傾向がある。
The In composition ratio of the well layer of the active layer may be adjusted by adjusting the In composition ratio so as to obtain a desired oscillation wavelength. However, a value obtained from the following theoretical value calculation formula can be used as an approximate value. However, in the oscillation wavelength obtained by actually operating the laser element, since the quantum level having the quantum well structure is formed, the energy of the oscillation wavelength (Eλ) is higher than that of the band gap energy (Eg) of InGaN. , And the oscillation wavelength obtained from the calculation formula tends to shift to the shorter wavelength side.

【0040】[理論値の計算式] Eg=(1−χ)3.40+1.95χ−Bχ(1−
χ) 波長(nm)=1240/Eg Eg:InGaN井戸層のバンドギャップエネルギー χ:Inの組成比 3.40(eV):GaNのバンドギャップエネルギー 1.95(eV):InNのバンドギャップエネルギー B:ボーイングパラメーターを示し、1〜6eVとす
る。このようにボーイングパラメータが変動するのは、
最近の研究では、SIMS分析などから、従来は結晶に
歪みがないと仮定して1eVとされていたが、In組成
比の割合や膜厚が薄い場合等により歪みの生じる程度が
異なり、1eV以上となることが明らかとなってきてい
るためである。
[Calculation formula of theoretical value] Eg = (1-χ) 3.40 + 1.95χ-Bχ (1-
χ) Wavelength (nm) = 1240 / Eg Eg: Band gap energy of InGaN well layer χ: In composition ratio 3.40 (eV): GaN band gap energy 1.95 (eV): InN band gap energy B : Boeing parameter is shown and is 1 to 6 eV. This variation of the Boeing parameter is due to
In recent research, SIMS analysis and the like have traditionally assumed that the crystal has no strain, but it was set to 1 eV. However, the degree of strain varies depending on the In composition ratio or when the film thickness is thin. It is becoming clear that

【0041】上記のように井戸層のSIMS分析などか
ら求められる具体的なIn組成比から考えられる発振波
長と、実際に発振させたときの発振波長とには、やや相
違があるものの、実際の発振波長が所望する波長となる
ように調整される。
Although there is a slight difference between the oscillation wavelength considered from the specific In composition ratio obtained from SIMS analysis of the well layer and the oscillation wavelength when actually oscillated as described above, the actual The oscillation wavelength is adjusted to a desired wavelength.

【0042】本発明において、レーザ素子を構成する上
記以外の層構造としては、特に限定されず、例えば前記
図1に示す層構造が挙げられ、以下にそれらの一実施の
形態を示す。
In the present invention, the layer structure other than the above, which constitutes the laser element, is not particularly limited, and examples thereof include the layer structure shown in FIG. 1, and one embodiment thereof will be described below.

【0043】選択成長のELOG基板について以下に説
明する。ELOG基板を得るための選択成長は、窒化物
半導体の縦方向の成長を少なくとも部分的に一時的止め
て、窒化物半導体の横方向の成長を利用して転位を抑制
することのできる成長方法であれば特に限定されない。
例えば具体的に、窒化物半導体と異なる材料からなる異
種基板上に、窒化物半導体が成長しないかまたは成長し
にくい材料からなる保護膜を部分的に形成し、その上か
ら窒化物半導体を成長させることにより、保護膜が形成
されていない部分から窒化物半導体が成長し、成長を続
けることにより保護膜上に向かって横方向に成長するこ
とにより厚膜の窒化物半導体が得られる。
The selective growth ELOG substrate will be described below. The selective growth for obtaining the ELOG substrate is a growth method capable of temporarily stopping the vertical growth of the nitride semiconductor at least partially and suppressing the dislocation by utilizing the lateral growth of the nitride semiconductor. There is no particular limitation as long as it exists.
For example, specifically, a protective film made of a material in which the nitride semiconductor does not grow or is hard to grow is partially formed on a heterogeneous substrate made of a material different from the nitride semiconductor, and the nitride semiconductor grows on the protective film. As a result, the nitride semiconductor grows from the portion where the protective film is not formed, and by continuing the growth, the nitride semiconductor grows laterally toward the protective film to obtain a thick nitride semiconductor.

【0044】異種基板としては、窒化物窒化物半導体と
異なる材料よりなる基板であれば特に限定されず、例え
ば、図2に示すC面、R面、A面を主面とするサファイ
ア、スピネル(MgA12O4)のような絶縁性基板、S
iC(6H、4H、3Cを含む)、ZnS、ZnO、G
aAs、Si、及び窒化物半導体と格子整合する酸化物
基板等、従来知られている窒化物半導体と異なる基板材
料を用いることができる。上記の中で好ましい異種基板
としては、サファイアであり、更に好ましくはサファイ
アのC面である。更に、ELOG基板の内部に微細なク
ラックの発生を防止できる等の点から、サファイアのC
面がステップ状にオフアングルされ、オフアングル角θ
(図3に示されるθ)が0.1°〜0.3°の範囲のも
のが好ましい。オフアングル角θが0.1°未満である
とレーザ素子の特性が安定し易くなり、またELOG基
板の内部に微細なクラックが発生しやすくなる傾向があ
り、一方オフ角が0.3°を超えると、ELOG成長の
窒化物半導体の面状態がステップ状になり、その上に素
子構造を成長させるとステップが若干強調され、素子の
ショート及びしきい値上昇を招き易くなる傾向がある。
ここで、上記の微細なクラックは、結晶の格子定数の相
違による転位より微細なものであり、ELOG基板内部
から発生する傾向のものである。
The heterogeneous substrate is not particularly limited as long as it is a substrate made of a material different from the nitride nitride semiconductor, and for example, sapphire or spinel (main surface having C-plane, R-plane, and A-plane shown in FIG. 2) is used. Insulating substrate such as MgA1 2 O4), S
iC (including 6H, 4H, 3C), ZnS, ZnO, G
Substrate materials different from conventionally known nitride semiconductors can be used, such as aAs, Si, and oxide substrates that lattice match with nitride semiconductors. Of the above, the different type of substrate is preferably sapphire, and more preferably the C plane of sapphire. Furthermore, from the viewpoint of preventing the generation of fine cracks inside the ELOG substrate, the C of sapphire is used.
The surface is off-angled in steps, and the off-angle angle θ
It is preferable that (θ shown in FIG. 3) is in the range of 0.1 ° to 0.3 °. If the off-angle angle θ is less than 0.1 °, the characteristics of the laser device are likely to be stable, and fine cracks are likely to occur inside the ELOG substrate, while the off-angle is 0.3 °. If it exceeds, the surface state of the ELOG-grown nitride semiconductor becomes step-like, and if an element structure is grown on the step, the step is slightly emphasized, and the element tends to be short-circuited and the threshold value tends to increase.
Here, the fine cracks are finer than dislocations due to the difference in crystal lattice constants of the crystals, and tend to be generated from the inside of the ELOG substrate.

【0045】上記のようなステップ状にオフアングルさ
れたサファイア等の異種基板上に、保護膜を、直接又は
一旦窒化物半導体を成長させてから形成する。保護膜と
しては、保護膜表面に窒化物半導体が成長しないかまた
は成長しにくい性質を有する材料であれば特に限定され
ないが、例えば酸化ケイ素(SiOX)、窒化ケイ素
(SiXNY)、酸化チタン(TiOX)、酸化ジルコニ
ウム(ZrOX)等の酸化物、窒化物、またこれらの多
層膜の他、1200℃以上の融点を有する金属等を用い
ることができる。好ましい保護膜材料としては、SiO
2及びSiNが挙げられる。保護膜材料を窒化物半導体
等の表面に形成するには、例えば蒸着、スパッタ、CV
D等の気相製膜技術を用いることができる。また、部分
的(選択的)に形成するためには、フォトリソグラフィ
ー技術を用いて、所定の形状を有するフォトマスクを作
製し、そのフォトマスクを介して、前記材料を気相製膜
することにより、所定の形状を有する保護膜を形成でき
る。保護膜の形状は、特に限定されないが、例えばドッ
ト、ストライプ、碁盤面状の形状で形成でき、好ましく
はストライプ状の形状でストライプがオリエンテーショ
ンフラット面(サファイアのA面)に垂直になるように
形成される。また保護膜が形成されている表面積は、保
護膜が形成されていない部分の表面積より大きい方が転
位を防止して良好な結晶性を有する窒化物半導体基板を
得ることができる。
A protective film is formed directly or after a nitride semiconductor is once grown on a heterogeneous substrate such as sapphire which is off-angled stepwise as described above. The protective film is not particularly limited as long as it is a material having a property that a nitride semiconductor does not grow on the surface of the protective film or does not easily grow, but for example, silicon oxide (SiOX), silicon nitride (SiXNY), titanium oxide (TiOX). In addition to oxides and nitrides such as zirconium oxide (ZrOx) and multilayer films of these, metals having a melting point of 1200 ° C. or higher can be used. As a preferred protective film material, SiO
2 and SiN. To form a protective film material on the surface of a nitride semiconductor, for example, vapor deposition, sputtering, CV
Vapor deposition techniques such as D can be used. Further, in order to partially (selectively) form, by using a photolithography technique, a photomask having a predetermined shape is produced, and the material is vapor-phase film-formed through the photomask. A protective film having a predetermined shape can be formed. The shape of the protective film is not particularly limited, but it can be formed, for example, in the shape of dots, stripes, or a checkerboard shape, preferably in the shape of a stripe so that the stripes are perpendicular to the orientation flat surface (A surface of sapphire). To be done. When the surface area where the protective film is formed is larger than the surface area of the portion where the protective film is not formed, dislocations can be prevented and a nitride semiconductor substrate having excellent crystallinity can be obtained.

【0046】また、保護膜がストライプ形状である場合
の保護膜のストライプ幅と保護膜が形成されていない部
分(窓部)の幅との関係は、10:3以上、好ましくは
16〜18:3である。保護膜のストライプ幅と窓部の
幅が上記の関係にあると、窒化物半導体が良好の保護膜
を覆い易くなり、且つ転位を良好に防止することができ
る。保護膜のストライプ幅としては、例えば6〜27μ
m、好ましくは11〜24μmであり、窓部の幅として
は、例えば2〜5μm、好ましくは2〜4μmである。
また、ELOG基板上に素子構造を形成しp型窒化物半
導体層の最上層にリッジ形状のストライプを形成する場
合、リッジ形状のストライプが、保護膜上部であって、
且つ保護膜の中心部分を避けて形成されていることがし
きい値を低下させることができ、素子の信頼性を向上さ
せるのに好ましい。このことは、保護膜上部の窒化物半
導体の結晶性は、窓部上部のその結晶性に比べて良好で
あるためしきい値を低下させるのに好ましいからであ
る。また保護膜の中心付近は、窓部から成長した隣接す
る窒化物半導体同士が横方向の成長によって接合する部
分でありこのような接合箇所に空隙の生じる場合があ
り、この空隙の上部にリッジ形状のストライプが形成さ
れると、レーザ素子の動作中に空隙から転位が伝播し易
いため素子の信頼性が劣化する傾向があるからである。
When the protective film has a stripe shape, the relationship between the stripe width of the protective film and the width of the portion (window portion) where the protective film is not formed is 10: 3 or more, preferably 16 to 18 :. It is 3. When the stripe width of the protective film and the width of the window have the above relationship, the nitride semiconductor can easily cover the favorable protective film, and dislocations can be favorably prevented. The stripe width of the protective film is, for example, 6 to 27 μm.
m, preferably 11 to 24 μm, and the width of the window is, for example, 2 to 5 μm, preferably 2 to 4 μm.
Further, when the device structure is formed on the ELOG substrate and the ridge-shaped stripe is formed on the uppermost layer of the p-type nitride semiconductor layer, the ridge-shaped stripe is the upper portion of the protective film,
In addition, it is preferable that the protective film is formed so as to avoid the central portion of the protective film so that the threshold value can be lowered and the reliability of the device is improved. This is because the crystallinity of the nitride semiconductor in the upper portion of the protective film is better than that in the upper portion of the window portion, which is preferable for lowering the threshold value. Further, the vicinity of the center of the protective film is a portion where adjacent nitride semiconductors grown from the window are joined by lateral growth, and a void may be generated at such a joined portion. When the stripes are formed, dislocations are likely to propagate from the voids during the operation of the laser device, so that the reliability of the device tends to deteriorate.

【0047】保護膜は、異種基板に直接形成されてもよ
いが、低温成長のバッファ層を形成させ、更に高温成長
のバッファ層を成長させた上に、形成させることが転位
を防止するのに好ましい。低温成長のバッファ層として
は、例えばAlN、GaN、AlGaN、及びInGa
N等のいずれかを900℃以下200℃以上の温度で、
膜厚数十オングストローム〜数百オングストロームで成
長させてなるものである。この低温成長のバッファ層
は、異種基板と高温成長のバッファ層との格子定数不正
を緩和し転位の発生を防止するのに好ましい。高温成長
のバッファ層としては、アンドープのGaN、n型不純
物をドープしたGaN、またSiをドープしたGaNを
用いることができ、好ましくはアンドープのGaNであ
る。またこれらの窒化物半導体は、高温、具体的には9
00℃〜1100℃、好ましくは1050℃でバッファ
層上に成長される。膜厚は特に限定されないが、例えば
1〜20μm、好ましくは2〜10μmである。
The protective film may be formed directly on a different substrate, but it is necessary to form a buffer layer grown at a low temperature and then a buffer layer grown at a high temperature and then to form a protective layer to prevent dislocation. preferable. Examples of the low-temperature grown buffer layer include AlN, GaN, AlGaN, and InGa.
N or the like at a temperature of 900 ° C or lower and 200 ° C or higher,
It is grown at a film thickness of several tens of angstroms to several hundreds of angstroms. This low-temperature grown buffer layer is preferable for alleviating irregularities in the lattice constant between the heterogeneous substrate and the high-temperature grown buffer layer and preventing dislocation from occurring. For the high temperature growth buffer layer, undoped GaN, n-type impurity-doped GaN, or Si-doped GaN can be used, and undoped GaN is preferable. Further, these nitride semiconductors have high temperatures, specifically, 9
It is grown on the buffer layer at 00 ° C to 1100 ° C, preferably 1050 ° C. The film thickness is not particularly limited, but is, for example, 1 to 20 μm, preferably 2 to 10 μm.

【0048】次に保護膜を形成した上に、窒化物半導体
を選択成長させてELOG基板を得る。この場合、成長
させる窒化物半導体としては、アンドープのGaN又は
不純物(例えばSi、Ge、Sn、Be、Zn、Mn、
Cr、及びMg)をドープしたGaNが挙げられる。成
長温度としては、例えば900℃〜1100℃、より具
体的には1050℃付近の温度で成長させる。不純物が
ドープされていると転位を抑制するのに好ましい。保護
膜上に成長させる初期は、成長速度をコントロールし易
いMOCVD(有機金属化学気相成長法)等で成長さ
せ、保護膜がELOG成長の窒化物半導体で覆われた後
の成長をHVPE(ハライド気相成長法)等で成長させ
てもよい。
Next, a nitride semiconductor is selectively grown on the protective film to obtain an ELOG substrate. In this case, as the nitride semiconductor to be grown, undoped GaN or impurities (for example, Si, Ge, Sn, Be, Zn, Mn,
GaN doped with Cr and Mg) may be mentioned. The growth temperature is, for example, 900 ° C. to 1100 ° C., and more specifically, the temperature is around 1050 ° C. It is preferable that impurities are doped to suppress dislocations. In the initial stage of growth on the protective film, it is grown by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) or the like, which makes it easy to control the growth rate, and the growth after the protective film is covered with the nitride semiconductor of ELOG growth is carried out by HVPE (halide). It may be grown by a vapor phase growth method) or the like.

【0049】また、GaN基板としては、上記方法に加
えて、異種基板上に一旦成長された窒化物半導体に凹凸
を形成し、凹不底部及び/又は凸部上部に保護膜を形成
し、この上から再び窒化物半導体を成長させてなるもの
を用いることができる。また、前記窒化物半導体に凹凸
を形成し保護膜を有さない状態(凹部底部及び凸部上部
に保護膜を形成されていない状態)で、再び窒化物半導
体を形成してなるものを用いることができる。
As the GaN substrate, in addition to the above method, a nitride semiconductor once grown on a heterogeneous substrate is formed with irregularities, and a protective film is formed on the concave non-bottom portion and / or the convex portion. It is possible to use a material obtained by growing a nitride semiconductor again from above. Further, a nitride semiconductor is formed again to form a concavo-convex structure on the nitride semiconductor without a protective film (a protective film is not formed on the bottom and top of the recess). You can

【0050】上記のELOG基板上に、素子構造を成長
させる。まず、n型コンタクト層2をELOG基板1上
に成長させる。n型コンタクト層としては、n型不純物
(好ましくはSi)をドープされたAlhGa1-hN(0
<h<1)を成長させ、好ましくはhが0.01〜0.
05のAlhGa1-hNを成長させる。n型コンタクト層
がAlを含む3元混晶で形成されると、ELOG基板1
に微細なクラックが発生していても、微細なクラックの
伝播を防止することができ、更に従来の問題点であった
ELOG基板1とn型コンタクト層との格子定数及び熱
膨張係数の相違によるn型コンタクト層への微細なクラ
ックの発生を防止することができ好ましい。n型不純物
のドープ量としては、1×1018/cm3〜5×1018
/cm3である。このn型コンタクト層2にn電極が形
成される。n型コンタクト層2の膜厚としては、1〜1
0μmである。また、ELOG基板1とn型コンタクト
層2との間に、アンドープのAlhGa1-hN(0<h<
1)を成長させてもよく、このアンドープの層を成長さ
せると結晶性が良好となり、寿命特性を向上させるのに
好ましい。アンドープn型コンタクト層の膜厚は、数μ
mである。
A device structure is grown on the above ELOG substrate. First, the n-type contact layer 2 is grown on the ELOG substrate 1. As the n-type contact layer, AlhGa1-hN (0) doped with an n-type impurity (preferably Si) is used.
<H <1), preferably h is 0.01 to 0.
05 AlhGa1-hN is grown. When the n-type contact layer is formed of a ternary mixed crystal containing Al, the ELOG substrate 1
Even if fine cracks occur in the surface, it is possible to prevent the propagation of the fine cracks, and further, due to the difference in the lattice constant and the thermal expansion coefficient between the ELOG substrate 1 and the n-type contact layer, which are the conventional problems. This is preferable because it can prevent the generation of fine cracks in the n-type contact layer. The doping amount of n-type impurities is 1 × 10 18 / cm 3 to 5 × 10 18
/ Cm3. An n electrode is formed on this n type contact layer 2. The thickness of the n-type contact layer 2 is 1 to 1
It is 0 μm. Further, between the ELOG substrate 1 and the n-type contact layer 2, undoped AlhGa1-hN (0 <h <
1) may be grown. If this undoped layer is grown, the crystallinity becomes good, which is preferable for improving the life characteristics. The thickness of the undoped n-type contact layer is several μ
m.

【0051】次に、クラック防止層3をn型コンタクト
層2上に成長させる。クラック防止層3としては、Si
ドープのInjGa1-jN(0.05≦j≦0.2)を成
長させ、好ましくはjが0.05〜0.08のInjG
a1-jNを成長させる。このクラック防止層3は、省略
することができるが、クラック防止層3をn型コンタク
ト層2上に形成すると、素子内のクラックの発生を防止
するのに好ましい。Siのドープ量としては、5×10
18/cm3である。また、クラック防止層3を成長させ
る際に、Inの混晶比を大きく(j≧0.1)すると、
クラック防止層3が、活性層6から発光しn型クラッド
層4から漏れ出した光を吸収することができ、レーザ光
のファーフィールドパターンの乱れを防止することがで
き好ましい。クラック防止層の膜厚としては、結晶性を
損なわない程度の厚みであり、例えば具体的には0.0
5〜0.3μmである。
Next, the crack prevention layer 3 is grown on the n-type contact layer 2. As the crack prevention layer 3, Si is used.
Doped InjGa1-jN (0.05 ≦ j ≦ 0.2) is grown, and preferably j is 0.05 to 0.08.
Grow a1-jN. The crack prevention layer 3 can be omitted, but it is preferable to form the crack prevention layer 3 on the n-type contact layer 2 in order to prevent the occurrence of cracks in the device. The doping amount of Si is 5 × 10
18 / cm3. Further, if the In mixed crystal ratio is increased (j ≧ 0.1) when the crack prevention layer 3 is grown,
The crack prevention layer 3 is preferable because it can absorb the light emitted from the active layer 6 and leaked from the n-type cladding layer 4, and can prevent the disturbance of the far field pattern of the laser light. The film thickness of the crack prevention layer is a thickness that does not impair the crystallinity, and is specifically 0.0
It is 5 to 0.3 μm.

【0052】次に、n型クラッド層4をクラック防止層
3上に成長させる。n型クラッド層4としては、前記し
た通りである。
Next, the n-type cladding layer 4 is grown on the crack prevention layer 3. The n-type clad layer 4 is as described above.

【0053】次に、n型ガイド層5をn型クラッド層4
上に成長させる。n型ガイド層5としては、前記した通
りである。
Next, the n-type guide layer 5 and the n-type clad layer 4 are formed.
Grow up. The n-type guide layer 5 is as described above.

【0054】次に、活性層6をn型ガイド層5上に成長
させる。活性層としては、前記した通りである。
Next, the active layer 6 is grown on the n-type guide layer 5. The active layer is as described above.

【0055】次に、p型電子閉じ込め層7を活性層6上
に成長させる。p型電子閉じ込め層7としては、Mgド
ープのAldGa1-dN(0<d≦1)からなる少なくと
も1層以上を成長させてなるものである。好ましくはd
が0.1〜0.5のMgドープのAldGa1-dNであ
る。p型電子閉じ込め層7の膜厚は、10〜1000オ
ングストローム、好ましくは50〜200オングストロ
ームである。膜厚が上記範囲であると、活性層6内の電
子を良好に閉じ込めることができ、且つバルク抵抗も低
く抑えることができ好ましい。またp型電子閉じ込め層
7のMgのドープ量は、1×1019/cm3〜1×102
1/cm3である。ドープ量がこの範囲であると、バルク
抵抗を低下させることに加えて、後述のアンドープで成
長させるp型ガイド層へMgが良好に拡散され、薄膜層
であるp型ガイド層8にMgを1×1016/cm3〜1
×1018/cm3の範囲で含有させることができる。ま
たp型電子閉じ込め層7は、低温、例えば850〜95
0℃程度の活性層を成長させる温度と同様の温度で成長
させると活性層の分解を防止することができ好ましい。
またp型電子閉じ込め層7は、低温成長の層と、高温、
例えば活性層の成長温度より100℃程度の温度で成長
させる層との2層から構成されていてもよい。このよう
に、2層で構成されていると、低温成長の層が活性層の
分解を防止し、高温成長の層がバルク抵抗を低下させる
ので、全体的に良好となる。またp型電子閉じ込め層7
が2層から構成される場合の各層の膜厚は、特に限定さ
れないが、低温成長層は10〜50オングストローム、
高温成長層は50〜150オングストロームが好まし
い。
Next, the p-type electron confinement layer 7 is grown on the active layer 6. As the p-type electron confinement layer 7, at least one layer of Mg-doped AldGa1-dN (0 <d≤1) is grown. Preferably d
Is 0.1 to 0.5 of Mg-doped AldGa1-dN. The film thickness of the p-type electron confinement layer 7 is 10 to 1000 angstroms, preferably 50 to 200 angstroms. When the film thickness is in the above range, electrons in the active layer 6 can be favorably confined, and the bulk resistance can be suppressed low, which is preferable. The doping amount of Mg in the p-type electron confinement layer 7 is 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 10 2.
It is 1 / cm3. When the doping amount is in this range, in addition to lowering the bulk resistance, Mg is well diffused into the p-type guide layer to be grown by undoping described later, and Mg is added to the p-type guide layer 8 which is a thin film layer. × 10 16 / cm 3-1
It can be contained in the range of × 10 18 / cm 3. The p-type electron confinement layer 7 has a low temperature, for example, 850 to 95.
It is preferable to grow the active layer at about 0 ° C. at a temperature similar to that for growing the active layer because decomposition of the active layer can be prevented.
The p-type electron confinement layer 7 has a low temperature growth layer, a high temperature,
For example, it may be composed of two layers including a layer grown at a temperature of about 100 ° C. higher than the growth temperature of the active layer. As described above, when it is composed of two layers, the layer grown at low temperature prevents decomposition of the active layer, and the layer grown at high temperature lowers the bulk resistance, which is favorable overall. In addition, the p-type electron confinement layer 7
The thickness of each layer is not particularly limited when it is composed of two layers, but the low temperature growth layer has a thickness of 10 to 50 angstroms,
The high temperature growth layer preferably has a thickness of 50 to 150 angstroms.

【0056】次に、p型ガイド層8をp型電子閉じ込め
層7上に成長させる。p型ガイド層8としては、前記し
た通りである。
Next, the p-type guide layer 8 is grown on the p-type electron confinement layer 7. The p-type guide layer 8 is as described above.

【0057】次に、p型クラッド層9をp型ガイド層8
に成長させる。p型クラッド層としては、前記した通り
でる。
Next, the p-type cladding layer 9 is replaced with the p-type guide layer 8
Grow to. The p-type clad layer is as described above.

【0058】次に、p型コンタクト層10をp型クラッ
ド層9上に成長させる。p型コンタクト層としては、M
gドープのGaNからなる窒化物半導体層を成長させて
なるものである。膜厚は10〜200オングストローム
である。Mgのドープ量は1×1019/cm3〜1×1
022/cm3である。このよう膜厚とMgのドープ量を
調整することにより、p型コンタクト層のキャリア濃度
が上昇し、p電極をのオーミックがとりやすくなる。
Next, the p-type contact layer 10 is grown on the p-type cladding layer 9. As the p-type contact layer, M
It is formed by growing a nitride semiconductor layer made of g-doped GaN. The film thickness is 10 to 200 angstrom. The doping amount of Mg is 1 × 10 19 / cm 3 to 1 × 1
It is 022 / cm3. By adjusting the film thickness and the doping amount of Mg in this way, the carrier concentration of the p-type contact layer is increased, and the ohmic contact of the p-electrode is facilitated.

【0059】本発明の素子において、リッジ形状のスト
ライプは、p型コンタクト層からエッチングされてp型
コンタクト層よりも下側(基板側)までエッチングされ
ることにより形成される。例えば図1に示すようなp型
コンタクト層10からp型クラッド層9の途中までエッ
チングしてなるストライプ、又はp型コンタクト層10
からn型コンタクト層2までエッチングしてなるストラ
イプなどが挙げられる。
In the element of the present invention, the ridge-shaped stripe is formed by etching from the p-type contact layer to the lower side (substrate side) of the p-type contact layer. For example, a stripe formed by etching from the p-type contact layer 10 to the middle of the p-type cladding layer 9 as shown in FIG. 1, or the p-type contact layer 10
From the n-type contact layer 2 to the stripes.

【0060】エッチングして形成されたリッジ形状のス
トライプの側面やその側面に連続した窒化物半導体層の
平面に、例えば図1に示すように、レーザ導波路領域の
屈折率より小さい値を有する絶縁膜が形成されている。
ストライプの側面等に形成される絶縁膜としては、例え
ば、屈折率が約1.6〜2.3付近の値を有する、S
i、V、Zr、Nb、Hf、Taよりなる群から選択さ
れた少なくとも一種の元素を含む酸化物や、BN、Al
N等が挙げられ、好ましくは、Zr及びHfの酸化物の
いずれか1種以上の元素や、BNである。さらにこの絶
縁膜を介してストライプの最上層にあるp型コンタクト
層10の表面にp電極が形成される。エッチングして形
成されるリッジ形状のストライプの幅としては、0.5
〜4μm、好ましくは1〜3μmである。ストライプの
幅がこの範囲であると、水平横モードが単一モードにな
り易く好ましい。また、エッチングがp型クラッド層9
とレーザ導波路領域との界面よりも基板側にかけてなさ
れていると、アスペクト比を1に近づけるのに好まし
い。以上のように、リッジ形状のストライプのエッチン
グ量や、ストライプ幅、さらにストライプの側面の絶縁
膜の屈折率などを特定すると、単一モードのレーザ光が
得られ、さらにアスペクト比を円形に近づけるられ、レ
ーザビームやレンズ設計が容易となり好ましい。また本
発明の素子において、p電極やn電極等は従来公知の種
々のものを適宜選択して用いることができる。
On the side surface of the ridge-shaped stripe formed by etching and on the plane of the nitride semiconductor layer continuous to the side surface, insulation having a value smaller than the refractive index of the laser waveguide region, for example, as shown in FIG. A film is formed.
The insulating film formed on the side surface of the stripe or the like has, for example, a refractive index of about 1.6 to 2.3, S
An oxide containing at least one element selected from the group consisting of i, V, Zr, Nb, Hf, and Ta, BN, and Al
N or the like is preferable, and one or more elements of oxides of Zr and Hf and BN are preferable. Further, a p-electrode is formed on the surface of the p-type contact layer 10 which is the uppermost layer of the stripe via this insulating film. The width of the ridge-shaped stripe formed by etching is 0.5
-4 μm, preferably 1-3 μm. When the width of the stripe is in this range, the horizontal transverse mode is likely to be a single mode, which is preferable. Further, the etching is performed on the p-type cladding layer 9
It is preferable to make the aspect ratio closer to 1 when the area is closer to the substrate than the interface between the laser waveguide region and the laser waveguide region. As described above, when the etching amount of the ridge-shaped stripe, the stripe width, and the refractive index of the insulating film on the side surface of the stripe are specified, single mode laser light can be obtained, and the aspect ratio can be made closer to a circle. A laser beam and a lens are easy to design, which is preferable. Further, in the device of the present invention, various conventionally known ones can be appropriately selected and used as the p electrode, the n electrode and the like.

【0061】また、本発明において、窒化物半導体の成
長は、MOVPE(有機金属気相成長法)、MOCVD
(有機金属化学気相成長法)、HVPE(ハライド気相
成長法)、MBE(分子線エピタキシー法)等、窒化物
半導体を成長させるのに知られている全ての方法を適用
できる。
In the present invention, the growth of the nitride semiconductor is performed by MOVPE (metal organic chemical vapor deposition), MOCVD.
(Metal organic chemical vapor deposition), HVPE (halide vapor deposition), MBE (molecular beam epitaxy), or any other known method for growing a nitride semiconductor can be applied.

【0062】[0062]

【実施例】以下に本発明の一実施の形態である実施例を
示す。しかし本発明はこれに限定されない。
The following is an example of an embodiment of the present invention. However, the present invention is not limited to this.

【0063】[実施例1]実施例1として、図1に示さ
れる本発明の一実施の形態である窒化物半導体レーザ素
子を製造する。また発明の詳細な説明に記載したよう
に、In組成比の理論値の計算式の値と、量子井戸構造
をとる量子準位の形成による短波長へのシフトなどによ
る実際の発振波長とは異なるために、実施例の活性層の
In組成比は近似的な値である。
Example 1 As Example 1, the nitride semiconductor laser device according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is manufactured. Further, as described in the detailed description of the invention, the value of the calculation formula of the theoretical value of the In composition ratio is different from the actual oscillation wavelength due to the shift to the short wavelength due to the formation of the quantum level having the quantum well structure. Therefore, the In composition ratio of the active layer of the example is an approximate value.

【0064】異種基板として、図3に示すようにステッ
プ状にオフアングルされたC面を主面とし、オフアング
ル角θ=0.15°、ステップ段差およそ20オングス
トローム、テラス幅Wおよそ800オングストロームで
あり、オリフラ面をA面とし、ステップがA面に垂直で
あるサファイア基板を用意する。このサファイア基板を
反応容器内にセットし、温度を510℃にして、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとTMG(トリメ
チルガリウム)とを用い、サファイア基板上にGaNよ
りなる低温成長のバッファ層を200オングストローム
の膜厚で成長させる。バッファ層成長後、TMGのみ止
めて、温度を1050℃まで上昇させ、1050℃にな
ったら、原料ガスにTMG、アンモニア、シランガスを
用い、アンドープのGaNからなる高温成長のバッファ
層を5μmの膜厚で成長させる。次に、高温成長のバッ
ファ層を積層したウェーハ上にストライプ状のフォトマ
スクを形成し、CVD装置によりストライプ幅18μ
m、窓部の幅3μmのSiO2よりなる保護膜を0.1
μmの膜厚で形成する。保護膜のストライプ方向はサフ
ァイアA面に対して垂直な方向である。保護膜形成後、
ウェーハを反応容器に移し、1050℃にて、原料ガス
にTMG、アンモニアを用い、アンドープのGaNより
なる窒化物半導体層を15μmの膜厚で成長させELO
G基板1とする。得られたELOG基板1上に以下の素
子構造を積層成長させる。
As a heterogeneous substrate, as shown in FIG. 3, the C-plane which is off-angled stepwise is used as the main surface, the off-angle is θ = 0.15 °, the step difference is about 20 Å, and the terrace width W is about 800 Å. A sapphire substrate is prepared in which the orientation flat surface is the A surface and the steps are perpendicular to the A surface. This sapphire substrate was set in a reaction vessel, the temperature was set to 510 ° C., hydrogen was used as a carrier gas, ammonia and TMG (trimethylgallium) were used as source gases, and a low-temperature grown buffer layer made of GaN was formed on the sapphire substrate. It is grown to a film thickness of 200 Å. After the growth of the buffer layer, only TMG is stopped and the temperature is raised to 1050 ° C. When the temperature reaches 1050 ° C., TMG, ammonia, and silane gas are used as source gases, and a high-temperature grown buffer layer made of undoped GaN is formed to a thickness of 5 μm. Grow with. Next, a stripe-shaped photomask is formed on the wafer on which the high-temperature-grown buffer layer is laminated, and the stripe width is 18 μm by a CVD apparatus.
m, the protective film made of SiO2 with a window width of 3 μm is 0.1
It is formed with a film thickness of μm. The stripe direction of the protective film is perpendicular to the sapphire A surface. After forming the protective film,
The wafer is transferred to a reaction container, TMG and ammonia are used as source gases at 1050 ° C., and a nitride semiconductor layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 15 μm to form ELO.
The G substrate 1 is used. The following element structure is grown on the obtained ELOG substrate 1.

【0065】(アンドープn型コンタクト層)[図1に
は図示されていない] ELOG基板1上に、1050℃で原料ガスにTMA
(トリメチルアルミニウム)、TMG、アンモニアガス
を用いアンドープのAl0.05Ga0.95Nよりなるn型コ
ンタクト層を1μmの膜厚で成長させる。 (n型コンタクト層2)次に、同様の温度で、原料ガス
にTMA、TMG及びアンモニアガスを用い、不純物ガ
スにシランガス(SiH4)を用い、Siを3×1018
/cm3ドープしたAl0.05Ga0.95Nよりなるn型コ
ンタクト層2を3μmの膜厚で成長させる。成長された
n型コンタクト層2には、微細なクラックが発生してお
らず、微細なクラックの発生が良好に防止されている。
また、ELOG基板1に微細なクラックが生じていて
も、n型コンタクト層2を成長させることで微細なクラ
ックの伝播を防止でき結晶性の良好な素子構造を成長さ
ることができる。結晶性の改善は、n型コンタクト層2
のみの場合より、上記のようにアンドープn型コンタク
ト層を成長させることによりより良好となる。
(Undoped n-type contact layer) [not shown in FIG. 1] TMA was used as a source gas at 1050 ° C. on the ELOG substrate 1.
An n-type contact layer of undoped Al0.05Ga0.95N is grown to a thickness of 1 μm using (trimethylaluminum), TMG, and ammonia gas. (N-type contact layer 2) Next, at the same temperature, TMA, TMG, and ammonia gas are used as source gases, silane gas (SiH4) is used as impurity gas, and Si is 3 × 10 18
The n-type contact layer 2 made of Al0.05Ga0.95N doped with / cm3 is grown to a thickness of 3 μm. No fine cracks are generated in the grown n-type contact layer 2, and the generation of fine cracks is well prevented.
Further, even if minute cracks are generated in the ELOG substrate 1, by propagating the n-type contact layer 2, propagation of the minute cracks can be prevented and an element structure having good crystallinity can be grown. The crystallinity is improved by the n-type contact layer 2
It becomes better by growing the undoped n-type contact layer as described above than in the case of only the case.

【0066】(クラック防止層3)次に、温度を800
℃にして、原料ガスにTMG、TMI(トリメチルイン
ジウム)及びアンモニアを用い、不純物ガスにシランガ
スを用い、Siを5×1018/cm3ドープしたIn0.0
8Ga0.92Nよりなるクラック防止層3を0.15μm
の膜厚で成長させる。
(Crack prevention layer 3) Next, the temperature is set to 800.
C., TMG, TMI (trimethylindium), and ammonia are used as source gases, silane gas is used as an impurity gas, and In0.0 is doped with Si at 5 × 10 18 / cm 3
The crack prevention layer 3 made of 8 Ga 0.92 N is 0.15 μm
To grow.

【0067】(n型クラッド層4)次に、温度を105
0℃にして、原料ガスにTMA、TMG及びアンモニア
を用い、アンドープのAl0.15Ga0.86Nよりなる第1
の窒化物半導体を25オングストロームの膜厚で成長さ
せ、続いて、TMAを止め、不純物ガスとしてシランガ
スを用い、Siを5×1018/cm3ドープしたGaN
よりなる第3の窒化物半導体を25オングストロームの
膜厚で成長させる。そして、この操作をそれぞれ140
回繰り返して第1の窒化物半導体と第3の窒化物半導体
を積層し、総膜厚7000オングストロームの多層膜
(超格子構造)よりなるn型クラッド層4を成長させ
る。但し、2回目以降の第1の窒化物半導体のAl組成
は、徐々に少なくなるように原料ガスのTMAの流量を
調整して、140回目の第1の窒化物半導体には、Al
組成が含まれないGaNとなるようにAl組成が組成傾
斜されている。
(N-type clad layer 4) Next, the temperature is set to 105.
The temperature is set to 0 ° C., TMA, TMG, and ammonia are used as source gases, and the first layer is made of undoped Al0.15Ga0.86N.
Nitride semiconductor of 25 angstroms is grown to a film thickness of 25 angstroms, then TMA is stopped, silane gas is used as an impurity gas, and Si is 5 × 10 18 / cm 3 -doped GaN.
A third nitride semiconductor is grown to a film thickness of 25 Å. And this operation is 140
The first nitride semiconductor and the third nitride semiconductor are layered repeatedly to grow the n-type cladding layer 4 made of a multilayer film (superlattice structure) having a total film thickness of 7,000 angstroms. However, the Al composition of the first nitride semiconductor after the second time is adjusted so that the TMA flow rate of the raw material gas is gradually reduced, and the Al composition of the 140th first nitride semiconductor is
The Al composition is graded so that GaN does not contain the composition.

【0068】(n型ガイド層5)次に、温度を850℃
にして、原料ガスにTMI、TMG及びアンモニアを用
い、アンドープのIndGa1-dNよりなる第2の窒化物
半導体を25オングストロームの膜厚で成長させ、続い
て、TMIを止め、アンドープのGaNよりなる第4の
窒化物半導体を25オングストロームの膜厚で成長させ
る。そして、この操作をそれぞれ40回繰り返して第2
の窒化物半導体と第4の窒化物半導体を積層し、総膜厚
2000オングストロームの多層膜層よりなるn型ガイ
ド層を成長させる。但し、第2の窒化物半導体のIn組
成比を示すdの値を、1回目は0とし、2回目以降は徐
々に値を大きくしていき、活性層に最も接近している第
2の窒化物半導体のdの値が0.1となるように、In
組成が組成傾斜されている。
(N-type guide layer 5) Next, the temperature is set to 850 ° C.
Then, using TMI, TMG, and ammonia as source gases, a second nitride semiconductor made of undoped IndGa1-dN is grown to a film thickness of 25 angstroms, and then TMI is stopped to make a second nitride semiconductor made of undoped GaN. 4 nitride semiconductor is grown to a film thickness of 25 Å. Then, repeat this operation 40 times each
And the fourth nitride semiconductor are laminated to grow an n-type guide layer composed of a multilayer film layer having a total film thickness of 2000 angstrom. However, the value of d indicating the In composition ratio of the second nitride semiconductor is set to 0 at the first time and is gradually increased after the second time, and the second nitride that is closest to the active layer is obtained. In such that the d value of the semiconductor is 0.1.
The composition is compositionally graded.

【0069】(活性層6)次に、温度を800℃にし
て、原料ガスにTMI、TMG及びアンモニアを用い、
不純物ガスとしてシランガスを用い、Siを5×1018
/cm3ドープしたIn0.01Ga0.99Nよりなる障壁層
を100オングストロームの膜厚で成長させる。続い
て、シランガスを止め、アンドープのIn0.3Ga0.7N
よりなる井戸層を30オングストロームの膜厚で成長さ
せる。この操作を4回繰り返し、最後に障壁層を積層し
た総膜厚620オングストロームの多重量子井戸構造
(MQW)の活性層6を成長させる。
(Active layer 6) Next, the temperature is set to 800 ° C., and TMI, TMG, and ammonia are used as source gases,
Silane gas is used as an impurity gas, and Si is 5 × 10 18
/ Cm3 doped In0.01Ga0.99N barrier layer is grown to a thickness of 100 angstroms. Subsequently, the silane gas was stopped, and undoped In0.3Ga0.7N
Is grown to a film thickness of 30 Å. This operation is repeated four times, and finally the active layer 6 having a multiple quantum well structure (MQW) having a total film thickness of 620 angstroms in which barrier layers are laminated is grown.

【0070】(p型電子閉じ込め層7)次に、同様の温
度で、原料ガスにTMA、TMG及びアンモニアを用
い、不純物ガスとしてCp2Mg(シクロペンタジエニ
ルマグネシウム)を用い、Mgを1×1019/cm3ド
ープしたAl0.4Ga0.6Nよりなるp型電子閉じ込め層
7を100オングストロームの膜厚で成長させる。
(P-type electron confinement layer 7) Next, at the same temperature, TMA, TMG and ammonia were used as source gases, Cp2Mg (cyclopentadienylmagnesium) was used as an impurity gas, and Mg was 1 × 10 19 / A p-type electron confinement layer 7 of cm0.4-doped Al0.4Ga0.6N is grown to a film thickness of 100 angstrom.

【0071】(p型ガイド層8)次に、温度を850℃
にして、原料ガスにTMI、TMG及びアンモニアを用
い、アンドープのIndGa1-dNよりなる第2の窒化物
半導体を25オングストロームの膜厚で成長させ、続い
て、TMIを止め、不純物ガスとしてCp2Mgを用
い、Mgを5×1018/cm3ドープしたGaNよりな
る第4の窒化物半導体を25オングストロームの膜厚で
成長させる。そして、この操作をそれぞれ40回繰り返
して第2の窒化物半導体と第4の窒化物半導体を積層
し、総膜厚2000オングストロームの多層膜層よりな
るp型ガイド層を成長させる。但し、第2の窒化物半導
体のIn組成比を示すdの値を、1回目は0.1とし、
2回目以降は徐々に値を小さくしていき、活性層に最も
遠い第2の窒化物半導体のdの値が0となるように、I
n組成が組成傾斜されている。
(P-type guide layer 8) Next, the temperature is set to 850 ° C.
Then, TMI, TMG, and ammonia are used as source gases, and a second nitride semiconductor made of undoped IndGa1-dN is grown to a film thickness of 25 angstroms. Then, TMI is stopped and Cp2Mg is used as an impurity gas. , A fourth nitride semiconductor made of GaN doped with 5 × 10 18 / cm 3 of Mg is grown to a film thickness of 25 Å. Then, this operation is repeated 40 times to stack the second nitride semiconductor and the fourth nitride semiconductor to grow a p-type guide layer composed of a multilayer film having a total film thickness of 2000 angstrom. However, the value of d indicating the In composition ratio of the second nitride semiconductor is set to 0.1 at the first time,
After the second time, the value is gradually decreased so that the value of d of the second nitride semiconductor farthest from the active layer becomes 0.
The n composition is compositionally graded.

【0072】(p型クラッド層9)次に、温度を900
℃にして、原料ガスにTMA、TMG及びアンモニアを
用い、アンドープのAlaGa1-aNよりなる第1の窒化
物半導体を25オングストロームの膜厚で成長させ、続
いて、TMAを止め、不純物ガスとしてCp2Mgを用
い、Mgを5×1018/cm3ドープしたGaNよりな
る第2の窒化物半導体を25オングストロームの膜厚で
成長させる。そして、この操作をそれぞれ140回繰り
返して第1の窒化物半導体と第3の窒化物半導体を積層
し、総膜厚7000オングストロームの多層膜(超格子
構造)よりなるp型クラッド層9を成長させる。但し、
第1の窒化物半導体のAl組成比を示すaの値を、1回
目は0とし、2回目以降は徐々にaの値を大きくしてい
き、活性層に最も遠い第1の窒化物半導体のaの値が
0.15となるように、Al組成が組成傾斜されてい
る。
(P-type clad layer 9) Next, the temperature is set to 900.
C., using TMA, TMG, and ammonia as source gases, a first nitride semiconductor made of undoped AlaGa1-aN is grown to a film thickness of 25 Å, then TMA is stopped, and Cp2Mg is used as an impurity gas. A second nitride semiconductor made of GaN doped with 5 × 10 18 / cm 3 of Mg is grown to a film thickness of 25 Å. Then, this operation is repeated 140 times to stack the first nitride semiconductor and the third nitride semiconductor to grow the p-type cladding layer 9 made of a multilayer film (superlattice structure) having a total film thickness of 7,000 angstroms. . However,
The value of a indicating the Al composition ratio of the first nitride semiconductor is set to 0 for the first time, and the value of a is gradually increased for the second time and thereafter, and the value of a for the first nitride semiconductor farthest from the active layer is increased. The Al composition is compositionally graded so that the value of a becomes 0.15.

【0073】(p型コンタクト層10)次に、同様の温
度で、原料ガスにTMG及びアンモニアを用い、不純物
ガスとしてCp2Mgを用い、Mgを1×1020/cm3
ドープしたGaNよりなるp型コンタクト層10を15
0オングストロームの膜厚で成長させる。
(P-type contact layer 10) Next, at the same temperature, TMG and ammonia were used as source gases, Cp2Mg was used as an impurity gas, and Mg was 1 × 10 20 / cm3.
The p-type contact layer 10 made of doped GaN 15
It is grown to a film thickness of 0 angstrom.

【0074】反応終了後、反応容器内において、ウエハ
を窒素雰囲気中、700℃でアニーリングを行い、p型
層を更に低抵抗化する。アニーリング後、ウエハを反応
容器から取り出し、最上層のp側コンタクト層の表面に
SiO2よりなる保護膜を形成して、RIE(反応性イ
オンエッチング)を用いSiCl4ガスによりエッチン
グし、図4に示すように、n電極を形成すべきn側コン
タクト層2の表面を露出させる。次に図4(a)に示す
ように、最上層のp側コンタクト層10のほぼ全面に、
PVD装置により、Si酸化物(主として、SiO2)
よりなる第1の保護膜61を0.5μmの膜厚で形成し
た後、第1の保護膜61の上に所定の形状のマスクをか
け、フォトレジストよりなる第3の保護膜63を、スト
ライプ幅1.8μm、厚さ1μmで形成する。次に、図
4(b)に示すように第3の保護膜63形成後、RIE
(反応性イオンエッチング)装置により、CF4ガスを
用い、第3の保護膜63をマスクとして、前記第1の保
護膜をエッチングして、ストライプ状とする。その後エ
ッチング液で処理してフォトレジストのみを除去するこ
とにより、図4(c)に示すようにp側コンタクト層1
0の上にストライプ幅1.8μmの第1の保護膜61が
形成できる。
After completion of the reaction, the wafer is annealed at 700 ° C. in a nitrogen atmosphere in the reaction vessel to further reduce the resistance of the p-type layer. After annealing, the wafer is taken out of the reaction container, a protective film made of SiO2 is formed on the surface of the uppermost p-side contact layer, and etched by SiCl4 gas using RIE (reactive ion etching), as shown in FIG. Then, the surface of the n-side contact layer 2 on which the n-electrode is to be formed is exposed. Next, as shown in FIG. 4A, almost the entire surface of the uppermost p-side contact layer 10 is
Si oxide (mainly SiO2) by PVD equipment
After forming the first protective film 61 of 0.5 μm in thickness, a mask having a predetermined shape is applied on the first protective film 61, and the third protective film 63 of photoresist is formed into stripes. The width is 1.8 μm and the thickness is 1 μm. Next, as shown in FIG. 4B, after forming the third protective film 63, RIE is performed.
With a (reactive ion etching) device, CF4 gas is used to etch the first protective film using the third protective film 63 as a mask to form stripes. After that, by treating with an etching solution to remove only the photoresist, as shown in FIG.
A first protective film 61 having a stripe width of 1.8 μm can be formed on the 0.

【0075】さらに、図4(d)に示すように、ストラ
イプ状の第1の保護膜61形成後、再度RIEによりS
iCl4ガスを用いて、p側コンタクト層10、および
p側クラッド層9をエッチングして、ストライプ幅1.
8μmのリッジ形状のストライプを形成する。但し、リ
ッジ形状のストライプは、図1に示すように、ELOG
成長を行う際に形成した保護膜の上部で且つ保護膜の中
心部分を避けるように形成される。リッジストライプ形
成後、ウェーハをPVD装置に移送し、図4(e)に示
すように、Zr酸化物(主としてZrO2)よりなる第
2の保護膜62を、第1の保護膜61の上と、エッチン
グにより露出されたp側クラッド層9の上に0.5μm
の膜厚で連続して形成する。このようにZr酸化物を形
成すると、p−n面の絶縁をとるためと、横モードの安
定を図ることができ好ましい。次に、ウェーハをフッ酸
に浸漬し、図4(f)に示すように、第1の保護膜61
をリフトオフ法により除去する。
Further, as shown in FIG. 4D, after the stripe-shaped first protective film 61 is formed, S is again formed by RIE.
The p-side contact layer 10 and the p-side clad layer 9 are etched by using iCl4 gas to obtain a stripe width of 1.
A 8 μm ridge-shaped stripe is formed. However, the ridge-shaped stripe has an ELOG pattern as shown in FIG.
It is formed on the protective film formed during growth so as to avoid the central portion of the protective film. After forming the ridge stripe, the wafer is transferred to a PVD apparatus, and as shown in FIG. 4E, a second protective film 62 made of Zr oxide (mainly ZrO2) is formed on the first protective film 61, 0.5 μm on the p-side clad layer 9 exposed by etching
The film thickness is continuously formed. When the Zr oxide is formed in this manner, it is preferable because the pn plane is insulated and the transverse mode is stabilized. Next, the wafer is dipped in hydrofluoric acid, and as shown in FIG.
Are removed by the lift-off method.

【0076】次に図4(g)に示すように、p側コンタ
クト層10の上の第1の保護膜61が除去されて露出し
たそのp側コンタクト層の表面にNi/Auよりなるp
電極20を形成する。但しp電極20は100μmのス
トライプ幅として、この図に示すように、第2の保護膜
62の上に渡って形成する。第2の保護膜62形成後、
図1に示されるように露出させたn側コンタクト層2の
表面にはTi/Alよりなるn電極21をストライプと
平行な方向で形成する。
Next, as shown in FIG. 4G, the surface of the p-side contact layer exposed by removing the first protective film 61 on the p-side contact layer 10 is made of Ni / Au.
The electrode 20 is formed. However, the p electrode 20 has a stripe width of 100 μm and is formed over the second protective film 62 as shown in this figure. After forming the second protective film 62,
As shown in FIG. 1, on the exposed surface of the n-side contact layer 2, an n electrode 21 made of Ti / Al is formed in a direction parallel to the stripe.

【0077】以上のようにして、n電極とp電極とを形
成したウェーハのサファイア基板を研磨して70μmと
した後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側か
らバー状に劈開し、劈開面(11−00面、六角柱状の
結晶の側面に相当する面=M面)に共振器を作製する。
共振器面にSiO2とTiO2よりなる誘電体多層膜を形
成し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断して図
1に示すようなレーザ素子とする。なお共振器長は30
0〜500μmとすることが望ましい。得られたレーザ
素子をヒートシンクに設置し、それぞれの電極をワイヤ
ーボンディングして、室温でレーザ発振を試みた。その
結果、室温においてしきい値2.5kA/cm2、しき
い値電圧5Vで、発振波長がほぼ455nmの連続発振
が確認され、室温で1000時間以上の寿命を示す。
As described above, the sapphire substrate of the wafer on which the n electrode and the p electrode were formed was polished to 70 μm, and then cleaved in a bar shape from the substrate side in the direction perpendicular to the striped electrodes, A resonator is formed on the cleavage plane (11-00 plane, plane corresponding to side surface of hexagonal columnar crystal = M plane).
A dielectric multilayer film made of SiO2 and TiO2 is formed on the resonator surface, and finally the bar is cut in a direction parallel to the p-electrode to obtain a laser device as shown in FIG. The resonator length is 30
It is desirable to set it to 0 to 500 μm. The obtained laser device was placed on a heat sink, and each electrode was wire-bonded, and laser oscillation was attempted at room temperature. As a result, continuous oscillation with an oscillation wavelength of about 455 nm was confirmed at room temperature with a threshold value of 2.5 kA / cm 2 and a threshold voltage of 5 V, and a life of 1000 hours or more was shown at room temperature.

【0078】[実施例2]実施例1において、p型ガイ
ド層及びp型クラッド層を以下のようにする他は同様に
して、レーザ素子を作製する。
Example 2 A laser device is manufactured in the same manner as in Example 1, except that the p-type guide layer and the p-type clad layer are formed as follows.

【0079】(p型ガイド層8)温度を850℃にし
て、原料ガスにTMI、TMG及びアンモニアを用い、
不純物ガスとしてCp2Mgを用い、Mgを1×1018
/cm3ドープしたIn0.1Ga0.9Nよりなる1回目の
第2の窒化物半導体を50オングストロームの膜厚で成
長させ、続いて、1回目の第2の窒化物半導体よりIn
組成が少なくなるように原料ガスの流量を調整する他は
同様にして、Mgを1×1018/cm3ドープしたIn
GaNよりなる2回目の第2の窒化物半導体を50オン
グストロームの膜厚で成長させる。このように第2の窒
化物半導体のIn組成が徐々に少なくなるように操作を
繰り返し、活性層から最も遠い第2の窒化物半導体には
In組成が含まれないGaNとして、In組成の異なる
複数の第2の窒化物半導体を積層し、総膜厚750オン
グストロームの、In組成の組成傾斜されているp型ガ
イド層を成長させる。
(P-type guide layer 8) The temperature was set to 850 ° C., and TMI, TMG, and ammonia were used as source gases,
Cp2Mg is used as the impurity gas, and Mg is 1 × 10 18
/ Cm 3 -doped In 0.1 Ga 0.9 N first-time second nitride semiconductor was grown to a film thickness of 50 angstroms, and then the first second nitride semiconductor
Indium doped with 1 × 10 18 / cm 3 of In was similarly used except that the flow rate of the source gas was adjusted so that the composition was reduced.
A second second nitride semiconductor made of GaN is grown to a film thickness of 50 Å. In this way, the operation is repeated so that the In composition of the second nitride semiconductor gradually decreases, and the second nitride semiconductor farthest from the active layer does not contain the In composition. And the second nitride semiconductor is laminated to grow a p-type guide layer having a total film thickness of 750 angstroms and having an In composition gradient.

【0080】(p型クラッド層9)次に、温度を900
℃にして、原料ガスにTMG及びアンモニアを用い、不
純物ガスとしてCp2Mgを用い、Mgを5×1018/
cm3ドープしたGaNよりなる1回目の第1の窒化物
半導体を25オングストロームの膜厚で成長させ、続い
て、原料ガスとしてTMAを加える他は同様にして、M
gを5×1018/cm3ドープしたAlaGa1-aNより
なる2回目の第1の窒化物半導体を25オングストロー
ムの膜厚で成長させる。このように第1の窒化物半導体
のAl組成が徐々に多くなるように操作を繰り返し、活
性層から最も遠い第1の窒化物半導体がAl0.2Ga0.8
Nとなるようにして、Al組成の異なる複数の第1の窒
化物半導体を積層し、総膜厚5000オングストローム
の、Al組成の組成傾斜されているp型クラッド層9を
成長させる。得られたレーザ素子は、実施例1とほぼ同
様に良好なレーザ発振をした。
(P-type clad layer 9) Next, the temperature is set to 900.
℃, TMG and ammonia are used as source gas, Cp2Mg is used as impurity gas, and Mg is 5 × 10 18 /
In the same manner except that the first first nitride semiconductor made of cm 3 -doped GaN is grown to a film thickness of 25 Å, and then TMA is added as a source gas.
A second first nitride semiconductor made of AlaGa1-aN doped with g of 5.times.10@18 / cm @ 3 is grown to a film thickness of 25 angstroms. In this way, the operation is repeated so that the Al composition of the first nitride semiconductor gradually increases, and the first nitride semiconductor farthest from the active layer is Al0.2Ga0.8.
A plurality of first nitride semiconductors having different Al compositions are laminated so as to have N, and a p-type clad layer 9 having a total film thickness of 5000 angstroms and having an Al composition gradient is grown. The obtained laser device oscillated a good laser almost in the same manner as in Example 1.

【0081】[実施例3]実施例1において、n型及び
p型ガイド層及びn型及びp型クラッド層を以下のよう
にする他は同様にして、レーザ素子を作製する。
[Embodiment 3] A laser device is manufactured in the same manner as in Embodiment 1 except that the n-type and p-type guide layers and the n-type and p-type cladding layers are formed as follows.

【0082】(n型クラッド層4)温度を1050℃に
して、原料ガスにTMA、TMG及びアンモニアを用
い、不純物ガスとしてシランガスを用い、Siを5×1
018/cm3ドープしたAl0.2Ga0.86Nよりなる1回
目の第1の窒化物半導体を25オングストロームの膜厚
で成長させ、続いて、1回目の第1の窒化物半導体より
Al組成が少ない他は同様にして、Siを5×1018/
cm3ドープした2回目の第1の窒化物半導体を成長さ
せる。このようにAl組成が徐々に少なくなるように操
作を繰り返し、活性層に最も接近している第1の窒化物
半導体がAl組成を含まないGaNとして、Al組成の
異なる複数の第1の窒化物半導体を積層し、総膜厚70
00オングストロームの、Al組成の組成傾斜されてい
るn型クラッド層を成長させる。
(N-type cladding layer 4) The temperature is set to 1050 ° C., TMA, TMG and ammonia are used as source gases, silane gas is used as an impurity gas, and Si is 5 × 1.
Except that the first nitride semiconductor having a film thickness of 25 angstroms made of Al0.2Ga0.86N doped with 018 / cm3 was grown to a thickness of 25 angstroms, and then the Al composition was smaller than that of the first nitride semiconductor. Similarly, Si is 5 × 10 18 /
A second cm 3 -doped first nitride semiconductor is grown. In this way, the operation is repeated so that the Al composition is gradually decreased, and the first nitride semiconductor closest to the active layer is GaN containing no Al composition, and the plurality of first nitrides having different Al compositions are used. Semiconductors are laminated to form a total film thickness of 70
A compositionally graded n-type cladding layer of Al having a composition of 00 angstrom is grown.

【0083】(n型ガイド層5)温度を850℃にし
て、原料ガスにTMG及びアンモニアを用い、アンドー
プのGaNよりなる1回目の第2の窒化物半導体を30
オングストロームの膜厚で成長させ、続いて、原料ガス
としてTMIを加える他は同様にして、In組成が少し
含まれるアンドープのInGaNよりなる2回目の第2
の窒化物半導体を30オングストロームの膜厚で成長さ
せる。このように第2の窒化物半導体のIn組成が徐々
に多くなるように操作を繰り返し、活性層に最も接近し
ている第2の窒化物半導体にはIn0.1Ga0.9Nからな
る第2の窒化物半導体を成長させ、In組成の異なる複
数の第2の窒化物半導体を積層し、総膜厚750オング
ストロームの、In組成の組成傾斜されているn型ガイ
ド層を成長させる。
(N-type guide layer 5) The temperature is set to 850 ° C., TMG and ammonia are used as the source gas, and the first second nitride semiconductor made of undoped GaN is made 30 times.
Second growth of undoped InGaN containing a small amount of In composition is performed in the same manner except that the film is grown to a film thickness of angstrom and then TMI is added as a source gas.
Is grown to a film thickness of 30 Å. In this way, the operation is repeated so that the In composition of the second nitride semiconductor is gradually increased, and the second nitride semiconductor that is closest to the active layer has the second nitride of In0.1Ga0.9N. Then, a plurality of second nitride semiconductors having different In compositions are stacked, and an n-type guide layer having a total film thickness of 750 angstroms and having an In composition gradient is grown.

【0084】(p型ガイド層8)p型ガイド層として
は、前記実施例2と同様のものを成長させる。
(P-Type Guide Layer 8) As the p-type guide layer, the same one as in Example 2 is grown.

【0085】(p型クラッド層9)p型クラッド層とし
ては、前記実施例2と同様のものを成長させる。
(P-type clad layer 9) As the p-type clad layer, the same one as in Example 2 is grown.

【0086】得られたレーザ素子は、実施例1に比較す
ると、寿命特性がやや低下するが、実施例1とほぼ同様
に良好なレーザ発振をした。また、多層膜層を形成して
いないので、実施例1に比べて成長時間が短縮できる。
The obtained laser device had a slightly deteriorated life characteristic as compared with Example 1, but lased as good as almost in Example 1. Further, since the multilayer film layer is not formed, the growth time can be shortened as compared with the first embodiment.

【0087】[実施例4]実施例3において、p型クラ
ッド層を以下のようにする他は同様にして、レーザ素子
を作製する。
Example 4 A laser device is manufactured in the same manner as in Example 3, except that the p-type cladding layer is formed as follows.

【0088】(p型クラッド層9)次に、同様の温度
で、原料ガスにTMA、TMG及びアンモニアを用い、
アンドープのAl0.1Ga0.9NよりなるA層を25オン
グストロームの膜厚で成長させ、続いて、TMAを止
め、不純物ガスとしてCp2Mgを用い、Mgを5×1
018/cm3ドープしたGaNよりなるB層を25オン
グストロームの膜厚で成長させる。そして、この操作を
それぞれ100回繰り返してA層とB層とを積層し、総
膜厚5000オングストロームの多層膜(超格子構造)
よりなるp型クラッド層9を成長させる。
(P-type clad layer 9) Next, at the same temperature, using TMA, TMG and ammonia as source gases,
An A layer made of undoped Al0.1Ga0.9N is grown to a film thickness of 25 angstrom, TMA is stopped, Cp2Mg is used as an impurity gas, and Mg is 5 × 1.
A B layer of 018 / cm3 doped GaN is grown to a film thickness of 25 Å. Then, this operation is repeated 100 times to stack the A layer and the B layer to form a multilayer film having a total film thickness of 5000 Å (superlattice structure).
The p-type clad layer 9 is grown.

【0089】得られたレーザ素子は、実施例3とほぼ同
様に良好なレーザ発振をおこなうことができる。
The obtained laser device can perform excellent laser oscillation almost in the same manner as in the third embodiment.

【0090】[実施例5]実施例3において、n型ガイ
ド層及びp型クラッド層を以下のようにする他は同様に
して、レーザ素子を作製する。
[Embodiment 5] A laser device is manufactured in the same manner as in Embodiment 3, except that the n-type guide layer and the p-type cladding layer are formed as follows.

【0091】(n型ガイド層5)次に、同様の温度で、
原料ガスにTMG及びアンモニアを用い、アンドープの
GaNよりなるn型ガイド層を0.075μmの膜厚で
成長させる。
(N-type guide layer 5) Next, at the same temperature,
Using TMG and ammonia as a source gas, an n-type guide layer made of undoped GaN is grown to a thickness of 0.075 μm.

【0092】(p型クラッド層)p型クラッド層は、上
記実施例4と同様のものを成長させる。
(P-Type Clad Layer) As the p-type clad layer, the same one as in Example 4 is grown.

【0093】得られたレーザ素子は、実施例3とほぼ同
様に良好なレーザ発振をおこなうことができる。
The obtained laser device can perform good laser oscillation almost in the same manner as in the third embodiment.

【0094】[実施例6]実施例3において、p型ガイ
ド層及びp型クラッド層を以下のようにする他は同様に
して、レーザ素子を作製する。
[Embodiment 6] A laser device is manufactured in the same manner as in Embodiment 3, except that the p-type guide layer and the p-type cladding layer are formed as follows.

【0095】(p型ガイド層8)次に、温度を800℃
にして、原料ガスにTMI、TMG及びアンモニアを用
い、アンドープのIn0.2Ga0.8Nよりなる第2の窒化
物半導体を50オングストロームの膜厚で成長させ、続
いて、TMIを止め、不純物ガスとしてCp2Mgを用
い、Mgを5×1018/cm3ドープしたGaNよりな
る第4の窒化物半導体を50オングストロームの膜厚で
成長させる。そして、この操作をそれぞれ20回繰り返
して第2の窒化物半導体と第4の窒化物半導体を積層
し、総膜厚2000オングストロームの多層膜層よりな
るp型ガイド層を成長させる。但し、第2の窒化物半導
体のIn組成は組成傾斜していない。
(P-type guide layer 8) Next, the temperature is set to 800 ° C.
Then, using TMI, TMG, and ammonia as source gases, a second nitride semiconductor made of undoped In0.2Ga0.8N is grown to a film thickness of 50 Å, and then TMI is stopped and Cp2Mg is used as an impurity gas. Is used to grow a fourth nitride semiconductor of GaN doped with Mg of 5 × 10 18 / cm 3 to a film thickness of 50 Å. Then, this operation is repeated 20 times to stack the second nitride semiconductor and the fourth nitride semiconductor to grow a p-type guide layer made of a multilayer film layer having a total film thickness of 2000 angstroms. However, the In composition of the second nitride semiconductor is not compositionally graded.

【0096】(p型クラッド層)p型クラッド層は、上
記実施例4と同様のものを成長させる。
(P-type clad layer) As the p-type clad layer, the same one as in Example 4 is grown.

【0097】得られたレーザ素子は、実施例3に比較す
ると、やや寿命特性が低下するものの、実施例3とほぼ
同様に良好なレーザ発振をおこなうことができる。
Although the obtained laser device has a slightly deteriorated life characteristic as compared with the third embodiment, it can perform good laser oscillation almost in the same manner as the third embodiment.

【0098】[実施例7]実施例1において、p型電子
閉じ込め層7を以下のように2層から構成させる他は同
様にして窒化物半導体レーザ素子を作製する。 (p型電子閉じ込め層7)温度を800℃にして、原料
ガスにTMA、TMG及びアンモニアを用い、不純物ガ
スとしてCp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウ
ム)を用い、Mgを5×1018/cm3ドープしたAl
0.4Ga0.6Nよりなる低温成長のA層を30オングスト
ロームの膜厚で成長させ、続いて温度を900℃にし
て、Mgを5×1018/cm3ドープしたAl0.4Ga0.
6Nよりなる高温成長のB層を70オングストロームの
膜厚で成長させてなる低温成長のA層と高温成長のB層
との2層からなるp型電子閉じ込め層7を成長させる。
得られたレーザ素子は、実施例1と同様に長波長のレー
ザ光の発振し良好な寿命特性を有する。
[Embodiment 7] A nitride semiconductor laser device is manufactured in the same manner as in Embodiment 1, except that the p-type electron confinement layer 7 is composed of two layers as follows. (P-type electron confinement layer 7) The temperature was set to 800 ° C., TMA, TMG, and ammonia were used as source gases, Cp 2 Mg (cyclopentadienyl magnesium) was used as an impurity gas, and 5 × 10 18 / cm 3 Mg-doped Al was used.
A low-temperature-grown A layer of 0.4 Ga0.6 N was grown to a film thickness of 30 Å, and then the temperature was set to 900 ° C., and Mg was 5 × 10 18 / cm 3 -doped Al 0.4 Ga 0.
A p-type electron confinement layer 7 consisting of two layers, a low temperature grown A layer formed by growing a high temperature grown B layer of 6N to a film thickness of 70 angstroms, and a high temperature grown B layer is grown.
The obtained laser device oscillates a long-wavelength laser beam as in the case of Example 1 and has good life characteristics.

【0099】[実施例8]実施例1において、クラック
防止層3を成長させる際に、Inの組成比を0.2とし
て、Siを5×1018/cm3ドープしたIn0.2Ga0.
8Nよりなるクラック防止層3を0.15μmの膜厚で
成長させる他は同様にしてレーザ素子を作製する。得ら
れたレーザ素子は、実施例1と同様に長波長のレーザ光
の発振し良好な寿命特性を有し、更に活性層6で発光し
n型クラッド層から漏れだした光が良好にレーザ素子内
(クラッド防止層3)で吸収され、ファーフィールドパ
ターンが実施例1より良好になる。
[Embodiment 8] In the embodiment 1, when the crack prevention layer 3 is grown, the composition ratio of In is set to 0.2, and In0.2Ga0.
A laser device is manufactured in the same manner except that the crack prevention layer 3 made of 8N is grown to a film thickness of 0.15 μm. The obtained laser device oscillates a long-wavelength laser light and has a good life characteristic as in the case of Example 1, and further the light emitted from the active layer 6 and leaking from the n-type cladding layer is excellent. It is absorbed inside (clad prevention layer 3), and the far field pattern becomes better than that of Example 1.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明は、上記のようにガイド層及びク
ラッド層を組成傾斜させて成長させることにより、結晶
にかかる歪みを緩和し、ガイド層や活性層等の結晶性を
向上させ、長波長のレーザ光を得ることができる窒化物
半導体レーザ素子を提供することができる。
As described above, the present invention relaxes the strain applied to the crystal by improving the composition of the guide layer and the clad layer, and improves the crystallinity of the guide layer and the active layer. It is possible to provide a nitride semiconductor laser device that can obtain laser light of a wavelength.

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

【図1】 図1は、本発明の一実施の形態である窒化物
半導体レーザ素子を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a nitride semiconductor laser device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 図2は、サファイアの面方位を示すユニット
セル図である。
FIG. 2 is a unit cell diagram showing a plane orientation of sapphire.

【図3】 図3は、オフアングルした異種基板の部分的
な形状を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a partial shape of an off-angled heterogeneous substrate.

【図4】 図4は、リッジ形状のストライプを形成する
一実施の形態である方法の各工程におけるウエハの部分
的な構造を示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a partial structure of a wafer in each step of the method which is an embodiment of forming a ridge-shaped stripe.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・窒化物半導体基板 2・・・n型コンタクト層 3・・・クラック防止層 4・・・n型クラッド層 5・・・n型ガイド層 6・・・活性層 7・・・p型電子閉じ込め層 8・・・p型ガイド層 9・・・p型クラッド層 10・・・p型コンタクト層 1. Nitride semiconductor substrate 2 ... n-type contact layer 3 ... Crack prevention layer 4 ... n-type clad layer 5: n-type guide layer 6 ... Active layer 7: p-type electron confinement layer 8: p-type guide layer 9 ... p-type clad layer 10 ... p-type contact layer

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、少なくともn型クラッド層、
n型ガイド層、活性層、p型ガイド層及びp型クラッド
層を有する窒化物半導体レーザ素子において、前記n型
及び/又はp型クラッド層が、活性層に接近するにつれ
て、Al組成が少なくなるように組成傾斜されているA
laGa1-aN(0≦a<1)を有する第1の窒化物半導
体を含んでなり、前記活性層が、InbGa1-bN(0≦
b<1)を含んでなる量子井戸構造であり、前記n型及
び/又はp型ガイド層が、活性層に接近するにつれて、
Inの組成が多くなるように組成傾斜され、但しInの
組成が活性層の井戸層のInの組成より少ないようにさ
れているIndGa1-dN(0≦d<1)を有する第2の
窒化物半導体を含んでなることを特徴とする窒化物半導
体レーザ素子。
1. A substrate having at least an n-type cladding layer,
In a nitride semiconductor laser device having an n-type guide layer, an active layer, a p-type guide layer and a p-type clad layer, the Al composition decreases as the n-type and / or p-type clad layer approaches the active layer. The composition is graded like
la1-GaN (0≤a <1), the active layer comprises InbGa1-bN (0≤a≤1).
a quantum well structure including b <1), wherein the n-type and / or p-type guide layer is closer to the active layer,
A second nitride having IndGa1-dN (0 ≦ d <1) which is compositionally graded so that the In content is high, but the In content is lower than the In content of the well layer of the active layer. A nitride semiconductor laser device comprising a semiconductor.
【請求項2】 前記n型及び/又はp型クラッド層が、
前記組成傾斜されている第1の窒化物半導体と、第1の
窒化物半導体と組成の異なる第3の窒化物半導体とを積
層してなる多層膜層であることを特徴とする請求項1に
記載の窒化物半導体レーザ素子。
2. The n-type and / or p-type cladding layer,
2. A multilayer film layer formed by stacking the first nitride semiconductor having a composition gradient and a third nitride semiconductor having a composition different from that of the first nitride semiconductor. The nitride semiconductor laser device according to claim 1.
【請求項3】 前記n型及び/又はp型ガイド層が、前
記組成傾斜されている第2の窒化物半導体と、第2の窒
化物半導体と組成の異なる第4の窒化物半導体とを積層
してなる多層膜層であることを特徴とする請求項1又は
2に記載の窒化物半導体レーザ素子。
3. The n-type and / or p-type guide layer stacks a second nitride semiconductor having a composition gradient and a fourth nitride semiconductor having a composition different from that of the second nitride semiconductor. 3. The nitride semiconductor laser device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor laser device is a multi-layered film.
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Cited By (9)

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